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DE10152356A1 - Recovering argon in a low temperature decomposition comprises removing an oxygen fraction deficient in volatile components from an intermediate point of a rectification section and fed to a pure oxygen column - Google Patents

Recovering argon in a low temperature decomposition comprises removing an oxygen fraction deficient in volatile components from an intermediate point of a rectification section and fed to a pure oxygen column

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Publication number
DE10152356A1
DE10152356A1 DE10152356A DE10152356A DE10152356A1 DE 10152356 A1 DE10152356 A1 DE 10152356A1 DE 10152356 A DE10152356 A DE 10152356A DE 10152356 A DE10152356 A DE 10152356A DE 10152356 A1 DE10152356 A1 DE 10152356A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
oxygen
container
column
fraction
argon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10152356A
Other languages
German (de)
Inventor
Dietrich Rottmann
Christian Kunz
Horst Corduan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Priority to DE10152356A priority Critical patent/DE10152356A1/en
Priority to EP02001357A priority patent/EP1306633A1/en
Publication of DE10152356A1 publication Critical patent/DE10152356A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Providing a process for recovering argon in a low temperature decomposition. Process for recovering argon in a low temperature decomposition comprises: (a) feeding an argon-rich oxygen fraction (25) into a first rectification section (26, 28); (b) introducing an oxygen-deficient gas (32) from the first rectification section into a second rectification section (29); and (c) removing crude argon from the second rectification section; an oxygen fraction deficient in volatile components being removed from an intermediate point of the first rectification section and fed to a pure oxygen column (49), and pure oxygen being removed from the pure oxygen column. An Independent claim is also included for an apparatus for recovering argon in a low temperature decomposition. Preferred Features: The first rectification section is arranged in a first container and a second container. The argon-enriched oxygen fraction is fed to the first container and then to the second container from the upper region of the first container. A liquid fraction (36) is removed from the lower region of the second container and a first partial stream of the liquid fraction is injected into the upper region of the first container as run-back liquid. The oxygen fraction deficient in volatile components which is fed to the pure oxygen column consists of a second partial stream of the liquid fraction from the second container.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Argon durch Tieftemperatur- Zerlegung bei dem eine argonangereicherte Sauerstofffraktion in einen ersten Rektifizierabschnitt eingeleitet wird, ein sauerstoffabgereichertes Gas aus dem ersten Rektifizierabschnitt in einen zweiten Rektifizierabschnitt eingeleitet wird, in dem es weiter an Sauerstoff abgereichert wird, wobei aus dem zweiten Rektifizierabschnitt Rohargon entnommen wird.The invention relates to a process for the production of argon by low-temperature Decomposition in which an argon-enriched oxygen fraction into a first Rectification section is initiated, an oxygen-depleted gas from the first Rectification section is introduced into a second rectification section in which it is further depleted of oxygen, from the second rectification section Raw argon is taken.

Unter "Rektifizierabschnitt" ist hier ein Bereich gemeint, in dem Gegenstrom- Stoffaustausch stattfindet, der also insbesondere Stoffaustauschelemente wie geordnete und/oder ungeordnete Packung und/oder Stoffaustauschböden aufweist. Ein Rektifizierabschnitt kann in einem Behälter oder in mehreren gas- und flüssigkeitsseitig seriell miteinander verbundenen Behältern angeordnet sein. Es kann sich dabei um eine Destilliersäule, aber insbesondere auch um eine reine Verstärkungssäule und/oder eine reine Abtriebssäule handeln. Ist ein Rektifizierabschnitt in mehr als einem Behälter angeordnet, herrscht in allen Behältern vorzugsweise im Wesentlichen der gleiche Druck. Dies wird dadurch erreicht, dass in der Gasleitung zwischen den Behältern keine druckverändernden Maßnahmen vorgenommen werden. Der "erste" und der "zweite" Rektifizierabschnitt im Sinne der Erfindung sind in verschiedenen Behältern angeordnet."Rectification section" here means an area in which countercurrent Mass exchange takes place, which means in particular mass exchange elements such as has ordered and / or disordered packing and / or mass transfer trays. On Rectification section can be in one container or in several gas and liquid side containers connected in series. It can be about a distillation column, but in particular also a pure reinforcement column and / or act purely a power column. Is a rectification section in more than arranged in a container, preferably prevails essentially in all containers the same pressure. This is achieved in that in the gas line between the No pressure-changing measures are carried out on containers. The first" and the "second" rectification section in the sense of the invention are different Containers arranged.

Ein derartiges Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung sind in EP 628777 B1 (= US 5426946) beschrieben. Hier wird die übliche Form der Rohargonrektifikation in zwei hintereinander geschalteten Rektifizierabschnitten durchgeführt, die jeweils in einem eigenen Behälter angeordnet sind.Such a method and a corresponding device are described in EP 628777 B1 (= US 5426946). Here is the usual form of crude argon rectification in two rectification sections connected in series, each in a own containers are arranged.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem derartigen System zusätzlich hoch reinen Sauerstoff zu gewinnen.The invention is based on the object, in such a system additionally to obtain highly pure oxygen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass von einer Zwischenstelle des ersten Rektifizierabschnitts eine an schwererflüchtigen Bestandteilen abgereicherte Sauerstofffraktion entnommen und in eine Reinsauerstoffsäule eingeleitet wird, und dass aus der Reinsauerstoffsäule hoch reiner Sauerstoff entnommen wird.This object is achieved in that from an intermediate point of the first Rectification section a depleted in less volatile constituents  Oxygen fraction is removed and introduced into a pure oxygen column, and that highly pure oxygen is taken from the pure oxygen column.

