一种通过富氩气提取高纯液氩的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种通过富氩气提取高纯液氩的方法和装置，该装置主要包括一用于获得高纯液氩(38)的精馏系统(1)和一与该粗氩塔(13)相连通的原料富氩气(30)的输入系统(2)，用于回收其他空分装置的氩气增效塔排放的粗氩气体、经过预处理的单晶硅制备工艺排放气、合成氨弛放气或其他工业应用排放气中的氩气，并且提纯获得含氩量约99.999％的高纯液氩(38)。提纯获得含氩量约99.999％的高纯液氩(38)。提纯获得含氩量约99.999％的高纯液氩(38)。

【技术实现步骤摘要】
一种通过富氩气提取高纯液氩的方法和装置


[0001]本专利技术属于低温空气精馏领域，具体涉及一种通过富氩气提取高纯液氩的方法和装置。

技术介绍

[0002]现有技术例如CN104501530B中公开了一种通过对一套空分装置的提氩系统进行改造，从而利用多套空分制取的粗氩气或粗液氩进一步提纯液氩的装置和方法：来自多套空分装置的原料粗氩气经管道汇集后经压缩机加压送入专门的板翅式换热器，经冷却后送入粗氩塔中进行提纯精馏；或者，来自多套空分装置的原料粗液氩经管道集中送入粗液氩贮槽，再从贮槽经泵送至粗氩塔进行提纯精馏；所述原料粗氩气或原料粗液氩送入粗氩塔组分相近的位置。CN104501530B的工艺不适用于原料粗氩气或原料粗液氩中氮组分偏高的情况，会造成氮塞；而且所述原料粗氩气或原料粗液氩送入粗氩塔会影响原粗氩塔内的物料平衡，破坏原粗氩塔的精馏工况。
[0003]为了回收其他空分装置的氩气增效塔排放的粗氩气体、经过预处理的单晶硅制备工艺排放气、合成氨弛放气或其他工业应用排放气中的氩气，其中以合成氨弛放气为例，其组成为：60％～70％H2、20％～25％N2、3％～8％Ar、8％～12％CH4及约3％NH3，因为氮组分含量远远高于会造成粗氩塔塔顶冷凝器氮塞的含量，达到了20％以上，所以不适用于使用上述现有技术所提供的技术提纯液氩。
[0004]有鉴于此，如何设计一种新的通过富氩气提取高纯液氩的方法和装置，以消除现有技术中的上述缺陷和不足，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。

