CN103743195A - 一种从液氧中提取粗氪氙的设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种从液氧中提取粗氪氙的设备及方法，包括蒸馏塔、氧液化器和液氧罐，蒸馏塔的中部与来自空分设备的液氧相连，蒸馏塔气相出口与氧液化器相连，氧液化器的底部与液氧罐相连；所述设备还包括与中压氮气相连的回热式热交换器，回热式热交换器的出口与蒸馏塔塔底的蒸发器相连；蒸发器的液氮出口分别与蒸馏塔塔顶的冷凝器和氧液化器相连。所述方法包括：液氧进入蒸馏塔进行蒸馏分离，中压氮经回热式热交换器换热后进入蒸发器中作为热源使用，加热蒸馏塔中的液氧，在塔顶得到氧气并进入氧液化器中液化成液氧后进入液氧罐中回收利用；蒸发器中的氮被冷凝成液氮；蒸馏塔塔釜得到粗氪氙浓缩物。本发明可实现高纯度氧和氪氙浓缩物的分离回收。

Description

一种从液氧中提取粗氪氙的设备及方法

技术领域

本发明涉及一种从来自空分设备的液氧中提取粗氪氙浓缩物的设备及方法，属于空气分离领域。

背景技术

国内外一些领先的公司-空气分离和低温技术的制造商开始生产空分设备，但在整体空气分离流程中并不包括氪氙浓缩物的单元，即这些制造商生产的空分设备未提供提取氪氙的部分。目前全球范围内均在寻求提取氪氙的技术解决方案，最初出现的技术解决方案，是从空分设备中去除有爆炸危险的杂质氙。然而，随着对氪的需求量不断增加，需要更新的技术解决方案，在这种情况下，不仅需要提取氙，还需要对氪进行分离提取。由于在空分设备中分离出来的液氧中的氪氙浓缩物大于正常值且小于粗氪氙，因此需要建立氪氙浓缩物的远端提取单元。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、提取效率高的用于从液氧中提取粗氪氙浓缩物的设备及提取方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种从液氧中提取粗氪氙的设备，包括蒸馏塔、氧液化器和液氧罐，所述蒸馏塔的中部与来自空分设备的液氧相连，蒸馏塔的塔底和塔顶分别设有一蒸发器和冷凝器；蒸馏塔上部的气相出口通过管道与氧液化器相连，所述氧液化器的底部通过管道与用于收集液氧的液氧罐相连；所述的设备还包括与中压氮气相连的回热式热交换器，所述回热式热交换器的出口通过管道与蒸发器相连；蒸发器的液氮出口通过管道分别与冷凝器和氧液化器相连。

优选的是：所述冷凝器和氧液化器的液氮出口通过管道与回热式热交换器相连。

优选的是：所述的设备还包括设于各连接管道上的节流阀。

一种利用如上所述的设备从液氧中提取粗氪氙的方法，所述方法包括：来自空分设备的含有氪氙的液氧进入蒸馏塔，进行蒸馏分离，中压氮经回热式热交换器换热冷却后进入蒸发器中作为热源使用，加热蒸馏塔中的液氧，使氧形成氧蒸汽上升，在蒸馏塔塔顶得到的分离后的氧气进入氧液化器中液化成液氧后进入液氧罐中回收利用；蒸发器中的氮被冷凝成液氮，蒸馏塔的塔釜得到粗氪氙浓缩物。

优选的是：蒸发器中的液氮分成两股液氮流，其中一股液氮流经节流降压后进入蒸馏塔的冷凝器中作为液氧的冷凝回流液使用；另一股液氮流经节流降压后进入氧液化器中成为氧气的冷凝液使用。

优选的是：进入蒸馏塔中的液氮的压力为3.5个大气压。

优选的是：进入氧液化器中的液氧的压力为4个大气压。

优选的是：氧液化器和冷凝器中的低温液氮返回至回热式热交换器中复热回收。

本发明的有益效果在于，本发明的设备结构简单，操作方便，可同时实现高纯度氧和氪氙浓缩物的分离回收；以中压氮作为蒸馏塔内蒸馏分离的热源，同时，氮自身被冷凝成液氮后作为蒸馏塔内的回流冷凝液以及氧蒸汽的冷凝液使用，此外，低温液氮可与中压氮换热复热后回收利用，实现了氮源的循环利用，节省了能耗。

附图说明

图1示出了本发明所述的从液氧中提取粗氪氙设备的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

如附图1所示，本发明所述的从液氧中提取粗氪氙的设备，包括蒸馏塔1、氧液化器4和液氧罐6，所述蒸馏塔1的塔底和塔顶分别设有蒸发器2和冷凝器3，其中部与来自空分设备的液氧相连，蒸馏塔1上部的气相出口通过管道与氧液化器4相连，所述氧液化器4的底部通过管道与用于收集液氧的液氧罐6相连；本发明所述的从液氧中提取粗氪氙的设备还包括与中压氮气相连的回热式热交换器5，所述中压氮气可以来自于空分设备，亦可是其它来源的中压氮气；所述回热式热交换器5的出口通过管道与蒸发器2相连，且蒸发器2底部的液氮出口通过管道分别与冷凝器3和氧液化器4相连，冷凝器3和氧液化器4中的液氮通过管道返回至回热式热交换器5中复热后回收利用。所述蒸馏塔1的塔顶还设有未冷凝氧气出口；蒸馏塔1的塔釜设有粗氪氙浓缩物出口；此外，本发明所述的从液氧中提取粗氪氙的设备还包括设于各连接管道上的节流阀。

