一种可去除氢氖的氦气提纯系统技术方案

本发明专利技术公开了一种可去除氢氖的氦气提纯系统，包括前处理装置、真空容器、一级提纯装置和二级提纯装置，所述真空容器内设置有相互连通的一级提纯装置和二级提纯装置，设置在真空容器外部的前处理装置的输出端连接一级提纯装置；所述一级提纯装置包括液氮容器、一级换热器、冷凝设备和一级低温吸附装置；所述二级提纯装置包括二级换热器、冷头换热器、GM制冷机和二级低温吸附装置。本发明专利技术的优点在于，该系统能够吸附氧气和氮气杂质，大大提高了氦气的提纯度；并且二次提纯后的氦气本身为一级换热器和二级换热器提供冷源，大大减少了冷源消耗。耗。耗。

【技术实现步骤摘要】
一种可去除氢氖的氦气提纯系统


[0001]本专利技术涉及氦气提纯
，具体为一种可去除氢氖的氦气提纯系统。

技术介绍

[0002]氦气是一种无色无味的惰性气体，液化温度为
‑
269℃，被广泛用于光纤制造、半导体生产、金属制造、焊接及检漏等诸多工业领域。氦气虽然用途广、使用量大，但来源却有限，是一种稀缺性战略资源。空气中氦含量约为5ppm，基本不具备提取价值，目前主要来源于天然气开采中的伴生气回收，同时，由于氦气是全球战略资源，储量有限且主要生产国家的出口控制日趋收紧。因此对于氦气这种不宜获得的稀缺资源，开展回收再利用极具意义。
[0003]目前，公开号为CN104176717A的中国专利技术专利公开了一种氦气回收提纯方法，其包括的步骤依次为：过滤；化学吸附；配气；加热；催化；冷却；一次净化；冷却；精馏；二次净化。本专利技术还公开了一种氦气回收提纯装置，该装置包括：过滤器；化学吸附装置；组分分析装置；加气罐；加热器；催化系统；冷却器；第一净化系统；粗氦冷却器；精馏塔；第二净化系统；以及氦气储罐。采用本专利技术的氦气回收提纯方法和装置，能够用于回收含有氦气的工业废气，将氦气的纯度提高，也可以深入提纯得到纯氦、高纯氦和超纯氦产品。相对于现有技术，采用本专利技术的氦气回收提纯方法和装置回收提纯氦气具有工艺简单、具有工艺简单、成本较低、环保高效且适用范围较广的优点。
[0004]但是上述专利利用低温变压吸附法可去除氦气中的油、有机物、水、二氧化碳、氮气、氧气，但是由于温度无法再降低，很难去除的氦气中的氢气、氖气，导致氦气的提纯度不能满足要求，并且冷源的损耗较多，提纯成本较高。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于如何去除氢氖来提高氦气的提纯度、减少冷源的消耗。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种可去除氢氖的氦气提纯系统，包括前处理装置、真空容器、一级提纯装置和二级提纯装置，所述真空容器内设置有相互连通的一级提纯装置和二级提纯装置，设置在真空容器外部的前处理装置的输出端连接一级提纯装置。
[0008]所述一级提纯装置包括液氮容器、一级换热器、冷凝设备和一级低温吸附装置，所述液氮容器设置在真空容器内，所述液氮容器内设置有一级换热器、冷凝设备和一级低温吸附装置，所述前处理装置的输出端连接所述一级换热器的热介质进口，所述一级换热器的热介质出口通过冷凝设备连接一级低温吸附装置，所述一级低温吸附装置的输出端连接所述二级提纯装置。
[0009]所述二级提纯装置包括二级换热器、冷头换热器、GM制冷机和二级低温吸附装置，所述二级换热器的热介质进口连接一级低温吸附装置输出端，所述二级换热器的热介质出口通过冷头换热器连接所述二级低温吸附装置输入端，固定在真空容器外部的GM制冷机输
入端连接所述冷头换热器为其提供冷源，所述二级低温吸附装置的输出端连接所述二级换热器的冷介质进口，所述二级换热器的冷介质出口连接所述一级换热器的冷介质进口，所述一级换热器的冷介质出口用于排出纯化后的氦气。
[0010]通过二级换热器和冷头换热器的设置，降低一级提纯装置所提纯的一次纯化气体的温度，使得二级低温吸附装置能够吸附一次纯化气体中的氧气和氮气杂质，实现对一次纯化气体的二次提纯，得到99.9995％的纯化氦气，大大提高了氦气的提纯度。
[0011]通过二次提纯后的氦气本身为一级换热器和二级换热器提供冷源，大大降低了流出一级换热器后的待纯化气体和流出二级换热器后一次纯化气体的温度，进而大大减少了冷源消耗。
