JPH05280863A - クリプトン及びキセノンの精製装置 - Google Patents

クリプトン及びキセノンの精製装置

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な装置構成で、効率よくクリプトン及び
キセノンを精製することができる装置を提供する。 【構成】 濃縮塔2を、主凝縮蒸発器1aからの液化酸
素が自然流入可能な位置に設けるとともに、メタンパー
ジ塔7を、濃縮塔2の底部から導出した濃縮液が自然流
入可能な位置に設け、さらに、該メタンパージ塔7の底
部から導出した塔底液を気化する加熱器12を、加熱器
12で気化して導出したガスを、第1触媒反応塔14,
第1吸着器16を経て前記脱酸素塔19に導入するため
に必要な圧力に相当する液ヘッドが得られる位置に設置
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、クリプトン及びキセノ
ンの精製装置に関し、詳しくは、空気液化分離装置の複
精留塔上部塔下部に設けられた主凝縮蒸発器部分から導
出される液化酸素中のクリプトン及びキセノンを精製す
る装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、空気液化分離装置の液化酸素
中に濃縮されるクリプトン及びキセノンをさらに濃縮
し、それぞれに分離することが行われている。通常、こ
れらの装置は、濃縮塔,メタンパージ塔,触媒反応装
置,吸着装置,脱酸素塔等を備えており、これらに上記
液化酸素を順次導入して最終的に分離塔でクリプトン及
びキセノンを精製するようにしている。
【0003】そして、従来の精製装置では、上記各機器
を地上部に設けているため、処理中のガスあるいは液化
ガスを次工程に送出するため、必要に応じてブロワーや
ポンプを設置していた。
【0004】また、濃縮塔及びメタンパージ塔に液ヘッ
ドが加わる分、精留が圧力の高い状況下で行われ、精留
分離効果が損なわれていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そのため、ブロワー等
の設備費や運転費がかかるだけでなく、該ブロワー等か
ら処理ガス中に不純物成分が侵入し、製品の純度を損な
うこともあった。さらに、上記液ヘッド分が加わり、精
留効果が減少することになった。
【0006】そこで本発明は、上記従来技術の不都合を
解決し、簡単な装置構成で設備費や運転費を低減でき、
効率よくクリプトン及びキセノンを精製することができ
る装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明のクリプトン及びキセノンの精製装置は、
空気液化分離装置の複精留塔の主凝縮蒸発器部分から導
出する液化酸素中のクリプトン及びキセノンを、濃縮
塔,メタンパージ塔,触媒反応装置,吸着装置,脱酸素
塔等に順次導入して精製する装置において、前記濃縮塔
を、前記主凝縮蒸発器より僅かに低く、該主凝縮蒸発器
からの液化酸素が自身の液ヘッドで自然流入可能な位置
に設けるとともに、メタンパージ塔を設ける場合は、前
記メタンパージ塔を、上記濃縮塔の底部から導出した濃
縮液が自身の液ヘッドにより自然流入可能な位置に設
け、さらに、前記濃縮塔又は該メタンパージ塔の底部か
ら導出した液化ガスを気化する加熱器を、メタンパージ
塔より下方で、かつ、該加熱器で気化して導出したガス
を、前記触媒反応装置,吸着装置を経て前記脱酸素塔に
導入するために必要な圧力に相当する液ヘッドが得られ
る位置に設置したことを特徴としている。
【0008】
【作 用】上記構成によれば、ブロワーやポンプを用い
ずに処理ガスを次工程に送ることが可能となり、設備費
や運転費の低減が図れるとともに、精留圧力が減少する
ので、精留効率が向上する。
【0009】
【実施例】以下、本発明を、図面に示す一実施例に基づ
いて、さらに詳細に説明する。
【0010】まず、空気液化分離装置の複精留塔1の上
部塔下部の主凝縮蒸発器1a部分から、クリプトン(1
00〜1000ppm)及びキセノン(10〜100p
pm)が濃縮された液化酸素を導出し、主凝縮蒸発器1
aより下方に設置された濃縮塔2の中段に導入する。
【0011】この場合、上記主凝縮蒸発器1aは、通
常、複精留塔1の中間部、下部塔頂部の上に設けられて
いるため、地上より約20m程度の高い位置に設けられ
