專利名稱：制取超高純氧的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)分離空氣而制取超高純度的氧的方法和設(shè)備。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及這樣一種方法和設(shè)備，即空氣先被分離成富氮餾分及富氧餾分，然后再經(jīng)精餾以將富氧餾分中的烴、氬和氮除去，從而制得超高純氧。再具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及這樣一種方法和設(shè)備，即先通過(guò)精餾從富氧餾分中除去烴，然后再通過(guò)分餾從該富氧餾分中除去氬及氮。
在已有技術(shù)中，空氣通過(guò)種種低溫精餾工藝而分離成富氮餾分及富氧餾分。有一種方法是，在對(duì)輸入的空氣加壓壓縮及冷卻到適合精餾的溫度后，在一較高壓力塔中精餾成富氧餾分及富氮餾分。此富氧餾分被進(jìn)一步在一與較高壓力塔相連、以形成熱傳遞關(guān)系的較低壓力塔中被提純。這種純化的結(jié)果，氣氮塔頂餾出物和液氧塔底殘存物聚集在較低壓力塔中。較高沸點(diǎn)的組份例如烴傾向于溶縮在液氧中。氬氣，由于它的揮發(fā)性與氧類似，也成為液氧塔底殘存物的一部分。因此，在較低壓力塔中產(chǎn)生的液氧一般都不是超高純度的氧。
在另一種低溫精餾工藝中，空氣在一稱為氮發(fā)生器的單一的塔中被分離。在氮發(fā)生器中，富氧餾分作為塔底殘存物被產(chǎn)生出來(lái)，而高純度富氮餾分則作為塔頂餾出物而產(chǎn)生。富氧餾分，稱為粗液氧，可被用作在氮發(fā)生氣的頂部的塔頂冷凝器中的冷卻劑以為塔提供回流。該富氧餾分在如此提供回流以后就被作為廢料而被排出，其中一部分可以在塔溫或環(huán)境溫度下重新加以壓縮，然后再返回到塔內(nèi)。這種塔，雖然能產(chǎn)生出高純度的氮，但就它本身來(lái)說(shuō)，卻不能生產(chǎn)出超高純度的液氧出來(lái)。
有些設(shè)備應(yīng)用場(chǎng)合需要超高純度的氧產(chǎn)品。例如，在美國(guó)專利4,977,746中，將第一、第二輔助塔與一雙塔組合一起用來(lái)生產(chǎn)超高純氧。在此專利中，從較低壓力塔的液氧槽上方來(lái)的氣體在第一輔助塔中精餾以產(chǎn)生無(wú)烴的氣體塔頂餾出物。該氣體塔頂餾出物然后在第二輔助塔中被蒸餾以產(chǎn)生作為塔底殘存物的超純液氧。美國(guó)專利5,363,656揭示了一種氮發(fā)生器，其中，粗液氧在第二精餾塔中精餾以把氮從粗液氧中分離出來(lái)。所形成的液氧被加熱以被第二精餾塔的重沸器所蒸發(fā)，被蒸發(fā)的氧然后被引入第三精餾塔以產(chǎn)生高純氣氧。然后該高純氣氧被引入一第四精餾塔以使氧，氮，一氧化碳和氬作為塔頂餾出物產(chǎn)生出來(lái)，而超高純液氧則作為塔底殘存物而產(chǎn)生出來(lái)。
已有技術(shù)中的一個(gè)主要問(wèn)題是生產(chǎn)超高純氧需要一筆很大的投資。例如在以上所述的兩個(gè)專利中，需要四只獨(dú)立的蒸餾塔。正如下面將要詳述的，本發(fā)明所提供的產(chǎn)生超高純氧的方法和設(shè)備特別適合于與氮發(fā)生器一起使用以生產(chǎn)出超高純氧及高純度氮。
