一种普纯液化气体制取高纯液化气体的装置及冷能回收系统的制作方法

本实用新型涉及能量利用领域，具体而言，涉及一种普纯液化气体制取高纯液化气体的装置及冷能回收系统。

背景技术：

气体转变成液化气体(液体)便于贮存运输，一些行业对于普纯气体需经净化处理，再转变为低温液体。如电子、标气、微电子，芯片、光电、航天、卫星等尖端行业需求某些气体，对某些杂质敏感，故需求特气，但市场上容易获得的不能满足要求，需特殊净化处理；需求量较大时，气体不容易贮存运输，液化气体便于贮存运输，高纯氮处理其中的CO、H2变成电子气，高纯氧处理其中的烃、微量氩等变成超高纯氧，高纯氩处理其中的微量氧、氮等变成超高纯氩等，通常购买市场上容易获得的纯度稍低的液化气体，通过催化、吸附、吸收等方式，提高纯度后，再转变为液体贮存运输。

常规流程为先对低温液体进行气化，提纯，再利用低温冷媒对高纯气体液化，消耗很多的冷能，需购买提供冷源的低温介质或需要增加制冷装置，且容易造成二次污染。而直接将高纯气体和普纯气体进行换热，由于高纯气体经处理产生压降，不易实现液化，且液化也需外供较多冷量。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种普纯液化气体制取高纯液化气体的装置，旨在高效的回收冷量，达到节能减排的目的，且降低投资，品质更有保障。

本实用新型的另一目的在于提供一种冷能回收系统，其能够高效回收冷能，提升经济效益。

本实用新型是这样实现的：

一种普纯液化气体制取高纯液化气体的装置，包括换热器、增压机和第一净化系统，换热器上设置有普纯液化气体气化通道和高纯气体放热通道，增压机的入口与普纯液化气体气化通道的出口连通，增压机的出口与第一净化系统的入口连通，第一净化系统的出口与换热器上的高纯气体放热通道的入口连通。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，普纯液化气体制取高纯液化气体的装置还包括高纯气体外供管路，高纯气体外供管路的入口与第一净化系统的出口连通。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，换热器上还设置有外供气体放热通道。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，普纯液化气体制取高纯液化气体的装置还包括第二净化系统，外供气体放热通道的进口与第二净化系统的出口相连。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，换热器上还设置有冷源供冷通道。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，冷源供冷通道的入口与提供过冷冷量载体的输送管路连通。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，普纯液化气体为液态氮、液态氧或液态氩。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，换热器为板翘式换热器或绕管式换热器。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，增压机为隔膜压缩机、增压泵、活塞增压机、螺杆式增压机或透平离心增压机中的任意一种。

一种冷能回收系统，包括上述普纯液化气体制取高纯液化气体的装置。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过上述设计得到的普纯液化气体制取高纯液化气体的装置，其通过将普纯液化气体在换热器中升温汽化后，先进行增压再进入净化系统提纯得到高纯气体，再将高纯气体通过换热器降温液化。因此，普纯液化气体制取高纯液化气体的装置可以将低温原料的冷量进行回收，增压后的普纯气体净化得到的高纯气体能够吸收原料冷量，无需外供冷量或无需增加制冷装置。其次高纯气体压力高，直接液化，工艺简单，避免二次污染，品质有保障；由于普纯气体容易获得，即使在液化过程中产生污染也会被净化系统处理；且高纯气体压力高，避免高纯气体在液化过程中污染；也避免高纯气体在加压等液化过程中产生二次污染。

本实用新型还提供了一种冷能回收系统，包括上述普纯液化气体制取高纯液化气体的装置，能够高效地回收利用冷能，提升经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型第一实施例提供的普纯液化气体制取高纯液化气体的装置的结构示意图；

图2是本实用新型第二实施例提供的普纯液化气体制取高纯液化气体的装置的结构示意图；

图3是本实用新型第三实施例提供的普纯液化气体制取高纯液化气体的装置的结构示意图；

图4是本实用新型第四实施例提供的普纯液化气体制取高纯液化气体的装置的结构示意图；

图5是本实用新型第五实施例提供的普纯液化气体制取高纯液化气体的装置的结构示意图。

图标：100a-普纯液化气体制取高纯液化气体的装置；100b-普纯液化气体制取高纯液化气体的装置；100c-普纯液化气体制取高纯液化气体的装置；100d-普纯液化气体制取高纯液化气体的装置；100e-普纯液化气体制取高纯液化气体的装置；110-换热器；112-普纯液化气体气化通道；114-高纯气体放热通道；116-冷源供冷通道；118-高纯气体外供管路；119-外供气体放热通道；120-增压机；130-第一净化系统。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

第一实施例

请参照图1，本实用新型实施例提供了一种普纯液化气体制取高纯液化气体的装置100a，包括换热器110、增压机120和第一净化系统130，换热器110上设置有普纯液化气体气化通道112和高纯气体放热通道114，增压机120的入口与普纯液化气体气化通道112的出口连通，增压机120的出口与第一净化系统130的入口连通，第一净化系统130的出口与换热器110上的高纯气体放热通道114的入口连通。

需要说明的是，普纯液化气体制取高纯液化气体的装置100a通过将普纯液化气体在换热器110中的普纯液化气体气化通道112中升温汽化后，先进行增压再进入第一净化系统130提纯得到高纯气体，再将高纯气体通过换热器110上的高纯气体放热通道114降温液化得到高纯液化气体。因此，普纯液化气体制取高纯液化气体的装置100a可以将低温原料的冷量进行回收，增压后的普纯气体净化得到的高纯气体能够吸收原料冷量，无需外供冷量。

