EP3830505A1 - Verfahren zum wiederverwerten von argon - Google Patents

Verfahren zum wiederverwerten von argon

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EP3830505A1
EP3830505A1 EP19731943.7A EP19731943A EP3830505A1 EP 3830505 A1 EP3830505 A1 EP 3830505A1 EP 19731943 A EP19731943 A EP 19731943A EP 3830505 A1 EP3830505 A1 EP 3830505A1
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EP
European Patent Office
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argon
fed
cooling medium
raw
industrial process
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19731943.7A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Friedhelm Herzog
Alexander Schlotmann
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Messer SE and Co KGaA
Original Assignee
Messer Group GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration
    • F25J2270/904—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration by liquid or gaseous cryogen in an open loop

Definitions

  • the invention relates to a method for recycling argon according to the preamble of patent claim 1.
  • washing and condensation processes are used, in which the loaded gas stream is brought into direct or indirect thermal contact with a cooling medium, the loading substance condensing out.
  • Adsorption and chemical sorption processes attach the loading substance to a medium, which is then freed from it by desorption.
  • Methods of this type which serve in particular to reduce pollutant emissions or to recover certain ingredients, are known, for example, from EP 0 537 473 A1, EP 0 827 770 A2, EP 1 366 793 A1, or EP 1 602 401 A1.
  • EP 0 331 028 B1 describes a process for cleaning crude argon
  • Argon is used in a variety of industrial processes, for example in the field of smelting metallurgy. With an argon purge, a freshly produced steel alloy can be degassed and homogenized at the same time, specifically the unwanted, dissolved nitrogen is removed from the melt. Other applications include the use of argon as an inert or Purge gas for heat treatment or in certain processes
  • the argon used in such processes is generally stored in a tank at a pressure of, for example, 5 bar to 20 bar in the cryogenic liquefied state and evaporated before it is used.
  • the argon which is still present in the tank with a very high level of purity, becomes contaminated with various substances, the boiling points of which are sometimes lower than the boiling point of the argon at the same pressure, such as nitrogen, carbon oxide or hydrogen (such components are hereinafter referred to as "lower boiling substances” ), but sometimes also higher, such as oxygen or organic substances (hereinafter referred to as "higher-boiling substances").
  • the argon stream loaded with these substances can then no longer be used in the same industrial process; as a rule, the argon is therefore subsequently released into the atmosphere, which leads to a high consumption of argon.
  • the processing and recovery of argon involves a great deal of effort and energy and is therefore currently uneconomical in most cases.
  • the invention is therefore based on the object of a method for
  • the method according to the invention for recycling argon, which is stored in the liquid state in a tank (hereinafter referred to as “pure argon”), removed from the tank, vaporized and fed to an industrial process in gaseous form, is characterized in that the gaseous argon after its Use in the industrial process (hereinafter referred to as "raw argon”) is compressed in a compressor, the compressed raw argon is fed to a main heat exchanger and there by indirect heat exchange with at least one first cooling medium, preferably cooled to a temperature above the boiling point of argon at the pressure prevailing in the main heat exchanger, the compressed and cooled crude argon is fed to a separating device and there by preferably direct heat exchange with a second cooling medium to a temperature below the boiling point of argon at the in the separating device
  • argon argon loaded with low-boiling substances and a liquid phase from argon at least largely freed from lower-boiling substances
  • Product argon in the liquid state is withdrawn from a sump of the separating device, expanded and used in the main heat exchanger as a cooling medium for cooling the raw argon and evaporated, the vaporized product argon is at least partially returned to the industrial process, with cooling of the raw argon in the separating device and / or the raw argon is fed to the separator pure argon from the tank and brought into direct or indirect thermal contact with the raw argon.
  • the main heat exchanger there is indirect thermal contact of the compressed crude argon with at least one first cooling medium.
  • Product argon is used as the first cooling medium; additional ones may be used if necessary
  • Cooling media are used, for example pure argon. As a result, the raw argon is cooled to a temperature above or below the
  • Boiling point of argon at the one prevailing in the main heat exchanger Raw argon pressure exerted in the main heat exchanger.
  • a direct or indirect thermal contact of the raw argon with a second cooling medium takes place in the separating device.
  • the second cooling medium is either liquid pure argon, which is fed, for example, into the head space of the separating device and brought into direct contact with the raw argon, and / or a medium that is indirectly cooled with liquid pure argon, for example a partial flow that is in the head space of the separating device accumulating and discharged from this gas phase, which is at least partially liquefied by indirect heat exchange with cold pure argon and into the headspace of the separating device
  • the method according to the invention considerably reduces the quantity of fresh pure argon supplied to the industrial plant in which the industrial process is carried out, thereby saving costs to a not inconsiderable extent.
  • a “separation device” is to be understood here generally to mean a device which allows the cryogenic separation of the crude argon described into a gas phase laden with lower-boiling substances and a liquid phase which is at least largely freed from lower-boiling substances.
  • the separation device is a rectification column or a condenser.
  • the pure liquid argon taken from the tank can be fed into the head space of the separation device.
  • the pure argon fed in is in direct contact with that in the separating device
  • the pure argon thus acts as a "second cooling medium" for cooling the raw argon.
  • an additional temperature is required Cooling required.
  • the cold content of the product argon is used, for example, which is relaxed and brought into indirect thermal contact with the raw argon. Designs with direct contact between raw argon and pure argon are easy to implement, but are only recommended if no further, higher-boiling constituents can be removed from the argon flow, or if they have already been removed from the raw argon in a previous cleaning stage.
