Обект инертни продукти сепариращи въздуха се различават значително един от друг. Например, нормално точката на кипене на ксенон в 161K е по-висока от тази на хелий и атомното тегло (стандартна плътност) Хе повече от 30 пъти по-висока от тази на Ne.
В по-малка степен, но все още е доста значително забележими различия в двойката неонови криптон: те се различават по плътност четири пъти, а температурата на кипене разликата е около сто градуса. Тези характеристики водят до вещества, които леки и тежки инертни газове се натрупват в противоположни части на устройството за разделяне на въздуха (фигура 1.1). Хелий и неон концентрат в азот (газ) "възглавница" на дъното на колоната.
Следователно, криптон и ксенон не се събират в газа и течността, а не в азот и кислород и по-ниска и в горната растението разделяне на въздуха колона. Технологична последователност получаване Кр и Хд са представени в Таблица 1.5.
Класическа технология на първична концентрация
Съответстващите последователности произвеждащи процеса инертни газове
Първоначалната концентрация на фракцията на криптон се извършва в колона с парче СС (фиг. 1.1). По същество това е комплекс от няколко дестилация апарати. Потокът на кислород газ, доставен до средната част на колоната за криптон е многокомпонентна смес. Освен следи от Кр и Хд, че съдържа въглеводороди (предимно - метан). След криптон горната част на колоната хладник преминава течен дънен поток, subcooled в софтуера на машината. В fluidisable кондензатор образува две кислород кипене поток - периферното устройство и вътрешни. Периферната част на главното QC поток примеси промиват от колоната и изходи през пръстеновидния канал под формата на 95% процес кислород на.
Вътрешния поток обратен хладник потоци от горния кондензатора в централната НК канал "и служи за изпиране технически O2 поток. Вътрешна раздел Емисия кислород газ от дъното на колоната КК ". Този паров поток, обогатен на криптон и други примеси. Секцията технически кислород CC 'почти напълно почистена от тежки инертни газове и въглеводороди и напуска устройството с чистота от 99.5%.
Фигура 1.1.Shema свързване колони концентрация първичен криптон за единица разделяне на въздуха: WD - горната колона; NC - ниска колона; CI - кондензатор-изпарител; PS1 - интегрирани фракционна сепаратор; AK - аргон колона; QC - криптон колона; FS4 - Фракционен криптон сепаратор; IA - азот изпарител; IV - изпарител вода; Софтуер - подохладител течни дъна
Дъна фракция обогатена на криптон и ксенон от долната част на колоната FF "се изпраща ВС изпарителната тръба. Има кислород почти напълно се превръща в пара от топлината на кондензация на азот в пръстена.
N2 газ се подава от долната част на колоната кондензатор CI NC устройството за разделяне на въздуха. След частична кондензация допълнително се охлажда азотен поток в горната част на VC и се изпраща на фазов сепаратор неон хелий смес PS1.
IA изпарява на кислород се отделя в FS4 на сепаратора и обратно към долната част на криптон колона КК. "Фазов сепаратор FS4 Течният е първичен концентрат криптон (РСС). Основно продукт обогатяване състои основно от чист кислород съдържа не повече от 0.2-0.3 % смес от Кр + Хд. Заедно с течен кислород насищане криптон (ксенон) се натрупват там и въглеводороди. Следователно, допълнително обогатяване PAC над тази граница опасно.
Газификацията произвежда лошо концентрат, получен в IV, чрез топлообмен с гореща вода. дизайн на устройството не позволява растежа на дела на въглеводороди над нивото на опасност. Структурните и потока Особености Криптон колони са представени в Таблица 1.6. височина на колоната, за да инсталирате CTC-12-1 надвишава 9 метра.
Характеристики колони първична концентриране криптон
Значителна концентрация на първични размери на колоната, и подбора и изпаряване част на долната течността засяга основните характеристики на устройството за разделяне на въздуха. Обикновено криогенно криптон колона е необходимо да се увеличи капацитета на охлаждане на цикъла въздух ASUS 10-15%.
Вторичен продукт, обогатен с поправка
Обогатяване криптон смес принудително ограничаване на нивото на 0,2-0,3%. Най-разпространеният начин за по-нататъшно пречистване техника продукт е UCSC (настройка на суров криптон). USK-1М единици са оборудвани с най-големи системи вътрешните за разделяне на въздуха. Състав kriptonoksenonovoy смес в съответствие с ГОСТ 10218-77 представени в Таблица 1.7.
Фигура 1.2.Uproschennaya тип инсталация верига USK- 1М: К - компресор; Р1, Р2 - пещи изгаряне на въглеводороди; Al, А2 - адсорбери; P, G2 - газовите резервоари; RK - колона; TC - thermocompressor; BX - вода охладител; IG - изпарител; ДА - топлообменници; Б - резервоар с продукта; BG - нагреватели
Технологията UCSC осъществява по същество две фази пречистване. На първата - е получено от "изгаряне" на въглеводороди (Р1 фурна). След каталитично хидрогениране Реакционната смес се охлажда до температура на околната среда в топлообменник и охладител ТО1 BX. Реакционните продукти (водна пара и въглероден диоксид) се улавят в блок на комплекс сушене и пречистване. Блокът се състои от адсорбери пълни с синтетичен зеолит NaX. Неговата изпитателен показано на фигурата като едно цяло А1.
