一种氖气与氦气的分离系统及其分离方法技术方案

本发明专利技术涉及空分设备领域，特别是一种氖气与氦气的分离系统及其分离方法，包括氖氦混合气以及储存氖氦混合气的高真空储罐，经高压真空储罐内设置有高压一级换热器、高压二级换热器、氮吸附换热器、氖气复热换热器、粗氖氦精馏塔、精氖氦精馏塔、气液分离器和GM制冷机等设备进行换热精馏步骤，有效的将氖气和氦气分离，获得高纯度的氖气和氦气，本发明专利技术在对氖气和氦气进行分离时，回收利用率更高，分离效率更高，获得的成品纯度更高，成品进行充装时，气瓶的运输更稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种氖气与氦气的分离系统及其分离方法
本专利技术涉及空分设备领域，特别是一种氖气与氦气的分离系统及其分离方法。
技术介绍
氦(He)在通常情况下为无色、无味的气体，是唯一不能在标准大气压下固化的物质。氦是最不活泼的元素。氦的应用主要是作为保护气体、气冷式核反应堆的工作流体和超低温冷冻剂；氖气(Ne)是一种无色、无味、非易燃的稀有气体。通常氖可以作为彩色霓虹灯的充装气体用于户外广告显示，此外，它还可用于可视发光指示灯、电压调节，以及激光混合气成份。在工业生产中，现有的氖气与氦气的分离系统存在资源浪费，回收利用率不高，分离效率低，获得的成品纯度欠佳，在对成品进行充装步骤时，气瓶的运输存在固定不稳的安全隐患。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种氖气与氦气的分离系统及其分离方法，用于解决上述背景中的问题。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种氖气与氦气的分离系统，包括氖氦混合气以及储存氖氦混合气的高压真空储罐，其特征在于：所述高压真空储罐内设置有高压一级换热器、高压二级换热器、氮吸附换热器、氖气复热换热器、粗氖氦精馏塔、精氖氦精馏塔、气液分离器和GM制冷机，所述高压一级换热器的进口高压真空储罐内腔连通，所述高压一级换热器的出口与氮吸附换热器的进口连通，氮吸附换热器的出口与高压二级换热器的进口连通，高压二级换热器的出口与氖气复热换热器的进口连通，氖气复热换热器的出口与粗氖氦精馏塔的进口连通，所述气液分离器设于粗氖氦精馏塔内且设置有延伸至粗氖氦精馏塔外的出气口和出液口，所述精氖氦精馏塔的进口与气液分离器的出液口连通，所述高压二级换热器与氖气复热换热器之间连通设置有节流阀，所述GM制冷机包括设置于节流阀与氖气复热换热器之间的一级冷头以及设于气液分离器内的二级冷头，所述精氖氦精馏塔的塔顶和塔底分别设置有出气管和出液管，所述出液管连通设置有蒸发器，所述蒸发器的出口连通设置有氖气膜压机，所述气液分离器的出气口连通设置有空浴式汽化器，所述空浴式汽化器的出口连通设置有氦气膜压机、所述精氖氦精馏塔的出气管连通设置有用于回收其塔顶混合气的氖氦模压机。优选为：所述蒸发器与氖气膜压机之间以及空浴式汽化器与氦气膜压机之间均连通设置有用于对通过的氖气和氦气进行减压的节流阀和缓冲排。优选为：所述缓冲排包括若干与所述节流阀连通的缓冲排，所述缓冲排包括与所述节流阀的出口连通的进气管、设于缓冲排内部且沿垂直方向设置的数个缓冲挡板以及连通所述氖气膜压机或氦气膜压机的出气管，所述缓冲挡板的侧面与缓冲排的内壁之间设置有导流口且相邻缓冲挡板的导流口交错排布，所述出气管内设置有缓冲板，所述缓冲板上开设有多个贯穿缓冲板的出气孔，出气孔远离缓冲排内腔的孔口设置有导气弯管，所述导气弯管远离出气口的一端的端面和周向管壁上贯穿设置有若干均匀分布的通孔。优选为：所述氖气膜压机和氦气膜压机的输出端均设置有对成品氖气和氦气进行充装的充灌装置，所述充灌装置包括用于储存成品氖气和氦气的气瓶、对所述气瓶进行输送的输送机构以及与氖气膜压机和氦气膜压机的输出端连通且对气瓶进行自动充气的充装端口。优选为：所述输送机构包括用于输送气瓶的传动皮带、驱动所述传动皮带转动的传动滚轴以及设于传动滚轴一侧且输出端与传动滚轴同轴心驱动连接的驱动电机，所述传动皮带上设置有用稳定气瓶输送的基座。优选为：所述基座包括安装于输送带上且设置有中空内腔的底板、水平穿设于底板内腔且一端和底板的内壁转动连接的第一螺纹杆、输出端与第一螺纹杆的另一端同轴心固定连接且固定安装于底板的内壁上的伺服电机、套设于第一螺纹杆上且与第一螺纹杆螺纹连接的活动套、贯穿底板上表面与活动套的外侧面固定连接的活动杆、底部与活动杆远离活动套的最端处固定连接的第一夹持部以及底部与底板的上表面的一侧固定连接且与第一夹持部配合第二夹持部，所述底板的上表面配合所述活动杆设置有贯穿底板上表面的开口，所述底板的内腔底部的表面上开设有滑槽，所述滑槽内设置有可沿滑槽长度方向往复滑动且与活动套的外侧面固定连接的滑块。