專利名稱：與超高純度氮凈化器相結(jié)合的超高純度氧蒸餾裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于由標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧生產(chǎn)超高純度液氧。
對(duì)各種各樣工業(yè)方法提供低溫性能的液化常壓氣體例如氧、氮、氬等在工業(yè)上的使用日益增多，特別是在電子工業(yè)中對(duì)超高純度氣體的需要量更有增加。通常，給電子工業(yè)建立一家新的超高純度氣體廠所需要的時(shí)間卻是長到不合乎要求。因而就需要有一種稱為預(yù)裝移動(dòng)系統(tǒng)的預(yù)裝移動(dòng)式“拖運(yùn)機(jī)”，該機(jī)可以輕易地與一較大的系統(tǒng)相結(jié)合，還可用適當(dāng)?shù)男噬a(chǎn)超高純度氣體。
對(duì)于生產(chǎn)超高純度氧有一些已知的方法。這些方法均針對(duì)通過低溫精餾空氣、而不是通過凈化標(biāo)準(zhǔn)級(jí)氧來生產(chǎn)超高純度氧(有時(shí)還有氮)。例如美國專利號(hào)4,560,397；4,615,716；4,977,746；5,049,173；和5,195,324均公開這類方法。由直接精餾空氣來生產(chǎn)超高純度液氧的耗能小于先生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧、再接著蒸餾標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧至超高純度液氧的耗能。
在有些情況下，超高純度氧是通過蒸餾標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧來生產(chǎn)的。例如美國專利號(hào)3,363,427公開一種凈化標(biāo)準(zhǔn)級(jí)氧的方法。該法是在一單蒸餾塔內(nèi)在常壓下完成的。美國專利號(hào)4,780,118和法國專利申請(qǐng)?zhí)?,640,032公開了由標(biāo)準(zhǔn)級(jí)氧生產(chǎn)超高純度氧的低溫方法。按照公開的這些參考文獻(xiàn)將這些蒸餾塔排成“直接順序”，其中氬作為第一塔的一塔頂產(chǎn)物被提取，而剩余混合物則在第二塔內(nèi)被分離成超高純度氧和一富烴廢物流。另一方面美國專利號(hào)4,867,772公開除“間接順序”以外的同一方法，其中所有重雜質(zhì)(例如烴)是在第一塔底部被提取的，而氬和氧的剩余混合物則是在第二塔內(nèi)被分離的。
美國專利號(hào)4,869,741中描述了一種生產(chǎn)超高純度氧的方法。該法利用一蒸餾塔系統(tǒng)，其中蒸餾塔包含一主塔和一側(cè)汽提塔。重沸和回流比由氮循環(huán)來控制。該系統(tǒng)需要使用一再循環(huán)壓氣機(jī)和相關(guān)的換熱器，該法導(dǎo)致一復(fù)雜而有很大能耗的工藝流程圖。


圖1為一種代表′741專利方法的示意圖，其中超高純度液氧是從標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧獲取的。該法包括若干耗能器。例如，一換熱器18被用來加熱管路17內(nèi)的低壓氣氮至接近環(huán)境溫度。然后將該熱氣氮在再循環(huán)壓氣機(jī)19內(nèi)壓縮至較高壓力。然后將該物流用換熱器20內(nèi)的冷卻水冷卻，并且接著在該再循環(huán)換熱器1 8內(nèi)產(chǎn)生管路9內(nèi)的物流。該再循環(huán)壓氣機(jī)排放系統(tǒng)內(nèi)的壓力這樣來選擇使管路9內(nèi)物流壓力是氮的標(biāo)準(zhǔn)壓力以在重沸器/冷凝器12和13內(nèi)冷凝，另一方面在冷凝和沸騰流道兩端則保持所需的溫差。
