[发明专利]一种氪氙浓缩和氖氦浓缩流程整合系统及方法

说明书

本发明公开了一种氪氙浓缩和氖氦浓缩流程整合系统及方法，该整合系统包括：冷箱，以及设置于冷箱内的主换热器、贫氪塔、贫氪塔冷凝蒸发器、过冷器、粗氖塔冷凝蒸发器和粗氖塔，贫氪塔底部设有贫氪塔再沸器。本发明的氪氙浓缩和氖氦浓缩流程整合系统及方法，通过把贫氪塔与粗氖塔整合在一个冷箱内，通过氮气或液氮的相互引入，充分利用液氧的冷量和不凝气的高氮气含量，降低氪氙浓缩和氖氦浓缩的投资成本和液氮的补充量，以达到降低能耗的目的。

技术领域

本发明涉及一种气体浓缩的方法，尤其涉及一种氪氙浓缩和氖氦浓缩流程整合系统及方法。

背景技术

氖气与氦气是惰性气体，其在空气中的含量仅为18.18×10^-6和5.24×10^-6。氖气、氦气在空分设备精馏塔内为不凝气，而以气态聚集在主冷凝器顶部和氮回流液中。

大气中的氪和氙含量分别约为1.138×10^-6和0.0857×10^-6，微量氪和氙随空气进入空气分离装置的低温精馏塔后，高沸点组分氪、氙、碳氢化合物(主要是甲烷)以及氟化物均积聚在低压塔的液氧内。

已建成空气分离设备也存在富含氖氦的不凝气，作为进一步提纯原料，通常会单独设置浓缩塔精馏塔进行精馏浓缩。通常使用液氮做为冷源。

如想对已建成的外压缩空气分离设备进行氪氙浓缩，通常做法是将液氧送入一个氪附加精馏塔(俗称贫氪塔)进行精馏。可获得氪氙含量为0.2～0.3％Kr+Xe的贫氪氙浓缩物，其中甲烷含量约为0.3～0.4％。通常使用压力氮气做冷源和热源。

现有技术中对已建成空气分离设备进行氖氦和氪氙同时浓缩时，会外挂两个冷箱，这增加了投资成本，也降低了氮气使用率和液氧的回收率。因此，针对上述现有技术中设备回收率低、设备投资成本大且能耗高的缺陷，本领域的技术人员亟待开发一种能够把氖氦浓缩和氪氙浓缩流程整合的方法。

发明内容

本发明是针对已建成空气分离设备在进行氖氦浓缩和氪氙浓缩的特点，提供了一种可有效提高设备回收率、减少投资和降低能耗的氪氙浓缩和氖氦浓缩流程整合系统及方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一个方面是提供一种氪氙浓缩和氖氦浓缩流程整合系统，包括：冷箱，以及设置于所述冷箱内的主换热器、贫氪塔、贫氪塔冷凝蒸发器、过冷器、粗氖塔冷凝蒸发器和粗氖塔，所述贫氪塔底部设有贫氪塔再沸器；其中：

压力氮气通过管道与所述贫氪塔再沸器的上部连通，所述贫氪塔再沸器的下部通过管道经所述过冷器与所述贫氪塔冷凝蒸发器的上部连通；

所述贫氪塔顶部分别通过管道经所述主换热器与所述冷箱外界连通、通过管道与所述贫氪塔冷凝蒸发器的上部连通，所述贫氪塔冷凝蒸发器的底部通过管道连通所述氪塔的顶部；

所述粗氖塔顶部通过管道与所述粗氖塔冷凝蒸发器上部连通，所述粗氖塔冷凝蒸发器下部通过管道与所述粗氖塔顶部连通，所述粗氖塔底部通过管道连通所述粗氖塔冷凝蒸发器的顶部；

所述贫氪塔冷凝蒸发器底部通过管道与所述粗氖塔冷凝蒸发器顶部连通，所述粗氖塔冷凝蒸发器顶部和所述贫氪塔冷凝蒸发器顶部分别通过管道经所述主换热器与所述冷箱外界连通。

进一步地，在所述的氪氙浓缩和氖氦浓缩流程整合系统中，所述贫氪塔底部通过管道连接液体泵。

进一步地，在所述的氪氙浓缩和氖氦浓缩流程整合系统中，所述贫氪塔冷凝蒸发器的底部通过管道与所述冷箱外界连通。

进一步地，在所述的氪氙浓缩和氖氦浓缩流程整合系统中，所述粗氖塔冷凝蒸发器的吹扫口通过管道与所述冷箱外界连通。