Brevet FR2028034A1 — publié le 19701009

i 2028034 la présente invention concerne un procédé d'obtention de gaz rares tels que krypton et xénon à partir d'oxygène liquide enrichi en ces gaz, qui a été obtenu dans des installations de décomposition de.l'air. 5 On connaît un procédé d'obtention des gaz rares tels que krypton et xénon, dans lequel ces gaz sont obtenus à partir d'oxygène liquide enrichi en ces gaz provenant d'installations de décomposition de l'air. Dans ce cas, l'oxygène est amené à l'état liquide dans une colonne d'absorption et y est vaporisé. 10 les gaz rares constitués par le, krypton et le xénon sont absorbés ensemble avec d'autres hydrocarbures encore présents à partir de l'oxygène au moyen d'un agent de lavage. On chasse ensuite de l'agent de -lavage, en deux stao.es de régénération, 1'oxygène absorbé en même temps, ainsi que les hydrocarbures et les gaz 15 rares formés par le krypton et le -xénon. Ce procédé- présente l'inconvénient, qu'on ne peut utiliser, en raison de la basse température du procédé de lavage d'environ -180°C, que du tétra-fluorure de carbone comme agent de lavage, dont JLe_ point de fusion n'est inférieur que de 4° à la tempéra-20 ture du procédé de lavage. Il résulte de ce fait, lors du réglage de la température du procédé de lavage, des difficultés importantes. Une circulation élevée de l'agent de lavage est en outre requise, étant donné que le pouvoir dissolvant de l'agent de lavage est faible à la pression 25 de travail de ce procédé. X'invention a pour but un procédé pour l'obtention des gaz rares tels que krypton et xénon, dans lequel on peut utiliser un agent de lavage peu coûteux et dans lequel oh élimine le danger de la solidification de l'agent de lavage pendant le lavage. 30 l'invention a pour but de développer un procédé pour l'obten tion des gaz rares tels que krypton et xénon à partir d'oxygène liquide enrichi en ces gaz, dans lequel le lavage est effectué à une température de -100 à -110°C. Ce procédé devant se distinguer par une faible circulation d'agents de lavage. 35 On obtient ce résultat conformément à l'invention, du fait que dans un procédé pour l'obtention des gaz rares tels que krypton et xénon à partir d'oxygène liquide enrichi en ces gaz provenant d'installations de décomposition de l'air, les gaz rares tels que krypton et xénon ensemble avec des hydrocarbures 69 00397 2- 2028034 étant absorbés à partir de l'oxygène, par un agent de lavage, dans une colonne d'absorption et étant ensuite chassés des agents de lavage en deux stades de régénération, l'oxygène liquide est refoulé à une pression de 10 à 50 atm. avant l'introduction dans 5 la colonne d'absorption, vaporisé sous cette pression, puis est employé pour le refroidissement de l'agent de lavage utilisé pour le procédé d'absorption, l'oxygène sous forme de vapeur étant surchauffé. Suivant un perfectionnement du procédé, on ajoute les gaz 10 chassés dans le premier stade de régénération à 11 oxygène surchauffé devant être introduit dans la colonne d'absorption. Âvaa-tageusement, on effectue l'opération d'absorption en utilisant âu difluorodichlorométhane comme agent de lavage à des températures de -50 à 140°C. Suivant un développement du procédé,' la chaleur 15 nécessaire pour la vaporisation de l'oxygène liquide est fournie par refroidissement d'un courant partiel del'air chaud sous pression élevée entrant dans l'installation de décomposition de l'air» Les courants gazeux satures de-vapeurs d'agents de lavage sont ra-menés du stade de lavage et du deuxième stade de_régénération ©t 20 sont amenés à travers des dispositifs d'absorption garnis de tamis moléculaires et les gaz de désorption produits lors de la-régénération des tamis moléculaires sont amenés à l'oxygène sure-chauffe à introduire .dans la colonne d'absorption. L'invention est expliquée plus en détail à l'aide d'un 25 exemple de réalisation non limitatif, à l'aide du dessin annexé*- L'oxygène liquide provenant de l'installation de décomposition de l'air parvient par le conduit collecteur 1 dans le réservoir 2. La pression est alors d'environ 1,5 atm. et