[发明专利]一种模块化氩回收液化器及氩回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种氩回收液化器及氩回收方法，尤其是一种能形成一个独立模块的氩回收液化器及氩回收方法，主要应用于全精馏无氢制氩的空分流程，是以回收并液化产品氩气以再次参与氩精馏为目的的空分设备，属于空气分离精馏制氩流程中的后续氩回收辅助工艺。

背景技术

空分设备全精馏无氢制氩是目前较为主流的制氩方式，其常规工艺流程如图1所示。从氧氮精馏主塔的上塔C2适当位置抽取气相氩馏分（含氩8%~10%），进入粗氩塔进行精馏。因为该工艺要求粗氩塔的理论塔板数较多，塔高不利于安装运输及垂直度的保证，所以通常粗氩塔分为粗氩塔ⅠC701和粗氩塔ⅡC702两段。过冷器E2后的液空在粗氩塔Ⅱ顶部的粗氩冷凝器K702内液化粗氩塔Ⅱ中上升的粗氩气，大部分冷凝液作为回流液回流粗氩塔Ⅱ。未被冷凝的粗氩气进入纯氩塔C703中部进行氩和氮的分离，最终在纯氩塔底部的纯氩蒸发器K704中得到高纯度的产品液氩。

然而，氩在空气中的含量为0.932%，一般空分对氩的提取率在70%~90%，也就是一套能处理10000标方空气量的空分设备只能生产约70标方的产品氩。因此，氩的生产成本及单位能耗是相当可观的。加之制氩工艺流程控制调试相对氧氮要复杂，而且氩气在焊接、炼钢、半导体制造等等领域都有必不可少的使用，所以氩也一度成为高经济性的产品气源。

但是另一方面，产品氩在贮槽贮存，由于贮槽本身的压力控制要求以及自然蒸发率的存在，不可避免会流失一部分产品氩气。还有，在产品氩的后备系统使用中，如预冷泵体、管路，低温泵气排放，残液流失等都会造成一部分产品氩的浪费。

所以，在空分装置消耗大量能源提取氩，以及氩市场供求关系紧张的情况下，这种产品氩的流失无论是从经济性方面考虑还是从设计性角度斟酌都是有所不足的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种可简单的融入原工艺流程中，有效的对放空浪费的氩气进行回收再次利用，使其与原流程相对独立，安装及控制都灵活便捷，安全性好的模块化氩回收液化器及氩回收方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种模块化的氩回收液化器, 它包括一内设有板式换热芯体的液化器体，所述液化器体内由所述板式换热芯体分隔为上腔和下腔，且板式换热芯体垂直向上布置在上腔中；所述上腔的中部一侧设置有液氮进口，液化器体的顶部或上部设置有连通上腔的氮气出口；上腔的下部一侧设置有液氮排出口；

所述的下腔上部一侧设置有氩气进口，液化器体的底部设置有连通下腔的液氩出口，而在板式换热芯体的顶部设置有连通下腔的不凝气吹除口；

所述上腔的一侧壁上设置有上下两个连接有同一个液面计的阀接口，在所述上腔和下腔的侧壁上分别还设置有各连接于一能读取压力信号并传输至各自相连自动控制阀的上智能压力计和下智能压力计的接口。

本发明所述的氩气进口通过一氩气截止阀和/或氩气止回阀及连接管道连接于氩气储槽；所述的液氩出口通过一液氩截止阀连接液氩出管，并在液氩截止阀的前部设置有一连接氩分析仪的氩分析测点；

所述板式换热芯体顶部设置的不凝气吹除口通过一排气截止阀连接余气排放管；

所述液氮进口通过一液氮自动控制阀连接液氮储槽或液氮源，且所述自动控制阀与下腔中的下智能压力计相连接；

所述氮气出口通过连接一氮气自动控制阀连接对外排输的连接管，且所述氮气自动控制阀与上腔中的上智能压力计相连接；

所述上腔设置的液氮排出口通过一排液截止阀连接排液管。

所述板式换热芯体中的位于上腔中的液氮蒸发通道与位于下腔中的氩气冷凝通道为单叠布置结构。

一种利用上述模块化的氩回收液化器进行氩回收的方法，所述的方法主要包括如下工序：

氩气经过氩气止回阀Vg和截止阀Vc进入氩回收模块中的液化器体的下腔；同时液氮进口阀Vb根据下腔智能压力计的压力PI1调整开度，使适当流量的液氮进入液化器体上腔中，在上腔中建立起适当的液氮液位LI，板式换热芯体大部分浸没在液氮中，从而使换热器体的氩通道与液氮形成一个合理的换热面积；

回收氩气在换热芯体中液化后流入下腔底部积聚，通过对氩的分析测点对液氩进行纯度分析，并根据所测氩的纯度作如下处理：（1）氩纯度仍在产品氩的纯度要求范围内，此时则可直接将回收液氩作为产品回收进贮槽；（2）氩纯度由于管路微漏等不同原因已经低于产品的纯度规格，但氩含量仍相对较高（如>80%），此时可排入粗氩塔Ⅱ再次进行氩精馏。