153546. lajstromszámú szabadalom • Eljárás hélium és neon kinyerésére levegő nitrogénre és oxigénre történő elválasztásánál
3 158546 4 berendezésekből konstans módon elszívott iners gázokban, amelyeket a gazdaságos kinyerés végett természetes hidrogéntartalmú levegő esettében 5% hélium-neon gázkeverékre állítanak be, a berendezések kondenzátoraiban az iners gáztü'kör a cseppfolyósítandó nitrogén felett annyira feldúsul, hogy a kondenzátorok hőcserélő felületei hatástalanná válnak és a készülékek üzemeltetését is szüneteltetni kell. ' A készülékek leállítása oxigén, nitrogén és hélium-neon gázkeverék kinyerése esetében ui. elkerülhető ákktor, Iba az elszívott iners gázok-, ban a hélium és neontartalmat kb. 1%-ra állítják be, mivel ilyenkor ingadozó hidrogéntartalom esetén a vázolt hátrányok nem lépnek fel. Ez az eljárás azonban a hélium és neon gazdaságos kinyerése szempontjából nem jöhet számításba. Az elmondottak folytán a kémiai iparterületeken üzemeltett levegőbontó berendezé- ' sekkel a hélium is neon kinyerése az iners gázokból az oxigén- és nitrogéngyártás megzavarása nélkül gazdaságos módon nem oldható meg. Ebből adódik az a feladat, hogy oxigén és nitrogén levegőbontó berendezések iners gázaiból lehessen héliumot és neont a fent vázolt hátrányok: elkerülésével gazdaságos módon élőállítani. Azt találtuk, hogy a vázolt nehézségek kiküszöbölhetők, hogyha az iners gázokat ismert módon cseppfolyósító berendezésbe vezetjük, amelyben a nitrogén és oxigén kondenzálódik és héliumot, valamint neont tartalmazó gázkeveréket lehet ledesztillálni, míg a levegőbontó berendezés insrs gázaiban levő hidrogént ismert módon, pl. katalitikus elégetés útján távolítjuk el, ha a levegőbontó berendezésből folyamatosan leszívott iners gázok mennyiségét a találmány szerinti módon úgy szabályozzuk, hogy az iners gázok hővezetőképessége a 0,02319 —: erteket ne haLadja meg. m.hcr Célszerűnek bizonyult az iners gázok leszívatásának oly módon való szabályozása, hogy azok. hővezetőképessége 0,02315 állandó értém.h€° ken mariadjon. Jóllelet a hélium, neon és hidrogén hővezetőképességi értékei a nitrogénnel és oxigénnel Összehasonlítva egyértelmű visszakövetkeztetést az iners gázok mennyiségére nem engednek meg, az iners gázoik hővezetőképességi értéktől függő szabályozásával meglepő módon el lehet érni, hogy a levegőbontó »berendezésekből a hélium és neon kinyerése üzemzavar nélkül történhet. A találmány szerinti módon először sikerült megoldani azt, hogy a kémiai iparterületeken üzemeltetett levegőbontó berendezésekből a nitrogén és oxigéngyártás üzemzavarai nélkül lehet gazdaságos módon héliumot és neont kinyerni. A találmány szerinti eljárás részleteit az alábbi kiviteli példa kapcsán szemléltetjük. Linde—Fränkel-f éle, pótkondenzátarral . ellátott és Valamely üzem területén működtetett lévegőbahtó berendezésben önmagában ismert módon óránként 11'000 Nm3 levegőt oxigénre és nitrogénre választunk szét. Az óránként beszívott 11 000 Nm3 levegő hélium- és neon tartalma gyakorlatilag állandó volt és 0,220 Nm3 értéknek felelt meg, a beszívott levegő hídrogéntartalma viszonylag rövid Mőtartamök élfelte ateitt is Ö,QÖS éá 0,231 Nm3 között ingadozott. Ez utóbbi gázok viszonylag alacsony forrpontjuk 'következtében a pótkondenzátorlban már ném kondenzálnak és a nitrogénnel, valamint kevés oxigénnel való keverékben a pótkondenzátor felső részében feldúsulnak. A pótköhdetizator Ms5 részén, felgyülemlett iners gázok hővezetőképességét erre a céfca alkalmas mérőberendezéssel megmértük és a leszívatott iners gázok mennyiségét kézzel úgy szabályoztuk be, hogy -a leszívatott gázok hővezetőképessége a 0,02319 — értéket nem haladta meg. ínMT A leszívatott iners gázok mennyisége az alábbiakban felsorolt értékhatárok között ingadozott. 3,235 Nm3 /óra, összetétele: 0,200 Nm 3 hélium és neon, 0,0056 Nim 3 thidrogén, 0,0295 Nm 3 oxigén, valamint 3000 Nm3 nitrogén; 12,740 Nm3 /óra, összetétele: 0,20i0 N;m 3 hélium és neon, 0,2055 N-m3 hidrogén, 0,120 Nm 3 oxigén, valamint 1-2,21145 'Nm3 nitrogén. Azt tapasztaltuk, hogy töhbhónapos üzemeltetés után sem lépett fel üzemzavar. Az óránként leszívott iners géz átlagértéke 5,0 N:m3 /óra volt. A leszjívaított iners gáz alábbi átlagos öszszetétellel rendelkezett: 0,200 Mms helium.-n.eon keverék, 0,011 Nm3 hidrogén, 0,047 Nih3 oxigén, 4,742 Nm3 nitrogén. Összehasonlítási célból ugyanabban az üzemben üzemeltetett levegőbontó berendezésiben .hasonlóképpen óránként 11 000 Nm3 levegőt bontottunk el. A hidrogéntartalom ingadozásai a fentiekhez hasonlóain alakultak. A pótkondenzátorból elszívott iners gázok mennyiségét állandó értékre szabályoztuk. Üzemzavar-mentes tartás üzemeltetés -céljából szükségessé vált -az, hogy a .pótkondenzátorból óránként -20 Nm3 mennyiségű iners gázt szívjunk le. Kisebb iners gázmennyiség elszívatása, esetén csak 1—5 hetes zavarmentes üzem volt elérhető. Ezt követően ugyanis a pótkondenzátor már nem működött, így az oxigén- és nitrogéngyártásban, zavarok léptek fel. A fenti - módon leszivatott iners gázok átlagos összetétele a következőképpen .alakult: 0,200 Nm3 hélium-neon keverék, 0,110 Nm3 hidrogén, 0,196 Nm3 oxigén, 19,494 Nm3 nitrogén. 10 15 20 25 S0 "5 40 45 50 55 W o
