一种脱离空分系统使用的粗氩气提纯液化装置及提纯方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于一种脱离空分系统使用的粗氩气提纯液化装置及提纯方法；包括原料气预处理单元，原料气预处理单元通过脱氧单元与脱氮单元相连；脱氧单元包括与原料气预处理单元相连用于脱除大部分氧的脱氧塔部，以及设置在脱氧塔部后部用于降低原料气中氧含量的加氢脱氧部；脱氮单元包括与加氢脱氧部相连的精氩部以及与精氩部相适配的双膨胀循环制冷部；具有结构简单、流程设计合理、便于操控、能够有效解决现有技术中依托原空分设备所存在的问题，并且在降低成本和提高安全性的前提下有效脱除氧杂质的特点，同时避免了因不使用原空分设备而造成需要外置液氮的缺陷。造成需要外置液氮的缺陷。造成需要外置液氮的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种脱离空分系统使用的粗氩气提纯液化装置及提纯方法


[0001]本专利技术属于粗氩气提纯
，具体涉及一种脱离空分系统使用的粗氩气提纯液化装置及提纯方法。

技术介绍

[0002]氩气是一种无色、无味的惰性气体，在常温下与其他物质均不起化学反应，在高温下也不溶于液态金属中，在焊接有色金属时更能显示其优越性；起重设备最普通的焊接方式是混合气体保护焊和埋弧自动焊,其中氩气在焊接过程中作为保护气体，可以避免合金元素的烧损以及由此而产生的其他焊接缺陷，从而使焊接过程中的冶金反应变得简单而易于控制，以确保焊接的高质量。
[0003]目前，应用最广泛的提氩方法是全精馏制氩，其基本原理是利用氧
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氩及氮
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氩沸点的不同，在粗氩塔内将氧、氩分离，在纯氩塔内将氮、氩分离。在过去很长的一段时间内，氩产品的用途没有得到广泛开发，氩产品的需求量很少，加之增加提氩系统不仅会增加用户的投资成本，且实际操作也较只产氧、氮的空分复杂，对操作工的操作水平要求较高，运行成本也高，所以大部分用户不考虑采用提氩空分。近年来，纯氩在很多地方得到广泛应用，氩产品的需求量增大，市场前景不错，原来不进行氩空分的用户纷纷增加提氩系统，在原有的空分上增加提氩系统。目前常用的有以下三种模式：（1）原空分装置不带增效塔及冷凝器，在原空分外新增整套提氩系统粗氩塔或粗氩塔Ⅰ+Ⅱ+粗氩冷凝器组合、纯氩塔+纯氩冷凝器+纯氩蒸发器组合、循环液氧或氩泵及冷箱，依靠过桥冷箱与原冷箱进行管道连接。
[0004]（2）原空分装置带增效塔及冷凝器，将原空分装置的增效塔及冷凝器作为氩系统的粗氩塔Ⅱ及粗氩冷凝器，并在原空分外新增粗氩塔Ⅰ、纯氩塔+纯氩冷凝器+纯氩蒸发器组合、循环液氩泵、循环粗液氧泵及冷箱，同样依靠过桥冷箱与原冷箱进行管道连接。
[0005]（3）原空分装置带增效塔及冷凝器，将原空分的增效塔作为氩系统的粗氩塔Ⅰ，原空分的冷凝器作为粗氩气的通道，并在原空分外新增粗氩塔Ⅱ+粗氩冷凝器、纯氩塔+纯氩冷凝器+纯氩蒸发器组合、循环液氩泵及冷箱，依靠过桥冷箱与原冷箱进行管道连接。