當(dāng)超高純度氮是用催化法從標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氮來生產(chǎn)的，汽化能通常就由環(huán)境熱、水、蒸汽或電提供。在圖2中示有一慣用環(huán)境液氮汽化器。在該法中，管路10內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氮被壓縮至一適當(dāng)?shù)膲毫π纬晒苈?0內(nèi)的壓力液氮，被汽化形成管路30內(nèi)的氣氮，并被導(dǎo)至一催化凈化器(即氮凈化裝置)，以提取氧和一氧化碳，產(chǎn)生管路40內(nèi)的超高純度氮。液氮的潛在冷凝性能設(shè)有被利用。
本發(fā)明是針對(duì)一種由標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧生產(chǎn)超高純度液氧的方法，此時(shí)利用液氮的冷凝性能，而液氧在供給一凈化器以前必須加以汽化。這樣使液氮的潛在冷凝性能不致喪失，而是用來起動(dòng)該超高純度液氧蒸餾方法。本發(fā)明還提供一移動(dòng)式拖運(yùn)機(jī)，可將該超高純度氧系統(tǒng)設(shè)置在其上，而且可將該拖運(yùn)機(jī)與生產(chǎn)超高純度氣氮的系統(tǒng)相接合。該移動(dòng)式拖運(yùn)機(jī)包括一些罐、一些蒸餾塔和一些換熱器，而不包括任何泵或壓氣機(jī)。
在本發(fā)明的該法中，將一液氮源壓縮，并將該液氮的至少一部分汽化以形成一高壓氣氮流。該高壓氣氮流被導(dǎo)至一高純度液氧裝置的其中至少一個(gè)底部重沸器/冷凝器，以將熱量供給該裝置并形成一氮冷凝物流。標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧也被導(dǎo)至該高純度液氧裝置以凈化成超高純度液氧。將該氮冷凝物流導(dǎo)至該高純度液氧裝置的其中至少一個(gè)頂部重沸器/冷凝器以提供冷凝性能(即冷凍)至該裝置并形成一減壓氣氮流，該氮冷凝物流被供給至一氮凈化裝置以凈化成超高純度氣氮。下列諸物流是從該高純度液氧裝置提取的(a)超高純度液氧；(b)一富氬廢物流；和(c)一富烴廢物流。
按照本發(fā)明的一最佳實(shí)施例，只有一部分液氮(來自該液氮起始源)被汽化。剩余部分液氮?jiǎng)t與該氮冷凝物合并以形成一合并物流，將該物流導(dǎo)至該高純度液氧裝置的一頂部重沸器/冷凝器。
該高純度液氮裝置包括至少一蒸餾塔并可設(shè)成任何已知的一些配置。該高純度液氧裝置必須是可以從標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧分離一富烴廢物流和一富氬廢物流以生產(chǎn)超高純度液氧。
要理解的是上面一般性說明和下列詳述兩者都是示例性的，并不是對(duì)本發(fā)明的限制。
結(jié)合附圖閱讀時(shí)可用下面詳述來更好地理解本發(fā)明。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)方法的一示意圖，表示該高純度液氧裝置的配置；圖2為一已知環(huán)境液氮汽化器/凈化方法的一綜合示意圖；圖3為本發(fā)明方法的一綜合示意圖；圖4為本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的一示意圖，表示該高純度液氧裝置的配置；圖5為本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的一示意圖，表示該高純度液氧裝置的配置；圖6為本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的一示意圖，表示該高純度液氧裝置的配置；圖7為本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例的一示意圖，表示該高純度液氧裝置的配置；圖8為本發(fā)明第五個(gè)實(shí)施例的一示意圖，表示該高純度液氧裝置的配置；
