一种全精馏提纯回收氩气的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种全精馏提纯回收氩气的装置，其包括粗氩气提纯回收系统和氩气循环系统，粗氩气提纯回收系统包括原料气压缩机组、主换热器、脱氧塔、精氩塔、过冷器，氩气循环系统包括循环气压缩机组和膨胀机，各设备均通过相应管路进行连接；氩气循环系统为冷箱提供低温以及为氩气液化提供冷量，该装置制得的高纯液氮中的氧气含量＜1.5ppm、氮气含量＜4ppm。本实用新型专利技术通过循环机提供冷量，在提纯氩气的同时，也对氩气进行了液化，弥补了煤化工配套空分的不足；并通过合理配置换热流程，使得能量利用最优化，减少冷量的损失，最大程度的回收氩气，减少浪费，具有一定的经济效益。

A complete distillation unit for purification and recovery of argon gas

The utility model relates to a full distillation and purification recovery device, which includes a crude argon purification recovery system and an argon circulation system. The crude argon purification recovery system includes a raw material pressure compressor unit, a main heat exchanger, a deoxidizer, a fine argon tower, an supercooled unit, and an argon circulation system including a circulating gas compressor unit and an expander. The equipment is connected through the corresponding pipeline, and the argon circulation system provides cold tank with low temperature and provides cold for argon liquefaction. The oxygen content in high pure liquid nitrogen made by this device is less than 1.5ppm, and nitrogen content is less than 4ppm. The utility model provides the cooling amount by the circulation machine, and liquefied the argon gas at the same time, and then liquefied the argon gas to make up the shortage of the auxiliary air separation of the coal chemical industry, and through the rational distribution of the heat transfer process, the energy utilization is optimized, the loss of the cooling amount is reduced, the maximum recovery of argon gas is reduced, and the waste is reduced to a certain extent. Economic benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种全精馏提纯回收氩气的装置
本技术涉及气体分离
，尤其涉及一种全精馏提纯回收氩气的装置。
技术介绍
氩气是一种无色无臭的惰性气体，其分子式为Ar，分子量为39.95，蒸汽压为202.64kPa(-179℃)，熔点-189.2℃，沸点-185.7℃。在工业生产中，氩气通常被用作一种高效的保护气体，使用十分广泛。氩气的主要来源是从大空分中作为副产品产出。在钢铁厂配套的空分中一般会有纯氩气产生。但在煤化工工艺使用的空分设备中，由于煤化工工艺本身不需要氩气，所以配套空分一般不产纯氩气，这种空分会配套增效塔，增效塔顶部出来的粗氩气，一般含氩量为85％，其余大部分为氧气，极少部分为氮气，不含其它杂质。这部分粗氩气会直接放空，造成浪费。
技术实现思路
