一种低温精馏富集低丰度制造技术

一种低温精馏富集低丰度

【技术实现步骤摘要】
一种低温精馏富集低丰度18O同位素的装置及其使用方法
本专利技术涉及的一种低温精馏富集低丰度18O同位素的技术、装置及其适用方法，属于低温精馏领域。
技术介绍
18O同位素具有战略稀缺性，深冷精馏富集同位素技术长期被西方国家垄断。18O同位素在诸如癌症早期检查、核磁共振造影、生命科学等领域内具有重要应用。目前，国内18O同位素市场基本被美日欧等发达国家和地区所垄断。利用低温精馏技术分离18O同位素具有较大的液氮消耗量，从而导致能耗较高。因此开发节能型同位素深冷精馏富集技术具有战略层面意义。本专利技术涉及一种低温精馏富集低丰度18O同位素的技术及装置，本专利技术装置前两级精馏塔，每一级塔底部液体蒸发潜热用于顶部蒸汽的冷凝，塔底部低温液体蒸发后气体作为下一级精馏塔的进料，节能效果明显；第三级精馏塔塔底部液体液态出顶部冷凝器，作为浓缩塔进料。浓缩塔底部蒸发热源主要为三个精馏塔顶部排气与常温氧气混合气体。本专利技术装置用来生产低丰度18O同位素，具有较好的节能效果。
技术实现思路
本专利技术开发了一种低温精馏富集低丰度18O同位素的技术及装置，将精馏塔底部液体节流，作为塔顶蒸汽冷凝冷源，较大减少了液氮消耗量，具有显著的节能效果。为实现本专利技术的目的，一种低温精馏富集低丰度18O同位素的装置，它主要由三个精馏塔、浓缩塔、换热器、杂质吸附器组成，每个塔之间前后串联，其中前三级精馏塔，每一级塔底部液体为顶部蒸汽的冷凝提供冷量，后作为下一级精馏塔的进料；浓缩塔底部蒸发热源主要为三个精馏塔顶部排气与常温氧气混合气体，所述杂质吸附器进口通过氧气截止阀与外部原料高压氧连接，杂质吸附器出口分别连气动增压阀出口、主换热器热端进口，主换热器热端出口连接精馏富集塔原料进口，所述杂质吸附器底部排渣口连接截止阀进口，截止阀出口接外界环境，所述精馏富集塔底部液体出口连接液体截止阀进口，液体截止阀出口连接减压阀进口，减压阀出口连接精馏富集塔顶部冷凝器冷端进口，精馏富集塔顶部冷凝器冷端出口连接截止阀进口。精馏富集塔顶部排气口连接冷凝器热端进口，冷凝器热端出口连接截止阀进口，所述截止阀出口连接精馏富集塔原料进口。精馏富集塔底部液体出口连接液体截止阀进口，液体截止阀出口连接减压阀进口，减压阀出口连接精馏富集塔顶部冷凝器冷端进口，精馏富集塔顶部冷凝器冷端出口连接截止阀进口。精馏富集塔顶部排气口连接冷凝器热端进口，冷凝器热端出口连接截止阀进口。作为优选：所述截止阀出口连接精馏富集塔原料进口。精馏富集塔底部液体出口连接液体截止阀进口，液体截止阀出口连接减压阀进口，减压阀出口连接精馏富集塔顶部冷凝器冷端进口，精馏富集塔顶部冷凝器冷端出口连接截止阀进口。精馏富集塔顶部排气口连接冷凝器热端进口，冷凝器热端出口连接截止阀进口。作为优选：所述截止阀出口连接浓缩塔原料进口。浓缩塔底部液体出口分别连再沸器冷端进口、主换热器冷端进口；再沸器冷端出口连接浓缩塔下部气体入口。浓缩塔顶部排气口连接截止阀进口，截止阀出口连接主换热器冷端进口，再沸器热端进口连接混合器出口；再沸器热端出口连接主换热器冷端进口。作为优选：所述主换热器冷端出口连接压缩机进口，压缩机出口高压氧气回收利用。主换热器冷端出口连接18O产品充装系统；主换热器冷端出口连接截止阀进口，截止阀出口连接气动增压阀进口，气动增压阀压力源口连接仪表气源，所述主换热器冷端进口连接外部冷源冷媒出口，主换热器冷端出口连接外部冷源冷媒进口。作为优选：所述混合器进口分别连接截止阀出口、截止阀出口。截止阀进口连接常温氧气管道。