Eine derartige Verfahrensweise ist an sich aus EP 299364 B1 (= US 4824453) bekannt. Allerdings lässt sich deren Lehre nicht ohne Weiteres mit derjenigen der EP 628777 B1 verbinden, weil letztere sich auf eine Rohargonrektifikation bezieht, die mit Packung, insbesondere geordneter Packung, ausgestattet ist. EP 299364 B1 (= US 4824453) erfordert jedoch den Abzug einer Zwischenfraktion wenige Böden oberhalb des Sumpfs der Rohargonrektifikation. Ein solcher Abzug ist aber bei einer gepackten Säule nicht mit vertretbarem apparativem Aufwand möglich. Entgegen diesen Bedenken wird bei der Erfindung dennoch eine Kombination der Lehren der beiden genannten Dokumente vorgenommen.Such a procedure is known from EP 299364 B1 (= US 4824453) known. However, their teaching cannot be easily compared with that of EP 628777 B1 because the latter relates to crude argon rectification, the is equipped with packing, in particular ordered packing. EP 299364 B1 (= US 4824453), however, the withdrawal of an intermediate fraction requires few soils above the bottom of the crude argon rectification. Such a deduction is with one packed column not possible with reasonable equipment expenditure. opposite however, these concerns address a combination of the teachings of the invention made both documents mentioned.

Für die Realisierung der Erfindung stehen zwei Varianten zur Verfügung, die im Folgenden näher erläutert werden.Two variants are available for the implementation of the invention The following are explained in more detail.

In einer ersten Variante der Erfindung wird der Abschnitt der Rohargonrektifikation, der zum Zurückhalten der schwererflüchtigen Bestandteile aus dem hoch reinen Sauerstoffprodukt dient, in einem separaten Behälter untergebracht, indem der erste Rektifizierabschnitt in einem ersten Behälter und in mindestens einem zweiten Behälter angeordnet ist, die argonangereicherte Sauerstofffraktion in den ersten Behälter eingeleitet und Gas aus dem oberen Bereich des ersten Behälters in den zweiten Behälter eingeleitet wird, ferner eine flüssige Fraktion aus dem unteren Bereich des zweiten Behälters entnommen, ein erster Teilstrom der flüssigen Fraktion als Rücklaufflüssigkeit in den oberen Bereich des ersten Behälters eingespeist und die an schwererflüchtigen Bestandteilen abgereicherte Sauerstofffraktion, die in die Reinsauerstoffsäule eingeleitet wird, durch einen zweiten Teilstrom der flüssigen Fraktion aus dem zweiten Behälter gebildet wird.In a first variant of the invention, the section of crude argon rectification, the to retain the less volatile components from the highly pure The oxygen product is placed in a separate container by the first one Rectification section in a first container and in at least a second container is arranged, the argon-enriched oxygen fraction in the first container introduced and gas from the top of the first container into the second Container is introduced, further a liquid fraction from the lower part of the taken from the second container, a first partial flow of the liquid fraction as Return liquid is fed into the upper area of the first container and the on less volatile constituents depleted oxygen fraction, which in the Pure oxygen column is introduced through a second partial flow of liquid Fraction from the second container is formed.

Auf diese Weise können alle Parameter der beiden Teilabschnitte des ersten Rektifizierabschnitts unabhängig voneinander optimiert werden, beispielsweise Durchmesser, räumliche Anordnung und/oder Typ der verwendeten Stoffaustauschelemente. Der erste Behälter kann dabei auf die möglichst effiziente Abreicherung an schwererflüchtigen Bestandteilen ausgelegt werden, der zweite Behälter auf die Sauerstoff-Argon-Trennung. In this way, all parameters of the two subsections of the first Rectification section can be optimized independently, for example Diameter, spatial arrangement and / or type of used Mass transfer elements. The first container can be as efficient as possible Depletion of less volatile components are designed, the second Container on the oxygen-argon separation.  

Dabei ist es günstig, wenn der erste Behälter Stoffaustauschböden und der zweite Behälter Packung, insbesondere geordnete Packung, aufweist. Vorzugsweise enthält der erste Behälter ausschließlich Böden, beispielsweise drei bis 15, vorzugsweise etwa zehn praktische Böden. Der zweite Behälter kann auch Kombinationen von Packung und Böden aufweisen; vorzugsweise enthält er ausschließlich geordnete Packung.It is advantageous if the first container is a mass transfer tray and the second Containers pack, especially ordered pack, has. Preferably contains the first container only floors, for example three to 15, preferably about ten practical floors. The second container can also be combinations of pack and have floors; it preferably contains only an ordered pack.

