一种氪氙提取工艺中去除氡的装置的制作方法

本实用新型涉及一种氪氙提取工艺，尤其涉及一种氪氙提取工艺中去除氡的装置。

背景技术：

化学元素氡又称之为氭，是一种化学元素。氡通常的单质形态是氡气，为无色、无嗅、无味的惰性气体，具有放射性。氡的化学反应不活泼，氡也难以与其他元素发生反应成为化合物。氡没有已知的生物作用。因为氡是放射性气体，当人吸入体内后，氡发生衰变的阿尔法粒子可在人的呼吸系统造成辐射损伤，引发肺癌。

空气中含有微量的氡，在氪氙提取过程中，随着氪氙浓缩的进行，氡的浓度也会越来越高。尤其在氪氙浓缩物精制的过程中，氡的各种同位素浓度会达到最高值，衰变产生的放射性会对人体健康产生影响。由于氡的同位素半衰期较短，已知氡的放射性同位素有²⁰⁰Rn～²²⁶Rn共27中。其中，寿命最长的是²²²Rn，半衰期为3.82d。根据氪氙浓缩的特性，氡会集中在各塔底中，其严重影响了操作人员的身心健康；现有技术中将氪氙精制单元的精制冷箱作为一个整体进行防辐射处理，其成本高，且较难维护。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术中的问题，基于目前氪氙精制过程中氡浓度高的特点，提供一种氪氙提取工艺中去除氡的装置，其通过使用合理的吸附设计去除氪氙原料中的氡杂质，消除氪氙设备对人体健康的影响。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供一种氪氙提取工艺中去除氡的装置，其包括除氡纯化器，所述除氡纯化器至少包括1个氡吸附器，所述氡吸附器的入口设置氪氙进料管路，所述氡吸附器的出口设置连通至氪氙精制单元的氪氙出料管路。

为了进一步优化上述装置，本实用新型采取的技术措施还包括：

进一步地，所述氪氙进料管路连接至所述氡吸附器的底部，所述氪氙出料管路连接至所述氡吸附器的顶部。

进一步地，所述氡吸附器内装填吸附剂，所述吸附剂选自硅胶、活性炭、分子筛中的一种。

进一步地，所述氡吸附器设置旁通管路，所述旁通管路的两端分别连接至所述除氡纯化器的氪氙进料管路和氪氙出料管路。

进一步地，所述氡吸附器设置再生管路，所述再生管路包括吹扫进气管路和吹扫出气管路。

进一步地，所述吹扫进气管路连通至所述氪氙出料管路，所述吹扫出气管路连通至所述氪氙进料管路。

进一步地，所述氪氙进料管路、氪氙出料管路、旁通管路、吹扫进气管路、吹扫出气管路上分别对应设置进料阀、出料阀、旁通阀、吹扫进气阀和吹扫出气阀。

进一步地，所述吹扫进气管路在所述出料阀的上游处连接至所述氪氙出料管路，所述吹扫出气管路在所述进料阀的下游处连接至所述氪氙进料管路，所述旁通管路的两端分别在所述进料阀的上游处和所述出料阀的下游处连接至氪氙进料管路和氪氙出料管路。

进一步地，所述装置还包括控制器，所述控制器电连接至所述氪氙进料阀和旁通阀；其中，在所述氪氙进料管路上设置氡检测仪，所述氡检测仪电连接至所述控制器。

进一步地，所述氪氙精制单元包括一级精馏塔、二级精馏塔、纯氪塔、粗氙塔和纯氙塔；其中，所述氡吸附器的氪氙出料管路连接一级精馏塔，一级精馏塔的塔顶连接至主换热器，一级精馏塔的塔底连接至二级精馏塔；二级精馏塔顶部连通至纯氪塔，二级精馏塔底部连通至粗氙塔，粗氙塔顶部连通至纯氙塔。

进一步地，所述氡吸附器的数量为2个，其为并联设置，2个吸附器共用旁通管路，再生管路设置支路以分别用于2个吸附器。

上述装置的运行方式如下：在氪氙浓缩之后，一般是氪气与氙气的浓度之和达到99％以上之后，称之为氪氙浓缩物。其会进入氪氙精制单元，主要是精馏、吸附或者精馏与吸附混合工艺进行氪氙的进一步分离提纯。

在混合物进入精馏塔之前，首先进入除氡纯化器。除氡纯化器至少包括1个吸附器，吸附器内含有吸附剂。根据氡的特性，吸附剂可以是特定硅胶、活性炭、分子筛等。根据氪氙浓缩物的处理流量、氡气含量、吸附剂的吸附量来确定装填量。氡同位素最长半衰期3.82d，吸附时间控制在15天左右以上。吸附时间足够长时，除氡纯化器可不必再生。

从体积及经济角度考虑时，除氡吸附剂体积不是足够大，可设置吹扫管路和吹扫阀门，以对除氡吸附器进行再生。再生时间短，可通过设置旁通管路，供再生期间氪氙浓缩物的连续进气。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型利用氡易吸附的特性，通过使用吸附剂对氡进行去除，消除氪氙设备对人体健康的影响；同时设置再生管路和旁通管路以实现吸附剂的再生，减少物料的损耗，降低原料成本；还设置控制器，其在进料中氡含量较低时，直接将原料通入氪氙精制单元，减少处理步骤，降低人力物力的消耗。

