CN207991091U - 一种从特大型空分设备中提取氪和氙的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种从特大型空分设备中提取氪和氙的装置，下塔底部与原料空气进管相连接，原料空气进管具有分支与贫氪氙蒸发器的进口相连接，下塔上部设置有贫氪氙洗涤塔，贫氪氙洗涤塔内设置有主冷凝蒸发器，主冷凝蒸发器和下塔通过管道连通，贫氪氙洗涤塔顶部和贫氪氙浓缩塔顶部通过管道汇集后与上塔底部相连通，贫氪氙洗涤塔顶部通过管道分别与贫氪氙浓缩塔顶部和上塔底部连通，上塔底部通过高压液氧泵与贫氪氙洗涤塔顶部连通，贫氪氙蒸发器出口和下塔底部通过富氧液管汇集后与上塔连通，使贫氪氙洗涤塔设置在主冷凝蒸发器上部，以上塔底部液氧为原料，使得进贫氪氙洗涤塔液氧量稳定，主冷凝蒸发器负荷稳定，氪氙提取率较高。

Description

一种从特大型空分设备中提取氪和氙的装置

技术领域

本实用新型涉及空气分离技术领域，特别是涉及一种从特大型空分设备中提取氪和氙的装置。

背景技术

氪、氙作为稀有气体，在照明、空间卫星及医疗行业等领域有着广泛的应用。空气中的氪的含量为1.14ppm，氙的含量为0.086ppm，氪、氙主要从空分设备的副产品中提取。随着空分设备朝着8万Nm3/h~12万Nm3/h等级特大型化发展，从特大型空分设备中提取稀有气体蕴藏着巨大的经济价值。

目前，国内的氪氙提取设备多集中在6万Nm3/h等级以下空分设备。对于6万Nm3/h等级以下空分设备，传统的氪氙的提取一般有2种方式：一种是以生产气氧产品为主的外压缩流程空分设备，以液氧为原料进行氪、氙预浓缩；另一种是液氧泵内压缩流程的空分设备，由于大量液氧从冷凝蒸发器抽出，不可能从液氧中提取氪氙浓缩物，以富氧液空为原料进行氪、氙预浓缩。

而对于8万Nm3/h~12万Nm3/h等级特大型空分设备，一般为液氧泵内压缩流程，由于设备的大型化，其工艺流程组织及设备布置方式与6万Nm3/h等级以下空分设备相比有较大的区别：在常规液氧内压缩工艺流程的基础上，采用适用于特大型空分设备的方案——上塔落地、与下塔平行布置，主冷凝蒸发器置于下塔之上，增设液氧提升泵，高压液氧产品从上塔底部抽取。根据特大型空分设备特点，原有的氪氙提取方式已不再适用。因此，需要提出适用于8万Nm3/h~12万Nm3/h等级特大型空分设备的氪和氙提取系统。

发明内容

本实用新型的目的在于：克服现有技术中存在的上述问题，提出一种从特大型空分设备中提取氪和氙的装置，使贫氪氙洗涤塔设置在主冷凝蒸发器上部，以上塔底部液氧为原料，使得进贫氪氙洗涤塔液氧量稳定，主冷凝蒸发器负荷稳定，氪氙提取率较高。

本实用新型的目的通过下述技术方案来实现：

一种从特大型空分设备中提取氪和氙的装置，包括：下塔、上塔、主冷凝蒸发器、液氧提升泵、贫氪氙洗涤塔、贫氪氙浓缩塔和贫氪氙蒸发器，所述下塔底部与原料空气进管相连接，所述原料空气进管具有分支与贫氪氙蒸发器的进口相连接，所述下塔上部设置有贫氪氙洗涤塔，所述贫氪氙洗涤塔内设置有主冷凝蒸发器，所述主冷凝蒸发器和下塔通过管道连通，所述贫氪氙洗涤塔顶部和贫氪氙浓缩塔顶部通过管道汇集后与上塔底部相连通，所述贫氪氙洗涤塔顶部通过管道分别与贫氪氙浓缩塔顶部和上塔底部连通，所述上塔底部通过高压液氧泵与贫氪氙洗涤塔顶部连通，所述贫氪氙蒸发器出口和下塔底部通过富氧液管汇集后与上塔连通，所述主冷凝蒸发器上具有不凝气出管，所述贫氪氙蒸发器底部具有贫氪氙出管。

