專利名稱：一種從液氧中提取氪氙的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提取稀有氣體的方法，尤其涉及一種從液氧中提取氪氙的方法。
背景技術(shù)：
大氣中的氪和氙含量分別約為1. 138 X 10—6和0. 0857X 10—6，微量氪和氙隨空氣進(jìn) 入空氣分離裝置的低溫精餾塔后，高沸點組分氪、氙、碳?xì)浠衔?主要是甲烷)以及氟化 物均積聚在低壓塔的液氧內(nèi)，將低壓塔的液氧送入一個氪附加精餾塔(俗稱一氪塔)?？色@ 得氪氙含量為0. 2 0. 3% Kr+Xe的貧氪氙濃縮物，其中甲烷含量約為0. 3 0. 4%。
在已知的方法中，氪氙的提取設(shè)備依賴于大型空氣分離設(shè)備中必須帶有一氪塔， 然后將一氪塔排出的貧氪氙濃縮物加壓到5. 5MPa并使其汽化，再減壓到1. 0MPa后進(jìn)入甲 烷純化裝置。甲烷純化裝置是通過鈀催化劑，在480 50(TC的溫度下，氧與甲烷進(jìn)行化學(xué) 反應(yīng)后甲烷被脫除(殘余甲烷含量可低于1X10—6)，然后用分子篩吸附脫除化學(xué)反應(yīng)生成 物一二氧化碳和水。隨著氪氙逐級濃縮，甲烷含量又隨之提高，因此這種化學(xué)反應(yīng)脫除甲烷 也要多次進(jìn)行。 貧氪氙濃縮物中的微量氟化物，屬高沸點組分。在氪氙分離過程中，將積聚在純氪 和純氙內(nèi)。在已知的方法中，是分別通過活性鋯鋁吸氣劑，在70(TC溫度下，脫除掉雜質(zhì)氣體 氟化物。 氪氙的提純要經(jīng)過除氧、氪氙分離、氪精制、粗氙提純、氙精制等幾個步驟，每個步
驟都在精餾塔內(nèi)完成。目前常采用液氮、低溫氮氣、常溫氮氣等作為冷源，出冷凝蒸發(fā)器的
冷源氣體溫度一般在-IO(TC以下，各級精餾塔排出的低溫氣匯集之后直接經(jīng)過空溫式汽化
器復(fù)熱回空壓機(jī)，冷量直接散失至大氣。 現(xiàn)有技術(shù)制取純氪和純氙具有以下缺點 (1)清除氟化物所需的活性鋯鋁吸氣劑是屬消耗物資，需定期更換；
(2)需要多次運用化學(xué)法清除甲烷；
(3)冷量不進(jìn)行回收，能耗高； (4)依賴于大型空分裝置中帶有一氪塔，應(yīng)用范圍窄。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種產(chǎn)品純度高、操
作簡單、應(yīng)用范圍廣的從液氧中提取氪氙的方法。 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn) —種從液氧中提取氪氙的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟
(1)將液氧通入分餾塔系統(tǒng)中的第一級精餾塔內(nèi)，精餾塔塔壓控制在O. 1 0. 4MPa，優(yōu)選0. 3MPa，塔板數(shù)為4 20塊，優(yōu)選10塊，塔溫控制為-160 _180°C ，進(jìn)行精 餾分離，在塔頂?shù)玫窖鯕?，塔底得到氪氙濃縮液； (2)將步驟(1)塔釜得到的氪氙濃縮液送出冷箱，經(jīng)過清除甲烷系統(tǒng)，將氪氙濃縮物中的甲烷摩爾含量降至1X10—Smol，然后使用分子篩吸附系統(tǒng)去除氪氙濃縮物中水和二 氧化碳； (3)將步驟(2)得到的氪氙濃縮物送進(jìn)冷箱，經(jīng)過換熱器降溫后送入二級精餾塔 內(nèi)，精餾塔塔壓控制在0. 1 0. 7MPa，優(yōu)選0. 6MPa，塔板數(shù)為10 50塊，優(yōu)選25塊，塔溫