附图说明

图1是本实用新型一实施例中的一种氪氙提取工艺中去除氡的装置的流程示意图；

图2是本实用新型另一实施例中增设控制器的氪氙提取工艺中去除氡的装置的流程示意图；

图中的附图标记如下：

1、氪氙进料管路；2、氪氙出料管路；3、旁通管路；4、吹扫进气管路；5、吹扫出气管路；6、氡吸附器；7、氪氙精制单元；8、氡检测仪；9、控制器； V1、进料阀；V2、出料阀；V3、旁通阀；V4、吹扫进气阀；V5、吹扫出气阀； C1、一级精馏塔；C2、二级精馏塔；C3、纯氪塔；C4、粗氙塔；C5、纯氙塔； E、主换热器。

具体实施方式

本实用新型一种氪氙提取工艺中去除氡的装置，其包括除氡纯化器，所述除氡纯化器至少包括1个氡吸附器，所述氡吸附器的入口设置氪氙进料管路，所述氡吸附器的出口设置连通至氪氙精制单元的氪氙出料管路。

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

实施例1

本实施例为一较佳形式的氪氙提取工艺中去除氡的装置。

如图1所示，本实施例所述的氪氙提取工艺中去除氡的装置，包括除氡纯化器，所述除氡纯化器包括1个氡吸附器6，所述氡吸附器6的底部设置氪氙进料管路1，所述氡吸附器6的顶部设置连通至氪氙精制单元7的氪氙出料管路2；该氡吸附器6内装填硅胶。

在本实施例中，所述氡吸附器6设置再生管路和旁通管路3，所述旁通管路 3的两端分别连接至所述除氡纯化器6的氪氙进料管路1和氪氙出料管路2；所述再生管路包括吹扫进气管路4和吹扫出气管路5，所述吹扫进气管路4连通至所述氪氙出料管路2，所述吹扫出气管路5连通至所述氪氙进料管路1。

在本实施例中，所述氪氙进料管路1、氪氙出料管路2、旁通管路3、吹扫进气管路4、吹扫出气管路5上分别对应设置进料阀V1、出料阀V2、旁通阀 V3、吹扫进气阀V4和吹扫出气阀V5；且所述吹扫进气管路4在所述出料阀V2 的上游处连接至所述氪氙出料管路2，所述吹扫出气管路5在所述进料阀V1的下游处连接至所述氪氙进料管路1，所述旁通管路3的两端分别在所述进料阀 V1的上游处和所述出料阀V2的下游处连接至氪氙进料管路1和氪氙出料管路 2。

在本实施例中，所述氪氙精制单元7所包含的设备为本领域常用工艺中的设备，其冷量由液氮提供，具体为该精制单元包括一级精馏塔C1、二级精馏塔C2、纯氪塔C3、粗氙塔C4和纯氙塔C5；其中，所述氡吸附器6的氪氙出料管路1 连接一级精馏塔C1，一级精馏塔C1的塔顶连接至主换热器E，一级精馏塔C1 的塔底连接至二级精馏塔C2；二级精馏塔C2顶部连通至纯氪塔C3，二级精馏塔C2底部连通至粗氙塔C4，粗氙塔C4顶部连通至纯氙塔C5。

实施例2

本实施例以氪氙浓缩物流量为1Nm³/h为例，说明了实施例1所述氪氙提取工艺中去除氡的装置的运行方式。

在本实施例中，为了使氡放射性降到健康范围之内，考虑半衰期周期为4个，记最长的3.82d的4倍，15.28天。以此设计吸附剂的装填量，在正常运行期间，装填吸附量大于15.28天时，可认为吸附剂吸附氡气后，在运行时间内，氡已经半衰掉，吸附剂可继续吸附氡气，可不再生。吸附剂可以选用特定硅胶、活性炭、分子筛。吸附环境是常温。

如果停车或因某种原因导致进气量的瞬间增大，除氡吸附器可瞬间吸附满时。除氡吸附器需要再生处理，再生时，如需要连续生产，关掉进料阀V1，出料阀V2，打开旁通阀V3。然后通过启动氡吸附器6的吹扫进气阀V4输送氮气，打开吹扫出气阀V5排出吹扫氮气，置于高空排放至大气。如可暂停进气，则可不打开旁通阀V3。

实施例3

本实施例为另一较佳形式的氪氙提取工艺中去除氡的装置，其包含设备及管路与实施例1大部分相同，除了以下设置：

图中未示出，本实施例设置并联的2个吸附器，2个吸附器共用旁通管路，再生管路设置支路以实现各吸附器的单独再生，2个吸附器分别装填活性炭和分子筛，上述设置保证在其中1个吸附器吸附饱和时，实现该吸附器的再生，此时，另一吸附器可投入使用，保证氡的去除；

如图2所示，本实施例还增设了控制器9，所述控制器9电连接至所述氪氙进料阀V1和旁通阀V3；其中，在所述氪氙进料管路1上设置氡检测仪8，所述氡检测仪8电连接至所述控制器9，所述氡检测仪8的设置位置为旁通管路3接入处的上游位置；其中氪氙进料阀V1和旁通阀V3均为控制开关阀。

上述控制器9的工作原理如下：首先氡检测仪8对氪氙浓缩物中氡含量进行检测，并将检测值传送至控制器9，当检测值低于设定值，控制器9发出信号，关闭氪氙进料阀V1，开启旁通阀V3，氪氙浓缩物直接进入氪氙精制单元7；当检测值高于设定值，控制器9发出信号，开启氪氙进料阀V1，关闭旁通阀V3，氪氙浓缩物进入氡吸附器进行氡的去除。

由上述实施例可知，本实用新型利用氡易吸附的特性，设置除氡吸附器，去除氪氙浓缩过程中的氡气，本实用新型单独设置的除氡吸附器体积较小，操作简单，与整个精制冷箱做防辐射处理相比，可降低投资，便于维护。

以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本实用新型并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本实用新型进行的等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的范围内。