ている。また、下部塔,上部塔,主凝縮蒸発器がそれぞ
れ分離して設置されている型式の複精留塔であっても、
主凝縮蒸発器は、通常、この程度の高い位置に設けられ
ている。
【0012】上記濃縮塔2の底部には、管3から供給さ
れる酸素ガスを加熱源とするリボイラー4が設けられて
おり、塔底液を加熱して上昇ガスを生成する。また、該
リボイラー4で液化した液化酸素は、管5を介して塔頂
部に導入され、該濃縮塔2の還流液となる。
【0013】前記複精留塔1から導入されたクリプトン
及びキセノンを含む液化酸素は、上記濃縮塔2による精
留で、塔底部にクリプトン及びキセノンを10〜20倍
に濃縮した濃縮液が得られ、塔頂部からは酸素ガスが管
6に導出される。
【0014】上記塔底部の濃縮液には、クリプトン及び
キセノンに加えて、原料である液化酸素中に含まれてい
るメタンも濃縮され、1000ppm程度となることが
ある。これ以上メタン濃度が高まると危険であり、法的
規制もあるため、必要に応じてメタンパージ塔7を設
け、このメタンパージ塔7でメタンをパージする。
【0015】濃縮塔2の底部の濃縮液は、管8に導出さ
れて該濃縮液の液ヘッドで自然流入可能な位置に設置さ
れたメタンパージ塔7の中段に導入される。このメタン
パージ塔7の底部には、前記管3から導入される酸素ガ
スを分岐して用いるリボイラー9が設けられており、上
昇ガスを生成している。
【0016】また、メタンパージ塔7の中段、前記濃縮
液の導入部より下部には、前記濃縮塔2の頂部から管6
に導出された酸素ガスを上昇ガスとして導入する導入部
が設けられており、塔頂部には、前記濃縮塔2のリボイ
ラー4で液化し、管5に導出した液化酸素の一部が管9
に分岐して還流液として導入されている。
【0017】なお、このメタンパージ塔7の還流液に
は、該メタンパージ塔7のリボイラー9で液化した液化
酸素を用いることもできる。
【0018】このメタンパージ塔7の頂部からは、メタ
ンを多量に含む酸素ガスが管10に抜き出される。ま
た、メタンパージ塔7の底部には、クリプトンが約90
00ppm、キセノンが約1000ppmに濃縮される
とともに、原料液化酸素中に含まれていた炭化水素(残
存メタンも含む)が約1000ppmに濃縮される。
【0019】上記液化酸素中への炭化水素の過度の濃縮
は危険であるから、次に、この炭化水素を除去する工程
を行う。この炭化水素除去工程では、まず、メタンパー
ジ塔7の底部から管11に導出した塔底液を、加熱器1
2で気化した後、管13から加熱器14aを有する第1
触媒反応塔14に導入して含有する炭化水素類と酸素と
を反応させ、二酸化炭素及び水にする。
【0020】第1触媒反応塔14を導出したガスは、冷
却器15で降温した後、切換え使用される第1吸着器1
6の一方に導入され、触媒反応で生成した二酸化炭素と
水が吸着除去される。
【0021】上記第1の炭化水素除去工程から管17に
導出したガスは、熱交換器18で再び液化されて脱酸素
塔19の中段に導入される。
【0022】ここで、前記加熱器12は、前記メタンパ
ージ塔7より下方で、かつ、該メタンパージ塔7底部か
ら導出される塔底液を加熱器12で気化した後、前記第
1触媒反応塔14,第1吸着器16等を経て前記脱酸素
塔19に導入するために必要な圧力に相当する液ヘッド
が得られる位置に設置されている。
【0023】即ち、メタンパージ塔7塔底液と加熱器1
2との上下関係は、該加熱器12で気化したガスが、次
工程を経て脱酸素塔19に導入されるまでの工程におけ
る圧力損失と同等以上の圧力を与える液ヘッドが得られ
る高さ以上に設定される。本実施例では、約10mであ
る。
【0024】前記脱酸素塔19の底部には、前記同様、
酸素ガスを加熱源とするリボイラー20が設けられ、頂
部には、リボイラー20で液化した液化酸素を寒冷源と
する凝縮器21が設けられている。
【0025】この脱酸素塔19における精留により、塔
頂部にはクリプトンを10〜50ppm含む酸素ガスが
分離して管22から導出され、塔底部には、クリプトン
90〜95%及びキセノン5〜7%、残部が酸素及び微
量の炭化水素からなる液化ガスが分離する。
【0026】上記塔底部の液化ガスは、管23に導出さ
れた後、一時液化ガス容器24内に貯留される。この液
化ガス容器24内の液化ガスは、該液化ガスが所定量、
即ち、後工程で精留分離が可能な量になったときに管2
5に導出され、上記残留する酸素や炭化水素とクリプト