控制為-110 -ie(rc，在塔頂?shù)玫窖鯕?，塔釜得到氪氙二次濃縮液； (4)將步驟(3)塔釜得到的氪氙二次濃縮液送入第三級精餾塔中，精餾塔塔壓控 制在0. 1 0. 7MPa，優(yōu)選0. 5MPa，塔板數(shù)為4 40塊，優(yōu)選18塊，塔溫控制為-70 _140°C ， 進(jìn)行精餾分離，塔頂?shù)玫诫礉饪s物，塔底得到氙濃縮物； (5)將步驟(4)塔頂?shù)玫降碾礉饪s液送入第四級精餾塔中，精餾塔塔壓控制在 0. 1 0. 6MPa，優(yōu)選0. 45MPa，塔板數(shù)為4 30塊，優(yōu)選15塊，塔溫控制為-120 _140°C ， 進(jìn)行精餾分離，塔頂?shù)玫侥柡坎坏陀?9. 999%的純氪產(chǎn)品； (6)將步驟(4)塔釜得到的含氙濃縮物送入第五級精餾塔中，精餾塔塔壓控制在 0. 1 0. 4MPa，優(yōu)選0. 3MPa，塔板數(shù)為10 90塊，優(yōu)選60塊，塔溫控制為_80 -ll(TC ， 進(jìn)行精餾分離，在塔頂?shù)玫侥柡坎坏陀?9. 99%的含氙流體； (7)將步驟(6)塔頂?shù)玫降暮黧w送入第六級精餾塔中，精餾塔塔壓控制在 0. 1 0. 4MPa，優(yōu)選0. 25MPa，塔板數(shù)為4 20塊，優(yōu)選10塊，塔溫控制為-80 -ll(TC ， 進(jìn)行精餾分離，在塔底得到摩爾含量不低于99. 999%的純氙產(chǎn)品。 所述的第一級精餾塔的塔底設(shè)置有再沸器及冷凝蒸發(fā)器，氮氣引入分餾塔系統(tǒng)， 經(jīng)過主換熱器降溫后通入第一級精餾塔的塔底再沸器中，作為熱源，氮氣被冷卻為液氮。
所述的液氮抽取一部分引入第一級精餾塔及第二級精餾塔塔頂?shù)睦淠舭l(fā)器中 作為冷源使用。 所述的第三級精餾塔、第四級精餾塔、第五級精餾塔及第六級精餾塔的冷凝蒸發(fā) 器采用低溫氮氣及常溫氮氣混合后的氣體。 所述的精餾塔塔頂?shù)睦淠舭l(fā)器排出的氮氣匯合后均返回主換熱器，進(jìn)行冷量回 收利用。 所述的精餾塔、連接精餾塔之間的低溫管線及閥門都包在充有絕熱材料的冷箱 內(nèi)。 所述的絕熱材料包括超細(xì)玻璃棉或膨脹珍珠巖。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點 (1)液氧中的氪和氙的回收率高，分別可達(dá)95%以上； (2)本發(fā)明在本系統(tǒng)中設(shè)置一氪塔，進(jìn)行氪氙的一次濃縮，通過化學(xué)法清除甲烷， 再通過逐級精餾，脫除掉濃氪氙原料氣中的所有低沸點組分(02、N2、Ar)和高沸點組分碳 氫化合物(CH4、 C2H4、 C2H6、 C3H8)及氟化物(CF4、 C2F6、 SF6)最終獲得純度高于99. 999 %的 純氪和純氙產(chǎn)品，其中各種雜質(zhì)單項含量均低于GB/T5829-2006高純氪技術(shù)指標(biāo)和GB/ T5828-2006高純氙技術(shù)指標(biāo)； (3)此工藝流程經(jīng)濟(jì)效益好、提高了裝置運行安全性能、操作簡單、節(jié)省了設(shè)備投 資費用和能源消耗； (4)應(yīng)用范圍廣，本裝置僅需要少量氮氣即可為整個分餾塔系統(tǒng)提供冷源補(bǔ)充，在 用戶設(shè)置了充裝氪氙液體杜瓦瓶和液氮低溫貯槽后，本發(fā)明裝置可脫離空氣分離裝置，獨立運行，也可配套現(xiàn)有空分設(shè)備使用，實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)操作； (5)本裝置原料中的氧氣不會被污染，通過主換熱器復(fù)熱后可直接提供用戶使用。 本裝置回收了液氧的冷量制取了液氮產(chǎn)品。


圖1為實施例1中的工藝流程圖；
