JP2004205203A - クリプトン及び/又はキセノンの回収方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】当該混合物原料を希ガス回収系において精留分離して希ガスの減少した気体酸素(GOX)と希ガスを富化した製品とにすることを含む方法により、クリプトン及び/又はキセノンを粗く分離する。この方法は、当該混合物の少なくとも約50モル%を希ガス回収系へ気相でもって供給し、但し当該混合物原料を選択的な吸着により分離する場合には、当該混合物原料中のキセノン濃度は空気中のキセノン濃度の50倍以下であること。好ましい態様の一つの利点は、それを既存のポンプ移送液体酸素サイクルの空気分離装置に容易に追加導入できることである。
【選択図】図1−A
Description
12、22…液体酸素ポンプ
14、24…熱交換器
16…粗製希ガス回収塔
18、28、38、44、46、64、68、74、84…リボイラー
20…コールドボックス
26…粗製物蒸留塔
36…粗製クリプトン及びキセノン回収塔
40、60…高圧塔
42、66…低圧塔
62…中圧塔
70、72…塔
80…熱交換器
90…吸着容器
92…吸着床
268…圧縮機
Claims (54)
- 酸素と、クリプトン及びキセノンからなる群より選ばれる少なくとも1種の希ガスとを含む混合物から、クリプトン及びキセノンからなる群より選ばれる少なくとも1種の希ガスを回収するための方法であり、
前記混合物又はそれに由来する混合物を希ガス回収系へ供給すること、及び
この希ガス回収系において当該混合物の原料を分離して希ガスの減少した気体酸素(GOX)と希ガスを富化した製品とにすること、
を含む方法であって、当該混合物の少なくとも約50モル%を当該希ガス回収系へ気相でもって供給し、但し当該混合物原料を選択的な吸着により分離する場合には、当該混合物原料中のキセノンの濃度は空気中におけるキセノンの濃度の50倍以下であることを特徴とする希ガス回収方法。 - 前記混合物原料の少なくとも90モル%が気体である、請求項1記載の方法。
- 前記混合物原料の全部が気体である、請求項1記載の方法。
- 前記希ガスを富化した製品がキセノンを富化されている、請求項1記載の方法。
- 前記希ガスを富化した製品がクリプトンを富化されている、請求項1記載の方法。
- 前記希ガスを富化した製品がキセノンとクリプトンの両方を富化されている、請求項1記載の方法。
- 前記希ガス回収系へキセノンを富化した流れを供給することを更に含む、請求項1記載の方法。
- 前記キセノンを富化した流れが少なくとも一部分は気体である、請求項7記載の方法。
- 前記キセノンを富化した流れが液である、請求項7記載の方法。
- 前記混合物を酸素パイプラインから取り出し、そして前記希ガス回収系への供給の前に昇圧しない、請求項1記載の方法。
- 前記混合物の圧力を前記希ガス回収系への供給前に上昇させる、請求項1記載の方法。
- 低温空気分離装置(ASU)において原料空気を分離して窒素に富む塔頂蒸気と液体酸素(LOX)とにすること、
この液体酸素のうちの少なくとも一部分を昇圧して昇圧液体酸素を提供すること、及び
この昇圧液体酸素のうちの少なくとも一部分を少なくとも部分的に気化させて前記混合物原料を提供すること、
を更に含む、請求項1記載の方法。 - 前記昇圧液体酸素のうちの前記少なくとも一部分の全部を気化させて前記混合物を作る、請求項12記載の方法。
- 前記混合物原料の圧力が前記空気分離装置のうちの前記液体酸素を製造する部分の運転圧力よりも高い、請求項12記載の方法。
- 前記液体酸素の流れを少なくとも2つの部分に分け、おのおのの部分を、前記希ガス回収系へ供給する前に異なる圧力で気化させる、請求項12記載の方法。
- 前記希ガス回収系が気液接触分離系であり、当該方法が当該分離系において前記混合物原料を液体酸素と接触させて分離を行うことを更に含む、請求項1記載の方法。
