一种稀有气体氪氙精制及超纯氧的生产装置以及生产工艺制造方法及图纸

本发明专利技术属于一种稀有气体氪氙精制及超纯氧的生产装置以及生产工艺；包括液氧储罐，所述液氧储罐通过液氧泵和低温吸附塔与初级浓缩塔相连；所述初级浓缩塔的塔底液相出口与末端带有高压节流阀的催化氧化系统相连；所述高压节流阀依次通过回冷器的管程、次级浓缩塔、氪氙脱氧塔以及气体加热装置与用于存储和分离氪氙的氪氙分离塔，氪氙分离塔的底部通过第一阀门与氙气充装系统相连，氪氙分离塔的中上部通过第二阀门与氪气充装系统相连；具有结构简单、流程设计合理、成本相对低廉、运行安全、收率高、稀有气体纯度高、经济节能、应用范围广、在有效制备氪氙的前提下能够有效分类回收氧气的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种稀有气体氪氙精制及超纯氧的生产装置以及生产工艺
本专利技术属于空气深冷分离
，具体为一种稀有气体氪氙精制及超纯氧的生产装置以及生产工艺。
技术介绍
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。空气是这些稀有气体的主要来源，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。随着空分设备朝大型化发展，从大型空分设备中提取稀有气体蕴藏着巨大的经济价值。传统的氪氙的提取一般有两种方式：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。液氧/富氧液空中烃化物含量过高(一般以甲烷CH4表示，不超过0.5％)是极其危险的，只有预先脱除掉贫氪氙浓缩物中的烃化物后，才有可能继续提高液氧中的氪氙浓度，目前一般的方法是通过钯催化剂，在约450℃温度下进行化学反应脱除甲烷，并用分子筛吸附脱除二氧化碳和水，然后进行浓缩，实现氪氙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种稀有气体氪氙精制及超纯氧的生产装置，包括液氧储罐（1），其特征在于：所述液氧储罐（1）通过液氧泵（2）和低温吸附塔（3）与初级浓缩塔（4）相连；/n所述初级浓缩塔（4）的塔底液相出口与末端带有高压节流阀（5）的催化氧化系统相连；/n所述高压节流阀（5）依次通过回冷器（6）的管程、次级浓缩塔（7）、氪氙脱氧塔（8）以及气体加热装置（9）与用于存储和分离氪氙的氪氙分离塔（10），氪氙分离塔（10）的底部通过第一阀门（34）与氙气充装系统（12）相连，氪氙分离塔（10）的中上部通过第二阀门（35）与氪气充装系统（11）相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种稀有气体氪氙精制及超纯氧的生产装置，包括液氧储罐（1），其特征在于：所述液氧储罐（1）通过液氧泵（2）和低温吸附塔（3）与初级浓缩塔（4）相连；
所述初级浓缩塔（4）的塔底液相出口与末端带有高压节流阀（5）的催化氧化系统相连；
所述高压节流阀（5）依次通过回冷器（6）的管程、次级浓缩塔（7）、氪氙脱氧塔（8）以及气体加热装置（9）与用于存储和分离氪氙的氪氙分离塔（10），氪氙分离塔（10）的底部通过第一阀门（34）与氙气充装系统（12）相连，氪氙分离塔（10）的中上部通过第二阀门（35）与氪气充装系统（11）相连。


2.根据权利要求1所述的一种稀有气体氪氙精制及超纯氧的生产装置，其特征在于：所述催化氧化系统包括高压液氧泵（13），高压液氧泵（13）依次与水浴式汽化器（14）、预热器（15）、催化氧化装置（16）、干燥塔（36）和高压节流阀（5）相连。


3.根据权利要求1所述的一种稀有气体氪氙精制及超纯氧的生产装置，其特征在于：所述初级浓缩塔（4）的顶部设有初级浓缩气相出口，初级浓缩气相出口通过第一塔顶冷凝器（17）的管程分别与初级浓缩塔（4）中上部的回流口（18）以及工业氧储罐（19）相连通。


