JPH087020B2 - メタンを含まないクリプトンおよび／またはキセノンの極低温分離方法 - Google Patents
メタンを含まないクリプトンおよび／またはキセノンの極低温分離方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、キセノンとクリプトン
を空気から生産する極低温蒸留法に関する。
を空気から生産する極低温蒸留法に関する。
【０００２】
【従来の技術】クリプトンとキセノンは空気中に痕跡成
分として（それぞれ１．１４ｐｐｍと０．０８６ｐｐ
ｍ）存在し、空気の極低温蒸留から純粋の形で生産でき
る。これらの元素の双方とも酸素より揮発性が少い（沸
点は高い）ので、従って、普通の２塔式空気分離装置の
低圧塔にある液体酸素溜めに凝集する。酸素より少い揮
発性の不純物たとえばメタンも、クリプトンとキセノン
と共に液体酸素溜めに凝集するものである。残念なが
ら、酸素、メタン、クリプトン及びキセノンが含まれる
プロセス流れが、メタンとキセノンが混合して存在する
ため安全性の問題を提起する。
分として（それぞれ１．１４ｐｐｍと０．０８６ｐｐ
ｍ）存在し、空気の極低温蒸留から純粋の形で生産でき
る。これらの元素の双方とも酸素より揮発性が少い（沸
点は高い）ので、従って、普通の２塔式空気分離装置の
低圧塔にある液体酸素溜めに凝集する。酸素より少い揮
発性の不純物たとえばメタンも、クリプトンとキセノン
と共に液体酸素溜めに凝集するものである。残念なが
ら、酸素、メタン、クリプトン及びキセノンが含まれる
プロセス流れが、メタンとキセノンが混合して存在する
ため安全性の問題を提起する。
【０００３】メタンと酸素は、酸素中に５％のメタンが
含まれると最低発火限界を示す発火性混合物を生成す
る。安全操業を行うためには、酸素流に含まれるメタン
の濃度を前記の最低発火限界を有する濃度に近ずけては
ならないので、実際問題としては、最高許容メタン濃度
をこの最低発火限界を示すメタン濃度の何分の一かの濃
度に設定することが必要である。この最高許容メタン濃
度にすることによって底部生成液中でのクリプトンおよ
びキセノンの到達し得る濃度が著しく制限されてしま
う。それはこれら底部生成液がさらに高濃度に濃縮され
るとメタン濃度も前記した最低発火限界濃度を遥かに超
えるようになってしまうからである。従って、メタンを
予め工程流から除去しておくことが望ましい。
含まれると最低発火限界を示す発火性混合物を生成す
る。安全操業を行うためには、酸素流に含まれるメタン
の濃度を前記の最低発火限界を有する濃度に近ずけては
ならないので、実際問題としては、最高許容メタン濃度
をこの最低発火限界を示すメタン濃度の何分の一かの濃
度に設定することが必要である。この最高許容メタン濃
度にすることによって底部生成液中でのクリプトンおよ
びキセノンの到達し得る濃度が著しく制限されてしま
う。それはこれら底部生成液がさらに高濃度に濃縮され
るとメタン濃度も前記した最低発火限界濃度を遥かに超
えるようになってしまうからである。従って、メタンを
予め工程流から除去しておくことが望ましい。
【０００４】メタンは、一般には８００乃至１０００°
Ｆ（約２６．７乃至５３７．８℃）の温度で操作する燃
焼用バーナーを用いてクリプトンとキセノンとの濃縮流
から燃焼除去することができる。しかし、メタンの燃焼
により工程流中には水と二酸化炭素という好ましからざ
る副生不純物が生成する。そして通常これらの不純物を
分子吸着を用いて除去する必要がある。従って、現在行
われているメタンの除去方法においては、メタン燃焼用
バーナー、吸着装置および工程流を極低温からバーナー
操作温度になるまで加温し、吸着完了後再び極低温まで
戻すための幾つかの熱交換装置を設置する必要があっ
た。さらにまたこの方法によるときはメタンの除去に際
して、クリプトンとキセノンが若干損失してしまうとい
う問題もあった。
Ｆ（約２６．７乃至５３７．８℃）の温度で操作する燃
焼用バーナーを用いてクリプトンとキセノンとの濃縮流
から燃焼除去することができる。しかし、メタンの燃焼
により工程流中には水と二酸化炭素という好ましからざ
る副生不純物が生成する。そして通常これらの不純物を
分子吸着を用いて除去する必要がある。従って、現在行
われているメタンの除去方法においては、メタン燃焼用
バーナー、吸着装置および工程流を極低温からバーナー
操作温度になるまで加温し、吸着完了後再び極低温まで
戻すための幾つかの熱交換装置を設置する必要があっ
た。さらにまたこの方法によるときはメタンの除去に際
して、クリプトンとキセノンが若干損失してしまうとい
う問題もあった。
【０００５】背景となる技術で数多くの方法が教示され
ているが、その中には次のようなものがある。すなわ
ち：米国特許第４，６４７，２９９号は、酸素、クリプ
トン、キセノン及びメタンを含む供給材料流れから、ク
リプトンとキセノンを液体生成物流れに凝集させる方法
を開示する。この方法は、酸素とメタンを含む流れと関
連する安全性の問題を酸素の除去により多少とも解決す
ることを目的とする。酸素の除去は、単一蒸留装置で達
成される。酸素除去にあたっては、酸素、クリプトン、
キセノン及びメタンを含む供給材料液体を図４に示すよ
うに蒸留塔の中間位置に送り込む。２％以下の酸素を含
む蒸気流れを前記塔の前記中間位置の下の個所に導入す
る。３ｐｐｍ以下のクリプトンと０．２ｐｐｍ以下のキ
セノンを含む液体を前記中間点の上に導入して還流を付
与する。さらに蒸気を、前記塔の下部に位置するリボイ
ラーの下降液体を再沸騰させて供給する。クリプトンと
キセノンに凝集され、実質的に酸素を含まない液体生成
物流れを前記塔の下部から抜き取る。
ているが、その中には次のようなものがある。すなわ
ち：米国特許第４，６４７，２９９号は、酸素、クリプ
トン、キセノン及びメタンを含む供給材料流れから、ク
リプトンとキセノンを液体生成物流れに凝集させる方法
を開示する。この方法は、酸素とメタンを含む流れと関
連する安全性の問題を酸素の除去により多少とも解決す
ることを目的とする。酸素の除去は、単一蒸留装置で達
成される。酸素除去にあたっては、酸素、クリプトン、
キセノン及びメタンを含む供給材料液体を図４に示すよ
うに蒸留塔の中間位置に送り込む。２％以下の酸素を含
む蒸気流れを前記塔の前記中間位置の下の個所に導入す
る。３ｐｐｍ以下のクリプトンと０．２ｐｐｍ以下のキ
セノンを含む液体を前記中間点の上に導入して還流を付
与する。さらに蒸気を、前記塔の下部に位置するリボイ
ラーの下降液体を再沸騰させて供給する。クリプトンと
キセノンに凝集され、実質的に酸素を含まない液体生成
物流れを前記塔の下部から抜き取る。
【０００６】米国特許第４，６４７，２９９号に示され
た実施例では、塔の下部への蒸気供給材料は気体窒素
で、又塔の上部に送られた還流液体は液体窒素であっ
た。供給点の下に導入された前記気体窒素は酸素の下降
液体をストリップして塔の下部から抜き取られた液体生
成物には０．８％の酸素と９７．１％の窒素が含まれる
ようになる。クリプトンとキセノンの濃度は前記供給材
料中で、それぞれ４４３ｐｐｍと３８ｐｐｍから、クリ
プトンが１５，０００ｐｐｍ、キセノンが２，０００ｐ
ｐｍに液体生成物流れにおいて増加した。しかし、前記
液体生成物流れにおける約４，０００ｐｐｍの炭化水素
の濃度は、中間供給材料流れの中とは同一であった。米
国特許第４，６４７，２９９号に述べられた方法は、プ
ロセスから酸素を除去することで、メタン・酸素の混合
物と関連する問題を多少とも解消できる。炭化水素の大
部分はこの極低温蒸留では除去されないので、液体生成
物流れのさらなる処理により除去する必要がある。
た実施例では、塔の下部への蒸気供給材料は気体窒素
で、又塔の上部に送られた還流液体は液体窒素であっ
た。供給点の下に導入された前記気体窒素は酸素の下降
