DE2400492A1 - Verfahren zum reinigen eines inerten gases - Google Patents

Verfahren zum reinigen eines inerten gases

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Description

PATENTANWALT DIPL. INQ. RAINER VIETHEN
KÖLN-Lindenthal
Bachemer Straße 54-56 2400492
4. Januar 1974 V/Fs
Mein Zeichen: A 23/1
Anmelderin: AIR PRODUCTS AND CHEMICALS, INC. P.O. Box 538,
Allentown,
Pennsylvania 18085,
United States of America
Titel: Verfahren zum Reinigen eines inerten Gases
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Reinigung von inerten Gasen und insbesondere auf die Reinigung von Argon.
Gemäß dem Stand der Technik ist vorgeschlagen worden, Luft in einer als "Doppelkolonne" bezeichneten Anlage zu destillieren, bei der eine Niederdruckdestillationskolonne über einer Hochdruckdestillationskolonne errichtet ist: Der Rückflußkühler für die Hochdruckkolonne ist der Kocher für die Niederdruckkolonne: Ein Dampfstrom wird aus einer entsprechenden Zone nahe der Mitte der Niederdruckkolonne abgezogen, und dieser Dampf wird in einer anderen Destillationskolonne, die als "Roh-Argon-Kolonne" bekannt ist, einer Rektifizierung unterworfen. Vom Kopf der Roh-Argon-Kolonne wird ein Argon-Rohprodukt abgezogen, das im allgemeinen 95 - 99% Argon enthält.
Bisher gewann man reines Argon aus Roh-Argon durch ein Desoxydationsverfahren unter Verwendung von reinem Wasserstoff, Das Verfahren üiifaßt die Verfahrensschritte: Kompression, Wasserstoff zugabe, Reaktion in einem katalytischen Desoxoreaktor, Trocknung, Kühlung und Gefrierdestiliation zur Entfernung dar
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letzten Wasserstoff- und Stickstoffspuren. Dieses System verursacht einen erheblichen Kapital-, d.h. Einrichtungsaufwand und zu den laufenden Kosten gehören: elektrischer Strom für einen
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Zweistufen-Kompressor, ein Reaktivationsgebläse und ein/elektrischen Heizer, Kühlwasser für verschiedene Nachkühler, Wasserstoff für den Desoxoreaktor und flüssiger Stickstoff.zum Rückfluß zur Destillationskolonne.
Es ist darauf hingewiesen worden, daß man einige Gasgemische durch selektive Adsorption auf Zeolithen trennen kann; beispielsweise haben Barrer und Robbins dies 1953 vorgeschlagen (Transactions of the Faraday Society, Band 49, Seiten 807 und 815).
Ein Beispiel für diese Arbeitsweise wäre, daß man ein Bett aus Molekularsieb-Pellets (eine den Fachleuten auf diesem Sachgebiet sehr bekannte Art, wie 4A oder NaA) nimmt und durch dieses das Roh-Argongas hindurchleitetj bei niedrigen Temperaturen (z.B. -170 C) adsorbiert das Molekularsieb bevorzugt Sauerstoff, und man gewinnt einen reinen Argon-Gasstrom.
Um diesen Prozeß industriell durchfürhbar zu machen, muß das Molekularsiebbett aufgewärmt werden, um den Sauerstoff auszutreiben; der Sauerstoff muß entweder durch Evakuierung oder durch Spülung mit einem inerten Gas entfernt werden. Die Austreibung und Entfernung der Verunreinigung (z.B. Sauerstoff) aus dem Bett wird als "Regeneration" bezeichnet.
Das regenerierte Bett muß dann auf eine niedrige Temperatur gekühlt werden, bevor das Roh-Argongas wieder in das Bett eingeführt wird.