  • the cold content of the pure argon is used in that the pure argon enters into indirect heat exchange with the raw argon.
  • the pure argon evaporates without taking up contaminants from the raw argon.
  • the crude argon can be effectively cooled by the fact that the pure argon is present at a lower pressure than the crude argon during indirect heat exchange.
  • Pure argon is stored in the tank at a pressure that is lower from the start than the pressure of the raw argon after it has been compressed (and before it comes into contact with the pure argon), or the pure argon from the tank is expanded to a correspondingly low pressure before the raw argon comes into contact with heat ,
  • a preferred embodiment of this type with indirect heat transfer from the crude argon to the pure argon is characterized in that a partial stream of the argon removed from there, which is loaded with lower-boiling substances, is fed from the head space of the separating device to a head condenser, cooled in the latter by indirect heat exchange with a third cooling medium and then again Separator is supplied, with pure argon taken from the tank as the "third cooling medium" in the top condenser. The through the "third
  • Cooling medium ”cooled partial flow thus serves as a“ second cooling medium ”for cooling the raw argon in the separation device.
  • the top condenser is a heat exchanger which is arranged in the headspace of the separating device in terms of flow technology before the introduction of a medium, here the partial flow of argon loaded with lower-boiling substances.
  • Main heat exchanger The pure argon is thus used as the "first cooling medium" in the main heat exchanger for pre-cooling the raw argon.
  • cooling medium or several other cooling media can be used in the main heat exchanger or in the top condenser instead of the pure argon or in addition to it for precooling the raw argon and brought into indirect heat exchange with it, for example residual gas withdrawn from the head space of the separating device and / or another cryogenic one Refrigerants, such as liquid nitrogen or liquid oxygen.
  • the pure argon is preferred after use as a cooling medium in the
  • Head condenser and / or the main heat exchanger fed to the same industrial process in which the product argon is returned.
  • at least a partial stream of the pure argon used for this purpose can also be fed to other industrial processes in which particularly pure argon is required.
  • This cleaning stage can also be carried out before or after the cleaning stage to remove low-boiling substances.
  • all known methods for gas purification can be used according to the invention, for example one cryogenic gas cleaning process in which the higher-boiling substances are condensed out of the argon flow in a preferably indirect heat exchange with a cryogenic cooling medium and then removed.
  • pure argon from the tank is preferably used as the cooling medium, but within the scope of the invention it is also possible to use other liquefied gases as cooling medium, such as, for example, liquid nitrogen or liquid oxygen.
  • the pure argon used for cooling is sufficient to fully compensate for any argon losses that occur in the course of the industrial process.
  • the process according to the invention is suitable for purifying streams of argon which are heavily or weakly laden with low-boiling substances.
  • the argon stream to be purified has an argon content between 20 vol.% And less than 99 vol.%, Preferably between 40 vol.% And 90 vol.%, Particularly preferably between 50 vol.% And 85 vol.% , the respective rest at least predominantly consisting of low-boiling components such as nitrogen and / or hydrogen.
  • FIGS. 1-3 show schematic views (FIGS. 1-3).
  • crude argon 2 is obtained in an industrial process 3 in which the crude argon 2 was previously loaded with lower-boiling and higher-boiling substances.
  • Industrial process 3 is, for example, a heat treatment of metallic workpieces in which the raw argon was used as an inert or purge gas.
  • the crude argon 2 is compressed in a compressor 4 to a pressure of, for example, 5 bar to 20 bar, passes through a main heat exchanger 5 in countercurrent to several cooling media, it being brought to a temperature which is just above, for example Boiling temperature of the argon at the pressure prevailing in the main heat exchanger 5 on the raw argon side.
  • the raw argon 2 is introduced into the bottom area of a cryogenic separation device, which in the exemplary embodiments shown here is a rectification column 6.
  • a cryogenic separation device which in the exemplary embodiments shown here is a rectification column 6.
  • Rectification column 6 the crude argon 2 is further cooled by thermal contact with a cooling medium and separated into its components, whereby liquid argon (product argon) largely freed from lower boiling substances collects in the sump 7 of the rectification column 6, while part of the argon and
  • Pure argon 9 is used to cool the process in the rectification column 6 and is stored in a tank 10 in the liquefied state.
  • Pure argon 9 is removed from the tank 10 and, in exemplary embodiment 1, is fed as liquefied gas into the head space 8 of the rectification column 6.
  • the low-boiling gas portions accumulating in the head space 8 are discharged together with a smaller amount of argon as residual gas 12.
  • a partial stream 13 of the residual gas 12 is fed to a top condenser 14, in which it is liquefied and reintroduced into the top space 8 of the rectification column 6.
  • the remaining gas 12 is used as a cooling medium for pre-cooling the raw argon 2 in
  • Main heat exchanger 5 used and then released into the ambient atmosphere or possibly used for further use.
  • the argon collecting in the sump 7 of the rectification column 6 is discharged as pure, liquefied product argon 15. It goes through
  • Top condenser 14 used for cooling the partial flow 13. Finally, it arrives at the main heat exchanger 5, in which it - in addition to the residual gas 12
  • Cooling medium for pre-cooling the raw argon 2 is used. Subsequently, the now heated product argon 15 becomes a device 18 for removal
  • the device 18 can also be arranged in terms of flow technology in front of the main heat exchanger 5.
  • the device 18 can comprise various gas cleaning processes (depending on the type and concentration of the contamination), for example a condenser or several condensers, in which the product argon 15 is cooled in thermal contact with a cooling medium to a temperature at which the higher-boiling substances contained therein condense out.
  • the product argon 15 itself remains in the gaseous state during this process.
