本技术涉及空气分离领域,尤其是涉及一种纯氧、高纯氧或者超纯氧的提取方法及提取装置。
背景技术:
1、高纯氧是需求日益增长的工业气体,应用于光伏面板、半导体制造等科技领域和高端制造行业。高纯氧对于产品中的杂质含量要求较高,包括微量氩、碳氢化合物、氧化亚氮等杂质都有严格要求,提取工序相对复杂,生产成本较普通液氧或氧气高出不少。
2、现有高纯氧的生产工艺主要为:在带氩系统的空分中增设高纯氧塔,将碳氢和氧化亚氮等杂质去除干净后的富液氧/富氧气作为原料,进一步除氩精馏提纯后得到高纯氧产品,而且在空分设计之初就需要设置该高纯氧单元。对于已建成的空分装置,难以进行高纯氧系统的增设改造,灵活性和独立性差。
3、以上空分附属的高纯氧单元,需要以压力氮气或正流空气(当量压缩功)做热源,所需热源的压比较大,折算的单位高纯氧产品能耗相对较高。
技术实现思路
1、鉴于此,本技术提供一种纯氧、高纯氧或者超纯氧的提取方法及提取装置,目的在于,一定程度上解决以上技术问题。
2、根据本技术提供一种纯氧、高纯氧或者超纯氧的提取方法,
3、获取氪氙精制尾气,将氪氙精制尾气换热降温,将降温后的氪氙精制尾气送入精馏设备,在精馏设备底部获得高纯度液氧,在精馏设备顶部获得含氩废气,将高纯度液氧加热汽化从而获取高纯度氧气。
4、优选地,所述方法还包括:
5、冷量由压缩机、冷却器、节流装置、冷凝蒸发换热器以及主换热器构成的逆卡诺循环制取所得;
6、所述冷量由液氮自带的冷量直接带入提取系统所得。
7、优选地,所述方法还包括:
8、精馏过程在精馏设备顶部提供一股冷量,在精馏设备底部提供一股热量,其中,用温度高的循环介质在底部提供热量,再将循环介质降压节流使循环介质降温,再用降温后的循环介质在顶部提供冷量;
9、或者,所述高纯度液氧由非循环介质再蒸发,用一股单独的冷流体去冷却并液化上升气从而获得回流液体;再用一股单独的热流体去加热并汽化塔低的低温液体从而获得上升气,在上升气和回流液的梯度传热传质下精馏出高纯度液氧产品。
10、优选地,所述方法还包括:
11、加热液态氧混合物后的循环介质中的气态介质与将所述氪氙精制尾气冷凝为液态氧混合物所产生的气态介质均被回收。
12、其中,回收热流体和冷流体或者不回收热流体和冷流体。
13、优选地,所述方法还包括:
14、对出冷箱的物料流股回收冷量,将回收的冷量传递给进冷箱的物料流股;
15、或者不完全回收冷量或者不回收冷量。
16、优选地,所述方法还包括:
17、精馏氪氙精制尾气采用填料塔或筛板塔,还采用蒸发器、冷凝器结构。
18、本技术提供一种纯氧、高纯氧或者超纯氧的提取方法,所述方法包括:
19、获取氪氙精制尾气,由所述氪氙精制尾气制取液态氧混合物,从所述液态氧混合物中获取高纯度液氧;
20、其中,所述液态氧混合物由循环介质再蒸发,加热所述液态氧混合物后的所述循环介质所形成的液态介质用于将所述氪氙精制尾气冷凝为液态氧混合物;
21、其中,加热所述液态氧混合物后的所述循环介质中的气态介质与将所述氪氙精制尾气冷凝为液态氧混合物所产生的气态介质均被回收。
22、优选地,所述方法还包括:对被回收的气态介质进行换热操作,以收集被回收的气态介质中的冷量。
23、优选地,所述对被回收的气态介质进行换热操作,以收集被回收的气态介质中的冷量包括:
24、压缩气态介质,以提供所述循环介质,其中,所述循环介质在加热所述液态氧混合物前与被回收的气态介质进行换热操作,以收集被回收的气态介质中的冷量。
25、优选地,所述对被回收的气态介质进行换热操作,以收集被回收的气态介质中的冷量包括:
