[发明专利]一种氮气循环低温精馏粗氩气提纯液化装置及其使用方法

权利要求书

1.一种氮气循环低温精馏粗氩气提纯液化装置，它包括原料粗氩气压缩机（2）、循环氮气压缩机（17）、高低温膨胀机制冷系统、冷箱系统，其特征在于：所述原料粗氩气压缩机（2）前方连接原料粗氩气管网，后方设置冷箱系统，该冷箱系统一端与高低温膨胀机制冷系统连接，另一端与循环氮气压缩机（17）连接，所述冷箱系统包括相互连接的板式换热器（4）、除氮塔（5）、除氧塔（9）和精氩塔（13），高低温膨胀机制冷系统包括高温膨胀机膨胀端（34）以及依次连接的高低温膨胀机增压端、低温膨胀机膨胀端（41）三部分，其中高低温膨胀机增压端由低温膨胀机增压端（36）、低温膨胀机增压端后冷却器（37）、高温膨胀机增压端（38）和高温膨胀机增压端后冷却器（39）组成，原料粗氩气通过管网进入原料粗氩气压缩机（2）进行压缩后，送入冷箱系统，原料粗氩气在冷箱系统内经板式换热器（4）冷却至饱和后，送入除氮塔（5）精馏除去大部分氮气杂质及部分氧杂质，得到低压液氧（7）、富氩氧气（8）和低压废气（6），富氩氧气（8）送入除氧塔（9）再进一步除去氧杂质得到粗氩气（10），送入精氩塔（13）提纯后得到纯液氩（15）。

2.根据权利要求1所述的氮气循环低温精馏粗氩气提纯液化装置，其特征在于：所述循环氮气压缩机（17）前方为管网，后方连接高低温膨胀制冷系统及冷箱系统，来自管网的常压氮气（16）经循环氮气压缩机（17）加压后，一部分中抽去冷箱系统作为各个精馏塔的循环冷热源，最后以常压氮气状态返回循环氮气压缩机（17）入口，一部分从循环氮气压缩机（17）末级抽出作为高温膨胀量（33），去冷箱系统冷却后进入高温膨胀机膨胀端（34）膨胀制冷后，经冷箱系统复热返流回循环氮气压缩机（17）入口，最后一部分作为低温膨胀量（35），去高低温膨胀机增压端继续增压冷却后，进入去冷箱系统冷却后进入低温膨胀机膨胀端（41）膨胀制冷后，经冷箱系统复热返流回循环氮气压缩机（17）入口。

3.根据权利要求1所述的氮气循环低温精馏粗氩气提纯液化装置，其特征在于：所述除氮塔（5）底部设置一台第一蒸发器（22），原料粗氩气冷却至饱和后送入除氮塔（5）中下部参与精馏，精馏后从除氮塔（5）底部获得低压液氧（7），顶部获得低压废气（6），中部获得富氩氧气（8），低压液氧（7）直接出冷箱送入液氧贮槽，低压废气（6）出塔后进入板式换热器（4）与正流气体换热后，复热至常温出冷箱放空，富氩氧气（8）送入除氧塔底部参与精馏，第一蒸发器（22）的热源为经板式换热器（4）冷却至饱和的循环氮气压缩机（17）的中抽氮气。

4.根据权利要求1所述的氮气循环低温精馏粗氩气提纯液化装置，其特征在于：所述除氧塔（9）顶部设置一台第一冷凝器（31），来自除氮塔（5）中部的富氩氧气（8）进入除氧塔（9）底部参与精馏，从除氧塔（9）顶部获得含氧的粗氩气（10），从除氧塔（9）底部获得粗液氧（11），粗氩气（10）送入精氩塔进一步精馏，粗液氧（11）送入循环粗液氧泵（12），加压后送回除氮塔（5）中部继续精馏，除氧塔（9）顶部第一冷凝器（31）的热源为经板式换热器（4）冷却至饱和的循环氮气压缩机（17）的中抽氮气。

5.根据权利要求1所述的氮气循环低温精馏粗氩气提纯液化装置，其特征在于：所述精氩塔（13）底部设置一台第二蒸发器（25），顶部设置一台第二冷凝器（27），来自除氧塔（9）顶部的粗氩气（10）进入精氩塔（13）中部参与精馏，从精氩塔（13）顶部获得余气（14），从精氩塔（13）底部获得纯液氩（15），余气（14）出冷箱后直接放空，纯液氩（15）出冷箱送入液氩贮槽，第二蒸发器（25）的热源为出第一气液分离器（19）的饱和低压氮气，第二冷凝器（27）的冷源为出第二蒸发器（25）的液氮及出第一气液分离器（19）的饱和低压液氮。