UA78867C2 - Method and device for separation of neon-helium mixture - Google Patents
Method and device for separation of neon-helium mixture Download PDFInfo
- Publication number
- UA78867C2 UA78867C2 UAA200503954A UAA200503954A UA78867C2 UA 78867 C2 UA78867 C2 UA 78867C2 UA A200503954 A UAA200503954 A UA A200503954A UA A200503954 A UAA200503954 A UA A200503954A UA 78867 C2 UA78867 C2 UA 78867C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- neon
- gas
- heat exchanger
- flow
- blow
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 37
- CPBQJMYROZQQJC-UHFFFAOYSA-N helium neon Chemical compound [He].[Ne] CPBQJMYROZQQJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 41
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 5
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 13
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 2
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 abstract 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 12
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 206010062717 Increased upper airway secretion Diseases 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 208000026435 phlegm Diseases 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04642—Recovering noble gases from air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
- F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
- F25J3/04872—Vertical layout of cold equipments within in the cold box, e.g. columns, heat exchangers etc.
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
- F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
- F25J3/04945—Details of internal structure; insulation and housing of the cold box
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/08—Separating gaseous impurities from gases or gaseous mixtures or from liquefied gases or liquefied gaseous mixtures
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
- F25J2200/02—Processes or apparatus using separation by rectification in a single pressure main column system
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
- F25J2200/70—Refluxing the column with a condensed part of the feed stream, i.e. fractionator top is stripped or self-rectified
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
- F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
- F25J2205/04—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum in the feed line, i.e. upstream of the fractionation step
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
- F25J2205/40—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using hybrid system, i.e. combining cryogenic and non-cryogenic separation techniques
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
- F25J2205/60—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using adsorption on solid adsorbents, e.g. by temperature-swing adsorption [TSA] at the hot or cold end
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
- F25J2210/04—Mixing or blending of fluids with the feed stream
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
- F25J2210/42—Nitrogen
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
- F25J2215/30—Helium
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
- F25J2215/32—Neon
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
- F25J2245/02—Recycle of a stream in general, e.g. a by-pass stream
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2270/00—Refrigeration techniques used
- F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration
- F25J2270/904—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration by liquid or gaseous cryogen in an open loop
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Abstract
Description
Опис винаходуDescription of the invention
Винахід відноситься до кріогенної техніки, зокрема, до очищення і розділення неоно-гелієвої суміші, що 2 отримується на повітророзділювальних установках, і може бути використано в хімічній і нафтогазовій промисловості.The invention relates to cryogenic technology, in particular, to the purification and separation of the neon-helium mixture, which is obtained at air separation plants, and can be used in the chemical and oil and gas industries.
Відомий спосіб отримання неону високої чистоти |див. Вісник Московського державного технічного університету. Сер. Машинобудування. - Спеціальний випуск "Кріогенна і холодильна техніка, кріомедицина". - 1996. - С.79-83). 70 Згідно відомому способу заздалегідь очищену від азоту, кисню, водню і ін. газів неоно-гелієву суміш охолоджують із зрідженням конденсованої частини сумішей, охолоджену суміш сепарують при тиску 2,5МПа і температурі 30,5К в паровідділювачі з утворенням потоків рідкої фракції і віддувочного газу, потік рідкої фракції після дроселювання направляють на зрошування колони ректифікації з отриманням в кубі колони продукційного неону, а потік віддувочного газу, що містить 1895 неону виводять з установки.A known method of obtaining neon of high purity | see Bulletin of the Moscow State Technical University. Ser. Engineering. - Special issue "Cryogenic and refrigeration equipment, cryomedicine". - 1996. - P.79-83). 70 According to a well-known method, pre-purified from nitrogen, oxygen, hydrogen, etc. gases, the neon-helium mixture is cooled with the liquefaction of the condensed part of the mixture, the cooled mixture is separated at a pressure of 2.5MPa and a temperature of 30.5K in a steam separator with the formation of flows of the liquid fraction and blow-off gas, the flow of the liquid fraction after throttling is sent to irrigate the rectification column with obtaining in the cube columns of production neon, and the exhaust gas flow containing 1895 neon is removed from the installation.
