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Abstract

一种生产高纯氧的方法及装置，将来自制氮装置的富氧流体送入脱甲烷塔进行精馏，塔顶排出脱除甲烷的富氧流体，塔釜排出富甲烷流体；将从脱甲烷塔塔顶排出脱除甲烷的富氧流体，节流后进入高纯氧塔进行精馏，精馏后，在高纯氧塔塔顶排出富氮流体，塔釜得到高纯氧产品。获得的高纯氧产品中氧含量范围≥99.999％，甚至≥99.9999％，纯度达到了国标《GB/T14599纯氧、高纯氧和超纯氧》中的高纯氧甚至超纯氧的标准，本发明利用制氮装置中通常被排放掉的富氧流体作为原料，通过深冷精馏的方法来制备高纯氧产品，无需借助大型空分，可以较灵活的制备高纯氧产品，具有废物利用、节能降耗的作用。

Description

一种生产高纯氧的方法及装置
技术领域
本发明属于空气分离领域，具体涉及一种生产高纯氧的方法及装置。
背景技术
工业气体被喻为工业的“血液”。随着中国经济的快速发展，工业气体作为国民经济基础工业要素之一，在国民经济中的重要地位和作用日益凸显。尤其是随着互联网时代的到来，电子、多晶硅等行业广泛兴起，工业气体中的优等生——高纯气体的需求越来越多。
作为高纯气体的中的大宗气体，高纯氧气在电子、多晶硅等行业的应用越来越广泛，而目前的高纯氧大多是从大型空分中作为副产品生产得到，对于仅仅需要高纯氧的用户来说，通常是通过设置高纯液氧储罐，将高纯液氧汽化成高纯氧气使用。
但是，这种方式存在着成本高、能耗浪费等多种不利因素，与此同时，制氮装置由于产品只有氮气，原料空气中的氧则作为废气被排放掉，也存在着极大的浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生产高纯氧的方法及装置，无需借助大型空分，利用制氮装置中通常被排放掉的富氧流体作为原料，通过深冷精馏的方法来制备高纯氧产品，较灵活的制备高纯氧产品，起到了废物利用，节能降耗的作用，获得的高纯氧产品中氧含量范围≥99.999％，甚至≥99.9999％，纯度达到了国标《GB/T14599纯氧、高纯氧和超纯氧》中的高纯氧甚至超纯氧的标准。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种生产高纯氧的方法，包括以下步骤：
1)将来自制氮装置的富氧流体送入脱甲烷塔进行精馏，所述脱甲烷塔操作压力为3～8barg，操作温度为-180℃～-150℃，塔顶排出脱除甲烷的含氧流体，塔釜排出富甲烷流体；
2)将从脱甲烷塔塔顶排出脱除甲烷的含氧流体，节流至0.05～5barg后进入高纯氧塔进行精馏；高纯氧塔操作压力为0.05～5barg，操作温度为-196℃～-160℃；
3)精馏后，在高纯氧塔塔顶排出含氮流体，塔釜得到高纯氧产品。
进一步，步骤2)和步骤3)中，脱甲烷塔塔釜排出的富甲烷流体和高纯氧塔塔顶的含氮流体去制氮装置复热至常温，排出。
本发明生产高纯氧的装置，其包括，冷箱；制氮装置，设于冷箱内；脱甲烷塔，设于冷箱内，顶部设置冷凝器，塔体设富氧流体入口，通过管路与制氮装置连接，塔顶设含氧流体出口，塔釜设富甲烷流体出口；高纯氧塔，设于冷箱内，塔釜设置再沸器，塔体设含氧流体入口，通过管路与脱甲烷塔塔顶含氧流体出口连接，塔顶设含氮流体出口，塔釜设高纯氧流体出口，所述高纯氧流体出口为高纯氧液体出口和/或气体出口。
进一步，所述脱甲烷塔为填料塔，理论塔板数不少于10块。
又，所述高纯氧塔为填料塔，理论塔板数不少于50块。
进一步，所述脱甲烷塔塔釜的富甲烷流体出口、高纯氧塔塔顶的含氮流体出口通过管路连接至制氮装置。
本发明中，采用冷箱保温，所述冷凝器指能够对塔内上升的热流体进行冷凝产生下降的冷流体的热交换设备；所述再沸器指能够对塔内下降的冷流体进行加热产生上升的热流体的热交换设备。
本发明利用制氮装置中通常被排放掉的富氧流体作为原料，通过深冷精馏的方法来制备高纯氧产品，无需借助大型空分，较灵活的制备高纯氧产品，起到了废物利用，节能降耗的作用，获得的高纯氧产品中氧气含量范围≥99.999％，甚至≥99.9999％，纯度达到了国标《GB/T14599纯氧、高纯氧和超纯氧》中的高纯氧甚至超纯氧的标准。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：
与传统采用大型空分制备高纯氧副产品相比，本发明可在没有大型空分而仅有制氮装置的情况下，可以较灵活的制备高纯氧产品，设备简单，占地面积小，应用范围广，获得的高纯氧产品的纯度达到了国标《GB/T14599纯氧、高纯氧和超纯氧》中的高纯氧甚至超纯氧的标准。
本发明制备高纯氧产品的原料为制氮装置中原本作为废物进行排放的富氧液空蒸汽，起到了废物利用，节能降耗的作用。
本发明可以单独制备高纯氧气、高纯液氧产品，或者同时制备高纯液氧和高纯液氧产品，产品形式灵活多样。
附图说明
图1为本发明实施例中的高纯氧生产装置。
具体实施方式
参见图1，本发明生产高纯氧的装置，包括，冷箱1，制氮装置2，设于冷箱1内；脱甲烷塔3，设于冷箱1内，顶部设置冷凝器31，通过管路与制氮装置2连接，塔顶设含氧流体出口，塔釜设富甲烷流体出口；高纯氧塔4，设于冷箱1内，塔釜设置再沸器41，塔体设含氧流体入口，通过管路与脱甲烷塔3塔顶含氧流体出口连接，塔顶设含氮流体出口，塔釜设高纯氧出口；
所述脱甲烷塔3塔釜的富甲烷流体出口、高纯氧塔4塔顶的含氮流体出口通过管路连接至制氮装置2。
本实施例中，所述脱甲烷塔3、高纯氧塔4为填料塔。
生产过程如下：
本实施例中，冷箱1内，来自制氮装置2的富氧流体节流至4.6barg，进入脱甲烷塔3进行精馏，脱甲烷塔3的操作压力为4.5～4.7barg，操作温度为-172℃～-177℃，理论塔板数为20块；脱除甲烷后从塔顶排出，节流至0.5barg后进入高纯氧塔4进行精馏，高纯氧塔4的操作压力为0.4～0.8barg，操作温度为-148℃～-180℃，理论塔板数为60块；精馏后，在塔釜得到高纯氧产品，氧含量范围≥99.999％，纯度符合高纯氧的标准。
脱甲烷塔3塔釜得到的富甲烷流体、高纯氧塔4塔顶得到的含氮流体一起进入制氮装置2复热至常温后排出冷箱。

