本发明涉及同位素，尤其涉及一种逐级精馏提高13c同位素丰度的方法。
背景技术：
1、稳定性同位素的应用越来越广，其分离方法有热扩散法、气体扩散法、离心分离法、激光法、化学交换法、离子交换法及精馏法。稳定性同位素13c、18o、15n、10b大多是用co、no、bf3低温精馏得到的。co低温精馏中12co/13co理想分离系数为1.01，而实际大多小于1.008，所以要想从天然丰度1.11％13co富集到99％13co，一般需要3000块理论板，所以导致同位素分离级联具有非常大的长度。同时，由于采用乱堆填料，一般塔径都小于100mm，要扩大生产规模，就得采用多管塔。这使得实际生产装置安装起来相当困难。在现有技术中，已有稳定同位素13c的生产方法。1947年美国eastman kodak公司采用毒性极强的hcn/nacn化学交换法(clyde a.hutchison，david w.stewart，harold c.urey，the concentration of13 c，journal ofchemical physics，vol.8，1940，532-537)，进行半工业化生产65％13c，后被勒令关闭。在20世纪60年代，美国用ch4热扩散法生产13c(w.m.rutherford，j.m.keller，preparation of highly enriched carbon-13by thermal diffusion of methane，thejournal of chemical physics，vol.44，no.2，1966，723)；因该法生产能力小、耗费大量电能所以没有得到进一步的发展。美国los alamos实验室(b.b.mclnteer，isotopeseparation by distillation：design of a carbon-13plant，separation science andtechnology，vol.15，no.3，1980，491-508)于1978年建立了一座年产8kg/a99％13c的工厂(设计能力为20kg/a)，即cola-colita装置。主塔由两段组成，第一级由6根塔径为5cm、长100m的多管塔并列组成，第二级为长100m、塔径为5cm的一根塔构成；塔内装散堆填料，两级垂直并接，总长200m。该种方法的特点是采用垂直级联，级联容易实现，缺点是需要大量直径很小的管并列来提高产量，精馏塔特别长，场地要求高。直接精馏13c产品丰度只能达到81.9％。美国专利us4029559、us4941956、us5827405报道了用激光法分离13c同位素，但未见工业应用。虽然激光法被很多专家看好，但它能耗极高、技术尚未成熟。日本tokyogasco.于1988-1999年建立了甲烷为介质的低温精馏中试装置(伊藤一男，关于用低温精密蒸馏法对甲烷碳同位素分离技术的开发，petrotech，vol.16，no.8，1993，p727-729)。该装置由原料前处理段、13ch4浓缩段及12ch4浓缩段三部分组成。13ch4浓缩段由30米高的三级联组成，其中第一级由7根塔并列而成，采用自己开发的填料，第一塔的设计理论板数为1000块、第二塔为1200块、第三塔为1000块。12ch4浓缩塔理论板数为1300块。由此可见，现有13c低温精馏生产技术具有装置过高、结构复杂、冷能消耗大、传输设备可靠性差、同位素产品达到99％困难的缺点，造成了生产成本高、生产能力低下的现状。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种逐级精馏提高13c同位素丰度的方法。
2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
3、本发明提供了一种逐级精馏提高13c同位素丰度的方法，包含下列步骤：
4、(1)将原料co进行除杂处理，得到中间气；
5、(2)将中间气顺次进行一级精馏、二级精馏、扰频重组、低温除杂、三级精馏和四级精馏，完成处理。
6、作为优选，步骤(1)中所述除杂处理为顺次进行的低温除杂、常温吸附、重质除杂、轻质除杂和二级低温除杂；
7、所述低温除杂的压力为280～320psia，温度为180～190k。
8、作为优选，所述常温吸附的压力为200～220psia，温度为270～280k；
9、所述重质除杂的压力为200～220psia，温度为110～120k，气体流速为4～5kg/h。
10、作为优选，所述轻质除杂的压力为110～120psia，温度为100～120k，气体流速为3～4kg/h；
11、所述二级低温除杂的压力为280～320psia，温度为180～190k。
12、作为优选，步骤(2)中所述一级精馏的塔顶温度为90～95k，塔顶压强为19～20psia，塔中温度为170～190k，塔中压强为36～37psia，塔底温度为295～305k，塔底压强为41～42psia，气体流量为290～300g/h。
13、作为优选，步骤(2)中所述二级精馏的塔顶温度为90～95k，塔顶压强为20～21psia，塔中温度为140～160k，塔中压强为32.5～33.5psia，塔底温度为140～160k，塔底压强为41～42psia，气体流量为70～75g/h。
14、作为优选，步骤(2)中所述扰频重组的温度为350～750℃，气体流速为25～26kg/hr。
15、作为优选，步骤(2)中所述低温除杂的压力为250～260psia，温度为200～210k，气体流速为6～6.1kg/hr。
16、作为优选，步骤(2)中所述三级精馏的塔顶温度为90～100k，塔顶压强为35～36psia，塔中温度为165～170k，塔中压强为50～55psia，塔底温度为145～155k，塔底压强为62～63psia，气体流量为35～40g/h。
17、作为优选，步骤(2)中所述四级精馏的塔顶温度为100～105k，塔顶压强为23.5～24.5psia，塔中温度为135～140k，塔中压强为24.5～25psia，塔底温度为190～195k，塔底压强为31.5～32psia，气体流量为20～30g/h。
18、本发明提供了一种逐级精馏提高13c同位素丰度的方法，该方法将原料co进行除杂处理，得到中间气；将中间气顺次进行一级精馏、二级精馏、扰频重组、低温除杂、三级精馏和四级精馏，完成处理。该方法通过对原料co进行除杂，去除原料气中大部分杂质，能满足工业上的要求；然后经过一级精馏和二级精馏得到了富含13c成分的气体，但部分残留的12c成分与16o结合成为分子，存在于气体中；为了进一步的提高13c的丰度，将气体进行扰频重组，将12c16o分子打开，将13c与18o分离然后与16o结合成为分子，产生更多的13c16o的组分；通过下一步的低温除杂将混合气体中co2和n2进一步除去，得到高丰度13c同位素气体；经过后续的两级精馏进一步提高丰度，得到最终产物13c。本发明提供的方法工艺简便，工艺要求和设备要求低，能高效得到高丰度13c气体，具有很好的应用前景。