通过空气低温分馏生产氪和/或氙的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于通过空气低温分馏生产氪和／或氙的方法和装置。将加压和清洁的装填空气（１）引入一用于氮氧分离的分馏系统，该系统至少包括一高压塔（２）和一低压塔（３）。从高压塔（２）去除含氪和氙的馏分（１３，１４，１５，１６，４１６）。将含氪和氙的馏分（１３，１４，１５，１６，４１６）引入第一冷凝蒸发器（１７）的蒸发空间中，在此部分蒸发。从冷凝蒸发器（１７）的蒸发空间萃取净化液体（２６），并输送到一氪氙浓缩塔（２４）。从该氪氙浓缩塔（２４）去除氪氙浓缩物（３０）。将来自氪氙浓缩塔底部区域的液体引入与该第一冷凝蒸发器（１７）分开的一第二冷凝蒸发器（２７）中。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种根据本专利权利要求1前序部分所述的方法，用于通过空气低温分馏生产氪和/或氙。
技术介绍
空气低温分馏的一般基本原理以及特别用于氮氧分离的分馏系统的结构，在Hausen/Linde的专题论文“低温工程”(1985年第2版)以及Latimer在“化学工程发展”上的一篇论文(1967年第2期第63卷第35页)中作了描述。高压塔的操作压力高于低压塔；两个塔最好通过一主冷凝器处于相互热交换关系，该主冷凝器中来自高压塔的顶部气体逆着来自低压塔的蒸发底部液体液化。本专利技术的分馏系统可设计成常规的双塔系统，但也可以设计成三塔或多塔系统。除用于氮氧分离的塔之外，还可以有用于生产其它空气成分，特别是稀有气体的装置，如氩生产装置。从DE1000007A1中知道一种用于通过空气的低温分馏来生产氪和/或氙的方法以及相应的装置。在该方法中，来自用于氮氧分离的双塔中的高压塔的含氪和氙的馏分，具体地说是底部液体，在没有任何改变浓度的措施的情况下输送到用于生产氪-氙的另一塔中。DE2605305A中描述了一种前言中所述类型的通过空气低温分馏生产氪和/或氙的方法和装置。该文件中，第一冷凝蒸发器由来自天然氩塔的冷凝顶部气体加热，同时形成氪-氙浓缩塔的底部加热器。在氪-氙浓缩塔中上升的全部蒸发都是在第一冷凝蒸发器中产生的。
技术实现思路
本专利技术基于进一步改进氪和氙的生产，特别是以特别经济的方式完成该生产的目的。该目的是通过下述事实实现的，来自氪氙浓缩塔底部区域的液体引入与第一冷凝蒸发器分开的第二冷凝蒸发器。因此在本专利技术中，有一个单独的热交换器，“第二热交换器”，用于氪氙浓缩塔的上升蒸气独立于第一冷凝蒸发器生成，且挥发性相对较低的组分以这种方式进一步浓缩。第二冷凝蒸发器最好设计成氪氙浓缩塔的底部加热器。它可设置在该塔内部或一个单独容器中。第二冷凝蒸发器在第一冷凝蒸发器中建立了一个较高的氧浓度，因此考虑到相应减小的温差，第一冷凝蒸发器的整体尺寸可以减小。另外，第一冷凝蒸发器中挥发性相对较低的组分的加强浓度较小，在该位置由于操作原因，这是不期望的。在本专利技术的范围内，可根据需要选择用于第二冷凝蒸发器的加热装置。原理上，可使用任何适当的工艺馏分，例如可能来自高压塔的氮，来自高压塔的任何其它馏分，来自与低压塔联接的天然氩塔的增压空气的一局部气流或馏分，特别是来自这种天然氩塔顶部的天然氩。第一冷凝蒸发器的“净化液体”用作氪氙浓缩塔的增压馏分。在本专利技术的范围内，术语“氪氙浓缩塔”理解为表示逆流质量传递塔，其中产生一馏分，其氪和/或氙的浓度高于该塔中的每个增压馏分。作为例子，氪氙浓缩物的氪和/或氙摩尔水平高于输送到氪氙浓缩塔中的“净化液体”。该塔例如可设计成如DE1000017A1中所述的传送塔，和/或可同时用于排除甲烷。净化液体最好引入例如位于底部正上方的底部区域中。在这种情况下，将一液体填加到氪氙浓缩塔的顶部，以迫使存在于上升蒸气中的氪向下运行，并迫使甲烷向上运行。该液体例如可从该高压塔的底部或其上方的少量板从高压塔中去除。一种可能的替换方案或者附加源是纯氩塔的顶部冷凝器的蒸发空间。在氪氙浓缩塔的底部，向下流动的液体可通过一底部蒸发器而沸腾。这使得氪氙浓缩物中的氪氙含量进一步提高。底部蒸发器例如可用来自高压塔顶部的压缩空气或压缩氮操作。本专利技术中，可在从高压塔萃取含氪和氙的馏分与将该馏分输送到氪氙浓缩塔之间完成一中间步骤，即在第一蒸发器中部分蒸发。该步骤用于在到达氪氙浓缩塔之前浓缩氪和/或氙。进一步的效果是，挥发性低于氧的所有其它成分用部分蒸发的净化液体导引到氪氙浓缩塔中，并以这种方式与设备的其它部件分开，特别是低压塔。