本发明专利技术公开了一种基于低温制冷机的气体纯化装置，利用吸附填料具有选择性吸附的特性，同时在低温高压条件下对不同杂质气体具有较大吸附容量的特性，对气体进行纯化，从而获得高纯气体。气体纯化装置由低温制冷机提供冷量，降温阶段，压缩机的排气绝大部分为低温制冷机供气外，从压缩机引一路循环的气体经过冷头换热器，将低温制冷机的冷量传输给吸附塔内的吸附剂；再生升温阶段，安装在低温制冷机的冷头上的加热器开启，低温制冷机关闭，从压缩机引出的循环气体经过低温制冷机的冷头换热后，将加热器的热量传输到吸附塔内的吸附剂。由于采用循环降温、循环加热的方式，与传统的传导冷却比较，可大大减小降温和升温时间。可大大减小降温和升温时间。可大大减小降温和升温时间。
【技术实现步骤摘要】
一种基于低温制冷机的气体纯化装置
[0001]本专利技术属于制冷与低温工程
，具体涉及一种基于低温制冷机的气体纯化装置。
技术介绍
[0002]气体在工业、科研、医疗等行业得到广泛的应用，而国内的气体几乎完全依赖进口。通常工业、科研、医疗等对气体的应用都需要较高的纯度，因此气体的提纯在气体应用领域是非常重要的工作。
[0003]低温吸附分离杂质气体是气体提纯的一种有效方法，可以获得高纯度的气体。传统的低温吸附的方式采用液氮作为冷源，降温快，但是操作复杂，需要间断补充液氮，再生时也需要排空液氮。近些年也有采用低温制冷机为冷源的低温吸附分析的气体纯化器，虽然不用补充液氮，但升降温方式采用传导冷却，升降温速率较慢，纯化效率较低。
技术实现思路
[0004]本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于低温制冷机的气体纯化装置，以实现快速的升降温。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于低温制冷机的气体纯化装置，包括：
[0006]具有真空罩的冷箱，所述真空罩为冷箱内部提供真空环境；
[0007]设置在所述冷箱内的吸附塔，其内具有用于吸附杂质气体的吸附剂；
[0008]设置在所述冷箱内的第一回热换热器，所述第一回热换热器具有第一高温侧出口和第一低温侧进口，所述第一高温侧出口与所述吸附塔底部相连，所述第一低温侧进口通过第一冷头换热器与所述吸附塔顶部相连；
[0009]与所述第一回热换热器对称设置在所述冷箱内的第二回热换热器，所述第二回热换热器具有第二高温侧出口和第二低温侧进口，所述第二低温侧进口与所述吸附塔底部相连，所述第二高温侧出口通过第二冷头换热器与所述吸附塔顶部相连；
[0010]与所述第一回热换热器的第一高温侧相连的污氦进口管、与所述第一回热换热器的第一低温侧进口相连的纯氦出口管；
[0011]低温制冷机，其冷头通过导冷连接与所述吸附塔连接，用于提供冷源；所述低温制冷机的冷头上还安装有加热器；
[0012]压缩机，分别通过冷头气体软管进气管和冷头气体软管出气管与所述低温制冷机连接，用于提供循环气体。
[0013]进一步地，所述污氦进口管用于输入污气体至所述第一回热换热器的高温侧，被降温后进入到所述吸附塔内，在低温高压的环境下由吸附剂吸附杂质气体，获得高纯气体。
[0014]进一步地，所述高纯气体进入所述第一冷头换热器，与所述低温制冷机的冷头换热进一步降温后，进入到所述第一回热换热器的低温侧，与已进入所述第一回热换热器的高温侧的污气体进行换热。
[0015]进一步地，所述吸附塔内的吸附剂所需冷量由所述低温制冷机提供，所述压缩机提供的循环气体经过所述低温制冷机的冷头，将冷量传输至吸附剂。
[0016]进一步地，所述压缩机具有高压侧和低压侧，所述高压侧排气大部分通过所述冷头气体软管进气管进入到所述低温制冷机中，再通过所述冷头气体软管出气管回到所述低压侧，形成循环气体，所述循环气体在所述低温制冷机中绝热膨胀获得冷量，以维持所述低温制冷机的冷头的低温状态。
[0017]进一步地，所述压缩机的高压侧排气中的一部分气体通过调节阀门控制流量后，经过循环气体进口进入到所述第二回热换热器的高温侧，与回流的低温循环气体换热后，进入到所述第二冷头换热器；进一步降温后进入到所述吸附塔内的盘管换热器，低温气体的冷量通过所述盘管换热器传导给所述吸附塔内的吸附剂，以实现吸附剂的快速降温。
[0018]进一步地，低温气体进入到所述第二回热换热器的低温侧与高温侧进气的纯氦换热，再经过循环气体出口回到所述低压侧，实现闭式循环。
[0019]进一步地，所述高压侧排气经过调节阀门、循环气体进口进入到所述第二回热换热器的高温侧，与回流的低温循环气体换热后，进入到所述第二冷头换热器，所述加热器处于加热状态，加热升温后的气体进入到所述吸附塔内的盘管换热器，循环气体的热量通过所述盘管换热器传导给所述吸附塔内的吸附剂，以实现吸附剂的快速升温。
[0020]进一步地，在再生升温阶段，所述压缩机处于工作模式，所述低温制冷机处于停止状态。
[0021]进一步地，所述低温制冷机是GM制冷机、脉管制冷机、斯特林制冷机中的任一种；所述第一回热换热器和第二回热换热器是套管换热器、板式换热器、管壳式换热器中的任一种。
[0022]实施本专利技术具有如下有益效果：本专利技术采用低温制冷机提供冷源，同时利用制冷机的压缩机提供一路循环的气体，采用循环降温、循环加热的方式，与传统的传导冷却比较，可大大减小降温和升温时间，实现快速的升降温。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1是本专利技术实施例一种基于低温制冷机的气体纯化装置的剖视结构示意图。