本技术在于克服现有技术中的缺陷，针对煤化工配套空分特点，开发用低温全精馏的方法提纯粗氩气得到纯氩气，准确的说是得到纯液氩，其具体提供了一种全精馏提纯回收氩气的装置，以减少浪费。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：本技术的第一个目的是提供一种全精馏提纯回收氩气的装置，其包括：粗氩气提纯回收系统，其包括通过管路连接的原料气压缩机组、主换热器、脱氧塔、精氩塔、过冷器，其中，所述主换热器、脱氧塔、精氩塔和过冷器均设置在冷箱中，所述脱氧塔包括设置于脱氧塔底部的脱氧塔再沸器和设置于脱氧塔顶部的脱氧塔冷凝蒸发器，所述精氩塔包括设置于精氩塔底部的精氩塔再沸器和设置于精氩塔顶部的精氩塔冷凝蒸发器；氩气循环系统，其包括通过管路连接的循环气压缩机组和膨胀机，所述循环气压缩机组和膨胀机通过相应的管路分别与粗氩气提纯回收系统中相应的设备进行连接。为了进一步优化上述装置，本技术所采取的技术措施还包括：进一步地，所述原料气压缩机组包括依次管路连接的原料气压缩机和原料气压缩机后冷却器，所述循环气压缩机组包括依次管路连接的循环气压缩机和循环气压缩机后冷却器，所述膨胀机包括依次管路连接的膨胀机增压端、增压后冷却器和膨胀机膨胀端；其中所述膨胀机膨胀端设置在所述冷箱中。进一步地，所述脱氧塔再沸器、脱氧塔冷凝蒸发器、精氩塔再沸器、精氩塔冷凝蒸发器均为沉浸式换热器。进一步地，所述脱氧塔和精氩塔采用规整填料结构、散堆填料结构或筛板塔结构。进一步地，所述粗氩气提纯回收系统内的各设备的连接管路包括：用于将粗氩气依次通过原料气压缩机组、主换热器送至脱氧塔中上部的进料管；用于将脱氧粗氩气从脱氧塔顶部送至精氩塔中部的的脱氧粗氩气管以及将高纯液氩从精氩塔底部送出的液氩管；用于将部分脱氧粗氩气从脱氧粗氩气管送至脱氧塔冷凝蒸发器的脱氧粗氩气支管以及将脱氧粗氩气冷凝液送回至脱氧塔顶部的脱氧粗氩气冷凝液回流管；用于将氮气从精氩塔顶部送出经过主换热器回收冷量排放的氮气管，用于将部分氮气从氮气管送至精氩塔冷凝蒸发器的氮气支管以及将氮气冷凝液送回至精氩塔顶部的氮气冷凝液回流管。用于将氮气和氧气的混合气从脱氮塔下部送出经过主换热器回收冷量后排放的混合气管，用于将含氧液体从脱氧塔底部排放的含氧液体管。进一步地，所述氩气循环系统中各设备与所述粗氩气提纯回收系统中各设备的连接管路包括：用于将脱氧塔冷凝蒸发器和精氩塔冷凝蒸发器的顶部排出的混合后的氩气循环气经由过冷器、主换热器回收冷量后送至循环气压缩机组的循环气管；用于将循环气从循环气压缩机组送至主换热器的循环气返回管；用于将部分循环气从主换热器送至脱氧塔再沸器的第一循环气返回管以及用于将部分循环气冷凝液返回至脱氧塔冷凝蒸发器的第一循环气凝液返回管；用于将部分循环气从主换热器送至精氩塔再沸器的第二循环气返回管以及用于将部分循环气冷凝液返回至精氩塔冷凝蒸发器的第二循环气凝液返回管。进一步地，所述循环气返回管上设置循环气返回支管，该循环气返回支管用于将部分循环气依次经由膨胀机增压端、增压后冷却器、主换热器、膨胀机膨胀端送回并合并至过冷器出口的循环气管；更进一步地，从主换热器的中部引出循环气连通至膨胀机膨胀端。进一步地，第一循环气凝液返回管上设置连接至精氩塔冷凝蒸发器的第一循环气凝液返回支管。进一步地，所述主换热器出口的进料管、脱氧粗氩气管、第一循环气凝液返回管、第二循环气凝液返回管、第一循环气凝液返回支管上均设置调节阀。进一步地，该装置还包括用于储存高纯液氮的液氮储槽。本技术的第二个目的是提供一种采用上述装置进行全精馏提纯回收氩气的方法，其包括如下步骤：步骤1)粗氩气的增压冷却：含有氧气和氢气的粗氩气进入原料气压缩机组进行增压和初步冷却，并通过主换热器进一步冷却至液化温度；步骤2)粗氩气的精馏提纯：液化温度下的粗氩气进入脱氧塔的中下部进行精馏分离，在脱氧塔的顶部获得脱氧粗氩气，在脱氧塔的底部排出含氧液体；脱氧粗氩气从脱氧塔的顶部排出进入精氩塔的中部进行精馏分离，在精氩塔的底部获得高纯液氩，在精氩塔的顶部排出氮气；其中，所述主换热器、脱氧塔、精氩塔均设置在冷箱中，氩气循环系统为所述冷箱提供低温以及为氩气液化提供冷量。为了进一步优化上述方法，本技术的技术措施包括：进一步地，所述粗氩气的组成(体积含量)为Ar：82～87％；O2：12～18％；N2：0.01～0.03％，更进一步地，所述粗氩气的组成(体积含量)为Ar：85％；O2：14.98％；N2：0.02％。进一步地，所述原料气压缩机组出口的粗氩气的压力为0.6MPaA，温度为40℃。进一步地，在所述步骤2)中，在脱氧塔的精馏分离中，脱氧塔底部的脱氧塔再沸器提供脱氧塔精馏所需要的气体，脱氧塔顶部的脱氧塔冷凝蒸发器提供脱氧塔精馏所需要的液体；在精氩塔的精馏分离中，精氩塔底部的精氩塔再沸器提供精氩塔精馏所需要的气体，精氩塔顶部的精氩塔冷凝蒸发器提供精氩塔精馏所需要的液体；其中，所述脱氧塔再沸器和精氩塔再沸器的热源均为来自氩气循环系统的循环氩气，冷源分别为脱氧塔底部的液体和精氩塔底部的液体，在换热过程中，循环氩气液化为液体，塔底部的液体汽化产生气体；其中，所述脱氧塔冷凝蒸发器和精氩塔冷凝蒸发器的热源分别为脱氧粗氩气和氮气，冷源均为液氩，在换热过程中，脱氧粗氩气和氮气分别冷凝为液体，液氩汽化产生气体，来自脱氧塔冷凝蒸发器和精氩塔冷凝蒸发器的汽化气体混合送入氩气循环系统。