一种精馏法去除一氧化碳的氩气回收装置及操作方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开的属于氩气回收技术领域，具体为一种精馏法去除一氧化碳的氩气回收装置及操作方法，该该氩气回收装置包括氩气压缩机、除氧反应炉、冷却器、氩气预冷纯化系统和精馏冷箱，所述精馏冷箱内安装有换热器、氩塔再沸器、精氩塔、粗液氩节流阀V2、纯液氩节流阀、循环液氩节流阀V5和氩塔冷凝蒸发器，本发明专利技术的优势是利用回收现场会有液氩提供的便利，用液氩提供冷量；利用水电解制氢产生的氢气去除混入的氧气，再利用低温精馏法脱除氮气、一氧化碳，和过量的氢气，其最大优势在于既省下了除一氧化碳设备，又大大提高了原料气对氧含量的容忍度，提高了氩气的回收率，简化了低温精馏的流程和操作，降低了运行能耗。降低了运行能耗。降低了运行能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种精馏法去除一氧化碳的氩气回收装置及操作方法


[0001]本专利技术涉及氩气回收
，具体为一种精馏法去除一氧化碳的氩气回收装置及操作方法。

技术介绍

[0002]直拉法(Czochralski method)是生产单晶硅的主要方法,全球70％～80％的单晶硅通过直拉法生产。最常用的直拉法生产单晶硅工艺是采用即像真空工艺又像流动气氛工艺的减压拉晶工艺；减压工艺是在硅单晶拉制过程中,连续等速地向单晶炉炉膛内通入高纯度氩气，同时真空泵不断地从炉膛向外抽送氩气,保持炉膛内真空度稳定在20托左右,这种工艺既有真空工艺的特点,又有流动气氛工艺的特点。减压拉晶工艺的真空泵一般采用滑阀泵，滑阀泵是用油来保持密封的机械真空泵。氩气携带单晶拉制过程中由于高温而产生的硅氧化物和杂质挥发物，并通过真空泵的抽送排放到大气。
[0003]通过对排放氩气的分析，主要杂质成分为，氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等烷烃，液态润滑油雾；回收利用这部分氩气有很大现实意义。
[0004]氩气回收纯化的公知技术：对来自单晶炉回收的氩气进行粗除油，再经压缩冷却后高精度除油除尘；接着通过高温催化使甲烷等烃类和一氧化碳同氧气反应生产水和二氧化碳，催化反应中保证氧气过量(杂质氧气不够则加入氧气)；通过冷却后在催化剂作用下使过量氧气同加入的氢气反应生成水，并保证反应氢气过量，处理后氩气中杂质成分为水、二氧化碳、氢气和氮气；最后经过氩气常温吸附单元吸附水和二氧化碳，得到只含有氮气和氢气为杂质的粗氩气。氩气常温吸附单元由二个吸附器组成，吸附器中装有吸附水和二氧化碳的吸附剂，一个吸附器进行吸附工作，另一个吸附器进行包括泄压、加温、吹冷的再生工作。所述再生工作的气体使用氮气，该再生氮气来自冷箱中低温精馏塔生产或外购，氩气常温吸附单元通过时间程序控制器自动控制运行切换。
[0005]专利《单晶硅生产中氩气回收纯化的方法与装置》(申请号：201210078306.x)中，低温精馏部分使用空气循环制冷，能耗高，流程复杂，加入的过量氢气放空，利用率低。
[0006]专利《一种双塔耦合的氩气回收纯化设备及氩气回收纯化方法》(申请号：201410618341.5)中，用空气压缩，双塔流程，能耗无优势，结构复杂，增加设备投资。
[0007]专利《一种单塔低温精馏回收氩气的装置》(申请号：201621146690.2)中，为保持冷箱提供的外界液氩量较大，以及受再生气限制，提取率比较低。专利设计以加氢方式来除氧，危险性较大。
[0008]专利《一种提高氩气回收率的装置及方法》(申请公布号：CN 108645118 A)中，带低温运动部件，稳定性较差。
[0009]专利《一种集成高纯氮和氩气回收的方法及装置》(申请公布号：CN 109631495 A)中，使用正流膨胀流程，带低温运动部件，稳定性较差。适用于氩气常压出塔情况，不适用于氩气带压力出塔。