Недоліком відомого способу є низька економічність, викликана великими втратами неону в віддувочному газі і неможливістю отримання разом з продукційним неоном продукційного гелію, велика металоємність.The disadvantage of the known method is low efficiency, caused by large losses of neon in the exhaust gas and the impossibility of obtaining production helium together with production neon, high metal capacity.
Метою винаходу є підвищення економічності шляхом максимального витягання продукційних неону і гелію з початкової суміші, зниження металоємності.The purpose of the invention is to increase efficiency by maximizing the extraction of product neon and helium from the initial mixture, reducing metal density.
Поставлена мета досягається тим, що в способі розділення неоно-гелієвої суміші, включаючому компримування потоку неоно-гелієвої суміші, його охолоджування і сепарацію з утворенням потоків віддувочного газу і рідкої фракції відмітною особливістю є те, що з потоку віддувочного газу додатково в адсорберах поглинають неон з утворенням на виході продукційного гелію, адсорбери при десорбції продувають гелієм, причому потік газу, що продувається, змішують з потоком неоно-гелієвої суміші перед компримуванням, а сепарують потік неоно-гелієвої суміші при температурі 28 - 29,5К і тиску, що перевищує критичний тиск для с 29 неону, який рівний 2,654МПа. Ге)The goal is achieved by the fact that in the method of separation of the neon-helium mixture, which includes compression of the flow of the neon-helium mixture, its cooling and separation with the formation of flows of blow-off gas and liquid fraction, a distinctive feature is that neon is additionally absorbed from the flow of blow-off gas in adsorbers with formation of product helium at the output, the adsorbers are blown with helium during desorption, and the flow of blown gas is mixed with the flow of the neon-helium mixture before compression, and the flow of the neon-helium mixture is separated at a temperature of 28 - 29.5K and a pressure exceeding the critical pressure for c 29 neon, which is equal to 2.654 MPa. Gee)
Відомий пристрій для отримання неону високої чистоти, що включає компресор неоно-гелієвої суміші, основний теплообмінник, адсорбер на потоці початкової суміші, низькотемпературний теплообмінник, конденсатор-випарник, колону ректифікації з випарником в кубі, паровідділювач, з'єднаних трубопроводами (лініями) з арматурою, додатковий циркуляційний неоновий холодильний цикл. |див. Вісник Московського - державного технічного університету. Сер. Машинобудування. - Спеціальний випуск "Кріогенна і холодильна (Се) техніка, кріомедицина". - 1996 - С.79-83).A well-known device for obtaining neon of high purity, which includes a compressor of a neon-helium mixture, a main heat exchanger, an adsorber on the flow of the initial mixture, a low-temperature heat exchanger, a condenser-evaporator, a rectification column with an evaporator in a cube, a steam separator, connected by pipelines (lines) with fittings , additional circulating neon refrigeration cycle. | see Bulletin of the Moscow State Technical University. Ser. Engineering. - Special issue "Cryogenic and refrigerating (Ce) equipment, cryomedicine". - 1996 - P.79-83).
Недоліком відомого пристрою є низька економічність, викликана великими втратами неону в віддувочному со газі ї неможливістю отримання разом з продукційним неоном продукційного гелію, велика металоємність. (се)The disadvantage of the known device is low efficiency, caused by large losses of neon in the exhaust gas and the impossibility of obtaining production helium together with production neon, high metal capacity. (se)
Метою винаходу є підвищення економічності шляхом максимального видобування продукційних неону і геліюThe purpose of the invention is to increase efficiency by maximizing production of neon and helium
Зо з початкової суміші, зниження металоємності. -From the initial mixture, a decrease in metal capacity. -
Поставлена мета досягається тим, що в пристрої розділення неоно-гелієвої суміші, що включає компресор з лінією всмоктування, основний теплообмінник з патрубками входу і виходу овіддувочного газу, низькотемпературний теплообмінник, сепаратор з лініями виходу віддувочного газу і рідкої фракції, колону « дю ректифікації з випарником в кубі, відмітною особливістю є те, що пристрій додатково містить адсорбери, що -о переключаються, з патрубками входу і виходу газу, причому патрубок входу газу кожного адсорбера з'єднаний с лініями, забезпеченими клапанами, з лінією виходу віддувочного газу з сепаратора після низькотемпературного :з» теплообмінника і з лінією всмоктування компресора, патрубок виходу газу кожного адсорбера з'єднаний лініями, забезпеченими клапанами, з патрубком входу віддувочного газу в основний теплообмінник і з патрубком виходу віддувочного газу з основного теплообмінника, а випарник колони має з боку кипіння покриття з -1 15 капілярно-пористими властивостями.The goal is achieved by the fact that the device for separating the neon-helium mixture, which includes a compressor with a suction line, a main heat exchanger with blow gas inlet and outlet nozzles, a low-temperature heat exchanger, a separator with blow gas outlet lines and a liquid fraction, a rectification column with an evaporator in the cube, a distinctive feature is that the device additionally contains switchable adsorbers with gas inlet and outlet nozzles, and the gas inlet nozzle of each adsorber is connected with lines equipped with valves to the exhaust gas outlet line from the separator after the low-temperature :z" of the heat exchanger and with the suction line of the compressor, the gas outlet of each adsorber is connected by lines equipped with valves, with the inlet of the blow gas to the main heat exchanger and with the outlet of the blow gas from the main heat exchanger, and the evaporator of the column has a coating on the boiling side of -1 15 capillary-porous properties.