利用本发明如上所述的设备从液氧中提取粗氪氙的方法，其过程为：来自空分设备的含有氪氙的液氧经管道进入到蒸馏塔1的中部，进行蒸馏分离，洗去液氧中的氪氙，来自空分设备的中压氮经过回热式热交换器5换热冷却后进入蒸发器2中作为热源使用，加热蒸馏塔1中的液氧中的氧形成氧蒸汽上升至蒸馏塔1的塔顶，在塔顶得到分离后的氧气，并经蒸馏塔1上部的气体出口进入氧液化器4中，液氧中的粗氪氙浓缩物下降至蒸馏塔1塔釜回收以做进一步处理，蒸馏塔1内未被冷凝的氧气可经蒸馏塔1塔顶的未冷凝氧气出口直接释放至大气中；蒸发器2中的氮自身被冷凝成液氮后分两股液氮流，其中一股液氮流经节流阀将压力降至3.5个大气压后通过管道进入到蒸馏塔1塔顶的冷凝器3中成为蒸馏塔1中液氧的冷凝回流液，蒸发器2中的另一股液氮流经节流阀将压力降至4个大气压后通过管道进入到氧液化器4中成为氧气的冷凝液，氧液化器4中的氧蒸汽液化成液氧后经管道进入到液氧罐6中进行储存以备后续使用；氧液化器4和冷凝器3中的低温液氮分别经管路回流至回热式热交换器5中，与来自空分设备的中压氮换热复热后回收利用。表1示出了本发明各设备的最佳操作数据：

表1 本发明中各设备的最佳操作数据

通过本发明上述的设备及方法，可同时实现来自于空分设备的液氧中高纯度氧和氪氙浓缩物的分离回收；本发明以中压氮作为蒸馏塔内蒸馏分离的热源，同时，氮自身被冷凝成液氮后作为蒸馏塔内的回流冷凝液以及氧蒸汽的冷凝液使用，此外，低温液氮可与中压氮换热复热后回收利用，实现了氮源的循环利用，节省了能耗。

本发明已通过优选的实施方式进行了详尽的说明。然而，通过对前文的研读，对各实施方式的变化和增加也是本领域的一般技术人员所显而易见的。申请人的意图是所有这些变化和增加落在了本发明权利要求的保护范围中。

本文中使用的术语仅为对具体的实施例加以说明，并非意在对本发明进行限制。除非另有定义，本文中使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）均与本发明所属领域的一般技术人员的理解相同。还须明确的是，除在本文中有明确的定义外，诸如字典中通常定义的术语应该解释为在本说明书以及相关技术的语境中可具有一致的意思，而不应解释的理想化或过分形式化。公知的功能或结构处于简要和清楚地考虑或不再赘述。

Claims (8)

1.一种从液氧中提取粗氪氙的设备，其特征在于：包括蒸馏塔、氧液化器和液氧罐，所述蒸馏塔的中部与来自空分设备的液氧相连，蒸馏塔的塔底和塔顶分别设有一蒸发器和冷凝器；蒸馏塔上部的气相出口通过管道与氧液化器相连，所述氧液化器的底部通过管道与用于收集液氧的液氧罐相连；所述的设备还包括与中压氮气相连的回热式热交换器，所述回热式热交换器的出口通过管道与蒸发器相连；蒸发器的液氮出口通过管道分别与冷凝器和氧液化器相连。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述冷凝器和氧液化器的液氮出口通过管道与回热式热交换器相连。

3.根据权利要求1～2任一项所述的设备，其特征在于：所述的设备还包括设于各连接管道上的节流阀。

4.一种利用如权利要求1或2所述的设备从液氧中提取粗氪氙的方法，其特征在于：所述方法包括：来自空分设备的含有氪氙的液氧进入蒸馏塔，进行蒸馏分离，中压氮经回热式热交换器换热冷却后进入蒸发器中作为热源使用，加热蒸馏塔中的液氧，使氧形成氧蒸汽上升，在蒸馏塔塔顶得到的分离后氧气进入氧液化器中液化成液氧后进入液氧罐中回收利用；蒸发器中的氮被冷凝成液氮；蒸馏塔的塔釜得到粗氪氙浓缩物。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：蒸发器中的液氮分成两股液氮流，其中一股液氮流经节流降压后进入蒸馏塔的冷凝器中作为液氧的冷凝回流液使用；另一股液氮流经节流降压后进入氧液化器中成为氧气的冷凝液使用。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：进入蒸馏塔中的液氮的压力为3.5个大气压。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：进入氧液化器中的液氧的压力为4个大气压。

8.根据权利要求4～7任一项所述的方法，其特征在于：氧液化器和冷凝器中的低温液氮返回至回热式热交换器中复热回收。

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