CN101782309A - 两塔制氩系统及其工艺 - Google Patents

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刘景武
马源
王庆波
张丛权
燕春福
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本发明属于空分技术领域，具体涉及一种应用低温精馏来制氩的两塔制氩系统及其工艺，通过空气分流塔系统制取含氩6-10％的氩馏分GAR1；将含氩6-10％的氩馏分GAR1通入粗氩塔II(C3-2)后形成氩馏分GAR2，将氩馏分GAR2通入粗氩塔I(C3-1)内，在粗氩塔I(C3-1)中，通过通过精氩塔的精馏将氧和氮除去，在粗氩塔I(C3-1)的上段和下段之间形成纯液氩，将纯液氩抽出作为产品，具有工艺流程简单、对各个部分的控制的难度小、节省投资，提高安全性的优点。

Description

两塔制氩系统及其工艺
技术领域：
本发明属于空分技术领域，具体涉及一种应用低温精馏来制氩的两塔制氩系统及其工艺。
背景技术：
作为空气分离装置的原料气空气是一种多元混合物，有气、液、固三种状态，在常温常压下呈气态。干燥的空气的主要组分为氧、氮、氩，分别占总体积的20.95％、78.118％、0.932％。在一个标准大气压下，氧、氮、氩的沸点分别为77.36K、90.118K、87.29K。由于空气中三种主要成分的沸点存在差别，氧和氮的沸点差约为12.7K，氧和氩的沸点差约为2.8K，因此，利用它们之间的沸点差别，通过低温精馏的方法就可以实现将三者进行分离，这就是空气分离装置的理论基础。作为空气分离装置中的副产品，氩在国防、科研、工业生产中都有着广泛的用途，由于空分中氩的含量非常少，不到空气总体积的1％，再加上氧和氩的沸点差别较小，实现氧和氩的分离就比较困难。上世纪90年代以来，虽然实现了全精馏制氩且得到普及，但制氩工艺仍然沿用传统的制氩工艺：三塔制氩系统。三塔制氩主要设备有两台粗氩塔，两台循环氩泵(用一备一)，一台精氩塔，基本流路详见图2，三塔制氩需要对粗氩塔冷凝器、精氩塔蒸发器及精氩塔冷凝器的负荷进行控制，如通过调节阀V3对粗氩塔冷凝器液位进行调节，以达到对粗氩塔负荷调节的目的；通过调节阀V4对精氩塔冷凝器液位进行调节，同时还需要调节冷凝器氮侧蒸发压力，以达到对精氩塔负荷进行调节的目的。综上所述，三塔制氩工艺流程复杂，难度较大，投资较大。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术中存在地不足而提供一种工艺流程简单、对各个部分的控制的难度小、节省投资，提高安全性的两塔制氩系统及其工艺。
本发明的目的是这样实现的：包括空气分馏塔系统、以及与空气分馏塔系统连接的制氩系统，其特征在于：所述的制氩系统由粗氩塔I(C3-1)、粗氩塔II(C3-2)、冷凝器(K2)及循环液氩泵(AP)组成。
所述的粗氩塔I为粗氩塔I(C3-1)和精氩塔的集成体。
所述的粗氩塔I(C3-1)分为上段和下段，粗氩塔(C3-1)的上段和下段均为填料塔，填料塔由填料组件和填料组成。
所述的冷凝器(K2)采用板翅式结构，该冷凝器(K2)分为I室和II室，其中I室以液态空气作为介质，II室以液态氩作为工作介质。
一种两塔制氩工艺包括如下步骤：
1)、通过空气分流塔系统制取含氩6-10％的氩馏分GAR1；
2)、将含氩6-10％的氩馏分GAR1通入粗氩塔II(C3-2)后形成氩馏分GAR2，将氩馏分GAR2通入粗氩塔I(C3-1)内，在粗氩塔I(C3-1)中，通过通过精氩塔的精馏将氧和氮除去，在粗氩塔I(C3-1)的上段和下段之间形成纯液氩，将纯液氩抽出作为产品。
在步骤2)中，通入粗氩塔I(C3-1)的氩馏分GAR2被冷凝器K2冷却后，在粗氩塔I(C3-1)底部形成液氩，该液氩通过液氩泵AP加压后通入粗氩塔II(C3-2)上部，在粗氩塔II(C3-2)下部又成为液氩LAR3，该液氩LAR3回流到空气分馏塔系统的上塔C2中参加精馏。
所述的冷凝器K2以经空气分馏塔系统中的过冷器E2过冷后的液态空气LA5作为介质，然后液态空气LA5被蒸发后形成液空蒸汽VA1，液空蒸汽VA1也回流至空气分馏塔系统的上塔C2中参加精馏。
在粗氩塔I(C3-1)顶部形成的含氮气的废氩气VG1被直接放散到大气中。
本发明具有如下积极效果：
1、工艺简单
和三塔制氩相比，工艺较为简单。三塔制氩主要设备有两台粗氩塔，两台循环氩泵(用一备一)，一台精氩塔，基本流路详见图2；两塔制氩相比三塔制氩少了一台精氩塔，同时少了底部蒸发器氮气、液氮流路及顶部冷凝器氮气、液氮流路，基本流路详见图1。因此，两塔制氩较三塔制氩大大简化了流程。