Спосіб розділення неоно-гелієвої суміші, що заявляється, може бути реалізований в пристрої, що ее) заявляється, схемно показаному на кресленні. со Пристрій (установка) містить компресор 1 з лінією всмоктування 22, основний теплообмінник 2, адсорбер 3, низькотемпературний теплообмінник 4, сепаратор 5, колону ректифікації 6 з випарником 7, що має з боку кипінняThe claimed method of separation of the neon-helium mixture can be implemented in the claimable device schematically shown in the drawing. The device (installation) includes a compressor 1 with a suction line 22, a main heat exchanger 2, an adsorber 3, a low-temperature heat exchanger 4, a separator 5, a rectification column 6 with an evaporator 7, which has on the boiling side
Ге) 50 покриття з капілярно-пористими властивостями, конденсатор-випарник 8, адсорбери, що переключаються, 9-1, «мч 9-2, кожний з яких поміщений в охолоджувану сорочку 10-1, 10-2, забезпечену нагрівальним елементом 11-1, 11-2, водокільцевий вакуумний насос 12, механічний вакуумний насос 13. Низькотемпературне устаткування установки розміщено в кожусі 14 під розрядкою, створюваною вакуумним насосом 13. Патрубок на нагнітанні компресора 1 лінією 15 потоку неоно-гелієвої суміші з'єднаний через основний теплообмінник 2, адсорбер 3, низькотемпературний теплообмінник 4, конденсатор-випарник 8, випарник 7 з патрубком сепаратора 5,Ge) 50 coating with capillary-porous properties, condenser-evaporator 8, switchable adsorbers, 9-1, "mch 9-2, each of which is placed in a cooled jacket 10-1, 10-2, equipped with a heating element 11- 1, 11-2, water-ring vacuum pump 12, mechanical vacuum pump 13. The low-temperature equipment of the installation is placed in the casing 14 under the discharge created by the vacuum pump 13. The nozzle on the discharge of the compressor 1 is connected by the line 15 of the neon-helium mixture flow through the main heat exchanger 2 , adsorber 3, low-temperature heat exchanger 4, condenser-evaporator 8, evaporator 7 with a separator nozzle 5,
ГФ) розташованого в середній частині. Патрубок, розташований в нижній частині сепаратора 5, з'єднаний лінією 16 7 потоку рідкої фракції, забезпеченої дросельним клапаном 17, з головою колони ректифікації б, а патрубок, розташований у верхній частині сепаратора 5, з'єднаний лінією 18 потоку віддувочних газів, забезпеченій дросельним клапаном 19, через низькотемпературний теплообмінник 4 і лініями 18-1, 18-2, забезпеченими бо клапанами, з патрубками входу газу адсорберів, що переключаються, 9-1, 9-2, патрубки виходу газу яких з'єднані лініями 20-1, 20-2, забезпечених клапанами, і лінією 20 з патрубком входу віддувочного газу в основний теплообмінник 2. Лінії 21-1, 21-2, забезпечені клапанами, і лінія 21 з'єднують патрубки входу газу адсорберів, що переключаються, 9-1, 9-2 з лінією 22 всмоктування компресора 1, а лінії 23-1, 23-2, забезпечені клапанами, і лінії 23 і 24 з'єднують патрубки виходу газу адсорберів, що переключаються, 9-1, 9-2 бо з патрубком виходу віддувочного газу з основного теплообмінника 2. Сорочки 11-1, 11-2 адсорберів, що переключаються, 9-1, 9-2, а також сорочка адсорбера З в нижній частині з'єднані лініями 26-1, 26-2, 26-3, забезпечених клапанами, з лінією 26 потоку рідкого азоту, а у верхній частині - лініями 27-1, 27-2, 27-3, забезпечених клапанами, з лінією 27 потоку пари азоту у водокільцевий вакуумний насос 12. Патрубок, розташований в нижній частині куба колони б, з'єднаний лінією 25 потоку продукційного неону через конденсатор-випарник 