一种双稳定同位素联产装置及使用方法与流程

1.本发明涉及一种双稳定同位素联产装置及使用方法，属于同位素联产技术领域。


背景技术：

2.稳定同位素工业化富集生产，直到现在仍然是低温精馏技术难点之一。目前，在国民经济各领域内，高丰度
18
o和
13
c稳定同位素占有重要份额。高丰度
18
o稳定同位素在医疗、科研、农业等民用领域内具有重要应用；
13
c稳定同位素作为幽门螺旋杆菌高效检测源，市场需求非常大。直到现在，国内
18
o稳定同位素市场供给大部分被美日欧等发达国家和地区所垄断，
13
c稳定同位素国内市场则完全被美国供应商垄断。因此，开发工业规模稳定同位素低温分离技术在国家战略层面上具有重大意义。本发明开发了具有自主知识产权的
18
o和
13
c稳定同位素联产技术及装置，同时产出高丰度
18
o和
13
c稳定同位素。


技术实现要素：

3.本发明开发了一种双稳定同位素联产装置及使用方法，将
18
o稳定同位素精馏富集产生的冷氮气，作为
13
c稳定同位素精馏富集冷量来源，实现
13
c和
18
o稳定同位素高效联产。
4.为实现本发明的目的，一种双稳定同位素联产装置，该装置由18o富集子模块和13c富集子模块组成，所述18o富集子模块原料气来自空分氧气，经氧气净化装置纯化，原料氧气体积纯度达到5n,氧气净化装置出口连接
ⅰ‑
1精馏塔中间蒸发器进口，
ⅰ‑
1精馏塔中间蒸发器上下分别连接
ⅰ‑
1精馏塔上塔段底部、
ⅰ‑
1精馏塔下塔段顶部，
ⅰ‑
1精馏塔上塔段顶部连接
ⅰ‑
1精馏塔冷凝器，所述
ⅰ‑
1精馏塔下塔段底部共同连接
ⅰ‑
1出料截止阀a进口、
ⅰ‑
1排液截止阀f进口，
ⅰ‑
1出料截止阀a出口连接
ⅰ‑
2精馏塔中间蒸发器进口，
ⅰ‑
2精馏塔中间蒸发器上下分别连接
ⅰ‑
2精馏塔上塔段底部、
ⅰ‑
2精馏塔下塔段顶部，
ⅰ‑
2精馏塔上塔段顶部连接
ⅰ‑
2精馏塔冷凝器，所述
ⅰ‑
2精馏塔下塔段底部共同连接
ⅰ‑
2出料截止阀b进口、
ⅰ‑
2排液截止阀g进口、
ⅰ‑
1排液截止阀f出口，
ⅰ‑
2出料截止阀b出口连接下一级精馏塔中间蒸发器进口，
ⅰ‑
2排液截止阀g出口连接下一级精馏塔底部、下一级精馏塔底部出料阀进口、下一级精馏塔底部排液阀进口。
5.作为优选：所述
ⅰ‑
2出液截止阀连接下一级精馏塔中间蒸发器进口，
ⅰ‑
n精馏塔中间蒸发器上下分别连接
ⅰ‑
n精馏塔上塔段底部、
ⅰ‑
n精馏塔下塔段顶部，
ⅰ‑
n精馏塔上塔段顶部连接
ⅰ‑
n精馏塔冷凝器底部，
ⅰ‑
n精馏塔下塔段底部共同连接
ⅰ‑
n出料截止阀进口、
ⅰ‑
n排液截止阀进口、上一级精馏塔底部排液截止阀出口，所述
ⅰ‑
n出料截止阀出口连接
ⅱ‑
1精馏塔中间蒸发器进口，
ⅱ‑
1精馏塔中间蒸发器上下分别连接
ⅱ‑
1精馏塔上塔段底部、
ⅱ‑
1精馏塔下塔段顶部，
ⅱ‑
1精馏塔下塔段底部共同连接
ⅱ‑
1出料截止阀进口、
ⅱ‑
1排液截止阀进口、
ⅰ‑
n精馏塔底部排液截止阀出口，
ⅱ‑
1精馏塔上塔段顶部连接
ⅱ‑
1精馏塔冷凝器底部，所述
ⅱ‑
1出料截止阀出口连接
ⅱ‑
2精馏塔中间蒸发器进口，
ⅱ‑
2精馏塔中间蒸发器上下分别连接
ⅱ‑
2精馏塔上塔段底部、
ⅱ‑
2精馏塔下塔段顶部，
ⅱ‑
2精馏塔下塔段底部共同连接
ⅱ‑
2出料截止阀进口、
ⅱ‑
2排液截止阀进口、
ⅱ‑
1精馏塔底部排液截止阀出口，
ⅱ‑
2排
液截止阀出口安全排空，
ⅱ‑
2精馏塔上塔段顶部连接
ⅱ‑
2精馏塔冷凝器底部，所述
ⅱ‑
2出料截止阀出口连接下一级精馏塔中间蒸发器进口，产品浓缩塔进料口连接上一级精馏塔出料截止阀出口，产品浓缩塔出口连接产品净化塔中部进料口，产品净化塔上部出料口出
18
o2产品，产品浓缩塔顶部、产品净化塔顶部共同连接
ⅱ‑
m精馏塔冷凝器底部。作为优选：所述
ⅰ‑
1精馏塔冷凝器排气口、
ⅰ‑
2精馏塔冷凝器排气口、
ⅰ‑
n精馏塔冷凝器排气口、
ⅱ‑
1精馏塔冷凝器排气口、
ⅱ‑
2精馏塔冷凝器排气口、
ⅱ‑
m精馏塔冷凝器排气口、以及其他省略的精馏塔冷凝器排气口，共同连接废气存储罐进口，废气存储罐出口连接止回阀进口，止回阀出口连接增压阀进口，增压阀出口连接空分原料氧气出口，
ⅰ‑
1精馏塔下塔段底部、
ⅰ‑
2精馏塔下塔段底部、
ⅰ‑
n精馏塔下塔段底部、
ⅱ‑
1精馏塔下塔段底部、
ⅱ‑
2精馏塔下塔段底部、产品浓缩塔底部、产品净化塔底部、以及其他省略的精馏塔底部，均设置有氧电加热器。
6.作为优选：所述
ⅰ‑
1精馏塔冷凝器冷氮气出口、
ⅰ‑
2精馏塔冷凝器冷氮气出口、
ⅰ‑
n精馏塔冷凝器冷氮气出口、
ⅱ‑
1精馏塔冷凝器冷氮气出口、
ⅱ‑
2精馏塔冷凝器冷氮气出口、
ⅱ‑
m精馏塔冷凝器冷氮气出口、以及其他省略的精馏塔冷凝器冷氮气出口，共同连接氮气截止阀进口，氮气截止阀出口连接复温换热器进口，复温换热器出口氮气分为两股：
①
作为热源，吹扫并汽化
13
cf4富集精馏塔底部出液，汽化
13
cf4作为下一级精馏原料；
②
直接进入
13
cf4富集精馏冷凝器，作为冷源，需要注意，
①
中氮气汽化
13
cf4后与
②
汇流；
ⅰ‑
1精馏塔冷凝器液氮进口、
ⅰ‑
2精馏塔冷凝器液氮进口、
ⅰ‑
n精馏塔冷凝器液氮进口、
ⅱ‑
1精馏塔冷凝器液氮进口、
ⅱ‑
2精馏塔冷凝器液氮进口、
ⅱ‑
m精馏塔冷凝器液氮进口、以及其他省略的精馏塔冷凝器液氮进口，共同连接液氮泵出口，液氮泵进口连接液氮罐出口，液氮罐进口连接液氮截止阀出口，液氮截止阀进口连接空分液氮。
7.作为优选：所述
13
c富集子模块原料来自高纯cf4钢瓶气，经过吸附纯化装置后进入
13
cf4精馏子模块，吸附纯化装置出口连接cf4进料截止阀进口，cf4进料截止阀出口连接i
‑
1精馏塔进料口，所述i
‑
1精馏塔顶部连接i
‑
1精馏塔冷凝器底部，i
‑
1精馏塔底部连接i
‑
1出料截止阀进口，i
‑
1出料截止阀出口连接i
