[發明專利]一種液氧中濃縮氪氙濃縮物的設備及其方法

在審

• 申請號: 201811334211.3
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109279587A
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 郝文炳
• 申請（專利權）人: 瀚沫能源科技（上海）有限公司
• 主分類號: C01B23/00
• 分類號: C01B23/00;B01D3/14
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 俞滌炯

本發明涉及一種液氧中濃縮氪氙濃縮物的設備及其濃縮方法，設備包括液氧泵、精餾塔、主換熱器、冷凝蒸發器、氮氣循環壓縮機、低溫吸附器；濃縮方法：首先，空分產生的液氧經過液氧泵加壓后，通過管道輸入低溫吸附器進行除雜處理；接著，除雜處理后的液氧通過管道輸入精餾塔中部進行精餾濃縮，精餾濃縮包括蒸發和冷凝；蒸發的熱源和冷凝的冷源均是由氮氣循環轉換提供；最后，將精餾濃縮后的液氧中的氪氙濃縮物從精餾塔塔底的氪氙濃縮物出口輸出。本發明方法具有工藝簡單，安全性高、成本低，能耗低的優點，在生產氪氙濃縮物的同時，甚至可根據客戶需要，提供液氮、液氧或二者同時生產。

技術領域

本發明涉及了液體濃縮領域，尤其涉及一種液氧中濃縮氪氙濃縮物的設備及其方法。

背景技術

大氣中的氪和氙含量分別約為1.138×10^-6和0.0857×10^-6，微量氪和氙隨空氣進入空氣分離裝置的低溫精餾塔后，高沸點組分氪、氙、碳氫化合物(主要是甲烷)以及氟化物均積聚在低壓塔的液氧內。

如想對已建成的外壓縮空氣分離設備進行氪氙濃縮，通常做法是將液氧送入一個附加精餾塔(俗稱貧氪塔)進行精餾。可獲得氪氙含量為0.2～0.3％Kr+Xe的貧氪氙濃縮物，其中甲烷含量約為0.3～0.4％。通常使用壓力氮氣做冷源和熱源。

發明專利《201410036253.4一種從液氧中提取粗氪氙的設備及方法》使用的工藝復雜，因而成本會高。未考慮氧化亞氮的影響，安全性較弱。

因此，本領域的技術人員致力于開發氪氙濃縮的方法，準確的說是液氧中濃縮氪氙濃縮物，工藝簡單，安全性高、成本低，能耗少的方法。

發明內容

本發明是針對在運行空分中，重組分(沸點高于氧氣的物質)在液氧中濃縮的特點，提供了一種從液氧中進一步高效的濃縮得到氪氙濃縮物，且具有環保、安全、低成本、低能耗的設備及其濃縮方法。

本發明提供了一種液氧中濃縮氪氙濃縮物的設備及其方法，具體如下：

本發明第一方面是提供了一種液氧中濃縮氪氙濃縮物的設備，包括冷箱、設置于冷箱內的主換熱器、精餾塔、冷凝蒸發器、氮氣循環壓縮機和低溫吸附器，所述低溫吸附器通過管道與所述精餾塔中部的液氧進口連接；用戶管道通過管道與所述氮氣循環壓縮機的氮氣進口連接，所述氮氣循環壓縮機通過管道經所述主換熱器連接所述精餾塔塔底再沸器的壓力氮氣進口，所述再沸器的液氮出口通過管道與所述冷凝蒸發器連接，且所述精餾塔塔底的氪氙濃縮物出口與第五外界管道連接；所述精餾塔塔頂的氧蒸汽出口通過管道分別與所述冷凝蒸發器、第一外界管道連接；所述冷凝蒸發器的液氧出口通過管道與所述精餾塔塔頂連接；所述冷凝蒸發器的氮氣出口通過管道與所述氮氣循環壓縮機的氮氣進口連接。

優選的，所述冷凝蒸發器的液氧出口通過管道還與第三外界管道連接，所述冷凝蒸發器的液氮出口通過管道與第四外界管道連接。

優選的，還包括液壓泵，所述液壓泵與所述冷箱內低溫吸附器的液氧進口連接。

優選的，所述精餾塔塔頂的氧蒸汽出口經過所述主換熱器與所述第一外界管道連接，所述冷凝蒸發器的氮氣出口經過所述主換熱器與所述氮氣循環壓縮機的氮氣進口連接。

優選的，還包括設于各連接管道上的節流閥。

本發明第二方面是提供了液氧中濃縮氪氙濃縮物的方法，包括以下七個步驟：

步驟一：空分產生的液氧，經過液氧泵加壓后，送入冷箱內的所述低溫吸附器中；

步驟二：進入低溫吸附器中的液氧經除雜后進入所述精餾塔中部；

步驟三：進入所述精餾塔中部的液氧加入到所述精餾塔頂部流下的液氧中，并與所述精餾塔內上升的氧蒸汽進行熱質交換；液氧中輕組分進入氧蒸汽中升入所述精餾塔塔頂，液氧中重組分在液氧中富集，最后流入所述精餾塔塔底；