HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anreichern von
Krypton in einer gasförmigen Sauerstoff/Stichstoff-Mischung.
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Schritte beim Wiederaufarbeiten von verbrauchtem
Uranbrennstoff, welcher bei der Kernkrafterzeugung Verwendet wird,
setzen ein Gas mit einer annähernden Luftzusammensetzung frei,
welche radioaktives Krypton 85 mit einer Halbwertszeit von
10,7 Jahren enthält. Krypton 85 ist in diesem Gas in sehr
niedriger Konzentration enthalten, während große Mengen an NO
und NO2 mit anwesend sind. Viele Versuche wurden durchgeführt,
um Krypton mit hoher Reinheit vom Abgas solch einer
Zusammensetzung abzutrennen und anzureichern. Siehe D.T. Pence und
B.E. Kirstein: Work performed under contract AX-509991R,
Science Application Inc. (1981), D.M. Ruthven, F. H. Tezel und
J.S. Devgan: Canadiari J. Chem. Eng., Band 62, 526 (1984), und
F.H. Tezel, D.M. Ruthven und H.A. Boniface: Canadian J. Chem.
Eng., Band 68, 268 (1990).
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Diese Vorschläge verwenden synthetischen Mordenit vom
Wasserstoff-Typ als Adsorptionsmittel. Im Prinzip ist mehr oder
weniger Kryptonanreicherung möglich, das Krypton stärker
adsorbiert wird als Stickstoff und Sauerstoff. Ein Problem ist ein
niedriger Anreicherungsfaktor bei einer Temperatur nahe
Raumtemperatur. Aufgrund einer sehr kleinen Differenz in der
Adsorptionsfähigkeit zwischen Stickstoff und Krypton kann ein
einziger Adsorptions/Desorptions-Zyklus nur einen
Anreicherungsfaktor von etwa 1,5 bis 2 erzielen, wie dies von D.M.
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Ruthven, F.H. Tezel und J.S. Devgan: Canadian J. Chem. Eng.,
Band 62, 526 (1984), berichtet wird. Zusätzlich wird aufgrund
einer kleinen Adsorptionsmenge keine zufriedenstellende
Abtrennung erreicht, wenn nicht die Adsorption bei einer
niedrigen Temperatur von -80ºC oder weniger durchgeführt wird. Es
wurde daher vorgeschlagen, einen Adsorptions/Desorptions-
Prozess vom Temperaturvariationsmodus zur Bewirkung der
Adsorption bei -80ºC oder weniger und der. Desorption bei
erhöhter Temperatur (siehe D.T. Pence und B.E. Kirstein: Work
performed under contract AX-509991R, Science Application Inc.
(1981)), einzusetzen, oder die Adsorptionsseparation durch
einen Eluierungsprozess mittels Durchleiten eines großen
Volumens an Heliumgas durch die Adsorptionskolonnen für die
Multistufen-Adsorption/Desorption (siehe F.H. Tezel, 0114. Ruthven
und H.A. Boniface: Canadian J. Chem. Eng., Band 68, 268
(1990)) durchzuführen.
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Diese Verfahren erfordern ein komplexes System für ein
industrielles Verfahren zum Verarbeiten einer großen Gasmenge.
Dieses komplexe System, addiert zu einer
Installationsinvestition, erfordert erhöhte Betriebskosten.
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JP-A-48 091 500, welche als nächstliegender Stand der Technik
angesehen wird, offenbart ein Verfahren zum Konzentrieren von
Krypton in Abgasen eines Kernreaktors, welches abwechselnd
zwei parallele Aktivkohlesäulen auf solche Weise einsetzt,
dass 85 Kr in einer der Säulen bei verminderter Temperatur
adsorbiert wird, während 85 Kr aus der anderen desorbiert wird,
welche anschließend regeneriert wird, nachdem die 85 Kr-
Desorption durchgeführt ist, zur vollständigen Entfernung
unter Verwendung des gereinigten Gases aus der ersten Säule.
INHALT DER ERFINDUNG
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Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum
wirksamen Anreichern von Krypton, welches in Spurenmengen in
einer gasförmigen Sauerstoff/Stickstoff-Mischung vorhanden
ist, mittels eines Adsorptions/Desorptions-Prozesses vom
Druckvariationsmodus.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines
Verfahrens zum Anreichern von Krypton in einer gasförmigen
Sauerstoff/Stickstoff-Mischung, welches im Industriemaßstab
durchgeführt werden kann.
