【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于从空气(例如，氧气、氩气及氮气)回收至少包含氩气及氮气的流体的工艺、被配置成从至少一种进料气体至少回收氮气及氩气的气体分离设备、空气分离设备、空气分离系统、使用多个塔来回收氮气、氩气及氧气流体的系统以及其制作及使用方法。
技术介绍
1、电子芯片制造商传统上需要氮气用于它们的设施。使用空气分离处理来为此类设施提供氮气。结合空气分离处理开发的系统的实例包含美国专利第4,022,030号及第4,822,395号、国际专利公开第wo2020/169257号、第wo2020/244801号、第wo2021/078405号以及美国专利申请公开第2019/0331417号、第2019/0331418号及第2019/0331419号。
2、芯片制造设施通常使用空气分离工艺，这些工艺经设计主要产生氮气流以及废氧气。废氧气含有进入空气中的大部分氧气及氩气，加上一些未回收的氮气。来自此类设施的典型废氧气输出流组合物为65％的氧气、3％的氩气及32％的氮气。
3、最近，一些制造商可能要求其设施中的空气分离设备供应高纯度氩气及氮气。通常，此类系统经设计使得氧废物输出流的氧气纯度必须为大于99.5％至99.9％的氧气、零氮气及余量的氩气。
技术实现思路
1、我们已经判定，经设计以提供高纯度的氮气及氩气流体以供制造设施(例如，芯片制造设施或可能有此种需求的其他设施等)使用的一些空气分离工艺通常可产生大量的高纯度氧气，这对设施操作者而言价值很小或没有价值。我们已经判定，这
2、在第一方面中，一种用于分离包括氧气、氮气及氩气的进料气体的工艺可包含经由至少具有第一塔及第二塔的分离系统的压缩系统来压缩进料气体。该第一塔可为在高于该第二塔的压力下操作的高压(hp)塔。该第二塔可为在低于该第一塔的压力下操作的低压(lp)塔。该工艺还可包含将经压缩的进料气体的第一进料流部分进料至第一热交换器以冷却该经压缩的进料气体的该第一进料流部分，将该经压缩的进料气体的经冷却的第一进料流部分进料至该hp塔以产生hp富氮蒸气流及hp富氧流，经由hp再沸器-冷凝器冷凝该hp富氮蒸气流的第一部分以形成hp冷凝物流，使得该hp冷凝物流的第一部分可再循环至该hp塔，并且从该lp塔至少输出lp富氮流、第一lp富氧流及lp富氩流。该第一lp富氧流可具有至少97摩尔百分比(摩尔％)氧的氧含量(例如在97摩尔％氧至100摩尔％氧的范围内)。该工艺还可包含将该lp富氩流进料至第三塔，以形成富氩蒸气及贫氩液体。该第三塔可为富氩(ae)塔。该工艺可另外包含将所形成的富氩蒸气进料至ae塔再沸器-冷凝器，将该贫氩液体进料至该lp塔，经由该ae塔再沸器-冷凝器至少部分地冷凝从该ae塔输出的该富氩蒸气，以及将从该lp塔输出的该lp富氮流与从该lp塔输出的该第一lp富氧流混合，以形成进料至该ae塔再沸器-冷凝器的第一混合氮-氧流体，其中该第一混合氮-氧流体至少部分地蒸发，以提供该ae塔再沸器-冷凝器的至少一部分制冷负荷，用于至少部分地冷凝该第一富氩蒸气。该工艺还可包含将至少部分蒸发的第一混合氮-氧流体的第一部分进料至该lp塔。
3、在第二方面中，将从该lp塔输出的该lp富氮流与从该lp塔输出的该第一lp富氧流混合以形成进料至该ae塔再沸器-冷凝器的该第一混合氮-氧流体可包含将该lp富氮流进料至混合设备，使得该lp富氮流全部进料至该混合设备，或者仅该lp富氮流的第一部分被进料至该混合设备，同时第二部分与该lp富氮流的该第一部分分开，用于与从该混合设备输出的第二混合氮-氧流体流混合，或者与该lp富氮流的该第一部分分开，用于单独进料至第一热交换器，作为单独的产物流、用于另一设备过程的过程流(例如，再生流)输出，或者作为排放至大气中的废物流输出。
4、在第三方面中，该工艺还可包含将该经压缩的进料气体分成该第一进料流部分及第二进料流部分，将该经压缩的进料气体的该第二进料流部分进料至该第一热交换器，以冷却该经压缩的进料气体的该第二进料流部分，并将该经压缩的进料气体的经冷却的第二进料流部分进料至第四塔以产生富氮蒸气流及富氧流。该第四塔可在大于该hp塔操作的压力的压力下操作(例如，它可被视为例如高压塔等)。第三方面的工艺还可包含在该第一热交换器中温热从该第四塔输出的该富氮蒸气流的至少一部分以提供氮产物流，将从该第四塔输出的该富氧流进料至该hp塔，将该hp冷凝物流分成该hp冷凝物流的该第一部分及该hp冷凝物流的第二部分，以及将该hp冷凝物流的该第二部分在该第四塔的顶部处或其顶部附近进料至该第四塔。
