[發(fā)明專利]一種工業(yè)級(jí)利用低溫精餾生產(chǎn)18O同位素的方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810333433.7
• 申請(qǐng)日: 2018-04-13
• 公開（公告）號(hào): CN108592520B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁士豪;李冬鋒;李劍鋒;何暉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州制氧機(jī)集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): F25J3/04
• 分類號(hào): F25J3/04
• 代理公司: 浙江納祺律師事務(wù)所 33257
• 代理人: 鄭滿玉

1.一種工業(yè)級(jí)利用低溫精餾生產(chǎn)18O同位素的裝置，包括依次連接的氧氣凈化系統(tǒng)、氧18同位素精餾系統(tǒng)和充裝系統(tǒng)，還包括連接上述三個(gè)系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)和抽真空系統(tǒng)，其特征在于：所述氧18同位素精餾系統(tǒng)包括依次逐級(jí)串聯(lián)的規(guī)整填料塔(51)和逐級(jí)串聯(lián)的散堆填料塔(52)，所述各級(jí)規(guī)整填料塔(51)之間并聯(lián)設(shè)置有一個(gè)以上子塔；所述規(guī)整填料塔(51)的最后一級(jí)和散堆填料塔(52)的第一級(jí)之間連接有裂解重組機(jī)構(gòu)；所述規(guī)整填料塔(51)還連接有氮?dú)庋h(huán)機(jī)構(gòu)；所述各級(jí)規(guī)整填料塔(51)和各級(jí)散堆填料塔(52)均連接有二次精餾機(jī)構(gòu)(10)；

所述氮?dú)庋h(huán)機(jī)構(gòu)包括氮?dú)鈸Q熱器(15)、氮?dú)夤艿篮挽o液柱、回氣管道，所述氮?dú)夤艿来┻^(guò)氮?dú)鈸Q熱器并與子塔底部的氮?dú)庠俜衅?7)連通，所述回氣管道連通子塔頂部的冷凝器(5)和氮?dú)鈸Q熱器(15)；所述靜液柱的兩端分別連通氮?dú)庠俜衅?7)和冷凝器(5)；

所述二次精餾機(jī)構(gòu)(10)包括依次連接的外排過(guò)濾裝置、液氧過(guò)濾器(13)、液氧回前級(jí)塔分配器(14)；所述外排過(guò)濾裝置與各級(jí)規(guī)整填料塔(51)、各級(jí)散堆填料塔(52)上排氣口連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)級(jí)利用低溫精餾生產(chǎn)18O同位素的裝置，其特征在于：所述裂解重組機(jī)構(gòu)包括裂解重組催化裝置(30)、催化電加熱器(29)，所述催化電加熱器(29)連接在裂解重組催化裝置(30)底部；所述裂解重組催化裝置(30)各催化管依次首尾連通且平行排列；所述串聯(lián)的散堆填料塔(52)底部設(shè)置有電加熱再沸器(9)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)級(jí)利用低溫精餾生產(chǎn)18O同位素的裝置，其特征在于：所述氮?dú)庠俜衅?7)底部設(shè)置有與靜液柱連通的液氮存儲(chǔ)空間(47)，所述氮?dú)夤艿肋B通氮?dú)鈪R集管(43)，所述氮?dú)鈪R集管通過(guò)氮?dú)馀淞餮b置(45)連通氮?dú)庠俜衅?7)底部的換熱毛細(xì)管(46)；所述換熱毛細(xì)管(46)與氮?dú)鈪R集管(43)存在于液氧再沸分離空間(44)內(nèi)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)級(jí)利用低溫精餾生產(chǎn)18O同位素的裝置，其特征在于：所述氧氣凈化系統(tǒng)包括與進(jìn)氣口通過(guò)管道、閥門依次連接的空分氧氣流量計(jì)(1)、空分氧氣凈化裝置(3)；所述空分氧氣凈化裝置(3)包括連通的除重組分塔(35)、除輕組分塔(32)，所述除重組分塔(35)設(shè)置在空分氧氣凈化裝置(3)下部，除輕組分塔(32)設(shè)置在空分氧氣凈化裝置(3)上部；所述除重組分塔(35)由上至下依次包括金屬絲網(wǎng)波紋填料(33)、再沸蒸發(fā)器(36)；除輕組分塔(32)由下至上依次包括冷凝蒸發(fā)器(34)、金屬絲網(wǎng)波紋填料(33)、冷凝器(31)。

5.一種利用權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)級(jí)利用低溫精餾生產(chǎn)18O同位素的裝置的操作方法，包括以下步驟：

步驟一、排查裝置、裝置管道異常；

步驟二、檢驗(yàn)電氣控制系統(tǒng)；

步驟三、氮?dú)獯祾吖艿溃脫Q空氣并抽真空以達(dá)到預(yù)設(shè)真空度；

步驟四、循環(huán)步驟三3至5次；

步驟五、氧氣凈化系統(tǒng)過(guò)濾雜質(zhì)氣體，提高氣體氧含量；

步驟六、逐層經(jīng)過(guò)串聯(lián)的規(guī)整填料塔(51)和串聯(lián)的散堆填料塔(52)對(duì)氧氣、液氧進(jìn)行提純；檢驗(yàn)氧同位素豐度是否合格，不合格的重復(fù)步驟六、合格的進(jìn)入步驟七；

步驟七、裂解重組催化裝置(30)提高目標(biāo)氧同位素豐度；

步驟八、不同充裝口充裝目標(biāo)氧同位素產(chǎn)品。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種工業(yè)級(jí)利用低溫精餾生產(chǎn)18O同位素的裝置的操作方法，其特征在于：所述氧18同位素精餾系統(tǒng)第一級(jí)精餾塔底部通入凈化后的氧氣，通過(guò)循環(huán)氮?dú)馓峁┑臒崃空舭l(fā)塔底液體，經(jīng)過(guò)初步精餾后的氣體多次通過(guò)后續(xù)多級(jí)精餾塔重復(fù)精餾；精餾后的氧氣經(jīng)裂解重組后由后級(jí)精餾塔得到目標(biāo)氧同位素。