SU1745313A2

SU1745313A2 - Способ разделени криптона и ксенона

Info

Publication number: SU1745313A2
Application number: SU904805815A
Authority: SU
Inventors: Валерий Борисович Воротынцев; Юрий Георгиевич Писарев
Original assignee: Балашихинское научно-производственное объединение криогенного машиностроения им.40-летия Октября
Priority date: 1990-03-26
Filing date: 1990-03-26
Publication date: 1992-07-07

Abstract

Изобретение относитс к области разделени газовых смесей и может быть использовано в производстве комплексного разделени воздуха при получении крипто на и ксенона. Дл снижени содержани примесей в ксеноновой фракции в способе разделени криптона и ксенона по авт. свид. N 1369771, включающем последовательное пропускание криптонового концентрата через два сло адсорбента до насыщени криптоном второго сло по ходу концентрата и периодическую десорбцию при нагревании слоев с раздельным выводом криптоновой фракции из второго сло и ксеноновой фракции из первого сло , процесс ведут при соотношении числа циклов сорбции-десорбции 1:10-1:35. Предложено перед разделением концентрат контактировать со слоем силикагел при температуре 130-150 К и давлении 0,03-0,25 МПа. 1 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относитс к способам разделени газовых смесей, например, крипто- но-ксенонового концентрата, может быть использовано в химической и металлургической промышленности в цехах комплексного разделени воздуха, например, дл получени криптона и ксенона и вл етс усовершенствованием изобретени по авт. св.-№1369771.

Известен способ разделени криптона и ксенона, включающий последовательное пропускание первичного криптонового концентрата с примес ми ксенона через два сло адсорбента до насыщени криптоном второго сло по ходу концентрата и периодическую десорбцию при нагревании слоев с раздельным выводом криптоновой фракции из второго сло и ксеноновой фракции из первого сло ,при этом процесс ведут при соотношении числа циклов сорбци -десорбци в первом и втором слое, равном 1:10 -1:35

Недостатком данного способа вл етс то, что в процессе адсорбционного разделени первичного криптонового концентрата на криптоновую и ксеноновую фракции происходит одновременное обогащение ксеноновой фракции диоксидом углерода, т желыми углеводородами, радиоактивными примес ми, содержащимис в первичном криптоновом концентрате. Другим недостатком способа вл етс увеличение высоты адсорберов примерно в 20 раз с целью обеспечени соотношени циклов сорбции-десорбции в адсорберах ксенона и криптона, равном 1:10-1:35. при котором радиоактивность ксеноновой фракции снижаетс до норм, близких к санитарным. Попадание С02, т желых углеводородов и радиоактивных примесей, содержащихс в криптоно-ксеноновом концентрате, в ксеноновую фракцию усложн ет проведение всех последующих операций по ее переработке

4

в чистый продукт, требует увеличени рабочих объемов аппаратов, дополнительных средств радиоактивной защиты этого узла и повышенных энергозатрат на очистку.

Целью изобретени вл етс снижение содержани примесей в ксеноновой фракции .

Поставленна цель достигаетс тем, что в способе разделени криптона и ксенона, включающем последовательное пропускание криптонового концентрата с примес ми ксенона через два сло адсорбента до насыщени криптоном второго сло по ходу концентрата и периодическую десорбцию при нагревании слоев с раздельным выводом криптоновой фракции из второго сло и ксеноновой фракции из первого сло , согласно изобретению, процесс ведут при соотношении числа циклов сорбции-десорбции в первом и втором слое, равном 1:10-1:35.

Предлагаемый способ отличаетс от известного тем, что он предусматривает дополнительную очистку от С02, т желых углеводородов и радиоактивных примесей на слое, например, силикагел при температурах 130-150 К и давлении 0,03-0,25 МПа. Сущность изобретени заключаетс в следующем.

Первичный криптоновый концентрат перед разделением на криптоновую и ксе- ноновую фракции дополнительно очищают от С02, всех т желых углеводородов (начина с этана) и радиоактивных примесей на адсорбенте типа, например, силикагель.

Процесс дополнительной очистки ведут при температуре 130-150 К и давлении 0.03-0,25 МПа.

Если процесс вести при температурах ниже 130 К, то произойдет изменение фазового состо ни основных компонентов криптонового концентрата (прежде всего ксенона, который сублимируетс ).

Если процесс вести при температурах выше 150 К, то процесс станет неэффективным ввиду резкого снижени динамической емкости адсорбента.

Указанное нижнее граничное значение давлени 0,03 МПа дл ведени процесса по предлагаемому способу определено реальным сопротивлением тракта прохождени криптонового концентрата,

При ведении процесса при давлении менее 0,03 МПа способ не эффективен, так как это приводит к резкому снижению производительности установки, в которой реализован предлагаемый способ.