本發(fā)明提供一種產(chǎn)生超高純氧的方法。這里以及權(quán)項(xiàng)中所用的“超高純氧”一詞是指這樣一種產(chǎn)品氧，它所含的氬低于十億份之100，雜質(zhì)，諸如甲烷，乙炔，丙烷，丙烯等低于10億份之10以及低于10億份之10的氮。這里所用的以及權(quán)利要求中所用的“組成(make-up)”一詞的意思是流的組份(make-up of the stream)而不是用于形成該流的組份的量。
根據(jù)本發(fā)明的方法，先用低溫精餾工藝在一蒸餾塔內(nèi)把空氣分離成富氧餾分及富氮餾分(oxygen and nitrogen rich fractions)。該低溫精餾工藝包括形成一由富氧餾分組成的經(jīng)閥膨脹的冷卻劑流(valve expanded coolant stream)。通過(guò)在閥膨脹的冷卻劑流和富氮流之間的間接熱交換而使由富氮餾分組成的富氮流被冷凝。這種冷凝使冷卻劑流完全蒸發(fā)而形成蒸發(fā)的冷卻劑流。然后用至少一部分富氮流回流給蒸餾塔。一部分蒸發(fā)的冷卻劑流被壓縮到蒸餾塔的壓力以形成一壓縮的粗氧流。在該壓縮的粗氧流被冷卻之后，就被引入到蒸餾塔里。
由一部分壓縮的粗氧流所形成的第一支流，在被冷卻之后，在一精餾塔內(nèi)被精餾。這一過(guò)程在精餾塔內(nèi)產(chǎn)生了一基本上無(wú)烴的塔頂餾出物(tower overhead)和液體餾分，該液體餾分則作為塔底殘存物(column bottoms)以包括烴的較高沸點(diǎn)雜質(zhì)的形式聚集起來(lái)。一第二支流由一部分由富氧餾分組成的粗氧流(crude oxygen stream)形成。此外，由基本上無(wú)烴的塔頂餾出物形成一無(wú)烴流(hydrocarbon-free strean)。此第二支流與該無(wú)烴流間接地進(jìn)行熱交換以冷凝此無(wú)烴流。精餾塔以部分無(wú)烴流作為回流，而該無(wú)烴流的另一部分被引入分餾塔以除去氬和氮以產(chǎn)生作為塔底殘存物的超高純氧。部分超高純度氧在逆著至少部分第二支流的情況下蒸發(fā)以在分餾塔內(nèi)產(chǎn)生沸騰。精餾塔的液體餾分流(stream of the liquid fraction)與至少部分第二支流混合以產(chǎn)生一混合流。該混合流與其余部分的粗氧流混合以形成冷卻劑流。至此，超高純氧流作為產(chǎn)品從分餾塔內(nèi)取出。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是提供一種制取超高純氧的設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的這方面，本發(fā)明的分離空氣的設(shè)備包括一主熱交換裝置，用以把經(jīng)壓縮和凈化的空氣壓縮到適于精餾的溫度；以及一連接至主熱交換裝置的蒸餾塔(distillation column)以把經(jīng)壓縮和凈化的空氣分離成富氧餾分和富氮餾分；一第一塔頂冷凝器(first head con-denser)連接至該蒸餾塔以使由富氮餾分組成的富氮流(nitrogenrich stream)通過(guò)與由富氧餾分組成的冷卻劑流的間接熱交換被冷凝。該蒸餾塔至少以部分富氮流作為回流。一再循環(huán)壓縮機(jī)連接在主熱交換裝置及第一塔頂冷凝器之間以使至少部分冷卻劑流被壓縮到蒸餾塔的塔壓，從而形成一被壓縮的粗氧流，該粗氧流然后被冷卻至蒸餾塔的溫度。本發(fā)明又設(shè)一精餾塔(rectification column)，它與蒸餾塔一起連接至主熱交換器以使部分被壓縮的粗氧流返回到蒸餾塔，而由壓縮的粗氧流的其余部分形成的第一支流被引入該精餾塔。