[發明專利]深冷空分裝置高純氧生產系統及高純氧制備工藝

有效

• 申請號: 201310026707.5
• 申請日: 2013-01-24
• 公開（公告）號: CN103062991A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 袁瑞東
• 申請（專利權）人: 成都深冷液化設備股份有限公司
• 主分類號: F25J3/04
• 分類號: F25J3/04;F25J5/00
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

技術領域

本發明涉及高純氧制備技術領域，特別是深冷空分裝置高純氧生產系統及高純氧制備工藝。

背景技術

目前，深冷裝置中的高純度氧的生產，大都配置在生產規模較大的裝置中，高純氧的制取，都是根據所取原料氣的特點、原料氣中的雜質含量不同而針對性的進行流程和設備設計。高純氧的原料氣通常是抽取上塔中的液氧、氣氧或粗氬塔中的液相餾分進行精餾提純，從不同裝置所配置的高純氧系統來看，均存在高純氧的操作不穩定，主塔工況對其影響大，很難保證高純氧的純度的缺點，大多產品均需經過后純化后，純度才能達到高純氧的技術指標。這不僅涉及到流程設計、設備設計和控制系統設計，也涉及到實際操作控制等多方因素。

采用低溫精餾的方法制備高純氧是已經很成熟的工業方法，但目前都是附著在大型空分設備冷箱之內，采用單塔精餾制備高純氧。用于將空氣精餾分離的設備稱之為精餾塔，它包括下塔、上塔和主冷凝蒸發器。在精餾塔中，將處于飽和狀態的氧氮混合體，穿過比它溫度較低的氧氮混合體時，氣相中的高沸點組分（即難蒸發的組分氧氣）部分冷凝為液體，釋放冷凝潛熱，與此同時，液相中的低沸點組分（即易蒸發的氮氣）吸收熱量而蒸發，這樣多次的部分冷凝和部分蒸發，越往上部，氣相中氮組分越濃，越往下部，液相中氧組分越濃。這樣多次部分精餾和部分蒸發的過程，稱之為精餾。

目前還沒有獨立的用普通工業氧制備純化氧的設備，由于采用的單塔精餾，其純度滿足不了電子工業級對氧純度的技術要求。

采用常溫吸附法制取高純氧，其技術指標可達到電子級用高純氧的要求，但對原料氧要求比較高，一般工業氧是達不到的；且選用的吸附材料價格高，不符合工業化生產的要求。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種經過低溫分離冷源而不再增加后純化即可得到高純氧的深冷空分裝置高純氧生產系統及高純氧制備工藝。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：深冷空分裝置高純氧生產系統，它包括主塔和過冷器，主塔包括上塔、下塔和位于上塔與下塔之間的主冷凝蒸發器，它還包括高純氧塔A和高純氧塔B，高純氧塔A頂部設置有冷凝器A，冷凝器A的進口通過管道與過冷器的液空出口連接，冷凝器A的出口通過管道連接上塔，高純氧塔A的下部通過管道連接上塔，高純氧塔A的頂部通過管道連接冷凝器外側，冷凝器A外側的冷凝液儲存部通過管道分別連接高純氧塔B中部和高純氧塔A頂部，高純氧塔B的上部設有冷凝器B，高純氧塔B的下部設有蒸發器，冷凝器B的進口通過管道與過冷器的液氮出口連接，冷凝器B的出口通過管道連接上塔的氮氣管道，高純氧塔B的上部通過管道連接冷凝器B的外側，冷凝器B外側的冷凝液儲存部通過管道連接高純氧塔B，蒸發器的進口通過管道連接下塔，蒸發器的出口通過管道連接上塔，蒸發器外側的儲液部通過管道連接液氧計量罐，冷凝器B外側還通過管道連接氧氣輸出管道。

所述的液氧計量罐連接有液氧輸出管道B。

所述的高純氧塔A的底部通過管道連接液氧輸出管道A。

所述的連接冷凝器A的進口與過冷器的液空出口的管道A、連接冷凝器B的進口與過冷器的液氮出口的管道B、連接冷凝器B的出口與氮氣管道的管道C、連接冷凝器B外側與氧氣輸出管道的管道D、連接冷凝器A外側的冷凝液儲存部與高純氧塔B的管道E、連接蒸發器外側的儲液部與液氧計量罐的管道F、液氧輸出管道B上均設置有控制閥。

它還包括控制器，所述的控制閥為調節閥，控制器通過線路與調節閥連接。

采用深冷空分裝置高純氧生產系統的高純氧制備工藝，它包括以下步驟：

S1、從上塔底部抽取氧氣，氧氣通過管道進入高純氧塔A；

S2、經過過冷器的液空通過管道進入冷凝器A，在冷凝器A的蒸發側，液空汽化，液空蒸汽通過管道進入上塔，在冷凝器A的冷凝側，高純氧塔A內的氧氣與冷凝器A接觸被液化，部分液氧作為回流液，與上升氣體傳熱傳質，脫去比氧氣沸點高的組分，部分液氧通過管道進入高純氧塔B上部；

S3、經過過冷器的液氮通過管道進入冷凝器B，在冷凝器B的蒸發側，液氮蒸發后經管道進入上塔氮氣管道，下塔來的中壓氮氣通過管道進入蒸發器，在蒸發器的冷凝側，中壓氮氣在冷凝側冷凝后經管道進入上塔，進入高純氧塔B的氧氣經過精餾后，在塔底蒸發器得到高純液氧，冷凝器B冷凝側未冷凝的氣經管道進入氧氣管道；

S4、高純液氧經液氧計量罐后經液氧輸出管道B送出。