圖9為本發(fā)明第六個(gè)實(shí)施例的一示意圖，表示該高純度液氧裝置的配置。
本發(fā)明屬于一種方法由一高純度液氧裝置中的標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧生產(chǎn)超高純度液氧，該法通過使用由液氮凈化流程中的液氮所提供的冷凝性能。標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧包括約99.5摩爾百分?jǐn)?shù)氧，0.5摩爾百分?jǐn)?shù)氬(氬比氧更易揮發(fā))，和一痕量數(shù)(約40ppm)烴(烴比氧不易揮發(fā))。用本發(fā)明可以使用任何已知適合于分離該三元混合物的蒸餾塔順序。對(duì)于分離一三元混合物的一些蒸餾順序的排列可在C.J.金(C.J.King)的分離諸法(Separation Processes)中得知，麥克格雷·海爾書社(McGraw-Hill Book Co)出版，紐約1980，711頁。
現(xiàn)參看附圖，其中相同件全部用相同的標(biāo)號(hào)，圖3表示本發(fā)明的一綜合示意圖，在圖4-9中示有該高純度液氧裝置52的各種實(shí)施例詳圖。如圖3中所示，一液氮源被壓縮至一高于供給一氮凈化裝置凈化氮所需的壓力。特別是管路10內(nèi)的液氮流是由一泵壓縮的產(chǎn)生管路20內(nèi)的一高壓液氮流。至少一部分管路20內(nèi)的物流被汽化形成管路9內(nèi)供給高純度液氧裝置52的一高壓氣氮流。可選用的是，并不是所有該液氮流都在管路20內(nèi)被汽化，而剩余部分即管路15內(nèi)的液氮流則在一不同的位置被導(dǎo)至高純度液氧裝置52，以提供一些冷凍。供給高純度液氧裝置52的液氮對(duì)氣氮比將取決于泄熱至高純度液氧裝置52的程度。泄熱愈大，將需要更多冷凝性能，因而將需要較大量的液氮。從高純度液氧裝置52提取的這些物流包括至少一個(gè)管路33內(nèi)的廢物流(含有烴和氬)和管路38內(nèi)的一超高純度液氧產(chǎn)物流(如圖3中所示)。
通常，在該高純度液氧裝置52中(如圖4-9中詳示)，管路9內(nèi)的高壓氣氮流是在其中至少一個(gè)底部重沸器/冷凝器內(nèi)被冷凝的，以對(duì)該裝置的這些蒸餾塔提供必要的熱量。由于該底部重沸器/冷凝器內(nèi)的熱量放出，使該高壓氣氮冷凝。然后將該冷凝氮減壓，并且供給其中至少一個(gè)頂部重沸器/冷凝器，以對(duì)高純度液氧裝置52的這些蒸餾塔提供必要的冷凝。任何對(duì)這些蒸餾塔所需的回流是由供給該頂部重沸器/冷凝器的該液氮產(chǎn)生的。由于承受該頂部重沸器/冷凝器的熱量使該液氮汽化以形成管路17內(nèi)一減壓氣氮流。該蒸餾塔的壓力是這樣調(diào)整的，使管路17內(nèi)的汽化氮流是在一稍高于離開氮凈化裝置54的管路40內(nèi)凈化氮的壓力下。特別是離開高純度液氧裝置52的管路17內(nèi)汽化氮的壓力將和圖2管路30內(nèi)的物流相同。由于整個(gè)汽化氮流是直接被送至氮凈化裝置54(如圖3中所示)的，本發(fā)明的方法不是使用任何再循環(huán)氮，因此也就不需要相關(guān)的壓氣機(jī)或換熱器。
借助于如圖4中所示高純度液氧裝置52的這些特性，這一實(shí)施例包括一具有一側(cè)汽提塔的蒸餾塔。特別是將標(biāo)準(zhǔn)液氧作為管路1內(nèi)進(jìn)給導(dǎo)至第一個(gè)蒸餾塔2(即一汽提塔)，在該處將該進(jìn)給液氧分離成一富烴廢物流3和管路4內(nèi)一包含氬和氧的頂部蒸汽流。管路4內(nèi)的物流基本上是設(shè)有烴的。然后將管路4內(nèi)頂部蒸汽流導(dǎo)至第二個(gè)蒸餾塔6，在該處將其分離成管路7內(nèi)一富氬廢物流和管路8內(nèi)的超高純度液氧，該液氧是作為一底部產(chǎn)物從第二蒸餾塔6提取的。在圖4的實(shí)施例中，回流是通過從第二蒸餾塔6提取管路5內(nèi)的一副產(chǎn)物液，并將該副產(chǎn)物液導(dǎo)入該第一蒸餾塔2頂部進(jìn)入第一蒸餾塔2形成的。
