一种氘气的提纯装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种氘气的提纯装置，属于氘气纯化技术领域。所述提纯装置包括分离换热器、分离柱、封闭腔体、温度调节压缩机、蝶阀、回流阀、四通换向阀、回流柱以及回流换热器，通过蝶阀将封闭腔体分为分离腔体和回流腔体，分离换热器和分离柱安装在分离腔体内，回流换热器和回流柱安装在回流腔体内，分离换热器和回流换热器通过四通换向阀对应连接在温度调节压缩机进出液口的两端，分离柱与回流柱通过回流阀连通，分离柱内填充有载钯多孔材料，回流柱内填充有A型分子筛，液体热传导介质填充在分离腔体和回流腔体中。本发明专利技术所述提纯装置提高了能源利用率，大大降低了能耗，而且还提高了热交换效率，使吸附和释放过程更快速，提高分离效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
一种氘气的提纯装置


[0001]本专利技术涉及一种氘气的提纯装置，属于氘气纯化


技术介绍

[0002]当前主要氘气制备技术有：液氢精馏技术、电解重水技术、金属氢化物技术、激光技术、气相色谱技术等。虽然重水电解技术电解过程中能耗较高，但重水电解技术相关理论和制备设备相对成熟，且制备的氘气纯度很高，后期处理成本会有所降低，所以当前氘气制备主要还是采用重水电解技术。
[0003]重水电解技术应用过程中最大的技术问题是氘气纯化、去杂质问题，采用该技术制备氘气的杂质主要包括：氕、O2、N2以及少量D2O杂质等。其中氕是电解重水氘气制备中最大的杂质。去除氕通常使用热循环吸附工艺(TCAP)，该技术是众所周知的氢同位素分离技术，使用的分离柱包括一根填充了载钯多孔材料的色谱柱和一根回流空柱；利用氢的同位素在钯中的溶解度表现出明显的同位素效应，使载钯柱不断处于半周高温、半周低温的冷热循环，来去除杂质，得到高纯度的氘气，然而现有的热循环吸附装置使用耗能高，分离效率低，不利于大批量推广。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种氘气的提纯装置，该提纯装置提高了能源利用率，解决了能耗高、分离效率低的问题。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。
[0006]一种氘气的提纯装置，所述提纯装置包括分离换热器、分离柱、封闭腔体、温度调节压缩机、蝶阀、回流阀、四通换向阀、回流柱以及回流换热器；
[0007]蝶阀安装在封闭腔体上，将封闭腔体分为分离腔体和回流腔体两部分；分离腔体内设置有分离换热器和分离柱，回流腔体内设置有回流换热器和回流柱；分离换热器和回流换热器通过四通换向阀对应连接在温度调节压缩机进出液口的两端，分离柱与回流柱通过回流阀连通，分离柱内填充有载钯多孔材料，回流柱内填充有与钯具有相反同位素效应的A型分子筛；在远离回流腔体的分离腔体一端设置第一出口，在远离分离腔体的回流腔体一端设置第二出口，在分离腔体上设置与分离柱连通的加料口；液体热传导介质填充在分离腔体和回流腔体中。
[0008]进一步地，分离柱由一根以上(包含一根)螺旋状不锈钢管组成；螺旋状不锈钢管为两根以上时，在螺旋状不锈钢管的两端以及中部分别通过环形不锈钢管将两根以上螺旋状不锈钢管连通；相应地，在分离柱的中轴线处设置有搅拌桨；
[0009]回流柱由一根以上螺旋状不锈钢管组成；螺旋状不锈钢管为两根以上时，在螺旋状不锈钢管的两端分别通过环形不锈钢管将两根以上螺旋状不锈钢管连通。
[0010]进一步地，分离换热器是由两根以上(包含两根)U形换热管环形排布而成，U型换热管的开放端通过环形换热管将两根以上U形换热管连通；相应地，分离柱在U形换热管的U
形空隙内呈螺旋排布；
[0011]回流换热器是由两根以上U形换热管环形排布而成，U型换热管的开放端通过环形换热管将两根以上U形换热管连通；相应地，回流柱在U形换热管的U形空隙内呈螺旋排布。
[0012]进一步地，分流换热器和回流换热器之间连接有第一电子膨胀阀。
[0013]进一步地，四通换向阀和分离换热器之间连接有第一伺服比例阀，四通换向阀和回流换热器之间连接有第二伺服比例阀，且第一伺服比例阀与第二伺服比例阀之间依次通过第一补偿换热器、第二电子膨胀阀、第二补偿换热器连接。
[0014]进一步地，封闭腔体的侧壁为绝热材质。
[0015]基于本专利技术所述提纯装置对氘气进行提纯的操作如下：
[0016]步骤一、将待处理的混合气体通过设置的加料口填充入分离柱中；
