一种采用氪氙吸气器生产超纯氪氙的生产装置的制作方法

本技术属于氪氙气提纯，具体涉及一种采用氪氙吸气器生产超纯氪氙的生产装置。

背景技术：

1、氪气和氙气以非常低的浓度存在于空气中，具体来说，氪气和氙气以约1.14ppm和0.087ppm存在大气中；而氪气和氙气均广泛用于电子、电光源工业的气体，随着半导体行业和国家航空航天、科学研究等领域的深入，需求的氪氙气体产品纯度越来越高。目前常规的氪氙提纯装置均是采用精馏塔精馏来实现的，如：专利号200910056397.5，专利名称为：一种全精馏制备纯氪和纯氙的方法，该技术方案中以贫氪氙浓缩物为原料，通过七个精馏塔进行精馏，用以制备纯氪和纯氙，所获得的纯氪和纯氙的纯度为99.999％；基于上述内容可知，采用传统的精馏形式制备纯氪和纯氙，具有设备占地面积大、需要消耗大量能源以及纯度低无法适用于现代半导体行业和国家航空航天、科学研究等领域的缺陷。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺陷，而提供一种采用精馏塔与氪氙吸气器进行配合，在减少占地面积，降低能量消耗的同时提高氪氙的产品纯度，以达到满足现代半导体行业和国家航空航天、科学研究领域使用的采用氪氙吸气器生产超纯氪氙的生产装置。

2、本实用新型的目的是这样实现的：

3、一种采用氪氙吸气器生产超纯氪氙的生产装置，包括粗氪氙气管道，所述粗氪氙气管道与氪氙分离塔的进口相连，氪氙分离塔的底部液相出口与高纯氙塔的进口相连，高纯氙塔的底部液相出口依次通过氙气气化器、氙气吸气器和氙气膜压机与氙气汇流排相连；氪氙分离塔顶部的气相出口与第一顶部冷凝器的管程与第一气液分离器相连，第一气液分离器的气相出口与高纯氪塔的进口相连，高纯氪塔顶部的气相出口与第二顶部冷凝器的管程与第二气液分离器相连，第二气液分离器的第二液相出口依次与氪气气化器、氪气吸气器和氪气膜压机与氪气汇流排相连。

4、优选的，所述氪氙分离塔、高纯氪塔和高纯氙塔的内底部各自对应设有氪氙分离塔釜电加热器、高纯氪塔釜电加热器和高纯氙塔电加热器。

5、优选的，所述粗氪氙气管道通过第一调节阀、主换热器的主换热器第一进口和主换热器第一出口与氪氙分离塔的进口相连。

6、优选的，所述第一气液分离器的液相出口与氪氙分离塔上部的分离塔回流口相连。

7、优选的，所述第二气液分离器顶部的气相出口通过第三调节阀、主换热器的主换热器第二进口和主换热器第二出口与回收器相连；第二气液分离器的第一液相出口通过第四调节阀与高纯氪塔上部的高纯氪塔回流口相连；第二气液分离器的第二液相出口和氪气气化器之间设有第五调节阀。

8、优选的，所述高纯氙塔的顶部气相出口通过第三顶部冷凝器的管程与高纯氙塔上部设置的高纯氙塔回流口相连。

9、优选的，还包括液氮储罐，液氮储罐的液氮储罐第二出口通过第八调节阀与第三顶部冷凝器的第一壳程进口相连；液氮储罐的液氮储罐第一出口通过第一三通以及第六调节阀与第一顶部冷凝器的壳程进口相连，第一顶部冷凝器的壳程气相出口通过第二三通以及第十一调节阀与第三顶部冷凝器的第二壳程进口相连，第一三通的第三端通过第七调节阀与第二顶部冷凝器的第三壳程进口相连，第二三通的第三端通过第十调节阀与第二顶部冷凝器的第四壳程进口相连。

10、优选的，所述第二顶部冷凝器的壳程气相出口和第三顶部冷凝器的壳程气相出口分别通过管道与主换热器的主换热器第三进口相连，主换热器第三出口与再生气储罐相连。

11、优选的，所述第二顶部冷凝器的壳程气相出口和主换热器的主换热器第三进口之间设有第二调节阀，第三顶部冷凝器的壳程气相出口和主换热器的主换热器第三进口之间设有第九调节阀。