2、控制较为简单
三塔制氩需要对粗氩塔冷凝器、精氩塔蒸发器及精氩塔冷凝器的负荷进行控制，如通过调节阀V3对粗氩塔冷凝器液位进行调节，以达到对粗氩塔负荷调节的目的；通过调节阀V4对精氩塔冷凝器液位进行调节，同时还需要调节冷凝器氮侧蒸发压力，以达到对精氩塔负荷进行调节的目的。而两塔制氩控制非常简单，只需对粗氩塔冷凝器负荷进行调节即可，相对三塔制氩而言，大大降低了难度。
3、节省投资，提高了安全性
由于两塔制氩工艺流程及控制较简单，取消了控制复杂的精氩塔，减少了很多液体管道，即减少了很多漏点，提高了空分装置的安全性，节省了控制仪表和设备上的投资。
4、适用范围
本发明适用于在空分装置中制取液氩。
由于受限于分馏塔冷箱的高度和下塔的操作压力，粗氩塔的高度得到一定的限制，氩产品的纯度或提取率受到一定的影响，因此双塔制氩适合于对氩提取率或纯度要求不是太高。从投资、安全及控制方面都要优于三塔制氩。
附图说明
图1为本发明的两塔制氩工艺结构图。
图2为传统三塔制氩工艺结构图。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括空气分馏塔系统、以及与空气分馏塔系统连接的制氩系统，所述的制氩系统由粗氩塔I(C3-1)、粗氩塔I I(C3-2)、冷凝器(K2)及循环液氩泵(AP)组成。
所述的粗氩塔I为粗氩塔I(C3-1)和精氩塔的集成体。
所述的粗氩塔I(C3-1)分为上段和下段，粗氩塔I(C3-1)的上段和下段均为填料塔，填料塔由填料组件和填料组成。
所述的冷凝器(K2)采用板翅式结构，该冷凝器(K2)分为I室和II室，其中I室以液态空气作为介质，II室以液态氩作为工作介质。
一种两塔制氩工艺如下步骤：
1)、通过空气分流塔系统制取含氩6-10％的氩馏分GAR1；
2)、将含氩6-10％的氩馏分GAR1通入粗氩塔II(C3-2)后形成氩馏分GAR2，将氩馏分GAR2通入粗氩塔I(C3-1)内，在粗氩塔I(C3-1)中，通过通过精氩塔的精馏将氧和氮除去，在粗氩塔I(C3-1)的上段和下段之间形成纯液氩，将纯液氩抽出作为产品。
在步骤2)中，通入粗氩塔I(C3-1)的氩馏分GAR2被冷凝器K2冷却后，在粗氩塔I(C3-1)底部形成液氩，该液氩通过液氩泵AP加压后通入粗氩塔II(C3-2)上部，在粗氩塔II(C3-2)下部又成为液氩LAR3，该液氩LAR3回流到空气分馏塔系统的上塔C2中参加精馏。
所述的冷凝器K2以经空气分馏塔系统中的过冷器E2过冷后的液态空气LA5作为介质，然后液态空气LA5被蒸发后形成液空蒸汽VA1，液空蒸汽VA1也回流至空气分馏塔系统的上塔C2中参加精馏。
在粗氩塔I(C3-1)顶部形成的含氮气的废氩气VG1被直接放散到大气中。
两塔制氩系统主要由两个系统组成：一个以生产氧、氮产品为目的的主分馏塔系统和一个以生产液氩为目的的两塔制氩系统。图1中双点划线左侧为主分馏塔系统，分馏塔系统的主要设备包括下塔(C1)、冷凝蒸发器(K1)、上塔(C2)、主换热器(E1)、过冷器(E2)及透平膨胀机(ET)等；图1中双点划线右侧为两塔制氩系统，主要设备包括粗氩塔I(C3-1)、粗氩塔II(C3-2)、冷凝器(K2)及循环液氩泵(AP)。
制氩工艺：
从上塔中部抽出的氩馏分GAR1(含氩约6～10％)依次进入粗氩塔II(C3-2)、粗氩塔I(C3-1)，通过精馏在粗氩塔中除去氧和氮，在粗氩塔I(C3-1)上段和下段之间抽出纯液氩(LAR)，作为产品送出；顶部含少量氮气的废氩气VG1直接放散到大气中；氩气在冷凝器K2中被液空冷凝成液氩作为回流液，粗氩塔I底部的液氩经液氩泵AP加压后送入粗氩塔II上部作为回流液，粗氩塔II底部回流液回流上塔C2参加精馏；被过冷器E2过冷后的液空LA5，节流后进入冷凝器K2作为冷源冷却氩气，自身被蒸发成液空蒸汽VA1进入上塔中部参加精馏。
粗氩塔结构：
粗氩塔I可分为三部分：塔顶部的冷凝器K2、C3-1上段、C3-1下段。
冷凝器K2为板翅式结构，可分为两室，其中I室工作介质为液空，II室工作介质为氩，冷凝器的主要作用是将粗氩塔顶部氩气冷凝成液氩作为粗氩塔的回流液。C3-1上段、C3-1下段均为规整填料塔，主要有填料组件和填料组成，C3-1上段的主要作用是将氩中的氮除去，C3-1下段的主要作用是将氩中的氧除去，液氩产品从C3-1上段和C3-1下段之间抽取。
整个粗氩塔I的结构非常紧凑，它集成了三塔制氩系统中的粗氩塔C3-1和精氩塔C4，便于在狭小的冷箱内进行布置，大大简化了流程，降低了投资及操作难度。

