專利名稱：新型高純氧制取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高純氧制取方法，尤其適用于高氮裝置或不帶氬系統(tǒng)的雙 塔流程空分制取高純氧的方法。
背景技術(shù)：
隨著新興微電子和光電產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，芯片工藝的改進(jìn)，需要大量高純 氮?dú)夂托〔糠指呒冄?，而采用常?guī)方法進(jìn)行高純氧制取， 一般可從帶氬空分系 統(tǒng)中提取，但對(duì)于小型客戶來說，專門購(gòu)買這樣的設(shè)備，不僅成本高，而且裝 置復(fù)雜，可靠性也降低，能耗也較高。若選擇不帶氬系統(tǒng)的空分設(shè)備制取氧，
則需在壓力精餾塔外再設(shè)置一個(gè)脫除液空中co2、烴等重組分的塔，然后再進(jìn)入
高純氧塔精餾獲得高純氧，其缺點(diǎn)是需要在常規(guī)設(shè)備中增加一個(gè)去重組分塔， 增大了設(shè)備的投入，非常不經(jīng)濟(jì)。雖可通過購(gòu)買高純液氧滿足工藝要求，但純
氧為強(qiáng)氧化助燃劑，超過300km的高純氧的運(yùn)輸成本和風(fēng)險(xiǎn)較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種工藝簡(jiǎn)單、成本低、純度滿足要求的 高純氧制取方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的制氧方法包括如下步驟
a) 經(jīng)凈化處理的空氣進(jìn)入換熱器冷卻；
b) 冷卻后的空氣送入壓力精餾塔底部，在壓力精餾塔內(nèi)從下而上在塔板或 填料上與自上而下的液體進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，底部的液空被換熱器過冷后進(jìn)入壓力 精餾塔上部；
c) 從壓力精餾塔中部抽取重組分(C02、 CH4、烴)含量較少且含氧量較 高的液空作為制氧原料，經(jīng)節(jié)流后進(jìn)入板式液空蒸發(fā)器；從壓力精餾塔上部引 出的壓力氮?dú)猓?一部分進(jìn)入板式液空蒸發(fā)器與所述的液空換熱；
d) 在板式液空蒸發(fā)器的封頭處抽取部分液空作為高純氧的原料，送入高 純氧塔精餾；其余液空被蒸發(fā)后進(jìn)入高純氧塔底部的氧蒸發(fā)器內(nèi)，作為蒸發(fā)熱 源，熱源冷凝后作為高純氧的原料，送入高純氧塔精餾；在高純氧塔內(nèi)，所述 原料的輕組分被蒸發(fā)，氧逐步濃縮成高純氧；
e) 將高純氧塔底部濃縮的高純液氧引出；
f) 從高純氧塔頂部引出的低壓氣體進(jìn)入換熱器內(nèi)被復(fù)熱至常溫排出。 上述壓力精餾塔也可以為雙塔，上述步驟(f)從高純氧塔頂部引出的低壓
氣體進(jìn)入雙塔的上塔進(jìn)行精餾，精餾后的氣體進(jìn)入換熱器內(nèi)被復(fù)熱至常溫排出。 本發(fā)明通過從壓力精餾塔中部抽出被洗滌后含氧量較高而含重組分少的潔 凈液空，送去高純氧塔內(nèi)精餾而獲得高純度的液氧，不需要增加較昂貴的設(shè)備就能滿足用戶制取高純氧的要求。而從壓力精餾塔內(nèi)出來潔凈液空，除少部分 直接去高純氧塔，其他大部分在液空蒸發(fā)器內(nèi)與氮?dú)鈸Q熱后被蒸發(fā)，然后引入 高純氧塔底部的氧蒸發(fā)器內(nèi)，冷凝后去高純氧塔精餾，而達(dá)到降低高純氧塔冷 箱高度的目的，減少高純氧塔的投資成本。


圖示為本發(fā)明的制氧工藝流程和裝置。圖示僅以單塔高氮裝置為例說明， 即也包含由雙塔流程中的下塔，此時(shí)氣體可進(jìn)入上塔繼續(xù)參與精餾。 圖中標(biāo)記
ET401透平膨脹機(jī) Cl壓力精餾塔
El 換熱器 C2氧塔
E2 板式液空蒸發(fā)器K2氧蒸發(fā)器 Kl 冷凝蒸發(fā)器
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
如圖所示，本發(fā)明的制氧工藝流程如下
a) 經(jīng)凈化處理的空氣進(jìn)入換熱器El冷卻；
b) 冷卻后的空氣送入壓力精餾塔Cl底部，在壓力精餾塔內(nèi)從下而上在塔板
或填料上與自上而下的液體進(jìn)行傳熱傳質(zhì)；經(jīng)過精餾洗滌，壓力精餾塔內(nèi)液空
所含的重組分如C02、 CH4、烴等很容易被洗下，越往上塔板中液空的重組分越少。 底部的液空被換熱器過冷后進(jìn)入壓力精餾塔頂部冷凝蒸發(fā)器Kl 。
c) 從壓力精餾塔Cl中部抽取重組分(C02、 CH4、烴)含量較少且含氧量較 高的液空作為制氧原料，經(jīng)節(jié)流后進(jìn)入板式液空蒸發(fā)器E2;從壓力精餾塔上部 引出的壓力氮?dú)猓?一部分進(jìn)入板式液空蒸發(fā)器E2與所述的液空換熱；壓力精餾 塔底部的液氧通過管道引出；
