Áttekintés technológiák előállításához xenon
Tulajdonságok inert levegő szétválasztása termékek jelentősen különböznek egymástól. Például, a normál forráspont a xenont 161K magasabb, mint a hélium, és a atomsúlya (standard sűrűséget) Xe több mint 30-szor nagyobb, mint a Ne.
Kisebb mértékben, de még mindig elég jelentős észrevehető különbségeket a páros neon-kripton: eltérnek sűrűsége négyszer, és a főzési hőmérséklet különbség mintegy száz fok. Az ilyen funkciók vezethet anyagok könnyű és nehéz inert gázok felhalmozódnak ellenkező szakaszok a levegő szétválasztó berendezés (1.1 ábra). A hélium és neon koncentrátumot a nitrogén (gáz) „párna” az az oszlop alján.
Következésképpen, a kripton és a xenon nem gyűjtik be a gáz és a folyadék, sem a nitrogén és oxigén, valamint az alsó és a felső oszlopban levegőszétválasztó berendezés. Technológiai szekvenciát megszerzése Kr és Xe táblázatban mutatjuk be 1,5.
Klasszikus technológia elsődleges koncentráció
Matching szekvenciák termelő folyamat inert gázok
A kezdeti koncentrációja a kripton frakciót végezzük oszlopon darab CC (ábra. 1.1). Lényegében ez egy komplex, több desztilláló berendezéseket. A oxigéngáz-áramot betápláljuk egy középső része, a kripton oszlop egy többkomponensű elegy. Emellett nyomokban Kr és Xe, tartalmaz szénhidrogének (elsősorban - metán). Miután kripton oszlop felső kondenzátor átmegy folyékony fenékáram, túlhűtött a gép szoftver. A fluidizálható kondenzátort képez két oxigénatomot reflux áram - a perifériás és a belső. A kerületi részét a fő áramlási QC szennyeződések lemossuk az oszlopról, és kilép a gyűrű alakú járatot formájában 95% -os folyamat oxigént.
Belső reflux áram folyik a felső kondenzátor a központi csatorna CC „, és arra szolgál, hogy tisztára mossák a műszaki O2 áramlás. Belső panelfeedek oxigéngázt az oszlop aljáról KK. „Ez a gőzáram dúsított kripton és egyéb szennyeződéseket. A szakasz CC„műszaki oxigén majdnem teljesen tisztítani a nehéz inert gázok és a szénhidrogének, és elhagyja a készüléket egy 99,5% -os tisztasággal.
Ábra 1.1.Shema összekötő oszlopok elsődleges kripton koncentráció levegő szétválasztó egység: WD - felső oszlop; NC - alsó oszlop; CI - kondenzátor-elpárologtató; PS1 - integrált frakcionált elválasztó; AK - argon oszlop; QC - kripton oszlop; FS4 - Tört kripton elválasztó; IA - nitrogén elpárologtató; IV - egy vízben elpárologtató; Szoftver - mélyhűtő folyékony fenék
Bottoms dúsított frakciót kripton és a xenon a kisebb részében az oszlop FF „küld a párologtató cső IA. Vannak oxigén majdnem teljesen gőzzé alakul a kondenzációs hő a nitrogén annulus.
N2 gázt vezettünk az oszlopról alsó kondenzátor CI NC levegőszétválasztó egységet. A részleges kondenzáció után tovább hűtjük nitrogénáramban a tetején a VC és elküldte fáziselválasztóba neon hélium keveréket PS1.
IA elpárologtatott oxigénben elválasztjuk a szeparátorban FS4 és vissza az alsó kripton oszlop KK. „A folyékony fázis elválasztó FS4 elsődleges kripton koncentrátum (PCC). Elsődleges dúsítási termék főtömegében tiszta oxigén, nem tartalmaz többet 0,2-0,3 % keveréke Kr + Xe. együtt folyékony oxigén szaturáció kripton (xenon) felhalmozódnak azokban és a szénhidrogének. Ezért további dúsítás PAC e határérték felett veszélyes.
Gázosító termel szegény kapott koncentrátum IV, hőcsere révén forró vízzel. design a készülék nem teszi lehetővé a részesedés növekedésének szénhidrogének felett a veszély szintje. A szerkezeti és áramlási tulajdonságokkal kripton oszlopok táblázatban mutatjuk be 1.6. Oszlop magassága telepíteni CTC-12-1 haladja 9m.