Claims (8)

1.一种两塔制氩系统，包括空气分馏塔系统、以及与空气分馏塔系统连接的制氩系统，其特征在于：所述的制氩系统由粗氩塔I(C3-1)、粗氩塔II(C3-2)、冷凝器(K2)及循环液氩泵(AP)组成。
2.根据权利要求1所述的两塔制氩系统，其特征在于：所述的粗氩塔I为粗氩塔I(C3-1)和精氩塔的集成体。
3.根据权利要求1所述的两塔制氩系统，其特征在于：所述的粗氩塔I(C3-1)分为上段和下段，粗氩塔I(C3-1)的上段和下段均为填料塔，填料塔由填料组件和填料组成。
4.根据权利要求1所述的两塔制氩系统，其特征在于：所述的冷凝器(K2)采用板翅式结构，该冷凝器(K2)分为I室和II室，其中I室以液态空气作为介质，II室以液态氩作为工作介质。
5.一种两塔制氩工艺，其特征在于：包括如下步骤：
1)、通过空气分流塔系统制取含氩6-10％的氩馏分GAR1；
2)、将含氩6-10％的氩馏分GAR1通入粗氩塔II(C3-2)后形成氩馏分GAR2，将氩馏分GAR2通入粗氩塔I(C3-1)内，在粗氩塔I(C3-1)中，通过通过精氩塔的精馏将氧和氮除去，在粗氩塔I(C3-1)的上段和下段之间形成纯液氩，将纯液氩抽出作为产品。
6.根据权利要求5所述的两塔制氩工艺，其特征在于：在步骤2)中，通入粗氩塔I(C3-1)的氩馏分GAR2被冷凝器K2冷却后，在粗氩塔I(C3-1)底部形成液氩，该液氩通过液氩泵AP加压后通入粗氩塔II(C3-2)上部，在粗氩塔II(C3-2)下部又成为液氩LAR3，该液氩LAR3回流到空气分馏塔系统的上塔C2中参加精馏。
7.根据权利要求6所述的两塔制氩工艺，其特征在于：所述的冷凝器K2以经空气分馏塔系统中的过冷器E2过冷后的液态空气LA5作为介质，然后液态空气LA5被蒸发后形成液空蒸汽VA1，液空蒸汽VA1也回流至空气分馏塔系统的上塔C2中参加精馏。
8.根据权利要求5所述的两塔制氩工艺，其特征在于：在粗氩塔I(C3-1)顶部形成的含氮气的废氩气VG1被直接放散到大气中。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102506560A (zh) * 2011-09-30 2012-06-20 浙江新锐空分设备有限公司 从废氩气中制取纯氩的方法
CN102721260A (zh) * 2012-07-04 2012-10-10 开封空分集团有限公司 高纯氧提取装置及利用该装置提取高纯氧的方法
CN102778105A (zh) * 2012-08-06 2012-11-14 济南鲍德气体有限公司 一种制氧机快速启动装置及方法
CN104501530A (zh) * 2014-12-25 2015-04-08 杭州杭氧股份有限公司 一种利用多套空分制取的粗氩提取高纯液氩的装置及方法
CN105758116A (zh) * 2014-12-19 2016-07-13 常熟市永安工业气体制造有限公司 氩气制备方法
CN107850386A (zh) * 2015-07-31 2018-03-27 普莱克斯技术有限公司 在与变压吸附系统集成的低温空气分离单元中回收氩的方法和装置
CN109764638A (zh) * 2018-12-13 2019-05-17 包头钢铁（集团）有限责任公司 一种大型制氧机组氩系统变负荷方法
WO2019144380A1 (en) * 2018-01-26 2019-08-01 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Air separation unit by cryogenic distillation
CN110873514A (zh) * 2018-08-30 2020-03-10 北大方正集团有限公司 粗氩提取装置
CN113959179A (zh) * 2021-12-22 2022-01-21 杭州制氧机集团股份有限公司 一种用于液氩提纯的装置及方法
CN114646188A (zh) * 2022-05-18 2022-06-21 河南心连心深冷能源股份有限公司 一种脱离空分系统使用的粗氩气提纯液化装置及提纯方法