  • the cooling medium used in the device 18 is also, for example, liquid pure argon from the tank 10, which is removed there from a connecting piece 19, or another cooling medium, for example liquid nitrogen.
  • raw argon 2 is freed of loading substances from an industrial process 3 and again the industrial one Process 3 fed.
  • Embodiment 20 the pure argon 9 from the tank 10 is not introduced into the head space 8 of the rectification column 6, but the pure argon 9 passes through as the cooling medium for indirect heat exchange with the partial flow 13
  • Top condenser 14 and evaporates there at least partially. Then it is used as a cooling medium for indirect heat exchange with crude argon 2
  • the cold content of the pure argon 9 is therefore used in the embodiment 20 only by indirect heat transfer in the heat exchangers 5 and 14.
  • the Pure argon 9 from the tank 10 does not come into direct contact with the raw argon 2. This makes it possible to store the pure argon 9 in the tank 10 at a pressure which is lower than the pressure of the raw argon 2 after its compression, for example at a pressure , which corresponds approximately to the pressure in industrial process 3. If the pure argon 9 is stored in the tank 10 at a higher pressure, for example at a usual tank pressure of 5 bar to 20 bar, it is advisable to relax the pure argon 9 at a relief valve 21 before passing through at least one of the heat exchangers 14, 5 and thus to a lower one
  • the pure argon 9 heated in the heat exchangers 5, 14 is, for example, as shown in FIG. 2, fed to the industrial process 3 or mixed with the product argon 15 downstream to the device 18, or it can be used for other purposes.

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Abstract

Ein Verfahren zum Wiederverwerten von Argon aus einem industriellen Prozess ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass das gasförmige Argon nach seinem Einsatz in dem industriellen Prozess verdichtet, einem Hauptwärmetauscher zugeführt und dort in Kontakt mit einem ersten Kühlmedium abgekühlt wird, das verdichtete und gekühlte Argon einer Rektifikationskolonne oder einer anderen kryogenen Trenneinrichtung zugeführt wird und dort durch direkten Wärmetausch mit einem zweiten Kühlmedium verflüssigt und durch Rektifikation von niedrigersiedenden Stoffen befreit wird, das verflüssigte Argon aus dem Sumpf der Rektifikationskolonne abgezogen und, nach Einsatz als erstes Kühlmedium im Hauptwärmetauscher in den industriellen Prozess rückgeführt wird, wobei im Hauptwärmetauscher und/oder der Rektifikationskolonne das Rohargon mit tiefkalt verflüssigtem Reinargon in direkten oder indirekten Wärmekontakt gebracht wird. Das entstehende Produktargon ist von hoher Reinheit und kann erneut dem industriellen Prozess zugeführt werden

Description

Verfahren zum Wiederverwerten von Argon
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wiederverwerten von Argon nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zur Reinigung von Gasströmen, die mit Fremdstoffen beladen sind, existieren verschiedene Verfahren, die je nach dem Einsatzzweck Anwendung finden.
Beispielsweise kommen Wasch- und Kondensationsprozessen zum Einsatz, bei denen der beladene Gasstrom mit einem Kältemedium in direkten oder indirekten Wärmekontakt gebracht wird, wobei der beladende Stoff auskondensiert. In
Adsorptions- und Chemiesorptionsverfahren lagert sich der beladende Stoff an ein Medium an, das anschließend durch Desorption von diesem befreit wird. Verfahren dieser Art, die insbesondere der Verringerung von Schadstoffemissionen oder der Rückgewinnung bestimmter Inhaltsstoffe dienen, sind etwa aus der EP 0 537 473 A1 , der EP 0 827 770 A2, der EP 1 366 793 A1 , oder der EP 1 602 401 A1 bekannt.
In der EP 0 331 028 B1 wird ein Verfahren zur Reinigung von Rohargon
beschrieben, das bei der kryogenen Luftzerlegung anfällt. Dabei wird ein noch mit geringen Anteilen von Sauerstoff und Stickstoff beladener Argonstrom nacheinander zunächst einer Behandlung mit Wasserstoffgas zur Reduktion des im Gasstrom enthaltenen Sauerstoffs und anschließend einer Rektifikation zur Abtrennung des Stickstoffs unterzogen. Dieses Verfahren ist allerdings nicht ohne weiteres zur Reinigung von Prozessgasströmen einsetzbar.
Die bekannten Verfahren sind oft sehr aufwändig und mit einem hohen Einsatz an Energie verknüpft. In einigen Fällen können zudem problematische Sekundarstoffe entstehen, beispielsweise Abwasser, Stickoxide oder Kohlendioxid.
Argon kommt in einer Vielzahl von industriellen Prozessen, beispielsweise im Bereich der Schmelzmetallurgie zum Einsatz. Mit einer Argon-Spülung kann eine frisch erzeugte Stahllegierung entgast und gleichzeitig homogenisiert werden, speziell wird dabei der unerwünschte, gelöste Stickstoff aus der Schmelze entfernt. Weitere Anwendungen bestehen beispielsweise in der Nutzung von Argon als Inert- oder Spülgas zur Wärmebehandlung oder in bestimmten Prozessen der
Halbleiterfertigung oder der chemischen Industrie.