Claims (6)

1.一种生产高纯氧的方法，包括以下步骤：
1)将来自制氮装置的富氧流体送入脱甲烷塔进行精馏，所述脱甲烷塔操作压力为3～8barg，操作温度为-180℃～-150℃，塔顶排出脱除甲烷的含氧流体，塔釜排出富甲烷流体；
2)将从脱甲烷塔塔顶排出脱除甲烷的含氧流体，节流至0.05～5barg后进入高纯氧塔进行精馏；高纯氧塔操作压力为0.05～5barg，操作温度为-196℃～-160℃；
3)精馏后，在高纯氧塔塔顶排出含氮流体，塔釜得到高纯氧/产品。
2.根据权利要求1所述生产高纯氧的方法，其特征在于，步骤2)和步骤3)中，所述脱甲烷塔塔釜排出的富甲烷流体和高纯氧塔塔顶的含氮流体去制氮装置复热至常温后排出。
3.一种生产高纯氧的装置，其特征在于，包括，
冷箱；
制氮装置，设于冷箱内；
脱甲烷塔，设于冷箱内，顶部设置冷凝器，塔体设富氧流体入口，通过管路与制氮装置连接，塔顶设含氧流体出口，塔釜设富甲烷流体出口；
高纯氧塔，设于冷箱内，塔釜设置再沸器，塔体设含氧流体入口，通过管路与脱甲烷塔塔顶含氧流体出口连接，塔顶设含氮流体出口，塔釜设高纯氧流体出口，所述高纯氧流体出口为高纯氧液体出口和/或气体出口。
4.根据权利要求3所述生产高纯氧的装置，其特征在于，所述脱甲烷塔为填料塔，理论塔板数不少于10块。
5.根据权利要求3所述生产高纯氧的装置，其特征在于，所述高纯氧塔为填料塔，理论塔板数不少于50块。
6.根据权利要求3-5任一项所述生产高纯氧的装置，其特征在于，所述脱甲烷塔塔釜的富甲烷流体出口、高纯氧塔塔顶的含氮流体出口通过管路连接至制氮装置。
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