12、按照上述方案制成的一种采用氪氙吸气器生产超纯氪氙的生产装置，通过采用气液混合氮提供制冷工艺，并利用氪氙吸气器的工作原理，满足稳定生产氪氙产品纯度各不低于99.9995％的精馏提纯工艺。与传统工艺技术相比，本实用新型具有如下优点：1、产品纯度高，满足半导体行业和国家航空航天、科学研究的使用；2、装置工艺流程简单，出高纯氪塔、高纯氙塔后的氪气、氙气分别经对应气化器气化后，即可得到超纯的氪气和超纯的氙气；3、本实用新型第一顶部冷凝器的蒸发氮气可以为第二顶部冷凝器、第三顶部冷凝器提供生产过程所需的部分冷量，将能量利用最大化；4、本实用新型高纯氪塔、高纯氙塔后面分别设置氪气气化器、氙气气化器，充分气化后，进入氪气吸气器、氙气吸气器，减小氪气吸气器、氙气吸气器的体积及占地面积；5、本实用新型将氪气、氙气的充装汇流排一并设计，装置设计全面。

技术特征：

1.一种采用氪氙吸气器生产超纯氪氙的生产装置，包括粗氪氙气管道(22)，其特征在于：所述粗氪氙气管道(22)与氪氙分离塔(2)的进口相连，氪氙分离塔(2)的底部液相出口与高纯氙塔(4)的进口相连，高纯氙塔(4)的底部液相出口依次通过氙气气化器(14)、氙气吸气器(18)和氙气膜压机(19)与氙气汇流排(20)相连；

2.根据权利要求1所述的一种采用氪氙吸气器生产超纯氪氙的生产装置，其特征在于：所述氪氙分离塔(2)、高纯氪塔(3)和高纯氙塔(4)的内底部各自对应设有氪氙分离塔釜电加热器(5)、高纯氪塔釜电加热器(6)和高纯氙塔电加热器(7)。

3.根据权利要求1所述的一种采用氪氙吸气器生产超纯氪氙的生产装置，其特征在于：所述粗氪氙气管道(22)通过第一调节阀(21)、主换热器(1)的主换热器第一进口(35)和主换热器第一出口(39)与氪氙分离塔(2)的进口相连。

4.根据权利要求1所述的一种采用氪氙吸气器生产超纯氪氙的生产装置，其特征在于：所述第一气液分离器(8)的液相出口与氪氙分离塔(2)上部的分离塔回流口(49)相连。

5.根据权利要求1所述的一种采用氪氙吸气器生产超纯氪氙的生产装置，其特征在于：所述第二气液分离器(38)顶部的气相出口通过第三调节阀(23)、主换热器(1)的主换热器第二进口(36)和主换热器第二出口(40)与回收器(34)相连；

6.根据权利要求1所述的一种采用氪氙吸气器生产超纯氪氙的生产装置，其特征在于：所述高纯氙塔(4)的顶部气相出口通过第三顶部冷凝器(11)的管程与高纯氙塔(4)上部设置的高纯氙塔回流口(50)相连。

7.根据权利要求1所述的一种采用氪氙吸气器生产超纯氪氙的生产装置，其特征在于：还包括液氮储罐(12)，液氮储罐(12)的液氮储罐第二出口(48)通过第八调节阀(28)与第三顶部冷凝器(11)的第一壳程进口(45)相连；

8.根据权利要求7所述的一种采用氪氙吸气器生产超纯氪氙的生产装置，其特征在于：所述第二顶部冷凝器(10)的壳程气相出口和第三顶部冷凝器(11)的壳程气相出口分别通过管道与主换热器(1)的主换热器第三进口(37)相连，主换热器第三出口(41)与再生气储罐(29)相连。

9.根据权利要求8所述的一种采用氪氙吸气器生产超纯氪氙的生产装置，其特征在于：所述第二顶部冷凝器(10)的壳程气相出口和主换热器(1)的主换热器第三进口(37)之间设有第二调节阀(32)，第三顶部冷凝器(11)的壳程气相出口和主换热器(1)的主换热器第三进口(37)之间设有第九调节阀(33)。

技术总结
本技术属于一种采用氪氙吸气器生产超纯氪氙的生产装置；包括粗氪氙气管道，粗氪氙气管道与氪氙分离塔的进口相连，氪氙分离塔的底部液相出口与高纯氙塔的进口相连，高纯氙塔的底部液相出口依次通过氙气气化器、氙气吸气器和氙气膜压机与氙气汇流排相连；氪氙分离塔顶部的气相出口与第一顶部冷凝器的管程与第一气液分离器相连，第一气液分离器的气相出口与高纯氪塔的进口相连，高纯氪塔顶部的气相出口与第二顶部冷凝器的管程与第二气液分离器相连，第二气液分离器的第二液相出口依次与氪气气化器、氪气吸气器和氪气膜压机与氪气汇流排相连；具有减少占地面积，降低能量消耗的同时提高氪氙产品纯度的特点。

技术研发人员：闫红伟,郑梦杰,崔增涛,渠会丽,郭俊磊,吕书山,张常锋
受保护的技术使用者：河南心连心深冷能源股份有限公司
技术研发日：20221223
技术公布日：2024/1/12