DE102014015040A1 - Process and plant for processing a gas mixture - Google Patents
Process and plant for processing a gas mixture Download PDFInfo
- Publication number
- DE102014015040A1 DE102014015040A1 DE102014015040.2A DE102014015040A DE102014015040A1 DE 102014015040 A1 DE102014015040 A1 DE 102014015040A1 DE 102014015040 A DE102014015040 A DE 102014015040A DE 102014015040 A1 DE102014015040 A1 DE 102014015040A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- gas mixture
- low
- pressure accumulator
- neon
- gas
- 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- Withdrawn
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 86
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 94
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 78
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 42
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 41
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 39
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 16
- 229910052756 noble gas Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 150000002835 noble gases Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 5
- -1 helium and neon Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 19
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 10
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 9
- 230000000274 adsorptive effect Effects 0.000 description 8
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- CPBQJMYROZQQJC-UHFFFAOYSA-N helium neon Chemical compound [He].[Ne] CPBQJMYROZQQJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 4
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 4
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N benzyl N-[2-hydroxy-4-(3-oxomorpholin-4-yl)phenyl]carbamate Chemical compound OC1=C(NC(=O)OCC2=CC=CC=C2)C=CC(=C1)N1CCOCC1=O FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 2
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000012432 intermediate storage Methods 0.000 description 1
- 229910052743 krypton Inorganic materials 0.000 description 1
- DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N krypton atom Chemical compound [Kr] DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DOTMOQHOJINYBL-UHFFFAOYSA-N molecular nitrogen;molecular oxygen Chemical compound N#N.O=O DOTMOQHOJINYBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 150000002806 neon Chemical class 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04642—Recovering noble gases from air
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B23/00—Noble gases; Compounds thereof
- C01B23/001—Purification or separation processes of noble gases
- C01B23/0036—Physical processing only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2210/00—Purification or separation of specific gases
- C01B2210/0029—Obtaining noble gases
- C01B2210/0031—Helium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2210/00—Purification or separation of specific gases
- C01B2210/0029—Obtaining noble gases
- C01B2210/0032—Neon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2210/00—Purification or separation of specific gases
- C01B2210/0043—Impurity removed
- C01B2210/0053—Hydrogen
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
- F25J2205/60—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using adsorption on solid adsorbents, e.g. by temperature-swing adsorption [TSA] at the hot or cold end
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
- F25J2205/82—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using a reactor with combustion or catalytic reaction
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
- F25J2210/04—Mixing or blending of fluids with the feed stream
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
- F25J2215/30—Helium
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
- F25J2215/32—Neon
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
- F25J2245/02—Recycle of a stream in general, e.g. a by-pass stream
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
- F25J2290/62—Details of storing a fluid in a tank
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Abstract
Es wird ein Verfahren zur Bearbeitung eines überwiegend Stickstoff, Wasserstoff und wenigstens zwei Edelgase, darunter Helium und Neon enthaltenden ersten Gasgemischs in einer Trennanlage (100) vorgeschlagen, bei dem in dem ersten Gasgemisch enthaltene Wasserstoff in einem Reinigungsschritt in einer Reinigungseinrichtung (10) zumindest zum Teil mit zu dem ersten Gasgemisch zugegebenem Sauerstoff katalytisch zu Wasser umgesetzt und dieses unter Verbleib eines zweiten Gasgemischs zumindest zum Teil aus dem ersten Gasgemisch abgeschieden wird und das zweite Gasgemisch (20) zumindest zum Teil in eine Trenneinrichtung (20) überführt wird, in der jeweils zumindest zeitweise ein oder mehrere, an wenigstens einem der Edelgase reiche Gasprodukte erzeugt und aus der Trennanlage (100) ausgeleitet und ein oder mehrere weitere Gasgemische erzeugt und in einen Niederdruckspeicher (3) überführt werden. Es ist vorgesehen, dass in der Trennanlage (100) der Inhalt des Niederdruckspeichers (3) zumindest zeitweise als Teil des ersten Gasgemischs dem Reinigungsschritt zugeführt wird und das zweite Gasgemisch der Trenneinrichtung unter Umgehung des Niederdruckspeichers (3) zugeführt wird. Eine zur Durchführung des Verfahrens eingerichtete Trennanlage (100) ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung.A method is proposed for processing a predominantly nitrogen, hydrogen and at least two noble gases, including helium and neon-containing first gas mixture in a separation plant (100), in which hydrogen contained in the first gas mixture in a cleaning step in a cleaning device (10) at least Part with added to the first gas mixture oxygen catalytically converted to water and this is at least partially separated leaving a second gas mixture from the first gas mixture and the second gas mixture (20) is at least partially transferred to a separator (20), in each case at least temporarily generated one or more, at least one of the noble gases rich gas products and discharged from the separation plant (100) and one or more further gas mixtures are generated and transferred into a low pressure accumulator (3). It is envisaged that in the separation plant (100) the content of the low-pressure accumulator (3) is at least temporarily supplied as part of the first gas mixture to the purification step and the second gas mixture of the separator, bypassing the low-pressure accumulator (3) is supplied. A separating installation (100) equipped for carrying out the method is likewise the subject of the invention.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Bearbeitung eines Gasgemischs gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.The invention relates to a method and a plant for processing a gas mixture according to the preambles of the independent claims.