圖2為實施例2中的工藝流程圖。 圖中1為第一級精餾塔、2為第二級精餾塔、3為第三級精餾塔、4為第四級精餾塔、 5為第五級精餾塔、6為第六級精餾塔、7為冷凝蒸發(fā)器、8為冷凝蒸發(fā)器、9為冷凝蒸發(fā)器、10 為冷凝蒸發(fā)器、11為冷凝蒸發(fā)器、12為冷凝蒸發(fā)器、13為電再沸器、14為電加熱器、15為電 加熱器、16為電加熱器、17為電加熱器、18為電加熱器、19為原料罐、20為液氧泵、21為汽 化器、22為回?zé)崞鳌?3為電加熱器、24為甲烷接觸爐、25為冷卻器、26為分子篩吸附器、27 為主換熱器、28為主換熱器、29為冷箱。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
實施例1 —種從液氧中提取氪氙燈方法，其工藝流程如圖1所示，包括一個分餾塔系統(tǒng)，內(nèi) 含主換熱器27、28，六級精餾塔，第一級精餾塔1底部液體排放出冷箱，進(jìn)入清除甲烷系 統(tǒng)。經(jīng)過清除甲烷系統(tǒng)后的濃縮物進(jìn)入第二級精餾塔2中。第二級精餾塔2頂部排出物為 氧氣，經(jīng)過主換熱器復(fù)熱后排出冷箱。第二級精餾塔2底部連接到第三級精餾塔3中。第 三級精餾塔3頂部連接到第四級精餾塔4中，第三級精餾塔3底部連接到第五級精餾塔5 中。第五級精餾塔5頂部連接到第六級精餾塔6中。各級精餾塔頂部均設(shè)有一個冷凝蒸發(fā) 器，第一級精餾塔底部設(shè)置有再沸器，其余精餾塔底部均設(shè)有一個電加熱器。第一級精餾塔 1底部使用電再沸器13，第二級精餾塔2底部使用電加熱器14，第三級精餾塔3底部使用電 加熱器15，第四級精餾塔4底部使用電加熱器16，第五級精餾塔5底部使用電加熱器17， 第六級精餾塔6底部使用電加熱器18。第一級精餾塔1底部的再沸器13熱源選用低溫氮 氣，低溫氮氣來源于被主換熱器27、28冷卻后的常溫氮氣。第一級精餾塔1頂部的設(shè)置有 冷凝蒸發(fā)器7，冷源采用液氮。第二級精餾塔2頂部的設(shè)置有冷凝蒸發(fā)器8，冷源采用液氮 26。其他精餾塔塔頂?shù)睦淠舭l(fā)器9、10、11、12的入口冷源均為常溫氮氣和低溫氮氣按照 一定比例混合后的氣體，冷凝蒸發(fā)器出口的低溫氣體匯合之后進(jìn)入主換熱器27中。
原料罐19中的原料進(jìn)入第一級精餾塔1中，第一級精餾塔1頂部冷凝蒸發(fā)器采用 液氮沸騰，控制液氮壓力為0. 55MPa左右，使塔內(nèi)上升蒸汽冷凝成回流液，從而建立起精餾 工況。其它精餾塔的冷凝蒸發(fā)器采用低溫氮氣，溫度為-18(TC左右，和常溫氮氣混合氣體作 冷源，溫度控制大約在-110 _1501:，在該溫度下可避免塔內(nèi)蒸汽中的氪氙結(jié)晶，同時又 能形成塔內(nèi)精餾工況的需要的回流液。 本裝置還包含一個清除甲烷系統(tǒng)首先將貧氪氙濃縮物通過液氧泵20加壓到 5. 5MPa，然后通入氣化器21使其汽化，再減壓到1. OMPa后先后通過回?zé)崞?2，電加熱器23 后進(jìn)入除甲烷接觸爐24。除甲烷接觸爐24裝有鈀催化劑，在480 50(TC的溫度下，氧與甲烷進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)后甲烷被脫除(殘余甲烷摩爾含量可低于1X10—6)，然后經(jīng)過回?zé)崞?2 降溫后進(jìn)入冷卻器25進(jìn)一步降溫后，氣體進(jìn)入分子篩吸附器26，用來脫除化學(xué)反應(yīng)生成 物——二氧化碳和水。經(jīng)過清除甲烷后的貧氪氙物進(jìn)入分餾塔系統(tǒng)，經(jīng)過主換熱器27、28 降溫后被引入二級精餾塔2中。 本發(fā)明利用碳?xì)浠衔?CnHm)、氟化物(CF4， C2F6， SF6)、氪、氙各自的沸點不同，依 次分離所含雜質(zhì)，在保持高提取率(不低于95%)的前提下，生產(chǎn)純度高于99.999%的純