液体をストリップして塔の下部から抜き取られた液体生
成物には０．８％の酸素と９７．１％の窒素が含まれる
ようになる。クリプトンとキセノンの濃度は前記供給材
料中で、それぞれ４４３ｐｐｍと３８ｐｐｍから、クリ
プトンが１５，０００ｐｐｍ、キセノンが２，０００ｐ
ｐｍに液体生成物流れにおいて増加した。しかし、前記
液体生成物流れにおける約４，０００ｐｐｍの炭化水素
の濃度は、中間供給材料流れの中とは同一であった。米
国特許第４，６４７，２９９号に述べられた方法は、プ
ロセスから酸素を除去することで、メタン・酸素の混合
物と関連する問題を多少とも解消できる。炭化水素の大
部分はこの極低温蒸留では除去されないので、液体生成
物流れのさらなる処理により除去する必要がある。
【０００７】クリプトンとキセノンの生産に伴う安全性
の問題（酸素・メタンの混合物に関連する）に対処する
別の方法は米国特許第３，５９６，４７１号で開示され
た。この方法によれば、低圧塔溜めから抜き取られた液
体酸素を、メタンを除く炭化水素を除去する吸着装置
に、又その後、酸素ストリッピング塔の上部に送る。塔
の蒸気は、塔の下部に供給された気体アルゴン流れによ
り供給される。発生蒸気は酸素の下降液体をストリップ
してアルゴン塔に再循環させる。酸素ストリッピング塔
の溜めから抜き取られた液体生成物には、アルゴンに含
まれた酸素、クリプトン、キセノン及びメタンが含まれ
る。アルゴンを前記酸素ストリッピング塔の下部に導入
すると、酸素を有効に追い払って、生成物流れにはメタ
ンとの引火性混合物を形成するだけの十分な酸素が含ま
ないようになる。しかし、生成物流れに残留するメタン
と酸素は、純粋クリプトンとキセノンの入手前に除去し
ておく必要がある。メタンをメタンバーナーで除去し、
残留酸素を第２蒸留塔で除去する。本特許はさらに、酸
素を気体窒素（アルゴンの代りに）でストリップする東
ドイツ国特許第３９７０７号に示された方法を開示して
いる。前記東ドイツ国特許は、「平衡条件のため、窒素
での酸素の置換は不十分であることには変りがなく、結
果はストリッピング塔での精留は不良である」ことを教
示している。米国特許第３，５９６，４７１号は、酸素
よりはむしろメタンの除去を企てる西ドイツ国特許第
１，０９９，５６４号と１，２２１，５６１号の２特許
を詳論している。これらの特許の方法では、炭化水素が
吸着により稀釈されるので、液体酸素の広範な気化を用
いていたが、メタンはこの方法では全く排除できない。
の問題（酸素・メタンの混合物に関連する）に対処する
別の方法は米国特許第３，５９６，４７１号で開示され
た。この方法によれば、低圧塔溜めから抜き取られた液
体酸素を、メタンを除く炭化水素を除去する吸着装置
に、又その後、酸素ストリッピング塔の上部に送る。塔
の蒸気は、塔の下部に供給された気体アルゴン流れによ
り供給される。発生蒸気は酸素の下降液体をストリップ
してアルゴン塔に再循環させる。酸素ストリッピング塔
の溜めから抜き取られた液体生成物には、アルゴンに含
まれた酸素、クリプトン、キセノン及びメタンが含まれ
る。アルゴンを前記酸素ストリッピング塔の下部に導入
すると、酸素を有効に追い払って、生成物流れにはメタ
ンとの引火性混合物を形成するだけの十分な酸素が含ま
ないようになる。しかし、生成物流れに残留するメタン
と酸素は、純粋クリプトンとキセノンの入手前に除去し
ておく必要がある。メタンをメタンバーナーで除去し、
残留酸素を第２蒸留塔で除去する。本特許はさらに、酸
素を気体窒素（アルゴンの代りに）でストリップする東
ドイツ国特許第３９７０７号に示された方法を開示して
いる。前記東ドイツ国特許は、「平衡条件のため、窒素
での酸素の置換は不十分であることには変りがなく、結
果はストリッピング塔での精留は不良である」ことを教
示している。米国特許第３，５９６，４７１号は、酸素
よりはむしろメタンの除去を企てる西ドイツ国特許第
１，０９９，５６４号と１，２２１，５６１号の２特許
を詳論している。これらの特許の方法では、炭化水素が
吸着により稀釈されるので、液体酸素の広範な気化を用
いていたが、メタンはこの方法では全く排除できない。
【０００８】極低温法によりクリプトンとキセノンに凝
集された流れをつくる別の方法を米国特許第４，４０
１，４４８号に開示している。本方法は、標準２塔式空
気分離装置のほかに、２塔を用いてクリプトンとキセノ
ンを凝集する。この方法では、気体酸素（気体窒素）流
れを低圧塔の第１トレーの下から抜き取って希ガススト
リッピング塔の第１トレーの下に供給する。この塔の還
流を、低圧塔の気体酸素流れを抜き取った場所の上の位
置から抜き取った液体酸素流れにより付与する。希ガス
ストリッピング塔における煮沸を高圧塔からの気体窒素
流れとの間接熱交換により付与する。希ガスストリッピ
ング塔の上部から出る蒸気は、０．１乃至０．３（好ま
しい数値は０．２）の還流比で動作する。クリプトン、
キセノン及び炭化水素に凝集される液体を、希ガススト
リッピング塔の下部より抜き取り、それを、酸素交換塔
の上部に供給する。高圧塔から抜き取った気体窒素流れ
を酸素交換塔の第１段の下に導入して還流比が０．１５
乃至０．３５（好ましい数値は０．２４）になるように
する。酸素交換塔の煮沸を高圧塔からの気体窒素流れと
の間接熱交換により付与する。酸素交換塔の上部を出る
蒸気を低圧塔に再循環させる。クリプトンとキセノンに
凝集される。液体生成物を前記酸素交換塔の下部から抜
き取る。
集された流れをつくる別の方法を米国特許第４，４０
１，４４８号に開示している。本方法は、標準２塔式空
気分離装置のほかに、２塔を用いてクリプトンとキセノ
ンを凝集する。この方法では、気体酸素（気体窒素）流
れを低圧塔の第１トレーの下から抜き取って希ガススト
リッピング塔の第１トレーの下に供給する。この塔の還
流を、低圧塔の気体酸素流れを抜き取った場所の上の位
置から抜き取った液体酸素流れにより付与する。希ガス
ストリッピング塔における煮沸を高圧塔からの気体窒素
流れとの間接熱交換により付与する。希ガスストリッピ
ング塔の上部から出る蒸気は、０．１乃至０．３（好ま
しい数値は０．２）の還流比で動作する。クリプトン、
キセノン及び炭化水素に凝集される液体を、希ガススト
リッピング塔の下部より抜き取り、それを、酸素交換塔
の上部に供給する。高圧塔から抜き取った気体窒素流れ
を酸素交換塔の第１段の下に導入して還流比が０．１５
乃至０．３５（好ましい数値は０．２４）になるように
する。酸素交換塔の煮沸を高圧塔からの気体窒素流れと
の間接熱交換により付与する。酸素交換塔の上部を出る
蒸気を低圧塔に再循環させる。クリプトンとキセノンに
凝集される。液体生成物を前記酸素交換塔の下部から抜
き取る。
【０００９】米国特許第４，４０１，４４８号には、上
述の方法の計算機シミュレーション結果が報告されてい
る。酸素交換塔から抜き取った液体生成物中には、１．
０％の酸素、１１，０００ｐｐｍのクリプトン、９００
ｐｐｍのキセノン及び３，２００ｐｐｍの炭化水素が含
まれており、残部は窒素であった。この特許では先行方
法についての２つの問題点を幾分ではあるが解決してい
る。それは、第１に酸素交換塔の下部における窒素の導
入により酸素を効果的に駆逐して、この塔から抜き取ら
れた生成物中に炭化水素と引火性混合物を形成するよう
な多量の酸素が含まれないようにすることができること
であり、第２に該方法を極低温のままで行い得ることで
ある。しかし、この米国特許に示されたデータからは、
クリプトンの回収率は７２％と算出されており、このよ
うな低い回収率は満足し得るものではない。
述の方法の計算機シミュレーション結果が報告されてい
る。酸素交換塔から抜き取った液体生成物中には、１．
０％の酸素、１１，０００ｐｐｍのクリプトン、９００
