【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于自空气或工业气体中回收流体的方法、被配置为自至少一种进料气体中回收氙气和/或氪气的气体分离设备、空气分离设备、空气分离系统、利用多个柱来回收除氮气、氩气和/或氧气流体之外的氙气和/或氪气流体的系统、及其制造和使用方法。
技术介绍
1、空气分离方法可被配置为回收稀有气体，诸如氙气(xe)或氪气(kr)以及其他元素。美国专利第3,596,471号、第4,568,528号、第5,067,976号、第5,122,173号、第5,309,719号、第6,164,089号、第6,658,894号、第6,735,980号、第6,843,973号、第6,848,269号、第7,285,154号及第8,795,411号公开了此类系统的实例。
2、氪气和氙气可作为空气低温分离成氧气和/或氮气产物中的副产物被回收。由于空气仅含有分别为百万分之1.14体积(ppmv)及0.087ppmv的氪气和氙气，因此通过空气的低温分离回收这些组分可能在技术上复杂且成本高昂。空气分离设备的空气进料中存在轻质烃(例如，甲烷)通常会使回收更加复杂。
技术实现思路
1、已经确定，典型氙气(xe)和氪气(kr)回收系统使用具有再沸器系统的浓缩柱来形成进料，以进料至回收系统用于回收xe和/或kr。浓缩柱使用再沸器来形成用于分离进料的蒸汽，以浓缩待用于kr和/或xe回收的进料中的xe和/或kr。例如，浓缩柱系统的此类进料中的xe通常在10ppmv至40ppmv的范围内。确定该浓缩柱中的浓缩因子可能会受
2、已经进一步确定，避免对柱再沸器的需要可实现更高效且更低成本的方法，因为再沸器由于对具有大量氧气含量的流体进行加热所需要的再沸器的材料特性及其他元件而可能非常昂贵。当上述杂质大量存在时尤其如此。
3、为避免使用再沸器，确定使位于柱的外部的进料流的一部分过热可允许避免柱的再沸器，并在形成用于xe和/或kr回收系统的进料方面提供其他改进。此外，确定了可更高效且安全地进行可在吹扫柱上游发生的过热以允许移除再沸器，因为被加热的流体中的不期望的杂质的浓度低得多，因为它发生在作为柱中处理的期望结果而发生的浓度增加之前。
4、提供用于回收xe和/或kr的装置及方法的实施例，其可允许处理自空气分离单元输出的吹扫流体流(例如，自asu的再沸器-冷凝器输出的吹扫流体或来自asu的柱总成(assembly)的吹扫流)，使得吹扫流体被分割成第一部分和第二部分。吹扫流体的第二部分可被进料至吹扫处理柱(其在本文中还可被称为吹扫柱)的顶部附近，并且吹扫流体的第一部分可被过热，且随后作为过热蒸汽被进料至吹扫处理柱的底部处或附近。吹扫处理柱可被操作以输出更适合xe和/或kr回收系统的液体进料。吹扫柱可避免使用再沸器，使得在吹扫处理柱中不使用再沸器来形成待提供至xe和/或kr回收系统的进料。
5、提供用于回收xe和/或kr的装置及方法的其他实施例，其可允许处理自空气分离单元输出的吹扫流体流(例如，自asu的再沸器-冷凝器输出的吹扫流体或来自asu的柱总成的吹扫流)，使得吹扫流体被进料料至吹扫柱，并且来自设备方法或其他来源的第一液体进料被进料至吹扫柱的顶部或吹扫柱的顶部附近。吹扫流体的第一部分(例如，在一些具体实施中为其全部)可被过热，并随后作为过热蒸汽进料至吹扫柱的底部处或附近。吹扫柱可被操作以输出更适合xe和/或kr回收系统的液体进料。吹扫柱可避免使用再沸器，使得在吹扫柱中不使用再沸器来形成待提供至xe和/或kr回收系统的进料。
6、已经确定实施例可被操作，使得自此类吹扫柱输出的用于xe和/或kr回收系统的进料可具有明显更高浓度的xe和/或kr。例如，在一些实施例中，所形成的用于xe和/或kr回收的进料中的xe浓度可高达200ppmv xe至500ppmv xe，或者在大于50ppmv xe且小于或等于450ppmv xe的范围内。作为另一实例，用于xe和/或kr回收的成形进料中的kr可在100ppmv kr至3,100ppmv kr的范围内或者大于110ppmv kr且小于3,100ppmv kr的范围内。相反，吹扫液体本身可仅向具有10ppmv xe至60ppmv xe的xe和/或kr回收系统提供进料。进料中此类更高浓度的xe和/或kr也可以通过移除再沸器而具有改善的安全性，以及在操作效率和资本成本降低方面的其他改善。
