CN208736032U - 一种常温常压粗氩气回收提纯的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的是一种常温常压粗氩气回收提纯的装置，包括一套提氩空分、至少一套带有增效塔的不提氩空分，不提氩空分、提氩空分间连接有管路，提氩空分包括冷箱，冷箱内安装有一号粗氩塔、换热器，换热器的输入端与管路连通，换热器的输出端与一号粗氩塔连通，一号粗氩塔连通有纯氩塔，将不提氩空分中粗氩气通过管路送到提氩空分，在提氩空分的冷箱中冷却，再到一号粗氩塔，对一号粗氩塔内的粗氩气去除氧组份，然后输送到纯氩塔内除氮组份，获得纯液氩，本实用新型结构简单，使用方便可靠，能较好地解决常温常压粗氩气的回收问题，能够节省用户的投资成本，不需要对原空分进行改造，不影响原空分生产。

Description

一种常温常压粗氩气回收提纯的装置

技术领域

本实用新型涉及一种回收提纯的装置，更具体一点说，涉及一种常温常压粗氩气回收提纯的装置，属于低温精馏空气分离领域。

背景技术

氩Ar是一种无色无味的气体，在空气中的含量为0.932％，是空气中含量最高的稀有气体，它既不燃烧，也不能助燃，化学性质不活波。利用氩的惰性，可作为电弧焊的保护气体，焊接通常难以焊接的金属或合金，如铝、镁、铜、镍、钛、钼和不锈钢等。在炼钢过程中用氩作环境气体，可使钢水成分均匀，去除掉溶解于钢水中的氢、氧和氮等杂志，并能缩短冶炼时间、提高产量、节约电能等。氩气新崛起的应用是“氩-氧脱碳炼钢”，即AOD法，用于不锈钢、低合金钢、电工钢和工具钢等优质钢种的精炼，还可采用氩、氧混合气体吹炼不锈钢。另外半导体硅的制造，也要用高纯氩气作保护气和运输气氩气在高温下保护单晶硅生长。

目前，应用最广泛的提氩方法是全精馏无氢制氩，其基本原理是利用氧、氩及氮、氩沸点的不同，在粗氩塔内将氧、氩分离，在纯氩塔内将氮、氩分离。在过去很长的一段时间内，氩产品的用途没有得到广泛开发，氩产品的需求量很少，加之增加提氩系统不仅会增加用户的投资成本，且实际操作也较只产氧、氮的空分复杂，对操作工的操作水平要求较高，运行成本也高，所以大部分用户不考虑采用提氩空分。近年来，纯氩在很多地方得到广泛应用，氩产品的需求量增大，市场前景不错，原来不提氩空分用户纷纷增加提氩系统，在原有的空分上增加提氩系统，目前常用的有以下三种模式：

一、原空分不带增效塔及冷凝器，在原空分外新增整套提氩系统粗氩塔或粗氩塔Ⅰ+Ⅱ+粗氩冷凝器组合、纯氩塔+纯氩冷凝器+纯氩蒸发器组合、循环液氧或氩泵及冷箱，依靠过桥冷箱与原冷箱进行管道连接；

二、原空分带增效塔及冷凝器，将原空分的增效塔及冷凝器作为氩系统的粗氩塔Ⅱ及粗氩冷凝器，并在原空分外新增粗氩塔Ⅰ、纯氩塔+纯氩冷凝器+纯氩蒸发器组合、循环液氩泵、循环粗液氧泵及冷箱，同样依靠过桥冷箱与原冷箱进行管道连接；

三、原空分带增效塔及冷凝器，将原空分的增效塔作为氩系统的粗氩塔Ⅰ，原空分的冷凝器作为粗氩气的通道，并在原空分外新增粗氩塔Ⅱ+粗氩冷凝器、纯氩塔+纯氩冷凝器+纯氩蒸发器组合、循环液氩泵及冷箱，依靠过桥冷箱与原冷箱进行管道连接。

以上三种模式均需要在原空分的基础上改动，造成原空分的停车、加温、扒砂、改造、用户现场需停产或减产，给用户带来不利的影响。随着工业的发展，不少煤化工企业的生产规模不断扩大，因此目前常用的三种空分已满足不了生产的需要，新上一套提氩空分并回收原不提氩空分的粗氩气加以提纯是回收常温常压粗氩气的一种趋势。

