[发明专利]一种生产高纯氧的装置及其方法

权利要求书

1.一种生产高纯氧的装置，其特征在于，包括内设有原料氧气的缓冲罐、液氮循环通道以及冷箱；所述冷箱内设有主换热器、精馏塔、副换热器、设于该精馏塔底部的蒸发器以及设于该精馏塔顶部的冷凝器；

所述冷箱用于对冷箱内的各部件进行冷却，以使得各部件处于不同温度，且各部件之间通过填充保温材料保温；

所述缓冲罐通过氧气通道依次连通所述主换热器、所述精馏塔以及所述副换热器，并通过高纯液氧出口管道将高纯度液氧排出；

所述液氮循环通道包括位于所述冷箱外的液氮进入管道、部分位于所述冷箱内的循环管路以及位于所述冷箱外的放空管和氮气压缩机，所述循环管路从所述液氮进入管道开始依次连通所述副换热器、所述主换热器、所述氮气压缩机、所述主换热器、所述蒸发器、节流阀、所述冷凝器、所述副换热器以及所述副换热器和所述主换热器之间的管路；

所述蒸发器能够利用从所述主换热器进入的氮气作为蒸发液氧的热源，同时将氮气冷却为液氮；

所述冷凝器能够利用从所述节流阀进入的液氮作为冷凝蒸发上升氧气的冷源，同时将液氮蒸发为氮气进入到所述副换热器内。

2.根据权利要求1所述的一种生产高纯氧的装置，其特征在于，所述液氮进入管道还与所述节流阀与所述冷凝器之间的管路连通，作为液氮补充管路。

3.根据权利要求1所述的一种生产高纯氧的装置，其特征在于，所述放空管位于所述主换热器和所述氮气压缩机之间，并位于所述氮气压缩机之前。

4.一种生产高纯氧的方法，其特征在于，基于权利要求3所述的一种生产高纯氧的装置，包括以下步骤：

S1、从缓冲罐引入原料氧气至冷箱内的主换热器中，同时从液氮进入管道通入液氮，将主换热器内的原料氧气利用氮气冷却至部分液化并减压进入到精馏塔中上部，同时将主换热器内的氮气利用原料氧气加热并经过放空管放空部分氮气再进入至氮气压缩机压缩；

S2、压缩后的氮气通入经过主换热器换热后进入至蒸发器内作为热源，将精馏塔底部的液氧蒸发成为上升蒸汽，同时氮气被冷却为液氮；

S3、液氮经过节流阀减压后成为气液两相形式进入冷凝器内，并从液氮进入管道同步引入一股液氮作为补充，将蒸发上升的氧气冷凝成回流液进行精馏，部分精馏后的高纯度氧气进入副换热器内，同时液氮被蒸发为氮气进入副换热器内；

S4、在副换热器内，氮气和液氮同时将高纯度氧气冷却为高纯度液氧并通过高纯液氧出口管道将高纯度液氧抽取排出至低温贮槽储存，同时氮气和液氮再次进入至主换热器进行换热；

S5、循环执行S1至S4步骤，如此不断循环提纯制造高纯度液氧。

5.根据权利要求4所述的一种生产高纯氧的方法，其特征在于，步骤S3中，蒸发上升的氧气部分进入至主换热器中回收冷量后送出至冷箱外，剩余部分进入冷凝器被液氮冷凝成液氧后送回至精馏塔顶部作为回流液。

6.生产高纯氧的装置，其特征在于，包括内设有原料液氧的液氧贮槽、液氮循环通道以及冷箱；所述冷箱内设有主换热器、精馏塔、设于该精馏塔底部的蒸发器以及设于该精馏塔顶部的冷凝器；

所述冷箱用于对冷箱内的各部件进行冷却，以使得各部件处于不同温度，且各部件之间通过填充保温材料保温；

所述液氧贮槽通过液氧通道依次连通所述精馏塔和所述主换热器，并通过高纯液氧出口管道将高纯度液氧排出；

所述液氮循环通道包括位于所述冷箱外的液氮进入管道、部分位于所述冷箱内的循环管路以及位于所述冷箱外的放空管和氮气压缩机，所述循环管路从所述液氮进入管道开始依次连通所述冷凝器、所述主换热器、所述氮气压缩机、所述主换热器、所述蒸发器、节流阀以及所述冷凝器；

所述蒸发器能够利用从所述主换热器进入的氮气作为蒸发液氧的热源，同时将氮气冷却为液氮；

所述冷凝器能够利用从所述节流阀进入的液氮作为冷凝蒸发上升氧气的冷源，同时将液氮蒸发为氮气进入到所述主换热器实现对氮气的循环利用。

7.根据权利要求6所述的生产高纯氧的装置，其特征在于，所述液氮进入管道还与所述节流阀与所述冷凝器之间的管路连通，作为液氮补充管路。