8, низькотемпературний теплообмінник 4, основний теплообмінник 2 з виходом з установки. Патрубок, розташований зверху голови колони з'єднаний лінією 28 потоку газоподібної фракції через низькотемпературний теплообмінник 4 і основний теплообмінник 2 з лінією 22 всмоктування компресора 1.GF) located in the middle part. The nozzle, located in the lower part of the separator 5, is connected by the line 16 7 of the flow of the liquid fraction, provided with the throttle valve 17, to the head of the rectification column b, and the nozzle, located in the upper part of the separator 5, is connected by the line 18 of the flow of blow gases, provided throttle valve 19, through a low-temperature heat exchanger 4 and lines 18-1, 18-2, provided with valves, with switchable gas inlet nozzles of adsorbers, 9-1, 9-2, whose gas outlet nozzles are connected by lines 20-1 , 20-2, equipped with valves, and line 20 with the outlet of the blow-off gas to the main heat exchanger 2. Lines 21-1, 21-2, equipped with valves, and line 21 connect the gas inlets of the switching adsorbers, 9-1 , 9-2 with compressor 1 suction line 22, and lines 23-1, 23-2, equipped with valves, and lines 23 and 24 connect the gas outlet nozzles of switchable adsorbers, 9-1, 9-2 bo with a nozzle exhaust gas outlet from the main heat exchanger 2. Shirts 11-1, 11-2 switchable adsorbers 9-1, 9-2, as well as the jacket of adsorber C in the lower part are connected by lines 26-1, 26-2, 26-3, equipped with valves, with line 26 of the liquid nitrogen flow, and in the upper part - by lines 27-1, 27-2, 27-3, equipped with valves, with line 27 of the flow of nitrogen vapor into the water ring vacuum pump 12. The nozzle, located in the lower part of the cube of column b, is connected by line 25 of the flow of production neon through the condenser -evaporator 8, low-temperature heat exchanger 4, main heat exchanger 2 with outlet from the installation. The nozzle located on top of the head of the column is connected by the line 28 of the flow of the gaseous fraction through the low-temperature heat exchanger 4 and the main heat exchanger 2 with the suction line 22 of the compressor 1.
Спосіб розділення неоно-гелієвої суміші здійснюють таким чином. 70 Спочатку здійснюють захолоджування апаратів рідким азотом. Для цього по лінії 26 потоку рідкого азоту і лініям 26-1, 26-2, 26-3 подають рідкий азот в сорочки 10-1, 10-2 адсорбентів 9-1 і 9-2 і адсорбер 3, пара азоту, що утворилася, відводять по лініям 27-1, 27-2, 27-3 і далі по лінії 27 потоку пари азоту через основний теплообмінник 2 в атмосферу. В кінці захолоджування включають водокільцевий вакуумний насос 12, підтримуючи тиск в сорочках адсорберів приблизно 0,015МПа, забезпечуючи термостатування адсорберів при роботі при температурі - 64К.The method of separation of the neon-helium mixture is carried out as follows. 70 First, the devices are cooled with liquid nitrogen. For this purpose, along line 26 of the liquid nitrogen flow and lines 26-1, 26-2, 26-3, liquid nitrogen is supplied to shirts 10-1, 10-2 of adsorbents 9-1 and 9-2 and adsorber 3, the nitrogen vapor formed , are removed along lines 27-1, 27-2, 27-3 and further along line 27 of the flow of nitrogen vapor through the main heat exchanger 2 into the atmosphere. At the end of cooling, a water-ring vacuum pump 12 is included, maintaining the pressure in the adsorber jackets at approximately 0.015 MPa, ensuring thermostatic control of the adsorbers when working at a temperature of -64K.