实用新型内容

为了解决上述现有技术问题，本实用新型提供具有结构简单，使用方便可靠等技术特点的一种常温常压粗氩气回收提纯的装置。

为了实现上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种常温常压粗氩气回收提纯的装置，包括一套提氩空分和至少一套带有增效塔的不提氩空分，所述不提氩空分、提氩空分间连接有管路以使不提氩空分、提氩空分连通，所述提氩空分包括冷箱，所述冷箱内安装有一号粗氩塔、换热器，所述换热器的输入端与管路连通，所述管路上依次设置有压缩机、水分析仪、氩分析仪、铂电阻温度计、流量计、调节阀，所述换热器的输出端与一号粗氩塔连通，所述一号粗氩塔连通有纯氩塔。

作为一种改进，所述水分析仪、氩分析仪、流量计、铂电阻温度计、调节阀均靠近冷箱设置，所述压缩机靠近不提氩空分设置。

作为一种改进，常温常压下所述不提氩空分中含有85％以上氩组份和12％以下氧组份。

作为一种改进，所述提氩空分还包括二号粗氩塔，所述二号粗氩塔顶端与一号粗氩塔底端连通设置，所述换热器的输出端连接在一号粗氩塔的底端。

作为一种改进，所述压缩机为螺杆机或离心机。

有益效果：结构简单，使用方便可靠，能较好地解决常温常压粗氩气的回收问题，能够节省用户的投资成本；不需要对原空分进行改造，不影响原空分生产；节约成本、提高了利用率；降低了操作难度，提高了工作效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例1中粗氩气回收提纯装置结构原理图。

图2是本实用新型实施例2中粗氩气回收提纯装置结构原理图。

具体实施方式

以下结合说明书附图，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型并不局限于以下实施例。

实施例1

如图1所示一种常温常压粗氩气回收提纯的装置，包括一套提氩空分1和至少一套带有增效塔的不提氩空分2，在不提氩空分2、提氩空分1之间连接有管路3以使不提氩空分2、提氩空分1连通，提氩空分1包括冷箱5，在冷箱5内安装有一号粗氩塔4、换热器6，换热器6的输入端与管路3连通，管路3上依次设置有压缩机8、水分析仪9、氩分析仪10、铂电阻温度计11、流量计12、调节阀13，其中压缩机8用于提升压力以使不提氩空分2的常温常压粗氩气引入提氩空分1的换热器6内，在进行传输粗氩气前先将不提氩空分2中粗氩气调试为：含氩组份≥85％，氧组份≤12％的干燥气体，若粗氩气中含氧量大于12％，将造成提氩空分1中的一号粗氩塔4的阻力偏高、纯氩中的氧含量超标，此时不适合回收不提氩空分2的粗氩气，调试完毕后将合格的粗氩气由压缩机8压缩至压力为55～70kpa(G)，通过管路3往提氩空分1输送，将粗氩气输送到提氩空分1前先经水分析仪9监测粗氩气含水量，经铂电阻温度计11测量温度，当粗氩气含水量≤10ppm，粗氩气温度≤21℃时，再通过流量计12记录流量、调节阀13进行调节，换热器6的输出端与一号粗氩塔4连通且连接于一号粗氩塔4靠近下端的1/3处，一号粗氩塔4连通有纯氩塔7，不提氩空分2的常温常压粗氩气通过管路3先进入提氩空分1的换热器6内，经换热器6内的返流气体冷却至～107K，送入一号粗氩塔4内除氧组份，然后从一号粗氩塔4上端的粗氩冷凝器出口送入纯氩塔7中，在纯氩塔7中除去粗氩气中的氮组份，最终在纯氩蒸发器中获得纯液氩，送出冷箱输送到用户需要的地方，本实用新型不限于解决一套不提氩空分2粗氩气的回收问题(即一对一)，同时适用于解决多套不提氩空分2粗氩气的回收问题(即多对一)，具有结构简单，使用方便可靠，能较好地解决常温常压粗氩气的回收问题，能够节省用户的投资成本。