本实用新型的一种从特大型空分设备中提取氪和氙的装置，所述高压液氧泵上还具有液氧产品出管，所述液氧产品出管与过冷器相连接。

本实用新型的一种从特大型空分设备中提取氪和氙的装置，所述上塔底部具有高压液氧泵，所述高压液氧泵上连接有高压液氧出管，所述高压液氧出管与换热器连接。

本实用新型的一种从特大型空分设备中提取氪和氙的装置，所述上塔外侧具有氩提纯系统，所述氩提纯系统包括：粗氩塔和粗氩冷凝器，所述上塔通过管道粗氩塔进行双向互通，所述粗氩冷凝器顶部和底部均通过管道与上塔连通,所述过冷器通过管道与粗氩冷凝器相连接，所述粗氩冷凝器上具有粗氩出管。

本实用新型的一种从特大型空分设备中提取氪和氙的装置，还具有第二级氪氙提纯系统，所述第二级氪氙提纯系统包括：二级贫氪氙洗涤塔和二级贫氪氙蒸发器，所述二级贫氪氙洗涤塔顶部通过管道与贫氪氙浓缩塔相连接，所述贫氪氙出管与二级贫氪氙洗涤塔顶部相连通，所述二级贫氪氙蒸发器进口与原料空气进管相连通，所述二级贫氪氙蒸发器出口与富氧液管相连接，所述二级贫氪氙洗涤塔底部具有二级贫氪氙出管。

根据上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、适用于8万Nm3/h~12万Nm3/h等级特大型空分设备，安全性好，可靠性高。

2、贫氪氙洗涤塔设置在主冷凝蒸发器上部，以上塔底部液氧为原料，使得进贫氪氙洗涤塔液氧量稳定，主冷凝蒸发器负荷稳定，氪氙提取率较高。

3、以液氧为原料提取贫氪氙，只是贫氪氙产品中带走了部分氧，对氧产品提取率没有影响。

4、主冷凝蒸发器的大部分液氧回流至上塔底部液氧池，使得主冷凝蒸发器的液氧保持一定的循环倍率，使主冷凝蒸发器中碳烃化合物浓度保持在安全范围内，保证主冷凝蒸发器的安全。

5、特大型空分设备采用液氧提氪氙，冷箱高度合理，液空可以顺利进入粗氩冷凝器，空分设备整体可靠性高。

附图说明

图1是本实用新型一种从特大型空分设备中提取氪和氙的装置示意图；

图2是本实用新型一种从特大型空分设备中提取氪和氙的装置第二种实施方式示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1为本实用新型一种从特大型空分设备中提取氪和氙的装置的第一种实施例，包括：下塔C1、上塔C2、主冷凝蒸发器K1、液氧提升泵OP2、贫氪氙洗涤塔C4、贫氪氙浓缩塔C5和贫氪氙蒸发器K3，所述下塔C1底部与原料空气进管A1相连接，所述原料空气进管A1具有分支与贫氪氙蒸发器K3的进口相连接，所述下塔C1上部设置有贫氪氙洗涤塔C4，所述贫氪氙洗涤塔C4内设置有主冷凝蒸发器K1，所述主冷凝蒸发器K1和下塔C1通过管道连通，所述贫氪氙洗涤塔C4顶部和贫氪氙浓缩塔C5顶部通过管道汇集后与上塔C2底部相连通，所述贫氪氙洗涤塔C4顶部通过管道分别与贫氪氙浓缩塔C5顶部和上塔C2底部连通，所述上塔C2底部通过高压液氧泵OP1与贫氪氙洗涤塔C4顶部连通，所述贫氪氙蒸发器K3出口和下塔C1底部通过富氧液管A2汇集后与上塔C2连通，所述主冷凝蒸发器K1上具有不凝气出管A3，所述贫氪氙蒸发器K3底部具有贫氪氙出管A4，所述高压液氧泵OP1上还具有液氧产品出管，所述液氧产品出管与过冷器相连接，所述上塔C2底部具有高压液氧泵OP1，所述高压液氧泵OP1上连接有高压液氧出管，所述高压液氧出管与换热器连接，所述上塔C2外侧具有氩提纯系统，所述氩提纯系统包括：粗氩塔C3和粗氩冷凝器K2，所述上塔C2通过管道与粗氩塔C3进行双向互通，所述粗氩冷凝器K2顶部和底部均通过管道与上塔C2连通,所述过冷器通过管道与粗氩冷凝器K2相连接，所述粗氩冷凝器K2上具有粗氩出管。

