提取 稀 有 气体氢 和 氛 的 方 法东 德 专 I J $7 3 7 5 6( 2 98 6)本 发 明 是 关 于 由 空 分装 置 内 获 得 的 含 有 浓缩 的 液 氧 中提取稀有气 体 氢 和 氨的 方 法。已 知 有 一 种 提取 稀 有 气 体 氢 和 氛 的 方 法,是 由 空 分 装 置获 得的、浓缩 了 这 两 种 气 体 的液氧 中 提取。在这 个方 法 中,将 液态 氧送 入 一个 吸 收 塔,并在 那 里 蒸发。然 后,利 用 一种洗 涤剂 把 稀 有 气体 氰 和 氛 以 及 存 在的 烃 类从 氧 中 吸 收下 来。再 经 两 段 再生 从 洗 涤 剂 中 将 一 起 吸 收下 来 的氧 以 及烃 类 和 稀有 气体 氰和 氛 释 放 出 来。这 一 方法的 缺 点 是,由 于洗 涤 过 程 的 温 度 很 低 ( 约 为一1 8 0℃ ),因 此 只 能用 四 氟 化 碳 作挽 涤 剂,它 的熔 点 只 比 洗涤 过 程 的 温 度低 4 度。这样,在 调 节 洗 涤 过 程 的 温 度时 出 现 很 大 的 困 难。此 外,需 要 大 量的 洗 涤 剂循环,因 为在 此 方法 的工 作 压力 下洗 涤 剂 的 溶 解 能 力 极 低。本 发 明 的 目的是,制定 一 种 可 以 使 用 廉价 的洗 涤 剂 并 能 避 免 在 洗 涤 过 程 中 出现洗 涤 剂 凝固 危 险 的提取稀有 气 体氦 和 氨的方 法。本 发 明 的 基 本任 务 是 提 出 一 种 由 浓 缩 了 氦 和 氨的液 氧 中提取 稀有气 体 氦 和 氨 的 方 法,在这 种 方 法中,要 求 洗 涤 过程 在一1 0 0一1 1 0℃ 的 温 度 下 进行,同时 应具有 洗 涤 剂循环 量 很 小 的优 点。按 照本发明,这 项任务 是 这样来 解 决 的:在 自 空 分 装 置 的 浓缩 了氦 和 氨的液 氧 中 提 取 稀有 气 体 氦 和 氨 时,采 用 一种 洗 涤 剂在一 个 吸收塔中 把稀有气 体 氰 和氨 连同烃 类 一 起由氧中 吸收下来,然 后 再经 两 段再 生将它 们从 洗 涤 剂 中 提 出来 的 方 法。在 这 种 情 况 下,液 氧 在 引入吸收 塔 之 前 加 至 1 0 一 5 0 大气压 的 压 力,在 这 一 压 力 下 蒸 发,然 后 用它 去 冷 却 吸 收过程使 用 的 洗涤 剂,同 时 使蒸 汽 态的 氧过 热。这 个 方法 有 一种改 进,是 把 第 一再生 段排 出的 气 体 加 到 送 入吸 收 塔 内 的 过 热 氧中。在使用二 氟 二 氯 甲烷 作 洗涤 剂 时,吸 收过 程 最 好 在一5 0一1 4 0℃ 的 温 度 下进行。这一 方 法的另一发 展 是,通过一 部分 进 入空 分装 置 的热高 压 空 气 的冷 却 来 提 供液氧蒸发 所 需 的 热 量。由洗 涤段 和 第 二再生 段 引 出 的 被 洗 涤 剂蒸汽 饱 和 的 气 流要 通 过装 填 分 子 筛 的吸 衡 装 置,并 把分 子 筛再 生 时 放 出 的 解 吸 气 加 到 送 入 吸 收 塔 的 过热 氧中。下 面 就 实 际 例 子 对 本 发 明 进一 步 加 以 说 明。在所附 图 中 给 出 的 是方 法 流 程。来 自 空 分 装 置 的 液 氧,经 过 进 料 总 管 1 进 入 立 槽2,在 此 压 力 约 为 1.5 大气压,温度约 为一1 80 ℃。科 用 泵3从立 槽 2 连 续 引 出液氧,泵3 将 液 氧 加 到 2 5大 气压的 压 力,送 入 高 压 空 气加热 的第 二个 蒸 发器 4`在 此 液 氧 呈饱 和蒸 汽 状 态。这 时出 来 时 氧的温 度为一1 3 5℃。在进 入用 于 补偿 洗 涤 剂 循 环 中 冷 量 损 耗 的 第 一 个 换 热 器5 之 前,氧与来 自 第 二 换 热 器 6 的 第 一 汽提塔 1 2 的 含 氦 循 环的 气体 混 合。