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Es wurden verschiedene separative Anreicherungsverfahren
untersucht, jedoch war keines von diesen praktizierbar aufgrund
der niedrigen Anreicherungsfaktoren. Mit Interesse am
Adsorptions/Desorptions-Prozess vom Druckvariationsmodus, wobei der
Druck für den Adsorptionsbetrieb höher ist als der Druck für
den Desorptionsbetrieb, wie beschrieben von F.H. Tezel, D.M.
Ruthven und H.A: Boniface: Canadian J. Chem. Eng., Band 68,
268 (1990), wurden spezifische Mittel gefunden, welche eine
vollständig hohe separative Prozessführung bei atmosphärischer
Temperatur und Druck erlauben, ohne dass Heiz- und
Kühlschritte notwendig sind.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird Krypton in einer
gasförmigen Sauerstoff/Stickstoff-Mischung angereichert durch
einen Adsorptions/Desorptions-Prozess im Druckvariationsmodus
unter Verwendung eines Systems, welches wenigstens drei
Festbettadsorptionssäulen einschließt, welche mit hydriertem
Mordenit gepackt sind. Am Ende des Adsorptionsbetriebs in einer
Säule wird ein desorbiertes Gas von einer weiteren Säule zu
der einen Säule zugeführt unter weitgehend dem gleichen Druck
wie bei Adsorptionsbetrieb zum vollständigen Waschen der einen
Säule. Anschließend wird die eine Säule dem Desorptionsbetrieb
unterzogen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält
die gasförmige Sauerstoff/Stickstoff-Mischung 0,001 bis 0,1
Vol.-% Krypton und Krypton wird mit einem Volumenfaktor von
etwa 10 bis etwa 1.000 angereichet.
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Die japanische Patentschrift (JP-B) Nr. 3823/1979 offenbart
ein Verfahren zum kontinuierlichen Abtrennen und Gewinnen
einer schwierig adsorbierbaren Komponente und einer leicht
adsorbierbaren Komponente mit hoher Reinheit aus einer
Gasmischung durch Zuführen einer Gasmischung in eine
Adsorptionssäule, welche mit einem Adsorptionsmittel gefüllt ist zum
Adsorbieren einer leicht adsorbieren Komponente und zum Gewinnen
einer schwer adsorbierbaren Komponente, und Desorbieren und
Gewinnen der adsorbierten Komponente unter Vakuum, welches
dadurch gekennzeichnet ist, dass vor dem Zuführen eine
Gasmischung ein reineres Gas der gleichen Komponente wie die schwer
adsorbierbare Komponente in die Säule eingeführt wird, bis
weitgehend der gleiche Druck wie der Druck während der
Adsorption in der Säule eingestellt ist, und vor der Desorption, ein
reineres Gas der gleichen Komponente wie die leicht
adsorbierbare Komponente, in die Säule unter weitgehend dem gleichen
Druck wie dem Druck während der Adsorption zum Spülen der
Säule eingeführt wird. Das verwendete Adsorptionsmittel wird
durch Zerreiben von natürlich auftretendem Tuff zu einer
geeigneten Teilchengröße, Erhitzen der Teilchen bei etwa 350 bis
700ºC zum Trocknen und Aktivieren der Teilchen erhalten. Wenn
Luft eingefüllt wird, wird. Stickstoff als leicht adsorbierbare
Komponente und Sauerstoff als schwer adsorbierbare Komponente
getrennt gewonnen. Bei dieser Patentschrift wird jedoch kein
Bezug genommen auf die Anreicherung von Krypton, welches In
Spurenmenge in einer Sauerstoff/Stickstoff-Gasmischung
vorhanden ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 gibt ein Diagramm wieder, welches ein im
erfindungsgemäßen Verfähren verwendetes exemplarisches System zeigt.
GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Ein erfindungsgemäß zu behandelndes Gas ist eine Krypton
enthaltende gasförmige Sauerstoff/Stickstoff-Mischung,
typischerweise Krypton enthaltende Luft. Krypton enthaltende Luft wird
einem System zugeführt, welches wenigstens drei
Festbettadsorptionssäulen einschließt, welche mit hydriertem Mordenit
gepackt sind und worin ein Adsorptions/Desorptions-Prozess vom
Druckvariationsmodus durchgeführt wird. Wenn in einer Säule
der Adsorptionsbetrieb beendet ist, wird diese unter Vakuum
einer Desorption unterzogen. Die Erfindung vermeidet die
sofortige Desorption der einen Säule. Stattdessen wird ein
Desorptionsgas, welches aus dem Desorptionsbetrieb in einer
weiteren Säule resultiert, der einen Säule unter weitgehend dem
gleichen Druck wie der Druck während dem Adsorptionsbetrieb
zum vollständigen Waschen der einen Säule zugeführt.
Anschließend wird bei der einen Säule der Desorptionsbetrieb unter
Vakuum durchgeführt.
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Mit dieser Betriebssequenz wird ein zufriedenstellend hoher
Anreicherungsfaktor für Krypton erhalten, selbst wenn der
Adsorptions/Desorptions-Prozess
bei Raumtemperatur (etwa 15ºC
bis etwa 35ºC) durchgeführt wird.
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Die Krypton enthaltende gasförmige Sauerstoff/Stickstoff-
Mischung, welche erfindungsgemäß behandelt werden soll, ist
typischerweise ein Abgas (off-gas) mit annähernder
Luftzusammensetzung, enthaltend radioaktives Krypton 85, welches beim
Wiederaufarbeiten von verbrauchtem Uranbrennstoff, welcher zur
Erzeugung von Kernenergie verwendet wird, freigesetzt wird.
Durch eine geeignete Vorbehandlung werden NOx, Wasser, CO&sub2; und
Xe vom Gas entfernt. Das so vorbehandelte Gas enthält etwa
0,001 bis 0,1 Vol.-% Krypton. Der Rest ist Stickstoff und
Sauerstoff, während das Verhältnis von Stickstoff zu Sauerstoff
mit den Betriebsbedingungen der vorhergehenden Stufen
variiert.
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Wenn solch eine gasförmige Mischung mittels eines
Adsorptions/Desorptions-Prozesses behandelt wird, wird ein Abgas
gewonnen, dessen Krypton-Volumenkonzentration auf 1/10 oder
weniger der Volumenkonzentration vor der Behandlung vermindert
wurde, und ein mit Krypton angereichertes Gas, welches einen
Krypton-Volumenanreicherungsfaktor von etwa 10 bis etwa 1.000
besitzt. Das behandelte Abgas, welches weitgehend frei von
Krypton ist, kann ohne weitere Behandlung in die Luft
freigesetzt werden. Das mit Krypton angereicherte Gas muss in
geeigneter Form gelagert werden, da Kryptonisotope β-Strahlen
emittieren.
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Gemäß der Erfindung wird eine Festbettadsorptionssäule mit
hydriertem Mordenit als Adsorptionsmittel gepackt. Der hier
verwendete hydrierte Mordenit kann entweder natürlich
hydrierter Mordenit sein, erhalten durch Hydrieren von natürlich
vorkommendem
Tuff oder kann hydrierter synthetischer Mordenit
sein. Natürlich auftretender Tuff enthält üblicherweise SiO&sub2;,
Al&sub2;O&sub3; und H&sub2;O als Hauptkomponenten und etwa 1 bis 10 Gew.-%
Alkali- und Erdalkalioxide. Die Hydrierung kann durch Säure oder
Ammoniakbehandlung durchgeführt werden, wie dies in JP-A-
149317/1990 und 181321/1991 beschrieben ist. Als hydrierte
synthetische Mordenite sind im Handel erhältliche,
beispielsweise HSZ-62OHOD von Toso K.K, einsetzbar.
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Vor der Verwendung wird der hydrierte Mordenit auf eine
Temperatur von 350 bis 7000% vorzugsweise 400 bis 600ºC, zum
Trocknen erhitzt. Der Grund hierfür ist, dass das
Vorhandensein von adhäsiver Feuchtigkeit und Kristallisationswasser die
Adsorptionskraft abbauen kann.