ン及びキセノンとを分離する次工程に送られる。
【0027】即ち、第2触媒塔,第2吸着器,第3触媒
塔,第3吸着器,分離塔等を経て、精製クリプトン及び
キセノンとして純度99.99%以上の製品ガスが得ら
れる。
【0028】本発明では、上記のようにして液化酸素中
からクリプトン及びキセノンを分離精製する装置におい
て、主凝縮蒸発器1a部分の液化酸素が自身の液ヘッド
で自然流入できる位置に濃縮塔2を設置するとともに、
該濃縮塔2の底部から導出する濃縮液が自身の液ヘッド
で自然流入できる位置にメタンパージ塔7を設置し、さ
らに、該メタンパージ塔7の底部から導出された塔底液
を気化して、次工程の第1触媒反応塔14,第1吸着器
16及び熱交換器18を経て脱酸素塔19に送る加熱器
12をメタンパージ塔7の下方に設置し、塔底液の液ヘ
ッドで前記経路にガスを送出するようにしたので、液化
酸素や濃縮液等の液ヘッドで次工程に液化ガス及び該液
化ガスを気化したガスを送出することができる。
【0029】これにより、従来設けられていたブロワー
等を省略することが可能となり、設備費や運転費の低減
が図れるとともに、不純物の侵入も防止できる。また、
濃縮塔2やメタンパージ塔7,加熱器12等を上下に立
体的に配置するので、設置面積の低減も図れる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のクリプト
ン及びキセノンの精製装置は、上述のような位置関係に
主凝縮蒸発器,濃縮塔,メタンパージ塔及び加熱器を配
設したので、液化酸素や濃縮液の自身の液ヘッドで次工
程に液化ガス及び該液化ガスを気化したガスを送出する
ことができ、ブロワーやポンプを設置する必要がなくな
るため、設備費や運転費の低減が図れるとともに、不純
物の侵入も防止できる。さらに、濃縮塔やメタンパージ
塔における精留圧力を減少させることができるので、精
留効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のクリプトン及びキセノンの精製装置の
一実施例を示す系統図である。
【符号の説明】
1…複精留塔 1a…主凝縮蒸発器 2…濃縮塔
4…リボイラー 7…メタンパージ塔 9…リボイラー 12…
加熱器 14…第1触媒反応塔 15…冷却器 16…
第1吸着器 18…熱交換器 19…脱酸素塔 20…リボ
イラー 21…凝縮器 24…液化ガス容器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 空気液化分離装置の複精留塔の主凝縮蒸
    発器部分から導出する液化酸素中のクリプトン及びキセ
    ノンを、濃縮塔,触媒反応装置,吸着装置,脱酸素塔等
    に順次導入して精製する装置において、前記濃縮塔を、
    前記主凝縮蒸発器より僅かに低く、該主凝縮蒸発器から
    の液化酸素が自身の液ヘッドで自然流入可能な位置に設
    けるとともに、該濃縮塔の底部から導出した濃縮液を気
    化する加熱器を、濃縮塔より下方で、かつ、該加熱器で
    気化して導出したガスを、前記触媒反応装置,吸着装置
    を経て前記脱酸素塔に導入するために必要な圧力に相当
    する液ヘッドが得られる位置に設置したことを特徴とす
    るクリプトン及びキセノンの精製装置。
  2. 【請求項2】 空気液化分離装置の複精留塔の主凝縮蒸
    発器部分から導出する液化酸素中のクリプトン及びキセ
    ノンを、濃縮塔,メタンパージ塔,触媒反応装置,吸着
    装置,脱酸素塔等に順次導入して精製する装置におい
    て、前記濃縮塔を、前記主凝縮蒸発器より僅かに低く、
    該主凝縮蒸発器からの液化酸素が自身の液ヘッドで自然
    流入可能な位置に設けるとともに、前記メタンパージ塔
    を、上記濃縮塔の底部から導出した濃縮液が自身の液ヘ
    ッドにより自然流入可能な位置に設け、さらに、該メタ
    ンパージ塔の底部から導出した塔底液を気化する加熱器
    を、メタンパージ塔より下方で、かつ、該加熱器で気化
    して導出したガスを、前記触媒反応装置,吸着装置を経
    て前記脱酸素塔に導入するために必要な圧力に相当する
    液ヘッドが得られる位置に設置したことを特徴とするク
    リプトン及びキセノンの精製装置。
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