如图2为本实用新型一种从特大型空分设备中提取氪和氙的装置的第二种实施例，一种从特大型空分设备中提取氪和氙的装置，其特征在于，包括：下塔C1、上塔C2、主冷凝蒸发器K1、液氧提升泵OP2、贫氪氙洗涤塔C4、贫氪氙浓缩塔C5和贫氪氙蒸发器K3，所述下塔C1底部与原料空气进管A1相连接，所述原料空气进管A1具有分支与贫氪氙蒸发器K3的进口相连接，所述下塔C1上部设置有贫氪氙洗涤塔C4，所述贫氪氙洗涤塔C4内设置有主冷凝蒸发器K1，所述主冷凝蒸发器K1和下塔C1通过管道连通，所述贫氪氙洗涤塔C4顶部和贫氪氙浓缩塔C5顶部通过管道汇集后与上塔C2底部相连通，所述贫氪氙洗涤塔C4顶部通过管道分别与贫氪氙浓缩塔C5顶部和上塔C2底部连通，所述上塔C2底部通过高压液氧泵OP1与贫氪氙洗涤塔C4顶部连通，所述贫氪氙蒸发器K3出口和下塔C1底部通过富氧液管A2汇集后与上塔C2连通，所述主冷凝蒸发器K1上具有不凝气出管A3，所述贫氪氙蒸发器K3底部具有贫氪氙出管A4，所述高压液氧泵OP1上还具有液氧产品出管，所述液氧产品出管与过冷器相连接，所述上塔C2底部具有高压液氧泵OP1，所述高压液氧泵OP1上连接有高压液氧出管，所述高压液氧出管与换热器连接，所述上塔C2外侧具有氩提纯系统，所述氩提纯系统包括：粗氩塔C3和粗氩冷凝器K2，所述上塔C2通过管道粗氩塔C3进行双向互通，所述粗氩冷凝器K2顶部和底部均通过管道与上塔C2连通,所述过冷器通过管道与粗氩冷凝器K2相连接，所述粗氩冷凝器K2上具有粗氩出管，还具有第二级氪氙提纯系统，所述第二级氪氙提纯系统包括：二级贫氪氙洗涤塔C6和二级贫氪氙蒸发器K4，所述二级贫氪氙洗涤塔C6顶部通过管道与贫氪氙浓缩塔C5相连接，所述贫氪氙出管A4与二级贫氪氙洗涤塔C6顶部相连通，所述二级贫氪氙蒸发器K4进口与原料空气进管A1相连通，所述二级贫氪氙蒸发器K4出口与富氧液管A2相连接，所述二级贫氪氙洗涤塔C6底部具有二级贫氪氙出管A5。

本实用新型的工作过程是：来自上塔C2底部的部分液氧，经过液氧提升泵OP2加压后，进入贫氪氙洗涤塔C4，与来自主冷凝蒸发器K1的上升气进行精馏后，进入主冷凝蒸发器K1，被蒸发浓缩后进入贫氪氙浓缩塔C5，再次精馏后进入贫氪氙蒸发器K3，被再次蒸发浓缩后，得到含氪和氙的产品液体。主冷凝蒸发器K1蒸发的气体，上升进入贫氪氙洗涤塔C4中，与液氧进行精馏后，进入上塔C2。贫氪氙蒸发器K3蒸发的气体，上升进入贫氪氙浓缩塔C5中，与液氧进行精馏后，汇合来自贫氪氙洗涤塔C4的气体后进入上塔(C2)。贫氪氙蒸发器K3的热源可采用下塔氮气或者下塔正流空气。

