本發(fā)明涉及氬氣回收，尤其涉及氬氣回收裝置及其工作方法。

背景技術(shù)：

1、氬氣是一種惰性氣體，在工業(yè)生產(chǎn)中，氬氣通常被用作一種保護(hù)氣體。

2、從單晶爐回收的原料氣中含有氬氣、氮?dú)?、固態(tài)顆粒物、二氧化碳?xì)怏w以及氧氣/一氧化碳?xì)怏w，現(xiàn)有的氬氣回收裝置為了除碳會(huì)設(shè)置脫碳純化器，以由脫碳純化器吸附原料氣中的二氧化碳，現(xiàn)有的氬氣回收裝置還設(shè)置空氣壓縮機(jī)以向飽和的脫碳純化器鼓入空氣，以將脫碳純化器再生，空氣壓縮機(jī)的運(yùn)行提高了現(xiàn)有的氬氣回收裝置的能耗。同時(shí)采用空氣作為再生氣會(huì)致使恢復(fù)吸附功能后的脫碳純化器內(nèi)殘留大量的氧氣，導(dǎo)致后續(xù)除氧時(shí)需要添加大量的氫氣，由于氫氣引入量過多，因此增加了氬氣回收裝置的氣體處理量，進(jìn)而減少了對(duì)原料氣的處理量，導(dǎo)致氬氣回收裝置對(duì)原料氣的處理效率降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題和達(dá)到本發(fā)明的至少一個(gè)優(yōu)勢，本發(fā)明提供一種氬氣回收裝置，所述氬氣回收裝置包括：

2、脫碳單元，所述脫碳單元包括兩脫碳純化器，所述脫碳純化器用于吸附二氧化碳?xì)怏w，一所述脫碳純化器在吸附時(shí)，另一在再生，由氬氣、二氧化碳?xì)怏w、氮?dú)夂脱鯕饨M成的混合物一通過管線進(jìn)入處于吸附狀態(tài)的所述脫碳純化器；

3、除氧單元，所述除氧單元包括除氧反應(yīng)器和兩除氧純化器，所述除氧反應(yīng)器通過管線和兩所述脫碳純化器連通，所述除氧反應(yīng)器通過管線與兩所述除氧純化器連通，所述除氧純化器用于吸附水蒸氣，一所述除氧純化器在吸附時(shí)，另一在再生，所述除氧反應(yīng)器允許通入氫氣，從處于吸附狀態(tài)的所述脫碳純化器排出的由氬氣、氧氣、氮?dú)饨M成的混合物二通過管線進(jìn)入所述除氧反應(yīng)器，從所述除氧反應(yīng)器排出的由氫氣、水蒸氣、氬氣以及氮?dú)饨M成的混合物四經(jīng)管線被通入處于吸附狀態(tài)的所述除氧純化器；

4、提氬單元，所述提氬單元包括：

5、分離設(shè)備，所述分離設(shè)備通過管線與兩所述除氧純化器連通，從處于吸附狀態(tài)的所述除氧純化器排出的由氬氣、氮?dú)夂蜌錃饨M成的混合物五經(jīng)管線進(jìn)入所述分離設(shè)備，所述分離設(shè)備對(duì)混合物五進(jìn)行分離，所述分離設(shè)備通過管線與兩所述除氧純化器以及兩所述脫碳純化器連通，所述分離設(shè)備分離獲得的產(chǎn)品氬氣通過管線進(jìn)入處于再生狀態(tài)的所述除氧純化器以及處于再生狀態(tài)的所述脫碳純化器；

6、換熱裝置，所述換熱裝置包括兩換熱器本體和管組，一所述換熱器本體在解凍時(shí)，另一在凍結(jié)，每一所述換熱器本體形成一第一冷媒進(jìn)口和一第一冷媒出口，所述管組包括兩輸入管、兩輸出管，兩熱媒進(jìn)管和兩熱媒出管，一所述輸入管、一所述輸出管、一所述熱媒進(jìn)管和一所述熱媒出管均與一所述換熱器本體連接，所述分離設(shè)備通過管線與兩所述換熱器本體各自形成的所述第一冷媒進(jìn)口連通，兩所述除氧純化器和兩所述脫碳純化器均通過管線與兩所述輸入管連接，任一所述換熱器本體形成的所述第一冷媒出口通過管線與另一所述換熱器本體連接的所述熱媒進(jìn)管連接，所述分離設(shè)備分離獲得的粗氬氣通過所述第一冷媒進(jìn)口進(jìn)入處于凍結(jié)狀態(tài)的所述換熱器本體，處于再生狀態(tài)的所述除氧純化器排出由氬氣和水蒸氣組成的混合物六以及處于再生狀態(tài)的所述脫碳純化器排出的由氬氣和二氧化碳組成的混合物三從所述輸入管進(jìn)入處于凍結(jié)狀態(tài)的所述換熱器本體，混合物三和混合物六中的氬氣從處于凍結(jié)狀態(tài)的所述換熱器本體連接的所述輸出管排出，熱交換后粗氬氣從處于凍結(jié)狀態(tài)的所述換熱器本體形成的所述第一冷媒出口經(jīng)管線從所述熱媒進(jìn)管進(jìn)入處于解凍狀態(tài)的所述換熱器本體，解凍后二氧化碳和水伴隨著粗氬氣從所述熱媒出管排出。

