[發明專利]產品氮氣和產品氬的制造方法及其制造裝置

有效

• 申請號: 201910123269.1
• 申請日: 2019-02-18
• 公開（公告）號: CN110307695B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 廣瀨獻兒;M·蘭修;富田伸二;L·喬利
• 申請（專利權）人: 喬治洛德方法研究和開發液化空氣有限公司
• 主分類號: F25J3/04
• 分類號: F25J3/04
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 王瀟悅;段承恩

本發明提供通過利用含氧氣體的寒冷來以高能量效率制造高純度的氮和氬的方法和該方法所用的裝置。一種產品氮氣和產品氬的制造裝置(100)，具有：導入原料空氣的第一精餾塔(2)、導出產品氮氣的第二精餾塔(5)、導出產品氬氣的第三精餾塔(6)、以及將儲存在第一精餾塔(2)的塔頂部的氣體與儲存在所述第二精餾塔(5)的塔底部的液體進行熱交換的第一冷凝器(3)，其中，從第二精餾塔(5)的中間部導出含有氮的中間部氣體，并與從第一冷凝器(3)排出的冷凝器氣體合流。通過由膨脹渦輪(8)使合流了的氣體膨脹冷卻，來利用其寒冷。

技術領域

本發明涉及用于制造氮氣并且制造氬的氮和氬的制造方法和裝置。

背景技術

在由采用深冷分離法的氮制造裝置來制造氮氣的方法中，曾提出以下方法，通過利用從精餾塔的冷凝器部分導出的含氧氣體作為寒冷源，來提高能量效率(例如專利文獻1)。專利文獻1中公開了一種方法，通過將從精餾塔的中間部導出的流體向主熱交換器導入并進行與原料空氣的熱交換，來作為寒冷源利用。使作為寒冷源利用后的該流體利用膨脹渦輪膨脹冷卻，再次導入主熱交換器，再利用該流體的寒冷。

已知由采用深冷分離法的空氣分離裝置來制造氮、氬和氧的方法。氧和氬的沸點近似，因此在要制造氬的情況下需要進行用于分離氧和氬的精餾，在該工序中一般也制造高純度的氧(例如專利文獻2)。

現有技術文獻

專利文獻1：美國專利第4,222,756號說明書

專利文獻2：日本特開平8-61844號公報

發明內容

為了提高能量效率，將專利文獻1所公開的、從精餾塔的冷凝器部分導出的含氧氣體作為寒冷源利用的方法應用于不僅制造氮也制造氬的方法是困難的。另外，專利文獻1所公開的方法中，能夠制造氮，但對于氬的制造沒有涉及。

但是，近年來不僅取出氮也取出氬的期望不斷提高。

鑒于上述狀況，本發明中，目的在于提供一種通過利用含氧氣體的寒冷，以高能量效率制造高純度的氮和氬的方法和該方法所用的裝置。

(發明1)

本發明的產品氮氣和產品氬氣的制造方法包括：

冷卻工序，將除去了預定雜質的原料空氣冷卻；

原料空氣導入工序，將所述預冷工序中冷卻了的所述原料空氣導入第一精餾塔；

第一富氧液體導入工序，將從所述第一精餾塔的塔底部導出的富氧液體導入第二精餾塔；

第二富氧液體導入工序，將從所述第一精餾塔的塔底部導出的富氧液體的至少一部分導入配置于第三精餾塔的第二冷凝器；

含氮液體導入工序，將在所述第一精餾塔中冷凝了的含氮液體作為回流液導入所述第二精餾塔上部；

膨脹工序，使從所述第二精餾塔的中間部導出的中間部氣體與從第一冷凝器導出的冷凝器氣體的混合氣體的至少一部分膨脹而產生寒冷，所述第一冷凝器將在所述第一精餾塔的塔頂部儲存的氣體和在所述第二精餾塔的塔底部儲存的液體進行熱交換；

含氬氣體導入工序，將從所述第二精餾塔的下部導出的含氬氣體導入所述第三精餾塔；

產品氮氣導出工序，從所述第二精餾塔的塔頂部導出產品氮氣；以及

產品氬導出工序，從所述第二精餾塔的中間部導出產品氬。

第一精餾塔的運行壓力比第二精餾塔高，能夠使原料空氣分離為富氧液體和氮氣。第二精餾塔中，制造含有氬和氧的氣體，并向第三精餾塔供給。第三精餾塔中制造產品氬。