[发明专利]一种利用液化空气提取贫氪氙产品的空分系统及方法

说明书

一种利用液化空气提取贫氪氙产品的空分系统，它包括一主要由上塔和下塔通过中间主冷凝蒸发器构成的空分精馏塔，下塔引出液化空气用管路分别接入上塔和粗氩塔上部相接的粗氩冷凝器，粗氩冷凝器中引出液化空气接入贫氪氙塔，经过所述固定于贫氪氙塔底部相接的贫氪氙塔蒸发器的冷却之后，从底部引出提取的贫氪氙液，贫氪氙塔的顶部引出氪氙成分的饱和态空气用管路连接并送入上塔；所述的方法包括：a、从粗氩冷凝器引出的液化空气通过1号管路作为原料液进入贫氪氙塔顶部精馏，在贫氪氙塔蒸发器中通过2号管路取出贫氪氙液产品，在贫氪氙塔顶部通过3号管路取出空气进入上塔中部参与精馏；b、气液临界点的空气大部分通过4号管路进入下塔参与精馏，另外一小部分通过5号管路进入贫氪氙塔蒸发器吸收腔做吸收冷量，液化后的液化空气通过6号管路降压后输入上塔中部参与精馏。

技术领域

本发明涉及的是一种利用液化空气提取贫氪氙产品的空分系统及方法，属于能源、化工领域的低温空气分离技术。

背景技术

稀有气体一般是指氩、氖、氦、氪、氙五种气体。除了氦主要由天然气提取外，空气是这些稀有气体的主要来源。随着国民经济的发展，稀有气体的应有越来越广泛，需求也越来越大，从空气中回收稀有气体显露出极高的经济价值。

目前贫氪氙液的提取主要通过大型空分中所带的氪氙粗制装置实现。这种制取方法必须在空分上塔低部或者粗氩冷凝器顶部安装一段精馏塔板，如若建设初期没安装这段塔板则不能够通过这种方法制取贫氪氙液，如图1所示；而且在上塔加装的这段塔板上气液比和上塔其他部分相比有很大差别，稍有设计偏差和操作偏差容易造成整个空分工况的不稳定。因此，设计操作难度高，投资大，产量受空分规模的限制，难适应现代化企业对氪氙越来越大的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种可在不增加空分塔板的前提下提取贫氪氙液，既适用于新上空分装置建设、也适用于原有未带氪氙粗制装置空分改造，具备投资及占用空间都比较小且适用性强的利用液化空气提取贫氪氙产品的空分系统及方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种利用液化空气提取贫氪氙产品的空分系统，它包括一主要由上塔和下塔通过中间主冷凝蒸发器构成的空分精馏塔，所述空分精馏塔下塔引出液化空气用管路分别接入上塔和粗氩塔上部相接的粗氩冷凝器，所述的粗氩冷凝器中引出液化空气接入贫氪氙塔，经过所述固定于贫氪氙塔底部相接的贫氪氙塔蒸发器的冷却之后，从底部引出提取的贫氪氙液，贫氪氙塔的顶部引出氪氙成分的饱和态空气用管路连接并送入上塔。

作为优选：所述的贫氪氙塔蒸发器的吸收腔输入接口连接从空分输入的中压气液临界点的空气或从外界输入的中压氮气，所述的贫氪氙塔蒸发器的吸收腔输出接口接出液化空气输入上塔或连接液氮管线。

一种利用所述空分系统提取贫氪氙产品的方法，所述的方法包括：

a、从粗氩冷凝器引出的液化空气通过1号管路作为原料液进入贫氪氙塔顶部精馏，在贫氪氙塔蒸发器中通过2号管路取出贫氪氙液产品，在贫氪氙塔顶部通过3号管路取出空气进入上塔中部参与精馏；

b、气液临界点的空气大部分通过4号管路进入下塔参与精馏，另外一小部分通过5号管路进入贫氪氙塔蒸发器吸收腔做吸收冷量，液化后的液化空气通过6号管路降压后输入上塔中部参与精馏。

作为优选：所述的贫氪氙塔和贫氪氙塔蒸发器从上到下依次布置，贫氪氙塔蒸发器内空气的液化温度高于液化空气的蒸发温度，通过控制空气和液化空气的压力实现；

所述的贫氪氙塔为一种精馏塔，精馏元件采用填料加分布器或采用筛板结构或采用填料加筛板的组合塔结构；所述的贫氪氙塔蒸发器采用板翅式换热器或管式换热器结构；所述的所有管路均分别安装有调节管路内介质压力的常规结构控制阀门。

本发明的有益效果是：