低温精馏

摘要： PandaX(Partical and Astrophysics Xenon Experiments)实验使用两相型液氙探测器直接探测暗物质,介质液氙中氪-85与氡-222含量会影响暗物质探测器的灵敏度,PandaX-4T项目组通过McCabe-Thiele(M-T)方法设计研制高效的低温精馏系统以降低氪-85与氡-222含量获得高纯度氙。该系统在回流比为145、回收率99%的情况下,以10 kg/h的进料质量流量将商品氙中氪的摩尔分数由5×10^(-7)降低至1×10^(-14);通过精馏反向运行,在回流比为0.16、回收率99%的情况下,以56.5 kg/h(160SLPM)的进料质量流量将探测器中氡的含量降低为原料氙中氡含量的35%,从而满足探测器低本底、高灵敏度的要求。根据精馏系统的调试运行数据对其气相负荷进行分析,使用Hysys软件进行模拟,提出低温精馏操作的优化操作参数,模拟结果与实验结果基本吻合,证明所建立的模拟模型较接近实验模型,同时证明了模拟方法的可靠性。这对超高纯氙去除氪和氡及低温精馏系统产品纯度的提高具有重要作用。

摘要： 简要分析了大型内压缩空分装置运行氩系统不投运时产品氧中氩含量上升的原因,着重阐述带氩空分装置氩系统未投用时氧中氩含量超标的原因分析及处理措施。

摘要： 氦气作为一种不可再生的战略性稀有气体,主要来自于含氦天然气中,一般采用深冷技术提纯获得。但深冷法获得的氦气成本较高。为降低氦气提取成本,在对传统深冷技术进行调研分析的同时,对变压吸附、膜分离、吸收法、水合物法等单一分离技术及多技术组合方法进行了分析对比,结果表明,多技术组合提取分离氦气可以有效打破单一分离技术的“瓶颈”,降低投资和消耗,具有更好的应用前景。

摘要： 针对目前低温精馏多采用小型低温制冷机作为冷凝器冷源而难以满足工业应用中大规模处理精馏原料的问题,提出将大型低温制冷机应用于低温精馏的方案,设计并搭建了一套基于逆布雷顿循环的低温精馏模拟实验平台,同时满足了冷凝器、再沸器和冷屏的负载模拟要求,解决了回收再沸器冷量过程难以模拟的问题.对模拟实验平台进行了测试,可在20 K温区为冷凝器提供约600～1200 W的制冷量,回收再沸器的冷量,并为冷屏提供500 W以上的制冷量,透平膨胀机效率均在70％ 以上.本文结果验证了大型低温制冷系统应用于低温精馏技术的可行性.

摘要： 针对已有低温精馏模拟平台,通过仿真软件进行流程模拟计算,并建立?分析模型,对整个低温精馏模拟平台的各个控制体和主要部件分别进行了?损和?效率的仿真计算,在600 W和1 200 W工况下分别达到了7.0％和12.7％的?效率,对部件的优化设计是提高大型低温系统?效率的关键,对流程的优化设计可提高5％以上的?效率.

摘要： 天然气是一种高燃烧热值的清洁能源,但开采出来的天然气中含有一定量的酸性气体CO2,会造成热值降低、管道腐蚀等问题,因此在管道运输和使用前需对其进行脱碳处理.分别对低温精馏、溶剂吸收、吸附和膜分离四种脱碳技术进行了介绍,详析了每一种技术的工艺特点和典型工业应用情况,并从原料气进料条件、脱碳效率、能耗及成本等方面进行了分析比较,为不同实际工况脱碳工艺的选择提供指导,具有重要的工程意义.膜分离技术在装置占地面积、能耗及成本等方面具有一定优势,可灵活调变的级数工艺也使其能够实现高CO2脱除率和低烃损失,具有良好的发展和应用前景,特别是适用于空间受限的场合,如在海上平台进行天然气脱碳处理.