d) 在板式液空蒸發(fā)器E2的封頭處抽取部分液空作為高純氧的原料，該處作 為氣液分離空間，有利于閥門調(diào)節(jié)控制，送入高純氧塔C2精餾；其余液空被蒸 發(fā)后進(jìn)入高純氧塔底部的氧蒸發(fā)器K2內(nèi)作為蒸發(fā)熱源，熱源冷凝后作為高純氧 的原料，送入高純氧塔精餾；在高純氧塔內(nèi)，所述原料的輕組分被蒸發(fā)，逐步 濃縮成高純氧；
e) 將高純氧塔底部濃縮的高純液氧引出；
f) 從高純氧塔頂部引出的低壓氣體進(jìn)入換熱器內(nèi)被復(fù)熱至常溫排出。
g) 上述換熱器和壓力精餾塔的的冷量由透平膨脹機(jī)ET401提供。 上述實(shí)施例制備高純氧的壓力精餾塔為單塔，也可以采用雙塔流程空分副
產(chǎn)高純氧，其與實(shí)施例1不同的是上述步驟(b):底部的液空被換熱器過冷后進(jìn)入雙塔的上塔；
上述步驟(f)從高純氧塔頂部引出的低壓氣體進(jìn)入雙塔的上塔進(jìn)行精餾，
精餾后的低壓氣體進(jìn)入換熱器內(nèi)被復(fù)熱至常溫排出。
本發(fā)明采取了較為簡(jiǎn)潔的工藝和常規(guī)設(shè)備解決了高純氧生產(chǎn)的難題，實(shí)施
簡(jiǎn)單、效果好、能耗低，具有經(jīng)濟(jì)效益最大化、增加投資最小化的特點(diǎn)，意義
非常重大，值得推廣。
以典型光電行業(yè)1MPaG高氮裝置副產(chǎn)高純氧為例，采用本發(fā)明高純液氧的 能耗可降低 50%，解決了高純氮裝置液氮產(chǎn)量過剩，急需高純液氧的矛盾。
需要說明的是附圖僅為單塔高純氮副產(chǎn)高純氧，但本發(fā)明也包括所述的 雙塔流程空分副產(chǎn)高純氧，雖然上述實(shí)施例已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，但 本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，凡是本領(lǐng)域技術(shù)人員從上述實(shí)施例中不經(jīng)過創(chuàng)造 性勞動(dòng)就可以想到的替換結(jié)構(gòu)和工藝流程，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種新型高純氧制取方法，其特征在于包括如下步驟a)經(jīng)凈化處理的空氣進(jìn)入換熱器冷卻；b)冷卻后的空氣送入壓力精餾塔底部，在壓力精餾塔內(nèi)從下而上在塔板或填料上與自上而下的液體進(jìn)行傳熱傳質(zhì)；底部的液空被換熱器過冷后進(jìn)入壓力精餾塔上部；c)從壓力精餾塔中部抽取CO2、CH4、烴含量較少且含氧量較高的液空作為制氧原料，經(jīng)節(jié)流后進(jìn)入板式液空蒸發(fā)器；從壓力精餾塔上部引出的壓力氮?dú)?，一部分進(jìn)入板式液空蒸發(fā)器與液空換熱；d)在板式液空蒸發(fā)器的封頭處，抽取部分液空作為高純氧的原料，送入高純氧塔精餾；其余液空被蒸發(fā)后進(jìn)入高純氧塔底部的氧蒸發(fā)器內(nèi)，作為蒸發(fā)熱源，熱源冷凝后作為高純氧的原料，送入高純氧塔精餾；在高純氧塔內(nèi)，所述原料的輕組分被蒸發(fā)，氧逐步濃縮成高純氧；e)將高純氧塔底部濃縮的高純液氧引出；f)從高純氧塔頂部引出的低壓氣體進(jìn)入換熱器內(nèi)被復(fù)熱至常溫排出。
2、 如權(quán)利要求1所述的高純氧制取方法，其特征在于所述壓力精餾塔為 雙塔，所述步驟(f)從高純氧塔頂部引出的低壓氣體進(jìn)入雙塔的上塔進(jìn)行精餾， 精餾后的氣體進(jìn)入換熱器內(nèi)被復(fù)熱至常溫排出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高純氧的制取方法，經(jīng)凈化、冷卻的空氣送入精餾塔底部，液空在精餾塔內(nèi)精餾洗滌；從精餾塔中部抽取重組分含量較少且含氧量較高的液空作為制氧原料，經(jīng)節(jié)流后進(jìn)入板式液空蒸發(fā)器；在板式液空蒸發(fā)器的封頭處抽取部分液空作為高純氧的原料，送入高純氧塔精餾；其余液空被蒸發(fā)后進(jìn)入高純氧塔底部的氧蒸發(fā)器內(nèi)作為熱源，冷凝后作為高純氧的原料，送入高純氧塔精餾，氧逐步濃縮成高純氧；本發(fā)明不僅能滿足用戶制取高純氧的要求，而且降低了高純氧塔冷箱高度。典型高氮裝置副產(chǎn)的高純液氧能耗可降低~50％，具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明技術(shù)實(shí)施簡(jiǎn)單、效果好、能耗低，具有經(jīng)濟(jì)效益最大化、增加投資最小化的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C01B13/02GK101503180SQ20091005861
公開日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2009年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月17日
發(fā)明者李傳明, 黃震宇 申請(qǐng)人:四川空分設(shè)備(集團(tuán))有限責(zé)任公司