‑
2精馏塔进料口，i
‑
2精馏塔顶部连接i
‑
2精馏塔冷凝器底部，i
‑
2精馏塔底部连接i
‑
2出料截止阀进口，i
‑
2出料截止阀出口连接下一级
13
cf4精馏塔进料口，i
‑
s精馏塔进料口连接上一级
13
cf4精馏塔出料截止阀出口，i
‑
s精馏塔顶部连接i
‑
s精馏塔冷凝器底部，i
‑
s精馏塔底部连接i
‑
s出料截止阀进口，i
‑
s出料截止阀出口连接
ⅱ‑
1精馏塔进料口。
8.作为优选：所述
ⅱ‑
1精馏塔顶部连接
ⅱ‑
1精馏塔冷凝器底部，
ⅱ‑
1精馏塔底部连接
ⅱ‑
1出料截止阀进口，
ⅱ‑
1出料截止阀出口连接
ⅱ‑
2精馏塔进料口，
ⅱ‑
2精馏塔顶部连接
ⅱ‑
2精馏塔冷凝器底部，
ⅱ‑
2精馏塔底部连接
ⅱ‑
2出料截止阀进口，
ⅱ‑
2出料截止阀出口连接下一级
13
cf4精馏塔进料口，
ⅱ‑
t浓缩塔进料口连接上一级
13
cf4精馏塔出料截止阀出口，
ⅱ‑
t浓缩塔顶部连接
ⅱ‑
t精馏塔冷凝器底部，
ⅱ‑
t精馏塔底部出
13
c产品。
9.作为优选：所述i
‑
1精馏塔冷凝器氮气进口、i
‑
2精馏塔冷凝器氮气进口、i
‑
s精馏塔冷凝器氮气进口、
ⅱ‑
1精馏塔冷凝器氮气进口、
ⅱ‑
2精馏塔冷凝器氮气进口、
ⅱ‑
t精馏塔冷凝器氮气进口共同连接复温换热器出口，i
‑
1精馏塔冷凝器氮气出口、i
‑
2精馏塔冷凝器氮气出口、i
‑
s精馏塔冷凝器氮气出口、
ⅱ‑
1精馏塔冷凝器氮气出口、
ⅱ‑
2精馏塔冷凝器氮气出口、
ⅱ‑
t精馏塔冷凝器氮气出口、以及其他省略的精馏塔冷凝器氮气出口，共同连接氮气返流阀进口，氮气返流阀出口连接空分氮气进口，所述i
‑
1精馏塔冷凝器排气口、i
‑
2精馏
精馏富集子系统设置（s t）级级联，分别为i
‑
1、i
‑
2、...、i
‑
s、
ⅱ‑
1、
ⅱ‑
2、...、
ⅱ‑
t，每级级联塔操作过程与i
‑
1精馏塔、i
‑
2精馏塔一致；15)i
‑
s精馏塔原料气来自上一级级联塔塔底出液截止阀出口，i
‑
s精馏塔冷凝器冷凝cf4气体积聚在i
‑
s精馏塔底部，当i
‑
s精馏塔底部液位达到规定值后，开启cf4电加热器，并缓慢增加蒸发功率至额定值，精馏1个月后，i
‑
s精馏塔建立浓度梯度，i
‑
s精馏塔顶部废气存放至cf4储罐另作他用，缓慢打开i
‑
s出料截止阀m，i
‑
s精馏塔塔底产品经过加温氮气复温汽化后进入
ⅱ‑
1精馏塔；16)
ⅱ‑
1精馏塔冷凝器冷凝cf4气体积聚在
ⅱ‑
1精馏塔底部，当
ⅱ‑
1精馏塔底部液位达到规定值后，开启cf4电加热器，并缓慢增加蒸发功率至额定值，精馏0.7个月后，
ⅱ‑
1精馏塔（52）建立浓度梯度，
ⅱ‑
1精馏塔顶部废气存放至cf4储罐另作他用，缓慢打开
ⅱ‑
1出料截止阀n，
ⅱ‑
1精馏塔塔底产品经过加温氮气复温汽化后进入
ⅱ‑
2精馏塔；17)
ⅱ‑
2精馏塔冷凝器冷凝cf4气体积聚在
ⅱ‑
2精馏塔底部，当
ⅱ‑
2精馏塔底部液位达到规定值后，开启cf4电加热器，并缓慢增加蒸发功率至额定值，精馏0.5个月后，
ⅱ‑
2精馏塔建立浓度梯度，
ⅱ‑
2精馏塔顶部废气存放至cf4储罐另作他用，缓慢打开
ⅱ‑
2出料截止阀p，
ⅱ‑
2精馏塔塔底产品经过加温氮气复温汽化后进入
ⅱ‑
t精馏塔；18)
ⅱ‑
t精馏塔冷凝器冷凝cf4气体积聚在
ⅱ‑
t精馏塔底部，当
ⅱ‑
t精馏塔底部液位达到规定值后，开启cf4电加热器，并缓慢增加蒸发功率至额定值，精馏0.2个月后，
ⅱ‑
t精馏塔建立浓度梯度，
ⅱ‑
t精馏塔顶部废气存放至cf4储罐另作他用，
ⅱ‑
t精馏塔塔底得到高丰度
13
cf4产品。
11.作为优选：所述
13
cf4精馏富集子系统前s级级联采用规整填料，后t级级联采用散堆填料,前s级采用规整填料可以大量去除杂质12cf4，大量且快速产出粗
13
cf4气体；后t级采用散堆填料可以高效浓缩
13
cf4，提高产品
13
cf4收率。
12.作为优选：所述复温换热器出口冷氮气有部分（p，总量5～7%）经过环境加温后作为
13
cf4精馏塔塔底液体加温气，用来汽化塔底液体。加热塔底液体后返回复温换热器出口。当复温换热器出口冷氮气无法提供足够冷量给
13
cf4精馏富集子系统时，可补充空分氮气到复温换热器出口。
13.本发明涉及一种双稳定同位素联产装置及使用方法，利用
18
o2沸点（89.94k，1 bar）低于
13
cf4（145.3k，1 bar），将
18
o稳定同位素精馏富集产生的冷氮气，作为
13
c稳定同位素精馏富集冷量来源，实现
13
c和
18
o稳定同位素高效联产，具体来说：
①ꢀ
18
o2富集子模块利用常压低温精馏，在精馏塔底部连续集聚富含
18
o液氧，通过前后级串联实现
18
o液氧富集；
②ꢀ
18
o2富集子模块级联采用前后级串联模式，每一级精馏塔上塔段由并联列管组成、下塔段由并联列管组成，且上下塔段并联列管数量不一致，即上精馏塔段数量多于下精馏塔段，上下塔段数量比为x/y（取值范围，2:1～4:1）；
③ꢀ
18
o2精馏富集子模块精馏冷源为液氮（80k，1bar），蒸发后冷氮气去
13
cf4精馏富集子模块；
④ꢀ
18
o2精馏富集子模块冷氮气经复温（复温至110k）进入
13
cf4精馏富集子模块，作为
13
cf4精馏富集冷源，冷却精馏塔顶cf4气体。复温后冷氮气部分经过环境升温至200k，然后吹扫
13
cf4精馏富集子模块底部出液管，汽化
13
cf4液体，作为下一级精馏原料；
⑤ꢀ
13
cf4富集子模块级联采用前后级串联模式，每一级精馏塔由并联列管组成，前后级精馏塔并联列管数不同，前级精馏塔并联列管数要多于后级精馏塔并联列管数，前后级精馏塔并联列管数量比为u/v（取值范围，1:1～5:1）。本发明将
18
o稳定同位素精馏富集产生的冷氮气，作为
13
c稳定同位素精馏富集冷量来源，实现
13
c和
18