Das in derartigen Prozessen zum Einsatz kommende Argon wird in der Regel in einem Tank bei einem Druck von beispielsweise 5 bar bis 20 bar im tiefkalt verflüssigten Zustand bevorratet und vor seinem Einsatz verdampft. Während seines Einsatzes verunreinigt sich das im Tank noch mit sehr hoher Reinheit vorliegende Argon mit verschiedenen Stoffen, deren Siedepunkte teilweise niedriger liegen als der Siedepunkt des Argons beim gleichen Druck, wie beispielsweise Stickstoff, Kohlenoxid oder Wasserstoff (derartige Komponenten werden nachfolgend „niedrigersiedende Stoffe“ genannt), teilweise jedoch auch höher liegen, wie beispielsweise Sauerstoff oder organische Stoffe (im folgenden als„höhersiedende Stoffe“ bezeichnet). Der mit diesen Stoffen beladene Argonstrom kann anschließend nicht mehr im gleichen industriellen Prozess eingesetzt werden; in der Regel wird das Argon daher anschließend in die Atmosphäre entlassen, was zu einem hohen Verbrauch an Argon führt. Die Aufarbeitung und Wiedergewinnung des Argons ist jedoch mit einem hohen Aufwand und Einsatz an Energie verbunden und ist daher derzeit in den meisten Fällen unwirtschaftlich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum
Wiederverwerten von Argon für den Einsatz in einem industriellen Prozess
anzugeben, das mit einem vergleichsweise geringen Einsatz von Energie auskommt.
Gelöst ist diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Wiederverwerten von Argon, das im flüssigen Zustand in einem Tank bevorratet wird (im Folgenden„Reinargon“ genannt), dem Tank entnommen, verdampft und gasförmig einem industriellen Prozess zugeführt wird, zeichnet sich dadurch aus, dass das gasförmige Argon nach seinem Einsatz in dem industriellen Prozess (im Folgenden„Rohargon“ genannt) in einem Kompressor verdichtet wird, das verdichtete Rohargon einem Hauptwärmetauscher zugeführt und dort durch indirekten Wärmetausch mit wenigstens einem ersten Kühlmedium, bevorzugt bis zu einer Temperatur oberhalb der Siedetemperatur von Argon bei dem im Hauptwärmetauscher herrschenden Druck, abgekühlt wird, das verdichtete und gekühlte Rohargon einer Trenneinrichtung zugeführt wird und dort durch bevorzugt direkten Wärmetausch mit einem zweiten Kühlmedium auf eine Temperatur unterhalb der Siedetemperatur von Argon bei dem in der Trenneinrichtung
herrschenden, d.h. auf das Rohargon ausgeübten Druck abgekühlt wird, wobei sich eine Gasphase aus mit niedrigersiedenden Stoffen beladenem Argon und eine flüssige Phase aus von niedrigersiedenden Stoffen zumindest weitgehend befreitem Argon (im Folgenden„Produktargon“ genannt) bildet, die Gasphase aus einem Kopfraum der Trenneinrichtung zumindest teilweise abgezogen wird, das
Produktargon im flüssigen Zustand aus einem Sumpf der Trenneinrichtung abgezogen, entspannt und im Hauptwärmetauscher als Kühlmedium zum Kühlen des Rohargons eingesetzt wird und verdampft, das verdampfte Produktargon wenigstens teilweise in den industriellen Prozess zurückgeführt wird, wobei zur Kühlung des Rohargons in der Trenneinrichtung und/oder bei der Zuführung des Rohargons an die Trenneinrichtung Reinargon aus dem Tank entnommen und mit dem Rohargon in direkten oder indirekten Wärmekontakt gebracht wird.
Erfindungsgemäß wird also der aus dem industriellen Prozess kommende
Argonstrom (hier„Rohargon“ genannt) durch einen Destillations- bzw.
Rektifikationsprozess von niedrigersiedenden Stoffen gereinigt und anschließend, ggf. nach Durchlaufen einer weiteren Reinigungsstufe, in der höhersiedende Stoffe aus dem Argonstrom abgeschieden werden, als gereinigtes Argon (hier
„Produktargon“ genannt) zumindest teilweise dem industriellen Prozess wieder zugeführt. Die für den Reinigungsprozess erforderliche Kälte wird ganz oder teilweise durch Verdampfung von Reinargon bereitgestellt, das für den Einsatz im industriellen Prozess ohnehin verdampft werden muss.
Im Hauptwärmetauscher erfolgt ein indirekter thermischer Kontakt des komprimierten Rohargons mit zumindest einem ersten Kühlmedium. Als ein erstes Kühlmedium kommt Produktargon zum Einsatz, gegebenenfalls können zusätzlich weitere
Kühlmedien zum Einsatz kommen, beispielsweise Reinargon. Dadurch erfolgt eine Abkühlung des Rohargons auf eine Temperatur oberhalb oder unterhalb des
Siedepunkts von Argon bei dem im Hauptwärmetauscher herrschenden, d.h. auf das Rohargon im Hauptwärmetauscher ausgeübten Druck. In der Trenneinrichtung erfolgt ein direkter oder indirekter thermischer Kontakt des Rohargons mit einem zweiten Kühlmedium. Beim zweiten Kühlmedium handelt es sich entweder um flüssiges Reinargon, das beispielsweise in den Kopfraum der Trenneinrichtung eingespeist und mit dem Rohargon in direkten Kontakt gebracht wird, und/oder um ein indirekt mit flüssigem Reinargon gekühltes Medium, beispielsweise ein Teilstrom der sich im Kopfraum der Trenneinrichtung ansammelnden und aus diesem abgeführten Gasphase, die durch indirekten Wärmetausch mit kaltem Reinargon zumindest teilweise verflüssigt und in den Kopfraum der Trenneinrichtung
zurückgeführt wird.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Liefermenge an frischem Reinargon für die Industrieanlage, in der der industrielle Prozess durchgeführt wird, erheblich reduziert, wodurch Kosten in nicht unerheblichem Umfang eingespart werden.