7、确定了在不使用再沸器的情况下配置此类系统可允许在对诸如烃类、二氧化碳和一氧化二氮等杂质具有更高耐受性的情况下进行操作，因为xe和/或kr回收中的其他下游过程可移除此类不期望的杂质，而不影响用于xe和/或kr回收系统的进料的进料生成方法。此外，确定了考虑杂质含量的增加可允许减少随着稀有元素(xe和kr)浓度增加而形成的所形成xe和/或kr回收系统进料中的气体量，这可显著减小可在xe和/或kr回收中使用的下游处理设备的尺寸，或者可使xe和/或kr回收系统能够提供显著改善的操作效率及通量。
8、在第一方面中，一种用于氙气(xe)和/或氪气(kr)回收的方法可包括：使吹扫流的第一部分过热以形成过热蒸汽，将过热蒸汽进料至吹扫柱的底部或吹扫柱的底部附近；将吹扫流的第二部分或吹扫柱液体进料进料至吹扫柱的顶部或吹扫柱的顶部附近，自吹扫柱输出xe和/或kr回收进料流以进料至xe和/或kr回收系统。
9、吹扫柱可以是浓缩柱。可进料至吹扫柱的吹扫流可以是自asu或asu的柱总成输出的吹扫流或其他处理流。例如，所述方法的实施例可利用吹扫流，所述吹扫流为液体、大部分为液体、完全为液体或者为低于所述流的过热温度的较冷蒸汽。在一些实施例中，吹扫流可实质上包含氧气，并且还包括其他组分。例如，在一些实施例中，吹扫流可包含大于60摩尔百分比(mol％)的氧气、百万分之5体积(ppmv)的xe至15ppmv的xe和10ppmv至30ppmv的kr。
10、在第二方面中，吹扫流可由自至少一个分离设备接收所述吹扫流的储存单元提供，或者吹扫流可由至少一个分离设备(例如，空气分离单元等)的柱总成提供。
11、在第三方面中，吹扫流的第二部分可被进料至吹扫柱的顶部或吹扫柱的顶部附近且完全为液体。可替代地，所述方法可包括向吹扫柱的顶部或吹扫柱的顶部附近提供吹扫柱液体进料，并且被过热以形成过热蒸汽的吹扫流的第一部分可以是吹扫流的全部。
12、在第四方面中，所述方法可包括自吹扫柱输出吹扫蒸汽流。在一些实施例中，吹扫蒸汽流可在其他设备方法中用作热交换介质、再生气体和/或被排出。
13、在第五方面中，xe和/或kr回收进料流的xe含量可被相对高度地浓缩。例如，xe和/或kr回收进料流的xe含量可在百万本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于氙气(Xe)和/或氪气(Kr)回收的方法，包含：
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述吹扫流包含大于60摩尔百分比(mol％)的氧气、百万分之5体积(ppmv)的Xe至15ppmv的Xe和10ppmv至30ppmv的Kr，所述吹扫流由接收来自至少一个分离设备的所述吹扫流的储存单元提供，或者所述吹扫流由至少一个分离设备的柱总成提供；并且
3.根据权利要求1所述的方法，包含：
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述Xe和/或Kr回收进料流的Xe含量在百万分之50体积(ppmv)Xe与500ppmv Xe之间。
5.根据权利要求1所述的方法，其中进行所述吹扫流的所述第一部分的所述过热来使所述第一部分过热至-110℃与-130℃之间的温度以形成所述过热蒸汽。
6.根据权利要求1所述的方法，包含：
7.根据权利要求1所述的方法，其中将所述吹扫流的所述第二部分或所述吹扫柱液体进料进料至所述吹扫柱的所述顶部或所述吹扫柱的所述顶部附近包含：
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述Xe和/或Kr回收进
9.根据权利要求1所述的方法，其中经由在所述吹扫柱外部的加热器进行所述吹扫流的所述第一部分的所述过热以形成所述过热蒸汽。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述加热器为热交换器，并且所述热交换器的加热介质为环境空气或自空气分离单元(ASU)输出的处理流。
11.根据权利要求1所述的方法，包含：
12.一种用于氙气(Xe)和/或氪气(Kr)回收的装置，包含：
13.根据权利要求12所述的装置，其中所述吹扫柱定位和配置为促进将Xe和Kr浓缩至所述Xe和/或Kr回收进料流中，并且在6巴绝对值(bara)与15bara之间的压力下操作。
14.根据权利要求12所述的装置，其中所述加热器在所述吹扫柱的外部，并且为热交换器，所述热交换器定位为接收用于使所述第一部分过热的加热介质。
15.根据权利要求12所述的装置，其中所述Xe和/或Kr回收进料流的Xe含量在百万分之50体积(ppmv)Xe与500ppmv Xe之间。
16.根据权利要求15所述的装置，其中所述Xe和/或Kr回收进料流的Kr含量在百万分之100ppmv Kr与3100ppmv Kr之间。
17.根据权利要求16所述的装置，其中所述吹扫流自所述ASU的多柱总成输出，并且包含至少60mol％的氧气，且具有百万分之1体积(ppmv)至15ppmv的Xe和5ppmv至30ppmv的Kr。
18.根据权利要求12所述的装置，包含定位在所述加热器上游并且还定位在所述吹扫柱与所述ASU之间的分割机构，所述分割机构配置为接收所述吹扫流并且分割所述吹扫流以形成所述吹扫流的所述第一部分和所述吹扫流的第二部分，使得所述吹扫流的所述第二部分能够进料至所述吹扫柱的顶部或所述吹扫柱的所述顶部附近。
19.根据权利要求18所述的装置，其中所述第一部分在所述吹扫流的90％与70％之间，并且所述第二部分在所述吹扫流的10％与30％之间。
20.根据权利要求12所述的装置，包含：
...【技术特征摘要】
1.一种用于氙气(xe)和/或氪气(kr)回收的方法，包含：
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述吹扫流包含大于60摩尔百分比(mol％)的氧气、百万分之5体积(ppmv)的xe至15ppmv的xe和10ppmv至30ppmv的kr，所述吹扫流由接收来自至少一个分离设备的所述吹扫流的储存单元提供，或者所述吹扫流由至少一个分离设备的柱总成提供；并且
3.根据权利要求1所述的方法，包含：
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述xe和/或kr回收进料流的xe含量在百万分之50体积(ppmv)xe与500ppmv xe之间。
5.根据权利要求1所述的方法，其中进行所述吹扫流的所述第一部分的所述过热来使所述第一部分过热至-110℃与-130℃之间的温度以形成所述过热蒸汽。
6.根据权利要求1所述的方法，包含：
7.根据权利要求1所述的方法，其中将所述吹扫流的所述第二部分或所述吹扫柱液体进料进料至所述吹扫柱的所述顶部或所述吹扫柱的所述顶部附近包含：
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述xe和/或kr回收进料流的kr含量在百万分之100体积(ppmv)kr与3100ppmv kr之间。
9.根据权利要求1所述的方法，其中经由在所述吹扫柱外部的加热器进行所述吹扫流的所述第一部分的所述过热以形成所述过热蒸汽。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述加热器为热交换器，并且所述热交换器的加热介质为环境空气或自空气分离单元(asu)输出的处理流。
11.根据权利要求1所述的方法，包含：
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