o稳定同位素高效联产，提高了产出
18
o和
13
c稳定同位素的丰度，具有安全高效等优点。
附图说明
14.图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
15.下面将结合附图对本发明作详细的介绍：如图1所示，一种双稳定同位素联产装置，该装置由
18
o富集子模块和
13
c富集子模块组成，所述
18
o富集子模块原料气来自空分氧气，经氧气净化装置1纯化，原料氧气体积纯度达到5n,氧气净化装置1出口连接
ⅰ‑
1精馏塔中间蒸发器3进口，
ⅰ‑
1精馏塔中间蒸发器3上下分别连接
ⅰ‑
1精馏塔上塔段2底部、
ⅰ‑
1精馏塔下塔段4顶部，
ⅰ‑
1精馏塔上塔段1顶部连接
ⅰ‑
1精馏塔冷凝器5底部，所述
ⅰ‑
1精馏塔下塔段4底部共同连接
ⅰ‑
1出料截止阀a26进口、
ⅰ‑
1排液截止阀f31进口，
ⅰ‑
1出料截止阀a26出口连接
ⅰ‑
2精馏塔中间蒸发器8进口，
ⅰ‑
2精馏塔中间蒸发器8上下分别连接
ⅰ‑
2精馏塔上塔段7底部、
ⅰ‑
2精馏塔下塔段9顶部，
ⅰ‑
2精馏塔上塔段7顶部连接
ⅰ‑
2精馏塔冷凝器10底部，所述
ⅰ‑
2精馏塔下塔段9底部共同连接
ⅰ‑
2出料截止阀b27进口、
ⅰ‑
2排液截止阀g32进口、
ⅰ‑
1排液截止阀f31出口，
ⅰ‑
2出料截止阀b27出口连接下一级精馏塔中间蒸发器进口，
ⅰ‑
2排液截止阀g32出口连接下一级精馏塔底部、下一级精馏塔底部出料阀进口、下一级精馏塔底部排液阀进口。
16.所述
ⅰ‑
2出液截止阀27连接下一级精馏塔中间蒸发器进口，
ⅰ‑
n精馏塔中间蒸发器12上下分别连接
ⅰ‑
n精馏塔上塔段11底部、
ⅰ‑
n精馏塔下塔段13顶部，
ⅰ‑
n精馏塔上塔段11顶部连接
ⅰ‑
n精馏塔冷凝器14底部，
ⅰ‑
n精馏塔下塔段13底部共同连接
ⅰ‑
n出料截止阀c28进口、
ⅰ‑
n排液截止阀h33进口、上一级精馏塔底部排液截止阀出口，所述
ⅰ‑
n出料截止阀c28出口连接
ⅱ‑
1精馏塔中间蒸发器16进口，
ⅱ‑
1精馏塔中间蒸发器16上下分别连接
ⅱ‑
1精馏塔上塔段15底部、
ⅱ‑
1精馏塔下塔段17顶部，
ⅱ‑
1精馏塔下塔段17底部共同连接
ⅱ‑
1出料截止阀d29进口、
ⅱ‑
1排液截止阀i34进口、
ⅰ‑
n精馏塔底部排液截止阀h33出口，
ⅱ‑
1精馏塔上塔段15顶部连接
ⅱ‑
1精馏塔冷凝器18底部，所述
ⅱ‑
1出料截止阀d29出口连接
ⅱ‑
2精馏塔中间蒸发器20进口，
ⅱ‑
2精馏塔中间蒸发器20上下分别连接
ⅱ‑
2精馏塔上塔段19底部、
ⅱ‑
2精馏塔下塔段21顶部，
ⅱ‑
2精馏塔下塔段21底部共同连接
ⅱ‑
2出料截止阀e30进口、
ⅱ‑
2排液截止阀j35进口、
ⅱ‑
1精馏塔底部排液截止阀i34出口，
ⅱ‑
2排液截止阀j35出口安全排空，
ⅱ‑
2精馏塔上塔段19顶部连接
ⅱ‑
2精馏塔冷凝器22，所述
ⅱ‑
2出料截止阀e30出口连接下一级精馏塔中间蒸发器进口，产品浓缩塔23进料口连接上一级精馏塔出料截止阀出口，产品浓缩塔23出口连接产品净化塔24中部进料口，产品净化塔24上部出料口出
18
o2产品，产品浓缩塔23顶部、产品净化塔24顶部共同连接
ⅱ‑
m精馏塔冷凝器25底部。
17.所述
ⅰ‑
1精馏塔冷凝器5排气口、
ⅰ‑
2精馏塔冷凝器10排气口、
ⅰ‑
n精馏塔冷凝器14排气口、
ⅱ‑
1精馏塔冷凝器18排气口、
ⅱ‑
2精馏塔冷凝器22排气口、
ⅱ‑
m精馏塔冷凝器25排气口、以及其他省略的精馏塔冷凝器排气口，共同连接废气存储罐60进口，废气存储罐60出口连接止回阀36进口，止回阀36出口连接增压阀37进口，增压阀37出口连接空分asp原料氧气出口，
ⅰ‑
1精馏塔下塔段9底部、
ⅰ‑
2精馏塔下塔段9底部、
ⅰ‑
n精馏塔下塔段13底部、
ⅱ‑
1精
馏塔下塔段17底部、
ⅱ‑
2精馏塔下塔段21底部、产品浓缩塔23底部、产品净化塔24底部均设置有氧电加热器。
18.所述
ⅰ‑
1精馏塔冷凝器5冷氮气出口、
ⅰ‑
2精馏塔冷凝器10冷氮气出口、
ⅰ‑
n精馏塔冷凝器14冷氮气出口、
ⅱ‑
1精馏塔冷凝器18冷氮气出口、
ⅱ‑
2精馏塔冷凝器22冷氮气出口、
ⅱ‑
m精馏塔冷凝器25冷氮气出口、以及其他省略的精馏塔冷凝器冷氮气出口，共同连接氮气截止阀41进口，氮气截止阀41出口连接复温换热器42进口，复温换热器42出口氮气分为两股：
①
作为热源p，吹扫并汽化
13
cf4富集精馏塔底部出液，汽化
13
cf4作为下一级精馏原料；
②
直接进入
13
cf4富集精馏冷凝器，作为冷源，需要注意，
①
中氮气汽化
13
cf4后与
②
汇流；
ⅰ‑
1精馏塔冷凝器5液氮进口、
ⅰ‑
2精馏塔冷凝器10液氮进口、
ⅰ‑
n精馏塔冷凝器14液氮进口、
ⅱ‑
1精馏塔冷凝器18液氮进口、
ⅱ‑
2精馏塔冷凝器22液氮进口、
ⅱ‑
m精馏塔冷凝器25液氮进口共同连接液氮泵39出口，液氮泵39进口连接液氮罐38出口，液氮罐38进口连接液氮截止阀p65出口，液氮截止阀p65进口连接空分asp液氮。
19.所述
13
c富集子模块原料来自高纯cf4钢瓶气，经过吸附纯化装置43后进入
13
cf4精馏子模块，吸附纯化装置43出口连接cf4进料截止阀44进口，cf4进料截止阀44出口连接i
‑
1精馏塔45进料口，所述i
‑
1精馏塔45顶部连接i
‑
1精馏塔冷凝器46底部，i
‑
1精馏塔45底部连接i
‑
1出料截止阀k61进口，i
‑
1出料截止阀k61出口连接i
‑
2精馏塔66进料口，i
‑
2精馏塔66顶部连接i
‑
2精馏塔冷凝器49底部，i
‑
2精馏塔66底部连接i
‑
2出料截止阀l62进口，i
‑
2出料截止阀l62出口连接下一级
13
cf4精馏塔进料口，i
‑
s精馏塔50进料口连接上一级
13
cf4精馏塔出料截止阀出口，i
‑
s精馏塔50顶部连接i
‑