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Die zu behandelnde gasförmige Mischung sollte auch
vorzugsweise frei von Wasser ebenso wie von CO&sub2; sein, welche die
Adsorptivkraft herabsetzen können. Diese Komponenten geben keinen
Anlass für ein Problem, da sie aus der gasförmigen Mischung
durch die zuvor erwähnte Vorbehandlung entfernt wurden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich auf einen
Adsorptions/Desorptions-Prozess im Druckvariationsmodus, wobei der
Druck zwischen dem Adsorptions- und Desorptionsbetrieb
variiert wird. In der Praxis ist der Druck während dem
Adsorptionsbetrieb größer als der Druck während dem
Desorptionsbetrieb. Insbesondere wird der Adsorptionsbetrieb unter
atmosphärischem Druck (etwa 1 Atmosphäre) durchgeführt und der
Desorptionsbetrieb wird unter Vakuum von etwa 0,01 bis 0,3
Atmosphären durchgeführt. Alternativ wird der Adsorptionsbetrieb
unter einem superatmosphärischem Druck von etwa 2 bis 20
Atmosphären durchgeführt und der Desorptionsbetrieb wird unter
atmosphärischem
Druck durchgeführt. Der erstere ist für die
Sicherheit bei der Isolierung des radioaktiven Gases bevorzugt,
da das Aufrechterhalten des Systems unter vermindertem Druck
einen potentiellen Verlust verringert.
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Am Ende des Adsorptionsbetriebs in der einen Säule wird ein
Desorptionsgas, welches aus der Desorption einer weiteren
Säule stammt, der einen Säule unter weitgehend dem gleichen Druck
wie dem Druck während dem Adsorptionsbetrieb zum vollständigen
Waschen der einen Säule vor dem Beginn der
Desorptionsoperation in der einen Säule zugeführt. Da besonders der
Adsorptionsbetrieb unter atmosphärischem Druck durchgeführt wird, kann
die eine Säule unter etwa atmosphärischem Druck gewaschen
werden. Das desorbierte Gas wird in die eine Säule eingefüllt,
während die Säule voll Gas ist. Es wird verstanden, dass,
falls der Adsorptionsbetrieb unter einem gewissen Druck
durchgeführt wird, die Säule gewaschen wird durch Zuführen eines
desorbierten Gases unter etwa dem gleichen Druck.
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Um zu erkennen, dass die Säule voll mit desorbiertem Gas ist,
wird die Betriebszeit vorher bestimmt durch Durchführen eines
Gaseinfüllbetriebs unter den gleichen Bedingungen, um die Zeit
zu bestimmen, bis die Säule mit Gas gefüllt ist. Das
desorbierte Gas wird in die Säule eingefüllt, bis die Säule
vollständig mit dem desorbierten Gas gespült ist. Die Menge an
Spülgas kann genau im Einklang mit einer Gasreinheit und
Prozentgasgewinnung bestimmt werden.
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Bei Ausführung der Erfindung schließt das System wenigstens
drei, vorzugsweise drei oder vier, insbesondere drei
Festbettadsorptionssäulen ein. Der Grund, warum das System wenigstens
drei Adsorptionssäulen enthält, ist darin zu sehen, dass verhindert
werden soll, dass Krypton in das aus dem System
abgegebene Abgas eindringen und damit austreten kann. Eine
einzelne Säule oder ein duales Säulensystem kann ein Ausbrechen und
Austreten von Krypton nicht verhindern.
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Fig. 1 zeigt ein Krpytonanreicherungssystem gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung. Das in Fig. 1 gezeigte System
stellt ein Dreifachsäulensystem dar, welches drei
Festbettadsorptionssäulen enthält.
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Das System schließt selektiv Öffnungsbare und schließbare
Ventile 1 bis 15 und drei Festbettadsorptionssäulen oder -türme
16, 17 und 18 ein, welche jeweils mit hydriertem Mordenit
gepackt sind. Die Festbettadsorptionssäulen werden oftmals aus
Gründen der Einfachheit als Säulen bezeichnet.
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Das System schließt auch drei Zuleitungspumpen 19 zum Zuleiten
eines Inputgases, enthaltend Krypton, eine Pumpe 20 zum
Zuleiten eines desorbierten Gases nach dem Waschen und eine
Vakuumpumpe 21 zur Erzeugung eines Vakuums für die Desorption ein.
