[发明专利]一种虹吸式制冷的氪氙精制装置

说明书

本发明提供一种虹吸式制冷的氪氙精制装置，包括主换热器、脱氧塔、精氪塔、脱氪塔、精氙塔、精氪冷凝器和多效冷凝器；原料气自主换热器内通过积蓄冷能；脱氧塔内设有再沸器，原料气通过再沸器与脱氧塔内介质传热；精氪塔接受脱氧塔的槽底釜液并精馏；脱氪塔接受精氪塔的槽底釜液并精馏；精氙塔接受脱氪塔顶部气体冷凝液并精馏；精氪冷凝器接受流经再沸器的原料气、精氪塔的顶端气体并进行热交换；多效冷凝器接受脱氪塔、精氙塔顶端气体并进行热交换；冷源气体通过压缩机流经精氪冷凝器，而后注入多效冷凝器并返回精氪冷凝器形成闭环循环。本发明的氪氙精制装置，降低生产成本，提高冷能的收集或释放速度。

技术领域

本发明涉及气体分离技术领域，具体涉及一种虹吸式制冷的氪氙精制装置。

背景技术

大气中的氪、氙气体含量分别约为1.138x10^-6、0.0857x10^-6，微量氪氙气体随空气进入空气分离装置如低温精馏塔后，高沸点组分氪、氙、碳氢化合物(主要是甲烷)以及氟化物大多集聚在低压塔的液氧中，将低压塔的液氧输送至氪附加精馏塔(俗称贫氪塔)，可制得氪氙含量为0.2~0.3%Kr+Xe的贫氪氙浓缩物，该贫氪氙浓缩物中甲烷含量约为0.3~0.4%。在氧气中甲烷含量过高(一般不超过0.5%)是极其危险的。有鉴于此，预先脱除掉贫氪氙浓缩物中的甲烷，不仅可提高设备的安全性能，而且可进而提高贫氪氙浓缩物中氪氙浓度。在已知的方法中，首先将贫氪氙浓缩物加压到临界压力5.5MPa并使其汽化，再减压到1.0MPa后进入甲烷纯化装置，在甲烷纯化装置中通过钯催化剂在480~500℃的温度下，氧气与甲烷进行化学反应，甲烷分解为二氧化碳和水，贫氪氙浓缩物中残余甲烷含量低于1x10^-6，然后通过分子筛吸附脱除二氧化碳和水；去除甲烷后的原料气进入一级精馏塔后即可得到氪氙混合物。

一般的精制设备利用氪氙混合物作为原料气，以氮气与液氮混合气为冷源，通过增设多级精馏形式分离获得氪气、氙气，并进一步提纯氪气、氙气。该方法流程长，冷源液氮消耗量大，从而增加了生产成本，降低了氪气、氙气的提纯效率。

有鉴于此，本发明提供一种虹吸式制冷的氪氙精制装置，以解决背景技术中存在的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种虹吸式制冷的氪氙精制装置，包括：

主换热器，原料气自所述主换热器通过并积蓄冷能；

脱氧塔，所述脱氧塔内设有再沸器，原料气通过再沸器与脱氧塔内介质传热；

精氪塔，所述精氪塔接受脱氧塔的槽底釜液并精馏；

脱氪塔，所述脱氪塔接受精氪塔的槽底釜液并精馏；

精氙塔，所述精氙塔接受脱氪塔顶部气体冷凝液并精馏产出氙液；

精氪冷凝器，所述精氪冷凝器接受流经再沸器的原料气、精氪塔的顶端气体并进行热交换；

多效冷凝器，所述多效冷凝器接受脱氪塔、精氙塔顶端气体并进行热交换；

其中，冷源气体通过压缩机流经所述精氪冷凝器收集冷能，而后注入所述多效冷凝器释放冷能，且流经所述多效冷凝器的冷源气体返回精氪冷凝器形成闭环循环。

进一步地，与所述脱氧塔配合设有脱氧塔冷凝器；

所述脱氧塔顶端气体流经所述脱氧塔冷凝器液化后产出液氧产品M₃或输送至脱氧塔内传热传质。

进一步地，流经所述再沸器的原料气管路接入第一气液分离器；

经由第一气液分离器分离的气液混合物流入精氪冷凝器后返回至脱氧塔。

进一步地，所述精氪冷凝器后端原料气管路接入第二气液分离器；

经由第二气液分离器分离的原料气气相、液相分别通过输送管路返回至脱氧塔不同高度。

进一步地，流经所述脱氧塔冷凝器的冷源为液氮，液氮经由所述脱氧塔冷凝器后通过输送管路流经所述主换热器进行热交换。