[发明专利]一种可降低液氮使用量同时生产高纯氧的氪氙精制系统及其方法

说明书

本发明涉及一种可降低液氮使用量同时生产高纯氧的氪氙精制系统，包括：循环压缩机，以及与所述循环压缩机连接的分馏塔；还涉及一种根据上述可降低液氮使用量同时生产高纯氧的氪氙精制方法；本发明的优势是通过从主换热器中部抽出较低温氮气作为调温的热流，回收了液氮的冷量，氪氙精制的液氮消耗量会大幅度降低；将氧气通过进一步分馏，制取经济价值更高的高纯氧。

技术领域

本发明涉及气体分离领域，尤其涉及一种可降低液氮使用量同时生产高纯氧的氪氙精制系统及其方法。

背景技术

大气中的氪和氙含量分别约为1.138×10^-6和0.0857×10^-6，微量氪和氙随空气进入空气分离装置的低温精馏塔后，高沸点组分氪、氙、碳氢化合物(主要是甲烷)以及氟化物均积聚在低压塔的液氧内，将低压塔的液氧送入一个氪附加精馏塔(俗称贫氪塔)。可获得氪氙含量为0.2～0.3％Kr+Xe的贫氪氙浓缩物，其中甲烷含量约为0.3～0.4％。氧气中甲烷含量过高(一般不超过0.5％CH₄)是极其危险的，只有预先脱除掉贫氪氙浓缩物中的甲烷后，才有可能继续提高液氧中的氪氙浓度，在已知的方法中，首先将贫氪氙浓缩物加压到临界压力5.5MPa并使其汽化，再减压到1.0MPa后进入甲烷纯化装置。甲烷纯化装置是通过钯催化剂，在480～500℃的温度下，氧与甲烷进行化学反应后甲烷被脱除(残余甲烷含量可低于1×10^-6)，然后用分子筛吸附脱除化学反应生成物——二氧化碳和水。去除甲烷后的原料气进入第一级精馏塔后得到氪氙混合物。

精制的原料中99％以上是氧气，通常情况下，这部分氧气直接放空，造成很大的经济浪费。这氧气因已去除甲烷，用以生产高纯氧气将是比较好的用途。

一般的精制设备利用此氪氙混合物作为原料，以氮气和液氮的混合气为冷源，通过增设多级精馏的形式分离氪气、氙气，并进一步提纯氪气氙气。精制设备所使用的的氮气直接进冷箱，没有预冷过程，对应使用的液氮量较大。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种可降低液氮使用量同时生产高纯氧的氪氙精制系统及其方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种可降低液氮使用量同时生产高纯氧的氪氙精制系统及其方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

本发明的第一方面是提供一种可降低液氮使用量同时生产高纯氧的氪氙精制系统，包括：

循环压缩机，以及与所述循环压缩机连接的分馏塔；

所述分馏塔包括：一级精馏塔，

与所述一级精馏塔塔顶连接的高纯氧塔，

与所述一级精馏塔塔底连接的二级精馏塔，

与所述二级精馏塔塔顶连接的纯氪塔，

与所述二级精馏塔塔底连接的粗氙塔，

与所述粗氙塔塔顶连接的纯氙塔，

设于所述一级精馏塔塔顶的一级冷凝蒸发器，

设于所述二级精馏塔塔顶的二级冷凝蒸发器，

设于所述纯氪塔塔顶的纯氪塔冷凝蒸发器，

设于所述粗氙塔塔顶的粗氙塔冷凝蒸发器，

设于所述纯氙塔塔顶的纯氙塔冷凝蒸发器，

设于所述高纯氧塔塔顶的高纯氧塔冷凝蒸发器，

设于所述高纯氧塔塔底的再沸器，以及