фракции на продуктите, на изхода на USK инсталация
Източник: по откритите източници на информация.
Въпреки разпространението на USC растения, те, за съжаление, не е лишен от недостатъци. Главен сред тях - голям размер, наличието във веригата на компресора на буталото и ниския коефициент на екстракция (Р = 0.75). За да замени остарелите единици USC разработи ново поколение тип инсталация "Chrome 3" (фигура 1.3).
Фигура 1.3.Tehnologicheskaya инсталация диаграма "Хром-3": P - приемник; W - печка изгаряне на въглеводороди; TO4-ТО1 - топлообменници; А1 - адсорбер; RK - колона; TC - thermocompressor; K (S) и (R) - кондензатори, изпарители; И (GL) - изпарител газов механизъм; С - сепаратор; И (С) - изпарител вода; Б - цилиндър (Кр + Хе)
Отличителните черти на новата настройка е да се използва за повдигане на газ да се увеличи налягането. Този метод може да оттегли от компресорите на схема на кислород. Освен това, имайки предвид, че в крайната обработка криптон концентрат се подлага на пречистване чрез въглеводороди изключени инсталиран втория етап "изгаряне» Cm Нп. Комплекс "Хром-3 'относително компактен и заема площ от 200-250 m 2. Това позволява поставянето му в близост до устройството за разделяне на въздуха. Важно предимство изпълнение на новата технология е повишен коефициент на възстановяване (С = 0,97-0,99).
Фигура 1.4.Promyshlennye монтаж на ново поколение "Chrome 3"
Технически характеристики на съоръжението ", Chrome 3"
Предимства на адсорбция технология - универсалност, т.е. способността да се последователно решаване на няколко проблема:
- много слаба абсорбция от смес на криптон и ксенон;
- Смяната на кислород с азот (основното вещество в потока);
- Хроматографско разделяне на компонентите на сместа по време на десорбция.
Схематично, процесът на получаване на концентратите е показана на Фигура 1.5. адсорбер А1 ксенон се извлича от поток от кислород и задържа в горната част на апарата. Постепенно слой се насища с ксенон разширява и достига 2-3 месеца долни части А1. Тъй като цикъл в адсорбер ксенон значително надвишава време на процеса на регенерация, етап плевелите на бояджийски ограничава до една единица А1. В от време на първия етап на регенериране поток А2 (A3) насочва през клон на байпас (В).
Усвояването на криптон - динамичен процес. Скорост на преместване устройството К R A2 адсорбционната вълна десетократно ускори напред пред ксенон А1. Часове преди пробив криптон е след няколко дни. Следователно криптон преминаване етап се формира от две адсорбери А2 и A3.
Фигура 1.5.Uproschennaya адсорбция единица Кри верига за извличане Хе и външния вид на устройството в магазина три устройства: А1 - ксенон; А2, A3 - Криптон абсорбери; Б - байпас линия А1.
Фигура 1.6 показва основните процеси в единица адсорбция за получаване на N2-Хе смес на потока на "лоши" кислород. Разглеждане на последователността от процеси на растението.
Абсорбцията на ксенон (фиг. 1,6-а). Газообразен "замърсен" кислород (Таблица 1.9), идващ от изпарителите на предварително ASP ТО1 топлообменника, където се охлажда до T≈200K. Първоначалното лечение на примеса на тежки въглеводороди и радон се появява в спомагателната адсорбер AP. При температурата на топлообменника ТО2 на сместа се понижава чрез топлообмен със студен газ азот до ниво по-горе в # 8710; Т = 10-15 рамки температура течен кислород. Ксенон се абсорбира в абсорбиращата А1. Потоците от отпадъци, представляващи чист кислород, през топлообменници ТО1 и ТО2 се изпускани в атмосферата. стъпка натрупване продължава от 2 до 3 месеца, и завършва след настъпването на пробив на ксенон на изхода на адсорбер А1.
Фигура 1.6.Printsipialnaya получаване инсталация верига azotoksenonovoy смес: AP - предварителен абсорбатор; А1 - адсорбер ксенон; R - редуктор; Към 1 и ТО2 - топлообменници; МК - мембрана компресор; VI - бойлер; RB - рампа балон; В1-В4, и N1, N2 - вентили
заместване кислород (фигура 1.6-Ь). Нахранете изходния материал в абсорбери е временно спрени (B1 затворен). Метод за изместване на кислорода от адсорбера А1 се извършва чрез прилагане на студен азот от ОПС чрез N1. Замяна на нулиране придружени kislorodoazotnogo поток излизане в атмосферата чрез В2. В сравнение с азот, кислород е по-малко адсорбирания компонент. Следователно, за да се постигне пълна подмяна на O2 се провали. Въпреки това, остатъчната концентрация на кислород 0,3-0,5% в крайния етап на заместване осигурява сигурност за по-нататъшно обогатяване на сместа.
