[發明專利]用部分冷凝代替純氬冷凝器的裝置及其冷凝方法

有效

• 申請號: 201410558710.6
• 申請日: 2014-10-21
• 公開（公告）號: CN104315803A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 章有虎;陳環琴;王晉;張國興
• 申請（專利權）人: 杭州中泰深冷技術股份有限公司
• 主分類號: F25J3/04
• 分類號: F25J3/04;F25J5/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及空氣分離全精餾制氬系統，具體涉及一種用部分冷凝代替純氬冷凝器的裝置及其冷凝方法。

背景技術

目前空分設備的制氬系統絕大部分是采用全精餾制氬流程。全精餾制氬就是在粗氬塔中進行氧-氬分離，直接得到氧含量小于O2≤2PPm的粗氬，在純氬塔中再進行氬-氮分離，得到純度為99.999%的精氬產品。少部分空分成套供應商采取從粗氬塔中直接制取液氬，或者將此液氬送入純氬塔（含純氬蒸發器）制取液氬產品。

粗氬塔中抽取液氬的方法是從上塔中部抽出一股氬餾份氣，進入粗氬塔Ⅰ進行精餾，使氧的含量降低。由粗氬塔Ⅰ頂部引出氣體進入粗氬塔Ⅱ底部進行進一步的的氬-氧分離。在粗氬塔Ⅱ頂部得到O₂≤2PPm的粗氬氣，粗氬氣經粗氬冷凝器冷凝成液體。從液體中抽取一股作為產品，或者送入純氬塔（含純氬蒸發器）進行進一步精餾，在底部抽取液氬作為產品。該方法氬收率較低。

常規全精餾制氬在全精餾制氬流程中，將粗氬冷凝器氬側抽取的氬氣（O2≤2PPm）作為工藝氣體送入純氬塔中部并在其中精餾。在純氬塔底部得到99.999%的液氬，部分作為產品送出冷箱；剩下的液氬在純氬塔底蒸發器中蒸發，然后和來自粗氬塔的氬氣一起作為精餾所需的上升氣，液氬的蒸發用來自下塔的中壓氮氣做熱源，而中壓氮氣被液化后返回上塔頂部參與精餾；純氬塔頂部設有純氬冷凝器，使上升氬氣冷凝成液體，作為純氬塔的回流液而返回參與精餾，該冷凝器的冷源來自過冷器后的液氮，液氮被蒸發后返回污氮出上塔管線。在氬氣冷凝過程中，從純氬冷凝器中排除多余不凝氣體。這種流程比上一種提高了液氬收率，但流程較為復雜，由于純氬系統與粗氬系統相比，負荷相對很小，同時冷凝器組分波動較大，容易造成實際運行中工況波動較大。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種用部分冷凝代替純氬冷凝器的裝置及其冷凝方法。

用部分冷凝代替純氬冷凝器的裝置包括原料氣管道、粗氬冷凝器、工藝氬氣管道、部分冷凝器、氮氣出氣管、液氬管道、純氬塔、蒸發器、中壓氮氣進氣管；原料氣管道與粗氬冷凝器進氣口相連，部分冷凝器與粗氬冷凝器通過工藝氬氣管道相連，氮氣出氣管與部分冷凝器上部出氣口相連，純氬塔與部分冷凝器通過液氬管道相連，蒸發器安置于純氬塔底部，中壓氮氣進氣管與純氬塔底部相連；所述的部分冷凝器，包括外隔板、封條、翅片、第一導流片、第二導流片、隔板、接管、封頭；由封條、翅片、第一導流片、第二導流片、隔板組成板束體單元，每一板束體單元流過一種液體，三種液體層依次疊加，液體通過翅片、第一導流片、第二導流片、隔板板進行換熱，封條、翅片、第一導流片、第二導流片通過釬焊與隔板連接，每一板束體單元通過釬焊疊加在一起，接管通過釬焊與隔板、封條連接，外隔板通過釬焊與最第一層板束體單元的封條連接，封頭通過釬焊與接管連接，所有部件通過釬焊連接成一個整體。

用部分冷凝代替純氬冷凝器的冷凝方法包括以下步驟：

第一步：從粗氬冷凝器板式單元引出工藝氬氣通過工藝氬氣管道進入部分冷凝器；

第二步：工藝氬氣在部分冷凝器中，部分冷凝，工藝氬氣氣體組分中的高沸點組分不斷液化，而低沸點組分不斷在氣相中濃縮，從而脫出多余不凝氮氣，氮氣作為不凝氣從氮氣出氣管排出；

第三步：氬氣冷凝液通過液氬管道送入純氬塔與來自下塔的中壓氮氣換熱，使其蒸發作為上升氣參與精餾；

第四步：中壓氮氣被液化后返回上塔頂部參與精餾；

第五步:純氬塔頂部的氬氣返回粗氬塔重新參與精餾。

本發明優點在于充分利用粗氬冷凝器冷源，實現工藝氬氣的氮濃縮，與傳統流程相比，純氬塔液態進料的操作負荷比氣態進料的操作負荷少，可以改善精氬塔的操作工況，純氬精餾工況更加穩定，流程更為簡化，成本更省。

附圖說明

圖1為用部分冷凝代替純氬冷凝裝置示意圖；

圖2為部分冷凝器結構示意圖；

圖3為部分冷凝工作原理示意圖。

圖中，原料氣管道1、粗氬冷凝器2、工藝氬氣管道3、部分冷凝器4、氮氣出氣管5、液氬管道6、純氬塔7、蒸發器8、中壓氮氣進氣管9、隔板10、封條11、翅片12、第一導流片13、第二導流片14、隔板15、接管16、封頭17。

具體實施方式

本發明是在全精餾制氬系統中用部分冷凝代替常規全精餾制氬精餾流程中使用的純氬冷凝器。