7、根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，所述氬氣回收裝置包括預(yù)處理單元，所述預(yù)處理單元包括一氧化碳反應(yīng)器，所述一氧化碳反應(yīng)器通過管線與兩所述脫碳純化器連通，所述一氧化碳反應(yīng)器允許通入潔凈空氣，從所述一氧化碳反應(yīng)器排出的混合物一通過管線進(jìn)入處于吸附狀態(tài)下的所述脫碳純化器。

8、根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，所述預(yù)處理單元還包括除塵器，所述除塵器通過管線與所述一氧化碳反應(yīng)器連通，所述除塵器用于去除固態(tài)顆粒物。

9、根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，所述換熱裝置還包括加熱器，所述加熱器被安裝于所述第一冷媒出口與所述熱媒進(jìn)管連接的管線上，所述加熱器用于對(duì)從處于凍結(jié)狀態(tài)的所述換熱器本體形成的所述第一冷媒出口排出的粗氬氣進(jìn)行加熱。

10、根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，所述分離設(shè)備包括輔助換熱器和精餾塔組，所述精餾塔組通過低溫精餾的方式對(duì)混合物五分離，所述精餾塔組通過管線與所述第一冷媒進(jìn)口連通，所述輔助換熱器形成第二冷媒進(jìn)口、第二冷媒出口、第二進(jìn)口和第二出口，所述輔助換熱器形成的所述第二進(jìn)口通過管線和兩所述除氧純化器連通，所述輔助換熱器形成的所述第二冷媒進(jìn)口和所述第二出口均通過管線和所述精餾塔組連通，所述輔助換熱器形成的所述第二冷媒出口通過管線與兩所述脫碳純化器以及兩所述除氧純化器連通，從所述精餾塔組排出的產(chǎn)品氬氣從過所述第二冷媒進(jìn)口進(jìn)入所述輔助換熱器，從處于吸附狀態(tài)的所述除氧純化器排出且通過所述第二進(jìn)口進(jìn)入所述輔助換熱器，熱交換后的產(chǎn)品氬氣從所述第二冷媒出口排出、混合物五從所述第二出口注入所述精餾塔組。

11、根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，所述輔助換熱器還形成氫氣進(jìn)口和氫氣出口，所述輔助換熱器形成的所述氫氣進(jìn)口通過管線與所述精餾塔組連通，所述輔助換熱器形成的所述氫氣出口通過管線與所述除氧反應(yīng)器連接，從所述精餾塔組排出的氫氣通過管線從所述氫氣進(jìn)口進(jìn)入所述輔助換熱器，升溫后的氫氣從所述氫氣出口進(jìn)入所述除氧反應(yīng)器。

12、根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，所述輔助換熱器還形成復(fù)熱進(jìn)口和復(fù)熱出口，所述輔助換熱器形成的所述復(fù)熱進(jìn)口通過管線與兩所述換熱器本體各自連接的所述輸出管連通，從處于解凍狀態(tài)下的所述換熱裝置連接的所述輸出管連通排出的氬氣通過所述復(fù)熱進(jìn)口進(jìn)入所述輔助換熱器并從所述復(fù)熱出口排出，所述復(fù)熱出口通過管線與所述預(yù)處理單元連通。

13、根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，每一所述換熱器本體還形成冷媒補(bǔ)充入口和冷媒補(bǔ)充出口，兩所述換熱器本體各自形成的所述冷媒補(bǔ)充入口通過管線與所述精餾塔組連通，所述精餾塔組分離所得的產(chǎn)品氬氣通過管線進(jìn)入處于凍結(jié)狀態(tài)的所述換熱器本體并從所述冷媒補(bǔ)充出口排出。

14、根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，每一所述換熱器本體還形成第一進(jìn)口和第一出口，所述換熱器本體各自形成的所述第一進(jìn)口通過管線與兩所述除氧純化器連通，所述換熱器本體各自形成的所述第一出口通過管線與所述精餾塔組連通，從處于吸附狀態(tài)下的所述除氧純化器排出的混合物五經(jīng)所述第一進(jìn)口進(jìn)入處于解凍狀態(tài)下的所述換熱器本體并從所述第一出口進(jìn)入所述精餾塔組。

