【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及稀有气体制造及化工深冷工程，特别是涉及一种从空分设备全回流富氧液空中浓缩氪氙的装置和方法。
技术介绍
1、氪气和氙气属于稀有气体，在空气中的含量非常少。氪在大气中含量约为1.14ppm，氙在大气中含量约为0.087ppm。因此，从空气中分离、提取氪、氙的难度很高。
2、氪气和氙气是非常重要的工业气体。随着社会和科技的不断发展，氪气和氙气的应用领域不断拓展，其应用在电子芯片、航空航天、医疗、科研等领域的技术快速发展，社会需求量逐年扩大。正因如此，近年来氪气和氙气的市场价格节节攀升。
3、早期绝大多数的深冷空分装置都不带氪氙浓缩装置，近几年通过对原有空分装置改造来增设氪氙浓缩装置的要求越来越多。传统流程是从液氧中浓缩氪氙，这对于外压缩或带液氧蒸发器的空分流程非常合适。而对于大型空分装置应用更多的内压缩流程，氪氙在液氧中的浓缩含量很低，这导致氪氙的提取率低。且设备投资成本高，改造需要切割空分主塔，风险大、施工周期长，给下游装置“断气”造成的损失不可估量。
4、公开于本申请
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本申请的一般
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对目前的氪氙提取所存在的提取率低、成本高的问题，提供一种从空分设备全回流富氧液空中浓缩氪氙的装置和方法。
2、上述目的通过下述技术方案实现：
3、本专利技术第一方面实施例提供
4、所述下塔通过第一管道与外部设备连通，所述下塔底部液体出口通过第二管道与所述第一浓缩塔顶部液体进口连通，所述节流阀设置于所述第二管道上；所述第一浓缩塔底部液体出口通过第三管道与所述第二浓缩塔顶部液体进口连通，所述第一浓缩塔顶部气体出口分别通过第四管道、第五管道与所述第二冷凝蒸发器、上塔连通，所述节流阀设置于所述第五管道上；所述下塔上部气体出口通过第六管道与所述第一蒸发器气体进口连通；所述第一蒸发器下部液体出口通过第七管道与所述第二冷凝蒸发器液体进口连通，所述节流阀设置于所述第七管道上；所述第二冷凝蒸发器一侧液体出口通过第八管道与所述上塔液体进口连通，所述第二冷凝蒸发器一侧液体出口通过第九管道与所述上塔液体进口连通，所述第一蒸发器顶部气体出口通过第十管道与外部设备连通；所述第二浓缩塔底部液体出口通过第十一管道与外部设备连通，所述第二浓缩塔顶部气体出口通过第十二管道与所述上塔气体进口连通；所述上塔通过第十三管道和第十四管道与所述粗氩塔形成回路；所述第二浓缩塔底部液体出口通过第十五管道与外部设备连通。
5、在其中一个实施例中，所述第一浓缩塔工作压力为0.2mpa-0.3mpa。
6、在其中一个实施例中，所述第二浓缩塔工作压力为0.03mpa-0.07mpa。
7、在其中一个实施例中，所述第一浓缩塔理论塔板数为3-5板，或对应实际塔板数为5-8板的筛板塔或规整填料塔。
8、在其中一个实施例中，所述第二浓缩塔理论塔板数为5-8板，或对应实际塔板数为8-12板的筛板塔或规整填料塔。
9、在其中一个实施例中，所述第二冷凝蒸发器的冷凝侧操作压力0.2mpa-0.3mpa，蒸发侧操作压力0.18mpa-0.28mpa。
10、在其中一个实施例中，所述第一蒸发器为板翅式、绕管式、套管式、板式、管壳式中的一种。
11、在其中一个实施例中，所述第二冷凝蒸发器为板翅式、绕管式、套管式、板式、管壳式中的一种。
12、本专利技术第二方面实施例提供了一种从空分设备全回流富氧液空中浓缩氪氙的方法，其利用本专利技术第一方面实施例中任一项所述的从空分设备全回流富氧液空中浓缩氪氙的装置实现，并包括以下步骤：
13、经纯化和冷却后的压缩空气进入下塔，在下塔底部的富氧液空经节流阀减压后进入第一浓缩塔顶部进料；
14、在下塔顶部得到纯氮气，进入与第一浓缩塔复合的蒸发器作为热源，冷凝为液氮后减压进入冷凝蒸发器的蒸发侧，蒸发后的压力氮气可作为产品复热送出，部分液氮可回流上塔参与空分主塔精馏；
15、第一浓缩塔顶部贫氧蒸汽分两部分，少部分直接回上塔参与空分主塔精馏，大部分进入第二冷凝蒸发器的冷凝侧，冷凝为液体后进入上塔参与空分主塔精馏；第一浓缩塔底部获得一次氪氙浓缩液，再进入第二浓缩塔上部作进一步浓缩；
16、第二浓缩塔利用空分装置原有的粗氩冷凝器为蒸发器，绝大部分被蒸发为富氧蒸汽后回空分上塔参与空分主塔精馏，底部获得氪氙浓缩液产品送出；