In einer weiteren Ausgestaltung der ersten Variante der Erfindung ist der erste Behälter mindestens teilweise höher als die Reinsauerstoffsäule angeordnet. Zum Beispiel kann der erste Behälter unmittelbar oberhalb der Reinsauerstoffsäule oder des zweiten Behälters plaziert sein. Hierdurch kann die Restfraktion aus dem ersten Behälter, die in der Regel flüssig im Sumpf anfällt, ohne zusätzliche Fördereinrichtungen wie zum Beispiel eine Pumpe aus dem ersten Rektifizierabschnitt entfernt und beispielsweise einem Schritt zur weiteren Verarbeitung zugeführt werden. Falls die Argon- und Reinsauerstoff-Gewinnung an ein Zwei-Säulen-System zur Tieftemperatur-Zerlegung von Luft angeschlossen ist, fließt die flüssige Fraktion allein aufgrund des geodätischen Gefälles in die Niederdrucksäule zurück. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn der erste Behälter höher als die Zwischenstelle der Niederdrucksäule plaziert ist, zu der die flüssige Fraktion zurückströmt.In a further embodiment of the first variant of the invention, the first container at least partially higher than the pure oxygen column. For example the first container immediately above the pure oxygen column or the second Be placed container. This allows the residual fraction from the first container, the usually liquid in the swamp, without additional conveyors such as Example, a pump removed from the first rectification section and, for example one step for further processing. If the argon and Pure oxygen extraction on a two-column system for low-temperature separation is connected by air, the liquid fraction flows solely due to the geodetic Slope back into the low pressure column. In this case, it is advantageous if the first container is placed higher than the intermediate point of the low pressure column to which the liquid fraction flows back.

Der erste und der zweite Teilstrom der flüssigen Fraktion aus dem unteren Bereich des zweiten Behälters können mittels einer gemeinsamen Fördereinrichtung transportiert werden. Hierdurch wird die - bei einer geteilten Rohargonsäule ohnehin erforderliche - Pumpe gleichzeitig für den Transport beziehungsweise das Anheben der an schwererflüchtigen Bestandteilen abgereicherten Sauerstofffraktion genutzt.The first and the second partial flow of the liquid fraction from the lower area of the second container can be transported by means of a common conveyor become. As a result, the - which is required anyway in the case of a divided crude argon column - Pump at the same time for transporting or lifting the depleted oxygen-depleted components.

In einer zweiten Variante der Erfindung ist der erste Rektifizierabschnitt in einem einzigen Behälter angeordnet, der unterhalb der Zwischenstelle, an der die an schwererflüchtigen Bestandteilen abgereicherte Sauerstofffraktion entnommen wird, Stoffaustauschböden und oberhalb dieser Zwischenstelle Packung, insbesondere geordnete Packung, aufweist. Auf diese Weise ist es ebenfalls möglich, den Teil des ersten Rektifizierabschnitts, der zum Zurückhalten der schwererflüchtigen Komponenten dient, auf besonders kostengünstige Weise zu realisieren, ohne die Argon-Sauerstoff-Trennung nennenswert zu beeinflussen. In a second variant of the invention, the first rectification section is in one only container arranged below the intermediate point at which the depleted oxygen fraction depleted of less volatile constituents, Mass transfer trays and packing above this intermediate point, in particular orderly pack. In this way it is also possible to part of the first rectification section, which is used to hold back the less volatile Components can be realized in a particularly cost-effective manner without the To influence argon-oxygen separation significantly.  

Beide Varianten der Erfindung sind grundsätzlich unabhängig von der Quelle der argonangereicherten Sauerstofffraktion. Vorzugsweise werden sie im Zusammenhang mit einer Tieftemperatur-Luftzerlegungsanlage angewendet. Hierbei wird Einsatzluft in einem Zwei-Säulen-System zerlegt, das mindestens eine Hochdrucksäule und ein Niederdrucksäule aufweist, wobei mindestens ein Teil der Einsatzluft in die Hochdrucksäule eingeleitet wird und wobei die argonangereicherte Sauerstofffraktion, die in einen ersten Rektifizierabschnitt eingeleitet wird, aus der Niederdrucksäule abgezogen wird.Both variants of the invention are fundamentally independent of the source of the argon-enriched oxygen fraction. They are preferably related applied with a low temperature air separation plant. Here, feed air is in disassembled a two-column system that has at least one high-pressure column and one Has low pressure column, at least a portion of the feed air in the High pressure column is introduced and the argon-enriched oxygen fraction, which is introduced into a first rectification section, from the low pressure column is subtracted.

Ebenfalls bei beiden Varianten ist es günstig, wenn die Reinsauerstoffsäule durch indirekten Wärmeaustausch mit einem Einsatzluftstrom oder mit einer Gasfraktion aus der Hochdrucksäule beheizt wird.With both variants, too, it is favorable if the pure oxygen column passes through indirect heat exchange with a feed air stream or with a gas fraction the high pressure column is heated.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Gewinnung von Argon gemäß Patentanspruch 9.The invention also relates to a device for the production of argon Claim 9.

Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigenThe invention and further details of the invention are described below of exemplary embodiments illustrated in the drawings. in this connection demonstrate

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel für die erste Variante der Erfindung mit Ausheizung der Reinsauerstoffsäule mittels Stickstoffs vom Kopf der Hochdrucksäule, Fig. 1 shows a first embodiment for the first variant of the invention with bake of the pure oxygen column with nitrogen from the head of the high-pressure column,

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel für die erste Variante der Erfindung mit Ausheizung der Reinsauerstoffsäule mittels einer Gasfraktion aus dem unteren Abschnitt der Hochdrucksäule, Fig. 2 shows another embodiment for the first variant of the invention with bake of the pure oxygen column by means of a gas fraction from the lower portion of the high-pressure column,

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel für die erste Variante der Erfindung mit Ausheizung der Reinsauerstoffsäule mittels Einsatzluft und Fig. 3 shows a third embodiment for the first variant of the invention with heating the pure oxygen column by means of feed air and

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel für die zweite Variante der Erfindung. Fig. 4 shows an embodiment for the second variant of the invention.

In dem Verfahren von Fig. 1 wird verdichtete, gereinigte und auf etwa Taupunkt abgekühlte Einsatzluft in die Hochdrucksäule 2 eines Zwei-Säulen-Systems zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung eingeleitet, das außerdem eine Niederdrucksäule 3 und einen Hauptkondensator 4 aufweist, über den die beiden Säulen in wärmetauschender Verbindung stehen. In the process of Fig. 1, compressed, cleaned and cooled to about dew point feed air is introduced into the high pressure column 2 of a two-column system for nitrogen-oxygen separation, which also has a low-pressure column 3 and a main condenser 4 , via which the two Columns are in a heat-exchanging connection.

Ein erster Teil 6 des gasförmigen Kopfstickstoffs 5 der Hochdrucksäule 2 wird im Hauptkondensator 4 gegen verdampfende Sumpfflüssigkeit der Niederdrucksäule 3 verflüssigt. Das dabei gewonnene Kondensat 7 wird in die Hochdrucksäule eingespeist und dort zu einem ersten Teil als Rücklauf verwendet. Ein zweiter Teil des flüssigen Stickstoffs 7 aus dem Hauptkondensator 4 wird über Leitung 8, einen Unterkühlungs- Gegenströmer 9, Leitung 10 und Drosselventil 11 als Rücklauf auf die Niederdrucksäule 3 aufgegeben beziehungsweise über Leitung 12 als flüssiges Stickstoffprodukt abgezogen.A first part 6 of the gaseous top nitrogen 5 of the high pressure column 2 is liquefied in the main condenser 4 against evaporating bottom liquid of the low pressure column 3 . The condensate 7 obtained in this way is fed into the high-pressure column and is used there for the first part as a return. A second part of the liquid nitrogen 7 from the main condenser 4 is fed via line 8 , a subcooling countercurrent 9 , line 10 and throttle valve 11 as a return to the low-pressure column 3 or withdrawn via line 12 as a liquid nitrogen product.

Im Sumpf der Hochdrucksäule 2 fällt flüssiger Rohsauerstoff an. Dieser wird über Leitung 13 ebenfalls zum Unterkühlungs-Gegenströmer 9 geführt. Der unterkühlte Rohsauerstoff 14 wird zu einem Teil 15 direkt in die Niederdrucksäule 3 eingedrosselt (16).Liquid crude oxygen is obtained in the sump of the high-pressure column 2 . This is also led via line 13 to the supercooling counterflow 9 . A portion 15 of the supercooled raw oxygen 14 is throttled directly into the low-pressure column 3 ( 16 ).

Neben dem schon erwähnten Flüssigstickstoff 12 werden gasförmiger Stickstoff 17, 18, Unrein-Stickstoff 19, 20, gasförmiger Sauerstoff 21 und flüssiger Sauerstoff 22, 23 als Produkte aus der Niederdrucksäule 3 abgezogen, gegebenenfalls nach Durchgang durch den Unterkühlungs-Gegenströmer 9. Die Reinheit der Sauerstoffprodukte 21, 23 beträgt beispielsweise 99,5 bis 99,6 mol%. Bei Bedarf kann ein Teil 24 des Kopfstickstoffs 5 der Hochdrucksäule 2 direkt als gasförmiges Druckprodukt gewonnen werden.In addition to the liquid nitrogen 12 already mentioned, gaseous nitrogen 17 , 18 , impure nitrogen 19 , 20 , gaseous oxygen 21 and liquid oxygen 22 , 23 are withdrawn as products from the low-pressure column 3 , if appropriate after passage through the supercooling counterflow 9 . The purity of the oxygen products 21 , 23 is, for example, 99.5 to 99.6 mol%. If necessary, a portion 24 of the top nitrogen 5 of the high pressure column 2 can be obtained directly as a gaseous pressure product.

Über Leitung 25 wird eine argonangereicherte Sauerstofffraktion von einer Zwischenstelle der Niederdrucksäule in den unteren Bereich einer Siebbodensäule 26 eingeleitet. Restflüssigkeit 27 aus dem Sumpf der Siebbodensäule 26 fließt an dieselbe Stelle der Niederdrucksäule 3 zurück. Die Siebbodensäule enthält ausschließlich Böden als Stoffaustauschelemente, beispielsweise drei bis 15, vorzugsweise etwa zehn praktische Böden. Diese Böden halten schwererflüchtige Komponenten wie Kohlenwasserstoff, Krypton, Xenon und Kohlendioxid aus dem aufsteigenden Dampf zurück.An argon-enriched oxygen fraction is introduced via line 25 from an intermediate point of the low-pressure column into the lower region of a sieve plate column 26 . Residual liquid 27 from the bottom of the sieve tray column 26 flows back to the same location of the low-pressure column 3 . The sieve tray column contains only trays as mass transfer elements, for example three to 15, preferably about ten practical trays. These soils retain less volatile components such as hydrocarbon, krypton, xenon and carbon dioxide from the rising steam.