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Das System schließt weiterhin einen Gasbehälter 22 zum
Reservieren eines Outputgases, welches Krypton enthaltende Luft
ist, ein, sowie einen Auslaß 24 zum Abgeben des Outputgases,
einen Einlaß 25 für das Inputgas, einen Behälter 26 zum
zeitlichen Reservieren von Auslassgasen aus den betreffenden
Säulen und ein Ablaß 23 zum Ablassen des Austrittgases, von
welchem Krypton entfernt wurde. Diese Elemente sind wie in Fig. 1
gezeigt, miteinander verbunden.
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Die Ventile 1 bis 15 werden geöffnet und geschlossen im
Einklang mit dem Plan der Betriebszyklen Nr. 1 bis 9, welche in
Tabelle 1 gezeigt sind, worin "+" und "-" angeben, dass das
Ventil geöffnet und geschlossen ist.
Tabelle 1
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Bei den Betriebszyklen 1, 4 und 7 wurde die Zuleitung von
Inputgas und Rückwaschen mit Abgas konkurrierend durchgeführt.
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Über diese Betriebszyklen wurden die Schritte Rückwäschen von
oben mit kryptonfreiem Abgas, Zufuhr von Inputgas, internes
Waschen mit desorbiertem Gas und Vakuumdesorption sequentiell
in jeder Säule wiederholt, wodurch ein effizientes Anreichern
von Krypton erzielt wird.
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Die Desorption findet in Säule 16 während der Betriebszyklen
Nr. 1, 2 und 3 statt, in Säule 17 während der Betriebszyklen
Nr. 4, 5 und 6, und in Säule 18 während der Betriebszyklen Nr.
7, 8 und 9.
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Während der Betriebszyklen Nr. 1 und 2 wird die Säule 16 für
die Desorption betrieben, die Säule 17 ist bewegungslos und
die Säule 18 wird für die Adsorption von Krypton betrieben,
während sie das Inputgas erhält. Es wird bemerkt, dass während
dem Betriebszyklus Nr. 1 die Zufuhr von Inputgas und
Rückwaschen von oben mit dem Abgas konkurrierend durchgeführt wird,
bis der Druck in Säule 18 den Adsorptionsdruck erreicht. Auf
ähnliche Weise findet der Betrieb in Säule 16 während dem
Betriebszyklus Nr. 4 und in Säule 17 während dem Betriebszyklus
Nr. 7 statt.
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Während dem Betriebszyklus Nr. 3 wird die Säule 16 für die
Desorption betrieben und das Gas im Gasbehälter 22 wird mittels
der Pumpe 20 zu der Säule 17 über das Ventil 8 gepumpt,
wodurch die Säule 17 mit dem Krypton-angereicherten Gas
gewaschen wird. Während diesem Waschzyklus wird das Gas, welches
vom anderen Ende der Säule 17 nach dem Krypton usw. etwas
adsorbiert ist, abgegeben und zu der Säule 18 über das Ventil 15
geleitet, da das Ventil 2 geschlossen ist und das Ventil 3
offen ist. Selbst wenn das Waschen der Säule 17 sorgfältig
durchgeführt wird, bis das Abgas aus der Säule 17 die gleiche
Zusammensetzung erreicht wie das mit Krypton angereicherte Gas
aus dem Gasbehälter 22, kann das Gas wirksam zum vorläufigen.
Waschen der Säule 18 verwendet werden.
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Wenn das Outputgas der Säule 17 während dem Waschzyklus die
gleiche Zusammensetzung wie das mit Krypton angereicherte Gas
aus dem Gasbehälter 22 erreicht, wird das System zu den
Betriebszyklen Nr. 4 und 5 geändert. Die Säule 17 wird auf
Desorptionsbetrieb umgeschaltet, während das mit Krypton
angereicherte Gas, dessen Krypton adsorbiert wurde, zu dem
Behälter 22 mittels der Pumpe 21 überführt wird. Ein Teil von mit
Krypton angereichertem Gas wird zum Waschen der Säule 18 in
einem nachfolgenden Zyklus (Betriebszyklus Nr. 6) verwendet
und der Rest wird als Produktgas über die Auslassleitung 24
abgenommen.