优选为：所述第一夹持部和第二夹持部均包括设置有中空内腔的安装座以及设于安装座上用于对气瓶进行夹握的握爪，所述安装座的内腔底部的表面上竖直固定有固定杆，所述固定杆沿其轴向开设有插接孔，所述插接孔内插设有可在插接孔内上下活动的第二螺纹杆，靠近所述第二螺纹杆且水平设置有转轴，所述转轴上固定套设有主动锥形齿轮，第二螺纹杆上螺纹连接有一侧与主动锥形齿轮啮合的从动锥形齿轮，所述转轴的一端与安装座的内壁转动连接且另一端贯穿安装座延伸至安装座外侧安装有摇柄，所述第二螺纹杆远离插接孔的一端贯穿安装座的顶部延伸至安装座外侧且与握爪的底部固定连接。优选为：所述握爪包括与所述第二螺纹杆固定连接的弧形夹紧板、安装于弧形夹紧板外侧壁的双向气缸以及一端与所述双向气缸的输出端铰接的摆动连杆以及安装于所述摆动连杆另一端夹紧块，所述摆动连杆包括上杆部以及与上杆部一体成型的下杆部，上杆部远离下杆部的最端处与所述双向气缸的输出端铰接，上杆部靠近下杆部的最端处与弧形夹紧板的外侧壁铰接，所述上杆部远离下杆部的一端与所述夹紧块固定连接。优选为：所述弧形夹紧板的内侧以及夹紧块上均设置有橡胶块，所述橡胶块外表面分布有交叉设置的防滑纹。一种氖气与氦气的分离方法，其使用如权利要求1所述的生产系统，其特征在于，包括如下步骤：S1、氖氦混合气从高真空储罐进入高压一级换热器进行冷却；S2、步骤S1中的氖氦混合气进入氮吸附换热器降温；S3、步骤S2中的氖氦混合气进入高压二级换热器进行冷却、节流阀减压，同时利用GM制冷机的一级冷头冷却；S4、步骤S3中的氖氦混合气进入粗氖氦精馏塔精馏，塔顶的气体进入气液分离器进行分离，利用GM制冷机的二级冷头持续冷凝，氦气从气液分离器的出气口送出，获得产品氦气，液体混合物从气液分离器的出液口送入精氖氦塔；S5、步骤S4中的氦气经空浴式汽化器进行复热，液体混合物经塔内精馏在塔底获得产品液氖，塔顶的形成的混合气进入氖氦模压机，液氖经蒸发器进行复热，获得产品氖气；S6、步骤S5中的氦气通过节流阀减压送入缓冲排，氖气通过节流阀减压送入缓冲排；S7、步骤S6中的氦气进入氦气膜压机，氖气进入氖气膜压机。本专利技术的有益效果是：本专利技术将氖氦混合气送入高压真空储罐，经高压真空储罐内的高压一级换热器、高压二级换热器、氮吸附换热器、氖气复热换热器、粗氖氦精馏塔、精氖氦精馏塔、气液分离器和GM制冷机的换热及精馏过程，将氖氦混合气内的氖气和氦气进行分离提取，去除氖气和氦气内的杂质，分离效率更高，所分离出的氖气和氦气纯度更高，对未提取完全的混合气经氖氦气膜压机再回收，减少资源浪费，提高原料的利用率，超低温精馏、多级冷却降温保证提纯的稳定，以及分离氖氦的精准；同时多重换热，对冷却精馏过程中的能量进行充分回收利用，节能省源，降低成本；设置的缓冲排，保证了氦气和氖气的输送稳定性；设置的充灌装置实现将氦气和氖气成品的充瓶，采用输送机构对气瓶的输送以及设置的对气瓶进行自动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氖气与氦气的分离系统，包括氖氦混合气以及储存氖氦混合气的高压真空储罐，其特征在于：所述高压真空储罐内设置有高压一级换热器、高压二级换热器、氮吸附换热器、氖气复热换热器、粗氖氦精馏塔、精氖氦精馏塔、气液分离器和GM制冷机，所述高压一级换热器的进口高压真空储罐内腔连通，所述高压一级换热器的出口与氮吸附换热器的进口连通，氮吸附换热器的出口与高压二级换热器的进口连通，高压二级换热器的出口与氖气复热换热器的进口连通，氖气复热换热器的出口与粗氖氦精馏塔的进口连通，所述气液分离器设于粗氖氦精馏塔内且设置有延伸至粗氖氦精馏塔外的出气口和出液口，所述精氖氦精馏塔的进口与气液分离器的出液口连通，所述高压二级换热器与氖气复热换热器之间连通设置有节流阀，所述GM制冷机包括设置于节流阀与氖气复热换热器之间的一级冷头以及设于气液分离器内的二级冷头，所述精氖氦精馏塔的塔顶和塔底分别设置有出气管和出液管，所述出液管连通设置有蒸发器，所述蒸发器的出口连通设置有氖气膜压机，所述气液分离器的出气口连通设置有空浴式汽化器，所述空浴式汽化器的出口连通设置有氦气膜压机、所述精氖氦精馏塔的出气管连通设置有用于回收其塔顶混合气的氖氦模压机。/n...