摘要： 三氟化硼作为一种常用的气体在半导体工业中发挥着重要的作用。高纯度的三氟化硼(>4N,>99.99%)可用于高新技术行业因而具有高的附加值、重要的研究意义和工业价值。对三氟化硼工艺包括冷阱法、吸附法、化学转化法及精馏法等进行了总结。

摘要： PandaX-4T实验组通过McCabe-Thiele(M-T)方法及质量、能量守恒,设计研制出将商业氙中氪的摩尔分数由5×10^(-7)降低至1×10^(-14)的高效低温精馏系统.该超高纯氪氙低温精馏系统已完成离线提纯运行,现需要对其运行状态进行深入分析.通过对系统各个运行阶段的温度、压力、流量及产品氙的摩尔分数等参数进行分析,研究该超高纯氪氙低温精馏系统的稳定性和提纯性能.该低温精馏系统在回收率为99%、提纯速率为10 kg/h的条件下稳定运行1.5 m,共提纯5.75 t氙.实验数据表明,系统在各运行阶段状态稳定、安全可靠,产品氙中氪的摩尔分数小于7.99×10^(-12).PandaX-4T超高纯氪氙低温精馏系统的运行分析具有理论研究价值和工程实际意义,同时也是优化下一阶段精馏提纯运行非常重要的参考依据.

摘要： 为满足大型暗物质探测器PandaX-4T低本底及高灵敏度的要求,探测介质氙(Xe)中氪(Kr)含量要求为nKr/nXe≤1×10^(-13)(n为物质的量).本文以超高纯氙去除氪低温精馏塔为例,首先简单介绍精馏塔及其结构设计.其次,对该塔的精馏塔参数进行HYSYS模拟及优化,得出现有运行工况下精馏塔内压力、温度以及氪浓度的分布,并研究了进料位置、回流比、进料流量、再沸器加热量、废品氙流量及进料压力等操作因素对精馏纯度的影响.提出优化提纯效果的精馏操作参数,即塔压为221 kPa、回流比为145时,原料氙中氪含量可从5×10^(-7)提纯到4.1×10^(-14),这对超高纯氙去除氪低温精馏的产品纯度进一步提高有重要指导意义.

摘要： 低温精馏法分离碳同位素(12 CO/13 CO)的分离系数仅为1.007,且分离操作工况苛刻,富集平衡时间长,为降低工业化装置运行风险,实现13 C同位素富集的动态过程理论预测是工业化技术研究中亟需解决的问题.为此,本文通过采用Aspen Dynamics模拟研究CO低温精馏分离碳同位素的动态过程,获取13 C同位素在全回流、浓缩富集、连续精馏操作条件下的丰度分布等值图,实现13 C同位素在时间和空间两个维度内丰度变化过程的可视化.将上述操作条件下的动态模拟值与试验值进行对比分析,结果显示,两者吻合较好,且富集平衡时塔底13 C丰度和富集平衡时间的相对误差均在15％ 以下,验证了所建立的低温精馏分离13 C同位素动态模拟计算方法的准确性,可进一步用于高丰度13 C同位素生产装置中丰度变化过程的理论预测.

摘要： 低温精馏是目前唯一工业化制备稳定同位素13C的技术方法,由于其分离系数小,平衡时间长,试验成本高,模拟仿真技术在低温精馏分离13C的装置系统设计中具有非常重要的指导意义.本文对于流程模拟与计算流体力学数值模拟技术在13C分离制备中的应用进行系统阐述,通过对比模拟仿真数据与试验数据,验证物性参数及模型运算的可靠性.结果表明,可以运用流程模拟技术对碳同位素的工艺路线设计、参数优化及动态分离过程进行研究,流体力学仿真技术对13C分离用低温精馏装置的强化传质途径给予重要的方法指导,以上模拟仿真方法可直接运用于13C同位素的工业化设计,乃至推广应用于其他同位素分离及传统的精馏工业中.

