[發明專利]一種用于液氬提純的裝置及方法

有效

• 申請號: 202111575205.9
• 申請日: 2021-12-22
• 公開（公告）號: CN113959179B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 譚芳;韓一松;彭旭東;蔣云云;姚蕾;詹宇木;李玲;黃小清
• 申請（專利權）人: 杭州制氧機集團股份有限公司
• 主分類號: F25J3/02
• 分類號: F25J3/02
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 陳琦;陳繼亮

一種用于液氬提純的裝置及方法，所述裝置包括液氬提純塔系統、換熱系統、熱源提供系統、冷量補充系統、廢液回收系統，方法為從精氬塔引出不合格低純液氬，送入液氬提純塔系統進行精餾并獲得高純液氬，來自熱源提供系統的氣體經換熱系統冷卻后進入液氬提純塔系統作為熱源，其自身被冷凝后經換熱系統冷卻后又進入液氬提純塔系統作為冷源，冷量不足部分由冷量補充系統提供，廢液進入原主空分設備的循環液氧泵入口進行回收利用，氣體經換熱系統進入熱源提供系統壓縮。本發明系統間高度耦合，適用于不同純度的液氬進一步提純，適用范圍寬廣，提升整體經濟效益，同時，本裝置布置在原主空分設備外，對原主空分設備改動影響小，操作靈活，可復制性強。

技術領域

本發明涉及氣體分離技術，具體的說，利用低溫精餾法，設計一種用于液氬提純的裝置及方法，將低純液氬提純為高純液氬，屬低溫技術領域。

背景技術

氬是一種化學性質很不活潑的稀有氣體，在飛機制造、造船、原子能工業和機械工業部門應用廣泛，由于它既不能燃燒，也不助燃，因此，常作為特殊金屬，例如鋁、鎂、銅及其合金和不銹鋼在焊接的保護氣，防止焊接件被空氣氧化或氮化。

近年來，隨著社會經濟發展和工業技術的進步，市場對高純氬的需求也越來越高，如電子工業用氬要求氧含量小于0.2ppm，氮含量小于0.5ppm，氫、一氧化碳、二氧化碳和總烴（以甲烷計）各小于0.1ppm。但一些空分設備由于種種原因導致從空分設備冷箱中出來的產品液氬純度偏低（氧含量大于1ppm），無法滿足工藝上對高純液氬的要求，經濟效益收到了極大限制；同時，對空分設備“安、穩、長、滿、優”的運行要求不會給空分設備運營商長時間的改造時間，在對原主空分設備影響盡量小的前提下獲得更高純度的液氬成為眾多生產廠家的選擇。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：設計一種用于液氬提純的裝置及方法，將低純度的液氬轉化為高純度的液氬，不僅可靠性高，而且可以盡量降低對原運行主空分設備影響的問題。具有很好的實用價值和經濟效益。為實現上述目的，本發明采用如下技術：一種用于液氬提純的裝置，所述裝置包括液氬提純塔系統、換熱系統、熱源提供系統、冷量補充系統、廢液回收系統；相互之間通過管道連接，所述液氬提純塔系統由液氬提純塔、提純塔冷凝器、提純塔蒸發器和過冷器組成，所述液氬提純塔的頂部輸出端連接于所述提純塔冷凝器的第一輸入端，液氬提純塔的頂部輸入端連接于所述提純塔冷凝器的第一輸出端，提純塔蒸發器直接連接于液氬提純塔的底部，提純塔蒸發器的第一輸出端連接于所述過冷器的熱端輸入端，提純塔冷凝器的第二輸入端連接于所述過冷器的冷端輸出端，提純塔冷凝器的第二輸出端連接于所述過冷器的冷端輸入端，提純塔冷凝器的第三輸出端通過管道和閥門與大氣相連，所述液氬提純塔底部輸出端連接于所述廢液回收系統，所述液氬提純塔的中部具有原料液輸入端，其液氬提純塔的中上部具有產品純液氬的輸出端，所述廢液回收系統由廢液利用輸送管線管線間的閥門；所述廢液利用輸送管線的輸出端連接于原主空分設備的循環液氧泵入口端。

作為優選：所述換熱系統包括換熱器，該換熱器的冷端輸入端連接于所述過冷器的熱端輸出端，換熱器的冷端輸出端連接于所述提純塔蒸發器的輸入端，所述換熱器的熱端輸出端連接于所述熱源提供系統的輸入端。

作為優選：所述熱源提供系統包括氣體壓縮機、放空管線，該氣體壓縮機的輸入端和所述放空管線的輸入端通過管道和閥門相連；所述氣體壓縮機的輸出端連接于所述換熱器的熱端輸入端；所述放空管線的輸出端與大氣相連。

作為優選：所述冷量補充系統包括冷液體補充輸送管線，該冷液體補充輸送管線的輸入端連接于所述提純塔冷凝器的第三輸入端。

作為優選：所述液氬提純塔為規整填料塔。

作為優選：所述過冷器和換熱器為板翅式換熱器。

一種用于液氬提純的方法，包括以下步驟：

步驟1：從原主空分設備的精氬塔底部的原料不純液氬經液氬提純塔中部的原料液輸入端進入液氬提純塔進行精餾并在液氬提純塔的中上部獲得高純度的液氬產品。