CN220567062U - 一种回收液氩储槽内自蒸发氩气的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种回收液氩储槽内自蒸发氩气的系统，包括液氩储槽，液氩储槽上部与液氩储槽进液管路连通，液氩储槽顶部连通有液氩储槽排气管路，液氩储槽排气管路与氩气回收换热器的管程进口连接，氩气回收换热器的管程出口通过液氩回流管路与液氩储槽进液管路连接；其中，氩气回收换热器底部位置高于液氩储槽进液管路出口；系统还包括液氮储槽，液氮储槽的液氮储槽进液管路接出液氮分支管路与氩气回收换热器的壳程进口连接。本实用新型的系统，现场施工不涉及土建改造、冷箱或储罐的改造、仪控改造，动设备调试，工期较短；不涉及供气管线的施工，施工时机容易选择；投资金额比选择空冷式往复压缩机的投资金额小。

Description

一种回收液氩储槽内自蒸发氩气的系统

技术领域

本实用新型涉及液氩储槽内自蒸发氩气回收技术领域，尤其涉及一种回收液氩储槽内自蒸发氩气的系统。

背景技术

氩气是工业上应用很广的稀有气体。它的性质十分不活泼，既不能燃烧，也不助燃。氩气是空气中的稀有气体，并且同氧气沸点接近(大气压力条件下氧的沸点-183.3℃，氩的沸点-186.2℃)，难以分离，所消耗的分离功比氧和氮都大得多。氩气可在低于-184℃的温度下以液态形式储存和运送，在空气分离工厂，氩气是分离氧气和氮气之后的副产品，通常以液态形式存储在低温储槽中。环境的热量侵入到液氩内，使液氩部分汽化，为了维持储槽的压力，避免发生超压，必须将汽化的这部分氩气排放，产生了浪费。

现有技术中回收自蒸发氩气的方法主要有三种：1)一些工厂在设计之时，就把储槽自蒸发的氩气通过保温管道送入到精氩塔中，通过消耗液氮/污液氮的方式将其液化，重新进入储槽进行存储；2)也有装置在液氩储槽内放置换热器，通入液氮，使氩气液化，从而避免放空；3)如果工厂在设计之初没有回收到精氩塔，或在储槽设计回收换热器，成功的案例是将氩气升温到常温后，通过空冷式活塞压缩机加压进入高压氩气供气管线。

以上方法分别有如下缺点：1)如果设计之初，没有回收到精氩塔的，想要后期改进为回收到精氩塔，需要将冷箱清掉珠光砂、进入冷箱进行改造，将自蒸发氩气经过保温管道进入精氩塔中部，并增加液氮或污液氮管线进入到精氩塔上部冷凝器，改造费用根据冷箱大小不等，至少超过两百万；并且改造周期较长，超过10天；2)如果想要后期改进到储槽增加回收换热器，改造费用相比较低，但周期超过20天，需要将液氩储槽内液氩清空、清空珠光砂、复热到常温、改造、装填珠光砂和冷却储槽，并对液氩的供应产生严重影响；3)空冷式活塞压缩机加压进入高压氩气供气管线的方式，一是活塞压缩机效率低，故障率高，维护工作量大，需要占地面积；二是需要土建、电气、仪控等多个专业的施工，管道接入供气管网需要时机，工期较长。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术问题，提供一种回收液氩储槽内自蒸发氩气的系统。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：

提供一种回收液氩储槽内自蒸发氩气的系统，包括液氩储槽，所述液氩储槽上部与液氩储槽进液管路连通，所述液氩储槽顶部连通有液氩储槽排气管路，所述液氩储槽排气管路与氩气回收换热器的管程进口连接，所述氩气回收换热器的管程出口通过液氩回流管路与所述液氩储槽进液管路连接；其中，所述氩气回收换热器底部位置高于所述液氩储槽进液管路出口；

所述系统还包括液氮储槽，所述液氮储槽的液氮储槽进液管路接出分支管路与所述氩气回收换热器的壳程进口连接。

进一步地，所述分支管路与液氮储槽进液管路接口处高度低于所述液氮储槽进液管路出口高度。

进一步地，所述氩气回收换热器放置于真空杜瓦罐中。

进一步地，所述氩气回收换热器的壳程出口与氮气放空管路连接。

进一步地，液氩储槽排气管路、液氩回流管路、液氮分支管路均采用真空绝热保温管道，导热系数小于0.02W/(K·M)。

进一步地，所述液氩储槽排气管路和液氮分支管路上均设置有热力安全阀。

本实用新型采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术优点：

本实用新型的回收液氩储槽内自蒸发氩气的系统，现场施工不涉及土建改造、冷箱或储罐的改造、仪控改造，动设备调试，工期较短(约7天)；不涉及供气管线的施工，施工时机容易选择；投资金额比选择空冷式往复压缩机的投资金额小。

本实用新型的回收液氩储槽内自蒸发氩气的系统，工艺流程简单成熟可靠，几乎不需要维护。

附图说明

图1是本实用新型回收液氩储槽内自蒸发氩气的系统的示意图；

其中的附图标记为：

1-液氩储槽、2-液氩储槽进液管路、3-液氩储槽排气管路、4-氩气回收换热器、5-液氩回流管路、6-液氮储槽、7-液氮储槽进液管路、8-液氮分支管路、9-热力安全阀、10-氮气放空管。