Zudem werden mit dem Reinargon-Verbrauch in der Industrieanlage einhergehende direkte oder indirekte Schadstoffemissionen vermieden, einschließlich Emissionen bei der Erzeugung und dem Transport des Reinagons.
Als„Trenneinrichtung“ soll hier allgemein eine Einrichtung verstanden werden, die die beschriebene kryogene Trennung des Rohargons in eine mit niedrigersiedenden Stoffen beladene Gasphase und eine von niedrigersiedenden Stoffen zumindest weitgehend befreite Flüssigphase erlaubt. Insbesondere handelt es sich bei der Trenneinrichtung um eine Rektifikationskolonne oder um einen Kondensator.
Für die Verwendung des Kälteinhalts des Reinargons bestehen im Rahmen der Erfindung verschiedene Möglichkeiten. Als besonders vorteilhaft werden dabei die im Folgenden beschriebenen angesehen:
Zum einen kann das dem Tank entnommene flüssige Reinargon in den Kopfraum der Trenneinrichtung eingespeist werden. In diesem Falle erfolgt also ein direkter Kontakt des eingespeisten Reinargons mit dem in der Trenneinrichtung zu
reinigenden Rohargon. Das Reinargon fungiert hier also als„zweites Kühlmedium“ zum Kühlen des Rohargons. Um eine zur Ausbildung einer Flüssigphase in der Trenneinrichtung hinreichend niedrige Temperatur zu erzielen, ist eine zusätzliche Kühlung erforderlich. Hierzu wird beispielsweise der Kälteinhalt des Produktargons genutzt, das entspannt und mit dem Rohargon in indirekten Wärmekontakt gebracht wird. Ausgestaltungen mit direktem Kontakt von Rohargon und Reinargon sind einfach zu realisieren, empfehlen sich jedoch nur dann, wenn keine weiteren, höhersiedenden Bestandteile aus dem Argonstrom zu entfernen sind, oder wenn diese bereits in einer vorangegangenen Reinigungsstufe aus dem Rohargon entfernt worden sind.
In anderen vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung wird der Kälteinhalt des Reinargons dadurch genutzt, dass das Reinargon mit dem Rohargon in indirekten Wärmeaustausch tritt. Beim indirektem Wärmekontakt verdampft das Reinargon, ohne dabei Verunreinigungen vom Rohargon aufzunehmen. Zudem ist es bei dieser Ausgestaltung möglich, die Druckverhältnisse von Rohargon und Reinargon bei der Wärmeübertragung zu entkoppeln. Insbesondere kann das Rohargon wirksam dadurch gekühlt werden, dass beim indirekten Wärmetausch das Reinargon bei einem niedrigeren Druck als das Rohargon vorliegt. Beispielsweise wird das
Reinargon im Tank bei einem Druck bevorratet, der von vorneherein niedriger ist als der Druck des Rohargons nach dessen Kompression (und vor dem Wärmekontakt mit dem Reinargon), oder das Reinargon aus dem Tank wird vor dem Wärmekontakt mit dem Rohargon auf einen entsprechend niedrigen Druck entspannt.
Eine bevorzugte derartige Ausgestaltung mit indirekter Wärmeübertragung vom Rohargon auf das Reinargon ist dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Kopfraum der Trenneinrichtung ein Teilstrom des dort entnommenen mit niedrigersiedenden Stoffen beladenen Argons einem Kopfkondensator zugeführt, in diesem in indirektem Wärmetausch mit einem dritten Kühlmedium gekühlt und anschließend erneut der Trenneinrichtung zugeführt wird, wobei als„drittes Kühlmedium“ im Kopfkondensator dem Tank entnommenes Reinargon eingesetzt wird. Der durch das„dritte
Kühlmedium“ gekühlte Teilstrom dient somit als„zweites Kühlmedium“ zur Kühlung des Rohargons in der Trenneinrichtung. Beim Kopfkondensator handelt es sich um einen Wärmetauscher, der strömungstechnisch vor der Zuführung eines Mediums, hier also des Teilstroms des mit niedrigersiedenden Stoffen beladenen Argons, in den Kopfraum der Trenneinrichtung angeordnet ist. In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt ein indirekter Wärmeaustausch zwischen Reinargon aus dem Tank und dem Rohargon im
Hauptwärmetauscher. Das Reinargon wird dabei also als„erstes Kühlmedium“ im Hauptwärmetauscher zur Vorkühlung des Rohargons verwendet.
Im Übrigen können im Hauptwärmetauscher oder im Kopfkondensator anstelle des Reinargons oder ergänzend zu diesem ein anderes Kühlmedium oder mehrere andere Kühlmedien zur Vorkühlung des Rohargons eingesetzt und mit diesem in indirekten Wärmeaustausch gebracht werden, beispielsweise aus dem Kopfraum der Trenneinrichtung abgezogenes Restgas und/oder ein anderes kryogenes Kältemittel, wie beispielsweise flüssiger Stickstoff oder flüssiger Sauerstoff.
Im Übrigen ist es selbstverständlich möglich, zwei oder mehr der vorgenannten Ausgestaltungen zur Übertragung von Wärme vom Rohargon auf das Reinargon miteinander zu kombinieren und beispielsweise das Reinargon sowohl im
Kopfkondensator als auch im Hauptkondensator als Kühlmedium einzusetzen.
Bevorzugt wird das Reinargon nach dem Einsatz als Kühlmedium im
Kopfkondensator und/oder dem Hauptwärmetauscher dem gleichen industriellen Prozess zugeführt, in den auch das Produktargon zurückgeführt wird. Zumindest ein Teilstrom des dazu eingesetzten Reinargons kann jedoch auch anderen industriellen Prozessen zugeführt werden, in denen besonders reines Argon verlangt wird.
