一种小型工业液氧提取高纯氧装置的制作方法

1.本实用新型涉及液氧提纯领域。更具体地说，本实用新型涉及一种小型工业液氧提取高纯氧装置。


背景技术：

2.在液氧提纯领域中，采用不同结构形式的工业液氧提纯装置来实现工业液氧的提纯是众所周知的。在研究和实现工业液氧的提纯的过程中，发明人发现现有技术中的工业液氧提纯装置至少存在如下问题：
3.高纯度的液氧主要用于科学研究、集成电路和半导体器件的生产以及其他对氧气纯度要求较高的领域，要求含氧量超过99.999％。现有的工业液氧提纯装置结构复杂，工艺流程繁琐，能耗高，设备维护成本高，提纯效果差。
4.有鉴于此，实有必要开发一种小型工业液氧提取高纯氧装置，用以解决上述问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的不足之处，本实用新型的主要目的是，提供一种小型工业液氧提取高纯氧装置，其结构简单，便于各组件的组装连接，工艺流程简单，便于操作，整体能耗低，降低了成本，同时提纯效果好，得到的液氧纯度高，具有广阔的市场应用价值。
6.为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种小型工业液氧提取高纯氧装置，包括：循环氮气压缩机、换热器及液氧提纯组件；
7.所述换热器包括：第一复热通道及第一冷却通道；
8.所述循环氮气压缩机的输入端与第一复热通道的输出端相连通，所述循环氮气压缩机的输出端与所述第一冷却通道的输入端相连通，所述液氧提纯组件分别与所述第一冷却通道的输出端及所述第一复热通道的输入端相连通。
9.优选的是，所述液氧提纯组件包括：工业液氧储罐、高沸点精馏塔及低沸点精馏塔；
10.所述工业液氧储罐与所述高沸点精馏塔的中部区域相连通，所述第一冷却通道的输出端分别与所述高沸点精馏塔的底部区域及所述低沸点精馏塔的底部区域相连通，所述高沸点精馏塔的中部区域与所述低沸点精馏塔的中部区域相连通。
11.优选的是，所述高沸点精馏塔的底部区域内设有高沸点精馏塔蒸发器，所述低沸点精馏塔的底部区域内设有低沸点精馏塔蒸发器，
12.所述第一冷却通道的输出端分别与所述高沸点精馏塔蒸发器的输入端及所述低沸点精馏塔蒸发器的输入端相连通，所述高沸点精馏塔蒸发器的输出端分别与所述高沸点精馏塔的顶端区域及所述低沸点精馏塔的顶端区域相连通，所述低沸点精馏塔蒸发器的输出端与所述低沸点精馏塔的顶端区域相连通。
13.优选的是，所述高沸点精馏塔蒸发器的输出端与所述高沸点精馏塔的顶端区域之间设有第一液氮节流阀；
14.所述高沸点精馏塔蒸发器的输出端与所述低沸点精馏塔的顶端区域之间设有第二液氮节流阀；
15.所述低沸点精馏塔蒸发器的输出端与所述低沸点精馏塔的顶端区域之间设有第三液氮节流阀。
16.优选的是，所述高沸点精馏塔的顶部区域内部设有高沸点精馏塔冷凝器，所述低沸点精馏塔的顶部区域内部设有低沸点精馏塔冷凝器，
17.所述高沸点精馏塔冷凝器的输入端及输出端均与所述高沸点精馏塔的中部区域相连通，所述低沸点精馏塔冷凝器的输入端及输出端均与所述低沸点精馏塔的中部区域相连通。
18.优选的是，所述液氧提纯组件还包括：高纯氧过冷器以及高纯液氧储罐；
19.所述高纯氧过冷器包括：第二冷却通道及第二复热通道，
20.所述第二冷却通道的输入端与所述低沸点精馏塔的底部区域相连通，所述第二冷却通道的输出端与所述高纯液氧储罐相连通；
21.所述第二复热通道的输入端与所述低沸点精馏塔蒸发器的输出端相连通，所述第二复热通道的输出端与所述第一复热通道的输入端相连通。
22.优选的是，所述第二复热通道的输入端与所述低沸点精馏塔蒸发器的输出端之间设有第四液氮节流阀。
23.优选的是，所述液氧提纯组件还包括：液氧去回收系统，其与所述高沸点精馏塔的底端区域相连通。
24.优选的是，还包括：液氮补充储罐，其与所述第一复热通道的输入端相连通；
25.其中，所述液氮补充储罐与所述第一复热通道的输入端之间设有液氮输送调节阀。
26.上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：本实用新型的提供了一种小型工业液氧提取高纯氧装置，其结构简单，便于各组件的组装连接，工艺流程简单，便于操作，整体能耗低，降低了成本，同时提纯效果好，得到的液氧纯度高，具有广阔的市场应用价值。
27.本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
28.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本实用新型的一些实施例，而非对本实用新型的限制，其中：
