连续生产高压力高纯氧气的系统的制作方法

本申请涉及纯氧生产，具体涉及连续生产高压力高纯氧气的系统。

背景技术：

1、高纯氧气是指纯度在99.999%及以上的氧气，通常采用深冷精馏技术制取。由于对杂质，特别是氩含量的苛刻要求（通常要求〈5ppm），高纯氧气的产能往往较小（仅占装置氧总产能的~5%），产品价值相对较高。近年来，随着光伏、电子等产业的高质量发展，市场对高纯氧气的需求保持稳定增长态势。

2、受精馏冷箱结构限制，高纯氧气出冷箱的压力通常只能达到50kpag左右，无法满足部分客户后续生产的需要。为获得高压力的高纯氧气，常规做法是通过液氧罐切换自增压流程来实现。该流程设有两只液氧罐，一只作为接液罐接受来自上游粗氩塔底部自重流入的液氧；另一只作为供气罐，通过排液气化返回罐内的增压方式提供高压液氧，并通过主换热器复热为高压氧气送出。由于粗氩塔底部与液氧罐的位差是有限制的，故用来接液的储罐压力也是有限制的（过大则液氧无法依靠自重流入），但下游所需的氧气压力往往大于该限定值，因此该流程通过两只储罐切换使用的方式来保证高压高纯氧气的持续供应。

3、在整个高纯氧气的生产过程中，产品的纯度和稳定性是两个关键控制指标；同时考虑到其产能小，还应尽可能降低损失。常规流程采用两只液氧罐切换使用，系统整体成本高、控制逻辑复杂、空间占有大。在切换使用过程中，原供气罐须先放空降压后才能接液，由此造成部分高纯氧气损失；原接液罐须先升压才能对外供液，由此造成供气过程的短暂停滞；此外切换过程中的压力波动亦会回溯至上游系统，对液氧产品的纯度造成影响。

4、因此，亟待一种取代切换罐连续生产小流量高纯液氧，控制逻辑简单可靠，空间占有小，无切换损失的连续生产高压力高纯氧气的系统。

技术实现思路

1、本申请的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了连续生产高压力高纯氧气的系统。

2、为了实现上述申请目的，本申请采用了以下技术方案：连续生产高压力高纯氧气的系统包括：

3、粗氩塔，底部与高纯氧塔的顶部连接，用于初步去除含氩液氧中的氩；

4、高纯氧塔，用于进一步提纯初步提纯后的液氧；

5、蒸发器，设于高纯氧塔底部，用于高纯氧塔底部的液氧再蒸发；

6、回流控制阀，设于高纯氧塔与高纯液氧泵之间，用于控制高纯液氧泵回流液返回高纯氧塔的压力；

7、高纯液氧泵，分别与主换热器和高纯氧塔连接，用于将高纯氧塔底部液氧加压到合适压力供下游使用；

8、主换热器，用于回收高纯液氧的冷量并将其复热成高纯氧气。

9、进一步地，粗氩塔的底部出口与高纯氧塔的顶部入口，且高纯氧塔的顶部出口与粗氩塔的底部入口连通。

10、进一步地，高纯液氧泵为变频泵。采用变频设计，调节范围广、控制精度高，可更加灵活地满足下游对高纯液氧的需求。

11、进一步地，高纯液氧泵为离心泵或活塞泵。可视下游压力需求采用离心泵或活塞泵的形式。

12、与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：

13、1、采用高纯液氧泵取代切换罐连续生产小流量高纯液氧，控制逻辑简单可靠，空间占有小，无切换损失；液氧泵对回流连续生产高纯氧气，完全规避了常规切换流程的切换损失和压力波动，保证了产品的纯度并使下游供气更加灵活、稳定；

14、2、采用液氧泵部分回流的方式，一方面满足了液氧泵最小流量的需求，另一方面实现了对泵入口高纯液氧的增压，从而降低了液氧泵的压比，进一步减少了能耗；

15、3、通过对液氧泵回流液的巧妙利用，不仅满足了泵最小流量的要求，使其选型难度大幅降低，可选择更成熟、经济的型号；同时增加了泵入口液氧的压力，降低了泵整体压比，从而进一步降低了功率，使系统整体能效优势明显。

技术特征：

1.连续生产高压力高纯氧气的系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的连续生产高压力高纯氧气的系统，其特征在于，所述粗氩塔的底部出口与所述高纯氧塔的顶部入口，且所述高纯氧塔的顶部出口与所述粗氩塔的底部入口连通。

3.根据权利要求1或2所述的连续生产高压力高纯氧气的系统，其特征在于，所述高纯液氧泵为变频泵。

4.根据权利要求1或2所述的连续生产高压力高纯氧气的系统，其特征在于，所述高纯液氧泵为离心泵或活塞泵。

技术总结
本申请涉及连续生产高压力高纯氧气的系统，该方案包括粗氩塔，底部与高纯氧塔的顶部连接，用于初步去除含氩液氧中的氩；高纯氧塔，用于进一步提纯初步提纯后的液氧；蒸发器，设于高纯氧塔底部，用于高纯氧塔底部的液氧再蒸发；回流控制阀，设于高纯氧塔与高纯液氧泵之间，用于控制高纯液氧泵回流液返回高纯氧塔的压力；高纯液氧泵，分别与主换热器和高纯氧塔连接，用于将高纯氧塔底部液氧加压到合适压力供下游使用；主换热器，用于回收高纯液氧的冷量并将其复热成高纯氧气。本申请采用液氧泵取代切换罐连续生产小流量高纯液氧，控制逻辑简单可靠，空间占有小，无切换损失。

技术研发人员：殷黎航,范小华
受保护的技术使用者：中科富海（杭州）气体工程科技有限公司
技术研发日：20230131
技术公布日：2024/1/12