Sofern das Rohargon nicht nur mit niedrigersiedenden Stoffen, sondern auch mit höhersiedenden Stoffen beladen ist, ist es vor seiner Wiederverwertung im
industriellen Prozess erforderlich, auch diese aus dem Argonstrom zu entfernen. Aus diesem Grund sieht eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vor, das
Produktargon vor seiner Zurückführung in den industriellen Prozess einer Einrichtung zur Abtrennung höhersiedender Bestandteile zugeführt und in dieser von
höhersiedenden Stoffen befreit wird. Diese Reinigungsstufe kann im Übrigen vor oder nach der Reinigungsstufe zur Entfernung niedrigersiedender Stoffe erfolgen.
Zur Reinigung des Rohargons von höhersiedenden Stoffen können erfindungsgemäß alle bekannten Verfahren zur Gasreinigung zum Einsatz kommen, beispielsweise ein kryogenes Gasreinigungsverfahren, bei dem die höhersiedenden Stoffe in einem bevorzugt indirekten Wärmetausch mit einem kryogenen Kühlmedium aus dem Argonstrom herauskondensiert und anschließend abgeführt werden. Auch dabei wird vorzugsweise Reinargon aus dem Tank als Kühlmedium eingesetzt, jedoch ist im Rahmen der Erfindung auch der Einsatz anderer verflüssigter Gase als Kühlmedium möglich, wie beispielsweise flüssiger Stickstoff oder flüssiger Sauerstoff.
Im Anschluss an beide Reinigungsstufen kann das dann von höher- und
niedrigersiedenden Stoffen befreite Produktargon zusammen mit Reinargon, das in einem der Reinigungsstufen als Kühlmedium verwendet wurde, dem industriellen Prozess zugeführt werden. Im Idealfall reicht das zur Kühlung eingesetzte Reinargon dabei aus, um etwaige Argonverluste, die im Verlauf des industriellen Prozesses auftreten, vollständig zu kompensieren.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für die Reinigung von stark oder schwach mit niedrig siedenden Stoffen beladenen Strömen von Argon.
Beispielsweise besitzt der zu reinigende Argonstrom einen Argonanteil zwischen 20 Vol.-% und unter 99 Vol.-%, bevorzugt zwischen 40 Vol.-% und 90 Vol.-%, besonders bevorzugt zwischen 50 Vol.-% und 85 Vol.-%, wobei der jeweilige Rest zumindest überwiegend aus niedrigersiedenden Komponenten wie beispielsweise Stickstoff und/oder Wasserstoff besteht.
Anhand der Zeichnungen sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert werden. In schematischen Ansichten zeigen die Zeichnungen (Fig. 1 - Fig. 3)
Fließschemata von drei Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel 1 fällt Rohargon 2 in einem industriellen Prozess 3 an, in welchem das Rohargon 2 zuvor mit niedrigersiedenden und höhersiedenden Stoffen beladen wurde. Beim industriellen Prozess 3 handelt es sich beispielsweise um eine Wärmebehandlung metallischer Werkstücke, in dem das Rohargon als Inert- oder Spülgas verwendet wurde. Das Rohargon 2 wird in einem Kompressor 4 auf einen Druck von beispielsweise 5 bar bis 20 bar verdichtet, durchläuft einen Hauptwärmetauscher 5 im Gegenstrom zu mehreren Kühlmedien, wobei es auf eine Temperatur gebracht wird, die beispielsweise knapp oberhalb der Siedetemperatur des Argons bei dem im Hauptwärmetauscher 5 rohargonseitig herrschenden Druck liegt. Schließlich wird das Rohargon 2 in den Bodenbereich einer kryogenen Trenneinrichtung eingeleitet, bei der es sich in den hier gezeigten Ausführungsbeispielen um eine Rektifikationskolonne 6 handelt. In der
Rektifikationskolonne 6 wird das Rohargon 2 durch thermischen Kontakt mit einem Kühlmedium weiter gekühlt und in seine Bestandteile getrennt, wobei sich flüssiges, von niedrigersiedenden Stoffen weitgehend befreites Argon (Produktargon) im Sumpf 7 der Rektifikationskolonne 6 sammelt, während ein Teil des Argons und
niedrigersiedende Stoffe gasförmig zum Kopfraum 8 der Rektifikationskolonne 6 aufsteigen.
Zur Kühlung des Prozesses in der Rektifikationskolonne 6 kommt Reinargon 9 zum Einsatz, das im verflüssigten Zustand in einem Tank 10 bevorratet wird. Das
Reinargon 9 wird dem Tank 10 entnommen und im Ausführungsbeispiel 1 als verflüssigtes Gas in den Kopfraum 8 der Rektifikationskolonne 6 eigespeist.
Die sich im Kopfraum 8 ansammelnden niedrigersiedenden Gasanteile werden zusammen mit einer kleineren Menge Argon als Restgas 12 abgeführt. Ein Teilstrom 13 des Restgases 12 wird einem Kopfkondensator 14 zugeführt, in dem er verflüssigt und erneut in den Kopfraum 8 der Rektifikationskolonne 6 eingeleitet wird. Das übrige Restgas 12 wird als Kühlmedium zur Vorkühlung des Rohargons 2 im
Hauptwärmetauscher 5 eingesetzt und anschließend in die Umgebungsatmosphäre entlassen oder ggf. einer weiteren Verwendung zugeführt.
