CN101829500B - 一种同位素低温精馏装置 - Google Patents

一种同位素低温精馏装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101829500B
CN101829500B CN2010101967856A CN201010196785A CN101829500B CN 101829500 B CN101829500 B CN 101829500B CN 2010101967856 A CN2010101967856 A CN 2010101967856A CN 201010196785 A CN201010196785 A CN 201010196785A CN 101829500 B CN101829500 B CN 101829500B
Authority
CN
China
Prior art keywords
rectifying column
rectifying
temperature
low
condenser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN2010101967856A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101829500A (zh
Inventor
李虎林
袁家均
李良君
许保云
龙磊
吉永喆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Research Institute of Chemical Industry SRICI
Original Assignee
Shanghai Research Institute of Chemical Industry SRICI
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Research Institute of Chemical Industry SRICI filed Critical Shanghai Research Institute of Chemical Industry SRICI
Priority to CN2010101967856A priority Critical patent/CN101829500B/zh
Publication of CN101829500A publication Critical patent/CN101829500A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101829500B publication Critical patent/CN101829500B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/08—Separating gaseous impurities from gases or gaseous mixtures or from liquefied gases or liquefied gaseous mixtures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/10—Hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/30—Helium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/32—Neon
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/42—Nitrogen or special cases, e.g. multiple or low purity N2
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/50—Oxygen or special cases, e.g. isotope-mixtures or low purity O2
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/90—Separating isotopes of a component, e.g. H2, O2
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/30—Details about heat insulation or cold insulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

本发明涉及一种同位素低温精馏装置，该装置包括冷凝器、精馏柱、再沸器，所述的冷凝器设置在精馏柱顶部，再沸器设置在精馏柱底部，该装置还包括铝箔辐射层、低温气体冷屏和真空外壳，所述的铝箔辐射层包裹在精馏柱的塔壁外，所述的低温气体冷屏缠绕在精馏柱塔壁外铝箔辐射层的外表面上，冷凝器、精馏柱、再沸器、铝箔辐射层、低温气体冷屏设置在真空外壳内。与现有技术相比，本发明通过放大塔径，由装填规整填料、不同直径的精馏柱组成垂直级联，结构简单、消除了放大效应，用于低温精馏领域，尤其是低温精馏分离同位素13C、18O、15N、10B、2H、3He、22Ne中。