摘要： 低温精馏在20～25K的深冷温度下实现6种氢同位素分子的分离,具有处理量大、分离因子高、连续操作的优势,适合于重水提氚和聚变氘氚循环等大规模氢同位素分离领域.从重水堆内提取氚是一种经济、高效的产氚方法,同时可以大幅降低反应堆操作和环境中氚泄漏风险.加拿大在20世纪80年代建成的DTRF重水除氚装置为20套重水机组服务,处理量为19300m3/d,每年可提氚2kg.韩国于2007年建成的WTRF重水除氚装置为4套重水机组服务,气体处理量为5300m3/d,截至2013年提氚2.5kg.上述两套装置均采用了四柱级联的低温精馏分离工艺.在聚变氘氚循环领域,美国LANL建起了综合性演示装置TSTA,氢同位素分离采用四柱级联的低温精馏系统,1981年投入运行,后期不断提高氚操作量,1986年9月和12月进行2次综合性实验,1987年达到100g氚规模.CFETR氘氚循环中对氢同位素分离需求约500m3/d(不含低品位含氚水处理),氚在精馏系统操作量为100g量级.

摘要： 低温精馏是大规模分离氢同位素的有效手段，本文对该工艺涉及的气体纯化、制冷与真空、测量与控制、安全防护等关键技术进行了简要介绍。对该工艺在重水生产、重水升级和除氚、聚变堆氘氚燃料循环、武器用氚等领域国外的应用做了回顾。分析了国内对该技术的需求，提出了今后应开展的研究方向。

摘要： 为解决SF6气体的温室效应及低温易液化问题的日益突出,SF6/N2、SF6/CF4等混合绝缘气体被认为是目前最有发展前景的替代介质,开始在气体断路器(GIC)以及气体输电管线(GIL)、GIS母线等非灭弧气室中推广应用.然而,大规模推广应用前,必须先解决混合气体的回收、净化处理等关键问题.由于SF6混合绝缘气体与纯SF6气体性质上有较大的区别,文中针对SF6/N2和SF6/CF4混合绝缘气体特性,提出了用多级高分子膜、深冷相变分离和低温精馏方法联用的混合气体分离净化方案,经过处理后能得到较高纯度的SF6气体和CF4气体,N2纯度达到99％,可直接排放至大气.

摘要： 气体的分离和纯化是研发和生产高纯气体、高纯特种气体的重要步骤,目前,涉及气体的分离与纯化技术有低温精馏、吸收、吸附和扩散等.本文结合华特气体公司在高纯气体的研发和生产过程,浅谈有关气体的低温精馏和低温吸附技术,提出低温精馏优于低温蒸馏,并通过低温吸附获得高纯气体、高纯特种气体.

摘要： 煤层气（CBM）液化是对其开发利用的一种有效方式。我国煤层气中常常含有较多的氮，液化后进行低温精馏是实现甲烷提浓的一种有效方式。这种方法需将氮与甲烷同时液化，使得煤层气含氮量对液化流程的参数设置及系统性能有很大的影响。本文对适用于小型液化装置的氮膨胀液化流程进行研究，分别以一定的液化率和甲烷回收率作为限定条件，通过HYSYS模拟计算对不同氮含量下的煤层气液化流程进行优化，并比较它们的系统性能。

摘要： 在氢同位素分离中,通常采用多柱级联工艺实现微量氘或氚的浓集.提出了三柱级联分离H2/HD的设计工艺和操作模式,获得了三根精馏柱的分离行为.在合适的操作模式下,三柱级联将HD 浓缩了20×10×10 倍,表明采用多柱级联可以非常有效的浓缩微量组分.进一步研究了压力和回流比等因素对分离性能的影响.压力从0.6atm 增加到1.5atm,脱氘率从99.79%降到99.44%.回流比从3 增长到5,脱氘率从99.67%升到99.81%.

