本发明专利技术提供了一种从空分设备富氧液空中提取贫氪氙的装置及方法，属于深冷分离领域，主要解决现有的空分设备或新建的1套或多套规模较小的空分设备，无法直接进行贫氪氙提取的技术问题。本发明专利技术提供的装置包括氪氙冷箱和设置在氪氙冷箱外侧的低温液体贮槽，低温液体贮槽入口端通过管道与空分设备主冷箱连接；氪氙冷箱内设置有通过管道依次连接的吸附器、贫氪氙塔和换热器；吸附器的入口端与低温液体贮槽的出口端连接，吸附器的入口端连接有低温液体泵，将富氧液空原料液泵入吸附器中得到净化的原料液；贫氪氙塔包括精馏塔、安装在精馏塔上部的冷凝器及安装在精馏塔下部的蒸发器；原料液在精馏塔内精馏后在塔底得到贫氪氙液体产品。品。品。
【技术实现步骤摘要】
一种从空分设备富氧液空中提取贫氪氙的装置及方法
[0001]本专利技术属于深冷分离领域，具体涉及一种从空分设备富氧液空中提取贫氪氙的装置及方法。
技术介绍
[0002]氪气和氙气是国民经济中重要的工业气体。目前，社会各行业对氪气和氙气的需求量持续保持逐年增长，主要原因是其应用领域越来越广，氪气和氙气不仅应用在传统的照明工业，在平板电视制造、电子芯片制造业、中空玻璃制造、空间/卫星产业、医疗行业、基础科研等各种行业上的应用也在快速发展。
[0003]氪气是无色、无味、无嗅的气体，化学符号为Kr，分子量为83.8，标准沸点119.79K(
‑
153.36℃)，密度3.643kg/m3，化学性质十分不活泼，不能燃烧，也不助燃，热导率低，透射率大，能吸收X射线。氪气在空气中含量极少，每1m3空气中仅含氪气1.14
×
10
‑6m3(即1.14mL)，氪气可通过空分设备，或从合成氨尾气或核反应堆裂变气中提取出来，但主要是通过空分设备的提取。
[0004]氙气是无色、无味、无嗅的气体，化学符号为Xe，分子量为131.3，标准沸点165.02K(
‑
108.13℃)，密度5.89kg/m3，是天然稀有气体中分子量和密度最大的，化学性质十分不活泼，不能燃烧，也不助燃，能吸收X射线，具有极高的发光强度，是稀有气体中发光强度最大的气体。氙气是空气中五种稀有气体含量最少的一种，每1m3空气中仅含氪气0.086
×
10
‑6m3(即0.086mL)，氪气也可通过空分设备，或从合成氨尾气或核反应堆裂变气中提取出来，其主要也是通过空分设备的提取。
[0005]因氪气、氙气在大气中的含量极少，非常宝贵，故称之为“稀有气体”、“黄金气体”，其价格高，且提取困难，只有在大型或特大型空分设备上才能提取。
[0006]空分设备作为煤化工、化肥、冶金、冶炼等行业必需的基础设施，数据显示，中国国内空分设备的产能规模在3900万Nm3/h(GO2)以上，在空分设备的空气分离过程中，氪气、氙气均属于高沸点组分，在上塔的氧、氮分离过程，物理性能决定了它们几乎全部积聚在主冷的液氧中，最后又伴随产品氧气或产品液氧的排出而被带走。由于国内空分设备相对规模较小，数量多，又相对分散，传统的空分设备几乎都没有自带贫氪氙提取装置。
[0007]近几年，由于国内外市场对氪、氙等稀有气体的需求旺盛，氪氙气体的价格不断创出新高，针对现有的3900万Nm3/h(GO2)规模的空分设备或新建的1套或多套规模较小的空分设备，如何充分利用现有的空分资源提取氪氙等稀有气体，来保障市场的需求，则值得深入研究。
技术实现思路