Description

一种同位素低温精馏装置
技术领域
本发明涉及一种化工领域的低温精馏装置，尤其是涉及一种同位素低温精馏装置。
背景技术
低温精馏装置在工业领域有着广泛的应用，在现有技术中，低温精馏塔均采用珠光砂绝热。珠光砂绝热性能优于早期的聚氨酯材料，已经在低温空气分离领域得到了广泛应用。然而，在同位素分离领域，采用珠光砂绝热的低温精馏塔存在很多缺陷。同位素体系分离系数低，如CO低温精馏分离13C时12CO/13CO的分离系数为1.008～1.01，所以要想从天然丰度1.11％13CO富集到99％13CO，一般需要2000～3000块理论板，由此导致同位素分离装置高达上百米、且精馏塔直径小、塔内液体流量小，所以要求塔体保温效果要好，否则将需要更大的回流比来弥补外界传入的热量损失。因此，分离同位素的低温精馏装置对绝热的要求远高于传统空气分离装置。现有的低温精馏装置均采用空分领域广泛应用的珠光砂绝热，如图1所示，日本专利JP11-63808A采用珠光砂绝热的多管塔结构，用于低温精馏分离同位素，其中蒸馏塔本体28包括再沸器29、蒸馏塔节30、冷凝器31、外塔32、支撑板33、珠光砂34、抽真空口35。但是这种技术存在以下缺点：绝热效果仍然难以满足低温精馏分离同位素的要求、绝热材料用量大、检修时需将珠光砂扒出、长时间或低温下绝热层容易出现松动等缺点，而且采用很多根小直径精馏柱并列组成多管塔结构，造成了制造困难、生产能力低下、同时设备可靠性变差。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高效、可靠、低成本的同位素低温精馏装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种同位素低温精馏装置，该装置包括冷凝器、精馏柱、再沸器，所述的冷凝器设置在精馏柱顶部，再沸器设置在精馏柱底部，其特征在于，该装置还包括铝箔辐射层、低温气体冷屏和真空外壳，所述的铝箔辐射层包裹在精馏柱的塔壁外，所述的低温气体冷屏缠绕在精馏柱塔壁外铝箔辐射层的外表面上，冷凝器、精馏柱、再沸器、铝箔辐射层、低温气体冷屏设置在真空外壳内。
所述的铝箔辐射层设有1～50层，各层间间隔纤维材料。
所述的低温气体冷屏内的气体为冷凝器内气化的冷却剂。
所述的低温气体冷屏内的气体为塔顶馏出物。
所述的真空外壳连接真空机组，由真空机组维持真空外壳内的真空度在10-1～10-3Pa。
所述的冷凝器供低温冷却剂与精馏介质蒸汽进行换热，精馏介质冷凝后返回精馏柱，未冷凝部分作为塔顶馏出物取走，冷却剂吸收热量后蒸发。
所述的冷凝器为管式、板式或板翅式，冷凝器的材料是铜、不锈钢或铝合金。
所述的精馏柱至少设有一根，该精馏柱内装填规整填料或散堆填料。
所述的精馏柱设有一根，精馏柱柱内装填丝网波纹填料、迪克松环、三角形或矩形圈颗粒填料。
所述的精馏柱设有2-5根，各精馏柱上下设置，其直径由上到下逐渐减小，精馏柱柱内装填丝网波纹填料、迪克松环、三角形或矩形圈颗粒填料，每根精馏塔底部均设有一再沸器。
本发明申请的低温精馏装置，采用独特的真空室、铝箔辐射屏及低温气体冷却屏结构设计，在绝热效果上具备了传统技术无法比拟的优越性。
本发明低温精馏柱内充填有规整填料或散堆填料，即丝网波纹填料、迪克松环、三角形、矩形圈颗粒填料。精馏柱外壁包裹着1～50层的铝箔，中间间隔纤维材料，如此处理之后，有效地降低了辐射传热。在铝箔辐射层外缠绕低温气体冷却屏，冷却气体为冷凝器内汽化的冷却剂或塔顶的馏出物。整个精馏装置的外壳是一个真空室，真空度为10-1Pa～10-3Pa，由真空机组维持。这样，低温精馏装置最大限度地降低了热量传递，绝热性能明显优于传统技术。传统同位素精馏装置由于散热大，必须加大回流比来弥补，降低了精馏塔的分离能力；而采用本发明的技术，外界引起的冷损失将大部分被消除，同时分离设备的尺寸也被降低。
本发明中，含同位素的气液两相在物料在低温精馏塔内的规整填料表面进行传质，含重同位素的组分富集在液相，向塔下流动；而含轻同位素的组分则富集在气相，向塔顶上升。如此经过多次气液交换，在再沸器内重同位素的丰度得到富集，而塔顶冷凝器内的轻同位素丰度得到富集。塔釜的液体在再沸器内被加热蒸发汽化，返回塔上部，同样在塔顶的气态物质被冷凝冷凝而回流至塔下部。含重同位素的产品从塔底取出，而轻同位素产品从塔顶取出。如此实现低温精馏分离同位素的目的。由于最大限度地降低了外界热量传递，本发明可以忽略散热对塔内寄生加热的影响，保证了低温精馏塔内小流量液体衡摩尔流状况，有效地应用了塔内空间。
本发明的低温精馏技术具有通用性，它可以用于CO、CH4、NO、N2、BF3、O2、H2、He、Ne低温精馏体系，用来分离稳定性同位素13C、18O、15N、10B、2H、3He、22Ne。本低温精馏装置也可以应用于低温精馏氙、氪、氩及其它低温气体分离提纯的场合。