管路9內(nèi)的壓縮氮蒸汽被分成管路10和11內(nèi)兩物流，這些物流分別在底部重沸器/冷凝器12和13內(nèi)被冷凝。這些物流對(duì)蒸餾塔2和6提供必要的熱量。將這些氮冷凝物流固結(jié)以形成一單物流，該物流經(jīng)一等焓焦耳湯普生(JT)閥14減壓，并且連同管路15內(nèi)導(dǎo)入的任何附加液氮在位于蒸餾塔6頂部的一頂部重沸器/冷凝器16內(nèi)被用作一冷卻介質(zhì)。然后將管路17內(nèi)的減壓氣氮流在氮凈化裝置54內(nèi)凈化，如圖3中所示。若是需要，可以在一些適當(dāng)?shù)膿Q熱器內(nèi)由管路17內(nèi)的氮流恢復(fù)冷凍。由該頂部重沸器/冷凝器16內(nèi)液氮的冷凍起冷凝來自塔6的富氬塔頂餾出物作用以形成分離需要的回流。管路7內(nèi)的廢物流最好作為一蒸汽來提取以節(jié)省冷凍。雖則這些頂部和底部重沸器/冷凝器在所有這些圖內(nèi)均作為已被包含在對(duì)應(yīng)的塔內(nèi)而示出，這些重沸器/冷凝器僅需與這些塔相結(jié)合，或是通過包含在其內(nèi)或是靠近這些塔設(shè)置。通過與這些塔相結(jié)合，使這些重沸器/冷凝器與這些塔是流通的。
其他各種用于分離該氧、氬和烴三元混合物的高純度液氧裝置52的蒸餾配置實(shí)例均示于圖5-9。在圖5中管路1內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧是在一些蒸餾塔的“直接順序”內(nèi)被分離的。按照一些蒸餾塔的直接順序，最易揮發(fā)組分氬以該第一蒸餾塔2內(nèi)的一頂部產(chǎn)物形式作為管路47內(nèi)一富氬廢物流被提取。管路44內(nèi)第一塔2的該底部產(chǎn)物(即一包含烴和氧的底部物流)然后被導(dǎo)至第二個(gè)蒸餾塔6內(nèi)。在蒸餾塔6內(nèi)，該包含烴和氧的底部物流被分離成超高純度氣氧和管路43內(nèi)的一富烴廢物流。如圖4所示的實(shí)施例內(nèi)，使用了兩底部重沸器/冷凝器12和13。然而在該情況下兩頂部重沸器/冷凝器16和41則被用來對(duì)各塔提供必要的回流。同樣與第二蒸餾塔6相結(jié)合的頂部重沸器/冷凝器1 6用來冷凝該高純度氣氧以形成管路48內(nèi)的超高純度液氧。
在圖6中管路1內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧是在一些蒸餾塔的“間接順序”中被分離的，其中烴作為第一蒸餾塔2管路3內(nèi)一底部產(chǎn)物被首先提取。第一蒸餾塔2的頂部產(chǎn)物是一包含氬和氧的頂部蒸汽物流。在該系統(tǒng)中，各蒸餾塔2和6具有其自己的底部重沸器/冷凝器58和59以及其自己的頂部重沸器/冷凝器56和57以對(duì)各塔提供必要的回流。特別是，第一蒸餾塔2內(nèi)包含氬和氧的頂部蒸汽流是用一部分該冷凝頂部物流作為回流返回至第一蒸餾塔2在頂部重沸器/冷凝器56內(nèi)被冷凝的。該剩余部分經(jīng)管路4被供給第二蒸餾塔6。這里該蒸餾物被分離成超高純度液氧和一富氬頂部蒸汽。一部分該富氬頂部蒸汽作為管路7內(nèi)的富氬廢物流被提取，而另一部分則是在蒸餾塔6的頂部重沸器/冷凝器57內(nèi)被冷凝，以便作為回流返回至第二蒸餾塔6。超高純度液氧是在管路8內(nèi)作為來自第二蒸餾塔6的一底部產(chǎn)物被提取的。