氪和純氙產(chǎn)品。 將液氧通入一級精餾塔1中，塔底得到一級氪氙濃縮液，其中甲烷含量不超過 5000X 10—6。將一次氪氙濃縮液引出分餾塔送到清除甲烷系統(tǒng)后重新引入分餾塔系統(tǒng)中，此 時的甲烷含量在1X10—6左右。經(jīng)過主換熱器27、28降溫后一次氪氙濃縮液引入二級精餾 塔2中，在塔底得到二次氪氙濃縮液，此時的氪氙含量99. 9%左右。將二次氪氙濃縮液引入 三級精餾塔3氪氙經(jīng)過氪氙分離。將含氪濃縮物送入第四級精餾塔4中，在塔頂?shù)玫疆a(chǎn)品 流體純氪，其中Kr的摩爾含量不低于99. 999%， CH4的摩爾含量不超過0. 3X 10—6， CF4從塔 底排出收集進(jìn)行回收利用。 將含氙濃縮物送入第五級精餾塔5中，在塔頂?shù)玫胶黧w，其中Xe的摩爾含量 不低于99. 99%， CF4的摩爾含量不高于100X10—6，雜質(zhì)C2H4的摩爾含量不超過1 X 10—6， C2F6、 SF6、 CH4、 C3H8、 N20、 C2H6從塔底低溫管線41排出收集。 將含氙流體送入第六級精餾塔6中，在塔底得到液體純氙，其中Xe的摩爾含量不 低于99. 999% ，雜質(zhì)C2H4的摩爾含量不超過1 X 10—6，而含氤流體40中的CF4將在塔頂隨著 流體沿低溫管線被排出收集。 所有冷凝蒸發(fā)器排出的低溫氣匯合后均返回主換熱器，進(jìn)行冷量回收。 所有精餾塔，低溫管線及閥門都包在充有絕熱材料如超細(xì)玻璃棉、膨脹珍珠巖等
的冷箱29內(nèi)。 實施例2 —種從液氧中提取氪氙的方法，其工藝流程如圖2所示，與實施例l不同點在于， 本流程取消了氣化器，將液氧泵20加壓后的氪氙濃縮液送入主換熱器27、28中復(fù)熱，然后 通入回?zé)崞?2中，其余與實施例l相同包括一個分餾塔系統(tǒng)，內(nèi)含主換熱器27、28，六級 精餾塔，第一級精餾塔1底部液體排放出冷箱，進(jìn)入清除甲烷系統(tǒng)。經(jīng)過清除甲烷系統(tǒng)后的 濃縮物進(jìn)入第二級精餾塔2中。第二級精餾塔2頂部排出物為氧氣，經(jīng)過主換熱器復(fù)熱后 排出冷箱。第二級精餾塔2底部連接到第三級精餾塔3中。第三級精餾塔3頂部連接到第 四級精餾塔4中，第三級精餾塔3底部連接到第五級精餾塔5中。第五級精餾塔5頂部連 接到第六級精餾塔6中。各級精餾塔頂部均設(shè)有一個冷凝蒸發(fā)器，第一級精餾塔底部設(shè)置 有再沸器，其余精餾塔底部均設(shè)有一個電加熱器。第一級精餾塔1底部使用電再沸器13， 第二級精餾塔2底部使用電加熱器14，第三級精餾塔3底部使用電加熱器15，第四級精餾 塔4底部使用電加熱器16，第五級精餾塔5底部使用電加熱器17，第六級精餾塔6底部使 用電加熱器18。第一級精餾塔1底部的再沸器13熱源選用低溫氮氣，低溫氮氣來源于被 主換熱器27、28冷卻后的常溫氮氣。第一級精餾塔1頂部的設(shè)置有冷凝蒸發(fā)器7，冷源采 用液氮。第二級精餾塔2頂部的設(shè)置有冷凝蒸發(fā)器8，冷源采用液氮26。其他精餾塔塔頂 的冷凝蒸發(fā)器9、10、11、12的入口冷源均為常溫氮氣和低溫氮氣按照一定比例混合后的氣體，冷凝蒸發(fā)器出口的低溫氣體匯合之后進(jìn)入主換熱器27中。 原料罐19中的原料進(jìn)入第一級精餾塔1中，第一級精餾塔1頂部冷凝蒸發(fā)器采用 液氮沸騰，控制液氮壓力為0. 55MPa左右，使塔內(nèi)上升蒸汽冷凝成回流液，從而建立起精餾 工況。其它精餾塔的冷凝蒸發(fā)器采用低溫氮氣，溫度為-18(TC左右，和常溫氮氣混合氣體作 冷源，溫度控制大約在-110 _1501:，在該溫度下可避免塔內(nèi)蒸汽中的氪氙結(jié)晶，同時又 能形成塔內(nèi)精餾工況的需要的回流液。 本裝置還包含一個清除甲烷系統(tǒng)首先將貧氪氙濃縮物通過液氧泵20加壓到 5. 5MPa，直接通入主換熱器27、28中復(fù)熱，再減壓到1. OMPa后通過回?zé)崞?2，電加熱器23 后進(jìn)入除甲烷接觸爐24。