s精馏塔冷凝器51底部，i
‑
s精馏塔50底部连接i
‑
s出料截止阀m63进口，i
‑
s出料截止阀m63出口连接
ⅱ‑
1精馏塔52进料口。
20.所述
ⅱ‑
1精馏塔52顶部连接
ⅱ‑
1精馏塔冷凝器53底部，
ⅱ‑
1精馏塔52底部连接
ⅱ‑
1出料截止阀n64进口，
ⅱ‑
1出料截止阀n64出口连接
ⅱ‑
2精馏塔进料口，
ⅱ‑
2精馏塔54顶部连接
ⅱ‑
2精馏塔冷凝器55底部，
ⅱ‑
2精馏塔54底部连接
ⅱ‑
2出料截止阀p65进口，
ⅱ‑
2出料截止阀p65出口连接下一级
13
cf
4 精馏塔进料口，
ⅱ‑
t浓缩塔56进料口连接上一级
13
cf4精馏塔出料截止阀出口，
ⅱ‑
t浓缩塔56顶部连接
ⅱ‑
t精馏塔冷凝器57底部，
ⅱ‑
t精馏塔56底部出
13
c产品。
21.所述i
‑
1精馏塔冷凝器46氮气进口、i
‑
2精馏塔冷凝器49氮气进口、i
‑
s精馏塔冷凝器51氮气进口、
ⅱ‑
1精馏塔冷凝器53氮气进口、
ⅱ‑
2精馏塔冷凝器55氮气进口、
ⅱ‑
t精馏塔冷凝器57氮气进口共同连接复温换热器42出口，i
‑
1精馏塔冷凝器46氮气出口、i
‑
2精馏塔冷凝器49氮气出口、i
‑
s精馏塔冷凝器51氮气出口、
ⅱ‑
1精馏塔冷凝器53氮气出口、
ⅱ‑
2精馏塔冷凝器55氮气出口、
ⅱ‑
t精馏塔冷凝器57氮气出口、以及其他省略的精馏塔冷凝器氮气出口，共同连接氮气返流阀59进口，氮气返流阀59出口连接空分asp氮气进口，所述i
‑
1精馏塔冷凝器46排气口、i
‑
2精馏塔冷凝器49排气口、i
‑
s精馏塔冷凝器51排气口、
ⅱ‑
1精馏塔冷凝器53排气口、
ⅱ‑
2精馏塔冷凝器55排气口、
ⅱ‑
2精馏塔冷凝器57排气口，以及其他省略的精馏塔冷凝器排气口，共同连接cf4储罐58，i
‑
1精馏塔45、i
‑
2精馏塔66、i
‑
s精馏塔50、
ⅱ‑
1精馏塔52、
ⅱ‑
2精馏塔54、
ⅱ‑
t精馏塔5、以及其他省略的精馏塔，底部均设置cf4电加热器47。
22.一种双稳定同位素联产装置的使用方法，包括如下步骤：1）系统启动前需抽真空，打开出料截止阀a26～出料截止阀e30、增压阀37、出料截
止阀k61～出料截止阀p65、氮气截止阀41，关闭排液截止阀f31～排液截止阀j35，系统物料管路抽真空至小于10pa，关闭所有阀门,系统启动前，首先需预冷整套装置，缓慢打开液氮截止阀p65，空分常压液氮进入液氮罐38，等液氮罐38液位到达规定值后，启动液氮泵39，
ⅰ‑
1精馏塔冷凝器5、
ⅰ‑
2精馏塔冷凝器10、
ⅰ‑
n精馏塔冷凝器14、
ⅱ‑
1精馏塔冷凝器18、
ⅱ‑
2精馏塔冷凝器22、
ⅱ‑
m精馏塔冷凝器25、以及其他省略的精馏塔冷凝器，同时进液氮，装置开始冷却，当系统温度测点显示温度值降到设定值，空分原料氧气经过氧气净化装置1纯化后进入
ⅰ‑
1精馏塔中间蒸发器3，通过
ⅰ‑
1精馏塔冷凝器5冷凝在
ⅰ‑
1精馏塔下塔段4底部积聚，当
ⅰ‑
1精馏塔下塔段4积液浸没整个
ⅰ‑
1精馏塔下塔段4，开启氧电加热器6，并缓慢增加蒸发功率至额定值，精馏2.5个月后，
ⅰ‑
1精馏塔上塔段2和
ⅰ‑
1精馏塔下塔段4建立浓度梯度，此时缓慢打开增压阀37，
ⅰ‑
1精馏塔上塔段2顶部废气通过废气存储罐60、止回阀36、增压阀37返回空分装置40；2)打开
ⅰ‑
1出料截止阀a26，
ⅰ‑
1精馏塔下塔段4底部产品出冷箱复热汽化，而后进
ⅰ‑
2精馏塔中间蒸发器8，
ⅰ‑
2精馏塔冷凝器10液化塔内氧气，并积聚在
ⅰ‑
2精馏塔下塔段9底部，当
ⅰ‑
2精馏塔下塔段9积液浸没整个
ⅰ‑
2精馏塔下塔段9，开启氧电加热器6，并缓慢增加蒸发功率至额定值，精馏1.5个月后，
ⅰ‑
2精馏塔上塔段7和
ⅰ‑
2精馏塔下塔段9建立浓度梯度，
ⅰ‑
2精馏塔上塔段2顶部废气通过废气存储罐60、止回阀36、增压阀37返回空分装置40；3)打开
ⅰ‑
2出料截止阀b27，
ⅰ‑
2精馏塔下塔段9底部产品出冷箱复热汽化，而后进入下一级精馏塔，值得注意，本发明装置中，
18
o富集子模块分成规整填料系统和散堆填料系统，其中规整填料系统级联设置为
ⅰ‑
1、
ⅰ‑
2、...、
ⅰ‑
n，总共n级；散堆填料系统级联设置为
ⅱ‑
1、
ⅱ‑
2、...、
ⅱ‑
m，总共m级，规整填料系统每级级联塔操作过程与
ⅰ‑
1精馏塔、
ⅰ‑
2精馏塔一致；4)
ⅰ‑
n精馏塔中间蒸发器12进料来自上一级精馏塔下塔段底部出液截止阀出口，
ⅰ‑
n精馏塔冷凝器14液化塔内氧气，并积聚在
ⅰ‑
n精馏塔下塔段13底部，当
ⅰ‑
n精馏塔下塔段13积液浸没整个
ⅰ‑
n精馏塔下塔段13，开启氧电加热器6，并缓慢增加蒸发功率至额定值，精馏1个月后，
ⅰ‑
n精馏塔上塔段11和
ⅰ‑
n精馏塔下塔段13建立浓度梯度，
ⅰ‑
n精馏塔上塔段11顶部废气通过废气存储罐60、止回阀36、增压阀37返回空分装置40；5)打开
ⅰ‑
n出料截止阀c28，
ⅰ‑
n精馏塔下塔段13底部产品出冷箱复热汽化，然后进入散堆填料系统（
ⅱ‑
1、
ⅱ‑
2、...、
ⅱ‑
m）；6)首先，
ⅰ‑
n精馏塔下塔段13底部产品出冷箱复热汽化，进入
ⅱ‑
1精馏塔中间蒸发器16，
ⅱ‑
1精馏塔冷凝器18液化塔内氧气，并积聚在
ⅱ‑
1精馏塔下塔段17底部，当
ⅱ‑
1精馏塔下塔段17积液浸没整个
ⅱ‑
1精馏塔下塔段17，开启氧电加热器6，并缓慢增加蒸发功率至额定值，精馏0.8个月后，
ⅱ‑
1精馏塔上塔段15和
ⅱ‑
1精馏塔下塔段17建立浓度梯度，
ⅱ‑
1精馏塔上塔段15顶部废气通过废气存储罐60、止回阀36、增压阀37返回空分装置40；7)打开
ⅱ‑
1出料截止阀d29，
ⅱ‑
1精馏塔下塔段17底部产品出冷箱复热汽化，进入
ⅱ‑
2精馏塔中间蒸发器20，
ⅱ‑
2精馏塔冷凝器22液化塔内氧气，并积聚在
ⅱ‑
2精馏塔下塔段21底部，当
ⅱ‑