ｐｐｍのキセノン及び３，２００ｐｐｍの炭化水素が含
まれており、残部は窒素であった。この特許では先行方
法についての２つの問題点を幾分ではあるが解決してい
る。それは、第１に酸素交換塔の下部における窒素の導
入により酸素を効果的に駆逐して、この塔から抜き取ら
れた生成物中に炭化水素と引火性混合物を形成するよう
な多量の酸素が含まれないようにすることができること
であり、第２に該方法を極低温のままで行い得ることで
ある。しかし、この米国特許に示されたデータからは、
クリプトンの回収率は７２％と算出されており、このよ
うな低い回収率は満足し得るものではない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、クリプト
ン、キセノン、酸素およびメタンを含む気体供給材料か
ら極低温蒸留法によって、クリプトンおよびキセノンを
分離取得するに際しての上記したような問題点を解決
し、より高い生産効率で経済的に純度の高いクリプトン
および／またはキセノンを安全に得ることのできるよう
な極低温分離方法を提供することを目的とするものであ
る。
ン、キセノン、酸素およびメタンを含む気体供給材料か
ら極低温蒸留法によって、クリプトンおよびキセノンを
分離取得するに際しての上記したような問題点を解決
し、より高い生産効率で経済的に純度の高いクリプトン
および／またはキセノンを安全に得ることのできるよう
な極低温分離方法を提供することを目的とするものであ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、メタンを含まないクリプトンおよびキセノ
ンの底部生成液と、高メタン廃オーバーヘッドとに分留
するために、クリプトン、キセノン、酸素およびメタン
を含む原料気体供給材料を極低温蒸留塔の中間位置に供
給すること、液体窒素、粗液体アルゴン、液体酸素、ま
たはこれらの液体の混合物からなる還流用液体を該蒸留
塔における該中間位置よりも上方位置に導入することに
より還流液を形成すること、および底部供給気体を該蒸
留塔における該中間位置よりも下方位置に導入すること
により還流蒸気を形成することによって、該原料気体供
給材料からクリプトン、キセノン、酸素およびメタンを
分離するに際して、該底部供給気体に少なくとも２％の
酸素および１ｐｐｍ以下のメタンを含む気体流を用い、
且つ該蒸留塔中の蒸気対液流比（Ｌ／Ｖ比）が０．１５
以下になるようにして該蒸留塔の操業を行なうことを特
徴とするメタンを含まないクリプトンおよび／またはキ
セノンの極低温分離方法である。
の本発明は、メタンを含まないクリプトンおよびキセノ
ンの底部生成液と、高メタン廃オーバーヘッドとに分留
するために、クリプトン、キセノン、酸素およびメタン
を含む原料気体供給材料を極低温蒸留塔の中間位置に供
給すること、液体窒素、粗液体アルゴン、液体酸素、ま
たはこれらの液体の混合物からなる還流用液体を該蒸留
塔における該中間位置よりも上方位置に導入することに
より還流液を形成すること、および底部供給気体を該蒸
留塔における該中間位置よりも下方位置に導入すること
により還流蒸気を形成することによって、該原料気体供
給材料からクリプトン、キセノン、酸素およびメタンを
分離するに際して、該底部供給気体に少なくとも２％の
酸素および１ｐｐｍ以下のメタンを含む気体流を用い、
且つ該蒸留塔中の蒸気対液流比（Ｌ／Ｖ比）が０．１５
以下になるようにして該蒸留塔の操業を行なうことを特
徴とするメタンを含まないクリプトンおよび／またはキ
セノンの極低温分離方法である。
【００１２】上記本発明の方法において、底部供給気体
に用いる気体流は１ｐｐｍ以下のメタンを含む高酸素含
有気体であることが好ましい。
に用いる気体流は１ｐｐｍ以下のメタンを含む高酸素含
有気体であることが好ましい。
【００１３】また、本発明においては、メタンを含まな
いクリプトンとキセノンよりなる底部生成液の一部をリ
ボイラーにおいて熱源に接触させ、沸騰させることによ
って該蒸留塔への付加的な還流蒸気の付与を行うことが
好ましい。
いクリプトンとキセノンよりなる底部生成液の一部をリ
ボイラーにおいて熱源に接触させ、沸騰させることによ
って該蒸留塔への付加的な還流蒸気の付与を行うことが
好ましい。
【００１４】
【作用】本発明は、クリプトンとキセノンとの濃縮流中
に存在するメタンの濃度を、メタン燃焼用バーナーを使
用して燃焼除去することによって達成できる濃度に等し
い水準である１ｐｐｍ以下の濃度に低減することがてき
るような極低温蒸留法である。本発明の方法によるとき
は、従来法による場合に較べて投下資本を削減し、煩雑
な操作を減らし、且つクリプトンとキセノンの回収率を
増大させ得るものであり、これらは安全性の問題以外に
この発明によって享受し得る大きな利点である。
に存在するメタンの濃度を、メタン燃焼用バーナーを使
用して燃焼除去することによって達成できる濃度に等し
い水準である１ｐｐｍ以下の濃度に低減することがてき
るような極低温蒸留法である。本発明の方法によるとき
は、従来法による場合に較べて投下資本を削減し、煩雑
な操作を減らし、且つクリプトンとキセノンの回収率を
増大させ得るものであり、これらは安全性の問題以外に
この発明によって享受し得る大きな利点である。
【００１５】本発明は、蒸留塔および関連装置によっ
て、酸素を主体として含む原料気体供給材料からメタン
を排除しながらクリプトンおよびキセノンを底部生成液
として分留濃縮する方法に係るものである。図１は本発
明の方法の概念図を示したものである。後述するように
粗クリプトン塔５１においては、メタン含有が１ｐｐｍ
以下のクリプトンとキセノンとの濃縮液が底部生成液と
して得られる。
て、酸素を主体として含む原料気体供給材料からメタン
を排除しながらクリプトンおよびキセノンを底部生成液
として分留濃縮する方法に係るものである。図１は本発
明の方法の概念図を示したものである。後述するように
粗クリプトン塔５１においては、メタン含有が１ｐｐｍ
以下のクリプトンとキセノンとの濃縮液が底部生成液と
して得られる。
【００１６】図１を参照すると、酸素、クリプトン、キ
セノンおよびメタンを含む気体供給材料を管路５０を経
て粗クリプトン塔５１の中間位置に導入し、蒸留を行う
ことによって廃オーバーヘッドとクリプトンおよび／ま
たはキセノンからなる底部生成液が得られる。
セノンおよびメタンを含む気体供給材料を管路５０を経
て粗クリプトン塔５１の中間位置に導入し、蒸留を行う
ことによって廃オーバーヘッドとクリプトンおよび／ま
たはキセノンからなる底部生成液が得られる。
【００１７】粗クリプトン塔５１に還流液を形成させる
ために、管路５２による還流用液体を該粗クリプトン塔
５１における気体供給材料導入位置（中間位置）よりも
上方の位置に導入する。管路５２によりの還流液として
適合する還流用液体の実例としては、標準的な２塔式空
気分離装置より生産された液体窒素、補助アルゴン塔で
生産されたアルゴンおよび空気分離装置の低圧塔から吸
着装置を経て得られた液体酸素などが挙げられる。この
うち３番目のものは図１に示されたものと同じであり、
吸着装置を通過する際に、吸着剤によってメタンを除く
炭化水素類および二酸化炭素のような高沸点不純物が除
去される。
ために、管路５２による還流用液体を該粗クリプトン塔
５１における気体供給材料導入位置（中間位置）よりも
上方の位置に導入する。管路５２によりの還流液として
適合する還流用液体の実例としては、標準的な２塔式空
気分離装置より生産された液体窒素、補助アルゴン塔で
生産されたアルゴンおよび空気分離装置の低圧塔から吸
着装置を経て得られた液体酸素などが挙げられる。この
うち３番目のものは図１に示されたものと同じであり、
吸着装置を通過する際に、吸着剤によってメタンを除く
炭化水素類および二酸化炭素のような高沸点不純物が除