- 前記気液接触分離系が蒸留段のない気液接触塔であり、当該方法が前記混合物原料をこの塔において液体酸素を通過させて分離を行うことを含む、請求項16記載の方法。
- 前記気液接触分離系が蒸留系であり、当該方法が塔頂蒸気としての前記希ガスの減少した気体酸素と前記希ガスを富化した製品とに分離するため前記混合物を当該蒸留系へ供給し、そして液体酸素を当該蒸留系へ還流として供給することを含む、請求項16記載の方法。
- 前記混合物を前記蒸留系への供給前に過熱する、請求項18記載の方法。
- 低温空気分離装置において原料空気を窒素に富む塔頂蒸気と液体酸素とに分離すること、
当該空気分離装置から液体酸素の流れを取り出すこと、
この液体酸素の流れの少なくとも一部分を昇圧して昇圧液体酸素の流れを作ること、
この昇圧液体酸素の流れを主要な部分と副次的な部分とに分けること、
当該主要な部分を少なくとも部分的に気化させて前記混合物を提供すること、及び
液体酸素の当該副次的な部分を前記蒸留系へ還流として供給すること、
を更に含む、請求項18記載の方法。 - 前記主要な部分の全部を気化させて前記混合物を作る、請求項20記載の方法。
- 前記蒸留系が単一の蒸留塔を含み、当該方法が前記希ガスを富化した製品と前記希ガスの減少した気体酸素とへの分離のために前記混合物を当該塔へ供給し、そして液体酸素の前記副次的な部分を当該塔へ還流として供給することを含む、請求項20記載の方法。
- 低温空気分離装置において原料空気を窒素に富む塔頂蒸気と液体酸素とに分離すること、
当該空気分離装置から液体酸素の流れを取り出すこと、
この液体酸素の流れのうちの少なくとも一部分を昇圧して昇圧液体酸素の流れを作ること、
この昇圧液体酸素の流れのうちの少なくとも一部分を少なくとも部分的に気化させて前記混合物を提供すること、
前記希ガスの減少した気体酸素塔頂蒸気のうちの少なくとも一部分を冷媒との間接熱交換により凝縮させて凝縮した塔頂生成物を作ること、及び
この凝縮した塔頂生成物のうちの少なくとも一部分を前記蒸留系へ還流として供給すること、
を更に含む、請求項18記載の方法。 - 前記昇圧液体酸素の流れのうちの前記少なくとも一部分の全部を気化させて前記混合物を作る、請求項23記載の方法。
- 前記蒸留系が単一の蒸留塔を含み、当該方法が前記希ガスを富化した製品と前記希ガスの減少した気体酸素とへの分離のために前記混合物を当該塔へ供給し、そして前記凝縮した塔頂生成物のうちの少なくとも一部分を当該塔へ還流として供給することを含む、請求項23記載の方法。
- 前記蒸留系が少なくとも高圧(HP)蒸留塔と低圧(LP)蒸留塔とを含み、当該高圧及び低圧塔はリボイラー/コンデンサーによって熱的に合体されていて、当該方法が、
前記混合物を当該高圧塔へ供給して、そこでそれを希ガスの減少した塔頂蒸気と希ガスを富化した塔底液とに分離すること、
希ガスを富化した塔底液を、前記希ガスの減少した気体酸素と前記希ガスを富化した製品とへの分離のために圧力を調節後前記低圧塔へ供給すること、
希ガスの減少した塔頂蒸気を希ガスを富化した製品との間接熱交換により少なくとも部分的に凝縮させて少なくとも部分的に凝縮した希ガスの減少した塔頂生成物を作ること、
この少なくとも部分的に凝縮した希ガスの減少した塔頂生成物のうちの少なくとも一部分を前記高圧塔へ還流として供給すること、及び
当該高圧塔からの又はそれに由来する液を前記低圧塔へ還流として供給すること、
を含む、請求項18記載の方法。 - 液体酸素を前記高圧塔又は前記低圧塔へ還流として供給することを更に含む、請求項26記載の方法。
- 低温空気分離装置において原料空気を分離して窒素に富む塔頂蒸気と液体酸素とにし、この液体酸素のうちの一部分を使って前記液体酸素の還流を提供することを更に含む、請求項27記載の方法。