2精馏塔下塔段21积液浸没整个
ⅱ‑
2精馏塔下塔段21，开启氧电加热器6，并缓慢增加蒸发功率至额定值，精馏0.6个月后，
ⅱ‑
2精馏塔上塔段19和
ⅱ‑
2精馏塔下塔段21建立浓度梯度，
ⅱ‑
2精馏塔上塔段19顶部废气通过废气存储罐60、止回阀36、增压阀37返回空分装置40；
8)打开
ⅱ‑
2出料截止阀e30，
ⅱ‑
2精馏塔下塔段21底部产品出冷箱复热汽化，去下一级精馏塔，值得注意，本发明装置中，散堆填料系统级联设置为
ⅱ‑
1、
ⅱ‑
2、...、
ⅰ‑
m，总共m级，散堆填料系统每级级联塔操作过程与
ⅱ‑
1精馏塔、
ⅱ‑
2精馏塔一致；9)产品浓缩塔23原料来自上一级精馏塔下塔段底部出液截止阀出口，
ⅱ‑
m精馏塔冷凝器25液化产品浓缩塔23内氧气，并积聚在产品浓缩塔23底部，当产品浓缩塔23底部积液高度达到设定值后，开启氧电加热器6，并缓慢增加蒸发功率至额定值，精馏0.3个月后，产品浓缩塔23建立浓度梯度，产品浓缩塔23顶部废气通过废气存储罐60、止回阀36、增压阀37返回空分装置40；10)产品浓缩塔23底部液体已达到产品同位素丰度要求，为进一步提高产品化学纯度，将重组分杂质含量降低到0.1ppm以下，将产品浓缩塔23底部气体导入产品净化塔24上部，
ⅱ‑
m精馏塔冷凝器25液化产品净化塔24内氧气并积聚在产品净化塔24底部，当产品净化塔24底部积液高度达到设定值后，开启氧电加热器6，并缓慢增加蒸发功率至额定值，精馏32h，产品净化塔24顶部
18
o同位素产品（
18
o丰度≥90%）重组分杂质降低到0.1ppm以下，需要着重指出，散堆填料系统精馏级联
ⅱ‑
1、
ⅱ‑
2、...、
ⅱ‑
m，上塔段均采用规整填料，下塔段采用散堆填料，上塔段采用规整填料可增加每一级级联蒸发汽量，从而为下塔段提供更多原料液体；下塔段采用散堆填料，可有效降低hetp，增加理论板数，从而提高级联富集效率；11)
18
o2精馏富集子模块运行过程中，
ⅰ‑
1精馏塔冷凝器5、
ⅰ‑
2精馏塔冷凝器10、
ⅰ‑
n精馏塔冷凝器14、
ⅱ‑
1精馏塔冷凝器18、
ⅱ‑
2精馏塔冷凝器22、
ⅱ‑
m精馏塔冷凝器25、以及其他省略的精馏塔冷凝器冷，产生的冷氮气可作为
13
cf4精馏富集子模块冷源；12)装置启动先后顺序为先
18
o精馏富集子系统，后
13
cf4精馏富集子系统，打开氮气返流阀59，
18
o精馏富集子系统启动、精馏平衡过程中排放的冷氮气,可通过工艺管路先行预冷
13
cf4精馏富集子系统，当
13
cf4精馏富集子系统温度测点显示值降低到设定值，关闭工艺管路，缓慢打开氮气截止阀41，
ⅰ‑
1精馏塔冷凝器5、
ⅰ‑
2精馏塔冷凝器10、
ⅰ‑
n精馏塔冷凝器14、
ⅱ‑
1精馏塔冷凝器18、
ⅱ‑
2精馏塔冷凝器22、
ⅱ‑
m精馏塔冷凝器25、以及其他省略的精馏塔冷凝器，产生的冷氮气进入复温换热器42，冷氮气复温至100k；13)复温后冷氮气（100k）进入i
‑
1精馏塔冷凝器46、i
‑
2精馏塔冷凝器49、i
‑
s精馏塔冷凝器51、
ⅱ‑
1精馏塔冷凝器53、
ⅱ‑
2精馏塔冷凝器55、
ⅱ‑
t精馏塔冷凝器57、以及其他省略的精馏塔冷凝器，缓慢打开cf4进料截止阀44，高纯cf4（v/v≥99.999%）通过吸附纯化装置43纯化，纯度达到7n，然后进入i
‑
1精馏塔45，i
‑
1精馏塔冷凝器46冷凝cf4气体，液体cf4积聚在i
‑
1精馏塔45底部，当i
‑
1精馏塔45底部液位达到规定值后，开启cf4电加热器47，并缓慢增加蒸发功率至额定值，精馏2.2个月后，i
‑
1精馏塔45建立浓度梯度，i
‑
1精馏塔45顶部废气存放至cf4储罐58另作他用，缓慢打开i
‑
1出料截止阀k61，i
‑
1精馏塔45塔底产品经过加温氮气p复温汽化后进入i
‑
2精馏塔66；14)i
‑
2精馏塔冷凝器49冷凝cf4气体，液体cf4积聚在i
‑
2精馏塔66底部，当i
‑
2精馏塔66底部液位达到规定值后，开启cf4电加热器47，并缓慢增加蒸发功率至额定值，精馏1.5个月后，i
‑
2精馏塔66建立浓度梯度，i
‑
2精馏塔66顶部废气存放至cf4储罐58另作他用，缓慢打开i
‑
2出料截止阀l62，i
‑
2精馏塔66塔底产品经过加温氮气p复温汽化后进入下一级精馏塔，需要指出，
13
cf4精馏富集子系统设置（s t）级级联，分别为i
‑
1、i
‑
2、...、i
‑
s、
ⅱ‑
1、
ⅱ‑
2、...、
ⅱ‑
t，每级级联塔操作过程与i
‑
1精馏塔、i
‑
2精馏塔一致；15)i
‑
s精馏塔50原料气来自上一级级联塔塔底出液截止阀出口，i
‑
s精馏塔冷凝器51冷凝cf4气体积聚在i
‑
s精馏塔50底部，当i
‑
s精馏塔50底部液位达到规定值后，开启cf4电加热器47，并缓慢增加蒸发功率至额定值，精馏1个月后，i
‑
s精馏塔50建立浓度梯度，i
‑
s精馏塔50顶部废气存放至cf4储罐58另作他用，缓慢打开i
‑
s出料截止阀m63，i
‑
s精馏塔50塔底产品经过加温氮气p复温汽化后进入
ⅱ‑
1精馏塔52；16)
ⅱ‑
1精馏塔冷凝器53冷凝cf4气体积聚在
ⅱ‑
1精馏塔52底部，当
ⅱ‑
1精馏塔52底部液位达到规定值后，开启cf4电加热器47，并缓慢增加蒸发功率至额定值，精馏0.7个月后，
ⅱ‑
1精馏塔52建立浓度梯度，
ⅱ‑
1精馏塔52顶部废气存放至cf4储罐58另作他用，缓慢打开
ⅱ‑
1出料截止阀n64，
ⅱ‑
1精馏塔52塔底产品经过加温氮气p复温汽化后进入
ⅱ‑
2精馏塔54；17)
ⅱ‑
2精馏塔冷凝器55冷凝cf4气体积聚在
ⅱ‑
2精馏塔54底部，当
ⅱ‑
2精馏塔54底部液位达到规定值后，开启cf4电加热器47，并缓慢增加蒸发功率至额定值，精馏0.5个月后，
ⅱ‑
2精馏塔54建立浓度梯度，
ⅱ‑
2精馏塔54顶部废气存放至cf4储罐58另作他用，缓慢打开
ⅱ‑