去される。
【００１８】粗クリプトン塔５１に還流蒸気を形成させ
るためには、メタン１ｐｐｍ以下の酸素ガスを蒸気還流
用気体材料として粗クリプトン５１における気体供給材
料導入位置、即ち中間位置よりも下方の位置、好ましく
は底部平衡段の下方で且つ底部生成液の液面の上方の位
置に導入する。この蒸気還流用供給材料（以下、下部気
体供給材料または下部蒸気供給材料と称することもあ
る。）として適合する気体の実例としては、高圧塔の底
部上方の少なくとも１平衡段から抜き取ったガス流、前
記の補助アルゴン塔の底部上方の少なくとも１平衡段か
ら抜き取ったガス流、およびメタンを含まない酸素ガス
等が挙げられる。粗クリプトン塔５１は、メタン、クリ
プトン、キセノンを含む下降流をその順序で優先して上
昇蒸気流によりストリッピングし、上部の管路６２から
排出される廃オーバーヘッド中には供給材料中からのメ
タンの実質的全量が含まれ、クリプトンおよびキセノン
が含まれないようにし、また底部の管路６３を経て回収
される底部生成液中にはクリプトンとキセノンが濃縮さ
れ、メタン含有量が５ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ
以下になるようにして操業される。また、粗クリプトン
塔５１は０．１５以下の還流比で操業を行う。
るためには、メタン１ｐｐｍ以下の酸素ガスを蒸気還流
用気体材料として粗クリプトン５１における気体供給材
料導入位置、即ち中間位置よりも下方の位置、好ましく
は底部平衡段の下方で且つ底部生成液の液面の上方の位
置に導入する。この蒸気還流用供給材料（以下、下部気
体供給材料または下部蒸気供給材料と称することもあ
る。）として適合する気体の実例としては、高圧塔の底
部上方の少なくとも１平衡段から抜き取ったガス流、前
記の補助アルゴン塔の底部上方の少なくとも１平衡段か
ら抜き取ったガス流、およびメタンを含まない酸素ガス
等が挙げられる。粗クリプトン塔５１は、メタン、クリ
プトン、キセノンを含む下降流をその順序で優先して上
昇蒸気流によりストリッピングし、上部の管路６２から
排出される廃オーバーヘッド中には供給材料中からのメ
タンの実質的全量が含まれ、クリプトンおよびキセノン
が含まれないようにし、また底部の管路６３を経て回収
される底部生成液中にはクリプトンとキセノンが濃縮さ
れ、メタン含有量が５ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ
以下になるようにして操業される。また、粗クリプトン
塔５１は０．１５以下の還流比で操業を行う。
【００１９】本発明の方法における操業では、粗クリプ
トン塔５１の底部生成液中に含まれる酸素の濃度を高く
するために管路５３による下部気体供給材料中の酸素濃
度を高くすることが必須である。なお、底部生成液は、
主として酸素、アルゴンおよび窒素からなり（管路５２
および管路５３中の組成物により測定）、これに少量の
クリプトンおよびキセノンが含まれる。
トン塔５１の底部生成液中に含まれる酸素の濃度を高く
するために管路５３による下部気体供給材料中の酸素濃
度を高くすることが必須である。なお、底部生成液は、
主として酸素、アルゴンおよび窒素からなり（管路５２
および管路５３中の組成物により測定）、これに少量の
クリプトンおよびキセノンが含まれる。
【００２０】図１においては、粗クリプトン塔５１の下
部にリボイラー５５が設置されているが、これは操業に
際して必要不可欠なものではない。管路５３からの高酸
素の下部気体材料（蒸気還流用供給材料）は適切な温度
であればよく、たとえば、その露店温度若しくは熱交換
器中で適当な流体により僅かに過熱した程度の温度でよ
い。このような熱交換のための流体の例としては、２塔
式蒸留装置の高圧塔下部からの粗液体酸素、熱交換器か
らの冷却供給空気などが挙げられる。一般的に必要とさ
れる過熱量は供給気体材料の露点温度よりも数度程度上
であり、通常この差は７５°Ｆ（約２３．９℃）以下で
ある。
部にリボイラー５５が設置されているが、これは操業に
際して必要不可欠なものではない。管路５３からの高酸
素の下部気体材料（蒸気還流用供給材料）は適切な温度
であればよく、たとえば、その露店温度若しくは熱交換
器中で適当な流体により僅かに過熱した程度の温度でよ
い。このような熱交換のための流体の例としては、２塔
式蒸留装置の高圧塔下部からの粗液体酸素、熱交換器か
らの冷却供給空気などが挙げられる。一般的に必要とさ
れる過熱量は供給気体材料の露点温度よりも数度程度上
であり、通常この差は７５°Ｆ（約２３．９℃）以下で
ある。
【００２１】管路５３による高酸素の下部気体材料（蒸
気還流用供給材料）を過熱するか、またはリボイラー５
５を用いるときは、管路５３から抜き取られる底部生成
液中のクリプトンおよびキセノンの濃度をより高くする
ことができる。そしてこのことは、底部生成液中のメタ
ン濃度に重要な影響を与えるものではない。即ち、管路
５３からの高酸素下部気体材料は、露点温度であれ、僅
かに過熱されたものであれ、同様にメタン排除のために
有効であるといえる。
気還流用供給材料）を過熱するか、またはリボイラー５
５を用いるときは、管路５３から抜き取られる底部生成
液中のクリプトンおよびキセノンの濃度をより高くする
ことができる。そしてこのことは、底部生成液中のメタ
ン濃度に重要な影響を与えるものではない。即ち、管路
５３からの高酸素下部気体材料は、露点温度であれ、僅
かに過熱されたものであれ、同様にメタン排除のために
有効であるといえる。
【００２２】前述したように、管路５３による高酸素下
部気体材料（蒸気還流用供給材料）導入の目的は、メタ
ンを原料気体供給材料から還流蒸気相中に追い出して、
管路６２から排出される廃オーバーヘッド中に含ませて
塔外に除去することである。これは、粗クリプトン塔５
１の底部近傍の温度を僅かに上昇させることで十分達成
することができるし、管路５３からの高酸素の下部供給
材料の酸素含有量を増加させれば益々容易に達成するこ
とができる。従って、管路５３からの下部気体供給材料
中の酸素濃度が高ければ高いほど、底部生成液体中の酸
素濃度が高くなり、粗クリプトン塔５１におけるクリプ
トンとキセノンとをメタンから容易に分離することがで
きる。管路５３による下部気体供給材料として酸素を使
用した場合には、窒素を使用した場合に比べて粗クリプ
トン塔において所定の分離を達成するために、約３０％
の材料供給量および３０％のリボイラー負荷で済むこと
になる。
部気体材料（蒸気還流用供給材料）導入の目的は、メタ
ンを原料気体供給材料から還流蒸気相中に追い出して、
管路６２から排出される廃オーバーヘッド中に含ませて
塔外に除去することである。これは、粗クリプトン塔５
１の底部近傍の温度を僅かに上昇させることで十分達成
することができるし、管路５３からの高酸素の下部供給
材料の酸素含有量を増加させれば益々容易に達成するこ
とができる。従って、管路５３からの下部気体供給材料
中の酸素濃度が高ければ高いほど、底部生成液体中の酸
素濃度が高くなり、粗クリプトン塔５１におけるクリプ
トンとキセノンとをメタンから容易に分離することがで
きる。管路５３による下部気体供給材料として酸素を使
用した場合には、窒素を使用した場合に比べて粗クリプ
トン塔において所定の分離を達成するために、約３０％
の材料供給量および３０％のリボイラー負荷で済むこと
になる。
【００２３】先に述べた先行技術においては、液体生成
物（本発明における管路６３から排出される底部生成液
に相当する）中の酸素をアルゴンまたは窒素によって駆
逐除去することによって、酸素−メタン混合物による発
火危険性を排除しているが、これは、液体生成物中に存
在するメタン量がかなり多い場合に実施し得る技術であ
る。本発明の方法においては、管路５０からの気体供給