[0006]通过上述内容可知，以上三种模式均需要在原空分装置的基础上对设备以及工艺进行改动，上述改动主要是为了利用原有空分装置中的液化空气、液化氮气以及高压氮气提供冷源、热源；但是同时存在这如下缺陷：1、造成原空分装置的停车、加温、扒砂、改造、用户现场需停产或减产，改造时间约50天，给用户带来不利的影响。2、大多空分装置现场都较为紧凑，增加冷箱及配套装置需一定的占地，这都为空分装置现场改造增加了难度。3、随着工业的发展，煤化工企业的生产规模不断扩大，鉴于煤化工企业生产的连续性以及场地因素的制约，停车改造基本无实现可能，上述常用的三种空分改造模式已满足不了项目的需要。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺陷，而提供一种无需与现有空分装置相衔接，无需外补液氮等冷源热源，且能够在反应温度低和安全性能好的前提下将氧含量降低至0.1ppm，同时通过自身的氮氩混合气作为制冷工质建立一套双膨胀循环制冷部以实现粗氩气提纯的脱离空分系统使用的粗氩气提纯液化装置及提纯方法。
[0008]本专利技术的目的是这样实现的：一种脱离空分系统使用的粗氩气提纯液化装置，该装置包括原料气预处理单元，原料气预处理单元通过脱氧单元与脱氮单元相连；所述的脱氧单元包括与原料气预处理单元相连用于脱除大部分氧的脱氧塔部，以及设置在脱氧塔部后部用于降低原料气中氧含量的加氢脱氧部；所述的脱氮单元包括与加氢脱氧部相连的精氩部以及与精氩部相适配的双膨胀循环制冷部。
[0009]优选的，所述原料气预处理单元包括原料气管道，与原料气管道相连的原料气缓冲罐以及与原料气缓冲罐末端相连的罗茨风机。
[0010]优选的，所述脱氧塔部包括脱氧塔，原料气预处理单元通过预冷器的预冷器第一进口和预冷器第一出口与脱氧塔中下部的脱氧塔进料口相连，脱氧塔顶部的气相出口通过预冷器的预冷器第二进口和预冷器第二出口与增压机相连，增压机分别与加氢脱氧部以及脱氧塔中的第一再沸器相连。
[0011]优选的，所述脱氧塔顶部的气相出口和预冷器第二进口之间设有第一三通和第二三通；增压机通过预冷器的预冷器第三进口和预冷器第三出口与第一再沸器相连；第一再沸器的出口与第一气液分离器相连，第一气液分离器的气相出口与第二三通的第三端相连，第一气液分离器的液相出口通过液氧泵与冷凝器的冷凝器第一进口和冷凝器第一出口相连，冷凝器第一出口与第二气液分离器的进口相连，第二气液分离器的液相出口与脱氧塔上部的回流口相连，第二气液分离器的气相出口与第一三通的第三端相连。
[0012]优选的，所述脱氧塔底部的液相出口依次通过第一节流阀、冷凝器的冷凝器第二进口、冷凝器第二出口、预冷器的预冷器第四进口和预冷器第四出口与排空管道相连。
[0013]优选的，所述加氢脱氧部包括依次与增压机出口相连的压缩机、加氢除氧反应器、冷却分离器和干燥塔；所述的加氢除氧反应器的进口处设有氢气管道，增压机出口和压缩机之间的管道上设置有微量氧分析仪，加氢除氧反应器和冷却分离器之间设有残氢分析仪。
[0014]优选的，所述精氩部包括精氩塔，精氩塔的底部设有第二再沸器，第二再沸器的进口通过主换热器的主换热器第一出口和主换热器第一进口与干燥塔的出口相连；第二再沸器的出口通过第二节流阀与第四气液分离器相连，第四气液分离器的液相出口与精氩塔中上部的精氩塔第一进液口相连，第四气液分离器的气相出口与压缩机的进口端相连；精氩塔底部的液相出口与产品储罐相连；精氩塔顶部的气相出口通过主换热器的主换热器第二进口和主换热器第二出口与双膨胀循环制冷部的循环压缩机相连。
[0015]优选的，所述精氩塔顶部的气相出口和主换热器第二进口之间设有第三三通和第四三通，主换热器第二出口和双膨胀循环制冷部的循环压缩机之间设有第五三通；双膨胀循环制冷部包括循环压缩机，循环压缩机通过第二膨胀机的膨胀端、主换热器的主换热器第三进口和主换热器第三出口与第五三通的第三端相连；循环压缩机和第二膨胀机的膨胀