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Die Kühlung des regenerierten Bettes bereitet Probleme, weil, wenn das Bett in Gegenwart von reinem Argon gekühlt wird, das Argon teilweise auf das Bett so wei^t adsorbiert wird, daß die Kapazität des Bettes für Sauerstoff wesentlich verringert wird. Andere Fachleute dieses Sachgebietes haben dieses Problem auf verschiedene Weise überwunden. So wird z.B. im US-Patent 2 810 453 ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die Kühlung in Gegenwart von Helium durchgeführt wird.
Golovko und seine Mitarbeiter haben vorgeschlagen, das Problem dadurch zu lösen, daß man das Bett unter Vakuum kühlt (Bulletin of the Academy of Sciences of the Georgian SSR, Band 44, Nr. 2, Seiten 289 bis 295, und Adsorbtsionnye Khromatogr. Katal. Svoistva Tseolitov 1972, Seite 177 bis 183). Im einzelnen benutzen Golovko und seine Mitarbeiter ein Bett, das aus zahlreichen Rohren besteht, die Molekularsiebe enthalten und in einem Bad aus flüssigem Sauerstoff angeordnet sind. Ein Nachteil dieses Vorschlages liegt darin, daß vor der Regeneration des Molekularsiebes das Bad aus flüssigem Sauerstoff abgelassen werden muß.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß, wenn das Bett in Gegenwart von Argon gekühlt wird, die Reinigung noch durchführbar bleibt, so lange die Kühlung für jede einzelne Partikel nicht länger als etwa 40 Minuten dauert.
Versuche zeigten, daß über 0°G die Adsorption von Argon auf das Molekularsieb 4A gering ist und daß unter -140°G (-220°F) die Adsorption von Argon im Gleichgewicht verhältnismäßig groß ist, daß dieses Gleichgewicht jedoch erst nach vielen Stunden erreicht wird. Man kann daher die Adsorption von Argon auf das Molekularsieb 4A verhindern, wenn diese zwei Komponenten durch den Be-
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reich von 0 - -140 C In einer verhältnismäßig kurzen Zelt,d.h. weniger als vierzig Minuten, gekühlt werden.
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung schafft diese daher ein Verfahren zum Reinigen eines Inerten Gases, das die folgenden Verfahrensschritte umfaßt:
a) man führt das unreine, Inerte Gas bei einer nahe dem Siedepunkt des Inerten Gases liegenden Temperatur durch ein Molekularsiebbett, so daß das Molekularsieb die Verunreinigung adsorbiert;
b) man regeneriert das Molekularsiebbett durch Erhitzung desselben;
c) man kühlt das Molekularsiebbett, indem man einen kalten Strom des reinen, inerten Gases durch dasselbe hindurchführt, so daß jede einzelne Partikel des Molekularsiebes in weniger als vierzig Minuten durch den Temperaturbereich von 0 C bis -140 C hindurchgeht, und
d) man führt zur Wiederholung des Reinigungsschrittes a) wieder einen Strom aus kaltem, unreinen, inerten Gas ein.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung schafft diese ein Verfahren zum Reinigen eines inerten Gases, das die folgenden Verfahrensschritte umfaßt:
a) man führt das unreine, inerte Gas bei einer nahe dem Siedepunkt des inerten Gases liegenden Temperatur durch ein Molekularsiebbett, so daß das Molekularsieb
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die Verunreinigung adsorbiert;
b) man regeneriert das Molekularsiebbett durch Erhitzung desselben;
c) man kühlt das Molekularsiebbett, indem man einen kalten Strom des reinen, inerten Gases durch dasselbe hindurchführt, so daß jede einzelne Partikel des Molekularsiebes in einem Ausmaß gekühlt wird, bei dem Argonadsorption durch das Molekularsieb im wesentlichen verhütet wird, und