材料から混入するメタンの実質的全量を廃オーバーヘッ
ドとして管路６２から除去し、粗クリプトン塔５１の底
部生成液溜めにおけるメタン濃度を安全上問題のない１
ｐｐｍ以下にしたものである。下部気体供給材料として
酸素を用いること（従って粗クリプトン塔の液溜め中に
酸素が導入されること）は、粗クリプトン塔の容量を低
減し、投下資本を節減する上で好ましいことである。
物（本発明における管路６３から排出される底部生成液
に相当する）中の酸素をアルゴンまたは窒素によって駆
逐除去することによって、酸素−メタン混合物による発
火危険性を排除しているが、これは、液体生成物中に存
在するメタン量がかなり多い場合に実施し得る技術であ
る。本発明の方法においては、管路５０からの気体供給
材料から混入するメタンの実質的全量を廃オーバーヘッ
ドとして管路６２から除去し、粗クリプトン塔５１の底
部生成液溜めにおけるメタン濃度を安全上問題のない１
ｐｐｍ以下にしたものである。下部気体供給材料として
酸素を用いること（従って粗クリプトン塔の液溜め中に
酸素が導入されること）は、粗クリプトン塔の容量を低
減し、投下資本を節減する上で好ましいことである。
【００２４】通常行われる空気分離プラントからのクリ
プトンおよびキセノンの精製方法においては、生成酸素
中にメタンとともに、クリプトンおよびキセノンを濃縮
させて得られている。しかし、酸素中におけるメタンの
濃度が高まると酸素−メタンの発火性混合物を形成する
ために、メタンの濃縮度はおのずと制限される。このよ
うなメタン濃度の制限は、クリプトンおよびキセノンの
濃縮度にも制限を及ぼすことになる。本発明においてこ
の問題を、生成物中に移行するメタンを１ｐｐｍ以下の
酸素−メタン混合物による発火危険性のない濃度にする
ことで解決したものである。
プトンおよびキセノンの精製方法においては、生成酸素
中にメタンとともに、クリプトンおよびキセノンを濃縮
させて得られている。しかし、酸素中におけるメタンの
濃度が高まると酸素−メタンの発火性混合物を形成する
ために、メタンの濃縮度はおのずと制限される。このよ
うなメタン濃度の制限は、クリプトンおよびキセノンの
濃縮度にも制限を及ぼすことになる。本発明においてこ
の問題を、生成物中に移行するメタンを１ｐｐｍ以下の
酸素−メタン混合物による発火危険性のない濃度にする
ことで解決したものである。
【００２５】そして、本発明は、キセノン、クリプトン
およびメタンの持つ相対揮発度の差を巧みに利用して行
われたものである。キセノンの沸点は、クリプトンの沸
点より高く、クリプトンの沸点はメタンの沸点よりも高
い。従って所定の温度において平衡のある蒸気−液体混
合物（このような混合物は蒸留塔の各棚段において存在
する）に対して、キセノン、クリプトンおよびメタンの
蒸気および液体への分配が生じ、その分配は前記した相
対揮発度により支配される。クリプトンとメタンに比較
すると液相中には、キセノンは総量中のより大きな割合
で存在し、一方蒸気相中には、クリプトンとキセノンに
比較してメタンは総量中のより大きい割合で存在する。
およびメタンの持つ相対揮発度の差を巧みに利用して行
われたものである。キセノンの沸点は、クリプトンの沸
点より高く、クリプトンの沸点はメタンの沸点よりも高
い。従って所定の温度において平衡のある蒸気−液体混
合物（このような混合物は蒸留塔の各棚段において存在
する）に対して、キセノン、クリプトンおよびメタンの
蒸気および液体への分配が生じ、その分配は前記した相
対揮発度により支配される。クリプトンとメタンに比較
すると液相中には、キセノンは総量中のより大きな割合
で存在し、一方蒸気相中には、クリプトンとキセノンに
比較してメタンは総量中のより大きい割合で存在する。
【００２６】粗クリプトン塔５１には、二つの区画が具
えられている。それは、管路５０による原料気体供給材
料の導入位置（粗クリプトン塔５１の中間位置）から上
の区画（上部区画）と、該中間位置から下の区画（下部
区画）の二つである。両区画とも下降還流液流量の上昇
還流蒸気量に対する比率（Ｌ／Ｖ比）が０．１５以下で
操業されるが、上部区画は下部区画よりもＬ／Ｖ比が低
い。塔の下部区画における蒸気は、メタン、クリプト
ン、キセノンを下部区画の液体からこの順序でストリッ
プする。下部気体供給材料は窒素よりも酸素が優先的に
使用される。これは前述したように、酸素のほうがより
低い蒸気量で済むからである。
えられている。それは、管路５０による原料気体供給材
料の導入位置（粗クリプトン塔５１の中間位置）から上
の区画（上部区画）と、該中間位置から下の区画（下部
区画）の二つである。両区画とも下降還流液流量の上昇
還流蒸気量に対する比率（Ｌ／Ｖ比）が０．１５以下で
操業されるが、上部区画は下部区画よりもＬ／Ｖ比が低
い。塔の下部区画における蒸気は、メタン、クリプト
ン、キセノンを下部区画の液体からこの順序でストリッ
プする。下部気体供給材料は窒素よりも酸素が優先的に
使用される。これは前述したように、酸素のほうがより
低い蒸気量で済むからである。
【００２７】また、上部区画は下部区画とほぼ同一の原
理で操業される。管路５２からの還流用液体にはクリプ
トンおよびキセノンは含まれていないから、下降液体は
上昇蒸気中に含まれるクリプトンおよびキセノンは該蒸
気から除去する。この区画を具える目的はＬ／Ｖ比を調
節して管路６２から排出される廃オーバーヘッド中に管
路５０により導入された原料気体供給材料中に含まれる
実質的全メタン量が含まれるようにし、クリプトンとキ
セノンが含まれないようにすることである。計算機によ
るシミュレーション結果では粗クリプトン塔５１の操業
をＬ／Ｖ比０．１５以下で行うことにより所望の結果が
得られることが判った。
理で操業される。管路５２からの還流用液体にはクリプ
トンおよびキセノンは含まれていないから、下降液体は
上昇蒸気中に含まれるクリプトンおよびキセノンは該蒸
気から除去する。この区画を具える目的はＬ／Ｖ比を調
節して管路６２から排出される廃オーバーヘッド中に管
路５０により導入された原料気体供給材料中に含まれる
実質的全メタン量が含まれるようにし、クリプトンとキ
セノンが含まれないようにすることである。計算機によ
るシミュレーション結果では粗クリプトン塔５１の操業
をＬ／Ｖ比０．１５以下で行うことにより所望の結果が
得られることが判った。
【００２８】本発明の方法は、現行の方法が資本節約を
もたらすメタンバーナーの除去に結びつくので価値があ
る。メタンバーナーの除去はさらに、操作上で種々の利
点を内含する。それは本発明が完全に極低温の方法を利
用しているのに対し、メタンバーナーが８００乃至１０
００°Ｆ（約４２６．７乃至５３７．８℃）の温度で動
作するからである。
もたらすメタンバーナーの除去に結びつくので価値があ
る。メタンバーナーの除去はさらに、操作上で種々の利
点を内含する。それは本発明が完全に極低温の方法を利
用しているのに対し、メタンバーナーが８００乃至１０
００°Ｆ（約４２６．７乃至５３７．８℃）の温度で動
作するからである。
【００２９】
【実施例】本発明の方法の効力を示すため、本方法の機
械シミュレーションを、管路５３の下部気体供給材料の
２つの異なる供給材料組成を用い、又リボイラー５５を
使用して塔の操作を変化させ実施した。これら計算機シ
ミュレーションの結果を表１乃至４に示す。
械シミュレーションを、管路５３の下部気体供給材料の
２つの異なる供給材料組成を用い、又リボイラー５５を
使用して塔の操作を変化させ実施した。これら計算機シ
ミュレーションの結果を表１乃至４に示す。
【００３０】
