Wie sind Argon, Neon, Helium, Krypton und Xenon im Luftzerlegungsturm verteilt?

Die Edelgase sind Argon,NeonHelium, Krypton und Xenon. Aufgrund ihrer unterschiedlichen Siedepunkte unterscheiden sich ihre Konzentrationen in der Luft stark, weshalb die Komponenten in verschiedenen Teilen der Rektifikationskolonne aufgefangen werden.

   KryptonUndXenonKrypton und Xenon besitzen die höchsten Siedepunkte (bei Standardatmosphärendruck liegt der Siedepunkt von Krypton bei -152,9 °C, der von Xenon bei -108,1 °C). Nachdem die Prozessluft in den unteren Turm eintritt, kondensieren Krypton und Xenon dort zu flüssiger Luft. Diese flüssige Luft gelangt anschließend durch das Drosselventil in den oberen Turm und sammelt sich dort nacheinander im flüssigen und gasförmigen Sauerstoff am Boden. Um Krypton und Xenon aus der Luftzerlegungsanlage zu gewinnen, wird daher üblicherweise Produkt-Sauerstoff in den Kryptonturm eingeleitet und mittels Rektifikation das krypton- und xenonarme Rohgas gewonnen.

Der Siedepunkt von Neon (-245,9 °C) und Helium (-268,9 °C) liegt deutlich unter dem des Heliumanteils. Daher vermischen sich die Neon- und Heliumanteile der Prozessluft mit den Stickstoffanteilen am Siedepunkt des Niederdruck-Gasnetzes. Nachdem die Prozessluft in den unteren Turm eintritt, steigen die Neon- und Heliumanteile zusammen mit den Stickstoffanteilen zur Stickstoffseite des Hauptkondensationsverdampfers auf, wo der Stickstoff kondensiert. Neon und Helium hingegen können aufgrund ihres niedrigen Siedepunkts nicht kondensiert werden und werden in der Hauptkälteanlage zu „nicht kondensierbaren Gasen“. Daher kann der Stickstoff am oberen Ende des Hauptkondensationsverdampfers entnommen werden.

Der Siedepunkt von Argon liegt bei -185,7 °C und damit zwischen den Siedepunkten von Sauerstoff und Stickstoff, aber nahe dem von Sauerstoff. Der größte Teil des Argons aus der Luft der unteren Kolonne gelangt zusammen mit flüssiger Luft in die obere Kolonne, ein geringer Anteil zusammen mit flüssigem Stickstoff. In den Rektifikations- und Destillationsabschnitten der oberen Kolonne befinden sich Bereiche mit hohem Argonanteil. Im oberen Teil des Rektifikationsabschnitts erfolgt hauptsächlich die Trennung von Stickstoff und Argon. Im unteren Teil des Destillationsabschnitts erfolgt hauptsächlich die Trennung von Sauerstoff und Argon.