在圖7所示實(shí)施例中，使用具有一側(cè)精餾器的系統(tǒng)以分離標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧。特別是管路1內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧被導(dǎo)至第一個(gè)蒸餾塔2以分離成管路3內(nèi)的一富烴廢物流、一蒸汽物流和一頂部富氬廢物流。在該系統(tǒng)內(nèi)只有第一蒸餾塔2需要一底部重沸器/冷凝器63。管路65內(nèi)的蒸汽物流從第一蒸餾塔2被提取，并被導(dǎo)至第二蒸餾塔6以精餾成超高純度氣氧和側(cè)液流64。側(cè)液流64被返回至第一蒸餾塔2以繼續(xù)分離。兩蒸餾塔包括一頂部重沸器/冷凝器6 1和62，在蒸餾塔6內(nèi)的頂部重沸器/冷凝器用來將超高純度氣氧冷凝成超高純度液氧的情況下，其中一部分被提取在管路68內(nèi)，而其中一部分則作為回流被返回到第二蒸餾塔6。頂部重沸器/冷凝器61用來冷凝該富氬廢物流以對(duì)第一蒸餾塔2提供回流。管路67內(nèi)的一富氬廢物流可以或是作為一蒸汽或是作為一液體被提取，但最好是作為一蒸汽以節(jié)省冷凍。
在圖8內(nèi)，管路1內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧內(nèi)氬、氧和烴的三元混合物是在第一蒸餾塔2內(nèi)被最初預(yù)分餾的。這一步驟使該三元混合物分離成兩個(gè)兩元混合物一包含氬和氧的頂部物流和一包含烴和氧的底部物流。該包含氬和氧的頂部物流在一頂部重沸器/冷凝器71內(nèi)被冷凝，并且一部分作為回流被返回至第一蒸餾塔2。該剩余部分是經(jīng)由管路79，隨著在管路75內(nèi)提取的包含烴和氧的底部物流，在兩個(gè)位置上被進(jìn)給至第二蒸餾塔內(nèi)。特別是，管路79內(nèi)的物流是在管路75內(nèi)物流上方的一位置被導(dǎo)入的。第二塔6產(chǎn)生一富氬塔頂餾出蒸汽、超高純度液氧作為管路78內(nèi)一副產(chǎn)物被提取和一富烴廢物流作為管路76內(nèi)一底部產(chǎn)物被提取。一部分富氬塔頂餾出蒸汽作為管路77內(nèi)一廢物流被提取，而另一部分則是在第二個(gè)頂部重沸器/冷凝器72內(nèi)被冷凝，并且作為回流被返回至第二蒸餾塔6。在圖8所示的實(shí)施例中，各蒸餾塔還包含其自己的底部重沸器/冷凝器73和74。
圖9的系統(tǒng)和圖8所示系統(tǒng)極為相似，除了第一蒸餾塔2不具有一底部重沸器/冷凝器或一頂部重沸器/冷凝器以外。代之以，第一蒸餾塔2的重沸和回流比均由管路81內(nèi)的一側(cè)蒸汽流來控制，該蒸汽流是從第二蒸餾塔6被提取的，并在靠近其底部被導(dǎo)至第一蒸餾塔2，而管路82內(nèi)的一側(cè)液流則是從第二蒸餾塔6被提取，并在靠近其頂部被導(dǎo)至第一蒸餾塔2。
在圖4-9所示所有實(shí)施例中該高純度液氧裝置52的構(gòu)件均與一氮凈化裝置54相結(jié)合，用管路9將高壓氮蒸汽導(dǎo)至裝置52，并用管路17從裝置52中提取該蒸汽至氮凈化裝置54。可將附加液氮設(shè)在管路15內(nèi)以對(duì)高純度液氧裝置52提供附加冷凍。
通常，凈化氮的理想壓力范圍為50磅/平方英寸面積至150磅/平方英寸面積。該壓力定為圖3中管路17內(nèi)的物流壓力。因此，這些蒸餾塔的壓力是由該汽化氮的壓力來定的，以在冷凝和沸騰液體之間保持適當(dāng)?shù)臏夭?。因而，液體和氮蒸汽進(jìn)至該高純度液氧裝置52的壓力是由上述諸條件決定的。特別是，必須將該液氮壓縮至一足以起動(dòng)(即提供足夠沸騰和冷凝性能至)該高純度液氧裝置的壓力。
實(shí)例下列實(shí)例是為顯示本發(fā)明的功效并將本發(fā)明與一慣用方法相對(duì)比而開發(fā)出的，在下面表1內(nèi)，這些物流參數(shù)是為圖4所示實(shí)施例列出的。該模擬基礎(chǔ)是管路1內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧的一進(jìn)給為1000磅摩爾/小時(shí)。在這些模擬中，蒸餾塔2內(nèi)的理論分餾塔盤數(shù)為22，而蒸餾塔6內(nèi)的理論分餾塔盤數(shù)則為96。要送至一氮凈化裝置的氣氮壓力約取54磅/平方英寸面積。表1