Stand der TechnikState of the art
Die Herstellung von Luftprodukten in flüssigem oder gasförmigem Zustand durch Tieftemperaturzerlegung von Luft in Luftzerlegungsanlagen ist bekannt und beispielsweise bei
Luftzerlegungsanlagen weisen Destillationssäulensysteme auf, die beispielsweise als Zweisäulensysteme, insbesondere als klassische Linde-Doppelsäulensysteme, aber auch als Drei- oder Mehrsäulensysteme, ausgebildet sein können. Neben den Destillationssäulen zur Gewinnung von Stickstoff und/oder Sauerstoff in flüssigem und/oder gasförmigem Zustand (beispielsweise flüssigem Sauerstoff, LOX, gasförmigem Sauerstoff, GOX, flüssigem Stickstoff, LIN und/oder gasförmigem Stickstoff, GAN), also den Destillationssäulen zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung, können Destillationssäulen zur Gewinnung weiterer Luftkomponenten, insbesondere der Edelgase Helium, Neon, Krypton, Xenon und/oder Argon, vorgesehen sein.Air separation plants have distillation column systems which can be designed, for example, as two-column systems, in particular as classic Linde double-column systems, but also as three-column or multi-column systems. In addition to the distillation columns for the recovery of nitrogen and / or oxygen in the liquid and / or gaseous state (for example, liquid oxygen, LOX, gaseous oxygen, GOX, liquid nitrogen, LIN and / or gaseous nitrogen, GAN), so the distillation columns for nitrogen-oxygen Separation, distillation columns can be provided for obtaining further air components, in particular the noble gases helium, neon, krypton, xenon and / or argon.
Die Destillationssäulensysteme werden bei unterschiedlichen Betriebsdrücken in ihren Destillationssäulen betrieben. Bekannte Doppelsäulensysteme weisen beispielsweise eine sogenannte Hochdrucksäule und eine sogenannte Niederdrucksäule auf. Der Betriebsdruck der Hochdrucksäule beträgt beispielsweise 4,3 bis 6,9 bar (abs.), vorzugsweise ca. 5,0 bar (abs.). Die Niederdrucksäule wird bei einem Betriebsdruck von beispielsweise 1,3 bis 1,7 bar (abs.), vorzugsweise ca. 1,5 bar (abs.) betrieben.The distillation column systems are operated at different operating pressures in their distillation columns. Known double column systems have, for example, a so-called high-pressure column and a so-called low-pressure column. The operating pressure of the high-pressure column is, for example, 4.3 to 6.9 bar (abs.), Preferably about 5.0 bar (abs.). The low-pressure column is operated at an operating pressure of, for example, 1.3 to 1.7 bar (abs.), Preferably about 1.5 bar (abs.).
In die Hochdrucksäule bekannter Doppelsäulensysteme von Luftzerlegungsanlagen wird verdichtete, abgekühlte Luft, sogenannte Einsatzluft, eingespeist. In der Hochdrucksäule wird aus der Einsatzluft ein flüssiges sauerstoffangereichertes Sumpfprodukt, im Englischen auch als ”Enriched Liquid” bezeichnet, gewonnen, und in die Niederdrucksäule überführt. Am Kopf der Hochdrucksäule wird ein stickstoffreiches gasförmiges Kopfprodukt erhalten, das zumindest zum Teil in einem Verflüssigungsraum eines die Hochdrucksäule und die Niederdrucksäule wärmetauschend verbindenden Kondensatorverdampfers (sogenannter Hauptkondensator) verflüssigt werden kann. Ein Teil des entsprechend verflüssigten stickstoffreichen Kopfprodukts aus der Hochdrucksäule kann als Rücklauf auf die Hochdrucksäule aufgegeben werden, ein weiterer Anteil kann beispielsweise als Druckstickstoffprodukt bereitgestellt werden.In the high-pressure column known double column systems of air separation plants compressed, cooled air, so-called feed air, fed. In the high-pressure column, a liquid oxygen-enriched bottom product, referred to in English as "Enriched Liquid", is recovered from the feed air and transferred to the low-pressure column. At the top of the high-pressure column, a nitrogen-rich gaseous top product is obtained which can be liquefied at least in part in a liquefaction space of a condenser evaporator which connects the high-pressure column and the low-pressure column in a heat-exchanging manner (so-called main condenser). A portion of the corresponding liquefied nitrogen-rich overhead product from the high-pressure column can be fed as reflux to the high-pressure column, a further portion can be provided, for example, as a pressurized nitrogen product.
Der Industriebedarf an Neon wird nahezu ausschließlich durch Luftzerlegungsverfahren gedeckt, in denen Neon ein Nebenprodukt darstellt. Der Neongehalt atmosphärischer Luft beträgt ca. 18 ppm. Im Gegensatz dazu ist die Herstellung von Helium aus atmosphärischer Luft von geringerer Bedeutung. Der überwiegende Anteil von industriell eingesetztem Helium stammt aus Erdgas. Dennoch kann auch in Luftzerlegungsanlagen, insbesondere in Luftzerlegungsanlagen, die zur Gewinnung von Neon eingerichtet sind, Helium gewonnen werden.The neon industrial demand is almost exclusively covered by air separation processes, in which neon is a by-product. The neon content of atmospheric air is about 18 ppm. In contrast, the production of helium from atmospheric air is of less importance. The majority of industrially used helium comes from natural gas. Nevertheless, helium can also be obtained in air separation plants, especially in air separation plants, which are set up for the production of neon.