[0012]优选地，所所述前处理装置包括储气设备、除油器和干燥器，所述储气设备、除油器和干燥器依次连接，所述干燥器的输出端连接所述一级换热器的热介质进口。
[0013]优选地，所述液氮容器还连接真空容器外部的液氮输入管和第一液氮输出管。
[0014]优选地，所述冷凝设备还连接真空容器外部的第二液氮输出管。
[0015]优选地，所述液氮容器外壁还包裹有保温层。
[0016]优选地，所述一级换热器和二级换热器均为套管式换热器。
[0017]优选地，所述冷头换热器为肋片换热器。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0019]通过二级换热器和冷头换热器的设置，降低一级提纯装置所提纯的一次纯化气体的温度，使得二级低温吸附装置能够吸附一次纯化气体中的氧气和氮气杂质，实现对一次纯化气体的二次提纯，得到99.9995％的纯化氦气，大大提高了氦气的提纯度。
[0020]通过二次提纯后的氦气本身为一级换热器和二级换热器提供冷源，大大降低了流出一级换热器后的待纯化气体和流出二级换热器后一次纯化气体的温度，进而大大减少了冷源消耗。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例的一种可去除氢氖的氦气提纯系统的结构示意图。
具体实施方式
[0022]为便于本领域技术人员理解本专利技术技术方案，现结合说明书附图对本专利技术技术方案做进一步的说明。
[0023]在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0024]在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0025]参阅图1，本实施例公开了一种可去除氢氖的氦气提纯系统，包括前处理装置1、真空容器2、一级提纯装置3和二级提纯装置4，所述真空容器2内设置有相互连通的一级提纯装置3和二级提纯装置4，设置在真空容器2外部的前处理装置1的输出端连接一级提纯装置3。
[0026]所述前处理装置1包括储气设备11、除油器12和干燥器13，所述储气设备11、除油器12和干燥器13依次连接，所述干燥器13的输出端连接所述一级提纯装置3。
[0027]具体的，储气设备11用于存储原料气体，储气设备11和除油器12之间以及除油器12和干燥器13之间均通过管道连通，管道中间设置有手动阀门，储气设备11和除油器12之间的手动阀门打开时，储气设备11中存储的原料气体经过管道输送至除油器12，通过除油器12对原料气体去除油分，干燥器13进一步去除原料气体中的水分和二氧化碳形成待纯化气体。
[0028]所述一级提纯装置3包括液氮容器31、一级换热器32、冷凝设备33和一级低温吸附装置34，所述液氮容器31设置在真空容器2内并用于盛放液氮本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可去除氢氖的氦气提纯系统，其特征在于：包括前处理装置、真空容器、一级提纯装置和二级提纯装置，所述真空容器内设置有相互连通的一级提纯装置和二级提纯装置，设置在真空容器外部的前处理装置的输出端连接一级提纯装置；所述一级提纯装置包括液氮容器、一级换热器、冷凝设备和一级低温吸附装置，所述液氮容器设置在真空容器内，所述液氮容器内设置有一级换热器、冷凝设备和一级低温吸附装置，所述前处理装置的输出端连接所述一级换热器的热介质进口，所述一级换热器的热介质出口通过冷凝设备连接一级低温吸附装置，所述一级低温吸附装置的输出端连接所述二级提纯装置；所述二级提纯装置包括二级换热器、冷头换热器、GM制冷机和二级低温吸附装置，所述二级换热器的热介质进口连接一级低温吸附装置输出端，所述二级换热器的热介质出口通过冷头换热器连接所述二级低温吸附装置输入端，固定在真空容器外部的GM制冷机输入端连接所述冷头换热器为其提供冷源，所述二级低温吸附装置的输出端连接所述二级换热器的冷介质进...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊杰，钱钱，石磊，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：