一种可在线更换吸附柱的氩气、氦气和氢气的纯化装置及其工艺制造方法及图纸

本发明专利技术属于气体纯化领域，公开了一种可在线更换吸附柱的氩气、氦气和氢气的装置及其纯化工艺。该装置包括原料气入口阀门仪表组，辅助气体入口阀门仪表组，换热器，加热器，高温吸附器A，冷却器，高温吸附器B，主气路流通阀，临时气路流通阀，产品气出口阀门仪表组，分析气路阀门，吹扫气路阀门；当高温吸附器A达到使用寿命后，切换至吸附器B进行工作。该工艺可不停气在线更换不可再生的吸附剂，连续生产产品。

A purifying device for argon, helium and hydrogen with on-line replacement of adsorption column and its process

【技术实现步骤摘要】
一种可在线更换吸附柱的氩气、氦气和氢气的纯化装置及其工艺
本专利技术属于气体纯化领域，本专利技术具体涉及一种可在线更换吸附柱的氩气、氦气和氢气的纯化装置及其工艺。
技术介绍
为脱除氩气、氦气和氢气中的杂质甲烷和氮气(其他杂质可一并脱除)，需要使用一种高温使用的吸附剂(一般称为“吸气剂”或“getter”)，此种吸附剂虽然可以达到比较好的纯化效果，但根据其吸附原理：即该吸附剂主要作用成分为多元金属合金，其在一定温度下形成活性表面，气体杂质与活性表面接触后，会被捕获并进入金属合金的晶格中，以达到分离的作用；该类型的吸附剂是无法进行再生并循坏利用的，达到饱和后，即失效且无法继续使用。在更换过程中，该类型的纯化器需要停机，无法持续提供合格的产品气体。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种可在线更换吸附柱的氩气、氦气和氢气的纯化装置及其工艺，该装置简单易行，该工艺可在线更换吸附柱，可持续提供合格的产品气体。本专利技术的上述目的是通过以下技术方案实现的：提供一种可在线更换吸附柱的氩气、氦气和氢气的纯化装置，包括原料气入口阀门仪表组，辅助气体入口阀门仪表组，换热器，加热器，吸附器A，冷却器，吸附器B，主气路流通阀，临时气路流通阀，产品气出口阀门仪表组，分析气路阀门，吹扫气路阀门；所述的原料气入口阀门仪表组包括入口所用的截止阀、调节阀、流量和压力仪表并依次顺序连接；所述的辅助气体入口阀门仪表组包括入口所用的截止阀、调节阀、流量和压力仪表并依次顺序连接；所述的产品气出口阀门仪表组包括出口所用的截止阀、调节阀、流量和压力仪表并依次顺序连接；所述的换热器(冷质出口)与加热器连接，加热器与吸附器A的进口连接，吸附器A的出口与换热器热质入口相连)、换热器(热质出口)与冷却器依次顺序连接，换热器(冷质入口)前置主气路流通阀a，冷却器后置主气路流通阀b；临时气路上设有临时气路流通阀a、临时气路流通阀b、临时气路流通阀c，吸附器B设在由临时气路流通阀组成的临时气路所在的管路上，临时气路流通阀b设置在吸附器B前，临时气路流通阀c设置在吸附器B后，临时气路和主气路末端均与产品气出口阀门仪表组、分析气路阀门连接，主气路末端连接有吹扫气路阀门。所述换热器、加热器、冷却器为吸气换热器、吸气加热器、吸气冷却器。所述的换热器用于高温气体热量回收和预冷却。所述的加热器用于低温气体升温至吸附剂工作温度，该加热器可以外置，或者内置到吸附器A中。所述的吸附器A用于装填高温吸附剂，并将原料气中的杂质脱除，是需要更换的主体。所述的冷却器用于高温气体的冷却，为水冷却或者风冷却。所述的吸附器B，内装高效吸附剂填料，可脱除原料气中的杂质。内部设有气流分配器。并装有脱氧吸附剂。气流分配器设置在脱氧吸附器入口处。所述的脱氧吸附剂可选用适用于所有气体纯化用的填料。进一步的，所述的吸附器A为高温吸附器；所述的吸附器B为脱氧吸附器。