該精餾塔的結(jié)構(gòu)可以精餾包含在第一支流內(nèi)的富氧餾分從而產(chǎn)生基本上無(wú)烴的塔頂餾出物和一作為塔底沉積物的液體餾分，該液體餾分則以包括烴在內(nèi)的較高沸點(diǎn)雜質(zhì)的形式而聚集在一起。一第二塔頂冷凝器連接于精餾塔以接受由富氧餾分組成的粗氧流的一部分形成的一第二支流。此第二塔頂冷凝器的作用是在第二支流和由無(wú)烴的塔頂餾出物組成的無(wú)烴流之間進(jìn)行間接熱交換。此過(guò)程使無(wú)烴流冷凝。一部分無(wú)烴流則回流到精餾塔中。
另有一分餾塔(stripping column)連接至第二塔頂冷凝器以接受另一部分經(jīng)冷凝后的無(wú)烴流。該分餾塔的結(jié)構(gòu)是可以通過(guò)分餾以從另一部分無(wú)烴流中除去氬和氮以產(chǎn)生作為塔底殘存物的超高純氧。有一膨脹閥設(shè)置在所述分餾塔和所述第二塔頂冷凝器之間以利于從所述另一無(wú)烴流通過(guò)分餾除去氬和氮。一熱交換器連接在第二塔頂冷凝器和分餾塔之間以在冷凝所述無(wú)烴流之后逆著至少部分第二支流蒸發(fā)部分超高純氧，從而在分餾塔內(nèi)產(chǎn)生沸騰。該精餾塔及熱交換器連接起來(lái)以把精餾塔的液體餾分流和第二支流的至少一部分混合，從而形成一混合流。還設(shè)有一裝置把粗氧流的其余部分和該混合流混合，從而形成冷卻劑流。該裝置也把所述冷卻劑流膨脹至使富氮流冷凝所需的足夠低的溫度。此外還設(shè)有一用以把超高純氧流從分餾塔中作為產(chǎn)品取出的裝置。
本發(fā)明與已有技術(shù)的不同之處在于使用了三個(gè)塔(而不是四個(gè)塔)以在壓力下制取超高純氧產(chǎn)品。與已有技術(shù)不同，本發(fā)明對(duì)經(jīng)壓縮的粗氧流進(jìn)行精餾以避免萬(wàn)一出現(xiàn)烴產(chǎn)物。此后在低壓下工作的分餾塔從產(chǎn)品中除掉氬及氮以產(chǎn)生超高純氧產(chǎn)品。本發(fā)明的另一特點(diǎn)是粗液氧既用來(lái)冷凝精餾塔中的塔頂餾出物，又用來(lái)蒸發(fā)分餾塔中的超高純氧。這一結(jié)構(gòu)安排簡(jiǎn)化了按照本發(fā)明設(shè)計(jì)的設(shè)備的管路的鋪設(shè)。本發(fā)明還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它可以和氮發(fā)生器結(jié)合在一起，以對(duì)已經(jīng)在塔頂冷凝器中用作冷卻劑的粗液氧加以再壓縮以把它再循環(huán)到該氮發(fā)生器中去。這樣一種氮發(fā)生器的方案可以在美國(guó)專利4966,002中找到。
雖然本發(fā)明的說(shuō)明書結(jié)合權(quán)利要求書清楚地指出了申請(qǐng)人認(rèn)為是本發(fā)明主題的內(nèi)容，但是我們認(rèn)為結(jié)合附圖
的描述將使本發(fā)明能被更好地理解。本發(fā)明的附圖只有一個(gè)，其中示出了一種根據(jù)本發(fā)明方法運(yùn)行的空氣分離設(shè)備的示意圖。