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102506560A (zh) * 2011-09-30 2012-06-20 浙江新锐空分设备有限公司 从废氩气中制取纯氩的方法
CN102721260A (zh) * 2012-07-04 2012-10-10 开封空分集团有限公司 高纯氧提取装置及利用该装置提取高纯氧的方法
CN102778105A (zh) * 2012-08-06 2012-11-14 济南鲍德气体有限公司 一种制氧机快速启动装置及方法
CN102778105B (zh) * 2012-08-06 2015-02-18 济南鲍德气体有限公司 一种制氧机快速启动装置及方法
CN105758116A (zh) * 2014-12-19 2016-07-13 常熟市永安工业气体制造有限公司 氩气制备方法
CN104501530A (zh) * 2014-12-25 2015-04-08 杭州杭氧股份有限公司 一种利用多套空分制取的粗氩提取高纯液氩的装置及方法
CN107850386A (zh) * 2015-07-31 2018-03-27 普莱克斯技术有限公司 在与变压吸附系统集成的低温空气分离单元中回收氩的方法和装置
CN107850386B (zh) * 2015-07-31 2020-10-20 普莱克斯技术有限公司 在与变压吸附系统集成的低温空气分离单元中回收氩的方法和装置
CN111630335A (zh) * 2018-01-26 2020-09-04 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 通过低温蒸馏的空气分离装置
WO2019144380A1 (en) * 2018-01-26 2019-08-01 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Air separation unit by cryogenic distillation
US20210140709A1 (en) * 2018-01-26 2021-05-13 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L?Exploitation Des Procedes Georges Claude Air separation unit by cryogenic distillation
US11740015B2 (en) 2018-01-26 2023-08-29 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Air separation unit by cryogenic distillation
US20230358467A1 (en) * 2018-01-26 2023-11-09 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L’Exploitation Des Procedes Georges Claude Air separation unit by cryogenic distillation
CN110873514A (zh) * 2018-08-30 2020-03-10 北大方正集团有限公司 粗氩提取装置
CN109764638A (zh) * 2018-12-13 2019-05-17 包头钢铁（集团）有限责任公司 一种大型制氧机组氩系统变负荷方法
CN109764638B (zh) * 2018-12-13 2021-11-19 包头钢铁（集团）有限责任公司 一种大型制氧机组氩系统变负荷方法
CN113959179A (zh) * 2021-12-22 2022-01-21 杭州制氧机集团股份有限公司 一种用于液氩提纯的装置及方法
CN113959179B (zh) * 2021-12-22 2022-05-03 杭州制氧机集团股份有限公司 一种用于液氩提纯的装置及方法
CN114646188A (zh) * 2022-05-18 2022-06-21 河南心连心深冷能源股份有限公司 一种脱离空分系统使用的粗氩气提纯液化装置及提纯方法
CN114646188B (zh) * 2022-05-18 2022-08-16 河南心连心深冷能源股份有限公司 一种脱离空分系统使用的粗氩气提纯液化装置及提纯方法

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