Die Siebbodensäule 26 bildet zusammen mit einer ersten Rohargonsäule 28 den "ersten Rektifizierabschnitt" im Sinne der Erfindung ("erster Behälter" 26 und "zweiter Behälter" 28). Der "zweite Rektifizierabschnitt" wird durch eine zweite Rohargonsäule 29 realisiert. Diese drei Behälter bilden die Rohargonrektifikation, indem Gas 30 vom Kopf der Siebbodensäule 26 über Leitung 31 zum Sumpf der ersten Rohargonsäule 28 geleitet wird und das Kopfgas 32 der ersten Rohargonsäule 28 weiter zum Sumpf der zweiten Rohargonsäule 29 strömt, und zwar jeweils ohne druckverändernde Maßnahmen in den Leitungen 30, 31 und 32. In entgegengesetzter Richtung wird die Sumpfflüssigkeit 33, 35 der zweiten Rohargonsäule 29 auf den Kopf der ersten Rohargonsäule 28 aufgegeben und Flüssigkeit 36, 38, 39 bildet den Rücklauf für die Siebbodensäule 26. Die Pumpen 34 und 37 dienen zur Überwindung der entsprechenden statischen Höhe.The sieve tray column 26 together with a first crude argon column 28 forms the "first rectification section" in the sense of the invention ("first container" 26 and "second container" 28 ). The "second rectification section" is implemented by a second crude argon column 29 . These three containers form the crude argon rectification, in that gas 30 is passed from the top of the sieve tray column 26 via line 31 to the sump of the first crude argon column 28 and the top gas 32 of the first crude argon column 28 flows on to the sump of the second crude argon column 29 , in each case without pressure-changing measures in lines 30 , 31 and 32 . In the opposite direction, the bottom liquid 33 , 35 of the second crude argon column 29 is applied to the top of the first crude argon column 28 and liquid 36 , 38 , 39 forms the return for the sieve tray column 26 . The pumps 34 and 37 serve to overcome the corresponding static height.

Im Kopfkondensator 40 der zweiten Rohargonsäule 29 wird die Rücklaufflüssigkeit für die gesamte Rohargonrektifikation (29, 28, 26) erzeugt. Dazu wird ein Teil 41 des unterkühlten Rohsauerstoffs 14 aus der Hochdrucksäule 2 im Verdampfungsraum des Kopfkondensators 40 verdampft. Dabei gebildetes Gas 42 wird zur Niederdrucksäule 3 geleitet. Über Leitung 43 wird Rohargon gasförmig aus der zweiten Rohargonsäule 29 beziehungsweise dem Kopfkondensator abgezogen und einer Reinargonsäule 44 an einer Zwischenstelle zugeleitet. An deren Kopf wird ein stickstoffreiches Restgas 55 abgezogen, im Sumpf fällt flüssiges Reinargon 45 an. In einem Kopfkondensator 46 und einem Sumpfverdampfer 47 werden auf die bekannte Weise Rücklaufflüssigkeit beziehungsweise aufsteigender Dampf erzeugt.The return liquid for the entire crude argon rectification ( 29 , 28 , 26 ) is generated in the top condenser 40 of the second crude argon column 29 . For this purpose, part 41 of the supercooled raw oxygen 14 is evaporated from the high-pressure column 2 in the evaporation space of the top condenser 40 . Gas 42 formed in the process is conducted to the low-pressure column 3 . Raw argon is withdrawn in gaseous form via line 43 from the second raw argon column 29 or the top condenser and fed to a pure argon column 44 at an intermediate point. A nitrogen-rich residual gas 55 is drawn off at the top thereof, and liquid pure argon 45 is obtained in the sump. In a top condenser 46 and a bottom evaporator 47 , return liquid or rising vapor is generated in the known manner.