除甲烷接觸爐24裝有鈀催化劑，在480 50(TC的溫度下，氧與 甲烷進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)后甲烷被脫除(殘余甲烷摩爾含量可低于1 X 10—6)，然后經(jīng)過回?zé)崞?2 降溫后進(jìn)入冷卻器25進(jìn)一步降溫后，氣體進(jìn)入分子篩吸附器26，用來脫除化學(xué)反應(yīng)生成 物——二氧化碳和水。經(jīng)過清除甲烷后的貧氪氙物進(jìn)入分餾塔系統(tǒng)，經(jīng)過主換熱器27、28 降溫后被引入二級精餾塔2中。 本發(fā)明利用碳?xì)浠衔?CnHm)、氟化物(CF4， C2F6， SF6)、氪、氙各自的沸點不同，依 次分離所含雜質(zhì)，在保持高提取率(不低于95%)的前提下，生產(chǎn)純度高于99.999%的純
氪和純氙產(chǎn)品。 將液氧通入一級精餾塔1中，塔底得到一級氪氙濃縮液，其中甲烷含量不超過 5000X 10—6。將一次氪氙濃縮液引出分餾塔送到清除甲烷系統(tǒng)后重新引入分餾塔系統(tǒng)中，此 時的甲烷含量在1X10—6左右。經(jīng)過主換熱器27、28降溫后一次氪氙濃縮液引入二級精餾 塔2中，在塔底得到二次氪氙濃縮液，此時的氪氙含量99. 9%左右。將二次氪氙濃縮液引入 三級精餾塔3氪氙經(jīng)過氪氙分離。將含氪濃縮物送入第四級精餾塔4中，在塔頂?shù)玫疆a(chǎn)品 流體純氪，其中Kr的摩爾含量不低于99. 999%， CH4的摩爾含量不超過0. 3X 10—6， CF4從塔 底排出收集進(jìn)行回收利用。 將含氙濃縮物送入第五級精餾塔5中，在塔頂?shù)玫胶黧w，其中Xe的摩爾含量 不低于99. 99%， CF4的摩爾含量不高于100X10—6，雜質(zhì)C2H4的摩爾含量不超過1 X 10—6， C2F6、 SF6、 CH4、 C3H8、 N20、 C2H6從塔底低溫管線41排出收集。 將含氙流體送入第六級精餾塔6中，在塔底得到液體純氙，其中Xe的摩爾含量不 低于99. 999% ，雜質(zhì)C2H4的摩爾含量不超過1 X 10—6，而含氤流體40中的CF4將在塔頂隨著 流體沿低溫管線被排出收集。 所有冷凝蒸發(fā)器排出的低溫氣匯合后均返回主換熱器，進(jìn)行冷量回收。 所有精餾塔，低溫管線及閥門都包在充有絕熱材料如超細(xì)玻璃棉、膨脹珍珠巖等
的冷箱29內(nèi)。 實施例3 —種從液氧中提取氪氙的方法，該方法包括以下步驟 (1)將液氧通入分餾塔系統(tǒng)中的第一級精餾塔內(nèi)，精餾塔塔壓控制在0. lMPa，塔 板數(shù)為4塊，優(yōu)選10塊，塔溫控制為-160，進(jìn)行精餾分離，在塔頂?shù)玫窖鯕?，塔底得到氪氙?縮液，第一級精餾塔的塔底設(shè)置有再沸器及冷凝蒸發(fā)器，氮氣引入分餾塔系統(tǒng)，經(jīng)過主換熱 器降溫后通入第一級精餾塔的塔底再沸器中，作為熱源，氮氣被冷卻為液氮，抽取部分液氮 引入第一級精餾塔及第二級精餾塔塔頂?shù)睦淠舭l(fā)器中作為冷源使用；
7
(2)將步驟(1)塔釜得到的氪氙濃縮液送出冷箱，經(jīng)過清除甲烷系統(tǒng)，將氪氙濃縮 物中的甲烷摩爾含量降至1X10—6!1101，然后使用分子篩吸附系統(tǒng)去除氪氙濃縮物中水和二 氧化碳； (3)將步驟(2)得到的氪氙濃縮物送進(jìn)冷箱，經(jīng)過換熱器降溫后送入二級精餾塔 內(nèi)，精餾塔塔壓控制在0. lMPa，塔板數(shù)為10塊，塔溫控制為-ll(TC，在塔頂?shù)玫窖鯕?，塔?得到氪氙二次濃縮液； (4)將步驟(3)塔釜得到的氪氙二次濃縮液送入第三級精餾塔中，精餾塔塔壓控 制在0. lMPa，塔板數(shù)為4塊，塔溫控制為-7(TC，進(jìn)行精餾分離，塔頂?shù)玫诫礉饪s物，塔底得 到氙濃縮物； (5)將步驟(4)塔頂?shù)玫降碾礉饪s液送入第四級精餾塔中，精餾塔塔壓控制 在O. lMPa，塔板數(shù)為4塊，塔溫控制為-12(TC，進(jìn)行精餾分離，塔頂?shù)玫侥柡坎坏陀?99. 