本发明作为低温精馏分离同位素装置，当需要达到高丰度及高产量时可以由不同塔径的精馏柱垂直组成级联，在级联顶端设一冷凝器，在每两级中间增加一套再沸器即可。本发明通过放大塔径，由装填规整填料、不同直径的精馏柱组成垂直级联，结构简单、消除了放大效应。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.本发明的低温精馏装置绝热性能优于现有技术。本发明在结构上巧妙设计了铝箔辐射层、低温气体冷却屏及真空绝热三种技术，极大地消除了传导、对流、辐射传热；而现有技术采用珠光砂绝热存在热传导，辐射与对流热也大于本发明。
2.本发明低温精馏装置绝热材料重量轻、材料费低、结构紧凑、检修方便，绝热结构长期运行不易变形、便于安装维护。相反，现有技术由于采用珠光砂填充，造成设备重量大、材料费用高、检修时需将珠光砂全部抛出、长期运行珠光砂容易松动造成局部绝热变差，当精馏塔很高时珠光砂对管道压迫冷热下容易出现压迫变形。
3.本发明低温冷屏的气体为冷凝器内汽化的冷却剂或塔顶馏出物，其冷量为正常回收利用，不用额外增加新的冷量。
4.本发明的低温精馏装置可应用于低温精馏分离同位素领域，如CO、CH4、NO、N2、BF3、O2、H2、He、Ne的低温精馏，分离13C、18O、15N、10B、2H、3He、22Ne等；本发明同样可以应用于其它低温精馏气体分离净化的场合。
附图说明
图1为现有技术(JP11-63808A)，采用珠光砂绝热的低温精馏分离同位素装置；
图2为本发明采用铝箔辐射层及真空绝热结构的低温精馏装置；
图3为本发明采用铝箔辐射层、低温气体冷屏及真空绝热结构的低温精馏装置；
图4为本发明采用铝箔辐射层、低温气体冷屏及真空绝热结构的低温精馏装置；
图5为本发明采用铝箔辐射层及真空绝热结构、两根不同直径的精馏柱组成垂直级联的低温精馏装置。
图1中，28-蒸馏塔本体，29-再沸器，30-蒸馏塔节，31-冷凝器，32-外塔，33-支撑板，34-珠光砂，35-抽真空口。
图2-5中，1-塔顶馏出物，2-冷凝器，3-低温冷却剂，4-填料，5-铝箔，6-精馏柱，7-真空外壳，8-再沸器，9-真空抽气口，10-汽化的冷却剂，11-低温冷却屏。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：
低温精馏装置用于CO低温精馏分离13C同位素。低温精馏装置由冷凝器2、精馏柱6、再沸器8、铝箔辐射层5、低温气体冷屏11、真空外壳7组成，真空外壳7一侧设有真空抽气口9，见图3。冷却剂3为液氮，精馏介质为CO。在低温精馏塔内CO汽液两相在精馏柱6内的丝网波纹填料表面进行传质交换，含重同位素13C的组分富集在液相，向塔底流动；而含轻同位素12C的组分则富集在气相，向塔顶上升。如此经过多次气液交换，在再沸器8内13C得到富集，而塔顶冷凝器2内的轻同位素12C得到富集。塔釜的液体CO在再沸器8内被加热蒸发汽化，返回塔上部，同样在塔顶的气态CO被冷凝器2冷凝而回流至塔下部。富含重同位素13C的产品从塔底取出，而轻同位素12C(即塔顶馏出物1)从塔顶取出。液氮在冷凝器2内冷凝CO后汽化，汽化的氮气(即汽化的冷却剂10)进入低温冷屏，作为低温冷屏的冷源。
实施例2：
低温精馏装置用于CH4低温精馏分离13C同位素。低温精馏装置由冷凝器2、精馏柱6、再沸器8、铝箔辐射层5、真空外壳7组成，真空外壳7一侧设有真空抽气口9，见图2。低温冷却剂3为液氮，精馏介质为CH4。在低温精馏塔内CH4汽液两相在精馏柱6内的迪克松环填料4表面进行传质交换，含重同位素13C的组分富集在液相，向塔底流动；而含轻同位素12C的组分则富集在气相，向塔顶上升。如此经过多次气液交换，在再沸器8内13C得到富集，而塔顶冷凝器2内的轻同位素12C得到富集。塔釜的CH4液体在再沸器8内被加热蒸发汽化，返回塔上部，同样在塔顶的气态CH4在冷凝器2内液氮冷凝而回流至塔下部，液氮吸热后汽化。富含重同位素13C的产品从塔底取出，而轻同位素12C(即塔顶馏出物1)从塔顶取出。
实施例3：
低温精馏装置用于O2低温精馏分离同位素18O。低温精馏装置由冷凝器2、精馏柱6、再沸器8、铝箔辐射层5、低温气体冷屏11、真空外壳7组成，真空外壳7一侧设有真空抽气口9，见图4。低温冷却剂3为液氮，精馏介质为高纯O2。在低温精馏塔内O2汽液两相三角形或矩形圈颗粒填料表面进行传质，含重同位素18O的组分富集在液相，向塔底流动；而含轻同位素16O的组分则富集在气相，向塔顶上升。如此经过多次气液交换，在再沸器8内18O得到富集，而塔顶冷凝器2内的轻同位素16O得到富集。塔釜的O2液体在再沸器8内被加热蒸发汽化，返回塔上部，同样在塔顶的气态O2在冷凝器2内被液氮冷凝而回流至塔下部，液氮被汽化。富含重同位素18O的产品从塔底取出，而轻同位素16O从塔顶取出。塔顶馏出物116O2进入低温冷屏，作为低温冷屏的冷源。