- 前記高圧塔を、希ガスを富化した塔底液を加熱用流体との間接熱交換で少なくとも部分的に気化させることにより再沸する、請求項26記載の方法。
- 前記蒸留系が少なくとも高圧(HP)蒸留塔と、中圧(MP)蒸留塔と、低圧(LP)蒸留塔を含み、当該高圧及び中圧塔は第一のリボイラー/コンデンサーを介して熱的に合体され、また当該中圧及び低圧塔は第二のリボイラー/コンデンサーを介して熱的に合体されており、当該方法が、
前記混合物を前記高圧塔へ供給し、そこでそれを分離して第一の希ガスの減少した塔頂蒸気と第一の希ガスを富化した塔底液にすること、
第一の希ガスを富化した塔底液を、第二の希ガスの減少した塔頂蒸気と第二の希ガスを富化した塔底液とに分離のため圧力を調節後前記中圧塔へ供給すること、
第一の希ガスの減少した塔頂蒸気を第二の希ガスを富化した塔底液との間接熱交換により少なくとも部分的に凝縮させて少なくとも部分的に凝縮した第一の希ガスの減少した塔頂蒸気を作ること、
この少なくとも部分的に凝縮した第一の希ガスの減少した塔頂蒸気のうちの少なくとも一部分を前記高圧塔へ還流として供給すること、
前記高圧塔からの又はそれに由来する液を前記低圧塔及び前記中圧塔から選ばれる少なくとも一方の塔へ還流として供給すること、
第二の希ガスを富化した塔底液を前記希ガスの減少した気体酸素と前記希ガスを富化した製品とに分離のため前記低圧塔へ供給すること、
第二の希ガスの減少した塔頂蒸気を前記希ガスを富化した製品との間接熱交換により少なくとも部分的に凝縮させて少なくとも部分的に凝縮した第二の希ガスの減少した塔頂蒸気を作ること、
この少なくとも部分的に凝縮した第二の希ガスの減少した塔頂蒸気のうちの少なくとも一部分を前記中圧塔へ還流として供給すること、及び
当該中圧塔からの又はそれに由来する液を前記低圧塔へ還流として供給すること、
を含む、請求項18記載の方法。 - 前記塔のうちの少なくとも1つへ液体酸素を還流として供給することを更に含む、請求項30記載の方法。
- 低温空気分離装置において原料空気を分離して窒素に富む塔頂蒸気と液体酸素とにし、この液体酸素のうちの一部分を使って前記液体酸素の還流を提供することを更に含む、請求項31記載の方法。
- 前記蒸留系が少なくとも第一の蒸留塔と第二の蒸留塔を含み、当該第一及び第二の塔は同じ圧力で運転し、当該方法が、
前記混合物を希ガスの減少した気体酸素と希ガスを富化した製品とへの分離のため前記第一の塔へ供給すること、
前記混合物を希ガスの減少した気体酸素と希ガスを富化した製品とへの分離のため前記第二の塔へ供給すること、
前記第一の塔へ液体酸素を還流として供給すること、及び
前記第一の塔からの希ガスを富化した製品及び液体酸素からなる群より選ばれる少なくとも1種の液を前記第二の塔へ還流として供給すること、
を含む、請求項18記載の方法。 - 前記混合物の流れを2つの等しい部分に分け、一方の部分を各塔へ供給することを更に含む、請求項33記載の方法。
- 前記気液接触分離系が少なくとも1つの熱交換器であり、当該方法が、
前記混合物を当該1つの又は各熱交換器の下部へ供給すること、
当該1つの又は各熱交換器の通路を上昇してくる前記混合物のうちの一部分を冷媒との間接熱交換により凝縮させて凝縮混合物を提供すること、及び
前記通路において上昇してくる混合物を降下してくる凝縮混合物と接触させて、デフレグメーションにより分離を行うこと、
を更に含む、請求項16記載の方法。 - 前記間接熱交換を前記1つの又は各熱交換器の上方の部分において行う、請求項35記載の方法。
- 前記1つの又は各熱交換器を、希ガスを富化した製品を第一の加熱用流体との間接熱交換で少なくとも部分的に気化させることにより再沸する、請求項35記載の方法。
- 前記希ガスの減少した気体酸素を前記1つの又は各熱交換器内での第二の加熱用流体との間接熱交換により周囲温度まで加温し、当該熱交換を前記凝縮混合物を作る熱交換より上方で行うことを更に含む、請求項35記載の方法。