具体实施方式

下面通过具体实施例和附图对本实用新型进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本实用新型，但是下述实施例并不限制本实用新型范围。

如图1所示，本实用新型提供了一种回收液氩储槽内自蒸发氩气的系统，根据液氮的沸点比液氩低，汽化潜热大，价格便宜的特点，通过液氮的方式来回收储槽自蒸发的氩气：包括液氩储槽1，上述液氩储槽1上部与液氩储槽进液管路2连通，液氩储槽1顶部连通有液氩储槽排气管路3，液氩储槽排气管路3与氩气回收换热器4的管程进口连接，氩气回收换热器4的管程出口通过液氩回流管路5与液氩储槽进液管路2连接；其中，氩气回收换热器4底部位置高于液氩储槽进液管路2出口；

上述系统还包括液氮储槽6，液氮储槽6的液氮储槽进液管路7接出液氮分支管路8与所述氩气回收换热器4的壳程进口连接，氩气回收换热器4的壳程出口与氮气放空管路10连接。

本实用新型中，液氮分支管路8与液氮储槽进液管路7接口处高度低于液氮储槽进液管路7出口高度，由于液氮储槽内液氮进液管高度加上气相压力(约10KPa)，可使液氮升至更高的高度，液氮可以进入氩气回收换热器4，而低温的氩气冷凝后，利用重力势能(氩气回收换热器4底部位置高于液氩储槽进液管路2出口)经过液氩回流管路5从液氩储槽进液管路2进入液氩储槽1中。

作为一个优选实施例，氩气回收换热器4放置于真空杜瓦罐中，无需额外的保温。

作为一个优选实施例，液氩储槽排气管路3、液氩回流管路5、液氮分支管路8均采用真空绝热保温管道，导热系数小于0.02W/(K·M)，保冷效果好，可以减少液氮的消耗。

作为一个优选实施例，液氩储槽排气管路3和液氮分支管路8上均设置有热力安全阀9，体积小，可防止两端阀门关闭后深冷液体汽化造成的超压风险。

应用例

某钢厂的空分装置，配置了800立液氩储槽、2000立液氧储槽和1000立液氩储槽，由于设计之初没有储槽自蒸发气回收，三个储槽自蒸发气都是放空的。根据投资回报率的计算，决定首先对液氩储槽自蒸发气体进行回收。

1000立液氮储槽内液氮进液管高度16.3米，800立液氩储槽内进液管高度15.3米，将氩气回收换热器安装在液氩储槽周围16.5米高左右的位置，液氮可以从空分进液氮储槽的管线(即液氮储槽进液管路7)上接出，由于1000立液氮储槽内液氮进液管高度加上气相压力(预估10KPa，可使液氮升至17.5米的高度，液氮可以进入高度为16.5米的氩气回收换热器，而氩气冷凝后，利用重力势能从空分进液氩储槽管路(即液氩储槽进液管路2)进入液氩储槽中。

真空绝热保温管长度约95米，管道总的冷损为840W，因此液氮损耗有所增加，价格参考当地当前价格，收益计算数据如下表1：

表1

以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种回收液氩储槽内自蒸发氩气的系统，包括液氩储槽(1)，其特征在于，

所述液氩储槽(1)上部与液氩储槽进液管路(2)连通，所述液氩储槽(1)顶部连通有液氩储槽排气管路(3)，所述液氩储槽排气管路(3)与氩气回收换热器(4)的管程进口连接，所述氩气回收换热器(4)的管程出口通过液氩回流管路(5)与所述液氩储槽进液管路(2)连接；其中，所述氩气回收换热器(4)底部位置高于所述液氩储槽进液管路(2)出口；

所述系统还包括液氮储槽(6)，所述液氮储槽(6)的液氮储槽进液管路(7)接出液氮分支管路(8)与所述氩气回收换热器(4)的壳程进口连接。

2.根据权利要求1所述的回收液氩储槽内自蒸发氩气的系统，其特征在于，所述液氮分支管路(8)与液氮储槽进液管路(7)接口处高度低于所述液氮储槽进液管路(7)出口高度。

3.根据权利要求1所述的回收液氩储槽内自蒸发氩气的系统，其特征在于，所述氩气回收换热器(4)放置于真空杜瓦罐中。

4.根据权利要求1所述的回收液氩储槽内自蒸发氩气的系统，其特征在于，所述氩气回收换热器(4)的壳程出口与氮气放空管路(10)连接。

5.根据权利要求1所述的回收液氩储槽内自蒸发氩气的系统，其特征在于，所述液氩储槽排气管路(3)、液氩回流管路(5)和液氮分支管路(8)均采用真空绝热保温管道，导热系数小于0.02W/(K·M)。

6.根据权利要求1所述的回收液氩储槽内自蒸发氩气的系统，其特征在于，所述液氩储槽排气管路(3)和液氮分支管路(8)上均设置有热力安全阀(9)。