所述高温吸附器外部分别各设置5个以上温度测量仪表。高温吸附器右侧2个温度测量仪表的用于测量和控制高温吸附器内吸附剂的温度；高温吸附器左侧外吸气加热器的1个温度测量仪表用于测量和控制外吸气加热器的加热温度和高温吸附器外壁温度；吸气加热器上的用于测量吸气加热器的温度；吸气加热器和高温吸附器之间的用于测量经吸气加热器加热后气体温度。通过套管设置安装温度测量仪表。所述脱氧吸附器外部分别各设置3个以上温度测量仪表。通过套管设置安装温度测量仪表。所述的主气路流通阀，在吸附器A工作时的气路开启阀门。所述的临时气路流通阀，在吸附器B工作时的气路开启阀门。所述的分析气路阀门用于产品气分析。进一步，本装置内的所使用的高温吸附器和脱氧吸附器表面均进行抛光处理，其处理后的表面粗糙度<10um；优选其处理后表面粗糙度<1um的高温吸附器和脱氧吸附器。进一步的，所述的高温吸附器、脱氧吸附器内部还设有过滤装置，采用三重过滤，即高温吸附器、脱氧吸附器入口粗过滤，高温吸附器、脱氧吸附器出口二级过滤和高温吸附器、脱氧吸附器出口精密过滤。其中，二级过滤，精度采用180um；出口精密过滤精度采用1um，且过滤面与填料填充高度的方面平行设置。进一步的，本专利技术纯化装置中采用的管道和管件的洁净等级为EP级：表面粗糙度<1um。管道和管件连接处的活接头均采用VCR连接方式。进一步的，本专利技术纯化装置中原料气入口至高温吸附器、脱氧吸附器入口之间的阀门采用隔膜阀或波纹管阀，洁净等级为EP级。进一步的，所述脱氧吸附器由上封头部分、直筒段和下封头部分构成,该纯化装置包括以下部件：一级过滤器，加料筒，定位器a，气流分配器，气流分配器支撑柱，上封头a，直筒段，二级过滤器a，二级过滤器支撑部a，三级过滤器a，三级过滤器a固定板，下封头a，进气管a，出气管a，固定柱，热偶套管A和热偶套管B；其中，上封头a、直筒段和下封头a按照由上至下的顺序连接构成密封中空的容器主体并固定在固定柱上；上封头部分：上封头a顶部中心位置开口，在上封头a开口外端设有内径与开口尺寸相同的空心圆柱体状、一端去底的加料筒，加料筒去底端连接在上封头a顶端开口处，加料筒的内设置圆柱状的一级过滤器，一级过滤器侧壁设有均匀开孔，加料筒的顶端的外侧开孔连接有与其内径相等进气管a，加料筒与一级过滤器之间设有定位器a，气流分配器支撑柱一端连接在上封头a内壁，另一端连接中心中空的气流分配器；直筒段部分：直筒段靠近上封头a位置设置一个热偶套管A，中部靠下位置设置一个热偶套管B，热偶套管B的下方设置二级过滤器a，二级过滤器a为板状结构，二级过滤器a下方与二级过滤器支撑部a相接触，直筒段底部设有三级过滤器a固定板，三级过滤器a固定板开有圆形的开口，开口处固定与其直径相同的中空的圆柱状三级过滤器a，三级过滤器a的另一个底面靠近二级过滤器支撑部a，三级过滤器a的底面和侧壁有均匀开孔；下封头部分：下封头a的底部开口连有与其直径相同的出气管a。进一步的，所述高温吸附器包括：进气管b、上封头b、一级过滤器、加料口、热偶套管a、筒体、热偶套管b、二级过滤器b、二级过滤器支撑部b、三级过滤器b、三级过滤器固定板、下封头b、底座、出气管b、加热器套管、测温器套管、扰流板、气体流通孔、换热体和定位器；其中上封头b、筒体和下封头b顺次连接构成类圆柱体状主体，进气管b设置在主体上部，加热器套管纵向设置于主体内部，加热器套管内装管式加热器a，相邻设置测温器套管，加热器套管下方设置一级过滤器，一级过滤器下面设有加料口和热偶套管a，热偶套管a下方设有热偶套管b，热偶套管b下方设有二级过滤器b，二级过滤器b下方与二级过滤器支撑部b相接触，二级过滤器b支撑部下方设有三级过滤器b，三级过滤器b固定在三级过滤器固定板上，下封头b中心位置设有出气管b，主体下部通过底座固定。