29.图1为根据本实用新型一个实施方式提出的小型工业液氧提取高纯氧装置的结构视图。
具体实施方式
30.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、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.在附图中，为清晰起见，可对形状和尺寸进行放大，并将在所有图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部件。
32.除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
33.在下列描述中，诸如中心、厚度、高度、长度、前部、背部、后部、左边、右边、顶部、底部、上部、下部等用词是相对于各附图中所示的构造进行定义的，特别地，“高度”相当于从顶部到底部的尺寸，“宽度”相当于从左边到右边的尺寸，“深度”相当于从前到后的尺寸，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化，所以，也不应当将这些或者其他的方位用于解释为限制性用语。
34.涉及附接、联接等的术语(例如，“连接”和“附接”)是指这些结构通过中间结构彼此直接或间接固定或附接的关系、以及可动或刚性附接的关系，除非以其他方式明确地说明。
35.根据本实用新型的一实施方式结合图1的示出，可以看出，小型工业液氧提取高纯氧装置，其包括：循环氮气压缩机11、换热器12及液氧提纯组件13；
36.所述换热器12包括：第一复热通道121及第一冷却通道122；
37.所述循环氮气压缩机11的输入端与第一复热通道121的输出端相连通，所述循环氮气压缩机11的输出端与所述第一冷却通道122的输入端相连通，所述液氧提纯组件13分别与所述第一冷却通道122的输出端及所述第一复热通道121的输入端相连通。
38.在优选的实施方式中，所述第一复热通道121的输出端还与大气相连通。
39.进一步，所述液氧提纯组件13包括：工业液氧储罐131、高沸点精馏塔 132及低沸点精馏塔133；
40.所述工业液氧储罐131与所述高沸点精馏塔132的中部区域相连通，所述第一冷却通道122的输出端分别与所述高沸点精馏塔132的底部区域及所述低沸点精馏塔133的底部区域相连通，所述高沸点精馏塔132的中部区域与所述低沸点精馏塔133的中部区域相连通。
41.在优选的实施方式中，所述高沸点精馏塔132的中部区域设有第一塔板 1323，所述第一塔板的理论板数量为25～30块，所述第一塔板1323沿竖直方向阵列；
42.所述低沸点精馏塔133的中部区域设有第二塔板1333，所述第二塔板的理论板数量为70～80块，所述第二塔板1333沿竖直方向阵列。
43.所述高沸点精馏塔132的底部区域设有部分工业液氧，所述低沸点精馏塔133的底部区域设有部分高纯氧。
44.进一步，所述高沸点精馏塔132的底部区域内设有高沸点精馏塔蒸发器 1321，所述低沸点精馏塔133的底部区域内设有低沸点精馏塔蒸发器1331，
45.所述第一冷却通道122的输出端分别与所述高沸点精馏塔蒸发器1321的输入端及所述低沸点精馏塔蒸发器1331的输入端相连通，所述高沸点精馏塔蒸发器1321的输出端分别与所述高沸点精馏塔132的顶端区域及所述低沸点精馏塔133的顶端区域相连通，所述低沸点精馏塔蒸发器1331的输出端与所述低沸点精馏塔133的顶端区域相连通。
46.进一步，所述高沸点精馏塔蒸发器1321的输出端与所述高沸点精馏塔 132的顶端区域之间设有第一液氮节流阀13211；
47.所述高沸点精馏塔蒸发器1321的输出端与所述低沸点精馏塔133的顶端区域之间设有第二液氮节流阀13212；
48.所述低沸点精馏塔蒸发器1331的输出端与所述低沸点精馏塔133的顶端区域之间设有第三液氮节流阀13311。
49.进一步，所述高沸点精馏塔132的顶部区域内部设有高沸点精馏塔冷凝器1322，所述低沸点精馏塔133的顶部区域内部设有低沸点精馏塔冷凝器 1332，
50.所述高沸点精馏塔冷凝器1322的输入端及输出端均与所述高沸点精馏塔132的中部区域相连通，所述低沸点精馏塔冷凝器1332的输入端及输出端均与所述低沸点精馏塔133的中部区域相连通。
51.在优选的实施方式中，所述高沸点精馏塔132及所述低沸点精馏塔133 的顶端区域还与所述第一复热通道121的输入端相连通，所述低沸点精馏塔 133的中部区域还与所述第一复热通道121的输入端相连通。