請(qǐng)參閱附圖。圖中的空氣分離設(shè)備1是用來(lái)生產(chǎn)高純度氣氮及超高純液氧的。這里應(yīng)該指出的是，本發(fā)明同樣適用于生產(chǎn)比空氣分離設(shè)備1的純度更低些的氮?dú)?。如圖所示，空氣先經(jīng)管道12進(jìn)入過(guò)濾器10被過(guò)濾，然后，在壓縮機(jī)12中進(jìn)行壓縮。壓縮產(chǎn)生的熱由后冷卻器14除去。然后空氣在一預(yù)凈化裝置16中經(jīng)過(guò)初步處理以除去二氧化碳和水蒸氣。然后空氣在一主熱交換器中被冷卻到適宜于作精餾的溫度。在本實(shí)施例中精餾使空氣部分液化而形成一空氣流20。蒸餾塔24把空氣分離成富氧餾分，該富氧餾分聚集在蒸餾塔24的槽區(qū)或底部區(qū)域26之內(nèi)。而高純度富氮餾分則作為塔頂餾出物聚集在蒸餾塔24的頂部區(qū)域28。
一第一塔頂冷凝器30與蒸餾塔34相連，使由富氮餾分組成的富氮流32通過(guò)與聚集在蒸餾塔24的槽部26的富氧餾分組成的冷卻劑流33的間接熱交換而被冷凝。這形成了冷凝的富氮流34，該富氮流被引入蒸餾塔24的頂部區(qū)域28作為回流。部分富氮流32可以作為氣氮產(chǎn)品流36而取出并在主熱交換器18中被加熱。在一適當(dāng)?shù)那闆r下，也可以從部分冷凝富氮流34形成液氮產(chǎn)品流。在這方面，這里以及權(quán)利要求書中所用的“高純度氮”一詞是指其中氧的含量低于約10億分之100(體積)的氮。
冷卻劑流33部分地由從蒸餾塔24的底部區(qū)域26取出的粗氧流38形成。設(shè)置一膨脹閥40以通過(guò)閥的膨脹使部分粗氧流38得以膨脹而降溫(產(chǎn)生冷卻劑流33)到一足夠低的溫度以在第一塔頂冷凝器30中冷凝富氮流32。形成的一被蒸發(fā)的冷卻劑流42是蒸發(fā)的粗液氧。一部分蒸發(fā)的冷卻劑流42在再循環(huán)壓縮機(jī)44內(nèi)被再壓縮到蒸餾塔24的塔壓。此被再壓縮的冷卻劑流形成一被壓縮的粗氧流46。該再循環(huán)壓縮機(jī)被連接在主熱交換器18和第一塔頭冷凝器30之間，以使被壓縮的粗氧流46被冷地到蒸餾塔24工作時(shí)的精餾溫度。蒸餾塔24連接到主熱交換器18以使被壓縮的粗氧流46的一部分47被引入蒸餾塔24的底部區(qū)域26。
一精餾塔48也連接到主熱交換器18以接受一第一支流50，該支流由在主熱交換器18內(nèi)冷卻后被壓縮的粗氧流46的其余部分形成的。精餾塔48的結(jié)構(gòu)是可用以對(duì)包含在第一支流50內(nèi)的粗氧進(jìn)行精餾以產(chǎn)生一基本上無(wú)烴的塔頂餾出物及一作為塔底殘存物的液態(tài)餾分。塔底殘存物中聚集著烴。通常，第一支流50包含45％(體積)的氧，其余部分是氮，氬，和較高沸點(diǎn)雜質(zhì)例如甲烷，氪和氙。這些較高沸點(diǎn)雜質(zhì)的濃度在第一支流50內(nèi)大致為百萬(wàn)分之十。在精餾之后，塔頂餾出物的濃度大致是氧30％(體積)，低于10億分之0.1的甲烷以及約
％的氬，其余的是氮。
形成的一第二支流52由一部分粗氧流38組成。一第二塔頂冷凝器54與精餾塔48相連以接受第二支流52并在第二支流52和由基本上無(wú)烴塔頂餾出物組成的無(wú)烴流56之間間接地進(jìn)行熱交換。此第二塔頂冷凝器54的作用是冷凝無(wú)烴流56并將一部分無(wú)烴流56返回至精餾塔48作為回流58。