17、上塔抽氩馏分去粗氩塔，粗氩塔底部液氧通过粗氩泵回流上塔。
18、与现有技术相比，本专利技术实施例提供的从空分设备全回流富氧液空中浓缩氪氙的装置和方法至少包括以下优点：
19、1、本专利技术在空分装置中的适用性更广，从富氧液空中提取氪氙浓缩液，不仅适用于外压缩空分装置，也适用于内压缩空分装置；不仅适用于部分富氧液空去粗氩冷凝器的空分装置，也适用于富氧液空全回流粗氩冷凝器的空分装置。这意味着可以从更多的空分装置原料空气中提取氪氙，提高氪氙产品的产量。
20、2、本专利技术对传统空分主流程的改动和影响很小，本专利技术中浓缩氪氙的流程充分利用传统空分装置下塔、上塔、粗氩塔和粗氩冷凝器的布局，利用原有设备接管，额外的改动少。并且在需要的时候可以完全隔离开氪氙浓缩部分的装置运行，这意味着空分主装置的设计和改造风险很小。特别是对于改造项目，极大的降低了改造风险，缩短了施工周期，降低了空分装置“断气”造成的损失。
21、3、本专利技术额外增产一股压力氮气产品，可以满足较低压力氮气的需求，降低空分装置能耗。
22、4、本专利技术提高了空分主塔精馏调节的灵活性，可以通过调节第二冷凝蒸发器热负荷，调整液氮和贫液空回流主塔的流量，根据需要来优化主塔精馏，提高空分装置提取率，降低能耗。
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1.一种从空分设备全回流富氧液空中浓缩氪氙的装置，其特征在于，包括下塔、上塔、粗氩塔、氩冷凝器、粗氩泵、第一浓缩塔、第二浓缩塔、第一蒸发器、第二冷凝蒸发器和多个节流阀；所述下塔和所述上塔连接为一体；所述粗氩塔和所述第二浓缩塔连接为一体，所述氩冷凝器设置于所述第二浓缩塔内；
2.根据权利要求1所述的从空分设备全回流富氧液空中浓缩氪氙的装置，其特征在于，所述第一浓缩塔工作压力为0.2MPa-0.3MPa。
3.根据权利要求1所述的从空分设备全回流富氧液空中浓缩氪氙的装置，其特征在于，所述第二浓缩塔工作压力为0.03MPa-0.07MPa。
4.根据权利要求1所述的从空分设备全回流富氧液空中浓缩氪氙的装置，其特征在于，所述第一浓缩塔理论塔板数为3-5板，或对应实际塔板数为5-8板的筛板塔或规整填料塔。
5.根据权利要求1所述的从空分设备全回流富氧液空中浓缩氪氙的装置，其特征在于，所述第二浓缩塔理论塔板数为5-8板，或对应实际塔板数为8-12板的筛板塔或规整填料塔。
6.根据权利要求1所述的从空分设备全回流富氧液空中浓缩氪氙的装
7.根据权利要求1所述的从空分设备全回流富氧液空中浓缩氪氙的装置，其特征在于，所述第一蒸发器为板翅式、绕管式、套管式、板式、管壳式中的一种。
8.根据权利要求1所述的从空分设备全回流富氧液空中浓缩氪氙的装置，其特征在于，所述第二冷凝蒸发器为板翅式、绕管式、套管式、板式、管壳式中的一种。
9.一种从空分设备全回流富氧液空中浓缩氪氙的方法，其特征在于，其利用如权利要求1-8中任一项所述的从空分设备全回流富氧液空中浓缩氪氙的装置实现，并包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的从空分设备全回流富氧液空中浓缩氪氙的方法，其特征在于，所述第二冷凝蒸发器的冷凝侧操作压力0.2MPa-0.3MPa，蒸发侧操作压力0.18MPa-0.28MPa。
...【技术特征摘要】
1.一种从空分设备全回流富氧液空中浓缩氪氙的装置，其特征在于，包括下塔、上塔、粗氩塔、氩冷凝器、粗氩泵、第一浓缩塔、第二浓缩塔、第一蒸发器、第二冷凝蒸发器和多个节流阀；所述下塔和所述上塔连接为一体；所述粗氩塔和所述第二浓缩塔连接为一体，所述氩冷凝器设置于所述第二浓缩塔内；
2.根据权利要求1所述的从空分设备全回流富氧液空中浓缩氪氙的装置，其特征在于，所述第一浓缩塔工作压力为0.2mpa-0.3mpa。
3.根据权利要求1所述的从空分设备全回流富氧液空中浓缩氪氙的装置，其特征在于，所述第二浓缩塔工作压力为0.03mpa-0.07mpa。
4.根据权利要求1所述的从空分设备全回流富氧液空中浓缩氪氙的装置，其特征在于，所述第一浓缩塔理论塔板数为3-5板，或对应实际塔板数为5-8板的筛板塔或规整填料塔。
5.根据权利要求1所述的从空分设备全回流富氧液空中浓缩氪氙的装置，其特征在于，所述第二浓缩塔理论塔板数为5-8板，或对应实际塔板数为8-12板的筛板塔...
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