端之间设有第六三通，第六三通的第三端通过第一膨胀机的增压端和第二膨胀机的增压端与第七三通相连；第七三通的第二端通过主换热器的主换热器第四进口、主换热器第四出口和第一膨胀机的膨胀端与第四三通的第三端相连；第七三通的第三端通过主换热器的主换热器第五进口、主换热器第五出口与第三气液分离器相连，第三气液分离器的气相出口与第三三通相连，第三气液分离器的液相出口通过第八三通与精氩塔中上部的精氩塔第二进液口相连，第八三通的第三端与第一气液分离器的进口相连。
[0016]优选的，所述主换热器的主换热器第五出口与第三气液分离器之间设有第三节流阀，第八三通的第三端和第一气液分离器的进口之间设有第四节流阀。
[0017]本专利技术还包括了一种脱离空分系统使用的粗氩气提纯液化装置的提纯方法，该提纯方法包括如下步骤：步骤1：原料气管道中的粗氩原料气通过原料气缓冲罐、罗茨风机、预冷器的预冷器第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脱离空分系统使用的粗氩气提纯液化装置，其特征在于：该装置包括原料气预处理单元，原料气预处理单元通过脱氧单元与脱氮单元相连；所述的脱氧单元包括与原料气预处理单元相连用于脱除大部分氧的脱氧塔部，以及设置在脱氧塔部后部用于降低原料气中氧含量的加氢脱氧部；所述的脱氮单元包括与加氢脱氧部相连的精氩部以及与精氩部相适配的双膨胀循环制冷部。2.根据权利要求1所述的一种脱离空分系统使用的粗氩气提纯液化装置，其特征在于：所述原料气预处理单元包括原料气管道（1），与原料气管道（1）相连的原料气缓冲罐（2）以及与原料气缓冲罐（2）末端相连的罗茨风机（3）。3.根据权利要求1所述的一种脱离空分系统使用的粗氩气提纯液化装置，其特征在于：所述脱氧塔部包括脱氧塔（5），原料气预处理单元通过预冷器（4）的预冷器第一进口（42）和预冷器第一出口（43）与脱氧塔（5）中下部的脱氧塔进料口（64）相连，脱氧塔（5）顶部的气相出口通过预冷器（4）的预冷器第二进口（44）和预冷器第二出口（45）与增压机（6）相连，增压机（6）分别与加氢脱氧部以及脱氧塔（5）中的第一再沸器（68）相连。4.根据权利要求3所述的一种脱离空分系统使用的粗氩气提纯液化装置，其特征在于：所述脱氧塔（5）顶部的气相出口和预冷器第二进口（44）之间设有第一三通（30）和第二三通（31）；增压机（6）通过预冷器（4）的预冷器第三进口（46）和预冷器第三出口（47）与第一再沸器（68）相连；第一再沸器（68）的出口与第一气液分离器（7）相连，第一气液分离器（7）的气相出口与第二三通（31）的第三端相连，第一气液分离器（7）的液相出口通过液氧泵（8）与冷凝器（9）的冷凝器第一进口（50）和冷凝器第一出口（51）相连，冷凝器第一出口（51）与第二气液分离器（10）的进口相连，第二气液分离器（10）的液相出口与脱氧塔（5）上部的回流口（65）相连，第二气液分离器（10）的气相出口与第一三通（30）的第三端相连。5.根据权利要求3所述的一种脱离空分系统使用的粗氩气提纯液化装置，其特征在于：所述脱氧塔（5）底部的液相出口依次通过第一节流阀（38）、冷凝器（9）的冷凝器第二进口（52）、冷凝器第二出口（53）、预冷器（4）的预冷器第四进口（48）和预冷器第四出口（49）与排空管道（11）相连。6.