进一步地，所述氮气循环系统的运行步骤包括：从冷箱出来的循环气经过循环压缩机组压缩降温后，分成两部分：一部分进入膨胀机增压端增压后经过增压后冷却器冷却进入主换热器，从主换热器中部抽出进入膨胀机膨胀端进行膨胀，降温降压后进入主换热器复热回循环压缩机；另一部分进入主换热器，被返流的循环气降温后，分为两部分：一部分进入脱氧塔再沸器作为热源，其通过相变释放热量，汽化脱氧塔底部的液体，本身被液化为液体；另一部分进入精氩塔再沸器作为热源，通过相变释放热量，汽化精氩塔底部的液体，本身被液化为液体；脱氧塔再沸器和精氩塔再沸器排出的液化液体节流后分别进入脱氧塔冷凝蒸发器和精氩塔冷凝蒸发器，然后分别冷却脱氧粗氩气和氮气以各自为脱氧塔和精氩塔提供精馏液体；其中，脱氧塔冷凝蒸发器和精氩塔冷凝蒸发器中的液氩分别汽化产生气体，该气体经混合后与脱氧塔再沸器和精氩塔再沸器分别排出的未节流的液化液体在过冷器中进行换热，来自过冷器的气体与膨胀机膨胀端膨胀后的气体混合成为循环气，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全精馏提纯回收氩气的装置，其特征在于，包括粗氩气提纯回收系统，其包括通过管路连接的原料气压缩机组(11)、主换热器(12)、脱氧塔(13)、精氩塔(14)、过冷器(15)，其中，所述主换热器(12)、脱氧塔(13)、精氩塔(14)和过冷器(15)均设置在冷箱(1)中，所述脱氧塔(13)包括设置于脱氧塔(13)底部的脱氧塔再沸器(131)和设置于脱氧塔(11)顶部的脱氧塔冷凝蒸发器(132)，所述精氩塔(14)包括设置于精氩塔(14)底部的精氩塔再沸器(141)和设置于精氩塔(14)顶部的精氩塔冷凝蒸发器(142)；氩气循环系统，其包括通过管路连接的循环气压缩机组(21)和膨胀机(22)，所述循环气压缩机组(21)和膨胀机(22)通过相应的管路分别与粗氩气提纯回收系统中相应的设备进行连接。

【技术特征摘要】
1.一种全精馏提纯回收氩气的装置，其特征在于，包括粗氩气提纯回收系统，其包括通过管路连接的原料气压缩机组(11)、主换热器(12)、脱氧塔(13)、精氩塔(14)、过冷器(15)，其中，所述主换热器(12)、脱氧塔(13)、精氩塔(14)和过冷器(15)均设置在冷箱(1)中，所述脱氧塔(13)包括设置于脱氧塔(13)底部的脱氧塔再沸器(131)和设置于脱氧塔(11)顶部的脱氧塔冷凝蒸发器(132)，所述精氩塔(14)包括设置于精氩塔(14)底部的精氩塔再沸器(141)和设置于精氩塔(14)顶部的精氩塔冷凝蒸发器(142)；氩气循环系统，其包括通过管路连接的循环气压缩机组(21)和膨胀机(22)，所述循环气压缩机组(21)和膨胀机(22)通过相应的管路分别与粗氩气提纯回收系统中相应的设备进行连接。2.根据权利要求1所述的一种全精馏提纯回收氩气的装置，其特征在于，所述原料气压缩机组(11)包括依次管路连接的原料气压缩机(111)和原料气压缩机后冷却器(112)，所述循环气压缩机组(21)包括依次管路连接的循环气压缩机(211)和循环气压缩机后冷却器(212)，所述膨胀机(22)包括依次管路连接的膨胀机增压端(221)、增压后冷却器(222)和膨胀机膨胀端(223)；其中所述膨胀机膨胀端(223)设置在所述冷箱(1)中。3.根据权利要求1所述的一种全精馏提纯回收氩气的装置，其特征在于，所述脱氧塔再沸器(131)、脱氧塔冷凝蒸发器(132)、精氩塔再沸器(133)、精氩塔冷凝蒸发器(134)均为沉浸式换热器。4.根据权利要求1所述的一种全精馏提纯回收氩气的装置，其特征在于，所述脱氧塔(13)和精氩塔(14)采用规整填料结构、散堆填料结构或筛板塔结构。5.根据权利要求2所述的一种全精馏提纯回收氩气的装置，其特征在于，所述粗氩气提纯回收系统内的各设备的连接管路包括：用于将粗氩气依次通过原料气压缩机组(11)、主换热器(12)送至脱氧塔(13)中上部的进料管(L1)；用于将脱氧粗氩气从脱氧塔(13)顶部送至精氩塔(14)中部的的脱氧粗氩气管(L2)以及将高纯液氩从精氩塔(14)底部送出的液氩管(L3)；用于将部分脱氧粗氩气从脱氧粗氩气管(L2)送至脱氧塔冷凝蒸发器(132)的脱氧粗氩气支管(L21)以及将脱氧粗氩气冷凝液送回至脱氧塔(13)顶部的脱氧粗氩气冷凝液回流管(L22)；...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝文炳，
申请(专利权)人：上海联风能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31