一分餾塔60與第二塔頂冷凝器54相連以接受在第二塔頂冷凝器54內(nèi)冷凝后的另一部分無(wú)烴流56。該分餾塔60的結(jié)構(gòu)可以從另一部分無(wú)烴流56中去掉氬和氮以產(chǎn)生作為塔底殘存物的超高純氧。一膨脹閥64設(shè)在分餾塔60和第二塔頂冷凝器54之間以通過(guò)閥將該無(wú)烴流的“另一部分62”膨脹后降至低壓。此低壓使分餾塔60在一足夠低的壓力下工作以利于從氧中同時(shí)分離氬和氮而產(chǎn)生超高純液氧。一熱交換器或重沸器66連接至第二塔頂冷凝器54及分餾塔60以用在冷凝無(wú)烴流56后的第二支流52的一部分蒸發(fā)部分超高純氧。這一過(guò)程使超高純液氧蒸發(fā)以在分餾塔60內(nèi)產(chǎn)生沸騰及部分第二支流52發(fā)生冷凝。
精餾塔48的液體餾分流48以及部分第二支流52分別在膨脹閥68及69中被膨脹后混合成一混合流70。在通過(guò)閥40被膨脹后，具有粗氧流38的壓力的混合流70與在形成第二支流52后保留下來(lái)的粗氧流38的一存留部分混合。此混合過(guò)程產(chǎn)生冷卻劑流33。
在分餾塔內(nèi)，不是第二支流52的所有都要使超高純液氧進(jìn)行沸騰的。因此，一旁流或分流72可以從第二支流52中、位于第二塔頂冷凝器54的下游處取出，并與冷卻劑流33(在其蒸發(fā)后)混合以形成被蒸發(fā)的冷卻劑流42。壓力的降低是通過(guò)膨脹閥74完成的。但是，這不是必須的。如果不用的話，所有的第二支流52都可以用來(lái)在分餾塔60內(nèi)使超高純液氧沸騰。
為了給空氣分離設(shè)備1提供制冷從而使熱泄漏及熱端熱交換器(warm end heat exchanger)的損失等得以補(bǔ)償，從被蒸發(fā)的冷卻劑流42的另一部分形成一第三支流76。此第三支流76最好是部分熱的，所謂“部分熱”是指其熱度處在主熱交換器18的冷端溫度和熱端溫度之間。然后此第三支流在渦輪膨脹機(jī)78中加以膨脹以產(chǎn)生致冷。如圖所示，渦輪膨脹機(jī)78與一再循環(huán)壓縮機(jī)44相連以用至少渦輪膨脹器所作的一部分功來(lái)為再循環(huán)壓縮機(jī)所用。主要包含氬和氮的分餾塔60內(nèi)的塔頂餾出物可以與所形成的被渦輪膨脹的膨脹流80混合以產(chǎn)生廢氮流82，這股廢氮流在主熱交換器18中完全加熱到主熱交換器18熱端的溫度。
在分餾塔60內(nèi)的、所形成的超高純液氧包含的是氧，不到10億分之三(體積)的烴如甲烷，乙炔，丙烷及丙烯，不到10億分之50(體積)的氬和不到10億分之一(體積)的氮。超高純液氧流可以作為產(chǎn)品流84從部分流過(guò)熱交換器66的再循環(huán)沸騰流(recirculating boil-up stream)86中取出以使分餾塔60沸騰。可以理解的是，如果需要超高純氧成為氣態(tài)產(chǎn)品，產(chǎn)品流的一部分或全部可以通過(guò)一另外的蒸發(fā)器而被蒸發(fā)，或者從分餾塔60，并通過(guò)主熱交換器18而作為蒸氣取出。
雖然本發(fā)明是通過(guò)一較佳實(shí)施例來(lái)敘述的，但是，可以理解，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在不離開本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和范圍的情況下完全可以對(duì)本發(fā)明及其實(shí)施例作出種種的改變和增刪。