Заздалегідь очищену від домішок азоту, кисню, водню неоно-гелієву суміш, що отримується на повітророзділювальних установках, подають по лінії всмоктування 22 до компресора 1, де стискають до тиску, що перевищує критичний тиск для неону, переважно до тиску 11-15мМПа. Стислу неоно-гелієву суміш направляють в лінію 15 потоку неоно-гелієвої суміші де послідовно охолоджують за рахунок зворотних потоків, го що виводяться з установки, спочатку в основному теплообміннику 2, потім в низькотемпературному теплообміннику 4, конденсаторі-випарнику 8. У випарнику 7 з поверхнею теплообміну з боку кипіння неону, що володіє капілярно-пористими властивостями, неоно-гелієву суміш охолоджують до температури 28 - 29,5К з отриманням рідкої фази і подають в сепаратор 5, де розділяють з утворенням рідкої фракції і віддувочних газів. У адсорбері З поглинають з неоно-гелієвої суміші можливі мікродомішки. ГаThe neon-helium mixture, previously cleaned of impurities of nitrogen, oxygen, and hydrogen, obtained at air separation units, is fed through the suction line 22 to the compressor 1, where it is compressed to a pressure exceeding the critical pressure for neon, preferably to a pressure of 11-15 mmPa. The compressed neon-helium mixture is sent to line 15 of the flow of the neon-helium mixture, where it is successively cooled due to return flows, which are removed from the installation, first in the main heat exchanger 2, then in the low-temperature heat exchanger 4, condenser-evaporator 8. In the evaporator 7 with a surface heat exchange from the boiling side of neon, which has capillary-porous properties, the neon-helium mixture is cooled to a temperature of 28 - 29.5K to obtain a liquid phase and is fed into separator 5, where it is separated to form a liquid fraction and exhaust gases. Possible micro impurities are absorbed from the neon-helium mixture in adsorber C. Ha
Рідку фракцію по лінії 16 потоку рідкої фракції після дроселювання в дросельному клапані 17 подають в голову колони б як флегму на зрошування. В результаті процесу ректифікації в кубі колони 6 концентрується і9) продукційний неон високої чистоти, а в голові - газоподібна фракція, яку по лінії 28 потоку газоподібної фракції через низькотемпературний теплообмінник 4, основний теплообмінник 2, охолоджуючи прямий потік, направляють в лінію 22 всмоктування компресора 1. рч-The liquid fraction along the line 16 of the flow of the liquid fraction after throttling in the throttle valve 17 is fed to the head of the column b as phlegm for irrigation. As a result of the rectification process, in the cube of the column 6, i9) high-purity production neon is concentrated, and in the head - a gaseous fraction, which, along the line 28 of the flow of the gaseous fraction through the low-temperature heat exchanger 4, the main heat exchanger 2, cooling the direct flow, is sent to the suction line 22 of the compressor 1 rch-
З куба колони ректифікації б продукційного неону по лінії 25 потоку продукційного неону подають послідовно в конденсатор-випарник 8, низькотемпературний теплообмінник 4, основний теплообмінник 2, в яких і-й випаровують і нагрівають потоком неоно-гелієвої суміші, і виводять з установки. ее)From the cube of the rectification column b of the production neon along the line 25, the flow of the production neon is fed sequentially to the condenser-evaporator 8, the low-temperature heat exchanger 4, the main heat exchanger 2, in which they are evaporated and heated by the flow of the neon-helium mixture, and removed from the installation. ee)
Віддувочні гази з верхньої частини сепаратора 5 подають в лінію 18 потоку віддувочних газів і після дроселювання в дросельному клапані 19 через низькотемпературний теплообмінник 4 направляють до одного з со 3з5 адсорберів, що переключаються, наприклад, по лінії 18-1 до адсорбера 9-1, де здійснюють поглинання неону. -Blow gases from the upper part of the separator 5 are fed into the line 18 of the flow of blow gases and, after throttling in the throttle valve 19, are sent through the low-temperature heat exchanger 4 to one of the adsorbers 3-5, which are switched, for example, along the line 18-1 to the adsorber 9-1, where absorb neon. -
Виходить з адсорбера 9-1 потік продукційного гелію, який по лініям 20-1,20 направляють в основний теплообмінник 2 і по лінії 24 потоку продукційного гелію виводять з установки.The product helium flow leaves the adsorber 9-1, which is sent to the main heat exchanger 2 along lines 20-1, 20, and the product helium flow is removed from the installation along line 24.
