[發明專利]一種生產高純氧的方法及裝置

在審

• 申請號: 201710969133.3
• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN107726732A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 李偉;徐鋒;陳琪;周陽
• 申請（專利權）人: 上海寶鋼氣體有限公司
• 主分類號: F25J3/06
• 分類號: F25J3/06;F25J5/00
• 代理公司: 上海開祺知識產權代理有限公司31114
• 代理人: 張曉敏,竺明

技術領域

本發明屬于空氣分離領域，具體涉及一種生產高純氧的方法及裝置。

背景技術

工業氣體被喻為工業的“血液”。隨著中國經濟的快速發展，工業氣體作為國民經濟基礎工業要素之一，在國民經濟中的重要地位和作用日益凸顯。尤其是隨著互聯網時代的到來，電子、多晶硅等行業廣泛興起，工業氣體中的優等生——高純氣體的需求越來越多。

作為高純氣體的中的大宗氣體，高純氧氣在電子、多晶硅等行業的應用越來越廣泛，而目前的高純氧大多是從大型空分中作為副產品生產得到，對于僅僅需要高純氧的用戶來說，通常是通過設置高純液氧儲罐，將高純液氧汽化成高純氧氣使用。

但是，這種方式存在著成本高、能耗浪費等多種不利因素，與此同時，制氮裝置由于產品只有氮氣，原料空氣中的氧則作為廢氣被排放掉，也存在著極大的浪費。

發明內容

本發明的目的在于提供一種生產高純氧的方法及裝置，無需借助大型空分，利用制氮裝置中通常被排放掉的富氧流體作為原料，通過深冷精餾的方法來制備高純氧產品，較靈活的制備高純氧產品，起到了廢物利用，節能降耗的作用，獲得的高純氧產品中氧含量范圍≥99.999％，甚至≥99.9999％，純度達到了國標《GB/T14599純氧、高純氧和超純氧》中的高純氧甚至超純氧的標準。

為了達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種生產高純氧的方法，包括以下步驟：

1)將來自制氮裝置的富氧流體送入脫甲烷塔進行精餾，所述脫甲烷塔操作壓力為3～8barg，操作溫度為-180℃～-150℃，塔頂排出脫除甲烷的含氧流體，塔釜排出富甲烷流體；

2)將從脫甲烷塔塔頂排出脫除甲烷的含氧流體，節流至0.05～5barg后進入高純氧塔進行精餾；高純氧塔操作壓力為0.05～5barg，操作溫度為-196℃～-160℃；

3)精餾后，在高純氧塔塔頂排出含氮流體，塔釜得到高純氧產品。

進一步，步驟2)和步驟3)中，脫甲烷塔塔釜排出的富甲烷流體和高純氧塔塔頂的含氮流體去制氮裝置復熱至常溫，排出。

本發明生產高純氧的裝置，其包括，冷箱；制氮裝置，設于冷箱內；脫甲烷塔，設于冷箱內，頂部設置冷凝器，塔體設富氧流體入口，通過管路與制氮裝置連接，塔頂設含氧流體出口，塔釜設富甲烷流體出口；高純氧塔，設于冷箱內，塔釜設置再沸器，塔體設含氧流體入口，通過管路與脫甲烷塔塔頂含氧流體出口連接，塔頂設含氮流體出口，塔釜設高純氧流體出口，所述高純氧流體出口為高純氧液體出口和/或氣體出口。

進一步，所述脫甲烷塔為填料塔，理論塔板數不少于10塊。

又，所述高純氧塔為填料塔，理論塔板數不少于50塊。

進一步，所述脫甲烷塔塔釜的富甲烷流體出口、高純氧塔塔頂的含氮流體出口通過管路連接至制氮裝置。

本發明中，采用冷箱保溫，所述冷凝器指能夠對塔內上升的熱流體進行冷凝產生下降的冷流體的熱交換設備；所述再沸器指能夠對塔內下降的冷流體進行加熱產生上升的熱流體的熱交換設備。

本發明利用制氮裝置中通常被排放掉的富氧流體作為原料，通過深冷精餾的方法來制備高純氧產品，無需借助大型空分，較靈活的制備高純氧產品，起到了廢物利用，節能降耗的作用，獲得的高純氧產品中氧氣含量范圍≥99.999％，甚至≥99.9999％，純度達到了國標《GB/T14599純氧、高純氧和超純氧》中的高純氧甚至超純氧的標準。

與現有技術相比，本發明具有的有益效果如下：

與傳統采用大型空分制備高純氧副產品相比，本發明可在沒有大型空分而僅有制氮裝置的情況下，可以較靈活的制備高純氧產品，設備簡單，占地面積小，應用范圍廣，獲得的高純氧產品的純度達到了國標《GB/T14599純氧、高純氧和超純氧》中的高純氧甚至超純氧的標準。

本發明制備高純氧產品的原料為制氮裝置中原本作為廢物進行排放的富氧液空蒸汽，起到了廢物利用，節能降耗的作用。

本發明可以單獨制備高純氧氣、高純液氧產品，或者同時制備高純液氧和高純液氧產品，產品形式靈活多樣。

附圖說明

圖1為本發明實施例中的高純氧生產裝置。

具體實施方式