[发明专利]一种从氖气中分离21Ne的方法

摘要

本发明提供了从氖气中分离²¹Ne的方法，其采用低温精馏法实施，主要包括如下步骤：将高纯Ne原料气与循环氖气合并、压缩、冷却，然后进入分离设备（2），依次经高温段换热器（3）、液氮冷却器（4）和低温段换热器（6）冷却得到低温氖气，分流为三股，第一股通过调节阀（7）节流减压后进入精馏塔（11）进行精馏；第二股通过调节阀（8）节流减压后，生成液体Ne，被输送入冷凝蒸发器（9）而作为冷源；第三股通过调节阀（13）节流减压后，生成液体Ne，被输送入冷凝蒸发器（15）而作为冷源；同时合理回收利用多种物料的冷量；最终²¹Ne气体从塔顶抽出后也先被回收冷量，再作为产品输出，²¹Ne的纯度和产量均优于现有技术。

主权项

1.一种从氖气中分离21Ne的方法，其采用低温精馏法实施，其特征在于，包括如下步骤：将高纯Ne原料气与循环氖气合并，输送入压缩机(1)压缩至7～9MPa(g)，接着经冷却器进行冷却，得到压缩冷却的氖气；然后，将所述压缩冷却的氖气输送入分离设备(2)；在所述分离设备(2)内：所述压缩冷却的氖气先进入高温段换热器(3)进行降温，接着进入液氮冷却器(4)冷却，最后进入低温段换热器(6)进一步冷却，输出低温氖气；所述低温氖气分流为三股：其中第一股通过调节阀(7)节流减压至0.1～0.2MPa(g)后，进入精馏塔(11)进行精馏；其中第二股通过调节阀(8)节流减压至0.02MPa(g)后，生成液体Ne，被输送入设置在精馏塔(11)顶部的冷凝蒸发器(9)而作为冷源；其中第三股通过调节阀(13)节流减压至0.02MPa(g)后，生成液体Ne，被输送入设置在精馏塔(17)顶部的冷凝蒸发器(15)而作为冷源；其中，所述液氮冷却器(4)、所述低温段换热器(6)、所述精馏塔(11)、所述冷凝蒸发器(9)、所述精馏塔(17)和所述冷凝蒸发器(15)均被容纳于冷屏(5)围成的空间中，且所述空间保持1×10‑6Pa至1×10‑2Pa的真空度；其中，所述冷屏(5)内部通液氮，用于维持所述空间中的低温工况；所述冷凝蒸发器(9)具有冷凝蒸发器外壳(10)，所述精馏塔(11)的底部设置有精馏塔底电加热器(12)；所述冷凝蒸发器(15)具有冷凝蒸发器外壳(16)，所述精馏塔(17)的底部设置有精馏塔底电加热器(18)；所述精馏塔(11)的塔顶生成20Ne气体，分流为两部分输出，一部分依次经所述低温段换热器(6)和所述高温段换热器(3)回收冷量，之后从所述分离设备(2)排出；另一部分通过所述冷凝蒸发器(9)，并从其冷凝侧生成冷凝Ne液，回流至所述精馏塔(11)内，成为塔内的下降液体；所述精馏塔(11)的底部生成一股21Ne与22Ne的混合氖液，通过调节阀(14)进入所述精馏塔(17)；其中，所述冷凝蒸发器(15)的冷凝侧生成冷凝Ne液，回流至所述精馏塔(17)内，成为塔内的下降液体；随着精馏的进行，21Ne气体在所述精馏塔(17)的塔顶不断富集，直至纯度达到99.8％后，从塔顶抽出，依次经所述低温段换热器(6)和所述高温段换热器(3)回收冷量后，作为21Ne气体产品从所述分离设备(2)输出；所述精馏塔(17)的底部生成一股主要含22Ne的氖液，依次经所述低温段换热器(6)和所述高温段换热器(3)回收冷量，之后从所述分离设备(2)排出；所述冷凝蒸发器(9)与所述冷凝蒸发器(15)的顶部以及所述冷凝蒸发器(15)的蒸发侧分别生成一股制冷循环氖气，合并后，依次经所述低温段换热器(6)和所述高温段换热器(3)回收冷量，生成所述循环氖气；其中，在所述分离设备(2)内，所述低温氖气分流为三股，其中，第一股低温氖气的流量：第二股低温氖气的流量：第三股低温氖气的流量＝3：33.4：28.6。