Wie a. a. O. in
Zur weiteren Bearbeitung des neonangereicherten Gasgemischs, das typischerweise ca. 50% Neon, 3% Wasserstoff, 16% Helium und 31% Stickstoff enthält und hier auch als ”erstes” Gasgemisch bezeichnet wird, wird dieses herkömmlicherweise zunächst von unerwünschten Komponenten befreit. Typischerweise wird dabei zunächst der Wasserstoff mit extern zugegebenem Sauerstoff katalytisch umgesetzt. Das sich dabei bildende Wasser wird teilweise auskondensiert und anschließend im Wesentlichen vollständig absorptiv entfernt. Das entsprechend aufgereinigte Gasgemisch, das auch als Roh-Helium-Neon-Gemisch und hier als ”zweites” Gasgemisch bezeichnet wird, wird in eine Trenneinrichtung überführt, in der unter Verwendung dieses zweiten Gasgemischs wenigstens ein helium- und/oder neonreiches Gasprodukt erzeugt wird. Die Erfindung eignet sich auch zur Gewinnung weiterer Edelgase.For further processing of the neon-enriched gas mixture, which typically contains about 50% neon, 3% hydrogen, 16% helium and 31% nitrogen and is also referred to herein as the "first" gas mixture, this is conventionally first freed of undesirable components. Typically, the hydrogen is initially catalytically reacted with externally added oxygen. The resulting water is partially condensed out and then removed substantially completely absorptive. The correspondingly purified gas mixture, which is also referred to as a crude helium-neon mixture and here as a "second" gas mixture, is transferred to a separation device in which at least one helium- and / or neon-rich gas product is produced using this second gas mixture. The invention is also suitable for obtaining further noble gases.
Da das zweite Gasgemisch typischerweise nicht kontinuierlich in gleichem Umfang anfällt und/oder in entsprechenden Trenneinrichtungen nicht stets in gleichem Umfang verarbeitet werden kann, beispielsweise aufgrund erforderlicher Regenerationsphasen, ist eine Zwischenspeicherung erforderlich. Hierzu werden typischerweise sogenannte Roh-Helium-Neon-Ballons verwendet, die nachfolgend auch als ”Niederdruckspeicher” bezeichnet werden und in denen das zweite Gasgemisch typischerweise bei einem leichten Überdruck von beispielsweise ca. 10 mbar gespeichert wird. Since the second gas mixture typically does not continuously accumulate to the same extent and / or can not always be processed to the same extent in corresponding separation devices, for example because of required regeneration phases, intermediate storage is required. For this purpose, so-called raw helium neon balloons are typically used, which are also referred to below as "low pressure accumulator" and in which the second gas mixture is typically stored at a slight overpressure of, for example, about 10 mbar.
In entsprechenden Trenneinrichtungen werden unter Verwendung des zweiten Gasgemischs zudem typischerweise auch ein oder mehrere weitere Gasgemische erzeugt, die sich zwar noch nicht direkt als Produkte eignen, in die aber bereits Reinigungsaufwand, insbesondere zur Abtrennung des Wasserstoffs, investiert wurde. Derartige weitere Gasgemische werden vorteilhafterweise in die Trenneinrichtung zurückgeführt. Bekannte Niederdruckspeicher sind daher auch dazu ausgebildet, solche weiteren Gasgemische aufzunehmen, die auf diese Weise erneut den nachfolgenden Bearbeitungsschritten zur Verfügung gestellt werden können. Der bereits einmal investierte Reinigungsaufwand bleibt hierdurch erhalten.In corresponding separation devices, using the second gas mixture, it is also typical to also produce one or more further gas mixtures which, although not yet suitable directly as products, have already been invested in cleaning, in particular for separating off the hydrogen. Such further gas mixtures are advantageously returned to the separator. Known low-pressure accumulator are therefore also designed to accommodate such further gas mixtures, which can be provided in this way again the subsequent processing steps available. The cleaning effort already invested remains intact.
Hierbei tritt häufig das Problem auf, dass, weil entsprechende Niederdruckspeicher mit vertretbarem Aufwand nicht oder nicht ausreichend wasserdampfdicht ausgeführt werden können, Wasserdampf in den Inhalt des Niederdruckspeichers diffundieren kann. Entsprechendes Wasser kann bei der anschließenden Verdichtung vor und zwischen nachfolgenden Schritten und/oder bei der Erzeugung des oder der Gasprodukte, die durch kryogene Trennung erfolgt, zu Problemen führen, beispielsweise in Wärmetauschern oder Behältern ausfrieren.In this case, the problem often occurs that, because corresponding low-pressure accumulator can not be carried out with reasonable effort or not sufficiently water vapor-tight, water vapor can diffuse into the content of the low-pressure accumulator. Corresponding water can lead to problems in the subsequent compression before and between subsequent steps and / or in the production of the gas product or products, which is carried out by cryogenic separation, for example, freeze in heat exchangers or containers.