999%的純氪產(chǎn)品; (6)將步驟(4)塔釜得到的含氙濃縮物送入第五級精餾塔中，精餾塔塔壓控制 在0. lMPa，塔板數(shù)為10塊，塔溫控制為-S(TC，進(jìn)行精餾分離，在塔頂?shù)玫侥柡坎坏陀?99. 99%的含氙流體； (7)將步驟(6)塔頂?shù)玫降暮黧w送入第六級精餾塔中，精餾塔塔壓控制在 0. lMPa，塔板數(shù)為4塊，塔溫控制為-80°C，進(jìn)行精餾分離，在塔底得到摩爾含量不低于 99. 999%的純氙產(chǎn)品。 第三級精餾塔、第四級精餾塔、第五級精餾塔及第六級精餾塔的冷凝蒸發(fā)器采用
低溫氮氣及常溫氮氣混合后的氣體，精餾塔塔頂?shù)睦淠舭l(fā)器排出的氮氣匯合后均返回主
換熱器，進(jìn)行冷量回收利用，精餾塔、連接精餾塔之間的低溫管線及閥門都包在充有絕熱材
料的冷箱內(nèi)。 實施例4 —種從液氧中提取氪氙的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 (1)將液氧通入分餾塔系統(tǒng)中的第一級精餾塔內(nèi)，精餾塔塔壓控制在0. 4MPa，塔
板數(shù)為20塊，塔溫控制為-18(TC，進(jìn)行精餾分離，在塔頂?shù)玫窖鯕?，塔底得到氪氙濃縮液，
第一級精餾塔的塔底設(shè)置有再沸器及冷凝蒸發(fā)器，氮氣引入分餾塔系統(tǒng)，經(jīng)過主換熱器降
溫后通入第一級精餾塔的塔底再沸器中，作為熱源，氮氣被冷卻為液氮，抽取部分液氮引入
第一級精餾塔及第二級精餾塔塔頂?shù)睦淠舭l(fā)器中作為冷源使用； (2)將步驟(1)塔釜得到的氪氙濃縮液送出冷箱，經(jīng)過清除甲烷系統(tǒng)，將氪氙濃縮 物中的甲烷摩爾含量降至1X10—6!1101，然后使用分子篩吸附系統(tǒng)去除氪氙濃縮物中水和二 氧化碳； (3)將步驟(2)得到的氪氙濃縮物送進(jìn)冷箱，經(jīng)過換熱器降溫后送入二級精餾塔 內(nèi)，精餾塔塔壓控制在0. 7MPa，塔板數(shù)為50塊，塔溫控制為-ie(TC，在塔頂?shù)玫窖鯕?，塔?得到氪氙二次濃縮液； (4)將步驟(3)塔釜得到的氪氙二次濃縮液送入第三級精餾塔中，精餾塔塔壓控 制在0. 7MPa，塔板數(shù)為40塊，塔溫控制為_1401:，進(jìn)行精餾分離，塔頂?shù)玫诫礉饪s物，塔底 得到氙濃縮物； (5)將步驟(4)塔頂?shù)玫降碾礉饪s液送入第四級精餾塔中，精餾塔塔壓控制在0. 6MPa，塔板數(shù)為30塊，塔溫控制為-140°C，進(jìn)行精餾分離，塔頂?shù)玫侥柡坎坏陀?99. 999%的純氪產(chǎn)品; (6)將步驟(4)塔釜得到的含氙濃縮物送入第五級精餾塔中，精餾塔塔壓控制在 0. 4MPa，塔板數(shù)為90塊，塔溫控制為-ll(TC，進(jìn)行精餾分離，在塔頂?shù)玫侥柡坎坏陀?99. 99%的含氙流體； (7)將步驟(6)塔頂?shù)玫降暮黧w送入第六級精餾塔中，精餾塔塔壓控制在 0. 4MPa，塔板數(shù)為20塊，塔溫控制為-ll(TC ，進(jìn)行精餾分離，在塔底得到摩爾含量不低于 99. 999%的純氙產(chǎn)品。 第三級精餾塔、第四級精餾塔、第五級精餾塔及第六級精餾塔的冷凝蒸發(fā)器采用
低溫氮氣及常溫氮氣混合后的氣體，精餾塔塔頂?shù)睦淠舭l(fā)器排出的氮氣匯合后均返回主
換熱器，進(jìn)行冷量回收利用，精餾塔、連接精餾塔之間的低溫管線及閥門都包在充有絕熱材
料的冷箱內(nèi)。 實施例5 —種從液氧中提取氪氙的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟
(1)將液氧通入分餾塔系統(tǒng)中的第一級精餾塔內(nèi)，精餾塔塔壓控制在0. 3MPa，塔 板數(shù)為10塊，塔溫控制為-17(TC，進(jìn)行精餾分離，在塔頂?shù)玫窖鯕猓椎玫诫措碀饪s液；
(2)將步驟(1)塔釜得到的氪氙濃縮液送出冷箱，經(jīng)過清除甲烷系統(tǒng)，將氪氙濃縮 物中的甲烷摩爾含量降至1X10—6!1101，然后使用分子篩吸附系統(tǒng)去除氪氙濃縮物中水和二 氧化碳； (3)將步驟(2)得到的氪氙濃縮物送進(jìn)冷箱，經(jīng)過換熱器降溫后送入二級精餾塔 內(nèi)，精餾塔塔壓控制在0. 6MPa，塔板數(shù)為25塊，塔溫控制為_15(TC，在塔頂?shù)玫窖鯕猓?得到氪氙二次濃縮液； (4)將步驟(3)塔釜得到的氪氙二次濃縮液送入第三級精餾塔中，精餾塔塔壓控 制在0. 5MPa，塔板數(shù)為18塊，塔溫控制為-IO(TC，進(jìn)行精餾分離，塔頂?shù)玫诫礉饪s物，塔底 得到氙濃縮物； (5)將步驟(4)塔頂?shù)玫降碾礉饪s液送入第四級精餾塔中，精餾塔塔壓控制在 0. 45MPa，塔板數(shù)為15塊，塔溫控制為_130°C，進(jìn)行精餾分離，塔頂?shù)玫侥柡坎坏陀?99. 999%的純氪產(chǎn)品; (6)將步驟(4)塔釜得到的含氙濃縮物送入第五級精餾塔中，精餾塔塔壓控制在 0. 3MPa，塔板數(shù)為60塊，塔溫控制為-IO(TC，進(jìn)行精餾分離，在塔頂?shù)玫侥柡坎坏陀?99. 99%的含氙流體； (7)將步驟(6)塔頂?shù)玫降暮黧w送入第六級精餾塔中，精餾塔塔壓控制在 0. 25MPa，塔板數(shù)為10塊，塔溫控制為-IO(TC，進(jìn)行精餾分離，在塔底得到摩爾含量不低于 99. 999%的純氙產(chǎn)品。 第三級精餾塔、第四級精餾塔、第五級精餾塔及第六級精餾塔的冷凝蒸發(fā)器采用 低溫氮氣及常溫氮氣混合后的氣體，精餾塔塔頂?shù)睦淠舭l(fā)器排出的氮氣匯合后均返回主 換熱器，進(jìn)行冷量回收利用，精餾塔、連接精餾塔之間的低溫管線及閥門都包在充有絕熱材 料的冷箱內(nèi)。
權(quán)利要求
一種從液氧中提取氪氙的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)將液氧通入分餾塔系統(tǒng)中的第一級精餾塔內(nèi)，精餾塔塔壓控制在0.1～0.4MPa，優(yōu)選0.3MPa，塔板數(shù)為4～20塊，優(yōu)選10塊，塔溫控制為-160～-180℃，進(jìn)行精餾分離，在塔頂?shù)玫窖鯕?，塔底得到氪氙濃縮液；(2)將步驟(1)塔釜得到的氪氙濃縮液送出冷箱，經(jīng)過清除甲烷系統(tǒng)，將氪氙濃縮物中的甲烷摩爾含量降至1×10-6mol，然后使用分子篩吸附系統(tǒng)去除氪氙濃縮物中水和二氧化碳；(3)將步驟(2)得到的氪氙濃縮物送進(jìn)冷箱，經(jīng)過換熱器降溫后送入二級精餾塔內(nèi)，精餾塔塔壓控制在0.1～0.7MPa，優(yōu)選0.6MPa，塔板數(shù)為10～50塊，優(yōu)選25塊，塔溫控制為-110～-160℃，在塔頂?shù)玫窖鯕猓玫诫措螡饪s液；(4)將步驟(3)塔釜得到的氪氙二次濃縮液送入第三級精餾塔中，精餾塔塔壓控制在0.1～0.7MPa，優(yōu)選0.5MPa，塔板數(shù)為4～40塊，優(yōu)選18塊，塔溫控制為-70～-140℃，進(jìn)行精餾分離，塔頂?shù)玫诫礉饪s物，塔底得到氙濃縮物；(5)將步驟(4)塔頂?shù)玫降碾礉饪s液送入第四級精餾塔中，精餾塔塔壓控制在0.1～0.6MPa，優(yōu)選0.45MPa，塔板數(shù)為4～30塊，優(yōu)選15塊，塔溫控制為-120～-140℃，進(jìn)行精餾分離，塔頂?shù)玫侥柡坎坏陀?9.999％的純氪產(chǎn)品；