CN102721260A - 高纯氧提取装置及利用该装置提取高纯氧的方法 - Google Patents

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李美玲
刘景武
马源
卓越光
岳跃勇
黄磊
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Abstract

本发明涉及一种高纯氧提取装置及利用该装置提取高纯氧的方法，包括保冷箱1、下塔C1、上塔C2、设置在下塔C1和上塔C2之间的冷凝蒸发器K、过冷器E3、第一粗氩塔C3、与第一粗氩塔C3相连通的第二粗氩塔C5、与第一粗氩塔C3和第二粗氩塔C5相连通的循环液压泵AP、与下塔C1相连通的精馏塔C4，所述的第二粗氩塔C5通过第一管道5与高纯氧塔C8的中上部相连通，高纯氧塔C8的顶部通过第二管道6与第二粗氩塔C5相连通，在高纯氧塔C8内设置有蒸发器8，蒸发器8一侧通过第四管道4与冷凝蒸发器K和精馏塔C4相连接，另一侧通过第三管道7与上塔C2相连通，在高纯氧塔C8的底部设置有高纯液氧回收管道3。

Description

高纯氧提取装置及利用该装置提取高纯氧的方法
技术领域
    本发明涉及空气分离领域，具体涉及一种高纯氧提取装置及利用该装置提取高纯氧的方法。
背景技术
高纯氧用于二氧化硅的化学气相沉积，作为氧化源与产生高纯水的反应剂，干法氧化，与四氟化碳混合，用于等离子刻蚀等等，特别是在我国电子行业得到了越来越广的应用，其需求量继续保持高增长。
制取高纯氧的方法很多：少量氧采用电解氧为原料，经催化脱氢可制取纯度为99.99%以上的高纯氧。变压吸附法和膜分离法，但对原料氧要求比较高，氧含量≥99.95%，一般的工业氧是达不到的，选用的吸附材料价格很高，且产品生产规模比较小。低温全精馏法，由空气分离制造的，即将空气液化后经精馏提纯。
低温全精馏法制取高纯氧的流程组织已有的方法很多，但原料都是来自于普氧，利用两个精馏塔分两级去除氧中氮、氩、甲烷等杂质，以普氧换去高纯氧。
因此，提供一种结构简单，操作方便，工艺简便，效率高的高纯氧提取装置及利用该装置提取高纯氧的方法，具有广阔的市场前景。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种结构合理简单，操作方便快捷，工艺简便，效率高的高纯氧提取装置及利用该装置提取高纯氧的方法。
本发明的技术方案是这样实现：一种高纯氧提取装置，包括保冷箱1、下塔C1、上塔C2、设置在下塔C1和上塔C2之间的冷凝蒸发器K、过冷器E3、第一粗氩塔C3、与第一粗氩塔C3相连通的第二粗氩塔C5、与第一粗氩塔C3和第二粗氩塔C5相连通的循环液压泵AP、与下塔C1相连通的精馏塔C4，所述的第二粗氩塔C5通过第一管道5与高纯氧塔C8的中上部相连通，高纯氧塔C8的顶部通过第二管道6与第二粗氩塔C5相连通，在高纯氧塔C8内设置有蒸发器8，蒸发器8一侧通过第四管道4与冷凝蒸发器K和精馏塔C4相连接，另一侧通过第三管道7与上塔C2相连通，在高纯氧塔C8的底部设置有高纯液氧回收管道3。
所述的第一管道5与一侧与第二粗氩塔C5内设置的倒数第7块理论版相连通，另一侧与高纯氧塔C8的中上部相连通。
一种利用上述高纯氧提取装置提取高纯氧的方法，其提取方法如下：
从第二粗氩塔C5内设置的倒数第7块理论版处抽取6至10倍于高纯氧气产品量的液氧馏分，经第一管道5进入高纯氧塔C8，与高纯氧塔C8塔底的蒸发器8来的上升气在塔内传质传热，经过高纯氧塔C8精馏后，富含氩、氮的氧组分从高纯氧塔C8顶排出，经通过第二管道6返回第二粗氩塔C5，高纯氧塔C8底部得到高纯液氧，经高纯液氧回收管道3回收，蒸发器8的热源为来自于下部经第四管道4输送来的纯氮气，该氮气在蒸发器8中被冷凝成液氮，经第三管道7进入上塔C2参加精馏。
本发明具有如下的积极效果：本发明采用两塔制取高纯氧技术，流程设置简单，操作容易，运转平稳，安全可靠，可实现全自动控制；本发明制取高纯氧技术，原料氧来源于制氩塔，在制氩塔合适的理论板处抽取，既能得到理想的原料氧，且对制氩完全没有影响，一塔两用；第二粗氩塔C5抽取原料氧处的之下塔板设置成筛板，使得该段塔体结构紧抽，抽料时塔工况运行平稳；纯氧塔采用高效率规整填料塔，操作弹性大，可30%～115%负荷调节，高纯氧产品纯度高；设备少，借助原有制氩塔，只需加设一台纯氧塔即可，较以往制取高纯氧装置少了一台精馏塔，设备投资低；操作灵活，高纯氧塔可随时与制氩系统切断，对制氩无任何影响；纯氧塔蒸发器热源为下塔顶来的纯氮气，被液化后进入上塔参加精馏，更有利于主塔工况运行。
附图说明
    图1为本发明的结构示意图以及流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种高纯氧提取装置，包括保冷箱1、下塔C1、上塔C2、设置在下塔C1和上塔C2之间的冷凝蒸发器K、过冷器E3、第一粗氩塔C3、与第一粗氩塔C3相连通的第二粗氩塔C5、与第一粗氩塔C3和第二粗氩塔C5相连通的循环液压泵AP、与下塔C1相连通的精馏塔C4，所述的第二粗氩塔C5通过第一管道5与高纯氧塔C8的中上部相连通，高纯氧塔C8的顶部通过第二管道6与第二粗氩塔C5相连通，在高纯氧塔C8内设置有蒸发器8，蒸发器8一侧通过第四管道4与冷凝蒸发器K和精馏塔C4相连接，另一侧通过第三管道7与上塔C2相连通，在高纯氧塔C8的底部设置有高纯液氧回收管道3。
所述的第一管道5与一侧与第二粗氩塔C5内设置的倒数第7块理论版相连通，另一侧与高纯氧塔C8的中上部相连通。
一种利用上述高纯氧提取装置提取高纯氧的方法，其提取方法如下：
从第二粗氩塔C5内设置的倒数第7块理论版处抽取6至10倍于高纯氧气产品量的液氧馏分，经第一管道5进入高纯氧塔C8，与高纯氧塔C8塔底的蒸发器8来的上升气在塔内传质传热，经过高纯氧塔C8精馏后，富含氩、氮的氧组分从高纯氧塔C8顶排出，经通过第二管道6返回第二粗氩塔C5，高纯氧塔C8底部得到高纯液氧，经高纯液氧回收管道3回收，蒸发器8的热源为来自于下部经第四管道4输送来的纯氮气，该氮气在蒸发器8中被冷凝成液氮，经第三管道7进入上塔C2参加精馏。
本发明经过高纯氧塔C8、第二粗氩塔C5低温精馏制取电子工业级技术标准的高纯液态氧的方法。该方法制取的高纯氧产品指标可达：氧纯度≥99.999%。其他杂质含量为：H2≤0.1ppm；N2≤0.3ppm；CH4≤0.5ppm；H2O≤0.1ppm；Ar≤0.1ppm；N2≤0.1ppm；CO2≤0.1ppm。超过了GB/T14599-2008《纯氧、高纯氧、超纯氧》规定的优等品指标。而GB/T14599-2008规定的高纯氧指标为：氧纯度≥99.999%。其他杂质含量为：H2≤0.5ppm；N2≤5ppm；CH4≤0.5ppm；H2O≤2ppm；Ar≤2ppm；N2≤5ppm；CO2≤0.5ppm。