Vor diesem Hintergrund besteht der Bedarf nach Verbesserungen bei der Bearbeitung von entsprechenden Gasgemischen.Against this background, there is a need for improvements in the processing of corresponding gas mixtures.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines überwiegend Neon, Stickstoff, Helium und Wasserstoff enthaltenden ersten Gasgemischs mit den Merkmalen der jeweiligen unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.This object is achieved by a method and an apparatus for processing a first gas mixture containing predominantly neon, nitrogen, helium and hydrogen with the features of the respective independent patent claims. Preferred embodiments are subject of the dependent claims and the following description.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die vorliegende Erfindung geht von einem Verfahren zur Bearbeitung eines überwiegend Stickstoff, Wasserstoff und wenigstens zwei Edelgase, darunter Helium und Neon, enthaltenden Gasgemischs aus. Ein entsprechendes Gasgemisch wird hier, wie erwähnt, als ”erstes” Gasgemisch bezeichnet. Dieses entspricht insbesondere dem neonangereicherten Gas aus der Anreicherungssäule einer Luftzerlegungsanlage, wie zuvor erläutert, oder kann ein solches Gas umfassen. Typische Gehalte eines solchen Gasgemischs wurden bereits zuvor erwähnt. Beispielsweise kann das erste Gasgemisch (auch als Prozess- oder Feedgas bezeichnet) 40 bis 60% Neon, 2 bis 5% Wasserstoff, 10 bis 20% Helium und 20 bis 40% Stickstoff enthalten. Ein erstes Gasgemisch kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung aber auch rückgeführte Gasgemische umfassen und/oder zeitweise vollständig aus diesen bestehen.The present invention is based on a method for processing a gas mixture containing predominantly nitrogen, hydrogen and at least two noble gases, including helium and neon. A corresponding gas mixture is referred to here, as mentioned, as a "first" gas mixture. This corresponds in particular to the neon-enriched gas from the enrichment column of an air separation plant, as previously explained, or may comprise such a gas. Typical contents of such a gas mixture have already been mentioned before. For example, the first gas mixture (also referred to as process or feed gas) contain 40 to 60% neon, 2 to 5% hydrogen, 10 to 20% helium and 20 to 40% nitrogen. In the context of the present invention, however, a first gas mixture can also comprise recirculated gas mixtures and / or at times consist entirely of these.
Flüssige und gasförmige Ströme können im hier verwendeten Sprachgebrauch reich oder arm an einer oder mehreren Komponenten sein, wobei ”reich” für einen Gehalt von wenigstens 80, 90, 95, 99, 99,5, 99,9 oder 99,99% und ”arm” für einen Gehalt von höchstens 20, 10, 5, 1, 0,1 oder 0,01% auf molarer, Gewichts- oder Volumenbasis stehen kann. Der Begriff ”überwiegend” kann der Definition von ”reich” entsprechen, bezeichnet jedoch insbesondere einen Gehalt von mehr als 90%. Flüssige und gasförmige Ströme können im hier verwendeten Sprachgebrauch ferner angereichert oder abgereichert an einer oder mehreren Komponenten sein, wobei sich diese Begriffe auf einen entsprechenden Gehalt in einem Ausgangsgemisch beziehen, aus dem der flüssige oder gasförmige Strom erhalten wurde. Der flüssige oder gasförmige Strom ist ”angereichert”, wenn dieser zumindest den 1,1-fachen, 1,5-fachen, 2-fachen, 5-fachen, 10-fachen, 100-fachen oder 1.000-fachen Gehalt, ”abgereichert”, wenn er höchstens den 0,9-fachen, 0,5-fachen, 0,1-fachen, 0,01-fachen oder 0,001-fachen Gehalt einer entsprechenden Komponente, bezogen auf das Ausgangsgemisch, enthält. Ist nachfolgend beispielsweise von ”Helium” oder ”Neon” die Rede, seien darunter auch Gemische verstanden, die reich an entsprechenden Komponenten sind, jedoch nicht ausschließlich aus diesen bestehen müssen.Liquid and gaseous streams may be rich or poor in one or more components as used herein, with "rich" being for a content of at least 80, 90, 95, 99, 99.5, 99.9 or 99.99% and " may be "for a content of at most 20, 10, 5, 1, 0.1 or 0.01% on a molar, weight or volume basis. The term "predominantly" can correspond to the definition of "rich", but in particular denotes a content of more than 90%. Liquid and gaseous streams may also be enriched or depleted in one or more components as used herein, which terms refer to a corresponding level in a starting mixture from which the liquid or gaseous stream was obtained. The liquid or gaseous stream is "enriched" if it is at least 1.1 times, 1.5 times, 2 times, 5 times, 10 times, 100 times or 1000 times, "depleted" if it contains not more than 0,9 times, 0,5 times, 0,1 times, 0,01 times or 0,001 times the content of a corresponding component, relative to the starting mixture. If, for example, the term "helium" or "neon" is mentioned below, this also means mixtures which are rich in the corresponding components but need not consist exclusively of these.
Wie insoweit bekannt und ebenfalls zuvor erläutert, kann in einem Reinigungsschritt in einer Reinigungseinrichtung der in dem ersten Gasgemisch enthaltene Wasserstoff zumindest zum Teil mit zu dem ersten Gasgemisch zugegebenem Sauerstoff katalytisch zu Wasser umgesetzt werden. Dieses Wasser kann anschließend, wie beispielsweise a. a. O., Abschnitt 3.4.2, ”Fine Purification”, erläutert, zunächst zum Teil auskondensiert und anschließend adsorptiv abgetrennt werden. Das aus der Abtrennung des Wasserstoffs in Form von Wasser erhaltene Gasgemisch wird hier als ”zweites” Gasgemisch bezeichnet. Es enthält nun überwiegend die wenigstens zwei Edelgase und Stickstoff, ist jedoch nun arm an oder frei von Wasser und Wasserstoff.As so far known and also explained above, in a purification step in a purification device, the hydrogen contained in the first gas mixture can be catalytically converted to water at least in part with oxygen added to the first gas mixture. This water can then, as explained, for example, aa O., Section 3.4.2, "Fine Purification", first partially condensed and then separated by adsorption. The gas mixture obtained from the separation of the hydrogen in the form of water is referred to herein as a "second" gas mixture. It now contains mostly the at least two noble gases and nitrogen, but is now poor or free of water and hydrogen.