[0008]本专利技术为了解决现有的3900万Nm3/h(GO2)规模的空分设备或新建的1套或多套规模较小的空分设备，无法直接进行贫氪氙提取的技术问题，而提供一种从空分设备富氧液空中提取贫氪氙的装置及方法。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案为：
[0010]一种从空分设备富氧液空中提取贫氪氙的装置，其特殊之处在于：包括氪氙冷箱和设置在氪氙冷箱外侧的低温液体贮槽；
[0011]所述低温液体贮槽为低温液体真空贮槽，其入口端通过管道与空分设备主冷箱连接，用于收集空分设备主冷箱中的富氧液空原料液；
[0012]所述氪氙冷箱内设置有通过管道依次连接的吸附器、贫氪氙塔和换热器；所述低温液体贮槽的出口端与吸附器的入口端通过第一管道连接，第一管道上连接有低温液体泵；
[0013]所述吸附器为低温液体吸附器，低温液体泵将富氧液空原料液泵入吸附器中，在吸附器内得到净化的原料液；
[0014]所述贫氪氙塔包括精馏塔、安装在精馏塔上部的冷凝器及安装在精馏塔下部的蒸发器；所述吸附器的出口端通过管道与精馏塔连接，净化的原料液进入精馏塔内进行精馏，精馏过程中高沸点组分被冷凝成回流的液体，低沸点组分被蒸发变成上升的气体，最终在塔底得到浓缩的液体产品，塔顶得到低沸点的气体混合物；
[0015]所述冷凝器上端与精馏塔上部之间设有第二管道，下端与精馏塔上部之间设有第三管道，所述上升的气体通过第二管道进入冷凝器内进行换热形成气液混合物，气液混合物中的液体通过第三管道再次进入精馏塔内作为回流液；所述第三管道上设有第一分管，第一分管经换热器与空分设备主冷箱连接；气液混合物中的气体通过第一分管经换热器复热到常温后返回空分设备主冷箱内；
[0016]所述回流的液体在蒸发器内进行换热，其中低沸点组分不断被蒸发成上升的气体，高沸点组分回流至精馏塔底部，得到液体产品，所述液体产品为浓缩的贫氪氙液体产品，精馏塔底部连接有第一出管，贫氪氙液体产品通过第一出管进入贮槽A被收集。
[0017]进一步地，所述氪氙冷箱外侧还设置有气体压缩机，气体压缩机与蒸发器上端通过管道连接，氮气通过管道经气体压缩机及换热器后成为压缩氮气，压缩氮气进入蒸发器内作为热源，与精馏塔回流的液体进行换热，回流的液体中低沸点组分被蒸发成上升的气体，压缩氮气被冷凝为液氮；
[0018]所述蒸发器下端连接有第二出管，所述第二出管上设有第二分管，第二分管的出口端连接冷凝器；所述冷凝器顶部设有第四管道，第四管道经换热器后与气体压缩机连接；所述液氮一部分经第二分管进入冷凝器内作为冷源，液氮本身蒸发成氮气，通过第四管道经换热器后进入气体压缩机中被再次利用；另一部分经第二出管进入贮槽B作为液氮产品被收集。
[0019]进一步地，所述低温液体贮槽通过管道连接一套或多套空分设备主冷箱，可充分利用一套或多套空分设备的资源。
[0020]进一步地，所述管道上均设有调节阀，用于调节管路内部介质的压力及物流分配，确保提取过程顺利进行。
[0021]此外，本专利技术还提供一种从空分设备富氧液空中提取贫氪氙的方法，采用上述的从空分设备富氧液空中提取贫氪氙的装置，该方法包括以下步骤：
[0022]S1，从空分设备主冷箱中将富氧液空原料液引入低温液体贮槽，并经低温液体泵泵入吸附器中吸附净化，得到净化的原料液；
[0023]S2，将净化的原料液送入精馏塔中进行精馏，使低沸点组分被蒸发变成上升的气体，高沸点组分被冷凝成回流的液体；