摘要： 在氢同位素分离中，通常采用多柱级联工艺实现微量氘或氚的浓集。提出了双柱级联分离H2/HD的设计工艺和操作模式，获得了两根精馏柱的分离行为。在合适的操作模式下，双柱级联将HD浓缩了20×20倍，表明采用多柱级联可以非常有效的浓缩微量组分。进一步研究了压力和回流比等因素对分离性能的影响。压力从0.6atm增加到1.5atm，脱氘率从99.79%降到99.44%。回流比从3增长到5，脱氘率从99.67%升到99.81%。

摘要： 详尽地分析和讨论了内压缩空分设备的氧氮两组分、氧氮氩三组分及氧氩两组分和氮氩两组分的相平衡,精馏部分的上塔、下塔、粗氩塔、精氩塔的精馏以及高压主换热器、低压主换热器、过冷器及主冷凝蒸发器等换热设备.

摘要： 详尽地分析和讨论了内压缩空分设备的氧氮两组分、氧氮氩三组分及氧氩两组分和氮氩两组分的相平衡,精馏部分的上塔、下塔、粗氩塔、精氩塔的精馏以及高压主换热器、低压主换热器、过冷器及主冷凝蒸发器等换热设备.

摘要： 本实用新型涉及精馏塔技术领域，且公开了一种用于低温热泵精馏的双级精馏塔，包括罐体，所述罐体的顶部连通有排出管，所述罐体的底部连通有第一排液管，所述罐体的外部固定安装有裙座，所述罐体的内部固定安装有第一栅格板，所述罐体的内部且位于第一栅格板的顶部固定安装有第一填料，所述罐体的内部固定安装有位于第一填料上方的第二栅格板，所述罐体的内部且位于第二栅格板的顶部固定安装有第二填料，所述罐体的内部固定安装有位于第二栅格板下方的阻拦圈。该用于低温热泵精馏的双级精馏塔，结构稳定合理，可对混合气进行单级与双级精馏作业，可有效节省设备购置成本与气体流通管路的成本，提高了气体分离效率。

摘要： 本发明涉及一种强化低温精馏分离的旋转磁场装置及精馏塔，属于低温精馏空气分离技术领域。包括：均匀设置在填料层周围的三组铁芯，所有铁芯上缠绕有方向相同的金属线圈；金属线圈内通入正弦型交流电，同一个铁芯组的两个金属线圈所通交流电的电流方向相反，且相邻铁芯组所通的交流电的相位相差120°。通过在填料层周围配置三对交流电绕组，在填料内实现单向旋转磁场，对填料内部工质中的氧组分施加旋转的磁力矩，强化填料表面的气液逆流降膜传质过程。

摘要： 本发明公开了一种联合利用氧气低温精馏法与水精馏法制备氧18水的方法，包括如下步骤：步骤一，氧气低温精馏和步骤二，水精馏，尤其通过在氧气低温精馏段和水精馏段连接处的巧妙设计，达到在氧气低温精馏段已富集的氧18同位素能在理论上100%地得到有效利用，不浪费分离功。采用本发明的技术方案可以解决现有技术中在制备氧18同位素中方法不能将氧18水充分利用的问题，使得制备过程中的氧18水可以充分利用。

摘要： 本发明涉及一种精馏CO生产稳定同位素13C的低温精馏级联系统，该低温精馏级联系统为水平放置的n级精馏塔组成的级联装置，精馏塔由塔顶冷凝器、塔底再沸器和精馏柱组成，各级精馏塔之间经管道连接。与现有技术相比，本发明利用在水平级联各塔中设置提取段来减小级联各塔之间的物料输送流量，同时通过改变水平级联系统的压力分布实现各塔间物料的自动流动，中间各级塔间的物料输送不需要动力输送设备，可确保级联装置长期、稳定、连续运转。