Anschließend wird das zweite Gasgemisch zumindest zum Teil in eine Trenneinrichtung überführt, in der jeweils zumindest zeitweise ein oder mehrere, an wenigstens einem der Edelgase reiche Gasprodukte erzeugt und aus der Trennanlage ausgeleitet werden. Dies umfasst typischerweise zunächst, Stickstoff ganz oder teilweise aus dem zweiten Gasgemischs oder einem Teil hiervon abzutrennen. Typischerweise erfolgt hierbei auch eine weitgehende Abtrennung von Helium, so dass mehr oder weniger reines Neon erhalten wird. Eine erste Abtrennung von Stickstoff kann beispielsweise durch Kondensation bei ca. 66 K erfolgen. Das verbleibende Gasgemisch besitzt einen Reststickstoffgehalt von typischerweise weniger als 2%. Durch eine anschließende adsorptive Entfernung verbleibenden Stickstoffs mittels in im Wechselbetrieb eingesetzter Adsorptionseinrichtungen, beispielsweise an Silikagel, wird ein Gemisch von typischerweise ca. 76% Neon und 24% Helium erhalten. Eine entsprechende Mischung kann danach beispielsweise auf ca. 25 bar entspannt werden. Das dabei anfallende Kondensat weist einen Neongehalt von etwa 97% auf. Das Kondensat kann zur weiteren Aufreinigung beispielsweise destillativ bearbeitet werden. Sämtliche der erläuterten Schritte können im Rahmen der vorliegenden Anmeldung in der ”Trenneinrichtung” erfolgen, die hierzu auch mehrere, funktionell und/oder baulich getrennte, seriell und/oder parallel angeordnete Trennschritte implementieren kann.Subsequently, the second gas mixture is at least partially transferred to a separation device, in each of which at least temporarily one or more, rich in at least one of the noble gases produced gas products and discharged from the separation plant. This typically includes initially separating all or part of nitrogen from the second gas mixture or a part thereof. Typically, this also takes place a substantial separation of helium, so that more or less pure neon is obtained. A first separation of nitrogen can be carried out, for example, by condensation at about 66 K. The remaining gas mixture has a residual nitrogen content of typically less than 2%. By a subsequent adsorptive removal of remaining nitrogen by means of adsorption devices used in alternating operation, for example on silica gel, a mixture of typically about 76% neon and 24% helium is obtained. A corresponding mixture can then be relaxed, for example, to about 25 bar. The resulting condensate has a neon content of about 97%. The condensate can be processed for further purification, for example by distillation. All of the explained steps can be carried out within the scope of the present application in the "separating device", which can also implement a plurality of functionally and / or structurally separate, serially and / or parallelly arranged separating steps for this purpose.
Ferner ist in entsprechenden Anlagen, wie auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung, typisch, dass in der Trenneinrichtung ein oder mehrere weitere Gasgemische erzeugt werden, die sich zwar noch nicht als Produkte eignen, wie erwähnt, in die jedoch bereits Reinigungsaufwand investiert wurde. Diese werden, wie erwähnt, zumindest zeitweise in einen Niederdruckspeicher eingespeist. Der Niederdruckspeicher ist dabei der auch in herkömmlichen Anlagen eingesetzte Roh-Helium-Neon-Ballon, wie er zuvor erläutert wurde.Furthermore, it is typical in corresponding plants, as well as in the context of the present invention, that one or more further gas mixtures are produced in the separating device, which are not yet suitable as products, as mentioned, in which, however, cleaning effort has already been invested. These are, as mentioned, at least temporarily fed into a low-pressure accumulator. The low-pressure accumulator is the raw helium-neon balloon used in conventional systems, as previously explained.
Ein ”Niederdruckspeicher” ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere zumindest teilweise mit einer flexiblen Wandung versehen, die beispielsweise aus Polyurethan bestehen kann. Polyurethan kann in gewissem Umfang hygroskopische Eigenschaften aufweisen, so dass sich die erwähnte Diffusion von Wasserdampf in den Niederdruckspeicher ergibt. Ein Niederdruckspeicher zeichnet sich ferner durch die in ihm verwendeten Drücke aus, wie unten erläutert.A "low pressure accumulator" is in the context of the present invention, in particular at least partially provided with a flexible wall, which may for example consist of polyurethane. Polyurethane may have some hygroscopic properties, resulting in the mentioned diffusion of water vapor into the low pressure accumulator. A low-pressure accumulator is further distinguished by the pressures used in it, as explained below.