实施例4：
低温精馏装置用于BF3低温精馏分离同位素10B。低温精馏装置由冷凝器2、两根精馏柱6垂直连接、两根精馏柱6内设有丝网波纹填料4、两只再沸器8分别设置在两根精馏柱6底部、铝箔辐射层5分别缠绕在精馏柱6外表面、真空外壳7组成，冷凝器2、精馏柱6、再沸器8、铝箔辐射层5均安装在真空外壳7内，真空外壳7一侧设有真空抽气口9，见图5。低温冷却剂3为液氮，精馏介质为BF3。在低温精馏塔内BF3汽液两相在精馏柱6填料4表面进行传质，富含10B的组分富集在液相，向塔底流动；而富含11B的组分则富集在气相，向塔顶上升。如此经过多次气液交换，在塔釜的再沸器8内10B得到富集，而塔顶冷凝器2内11B得到富集。塔釜的液体BF3在再沸器8内被加热蒸发汽化，返回塔上部，同样在塔顶的气态BF3在冷凝器2内被冷凝而回流至塔下部，液氮在冷凝器内吸热后汽化。富含10B的产品从塔底取出，而11B从塔顶取出。
实施例5：
一种同位素低温精馏装置，该装置包括冷凝器、精馏柱、再沸器，所述的冷凝器为铜制管式冷凝器，冷凝器设置在精馏柱顶部，其作用是供低温冷却剂与精馏介质蒸汽进行换热，精馏介质冷凝后返回精馏柱，未冷凝部分作为塔顶馏出物取走，冷却剂吸收热量后蒸发。再沸器设置在精馏柱底部，该装置还包括铝箔辐射层、低温气体冷屏和真空外壳，所述的铝箔辐射层设有一层包裹在精馏柱的塔壁外，所述的低温气体冷屏缠绕在精馏柱塔壁外铝箔辐射层的外表面上，冷凝器内汽化的冷却剂作为低温气体冷屏内的汽化的冷却剂，冷凝器、精馏柱、再沸器、铝箔辐射层、低温气体冷屏组成的精馏装置安装在真空外壳内，真空外壳连接真空机组，由真空机组维持真空外壳内的真空度在10-1～10-3Pa。所述的精馏柱设有一根，精馏柱柱内装填有规整填料或散堆填料，即丝网波纹填料、迪克松环、三角形、矩形圈颗粒填料。
实施例6：
一种同位素低温精馏装置，该装置包括冷凝器、精馏柱、再沸器，所述的冷凝器为不锈钢制板式冷凝器，冷凝器设置在精馏柱顶部，其作用是供低温冷却剂与精馏介质蒸汽进行换热，精馏介质冷凝后返回精馏柱，未冷凝部分作为塔顶馏出物取走，冷却剂吸收热量后蒸发。再沸器设置在精馏柱底部，该装置还包括铝箔辐射层、低温气体冷屏和真空外壳，所述的精馏柱设有5根，各精馏柱上下设置，其直径由上到下逐渐减小，精馏柱柱内装填丝网波纹填料、迪克松环、三角形或矩形圈颗粒填料，每根精馏塔底部均设有一再沸器。每根精馏柱的塔壁外均包裹有铝箔辐射层50层，各层铝箔辐射层中间间隔纤维材料，如此处理之后，有效地降低了辐射传热。所述的低温气体冷屏缠绕在精馏柱塔壁外铝箔辐射层的外表面上，塔顶的馏出物作为低温气体冷屏内的汽化的冷却剂，冷凝器、精馏柱、再沸器、铝箔辐射层、低温气体冷屏组成的精馏装置安装在真空外壳内，真空外壳连接真空机组，由真空机组维持真空外壳内的真空度在10-1～10-3Pa，由真空机组维持。这样，低温精馏装置最大限度地降低了热量传递，绝热性能明显优于传统技术。传统同位素精馏装置由于散热大，必须加大回流比来弥补，降低了精馏塔的分离能力；而采用本发明的技术，外界引起的冷损失将大部分被消除，同时分离设备的尺寸也被降低。
本发明中，含同位素的气液两相在物料在低温精馏塔内的规整填料表面进行传质，含重同位素的组分富集在液相，向塔下流动；而含轻同位素的组分则富集在气相，向塔顶上升。如此经过多次气液交换，在再沸器内重同位素的丰度得到富集，而塔顶冷凝器内的轻同位素丰度得到富集。塔釜的液体在再沸器内被加热蒸发汽化，返回塔上部，同样在塔顶的气态物质被冷凝冷凝而回流至塔下部。含重同位素的产品从塔底取出，而轻同位素产品从塔顶取出。如此实现低温精馏分离同位素的目的。由于最大限度地降低了外界热量传递，本发明可以忽略散热对塔内寄生加热的影响，保证了低温精馏塔内小流量液体衡摩尔流状况，有效地应用了塔内空间。
本发明的低温精馏技术具有通用性，它可以用于CO、CH4、NO、N2、BF3、O2、H2、He、Ne低温精馏体系，用来分离稳定性同位素13C、18O、15N、10B、2H、3He、22Ne。本低温精馏装置也可以应用于低温精馏氙、氪、氩及其它低温气体分离提纯的场合。
本发明作为低温精馏分离同位素装置，当需要达到高丰度及高产量时可以由不同塔径的精馏柱垂直组成级联，在级联顶端设一冷凝器，在每两级中间增加一套再沸器即可。本发明通过放大塔径，由装填规整填料、不同直径的精馏柱组成垂直级联，结构简单、消除了放大效应。
本发明申请的低温精馏装置，采用独特的真空室、铝箔辐射屏及低温气体冷却屏结构设计，在绝热效果上具备了传统技术无法比拟的优越性。

