[发明专利]一种工业级利用低温精馏生产18O同位素的方法及装置

说明书

本发明公开的是一种工业级利用低温精馏生产18O同位素的方法及装置，包括依次连接的空气净化系统、氧18同位素精馏系统和充装系统，还包括连接上述三个系统的电气控制系统和抽真空系统，所述氧18同位素精馏系统包括依次逐级串联的规整填料塔和逐级串联的散堆填料塔，所述各级规整填料塔之间并联设置有一个以上子塔；本发明的有益效果是：本发明通过多级级联塔串联，逐级在精馏塔塔底浓缩氧18同位素，前几级精馏塔采用高效规整填料，原料处理量大，适合于同位素的工业规模生产；后几级精馏塔采用散堆填料，提高了整套装置的提取率；通过系统蒸发氮气换热器，有效利用了精馏塔冷凝器蒸发氮气携带的冷量，系统能耗水平保持在较低的水准。

技术领域

本发明专利适用于氧18同位素领域，特别是涉及一种工业级利用低温精馏生产18O同位素的方法及装置。

背景技术

同位素具有稀有性和分离提取的困难性，是深冷精馏领域内的顶尖技术之一；同位素深冷精馏分离技术长期被西方发达国家所垄断，因此开发同位素低温分离技术在战略层面上具有重大意义；高丰度氧18同位素在医疗、科研、农业等民用领域内具有重要应用，而国内氧18同位素市场供给基本被美日欧等发达国家和地区所垄断；国内现有的氧18同位素分离技术缺乏原料处理量大、目标同位素产出率高的特点，难以适用于工业级别的同位素分离。

发明内容

本发明针对以上缺点，为填补我国在同位素工业化生产方面的技术空白，本发明开发了具有工业生产规模的氧18同位素低温精馏流程及装置，以易获得的工业氧气为原料，生产具有巨大经济社会效益的氧18同位素和副产品超高纯氧。

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种工业级利用低温精馏生产18O同位素的装置，包括依次连接的氧气净化系统、氧18同位素精馏系统和充装系统，还包括连接上述三个系统的电气控制系统和抽真空系统，所述氧18同位素精馏系统包括依次逐级串联的规整填料塔和逐级串联的散堆填料塔，所述各级规整填料塔之间并联设置有一个以上子塔；所述最后一级的规整填料塔和第一级的散堆填料塔之间连接有裂解重组机构；所述多级规整填料塔还连接有氮气循环机构；所各级规整填料塔和各级散堆填料塔均连接有二次精馏机构；

所述氮气循环机构包括氮气换热器、氮气管道和静液柱、回气管道，所述氮气管道穿过氮气换热器并与子塔底部的氮气再沸器连通，所述回气管道连通子塔顶部的冷凝器和换热器；所述静液柱的两端分别连通氮气再沸器和冷凝器。

优选的，所述二次精馏机构包括依次连接的外排过滤装置、液氧过滤器、液氧回前级塔分配器；所述外排过滤装置与各级规整填料塔、各级散堆填料塔上排气口连接。

优选的，所述裂解重组机构裂解重组催化装置、催化电加热器，所述催化电加热器连接在裂解重组催化装置底部；所述裂解重组催化装置各催化管依次首尾连通且平行排列；所述多级散堆填料塔底部设置有电加热再沸器。

优选的，所述氮气再沸器底部设置有与静液柱连通的液氮存储空间，所述氮气管道连通氮气汇集管，所述氮气汇集管通过氮气配流装置连通氮气再沸器底部的换热毛细管；所述换热毛细管与氮气汇集管存在液氧再沸分离空间。

优选的，所述氧气净化系统包括与进气口通过管道、阀门依次连接的空分氧气流量计、空分氧气净化装置；所述空分氧气净化装置包括连通的除重组分塔、除轻组分塔，所述除重组分塔设置在空分氧气净化装置下部，除轻组分塔设置在空分氧气净化装置上部；所述除重组分塔由上至下依次包括金属丝网波纹填料、再沸蒸发器；除轻组分塔由下至上依次包括冷凝蒸发器、金属丝网波纹填料、冷凝器。

一种工业级利用低温精馏生产18O同位素的方法，包括以下步骤：

步骤一、排查装置、装置管道异常；

步骤二、检验电气控制系统；

步骤三、氮气吹扫管道，置换空气并抽真空以达到预设真空度；