一种适用于抽压氮空分的粗氖氦提取装置及其提取方法与流程

本发明涉及一种粗氖氦提取装置及其提取方法，更具体一点说，涉及一种适用于抽压氮空分的粗氖氦提取装置及其提取方法，属于精馏空气分离领域。

背景技术：

稀有气体相对于氧、氮具有更高的价值，主要通过深冷分离的空分设备提取，中国现空分设备量大，但要提取稀有气体，则需要进一步改造，增加稀有气体提取设备。氖氦沸点低，大量富集在空分下塔顶部，对于下塔抽压力氮产品量大的空分，大量氖氦组分随压力氮产品被抽走，若采用现有粗氖氦提取方式将导致改造后粗氖氦提取率低，从而降低经济效益。

中国专利cn104990366a公开了一种从空分装置液氮中提取粗氖氦产品的工艺方法，如图1所示：来自空分下塔的液氮通过液氮管道102进入粗氖氦塔101，在粗氖氦塔101顶的粗氖氦气管道103内得到粗氖氦气，粗氖氦塔底部得到液氮，液氮过冷后分两股：一股节流后通过副管道104作为粗氖氦塔冷凝器的冷源，换热后通过主管105去污氮管；另一股通过副管道104送入上塔顶部。粗氖氦塔蒸发器以低压空气为热源，换热后液空节流进上塔。

上述一种从空分液氮中提取粗氖氦产品的方法存在如下问题：方法仅提取液氮中的氖氦，仅液氮中氖氦提取率大于80％，而未提取压力氮中的氖氦组分，对于压力氮产量与空分氧气产量比例为1:2的空分，压力氮中氖氦含量占总原料空气氖氦含量的40％左右，此部分氖氦不提取，氖氦总提取率不会超过60％。因此市场急需一种既可以解决了压力氮产品量大的空分氖氦提取率低的问题，又能够保证了用户压力氮产品的产量及纯度要求的提取装置及其提取的方法。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术问题，本发明提供具有结构简单，使用方便可靠等技术特点的一种适用于抽压氮空分的粗氖氦提取装置。

本发明的另一目的在于，提供既可以保证氖氦提取率，也不影响压力氮的压力、产量及纯度，且经济效益好的一种适用于抽压氮空分的粗氖氦提取装置的提取方法。

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种适用于抽压氮空分的粗氖氦提取装置，包括空分塔、贫氖氦塔、粗氖氦塔，所述空分塔包括带有液氮的下塔以及带有液氧的上塔，所述上塔、下塔之间连接有冷凝蒸发器，靠近所述贫氖氦塔顶部的下端与上塔底部之间连接有循环管道，所述下塔顶部与贫氖氦塔中部间连接有液氮管道、压力氮管道，所述贫氖氦塔底部与下塔中部连接有液空管道，靠近粗氖氦塔底部的上端与贫氖氦塔顶部间连接有贫氖氦气管道，靠近所述贫氖氦塔底部的上端设置有压力氮产品气出口，所述贫氖氦塔底部设置有主管道，所述主管道与粗氖氦塔顶部连通，所述粗氖氦塔顶部还设置有粗氖氦气收集口。

作为一种改进，所述粗氖氦塔底部与贫氖氦塔中部连接有液氮管道。

作为一种改进，还包括副管道，所述副管道一端与主管道连通，另一端与上塔连通。

作为一种改进，所述循环管道、液氮管道、压力氮管道、贫氖氦气管道、主管道上均设置有节流控制阀。

一种适用于抽压氮空分的粗氖氦提取装置的提取方法，该提取方法包括如下步骤：

步骤1)：将上塔底部的液氧通过循环管道的进入端输送到贫氖氦塔顶部以作为贫氖氦塔冷凝器的冷源；

步骤2)：将下塔顶部带有氖氦组分的液氮、压力氮引入贫氖氦塔，氖氦组分随着压力氮往贫氖氦塔顶部富集，所述压力氮与贫氖氦塔顶部的液氧换热冷凝后形成贫氖氦塔底下降液，换热后氧气通过循环管道的输出端返流回上塔底部；

步骤3)：将未冷凝的贫氖氦组分通过贫氖氦气管道从贫氖氦塔顶部送入粗氖氦塔进行精馏，在粗氖氦塔顶部得到粗氖氦气，在粗氖氦塔塔底部得到液氮；

步骤4)：通过贫氖氦塔精馏在靠近贫氖氦塔底部的上端得到压力氮产品气，通过压力氮产品气出口输出收集，在贫氖氦塔底部获得液氮，将液氮分为两路：第一路通过主管道经节流、控压后输送到粗氖氦塔内以作为粗氖氦塔精馏时所述粗氖氦塔冷凝器的冷源，第二路通过副管道将液氮过冷后送入上塔；

步骤5)：将外界的低压空气送入到贫氖氦塔下部的蒸发器内以作为热源，换热后通过夜空管道将液空送进下塔；

步骤6)：将粗氖氦塔塔底部得到的液氮通过液氮管道送回贫氖氦塔进行精馏，循环液氮以提高总氖氦提取率。

有益效果：本方法充分提取液氮与压力氮中的氖氦组分，空分氖氦总提取率高达90％以上；贫氖氦塔冷凝器以液氧作为冷源，液氧与贫氖氦塔塔顶温差稳定；分担了主冷的热负荷，据换热公式q＝ka△t，主冷换热面积增大，主冷温差减小，下塔压力降低，从而降低空压机排压，降低空分能耗；压力氮产品在贫氖氦塔底部抽取，在保证氖氦提取率的同时，不影响压力氮的压力、产量及纯度，提高经济效益的同时，满足用户用气需求；结构简单、操作方便、适合量产。