根据权利要求4所述的一种脱离空分系统使用的粗氩气提纯液化装置，其特征在于：所述加氢脱氧部包括依次与增压机（6）出口相连的压缩机（12）、加氢除氧反应器（13）、冷却分离器（14）和干燥塔（15）；所述的加氢除氧反应器（13）的进口处设有氢气管道（16），增压机（6）出口和压缩机（12）之间的管道上设置有微量氧分析仪（17），加氢除氧反应器（13）和冷却分离器（14）之间设有残氢分析仪（18）。7.根据权利要求6所述的一种脱离空分系统使用的粗氩气提纯液化装置，其特征在于：所述精氩部包括精氩塔（19），精氩塔（19）的底部设有第二再沸器（20），第二再沸器（20）的进口通过主换热器（21）的主换热器第一出口（55）和主换热器第一进口（54）与干燥塔（15）的出口相连；第二再沸器（20）的出口通过第二节流阀（39）与第四气液分离器（22）相连，第四气液分离器（22）的液相出口与精氩塔（19）中上部的精氩塔第一进液口（66）相连，第四气液分离器
（22）的气相出口与压缩机（12）的进口端相连；精氩塔（19）底部的液相出口与产品储罐（23）相连；精氩塔（19）顶部的气相出口通过主换热器（21）的主换热器第二进口（56）和主换热器第二出口（57）与双膨胀循环制冷部的循环压缩机（24）相连。8.根据权利要求7所述的一种脱离空分系统使用的粗氩气提纯液化装置，其特征在于：所述精氩塔（19）顶部的气相出口和主换热器第二进口（56）之间设有第三三通（32）和第四三通（33），主换热器第二出口（57）和双膨胀循环制冷部的循环压缩机（24）之间设有第五三通（34）；双膨胀循环制冷部包括循环压缩机（24），循环压缩机（24）通过第二膨胀机的膨胀端（25）、主换热器（21）的主换热器第三进口（58）和主换热器第三出口（59）与第五三通（34）的第三端相连；循环压缩机（24）和第二膨胀机的膨胀端（25）之间设有第六三通（35），第六三通（35）的第三端通过第一膨胀机的增压端（26）和第二膨胀机的增压端（27）与第七三通（36）相连；第七三通（36）的第二端通过主换热器（21）的主换热器第四进口（60）、主换热器第四出口（61）和第一膨胀机的膨胀端（28）与第四三通（33）的第三端相连；第七三通（36）的第三端通过主换热器（21）的主换热器第五进口（62）、主换热器第五出口（63）与第三气液分离器（29）相连，第三气液分离器（29）的气相出口与第三三通（32）相连，第三气液分离器（29）的液相出口通过第八三通（37）与精氩塔（19）中上部的精氩塔第二进液口（67）相连，第八三通（37）的第三端与第一气液分离器（7）的进口相连。9.根据权利要求8所述的一种脱离空分系统使用的粗氩气提纯液化装置，其特征在于：所述主换热器（21）的主换热器第五出口（63）与第三气液分离器（29）之间设有第三节流阀（40），第八三通（37）的第三端和第一气液分离器（7）的进口之间设有第四节流阀（41）。10.一种脱离空分系统使用的粗氩气提纯液化装置的提纯方法，其特征在于：该提纯方法包括如下步骤：步骤1：原料气管道（1）中的粗氩原料气通过原料气缓冲罐（2）、罗茨风机（3）、预冷器（4）的预冷器第一进口（42）和预冷器第一出口（43）进入到脱氧塔（5）中；所述粗氩原料气中氩含量≥80%，氧含量≤15%，氮≤5%；通过罗茨风机（3）加压后的粗氩原料气压力为：1.5～1.8barA，通过预冷器（4）换热后粗氩...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫红伟，崔增涛，银延蛟，张亚清，吕书山，郭俊磊，郑梦杰，马明明，米圣伟，何新宾，
申请(专利权)人：河南心连心深冷能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：