大空分提取“黄金气体”步入世界前列

　　上海启元公司在粗氪氙塔中，以塔内温度微调精馏工况，保证塔顶氧中的氪与塔底浓缩氪氙混合物中的氧分别保持在1ppm以下，此举确保了整套装置的高提取率，以及氪氙分离塔、纯氪塔中不含氧。此外，该公司还开发了开车初期置换氪氙分离塔、纯氪塔、粗氙塔和纯氙塔内的氧氮杂质的新方法。

　　权威检测报告显示，采用该技术装备生产的高纯氪含量大于99.9995%、高纯氙大于99.9995%，而进口同类设备生产级别只有5个9。同时，该套设备的氪提取率比引进设备高6.5%，氙提取率高14.5%。目前，首套液氧中提取高纯氪、高纯氙设备已获11项发明专利和实用新型专利证书。

　　目前，全球80%以上的氪氙产量被法国液化空气公司、美国普莱克斯、德国林德等公司所掌控，而中国经济的快速发展对氪氙的需求量巨大。专家指出，中国是全球空分装备最多的国家之一，但目前大部分空分设备在冷箱内均未设置附加精馏塔。如果直接在空分冷箱外从液氧中直接提取氪氙，其投资比在主冷箱中增加设备更节省，而且氪氙提取率高，产品档次提升，经济效益巨大。这项自主技术使3万~6万m3/h的空分设备在无需对主塔改造的前提下，产出纯氪和纯氙成为可能。

　　专家建议，国内已有的或正在开建的煤化工空分装置，包括1000Nm3/h以上液氧储存的企业应考虑氪氙回收。针对目前国内氪氙生产小企业普遍采用间隙化手段提取氪氙，而且纯度仅为99.9%的现状，专家建议在国内建立数个规模化氪氙气体加工中心，采用新技术实现规模化精制。

　　据了解，惰性的氪气、氙气被誉为“黄金气体”，以前主要用在照明工业，随着近几年在建筑门窗、平板电视、电子芯片、空间卫星及医疗领域的大量应用，目前在全球尤其我国市场供应紧张。

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　　目前市场氪气每立方米约0.8万元，氙气每立方米约7万元，由于应用领域越来越广，市场供应紧张。2010年世界氪需求量超过9500万升，氙气需求量1100万升。其中，中空玻璃窗制造业是氪气最大的消费市场，占全球氪产量40%~50%，双层中空玻璃充填氪气后，节能效果是空气的两倍。

　　目前大型空分设备提取氪氙主要有两条工艺路线，一是在冷箱内设置氪氙塔，对主冷凝蒸发器中的全部液氧进行氪氙浓缩。另一种在冷箱外设置氪氙塔，对产品液氧中氪氙进行浓缩。新工艺设备采用冷箱外提取氪氙，因此，应用范围更广。我国钢铁、石化和煤化工企业大都配置大型空分装置，目前除了武钢等四家公司的空分装有冷箱内氪氙塔外，其它空分设备基本上没有安装，宝贵的氪氙资源白白“放空”。

　　我国自主开发氪氙气体提取技术已有50余年历史。早在1960年，当时的化学工业部就制定了稀有气体工业发展12年规划，并将该计划列入军工项目，由上海化工研究院牵头，由杭州制氧机研究所和上海吴淞化工厂合作进行课题研究。

　　当时，研发单位在吴淞厂刚引进的梅塞尔公司3套150制氧机上进行试验，经过两年多努力，拿到了99.5%的氪氙产品。在此基础上，杭氧所直接放大到3350制氧机规模，之后吉林化肥厂建成了国内第一套工业化装置，将产品纯度提高到99.99%。上世纪70年代，上海化工研究所、杭氧研究所、吉林化肥厂和上海彭浦机器厂合作，开发成功更大规模的氪氙气体设备，实现了氪氙产品纯度大于99.995%、收率大于80%的目标。

　　与此同时，随着中国钢铁工业发展，国内不断引进国外大型制氧机组。武钢、首钢、马钢、太钢和本钢先后引进林德公司10000、30000、40000、60000m3/h空分设备，并带有提取氪氙的装置，林德公司也由此垄断了国内氪氙生产技术。上世纪90年代中期，国内新兴煤化工产业崛起，但在众多的空分设备中，大都没有安装氪氙提取系统。