2出料截止阀p65，
ⅱ‑
2精馏塔52塔底产品经过加温氮气p复温汽化后进入
ⅱ‑
t精馏塔56；18)
ⅱ‑
t精馏塔冷凝器57冷凝cf4气体积聚在
ⅱ‑
t精馏塔56底部，当
ⅱ‑
t精馏塔56底部液位达到规定值后，开启cf4电加热器47，并缓慢增加蒸发功率至额定值，精馏0.2个月后，
ⅱ‑
t精馏塔56建立浓度梯度，
ⅱ‑
t精馏塔56顶部废气存放至cf4储罐58另作他用，
ⅱ‑
t精馏塔56塔底得到高丰度
13
cf4产品。
23.所述
13
cf4精馏富集子系统前s级级联采用规整填料，后t级级联采用散堆填料,前s级采用规整填料可以大量去除杂质12cf4，大量且快速产出粗
13
cf4气体；后t级采用散堆填料可以高效浓缩
13
cf4，提高产品
13
cf4收率。
24.所述复温换热器42出口冷氮气有部分（p，总量5～7%）经过环境加温后作为
13
cf4精馏塔塔底液体加温气，用来汽化塔底液体。加热塔底液体后返回复温换热器42出口。当复温换热器42出口冷氮气无法提供足够冷量给
13
cf4精馏富集子系统时，可补充空分氮气到复温换热器42出口。
25.本发明涉及一种
13
c、
18
o稳定同位素联产技术及装置，利用
18
o2沸点（89.94k，1 bar）低于
13
cf4（145.3k，1 bar），将
18
o稳定同位素精馏富集产生的冷氮气，作为
13
c稳定同位素精馏富集冷量来源，实现
13
c和
18
o稳定同位素高效联产，具体来说：
①ꢀ
18
o2富集子模块利用常压低温精馏，在精馏塔底部连续集聚富含
18
o液氧，通过前后级串联实现
18
o液氧富集；
②ꢀ
18
o2富集子模块级联采用前后级串联模式，每一级精馏塔上塔段由并联列管组成、下塔段由并联列管组成，且上下塔段并联列管数量不一致，即上精馏塔段数量多于下精馏塔段，上下塔段数量比为x/y（取值范围，2:1～4:1）；
③ꢀ
18
o2精馏富集子模块精馏冷源为液氮（80k，1bar），蒸发后冷氮气去
13
cf4精馏富集子模块；
④ꢀ
18
o2精馏富集子模块冷氮气经复温（复温至110k）进入
13
cf4精馏富集子模块，作为
13
cf4精馏富集冷源，冷却精馏塔顶cf4气体。复温后冷氮气部分经过环境升温至200k，然后吹扫
13
cf4精馏富集子模块底部出液管，汽化
13
cf4液体，作为下一级精馏原料；
⑤ꢀ
13
cf4富集子模块级联采用前后级串联模式，每一级精馏塔由并联列管组成，前后级精馏塔并联列管数不同，前级精馏塔并联列管数要多于后级
精馏塔并联列管数，前后级精馏塔并联列管数量比为u/v（取值范围，1:1～5:1）。
26.其中， 图1所示为本发明一种双稳定同位素联产技术及装置构成示意图，图中各序号所示组成部分的明晰如下：1、氧气净化装置，2、
ⅰ‑
1精馏塔上塔段，3、
ⅰ‑
1精馏塔中间蒸发器，4、
ⅰ‑
1精馏塔下塔段，5、
ⅰ‑
1精馏塔冷凝器，6、氧电加热器，7、
ⅰ‑
2精馏塔上塔段，8、
ⅰ‑
2精馏塔中间蒸发器，9、
ⅰ‑
2精馏塔下塔段，10、
ⅰ‑
2精馏塔冷凝器，11、
ⅰ‑
n精馏塔上塔段，12、
ⅰ‑
n精馏塔中间蒸发器，13、
ⅰ‑
n精馏塔下塔段，14、
ⅰ‑
n精馏塔冷凝器，15、
ⅱ‑
1精馏塔上塔段，16、
ⅱ‑
1精馏塔中间蒸发器，17、
ⅱ‑
1精馏塔下塔段，18、
ⅱ‑
1精馏塔冷凝器，19、
ⅱ‑
2精馏塔上塔段，20、
ⅱ‑
2精馏塔中间蒸发器，21、
ⅱ‑
2精馏塔下塔段，22、
ⅱ‑
2精馏塔冷凝器，23、产品浓缩塔，24、产品净化塔，25、
ⅱ‑
m精馏塔冷凝器，26、
ⅰ‑
1出料截止阀，27、
ⅰ‑
2出料截止阀，28、
ⅰ‑
n出料截止阀，29、
ⅱ‑
1出料截止阀，30、
ⅱ‑
2出料截止阀，31、
ⅰ‑
1排液截止阀，32、
ⅰ‑
2排液截止阀，33、
ⅰ‑
n排液截止阀，34、
ⅱ‑
1排液截止阀，35、
ⅱ‑
2排液截止阀，36、止回阀，37、增压阀，38、液氮罐，39、液氮泵，40、空分设备asp，41、氮气截止阀，42、复温换热器，43、吸附纯化装置，44、cf4进料截止阀，45、i
‑
1精馏塔，46、i
‑
1精馏塔冷凝器，47、cf4电加热器，48、氮气安全阀，49、i
‑
2精馏塔冷凝器，50、i
‑
s精馏塔，51、i
‑
s精馏塔冷凝器，52、
ⅱ‑
1精馏塔，53、
ⅱ‑
1精馏塔冷凝器，54、
ⅱ‑
2精馏塔，55、
ⅱ‑
2精馏塔冷凝器，56、
ⅱ‑
t浓缩塔，57、
ⅱ‑
t精馏塔冷凝器，58、cf4储罐，59、氮气返流阀，60、废气存储罐，61、i
‑
1出料截止阀，62、i
‑
2出料截止阀，63、i
‑
s出料截止阀，64、
ⅱ‑
1出料截止阀，65、液氮截止阀，66、i
‑
2精馏塔。
27.如图1所示，本发明装置用来同步分离
18
o、
13
c稳定同位素。
18
o2精馏富集子模块冷源液氮（80k，1bar）蒸发后冷氮气经复温（复温至110k）进入
13
cf4精馏富集子模块，作为
13
cf4精馏富集冷源，冷却精馏塔顶cf4气体。
28.本发明实施例本发明一种
13
c、
18
o稳定同位素联产技术及装置，用来高效同步生产
13
c、
18
o稳定同位素。系统启动前需抽真空，打开阀门26～阀门30、阀门37、阀门61～阀门65、阀门41，关闭阀门31～阀门35，系统物料管路抽真空至小于10pa。关闭所有阀门。
29.系统启动前，首先需预冷整套装置。缓慢打开液氮截止阀p65，空分常压液氮进入液氮罐38，等液氮罐38液位到达规定值后，启动液氮泵39，
ⅰ‑
1精馏塔冷凝器5、
ⅰ‑
2精馏塔冷凝器10、
ⅰ‑
n精馏塔冷凝器14、
ⅱ‑
1精馏塔冷凝器18、
ⅱ‑
2精馏塔冷凝器22、
ⅱ‑
m精馏塔冷凝器25同时进液氮，装置开始冷却。当系统温度测点显示温度值降到设定值，空分原料氧气经过氧气净化装置1纯化后进入
ⅰ‑
1精馏塔中间蒸发器3，通过
ⅰ‑