Das sich im Sumpf 7 der Rektifikationskolonne 6 ansammelnde Argon wird als reines, verflüssigtes Produktargon 15 abgeführt. Es durchläuft ein
Entspannungsventil 16, kühlt sich dabei ab und wird anschließend im
Kopfkondensator 14 zur Kühlung des Teilstroms 13 eingesetzt. Schließlich gelangt es zum Hauptwärmetauscher 5, in dem es - zusätzlich zum Restgas 12 - als
Kühlmedium zum Vorkühlen des Rohargons 2 dient. Im Anschluss daran wird das nunmehr erwärmte Produktargon 15 einer Einrichtung 18 zum Entfernen
höhersiedender Stoffe aus dem Produktargon 15 zugeführt. Sofern im Rohgasstrom 2 keine höhersiedenden Stoffe enthalten sind oder diese im nachfolgenden Prozess nicht stören, erübrigt sich die Führung des Produktargons 15 durch die Einrichtung 18. Die Einrichtung 18 kann im Übrigen auch strömungstechnisch vor dem Hauptwärmetauscher 5 abgeordnet sein.
Die Einrichtung 18 kann verschiedene Gasreinigungsverfahren umfassen (je nach Art und Konzentration der Verunreinigung), beispielsweise einen Kondensator oder mehrere Kondensatoren, in dem das Produktargon 15 im Wärmekontakt mit einem Kühlmedium auf eine Temperatur abgekühlt wird, bei der die darin enthaltenen höher siedenden Stoffe auskondensieren. Das Produktargon 15 selbst bleibt bei diesem Vorgang im gasförmigen Zustand. Bei dem in der Einrichtung 18 verwendeten Kühlmedium handelt es sich beispielsweise ebenfalls um flüssiges Reinargon aus dem Tank 10, das dort an einem Anschlussstutzen 19 entnommen wird, oder um ein anderes Kühlmedium, beispielsweise flüssiger Stickstoff.
Das nunmehr von niedrigersiedenden und höhersiedenden Stoffen im wesentlichen befreite Produktargon 15 wird nunmehr als reines Argon erneut dem industriellen Prozess 3 zugeführt und dort eingesetzt.
Auch bei den in den Fig. 2 und Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispielen 20, 22, in denen gleich wirkende Bestandteile mit den gleichen Bezugsziffern versehen sind wie beim Ausführungsbeispiel 1 , wird Rohargon 2 aus einem industriellen Prozess 3 von beladenden Stoffen befreit und erneut dem industriellen Prozess 3 zugeführt.
Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel 1 wird bei dem in Fig. 2 gezeigten
Ausführungsbeispiel 20 das Reinargon 9 aus dem Tank 10 nicht in den Kopfraum 8 der Rektifikationskolonne 6 eingeleitet, sondern das Reinargon 9 durchläuft als Kühlmedium zum indirekten Wärmetausch mit dem Teilstrom 13 den
Kopfkondensator 14 und verdampft dort zumindest teilweise. Anschließend wird es als Kühlmedium zum indirekten Wärmetausch mit dem Rohargon 2 dem
Hauptwärmetauscher 5 zugeführt. Im Übrigen sind die verfahrenstechnischen Bauten und Vorgänge im Ausführungsbeispiel 20 im wesentlichen die gleichen wie im
Ausführungsbeispiel 1.
Der Kälteinhalt des Reinargons 9 wird bei der Ausführungsform 20 also nur durch indirekte Wärmeübertragung in den Wärmetauschern 5 und 14 genutzt. Das Reinargon 9 aus dem Tank 10 kommt nicht in direkten Kontakt mit dem Rohargon 2. Dadurch ist es möglich, das Reinargon 9 im Tank 10 bei einem Druck zu bevorraten, der niedriger ist als der Druck des Rohargons 2 nach seiner Kompression, beispielsweise bei einem Druck, der ungefähr dem Druck im industriellen Prozess 3 entspricht. Wird das Reinargon 9 im Tank 10 bei einem höheren Druck bevorratet, beispielsweise bei einem üblichen Tankdruck von 5 bar bis 20 bar, empfiehlt es sich, das Reinargon 9 noch vor Durchlaufen zumindest eines der Wärmetauscher 14, 5 an einem Entspannungsventil 21 zu entspannen und somit auf eine niedrigere
Temperatur zu bringen. Das in den Wärmetauschern 5, 14 erwärmte Reinargon 9 wird beispielsweise, wie in Fig. 2 gezeigt, dem industriellen Prozess 3 zugeführt oder mit dem Produktargon 15 stromab zur Einrichtung 18 gemischt, öder es kann anderweitig genutzt werden.
Auch bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel 22 erfolgt nur ein indirekter Wärmetausch zwischen dem Reinargon 9 aus Tank 10 und dem Rohargon 2. Dieser erfolgt ausschließlich im Flauptkondensator 5, in welchem das Reinargon 9 zusammen mit dem Restgas 12 und Produktargon 15 als Kühlmedium fungiert. Auch hier sind die die verfahrenstechnischen Bauten und Vorgänge im wesentlichen die gleichen wie im Ausführungsbeispiel 1 oder dem Ausführungsbeispiel 20.