水分析仪9、氩分析仪10、流量计12、铂电阻温度计11、调节阀13均靠近冷箱5设置，使得调节好后的粗氩气可以送入换热器6中进行冷却，压缩机8靠近不提氩空分2设置，使得粗氩气出不提氩空分2后，即可以获得传输的动力来源，实现在管路3中的传输。

常温常压下不提氩空分2中产出含有85％以上氩组份和12％以下氧组份的粗氩气，若粗氩气中含氧组份大于12％，将造成提氩空分1中的一号粗氩塔4的阻力偏高、纯氩中的氧含量超标，此时不适合回收不提氩空分2的粗氩气，此时需要进行调节。

压缩机8为离心机或螺杆机。

工作流程：

S1：常温常压下，将至少一套带有增效塔的不提氩空分2中粗氩气调试合格，调试合格的粗氩气含氩组份≥85％，氧组份≤12％，所述氩组份、氧组份含量由氩分析仪10监测；

S2：将调试合格的粗氩气由压缩机压缩至压力为55～70kpa(G)后通过管路3往提氩空分1输送，将粗氩气输送到提氩空分1前先经水分析仪9监测粗氩气含水量，经铂电阻温度计11测量温度，当粗氩气含水量≤10ppm，粗氩气温度≤21℃时，再通过流量计12记录流量、调节阀13配合调节，进行粗氩气输送，当粗氩气送入到提氩空分1中的冷箱5，通过冷箱5中换热器6内的返流气体冷却至～107K，当所述提氩空分1包括一号粗氩塔4时，将返流气体引入到粗氩塔4的三分之一处；

S3：对一号粗氩塔4内的粗氩气去除氧组份，然后经一号粗氩塔4上部的粗氩冷凝器送入到纯氩塔7中，在纯氩塔7中除去氮组份，在纯氩蒸发器底部获得纯液氩，所述纯液氩中含有≤1.5ppm的氧组份以及≤4ppm的氮组份。

实施例2

如图2所示一种常温常压粗氩气回收提纯的装置，包括一套提氩空分1和至少一套带有增效塔的不提氩空分2，不提氩空分2、提氩空分1间连接有管路3以使不提氩空分2、提氩空分1连通，提氩空分1包括冷箱5，所述冷箱5内安装有一号粗氩塔4、二号粗氩塔14、换热器6，二号粗氩塔14顶端与一号粗氩塔4底端连通设置，换热器6的输入端与管路3连通，换热器6的输出端连接在一号粗氩塔4的底端，管路3上依次设置有压缩机8、水分析仪9、氩分析仪10、铂电阻温度计11、流量计12、调节阀13，其中压缩机8用于提升压力以使不提氩空分2的常温常压粗氩气引入提氩空分1的换热器6内，在进行传输粗氩气前先将不提氩空分2中粗氩气调试为：含氩组份≥85％，氧组份≤12％的干燥气体，若粗氩气中含氧量大于12％，将造成提氩空分1中的一号粗氩塔4的阻力偏高、纯氩中的氧含量超标，此时不适合回收不提氩空分2的粗氩气，调试完毕后将合格的粗氩气由压缩机8压缩至压力为55～70kpa(G)，通过管路3往提氩空分1输送，将粗氩气输送到提氩空分1前先经水分析仪9监测粗氩气含水量，经铂电阻温度计11测量温度，当粗氩气含水量≤10ppm，粗氩气温度≤21℃时，再通过流量计12记录流量、调节阀13进行调节。换热器6的输出端与一号粗氩塔4连通且连接于一号粗氩塔4的底部，一号粗氩塔4连通有纯氩塔7，不提氩空分2的常温常压粗氩气通过管路3先进入提氩空分1的换热器6内，经换热器6内的返流气体冷却至～107K，送入一号粗氩塔4内除氧组份，然后从一号粗氩塔4上端的粗氩冷凝器出口送入纯氩塔7中，在纯氩塔7中除去粗氩气中的氮组份，最终在纯氩蒸发器中获得纯液氩，送出冷箱输送到用户需要的地方，本实用新型不限于解决一套不提氩空分2粗氩气的回收问题(即一对一)，同时适用于解决多套不提氩空分2粗氩气的回收问题(即多对一)，具有结构简单，使用方便可靠，能较好地解决常温常压粗氩气的回收问题，能够节省用户的投资成本。

