[发明专利]从天然CO中分离13C16O的方法和设备

说明书

本发明题为“从天然CO中分离13C16O的方法和设备”。用于从天然CO中分离至少一种CO同位素化合物、尤其是同位素化合物13C16O的方法和设备，包括：精馏塔系统(110)，所述精馏塔系统包括以链状方式彼此相邻布置的多个精馏段(112,114,116,118,120)，包括上精馏段(112)和多个下精馏段(114,116,118,120)，每个精馏段包括加热装置(112a,114a,116a,118a,120a)以保持其中存在的液体的蒸发，前提条件是提供所述多个精馏段(112)中的至少一个精馏段的加热装置(112a)以包括热泵循环(112b)。

技术领域

本发明涉及从天然CO中分离至少一种CO同位素化合物、尤其是13C16O的设备和方法。

用于通过低温精馏分离某些同位素或同位素化合物、尤其是含有某些物质的同位素或同位素化合物的系统是熟知的。通常，对应的系统包括精馏塔系统，该精馏塔系统包括以链状方式布置的多个精馏段，该精馏段包括上精馏段或第一精馏段以及多个下精馏段或第二至第n精馏段。这意味着第n精馏段的顶端被布置成与第n-1精馏段的底端进行流体连接。

其中注入进料的上精馏段(在中部或下部)包括布置在顶部上的冷凝器装置或顶部冷凝器以及布置在底部中的再沸器。下部区段中的最下部区段包括再沸器装置，再沸器装置连接到或集成到最下部区段的下部中。在上部区段与最下部区段之间，可提供任何有利数量的附加区段，在本文中通常称为下部区段。精馏段中的每个精馏段可配备有作为加热装置的再沸器。

如本领域所熟知，精馏塔或分离塔是用于物质的混合物的热分离的设备，其中：

·待分离的多组分混合物(进料或入口)在合适的点、气体、液体或两相处进料到分离塔中，

·在该塔内，将该混合物分离成包含不同产物的若干(至少两种)材料流，

·在适宜的点，通常在塔的上部或下部中，以液态或气态，从塔中去除产物物料流。如果需要，它们也可在其他位置(例如，在塔的中间)处被去除。

就这一点而言，三个工艺工程属性对于分离塔内的操作的有效性是重要的：

·在分离塔中从顶部到底部连续流动的液体料流，

·蒸气流，该蒸气流从塔的底部到顶部连续移动，

·内部(筛盘或结构化填料)，其确保这些质量流(液体和蒸气)之间的强热交换和质量交换。

这三个特征必须在精馏塔中实现。如果这些特征中的任何一个缺失(例如，蒸气流或液体流)，则不能实现混合物分离。然而，如果满足这三个特征，并且如果正确选择给定物质混合物的操作条件，则进行连续精馏，即蒸气中低沸点组分的积聚和液体中高沸点组分的相应连续积聚。低沸点物质积聚在分离塔的上部中，高沸点物质积聚在分离塔的下部中。

需注意，术语精馏段还应包括并联或串联切换的多个此类精馏塔。

精馏塔可以竖直方式布置，即，一个在另一个之上。在这种情况下，来自设置在另一个塔或区段上方的一个塔(或者，以本专利申请中所用的语言，来自一个区段)的液体可自然地流入布置在其下方的塔或区段中，并且来自设置在其下方的塔或区段的蒸气流可自然地流入设置在其上方的塔中。精馏塔也可以水平方式布置：一个紧邻另一个。在这种情况下，可提供需要用于将液体和蒸气从一个塔提供到另一个塔的附加装置，以用于在各种精馏塔之间泵送或移动流体或蒸气，例如作为泵或鼓风机或压缩机提供。

碳C包含基本上两种稳定的同位素13C，其在天然碳中的丰度为约1％，以及12C，其丰度为约99％。相应地，天然一氧化碳CO包含两种主要同位素12CO和13CO。因此，对于CO而言，由于C中的同位素分布，较重的同位素13CO占总CO的约1％。