Указанное граничное значение давлени 0,25 МПа определ етс максимальным располагаемым давлением первичного криптонового концентрата, например, в

воздухоразделительных установках. Введение дополнительной очистки позвол ет все радиоактивные вещества. С02 и т желые углеводороды задерживать на адсорбенте в

дополнительном адсорбере и, следовательно , попадание упом нутых примесей в другие аппараты технологической схемы исключаетс . Это дает возможность упростить схему последующих технологических

0 операций по переработке ксеноновой фракции в чистый ксенон, уменьшить капитальные затраты на оборудование и организацию защиты от радиоактивных примесей и энергетические затраты на про5 цесс очистки, что приведет к повышению экономичности способа в целом. Из адсорбера дополнительной очистки задержанные ранее радиоактивные примеси вместе с С02 и т желыми углеводородами периодически

0 удал ютс в процессе регенерации. Периодическое удаление радиоактивных примесей в незначительных концентраци х с регенерирующим газом с последующим рассеиванием их в атмосферу существенно

5 повышает безопасность эксплуатации установки и обеспечивает безопасные услови .труда.

На чертеже схематично изображено устройство , в котором реализован предла ае0 мый способ.

Блок 1 адсорберов ксенона с помощью трубопроводов соединен с блоком 2 адсорберов криптона, через теплообменник 3. Га- зодувки 4 и 5 и электроподогреватели б и 7

5 трубопроводами соединены соответственно с блоком 1 адсорберов ксенона и блоком 2 адсорберов криптона. Теплообменник 8 трубопроводом соединен, по крайней мере, с одним из адсорберов 9 дополнительной

0 очистки, который посредством трубопровода , соединен с блоком 1 адсорберов ксенона . Адсорбер 9 дополнительной очистки может байпасироватьс , и поток подаватьс пр мо в блок 1 адсорберов ксенона по ли5 нии 10.

Пример. Первичный криптоновый концентрат отбирают из воздухораздели- тельной установки и под давлением 0.03- 0,25 МПа подают в теплообменник 8, где его

0 охлаждают до температуры 150-300 К и подают в адсорбер 9 очистки, заполненный адсорбентом , например силикагелем, предварительно охлажденный азотом до упом нутого температурно/о уровн .

5 В адсорбере 9 очистки первичный криптоновый концентрат дополнительно очищают от СОа, всех т желых углеводородов (начина с этана), а также радиоактивных примесей, Очищенный первичный криптоновый концентрат после адсорбера 9 дополнительной очистки с температурой 155-135 К подают в блок 1 адсорберов ксенона, а затем через теплообменник 3 последовательно в блок 2 адсорберов криптона.

Процесс получени криптона и ксенона провод т так, что динамическое насыщение ведут пропусканием криптонового концентрата последовательно через оба блока адсорберов до по влени криптона на выходе из блока 2 адсорберов криптона, Прекраща- ют подачу криптонового концентрата и подают элюент в блок 3 адсорберов криптона до полного выделени криптона и повтор ют эти циклы в блоке криптона вплоть до по влени ксенона на выходе из блока 1 адсорберов ксенона, По мере отработки адсорберов криптона и ксенона в них совершают этапы- замещени , а затем разделени .

На этапе замещени в адсорбер подают холодный чистый азот до тех пор, пока на выходе из адсорбера не снизитс содержание кислорода до величины 0,5% Оа.

На этапе разделени в адсорбер подают циркулирующий через него поток нагретого газа по линии газодувка 4 (5) - электронагреватель 6 (7) - адсорбер 1 (2) - газодувка 4 (5), соответственно дл контуров криптона (ксенона). При по влении заданной концентрации Кг(Хе) на выходе из адсорберов 2 (1) полученные фракции вывод т на дальнейшую переработку.

При по влении ключевого углеводорода (этана) за адсорбером 9 последний отключают . В этом случае, на период регенерации сорбента (10 ч) в адсорбере 9 концентрат подаетс по байпасной линии 10 сразу в блок 1 адсорберов.

В таблице сведены результаты примеров осуществлени способа с различными значени ми параметров процесса.

Реализаци изобретени позволит локализовать накопление всех радиоактивных примесей в адсорбере дополнительной очистки .

Таким образом, исключаетс попадание указанных примесей в получаемые криптоновые и ксеноновые фракции, что дает возможность упростить технологическую схему их дальнейшей переработки, повысить экономичность способа за счет уменьшени капитальных и энергетических затрат при проведении процесса и обеспечить безопасные услови труда при эксплуатации установки, в которой реализуетс предлагаемым способом.

Claims

Формула изобретени

Способ разделени криптона и ксенона по авт. св. № 1369771 .отличающийс тем, что, с целью снижени содержани примесей в ксеноновой фракции, исходный крип- тоновый концентрат предварительно контактируют со слоем силикагел при температуре 130-150 К и давлении 0,03-0,25 МПа.

В пересчете на радиоактивный радон.

4Ш7

to-дРУ

т

ЧхЬ

10

ба м

-Кхь

§

{

х

балгм.

НовРУ

Jfe фракци

на oVt/cmxy

rt

-м

/fr qop. Hoovt/c/лху