[發(fā)明專(zhuān)利]氪和氙的回收方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980140742.1
• 申請(qǐng)日: 2009-06-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102216712A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: N·M·普羅塞爾;J·B·桑德斯
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 普萊克斯技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): F25J3/04
• 分類(lèi)號(hào): F25J3/04
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 趙華偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在空氣分離單元中分離空氣的方法，所述空氣分離單元具有高壓塔和低壓塔，其中將氪和氙從位于高壓塔的底部部分內(nèi)或位于連接到高壓塔的底部部分的輔助塔內(nèi)的傳質(zhì)接觸區(qū)域中的過(guò)熱空氣流沖洗掉，以產(chǎn)生富含氪和氙的塔底餾出物液體，其在汽提塔內(nèi)被汽提以產(chǎn)生又進(jìn)一步富含氪和氙的其它塔底餾出物液體。

背景技術(shù)

空氣通過(guò)低溫精餾被分離為其組成部分。在這種工藝中，空氣在主熱交換器內(nèi)被壓縮、凈化并冷卻至適合于其精餾的溫度，并接著引入到具有高壓塔和低壓塔的空氣分離單元中以相應(yīng)產(chǎn)生富含氮和氧的產(chǎn)物，所述高壓塔和低壓塔分別操作在高壓和低壓下。此外，空氣分離單元還可包括氬塔，以將氬從抽取自低壓塔的氬富集流中分離。

冷卻后的空氣被引入到高壓塔中，以產(chǎn)生上升蒸氣相，其始終富含氮以產(chǎn)生氮富集蒸氣塔頂餾出物，其被冷凝以產(chǎn)生氮富集液體流，該氮富集液體流回流到高壓塔和低壓塔，并藉此開(kāi)始形成在這種塔中每個(gè)內(nèi)的下降液相。下降液相在其下降時(shí)始終富含氧，以產(chǎn)生每個(gè)塔中的富含氧的塔底餾出物液體。作為塔底餾出物液體而收集在低壓塔內(nèi)的氧富集液體被再沸，以在這種塔內(nèi)開(kāi)始形成上升蒸氣相。通過(guò)冷凝高壓塔的氮富集蒸氣塔頂餾出物可實(shí)現(xiàn)這種再沸，以產(chǎn)生氮富集的回流流。

高壓塔的氧富集塔底餾出物液體流（在本領(lǐng)域已知為粗液氧或釜液（kettle?liquid））用于將氧富集液體流引入到低壓塔中，用于進(jìn)一步精煉。氮富集蒸氣流和在低壓塔中未蒸發(fā)的殘留氧富集液體流可引入到主熱交換器中，以有助于冷卻進(jìn)入空氣并接著作為產(chǎn)物。氬富集流可以被從低壓塔移除并且在氬塔或塔系統(tǒng)進(jìn)一步精煉，以產(chǎn)生氬富集流。在所有這種塔中，傳質(zhì)接觸元件（例如規(guī)整填料、散堆填料或塔板）可用于使得液相和蒸氣相緊密接觸，以實(shí)施在這種塔中發(fā)生的蒸餾。

已知的是，當(dāng)液相在高壓塔中下降時(shí)，其將不僅始終富含氧，而且富含氪和氙。由于氪和氙的相對(duì)低揮發(fā)性，僅在底部若干層級(jí)具有明顯的氪和氙濃度。為了濃縮氪和氙，還已知的是提供了在粗液氧流被帶入的點(diǎn)下方的傳質(zhì)接觸區(qū)域，以從進(jìn)氣空氣沖洗掉氪和氙。例如，在DE?100?00?017?Al中，公開(kāi)了一種空氣分離設(shè)施，其中空氣在完全冷卻之后被引入到高壓塔的底部中，該高壓塔具有構(gòu)造在其底部中的這種傳質(zhì)接觸區(qū)域，以產(chǎn)生富含氪和氙的塔底餾出物液體。然后，這種塔底餾出物液體流被引入到精餾塔內(nèi)，以產(chǎn)生被再引入到高壓塔內(nèi)的氧富含蒸氣塔頂餾出物、和可取走并進(jìn)一步精煉的粗氪-氙塔底餾出物液體。類(lèi)似地，在US?2006/0021380中，富含氪和氙的塔底餾出物液體流在構(gòu)造在高壓塔底部中的傳質(zhì)接觸區(qū)域中產(chǎn)生。然后，該塔底餾出物液體被引入到定位在氬塔頂部上的蒸餾塔內(nèi)。氬塔的冷凝器使這種蒸餾塔再沸，以產(chǎn)生進(jìn)一步富含氪和氙的殘留液體。然后，殘留液體流在汽提塔內(nèi)被汽提，以產(chǎn)生可被進(jìn)一步精煉的富含氪-氙的塔底餾出物液體。

如將要討論的，本發(fā)明具有許多優(yōu)勢(shì)，并且提供了一種空氣分離方法，相比于上述討論的現(xiàn)有技術(shù)專(zhuān)利，在該方法中能夠從進(jìn)入空氣有效地回收更多的氪。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種分離空氣的方法，其中空氣被壓縮、凈化和冷卻。空氣被冷卻，使得過(guò)熱空氣流由在過(guò)熱空氣流壓力下具有高于空氣露點(diǎn)溫度至少大約5?K的溫度的空氣部分形成。

空氣被引入到空氣分離單元中，該空氣分離單元包括高壓塔和低壓塔，空氣在空氣分離單元中被分離為富含至少氧和氮的成分餾分。該成分餾分流用于輔助空氣的冷卻。

在位于高壓塔的底部部分中或連接到高壓塔的底部部分的輔助塔中的傳質(zhì)接觸區(qū)域內(nèi)從過(guò)熱空氣流的至少一部分中沖洗掉氪和氙，使得產(chǎn)生富含氪和氙的塔底餾出物液體。傳質(zhì)接觸區(qū)域以在從大約0.04至大約0.15之間的液體-蒸氣比操作。富含氪和氙的液體流在汽提塔內(nèi)被汽提為汽提氣，藉此產(chǎn)生氪-氙富集的塔底餾出物液體，其氪和氙的濃度大于在傳質(zhì)接觸區(qū)域中產(chǎn)生的富含氪和氙液體的氪和氙的濃度。從汽提塔中抽取包括氪氙富集的塔底餾出物液體的氪氙富集流。

現(xiàn)有技術(shù)專(zhuān)利中的問(wèn)題在于，在高壓塔的濃縮氪和氙的底部區(qū)段中液體-蒸氣比十分低。當(dāng)被賦予低液體-蒸氣比的空氣以其露點(diǎn)或露點(diǎn)附近的溫度進(jìn)入到這種塔區(qū)段中時(shí)，更多的氪將處于蒸氣狀態(tài)，且因此不會(huì)回收在液體中。在本發(fā)明中，由于進(jìn)入高壓塔底部的空氣處于過(guò)熱狀態(tài)，因此液體-蒸氣比可增加，從而導(dǎo)致更多的氪被從蒸氣中沖洗掉，并因而存在于富含氪和氙的液體中，這樣本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)允許更高的氪回收。同樣，由于這通過(guò)簡(jiǎn)單地引入處于過(guò)熱狀態(tài)的空氣來(lái)實(shí)施，所以本發(fā)明可得以實(shí)施而不會(huì)存在過(guò)多的能量損失。通過(guò)對(duì)本發(fā)明的其它方面的下述說(shuō)明，其它優(yōu)勢(shì)將顯而易見(jiàn)。