專利名稱：：制備高純度氧的方法和設備的制作方法
技術領域：
：有多種低溫空氣分離裝置設計用于制備低純度氧產物和較高純度氧產物。例如，在美國專利5,628,207中，泵抽低壓塔的富氧塔底物，然后將塔底物引入輔助塔。此塔通過壓縮和冷卻高壓塔中產生的一部分富氮塔頂蒸氣再沸。得到的殘余液體為超高純度液態氧，這種液態氧可作為產物取出。氣態流可從i荅頂部移出，并充分溫熱，以產生低純度氧產物。氮從合并液態氧流26的分離在蒸餾^荅38的底部區域48內從再沸器46再沸底部液體產生的殘余液體60產生高純度液態氧。高純度液態氧可從蒸餾塔56的出口62作為高純度液態氧流移出。液態氧產物流64可從部分高純度液態氧流產生，其另一部分66可任選在泵68中抽送。然后，泵抽部分66可在低溫空氣分離裝置之一(例如低溫空氣分離裝置16)內蒸發，以在壓力下制備高純度氣態氧產物流70。[0031簡要參照圖2，為了說明，圖2再一次與在美國專利5,675,977所示裝置內使用的熱交換器相關顯示制備高純度氣態氧流70。如此專利所示，在主空氣壓縮機72中壓縮空氣流71，以形成壓縮空氣流73,再將壓縮空氣流73引入已知設計的純化裝置74。純化裝置74—般包含吸附劑床，吸附劑床以異相循環操作，并且包含氧化鋁，以便從壓縮空氣流72除去水分、二氧化碳和烴。將得到的壓縮純化空氣流76分出第一部分78，第一部分78進一步在增壓壓縮機80內壓縮，并且在由后冷卻器82除去壓縮熱后引入主熱交換器84,以在泵抽液態氧流86蒸發下冷凝。壓縮純化空氣流76的第二部分88也進一步在增壓壓縮機90內壓縮，并且在后冷卻器91內除去壓縮熱和在主熱交換器84內部分冷卻后，引入渦輪膨脹機92并膨脹，以產生排出流94。將排出流94引入此裝置的低壓塔，以給予此排出流94所含的制冷。壓縮純化空氣78的第三部分96在主熱交換器84內冷卻后引入此裝置的高壓塔用于精餾。分別從高壓塔和低壓塔的富氮塔頂餾出物產生的高壓氣態氮產物流98和低壓氣態氮產物流100在主熱交換器84內充分溫熱。在與本發明并且特別與其所示實施方案相關使用時，用多路接收泵抽高純度液態氧流66改進主熱交換器，以形成高純度氣態氧流70。要注意的是，本領域的技術人員應想到，為使高純度氧蒸發，可以類似方式改進在不同設計低溫空氣分離裝置中使用的主熱交換器。[0032可任選制備液態氬產物。就這一點而言，可從蒸餾塔38抽取含氬的物流IOO,并引入氬塔102("氬塔")，以使氧從氬分離，從而在氬塔102的頂部區域104產生富氬塔頂餾出物，并且在氬塔102的底部區域內產生富氧塔底液體106。由富氬》荅頂鎦出物組成的富氬蒸氣流108引入位于殼112內的熱交換器IIO,并通過與熱交換流114間接熱交換冷凝，熱交換流114作為液體從蒸餾塔38移出，并引入殼112。此熱交換形成的冷凝氬流116作為回流重新引入氬塔102。可取出部分富氬液體作為氬產物流118。熱交換流114蒸發，并作為蒸發熱交換流120向回引入蒸餾塔38。另外，從富氧塔底液體106形成的富氧液體流122可由泵124泵抽，并作為泵流126向回重新引入蒸餾塔38。[0033蒸鎦塔38和氬塔104及其相關熱交換器位于它們自己的冷箱內。因此，為了補償熱漏，必須給予制冷。在所示的實施方案中，制冷由氮液體流128引入蒸餾塔38的頂部區域56。氮液體流128也可由低溫空氣分離裝置10-16之一產生的液體形成，并儲存在儲罐中(未顯示)。可提供產生制冷的其他裝置，例如循環液化器，或者，可用高壓膨脹使富氮流58液化，以產生氮液體流128。另外，可^是供其他類型制冷，例如提供深冷溫度制冷劑的閉合回路制冷循環。[0034下表為顯示圖1所示設備操作的計算實例。<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>權利要求1.