[0024]S2.1，使所述上升的气体经冷凝器冷却后，变成气液混合物，气液混合物中的液体经第三管道进入精馏塔内作为回流的液体，气液混合物中的气体经第一分管进入空分设备主冷箱被回收再利用；
[0025]S2.2，使所述回流的液体经蒸发器蒸发后，回流的液体中低沸点组分形成气体上升，进而在精馏塔底部得到浓缩的贫氪氙液态产品，将贫氪氙液态产品经第一出管引入贮槽A被收集。
[0026]进一步地，该方法还可提取液氮产品，主要通过步骤S3，将氮气源中的氮气通过管道经气体压缩机及换热器后送入蒸发器内作为热源，压缩氮气自身被冷凝为液氮；一部分液氮进入冷凝器内作为冷源，液氮本身被蒸发成氮气，再次进入气体压缩机被循环利用；另一部分经第二出管进本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种从空分设备富氧液空中提取贫氪氙的装置，其特征在于：包括氪氙冷箱(2)和设置在氪氙冷箱(2)外侧的低温液体贮槽(1)；所述低温液体贮槽(1)为低温液体真空贮槽，其入口端通过管道与空分设备主冷箱连接，用于收集空分设备主冷箱中的富氧液空原料液；所述氪氙冷箱(2)内设置有通过管道依次连接的吸附器(4)、贫氪氙塔(5)和换热器(6)；所述低温液体贮槽(1)的出口端与吸附器(4)的入口端通过第一管道(101)连接，第一管道(101)上连接有低温液体泵(7)；所述吸附器(4)为低温液体吸附器，低温液体泵(7)将富氧液空原料液泵入吸附器(4)中，在吸附器(4)内净化；所述贫氪氙塔(5)包括精馏塔(51)、安装在精馏塔(51)上部的冷凝器(52)及安装在精馏塔(51)下部的蒸发器(53)；所述吸附器(4)的出口端通过管道与精馏塔(51)连接，净化的原料液进入精馏塔(51)内进行精馏，精馏过程中高沸点组分被冷凝成回流的液体，低沸点组分被蒸发变成上升的气体，最终在塔底得到浓缩的液体产品，塔顶得到低沸点的气体混合物；所述冷凝器(52)上端与精馏塔(51)上部之间设有第二管道(102)，下端与精馏塔(51)上部之间设有第三管道(103)，所述上升的气体通过第二管道(102)进入冷凝器(52)内进行换热形成气液混合物，气液混合物中的液体通过第三管道(103)再次进入精馏塔(51)内作为回流液；所述第三管道(103)上设有第一分管(201)，第一分管(201)经换热器(6)与空分设备主冷箱连接；气液混合物中的气体通过第一分管(201)经换热器(6)复热到常温后返回空分设备主冷箱内；所述回流的液体在蒸发器(53)内进行换热，其中低沸点组分不断被蒸发成上升的气体，高沸点组分回流至底部，得到浓缩的贫氪氙液体产品，精馏塔(51)底部连接有第一出管(301)，贫氪氙液体产品通过第一出管(301)进入贮槽A被收集。2.根据权利要求1所述的从空分设备富氧液空中提取贫氪氙的装置，其特征在于：所述氪氙冷箱(2)外侧还设置有气体压缩机(3)，气体压缩机(3)与蒸发器(53)上端通过管道连接，氮气通过管道经气体压缩机(3)及换热器(6)后成为压缩氮气，压缩氮气进入蒸发器(53)内作为热源，与精馏塔(51)中回流的液体进行换热，回流的液体中低沸点组分被蒸发成上升的气体，压缩氮气被冷凝为液氮；所述蒸发器(53)下端连接有第二出管(302)，所述第二出管(302)...
【专利技术属性】
技术研发人员：张群，翟彦邦，朱远远，张霖，谢飞，郑三七，严肇博，
申请(专利权)人：陕西秦风气体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。