d) man führt zur Wiederholung des Reinigungsschrittes a) wieder einen Strom aus kaltem, unreinen, inerten Gas ein.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun als Beispiel mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, die in einem Strömungsdiagramm die Arbeitsweise einer Reinigungsanlage zeigt. Bei der folgenden Beschreibung der Anlage betrug die Strömung des Erzeugnisses 3,94 lb-Mol Argon je Stunde.
Die beiliegende Zeichnung zeigt nur die zur Argonreinigung gehörenden Teile: Zur Vereinfachung sind die meisten Linien und Steuerelemente der Doppel-Destillationskolonne weggelassen.
Flüssiges Roh-Argon verläßt den ersten Kondensator 1 der nicht dargestellten Roh-Argonkolonne und tritt in den Verdampfer 2 ein. Normalerweise enthält dieses Argon 1% Sauerstoff und nur Spuren von Stickstoff, es besteht jedoch die Möglichkeit für einen Stickstoffdurchbruch in die Roh-Argonkolonne, in welchem Falle der Stickstoffgehalt auf 3,5% steigen kann, was 1000 Teile je
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Million Stickstoff in der Zufuhr zur Roh-Argonkolonne entspricht. Der Gefälledruck der Flüssigkeit in der Leitung 41 zwischen dem
2 Kondensator 1 und dem Verdampfer 2 ist gleich 3,15 kg/cm
2 (45 psia) und der Druck am Kondensator 1 beträgt 11,9 kg/cm (17 psia), folglich ist der maximal mögliche Druck am Verdamp-
fer 2 4,34 kg/cm (62 psia). Tatsächlich sind die Siedebedingungen im Verdampfer 2 -175,6°C und 2,66 kg/cm ( -284°F und 38 psia) und daher ist ein wesentliches Druckgefälle über das Strömungssteuerventil in der Leitung 41 vorhanden. Die Verdampfung von Argon geschieht gegen kondensierende Luft von der Bodenplatte der nicht dargestellten Hochdruckkolonne. Es ist diese Luftkondensierungstemperatur von -171,7°C bis -173,9 C
(-2770F bis -281°F), die die Siedebedingung des Argons bestimmt,
2 und der Druck von 2,66 kg/cm (38 psia) genügt, um das Argon durch den zu beschreibenden Reinigungskreislauf zu treiben.
Das Argon tritt durch eine Leitung 43 in das Adsorbersystem ein, In der folgenden Beschreibung ist angenommen, daß der kalte Argonstrom zum Molekularsiebbett 3 strömt, während das Molekularsiebbett 4 regeneriert wird.
Das Roh-Argongas tritt über ein Ventil VlA in das Bett 3 ein, wo der Sauerstoff auf das Molekularsieb adsorbiert wird, während das Argon durchgeht und das Bett 3 über ein Ventil V3A in eine Leitung 44 verläßt, wo ein nicht dargestellter Analysator den Sauerstoffgehalt des Gases mißt. Das Gas erwärmt sich durch die Adsorptionshitzej diese Hitze wird entfernt, indem man das Gas durch einen Wärmeaustauscher 5 hindurchschickt. Der Argonkreislauf sefet sich fort über ein Ventil V5 (wobei die Ventile
V6 und V7 geschlossen sind) zu einem zweiten Kondensator 6. Das
2 gereinigte Argon kondensiert bei 1,33 kg/cm (19 psia) gegen
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flüssigen Roh-Sauerstoff.
Das gereinigte Argon kann Spuren von Stickstoff enthalten, und daher wird das Kondensat über eine Leitung 45 zu einer Stickstoff -Ausscheidungskolonne 7 geleitet.
Der Aufwärmer 8 der Stickstoff-Ausscheidungskolonne arbeitet mit kondensierendem Hochdruck-Stickstoff von der Hochdruckkolonne; der Rückflußkondensator 9 verwendet flüssigen Stickstoff. Das als Produkt anfallende flüssige Argon wird In einer Leitung 42 analysiert, und wenn der Sauerstoffgehalt über 7 Teile je Million oder der Stickstoffgehalt über 10 Teile je Million steigt, wird das Ventil V13 geschlossen. Zwischen der Analysestelle und dem Ventil V13 ist ein Abstand vorhanden, der sicherstellt, daß kein unreines Argon das gespeicherte Produkt verunreinigt.