1精馏塔冷凝器5冷凝在
ⅰ‑
1精馏塔下塔段4底部积聚，当
ⅰ‑
1精馏塔下塔段4积液浸没整个
ⅰ‑
1精馏塔下塔段4，开启氧电加热器6，并缓慢增加蒸发功率至额定值。精馏2.5个月后，
ⅰ‑
1精馏塔上塔段2和
ⅰ‑
1精馏塔下塔段4建立浓度梯度，此时缓慢打开增压阀37，
ⅰ‑
1精馏塔上塔段2顶部废气通过废气存储罐60、止回阀36、增压阀37返回空分装置40。
30.进一步，打开
ⅰ‑
1出料截止阀a26，
ⅰ‑
1精馏塔下塔段4底部产品出冷箱复热汽化，而后进
ⅰ‑
2精馏塔中间蒸发器8。
ⅰ‑
2精馏塔冷凝器10液化塔内氧气，并积聚在
ⅰ‑
2精馏塔下塔段9底部。当
ⅰ‑
2精馏塔下塔段9积液浸没整个
ⅰ‑
2精馏塔下塔段9，开启氧电加热器6，并缓慢增加蒸发功率至额定值。精馏1.5个月后，
ⅰ‑
2精馏塔上塔段7和
ⅰ‑
2精馏塔下塔段9建立浓度梯度，
ⅰ‑
2精馏塔上塔段2顶部废气通过废气存储罐60、止回阀36、增压阀37返回空分装置
40。
31.进一步，打开
ⅰ‑
2出料截止阀b27，
ⅰ‑
2精馏塔下塔段9底部产品出冷箱复热汽化，而后进入下一级精馏塔。值得注意，本发明装置中，
18
o富集子模块分成规整填料系统和散堆填料系统，其中规整填料系统级联设置为
ⅰ‑
1、
ⅰ‑
2、...、
ⅰ‑
n，总共n级；散堆填料系统级联设置为
ⅱ‑
1、
ⅱ‑
2、...、
ⅱ‑
m，总共m级。规整填料系统每级级联塔操作过程与
ⅰ‑
1精馏塔、
ⅰ‑
2精馏塔一致。
32.进一步，
ⅰ‑
n精馏塔中间蒸发器12进料来自上一级精馏塔下塔段底部出液截止阀出口，
ⅰ‑
n精馏塔冷凝器14液化塔内氧气，并积聚在
ⅰ‑
n精馏塔下塔段13底部。当
ⅰ‑
n精馏塔下塔段13积液浸没整个
ⅰ‑
n精馏塔下塔段13，开启氧电加热器6，并缓慢增加蒸发功率至额定值。精馏1个月后，
ⅰ‑
n精馏塔上塔段11和
ⅰ‑
n精馏塔下塔段13建立浓度梯度，
ⅰ‑
n精馏塔上塔段11顶部废气通过废气存储罐60、止回阀36、增压阀37返回空分装置40。
33.打开
ⅰ‑
n出料截止阀c28，
ⅰ‑
n精馏塔下塔段13底部产品出冷箱复热汽化，然后进入散堆填料系统（
ⅱ‑
1、
ⅱ‑
2、...、
ⅱ‑
m）。
34.首先，
ⅰ‑
n精馏塔下塔段13底部产品出冷箱复热汽化，进入
ⅱ‑
1精馏塔中间蒸发器16，
ⅱ‑
1精馏塔冷凝器18液化塔内氧气，并积聚在
ⅱ‑
1精馏塔下塔段17底部。当
ⅱ‑
1精馏塔下塔段17积液浸没整个
ⅱ‑
1精馏塔下塔段17，开启氧电加热器6，并缓慢增加蒸发功率至额定值。精馏0.8个月后，
ⅱ‑
1精馏塔上塔段15和
ⅱ‑
1精馏塔下塔段17建立浓度梯度，
ⅱ‑
1精馏塔上塔段15顶部废气通过废气存储罐60、止回阀36、增压阀37返回空分装置40。
35.进一步，打开
ⅱ‑
1出料截止阀d29，
ⅱ‑
1精馏塔下塔段17底部产品出冷箱复热汽化，进入
ⅱ‑
2精馏塔中间蒸发器20，
ⅱ‑
2精馏塔冷凝器22液化塔内氧气，并积聚在
ⅱ‑
2精馏塔下塔段21底部。当
ⅱ‑
2精馏塔下塔段21积液浸没整个
ⅱ‑
2精馏塔下塔段21，开启氧电加热器6，并缓慢增加蒸发功率至额定值。精馏0.6个月后，
ⅱ‑
2精馏塔上塔段19和
ⅱ‑
2精馏塔下塔段21建立浓度梯度，
ⅱ‑
2精馏塔上塔段19顶部废气通过废气存储罐60、止回阀36、增压阀37返回空分装置40。
36.进一步，打开
ⅱ‑
2出料截止阀e30，
ⅱ‑
2精馏塔下塔段21底部产品出冷箱复热汽化，去下一级精馏塔。值得注意，本发明装置中，散堆填料系统级联设置为
ⅱ‑
1、
ⅱ‑
2、...、
ⅰ‑
m，总共m级，散堆填料系统每级级联塔操作过程与
ⅱ‑
1精馏塔、
ⅱ‑
2精馏塔一致。
37.进一步，产品浓缩塔23原料来自上一级精馏塔下塔段底部出液截止阀出口，
ⅱ‑
m精馏塔冷凝器25液化产品浓缩塔23内氧气，并积聚在产品浓缩塔23底部。当产品浓缩塔23底部积液高度达到设定值后，开启氧电加热器6，并缓慢增加蒸发功率至额定值。精馏0.3个月后，产品浓缩塔23建立浓度梯度，产品浓缩塔23顶部废气通过废气存储罐60、止回阀36、增压阀37返回空分装置40。
38.进一步，产品浓缩塔23底部液体已达到产品同位素丰度要求，为进一步提高产品化学纯度，将重组分杂质含量降低到0.1ppm以下，将产品浓缩塔23底部气体导入产品净化塔24上部，
ⅱ‑
m精馏塔冷凝器25液化产品净化塔24内氧气并积聚在产品净化塔24底部。当产品净化塔24底部积液高度达到设定值后，开启氧电加热器6，并缓慢增加蒸发功率至额定值。精馏32h，产品净化塔24顶部
18
o同位素产品（
18
o丰度≥90%）重组分杂质降低到0.1ppm以下。需要着重指出，散堆填料系统精馏级联
ⅱ‑
1、
ⅱ‑
2、...、
ⅱ‑
m，上塔段均采用规整填料，下塔段采用散堆填料。上塔段采用规整填料可增加每一级级联蒸发汽量，从而为下塔段提
供更多原料液体；下塔段采用散堆填料，可有效降低hetp，增加理论板数，从而提高级联富集效率。
39.18
o2精馏富集子模块运行过程中，
ⅰ‑
1精馏塔冷凝器5、
ⅰ‑
2精馏塔冷凝器10、
ⅰ‑
n精馏塔冷凝器14、
ⅱ‑
1精馏塔冷凝器18、
ⅱ‑
2精馏塔冷凝器22、
ⅱ‑
m精馏塔冷凝器25、以及其他省略的精馏塔冷凝器，产生的冷氮气可作为
13
cf4精馏富集子模块冷源。
40.需要注意，本发明装置启动先后顺序为先
18
o精馏富集子系统，后
13
cf4精馏富集子系统。打开氮气反流阀59，
18
o精馏富集子系统启动、精馏平衡过程中排放的冷氮气（氮气截止阀41前）可通过工艺管路先行预冷
13
cf4精馏富集子系统。当
13
cf4精馏富集子系统温度测点显示值降低到设定值，关闭工艺管路。缓慢打开氮气截止阀41，
ⅰ‑
1精馏塔冷凝器5、
ⅰ‑
2精馏塔冷凝器10、
ⅰ‑
n精馏塔冷凝器14、
ⅱ‑
1精馏塔冷凝器18、