Claims (3)

1.一种高纯氧提取装置，包括保冷箱（1）、下塔（C1）、上塔（C2）、设置在下塔（C1）和上塔（C2）之间的冷凝蒸发器（K）、过冷器（E3）、第一粗氩塔（C3）、与第一粗氩塔（C3）相连通的第二粗氩塔（C5）、与第一粗氩塔（C3）和第二粗氩塔（C5）相连通的循环液压泵（AP）、与下塔（C1）相连通的精馏塔（C4），其特征在于：所述的第二粗氩塔（C5）通过第一管道（5）与高纯氧塔（C8）的中上部相连通，高纯氧塔（C8）的顶部通过第二管道（6）与第二粗氩塔（C5）相连通，在高纯氧塔（C8）内设置有蒸发器（8），蒸发器（8）一侧通过第四管道（4）与冷凝蒸发器（K）和精馏塔（C4）相连接，另一侧通过第三管道（7）与上塔（C2）相连通，在高纯氧塔（C8）的底部设置有高纯液氧回收管道（3）。
2.根据权利要求1所述的高纯氧提取装置，其特征在于：所述的第一管道（5）与一侧与第二粗氩塔（C5）内设置的倒数第7块理论版相连通，另一侧与高纯氧塔（C8）的中上部相连通。
3.一种利用权利要求1所述的高纯氧提取装置提取高纯氧的方法，其特征在于，其提取方法如下：
从第二粗氩塔（C5）内设置的倒数第7块理论版处抽取6至10倍于高纯氧气产品量的液氧馏分，经第一管道（5）进入高纯氧塔（C8），与高纯氧塔（C8）塔底的蒸发器（8）来的上升气在塔内传质传热，经过高纯氧塔（C8）精馏后，富含氩、氮的氧组分从高纯氧塔（C8）顶排出，经通过第二管道（6）返回第二粗氩塔（C5），高纯氧塔（C8）底部得到高纯液氧，经高纯液氧回收管道（3）回收，蒸发器（8）的热源为来自于下部经第四管道（4）输送来的纯氮气，该氮气在蒸发器（8）中被冷凝成液氮，经第三管道（7）进入上塔（C2）参加精馏。
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