[0017]步骤二、开启温度调节压缩机，控制四通换向阀对分离换热器进行抽真空，分离换热器作为蒸发器制冷，分离腔体内的液体热传导介质使分离柱温度降低，此时，温度调节压缩机对回流换热器内的制冷介质压缩做功生热，通过液体热传导介质和热辐射使回流柱温度升高，分离柱温度的降低加速了钯吸收混合气体中分子质量较轻的氕；
[0018]步骤三、先打开蝶阀，使分离腔体和回流腔体内的液体热传导介质混合进行热交换，可使分离柱初步升温，同时热交换后的液体热传导介质可使回流柱温度降低，当分离腔体和回流腔体达到热平衡后，控制四通换向阀，使温度调节压缩机对回流换热器进行抽真空，对分离换热器内的制冷介质压缩做功后生热，分离柱温度的升高使钯吸收的氕释放出来，回流柱的降温加速分子筛吸附氘；
[0019]步骤四、循环步骤二和步骤三，即可容易的分离出高纯度的氘，通过设置的第一出口和第二出口，可将氕和氘分离后排出。
[0020]有益效果：
[0021](1)通过在分离腔体和回流腔体内设置分离换热器和回流换热器，并使分离换热器和回流换热器共用同一个温度调节压缩机，此结构能高效的利用温度调节压缩机分别进行制冷和制热，提高了能源利用率，降低能耗；
[0022](2)采用多根螺旋状的不锈钢管作为分离柱和回流柱，增加了热交换面积，提高了热交换效率，使吸附和释放过程更快速；
[0023](3)通过填充的液体热传导介质可以更好的对分离柱和回流柱进行热传导，通过设置的搅拌桨和蝶阀可提高装置冷热切换的速度，减少压缩机的使用，更节能。
附图说明
[0024]图1为氘气的提纯装置剖开封闭腔体后的结构示意图。
[0025]图2为氘气的提纯装置主视图。
[0026]图3为图2中在A
‑
A处的剖视图。
[0027]图4为搅拌桨在分离柱中安装位置示意图。
[0028]图5为氘气的提纯装置中温度控制部分各部件连接关系示意图。
[0029]其中，1
‑
分离柱，101
‑
加料口，102
‑
第一出口，2
‑
回流柱，201
‑
第二出口，3
‑
分离腔体，301
‑
分离换热器，4
‑
回流腔体，401
‑
回流换热器，5
‑
回流阀，6
‑
蝶阀，7
‑
搅拌桨。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步阐述。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
[0031]实施例1
[0032]一种氘气的提纯装置包括分离换热器301、分离柱1、封闭腔体、温度调节压缩机、蝶阀6、回流阀5、四通换向阀、回流柱2以及回流换热器401；
[0033]分离柱1由八根螺旋状不锈钢管组成，在螺旋状不锈钢管的两端以及中部分别通过环形不锈钢管将八根螺旋状不锈钢管连通，如图1所示；
[0034]回流柱2由八根螺旋状不锈钢管组成，在螺旋状不锈钢管的两端分别通过环形不锈钢管将八根螺旋状不锈钢管连通，如图1所示；
[0035]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氘气的提纯装置，其特征在于：所述提纯装置包括分离换热器、分离柱、封闭腔体、温度调节压缩机、蝶阀、回流阀、四通换向阀、回流柱以及回流换热器；蝶阀安装在封闭腔体上，将封闭腔体分为分离腔体和回流腔体两部分；分离腔体内设置有分离换热器和分离柱，回流腔体内设置有回流换热器和回流柱；分离换热器和回流换热器通过四通换向阀对应连接在温度调节压缩机进出液口的两端，分离柱与回流柱通过回流阀连通，分离柱内填充有载钯多孔材料，回流柱内填充有A型分子筛；在远离回流腔体的分离腔体一端设置第一出口，在远离分离腔体的回流腔体一端设置第二出口，在分离腔体上设置与分离柱连通的加料口；液体热传导介质填充在分离腔体和回流腔体中。2.根据权利要求1所述的一种氘气的提纯装置，其特征在于：分离柱由一根以上螺旋状不锈钢管组成；螺旋状不锈钢管为两根以上时，在螺旋状不锈钢管的两端以及中部分别通过环形不锈钢管将两根以上螺旋状不锈钢管连通；回流柱由一根以上螺旋状不锈钢管组成；螺旋状不锈钢管为两根以上时，在螺旋状不锈钢管的两端分别通过环形不锈钢管将两根以上螺旋状不锈钢管连通。3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：林坤，王少波，马朝选，张长金，王亚峰，鲁毅，白雪萍，李国伟，
申请(专利权)人：中船重工邯郸派瑞特种气体有限公司，
类型：发明
国别省市：