Концентрация (фигура 1.6-Ь). За обогатяване чрез газова хроматография сорбент рецепция. В адсорбер А1 създава подвижна (надолу) температура поле чрез хранене през N2 азот отоплителна клапан. В резултат на това, появата на предната част на висока температура десорбция на азот и ксенон (както и криптон и метан). Ксенон се премества в долните слоеве на сорбент на студа, докато азотът без спиращ в адсорбер се изпуска в атмосферата. Ксенон концентрира относително тесен слой на сорбентния запазване ниска температура. Методът завършва с появата на следи от Хе на изхода.
Разделянето (фиг. 1,6-В). За събиране време производствена azotoksenono минути сместа се въвежда, циркулационната верига включително бойлер VI компресор MC и предавка С. Поради въздействието на полето за температура на ксенон десорбция се провежда от долните слоеве на сорбента, последвано от увеличаване на налягането във веригата. Излишният продукт (ksenonoazotnaya смес) се заустват в цилиндрите на RB рампата. цялостен процес циркулация след пълното размразяване апарат А1 до положителни температури и прекратяване на повишаване на налягането в затворен контур.
адсорбционни методи позволяват:
- намаляване на нивото на експлозия;
- получават криптон и ксенон концентрат отделно;
- извличане на ксенон концентрират дори тези пароли за конкретни приложения, които не са оборудвани първичен концентриране колона;
- откаже от междинно химично окисление на въглеводороди.
Последната характеристика на адсорбция единици е изключително важно, тъй като позволява да драстично намаляване на размера на цялата система. Това, от своя страна, позволява поставянето на абсорбери в близост до ASU блокове (фигура 1.5).
Особености получат чисто криптон и ксенон.
За разделяне kriptonoksenonovoy смес и получаване на търговски продукти се използват предимно процеси поправка. Характеристиките на такъв процес на разделяне са:
- в присъствието на криптон концентрат (виж Таблица 1.7.) Две групи от примеси (по отношение на Кр и Хе) - висока и ниска температура;
- получаване на настройката две целеви продукт с висока чистота;
- високата цена на материали и желанието да се максимизира фактор за възстановяване.
Като се има предвид характеристиките, изброени, крайно пречистване и разделяне на криптон продукт се осъществява в няколко етапа. Един възможни схеми за криптон и ксенон е показано на фигура 1.7. Инсталацията се състои от три дестилационни колони, две пречистване адсорбер катализатор единица от въглеводородите и vymorazhivatel.
Фигура 1.7.Ustanovka за пречистване и разделяне на криптон и ксенон: А1 и А2 - адсорбери; БКО - каталитична единица пречистване; Б - vymorazhivatel примеси; Към 1 и ТО2 - топлообменници; PK1-PR3 - отстраняване колона; AT - азот нагревател
След последваща обработка на изходния смес последователно апарати А1, БКО, В и А2 се доставя при температура от около 180K в колона PK1. Криптон като нискотемпературни компоненти, показани по-горе капака на изпарител-кондензатора. Впоследствие летливите вещества (предимно N2. Ar и О2) се разделят в колона и РК2 се изхвърлят под формата на стрипероваща пара. PK1 колона дъна течност, в допълнение към ксенон, криптон съдържа следи от въглероден диоксид и тетрафлуорметан (CF4). Окончателно почистване се извършва в колона Хе PR3. Pure криптон и ксенон се появяват под формата на дъното на колоните РК2 и PK3.
Течният азот се използва като хладилен агент в кондензатори и РК2 PK3 колони. N2 двойки изпратени vymorazhivatelya Б. Азотен газ охладителна риза използва и като средство за нагряване в секции ДДС PR3 PK1 и колони. Скоростта на поток от азот е при 20 кг / м 3 концентрат. Тази схема работи в цикъла, защото тя не дава излишни пречистватели. Ето защо, по време на кампанията стартира, се определя въз основа на работата на пробив в абсорбатора А2. Качеството на продуктите е показано в Таблица 1.10. Тъй като загуби на продукта по време на регенерация на съотношението на адсорбенти и размразяване целеви vymorazhivatelya продукти за възстановяване, не надвишава 95%.
Съставът на примеси в производствена Кри Хд в ррт (1 ррт = 0.0001%)
Изпълнение на първоначалната смес от промишлено предприятие е средно 5 Nm 3 / час. Поради относително ниската цена на продукта, като апарат за дестилация използва не е тарелков и пакетирани колони. В такива апарати като дюзи елементи трансфер маса се използват седло окото или спирала-призматична конструкция в комбинация с пластините на рефлукс, които са разположени върху колона с височина етап (3-5) D. Компоненти и части на колона с пълнеж е показано на фигура 1.8.
Фигура 1.8.Nekotorye възли и елементи от колоната за получаване chistyhKriXe. и - долната и горната секции; в - кондензатор; D, Е - елементи на дюзата
С Текущо състояние и прогноза за развитието на пазара на ксенон и криптон може да се намери в докладите на Академията на пазара тежък инертен газ индустриални пазари конюнктура "в България."
Свързани статии