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Anschließend wird wie bei den vorhergehenden Zyklen während
des Betriebszyklus Nr. 6 die Säule 18 gewaschen und die Säule
16 wird vorläufig zur gleichen Zeit gewaschen. Während dem
Betriebszyklus Nr. 9 wird die Säule 16 gewaschen und die Säule
17 wird zur gleichen Zeit vorläufig gewaschen.
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Zum Umschalten des Betriebszyklus wird ein Umschaltintervall
zuvor aus der Zusammensetzungund der Strömungsrate des
Inputgases usw. bestimmt, und der Zyklus wird in zuvor bestimmten
Intervallen umgeschaltet.
Tabelle 2
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Bei den Betriebszyklen 1, 4 und 7 wird ein Rückwaschen mit
Abgas durchgeführt.
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Die von den Ventilen 10, 11 und 12 verschiedenen Ventile
werden wie in Tabelle 2 gezeigt betrieben. Das Ventil 10 ist im
Betriebszyklus Nr. 4 geschlossen, bis der Druck in der Säule
16 den Adsorptionsdruck erreicht und anschließend während der
Betriebszyklen Nr. 5 und 6 offen. Das Ventil 11 ist im
Betriebszyklus nr. 7 geschlossen, bis der Druck in der Säule 17
den Adsorptionsdruck erreicht und wird anschließend während
den Betriebszyklen Nr. 8 und 9 offengehalten. Auf ähnliche
Weise ist das Ventil 12 bei Betriebszyklus Nr. 1 geschlossen,
bis der Druck in der Säule 18 den Adsorptionsdruck erreicht,
und wird anschließend offen gehalten während der
Betriebszyklen Nr. 2 und 3. Dieser Betrieb ist bekannt als Feedback-
Betrieb und wirksam zur Erhöhung des Prozentgewinns an
Krypton.
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Auf diesem Weg wird das konzentrierte Krypton enthaltende
Outputgas im Gasbehälter 22 reserviert und das Auslassgas, aus
welchem Krypton entfernt wurde, wird im Gasbehälter 26
reserviert.
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Obwohl die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform beschrieben
wurde, können verschiedene Modifikationen durchgeführt werden,
ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise
kann die Zahl der Festbettadsorptionssäulen auf vier erhöht
werden. Es ist möglich, die Adsorption unter Druck und die
Desorption unter atmosphärischem Druck durchzuführen.
BEISPIEL
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Beispiele der Erfindung sind unten zum Zweck der Illustration
jedoch nicht zur Beschränkung gegeben.
Beispiel 1
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Ein System mit wie in Fig. 1 gezeigten drei
Festbettadsorptionssäulen wurde verwendet. Jede der Säulen 16 bis 18 besaß
einen Durchmesser von 17 mm und eine Länge von 900 mm und war
mit 122 g eines Adsorptionsmittels gepackt. Das verwendete
Adsorptionsmittel war synthetischer hydrierter Mordenit HSZ-
620HOD (hergestellt durch Toso K.K.), welcher durch Erhitzen
bei 500ºC getrocknet wurde.
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Luft, enthaltend 0,01 Vol.-% Krypton als Inputgas wurde vom
Einlaß 25 mit einer Rate von 1 l/min zugeleitet, während der
Betriebszyklus über Intervalle von 1 Minute im Einklang mit
dem in Tabelle 1 gezeigten Plan geändert wurde. Das System
wurde betrieben, um die Strömungsrate der Pumpe 20 so
anzugleichen, dass der Gasbehälter weitgehend vom desorbierten
Gas am Ende der Betriebszyklen Nr. 2, 4 und 6 geleert war. Bei
Desorptionsschritt wurde die Evakuierung bei einem ultimativen
Vakuum von 0,05 Atmosphären durchgeführt und mit Krypton
angereichertes Gas wurde aus dem System mit einer Rate von 15
cm³/min abgenommen. Das mit Krypton angereicherte Gas enthält
0,33 Vol.-% Krypton, während das Ablassgas, welches aus dem
Ablass 23 entnommen wurde, weniger als 0,001 Vol.-% Krypton
enthielt.