摘要： 本发明涉及一种强化低温精馏分离的旋转磁场装置及精馏塔，属于低温精馏空气分离技术领域。包括：均匀设置在填料层周围的三组铁芯，所有铁芯上缠绕有方向相同的金属线圈；金属线圈内通入正弦型交流电，同一个铁芯组的两个金属线圈所通交流电的电流方向相反，且相邻铁芯组所通的交流电的相位相差120°。通过在填料层周围配置三对交流电绕组，在填料内实现单向旋转磁场，对填料内部工质中的氧组分施加旋转的磁力矩，强化填料表面的气液逆流降膜传质过程。

摘要： 本发明公开了一种联合利用氧气低温精馏法与水精馏法制备氧18水的方法，包括如下步骤：步骤一，氧气低温精馏和步骤二，水精馏，尤其通过在氧气低温精馏段和水精馏段连接处的巧妙设计，达到在氧气低温精馏段已富集的氧18同位素能在理论上100%地得到有效利用，不浪费分离功。采用本发明的技术方案可以解决现有技术中在制备氧18同位素中方法不能将氧18水充分利用的问题，使得制备过程中的氧18水可以充分利用。

摘要： 本发明涉及一种精馏CO生产稳定同位素13C的低温精馏级联系统，该低温精馏级联系统为水平放置的n级精馏塔组成的级联装置，精馏塔由塔顶冷凝器、塔底再沸器和精馏柱组成，各级精馏塔之间经管道连接。与现有技术相比，本发明利用在水平级联各塔中设置提取段来减小级联各塔之间的物料输送流量，同时通过改变水平级联系统的压力分布实现各塔间物料的自动流动，中间各级塔间的物料输送不需要动力输送设备，可确保级联装置长期、稳定、连续运转。

摘要： 一种低温精馏浓缩氪氙的装置，它包括用于放置该装置的冷箱，所述冷箱内置有精馏塔、冷凝蒸发器、贫氪氙塔，在冷箱外还设置有加热器和液压泵，相互之间通过管道连接，该精馏塔由精馏上塔和精馏下塔以及设置在精馏上塔和精馏下塔之间的冷凝蒸发器组成，在贫氪氙塔内设置有贫氪氙蒸发器，同时还配置了独立的低温吸附器冷箱，该冷箱内配置有低温吸附器，在液氧或液空进贫氪氙塔前脱除碳氢化合物、一氧化氮等杂质，有利于提高氪氙组分的富集浓度，同时有效避免了贫氪氙中危险介质聚集，具有安全性高、成本低、能耗低、操作简单等优点。

摘要： 一种氢同位素低温精馏纯化装置及方法，包括预处理系统、精馏系统、催化转化系统、换热系统、低温制冷系统、真空保冷系统和自动控制系统，各系统相互之间通过管道阀门连接。低温制冷系统提供装置运行所需冷量。氢同位素原料气经预处理系统提纯后，进入真空保冷系统。在真空保冷系统内经过换热系统换热、催化系统催化转化、精馏系统低温精馏后实现多组分氢同位素的高效分离，获取高纯度的氕、氘、氚产品。

摘要： 本实用新型属于空分技术领域，公开了一种双塔低温精馏制取高纯氮气装置，包括主换热器、过冷器、氮塔、第一冷凝蒸发器、氧塔、透平膨胀机和第二冷凝蒸发器；主换热器出气口通过管道与氮塔下部的空气进气口连通；氮塔顶部的高纯氮气出口经管道分别连接主换热器、第一冷凝蒸发器和第二冷凝蒸发器的高纯氮气进气口；第一冷凝蒸发器顶部的富氧废气出口经管道依次与过冷器和主换热器的富氧废气进口连通，第一冷凝蒸发器底部的富氧液空出口经管道与氧塔上部的富氧液空进口连通；氧塔顶部的污氮气出口经管道依次与过冷器和主换热器的污氮气进口连通。本实用新型设置氧塔工艺，不但可以产生纯度不低于99.999%的高纯氮气，还可以生产纯度99.6%的氧气或液氧产品。