Der Niederdruckspeicher wird in herkömmlichen Anlagen mit dem zuvor erläuterten zweiten Gasgemisch, also dem aus der Abtrennung des Wasserstoffs in Form von Wasser erhaltenen Gasgemisch, gespeist. Dieses zweite Gasgemisch ist, wie erwähnt, arm an oder frei von Wasser und Wasserstoff. Gleichzeitig speist der Niederdruckspeicher in herkömmlichen Anlagen direkt die nachfolgende Trenneinrichtung, also die weiteren Bearbeitungsschritte. Diffundiert nun in herkömmlichen Anlagen Wasserdampf durch die Wand des Niederdruckspeichers in das zweite Gasgemisch, besteht keine Möglichkeit, entsprechendes Wasser vor den weiteren Bearbeitungsschritten zu entfernen. Das Wasser gelangt daher in die verwendeten Verdichter und Pumpen.The low-pressure accumulator is fed in conventional systems with the previously described second gas mixture, that is, the gas mixture obtained from the separation of the hydrogen in the form of water. This second gas mixture is, as mentioned, poor in or free of water and hydrogen. At the same time, the low-pressure accumulator in conventional systems directly feeds the downstream separating device, ie the further processing steps. Diffuses now in conventional systems water vapor through the wall of the low-pressure accumulator in the second gas mixture, there is no possibility to remove appropriate water before further processing steps. The water therefore enters the compressors and pumps used.
Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, den Inhalt des Niederdruckspeichers zumindest zeitweise als Teil des ersten Gasgemischs dem Reinigungsschritt zuzuführen und das zweite Gasgemisch der Trenneinrichtung unter Umgehung des Niederdruckspeichers zuzuführen. Der Inhalt des Niederdruckspeichers wird also stets dem Reinigungsschritt, die die Entfernung von Wasser umfasst, zugeführt, und gelangt daher niemals ”direkt” in die nachfolgende Trenneinrichtung.According to the invention, it is therefore provided to supply the content of the low-pressure accumulator at least temporarily as part of the first gas mixture to the purification step and to supply the second gas mixture to the separation device, bypassing the low-pressure accumulator. The contents of the low-pressure accumulator is thus always the cleaning step, which includes the removal of water, fed, and therefore never "directly" enters the subsequent separator.
Der Ausgang des Niederdruckspeichers ist also in diesem Sinne stromauf der katalytisch-adsorptiven Entfernung von Wasserstoff als Wasser angeordnet. Auf diese Weise kann gegebenenfalls in den Niederdruckspeicher diffundierter Wasserdampf hier wieder abgetrennt werden. Im Vergleich zur Abtrennung des aus dem Wasserstoff gebildeten Wassers liegt das in den Niederdruckspeicher diffundierte Wasser in vergleichsweise geringer Menge vor und kann daher einfach abgetrennt werden.The output of the low-pressure accumulator is thus arranged in this sense upstream of the catalytic adsorptive removal of hydrogen as water. In this way, if necessary, water vapor diffused into the low-pressure reservoir can be separated again here. In comparison to the separation of the water formed from the hydrogen, the water diffused into the low-pressure accumulator is present in a comparatively small amount and can therefore easily be separated off.
Weil erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass das zweite Gasgemisch der Trenneinrichtung unter Umgehung des Niederdruckspeichers zugeführt wird, kann der Trenneinrichtung ein entsprechendes Gasgemisch mit ausgesprochen geringem Wassergehalt zugeführt werden, was Probleme bei der Verdichtung und/oder Kondensation in Verdichtern bzw. Wärmetauschern und Behältern verringert.Because the invention provides that the second gas mixture of the separator is supplied bypassing the low-pressure accumulator, the separator can be fed to a corresponding gas mixture with extremely low water content, which reduces problems in compression and / or condensation in compressors or heat exchangers and containers.
Die Erfindung schafft durch die zuvor erläuterten Maßnahmen einen vorteilhaften Betrieb eines entsprechenden Verfahrens, bei denen die Vorteile eines Niederdruckspeichers, insbesondere zur Aufnahme von Recycleströmen, erhalten bleiben, ohne dass dessen Nachteile in Kauf genommen werden müssten. Die Auslegung von verwendeten Molsieben und Wasserabscheidern bleibt, beispielsweise im Fall der Regenerierung mittels eines Druckabfallverfahrens unter Verwendung eines Druckgefälles von 2,0 auf 0,1 bar, unberührt. Ein entsprechender Strom kann stromauf einer (Haupt-)Verdichtung des zweiten Gasgemischs reibungslos und stabil bereitgestellt werden, so dass vorhandene Anlagen uneingeschränkt umgerüstet werden können. Entsprechende Niederdruckspeicher können damit einfach und kostengünstig ausgeführt werden und brauchen nicht mehr wasserdampfdicht und diffusionsdicht ausgebildet zu sein. Ein Niedrgdruckspeicher wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung gewissermaßen aus dem herkömmlichen Helium-Neon-Trennungsprozess (siehe Anlage
Nachfolgend werden in den abhängigen Patentansprüchen angegebene und bereits teilweise erläuterte Ausführungsformen der Erfindung nochmals angegeben.Hereinafter, specified in the dependent claims and already partially explained embodiments of the invention are shown again.