Під час адсорбції неону з віддувочних газів в адсорбері 9-1 в іншому адсорбері 9-2 проводять десорбцію. «During adsorption of neon from exhaust gases in adsorber 9-1, desorption is carried out in another adsorber 9-2. "
Для цього клапанами на лініях 26-2 і 27-2 перекривають подачу рідкого азоту і відведення пари азоту з сорочки 10-2 нагрівальним елементом 11-2 підвищують температуру рідкого азоту до - 80К, здійснюючи нагрів /-й с адсорбера. При підвищенні температури адсорбера відбувається активне виділення неону, який по лініям 21-2, ц 21 направляють в лінію 22 всмоктування компресора. Для продування адсорбера 9-2 під час десорбції по лініям и"? 23, 23-2 подають гелій.For this, valves on lines 26-2 and 27-2 shut off the supply of liquid nitrogen and the removal of nitrogen vapor from the jacket 10-2, the heating element 11-2 raises the temperature of liquid nitrogen to - 80K, heating the adsorber /-s. When the temperature of the adsorber increases, there is an active release of neon, which is sent to the suction line 22 of the compressor along the lines 21-2, c 21. To blow the adsorber 9-2 during desorption, helium is supplied along lines 23, 23-2.
Використання у випарнику колони з боку кипіння неону поверхні, що володіє капілярно-пористими властивостями, наприклад, алюмінієве капілярно-пористе покриття завтовшки 0,3 - О0бмм з відкритою -| пористістю не меншого 25-3095 і середнім еквівалентним діаметром пір не більше 7Омкм, дозволяє зменшити бо температурний натиск між теплообмінюваючимися середовищами на виході з апарату до З 0О,5До і глибше охолодити неоно-гелієву суміш до температури 28 - 29,5К. со Стиснення неоно-гелієвої суміші до тиску, що перевищує критичний тиск для неону, і її глибоке б 20 охолоджування до температури 28 - 29,5К дозволять зменшити вміст неону в потоці віддувочного газу на 590 об. і більш і зменшити габарити і масу адсорберів неону. При стисненні неоно-гелієвої суміші до тиску 12МПа і "м вище не потрібен додатковий холодильний цикл, що знижує металоємність пристрою в порівнянні з відомим рішенням.The use of a surface with capillary-porous properties, for example, an aluminum capillary-porous coating with a thickness of 0.3 - О0bmm with an open -| with a porosity of at least 25-3095 and an average equivalent pore diameter of no more than 7Ωm, it allows to reduce the temperature pressure between the heat-exchanged media at the exit of the device to 300.5K and to cool the neon-helium mixture more deeply to a temperature of 28-29.5K. Compression of the neon-helium mixture to a pressure exceeding the critical pressure for neon and its deep cooling to a temperature of 28-29.5K will allow reducing the content of neon in the exhaust gas flow by 590 vol. and more and reduce the size and mass of neon adsorbers. When the neon-helium mixture is compressed to a pressure of 12 MPa and above, no additional cooling cycle is required, which reduces the metal content of the device compared to the known solution.
Запропонований спосіб і пристрій розділення неоно-гелієвої суміші дозволяє збільшити коефіцієнт 22 видобування неону до 0,99995 при одночасному отриманні продукційного гелію з таким же коефіцієнтомThe proposed method and device for separating the neon-helium mixture allows increasing the coefficient 22 of neon extraction to 0.99995 while simultaneously obtaining production helium with the same coefficient
ГФ) видобування, що збільшує економічність пристрою в порівнянні з відомим рішенням. При цьому зменшується металоємність пристрою як за рахунок зменшення маси неонових адсорберів, так і за рахунок виключення о додаткового холодильного циклу.HF) extraction, which increases the efficiency of the device in comparison with the known solution. At the same time, the metal capacity of the device is reduced both due to the reduction of the mass of neon adsorbers and due to the exclusion of an additional refrigeration cycle.