(6)將步驟(4)塔釜得到的含氙濃縮物送入第五級精餾塔中，精餾塔塔壓控制在0.1～0.4MPa，優(yōu)選0.3MPa，塔板數(shù)為10～90塊，優(yōu)選60塊，塔溫控制為-80～-110℃，進(jìn)行精餾分離，在塔頂?shù)玫侥柡坎坏陀?9.99％的含氙流體；(7)將步驟(6)塔頂?shù)玫降暮黧w送入第六級精餾塔中，精餾塔塔壓控制在0.1～0.4MPa，優(yōu)選0.25MPa，塔板數(shù)為4～20塊，優(yōu)選10塊，塔溫控制為-80～-110℃，進(jìn)行精餾分離，在塔底得到摩爾含量不低于99.999％的純氙產(chǎn)品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從液氧中提取氪氙的方法，其特征在于，所述的第一級 精餾塔的塔底設(shè)置有再沸器及冷凝蒸發(fā)器，氮氣引入分餾塔系統(tǒng)，經(jīng)過主換熱器降溫后通 入第一級精餾塔的塔底再沸器中，作為熱源，氮氣被冷卻為液氮。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種從液氧中提取氪氙的方法，其特征在于，所述的液氮抽 取一部分引入第一級精餾塔及第二級精餾塔塔頂?shù)睦淠舭l(fā)器中作為冷源使用。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從液氧中提取氪氙的方法，其特征在于，所述的第三級 精餾塔、第四級精餾塔、第五級精餾塔及第六級精餾塔的冷凝蒸發(fā)器采用低溫氮氣及常溫 氮氣混合后的氣體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從液氧中提取氪氙的方法，其特征在于，所述的精餾塔 塔頂?shù)睦淠舭l(fā)器排出的氮氣匯合后均返回主換熱器，進(jìn)行冷量回收利用。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從液氧中提取氪氙的方法，其特征在于，所述的精餾塔、 連接精餾塔之間的低溫管線及閥門都包在充有絕熱材料的冷箱內(nèi)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從液氧中提取氪氙的方法，其特征在于，所述的絕熱材 料包括超細(xì)玻璃棉或膨脹珍珠巖。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從液氧中提取氪氙的方法，將液氧通入分餾塔系統(tǒng)中的第一級精餾塔內(nèi)精餾分離，在塔頂?shù)玫窖鯕?，塔底得到氪氙濃縮液，濃縮液經(jīng)過清除甲烷系統(tǒng)、換熱器降溫后送入二級精餾塔內(nèi)，在塔頂?shù)玫窖鯕?，塔釜得到氪氙二次濃縮液，二次濃縮液送入第三級精餾塔中精餾分離，塔頂?shù)玫诫礉饪s物，塔底得到氙濃縮物，氪濃縮液送入第四級精餾塔中精餾得到純氪產(chǎn)品，含氙濃縮物送入第五級精餾塔精餾得到含氙流體，最后將含氙流體送入第六級精餾塔中，精餾得到純氙產(chǎn)品。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明氪和氙的回收率高，經(jīng)濟(jì)效益好、提高了裝置運行安全性能、操作簡單、節(jié)省了設(shè)備投資費用和能源消耗，應(yīng)用范圍廣原料中的氧氣不會被污染，且純度更高。
文檔編號C01B23/00GK101723338SQ20091019868
公開日2010年6月9日 申請日期2009年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月12日
發(fā)明者嚴(yán)壽鵬, 俞建, 劉劍, 周大榮, 陳志誠 申請人:上海啟元科技發(fā)展有限公司;上海啟元空分技術(shù)發(fā)展有限公司