所述的一级过滤器和二级过滤器均为表面设有通孔的板状过滤器，三级过滤器为表面有通孔的圆柱状过滤器。一级过滤器的孔径大于二级过滤器的孔径，二级过滤器的孔径大于三级过滤器的孔径。一级过滤器的孔径范围为380μm～180μm，二级过滤器的孔径范围为180μm～150μm，三级过滤器的孔径范围为150μm～1um。所述的一级过滤器和二级过滤器之间装有吸附剂。本专利技术提供的装置纯化工艺如下：低温原料气由原料气入口本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可在线更换吸附柱的氩气、氦气和氢气的纯化装置，其特征是，包括原料气入口阀门仪表组(1)，辅助气体入口阀门仪表组(2)，换热器(3)，加热器(4)，吸附器A(5)，冷却器(6)，吸附器B(7)，主气路流通阀，临时气路流通阀，产品气出口阀门仪表组(14)，分析气路阀门(15)，吹扫气路阀门(16)；所述的换热器(3)与加热器(4)连接，加热器(4)与吸附器A(5)的进口连接，吸附器A(5)的出口与换热器(3)、冷却器(6)依次顺序连接，换热器(3)前置主气路流通阀a(8)，冷却器(6)后置主气路流通阀b(9)；临时气路上设有临时气路流通阀a(11)、临时气路流通阀b(12)、临时气路流通阀c(13)，吸附器B(7)设在由临时气路流通阀组成的临时气路所在的管路上，临时气路流通阀b(12)设置在吸附器B(7)前，临时气路流通阀c(13)设置在吸附器B(7)后，临时气路和主气路末端均与产品气出口阀门仪表组(14)、分析气路阀门(15)连接，主气路末端连接有吹扫气路阀门(16)。

【技术特征摘要】
1.一种可在线更换吸附柱的氩气、氦气和氢气的纯化装置，其特征是，包括原料气入口阀门仪表组(1)，辅助气体入口阀门仪表组(2)，换热器(3)，加热器(4)，吸附器A(5)，冷却器(6)，吸附器B(7)，主气路流通阀，临时气路流通阀，产品气出口阀门仪表组(14)，分析气路阀门(15)，吹扫气路阀门(16)；所述的换热器(3)与加热器(4)连接，加热器(4)与吸附器A(5)的进口连接，吸附器A(5)的出口与换热器(3)、冷却器(6)依次顺序连接，换热器(3)前置主气路流通阀a(8)，冷却器(6)后置主气路流通阀b(9)；临时气路上设有临时气路流通阀a(11)、临时气路流通阀b(12)、临时气路流通阀c(13)，吸附器B(7)设在由临时气路流通阀组成的临时气路所在的管路上，临时气路流通阀b(12)设置在吸附器B(7)前，临时气路流通阀c(13)设置在吸附器B(7)后，临时气路和主气路末端均与产品气出口阀门仪表组(14)、分析气路阀门(15)连接，主气路末端连接有吹扫气路阀门(16)。2.如权利要求1所述的一种可在线更换吸附柱的氩气、氦气和氢气的纯化装置，其特征是，所述的冷却器(6)冷却为水冷却或风冷却。3.如权利要求1所述的一种可在线更换吸附柱的氩气、氦气和氢气的纯化装置，其特征是，所述的主气路流通阀，在吸附器A(5)工作时的气路开启阀门。4.如权利要求1所述的一种可在线更换吸附柱的氩气、氦气和氢气的纯化装置，其特征是，所述的临时气路流通阀，在吸附器B(7)工作时的气路开启阀门。5.如权利要求1所述的一种可在线更换吸附柱的氩气、氦气和氢气的纯化装置，其特征是，所述的原料气入口阀门仪表组(1)包括入口所用的截止阀、调节阀、流量和压力仪表并依次顺序...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵霖，于洋，乐昀，金万宇，刘智超，郑晨达，郭奎宇，邱浩明，王鹏，邱长春，
申请(专利权)人：大连中鼎化学有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21