Claims (10)

1.一种同位素低温精馏装置，该装置包括冷凝器、精馏柱、再沸器，所述的冷凝器设置在精馏柱顶部，再沸器设置在精馏柱底部，其特征在于，该装置还包括铝箔辐射层、低温气体冷屏和真空外壳，所述的铝箔辐射层包裹在精馏柱的柱壁外，所述的低温气体冷屏缠绕在精馏柱柱壁外铝箔辐射层的外表面上，冷凝器、精馏柱、再沸器、铝箔辐射层、低温气体冷屏设置在真空外壳内。
2.根据权利要求1所述的一种同位素低温精馏装置，其特征在于，所述的铝箔辐射层设有1～50层，各层间间隔纤维材料。
3.根据权利要求1所述的一种同位素低温精馏装置，其特征在于，所述的低温气体冷屏内的气体为冷凝器内气化的冷却剂。
4.根据权利要求1所述的一种同位素低温精馏装置，其特征在于，所述的低温气体冷屏内的气体为精馏柱柱顶馏出物。
5.根据权利要求1所述的一种同位素低温精馏装置，其特征在于，所述的真空外壳连接真空机组，由真空机组维持真空外壳内的真空度在10-1～10-3Pa。
6.根据权利要求1所述的一种同位素低温精馏装置，其特征在于，所述的冷凝器供低温冷却剂与精馏介质蒸汽进行换热，精馏介质冷凝后返回精馏柱，未冷凝部分作为柱顶馏出物取走，冷却剂吸收热量后蒸发。
7.根据权利要求1或6所述的一种同位素低温精馏装置，其特征在于，所述的冷凝器为管式、板式或板翅式，冷凝器的材料是铜、不锈钢或铝合金。
8.根据权利要求1所述的一种同位素低温精馏装置，其特征在于，所述的精馏柱至少设有一根，该精馏柱内装填规整填料或散堆填料。
9.根据权利要求8所述的一种同位素低温精馏装置，其特征在于，所述的精馏柱设有一根，精馏柱柱内装填丝网波纹填料、迪克松环、三角形或矩形圈颗粒填料。
10.根据权利要求8所述的一种同位素低温精馏装置，其特征在于，所述的精馏柱设有2-5根，各精馏柱上下设置，其直径由上到下逐渐减小，精馏柱柱内装填丝网波纹填料、迪克松环、三角形或矩形圈颗粒填料，每根精馏柱底部均设有一再沸器。
CN2010101967856A 2010-06-09 2010-06-09 一种同位素低温精馏装置 Active CN101829500B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010101967856A CN101829500B (zh) 2010-06-09 2010-06-09 一种同位素低温精馏装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010101967856A CN101829500B (zh) 2010-06-09 2010-06-09 一种同位素低温精馏装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101829500A CN101829500A (zh) 2010-09-15
CN101829500B true CN101829500B (zh) 2013-03-20