要是圖1的方法被用來對(duì)一氮凈化裝置提供氣氮，則該再循環(huán)氮將由約50磅/平方英寸面積被壓縮至100磅/平方英寸面積(計(jì)及該再循環(huán)換熱器內(nèi)的壓力降)。但是按本發(fā)明，該能耗是由將一汽化器內(nèi)的液氮汽化至一較高壓力約為95磅/平方英寸面積而不是54磅/平方英寸面積來消除的，要是該氮被直接提供給一氮凈化器，則總是需要耗能的。
雖則這里結(jié)合某些特定實(shí)施例的圖示并加以描述，然而本發(fā)明并不是用來限制這些所示細(xì)節(jié)。相反，在相當(dāng)于這些權(quán)利要求的范圍內(nèi)可以詳細(xì)地作出各種各樣變型而且還不脫離本發(fā)明的精神。
權(quán)利要求
1.一種由標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧生產(chǎn)超高純度液氧的方法，該法包含下列步驟壓縮一液氮源；汽化至少一部分所述液氮以形成一高壓氣氮流；將所述標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧導(dǎo)至一高純度液氧裝置以使所述標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧凈化成所述超高純度液氧；將所述高壓氣氮流導(dǎo)至所述高純度液氧的至少一個(gè)底部重沸器/冷凝器，以對(duì)所述高純度液氧裝置提供熱量，并且形成一氮冷凝物流；將所述氮冷凝物流導(dǎo)至所述高純度液氧裝置的至少一個(gè)頂部重沸器/冷凝器，以對(duì)所述高純度液氧裝置提供冷凝，并且形成一減壓氣氮流；將所述減壓氣氮流導(dǎo)至一氮凈化裝置；和從所述高純度液氧裝置提取(a)所述超高純度氧；(b)一富氬廢物流；和(c)一富烴廢物流。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其中該汽化至少一部分所述液氮形成一高壓氣氮流的步驟包含汽化第一個(gè)部分所述液氮；和所述方法還包含將剩余部分所述液氮與所述氮冷凝物流合并以形成一合并物流，并將所述合并物流導(dǎo)至所述高純度液氧裝置的所述至少一個(gè)頂部重沸器/冷凝器。
3.按權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧導(dǎo)至所述高純度液氧裝置以將所述標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧凈化成所述超高純度液氧的步驟包含將所述標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧導(dǎo)至第一個(gè)蒸餾塔以分離成所述富烴廢物流和一包含氬和氧的頂部蒸汽物流；和將所述頂部蒸汽物流導(dǎo)至第二個(gè)蒸餾塔以分離成一富氬蒸汽塔頂餾出物和所述超高純度液氧作為一底部產(chǎn)物。
4.按權(quán)利要求3所述的方法，其中所述高純度液氧裝置的第一個(gè)所述其中至少一個(gè)頂部重沸器/冷凝器是與所述第二蒸餾塔相結(jié)合的；和將所述標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧導(dǎo)入所述高純度液氧裝置以將所述標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧凈化成所述超高純度液氧的步驟還包含(a)將一部分所述富氬蒸汽塔頂餾出物在所述第一頂部重沸器/冷凝器內(nèi)冷凝，并將所述部分所述冷凝富氬廢物流作為對(duì)所述第二蒸餾塔的回流；(b)提取該剩余部分所述富氬蒸汽塔頂餾出物作為所述富氬廢物流；和(c)從所述第二蒸餾塔提取一副產(chǎn)物液流，并將所述副產(chǎn)物液流導(dǎo)至所述第一蒸餾塔作為回流。
