Инертные газы - Фастовский В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Нижним продуктом колонны 8 является метан; он выводится через теплообменники 3, 5 и 6; дистиллят колонны 8 представляет собой смесь азота и аргона, содержащую около 60% Аг, которая отбирается в жидком виде из карманов конденсатора и переводится в ректификационную колонну 9.
В колонне 9 смесь аргона и азота разделяется, причем в качестве нижнего продукта получается чистый жидкий аргон, а
148
дистиллят предотавляет'уюбой азот с небольшими, примесями аргона. Нагревание куба% охлаждение конденсатора производятся циркуляционным азотом.
Жидкий аргон из колонны 9 подается насосом через теплообменник-газификатор в баллоны; часть' аргона выводится под низким давлением через Теплообменник в газообразном состоянии и мембранным компрессором закачивается в баллоны.
Компенсация холодопотерь достигается за счет эффекта /дросселирования перерабатываемого газа, поступающего под •давлением 80 ат, а также за счет азотного холодильного цикла. Азот сжимается до давления 50—55 ат компрессором 10 и через теплообменники 12 и 14 поступает в змеевики, обогревающие кубы колонн 8 и 9; парк азота из конденсаторов колонн 8 и 9 выводятся vчерез теплообменники 11—14 и теплообменники 15^~17 и возвращаются во всасывающую линию компрессора 10. Часть сжатого азота расширяется в поршневом детандере 18. - . -
Юнгникель [36] указывает, что установка рассчитана на получение около 300 Ш3/ч аргона, или приблизительно 2-Ю8 м3 аргона в год. ¦
Кобле описал -сдему" установки для извлечения аргона из газов продувки производства "¦ синтетического аммиака [37]. Схема построена применительно к установке синтеза аммиака, в.которой водород получают конверсией природного газа, содержащего существенные примеси гелия: ^го позволяет получать не только аргон, но и гелий. Газообразный азот, необходимый для синтеза аммиака, получают разделением воздуха, что также приводит к попаданию аргонав'установку.
Кобельт и Отто [38] привели принципиальную схему извлечения аргона из газов продувки, в которой для компенсации холодопотерь производится расширение исходной газовой смеси в Детандере.
Продувочные газы производства синтетического, аммиака являются важным источником получения аргона, потребление которого очень быстро увеличивается. Стоимость аргона, полученного из продувочных газов, практически такая же, как и при разделении воздуха. Можно ожидать, что получение аргона из газов продувки будет быстро возрастать.
Получение криптона и ксенона
В воздухе содержится 1,14-10-^% Кг и 8,6-10-6% Хе (по объему); таким образом, в 1000 м3 воздуха содержится 1,14 л криптона и лишь 0,086 л, или 86 см3, ксенона. Несмотря на это, при существующих в настоящее время масштабах разделения 'воздуха для получения из него главным образом кислорода можно извлекать довольно значительные количества криптона и ксенона. Это иллюстрируется , данными, приведенными в
150
табл. 3.2, для крупных отечественных установок технологического кислорода; общая степень извлечения криптона и ксенона из воздуха принята равной 0,6, а время работы установки в году — 7500 ч.
Таблица 3.2
Возможности извлечения криптона и ксенона на крупных отечественных кислородных установках
Количество перерабатываемого воздуха, мг/ч Количество продуктов разделения
Тип установки [21] Ог, м'/ч Кг, м'/год Хе, м'/год
Кт-ЗбООАр Кт-5 (БР-5) Кт-12 (БР-1) АКтК-16 (БР-Э) КтК-35 (БР-2) 21 000 26800 66200 84 250 170 000 3500 5 000 12 800 16000 35 000 107 137 338 430 865 8 10 25,5 32,5 65
Примечание. Объемы газов соответствуют 20° С и 760 мм pm. an.
Криптон и ксенон получают как побочные продукты разделения воздуха; до второй мировой войны эксплуатировались установки для извлечения этих газов из воздуха в качестве основных продуктов производства [39], однако стоимость криптона и ксенона в этом случае оказывалась очень высокой. На современных крупных кислородных установках имеется возможность получить достаточное их количество при несравненно меньших затратах.
Извлечение криптона и ксенона позволяет снизить себестоимость технологического кислорода, что стимулирует его внедрение в различные отрасли производства; поэтому все крупные отечественные воздухоразделительные установки дополняются блоками для извлечения криптоно-ксеноновой смеси, ее очистки и разделения.
Производство криптона и ксенона сводится к трем основным операциям: 1) получению концентрата с содержанием 0,1—0,2% Кг + Хе; 2) получению чистой криптоно-ксеноновой смеси; 3) разделению- криптоно-ксеноновой смеси на криптон и ксенон.
Концентрат с содержанием 0,1—0,2% Кг + Хе (так называемый бедный концентрат) производится ' в кислородном цехе. Дальнейшее концентрирование криптоно-ксеноновой смеси и ее разделение осуществляются в отдельном цехе, так как этот процесс в некоторой степени взрывоопасен.
Получение бедного концентрата. Криптон и ксенон — наименее летучие компоненты воздуха. Поэтому они накапливаются в жидком кислороде, где суммарное содержание их достигает 5-10—*%; здесь же скапливаются и другие малолетучие примеси, проникающие в воздухоразделительный аппарат с посту-
