[發(fā)明專利]一種采用同一熱泵生產(chǎn)貧氪氙和超純氧的裝置及生產(chǎn)工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310168852.0
• 申請日: 2023-02-27
• 公開（公告）號: CN115854653B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭夢杰;崔增濤;閆紅偉;渠會麗;何新賓;莫佩;穆非讓
• 申請（專利權(quán)）人: 河南心連心深冷能源股份有限公司
• 主分類號: F25J3/04
• 分類號: F25J3/04
• 代理公司: 鄭州隆盛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41143
• 代理人: 張朝陽

本發(fā)明屬于一種采用同一熱泵生產(chǎn)貧氪氙和超純氧的裝置及生產(chǎn)工藝；包括原料液氧管道與原料液氧儲罐的原料液氧儲罐第一進(jìn)口相連，原料液氧儲罐通過吸附塔與貧氪氙塔相連，貧氪氙塔底部液相出口與貧氪氙罐相連，貧氪氙塔氣相出口通過頂部冷凝器第一進(jìn)口和頂部冷凝器第一出口與氣液分離器Ⅰ的進(jìn)口相連，氣液分離器Ⅰ的氣相出口與脫氪塔的進(jìn)口相連，脫氪塔的頂部氣相出口通過頂部冷凝器第二進(jìn)口和頂部冷凝器第二出口與氣液分離器Ⅱ相連，氣液分離器Ⅱ的液相出口分別與脫氪塔的脫氪塔循環(huán)進(jìn)液口和脫氬塔的進(jìn)口相連；脫氬塔底部的液相出口與超純氧儲罐相連；具有能夠?qū)崿F(xiàn)同時生產(chǎn)貧氪氙液和超純氧產(chǎn)品的特點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于貧氪氙和超純氧生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用同一熱泵生產(chǎn)貧氪氙和超純氧的裝置及生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)

超純氧在焊接過程中，超純氧氣可以起到與清除碳、磷、硫、硅等雜質(zhì)的作用，而且氧化過程中產(chǎn)生的熱量可維持煉鋼所需要的溫度，可顯著提高提供焊接的質(zhì)量及產(chǎn)量，在高精密儀器的焊接、激光束切割、光伏、冶金等方面應(yīng)用廣泛，可使切割速率提高50％，得到高質(zhì)量的切割工件；另一方面，超純氧在二氧化硅的化學(xué)氣相沉積，作為氧化源，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)高純水的反應(yīng)劑，用于等離子刻蝕等大規(guī)模集成電路的電子信息領(lǐng)域。

現(xiàn)有的超純氧生產(chǎn)普遍采用原有空分設(shè)備主塔的氧氣或液氧，外設(shè)單塔來制取超純氧，在精餾的過程中甲烷也在濃縮，通過在塔釜定期分析，進(jìn)行手動排放，塔釜液位不穩(wěn)定，負(fù)荷調(diào)整會對空分主塔帶來影響，導(dǎo)致該方法制備的超純氧產(chǎn)品純度低，精餾負(fù)荷大，能耗偏高；進(jìn)一步經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)主要是因甲烷在精餾的過程中也在濃縮，需要在塔釜定期分析、排放，工作量大，且負(fù)荷調(diào)整會對空分主塔有時帶來影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，而提供一種采用同一熱泵生產(chǎn)貧氪氙和超純氧的裝置及生產(chǎn)工藝。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

一種采用同一熱泵生產(chǎn)貧氪氙和超純氧的裝置，包括原料液氧管道、貧氪氙儲罐以及超純氧儲罐，所述原料液氧管道與原料液氧儲罐的原料液氧儲罐第一進(jìn)口相連，原料液氧儲罐的出口通過吸附塔與貧氪氙塔的進(jìn)口相連，貧氪氙塔底部的液相出口與貧氪氙儲罐相連，貧氪氙塔頂部的氣相出口通過頂部冷凝器的頂部冷凝器第一進(jìn)口和頂部冷凝器第一出口與氣液分離器Ⅰ的進(jìn)口相連，氣液分離器Ⅰ的氣相出口與脫氪塔的進(jìn)口相連，脫氪塔的頂部氣相出口通過頂部冷凝器第二進(jìn)口和頂部冷凝器第二出口與氣液分離器Ⅱ的氣液分離器Ⅱ第二進(jìn)口相連，氣液分離器Ⅱ的液相出口分別與脫氪塔的脫氪塔循環(huán)進(jìn)液口和脫氬塔的進(jìn)口相連；脫氬塔底部的液相出口與超純氧儲罐相連；所述脫氪塔的中部設(shè)有甲烷液體外抽放空管道。

本發(fā)明的有益效果為：摒棄了傳統(tǒng)技術(shù)中在精餾配合濃縮的方式來制取超純氧的方式，而是采用精餾配合在脫氪塔的中部設(shè)置甲烷液體外抽放空管道的方式，以實現(xiàn)甲烷的分離以及降低能耗；同時本發(fā)明設(shè)置有脫氬塔，以實現(xiàn)氬與氧徹底分離，使制備出的超純氧的純度為超純氧產(chǎn)品純度不低于99.99993%。

優(yōu)選的，所述脫氪塔的進(jìn)口相對應(yīng)的脫氪塔內(nèi)上部設(shè)有第一規(guī)整填料層，脫氪塔的進(jìn)口相對應(yīng)的脫氪塔內(nèi)上部設(shè)有第二規(guī)整填料層，第一規(guī)整填料層的上部設(shè)有第一槽式液體收集分布器，第一槽式液體收集分布器的頂部設(shè)有第一溫度傳感器，第二規(guī)整填料層的上部設(shè)有第二槽式液體收集分布器，第二規(guī)整填料層的底部設(shè)有第二溫度傳感器，第二規(guī)整填料層和第一規(guī)整填料層之間相對應(yīng)的脫氪塔上設(shè)有甲烷液體外抽放空管道。

本發(fā)明利用原料液氧先經(jīng)過貧氪氙塔的工藝路線，以及對通過氣液分離器Ⅰ的氣相進(jìn)行分析，并利用脫氪塔自身的結(jié)構(gòu)特征，對脫氪塔精餾過程中組分含量在槽式液體收集分布器上溫度分布的不同為基礎(chǔ)，在甲烷聚集的地方設(shè)置甲烷液體外抽放空管道，精準(zhǔn)利用溫度調(diào)節(jié)相應(yīng)閥門的開度，達(dá)到甲烷定期排放甲烷的效果，避免甲烷在純氪塔釜積聚，影響精餾負(fù)荷，進(jìn)而制備合格的超純氧產(chǎn)品。