【表１】 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 95％窒素／５％酸素下部供給材料53 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 流れ番号 ５０ ５２ ５３ ６２ ６３ ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 流量：モル／時間 1.00 1.25 42.5 44.5 0.25 圧力：ｐｓｉａ 23.4 23.1 25.0 22.8 25.2 温度：°Ｆ -288.6 -289.2 -309.7 -309.5 -308.3 組成 Ｏ２：％ 98.2 99.93 5.0 9.7 16.5 Ｎ２：％ - - 95.0 90.3 77.7 Ａｒ：ｐｐｍ 127 400 - 12.8 - Ｋｒ：ｐｐｍ 13273 27.1 - 1.8 52900 Ｘｅ：ｐｐｍ 1024 2.05 - - 4106 ＣＨ４：ｐｐｍ 3958 238.1 - 95.6 0.1 ――――――――――――――――――――――――――――――――――――
【００３１】
【表２】 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 下部供給材料５３としてのメタンを含まない酸素 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 流れ番号 ５０ ５２ ５３ ６２ ６３ ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 流量：モル／時間 1.00 1.25 10.5 12.5 0.25 圧力：ｐｓｉａ 23.4 23.1 25.0 22.75 25.2 温度：°Ｆ -288.6 -289.2 -287.6 -289.4 -286.3 組成 Ｏ２：％ 98.2 99.93 99.7 99.7 94.1 Ｎ２：％ - - - - - Ａｒ：ｐｐｍ 127 400 3000 2530 1775 Ｋｒ：ｐｐｍ 13273 27.1 - 3.3 53061 Ｘｅ：ｐｐｍ 1024 2.05 - - 4106 ＣＨ４：ｐｐｍ 3958 238.1 - 340 0.1 ――――――――――――――――――――――――――――――――――――
【００３２】
【表３】 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― リボイラー不使用：露点における下部蒸気供給材料53 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 流れ番号 ５０ ５２ ５３ ６２ ６３ ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 流量：モル／時間 1.0 1.25 42.5 42.1 2.64 圧力：ｐｓｉａ 23.4 23.1 25.0 22.8 25.2 温度：°Ｆ -288.6 -289.2 -309.7 -309.6 -309.5 組成 Ｏ２：％ 98.1 99.93 5.0 9.39 15.2 Ｎ２：％ - - 95.0 90.6 84.3 Ａｒ：ｐｐｍ 143 400 - 15 - Ｋｒ：ｐｐｍ 13668 27.1 - 1.2 5163 Ｘｅ：ｐｐｍ 1112 2.05 - - 421.3 ＣＨ４：ｐｐｍ 3978 238.1 - 101.5 0.2 ――――――――――――――――――――――――――――――――――――
【００３３】
【表４】 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― リボイラー不使用：過熱下部気体供給材料53 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 流れ番号 ５０ ５２ ５３ ６２ ６３ ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 流量：モル／時間 1.0 1.25 42.5 44.56 0.19 圧力：ｐｓｉａ 23.4 23.1 25.0 22.8 25.2 温度：°Ｆ -288.6 -289.2 -291.7* -309.5 -308.0 組成 Ｏ２：％ 98.1 99.93 5.0 9.7 16.4 Ｎ２：％ - - 95.0 90.3 75.9 Ａｒ：ｐｐｍ 143 400 - 14 - Ｋｒ：ｐｐｍ 13668 27.1 - 1.9 70676 Ｘｅ：ｐｐｍ 1112 2.05 - - 5783 ＣＨ４：ｐｐｍ 3978 238.1 - 96.0 0.1 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― ＊露点より１８°Ｆ（約７．８℃）を上回る温度で過熱 表１（下部供給材料５３の組成は９５％の窒素と５％の
酸素）と表２（下部供給材料の組成は９９．７％の酸
素）で示されたデータの比較では、この流れで酸素の増
加が及ぼす有利な影響を示す。この双方には高濃度のク
リプトンとキセノンを生成させる能力があるが、それに
は０．１ｐｐｍのメタンが含まれる。しかし、表１の流
れ５３の流量（９５％の窒素を含む）は、表２の同一流
れの流量の約４倍である。たしかに、流れ５３のＯ２成
分の増加の有利な影響を実証している。
酸素）と表２（下部供給材料の組成は９９．７％の酸
素）で示されたデータの比較では、この流れで酸素の増
加が及ぼす有利な影響を示す。この双方には高濃度のク
リプトンとキセノンを生成させる能力があるが、それに
は０．１ｐｐｍのメタンが含まれる。しかし、表１の流
れ５３の流量（９５％の窒素を含む）は、表２の同一流
れの流量の約４倍である。たしかに、流れ５３のＯ２成
分の増加の有利な影響を実証している。
【００３４】表３は、リボイラーを使用しない粗クリプ
トン塔の操作結果を示す。流れ番号は図１の番号に一致
する。この場合、粗クリプトン塔の下部への供給材料は
９５％の窒素と５％のＯ２のその露点での蒸気流れであ
る。液体生成物流れ６３中のメタン濃度は０．２ｐｐｍ
に低下しており、リボイラーを用いて得られたレベルに
匹敵する。生成物流れ６３のクリプトンとキセノンの濃
度は、それぞれ５，１６３ｐｐｍと４２１．３ｐｐｍで
ある。両濃度ともリボイラー使用して得られた濃度の約
１０％である。
トン塔の操作結果を示す。流れ番号は図１の番号に一致
する。この場合、粗クリプトン塔の下部への供給材料は
９５％の窒素と５％のＯ２のその露点での蒸気流れであ
る。液体生成物流れ６３中のメタン濃度は０．２ｐｐｍ
に低下しており、リボイラーを用いて得られたレベルに
匹敵する。生成物流れ６３のクリプトンとキセノンの濃
度は、それぞれ５，１６３ｐｐｍと４２１．３ｐｐｍで
ある。両濃度ともリボイラー使用して得られた濃度の約
１０％である。
【００３５】液体生成物流れ６３のクリプトンとキセノ
ンの濃度増加の方法は、下部供給材料５３をその露点を
上回る過熱をした蒸気として導入することである。粗ク
リプトン塔をリボイラーを使用しない操作結果を表４に
示す。その場合、塔の下部供給材料は、その露点を１８
°Ｆ（約７．８℃）上回る温度で過熱した９５％の窒素
と５％のＯ２の流れである。この場合、液体生成物流れ
６３のクリプトン、キセノン及びメタンの濃度はそれぞ
れ、７０，６７６ｐｐｍ、５，７８３ｐｐｍと０．１ｐ
ｐｍである。これらの濃度は、リボイラーが粗クリプト
ン塔で用いて得られた濃度にすべて匹敵する（表１の流
れ６３と表４の流れ６３との比較）。しかし、この技術
で補助熱交換器の使用が省ける。
ンの濃度増加の方法は、下部供給材料５３をその露点を
上回る過熱をした蒸気として導入することである。粗ク
リプトン塔をリボイラーを使用しない操作結果を表４に
示す。その場合、塔の下部供給材料は、その露点を１８
°Ｆ（約７．８℃）上回る温度で過熱した９５％の窒素
と５％のＯ２の流れである。この場合、液体生成物流れ
６３のクリプトン、キセノン及びメタンの濃度はそれぞ