Während das Bett 3 arbeitet, wird das Bett 4 regeneriert. Das Bett 4 wird drei Stunden lang durch Stickstoff in den Bereich von 93 bis 116°C (200 bis 240°F) erhitzt, wobei der Stickstoff durch Ventile V8 und V4B eintritt. Der Stickstoff muß nicht rein sein, er muß jedoch frei von Wasser sein. Das Regeneriergas verläßt das Bett 4 durch Ventile V2B und VlO. Am Ende der drei Stunden dauernden Heizperiode wird der elektrische Heizer H abgeschaltet.
Das Bett wird nun mit Argon vom Wärmeaustauscher 5 gekühlt. Das Ventil V7 wird teilweise geöffnet, um 10% des Argons durch das Ventil V2B und das Bett 4 zu leiten. V8 und VlO sind geschlossen. Das Argon treibt den Stickstoff durch die Ventile V2B und V4B zum Auslaß bei V9. In dieser Zeit wird das Ventil V5 offengehalten, so daß eine Zwangsspeisung zur Kolonne 7 aufrechterhalten wird. Analysatoren überwachen das Gas bei V9 und wenn das
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Argon weniger als 0,5 % Stickstoff enthält, wird das Argon über das Ventil V6 (V5 und V9 sind nun geschlossen und V7 wird ganz geöffnet) zum Kondensator 6 geleitet.
Das kalte Argon vom Wärmeaustauscher 5 wird weiter durch das Bett 4 geleitet, um dieses auf etwa -172,8°C (-279°F) zu kühlen, d.h. so nahe wie möglich an die Betriebstemperatur. Obwohl die Abkühlung des Bettes 4 etwa 7,5 Stunden bei vollem Argonstrom in Anspruch nimmt, beträgt die Kühlzeit für jedes einzelne Pellet oder jede einzelne Zone des Molekularsiebes im Bett nur etwa 30 Minuten oder weniger. Am Ende des Kühlvorganges sind die Betten fertig zur Umschaltung. Die Betten sind für eine 12 Stunden dauernde Adsorptionsperiode bei einer Strömung von 3,98 Ib Mol je Stunde Roh-Argon mit 1% Sauerstoff bemessen. Jedes Bett ist 1,83 m (6 Fuß) lang und hat einen Durchmesser von 0,305 m (1 Fuß). Die Ventile VlA, VlB bis VlO sind Magnetventile, die von einem in der Zeichnung nicht dargestellten Zeitschalter gesteuert werden.
Die Stickstoff-Ausscheidungskolonne 7 wird aus zwei Gründen eingebaut :
1. Es ist möglich, daß Stickstoffspuren aus der Niederdruckkolonne zur Roh-Argonkolonne durchbrechen und diese Stickstoffspuren konzentrieren sich im Argon um einen Faktor von etwa 35 in der Roh-Argonkolonne.
2. Die Regeneration der Adsorber läßt Spuren von Stickstoff im Argon, wie es oben beschrieben wurde.
Wasser ist schädlich für den Betrieb der Molekularsiebe, weil es gegenüber allen permanenten Gasen bevorzugt adsorbiert wird.
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Bevor die Betten in Benutzung genommen werden, und in gewissen Zeitabständen danach,mussen die Betten bei etwa 250 C (480 F) regeneriert werden, um Wasser zu entfernen. Ein Überschreiten der Temperatur von 250 C ist nicht ratsam, weil dann die Gefahr für einen thermischen Abbau der Pellets besteht, und aus dem gleichen Grunde ist ein verhältnismäßig langer Zyklus ratsam, um die Häufigkeit der Regeneration zu verringern.
Dem Fachmann sind Verfahren bekannt, bei denen ein an Krypton und Xenon reicher Gasstrom aus einer Luft-Trennungsanlage gewonnen wird. Durch das oben beschriebene Verfahren kann man Sauerstoff-Verunreinigungen aus diesem Gasstrom entfernen.
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Claims (5)