一般而言，由于高纯气体经处理产生压降，不易实现液化，且液化也需要外供较多冷量。只有压力足够高的高纯气体才能吸收原料的冷量进行液化甚至过冷，达到无需外供冷量的目的。如在现有技术中，利用氮回收液氩汽化的冷量，又用液氮来液化超高纯气氩的技术方案(以及其他相似技术方案)具有以下缺点：损失氮气、换热器温差很大影响其寿命、需要外供补充冷量并多次换热，因此这种方案产生的热损失较大，且需要两个换热冷箱。本实用新型中的技术方案将换热器和压缩机翘装在一起，不需要外补充冷量，方法简便易行。

具体地，普纯液化气体是常温常压下状态为气体，加压或低温为液体的介质，可以为液态氮、态氧或液态氩，这三种为常用介质。普通纯度是指市场上容易获得的，高纯液化气体是指特殊杂质少，市场上不易获得，价值较高的液化气体。如普通纯度氮中微量氧(一般≤5PPM)、氢、一氧化碳含量高，不能满足后续工艺对杂质的要求，需要净化处理,不同工艺对杂质的要求不同,有些要求≤0.1PPM，有些≤0.03PPM，有些甚至0.001PPM。

具体地，增压机120为涡旋压缩机、隔膜压缩机、增压泵、活塞增压机、螺杆式增压机或透平离心增压机中等气体增压机中的任意一种。主要根据压力、容积流量来确定，一般一级压缩可满足要求。若为小型增压机可选择隔膜压缩机，中型可以选择活塞增压机或螺杆式增压机，对于大流量的可选择透平离心增压机。

进一步地，换热器110为板翘式换热器或绕管式换热器，板翘式换热器为常用换热器，若介质为高压或特高腐蚀性物质则优选为绕管式换热器。

具体地，第一净化系统130为进行气体提纯的装置，如氧气和氮气都采用催化吸附的方法进行提纯，氩气一般采用吸附法进行提纯，具体提纯过程的装置结构在此不做过多赘述。

第二实施例

请参照图2，本实用新型实施例所提供的普纯液化气体制取高纯液化气体的装置100b，其实现原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。不同之处在于，本实施例增加了冷源供冷通道116。

具体地，换热器110上还设置有冷源供冷通道116，对于需要增加过冷度就需要增加冷量的供应。

优选地，冷源供冷通道116的入口与提供过冷冷量载体的输送管路连通，过冷介质气体的引入可以显著提升最终得到高纯液化气体的过冷度。

第三实施例

请参照图3，本实用新型实施例所提供的普纯液化气体制取高纯液化气体的装置100c，其实现原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。不同之处在于，本实施例增加了高纯气体外供管路118。

具体地，普纯液化气体制取高纯液化气体的装置100c还包括高纯气体外供管路118，高纯气体外供管路118的入口与第一净化系统130的出口连通。根据具体工艺需要，可以将经过第一净化系统130净化后的高纯气体进行外供，增加不同种产品的供应，满足不同的工艺需求。

第四实施例

请参照图4，本实用新型实施例所提供的普纯液化气体制取高纯液化气体的装置100d，其实现原理及产生的技术效果和第三实施例相同，为简要描述，本实施例未提及之处，可参考第三实施例中相应内容。不同之处在于，本实施例增加了外供气体放热通道119。

具体地，换热器110上还设置有外供气体放热通道119，将外供高温气体引入换热器110进行放热，回收换热器110因外供气体而富余的冷量。

进一步地，普纯液化气体制取高纯液化气体的装置100d还包括第二净化系统(图未示)，外供气体放热通道119的进口与第二净化系统的出口相连。可以将不同种类的高纯气体引入换热器110放热汽化，增加不同工艺流程之间的交互性，更合理更充分地利用冷能。

第五实施例

请参照图5，本实用新型实施例所提供的普纯液化气体制取高纯液化气体的装置100e，其实现原理及产生的技术效果和第四实施例相同，为简要描述，本实施例未提及之处，可参考第四实施例中相应内容。不同之处在于，本实施例增加了冷源供冷通道116。

具体请参照第二实施例中冷源供冷通道116设置的效果，该通道通入的气体优选也为过冷气体，显著增加换热器110的高纯气体放热通道114产出的高纯气体的过冷度，也提升了外供气体放热通道119产出气体的过冷度。

以上实施例均是本实用新型的几种具体的实施方式，本实用新型实施例还包括由上述几种实施方式进行简单替换和组合形成的装置。

本实用新型实施例还提供了一种冷能回收系统，包括冷能供应系统和上述普纯液化气体制取高纯液化气体的装置，能够高效地回收利用冷能，提升经济效益。

综上所述，本实用新型提供了一种普纯液化气体制取高纯液化气体的装置，其通过将普纯液化气体在换热器中升温汽化后，先进行增压再进入净化系统提纯得到高纯气体，再将高纯气体通过换热器降温液化；可以将低温原料的冷量进行回收，增压后的普纯气体净化得到的高纯气体能够吸收原料冷量，无需外供冷量。本实用新型还提供了一种冷能回收系统，包括上述普纯液化气体制取高纯液化气体的装置，能够简化工艺，避免高纯气体二次污染，高效地回收利用冷能，提升经济效益。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。