這些變化和增刪均擬落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種制取超高純氧的方法，該方法包括通過(guò)低溫精餾工藝將空氣在一蒸餾塔內(nèi)分離成富氧餾分及富氮餾分；所述低溫精餾工藝包括形成一通過(guò)閥膨脹的冷卻劑流，該冷卻劑流由所述氧富餾分組成；通過(guò)在所述閥膨脹冷卻劑流與所述富氮流之間的間接熱交換把一由富氮餾分組成的富氮流加以冷凝，從而形成一蒸發(fā)冷卻劑流，并且用至少部分所述富氮流作為蒸餾塔的回流；壓縮至少一部分所述蒸發(fā)的冷卻劑流至所述蒸餾塔的塔壓力以形成一壓縮的粗氧流，及冷卻所述被壓縮的粗氧流并把部分所述被壓縮的粗氧流引入所述蒸餾塔內(nèi)，從冷卻后的所述被壓縮的粗氧流的存留部分形成一第一支流；在精餾塔中精餾所述第一支流以在所述分餾塔內(nèi)產(chǎn)生一基本無(wú)烴的塔頂餾出物及一作為塔底殘存物的液態(tài)餾分，塔底殘存物中聚集了包括烴在內(nèi)的較高沸點(diǎn)雜質(zhì)；從由所述氧富餾分組成的粗氧流的一部分形成一第二支流；從所述基本無(wú)烴的塔頂餾出物形成一無(wú)烴流；在所述第二支流和所述無(wú)烴流之間進(jìn)行間接熱交換以冷凝所述無(wú)烴流；以部分所述無(wú)烴流作為精餾塔的回流，并把另一部分無(wú)烴流引入分餾塔以從中除去氬和氮而產(chǎn)生作為塔底殘存物的超高純氧；用至少部分所述第二支流蒸發(fā)部分所述超高純氧以在所述分餾塔中產(chǎn)生沸騰，將所述精餾塔的所述液態(tài)餾分流與至少部分第二支流混合以產(chǎn)生一混合流，并且把所述混合流與所述粗氧流的一存留部分混合以形成所述冷卻劑流；以及，從所述分餾塔取出超高純氧流作為產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，部分所述蒸發(fā)冷卻劑流在所述蒸餾塔的溫度下被壓縮；
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，它進(jìn)一步包括從所述蒸發(fā)的冷卻劑流的又一部分形成一第三支流；膨脹所述第三支流，用所述膨脹所作的功供所述低溫精餾工藝致冷；利用至少一部分膨脹的功來(lái)壓縮所述蒸發(fā)的冷卻劑流。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述空氣被壓縮，凈化，冷卻至適合于精餾的溫度；經(jīng)過(guò)冷凝后的部分所述富氮流的一部分形成一產(chǎn)品流；從在所述分餾塔內(nèi)產(chǎn)生的塔頂餾出物形成一廢流；以及所述空氣和所述至少部分所述壓縮的粗氧流通過(guò)與所述產(chǎn)品、廢流及所述第三支流間接熱交換而得到冷卻。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述空氣被分離因此所述富氮餾分是高純度氮。
6.一種用以制取超高純氧產(chǎn)品的設(shè)備包括一空氣分離設(shè)備，該設(shè)備包括一主熱交換裝置用以冷卻經(jīng)壓縮和凈化的空氣至適合于對(duì)該空氣進(jìn)行精餾的溫度，一蒸餾塔與所述主熱交換器裝置相連以將所述經(jīng)壓縮和凈化的空氣分離成富氧餾分及富氮餾分；一第一塔頂冷凝器與所述蒸餾塔相連，使由所述富氮餾分所組成的富氮流通過(guò)與由富氧餾分組成的冷卻劑流的間接熱交換而被冷凝，從而形成一蒸發(fā)的冷卻劑流，且以至少一部分所述富氮流作為對(duì)所述蒸餾塔的回流；以及一再循環(huán)壓縮機(jī)連接在所述主熱交換裝置及所述第一塔頂冷凝器之間，使至少部分蒸發(fā)的冷卻劑流被壓縮到蒸餾塔的塔壓，從而形成一被壓縮的粗氧流，然后，所述被壓縮的粗氧流被冷卻至所述溫度。