Способ получения криптоно-ксеноновой смеси Советский патент 1986 года по МПК F25J3/02 

to

О)

ю

ГС

ю

4:

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРИПТОНО-КСЕНОНОВОЙ СМЕСИ из метановой фракции продувочных газов синтеза аммиака методом низкотемпературной ректификации, включающий сжатие выходящих паров, охлаждение и конденсацию с образованием флегмы, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат процесс ректификации проводят при давлении в колонне 0,4-1,2 МПа.

Продукт

фг/г.7 Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано для получения криптона и ксенона. Целью изобретения является снижение энергозатрат на образование флегмового потока в колонне при ректификации метановой фракции продувочного газа для получения криптона и ксенова. На фиг. 1 изображена установка для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - график зависимости удельных энергозатрат от давления в колонне. Установка, в которой реализуется предлагаемый способ, содержит компрессор I, теплообменники 2 и 3, колонны 4 и 5. Способ осуществляют следующим образом. Метан, выходящий из колонны извлечения аргона, содержащий криптон и ксенон (около 0,01 об.%, при давлении около 1,2 МПа поступает в теплообменник 2, далее ожижается в кубе колонны 4, испаряя при этом кубовую жидкость, и поступает на разделение в среднюю часть колонны 4. В нижней части колонны происходит извлечение криптона и ксенова. Выходящие из колонны обедненные пары метана, содержащие около 1,.% криптона и ксенона, отдают свой холод в теплообменниках 3 и 2 и поступают в компрессор 1, где происходит их сжатие до необходимого давления. Далее часть этих паров (циркуляционный поток) охлаждается и конденПредлагаемыйсируется в кубе колонн 4 и 5, а также в теплообменнике 3 и входит на орошение в верхнюю часть колонны 4 Другая часть потока метана, в зависимости от конкретных условий производства, отбирается до или после компрессора и возвращается на установку синтеза аммиака. В нижней части колонны 4 происходит обогащение стекающей жидкости криптоном и ксеноном. С целью уменьщения объема аппаратуры целесообразно проводить концентрирование в колонне 4 до 0,8-1,0 об.% криптона и ксенона, а дальнейщую очистку продукта от метана проводить в колонне 5, имеющей меньщий диаметр. Отходящий из низа колонны 5 продукт представляет собой чистую криптон-ксеноновую смесь, которая может быть разделена любым известным способом, например ректификацией. Пример 1. Проводят экспериментальное измерение коэффициентов разделения криптоно-ксеноновой смеси и метана в интервале давления от 0,1 до 0,2 МПа, на основании которого выводят формулу расчета коэффициента разделения па 90/1-0,354, где Т - температура К. При давлении паров метана 0,4 МПа коэффициент разделения составляет 1,39. Другие значения приведены в таблице.

Пример 2. Проводят расчет исчерпывающей части ректификационной колонны для получения криптона и ксенона по исходным данным известного способа давление в колонне 0,25 МПа, исходная концентрация 0,1 об.% (Kr-fXe), концентрация -в отвале 0,0004 об.% ((Кг+Хе), и по измеренным-значениям коэффициента разделения, результаты которого представлены в таблице, в расчете на 1 л смеси криптона и ксенона.

Нижний предел давления определяется тем, что понижение давления паров метана на выходе в компрессор ниже 0,4 МПа и сжатие его до давления, обеспечивающего преодоление гидравлического сопротивления колонны, теплообменной аппаратуры и подводящих коммуникаций (около 0,1 МПа), а также обеспечение температурного напора в кубе не менее ЗК, требует резкого увеличения подводимой мощности на сжатие.

Повыщение давление паров метана в колонне выще 1,2 МПа требует повышения

/f./i

энергозатрат на сжатие Метана вследствие повышения температуры кипения и, следовательно, уменьшения коэффициента разделения, приводящего, в свою очередь, к увеличению необходимого потока флегмы. Как видно из таблицы, оптимальное значение давления в колонне составляет 0,7 МПа.

Использование предлагаемого способа получения криптона и ксенона из метановой

фракции продувочных газов синтеза аммиака, выделяемых на одном аппарате мощностью 500 тыс, т аммиака в год, позволяет получать 500 нм криптона и 35 нм ксенона и обеспечивает по сравнению с известным способом следующие преимущества: снижеиие энергозатрат на разделение в три раза; исключение дросселирования питающего потока вследствие работы колонны извлечения аргона под давлением около 1 МПа; полное использование сырья, позволяющее снизить себестоимость основного продукта - аммиака за счет реализации криптона и ксенона.

2,0-W--X-

-х-хо

0.5

f,5

to

фиг, 2