5、在第四方面中，该工艺还可包含将经由第四塔(例如第三方面的第四塔)形成的富氮蒸气分成从该第四塔输出的该富氮蒸气的第一部分及从该第四塔输出的该富氮蒸气的第二部分，在该第一热交换器中温热从该第四塔输出的该富氮蒸气的该第一部分以提供该氮产物流，及经由第四塔再沸器-冷凝器冷凝该富氮蒸气的该第二部分，以形成可再循环至该第四塔的冷凝物。此外，如上文在第三方面中所讨论，将从该第四塔输出的该富氧流进料至该hp塔可包含将从该第四塔输出的该富氧流传递至该第四塔再沸器-冷凝器，以至少部分地蒸发该富氧流，用于将其进料至该hp塔。
6、在第五方面中，该工艺还可包含将从该hp塔输出的该hp富氧流分成第一部分及第二部分，并且将该第一混合氮-氧流体与该hp富氧流的该第二部分混合以用于将该第一混合氮-氧流体进料至该ae塔再沸器-冷凝器，以提供该ae塔再沸器-冷凝器的至少一部分制冷负荷，用于至少部分地冷凝该第一富氩流。
7、应当理解，将该hp富氧流的第二部分与该第一混合氮-氧流体的混合可导致进料至该第二再沸器-冷凝器的该第一混合氮-氧流体具有更高氧含量。从混合设备输出的可被进料至该第二再沸器-冷凝器的该第一混合氮-氧流体，当它与该hp富氧流的富氧部分混合时，以及当它不与该hp富氧流的该部分混合时，可被进料至该第二再沸器-冷凝器，以提供该第二塔再沸器-冷凝器(还可称为ae塔再沸器-冷凝器)的至少一部分制冷负荷，用于至少部分地冷凝该第一富氩蒸气。
8、在第六方面中，将从该lp塔输出的该lp富氮流与从该lp塔输出的该第一lp富氧流混合以形成进料至该ae塔再沸器-冷凝器的该第一混合氮-氧流体可包含将从该lp塔输本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于分离包括氧气、氮气及氩气的进料气体的工艺，所述工艺包括：
2.根据权利要求1所述的工艺，所述工艺还包括：
3.根据权利要求2所述的工艺，所述工艺还包括：
4.根据权利要求1所述的工艺，包括：
5.根据权利要求1所述的工艺，其中：
6.根据权利要求1所述的工艺，包括：
7.根据权利要求1所述的工艺，包括：
8.根据权利要求1所述的工艺，其中将从所述LP塔输出的LP富氮流与从所述LP塔输出的第一LP富氧流混合是在单级混合设备中进行，所述单级混合设备形成作为液体的所述第一混合氮-氧流体及作为蒸气的第二混合氮-氧流体。
9.根据权利要求1所述的工艺，其中：
10.根据权利要求1所述的工艺，其中：
11.一种用于分离包括氧气、氮气及氩气的进料气体的系统，包括：
12.根据权利要求11所述的系统，其中：
13.根据权利要求12所述的系统，包括：
14.根据权利要求11所述的系统，其中从所述HP塔输出的HP富氧流能够分成第一部分
15.根据权利要求11所述的系统，其中：
16.根据权利要求11所述的系统，包括：
17.根据权利要求11所述的系统，包括：
18.根据权利要求11所述的系统，其中所述混合设备为单级混合设备，所述单级混合设备被配置成形成作为液体的所述第一混合氮-氧流体及作为蒸气的第二混合氮-氧流体。
19.根据权利要求11所述的系统，其中：
20.根据权利要求11所述的系统，其中所述至少部分地冷凝所述富氩蒸气为完全冷凝以形成富氩液体。
...【技术特征摘要】
1.一种用于分离包括氧气、氮气及氩气的进料气体的工艺，所述工艺包括：
2.根据权利要求1所述的工艺，所述工艺还包括：
3.根据权利要求2所述的工艺，所述工艺还包括：
4.根据权利要求1所述的工艺，包括：
5.根据权利要求1所述的工艺，其中：
6.根据权利要求1所述的工艺，包括：
7.根据权利要求1所述的工艺，包括：
8.根据权利要求1所述的工艺，其中将从所述lp塔输出的lp富氮流与从所述lp塔输出的第一lp富氧流混合是在单级混合设备中进行，所述单级混合设备形成作为液体的所述第一混合氮-氧流体及作为蒸气的第二混合氮-氧流体。
9.根据权利要求1所述的工艺，其中：
10.根据权利要求1所述的工艺，其中：
11.一种用于分离包括氧气、氮气及氩气的进料气体的系统，包括：
12.根据权利要求11所述的系统，其中：
13.根据权利要求...
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