需要指出，截止阀出口、截止阀出口、截止阀出口共同连接混合器进口，混合器出口分别连接截止阀进口、截止阀进口，截止阀出口连接大气排空。一种低温精馏富集低丰度18O同位素的装置的使用方法为：1）.本专利技术装置启动前，所有阀门均关闭，系统启动前需用0.3～0.4MPa的常温氮气吹扫系统管路1～2h，然后系统抽真空至2Pa以下。系统仪电控检测完毕后，本专利技术装置启动前需要裸冷至液氧温区，启用前需通过辅助管路往精馏富集塔灌注液氧。2）.启动外部冷源循环，外部冷媒通过主换热器冷端为整套装置提供冷源，打开截止阀，高压原料氧气进入杂质吸附塔，过滤原料氧气中的CO2、CO、CmHn等；过滤后原料氧气进入主换热器热端，然后进入精馏富集塔。打开阀门，缓慢开启减压阀，减压过冷后液氧进入顶部冷凝器冷端，冷凝精馏富集塔顶部氧气。精馏富集塔底部液氧减少由顶部冷凝液氧补充。3）.建立精馏富集塔全回流工况，然后缓慢打开截止阀，精馏富集塔底部液氧蒸发后进入精馏富集塔。打开阀门，缓慢开启减压阀，减压过冷后液氧进入顶部冷凝器冷端，冷凝精馏富集塔顶部氧气。精馏富集塔底部液氧减少由顶部冷凝液氧补充。4）.建立精馏富集塔全回流工况，然后缓慢打开截止阀，精馏富集塔底部液氧蒸发后进入精馏富集塔。打开阀门，缓慢开启减压阀，减压过冷后液氧进入顶部冷凝器冷端，冷凝精馏富集塔顶部氧气。精馏富集塔底部液氧减少由顶部冷凝液氧补充。5）.建立精馏富集塔全回流工况。联动精馏富集塔，建立精馏平衡工况，直至精馏富集塔底部液氧18O同位素丰度达标。6）.缓慢打开阀门，精馏富集塔底部液氧经过顶部冷凝器进入浓缩塔。缓慢打开阀门，精馏富集塔顶部开始排气，精馏富集塔顶部排气通过混合器汇合。打开阀门，精馏富集塔顶部排气进入再沸器热端，作为浓缩塔底部蒸发氧气热源。打开阀门，浓缩塔顶部排气进入主换热器冷端，打开阀门、气动增压阀，复热后浓缩塔顶部排气与原料氧气汇合。7）.当再沸器提供热源不足时，可通过混合器提供常温氧气，与精馏富集塔顶部排气汇流。再沸器热端出口氧气进入主换热器冷端，复热后经过压缩机压缩后回收，浓缩塔底部产品进入主换热器冷端，复热后产品18O去产品充装系统。本专利技术一种低温精馏富集低丰度18O同位素的技术及装置，具体来说整套装置由三个精馏塔加一个浓缩塔构成，塔段之间前后串联。本专利技术装置前两级精馏塔，每一级塔底部液体蒸发潜热用于顶部蒸汽的冷凝，塔底部低温液体蒸发后气体作为下一级精馏塔的进料，节能效果明显；第三级精馏塔塔底部液体液态出顶部冷凝器，作为浓缩塔进料。浓缩塔底部蒸发热源主要为三个精馏塔顶部排气与常温氧气混合气体。本专利技术装置用来生产低丰度18O同位素，具有较好的节能效果。附图说明图1为本专利技术构成示意图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术作详细的介绍：图1所示，一种低温精馏富集低丰度18O同位素的装置，它主要由三个精馏塔、浓缩塔、换热器、杂质吸附器组成，每个塔之间前后串联，其中前三级精馏塔，每一级塔底部液体为顶部蒸汽的冷凝提供冷量，后作为下一级精馏塔的进料；浓缩塔底部蒸发热源主要为三个精馏塔顶部排气与常温氧气混合气体，所述杂质吸附器2进口通过氧气截止阀1与外部原料高压氧连接，杂质吸附器2出口分别连气动增压阀出口、主换热器6热端进口35，主换热器6热端出口39连接精馏富集塔7原料进口，所述杂质吸附器2底部排渣口连接截止阀4进口，截止阀4出口接外界环境，所述精馏富集塔7底部液体出口连接液体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温精馏富集低丰度

