[发明专利]在低温温度下从气体或液体流中回收氙的吸附性方法

说明书

本发明涉及一种从低温液体或气体流中回收氙的吸附方法，其中吸附床与含氙的液体或气体流接触，从流中选择性地吸附氙。操作吸附床以至少接近氙的完全穿透，以使得在使用变温方法进行再生之前能够深度排斥其它流组分。在汽提步骤之后，排空氙吸附床以清除残留在非选择性空隙空间中的液体残留物，并将那些空隙空间中的氙分子在上游再循环至ASU蒸馏塔，以提高氙回收率。氙吸附床任选地用氧气吹扫，然后在低温温度(160K)下用气态氩吹扫，由于氩相对于AgX吸附剂上的氧的较高选择性而置换共吸附在所述AgX吸附剂上的氧。在该步骤结束时，氙吸附床充满氩和氙。然后在不利用任何吹扫气体直接加热的情况下，间接加热整个吸附床。在再生之前，操作吸附床以至少接近氙的完全穿透，并用氩置换吸附的氧和其它残留物，同时间接加热该床，使得能够从吸附床产生40体积％氙的高纯度产物，并且还使得能够在没有任何吹扫气体的情况下安全加热，并且易于收集下游产物，即使在烃共同存在于进料流中的情况下也是如此。

技术领域

本发明涉及一种从低温液体或气体流中回收氙的吸附方法，其中吸附床与含上述氙的液体或气体流接触并从该流体流中选择性地吸附氙。然后将上述吸附的氙以高于上述低温液体或气体进料的富集浓度回收并作为产物收集。

背景技术

Shino等人的美国专利No.5,039,500公开了一种从空气分离单元的主冷凝器中用液态氧产生高纯度氙的方法。在Shino等人的方法中，含氙、氪和烃的液态氧流首先被气化，然后在预选的温度和压力下与吸附剂接触，以便在吸附剂上吸附氙，但不吸附包含在氧流中的氧、氪或烃。使用吹扫气体并通过加热使吸附剂再生。通过其它单元操作可增强基本吸附方法，以提高氙的纯度，这些单元包括固气分离塔、催化剂塔、水分和二氧化碳去除塔等。该方法的缺点是，来自低温设备的液体进料流在与吸附床接触之前必须转化为气体流。此外，根据权利要求1，吸附方法必须在预选的温度和压力条件下操作，使得氙被吸附而氪、烃和氧不被吸附。这限制了该方法的操作条件。然而，根据实施方案1(第3列，第20-48行)可以看出，这种识别压力和温度条件的方法(其中氙被吸附而氧、氪和烃不被吸附)只是部分成功。在该实施方案中，使硅胶吸附剂接触，直到在-170℃下用在氧基质中含31ppm氙、70ppm氪和38ppm甲烷以及低浓度其它烃的气化流实现氙穿透。在将气体加热至120℃以使吸附剂再生后，流出物浓度变为1.4％的氙、0.14％的氪、0.066％的烃和余量的氧。事实是氪和烃已以与氙相同的方式显著富集超过其进料浓度，表明在用于吸附进料步骤的条件下这些组分也被吸附，这与所要求保护的方法明显矛盾。因此，由于其它组分、特别是烃组分的这种共吸附并且它们通过吸附发生富集，后来的实施方案使用催化剂塔来去除这些烃，然后使用二氧化碳和水分去除塔来去除催化剂上烃燃烧的产物。相比之下，在本发明的吸附方法中，进料流可以是液相或气相，并且在吹扫和加热步骤中，使用该进料流来回收氙产物，氪和烃的浓度远远小于它们在进料中的浓度。在Shino等人的技术中，如实施方案1中所阐明的，在用于使吸附剂床再生的加热步骤中，进料中的38ppm甲烷和低浓度的其它烃变为0.066％或660ppm。这是进料中烃浓度的大约17倍的富集。

在同样是Shino等人的美国专利No.4,874,592中，描述了一种吸附-解吸方法，其中通过连续的吸附和解吸阶段从排出的液态氧流中浓缩氙，并且其中从第一吸附阶段后回收的氙气流中催化去除烃。根据本发明的实施例1和实施例2并且如图1和图2所示，将来自精馏塔的含排出的稀有气体的流引入第一吸附塔，其中允许能够选择性地吸附氙的硅胶吸附剂饱和。通过降低压力并且通过加热塔收集来自该第一吸附塔的产物流。该产物流含有富集浓度高于进料组成的氙、氪和烃的混合物。使用催化剂单元操作以及随后的二氧化碳和水去除塔来去除烃，然后使用第二吸附塔来进一步提高稀有气体产物的纯度。如该专利的实施例1中所阐明的，排出液态氧流会产生到吸附系统的气态氧进料流。本发明的吸附方法与液体或气体进料或它们的组合相容，因此不需要排出液态氧这一步骤。此外，操作本发明的方法使得可避免烃的富集超过它们在进料流中的浓度，因此不需要如该技术中所述的催化氧化步骤。