5.按權(quán)利要求3所述的方法，其中所述高純度液氧裝置的第一個(gè)所述其中至少一個(gè)頂部重沸器/冷凝器是與所述第一蒸餾塔相結(jié)合的；所述高純度液氧裝置的第二個(gè)所述其中至少一個(gè)頂部重沸器/冷凝器是與所述第二蒸餾塔相結(jié)合的；將所述標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧導(dǎo)至所述高純度液氧裝置使所述標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧凈化成所述超高純度液氧的步驟還包含(a)將所述包含氬和氧的頂部蒸汽物流在所述第一個(gè)頂部重沸器/冷凝器內(nèi)冷凝。并將一部分所述包含氬和氧的冷凝頂部蒸汽物流作為回流返回至所述第一蒸餾塔；和(b)將一部分所述富氬蒸汽塔頂餾出物在所述第二頂部重沸器/冷凝器內(nèi)冷凝，并將所述部分所述冷凝富氬廢物流作為回流返回至所述第二蒸餾塔；和(c)提取所述富氬蒸汽塔頂餾出物的剩余部分作為所述富氬廢物流。
6.按權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧導(dǎo)至所述高純度液氧裝置使所述標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧凈化成所述超高純度液氧的步驟包含將所述標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧導(dǎo)至第一個(gè)蒸餾塔以分離成所述富氬廢物流和一包含烴和氧的底部物流；和將所述包含烴和氧的底部物流導(dǎo)至第二個(gè)蒸餾塔以分離成所述超高純度液氧和所述富烴廢物流。
7.按權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧導(dǎo)至所述高純度液氧裝置使所述標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧凈化成所述超高純度液氧的步驟包含(a)將所述標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧導(dǎo)至第一個(gè)蒸餾塔以分離成所述富烴廢物流和所述富氬廢物流；(b)從所述第一蒸餾塔提取一蒸汽物流；(c)將所述蒸汽物流導(dǎo)至第二個(gè)蒸餾塔以精餾成超高純度氣氧和一側(cè)液流；和(d)將所述側(cè)液流導(dǎo)至所述第一蒸餾塔；所述高純度液氧裝置的第一個(gè)所述其中至少一個(gè)頂部重沸器/冷凝器是與所述第二蒸餾塔相結(jié)合的；和將所述氮冷凝物流導(dǎo)至所述高純度液氧裝置的至少一個(gè)頂部重沸器/冷凝器的步驟包含將所述氮冷凝物流導(dǎo)至所述第一頂部重沸器/冷凝器以冷凝所述超高純度氣氧形成所述超高純度液氧。
8.按權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧導(dǎo)至所述高純度液氧裝置使所述標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧凈化成所述超高純度液氧的步驟包含將所述標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧導(dǎo)至第一個(gè)蒸餾塔以分離成一包含氬和氧的頂部物流和一包含烴和氧的底部物流；和將所述頂部物流和底部物流導(dǎo)至第二個(gè)蒸餾塔以分離成所述富氬廢物流作為一頂部產(chǎn)物，所述超高純度液氧作為一副產(chǎn)物和所述富烴廢物流作為一底部產(chǎn)物。
9.按權(quán)利要求8所述的方法，其中所述高純度液氧裝置的第一個(gè)所述其中至少一個(gè)頂部重沸器/冷凝器是與所述第一蒸餾塔相結(jié)合的；所述高純度液氧裝置的第二個(gè)所述其中至少一個(gè)頂部重沸器/冷凝器是與所述第二蒸餾塔相結(jié)合的；和將所述標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧導(dǎo)至所述高純度液氧裝置使所述標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧凈化成所述超高純度液氧的步驟還包含(a)將所述包含氬和氧的頂部物流在所述第一頂部重沸器/冷凝器內(nèi)冷凝，并將一部分所述冷凝頂部物流作為回流返回至所述第一蒸餾塔；(b)將一部分所述富氬蒸汽塔頂餾出物在所述第二頂部重沸器/冷凝器內(nèi)冷凝，并將所述部分所述冷凝富氬廢物流作為回流返回至所述第二蒸餾塔；和(c)提取該剩余部分所述富氬蒸汽塔頂餾出物作為所述富氬廢物流。