Claims (2)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004126268/06A RU2263861C1 (en) | 2004-09-01 | 2004-09-01 | Neon-helium mixture separation method and device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA78867C2 true UA78867C2 (en) | 2007-04-25 |
Family
ID=35865472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA200503954A UA78867C2 (en) | 2004-09-01 | 2005-04-25 | Method and device for separation of neon-helium mixture |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2263861C1 (en) |
| UA (1) | UA78867C2 (en) |
| WO (1) | WO2006031148A1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2528727C2 (en) * | 2013-01-09 | 2014-09-20 | Виталий Леонидович Бондаренко | Membrane separator of neon-helium mix |
| CN114562852B (en) * | 2022-03-22 | 2022-09-06 | 北京中科富海低温科技有限公司 | Helium de-neon system and method thereof |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU760751A1 (en) * | 1978-04-03 | 1986-11-15 | Obedinennyj I Yadernykh I | Method of separating gas mixture |
| SU1388679A1 (en) * | 1986-04-22 | 1988-04-15 | Объединенный Институт Ядерных Исследований | Installation for separating neon-helium mixture |
| RU2166354C2 (en) * | 2000-08-29 | 2001-05-10 | Савинов Михаил Юрьевич | Device for production of primary krypton-xenon concentrate |
-
2004
- 2004-09-01 RU RU2004126268/06A patent/RU2263861C1/en active
-
2005
- 2005-04-22 WO PCT/RU2005/000219 patent/WO2006031148A1/en active Application Filing
- 2005-04-25 UA UAA200503954A patent/UA78867C2/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2263861C1 (en) | 2005-11-10 |
| WO2006031148A1 (en) | 2006-03-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109838975B (en) | Low-energy-consumption liquid nitrogen preparation device and process | |
| KR100192874B1 (en) | Air separation | |
| EP1612496B1 (en) | Air separator | |
| JP3726965B2 (en) | Oxygen production method and apparatus | |
| CN110207457B (en) | Air separation equipment capable of preparing liquid nitrogen and application method thereof | |
| CN210980535U (en) | Apparatus for separating a compressed feed air stream | |
| CN106288653A (en) | A kind of single column cryogenic rectification reclaims device and the method for purification recovery argon of argon | |
| EP3719427A1 (en) | Cryogenic distillation method and apparatus for producing pressurized air by means of expander booster in linkage with nitrogen expander for braking | |
| CN111306891A (en) | Preparation process of oxygen | |
| CN108645118B (en) | Device and method for improving argon recovery rate | |
| CN107641535B (en) | Device and method for separating and purifying various gases by membrane cryogenic coupling | |
| KR20240124827A (en) | Device and method for recovering carbon dioxide and nitrogen in flue gas | |
| CN104185767B (en) | For the method and apparatus producing two strands of partial air flow purified | |
| CN107062802A (en) | A kind of kiln oxygen-enriched device for making of low pressure and method | |
| US20230119575A1 (en) | Facility and method for hydrogen refrigeration | |
| UA78867C2 (en) | Method and device for separation of neon-helium mixture | |
| CN102949911B (en) | Device for efficiently separating gas mixture of helium and carbon dioxide and separation method | |
| CN101535755A (en) | Cryogenic air separation system | |
| CN114165987B (en) | Liquid carbon dioxide production device and production method thereof | |
| CN210267885U (en) | Air separation equipment capable of producing liquid nitrogen | |
| TWI691356B (en) | Method and apparatus for obtaining a compressed gas product by cryogenic separation of air | |
| CN114777418A (en) | System for condensing method natural gas BOG carries helium | |
| CN208688102U (en) | A kind of device improving the argon gas rate of recovery | |
| RU2794011C1 (en) | Method for liquefaction of helium | |
| AU2016250109B2 (en) | Facility and method for producing liquid helium |