Zur Gewinnung von hoch reinem Sauerstoff wird ein Teil der Sumpfflüssigkeit 36, 38 der zweiten Rohargonsäule 28 als an schwererflüchtigen Bestandteilen abgereicherte Sauerstofffraktion 48 auf den Kopf einer Reinsauerstoffsäule 49 aufgegeben und dort von leichterflüchtigen Komponenten wie Argon und Stickstoff und teilweise von CO getrennt. Hoch reines Sauerstoffprodukt 50 wird vom Sumpf der Reinsauerstoffsäule 49 abgezogen. Es weist eine deutlich höhere Reinheit als das Sauerstoffprodukt 21, 22, 23 der Niederdrucksäule 3 auf, nämlich beispielsweise 99,9999 mol%. Das hoch reine Sauerstoffprodukt kann auch ganz oder teilweise in Gasform abgezogen werden (nicht dargestellt). Restdampf 51 vom Kopf wird gemeinsam mit Gas vom Kopf der Siebbodensäule 26 in die erste Rohargonsäule 28 zurückgeführt. Die Reinsauerstoffsäule 49 weist einen Sumpfverdampfer 52 auf, der mit Kopfstickstoff 5, 53 aus der Hochdrucksäule 2 betrieben wird. Flüssiger Stickstoff 54 aus dem Sumpfverdampfer 52 wird in die Hochdrucksäule 2 zurückgeführt. To obtain high-purity oxygen, part of the bottom liquid 36 , 38 of the second crude argon column 28 is applied to the top of a pure oxygen column 49 as an oxygen fraction 48 depleted in less volatile constituents, where it is separated from more volatile components such as argon and nitrogen and partly from CO. Highly pure oxygen product 50 is withdrawn from the bottom of the pure oxygen column 49 . It has a significantly higher purity than the oxygen product 21 , 22 , 23 of the low pressure column 3 , namely for example 99.9999 mol%. The highly pure oxygen product can also be drawn off in whole or in part in gaseous form (not shown). Residual steam 51 from the top is returned together with gas from the top of the sieve tray column 26 into the first crude argon column 28 . The pure oxygen column 49 has a bottom evaporator 52 which is operated with top nitrogen 5 , 53 from the high pressure column 2 . Liquid nitrogen 54 from the bottom evaporator 52 is returned to the high pressure column 2 .

Die Siebbodensäule 26 ist so angeordnet, dass ihr Sumpf sich auf einer größeren Höhe befinden als die Mündung der Leitungen 25 beziehungsweise 27 in die Niederdrucksäule 3 befinden. In dem Beispiel ist sie oberhalb der Reinsauerstoffsäule 49 aufgebaut. Die Reinsauerstoffsäule 49 ist so plaziert, dass auch für ihren Betrieb keine zusätzlichen Pumpen erforderlich sind. Für das Einführen der Rücklaufflüssigkeit in beide Säulen 26, 49 wird die - bei einer geteilten Rohargonsäule ohnehin erforderliche - Pumpe 37 gemeinsam genutzt. Die Restflüssigkeit 27 der Siebbodensäule 26 fließt ebenso wie die im Sumpfverdampfer 52 erzeugte Flüssigkeit 54 allein aufgrund des geodätischen Gefälles zum Zwei-Säulen-System zurück.The sieve plate column 26 is arranged in such a way that its sump is at a greater height than the mouth of the lines 25 or 27 into the low-pressure column 3 . In the example, it is built up above the pure oxygen column 49 . The pure oxygen column 49 is placed in such a way that no additional pumps are required for its operation. The pump 37 - which is required anyway in the case of a divided crude argon column - is used in common for introducing the return liquid into both columns 26 , 49 . The residual liquid 27 of the sieve plate column 26 , like the liquid 54 generated in the sump evaporator 52 , flows back to the two-column system solely on account of the geodetic gradient.

Die Bodenzahl in der Siebbodensäule lässt sich problemlos an die Verunreinigung der Umgebungsluft mit schwererflüchtigen Bestandteilen anpassen, ohne dass dies einen Einfluss auf die übrigen Rektifizierschritte hätte.The number of trays in the sieve tray column can be easily attributed to the contamination of the Adapt ambient air with less volatile components without this Influence on the other rectification steps.

Die in Fig. 1 gezeigte Ausheizung der Reinsauerstoffsäule 49 mit Stickstoff ist hinsichtlich der Trenneffizienz zu bevorzugen. Die Fig. 2 und 3 zeigen Alternativen für die Wahl des Heizmittels für den Sumpfverdampfer 52; ansonsten unterscheiden sie sich nicht von Fig. 1.The heating of the pure oxygen column 49 with nitrogen shown in FIG. 1 is to be preferred with regard to the separation efficiency. Figs. 2 and 3 show alternatives for the choice of heating medium for the bottoms evaporator 52; otherwise they do not differ from FIG. 1.

In Fig. 2 wird über Leitung 253 eine gasförmige Fraktion, die etwa die Zusammensetzung der Einsatzluft 1 aufweist, aus dem unteren Bereich der Hochdrucksäule 2 abgezogen und in den Verdampfungsraum des Sumpfverdampfers 52 geleitet. Das dort gebildete Kondensat 254 strömt wieder zur Hochdrucksäule 2 zurück.In Fig. 2, is withdrawn from the lower region of the high-pressure column 2 and passed into the evaporation space of the bottoms evaporator 52 via conduit 253 a gaseous fraction, which has approximately the composition of the feed air. 1 The condensate 254 formed there flows back to the high pressure column 2 .

Fig. 3 unterscheidet sich hiervon dadurch, dass als Heizmittel für den Sumpfverdampfer 52 ein Teilstrom 353 der Einsatzluft 1 eingesetzt wird, der stromaufwärts der Hochdrucksäule 2 aus der Hochdrucksäulen-Luft abgezweigt wird. Die verflüssigte Luft 354 strömt wieder zur Hochdrucksäule 2 zurück. Fig. 3 differs therefrom in that a partial stream of the feed air 1 is used as a heating medium for the bottoms evaporator of 52 353, which is upstream of the high pressure column 2 diverted air from the high pressure column. The liquefied air 354 flows back to the high-pressure column 2 .