26、所述氪氙精制尾气在精馏前与被回收的气态介质进行换热操作,以收集被回收的气态介质中的冷量。
27、优选地,所述方法还包括:
28、将所述氪氙精制尾气冷凝为液态氧混合物后,从液态氧混合物所回流的区域内释放含氩废气,对所述含氩废气进行换热操作,以收集含氩废气中的冷量。
29、优选地,所述将所述氪氙精制尾气冷凝为液态氧混合物后,从液态氧混合物所回流的区域内释放含氩废气,对所述含氩废气进行换热操作,以收集含氩废气中的冷量包括:
30、压缩气态介质,以提供所述循环介质,其中,所述循环介质在加热所述液态氧混合物前与所述含氩废气进行换热操作,以收集被回收的气态介质中的冷量。
31、优选地,所述氪氙精制尾气冷凝为液态氧混合物后,从液态氧混合物所回流的区域内释放含氩废气,对所述含氩废气进行换热操作,以收集含氩废气中的冷量包括:
32、所述氪氙精制尾气在精馏前与所述含氩废气进行换热操作,以收集所述含氩废气中的冷量。
33、本技术提供一种纯氧、高纯氧或者超纯氧的提取装置,包括:
34、高纯氧塔,所述高纯氧塔包括上部、中部和下部,所述中部用于通入氪氙精制尾气,所述高纯氧塔还包括设置于所述上部的冷却设备和设置于所述下部的加热设备,所述加热设备具有第一开口和第二开口,所述加热设备的第一开口用于通入循环介质,以再蒸发由氪氙精制尾气制取的液态氧混合物;
35、其中,所述冷却设备包括与所述中部连通的第三开口和第四开口,所述氪氙精制尾气经由所述第三开口流入所述冷却设备,冷凝获得的液态氧混合物经由所述第四开口流回所述中部,进而流入所述下部;
36、其中,所述上部具有气态介质出口,所述下部具有高纯度氧产品出口;
37、气液分离器,与所述加热设备的第二开口连通,所述气液分离器包括气体出口和液体出口,所述气体出口用于流出气态介质,所述液体出口用于流出液态介质,所述液体出口与所述上部连通,使得所述液态介质冷却所述冷却设备;
38、介质回收装置,所述气体出口与所述气态介质出口均与所述介质回收装置连通,以回收气态介质。
39、优选地,还包括:
40、介质循环压缩机,所述介质循环压缩机经由第一路径与所述加热设备的第一开口连通;
41、第二路径,所述第二路径与所述中部连通,所述第二路径用于流通所述氪氙精制尾气;
42、第三路径和第四路径,所述第三路径连通所述气体出口与所述介质回收装置,所述第四路径连通所述气态介质出口与所述介质回收装置;
43、换热器,所述第一路径、所述第二路径、所述第三路径和所述第四路径均经过所述换热器,所述第三路径和所述第四路径的冷量被所述第一路径和所述第二路径回收;
44、第五路径,所述第五路径与所述中部连通,并经过所述换热器,所述第五路径用于排出含氩废气,所述第五路径的冷量被所述第一路径和所述第二路径回收。
45、根据本技术实施例提供的纯氧、高纯氧或者超纯氧的提取方法,以氪氙精制尾气为原料,诸如碳氢和氧化亚氮这类的重组分杂质含量少,因而在高纯氧的提取方法的提取步骤中,无需额外设置除烃步骤,仅依靠精馏去除诸如氩和氮这类轻组分即可得到高纯氧产品。此外,现有氪氙精制装置的返流气大多直接放空,资源浪费,或是少部分装置将该部分废气当作氧气用于周边耗氧端,属于高值低用,而根据本技术实施例提供的提取方法充分利用氪氙精制尾气,能够充分回收由精制单元排放浪费的氪氙精制尾气,避免氪氙精制尾气这种返流气的浪费。
46、为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作出如下详细说明。