[發明專利]從廢氬氣中制取純氬的方法

有效

• 申請號: 201110297856.6
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN102506560A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 孫國華;張敏;沈浩
• 申請（專利權）人: 浙江新銳空分設備有限公司
• 主分類號: F25J3/08
• 分類號: F25J3/08
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 王洪新

技術領域

本發明涉及一種空氣分離方法，具體是從廢氬氣中制取純氬的方法。

背景技術

氬存在于自然界中，大氣中氬組分的含量約0.9%。人們通過多種工藝方法將其從化合物或混合物中分離提純出高純度的氬（≥99.999%v/v采用GB/T10624-1995中術語），氬的最早用途是向電燈泡內充氣。現在廣泛應用于焊接和切割金屬、電子、醫藥等行業，也作為保護氣大量應用于工業生產。目前工業化批量生產純氬主要通過以下三條途徑實現氬的制取和提純：（一）鉀-40衰變方法；（二）吸附+化學方法；（三）低溫精餾方法。其中：（一）、（二）兩種方法其工藝過程均為氣態氬的過程，其最終的產品也為氣態。通過貯氣罐或金屬制壓力容器將其貯存，實現產品的運輸，因此量不大且效率低。同時，所采用化學方法也對工業生產規模形成一定制約。不太適合遠距離運輸，不太適合大量儲存；也難適應現代化企業對純氬越來越大的需求。

第（三）種工藝方法是指在低溫狀態下將空氣進行分離。其原理可簡述為：將原料空氣液化，然后根據空氣所含組分（例如氧、氮、氬）沸點的不同，采用低溫精餾的方法分離出氧、氮、氬等。該方法的工藝路線，一般可直接獲得液態的純氬；當然投資也大。另外，局限于空氣中氬組分含量，氬產品產量遠遠少于氧、氮產品，在空氣分離裝置中屬于副產品。其較之（一）（二）兩種方法更易貯存，運輸更方便、高效。但是必須依托一個大型空分裝置，投資量十分大，產量則受到空分裝置規模的限制。

用作保護氣的氬被污染后往往作為廢氣被排放，其組分中氬的含量依然很高，再次分離雜質進行提純需耗費的能量遠少于從空氣中將氬分離出來。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種從廢氬氣中制取純氬的方法，該方法應具有投資少、純氬產品產量高的特點。

本發明提供的技術方案是：

從廢氬氣中制取純氬的方法，同時進行以下作業流程：?

a、用戶設備排放的帶壓廢氬氣引入提純設備，匯合復熱的返流廢氬氣后進入增壓機第一段提高氣體壓力，并通過水冷卻器冷卻；冷卻后輸出的氣體分為兩路，一路進入增壓機第二段繼續增壓冷卻，然后進入膨脹機增壓端增壓冷卻后通入主換熱器釋放熱量，降溫后的廢氬氣進入膨脹機膨脹端推動轉子做功，降溫降壓后返回主換熱器吸收熱量，復熱至常溫后進入增壓機繼續參與循環；另一路進入主換熱器釋放熱量，從換熱器中下部抽出一股廢氬氣通入第一精餾塔蒸發器中的吸收腔后吸收冷量轉換為廢液氬，另一股在換熱器中繼續釋放熱量轉換為廢液氬后送入第一精餾塔精餾；?

b、第一精餾塔蒸發器輸出的廢液氬分為兩路，第一路送入第二精餾塔冷凝器放出冷量，轉換為廢氬氣后輸回主換熱器釋放冷量，復熱至常溫后進入增壓機入口繼續參與循環；第二路直接輸回主換熱器釋放冷量，復熱至常溫后進入增壓機入口繼續參與循環；?

c、送入第一精餾塔的廢液氬放出冷量，其中蒸發溫度高于氬的組分以液態形式從第一精餾塔蒸發器底端的排放管進行排放，其余放出冷量后蒸發的氣體（粗氬氣）從第一精餾塔中部輸出送入第二精餾塔底部吸收冷量，其中蒸發溫度低于氬的組分以氣態形式從第二精餾塔冷凝器吸收腔的排放口進入大氣排放，剩余氣體吸收冷量后得到液態純氬產品后輸出；?

第一精餾塔和第二精餾塔分開布置；第一精餾塔固定在第一精餾塔蒸發器頂端且與該蒸發器連通；第一精餾塔蒸發器內廢液氬的蒸發溫度低于廢氬氣的液化溫度，分別通過控制廢液氬的壓力以及控制廢氬氣的壓力實現；第二精餾塔冷凝器固定在第二精餾塔頂端，第二精餾塔冷凝器中的吸收腔，其粗氬氣進口以及粗液氬出口分別通過管路與第二精餾塔相通；第二精餾塔冷凝器內廢液氬的蒸發溫度低于粗氬氣的液化溫度，分別通過控制廢液氬的壓力以及控制粗氬氣的壓力實現。

第一精餾塔頂端輸出口還通過管路輸出廢氬氣進入主換熱器釋放冷量，復熱至常溫后進入增壓機入口繼續參與循環。

所述第二精餾塔的底端還通過管路輸出廢液氬進入主換熱器釋放冷量，復熱至常溫后進入增壓機入口繼續參與循環。

所述主換熱器為板式換熱器。

本發明的工作原理是：

1、由于輸入第一精餾塔內的廢液氬壓力低，而輸入第一精餾塔內的蒸發器的廢氬氣壓力高，所以廢液氬的蒸發溫度要低于廢氬氣的液化溫度（例如：實施例中的第一精餾塔的廢液氬壓力為0.31MPa時，蒸發溫度為-173.9℃，而所提供的廢氬氣在壓力為0.35MPa時，液化溫度為-172.8℃，兩者溫差1.1℃）。這樣，廢氬氣的冷凝和廢液氬的蒸發可同時進行。