[0025]附图标记说明：1
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污氦进口管，2
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第一回热换热器，3
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吸附塔，4
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第一冷头换热器，5
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纯氦出口管，6
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导冷连接，7
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低温制冷机，8
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压缩机，9
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调节阀门，10
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循环气体进口，11
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第二冷头换热器，12
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盘管换热器，13
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第二回热换热器，14
‑
循环气体出口，15
‑
冷头气体软管进气管，16
‑
冷头气体软管出气管，17
‑
真空罩，18
‑
加热器。
具体实施方式
[0026]以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本专利技术可以用以实施的特定实施例。本专利技术所提到的方向和位置用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「顶
部」、「底部」、「侧面」等，仅是参考附图的方向或位置。因此，使用的方向和位置用语是用以说明及理解本专利技术，而非对本专利技术保护范围的限制。
[0027]如图1所示，本专利技术实施例提供一种基于低温制冷机的气体纯化装置，采用低温制冷机提供冷源，同时利用压缩机提供一路循环的气体实现快速的升降温，该气体纯化装置包括：
[0028]具有真空罩17的冷箱，所述真空罩17为冷箱内部提供真空环境；
[0029]设置在所述冷箱内的吸附塔3，其内具有用于吸附杂质气体的吸附剂；
[0030]设置在所述冷箱内的第一回热换热器2，所述第一回热换热器2具有第一高温侧出口和第一低温侧进口，所述第一高温侧出口与所述吸附塔3底部相连，所述第一低温侧进口通过第一冷头换热器4与所述吸附塔3顶部相连；
[0031]与所述第本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于低温制冷机的气体纯化装置，其特征在于，包括：具有真空罩的冷箱，所述真空罩为冷箱内部提供真空环境；设置在所述冷箱内的吸附塔，其内具有用于吸附杂质气体的吸附剂；设置在所述冷箱内的第一回热换热器，所述第一回热换热器具有第一高温侧出口和第一低温侧进口，所述第一高温侧出口与所述吸附塔底部相连，所述第一低温侧进口通过第一冷头换热器与所述吸附塔顶部相连；与所述第一回热换热器对称设置在所述冷箱内的第二回热换热器，所述第二回热换热器具有第二高温侧出口和第二低温侧进口，所述第二低温侧进口与所述吸附塔底部相连，所述第二高温侧出口通过第二冷头换热器与所述吸附塔顶部相连；与所述第一回热换热器的第一高温侧相连的污氦进口管、与所述第一回热换热器的第一低温侧进口相连的纯氦出口管；低温制冷机，其冷头通过导冷连接与所述吸附塔连接，用于提供冷源；所述低温制冷机的冷头上还安装有加热器；压缩机，分别通过冷头气体软管进气管和冷头气体软管出气管与所述低温制冷机连接，用于提供循环气体。2.根据权利要求1所述的气体纯化装置，其特征在于，所述污氦进口管用于输入污气体至所述第一回热换热器的高温侧，被降温后进入到所述吸附塔内，在低温高压的环境下由吸附剂吸附杂质气体，获得高纯气体。3.根据权利要求2所述的气体纯化装置，其特征在于，所述高纯气体进入所述第一冷头换热器，与所述低温制冷机的冷头换热进一步降温后，进入到所述第一回热换热器的低温侧，与已进入所述第一回热换热器的高温侧的污气体进行换热。4.根据权利要求1所述的气体纯化装置，其特征在于，所述吸附塔内的吸附剂所需冷量由所述低温制冷机提供，所述压缩机提供的循环气体经过所述低温制冷机的冷头，将冷量传输至吸附剂。5.根据权利要求4所述的气体纯化装置，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢宏，吕志宁，李重杭，余鹏，汪桢子，王哲，李健伟，
申请(专利权)人：深圳供电局有限公司，
类型：发明
国别省市：
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