[發明專利]一種增加空氣精餾裝置氪/氙產量的方法

有效

• 申請號: 202110756618.0
• 申請日: 2021-07-05
• 公開（公告）號: CN113465292B
• 公開（公告）日: 2023-02-21
• 發明（設計）人: 阿蘭·布里格利亞
• 申請（專利權）人: 喬治洛德方法研究和開發液化空氣有限公司
• 主分類號: F25J3/04
• 分類號: F25J3/04
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 張靜潔;賈慧琴

本發明公開了一種增加空氣精餾裝置氪/氙產量的方法，包含：提供一套第一空氣精餾裝置，其分離第一供給空氣流來生產氪/氙產物；提供至少一套具有冷凝蒸發器的第二空氣精餾裝置，該第二空氣精餾裝置的冷凝蒸發器持續地或間歇性地產生冷凝蒸發器排液；收集并汽化所述冷凝蒸發器排液，將汽化后的冷凝蒸發器排液與第一供給空氣流混合，在第一空氣精餾裝置中分離得到氪/氙產物；其中，汽化后的冷凝蒸發器排液與第一供給空氣流的流量比不大于1％，優選地不大于0.5％。

技術領域

本發明屬于空氣分離領域，涉及一種空氣分離制備氪和/或氙的領域。

背景技術

氪、氙在工業、醫療等領域有重要的應用，它們的主要來源是大氣。目前常用的一種提取氪、氙的途徑是從空氣分離裝置的副產品中提取。由于氪、氙在大氣中僅以痕量存在，分別只有1.135ppm和0.086ppm的體積含量，這使得提取氪、氙的空氣分離裝置必須處理大量的進料空氣才能獲得少量的產品。

利用空氣分離獲得氪、氙是一種成熟的技術。例如，CN1502552A公開了從空氣生產氪、氙混合物的方法和裝置。其中，精餾后含有大部分氪和氙的液氧料流被汽化，獲得的氣態氧與至少一種烴反應產生含氧量不超過0.1ppm(摩爾)的合成氣，最后從合成氣中除去除氪和氙之外的組分。這種方法減少了在液氧富集過程中產生爆炸性烴/氧比例的危險。

CN102016470A公開了一種通過在雙塔中(中壓塔和低壓塔)低溫蒸餾分離空氣來生產氪和氙的方法，其主要特點是從中壓塔的底部排出富含氧、氪和氙的富液，在冷凝蒸發器中部分蒸發使該富液濃縮，最后達到提取氣態空氣中約90％的氙和75％的氪的效果，與傳統方法約70％的氙和60％的氪的提取率相比，有一定的提高。

以上各現有技術的進料空氣都是經增壓、預冷、純化的與大氣成分一致的普通空氣，通過空分流程和/或裝置的改變來提高氪、氙的提取效率或安全性，其改變復雜，而改進效果卻有限。

有鑒于此，如何設計一種新的工藝流程，以消除現有技術中的上述缺陷和不足，提高氪、氙的產量，是業內相關技術人員亟待解決的一項課題。

發明內容

針對現有的生產氪、氙的深冷空氣精餾系統，如何在幾乎不改變工藝流程和設備的情況下，大幅度地提高氪、氙的產量，是本發明所要解決的一個技術問題。

對于規模較小的不適用于氪、氙生產的空氣分離裝置，如何避免浪費含初步富集的氪、氙的流體，是本發明所要解決的再一個技術問題。

為了實現上述發明目的，本發明公開了一種增加氪/氙產量的方法，包括提供第一供給空氣流和第一空氣精餾裝置，第一供給空氣流在第一空氣精餾裝置中分離得到氪/氙產物；提供至少一套具有冷凝蒸發器的第二空氣精餾裝置，該第二空氣精餾裝置的冷凝蒸發器產生冷凝蒸發器排液；以及收集并汽化所述冷凝蒸發器排液，將汽化后的冷凝蒸發器排液與第一供給空氣流混合，在第一空氣精餾裝置中分離得到氪/氙產物；其中，汽化后的冷凝蒸發器排液與第一供給空氣流的流量比不大于1％，優選地不大于0.5％。

進一步地，第一空氣精餾裝置包含主空氣壓縮機，汽化后的冷凝蒸發器排液與第一供給空氣流在主空氣壓縮機進口端混合。

所述的第一空氣精餾裝置包含主空氣分離單元，貧氪提取單元，雜質脫除單元，粗氪制取單元，純氪和/或粗氙制取單元，以及可選地粗氙的精制單元。

所述的第二空氣精餾裝置可以是不生產液氧的空氣精餾裝置，例如僅制備氮氣的制氮機和/或采用外壓縮方式生產氧氣氣體產品的空氣精餾裝置。此類空氣精餾裝置在日常運行中持續地或間歇地產生冷凝蒸發器排液。所述的第二空氣精餾裝置也可以只在檢修、排空時產生冷凝蒸發器排液。一般情況下，冷凝蒸發器排液占所述第二空氣精餾裝置處理空氣總量的0.1～0.2％。

更進一步地，所述的第二空氣精餾裝置可以包含多個，一個或多個第二空氣精餾裝置產生的冷凝蒸發器排液通過管道或槽車運送到第一空氣精餾裝置處。