[发明专利]一种从浓缩氪氙液中去除氧气及甲烷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及稀有气体净化、提纯领域，尤其是涉及一种从浓缩氪氙液中去除 氧气及甲烷的方法。

背景技术

从上塔的普通液氧中提取氪氙工艺，首先将液氧送入一氪塔进行第一次氪氙浓 缩，得到贫氪氙液，由于甲烷、氪、氙都属于高沸点的物质，难以分离，贫氪氙液 经过高温催化反应，甲烷与氧气燃烧反应，进入分子筛纯化系统脱除反应生成的二 氧化碳和水，送入低温精馏系统。在除氧塔(二氪塔)内分离氧气，如果精馏不彻 底，或充装运输中被污染，约99.5％的氪氙液中含有约0.2％～1％的氧，约0.1％甲 烷，直接送入除甲烷系统，由于吸附损失，氪氙的提取率将非常低。浓缩氪氙送入 精馏系统，利用氪、氙、氧、甲烷的沸点差异，甲烷和氧从塔顶排放，浓缩氪氙液 中甲烷与氧气比例为1∶4，塔顶氧气中甲烷浓度将达到20％，超过0.5％最高允许 含量，直接威胁到氪氙分离设备运行的安全，可能造成爆炸，这是十分危险的。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高氪氙回 收率、工艺流程简单、经济效益好的从浓缩氪氙液中去除氧气及甲烷的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种从浓缩氪氙液中去除氧气及甲烷的方法，其特征在于，该方法包括以下步 骤：将原料及惰性气体引入精馏塔，精馏塔塔顶设有冷凝蒸发器，塔釜采用电加热 元件或气体加热，控制塔内的上升气量，原料经精馏塔精馏后，氪氙浓缩液从塔釜 引出，氮气、氧气及甲烷混合物从塔顶引出。

所述的原料为含有氧气及甲烷的贫氪氙混合物，通过液体泵增压或者汽化自增 压后以液体或气体形式进入精馏塔中部。

所述的惰性气体包括氮气或氮氩混合气体，从精馏塔中上部或原料进口以上位 置或与原料进口等高的位置引入精馏塔。

所述的冷凝蒸发器采用液氮作为冷源，使塔内上升蒸汽冷凝成回流液，控制塔 内温度为-190～-110℃进行精馏。

所述的氪氙浓缩液中氪氙的摩尔浓度不低于99.9％。

所述的精馏塔及连接在塔上低温管线及阀门包在充有绝热材料超细玻璃棉或 膨胀珍珠岩绝热材料的冷箱内。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)采用填充低沸点惰性气体(例如氮气，氩气或者其混合气)的方法稀释 塔顶氧气、甲烷的浓度，在含氧氪氙混合物中控制甲烷浓度低于0.5％，保证装置 安全运行；

(2)提高了氪氙的回收率，塔顶部排放的气体中氪含量不超过30ppm；

(3)使得甲烷从塔顶部彻底脱除，塔釜馏出液中甲烷含量不超过0.3ppm；

(4)工艺流程简单、经济效益好、提高了装置运行安全性能、操作简单、节 省了设备投资费用和能源消耗，避免再次利用高温化学催化法清除甲烷。

附图说明

图1为实施例1中的工艺流程图；

图2为实施例2中的工艺流程图。

图中1为精馏塔、2为惰性气体、3为原料、4为惰性气体、5为液氮、6为冷 凝蒸发器、7为氮气、氧气及甲烷混合物、8为氪氙浓缩液、9为电加热元件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种从浓缩氪氙液中去除氧气及甲烷的方法，其工艺流程如图1所示，该方法 包括以下步骤：将氧气及甲烷的贫氪氙混合物的原料3通过液体泵增压后以液体形 式进入精馏塔1的中部，原料3的流量为0.1m³/h，氪的摩尔含量为78％，氙的摩 尔含量为21.5％，氧的摩尔含量为0.3％，甲烷的和氟化物总含量为1150ppm，惰 性气体2为氮气，流量为0.3m³/h，从精馏塔1的中上部引入塔内。精馏塔1的塔 顶设有冷凝蒸发器6，采用液氮5作为冷源，使塔内上升蒸汽冷凝成回流液，控制 塔内温度为-190℃进行精馏。惰性气体4为氮气，流量为0.5m³/h，从精馏塔1的 塔釜引入塔内，塔釜设有电加热元件9，控制塔内的上升气量。原料3经精馏塔1 精馏后，氪氙浓缩液8从塔釜引出，氪氙的摩尔浓度为99.9％，甲烷的摩尔浓度为 0.2×10^-6，氮气、氧气及甲烷混合物7从塔顶引出，混合物组成为99％氮气、0.1％ 氧气、0.03％甲烷。精馏塔1及连接在塔上低温管线及阀门包在充有超细玻璃棉绝 热材料的冷箱内。

实施例2

一种从浓缩氪氙液中去除氧气及甲烷的方法，其工艺流程如图2所示，该方法 包括以下步骤：将氧气及甲烷的贫氪氙混合物的原料3通过汽化自增压后以气体形 式进入精馏塔1的中部，原料3的流量为0.2m³/h，氪的摩尔含量为75％，氙的摩 尔含量为20％，氧的摩尔含量为0.3％，甲烷的和氟化物总含量为1500ppm。精馏 塔1的塔顶设有冷凝蒸发器6，采用液氮5作为冷源，使塔内上升蒸汽冷凝成回流 液，控制塔内温度为-110℃进行精馏。惰性气体4为氮氩混合气体，流量为0.4m³/h， 从精馏塔1的塔釜引入塔内，塔釜采用气体加热，控制塔内的上升气量。原料3 经精馏塔1精馏后，氪氙浓缩液8从塔釜引出，氪氙的摩尔浓度为99.95％，甲烷 的摩尔浓度为0.1×10^-6，氮气、氧气及甲烷混合物7从塔顶引出，混合物组成为 99％氮气、0.2％氧气、0.1％甲烷。精馏塔1及连接在塔上低温管线及阀门包在充有 膨胀珍珠岩绝热材料的冷箱内。