[发明专利]一种5N高纯液氧液氮液氩液氢联产装置

说明书

本发明公开了一种5N高纯液氧液氮液氩液氢联产装置，涉及液氧液氮液氩液氢联产领域，包括深冷空气分离单元，膨胀发电单元，质子膜水电解制氢单元，高纯氧液化单元，氢液化预冷单元，Claude循环氢气液化单元，深冷空气分离单元产出气态与液态工业纯氧，气态与液态高纯氮，气态与液态高纯氩。本发明采用膨胀机带发电机的模式，在空分工艺膨胀制冷环节通过发电机自产电能，实现能源回收，深冷空气分离工艺，质子膜高效制氢工艺，氢液化工艺有机结合在一起，充分利用各工艺对冷量分配，膨胀做功，高效换热，气体回收利用等技术结合，实现更绿色环保节能的综合联产，联产方式可实现各单元间使用统一控制系统进行工艺控制，实现更优化控制方式。

技术领域

本发明涉及领液氧液氮液氩液氢联产域，具体为一种5N高纯液氧液氮液氩液氢联产装置。

背景技术

随着国内工业制造的技术升级，高纯气体的需求逐年增加；传统空分装置能够生产纯度为5N(99.999％)的液氮，液氩产品，但通常不生产纯度为 5N(99.999％)的液氧，液氢产品，本发明将结合深冷空分工艺，质子膜水电解制氢工艺，氢气液化工艺，充分利用三个工艺的优势特性，实现合理的低温冷量分配，膨胀做功生产绿色电能，高效质子膜水电解高纯氧气与氢气生产与液化，将传统空分的气体产品从工业纯氧，高纯氮，高纯氩扩展增加电子级高纯氧，与电子级高纯氢两个气体产品。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种5N高纯液氧液氮液氩液氢联产装置，以解决液氧液氮液氩液氢生产工作效率低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种5N高纯液氧液氮液氩液氢联产装置，包括深冷空气分离单元，膨胀发电单元，质子膜水电解制氢单元，高纯氧液化单元，氢液化预冷单元，Claude循环氢气液化单元，其特征在于：所述深冷空气分离单元产出气态与液态工业纯氧，气态与液态高纯氮，气态与液态高纯氩，所述质子膜水电解制氢单元产出高纯氧，高纯氢，并在高纯氧液化单元，氢液化预冷单元，Claude循环氢气液化单元产出液态高纯氧，液态高纯氢。

深冷空气分离单元流程可设计成膨胀制冷带发电机模式，所述膨胀发电单元可生产符合装置生产用电要求的电力；

所述质子膜水电解单元通过电解水可生产高纯氧气与高纯氢气，所述高纯氧液化单元为质子膜水电解单元生产的高纯氧气通过高效换热器与来自深冷空气分离单元的液氮进行热交换，气体高纯氧气被液化后作为液体产品送入高纯液氧储槽储存；

所述氢液化预冷单元为质子膜水电解制氢单元生产的高纯氢气通过高效换热器与来自深冷空气分离单元的液氮进行热交换，气体高纯氢气经过换热后温度降低至80K～85K；

所述Claude循环氢气液化单元中，氢气在液化过程中，经过正-仲转换、高压喷射，氢气被液化并送入液氢储槽作为产品储存。

本发明进一步设置为，所述液态高纯氮为高纯氧液化单元和高纯氢氢液化预冷单元提供冷源。

本发明进一步设置为，通过做冷源使用的液态高纯氮经过热交换被复热后的气态高纯氮可送入深冷空气分离单元高纯气氮管道回收利用。

本发明进一步设置为，所述气体高纯氢气经过换热预冷后再送入Claude 循环氢气液化单元；这所述质子膜水电解制氢单元生产氢气使用的电力可以部分来自所述发电单元的电力。

综上所述，本发明主要具有以下有益效果：