【技术特征摘要】
1.一种氖气与氦气的分离系统，包括氖氦混合气以及储存氖氦混合气的高压真空储罐，其特征在于：所述高压真空储罐内设置有高压一级换热器、高压二级换热器、氮吸附换热器、氖气复热换热器、粗氖氦精馏塔、精氖氦精馏塔、气液分离器和GM制冷机，所述高压一级换热器的进口高压真空储罐内腔连通，所述高压一级换热器的出口与氮吸附换热器的进口连通，氮吸附换热器的出口与高压二级换热器的进口连通，高压二级换热器的出口与氖气复热换热器的进口连通，氖气复热换热器的出口与粗氖氦精馏塔的进口连通，所述气液分离器设于粗氖氦精馏塔内且设置有延伸至粗氖氦精馏塔外的出气口和出液口，所述精氖氦精馏塔的进口与气液分离器的出液口连通，所述高压二级换热器与氖气复热换热器之间连通设置有节流阀，所述GM制冷机包括设置于节流阀与氖气复热换热器之间的一级冷头以及设于气液分离器内的二级冷头，所述精氖氦精馏塔的塔顶和塔底分别设置有出气管和出液管，所述出液管连通设置有蒸发器，所述蒸发器的出口连通设置有氖气膜压机，所述气液分离器的出气口连通设置有空浴式汽化器，所述空浴式汽化器的出口连通设置有氦气膜压机、所述精氖氦精馏塔的出气管连通设置有用于回收其塔顶混合气的氖氦模压机。


2.根据权利要求1所述的一种氖气与氦气的分离系统，其特征在于：所述蒸发器与氖气膜压机之间以及空浴式汽化器与氦气膜压机之间均连通设置有用于对通过的氖气和氦气进行减压的节流阀和缓冲排。


3.根据权利要求2所述的一种氖气与氦气的分离系统，其特征在于：所述缓冲排包括若干与所述节流阀连通的缓冲排，所述缓冲排包括与所述节流阀的出口连通的进气管、设于缓冲排内部且沿垂直方向设置的数个缓冲挡板以及连通所述氖气膜压机或氦气膜压机的出气管，所述缓冲挡板的侧面与缓冲排的内壁之间设置有导流口且相邻缓冲挡板的导流口交错排布，所述出气管内设置有缓冲板，所述缓冲板上开设有多个贯穿缓冲板的出气孔，出气孔远离缓冲排内腔的孔口设置有导气弯管，所述导气弯管远离出气口的一端的端面和周向管壁上贯穿设置有若干均匀分布的通孔。


4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种氖气与氦气的分离系统，其特征在于：所述氖气膜压机和氦气膜压机的输出端均设置有对成品氖气和氦气进行充装的充灌装置，所述充灌装置包括用于储存成品氖气和氦气的气瓶、对所述气瓶进行输送的输送机构以及与氖气膜压机和氦气膜压机的输出端连通且对气瓶进行自动充气的充装端口。


5.根据权利要求4所述的一种氖气与氦气的分离系统，其特征在于：所述输送机构包括用于输送气瓶的传动皮带、驱动所述传动皮带转动的传动滚轴以及设于传动滚轴一侧且输出端与传动滚轴同轴心驱动连接的驱动电机，所述传动皮带上设置有用稳定气瓶输送的基座。


6.根据权利要求5所述的一种氖气与氦气的分离系统，其特征在于：所述基座包括安装于输送带上且设置有中空内腔的底板、水平穿设于底板内腔且一端和底板的内壁转动连接的第一螺纹杆、输出端与第一螺纹杆的另一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛玲玲，徐庆松，李春胜，郭增军，郑晨明，祝琦祥，郑立新，叶长宇，邱筱敏，汪雨土，黄萍，
申请(专利权)人：衢州杭氧特种气体有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33