  1. PATENTANWALT DIPL. INQ. RAINER VIETHEN
  2. KDLN-Lindenthal 2 4 O ■; U 9 2
  3. Bachemer Straße 54-56
  4. 4. Januar 1974 V/Fs
    Mein Zeichen; A 23/1
    Anmelderin: AIR PRODUCTS AND CHEMICALS, INC. P.O. Box 538,
    Allentown,
    Pennsylvania 18085,
    United States of America
    Patentansprüche
    1. Verfahren zum Reinigen eines inerten Gases, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:
    a) Man führt das unreine, inerte Gas bei einer nahe dem Siedepunkt des inerten Gases liegenden Temperatur durch ein Molekularsiebbett, so daß das Molekularsiebbett die Verunreinigung adsorbiert;
    b) man regeneriert das Molekularsiebbett durch Erhitzung desselben;
    c) man kühlt das Molekularsiebbett, indem man einen kalten Strom des reinen, inerten Gases durch dasselbe hindurchführt, so daß jede einzelne Partikel des Molekularsiebes in weniger als vierzig Minuten durch den Temperaturbereich von 0°C bis -140°C (32°F bis -220°F) hindurchgeht, und
    d) man führt zur Wiederholung des Reinigungsschrittes a) wieder einen Strom aus kaltem, unreinen, inerten Gas ein.
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    ORIGINAL INSPECTED
    2. Verfahren zum Reinigen eines inerten Gases, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:
    a) man führt das unreine, inerte Gas bei einer nahe dem Siedepunkt des inerten Gases liegenden Temperatur durch ein Molekularsiebbett, so daß das Molekularsieb die Verunreinigung adsorbiert;
    b) man regeneriert das Molekularsiebbett durch Erhitzen desselben;
    c) man kühlt das Molekularsiebbett, indem man einen kalten Strom des reinen, inerten Gases durch dasselbe hindurchführt, so daß jede einzelne Partikel des Molekularsiebes in einem Ausmaß gekühlt wird, bei dem Argonadsorption durch das Molekularsieb im wesentlichen verhütet wird, und
    d) man führt zur Wiederholung des Reinigungsschrittes a) wieder einen Strom aus kaltem, unreinen, inerten Gas ein.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,daß das kühlende Bett des MolekularSiebes säulenförmig ist und der kalte Strom reinen Inertgases derart durch dasselbe geleitet wird, daß die Partikel des Molekularsiebes im Bett progressiv und nach und nach in Durchströmungsrichtung des reinen Inertgases durch das Bett in einem Ausmaß gekühlt werden, bei dem die Argonadsorption im wesentlichen verhütet wird.
    4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
    oder
    zu reinigende Gas Argon, Krypton wui Xenon und die Verunreinigung Sauerstoff ist.
    409829/09y'i
    ORfGiNAL INSPECTED
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffgehalt im Argon weniger als 3% beträgt.
    6* Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,daß das zu reinigende Gas Argon ist und der Reinigungsschritt a) bei einer Temperatur im Bereich von -162,2 bis -184,4 C (-260 bis -300°F) stattfindet.
    409829/0991
DE2400492A 1973-01-08 1974-01-05 Verfahren zum Reinigen eines inerten Gases Expired DE2400492C2 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998009712A1 (en) * 1996-09-09 1998-03-12 Destiny Oil Anstalt Method of selective chemisorption of reactive-active gases
EP1008376A1 (de) * 1998-12-11 2000-06-14 Institut für Festkörper- und Werkstofforschung Dresden e.V. Material zur Reduzierung oder Beseitigung von unerwünschten Beimengungen in Gasen, Verfahren zu dessen Herstellung und Anwendung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1572968A (en) * 1978-05-31 1980-08-06 Air Prod & Chem Method of purifying crude argon
US4477265A (en) * 1982-08-05 1984-10-16 Air Products And Chemicals, Inc. Argon purification
JPS6140807A (ja) * 1984-08-03 1986-02-27 Hitachi Ltd アルゴンガスの精製方法および装置
US4750925A (en) * 1986-02-24 1988-06-14 The Boc Group, Inc. Argon recovery from hydrogen depleted ammonia plant purge gas utilizing a combination of cryogenic and non-cryogenic separating means
US4752311A (en) * 1986-02-24 1988-06-21 The Boc Group, Inc. Argon recovery from ammonia plant purge gas utilizing a combination of cryogenic and non-cryogenic separating means
US4732580A (en) * 1986-10-01 1988-03-22 The Boc Group, Inc. Argon and nitrogen coproduction process
US4983194A (en) * 1990-02-02 1991-01-08 Air Products And Chemicals, Inc. Production of high purity argon
US5085674A (en) 1990-10-25 1992-02-04 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Duplex adsorption process
US5106399A (en) * 1991-02-25 1992-04-21 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Argon purification system
US5159816A (en) * 1991-05-14 1992-11-03 Air Products And Chemicals, Inc. Method of purifying argon through cryogenic adsorption
US5601634A (en) * 1993-09-30 1997-02-11 The Boc Group, Inc. Purification of fluids by adsorption
NZ264478A (en) * 1993-09-30 1996-10-28 Boc Group Inc Argon purification using temperature swing adsorption: liquid argon passed through adsorption bed at temperature between the bubble point and dew point
DE19528784C1 (de) * 1995-08-04 1996-08-29 Inst Neuwertwirtschaft Gmbh Verfahren zur Reinigung von Inertgasen mittels Sorbenzien
FR2771943B1 (fr) * 1997-12-05 2000-01-14 Air Liquide Procede de purification de fluides inertes par adsorption sur zeolite lsx
FR2799390B1 (fr) * 1999-10-08 2002-06-07 Air Liquide Procede de traitement d'un gaz par adsorption a temperature modulee
US6500235B2 (en) * 2000-12-29 2002-12-31 Praxair Technology, Inc. Pressure swing adsorption process for high recovery of high purity gas
US9708188B1 (en) 2016-02-22 2017-07-18 Air Products And Chemicals, Inc. Method for argon production via cold pressure swing adsorption
US9669349B1 (en) 2016-02-22 2017-06-06 Air Products And Chemicals, Inc. Modified chabazite adsorbent compositions, methods of making and using them
US9925514B2 (en) 2016-02-22 2018-03-27 Air Products And Chemicals, Inc. Modified chabazite adsorbent compositions, methods of making and using them
US11137205B2 (en) * 2018-12-21 2021-10-05 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method and apparatus for eliminating heat bumps following regeneration of adsorbers in an air separation unit