Jellemzői oszlopok elsődleges koncentráló kripton
Jelentős koncentrációban az elsődleges oszlop méretei, valamint a kiválasztás és a párolgás része az alsó folyékony befolyásolja az alapvető jellemzői a levegőszétválasztó egység. Általában kriogén kripton oszlop van szükség, hogy növeljék a hűtési kapacitás a levegő ciklus Asus 10-15%.
Másodlagos termék gazdagodott kijavítását
Dúsítás kripton keveréket kényszerűen korlátozza a szintet, 0,2-0,3%. A leggyakoribb módja, hogy további termék tisztítási technika UCSC (beállítás nyers kripton). USK-1M egységeket fel kell szerelni a legtöbb nagy hazai levegő szétválasztó rendszerek. Összetétel kriptonoksenonovoy keveréket összhangban GOST 10218-77 táblázatban bemutatott 1.7.
Ábra 1.2.Uproschennaya telepítési típusú áramköri USK- 1M: K - kompresszor; P1, P2 - kemence égő szénhidrogének; Al, A2 - adszorberek; P, G2 - gáztartályok; RK - oszlop; TC - thermocompressor; BX - vízhűtő; IG - elpárologtató; TO - hőcserélők; B - tartály a termék; HU - fűtőberendezések
A UCSC technológia végre lényegében két fázis tisztítása. Az első - készül a „égő” szénhidrogén (sütő P1). Miután a katalitikus hidrogénezés reakcióelegyet lehűtjük környezeti hőmérsékletre hőcserélőben és a hűtő to1 BX. A reakció termékek (vízgőz és szén-dioxid) csapdába esett egy blokkban a komplex szárítása és tisztítása. A blokk áll adszorberek töltött szintetikus zeolit NaX. Próbaideje ahogyan az ábrákon, mint egyetlen egység A1.
A térfogatarányából termékek a kilépő a telepítés USK
Forrás: az open információforrások.
Annak ellenére, hogy a gyakorisága a USC növények, azok sajnos nem hátrány nélküli. Chief köztük - a nagy méretű, a jelenléte az áramkörben a dugattyús kompresszor és az alacsony extrakciós koefficiens (P = 0,75). Ahhoz, hogy az elavult egységek USC kifejlesztett egy új generációs telepítés típusát „króm 3” (1.3 ábra).
Ábra 1.3.Tehnologicheskaya telepítési diagram "Chromium-3": P - vevő; W - tűzhely égő szénhidrogének; TO4-to1 - hőcserélők; A1 - adszorber; RK - oszlop; TC - thermocompressor; K (S) és (R) - kondenzátorok, bepárlók; És (GL) - párologtató segédgázos; C - elválasztó; (C) - elpárologtató víz; B - henger (Kr + Xe)
A megkülönböztető jellemzője az új beállítás használata emelő-gáz, hogy növelje a nyomást. Ez a módszer lehetővé tette, hogy visszavonja a rendszer oxigén kompresszorok. Továbbá, tekintettel arra, hogy a végső feldolgozás kripton koncentrátum általában tisztításnak vetettük alá, szénhidrogének által kizárt telepíteni a második szakasz „égő» Cm Hn. Complex „króm-3„viszonylag kompakt és játszik területe 200-250 m 2. Ez lehetővé teszi, hogy a végeredmény közel a levegő elválasztó egységet. Egy fontos teljesítmény előnye az új technológia a nagyobb behajtási arány (C = 0,97-0,99).
Ábra 1.4.Promyshlennye telepítés egy új generációs „Chrome 3”
Műszaki jellemzők a lehetőség, „Chrome 3”
Előnyei adszorpciós technológia - az egyetemesség, vagyis az a képesség, hogy következetesen megoldani számos problémát:
- nagyon rossz felszívódás keverékéből kripton és xenon;
- helyettesítése az oxigén nitrogénnel (az alapvető anyag a stream);
- Kromatográfiás elválasztás a komponensek a keverék deszorpció során.
Vázlatosan, a folyamat, mely során a koncentrátumok ábrán látható 1.5. A adszorber A1 xenon kinyerjük egy oxigénsugár és megmarad a felső része a berendezés. Fokozatosan réteget telítjük xenon bővül és eléri a 2-3 hónapos alsó szakaszok A1. Mivel a működési ciklus egy adszorber xenon jelentősen meghaladja az idő a regenerációs eljárás, a Dyer gyomnövény lépésben korlátozódik egy egység A1. A kikapcsolási idejét az első szakaszában a regeneráló A2 anyagáram (A3) irányítunk a bypass ág (B).