Beispiel 2
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Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der
Ausnahme, dass natürlich auftretender hydrierter Mordenit als
Adsorptionsmittel verwendet wurde. Das mit Krypton angereicherte
Produktgas enthielt 0,40 Vol.-% Krypton. Das mit Krypton
angereicherte Produktgas wurde vom Auslaß 24 mit einer Rate von 12
cm³/min abgenommen. Die Kryptonkonzentration des Ablassgases,
welches aus dem Auslaß 23 entnommen war, betrug weniger als
0,001 Vol.-%, wie in Beispiel 1.
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Es wird festgestellt, dass der hydrierte natürlich vorkommende
Mordenit erhalten wurde durch Hydrieren von natürlich
vorkommendem Tuff. Insbesondere war das Rohmaterial natürlich
auftretender Tuff aus Akita, Japan, welcher SiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3; und H&sub2;O als
Hauptkomponenten und 1 bis 10 Gew.-% Alkali- und Erdalkalimetalloxide
enthielt, und das Röntgenstrahldiffraktionsmuster
zeigte, welches in Tabelle 3 dargestellt ist. Der Tuff war
gemahlen und klassiert. Eine Fraktion, welche ein 6 bis 10 mesh-
Sieb passierte, wurde gesammelt, wiederholt mit
Chlorwasserstoffsäure oder Salpetersäure behandelt, um Alkalimetalle und
Erdalkalimetalle zu entfernen, und hydriert und bei 500ºC zum
Trocknen erhitzt.
Tabelle 3
Vergleichsbeispiel 1
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Eine Säule mit Durchmesser 17 mm und einer Länge von 900 mm
wurde mit 122 g des gleichen Adsorptionsmittels wie in
Beispiel 1 verwendet gepackt, Die gepackte Säule wurde auf ein
Vakuum von 0,05 Atmosphären bei Raumtemperatur (15ºC)
evakuiert. Durch Einleiten von trockener Luft in die Säule von oben
und Luft, enthaltend 0,01 Vol.-% Krypton in die Säule vom
Boden aus zur gleichen Zeit, wurde atmosphärischer Druck
innerhalb der Säule erzeugt. Nachfolgend wurde Luft, enthaltend
0,01 Vol.-% Krypton, kontinuierlich unter atmosphärischem
Druck als Inputgas in die Säule vom Boden aus eingeleitet. Zu
der Zeit, bei welcher die Kryptonkonzentration des Abgases am
oberen Ende weitgehend die gleiche erreichte wie bei der
Inputgaszuleitung vom Boden aus, wurde die Einleitung von
Inputgas zum Umschalten auf Desorptionsbetrieb unterbrochen. Wenn
die Säule vom Boden aus evakuiert wurde, bis ein Vakuum von
0,05 Atmosphären in der Säule erreicht war, wurden 0,7 Liter
Abgabegas unter atmosphärischem Druck gesammelt, welches 0,017
Vol.-% Krypton enthielt.
Vergleichsbeispiel 2
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Das Verfahren gemäß Vergleichsbeispiel 1 wurde wiederholt, mit
der Ausnahme, dass das gleiche Adsorptionsmittel wie in
Beispiel 2 verwendet wurde. Die Kryptonkonzentration im Ablassgas
betrug 0,018 Vol.-%.
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Der Vorteil der Erfindung ist ersichtlich aus den Ergebnissen
der Beispiele I und 2 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2, Bei
den Vergleichsbeispielen 1 und 2 wurde kein Waschen vor dem
Desorptionsbetrieb durchgeführt und das Kryptongas war um einen
Faktor von etwa 2 angereichert. In den Beispielen 1 und 2
war das Kryptongas um einen Faktor von etwa 30 bis etwa 40
angereichert.
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Erfindungsgemäß kann Krypton, welches in einem Stickstoff und
Sauerstoff enthaltenden Abgas enthalten ist, wirksam bei etwa
Raumtemperatur durch Variieren des Drucks für die Adsorption
und Desorption angereichert werden. Die Erfindung eliminiert
die Notwendigkeit von Mitteln zum Kühlen bei der Adsorption
und Heizen bei der Desorption. Ein kompaktes System kann zur
Durchführung des Verfahrens verwendet werden.
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Obwohl einige bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurden,
sind im Lichte der obigen Lehren viele Modifikationen und
Variationen möglich. Es wird daher verstanden, dass innerhalb
des Umfangs der beigefügten Ansprüche die Erfindung auch
anders praktiziert werden kann als spezifisch beschrieben wurde.