Отличительными особенностями новых установок является использование газ-лифта для повышения давления. Такой прием позволил вывести из схемы кислородные компрессоры. Кроме того, учитывая, что при окончательной переработке криптоновый концентрат, как правило, подвергается очистке от углеводородов, в установке исключили вторую ступень «выжигания» CmНn. Комплекс «Хром-3» относительно компактный и занимает площадь 200-250 м2. Это допускает его размещение в непосредственной близости от блоков разделения воздуха. Важным эксплуатационным преимуществом новой техники является повышенный коэффициент извлечения (С=0,97-0,99). 
Рисунок 1.4. Промышленные установки нового поколения «Хром-3» Технические характеристики установки «Хром-3»
| Характеристика | Величина | | Расход концентрата (0,2 % Kr) на выходе из ВРУ при давлении 0,3-0,4 ати | 150-300 м3/ч | | Установленная мощность | 100 кВт | | Качество продукта (примеси), % | Азот | 0,4 | | Кислород | <0,01 | | Двуокись азота | <0,01 | | Пары воды | <0,01 | | Потребляемая энергия (в зависимости от режима) | 5-50 кВт∙ч | | Расходы: | Азот жидкий | 125 кг/ч | | Вода | 1 м3/ч | | Воздух сжатый | 500 м3/ч | | Коэффициент извлечения Kr-Хе-смеси | 0,97-0,99 | Таблица 1.8. Источник: по данным открытых источников информации. Адсорбционные технологии извлечения криптона и ксенона В предыдущих разделах изложены методы получения Kr и Xe, основанные на ректификации. Сорбционные средства в них используются только в качестве вспомогательных систем очистки. Наряду с этим, известны способы извлечения криптона и ксенона, в которых на адсорберы возложена основная функция. Почему же адсорбционные приемы обогащения находят распространение при явных преимуществах ректификационных систем? Причина в том, что на многих предприятиях эксплуатируется значительное число ВРУ, которые не производят полноценный концентрат Кr-Хе, пригодный в качестве сырья для установок УСК-1М и «Хром-3». В этой ситуации ксенон можно извлекать из так называемого «грязного» жидкого кислорода. Этот поток по соображениям взрывобезопасности отводится из ВРУ и содержит приемлемое количество криптона и ксенона (таблица 1.9). Сравнительный состав криптоноксеноновых смесей | Компонент | Первичный концентрат, % | «Грязный» кислород, % | | Криптон | 0,2 | 0,01-0,02 | | Ксенон | 0,015 | 0,004-0,006 | | Метан | 0,2-0,4 | 0,01-0,03 | | Этан | 0,01 | 0,001-0,003 | | СО2 | 0,001 | 0,0001-0,0005 | | Азот | 1,7 | 0,1 | | Кислород | ≈98 % | ≈99,8 % | Преимущества адсорбционных технологий - универсальность, т.е способность последовательно решать несколько задач: - поглощение из весьма бедной смеси криптона и ксенона; - замещение азотом кислорода (основного вещества в потоке); - хроматографическое разделение компонентов смеси в процессе десорбции. Схематически процесс получения концентратов показан на рисунок 1.5. В адсорбере А1 ксенон извлекается из потока кислорода и задерживается в верхней части аппарата. Постепенно слой, насыщенный ксеноном, расширяется и через 2-3 месяца достигает нижних сечений А1. Поскольку рабочий цикл в ксеноновом адсорбере значительно превосходит по времени процесс регенерации, то цервой ступени ограничиваются одним аппаратом А1. На время отключения первой ступени на регенерацию поток в А2 (A3) направляют по байпасной ветке (Б). Поглощение криптона - более динамичный процесс. Скорость перемещения адсорбционной волны Кr в аппарате А2 в десятки раз опережает скорость ксенонового фронта в А1. Время работы до проскока криптона составляет несколько дней. Поэтому криптоновая ступень образована двумя переключающимися адсорберами А2 и A3. Рисунок 1.5. Упрощенная схема адсорбционного блока для извлечения Кr и Хе и внешний вид блока из трех аппаратов в цехе: А1 - ксеноновый; А2, A3 - криптоновые адсорберы; Б - байпасная линия А1. На рисунке 1.6 представлены основные процессы, протекающие в адсорбционном блоке для получения N2-Хе-смеси из потока «бедного» кислорода. Рассмотрим последовательность процессов работы установки. Поглощение ксенона (рис. 1.6-а). Газообразный «грязный» кислород (таблица 1.9) поступает из испарителей ВРУ в предварительный теплообменник ТО1, где охлаждается до Т≈200К. Начальная очистка меси от тяжелых углеводородов и радона происходит во вспомогательном адсорбере АП. В теплообменнике ТО2 температура смеси понижается за счет теплообмена с холодным азотом до уровня, превышающего на ∆Т=10-15К температуру жидкого кислорода. Ксенон поглощается в адсорбере А1. Отбросный поток, представляющий собой чистый кислород, через теплообменники ТО2 и ТО1 сбрасывается в атмосферу. Этап накопления продолжается от 2-х до 3-х месяцев и заканчивается после появления проскока ксенона на выходе из адсорбера А1. Рисунок 1.6. Принципиальная схема установки получения азотоксеноновой смеси: АП - предварительный адсорбер; А1 - адсорбер ксеноновый; R - редуктор; ТО1 и ТО2 - теплообменники; МК - мембранный компрессор; ВП - водяной подогреватель; РБ - рампа баллонная; В1-В4 и N1, N2 - управляющая арматура |
