[发明专利]一种可同时生产高纯氧的氪氙精制方法及其系统

说明书

本发明涉及一种可同时生产高纯氧的氪氙精制方法，包括氪氙精制管路和液氮氮气管路；还涉及一种根据上述可同时生产高纯氧的氪氙精制系统；本发明的优势是将副产品氧气进一步提纯为高纯氧气，提高了精制过程的经济性。

技术领域

本发明涉及气体分离领域，尤其涉及一种可同时生产高纯氧的氪氙精制方法及其系统。

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同时生产高纯氧的氪氙精制方法及其系统。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种可同时生产高纯氧的氪氙精制方法及其系统。

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同时生产高纯氧的氪氙精制方法，包括氪氙精制管路和液氮氮气管路；

所述氪氙精制管路包括：

氪氙浓缩物经分馏塔的主换热器降温后进入一级精馏塔，在所述一级精馏塔内分离为高沸点组分和低沸点组分；

所述高沸点组分自所述一级精馏塔塔底进入二级精馏塔，在所述二级精馏塔内分离为高沸点的粗氙气和低沸点的粗氪气；

所述粗氙气自所述二级精馏塔塔底进入粗氙塔，在所述粗氙塔内去除高沸点组分后，自所述粗氙塔塔顶进入纯氙塔，在所述纯氙塔内去除低沸点组分后，自所述纯氙塔塔底进入下一步工序；

所述粗氪气自所述二级精馏塔塔顶进入纯氪塔，在所述纯氪塔内去除高沸点组分后，自所述纯氪塔塔顶进入下一步工序；

所述低沸点组分自所述一级精馏塔塔顶进入高纯氧塔，在所述高纯氧塔内分离为高沸点的高纯氧和低沸点的其他组分；

所述高纯氧自所述高纯氧塔塔底进入下一步工序；

所述其他组分自所述高纯氧塔塔顶进入下一步工序；

所述液氮氮气管路包括：

液氮和氮气的直接混合气为一级冷凝蒸发器的冷源；

经所述一级冷凝蒸发器汽化后的低温氮气，和经所述主换热器降温后的较低温氮气，两者的混合气为其他冷凝蒸发器的冷源；

自其他冷凝蒸发器的氮气经所述主换热器复热后直接送空；