附图说明

图1是现有技术中提取粗氖氦产品的流程原理图。

图2是本发明中粗氖氦提取流程原理图。

具体实施方式

以下结合说明书附图，对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

如图2所示为本发明一种适用于抽压氮空分的粗氖氦提取装置的具体实施例，该实施例一种适用于抽压氮空分的粗氖氦提取装置，包括空分塔1、贫氖氦塔2、粗氖氦塔3，空分塔1包括带有液氮的下塔4以及带有液氧的上塔5，上塔5、下塔4之间连接有冷凝蒸发器6，靠近贫氖氦塔2顶部的下端与上塔5底部之间连接有循环管道7，将上塔5底部的液氧通过循环管道7的进入端输送到贫氖氦塔2顶部作为贫氖氦塔2冷凝器的冷源，下塔4顶部与贫氖氦塔2中部间连接有液氮管道8、压力氮管道9，通过液氮管道8、压力氮管道9将下塔4顶部中带有氖氦组分的液氮、压力氮引入贫氖氦塔2，氖氦组分随着压力氮往贫氖氦塔顶部富集，压力氮与贫氖氦塔2顶部的液氧换热冷凝后形成贫氖氦塔底下降液，换热后氧气通过循环管道7的输出端返流回上塔5底部，靠近粗氖氦塔3底部的上端与贫氖氦塔2顶部间连接有贫氖氦气管道10，将未冷凝的贫氖氦组分通过贫氖氦气管道10从贫氖氦塔2顶部送入粗氖氦塔3进行精馏，在粗氖氦塔3顶部得到粗氖氦气，在粗氖氦塔3底部得到液氮，贫氖氦塔2底部与下塔4中部连接有液空管道14，将外界的低压空气送入到贫氖氦塔下部的蒸发器内以作为热源，换热后通过液空管道14将液空送入下塔4，靠近贫氖氦塔2底部的上端设置有压力氮产品气出口11，通过贫氖氦塔2精馏将得到压力氮产品气通过压力氮产品气出口11输出收集，贫氖氦塔2底部设置有主管道12，主管道12与粗氖氦塔3顶部连通，在贫氖氦塔2底部获得液氮，将液氮通过主管道12经节流、控压后输送到粗氖氦塔3内以作为粗氖氦塔3精馏时所述粗氖氦塔冷凝器的冷源，粗氖氦塔3顶部还设置有粗氖氦气收集口以用于收集粗氖氦气。

作为一种改机的实施例，所述粗氖氦塔3底部与贫氖氦塔2中部连接有液氮管道11，将粗氖氦塔3塔底部得到的液氮通过液氮管道11送回贫氖氦塔进行精馏，循环液氮，提高总氖氦提取率。

作为一种改机的实施例，还包括副管道13，副管道13一端与主管道12连通，另一端与上塔5连通，循环液氮，提高总氖氦提取率。

作为一种改机的实施例，在循环管道7、液氮管道8、压力氮管道9、贫氖氦气管道10、主管道12上均设置有节流控制阀15，通过节流控制阀15实现了各个管道的流量控制，便于操作、提取，本发明节流控制阀15优选智能系统控制的电磁阀。

如图1所示为本发明一种适用于抽压氮空分的粗氖氦提取装置提取方法的具体实施例，以50000nm3/h空分为例，压力氮抽取量25000nm3/h，该具体实施例一种适用于抽压氮空分的粗氖氦提取装置的提取方法，该提取方法包括如下步骤：

步骤1)：将上塔5底部的液氧通过循环管道7的进入端输送到贫氖氦塔2顶部以作为贫氖氦塔2冷凝器的冷源，贫氖氦塔2顶部温度95.3k，液氧温度92.6k，温差2.7k，换热稳定，控制贫氖氦塔2冷凝器负荷为2150kw，占主冷总负荷的1/4，即增大主冷面积0.25倍，则主冷温差降低0.25倍，空压机排压降低0.15ata，空压机能耗降低300kw；

步骤2)：将下塔4顶部中带有氖氦组分的液氮、压力氮引入贫氖氦塔2(氖氦组分约90ppm)，氖氦组分随着压力氮往贫氖氦塔2顶部富集，压力氮与贫氖氦塔2顶部的液氧换热冷凝后形成贫氖氦塔下降液，换热后氧气通过循环管道7的输出端返流回上塔5底部；

步骤3)：将未冷凝的贫氖氦组分(氖氦组分约5600ppm)通过贫氖氦气管道10从贫氖氦塔2顶部送入粗氖氦塔3进行精馏，在粗氖氦塔3顶部得到粗氖氦气，氖氦组分约55％，氖氦总提取率大于90％，在粗氖氦塔3塔底部得到液氮；

步骤4)：通过贫氖氦塔2精馏，在靠近贫氖氦塔2底部的上端得到压力氮产品气，通过压力氮产品气出口11输出收集，其中压力氮产品气25000nm3/h，氮纯度99.995％，在贫氖氦塔2底部获得液氮，将液氮分为两路：第一路通过主管道12经节流、控压后输送到粗氖氦塔3内以作为粗氖氦塔3精馏时所述粗氖氦塔3冷凝器的冷源，第二路通过副管道13将液氮过冷后送入上塔；

步骤5)：将外界的低压空气送入到贫氖氦塔2下部的蒸发器内以作为热源，换热后通过夜空管道14将液空送进下塔4，低压空气温度101k，贫氖氦塔2底氮气温度95.4k，温差5.6k；

步骤6)：将粗氖氦塔3塔底部得到的液氮通过液氮管道11送回贫氖氦塔2进行精馏，循环液氮以提高总氖氦提取率。

最后，需要注意的是，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。