一種制備高純度氧的方法，所述方法包括從多個低溫空氣分離裝置抽取低純度液態氧流和氣態氮流；將由低純度液態氧流形成的合并低純度液態氧流和由氣態氮流形成的合并氣態氮流引入輔助低溫精餾裝置；在輔助低溫精餾裝置的蒸餾塔內使氮從合并的低純度液態氧流分離，使得由底部液體在蒸餾塔底部區域再沸產生的殘余液體形成高純度氧，用合并的氣態氮流使底部液體再沸，從而使合并的氣態氮流冷凝并形成液態氮流，并且將液態氮流作為回流引入蒸餾塔頂部區域；給予輔助低溫精餾裝置制冷，并通過使液態氮流過冷，隨后通過與從蒸餾塔頂部區域抽取的富氮蒸氣流間接熱交換使合并的氣態氮流冷卻將制冷回收；并且從蒸餾塔底部區域抽取高純度氧作為高純度液態氧流。2.權利要求l的方法，其中在冷卻前將合并的氣態氮流壓縮，并且從合并的氣態氮流去除壓縮熱。3.權利要求1的方法，其中通過將液態氮制冷流作為回流的部分引入蒸餾塔來給予輔助低溫精餾裝置制冷。4.權利要求1的方法，其中從蒸餾塔抽取含氬的物流，并將含氬的物流《1入輔助低溫精餾裝置的氬塔，以使氧從氬分離，并因此產生富氬^^頂餾出物和富氧塔底液體；使由富氬塔頂餾出物組成的富氬蒸氣流冷凝，以通過與從蒸餾塔抽取的熱交換流間接熱交換形成富氬液體，從而形成蒸發的熱交換、、六.由部分富氬液體形成富氬液體產物流，其余部分富氬液體作為氬回流引入氬^^;并且將蒸發的熱交換流和由富氧塔底液體組成的富氧液體流向回引入蒸餾塔。5.權利要求1的方法，其中泵抽部分高純度液態氧流，以形成泵抽液態氧流；并且使泵抽液態氧流在與低溫空氣分離裝置之一相關的主熱交換器內蒸發。6.—種制備高純度氧的設備，所述設備包括連接到多個低溫空氣分離裝置的輔助低溫精餾裝置，以接收從低溫空氣分離裝置產生的低純度液態氧流形成的合并低純度液態氧流和從低溫空氣分離裝置產生的氣態氮流形成的合并氣態氮流；輔助低溫精餾裝置具有蒸餾塔，蒸餾塔經構造，使得氮從合并的低純度氧流分離，由底部液體在蒸餾塔底部區域再沸產生的殘余液體形成高純度氧；再沸器位于蒸餾塔底部區域，并且經布置，使得合并的氣態氮流通過再沸器，使底部液體再沸，從而產生液態氮流，并且液態氮流作為回流引入蒸餾塔的頂部區域；熱交換器連接到再沸器，使得合并的氣態氮流在通入再沸器之前冷卻；并且過冷裝置置于再沸器和蒸餾塔的頂部區域之間，使得液態氮流在引入蒸餾塔的頂部區域之前過冷；用于給予輔助低溫精餾裝置制冷的工具；過冷裝置連接到蒸餾塔頂部區域，熱交換器連接到過冷裝置，使得在蒸餾塔頂部區域產生的富氮流與液態氮流間接熱交換，隨后與合并的氣態氮流熱交換，由此在液態氮流過冷和合并氣態氮流冷卻中回收制冷；并且蒸餾塔在其底部區域具有出口，以排出高純度氧作為高純度液態氧流。7.權利要求6的設備，其中在低溫空氣分離裝置和輔助低溫精鎦裝置之間布置壓縮機，以便壓縮合并的氣態氮流；并且將后冷卻器連接到壓縮機，以便在已壓縮后從合并的氣態氮流除去壓縮熱。8.權利要求6的設備，其中制冷給予工具是作為回流的部分引入蒸餾塔頂部區域的液態氮制冷流。9.權利要求6的設備，其中輔助低溫精餾裝置具有連接到蒸餾塔的氬塔和連接到氬塔的冷凝器；氬塔經構造，以便將含氬的物流從蒸餾塔抽取并引入氬塔，使氧從氬分離，從而在氬塔內產生富氬塔頂餾出物和富氧塔底液體；氬塔也連接到蒸餾塔，使得由富氧塔底液體組成的富氧液體流向回引入蒸餾塔；并且冷凝器連接到蒸餾塔和氬塔，使得由富氬塔頂餾出物組合的富氬蒸氣流冷凝，以通過與從蒸餾塔抽取的熱交換流間接熱交換形成富氬液體，從而形成蒸發熱交換流，蒸發熱交換流返回到蒸餾塔，由部分富氬液體形成富氬液體產物流，其余部分富氬液體作為氬回流引入氬塔。10.權利要求6的設備，其中泵與蒸餾塔的出口流體連通，以便泵抽部分高純度液態氧流，形成泵抽液態氧流；并且與低溫空氣分離裝置之一相關的主熱交換器連接到泵，1以使泵抽液態氧流在熱交換器內蒸發。全文摘要一種制備高純度氧的方法和設備，所述方法和設備與由多個低溫空氣分離裝置制備的低純度液態氧相關。將來自空氣分離裝置的低純度液態氧引入輔助低溫精餾裝置的蒸餾塔，蒸餾塔通過氮再沸，氮同樣由此空氣分離裝置產生。使氮從低純度液態氧分離，以便從位于蒸餾塔底部區域的殘余液體制備高純度液態氧，高純度液態氧可作為產物取出。可任選將氬塔連接到蒸餾塔，以產生液態氬產物流。文檔編號F25J3/08GK101684983SQ20091017934公開日2010年3月31日申請日期2009年9月22日優先權日2008年9月22日發明者D·R·帕斯尼克,R·D·卡普申請人:普萊克斯技術有限公司