一种三塔节能富氧空分提取氪氙稀有气体的装置的制作方法

本技术涉及气体分离装置领域，具体涉及一种三塔节能富氧空分提取氪氙稀有气体的装置。

背景技术：

1、富氧空气做为一种助燃剂，广泛应用于有色冶炼、高炉炼铁、火力发电等工业领域，富氧空气的制取方法通常采用变压吸附法、膜分离发和低温精馏法等，在大规模装置和低能耗等方面，低温精馏法具有很大优势，其在生产富氧空气的同时也可以提取稀有气体等副产品。

2、低温精馏制取富氧空分设备主要为双塔精馏，双塔精馏流程简单，设备投资少，但根据主冷的换热温差，原料空气压缩机最低排气压力需0.40mpa，这使得其制氧能耗较高，成本较高。

技术实现思路

1、本实用新型为解决现有双塔精馏制氧能耗较高，成本较高的问题，提出了一种三塔节能富氧空分提取氪氙稀有气体的装置，本装置在降低单位制氧能耗的同时，还可以获得贫氪氙气副产品，从而获得更好的经济效益。

2、为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

3、一种三塔节能富氧空分提取氪氙稀有气体的装置，其特征在于， 包括提取装置和进气装置，所述提取装置包括下塔、上塔、辅塔、氪氙塔和主冷凝蒸发器；

4、所述进气装置包括主管道、增压透平膨胀机、增压风机、主换热器和过冷器；

5、所述主管道外接有第一分支管道、第二分支管道和第三分支管道，所述第一分支管道依次经过增压透平膨胀机和主换热器后与上塔的膨胀空气进口连通；

6、所述第二分支管道依次经过增压风机和主换热器后，分别与氪氙塔的蒸发器进口和下塔空气进口连通，所述氪氙塔的蒸发器出口通过进气管一与下塔的贫液空进口相连通，所述下塔的液空出口处设置有进气管二，所述进气管二经过过冷器后与辅塔的冷凝器相连通，下塔贫液空出口处设置有进气管三，所述进气管三经过过冷器后与上塔贫液空进口相连通；

7、所述第三分支管道经过主换热器后与辅塔的空气进口相连通，辅塔下部的富氧液空出口通过连接管一与辅塔冷凝蒸发器连通，辅塔上部的氮气出口通过连接管二与辅塔冷凝器的氮气进口连通，辅塔冷凝器的液氮出口通过进气管四分别与上塔和辅塔的液氮进口连通，辅塔冷凝器的蒸发空气通过进气管五与上塔的蒸发空气进口连通；

8、所示上塔下部的液氧出口通过进气管六与氪氙塔的液氧进口连通。

9、进一步地，所示上塔氮气出口处设置有出气管一，所示出气管一经过过冷器和主换热器后连接有收集装置一，上塔上部的污氮出口处设置有出气管二，所示出气管二经过过冷器和主换热器后连接有收集装置二，所述氪氙塔的空气出口处设置有出气管三，所述出气管三经过主换热器后连接有收集装置三，通过收集装置一、收集装置二和收集装置三分别收集氮气、污氮和氧气。

10、进一步地，所示氪氙塔和上塔之间设置有液氧吸附器，所示上塔下部的液氧出口处还设置有进气管七，所示进气管七经过液氧吸附器后与氪氙塔的液氧进口连通。

11、进一步地，所述氪氙塔底部设置有排料管道，通过排料管道收集贫氪氙液。

12、进一步地，所述主换热器和过冷器均包括铝制板翅式换热器。

13、进一步地，所述上塔、下塔、辅塔和氪氙塔均包括填料塔。

14、通过上述技术方案，本实用新型的有益效果为：

15、本实用新型中，空压机排气压力降为0.27mpa，低压空气可以在辅塔中经过初步精馏分离；

16、本实用新型中，为满足主冷凝蒸发器的最低换热温差，增加空气增压风机，增压风机排气压力为0.37mpa；

17、本实用新型中，采用三塔节能富氧空分设备，以三万等级空分为例，氧气产量为30000 nm³/h，氧纯度90%，单位制氧能耗为0.36kw·h/nm³；

18、本实用新型中，设置氪氙塔，不但可以实现液氧自增压提高氧气产品排气压力，也可以在液氧中提取粗氪氙产品，氪、氙浓度分别达到2000ppm和150ppm以上。

技术特征：

1.一种三塔节能富氧空分提取氪氙稀有气体的装置，其特征在于， 包括提取装置和进气装置，所述提取装置包括下塔（1）、上塔（2）、辅塔（3）、氪氙塔（4）和主冷凝蒸发器（9）；

2.根据权利要求1所述的一种三塔节能富氧空分提取氪氙稀有气体的装置，其特征在于，所示上塔（2）氮气出口处设置有出气管一（20），所示出气管一（20）经过过冷器（8）和主换热器（7）后连接有收集装置一，上塔（2）上部的污氮出口处设置有出气管二（21），所示出气管二（21）经过过冷器（8）和主换热器（7）后连接有收集装置二，所述氪氙塔（4）的空气出口处设置有出气管三（22），所述出气管三（22）经过主换热器（7）后连接有收集装置三。

3.根据权利要求1所述的一种三塔节能富氧空分提取氪氙稀有气体的装置，其特征在于，所示氪氙塔（4）和上塔（2）之间设置有液氧吸附器（23），所示上塔（2）下部的液氧出口处还设置有进气管七（19），所示进气管七（19）经过液氧吸附器（23）后与氪氙塔（4）的液氧进口连通。

4.根据权利要求1所述的一种三塔节能富氧空分提取氪氙稀有气体的装置，其特征在于，所述氪氙塔（4）底部设置有排料管道（24）。

5.根据权利要求1所述的一种三塔节能富氧空分提取氪氙稀有气体的装置，其特征在于，所述主换热器（7）和过冷器（8）均包括铝制板翅式换热器。

6.根据权利要求1所述的一种三塔节能富氧空分提取氪氙稀有气体的装置，其特征在于，所述上塔（2）、下塔（1）、辅塔（3）和氪氙塔（4）均包括填料塔。

技术总结
本技术涉及气体分离装置领域，具体涉及一种三塔节能富氧空分提取氪氙稀有气体的装置，包括提取装置和进气装置，提取装置包括下塔、上塔、辅塔、氪氙塔；进气装置包括主管道、增压透平膨胀机、增压风机、主换热器和过冷器；主管道外接有第一分支管道、第二分支管道和第三分支管道，第一分支管道依次经过增压透平膨胀机和主换热器后与上塔的膨胀空气进口连通；第二分支管道依次经过增压风机和主换热器后，分别与氪氙塔的蒸发器进口和下塔空气进口连通；第三分支管道经过主换热器后与辅塔的空气进口相连通，本技术在降低单位制氧能耗的同时，还可以获得贫氪氙气副产品，从而获得更好的经济效益。

技术研发人员：彭明扬,周明亮,张世田,孙兴力
受保护的技术使用者：河南开元空分集团有限公司
技术研发日：20230627
技术公布日：2024/2/8