れ、７０，６７６ｐｐｍ、５，７８３ｐｐｍと０．１ｐ
ｐｍである。これらの濃度は、リボイラーが粗クリプト
ン塔で用いて得られた濃度にすべて匹敵する（表１の流
れ６３と表４の流れ６３との比較）。しかし、この技術
で補助熱交換器の使用が省ける。
【００３６】本発明は、図２と３で示されるように主空
気分離装置と一体にできる。これら両図は一体化が達成
できるという数多い方法のうちのまさに２つの方法を示
すものである。
気分離装置と一体にできる。これら両図は一体化が達成
できるという数多い方法のうちのまさに２つの方法を示
すものである。
【００３７】一体化の好ましい方法を図２に引用する。
生クリプトン塔に、主空気分離装置の低圧塔の溜めの上
から抜き取った液体で還流させる。生クリプトン塔への
供給材料を低圧塔の溜めから抜き取った液体酸素で供給
する。生クリプトン塔におけるリボイル能力は主空気分
離装置の高圧塔からの気体窒素により付与される。この
気体窒素を生クリプトン塔の下部のリボイラーで液体窒
素に凝縮する。液体窒素の第１部分を主空気分離装置を
戻し、又第２部分を還流液体として粗クリプトン塔の上
部に供給する。先に述べた通り、液体窒素は粗クリプト
ン塔の還流に適する数種の液体のうちの１つである。炭
化水素吸着装置を出る液体酸素流れの１部分をこの還流
液体として使用できる。生クリプトン塔の下部から抜き
取ったクリプトン・キセノン濃縮物流れは、粗クリプト
ン塔の供給材料として役立つ。粗クリプトン塔中のスト
リップ蒸気を主空気分離装置の高圧塔の中間位置から抜
き取った純粋気体窒素流れから誘導する。粗クリプトン
塔の上部を出る蒸気を主空気分離装置の低圧塔に再循環
させる。メタンを含まないクリプトン・キセノン生成物
を粗クリプトン塔の下部から収集する。
生クリプトン塔に、主空気分離装置の低圧塔の溜めの上
から抜き取った液体で還流させる。生クリプトン塔への
供給材料を低圧塔の溜めから抜き取った液体酸素で供給
する。生クリプトン塔におけるリボイル能力は主空気分
離装置の高圧塔からの気体窒素により付与される。この
気体窒素を生クリプトン塔の下部のリボイラーで液体窒
素に凝縮する。液体窒素の第１部分を主空気分離装置を
戻し、又第２部分を還流液体として粗クリプトン塔の上
部に供給する。先に述べた通り、液体窒素は粗クリプト
ン塔の還流に適する数種の液体のうちの１つである。炭
化水素吸着装置を出る液体酸素流れの１部分をこの還流
液体として使用できる。生クリプトン塔の下部から抜き
取ったクリプトン・キセノン濃縮物流れは、粗クリプト
ン塔の供給材料として役立つ。粗クリプトン塔中のスト
リップ蒸気を主空気分離装置の高圧塔の中間位置から抜
き取った純粋気体窒素流れから誘導する。粗クリプトン
塔の上部を出る蒸気を主空気分離装置の低圧塔に再循環
させる。メタンを含まないクリプトン・キセノン生成物
を粗クリプトン塔の下部から収集する。
【００３８】一体化のもう１つ別の方法を図３で示す。
生クリプトン塔を主空気分離装置の低圧塔の溜めの上か
ら抜き取った液体で還流させる。主空気分離装置の低圧
塔の溜めから抜き取った液体酸素を中間位置で生クリプ
トン塔に供給する。主空気分離装置の低圧塔の溜めの上
から抜き取った気体酸素の１部分を生クリプトン塔の下
部にストリップ蒸気として供給する。この気体酸素流れ
の任意の第２部分を生クリプトン塔の上部を出る蒸気に
付加し、気体酸素生成物として回収する。生クリプトン
塔の蒸気は液体からメタンをストリップして、塔の下部
から回収した生成物に供給材料と共に塔に流入するメタ
ンの部分が含まれるようにする。この下部生成物流れを
炭化水素吸着装置を通過させ（メタンはこの工程では除
去されない）、その後、粗クリプトン塔に供給する。こ
の供給材料の１部を粗クリプトン塔の上部に供給し、そ
れによって還流を付与する。供給材料の第２部分を中間
位置で塔に供給する。この第２部分をリボイル域のすぐ
上、第１平衡段の直ぐ下の位置でも供給できる。塔の蒸
気を、リボイラーで塔の下部に付与し、このリボイラー
の能力を適当なプロセス流れ、たとえば主空気分離装置
の高圧塔からの気体窒素により付与する。リボイラーで
凝縮された窒素を主空気分離装置の適当な場所に戻す。
粗クリプトン塔の蒸気はメタンの液体をストリップし
て、塔の下部から回収したクリプトン・キセノン生成物
に非常に低い濃度のメタンが含まれるようにする。粗ク
リプトン塔の上部からの蒸気を生クリプトン塔の下部に
供給して生クリプトン塔に付加蒸気を供給する。粗クリ
プトンは、供給材料液体を分割しないで、供給材料液体
のすべてを塔の上部で供給する別の方法で操作できる。
生クリプトン塔を主空気分離装置の低圧塔の溜めの上か
ら抜き取った液体で還流させる。主空気分離装置の低圧
塔の溜めから抜き取った液体酸素を中間位置で生クリプ
トン塔に供給する。主空気分離装置の低圧塔の溜めの上
から抜き取った気体酸素の１部分を生クリプトン塔の下
部にストリップ蒸気として供給する。この気体酸素流れ
の任意の第２部分を生クリプトン塔の上部を出る蒸気に
付加し、気体酸素生成物として回収する。生クリプトン
塔の蒸気は液体からメタンをストリップして、塔の下部
から回収した生成物に供給材料と共に塔に流入するメタ
ンの部分が含まれるようにする。この下部生成物流れを
炭化水素吸着装置を通過させ（メタンはこの工程では除
去されない）、その後、粗クリプトン塔に供給する。こ
の供給材料の１部を粗クリプトン塔の上部に供給し、そ
れによって還流を付与する。供給材料の第２部分を中間
位置で塔に供給する。この第２部分をリボイル域のすぐ
上、第１平衡段の直ぐ下の位置でも供給できる。塔の蒸
気を、リボイラーで塔の下部に付与し、このリボイラー
の能力を適当なプロセス流れ、たとえば主空気分離装置
の高圧塔からの気体窒素により付与する。リボイラーで
凝縮された窒素を主空気分離装置の適当な場所に戻す。
粗クリプトン塔の蒸気はメタンの液体をストリップし
て、塔の下部から回収したクリプトン・キセノン生成物
に非常に低い濃度のメタンが含まれるようにする。粗ク
リプトン塔の上部からの蒸気を生クリプトン塔の下部に
供給して生クリプトン塔に付加蒸気を供給する。粗クリ
プトンは、供給材料液体を分割しないで、供給材料液体
のすべてを塔の上部で供給する別の方法で操作できる。
【００３９】
【発明の効果】適当な還流液体を用いると、蒸留装置を
離れるメタン含有蒸気流れの中のクリプトンとキセノン
の損失を低減できる。
離れるメタン含有蒸気流れの中のクリプトンとキセノン
の損失を低減できる。
【図１】本発明の方法の略図である。
【図２】本発明の方法を組み入れた空気分離装置の略図
である。
である。
【図３】本発明の方法を組み入れた空気分離装置の代替
実施例の略図である。
実施例の略図である。
【図４】米国特許第４，６４７，２９９号に教示された
先行技術の方法の略図である。
先行技術の方法の略図である。
５０ 管路（液体供給材料流れ） ５１ 粗クリプトン塔 ５２ 管路（液体流れ） ５３ 高酸素気体供給材料流れ ５５ リボイラー ６２ 管路（廃オーバーヘッド−留出物） ６３ 管路（液体下部Ｋｒ−Ｘｅ生成物）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブライアン．ユーゲン．ファーレル アメリカ合衆国．18051．ペンシルバニア 州．フォーゲルスヴィレ．ヴァリィ．ヴュ ー．コート．６ (56)参考文献 特開 昭58−64479（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−26477（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−194179（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】 メタンを含まないクリプトンおよびキセ