52.进一步，所述液氧提纯组件13还包括：高纯氧过冷器134以及高纯液氧储罐135；
53.所述高纯氧过冷器134包括：第二冷却通道1341及第二复热通道1342，
54.所述第二冷却通道1341的输入端与所述低沸点精馏塔133的底部区域相连通，所述第二冷却通道1341的输出端与所述高纯液氧储罐135相连通；
55.所述第二复热通道1342的输入端与所述低沸点精馏塔蒸发器1331的输出端相连通，所述第二复热通道1342的输出端与所述第一复热通道121的输入端相连通。
56.进一步，所述第二复热通道1342的输入端与所述低沸点精馏塔蒸发器 1331的输出端之间设有第四液氮节流阀13312。
57.进一步，所述液氧提纯组件13还包括：液氧去回收系统136，其与所述高沸点精馏塔132的底端区域相连通。
58.进一步，还包括：液氮补充储罐14，其与所述第一复热通道121的输入端相连通；
59.其中，所述液氮补充储罐14与所述第一复热通道121的输入端之间设有液氮输送调节阀15。
60.综上所述，本实用新型所述的小型工业液氧提取高纯氧装置的工作原理为：
61.工业液氧储罐131中的工业液氧输送至所述高沸点精馏塔132的中部区域，同时所述循环氮气压缩机11将复热后的氮气压缩后经所述换热器12的第一冷却通道122冷却至一定温度后分为两部分，一部分输送至所述高沸点精馏塔蒸发器1321，另一部分输送至所述低沸点精馏塔蒸发器1331，输送至所述高沸点精馏塔蒸发器1321内的与所述高沸点精馏塔132底部的工业液氧发生热量置换，工业液氧转化为上升蒸汽上升至所述高沸点蒸馏塔132
的中部区域，与位于中部区域的工业液氧在所述第一塔板1323处进行多次热量交换及质量交换，最终得到去除高沸点组分的氧气，使得去除高沸点组分的氧气中杂质氪、氙、甲烷、氧化氩氮均小于0.5ppm，在所述高沸点精馏塔132 的底部区域得到含有大量高沸点组分的液氧，含有大量高沸点组分的液氧输送至所述液氧去回收系统136重新回收利用，去除高沸点组分的氧气一部分输送至所述低沸点精馏塔133的中部区域，同时所述高沸点精馏塔蒸发器 1321的氮气经热量置换后被液化为液氮输送至所述高沸点精馏塔132的顶部区域，与所述高沸点精馏塔冷凝器1322内的去除高沸点组分的氧气发生热量交换，去除高沸点组分的氧气液化为液氧输送至所述高沸点精馏塔132的中部区域进行回流，所述高沸点精馏塔132的顶部区域的液氮气化为氮气被输送至所述第一复热通道121回收冷量，与所述第一冷却通道122内的氮气发生冷量置换后输送至所述循环氮气压缩机11重新利用；
62.输送至所述低沸点精馏塔蒸发器1331的氮气与所述低沸点精馏塔133底部区域的高纯氧发生热量置换后，高纯氧气化为氧气上升至所述低沸点精馏塔的中部区域后被输送至所述低沸点精馏塔冷凝器1332内，所述低沸点精馏塔蒸发器1331的氮气发生热量置换后液化为液氮一部分输送至所述低沸点精馏塔133的顶部区域，另一部分输送至所述高纯氧过冷器134的第二复热通道1342内，输送至所述低沸点精馏塔133的顶部区域的液氮与所述低沸点精馏塔冷凝器1332内的氧气发生热量交换，氧气被液化为液氧回流至所述低沸点精馏塔133的中部区域与所述去除高沸点组分的氧气进行多次热量交换与质量交换，在所述低沸点精馏塔133的底部区域得到高纯液氧，高纯液氧被输送至所述高纯氧过冷器134的第二冷却通道1341内与所述第二复热通道 1342内液氮发生冷量置换后进行过冷，在输送至高纯氧储罐内进行储存，同时所述第二复热通道1342内液氮气化为氮气输送至所述第一复热通道121内部复热后排入大气进行放空，所述低沸点精馏塔133的顶部区域的液氮气化为氮气后被输送至所述第一复热通道121回收冷量，与所述第一冷却通道122 内的氮气发生冷量置换后输送至所述循环氮气压缩机11重新利用，所述去除高沸点组分的氧气进行多次热量交换与质量交换后产生的废气输送至所述第一复热通道121内部复热后排入大气进行放空。
63.同时本实用新型还设有液氮补充储罐14，所述液氮补充储罐14内的液氮经所述第一复热通道121复热为氮气后输送至所述循环氮气压缩机11进行使用，以补充循环及放空损失的氮气，同时通过所述液氮输送调节阀15调节液氮的补充量。
64.这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
65.尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。