Family

ID=42713810

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010101967856A Active CN101829500B (zh) 2010-06-09 2010-06-09 一种同位素低温精馏装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101829500B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104474898B (zh) * 2014-11-24 2017-09-29 上海化工研究院有限公司 生产高丰度13c的低温精馏多塔级联节能装置
CN106731837B (zh) * 2016-12-01 2018-04-17 上海化工研究院有限公司 一种氖气生产稳定同位素的精馏工艺和装置
CN113750797A (zh) * 2021-09-15 2021-12-07 黑龙江豪运药业有限公司 低温真空精馏三氟化硼分离高丰度同位素硼11三氟化硼的装置和方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63232825A (ja) * 1987-03-23 1988-09-28 Sumitomo Heavy Ind Ltd 低温蒸留塔
JPH1163808A (ja) * 1997-08-07 1999-03-05 Tokyo Gas Co Ltd パーライト断熱層を有する低温蒸留塔
CN1962037A (zh) * 2005-11-11 2007-05-16 上海化工研究院 分离稳定性同位素的低温精馏装置及分离方法
CN201750988U (zh) * 2010-06-09 2011-02-23 上海化工研究院 一种同位素低温精馏装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN101829500A (zh) 2010-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201750988U (zh) 一种同位素低温精馏装置
CN101148252B (zh) 双塔低温精馏制备高纯氧方法
CA2357231C (en) Dephlegmator system and process
CN101829500B (zh) 一种同位素低温精馏装置
CN1962037A (zh) 分离稳定性同位素的低温精馏装置及分离方法
CN104406364B (zh) 一种双塔耦合的氩气回收纯化设备及氩气回收纯化方法
CN110105216B (zh) 一种自回热精馏的方法及装置
EP1041353B1 (en) Distillation column arrangement for air separation
CN103759501A (zh) 一种获得超高纯氙气的低温精馏装置
CN204373313U (zh) 一种双塔耦合的氩气回收纯化设备
CN103062991B (zh) 深冷空分装置高纯氧生产系统及高纯氧制备工艺
CN106731837A (zh) 一种氖气生产稳定同位素的精馏工艺和装置
CN212881881U (zh) 一种氢同位素低温精馏分离装置
US9920988B2 (en) Main heat exchange system and method for reboiling
CN202315648U (zh) 一种尾气中乙烯的深冷回收系统
CN201437507U (zh) 冷交-氨冷组合式氨冷器
CN202185163U (zh) 一种内部热集成降膜蒸馏装置的换热壁结构
CN203408489U (zh) 用于精馏的超重力旋转填料床装置
CN203163349U (zh) 带独特气体通道的降膜式蒸发器
CN104220829A (zh) 带有冷箱的便携式包装和用于制造低温空气分离系统的方法
CN202526926U (zh) 一种低温硅烷精馏塔
CN100357674C (zh) 水冷式内复叠制冷系统
CN109764696A (zh) 一种换热器和冷箱设备
CN219209455U (zh) 一种杂质气体分离与提纯装置
CN210331709U (zh) 一种自回热精馏的装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 200062 Shanghai city Putuo District Yunling Road No. 345

Patentee after: Shanghai Chemical Research Institute Co., Ltd.

Address before: 200062 Shanghai city Putuo District Yunling Road No. 345

Patentee before: Shanghai Research Institute of Chemical Industry