10.按權(quán)利要求8所述的方法，其中所述高純度液氧裝置的第一個(gè)所述其中至少一個(gè)頂部重沸器/冷凝器是與所述第二蒸餾塔相結(jié)合的；和將所述標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧導(dǎo)至所述高純度液氧裝置使所述標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧凈化成所述超高純度液氧的步驟包含(a)將一部分所述富氬蒸汽塔頂餾出物在所述第一頂部重沸器/冷凝器內(nèi)冷凝，并將所述冷凝富氬廢物流作為對(duì)所述第二蒸餾塔的回流；(b)提取該剩余部分所述富氬蒸汽塔頂餾出物作為所述富氬廢物流；(c)從所述第二蒸餾塔提取一側(cè)液流，并將所述側(cè)液流導(dǎo)至所述第一蒸餾塔；和(d)從所述第二蒸餾塔提取一側(cè)蒸汽流，并將所述側(cè)蒸汽流導(dǎo)至所述第一蒸餾塔。
11.按權(quán)利要求1所述的方法，其中壓縮所述液氮源的步驟包含將所述液氮源壓縮至某一足以起動(dòng)所述高純度液氧裝置的壓力。
12.一種由標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧生產(chǎn)超高純度液氧的方法，該法包含下列諸步驟(a)將所述標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧導(dǎo)至一高純度液氧裝置使所述標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧凈化成所述超高純度液氧；(b)將一高壓氣氮流導(dǎo)至所述高純度液氧裝置的至少一個(gè)底部重沸器/冷凝器以對(duì)所述高純度液氧裝置提供熱量形成一氮冷凝物流；(c)將所述氮冷凝物流導(dǎo)至所述高純度液氧裝置的至少一個(gè)頂部重沸器/冷凝器以對(duì)所述高純度液氧裝置提供冷凍形成一減壓氣氮流；和(d)從所述高純度液氧裝置提取(i)所述超高純度液氧；(ii)一富氬廢物流；和(iii)一富烴廢物流，其特征在于，所述方法是與一氮凈化方法相結(jié)合的，此時(shí)通過(f)用壓縮一液氮源和汽化至少一部分所述液氮以形成所述高壓氣氮流的步驟提供所述高壓氣氮流；和(g)將所述減壓氣氮流導(dǎo)至一氮凈化裝置。
全文摘要
一種由標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧生產(chǎn)超高純度液氧的方法,該方法包含壓縮一液氮源并汽化至少一部分該壓縮液氮。將產(chǎn)生的高壓氣氮流導(dǎo)至一高純度液氧裝置的至少一個(gè)重沸器/冷凝器內(nèi),該法還將標(biāo)準(zhǔn)級(jí)液氧凈化成超高純度液氧。該氣氮對(duì)該高純度液氧裝置的這些蒸餾塔提供所需的熱量。接著將該冷凝氮供給該高純度液氧裝置的至少一個(gè)頂部重沸器/冷凝器,以對(duì)該裝置提供冷凍,并在同時(shí)形成氣氮然后將其導(dǎo)至一氮凈化裝置。從該裝置中可得到下列諸物流:(a)超高純度液氧;(b)一富氬廢物流;(c)一富烴廢物流。
文檔編號(hào)F25J3/08GK1190728SQ97121330
公開日1998年8月19日 申請(qǐng)日期1997年10月24日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月25日
發(fā)明者Z·T·菲德基奧斯基, R·阿格拉瓦爾, L·W·普魯內(nèi)斯基 申請(qǐng)人:氣體產(chǎn)品與化學(xué)公司