ノンの底部生成液と、高メタン廃オーバーヘッドとに分
留するために、クリプトン、キセノン、酸素およびメタ
ンを含む原料気体供給材料を極低温蒸留塔の中間位置に
供給すること、液体窒素、粗液体アルゴン、液体酸素、
またはこれらの液体の混合物からなる還流用液体を該蒸
留塔における該中間位置よりも上方位置に導入すること
により還流液を形成すること、および底部供給気体を該
蒸留塔における該中間位置よりも下方位置に導入するこ
とにより還流蒸気を形成することによって、該原料気体
供給材料からクリプトン、キセノン、酸素およびメタン
を分離するに際して、該底部供給気体に少なくとも２％
の酸素および１ｐｐｍ以下のメタンを含む気体流を用
い、且つ該蒸留塔中の蒸気対液流比（Ｌ／Ｖ比）が０．
１５以下になるようにして該蒸留塔の操業を行なうこと
を特徴とするメタンを含まないクリプトンおよび／また
はキセノンの極低温分離方法。 - 【請求項２】 該気体流が１ｐｐｍ以下のメタンを含む
高酸素含有気体である請求項１記載のメタンを含まない
クリプトンおよび／またはキセノンの極低温分離方法。 - 【請求項３】 メタンを含まないクリプトンおよびキセ
ノン底部生成液の一部をリボイラーにおいて熱源に接触
させ、沸騰させることによって該蒸留塔への付加的な還
流蒸気を付与する請求項１記載のメタンを含まないクリ
プトンおよび／またはキセノンの極低温分離方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/650,523 US5063746A (en) | 1991-02-05 | 1991-02-05 | Cryogenic process for the production of methane-free, krypton/xenon product |
| US07/650523 | 1991-02-05 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0560461A JPH0560461A (ja) | 1993-03-09 |
| JPH087020B2 true JPH087020B2 (ja) | 1996-01-29 |
Family
ID=24609281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4038554A Expired - Lifetime JPH087020B2 (ja) | 1991-02-05 | 1992-01-29 | メタンを含まないクリプトンおよび／またはキセノンの極低温分離方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5063746A (ja) |
| JP (1) | JPH087020B2 (ja) |
| CA (1) | CA2060222A1 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5313802A (en) * | 1993-02-16 | 1994-05-24 | Air Products And Chemicals, Inc. | Process to produce a krypton/xenon enriched stream directly from the main air distillation column |
| US5309719A (en) * | 1993-02-16 | 1994-05-10 | Air Products And Chemicals, Inc. | Process to produce a krypton/xenon enriched stream from a cryogenic nitrogen generator |
| US5617860A (en) * | 1995-06-07 | 1997-04-08 | Smithsonian Astrophysical Observatory | Method and system for producing polarized 129 Xe gas |
| FR2844039B1 (fr) * | 2002-09-04 | 2005-04-29 | Air Liquide | Procede et installation de production d'oxygene et de gaz rares par distillation cryogenique d'air |
| US6694775B1 (en) * | 2002-12-12 | 2004-02-24 | Air Products And Chemicals, Inc. | Process and apparatus for the recovery of krypton and/or xenon |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1667639A1 (de) * | 1968-03-15 | 1971-07-08 | Messer Griesheim Gmbh | Verfahren zum Gewinnen eines Krypton-Xenon-Gemisches aus Luft |
| DE2055099A1 (de) * | 1970-11-10 | 1972-05-18 | Messer Griesheim Gmbh, 6000 Frankfurt | Verfahren zur Anreicherung von Krypton und Xenon in Luftzerlegungsanlagen |
| JPS5743186A (en) * | 1980-08-29 | 1982-03-11 | Nippon Oxygen Co Ltd | Production of krypton and xenon |
| JPS5743185A (en) * | 1980-08-29 | 1982-03-11 | Nippon Oxygen Co Ltd | Production of krypton and xenon |
| US4401448A (en) * | 1982-05-24 | 1983-08-30 | Union Carbide Corporation | Air separation process for the production of krypton and xenon |
| US4647299A (en) * | 1984-08-16 | 1987-03-03 | Union Carbide Corporation | Process to produce an oxygen-free krypton-xenon concentrate |
-
1991
- 1991-02-05 US US07/650,523 patent/US5063746A/en not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-01-29 CA CA002060222A patent/CA2060222A1/en not_active Abandoned
- 1992-01-29 JP JP4038554A patent/JPH087020B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5063746A (en) | 1991-11-12 |
| CA2060222A1 (en) | 1992-08-06 |
| JPH0560461A (ja) | 1993-03-09 |
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