4.根据权利要求1所述的一种稀有气体氪氙精制及超纯氧的生产装置，其特征在于：所述次级浓缩塔（7）的顶部设有次级浓缩气相出口，次级浓缩气相出口通过第二塔顶冷凝器（20）的管程分别与次级浓缩塔（7）中上部的回流口（21）以及超纯氧储罐（22）相连通。


5.根据权利要求1所述的一种稀有气体氪氙精制及超纯氧的生产装置，其特征在于：所述氪氙脱氧塔（8）的顶部设有氪氙脱氧气相出口，氪氙脱氧气相出口通过第三塔顶冷凝器（23）的管程分别与液氧泵（2）进口以及氪氙脱氧塔（8）中上部的回流口（24）相连通。


6.根据权利要求1所述的一种稀有气体氪氙精制及超纯氧的生产装置，其特征在于：所述氪氙分离塔（10）的顶部设有氪氙分离气相出口，氪氙分离气相出口通过第四塔顶冷凝器（25）的管程分别与液氧泵（2）进口以及氪氙分离塔（10）中上部的回流口（26）相连通。


7.根据权利要求1所述的一种稀有气体氪氙精制及超纯氧的生产装置，其特征在于：所述气体加热装置（9）为电炉。


8.根据权利要求1所述的一种稀有气体氪氙精制及超纯氧的生产装置，其特征在于：所述氮气循环压缩机（27）的出口通过换热器（28）的管程分别与初级浓缩塔（4）底部的第一再沸器（29）和次级浓缩塔（7）底部的第二再沸器（30）相连；
第一再沸器（29）的出口通过第一塔顶冷凝器（17）的壳程以及换热器（28）的壳程与氮气循环压缩机（27）的进口相连；
所述第二再沸器（30）的出口与缓冲罐（31）的第一进口相连，缓冲罐（31）的出口分别与回冷器（6）的壳程、第二塔顶冷凝器（20）的壳程、第三塔顶冷凝器（23）的壳程、第四塔顶冷凝器（25）的壳程相连；
回冷器（6）的壳程出口、第二塔顶冷凝器（20）的壳程出口、第三塔顶冷凝器（23）的壳程出口、第四塔顶冷凝器（25）的壳程出口分别通过换热器（28）的壳程与氮气循环压缩机（27）的进口相连。


9.根据权利要求8所述的一种稀有气体氪氙精制及超纯氧的生产装置，其特征在于：所述缓冲罐（31）的第二进口通过液氮泵（32）与液氮储罐（33）相连。


10.一种如权利要求1-9所述的稀有气体氪氙精制及超纯氧的生产装置的生产工艺，其特征在于：该生产工艺包括如下步骤：
步骤1：液氧储罐（1）中的含贫氪氙液氧通过液氧泵（2）进入低温吸附塔（3）内，低温吸附塔（3）吸附含贫氪氙液氧中的N2O和CO2后进入初级浓缩塔（4）中；所述的含贫氪氙液氧的主要组分以及体积分数包括：O2≥99.6%、Kr+Xe≤1000ppm、CH4≤1000ppm、N2O10～20ppm以及CO210～50ppm；含贫氪氙液氧的温度为：-180℃，压力为：0.25MPa；所述低温吸附塔（3）内的压力为0.25MPa；低温吸附塔（3）内置用于脱除液氧中的N2O和CO2的分子筛；
步骤2：进入初级浓缩塔（4）中液氧经过浓缩精馏后，液相通过初级浓缩塔（4）的塔底液相出口以及高压液氧泵（13）依次进入水浴式汽化器（14）、预热器（15）、催化氧化装置（16）和干燥塔（36）内，并通过高压节流阀（5）节流后进入回冷器（6）的管程内进行降温；
所述初级浓缩塔（4）对含贫氪氙液氧中的贫氪氙液进行提浓后其主要成分以及体积分数包括：O2...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔增涛，闫红伟，李法展，郭俊磊，银延蛟，张亚清，郑梦杰，吕书山，莫佩，杨茂强，祝阁，
申请(专利权)人：河南心连心深冷能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41