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2893512A (en) * 1956-08-29 1959-07-07 British Oxygen Co Ltd Purification of argon
GB927072A (en) * 1960-08-02 1963-05-29 British Oxygen Co Ltd Process for the separation of argon from mixture with oxygen and nitrogen
DE1419704A1 (de) * 1960-03-09 1969-05-22 Union Carbide Corp Verfahren zur Entfernung geringer Mengen gasfoermiger Verunreinigungen aus Gasen
DE1544024A1 (de) * 1964-06-05 1970-07-16 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung hochreiner tiefsiedender Gase
US3683589A (en) * 1970-09-08 1972-08-15 Us Interior Helium purifier

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2810454A (en) * 1953-12-24 1957-10-22 Union Carbide Corp Argon purification
US3378992A (en) * 1964-07-17 1968-04-23 Continental Oil Co Gas treating process utilizing overlapping adsorption phases

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2893512A (en) * 1956-08-29 1959-07-07 British Oxygen Co Ltd Purification of argon
DE1419704A1 (de) * 1960-03-09 1969-05-22 Union Carbide Corp Verfahren zur Entfernung geringer Mengen gasfoermiger Verunreinigungen aus Gasen
GB927072A (en) * 1960-08-02 1963-05-29 British Oxygen Co Ltd Process for the separation of argon from mixture with oxygen and nitrogen
DE1544024A1 (de) * 1964-06-05 1970-07-16 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung hochreiner tiefsiedender Gase
US3683589A (en) * 1970-09-08 1972-08-15 Us Interior Helium purifier

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Ullmann: Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Aufl., Bd. 3, 1973, S. 243-245 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998009712A1 (en) * 1996-09-09 1998-03-12 Destiny Oil Anstalt Method of selective chemisorption of reactive-active gases
EP1008376A1 (de) * 1998-12-11 2000-06-14 Institut für Festkörper- und Werkstofforschung Dresden e.V. Material zur Reduzierung oder Beseitigung von unerwünschten Beimengungen in Gasen, Verfahren zu dessen Herstellung und Anwendung

Also Published As

Publication number Publication date
US3928004A (en) 1975-12-23
BE809442A (nl) 1974-05-02
NL7400141A (de) 1974-07-10
GB1446201A (en) 1976-08-18
FR2213088A1 (de) 1974-08-02
DE2400492C2 (de) 1984-09-20
FR2213088B1 (de) 1977-09-09

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