la teiïS-pérature est d'environ -180°C. Au moyen de la pompe 3, on retiré 30 de manière continue de l'oxygène liquide a partir du réservoir fixe 2, on amene la.'pression au moyen de la Trompe 3 à 25 atm. et ; r on l'introduit dans le premier vaporisateur 4 chauffé par de l'air sous pression élevée. A cet emplacement l'oxygène liquide est amené à l'état de vapeur saturée. L'oxygène sortant présente 35 alors une température de -135°C. Avant l'entrée dans le premier dispositif de transmission de chaleur 5, qui sèrt^à-compenser las pertes de froid dans le circuit de l'agent de lavage, l'oxygène est mélangé avec le gaz de recompression contenant-du'krypton âuï; premier séparateur 12 sortant du deuxième dispositif 6-de transs: 69 00397 3 2028034 mission de chaleur. La somme des deux courants gazeux forme l'alimentation de l1absorbeur 7. l'absorbeur 7 est réalisé sous forme d'une colonne de corps de remplissage. La vapeur et l'oxygène surchaufl'és provenant du premier dispositif 5 de transmis-5 sion de chaleur sont amenés dans la partie inférieure de l'absorbeur 7 et circulent dans la colonne"de bas en haut. On fait circuler à contre-courant l'agent d'absorption constitué par le difluorodichlorométhane qui absorbe à environ -110°C5 outre les constituants d'accompagnement formés par l'oxygène et le méthane, 10 environ 99 % du krypton contenu dans l'alimentation . Le gaz élé-miné quitte l'absorbeur 7 à la tête de celui-ci et est détendu afi.n d* obtenir des frigories supplémentaires par la soupape de réglage 8. L'agent d'absorption chargé parvient depuis le fond de 15 l'absorbeur 7 à travers le troisième dispositif de transmission de chaleur 9 et le quatrième dispositif de transmission de chaleur 10, dans lesquels il est chauffé avec l'agent absorbeur régénéré, dans le cinquième dis.positif de transmission de chaleur 11. Un nouveau chauffage de l'agent d'absorption chargé a 20, lieu dans ce dispositif de transmission de chaleur 11 à la température de travail du premier dispositif 12 de séparation. Ensuite on le détend dans la soupape 13 de réglage à la pression de travail du premier séparateur 12 à environ 3atm. Le premier séparateur 12 est également réalisé comme colonne à corps de rem-25 plissage et comporte dans son fond un élément de, chauffage 14 pour l'obtention de la quantité requise de vapeur de séparation. La vapeur de séparation entraîne à partir de l'agent d'absorption chargé à la tête du premier séparateur 12, de préférence les constituants peu solu'oles formés par l'oxygène et le méthane. 30 En raison de la sélectivité relativement faible entre le krypton et le méthane, une partie du krypton dissous est également chassée. Pour éviter des pertes de krypton on recomprime le gaz de tête du premier séparateur 12. Il parvient par l'intermédiaire d'un séparateur 15 de liquide à la soupape 16 de réglage 35 qui réduit la pression gazeuse, de manière correspondant au voJume d'aspiration du dispositif de recompression 17. Le gaz de recompression comprimé à la pression de l'absorbeur est refroidi dans le deuxième dispositifcfe transmission de chaleur 6 au moyen de gaz de l'absorbeur et est mélangé avec l'oxygène vaporisé devant 69 00397 4 2028034 le premier dispositif 5 de transmission de chaleur. L'agent d'absorption partiellement régénéré du fond du premier séparateur 12 est refroidi dans le quatrième dispositif de transmission de chaleur 10 à la température de travail du 5 deuxième séparateur 18 et est détendu ensuite au moyen de la soupape 19 d'étranglement à la pression de travail du deuxième séparateur 18, c'est-à-dire à envrion 2 atm. Le deuxième séparateur 18 est également constitué comme colonne à corps de remplissage, et pour l'obtention de la quantité requise de gaz 10 d'entraînement il comporte dans son fond un chauffage 20. La vapeur de séparation entraîne presque complètement le krypton contenu dans l'agent de lavage. La température est dans ce procédé d'enyiron -10°G. L'agent d'absorption retiré du fond du deuxième séparateur 18 est amené dans le troisième dispositif 9 15 de transmission de chaleur et est amené à partir de