[發明專利]一種獲得超高純氧的制備方法

無效

• 申請號: 200710156945.2
• 申請日: 2007-11-21
• 公開（公告）號: CN101187523A
• 公開（公告）日: 2008-05-28
• 發明（設計）人: 盧杰;何暉;周鋒
• 申請（專利權）人: 杭州杭氧股份有限公司
• 主分類號: F25J3/04
• 分類號: F25J3/04
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司
• 代理人: 翁霽明

技術領域

本發明涉及的是一種具有至少兩個精餾塔的精餾系統中通過液氧低溫分離獲得超高純氧的方法，屬于一種低溫精餾方法。

背景技術

本發明中術語“超高純氧”意指氧濃度至少為99.9995mol％的氧產品。空氣在傳統的雙塔系統或三塔或多塔系統中，經過低溫精餾分離獲得氧、氮產品是本領域已知的方法，又稱之為低溫空分技術。原料空氣組分中含有比氧的揮發性低的污染物，如氪、氙、烴類等，它們可以濃集在低壓塔的池槽底部，當液氧作為附帶產品從低壓塔的池槽底部引出時，一般含有99.6mol％的氧以及其余的重污染物氪、氙、等。

按照常規生產超高純氧的方法，需要去除液氧中烴類雜質，通過催化反應烴類可以燃燒產生水和二氧化碳兩種物質，并通過分子篩的吸附作用吸收水和二氧化碳，以此凈化液氧。應當指出，催化反應需要350-500℃溫度，運行能耗高昂；分子篩的吸附過程包括分子篩流化床交替吸附、分子篩加熱解吸再生等步驟，設備復雜，工藝繁多。

發明內容

本發明的目的在于克服上述存在的不足，而提供一種利用液氧自身冷量低溫精餾，無需高溫的催化反應和復雜的物理吸附-解吸步驟，就可經濟地獲得超高純氧的制備方法。

本發明的目的是通過如下技術方案來完成的，它具有至少一塔底有再沸器而不具有塔頂冷凝器的凈化精餾塔；至少一具有塔底有再沸器和塔頂有冷凝器的吸收塔；原料氧導入凈化精餾塔內，在向下流動時與受再沸器加熱蒸發的引向上升蒸汽進行傳熱與傳質，從凈化精餾塔上部引出貧烴的氧餾分，并經管道輸入吸收塔；在吸收塔內，塔底手再沸器加熱蒸發的蒸汽上流與受塔頂冷凝器冷卻向下流動的回流液進行傳熱與傳質，最終在吸收塔底部產生超高純氧產品并引出。

所述的凈化精餾塔再沸器中的冷凝側通入有換熱流體，該換熱流體在冷卻到飽和溫度，經過管道引出；在吸收塔再沸器的冷凝側也通入有換熱流體，該換熱流體被冷凝至飽和溫度，經管道引出吸收塔并與冷凝液合并后，經節流引入吸收塔冷凝器的蒸發側，與冷凝器冷凝側的上升蒸汽換熱并蒸發。

所述的凈化精餾塔的工作壓力為1.5-2.2巴，原料液氧從凈化精餾塔的頂部輸入。

所述的凈化精餾塔的頂部引出貧烴的氧餾分作為制備超高純氧的原料，并從吸收塔的中部輸入吸收塔，凈化精餾塔池槽底部烴類的濃度控制在低于500vppm。

所述的凈化精餾塔池槽的底部至少引出一股以至少原料液氧體積流量的30-40％富含氪、氙元素的液態氧流體，并直接或間接輸入至少一套氪、氙回收單元。

所述的吸收塔池槽底部高沸點烴類的濃度控制在低于5vppm，將液態氧以至少進料貧烴氧餾分體積流量的60-80％通過管道引出作為超高純氧產品。

本發明從吸收塔冷凝器的冷凝側引出含輕組分氬的氣態富氧流體，該氣態富氧流體和換熱流體蒸汽分別進入一換熱器的換熱通道，與干凈、干燥的另一路換熱流體換熱，該換熱流體冷卻后出換熱器，并分為兩股換熱流體，分別進入凈化精餾塔再沸器的冷凝側和吸收塔再沸器的冷凝側。

所述的富氧流體和換熱流體蒸汽與常溫空氣換熱后復溫，且富氧流體作為副產品輸出到儲存設備中；所述的干凈、干燥的常溫換熱流體是氣態換熱介質，優選空氣介質和氮氣介質。

所述的干凈、干燥常溫空氣介質通過分子篩吸附凈化其中的水和二氧化碳雜質，常溫干凈、干燥空氣介質壓力為5-6巴。

所述的干凈、干燥的常溫氮氣介質可以是氮氣儲存系統提供或氮氣管網提供，或空氣低溫精餾分離設備中壓塔復熱后的氮氣，壓力為5-6巴。

本發明所述的超高純氧的獲得裝置可以安置在一個可移動的絕熱箱內，這樣，裝置可以靈活移動處理不同儲存地點的液氧，節省大量原料液氧集中運輸的費用和冷量損失。所述的裝置也可以固定在空氣精餾分離設備附近，通過管道從低壓塔的底部抽取原料液氧。

本發明是將原料液氧導入一個凈化精餾塔中，從該凈化精餾塔獲得氣態的貧烴氧餾分，并引入到一個吸收塔中，作為制備超高純氧的原料，在吸收塔內獲得超高純氧產品；含重污染物氪氙和烴類的富氧流體作為副產品從吸收塔底部引出。

本發明充分地利用液氧自身冷量進行低溫精餾分離，可以特別經濟地獲得超高純氧，使其在電子工業、國防、精密儀器制造等領域有著重要的作用。

附圖說明

圖1是本發明的一個制備工藝流程圖。

圖2是本發明另一個實施例的制備工藝流程圖。

具體實施方式