[发明专利]用于除氩和回收氩的方法和装置

权利要求书

1.一种在低温空气分离设备中制备不纯富氩流的方法，所述方法包括以下步骤：

(a) 将经压缩且纯化的进料空气流引导至较高压力塔中，所述较高压力塔被构造成通过在所述较高压力塔内低温精馏来制备富氧液体和富氮流；

(b) 从所述较高压力塔中抽出所述富氮流并将其导向至较低压力塔，所述较低压力塔被构造成通过在所述较低压力塔内低温精馏来制备氧产物流和氮废物流以及任选的富氮产物流；

(c) 将含氩-氧的蒸汽流从所述较低压力塔导向设置在所述较低压力塔内的氩精馏塔，所述氩精馏塔被构造成通过在所述氩精馏塔内低温精馏来制备具有氧杂质的不纯富氩蒸汽流以及富氧塔底液体；

(d) 将所述富氧塔底液体从所述氩精馏塔导向至所述较低压力塔；

(e) 将一部分所述不纯富氩蒸汽流导向设置在所述较低压力塔内所述氩精馏塔上方位置处的氩冷凝组件；

(f) 从所述较高压力塔中抽出所述富氧液体，将其与所述较低压力塔中的向下流动的液体的一部分混合以形成用作沸腾侧流体的混合流，并将所述混合流导向至所述氩冷凝组件，所述氩冷凝组件被构造成逆着所述沸腾侧流体来冷凝所述不纯富氩蒸汽流，以制备不纯富氩液流和部分汽化的富氧流；

(g) 使所述部分汽化的富氧流从所述氩冷凝组件经过进入所述较低压力塔中；以及

(h) 从设置在所述较低压力塔内的所述氩冷凝组件除去所述不纯富氩液流作为除氩流；

其中所述除氩流包含介于4%和25%之间的氧杂质。

2.根据权利要求1所述的方法，其中来自所述氩冷凝组件的不纯富氩液流被作为回流被导向所述氩精馏塔，并且来自所述氩冷凝组件的不纯富氩液流的一部分被作为所述除氩流采集并且被导向氩精制和纯化子系统。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述氩精馏塔是所述较低压力塔的外壳内的分隔塔段，并且包括：

具有顶部塔段、底部塔段、第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面的分隔壁，所述分隔壁设置在所述较低压力塔的外壳内；

与所述分隔壁的所述第一表面相邻地设置的多个传质元件；

靠近所述分隔壁的所述底部塔段设置的入口，所述入口用于接收上升的含氩-氧蒸汽流；

靠近所述分隔壁的所述顶部塔段设置的出口，所述出口用于抽出上升的富氩蒸汽；

靠近所述分隔壁的所述顶部塔段设置的入口，所述入口用于接收向下流动的液流；以及

靠近所述分隔壁的所述底部塔段设置的出口，所述出口用于抽出下降的富氧液流。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述分隔壁具有限定分隔塔结构的平面形状，其中所述分隔塔结构的一部分限定包括用于所述氩精馏塔的所述传质元件的氩区域并且所述分隔塔结构的所述相邻部分限定包括用于所述较低压力塔的一部分传质元件的氧区域。

5.根据权利要求4所述的方法，其中用于所述氩精馏塔的所述传质元件包括托盘或结构化填料。

6.根据权利要求4所述的方法，其中所述分隔壁被构造成使得所述较低压力塔的横截面面积与所述氩精馏塔的横截面面积的比率介于0.5:1和5:1之间。

7.根据权利要求3所述的方法，其中所述分隔壁具有限定分隔塔结构的圆柱形形状，其中所述分隔塔结构的一部分限定包括用于所述氩精馏塔的所述传质元件的环形氩区域并且所述分隔塔结构的所述相邻部分限定包括用于所述较低压力塔的一部分传质元件的环形氧-氮区域，并且其中所述环形氩区域围绕所述环形氧-氮区域并与其同心。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述氩冷凝组件是单次通过式氩冷凝器。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述氩冷凝组件设置在所述较低压力塔内所述氩精馏塔上方位置处。