Die zweite Variante der Erfindung ist in Fig. 4 dargestellt. Im Folgenden werden lediglich die Unterschiede zu dem System von Fig. 1 beschrieben.The second variant of the invention is shown in FIG. 4. Only the differences from the system of FIG. 1 are described below.

Die Stoffaustauschböden 426, die in Fig. 1 in der Siebbodensäule 26 untergebracht sind, befinden sich in Fig. 4 zusätzlich zu dem Packungsabschnitt 455 in der ersten Rohargonsäule 428. Der "erste Rektifizierabschnitt" ist damit in einem einzigen Behälter angeordnet. (Die Kombination von Packungen und Böden in einer Rohargonsäule ist an sich bekannt aus US 5019144, allerdings wird hier ein völlig anderer Zweck verfolgt.) Hier sind zwei Pumpen notwendig. Eine (437) fördert die an schwererflüchtigen Bestandteilen abgereicherte Sauerstofffraktion 436, die oberhalb der Siebböden 426 flüssig entnommen wird, auf den Kopf der Reinsauerstoffsäule 49; eine zweite Pumpe (456) hebt die Restflüssigkeit 427 an, um sie in die Niederdrucksäule 3 einspeisen zu können.The mass transfer trays 426 , which are accommodated in the sieve tray column 26 in FIG. 1, are located in FIG. 4 in addition to the packing section 455 in the first crude argon column 428 . The "first rectification section" is thus arranged in a single container. (The combination of packings and trays in a raw argon column is known per se from US 5019144, but here a completely different purpose is pursued.) Two pumps are necessary here. A ( 437 ) conveys the oxygen fraction 436 depleted of less volatile constituents, which is removed in liquid form above the sieve trays 426 , to the top of the pure oxygen column 49 ; a second pump ( 456 ) lifts the residual liquid 427 in order to be able to feed it into the low-pressure column 3 .

Der Sumpfverdampfer 52 der Reinsauerstoffsäule 49 wird in Fig. 4 wie in Fig. 1 mit Hochdrucksäulen-Stickstoff 53 beheizt. Alternativ dazu ist eine Beheizung mit einer Fraktion aus der Hochdrucksäule (wie in Fig. 2) oder mit Einsatzluft (wie in Fig. 3) möglich.The bottom evaporator 52 of the pure oxygen column 49 is heated in FIG. 4 as in FIG. 1 with high-pressure column nitrogen 53 . Alternatively, heating with a fraction from the high-pressure column (as in FIG. 2) or with feed air (as in FIG. 3) is possible.

Claims (9)

