[发明专利]一种从特大型空分设备中提取氪和氙的方法和装置

说明书

本发明公开了一种从特大型空分设备中提取氪和氙的方法和装置，该方法和装置，针对特大型空分设备采用上塔落地的布置结构，主冷凝蒸发器置于下塔之上的特点，在上塔底部设置液氧集液空间，并且在主冷凝蒸发器顶部设置贫氪氙洗涤塔。从上塔底部取出的液氧，经过液氧提升泵加压后进入贫氪氙洗涤塔进行精馏，然后进入主冷凝蒸发器进行蒸发浓缩，最后进入贫氪氙洗涤塔进行一级或两级精馏后，得到含氪和氙的液体。贫氪氙浓缩塔的热源可采用下塔氮气、或者下塔正流空气本方法和装置适用于8万Nm3/h~12万Nm3/h等级特大型空分设备，具有安全性好、可靠性高、氪氙提取率高、氧产品提取率稳定等特点。

技术领域

本发明涉及空气分离技术领域，特别是涉及一种从特大型空分设备中提取氪和氙的方法和装置。

背景技术

氪、氙作为稀有气体，在照明、空间卫星及医疗行业等领域有着广泛的应用。空气中的氪的含量为1.14ppm，氙的含量为0.086ppm，氪、氙主要从空分设备的副产品中提取。随着空分设备朝着8万Nm3/h~12万Nm3/h等级特大型化发展，从特大型空分设备中提取稀有气体蕴藏着巨大的经济价值。

目前，国内的氪氙提取设备多集中在6万Nm3/h等级以下空分设备。对于6万Nm3/h等级以下空分设备，传统的氪氙的提取一般有2种方式：一种是以生产气氧产品为主的外压缩流程空分设备，以液氧为原料进行氪、氙预浓缩；另一种是液氧泵内压缩流程的空分设备，由于大量液氧从冷凝蒸发器抽出，不可能从液氧中提取氪氙浓缩物，以富氧液空为原料进行氪、氙预浓缩。

而对于8万Nm3/h~12万Nm3/h等级特大型空分设备，一般为液氧泵内压缩流程，由于设备的大型化，其工艺流程组织及设备布置方式与6万Nm3/h等级以下空分设备相比有较大的区别：在常规液氧内压缩工艺流程的基础上，采用适用于特大型空分设备的方案——上塔落地、与下塔平行布置，主冷凝蒸发器置于下塔之上，增设液氧提升泵，高压液氧产品从上塔底部抽取。根据特大型空分设备特点，原有的氪氙提取方式已不再适用。因此，需要提出适用于8万Nm3/h~12万Nm3/h等级特大型空分设备的氪和氙提取系统。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术中存在的上述问题，提出一种从特大型空分设备中提取氪和氙的方法和装置，使贫氪氙洗涤塔设置在主冷凝蒸发器上部，以上塔底部液氧为原料，使得进贫氪氙洗涤塔液氧量稳定，主冷凝蒸发器负荷稳定，氪氙提取率较高。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种从特大型空分设备中提取氪和氙的装置，包括：下塔、上塔、主冷凝蒸发器、液氧提升泵、贫氪氙洗涤塔、贫氪氙浓缩塔和贫氪氙蒸发器，所述下塔底部与原料空气进管相连接，所述原料空气进管具有分支与贫氪氙蒸发器的进口相连接，所述下塔上部设置有贫氪氙洗涤塔，所述贫氪氙洗涤塔内设置有主冷凝蒸发器，所述主冷凝蒸发器和下塔通过管道连通，所述贫氪氙洗涤塔顶部和贫氪氙浓缩塔顶部通过管道汇集后与上塔底部相连通，所述贫氪氙洗涤塔顶部通过管道分别与贫氪氙浓缩塔顶部和上塔底部连通，所述上塔底部通过高压液氧泵与贫氪氙洗涤塔顶部连通，所述贫氪氙蒸发器出口和下塔底部通过富氧液管汇集后与上塔连通，所述主冷凝蒸发器上具有不凝气出管，所述贫氪氙蒸发器底部具有贫氪氙出管。

本发明的一种从特大型空分设备中提取氪和氙的装置，所述高压液氧泵上还具有液氧产品出管，所述液氧产品出管与过冷器相连接。

本发明的一种从特大型空分设备中提取氪和氙的装置，所述上塔底部具有高压液氧泵，所述高压液氧泵上连接有高压液氧出管，所述高压液氧出管与换热器连接。

本发明的一种从特大型空分设备中提取氪和氙的装置，所述上塔外侧具有氩提纯系统，所述氩提纯系统包括：粗氩塔和粗氩冷凝器，所述上塔通过管道粗氩塔进行双向互通，所述粗氩冷凝器顶部和底部均通过管道与上塔连通,所述过冷器通过管道与粗氩冷凝器相连接，所述粗氩冷凝器上具有粗氩出管。