In einem besonders vorteilhaften Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Erzeugung des oder der Gasprodukte in der Trenneinrichtung eine Trennung von Helium und Neon nach einer Abtrennung des Stickstoffs. Auf diese Weise werden helium- und neonreiche Ströme mit geringem Reststickstoffgehalt bereitgestellt. Neonreiche oder neonangereicherte Ströme, die in der Trenneinrichtung gewonnen und als Recycleströme in den Niederdruckspeicher eingespeist werden, bedürfen daher nicht notwendigerweise einer erneuten Abtrennung von Stickstoff. In einem derartigen Verfahren umfasst die Erzeugung des oder der Gasprodukte vorteilhafterweise die Gewinnung zumindest eines heliumreichen, eines neonreichen und/oder eines stickstoffreichen Stroms. Ein stickstoffreicher Strom kann beispielsweise als Regeneriergas in den jeweils verwendeten adsorptiven Reinigungseinrichtungen eingesetzt werden.In a particularly advantageous method according to an embodiment of the invention, the production of the gas product or products in the separator comprises a separation of helium and neon after a separation of the nitrogen. In this way, helium and neon rich streams are provided with low residual nitrogen content. Neon-rich or neon-enriched streams that are recovered in the separator and fed as recycle streams in the low-pressure accumulator, therefore, do not necessarily require a renewed separation of nitrogen. In such a method, the production of the gas product (s) advantageously comprises recovering at least one helium-rich, one neon-rich and / or one nitrogen-rich stream. A nitrogen-rich stream can be used, for example, as a regeneration gas in the adsorptive cleaning devices used in each case.
Typische Niederdruckspeicher, wie sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen können, werden auf einem Betriebsdruck von 0 bis 1 bar über Atmosphärendruck, typischerweise auf einem Druck von 0 bis 20 mbar über Atmosphärendruck, betrieben. Entsprechende Niederdruckspeicher können daher mit geringen Kosten erstellt werden.Typical low-pressure accumulators, as can be used in the context of the present invention, are operated at an operating pressure of 0 to 1 bar above atmospheric pressure, typically at a pressure of 0 to 20 mbar above atmospheric pressure. Corresponding low pressure accumulator can therefore be created at low cost.
Vorteilhafterweise wird der Inhalt des Niederdruckspeichers mittels eines zweistufigen Verdichters, einer Pumpe oder eines Gebläses stromauf des Trennschritts zu dem ersten Gasgemisch zugespeist, so dass etwaige Druckunterschiede an dieser Stelle überwunden werden können. Vorteilhaft ist, dass mittels der Erfindung ein sehr stabiler Verlauf und zugleich ein Zugewinn an Prozessunabhängigkeit durch diese Art der Rückgewinnung und die darauf folgende Aufkonzentration möglich ist. Dies lässt es zu, einen höheren Ertrag an Helium und/oder Neon, je nach Bedarf in kürzeren Zeiträumen und mit weniger Energieaufwand, zu erwirtschaften.Advantageously, the content of the low-pressure accumulator is fed by means of a two-stage compressor, a pump or a fan upstream of the separation step to the first gas mixture, so that any pressure differences can be overcome at this point. It is advantageous that a very stable course and at the same time a gain in process independence by this type of recovery and the subsequent concentration is possible by means of the invention. This allows for a higher yield of helium and / or neon, as needed in shorter time periods and with less energy input.
Die vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere für Verfahren, bei denen das erste Gasgemisch diskontinuierlich mittels eines Luftzerlegungsverfahrens und/oder aus einem Speichertank bereitgestellt wird. Unter einer ”diskontinuierlichen” Bereitstellung wird dabei im Rahmen der vorliegenden Anmeldung explizit auch eine Bereitstellung verstanden, die nur für geringe Zeiträume unterbrochen wird, beispielsweise bei einem Wechsel eines Speichertanks und/oder bei kurzzeitigen Stillstandszeiten einer Luftzerlegungsanlage.The present invention is particularly suitable for processes in which the first gas mixture is provided discontinuously by means of an air separation process and / or from a storage tank. In the context of the present application, a "discontinuous" provision is explicitly understood as meaning a provision which is interrupted only for short periods of time, for example when changing a storage tank and / or during short periods of standstill of an air separation plant.
In einem derartigen Verfahren kann vorteilhafterweise der Inhalt des Niederdruckspeichers nur dann zu dem ersten Gasgemisch zugespeist werden, wenn das erste Gasgemisch nicht oder in nicht ausreichender Menge bereitgestellt wird. Der Inhalt des Niederdruckspeichers kann in solchen Fällen sogar das erste Gasgemisch vollständig ersetzen.In such a method, advantageously, the content of the low-pressure accumulator can be fed to the first gas mixture only if the first gas mixture is not provided or in an insufficient amount. The contents of the low-pressure accumulator can even completely replace the first gas mixture in such cases.