1. Verfahren zur Gewinnung von Argon durch Tieftemperatur-Zerlegung bei dem eine argonangereicherte Sauerstofffraktion (25) in einen ersten Rektifizierabschnitt (26, 28, 426, 455) eingeleitet wird, ein sauerstoffabgereichertes Gas (32) aus dem ersten Rektifizierabschnitt in einen zweiten Rektifizierabschnitt (29) eingeleitet wird, in dem es weiter an Sauerstoff abgereichert wird, wobei aus dem zweiten Rektifizierabschnitt (29) Rohargon (43) entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass von einer Zwischenstelle des ersten Rektifizierabschnitts (26, 28, 426, 455) eine an schwererflüchtigen Bestandteilen abgereicherte Sauerstofffraktion (36, 38, 48, 436) entnommen und in eine Reinsauerstoffsäule (49) eingeleitet wird, und dass aus der Reinsauerstoffsäule (49) hoch reiner Sauerstoff (50) entnommen wird.1. A process for the production of argon by low-temperature decomposition, in which an argon-enriched oxygen fraction ( 25 ) is introduced into a first rectification section ( 26 , 28 , 426 , 455 ), an oxygen-depleted gas ( 32 ) from the first rectification section into a second rectification section ( 29 ) is introduced in which it is further depleted of oxygen, crude argon ( 43 ) being removed from the second rectification section ( 29 ), characterized in that an intermediate point of the first rectification section ( 26 , 28 , 426 , 455 ) is used less volatile components depleted oxygen fraction (36, 38, 48, 436) is removed and is introduced into a pure oxygen column (49), and that is removed from the pure oxygen column (49), high purity oxygen (50). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Rektifizierabschnitt in einem ersten Behälter (26) und in mindestens einem zweiten Behälter (28) angeordnet ist, dass die argonangereicherte Sauerstofffraktion (25) in den ersten Behälter (26) eingeleitet und Gas (30, 31) aus dem oberen Bereich des ersten Behälters (26) in den zweiten Behälter (28) eingeleitet wird, dass ferner eine flüssige Fraktion (36, 38) aus dem unteren Bereich des zweiten Behälters (28) entnommen, ein erster Teilstrom der flüssigen Fraktion als Rücklaufflüssigkeit (39) in den oberen Bereich des ersten Behälters (26) eingespeist und dass die an schwererflüchtigen Bestandteilen abgereicherte Sauerstofffraktion, die in die Reinsauerstoffsäule (49) eingeleitet wird, durch einen zweiten Teilstrom (48) der flüssigen Fraktion (36, 38) aus dem zweiten Behälter gebildet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the first rectification section is arranged in a first container ( 26 ) and in at least a second container ( 28 ), that the argon-enriched oxygen fraction ( 25 ) is introduced into the first container ( 26 ) and gas ( 30 , 31 ) from the upper region of the first container ( 26 ) is introduced into the second container ( 28 ), that a liquid fraction ( 36 , 38 ) is further removed from the lower region of the second container ( 28 ), a first partial flow of the liquid fraction is fed as reflux liquid ( 39 ) into the upper region of the first container ( 26 ) and that the oxygen fraction depleted in less volatile constituents, which is introduced into the pure oxygen column ( 49 ), through a second partial stream ( 48 ) of the liquid fraction ( 36 , 38 ) is formed from the second container. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Behälter (26) Stoffaustauschböden und/oder der zweite Behälter (28) Packung, insbesondere geordnete Packung, aufweist.3. The method according to claim 2, characterized in that the first container ( 26 ) mass transfer trays and / or the second container ( 28 ) packing, in particular ordered packing. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Behälter (26) höher als die Reinsauerstoffsäule (49) angeordnet ist.4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the first container ( 26 ) is arranged higher than the pure oxygen column ( 49 ). 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Teilstrom der flüssigen Fraktion (36) aus dem unteren Bereich des zweiten Behälters (28) mittels einer gemeinsamen Fördereinrichtung (37) transportiert werden.5. The method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the first and the second partial flow of the liquid fraction ( 36 ) from the lower region of the second container ( 28 ) are transported by means of a common conveyor ( 37 ). 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Rektifizierabschnitt (426, 455) in einem einzigen Behälter (428) angeordnet ist, der unterhalb der Zwischenstelle, an der die an schwererflüchtigen Bestandteilen abgereicherte Sauerstofffraktion (436) entnommen wird, Stoffaustauschböden (426) und oberhalb dieser Zwischenstelle Packung, insbesondere geordnete Packung (455), aufweist.6. The method according to claim 1, characterized in that the first rectification section ( 426 , 455 ) is arranged in a single container ( 428 ), below the intermediate point at which the depleted oxygen fraction ( 436 ) is removed, mass transfer trays ( 426 ) and above this intermediate point pack, in particular ordered pack ( 455 ). 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Einsatzluft (1) in einem Zwei-Säulen-System zerlegt wird, das mindestens eine Hochdrucksäule (2) und ein Niederdrucksäule (3) aufweist, wobei mindestens ein Teil der Einsatzluft in die Hochdrucksäule (2) eingeleitet wird und wobei die argonangereicherte Sauerstofffraktion (25), die in einen ersten Rektifizierabschnitt (26, 28, 428) eingeleitet wird, aus der Niederdrucksäule (3) abgezogen wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that feed air ( 1 ) is broken down into a two-column system which has at least one high-pressure column ( 2 ) and one low-pressure column ( 3 ), at least part of the feed air is introduced into the high-pressure column ( 2 ) and the argon-enriched oxygen fraction ( 25 ), which is introduced into a first rectification section ( 26 , 28 , 428 ), is withdrawn from the low-pressure column ( 3 ). 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinsauerstoffsäule (49) durch indirekten Wärmeaustausch mit einem Einsatzluftstrom (353) oder mit einer Gasfraktion (53, 253) aus der Hochdrucksäule (2) beheizt wird.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the pure oxygen column ( 49 ) is heated by indirect heat exchange with a feed air stream ( 353 ) or with a gas fraction ( 53 , 253 ) from the high pressure column ( 2 ). 9. Vorrichtung zur Gewinnung von Argon durch Tieftemperatur-Zerlegung mit einer Argonübergangsleitung (25) zum Einleiten einer argonangereicherten Sauerstofffraktion in einen ersten Rektifizierabschnitt (26, 28, 426, 455), mit einer Gasleitung (32) zur Einleitung eines sauerstoffabgereicherten Gases aus dem ersten Rektifizierabschnitt in einen zweiten Rektifizierabschnitt (29) zur weiteren Sauerstoff-Abreicherung und mit einer Rohargon-Entnahmeleitung (43) zum Entnehmen von Rohargon aus dem zweiten Rektifizierabschnitt (29), gekennzeichnet durch eine Leitung (36, 38, 48, 436) zur Entnahme einer an schwererflüchtigen Bestandteilen abgereicherten Sauerstofffraktion von einer Zwischenstelle des ersten Rektifizierabschnitts (26, 28, 426, 455), die mit einer Reinsauerstoffsäule (49) verbunden ist, wobei die Reinsauerstoffsäule (49) eine Produktleitung (50) zum Abziehen hoch reinen Sauerstoffs aufweist.9. Apparatus for the production of argon by cryogenic decomposition with an argon transfer line ( 25 ) for introducing an argon-enriched oxygen fraction into a first rectification section ( 26 , 28 , 426 , 455 ), with a gas line ( 32 ) for introducing an oxygen-depleted gas from the first Rectifying section into a second rectifying section ( 29 ) for further oxygen depletion and with a raw argon removal line ( 43 ) for removing raw argon from the second rectifying section ( 29 ), characterized by a line ( 36 , 38 , 48 , 436 ) for removing one wherein the pure oxygen column (49) depleted in less volatile components oxygen fraction from an intermediate point of the first Rektifizierabschnitts (26, 28, 426, 455) which is connected to a pure oxygen column (49) includes a product line (50) for withdrawing high purity oxygen.
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