技术实现思路

[0010]本部分的目的在于概述本专利技术的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0011]鉴于上述和/或现有氩气回收方法中存在的问题，提出了本专利技术。
[0012]因此，本专利技术的目的是提供一种精馏法去除一氧化碳的氩气回收装置及操作方法，采用加氢除氧工艺，利用精馏法去除一氧化碳，无低温运动部件，操作更方便，提取率更高的氩气回收方法。
[0013]为解决上述技术问题，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了如下技术方案：
[0014]一种精馏法去除一氧化碳的氩气回收装置，该氩气回收装置包括氩气压缩机、除氧反应炉、冷却器、氩气预冷纯化系统和精馏冷箱，所述压气压缩机输出连接除氧反应炉，所述除氧反应炉输出连接冷却器，所述冷却器输出连接氩气预冷纯化系统，所述氩气预冷纯化系统双向连接精馏冷箱，所述精馏冷箱内安装有换热器、氩塔再沸器、精氩塔、粗液氩节流阀V2、纯液氩节流阀、循环液氩节流阀V5和氩塔冷凝蒸发器，所述换热器双向连接氩气预冷纯化系统，所述换热器输出连接氩塔再沸器，所述氩塔再沸器包括第一氩塔再沸器和第二氩塔再沸器，所述第一氩塔再沸器输出连接粗液氩节流阀，所述粗液氩节流阀输出连接精氩塔，所述第二氩塔再沸器输出连接循环液氩节流阀V5，所述循环液氩节流阀V5输出连接氩塔冷凝蒸发器，所述精氩塔的底部通过纯液氩节流阀输出连接氩塔冷凝蒸发器，所述氩塔冷凝蒸发器与精氩塔的顶部双向连接，所述精氩塔的顶部和氩塔冷凝蒸发器均输出连接换热器，所述换热器输出连接有纯氩输出端，所述氩塔冷凝蒸发器上还输入连接有液氩补充端。
[0015]作为本专利技术所述的一种精馏法去除一氧化碳的氩气回收装置的操作方法的一种优选方案，其中：该精馏法去除一氧化碳的氩气回收操作步骤如下：
[0016]步骤一：将氩气通过氩气压缩机加压后取出油和粉尘，进入除氧反应炉，在除氧反应炉中添加催化剂，取出氩气中的氧气；
[0017]步骤二：将去出氧气的氩气输出到冷却器冷却到40℃后，再通过氩气预冷纯化系统冷却到5℃
‑
8℃后脱水；
[0018]步骤三：脱水后干燥的粗氩气进入精馏冷箱，通过换热器将氩气降温至液化点，然后进入到精氩塔底部的氩塔再沸器中，气体被液化，氩塔再沸器的液体经过粗液氩节流阀降压节流，部分被气化的气体通过循环液氩节流阀V5送入精氩塔中上部参与精馏；
[0019]步骤四：进入精氩塔中的流体，其中的气体部分随着塔内气体上升，液体随着塔内液体下降，在上升下降过程中气液发生传热传质过程，液体部分的Ar含量越来越高，在塔底得到纯液氩；
[0020]步骤五：从精馏塔底部抽出纯液氩经纯液氩节流阀节流降压送入氩塔冷凝蒸发器的蒸发侧，外界通过液氩补充端补充液氩一并进入冷凝蒸发器的蒸发侧，为整个系统补充冷量损失；
[0021]步骤六：纯液氩在氩塔冷凝蒸发器蒸发侧蒸发为氩气，经过换热器复热回收冷量，送出精馏冷箱从纯氩输出端输出。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0023]本专利技术的优势是利用回收现场会有液氩提供的便利，用液氩提供冷量；利用水电解制氢产生的氢气去除混入的氧气，再利用低温精馏法脱除氮气、一氧化碳，和过量的氢气，其最大优势在于既省下了除一氧化碳设备，又大大提高了原料气对氧含量的容忍度，提高了氩气的回收率，简化了低温精馏的流程和操作，降低了运行能耗。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施方式的技术方案，下面将结合附图和详细实施方式对本专利技术进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0025]图1为本专利技术一种精馏法去除一氧化碳的氩气回收装置及操作方法的系统结构示意图。
[0026]图中：100氩气压缩机、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种精馏法去除一氧化碳的氩气回收装置，其特征在于：该氩气回收装置包括氩气压缩机(100)、除氧反应炉(200)、冷却器(300)、氩气预冷纯化系统(400)和精馏冷箱(500)，所述压气压缩机输出连接除氧反应炉(200)，所述除氧反应炉(200)输出连接冷却器(300)，所述冷却器(300)输出连接氩气预冷纯化系统(400)，所述氩气预冷纯化系统(400)双向连接精馏冷箱(500)，所述精馏冷箱(500)内安装有换热器(600)、氩塔再沸器、精氩塔(900)、粗液氩节流阀V2、纯液氩节流阀V1、循环液氩节流阀V5和氩塔冷凝蒸发器(1000)，所述换热器(600)双向连接氩气预冷纯化系统(400)，所述换热器(600)输出连接氩塔再沸器，所述氩塔再沸器包括第一氩塔再沸器(700)和第二氩塔再沸器(800)，所述第一氩塔再沸器(700)输出连接粗液氩节流阀V2，所述粗液氩节流阀V2输出连接精氩塔(900)，所述第二氩塔再沸器(800)输出连接循环液氩节流阀V5，所述循环液氩节流阀V5输出连接氩塔冷凝蒸发器(1000)，所述精氩塔(900)的底部通过纯液氩节流阀V1输出连接氩塔冷凝蒸发器(1000)，所述氩塔冷凝蒸发器(1000)与精氩塔(900)的顶部双向连接，所述精氩塔(900)的顶部和氩塔冷凝蒸发器(1000)均输出连接换热器(600)，所述换热器(600)输出连接有纯氩输出端，所述氩塔冷凝蒸发器...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛亮，
申请(专利权)人：上海迎飞气体有限公司，
类型：发明
国别省市：