СПОСОБ ОЧИСТКИ КРИПТОНА И КСЕНОНА Российский патент 1995 года по МПК F25J3/04 

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано в химической и металлургической промышленности в цехах комплексного разделения воздуха.

Известен способ очистки криптона и ксенона [1] включающий очистку первичного криптонового концентрата, охлаждение его перед разделением.

Недостатком данного способа является то, что он не обеспечивает исключение попадания радона и продуктов его распада в получаемую криптоно-ксеноновую смесь.

Специфической особенностью получения криптона и ксенона является радиационная опасность. Она возникает в связи с тем, что в атмосферном воздухе содержится радон, который является радиоактивным. Физико-химические свойства радона таковы, что он концентрируется в первичном криптоновом концентрате, а затем и в криптоно-ксеноновой смеси. При этом по сравнению с воздухом концентрация радона повышается более чем в 90 тыс. раз, и радиационный фактор может быть достаточно существенным. Период полураспада радона составляет 3,82 дня.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является способ очистки криптона и ксенона, реализованный в известном устройстве [2] включающий очистку криптонового концентрата от продуктов выжигания углеводородов, предварительное и окончательное охлаждение криптонового концентрата перед разделением. Недостатком прототипа является то, что не обеспечивается радиационная безопасность персонала, обслуживающего устройство, в котором реализован способ, в результате попадания радона и продуктов его распада в криптоно-ксеноновую смесь.

Целью предложенного технического решения является обеспечение радиационной безопасности обслуживающего персонала путем исключения попадания радона и продуктов его распада в криптоно-ксеноновую смесь.

Поставленная цель достигается тем, что в способе очистки криптона и ксенона, включающем очистку криптонового концентрата от углеводородов и продуктов их выжигания, предварительное и окончательное охлаждение криптонового концентрата перед разделением, предварительное охлаждение криптонового концентрата осуществляют до температуры ниже минус 115^оС и перед подачей на окончательное охлаждение очищают в адсорбере при объемной скорости 190-250 I/ч.

На чертеже схематично показано устройство, в котором реализован предлагаемый способ, где реактор 1 посредством трубопровода соединен с блоком очистки 2, который, в свою очередь, трубопроводом соединен с теплообменником предварительного охлаждения 3. Теплообменник предварительного охлаждения 3 трубопроводом 4 соединен с адсорбером 5. Адсорбер 5 трубопроводом 6 соединен с теплообменником окончательного охлаждения 7, который посредством трубопровода соединен с ректификационной колонной 8.

Работает устройство, в котором реализован предлагаемый способ следующим образом. Первичный криптоновый концентрат из блока разделения воздуха проходит реактор 1 и далее его направляют в блок очистки 2 для очистки от углеводородов и продуктов их выжигания. Очищенный от влаги и двуокиси углерода концентрат подают в теплообменник предварительного охлаждения 3, где его охлаждают до температуры ниже минус 115^оС и далее по трубопроводу 4 направляют в адсорбер 5 на очистку от радона и продуктов его распада в адсорбере. Из адсорбера 5 первичный криптоновый концентрат по трубопроводу 6 подают в теплообменник окончательного охлаждения 7, где его охлаждают и направляют на разделение в среднюю часть ректификационной колонны 8. Продукты разделения из ректификационной колонны 8 через теплообменник 3, 7 возвращают в блок разделения воздуха.

П р и м е р реализации способа. Первичный криптоновый концентрат из блока разделения воздуха через реактор 1 направляют в блок очистки 2, где выделяются продукты выжигания углеводородов. Затем очищенный первичный криптоновый концентрат подают в теплообменник предварительного охлаждения 3, где его охлаждают до температуры ниже минус 115^оС и далее по трубопроводу 4 направляют в адсорбер 5 на очистку концентрата от радона.

При температуре ниже минуc 115^оС и при объемной скорости 190-250 I/ч условия адсорбции радона наиболее благоприятные и может быть обеспечена работа адсорбера по радону в режиме "полного распада", при котором исключается необходимость периодической регенерации адсорбента.

Очищенный концентрат из адсорбера 5 по трубопроводу 6 подают в теплообменник окончательного охлаждения 5, где его охлаждают до температуры насыщения и направляют в среднюю часть ректификационной колонны 8.

Использование: криогенная техника, а именно способы получения редких газов методом низкотемпературной ректификации. Сущность изобретения: первичный криптоновый концентрат перед разделением предварительно охлаждают до температуры ниже минус 115°С в теплообменнике, а перед окончательным охлаждением дополнительно очищают в адсорбере при V_газа/V_адсор= 190-250 1/ч, где V_газа - расход газа через адсорбер, V_адсор - объем адсорбента в адсорбере. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. СПОСОБ ОЧИСТКИ КРИПТОНА И КСЕНОНА, включающий очистку первичного криптонового концентрата от углеводородов и продуктов их выжигания, предварительное и окончательное охлаждение криптонового концентрата перед разделением, отличающийся тем, что, с целью иключения попадания радона и продуктов его распада в криптоноксеноновую смесь, предварительное охлаждение концентрата проводят до температуры ниже -115°С, а перед окончательным охлаждением его дополнительно очищают в адсорбере. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что криптоновый концентрат очищают в адсорбере при
V_газа/V_адсор= 190-250 ч^-1,
где V_газа расход газа через адсорбер;
V_адсор объем адсорбента в адсорбере.