Az abszorpciós kripton - egy dinamikus folyamat. Speed mozgó adszorpciós hullám K r A2 berendezés tízszeres sebességgel előre előtt xenon A1. Óra előtt áttörés kripton egy pár napig. Ezért kripton átállási szakaszban van kialakítva két adszorber A2 és A3.
Ábra 1.5.Uproschennaya adszorpciós egységbe Kri áramköri kitermelése Xe és megjelenése az egység a boltban három eszköz: A1 - xenon; A2, A3 - kripton abszorberek; B - bypass A1 vonal.
1.6 ábra mutatja a fő folyamatokat az adszorpciós egységbe, így N2-Xe keverék áramlását a „szegény” oxigén. Tekintsük az eljárások sorozata a növény.
A felszívódását xenon (ábra. 1,6-a). Gáznemű „piszkos” oxigén (táblázat 1.9) érkező párologtatók, hogy a pre-ASP to1 hőcserélőben, ahol lehűl a T≈200K. A kezdeti kezelése a szennyezést nehéz szénhidrogéneket és radon fordul elő a kiegészítő adszorber AP. A hőcserélő TO2 az elegy hőmérsékletét csökkentjük hőcserével hideg nitrogéngázzal feletti szintre a # 8710; T = 10-15 képkocka hőmérsékleten folyékony oxigén. Xenon szívódik fel az abszorber A1. Hulladékáramok képviselő tiszta oxigén, hőcserélőkön keresztül to1 és TO2 van a légkörbe bocsátják. felhalmozási lépést tart 2-3 hónapig, és befejeződik, miután az áttöréses xenon a kilépő adszorber A1.
Ábra 1.6.Printsipialnaya fogadó áramkör telepítési azotoksenonovoy keveréket: AP - előzetes adszorber; A1 - adszorber xenon; R - szűkítő; To1 és TO2 - hőcserélők; MK - membrán kompresszor; VI - a vízmelegítő; RB - rámpa ballon; B1-B4, és N1, N2 - szabályozó szelepek
oxigén helyettesítése (1.6 ábra-b). Takarmány a kiindulási anyag a adszorberek ideiglenesen leáll (B1 zárva). Folyamat kiszorítja az oxigént az adszorberből A1 alkalmazásával végezzük el a hideg nitrogént a ASU keresztül N1. Helyettesítése visszaállító kíséretében kislorodoazotnogo kilépő anyagáram a légkörrel a B2. Összehasonlítva a nitrogén-, oxigén- kevésbé adszorbeálódó komponenst. Ezért ahhoz, hogy elérjék a teljes cseréje O2 sikertelen. Mindazonáltal, a maradék oxigén koncentrációja 0,3-0,5% végén szakaszában a helyettesítés biztonságot nyújt, hogy tovább gazdagítják a keveréket.
Koncentráció (1.6 ábra-b). A dúsítási keresztül szorbens vétel gázkromatográfia. A adszorber A1 létrehoz egy mozgó (csökkenő) hőmérséklet területén etetésével át egy olyan fűtési szelep N2 nitrogén. Ennek eredményeként, a megjelenése az első magas hőmérsékletű deszorpció nitrogén és xenon (valamint kripton és a metán). Xenon mozgatjuk az alsó réteg a szorbens hideg, mivel a nitrogén nélkül hosszan a adszorbert a légkörbe bocsátják. Xenon koncentrálódik viszonylag szűk réteg szorbens megőrzése alacsony hőmérsékleten. A folyamat végén a megjelenése nyomait Xe a kimeneten.
Az elválasztás (ábra. 1.6-B). Gyűjtése során productional azotoksenono perc múlva az elegyet bevezetjük, a keringetőkör beleértve a vízmelegítő VI kompresszor MC és a felszerelés R. hatása miatt a hőmérséklet területén xenon deszorpciót kivitelezhetjük az alsó rétegek a szorbens majd növekvő nyomás az áramkörben. A felesleges terméket (ksenonoazotnaya elegy) bocsátott a hengerek a rámpán RB. teljes keringését folyamat befejezése után a felengedés berendezés A1 pozitív hőmérséklet és megszűnése nyomásnövekedés egy zárt hurokban.
