Способ получения криптоно-ксеноновой смеси

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ СПУБЛИН 19 1 4 Р 25 1 3/02 й " -щ,с/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Ленина и ордена ни химико-техно- Д. И. Менделеева. Шитиков, Егоров 738,4 ь ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Московский орденаТрудового Красного Знамелогический институт им.(54) (57) 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.1262224 1Изобретение 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 1, теплообменники 2 и 3, колонны 4 и 5.Способ осуществляют следующим образом.Метан, выходящий из колонны извлечения аргона, содержаший криптон и ксенон (около 0,01 об.00, 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 1,10 об.00 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 конденарпа = 90/Т - 0,354,Числоединиц Потокфлегм,Н мз/ч Коэффициент Потребленная Температура, К конденсации пере- носа кипениясмесив кубе на:выходе н ко - лонне мощность,кВт ч/л(Кг+Хе) разделения метана в кубе из компрес- сора Предлагаемый 0,50 131,9 135,6 1,39 141,7 144,8 1,32 152,8 155,8 1,26 124,6 139,9 1,45 64 3,19 0,40 3,84 0,33 4,79 0,37 0,82 76 0,7 1,2 1,73 92 Известиый 0,25 0,60 59 2,0 1,0 Способ Давление, МПа сируется 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 ксен оном.С целью уменьшения объема аппаратурыцелесообразно проводить концентрирование в колонне 4 до 0,8 - 1,0 об.% криптона и ксенона, а дальнейшую очистку продукта от метана проводить в колонне 5, имеющей меньший диаметр. Отходящий из низа 15 колонны 5 продукт представляет собой чистую криптон-ксеноновую смесь, которая может быть разделена любым известным способом, например ректификацией.Пример 1. Проводят экспериментальноеизмерение коэффициентов разделения криптоно-ксеноновои смеси и метана в интервале давления от О, до 0,2 МПа, на основании которого выводят формулу расчета коэффициента разделения где Т - температура К.При давлении паров метана 0,4 МПа коэффициент разделения составляет 1,39, Другие значения приведены в таблице.1262224 1 Х 5,Уй Составитель А. НТехред И. ВересТираж 482Государственногоелам изобретенийсква, Ж - 35, РауПатент, г. Ужго кит Редактор А. ВоровичЗаказ 5406/33ВНИИ 113035, М лиал ППП Пример 2. Проводят расчет исчерпываю. щей части ректификационной колонны для получения криптона и ксенона по исходным данным известного способа давление в колонне 0,25 МПа, исходная концентрация 0,1 об,о, (Кг+Хе), концентрация в отвале 0,0004 об,о 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.Повышение давление паров метана в колонне выше 1,2 МПа требует повышения 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: сниже ние 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. Корректор М. МаксимишинПодписноекомитета СССРи открытийшская наб д 4/5од ул Проектная 4