Bezugszeichenliste
1. Ausführungsbeispiel
2. Rohargonstrom
3. Industrieller Prozess
4. Kompressor
5. Hauptwärmetauscher
6. Rektifikationskolonne
7. Sumpf
8. Kopf
9. Reinargon
10. Tank
1 1 . -
12. Restgas
13. Teilstrom
14. Kopfkondensator
15. Produktargon
16. Entspannungsventil
17. -
18. Einrichtung zum Entfernen höhersiedender Stoffe
19. Anschlussstutzen
20. Ausführungsbeispiel
21. Entspannungsventil
22. Ausführungsbeispiel

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Wiederverwerten von Argon in einem industriellen Prozess, bei dem in einem Tank (10) im flüssigen Zustand bevorratetes Argon (Reinargon), dem Tank (10) entnommen, verdampft und gasförmig einem industriellen Prozess (3) zugeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
a. das gasförmige Argon nach seinem Einsatz in dem industriellen Prozess (3) (Rohargon) in einem Kompressor (4) verdichtet wird,
b. das verdichtete Rohargon (2) einem Hauptwärmetauscher (5) zugeführt und dort durch indirekten Wärmetausch mit wenigstens einem ersten
Kühlmedium abgekühlt wird,
c. das verdichtete und gekühlte Rohargon (2) einer Trenneinrichtung (6) zugeführt wird und dort durch Wärmetausch mit einem zweiten Kühlmedium auf eine Temperatur unterhalb der Siedetemperatur von Argon bei dem in der Trenneinrichtung (6) herrschenden Druck abgekühlt wird, wobei sich eine Gasphase aus mit niedrigersiedenden Stoffen beladenem Argon und eine flüssige Phase aus von niedrigersiedenden Stoffen zumindest weitgehend befreitem Argon (Produktargon) bildet,
d. die Gasphase aus einem Kopfraum (8) der Trenneinrichtung (6) zumindest teilweise abgezogen wird,
e. das Produktargon(15) im flüssigen Zustand aus einem Sumpf (7) der
Trenneinrichtung (6) abgezogen, entspannt und im Hauptwärmetauscher (5) als Kühlmedium zum Kühlen des Rohargons (2) eingesetzt wird, wobei es verdampft,
f. das verdampfte Produktargon (15) wenigstens teilweise in den industriellen Prozess (3) zurückgeführt wird,
g. wobei zur Kühlung des Rohargons (2) in der Tenneinrichtung (6) und/oder bei der Zuführung des Rohargons (2) an die Trenneinrichtung (6) flüssiges Reinargon (9) aus dem Tank (10) entnommen und mit dem Rohargon (2) in direkten oder indirekten Wärmekontakt gebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Trenneinrichtung (6) um eine Rektifikationskolonne oder um einen Kondensator handelt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Tank (10) entnommene Reinargon (9) in den Kopfraum (8) der Trenneinrichtung (6) eingespeist wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass aus dem Kopfraum (8) der Trenneinrichtung (6) mit niedrigersiedenden Stoffen angereichertes Argon zumindest teilweise abgezogen, einem Kopfkondensator (14) zugeführt, dort im indirekten
Wärmetausch mit einem dritten Kühlmedium gekühlt und anschließend wieder der T renneinrichtung (6) zugeführt werden, wobei als drittes Kühlmedium im Kopfkondensator (14) dem Tank (10) entnommenes Reinargon (9) und/oder entspanntes Produktargon (15) eingesetzt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass dem Tank (10) entnommenes Reinargon (9) als
Kühlmedium im Hauptwärmetauscher (5) eingesetzt wird
6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das
Reinargon (9) nach dem Einsatz als Kühlmedium im Kopfkondensator (14) und/oder dem Hauptwärmetauscher (5) dem industriellen Prozess (3) zugeführt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Produktargon (15) vor seiner Rückführung in den industriellen Prozess (3) einer Einrichtung (18) zur Abtrennung höhersiedender Bestandteile zugeführt wird.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022028732A1 (de) 2020-08-03 2022-02-10 Linde Gmbh Verfahren und anlage zur durchführung eines industrieprozesses
CN116989532A (zh) * 2023-06-30 2023-11-03 上海跃绅能源科技有限公司 一种惰性气体保护回收的方法和装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3806523A1 (de) 1988-03-01 1989-09-14 Linde Ag Verfahren zur reinigung von rohargon
DE4134293C1 (de) 1991-10-17 1993-02-11 Messer Griesheim Gmbh, 6000 Frankfurt, De
DE19635817A1 (de) 1996-09-04 1998-03-05 Messer Griesheim Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Desorption von Adsorbern
JPH1183309A (ja) * 1997-09-04 1999-03-26 Nippon Air Rikiide Kk アルゴン精製方法及び装置
DE10223845C1 (de) 2002-05-28 2003-10-30 Messer Griesheim Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Gasreinigung
US6838066B2 (en) * 2002-09-13 2005-01-04 Air Products And Chemicals, Inc. Process for recovery, purification, and recycle of argon
DE102004026909A1 (de) 2004-06-01 2005-12-29 Messer Group Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur aerosolarmen Partialkondensation
DE102009044249B3 (de) * 2009-10-14 2011-06-30 ReiCat GmbH, 63571 Verfahren und Vorrichtung zur Abtrennung von Argon aus einem Gasgemisch
DE102011050247B4 (de) * 2011-05-10 2019-02-21 Reicat Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Abtrennung von Argon aus einem Gasgemisch
WO2015094175A1 (en) * 2013-12-17 2015-06-25 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Purification of inert gases to remove trace impurities
CN106288653A (zh) * 2016-10-21 2017-01-04 上海跃绅能源科技有限公司 一种单塔低温精馏回收氩气的装置及纯化回收氩气的方法
CN106642996A (zh) * 2016-12-20 2017-05-10 杭州杭氧股份有限公司 一种工艺氩气回收系统中的低温精馏装置及方法

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US20210310733A1 (en) 2021-10-07
DE102018006002B3 (de) 2019-11-07
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