两股 气 流 汇合 后 进 入 吸 收 塔 7。吸收 塔 7 是 填料 塔。来 自 第一换 热 器, 的 过 热 氧 蒸 气 从 吸 收 塔 7 的 下 部 进 入,在 塔 内 自 下而上 流 动。与 它 相对 流 动 的 是 吸一3 8 一 收 剂二 氟 二 氯 甲 烷,在约 任 1 0 ℃ 下,除氧 和 甲烷 外,它还把 进塔 气 中 所含Kr的 约 9 9 % 吸收下 来。尾 气从 顶 部 离 开 吸 收 塔7,并 通 过节 流 阀8 减压 以 便 再 获 得 一 部 分冷 量。雌` , ,自沪 沪 沪 沪 沪 、 、 、 、 、 、又区〔 习又X X Xl l l } } } } } 〔 二 二L ` `二 反用 洗 涤 荆 吸 收 红、氮的流程 图饱和 的 吸 收 剂由 吸 收 塔 7 的下 部 出 来,经 过 第 三 个 换 热 器9 和 第 四 个 换热 器 1 0 ( 在 这 里再生 的吸 收 剂 升 温 ),迹 入第 五 个 换 热 器 1 1。在 这 个换 热 器 内,饱 和 的吸 收 剂 再 次 加 热,温度 升 到 第 一汽提塔 1 2 的操作温度。接 着,它 在 节 流 阀 1 3 中减 压到 第 一 汽 提 塔 1 2 的操 作 压 力,约 为3 大气 压。第一汽提 塔 1 2 同样 是 一 个 填 充塔,并 在 塔 釜 安上一 个 加 热 装 置 1 4,为 的是 产生所 需 数 量 的 汽 提 蒸汽。汽 提 蒸汽 主 要 是 使 第 一汽 提 塔 1 2 顶 部 进 入 的饱和 吸 收剂 中的 难 溶组份氧 和 甲 烷 提 出来。此 外,由 于 氦 和 甲 烷 之 间 的 选 择 性 相 对 很 小,所 以 还 有一部 分 溶 解的氟也 被 提 了 出 来。为 了 避 免 氟的 损失,要 将 第一 汽提 塔 1 2 的 顶 部 气 体 进 行 再 循 环。它 经液体分离 器 1 5 送 至 调 节 阀 1 6,此 阀 可降 低气 体 压力,以 便 适 应 循环 压 编 机 1 7 的吸 入 体 积。压 缩 到 吸收 塔 压力的 循 环 压 缩 气 体,在 第 二 换 热 器 6 巾利 用吸 收 塔 的 徘出气 体 冷却,并 在到 第 一 个换热 器5前 面 与 蒸发 的 氧 混 合。由 第一 汽 提 塔 1 2 的 塔釜出 来 的 部 分得 到 再 生 的吸 收 剂,在 第 四 个换 热 器 1 0 中冷却到第二汽 提 塔 1 8 的操 作 温度,随 后 经 调 节 阀 1 9 减压 到 第 二 汽 提塔 1 8 的 操 作 压 力,约 为2 大气压。第二 汽 提 塔 1 8 同 样 是 填充塔 结构,并 且为 了 产 生 所 需 量 的 汽 提 蒸 汽,在 塔 釜内 装 上 一 个 加 热 装置 2 0。汽 提 蒸 汽 把洗 涤 剂中 含 的 氟 几 乎 全 部 提 出。在这 一 过 程 中,温 度 约 为一1 0 ℃。从 第二汽 提塔 1 8 的 塔釜 出来 的吸 收剂 引入 第三 个 换 热器9,利 用 第二 台 泵2。 将 它 从 那 里 引 入 第 一 个换 热器5,然 后 以 约一1 1 0℃ 的 温 度 引至 吸 收 塔 7 的 顶部。在 第 二 汽 提塔1 8顶部出来 的 气 体 蒸汽 混 合 物 主 要是 由 氢、氛和 二 氟 二 氯 甲烷 组 成。它 被 引入 第一 冷 凝 器 2 1,其 后 再 引入 第 二 冷凝 器 2 2,这 时 富 氦气 体中 的 二 氟 二 氯 甲 烷 的 量 分 两 段 减 少,形 成 的冷凝 液 返 回 第二 汽 提塔 18。冷凝 器 2 1和 2 2利 用 由 第 二 换 热 器 6 出来的 吸 收 塔 7 的 排 出 气冷却。两 个 冷凝 器 2 1、2 2 在冷却 剂方面 是 并联 的。第 二 冷凝 器 2 2的气 相 含 有约 9 0 % ( 克分 子 ) 氟 和 氛。它 经 管 线2 3 排 出 系 统 去 进 一 步 处 理,可 以 在一 个 连 接 在后 边 的分 子 筛 吸 附 装 置 中 进 行 剩 余 二 氟 二 氯 甲烷 的分 离。同样 先 由 吸 收 塔7,然 后 由第二 换 热 器6 出来 的 气体 经 管 线 2 4送 入 分 子 筛吸 附 装 置。在 冷凝 器 2 1、2 2 冷 却 时,被 加 热 了 的 吸 收 塔7 的排 出气 体 经管 线 2 5 离 开 系 统,在 分 子 筛 吸 附 装 置 再生 时 用它 作吹洗气。一 3日 一 分 子 筛 吸 附 装 置 再 生 时 放 出 的 解 吸 气 体 最好加到引 入 吸 收 塔 7 中 的 过 热 氧 中。第 五换 热 器n和 汽 提塔1 2、1 8 的 加 热 是 利 用 回 流冷 凝水进行 的。吸收剂的 损 耗 是 经 管 线 2 7 向再 生后的 洗涤 剂 中 添 加新 鲜 的 二 氟 二 氯 甲 烷予 以 补 偿。经 管 线 2 4和 2 5出 来的 约 含 8 9 %(体 积 ) 氧 的吸 收 塔 气体返 回制 氧装 置 中。专利 申 请范 围:1.从 来 自 空 分 装 置 浓 缩 了 氦 和 氖的 液 氧 中 提 取 稀有气 体 氦 和 氖的 方 法,该 法 是 在 吸 收塔 内利 用 一 种 洗 涤 剂 由 氧 中把稀 有 气 体 氦 和氖连同烃类 一 起 吸 收 下 来,然 启 在 两 个再 生 段 内由 洗 涤 剂 中 提 出。方 法的 特点 是,液 氧 在 引 入吸收 塔 之 前 加 压到 1 0 一 5 0 大气压,在 这 种 压 力下 蒸发,然 后 被 用 来冷却 吸 收 过程 使用 的洗 涤 剂。2.按 照 申请1 的 方 法,其 特 点是,把 第 一 再 生 段 提 出的 气 体 加到 引入吸 收 塔 的过 热 氧中。3.按 照 申 请 1 或2 的 方 法,其 特点是,在 使 用二 氟 二 氯 甲 烷 作 洗 涤 剂 时,吸 收 过程 在一5 0 至一1 40 ℃的 温 度 下 进行。4.按 照 申 请1、2 或 3 的方 法,其 待点是,液 氧 蒸发 所 需 的 热 量是通过 冷却 一 部 分 进入 空 分装 置 的 热 的高 压 空 气 提 供 的。5.按 照 申 请1、2、3 或 4 的方 法,其 特 点 是,被 洗 涤 剂 蒸汽 饱 和 了 的、由洗涤 段 和第 二 再 生 段 引 出的 气 流 通 过 装 填 了 分 子 筛 的 吸 附 装 置,同时把 分 子 筛 再生时放 出 的 解 吸 气 体加 到 送 入 吸 收 塔 内的 过 热 氧 中。高 先 培 译冯斌 校[ 上 接 第 3 7 页 】常 常 会 认为 临 界 等 温 线 在双 临界 点 有 一 条 平 行 于 X 轴 的 勿 线。然 而 正 如 我 们 从 图 6 能 够看 到 的, 一1 08.4 65 ℃等温线 的 浪 体 曲 线 和 气 体 曲线在接 近 双 临界点 的 地 方 没有拐 点。并且按状 态方 程 从 理 论 上 计 算,临 界旋节 曲线 斜 率 在 双临 界 点有 一 个 非 零 定 值。而 这 两 条 曲 线 只交叉 不重 合。所 以 我们认 为 本 研 究 结 果 证 实 了 曲线 是 交 叉 的概 念。一1 50 和一1 4 0 ℃等温线 已 分 别 做 到 5 00 和 n0 0at m。在这 些 压力下,液 体 混合 物 凝 固,而 仅 有气 相 能 够 分析。固 化 是 通 过液体 毛细管 取 几 个 样 品 来确定 的。如 果 所 测 得 的 组 成与 气相 组成 相 同而 与 总 组 成 有 很 大 差别 的 话,则 表 示液 体 已 经 固 化。高 占 笙 译 自aP h ys i e a.",7 3 ,5 4 6 一 5 5 5,( 297 4 )夏 月泉 校一 40 一