là, au moyen de la deuxième pompe 26, dans le premier dispositif de transmission de chaleur 5 et ensuite, avec une température d'environ -110°G, à la tête de l'absorbeur 7. Le mélange de vapeur et de gaz qui sort à la tête du deuxième séparateur 18 est formé 20 essentiellement de krypton, xénon et difluorodichlorométhane. Il est amené dans le premier condenseur 21 et ensuite dans le deuxième condenseur 22, où la fraction de difluorodichlorométhane du gaz riche en krypton est diminuée en deux stades. Les con-densats qui se produisent alors sont ramenés dans le deuxième 25 séparateur 18. Le refroidissement des condenseurs 21 et 22 a lieu avec le gaz d'échappement de l'absorbeur 7 qui sort du deuxième dispositif de transmission de chaleur 6. Les deux condenseurs 21 et 22 sont montés en parallèle en ce qui concerne l'agent de refroidissement. 30 La phase gazeuse du deuxième condenseur 22 contient environ 90 io de krypton et de xénon, elle quitte le processus pour un traitement ultérieur par le conduit 23, l'élimination de la partie restante de difluorodichlorométhane étant effectuée dans une installation d'absorption à tamis moléculaire monté à la 35 suite. Le même le gaz provenant de l'absorbeur 7 et ensuite du deuxième dispositif de transmission de chaleur 6 est amené par le conduit 24- dans l'installation d'absorption à tamis moléculaire. Le gaz d'echappement de l'absorbeur 7, réchauffé lors du refroidissement des condenseurs 21 et 22 quitte le processus par le 69 00397 5 2028034 conduit 25 et est utilisé lors de la régénération de l'installation d'adsorption à tamis moléculaire comme gaz de rinçage. Les gaz de désorption produits lors de la régénération de l'installation d'adsorption à tamis moléculaire peuvent être ajoutés 5 avantageusement à l'oxygène surchauffé introduit dans l'absorbeur 7. Le chauffage du cinquième dispositif de transmission de chaleur 11 et des séparateurs 12 et 18 a lieu avec de l'eau de réfrigérants. Les pertes d'agents d'absorption sont compensées par introduction de difluorodichlorométhane frais dans le cou-10 rant d'agents de lavage régénérés par le conduit 27. Le gaz d'absorbeur sortant par les conduits 24 et 25 est ramené dans l'installation d'oxygène avec environ 98 $ en volume d'oxygène. 69 00397 6 2028034 REVENDICATIONS 1 - Procédé pour l'obtention des gaz. rares tels que krypton et xénon à partir d'oxygène liquide enrichi en ces gaz provenant d'installations de décomposition de l'air, dans lequel les gaz 5 rass formés par le krypton et le xénon sont absorbés ensemble, avec des hydrocarbures à partir de l'oxygène, au moyen d'un agent de lavage, dans une colonne d'absorption et sont ensuite chassés de cet agent de lavage dans deux stades de régénération, caractérisé par le fait que l'oxygène liquide est amené avant 10 l'introduction dans la colonne d'absorption, à une pression de 10 à 50 atm, est vaporisé sous cette pression et est utilisé ensuite pour refroidissement de l'agent de lavage pour le procédé d'absosp tion. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le 15 fait .que les gaz chassés dans le premier stade de régénération sont ajoutés à l'oxygène surchauffé devant être introduit dans la colonne d'absorption. .. . ..._ 3 - Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par "Te fait"que le procédé d'absorption est effectué à des tempé- 20 ratures de -50° à -140°C avec utilisation de difluorodichlorométhane comme agent de lavage. 4 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la chaleur nécessaire à la vaporisation de 1»oxygène liquide est fournie par refroidissement d'un courant 25 partiel de l'air chaud, sous pression élevée, entrant dans l'installation de décomposition de l'air. 5 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les courants gazeux saturés sortant du stade de lavage et du deuxième stade de régénération, sont ecn— 30 duits à travers des dispositifs d'absorption garnis de tamis moléculaires et les gaz de désorption produits lors de la régénération des tamis moléculaires sont amenés à l'oxygène anr-chauffé devant être introduit dans la colonne d'absorption..