技术实现思路

[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术公开了一种通过富氩气提取高纯液氩的装置，该装置主要包括：一用于获得高纯液氩的精馏系统，该精馏系统至少包括通过主冷凝蒸发器热联接的下塔和上塔；含有第一顶部冷凝器的粗氩塔；含有第二顶部冷凝器和第一底部再沸器的纯氩塔；一与该粗氩塔相连通的原料富氩气的输入系统，该输入系统至少包括将原料富氩气进行增压的压缩机和将增压后的高温原料富氩气冷却的换热器；具有第三顶部冷凝器和第二底部再沸器的脱氮塔；该脱氮塔的底部设置有第一粗液氩出口，该粗氩塔设置有第一粗液氩导入口，该第一粗液氩导入口与该第一粗液氩出口相连通；该脱氮塔用于去除原料富氩气中多余的氮气并且将该脱氮塔底部获得的第一粗液氩输送至该粗氩塔进行精馏。
[0006]更进一步地，该原料富氩气可以是其他空分装置的氩气增效塔排放的粗氩气体、经过预处理的单晶硅制备工艺排放气、合成氨弛放气或其他工业应用排放气。
[0007]更进一步地，该原料富氩气中包含约88％的Ar、3％的N2和9％的O2。
[0008]更进一步地，该压缩机是螺杆压缩机或活塞压缩机。
[0009]更进一步地，该第一粗液氩出口的标高大于该第一粗液氩导入口的标高，即该脱
氮塔底部获得的第一粗液氩通过重力输送至该粗氩塔。
[0010]更进一步地，该粗氩塔设置有氩馏分气体导入口，该上塔设置有氩馏分气体出口，该氩馏分气体导入口与该氩馏分气体出口相连通；该粗氩塔的底部设置有含氩回流液出口，该上塔设置有含氩回流液导入口，该含氩回流液导入口与该含氩回流液出口相连通；该粗氩塔的顶部冷凝器下方设置有第二粗液氩出口，该纯氩塔的中部设置有第二粗液氩导入口，该第二粗液氩导入口与该第二粗液氩出口相连通，该粗氩塔获得的第二粗液氩输送至该纯氩塔进行精馏；并且在纯氩塔的底部设置有高纯液氩出口。
[0011]更进一步地，还包括一液氩泵，用于将含氩回流液输送至上塔。
[0012]同时，本专利技术还公开了一种通过富氩气提取高纯液氩的方法，该方法使用的是一与该粗氩塔相连通的原料富氩气的输入系统，将增压并冷却后的原料富氩气输送至该脱氮塔，通过该脱氮塔去除原料富氩气中多余的氮气并且在该脱氮塔底部获得第一粗液氩，从该第一粗液氩出口抽出含氩量约90％的第一粗液氩，和将该第一粗液氩输送至该粗氩塔的第一粗液氩导入口；从上塔的氩馏分气体出口抽出含氩量约15％的氩馏分气体，和将该氩馏分气体输送至该粗氩塔的氩馏分气体导入口；从粗氩塔底部的含氩回流液出口抽取含氩量约10％的含氩回流液，和将该含氩回流液输送至该上塔的含氩回流液导入口；从该粗氩塔的第二粗液氩出口抽出含氩量约99.9％的第二粗液氩，和将该第二粗液氩输送至该纯氩塔的第二粗液氩导入口；在纯氩塔的底部获得含氩量约99.999％的高纯液氩。
[0013]更进一步地，将净化的压缩空气经换热器冷却并输送至下塔进行精馏；将污氮气从上塔的顶部抽出，在换热器中冷却该净化的压缩空气和高温原料富氩气；将至少一部分富氧液体从下塔的底部经节流送至上塔；将至少另一部分富氧液体从下塔的底部经节流送至粗氩塔的顶部冷凝器部分气化形成富氧气体，和将至少部分富氧气体送至上塔；将增压并冷却后的原料富氩气输送至该脱氮塔的底部蒸发器，使其部分冷凝形成原料富液氩；将至少部分原料富液氩经节流送至脱氮塔中部进行精馏，形成第一粗液氩在脱氮塔的底部聚积；将第一富氮液体从下塔的顶部抽出，经过冷送至脱氮塔的顶部冷凝器部分气化形成第一富氮气体；将第二富氮气体从下塔的顶部送至纯氩塔的底部蒸发器，使其部分冷凝形成第二富氮液体；将至少部分第二富氮液体经节流送至纯氩塔的顶部冷凝器部分气化形成第三富氮气体。
[0014]更进一步地，该第一富氮气体和/或第三富氮气体作为低压气氮产品输出。
[0015]更进一步地，该第一富氮气体与污氮气混合，在换热器中冷却该净化的压缩空气和高温原料富氩气。
[0016]本专利技术的有益效果为：
[0017]1)可以处理原料富氩气中氮组分较高的情况，所述原料富氩气中的氩组分在脱氮塔的底部聚积，所形成的粗氩液体中氮组分的含量几乎为零，所述粗氩液体进入粗氩塔进行进一步精馏，不会发生氮塞；
[0018]2)与现有技术CN104501530B中原料粗氩气或原料粗液氩直接送入粗氩塔的情况相比，不会影响原粗氩塔内的物料平衡，破坏原粗氩塔的精馏工况；
[0019]3)所述脱氮塔与所述纯氩塔设置在相近的标高，甚至可以像纯氩塔一样悬挂在粗氩塔的一侧，这样的设置使得脱氮塔底部获得的第一粗液氩通过重力输送至该粗氩塔，而无需额外增加泵。
附图说明
[0020]关于本专利技术的优点与精神可以通过以下的专利技术详述及附图得到进一步的了解。
[0021]图1是本专利技术所提供的通过富氩气提取高纯液氩的装置的结构示意图。
[0022]图中：1
‑
精馏系统；11
‑
下塔；12
‑
上塔；13
‑
粗氩塔；14
‑
第一顶部冷凝器；15
‑
纯氩塔；16
‑
第二顶部冷凝器；17
‑
第一底部再沸器；18
‑
氩馏分气体出口；19
‑
氩馏分气体导入口；110
‑
含氩回流液出口；111
‑
含氩回流液导入口；112
‑
第二粗液氩出口；113
‑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通过富氩气提取高纯液氩的装置，其特征在于，该装置主要包括：一用于获得高纯液氩(38)的精馏系统(1)，该精馏系统(1)至少包括通过主冷凝蒸发器热联接的下塔(11)和上塔(12)；含有第一顶部冷凝器(14)的粗氩塔(13)；含有第二顶部冷凝器(16)和第一底部再沸器(17)的纯氩塔(15)；一与该粗氩塔(13)相连通的原料富氩气(30)的输入系统(2)，该输入系统(2)至少包括将原料富氩气(30)进行增压的压缩机(21)和将增压后的高温原料富氩气(31)冷却的换热器(22)；具有第三顶部冷凝器(24)和第二底部再沸器(25)的脱氮塔(23)；该脱氮塔(23)的底部设置有第一粗液氩出口(26)，该粗氩塔(13)设置有第一粗液氩导入口(27)，该第一粗液氩导入口(27)与该第一粗液氩出口(26)相连通；该脱氮塔(23)用于去除原料富氩气(30)中多余的氮气并且将该脱氮塔(23)底部获得的第一粗液氩(34)输送至该粗氩塔(13)进行精馏。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：该原料富氩气(30)包含其他空分装置的氩气增效塔排放的粗氩气体、经过预处理的单晶硅制备工艺排放气、合成氨弛放气和/或其他工业应用排放气。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：该原料富氩气(30)中包含约88％的Ar、3％的N2和9％的O2。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：该压缩机(21)是螺杆压缩机或活塞压缩机。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：该第一粗液氩出口(26)的标高大于该第一粗液氩导入口(27)的标高，即该脱氮塔(23)底部获得的第一粗液氩(34)通过重力输送至该粗氩塔(13)。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：该粗氩塔(13)设置有氩馏分气体导入口(19)，该上塔(12)设置有氩馏分气体出口(18)，该氩馏分气体导入口(19)与该氩馏分气体出口(18)相连通；该粗氩塔(13)的底部设置有含氩回流液出口(110)，该上塔(12)设置有含氩回流液导入口(111)，该含氩回流液导入口(111)与该含氩回流液出口(110)相连通；该粗氩塔(13)的顶部冷凝器(14)下方设置有第二粗液氩出口(112)，该纯氩塔(15)的中部设置有第二粗液氩导入口(113)，该第二粗液氩导入口(113)与该第二粗液氩出口(112)相连通，该粗氩塔(13)获得的第二粗液氩(37)输送至该纯氩塔(15)进行精馏；并且在纯氩塔(15)的底部设置有高纯液氩出口(114)。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：还包括一液氩泵(115)，用于将含氩回流液(36)通过该液氩泵(115)输送至上塔(12)。8.基于权利要求6所述的装置的通过富氩气提取高纯液氩的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛凤杰，阿兰，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：