实施例2与实施例1的工作过程的不同在于：来自于主冷凝蒸发器K1的液氧，首先进入贫氪氙浓缩塔C5，与来自氪氙蒸发器K3的上升气进行精馏，然后进入氪氙蒸发器K3，被蒸发浓缩后，进入二级贫氪氙浓缩塔C6，与来自二级氪氙蒸发器K4的上升气进行精馏，然后进入二级氪氙蒸发器K4，被再次蒸发浓缩后，得到含氪和氙的产品液体。二级贫氪氙蒸发器K4蒸发的气体，上升进入二级贫氪氙浓缩塔C6中，与液氧进行精馏后，进入一级贫氪氙浓缩塔C5中；贫氪氙蒸发器K3蒸发的气体，上升进入贫氪氙浓缩塔C5中，与来自二级贫氪氙浓缩塔C6的上升气汇合后，与液氧进行精馏，然后汇合贫氪氙洗涤塔C4来的上升气，进入上塔C2。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种从特大型空分设备中提取氪和氙的装置，其特征在于，包括：下塔、上塔、主冷凝蒸发器、液氧提升泵、贫氪氙洗涤塔、贫氪氙浓缩塔和贫氪氙蒸发器，所述下塔底部与原料空气进管相连接，所述原料空气进管具有分支与贫氪氙蒸发器的进口相连接，所述下塔上部设置有贫氪氙洗涤塔，所述贫氪氙洗涤塔内设置有主冷凝蒸发器，所述主冷凝蒸发器和下塔通过管道连通，所述贫氪氙洗涤塔顶部和贫氪氙浓缩塔顶部通过管道汇集后与上塔底部相连通，所述贫氪氙洗涤塔顶部通过管道分别与贫氪氙浓缩塔顶部和上塔底部连通，所述上塔底部通过高压液氧泵与贫氪氙洗涤塔顶部连通，所述贫氪氙蒸发器出口和下塔底部通过富氧液管汇集后与上塔连通，所述主冷凝蒸发器上具有不凝气出管，所述贫氪氙蒸发器底部具有贫氪氙出管。

2.根据权利要求1所述的一种从特大型空分设备中提取氪和氙的装置，其特征在于：所述高压液氧泵上还具有液氧产品出管，所述液氧产品出管与过冷器相连接。

3.根据权利要求1所述的一种从特大型空分设备中提取氪和氙的装置，其特征在于：所述上塔底部具有高压液氧泵，所述高压液氧泵上连接有高压液氧出管，所述高压液氧出管与换热器连接。

4.根据权利要求2所述的一种从特大型空分设备中提取氪和氙的装置，其特征在于：所述上塔外侧具有氩提纯系统，所述氩提纯系统包括：粗氩塔和粗氩冷凝器，所述上塔通过管道粗氩塔进行双向互通，所述粗氩冷凝器顶部和底部均通过管道与上塔连通,所述过冷器通过管道与粗氩冷凝器相连接，所述粗氩冷凝器上具有粗氩出管。

5.根据权利要求1-4之一所述的一种从特大型空分设备中提取氪和氙的装置，其特征在于：还具有第二级氪氙提纯系统，所述第二级氪氙提纯系统包括：二级贫氪氙洗涤塔和二级贫氪氙蒸发器，所述二级贫氪氙洗涤塔顶部通过管道与贫氪氙浓缩塔相连接，所述贫氪氙出管与二级贫氪氙洗涤塔顶部相连通，所述二级贫氪氙蒸发器进口与原料空气进管相连通，所述二级贫氪氙蒸发器出口与富氧液管相连接，所述二级贫氪氙洗涤塔底部具有二级贫氪氙出管。