水分析仪9、氩分析仪10、流量计12、铂电阻温度计11、调节阀13均靠近冷箱5设置，使得调节好后的粗氩气可以送入换热器6中进行冷却，压缩机8靠近不提氩空分2设置，使得粗氩气出不提氩空分2后，即可以获得传输的动力来源，实现在管路3中的传输。

常常温常压下不提氩空分2中产出含有85％以上氩组份和12％以下氧组份的粗氩气，若粗氩气中含氧组份大于12％，将造成提氩空分1中的一号粗氩塔4的阻力偏高、纯氩中的氧含量超标，此时不适合回收不提氩空分2的粗氩气，此时需要进行调节。

所述压缩机8为离心机或螺杆机。

工作流程：

S1：常温常压下，将至少一套带有增效塔的不提氩空分2中粗氩气调试合格，调试合格的粗氩气含氩组份≥85％，氧组份≤12％，所述氩组份、氧组份含量由氩分析仪10监测；

S2：将调试合格的粗氩气由压缩机压缩至压力为55～70kpa(G)后通过管路3往提氩空分1输送，将粗氩气输送到提氩空分1前先经水分析仪9监测粗氩气含水量，经铂电阻温度计11测量温度，当粗氩气含水量≤10ppm，粗氩气温度≤21℃时，再通过流量计12记录流量、调节阀13配合调节。当粗氩气送入到提氩空分1中的冷箱5，通过冷箱5中换热器6内的返流气体冷却至～107K，当所述提氩空分1包括一号粗氩塔4、二号粗氩塔14时，将返流气体引入到一号粗氩塔4的底端，；

S3：对一号粗氩塔4内的粗氩气去除氧组份，从一号粗氩塔4上部粗氩冷凝器送入到纯氩塔7中除掉氮组份，获得纯液氩，最终从纯氩塔7底部纯氩蒸发器内获得纯液氩，所述纯液氩中含有≤1.5ppm的氧组份以及≤4ppm的氮组份。

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

Claims (6)

1.一种常温常压粗氩气回收提纯的装置，其特征在于：包括一套提氩空分(1)和至少一套带有增效塔的不提氩空分(2)，所述不提氩空分(2)、提氩空分(1)间连接有管路(3)以使不提氩空分(2)、提氩空分(1)连通，所述提氩空分(1)包括冷箱(5)，所述冷箱(5)内安装有一号粗氩塔(4)、换热器(6)，所述换热器(6)的输入端与管路(3)连通，所述换热器(6)的输出端与一号粗氩塔(4)连通，所述一号粗氩塔(4)连通有纯氩塔(7)。

2.根据权利要求1所述的一种常温常压粗氩气回收提纯的装置，其特征在于：所述管路(3)上依次设置有压缩机(8)、水分析仪(9)、氩分析仪(10)、铂电阻温度计(11)、流量计(12)、调节阀(13)。

3.根据权利要求2所述的一种常温常压粗氩气回收提纯的装置，其特征在于：所述水分析仪(9)、氩分析仪(10)、流量计(12)、铂电阻温度计(11)、调节阀(13)均靠近冷箱(5)设置，所述压缩机(8)靠近不提氩空分(2)设置。

4.根据权利要求1所述的一种常温常压粗氩气回收提纯的装置，其特征在于：常温常压下所述不提氩空分(2)中含有85％以上氩组份和12％以下氧组份。

5.根据权利要求1所述的一种常温常压粗氩气回收提纯的装置，其特征在于：所述提氩空分(1)还包括二号粗氩塔(14)，所述二号粗氩塔(14)顶端与一号粗氩塔(4)底端连通设置，所述换热器(6)的输出端连接在一号粗氩塔(4)的底端。

6.根据权利要求2或3所述的一种常温常压粗氩气回收提纯的装置，其特征在于：所述压缩机(8)为螺杆机或离心机。