15、為解決上述技術(shù)問題和達(dá)到本發(fā)明的至少一個(gè)優(yōu)勢，本發(fā)明提供所述氬氣回收裝置的工作方法，包括：

16、由氬氣、氮?dú)?、二氧化碳?xì)怏w以及氧氣組成的混合物一被通入處于吸附狀態(tài)下的所述脫碳純化器，混合物一中的二氧化碳被處于吸附狀態(tài)的所述脫碳純化器吸附，以從處于吸附狀態(tài)下的所述脫碳純化器排出的由氬氣、氧氣和氮?dú)饨M成的混合物二；

17、混合物二被通入所述除氧反應(yīng)器，所述除氧反應(yīng)器通入氫氣，使得氫氣與混合物二中的氧氣反應(yīng)而生成水蒸氣；

18、由氫氣、水蒸氣、氬氣以及氮?dú)饨M成的混合物四從所述除氧反應(yīng)器排出后通過管線被通入處于吸附狀態(tài)的所述除氧純化器，處于所述吸附狀態(tài)的所述除氧純化器吸附混合物四中的水蒸氣，以從處于吸附狀態(tài)的所述除氧純化器排出由氬氣、氮?dú)夂蜌錃饨M成的混合物五；

19、混合物五通過管線通入所述分離設(shè)備，所述分離設(shè)備將混合物五分離以獲得產(chǎn)品氬氣、少量的粗氬氣和氫氣；

20、經(jīng)所述分離設(shè)備分離所得的產(chǎn)品氬氣通過管線被通入處于再生狀態(tài)下的所述脫碳純化器和處于再生狀態(tài)下的除氧純化器，產(chǎn)品氬氣置換出被吸附于處于再生狀態(tài)下的所述脫碳純化器內(nèi)的二氧化碳和處于再生狀態(tài)下的除氧純化器內(nèi)的水蒸氣，從處于再生狀態(tài)下的所述脫碳純化器排出由二氧化碳和氬氣組成的混合物三，從處于再生狀態(tài)下的除氧純化器排出由水蒸氣和氬氣組成的混合物六；

21、混合物三和混合物六通過管線被通入處于凍結(jié)狀態(tài)下的所述換熱器本體，經(jīng)所述分離設(shè)備分離所得的粗氬氣被通入處于凍結(jié)狀態(tài)下的所述換熱器本體，二氧化碳和水被凍結(jié)于處于凍結(jié)狀態(tài)下的所述換熱器本體，混合物三和混合物六中的氬氣排出；

22、從處于凍結(jié)狀態(tài)下的所述換熱器本體排出的粗氬氣再被注入處于解凍狀態(tài)下的所述換熱器本體，使得吸收了混合物三和混合物六熱量后的粗氬氣對(duì)被凍結(jié)于處于解凍狀態(tài)下的所述換熱器本體內(nèi)的二氧化碳和水進(jìn)行解凍。

23、本發(fā)明提供的所述氬氣回收裝置及其工作方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下技術(shù)效果：

24、1、本發(fā)明使用回收所得的產(chǎn)品氬氣作為所述脫碳純化器和所述除氧純化器的再生氣，故而省去了空氣壓縮機(jī)，進(jìn)而降低了本發(fā)明的使用能耗，同時(shí)氬氣作為再生氣可減少從外界引入的氧氣量，進(jìn)而減少了氫氣的使用量，提高了的回收效率。

25、2、本發(fā)明設(shè)置了所述分離設(shè)備和所述換熱裝置，在所述分離設(shè)備對(duì)脫碳除氧后的混合物五進(jìn)行分離時(shí)，所述換熱裝置不間斷地對(duì)所述脫碳純化器和所述除氧純化器的再生產(chǎn)物進(jìn)行分離，所述分離設(shè)備和所述換熱裝置同時(shí)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)不間斷地回收氬氣，在增大氬氣回收量的同時(shí)提高了氬氣的回收效率。

26、3、本發(fā)明利用分離所得的污氬氣所攜帶的冷量將所述脫碳純化器和所述除氧純化器的再生產(chǎn)物中的氬氣分離出來，并利用再生產(chǎn)物所攜帶的熱量將所述換熱裝置所設(shè)置的所述換熱器本體進(jìn)行解凍，進(jìn)一步減少了本發(fā)明所需的能耗。

27、4、本發(fā)明設(shè)置雙所述脫碳純化器和雙所述除氧純化器，確保一所述除氧純化器和一所述脫碳純化器在吸附時(shí)，另一所述除氧純化器和另一所述脫碳純化器在再生，利用兩所述除氧純化器的切換并配合兩所述脫碳純化器的切換，使得所述氬氣回收裝置能夠不間斷地脫碳和除氧。

28、5、本發(fā)明通過所述輔助換熱器將從所述精餾塔組排出的產(chǎn)品氬氣與注入所述精餾塔組前的混合物五進(jìn)行熱交換，以使被注入所述精餾塔組前的混合物五將從所述精餾塔組排出的產(chǎn)品氬氣部分冷量回收，進(jìn)而減少本發(fā)明的能耗。