[发明专利]一种低温精馏浓缩氪氙的装置及方法

说明书

一种低温精馏浓缩氪氙的装置，它包括用于放置该装置的冷箱，所述冷箱内置有精馏塔、冷凝蒸发器、贫氪氙塔，在冷箱外还设置有加热器和液压泵，相互之间通过管道连接，该精馏塔由精馏上塔和精馏下塔以及设置在精馏上塔和精馏下塔之间的冷凝蒸发器组成，在贫氪氙塔内设置有贫氪氙蒸发器，同时还配置了独立的低温吸附器冷箱，该冷箱内配置有低温吸附器，在液氧或液空进贫氪氙塔前脱除碳氢化合物、一氧化氮等杂质，有利于提高氪氙组分的富集浓度，同时有效避免了贫氪氙中危险介质聚集，具有安全性高、成本低、能耗低、操作简单等优点。

技术领域

本发明涉及一种低温精馏浓缩氪氙的装置及方法，适用于空分装置中提取贫氪氙产品，属于低温精馏领域。

背景技术

氪气和氙气是重要的工业气体，在我国乃至世界对氪气和氙气的需求量逐年保持增长，长期处于供不应求的状态。造成这个情况主要原因是氪气和氙气的应用领域越来越广，它们不仅应用在传统的照明工业，而且近几年在建筑门窗、平板电视、电子芯片、空间、卫星及医疗行业上的应用正在崛起。此外，氪气和氙气都从空气中提取，大气中氪、氙含量分别仅为1.14ppm和0.087ppm，含量极低，浓缩和提取及其困难。

空气经过由中压塔和低压塔组成的空分装置获得氧、氮、氩等产品，从冷凝蒸发器中引出液氧或从精馏下塔引出液空送入贫氪氙塔中，经过蒸馏获得含0.5%碳氢化合物、1%氪、0.1%氙的贫氪氙浓缩物。贫氪氙浓缩物中碳氢化合物含量过高对装置是极其危险的，碳氢化合物的含量直接限制了氪氙的浓缩倍数，因此本发明开发了一种低温精馏浓缩氪氙的装置及方法，通过配置低温吸附器，在液氧或液空进贫氪氙塔前脱除碳氢化合物、一氧化氮等杂质，有利于提高氪氙组分的富集浓度，同时有效避免了贫氪氙中危险介质聚集，具有安全性高、成本低、能耗低、操作简单等优点。

发明内容

本发明开发了一种低温精馏浓缩氪氙的装置及方法，通过配置低温吸附器，在液氧或液空进贫氪氙塔前脱除碳氢化合物、一氧化氮等杂质，有效提高了氪氙的浓缩倍率，降低了氪氙的生产成本。一种低温精馏浓缩氪氙的装置，它包括用于放置该装置的冷箱，所述冷箱内置有精馏塔、冷凝蒸发器、贫氪氙塔，在冷箱外还设置有加热器和液压泵，相互之间通过管道连接，该精馏塔由精馏上塔和精馏下塔以及设置在精馏上塔和精馏下塔之间的冷凝蒸发器组成，在贫氪氙塔内设置有贫氪氙蒸发器。同时还配置了独立的低温吸附器冷箱，该冷箱内配置有低温吸附器。

作为优选：所述冷凝蒸发器液氧出口或精馏下塔液空出口经低温吸附器进口管道与低温吸附器进口相连，低温吸附器出口经贫氪氙塔进口管道与贫氪氙塔进口相连，贫氪氙塔顶出口经氧气回流管道与冷凝蒸发器进口相连，贫氪氙塔底出口经贫氪氙出口管道与加压泵相连，贫氪氙产品通过加压泵加压后经第一外界通道送入贮槽或进入后续工艺，外部的低温气经第二外界管道与贫氪氙蒸发器进口相连，贫氪氙蒸发器出口经低温气去上塔管道与精馏上塔进口相连，外部的再生气跟第三外界管道与加热器进口相连，加热器出口经再生气去吸附器管道与低温吸附器出口相连，低温吸附器进口与第四外界管道相连。

作为优选：所述低温吸附器至少为一个，由吸附器壳体、吸附剂组成，壳体内设置有放置吸附剂的支撑件和防止吸附剂漏出的滤网，在壳体上设置有管口，该低温吸附器用于脱除液氧或液空中的碳氢化合物、一氧化氮等杂质组分。

作为优选：所述液氧来自冷凝蒸发器，液空来自精馏下塔。

作为优选：所述吸附剂为分子筛、碳分子筛、活性炭、硅胶、金属、陶瓷、高分子材料中的一种或几种，其壳体由铝材或不锈钢制成。

作为优选：所述贫氪氙塔为铝材或不锈钢材料制成，其塔内填料采用规整填料或散堆填料，所述贫氪氙蒸发器型式为板翅式、绕管式、套管式、板式、管壳式中的一种，所述贫氪氙蒸发器的热源为低温空气或低温氮气。

作为优选：所述加热器采用电加热器或蒸汽加热器。

一种低温精馏浓缩氪氙装置的使用方法：其特征在于该方法包括如下步骤：