一精餾塔；所述蒸餾塔及所述精餾塔連接至所述主熱交換裝置，以使所述部分被壓縮的粗氧流返回至所述蒸餾塔以及一由所述粗氧流的其余部分形成的第一支流被引入所述精餾塔；所述精餾塔的結(jié)構(gòu)可以將包含在所述第一支流內(nèi)的所述富氧餾分進(jìn)行精餾，從而產(chǎn)生一基本上無(wú)烴的塔頂餾出物以及一作為塔底殘存物的液態(tài)餾分，此塔底沉積物聚集著包括烴在內(nèi)的較高沸點(diǎn)雜質(zhì)；一第二塔頂冷凝器連接至精餾塔，以用于接受由所述富氧餾分組成的粗氧流的一部分形成的第二支流，以及用于在所述第二支流及一由所述無(wú)烴塔頂餾出物組成的無(wú)烴流之間進(jìn)行間接熱交換，從而冷凝所述無(wú)烴流以及把一部分所述無(wú)烴流返回到精餾塔作為回流；一分餾塔連接至所述第二塔頂冷凝器以接受另一部分經(jīng)冷凝后的無(wú)烴流；所述分餾塔的結(jié)構(gòu)可以從所述另一無(wú)烴流中除去氬和氮以產(chǎn)生作為塔底殘存物的超純氧；一膨脹閥設(shè)置在所述分餾塔和所述第二塔頂冷凝器之間以利于從所述另一無(wú)烴流中除去氬和氮；一熱交換裝置連接于所述第二塔頂冷凝器和所述分餾塔以配用至少一部分在冷凝所述無(wú)烴流后的所述第二支流而蒸發(fā)部分超高純氧，以在分餾塔內(nèi)產(chǎn)生沸騰；所述精餾塔及所述熱交換裝置連接起來(lái)以把所述精餾塔的所述液態(tài)餾分和至少部分所述第二支流相混合，從而產(chǎn)生一混合流；把所述粗氧流的一其余部分與所述混合流混合起來(lái)的裝置，用以形成所述冷卻劑流，并將所述冷卻劑流膨脹至一為冷凝所述富氮流足夠低的溫度；以及，從所述分餾塔取出作為產(chǎn)品的超高純氧流的裝置。
7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述再循環(huán)壓縮機(jī)連接至所述主熱交換裝置以使部分所述被蒸發(fā)的冷卻劑流在所述蒸餾塔的溫度下被壓縮。
8.如權(quán)利要求6或7所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括動(dòng)力膨脹裝置，它用來(lái)膨脹經(jīng)部分加熱的、由另一部分所述蒸發(fā)冷卻劑流形成的第三支流，用其膨脹功供低溫精餾工藝致冷；以及，所述動(dòng)力膨脹裝置連接于所述再循環(huán)壓縮機(jī)以使至少部分膨脹功可被用于壓縮所述粗氧流。
全文摘要
一種制取超高純度氧產(chǎn)品的方法及設(shè)備，其中運(yùn)用一氮發(fā)生器以產(chǎn)生富氮餾分及富氧餾分塔底殘存物。部分富氧餾分可以在精餾塔內(nèi)在其塔壓下再處理以產(chǎn)生諸如甲烷、乙炔，丙烷及丙烯等烴的含量很低的塔頂餾出物。在精餾塔內(nèi)的塔頂冷凝器進(jìn)行液化后，部分冷凝物再在分餾塔中進(jìn)一步處理以產(chǎn)生可以作為產(chǎn)品取出的超高純液氧塔底殘存物。
文檔編號(hào)F25J3/04GK1158978SQ9610692
公開日1997年9月10日 申請(qǐng)日期1996年6月26日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月26日
發(fā)明者約瑟夫P·瑙莫維茨, 羅伯特A·莫斯特勞 申請(qǐng)人:波克股份有限公司