产生于氪氙浓缩塔中的氪氙浓缩物具有的氪含量例如是600到5000ppm，最好是1200到4000ppm，氙含量例如是60到500ppm，最好是120到400ppm。另外，它主要含有氧和一般最多约10摩尔％的氮。本专利技术可特别有利地作为生产氩的空气分馏工厂的一部分实施，其中来自低压塔的含氩馏分引入天然氩分馏台中。天然氩分馏台特别用于氩氧分离，并可在一个或多个塔中完成(例如参见EP377117B2或EP628777B1)。在任何情况下都需要的对天然氩分馏台的冷却，在本专利技术的范围内是由含氪和氙的馏分完成的，来自天然氩分馏的富含氩的蒸气与第一冷凝蒸发器中蒸发的含氪和氙的馏分间接接触。因此作为氪氙生产一部分的部分蒸发同时还用于在天然氩分馏台中产生回流和/或液体产品。在许多情况下，在一个或多个产品的内部压缩中例如有一液体装填的气流。液化空气经常通过例如引入设置在高压塔中的容器中，从该容器中再次去除部分流体，并输送到低压塔中而在高压塔与低压塔之间分开。在本专利技术的范围内，下面的情况是有利的，从高压塔中萃取含氧液体并引入低压塔中，该含氧液体起始于一第二中间点，该第二中间点设置于液体装填空气引入高压塔中的第一中间点的上方。这确保了存在于液体装填空气中的氪和氙朝高压塔底部流动，而不是进入低压塔中，这会对氪氙生产造成损失。另外，还使其它低挥发性污物远离主冷凝器。根据本专利技术的这个方面，液体空气(或具有相似成分的含氧液体)基本上是通过高压塔的无氪和氙的回流液体形成的。本专利技术的这个方面可以有利地应用于来自高压塔的馏分输送到氪氙生产台的任何工艺中。其用途并不局限于含氪氙馏分部分蒸发的方法和装置。它还可以应用于相应的其它结构。在第一中间点与第二中间点之间最好没有质量传递元件，如板或包装物。结果，除了沸点温度高于氧的不期望的成分以外，该含氧液体的组分基本上与空气相同。在压力塔中，可以有隔板，含氪和氙的馏分在这些隔板下面萃取，富含氧的液体在这些隔板上方去除。因此，富含氧的液体中氪和氙的含量远小于含氪和氙的馏分，且例如可以直接输送到低压塔中和/或用于冷却纯氩塔的顶部冷凝器，而氪和氙的量不会有显著损失。隔板的数量例如可以是一到九个，最好是二到六个(理论板)。除净化液体之外，气流可从第一冷凝蒸发器蒸发空间萃取，并例如在与净化液体相同的点同样输送到氪氙浓缩塔。结果，仍存在于含氪氙馏分的蒸发部分中的氪也被输送到氪氙生产台。在本专利技术方法中，可通过空气在中间压力涡轮机中工作执行膨胀到大致高压塔的操作压力而发生致冷，这经常包含空气的部分液化。在本专利技术的范围内，已经以工作执行方式膨胀的空气可输送到相分离器，至少部分来自相分离器的液体馏分可输送到氪氙浓缩塔和/或第一冷凝蒸发器的蒸发空间中。作为替换或填加，空气可例如在低压塔中以工作执行方式膨胀到大致低压塔压力。如果低压气流输送到汽提塔，来自汽提塔的底部液体最好在顶部或者其下方几个板的中间点处输送到氪氙浓缩塔，则存在于该气流中的氪和氙可以回收。此外，汽提塔还保持有其它低挥发性成分，例如在低压塔中不期望的N2O。与空气的工作执行膨胀相联系的本专利技术这些方面的优点并不局限于含氪氙馏分部分蒸发的方法和装置。而是，这些工艺步骤还可用在氪氙生产的其它工艺中。本专利技术还涉及一种根据专利权利要求9和10通过空气低温分馏生产氪和/或氙的装置。附图描述参照在附图中图表表示的示例性实施例对本专利技术及本专利技术的细节进行了更详细的描述，其中 附图说明图1示出本专利技术的第一实施例，图2示出一修改，隔板位于高压塔中，图3示出具有一中间压力涡轮机的另一示例性实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过空气低温分馏生产氪和／或氙的方法，其中将加压和清洁的装填空气（１）引入一用于氮氧分离的分馏系统，该系统至少包括一高压塔（２）和一低压塔（３），从高压塔（２）去除含氪和氙的馏分（１３，１４，１５，１６，４１６），将含氪和氙 的馏分（１３，１４，１５，１６，４１６）引入第一冷凝蒸发器（１７）的蒸发空间中，在此部分蒸发，从第一冷凝蒸发器（１７）的蒸发空间萃取净化液体（２６，２６６），并输送到一氪氙浓缩塔（２４），并从该氪氙浓缩塔（２４）去除氪氙浓缩物（３０ ），其特征在于，将来自氪氙浓缩塔（２４）底部区域的液体引入与该第一冷凝蒸发器（１７）分隔开的一第二冷凝蒸发器（２７）中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：迪尔克施文克，
申请(专利权)人：林德股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]