專利名稱：新型高純氧制取方法
技術領域：
本發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的雙 塔流程空分制取高純氧的方法。
背景技術：
隨著新興微電子和光電產業的飛速發展，芯片工藝的改進，需要大量高純 氮氣和小部分高純氧，而采用常規方法進行高純氧制取， 一般可從帶氬空分系 統中提取，但對于小型客戶來說，專門購買這樣的設備，不僅成本高，而且裝 置復雜，可靠性也降低，能耗也較高。若選擇不帶氬系統的空分設備制取氧，
則需在壓力精餾塔外再設置一個脫除液空中co2、烴等重組分的塔，然后再進入
高純氧塔精餾獲得高純氧，其缺點是需要在常規設備中增加一個去重組分塔， 增大了設備的投入，非常不經濟。雖可通過購買高純液氧滿足工藝要求，但純
氧為強氧化助燃劑，超過300km的高純氧的運輸成本和風險較高。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種工藝簡單、成本低、純度滿足要求的 高純氧制取方法。
為解決上述技術問題，本發明的制氧方法包括如下步驟
a) 經凈化處理的空氣進入換熱器冷卻；
b) 冷卻后的空氣送入壓力精餾塔底部，在壓力精餾塔內從下而上在塔板或 填料上與自上而下的液體進行傳熱傳質，底部的液空被換熱器過冷后進入壓力 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，經節流后進入板式液空蒸發器；從壓力精餾塔上部引 出的壓力氮氣， 一部分進入板式液空蒸發器與所述的液空換熱；
d) 在板式液空蒸發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；其余液空被蒸發后進入高純氧塔底部的氧蒸發器內，作為蒸發熱 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，所述 原料的輕組分被蒸發，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入換熱器內被復熱至常溫排出。 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
氣體進入雙塔的上塔進行精餾，精餾后的氣體進入換熱器內被復熱至常溫排出。 本發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，送去高純氧塔內精餾而獲得高純度的液氧，不需要增加較昂貴的設備就能滿足用戶制取高純氧的要求。而從壓力精餾塔內出來潔凈液空，除少部分 直接去高純氧塔，其他大部分在液空蒸發器內與氮氣換熱后被蒸發，然后引入 高純氧塔底部的氧蒸發器內，冷凝后去高純氧塔精餾，而達到降低高純氧塔冷 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，此時氣體可進入上塔繼續參與精餾。 圖中標記
ET401透平膨脹機 Cl壓力精餾塔
El 換熱器 C2氧塔
E2 板式液空蒸發器K2氧蒸發器 Kl 冷凝蒸發器
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。
如圖所示，本發明的制氧工藝流程如下
a) 經凈化處理的空氣進入換熱器El冷卻；
b) 冷卻后的空氣送入壓力精餾塔Cl底部，在壓力精餾塔內從下而上在塔板
或填料上與自上而下的液體進行傳熱傳質；經過精餾洗滌，壓力精餾塔內液空
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入壓力精餾塔頂部冷凝蒸發器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，經節流后進入板式液空蒸發器E2;從壓力精餾塔上部 引出的壓力氮氣， 一部分進入板式液空蒸發器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，有利于閥門調節控制，送入高純氧塔C2精餾；其余液空被蒸 發后進入高純氧塔底部的氧蒸發器K2內作為蒸發熱源，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，所述原料的輕組分被蒸發，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入換熱器內被復熱至常溫排出。
g) 上述換熱器和壓力精餾塔的的冷量由透平膨脹機ET401提供。 上述實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
產高純氧，其與實施例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入雙塔的上塔進行精餾，
精餾后的低壓氣體進入換熱器內被復熱至常溫排出。
本發明采取了較為簡潔的工藝和常規設備解決了高純氧生產的難題，實施
簡單、效果好、能耗低，具有經濟效益最大化、增加投資最小化的特點，意義
非常重大，值得推廣。
以典型光電行業1MPaG高氮裝置副產高純氧為例，采用本發明高純液氧的 能耗可降低 50%，解決了高純氮裝置液氮產量過剩，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高純氧，但本發明也包括所述的 雙塔流程空分副產高純氧，雖然上述實施例已經詳細描述了本發明的結構，但 本發明并不限于上述實施例，凡是本領域技術人員從上述實施例中不經過創造 性勞動就可以想到的替換結構和工藝流程，均屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1、一種新型高純氧制取方法，其特征在于包括如下步驟a)經凈化處理的空氣進入換熱器冷卻；b)冷卻后的空氣送入壓力精餾塔底部，在壓力精餾塔內從下而上在塔板或填料上與自上而下的液體進行傳熱傳質；底部的液空被換熱器過冷后進入壓力精餾塔上部；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，經節流后進入板式液空蒸發器；從壓力精餾塔上部引出的壓力氮氣，一部分進入板式液空蒸發器與液空換熱；d)在板式液空蒸發器的封頭處，抽取部分液空作為高純氧的原料，送入高純氧塔精餾；其余液空被蒸發后進入高純氧塔底部的氧蒸發器內，作為蒸發熱源，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，所述原料的輕組分被蒸發，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入換熱器內被復熱至常溫排出。
2、 如權利要求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入雙塔的上塔進行精餾， 精餾后的氣體進入換熱器內被復熱至常溫排出。
全文摘要
本發明涉及一種高純氧的制取方法，經凈化、冷卻的空氣送入精餾塔底部，液空在精餾塔內精餾洗滌；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，經節流后進入板式液空蒸發器；在板式液空蒸發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；其余液空被蒸發后進入高純氧塔底部的氧蒸發器內作為熱源，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。典型高氮裝置副產的高純液氧能耗可降低~50％，具有很強的競爭優勢。本發明技術實施簡單、效果好、能耗低，具有經濟效益最大化、增加投資最小化的特點。
文檔編號C01B13/02GK101503180SQ20091005861
公開日2009年8月12日 申請日期2009年3月17日 優先權日2009年3月17日
發明者李傳明, 黃震宇 申請人:四川空分設備(集團)有限責任公司