ⅱ‑
2精馏塔冷凝器22、
ⅱ‑
m精馏塔冷凝器25、以及其他省略的精馏塔冷凝器，产生的冷氮气进入复温换热器42，冷氮气复温至100k。
41.进一步，复温后冷氮气（100k）进入i
‑
1精馏塔冷凝器46、i
‑
2精馏塔冷凝器49、i
‑
s精馏塔冷凝器51、
ⅱ‑
1精馏塔冷凝器53、
ⅱ‑
2精馏塔冷凝器55、
ⅱ‑
t精馏塔冷凝器57、以及其他省略的精馏塔冷凝器。
42.缓慢打开cf4进料截止阀44，高纯cf4（v/v≥99.999%）通过吸附纯化装置43纯化，纯度达到7n，然后进入i
‑
1精馏塔45。i
‑
1精馏塔冷凝器46冷凝cf4气体，液体cf4积聚在i
‑
1精馏塔45底部。当i
‑
1精馏塔45底部液位达到规定值后，开启cf4电加热器47，并缓慢增加蒸发功率至额定值。精馏2.2个月后，i
‑
1精馏塔45建立浓度梯度，i
‑
1精馏塔45顶部废气存放至cf4储罐58另作他用。缓慢打开i
‑
1出料截止阀k61，i
‑
1精馏塔45塔底产品经过加温氮气p复温汽化后进入i
‑
2精馏塔66。
43.进一步，i
‑
2精馏塔冷凝器49冷凝cf4气体，液体cf4积聚在i
‑
2精馏塔66底部。当i
‑
2精馏塔66底部液位达到规定值后，开启cf4电加热器47，并缓慢增加蒸发功率至额定值。精馏1.5个月后，i
‑
2精馏塔66建立浓度梯度，i
‑
2精馏塔66顶部废气存放至cf4储罐58另作他用。缓慢打开i
‑
2出料截止阀l62，i
‑
2精馏塔66塔底产品经过加温氮气p复温汽化后进入下一级精馏塔。需要指出，
13
cf4精馏富集子系统设置（s t）级级联，分别为i
‑
1、i
‑
2、...、i
‑
s、
ⅱ‑
1、
ⅱ‑
2、...、
ⅱ‑
t。每级级联塔操作过程与i
‑
1精馏塔、i
‑
2精馏塔一致。
44.进一步，i
‑
s精馏塔50原料气来自上一级级联塔塔底出液截止阀出口。i
‑
s精馏塔冷凝器51冷凝cf4气体积聚在i
‑
s精馏塔50底部，当i
‑
s精馏塔50底部液位达到规定值后，开启cf4电加热器47，并缓慢增加蒸发功率至额定值。精馏1个月后，i
‑
s精馏塔50建立浓度梯度，i
‑
s精馏塔50顶部废气存放至cf4储罐58另作他用。缓慢打开i
‑
s出料截止阀m63，i
‑
s精馏塔50塔底产品经过加温氮气p复温汽化后进入
ⅱ‑
1精馏塔52。
45.进一步，
ⅱ‑
1精馏塔冷凝器53冷凝cf4气体积聚在
ⅱ‑
1精馏塔52底部，当
ⅱ‑
1精馏塔52底部液位达到规定值后，开启cf4电加热器47，并缓慢增加蒸发功率至额定值。精馏0.7个月后，
ⅱ‑
1精馏塔52建立浓度梯度，
ⅱ‑
1精馏塔52顶部废气存放至cf4储罐58另作他用。缓慢打开
ⅱ‑
1出料截止阀n64，
ⅱ‑
1精馏塔52塔底产品经过加温氮气p复温汽化后进入
ⅱ‑
2精馏塔54。
46.进一步，
ⅱ‑
2精馏塔冷凝器55冷凝cf4气体积聚在
ⅱ‑
2精馏塔54底部，当
ⅱ‑
2精馏塔54底部液位达到规定值后，开启cf4电加热器47，并缓慢增加蒸发功率至额定值。精馏0.5
个月后，
ⅱ‑
2精馏塔54建立浓度梯度，
ⅱ‑
2精馏塔54顶部废气存放至cf4储罐58另作他用。缓慢打开
ⅱ‑
2出料截止阀p65，
ⅱ‑
2精馏塔52塔底产品经过加温氮气p复温汽化后进入
ⅱ‑
t精馏塔56。
47.进一步，
ⅱ‑
t精馏塔冷凝器57冷凝cf4气体积聚在
ⅱ‑
t精馏塔56底部，当
ⅱ‑
t精馏塔56底部液位达到规定值后，开启cf4电加热器47，并缓慢增加蒸发功率至额定值。精馏0.2个月后，
ⅱ‑
t精馏塔56建立浓度梯度，
ⅱ‑
t精馏塔56顶部废气存放至cf4储罐58另作他用。
ⅱ‑
t精馏塔56塔底得到高丰度
13
cf4产品（产品丰度（
13
c）≥92%）。
48.需要指出，
13
cf4精馏富集子系统前s级级联采用规整填料，后t级级联采用散堆填料。前s级采用规整填料可以大量去除杂质
12
cf4，大量且快速产出粗
13
cf4气体；后t级采用散堆填料可以高效浓缩
13
cf4，提高产品
13
cf4收率。
49.还需指出，复温换热器42出口冷氮气有部分（p，总量5～7%）经过环境加温后作为
13
cf4精馏塔塔底液体加温气，用来汽化塔底液体。加热塔底液体后返回复温换热器42出口。当复温换热器42出口冷氮气无法提供足够冷量给
13
cf4精馏富集子系统时，可补充空分氮气到复温换热器42出口。 本发明一种
13
c、
18
o稳定同位素联产技术及装置，利用
18
o2沸点（89.94k，1 bar）低于
13
cf4（145.3k，1 bar），将
18
o稳定同位素精馏富集产生的冷氮气，作为
13
c稳定同位素精馏富集冷量来源，实现
13
c和
18
o稳定同位素高效联产，具体来说：
①ꢀ
18
o2富集子模块利用常压低温精馏，在精馏塔底部连续集聚富含
18
o液氧，通过前后级串联实现
18
o液氧富集；
②ꢀ
18
o2富集子模块级联采用前后级串联模式，每一级精馏塔上塔段由并联列管组成、下塔段由并联列管组成，且上下塔段并联列管数量不一致，即上精馏塔段数量多于下精馏塔段，上下塔段数量比为x/y（取值范围，2:1～4:1）；
③ꢀ
18
o2精馏富集子模块精馏冷源为液氮（80k，1bar），蒸发后冷氮气去
13
cf4精馏富集子模块；
④ꢀ
18
o2精馏富集子模块冷氮气经复温（复温至110k）进入
13
cf4精馏富集子模块，作为
13
cf4精馏富集冷源，冷却精馏塔顶cf4气体。复温后冷氮气部分经过环境升温至200k，然后吹扫
13
cf4精馏富集子模块底部出液管，汽化
13
cf4液体，作为下一级精馏原料；
⑤ꢀ
13
cf4富集子模块级联采用前后级串联模式，每一级精馏塔由并联列管组成，前后级精馏塔并联列管数不同，前级精馏塔并联列管数要多于后级精馏塔并联列管数，前后级精馏塔并联列管数量比为u/v（取值范围，1:1～5:1）。