【技术特征摘要】
1.一种低温精馏富集低丰度18O同位素的装置，它主要由三个精馏塔、浓缩塔、换热器、杂质吸附器组成，每个塔之间前后串联，其中前三级精馏塔，每一级塔底部液体为顶部蒸汽的冷凝提供冷量，后作为下一级精馏塔的进料；浓缩塔底部蒸发热源主要为三个精馏塔顶部排气与常温氧气混合气体，其特征在于所述杂质吸附器（2）进口通过氧气截止阀（1）与外部原料高压氧连接，杂质吸附器（2）出口分别连气动增压阀出口、主换热器（6）热端进口（35），主换热器（6）热端出口（39）连接精馏富集塔（7）原料进口，所述杂质吸附器（2）底部排渣口连接截止阀（4）进口，截止阀（4）出口接外界环境，所述精馏富集塔（7）底部液体出口连接液体截止阀（10）进口，液体截止阀（10）出口连接减压阀（5）进口，减压阀（5）出口连接精馏富集塔（7）顶部冷凝器（8）冷端进口，精馏富集塔（7）顶部冷凝器（8）冷端出口连接截止阀（9）进口，精馏富集塔（7）顶部排气口连接冷凝器（8）热端进口，冷凝器（8）热端出口连接截止阀（30）进口，所述截止阀（9）出口连接精馏富集塔（12）原料进口，精馏富集塔（12）底部液体出口连接液体截止阀（15）进口，液体截止阀（15）出口连接减压阀（11）进口，减压阀（11）出口连接精馏富集塔（12）顶部冷凝器（13）冷端进口，精馏富集塔（12）顶部冷凝器（13）冷端出口连接截止阀（14）进口，精馏富集塔（12）顶部排气口连接冷凝器（13）热端进口，冷凝器（13）热端出口连接截止阀（31）进口。


2.根据权利要求1所述的低温精馏富集低丰度18O同位素的装置，其特征在于所述截止阀（14）出口连接精馏富集塔（17）原料进口，精馏富集塔（17）底部液体出口连接液体截止阀（20）进口，液体截止阀（20）出口连接减压阀（16）进口，减压阀（16）出口连接精馏富集塔（17）顶部冷凝器（18）冷端进口，精馏富集塔（17）顶部冷凝器（18）冷端出口连接截止阀（19）进口，精馏富集塔（17）顶部排气口连接冷凝器（18）热端进口，冷凝器（18）热端出口连接截止阀（32）进口。


3.根据权利要求2所述的低温精馏富集低丰度18O同位素的装置，其特征在于所述截止阀（19）出口连接浓缩塔（21）原料进口，浓缩塔（21）底部液体出口分别连再沸器（23）冷端进口、主换热器（6）冷端进口（41）；再沸器（23）冷端出口连接浓缩塔（21）下部气体入口，浓缩塔（21）顶部排气口连接截止阀（22）进口，截止阀（22）出口连接主换热器（6）冷端进口（42），再沸器（23）热端进口连接混合器（24）出口；再沸器（23）热端出口连接主换热器（6）冷端进口（40）。


4.根据权利要求1或3所述的低温精馏富集低丰度18O同位素的装置，其特征在于所述主换热器（6）冷端出口（36）连接压缩机（28）进口，压缩机（28）出口高压氧气回收利用，主换热器（6）冷端出口（37）连接18O产品充装系统；主换热器（6）冷端出口（38）连接截止阀（27）进口，截止阀（27）出口连接气动增压阀（3）进口，气动增压阀（3）压力源口（45）连接仪表气源，所述主换热器（6）冷端进口（43）连接外部冷源（26）冷媒出口，主换热器（6）冷端出口（44）连接外部冷源（26）冷媒进口。

【专利技术属性】
技术研发人员：袁士豪，朱程浩，吴秀杰，何晖，李冬锋，李剑锋，韩小磊，孙潇，裴洪敏，
申请(专利权)人：杭州制氧机集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33