本发明专利技术提供了一种氢氦混合气体分离与回收装置，其特点是：所述装置中的高浓度氢氦混合气体与膜分离器连接，膜分离器分别与低温吸附床、氢气储罐连接；中等浓度氢氦混合气体与低温吸附床连接，低温吸附床分别与膜分离器、催化氧化床、氦气储罐连接，催化氧化床分别与氦气储罐和水储罐连接；低浓度氢氦混合气体与催化氧化床连接，催化氧化床分别与氦气储罐和水储罐连接。采用本发明专利技术的装置，能够实现不同体积浓度的氢氦混合气体的分离与回收。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种氢氦混合气体分离与回收装置，其特点是：所述装置中的高浓度氢氦混合气体与膜分离器连接，膜分离器分别与低温吸附床、氢气储罐连接；中等浓度氢氦混合气体与低温吸附床连接，低温吸附床分别与膜分离器、催化氧化床、氦气储罐连接，催化氧化床分别与氦气储罐和水储罐连接；低浓度氢氦混合气体与催化氧化床连接，催化氧化床分别与氦气储罐和水储罐连接。采用本专利技术的装置，能够实现不同体积浓度的氢氦混合气体的分离与回收。【专利说明】-种氨氨混合气体分离与回收装置
本专利技术涉及一种氨氮混合气体分离与回收装置。
技术介绍
随着人类的发展，能源短缺已日趋严重，为了弥补能源的不足，核能开发已经成为 全人类迫在眉睫的任务。无论是传统的重水堆重水升级、还是聚变堆中気氣燃料循环过程， 都涉及到氨同位素的分离与回收。在该些过程中，氨同位素通常与载带气体混合在一起，而 通常用到的载带气体为氮等惰性气体。 近几十年来，科技工作者在氨同位素回收技术、氨同位素与惰性气体的分离技术 方面开展了大量的工作，尤其在低温冷井、低温吸附、催化氧化法、膜分离、低温冷凝、变压 吸附及金属床氧化吸附等处理技术方面进行了大量的理论和实验研究工作。低温冷阱主要 用来处理W化0的形式存在的氨同位素，比如含少量水的氨同位素混合气的预处理。低温 吸附法由于其对氨同位素的处理量较大，回收率高、受杂质气体影响小及容易再生等优点， 经常被用来做大流量单质氨同位素的净化与回收，但解吸出的氨同位素纯度不高。催化氧 化法使用的是化学方法除氨，去除氨同位素彻底，处理量大，因此常被用来做含极少氨同位 素的尾气处理、手套箱除氣及环境除氨或去氣，但处理氨同位素浓度高的气体不合适，而且 产物是W 〇2〇形式存在的氨同位素，如果含氣，则毒性会比气态的化大几个数量级。膜分离 由于其分离步骤简单，可W用来分离氨与其它杂质气体，是回收氨同位素的有效手段，但膜 分离对氨分压有一定的要求，氨分压低于一定水平，其回收率下降明显，而且通过膜分离很 难获得高纯的惰性气体。低温冷凝吸附法具有自动化程度高，能得到高纯度的氨气，操作简 便等优点，但由于液氨的出现使得安全性降低，另外不同浓度的原料气进气点很难掌握。金 属吸附床对氨的吸收容量比低温吸附法的容量大，但由于同位素效应明显，对氣的吸附较 小；另外吸附床需要在较高的温度下才能放出被吸附的氨同位素。同位素交换法吸附氣量 较大，但为了放氣必须进行第二次同位素交换。变压吸附法处理后氨的纯度高，但处理量较 小。 综上所述，使用单一技术进行氨的处理总存在或多或少的缺点或不足，到目前为 止，没有看到一种使用单一技术的装置能够将氨-惰性气体混合气处理后同时获得高纯惰 性气体、高纯氨。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种氨氮混合气体分离与回收装置。 本专利技术的氨氮混合气体分离与回收装置，其特点是；所述装置中的高浓度氨氮混 合气体与膜分离器连接，膜分离器分别与低温吸附床、氨气储罐连接；中等浓度氨氮混合气 体与低温吸附床连接，低温吸附床分别与膜分离器、催化氧化床、氮气储罐连接，低浓度氨 氮混合气体与催化氧化床连接，催化氧化床分别与氮气储罐和水储罐连接。 所述膜分离器米用金属合金膜。 所述低温吸附床采用5A分子筛。 所述催化氧化床采用氧化铜或氧化银。 高浓度氨氮混合气体中的氨气体积百分比浓度大于90% ;中等浓度氨氮混合气体 中的氨气体积百分比浓度为0. 1%、〇% ;低浓度氨氮混合气体中的氨气体积百分比浓度低 于 0. 1〇/〇。 本专利技术公开了一种氨氮混合气体分离与回收装置，该装置主要由膜分离器、低温 吸附床和催化氧化床组合而成。本专利技术综合了几种氨同位素回收装置的优点，经合理级联， 形成了一种新的组合装置，可W实现任意氨同位素浓度的氨-氮混合气的分离，获得氨同 位素的高效回收，并获得纯度大于99%的氨同位素气体和纯度大于99. 