Zu Merkmalen und Vorteilen einer erfindungsgemäß ebenfalls vorgesehenen Anlage wird auf die zuvor erläuterten Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens ausdrücklich hingewiesen. Insbesondere ist die Anlage zur Durchführung eines Verfahrens eingerichtet, wie es zuvor erläutert wurde, und weist sämtliche hierzu erforderlichen Mittel auf.With regard to features and advantages of a system likewise provided according to the invention, reference is expressly made to the above-described features of the method according to the invention. In particular, the system is set up to carry out a method, as has been explained above, and has all the means required for this purpose.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert, welche eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigt.The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawing, which shows a particularly preferred embodiment of the invention.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing
In
Der Anlage
Das Gasgemisch des Stroms a wird zunächst einer katalytisch-adsorptiven Reinigungseinrichtung
Der auf diese Weise weitgehend von Wasser befreite Strom c, nun mit e bezeichnet, wird in einem Adsorbersatz
In der katalytisch-absorptiven Reinigungseinrichtung
Ein aus dem Niederdruckspeicher
Ein aus dem Druckspeicher
Die Trenneinrichtung
In
Den bereits mehrfach erwähnten Problemen bei einem Betrieb einer Anlage
Diese Funktion erfüllt der Niederdruckspeicher
Bei entsprechendem Bedarf kann der Inhalt des Niederdruckspeichers
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- H. -W. Häring (Hrsg.), Industrial Gases Processing, Wiley-VCH, 2006, insbesondere Abschnitt 2.2.5, ”Cryogenic Rectification” [0002] H. -W. Häring (ed.), Industrial Gas Processing, Wiley-VCH, 2006, especially Section 2.2.5, "Cryogenic Rectification" [0002]
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014015040.2A DE102014015040A1 (en) | 2014-10-09 | 2014-10-09 | Process and plant for processing a gas mixture |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014015040.2A DE102014015040A1 (en) | 2014-10-09 | 2014-10-09 | Process and plant for processing a gas mixture |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102014015040A1 true DE102014015040A1 (en) | 2016-04-14 |
Family
ID=55643835
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102014015040.2A Withdrawn DE102014015040A1 (en) | 2014-10-09 | 2014-10-09 | Process and plant for processing a gas mixture |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102014015040A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105953071A (en) * | 2016-06-20 | 2016-09-21 | 上海启元空分技术发展股份有限公司 | Device and method for automatically recovering liquid nitrogen in neon and helium separation process |
CN108413707A (en) * | 2018-05-15 | 2018-08-17 | 瀚沫能源科技(上海)有限公司 | A kind of concentration of krypton xenon and neon helium concentration flow path integration system and method |
-
2014
- 2014-10-09 DE DE102014015040.2A patent/DE102014015040A1/en not_active Withdrawn
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
H. -W. Häring (Hrsg.), Industrial Gases Processing, Wiley-VCH, 2006, insbesondere Abschnitt 2.2.5, "Cryogenic Rectification" |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105953071A (en) * | 2016-06-20 | 2016-09-21 | 上海启元空分技术发展股份有限公司 | Device and method for automatically recovering liquid nitrogen in neon and helium separation process |
CN108413707A (en) * | 2018-05-15 | 2018-08-17 | 瀚沫能源科技(上海)有限公司 | A kind of concentration of krypton xenon and neon helium concentration flow path integration system and method |
CN108413707B (en) * | 2018-05-15 | 2023-12-22 | 瀚沫能源科技(上海)有限公司 | Krypton-xenon concentration and neon-helium concentration process integration system and method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3870915B1 (en) | Method and installation for cryogenic decomposition of air | |
WO2014173496A2 (en) | Method for obtaining an air product in an air separating system with temporary storage, and air separating system | |
WO2000008399A1 (en) | Method and device for cryogenic air separation | |
DE102007051184A1 (en) | Method and apparatus for cryogenic air separation | |
EP3207320A1 (en) | Method and device for variably obtaining argon by means of low-temperature separation | |
EP1239246B1 (en) | Process and apparatus for separation of a gas mixture with failsafe operation | |
DE69008437T2 (en) | Generation and purification of nitrogen. | |
DE102014015040A1 (en) | Process and plant for processing a gas mixture | |
EP2551619A1 (en) | Method and device for extracting pressurised oxygen and pressurised nitrogen by cryogenic decomposition of air | |
WO2021104668A1 (en) | Process and plant for low-temperature fractionation of air | |
DE102013002094A1 (en) | Method for producing liquid and gaseous oxygen by low temperature separation of air in air separation system in industrial application, involves feeding feed air flow to portion in mixed column and to another portion in separating column | |
DE102015002399A1 (en) | Method and device for processing a gas mixture containing predominantly neon, nitrogen, helium and hydrogen | |
DE102012021694A1 (en) | Process for the cryogenic separation of air in an air separation plant and air separation plant | |
DE102013017590A1 (en) | Method for recovering methane-poor fluids in liquid air separation system to manufacture air product, involves vaporizing oxygen, krypton and xenon containing sump liquid in low pressure column by using multi-storey bath vaporizer | |
DE102011113262A1 (en) | Process and apparatus for recovering pressure oxygen by cryogenic separation of air | |
WO2014037091A2 (en) | Process and facility for generating liquid and gaseous oxygen products by low-temperature separation of air | |
DE102017010001A1 (en) | Process and installation for the cryogenic separation of air | |
WO2021129948A1 (en) | Process and plant for provision of an oxygen product | |
DE202018006161U1 (en) | Plant for the cryogenic separation of air | |
EP3640571A1 (en) | Method and installation for the production of an oxygen-rich air product | |
DE102013019147A1 (en) | Process for obtaining at least one oxygen product in an air separation plant and air separation plant | |
EP1001236A2 (en) | Process for producing ultra pure nitrogen | |
DE10248656A1 (en) | Krypton and/or xenon recovery by low temperature air decomposition is improved by passing the product-containing fraction to a separation column and drawing-off an enriched mixture from a lower section of this column | |
DE102015001664A1 (en) | Helium recovery process | |
DE102013019504A1 (en) | Process for recovering a liquid nitrogen product by cryogenic separation of air and air separation plant |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |