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从液氧中提取惰性气体氪氙的装置，它主要包括有：一初级浓缩塔、一次级浓缩塔、一氪氙分离塔以及催化反应炉和分子筛吸附器。
有一液氧储罐经过原料液氧管道与所述初级浓缩塔在底部上方位置相连通，初级浓缩塔的底部经过液氧管道与所述的主换热器相连通，通过上述主换热器的换热流道后，经过换热后置管道与所述含钯触媒及内带电加热的催化反应炉相连通，随后经过反应吸附管道与所述可交替工作的、内部填充分子筛的分子筛吸附器相连通。
所述分子筛吸附器经过输出管道再次与所述的主冷却器相连通，且在经过所述主冷却器的相应换热流道后，通过返流管道与所述次级浓缩塔内的再沸器相连，该再沸器经过再沸管道与所述次级浓缩塔在底部上方位置相连通。
所述次级浓缩塔的塔釜经浓缩管道与所述氪气、氙气分离塔相连；它具有降低装置成本，生产操作简单，安全性高等特点。
在贫氪氙的提取过程中,空气中其他高沸点组分如甲烷等碳氢化合物和氧化亚氮也积聚在液氧中,在浓缩氪、氙的同时,碳氢化合物与氧化亚氮等有害杂质也会被浓缩,当其含量过高时,会呈现过饱和状态而析出,并与液氧形成爆炸物,限制了氪气、氙气的进一步浓缩。
清除贫氪氙混和物中的有害杂质,是氪、氙生产工艺中的重要环节。 氪和氙以及含有的少量甲烷、氧化亚氮等有害气体均属高沸点组分,且能溶解于液氧中。
在采用低温精馏法从液氧中多次浓缩提取纯氪和纯氙的同时,要有效清除少量甲烷等有害杂质气体是有困难的,必须在氪、氙浓缩过程中采用化学反应法不断地清除甲烷,同时采取吸附法清除化学反应过程中产生的二氧化碳和水分。 少量甲烷的清除比较困难,可靠的方法是运用催化剂在高温下使甲烷氧化。
杭氧于1975年在武钢10000m3/h空分设备的氪氙净化设备上曾做过工业性试验,催化剂以活性氧化铝为载体,表面披覆018%的钯合金,反应温度为500e,催化剂的容积速率为1500h-1,工作状态下气流通过床层的线速度为0118~012m/s,接触时间为5~6秒,燃烧后的残余甲烷含量低于1@10-6。
氧化亚氮可通过氧化反应和热分解反应进行清除。当氧化亚氮通过活性铜的炽热表面时,与铜化学反应生成氧化铜。由于氧化反应的过程不可逆,当活性铜使用一定周期后,脱除氧化亚氮的能力逐渐下降,必须定期使氧化铜还原。氧化亚氮被加热到300e时开始分解,500e时分解明显,900e时完全分解成氮和氧。
在催化剂的作用下,当氧化亚氮含量为50@10-6时,完全分解温度可降至400e。因此,甲烷燃烧炉在燃烧甲烷的同时也能使氧化亚氮完全分解,转化率可达99%。
从贫氪氙液罐中出来的贫氪氙液氧,经贫氪氙液泵加压,然后经水浴式加热器复热到常温。贫氪氙气通过电加热器预热到400e后进入催化反应炉,在炉内触媒的作用下,贫氪氙中甲烷等碳氢化合物与氧进行化学反应,燃烧生成水和二氧化碳。
贫氪氙中的氧化亚氮也能在催化反应炉中通过触媒的作用,分解生成氧气和氮气。出催化反应炉的贫氪氙气体经过换热器降温,然后进入分子筛吸附器清除水分和二氧化碳。 现有的贫氪氙净化装置与传统工艺相比,结构大为简化[8],减少了催化反应炉、碱液塔和分子筛吸附器的数量,整个系统只用1个预加热器、1个催化反应炉、1个换热器和2个分子筛吸附器就清除了用精馏方法生产氪、氙过程中无法清除的杂质,而且具有较高的净化效率。
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