999%的氮气。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术的氨氮混合气体分离与回收装置的结构框图。 【具体实施方式】 下面将参照附图描述本专利技术的实施方式。 图1为本专利技术的氨氮混合气体分离与回收装置的结构框图。从图1可W看出，本 专利技术的氨氮混合气体分离与回收装置，其特点是：所述装置中的高浓度氨氮混合气体1与 膜分离器4连接，膜分离器4分别与低温吸附床5、氨气储罐7连接；中等浓度氨氮混合气体 2与低温吸附床5连接，低温吸附床5分别与膜分离器4、催化氧化床6、氮气储罐8连接，低 浓度氨氮混合气体3与催化氧化床6连接，催化氧化床6分别与氮气储罐8和水储罐9连 接。 所述膜分离器4采用金属合金膜。 所述低温吸附床5采用5A分子筛。 所述催化氧化床6采用氧化铜或氧化银。 实施例1高浓氨氮混合气的分离与回收 高浓氨氮混合气体直接进入膜分离器，膜分离后透氨端气体引入氨气储罐，膜尾气进 入低温吸附床，经低温吸附后流出的含微量氨的氮气进入催化氧化床，除氨后进入氮气储 罐，氧化产生的水收集在水储罐中；解吸氨中还有一定量的氮气，返回膜分离器进一步分离 得到高纯氨及少量的氨氮混合气，氨氮混合气再次进入低温吸附床，该样可W既获得高纯 氨，又可W获得高纯氮。 本实施例中使用的膜为把银合金膜，原料气为含96%氨的氨氮混合气，进气流速 控制为IL/min ;低温吸附床填充的吸附剂为5A分子筛，吸附温度为液氮温度；催化氧化床 为氧化铜柱，反应温度为30(TC。使用气相色谱仪测量膜透氨端的氨中氮和尾气端的氮中 氨、低温吸附床和催化氧化床流出氮中氨。在透氨端得到纯度为99%的氨气，氨气回收率达 到97% ;低温吸附床流出的氮气中氨气体积浓度小于20ppm，催化氧化床流出的氮气中氨气 体积浓度小于lOppm，结果见表1。 表1为实施例1的色谱测量结果 【权利要求】1. 一种氢氦混合气体分离与回收装置，其特征在于：所述装置中的高浓度氢氦混合气 体（1)与膜分离器（4)连接，膜分离器（4)分别与低温吸附床（5)、氢气储罐（7)连接；中等 浓度氢氦混合气体（2)与低温吸附床（5)连接，低温吸附床（5)分别与膜分离器（4)、催化氧 化床（6)、氦气储罐（8)连接，低浓度氢氦混合气体（3)与催化氧化床（6)连接，催化氧化床 (6)分别与氦气储罐（8)和水储罐（9)连接。2. 根据权利要求1所述的氢氦混合气体分离与回收装置，其特征在于：所述膜分离器 (4)的材料采用金属合金膜。3. 根据权利要求1所述的氢氦混合气体分离与回收装置，其特征在于：所述低温吸附 床（5)采用5A分子筛制作。4. 根据权利要求1所述的氢氦混合气体分离与回收装置，其特征在于：所述催化氧化 床（6)的材料采用氧化铜或氧化银。【文档编号】C01B3/50GK104340959SQ201410612052【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年11月5日 优先权日:2014年11月5日 【专利技术者】任兴碧, 李毅, 古梅, 侯京伟 申请人:中国工程物理研究院核物理与化学研究所本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种氢氦混合气体分离与回收装置，其特征在于：所述装置中的高浓度氢氦混合气体（1）与膜分离器（4）连接，膜分离器（4）分别与低温吸附床（5）、氢气储罐（7）连接；中等浓度氢氦混合气体（2）与低温吸附床（5）连接，低温吸附床（5）分别与膜分离器（4）、催化氧化床（6）、氦气储罐（8）连接，低浓度氢氦混合气体（3）与催化氧化床（6）连接，催化氧化床（6）分别与氦气储罐（8）和水储罐（9）连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：任兴碧，李毅，古梅，侯京伟，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院核物理与化学研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51
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