Adszorpciós eljárások lehetővé teszik:
- szintjének csökkentése robbanás;
- kapnak kripton és a xenon koncentrátum külön;
- kivonására xenon koncentrátum még azok is, ASP, amelyek nincsenek felszerelve az elsődleges koncentráló oszlop;
- elhagyni közbenső kémiai oxidáció szénhidrogének.
Az utolsó jellemzője az adszorpciós egységek rendkívül fontos, mivel lehetővé teszi, hogy drasztikusan csökkentse a méretét a teljes rendszert. Ez viszont lehetővé teszi, hogy az elhelyezése abszorberek közel ASU blokkok (1.5 ábra).
Jellemzők megkapjuk a tiszta kripton és xenon.
A szétválasztás kriptonoksenonovoy keverék és kapjunk kereskedelmi termékek túlnyomórészt használják folyamatok kijavítását. A jellemzői az ilyen elválasztás folyamat:
- jelenlétében kripton koncentrátum (lásd 1.7 táblázat.) Két csoport szennyeződések (tekintetében Kr, és Xe) - a magas és alacsony hőmérsékleten;
- fogadása beállítás két célt nagy tisztaságú termék;
- A magas anyagköltség és a vágy, hogy maximalizálja a helyreállítási tényező.
Figyelembe véve a felsorolt jellemzőket, végső tisztítását és szétválasztását kripton terméket végezzük több szakaszban. Az egyik lehetséges rendszerek kripton és xenon ábrán látható 1.7. A berendezés három darab desztillációs oszlopok, két adszorber tisztítására katalizátor egység a szénhidrogének és vymorazhivatel.
Ábra 1.7.Ustanovka tisztítására és elválasztására a kripton és a xenon: A1 és A2 - adszorberek; BKO - katalitikus tisztító egység; B - vymorazhivatel szennyeződések; To1 és TO2 - hőcserélők; PK1-PR3 - rektifikáló oszlop; AT - nitrogén melegítő
Utókezelés után a kiindulási keverék szekvenciálisan készülékek A1, BKO, B és A2 szállítjuk hőmérsékleten körülbelül 180K egy oszlopban PK1. Kripton, amelyek alacsony hőmérsékleten fenti komponenseket a fedelet a párologtató-kondenzátor. Ezt követően az illékony komponenseket (főleg N2. Ar és O2) vannak oszlopon választjuk el, és a PK2 kiadja formájában kihajtógőz. PK1 oszlop alján folyékony, továbbá a xenon, kripton nyomait tartalmazza a szén-dioxid, és a tetrafluor-metán (CF4). Végső takarítás hajtjuk végre Heh PR3 oszlopot. Pure kripton és xenon formájában jelennek meg a fenék az oszlopok PK2 és PK3.
A folyékony nitrogént használunk, a hűtőközeg a kondenzátorokat és PK2 PK3 oszlopok. N2 pár küldött vymorazhivatelya B. nitrogéngázt hűtőköpeny használható még a fűtőközeg a kád szakaszok PR3 PK1 és oszlopok. A nitrogén áramlási sebesség 20 kg / m 3-koncentrátum. Ez a rendszer működik ciklusokban mert nem redundáns tisztítók. Ezért tart a bevezető kampány határozza meg a művelet áttörés a adszorber A2. A termékek minősége táblázatban mutatjuk be 1.10. Mivel a termék veszteségek a regenerálás során az abszorpciós és felolvasztás vymorazhivatelya céltermékei hasznosítási arány nem haladja meg a 95%.
A kompozíció a szennyeződések productional Kri Xe ppm-ben (1 ppm = 0,0001%)
Teljesítménye a kiindulási elegy egy ipari üzem átlagosan 5 Nm 3 / h. Tekintettel a viszonylag alacsony költsége a termék, mint a desztilláló berendezésben használt nem tányérszelep, és a csomagolt oszlopok. Ilyen berendezéseket, mint például anyagátadási fúvóka elemeket használnak nyereg mesh vagy spirális prizmatikus struktúra kombinálva a reflux lapáttal, amelyeket vannak elhelyezve, hogy az oszlopot egy lépést magasság (3-5) D. Alkatrészek a töltött oszlop 1.8 ábrán látható.
Ábra 1.8.Nekotorye csomópontok és elemeit az oszlopra, chistyhKriXe. és, - az alsó és a felső szakaszok; a - kondenzátor; D, E - a fúvóka elemek
C helyzete és előrejelzése a piac fejlődését xenon és kripton megtalálható a jelentésekben az Akadémia Ipari piacok Konjunktúra „Market nehéz inert gáz Oroszországban."