- 前記希ガス回収系が吸着系であり、当該方法が前記混合物原料を当該吸着系において希ガス選択性吸着剤物質と接触させて分離を行うことを含む、請求項1記載の方法。
- 当該方法が圧力スイング吸着(PSA)法又は温度スイング吸着(TSA)法からなる群より選ばれる、請求項39記載の方法。
- 前記混合物原料中のキセノンの濃度が空気中のキセノンの濃度の50倍以下である、請求項1記載の方法。
- 前記混合物原料中のキセノンの濃度が空気中のキセノンの濃度の20倍以下である、請求項1記載の方法。
- 前記混合物原料中のキセノンの濃度が空気中のキセノンの濃度の約5倍である、請求項1記載の方法。
- 前記分離が粗分離であって、前記希ガスを富化した製品を更に処理して、精製されたキセノン製品と、精製されたクリプトン製品と、精製されたクリプトン及びキセノン製品とからなる群より選ばれる少なくとも1つの製品を製造する、請求項1記載の方法。
- 請求項1により、酸素と、クリプトン及びキセノンからなる群より選ばれる少なくとも1種の希ガスとを含む昇圧した混合物から、クリプトン及びキセノンからなる群より選ばれる少なくとも1種の希ガスを回収するための装置であって、
原料空気を分離して窒素に富む塔頂蒸気と液体酸素とにするための低温空気分離装置、
当該液体酸素のうちの少なくとも一部分を昇圧して昇圧液体酸素を提供するための昇圧手段、
当該昇圧液体酸素のうちの少なくとも約50モル%を気化させて前記混合物を提供するための気化手段、及び
前記混合物を分離して希ガスの減少した気体酸素と希ガスを富化した製品とにするための希ガス回収系、
を含む希ガス回収装置。 - 前記希ガス回収系が混合物を液体酸素と接触させるための蒸留段のない気液接触塔である、請求項45記載の装置。
- 前記希ガス回収系が蒸留系である、請求項45記載の装置。
- 前記昇圧手段からの前記昇圧液体酸素のうちの一部分を前記気化手段へ供給するための管路手段と、前記昇圧手段からの前記昇圧液体酸素のうちの残りの部分を前記蒸留系へ還流として供給するための更に別の管路手段とを更に含む、請求項47記載の装置。
- 前記希ガスの減少した気体酸素塔頂生成物のうちの一部分を冷媒で少なくとも部分的に凝縮させて少なくとも部分的に凝縮した希ガスの減少した気体酸素塔頂生成物を提供するための熱交換手段と、この少なくとも部分的に凝縮した塔頂生成物のうちの少なくとも一部分を前記蒸留系へ還流として供給するための管路手段とを更に含む、請求項47記載の装置。
- 混合物を分離して希ガスの減少した気体酸素と希ガスを富化した製品とにするための第一の蒸留塔、
当該第一の蒸留塔と同じ圧力で混合物を分離して希ガスの減少した気体酸素と希ガスを富化した製品とにするための第二の蒸留塔、
これらの蒸留塔のうちの少なくとも一方へ液体酸素を還流として供給するための管路手段、及び
第一の蒸留塔からの希ガスを富化した製品及び液体酸素からなる群より選ばれる少なくとも1種の液を前記第二の蒸留塔へ供給するための管路手段、
を更に含む、請求項47記載の装置。 - 前記希ガス回収系がデフレグメーションにより前記混合物を分離するための少なくとも1つの熱交換器である、請求項45記載の装置。
- 上昇してくる混合物を冷媒との間接熱交換により凝縮させるため前記1つの又は各熱交換器の少なくとも上方部分に設けた第一の熱交換手段を更に含む、請求項51記載の装置。
- 希ガスを富化した製品を第一の加熱用流体との間接熱交換により気化させるために設けた第二の熱交換手段を更に含む、請求項51記載の装置。
- 希ガスの減少した気体酸素を第二の加熱用流体との間接熱交換により周囲温度に加温するため前記1つの又は各熱交換器の前記第一の熱交換手段より上方に設けた第三の熱交換手段を更に含む、請求項51記載の装置。
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