The invention discloses a cryogenic device for gas separation and purification based on a small cryogenic refrigerator, including a primary heat exchanger, a two stage heat exchanger, a four stage heat exchanger, at least one small cryogenic refrigerator, and at least one liquid collecting tank. The small cryogenic refrigerator consists of the first cold head and the second cold head, and the two stage heat exchanger is set up. The first cold head is placed on the first cold head to form a cold head heat exchanger, and the four stage heat exchanger is set up on the second cold head to form a two stage cold head heat exchanger, the outlet of the mixture gas is connected to the first stage cold head heat exchanger entrance, the outlet of the first stage cold head heat exchanger connects the inlet of the liquid collector tank, and the gas outlet of the collector tank is connected to the inlet of the two stage cold head heat exchanger. The invention uses the first and second stage cold heads of the small cryogenic refrigerator as the cold source, and liquefy and solidify the gases at different condensing temperatures to get the high purity gas with lower condensing temperature, so that the separation and purification of two or more gases can be achieved at a lower cost.
【技术实现步骤摘要】
基于小型低温制冷机的用于气体分离和纯化的低温装置
本专利技术涉及一种气体分离和纯化的低温装置,尤其是一种基于小型低温制冷机的用于气体分离和纯化的低温装置。
技术介绍
含杂质原料气中各组分气体的分离和纯化是获得高纯度(体积百分含量99.999%或以上)气体的基本过程。通常利用各组分气体冷凝温度和分子性质之间的差异来进行分离,传统的方法有:精馏法、分凝法、吸附法、催化反应法等。当产品气要求纯度较高时,需要几种方法联合使用,如高压低温冷凝和低温吸附相结合的方法或常温下的变压吸附和低温吸附相结合的方法等。传统的分离纯化方法流程复杂,投资成本高,通常用于大型的气体分离纯化设备。一般来说,氦、氖等稀有气体的分离和纯化也是基于以上几种常用方法。稀有气体中,氦气、氖气等稀有气体在航空、航天、军事和科研等领域有着非常重要的应用,且需求量日益增大。重要的是我国属于贫氦国家,美国作为世界上主要的氦出口国已经将氦列为战略资源。因此,氦的回收再利用就显得尤为重要;此外,从空分装置中提取是工业上获得氦、氖的途径之一。对于回收的氦气,其纯度在90%左右,其余主要是空气等杂质气体。这个纯度的氦气通常无法直接使用,需要经过特别的分离和纯化流程。对于空分装置中氦气、氖气的分离和纯化,传统方法一般包括粗氦氖混合气的提取、纯氦氖混合气的制备和纯氦、纯氖的制备三个工序。三道工序流程都比较复杂,投资成本高,缺乏经济性,一般很少应用于实际的空分装置中。小型低温制冷机一般包括GM制冷机,脉管制冷机,斯特林制冷机,J-T制冷机等。小型低温制冷机的制冷温度范围一般在0–80K(-273.15℃–-193.1 ...
【技术保护点】
1.一种基于小型低温制冷机的用于气体分离和纯化的低温装置,其特征是:包括一级换热器(2)、二级换热器(3)、四级换热器(6)、至少一个小型低温制冷机(9)以及至少一个集液罐(4),所述的小型低温制冷机(9)包括第一冷头和第二冷头,所述的二级换热器(3)设置在所述的第一冷头上形成一级冷头换热器,所述的四级换热器(6)设置在第二冷头上形成二级冷头换热器,在所述的一级换热器(2)上设置有混合气体进口、混合气体出口、纯化后气体进口以及纯化后气体出口,所述的混合气体出口连接至所述的一级冷头换热器入口,一级冷头换热器的出口连接所述集液罐(4)的入口,集液罐(4)气体出口连接到二级冷头换热器进口,二级冷头换热器出口连接到一级换热器(2)冷端纯化后气体一进口,一级换热器(2)热端为纯化后气体一出口。
【技术特征摘要】
1.一种基于小型低温制冷机的用于气体分离和纯化的低温装置,其特征是:包括一级换热器(2)、二级换热器(3)、四级换热器(6)、至少一个小型低温制冷机(9)以及至少一个集液罐(4),所述的小型低温制冷机(9)包括第一冷头和第二冷头,所述的二级换热器(3)设置在所述的第一冷头上形成一级冷头换热器,所述的四级换热器(6)设置在第二冷头上形成二级冷头换...
【专利技术属性】
技术研发人员:樊军,
申请(专利权)人:中科睿凌江苏低温设备有限公司,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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