超纯氦纯化装置制造方法及图纸

一种超纯氦纯化装置，包括原料泵、缓冲罐、膜式加压机、纯化器、超纯氦灌装单元、压力表和活化再生单元；所述原料泵、缓冲罐、膜式加压机、纯化器和超纯氦灌装单元依次通过管路连接，压力表位于纯化器与超纯氦灌装单元之间。本实用新型专利技术的优点在于减少污染，同时，吸附筒体内的硅胶起到了骨架的作用，从而可减少活性炭粉化速度。采用换热盘管换热，可以降低生产成本。利用低温纯化器的气氮放空管来控制吸附器的液氮液面高度，从而达到控制液氮液面的目的。气氮放空管插入液氮杜瓦瓶内的高度，根据纯化结果可作适当的升降。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用固定的吸附剂将气体或蒸气分离的装置，尤其是一种超纯氦纯化装置。
技术介绍
氦气是一种稀有气体，价格较贵。主要存在于大气、岩石和天然气中，工业制氦大多从天然气中提取。我国天然气中氦含量不高，一般都在0.3%以下，属于贫氦资源。氦气在国民经济各领域中有着广泛的应用，检漏、深水呼吸、焊接、激光切割、金属冶炼、低温超导、半导体器件生产、核能工业、航空航天、军工生产、医学、科学研究以及混合气配置、色谱分析等部门都需要用到氦气，随着科学技术的发展，一些高端技术产品的生产，要求氦气的纯度由99. 99%提升到99. 999%，甚至到99. 9999%，而一瓶进口的6m3纯度为99. 9999%的超纯氦，市售价在2000元人民币左右。故考虑到氦气的昂贵和稀有，但是当前国内所产的氦气，大部分从美国或澳大利亚进口液氦，由国内分装厂将液氦汽化、压缩、 充瓶而成，由于充装过程中的污染，导致冲得的氦气中杂质含量较高，往往只能生产一些纯度为99. 999Γ99. 995%的纯氦，而且用量在逐年增加，质量要求在逐渐递升，为确保氦气资源的有效利用，我们试着将工业氦气或从使用单位回收的氦气加压、纯化，生产纯度不低于 99. 999%的高纯氦或超纯氦。
技术实现思路
本技术的目的，在于设计一种纯化装置，将工业氦气通过一系列步骤纯化成纯度不低于99. 999%的超纯氦。本技术是这样实现的，一种超纯氦纯化装置，其特征在于包括原料泵、缓冲罐、膜式加压机、纯化器、超纯氦灌装单元和压力表；所述原料泵、缓冲罐、膜式加压机、纯化器和超纯氦灌装单元依次通过管路连接，压力表位于纯化器与超纯氦灌装单元之间。所述纯化器包括法兰盖、进气部分、纯化部分、出气管和纯化器底座；所述进气部分包括进气管和换热盘管；所述纯化部分包括吸附剂筒体、预冷盘管、液氮注入口、气氮放空管和排液口 ；所述纯化器外形为杜瓦瓶，顶部固定有一法兰盖，所述进气管插入法兰盖与换热盘管连接，换热盘管尾端连接输气管插入吸附剂筒体内，所述吸附剂筒体两侧固定有预冷盘管，所述液氮注入口位于纯化器侧面下部，所述纯化器瓶底有一纯化器底座，且瓶底连接有一个排液口，一根气氮放空管垂直方向插入纯化器，直到液氮注入口附近固定，且气氮放空管与液氮注入口均位于吸附剂筒体外，所述出气管插入纯化器顶部法兰盖，固定在纯化器上部。所述膜式加压机与纯化器的连接管路上还有另一根管路，通向原料泵，且该管路上有一循环阀。所述膜式加压机与纯化器之间有一纯化阀。所述超纯氦纯化装置还包括一个活化再生单元，由电加热棒、机械真空泵、压力表和抽空阀组成。所述机械真空泵通过管路连接出气管，所述管路上安装有压力表和抽空阀， 所述电加热棒垂直方向插入纯化器吸附剂筒体内部。本技术的有益效果，采用高压低温纯化技术，可使吸附剂的吸附性能增加，且产生的超纯氦可直接充瓶，避免用增压机增压充瓶，减少污染，同时，高压吸附纯化亦增加吸附器的吸附容量及纯化深度，保证产品质量。采用装填椰子壳活性炭和增强型细孔球形硅胶混合的吸附剂，其中硅胶抗压力变化气流冲击的性能比传统吸附剂活性炭强，实际上硅胶在吸附筒体内起到了骨架的作用，从而可减少活性炭粉化速度，另外，硅胶和活性炭的再生温度大致相同，非常匹配。采用换热盘管换热，可以把纯化后的氦气带走的冷量换热后传递给原料氦气，从而可减少生产过程中液氮的耗量，降低生产成本。利用低温纯化器的气氮放空管来控制吸附器的液氮液面高度，计算确定气氮放空管在低温吸附纯化器液氮杜瓦瓶内的插入高度，当液氮面超过气氮放空管的入口时，那时管口阀门喷出来的不是气氮而是液氮，说明液氮面已高过气氮放空管的入口高度，因此适当调节液氮的加入量，使其只放出气氮而不喷液氮，从而达到控制液氮液面的目的。气氮放空管插入液氮杜瓦瓶内的高度， 根据纯化结果可作适当的升降。附图说明图1超纯氦纯化装置流程示意图。图2超纯氦纯化器示意图。图3超纯氦纯化器再生单元流程示意图。具体实施例以下结合附图和实施例对本技术作进一步说明如图1所示，一种超纯氦纯化装置，包括原料泵1、缓冲罐2、膜式加压机3、纯化器 4、超纯氦灌装单元5和压力表6 ；所述原料泵1、缓冲罐2、膜式加压机3、纯化器4和超纯氦灌装单元5依次通过管路连接，压力表6位于纯化器4与超纯氦灌装单元5之间。如图2所示，所述纯化器4包括法兰盖41、进气部分42、纯化部分43、出气管44和纯化器底座45 ；所述进气部分42包括进气管421和换热盘管422 ；所述纯化部分43包括吸附剂筒体431、预冷盘管432、液氮注入口 433、气氮放空管434和排液口 435 ；所述纯化器外形为杜瓦瓶，顶部固定有一法兰盖41，所述进气管421插入法兰盖41与换热盘管422连接，换热盘管422尾端连接输气管插入吸附剂筒体431内，所述吸附剂筒体431外两侧固定有预冷盘管432，所述液氮注入口 433位于纯化器侧面下部，所述纯化器瓶底有一纯化器底座45，且瓶底连接有一个排液口 435，一根气氮放空管434垂直方向插入纯化器，直到液氮注入口 433附近固定，且气氮放空管434与液氮注入口 433均位于吸附剂筒体431外，所述出气管44插入纯化器顶部法兰盖41，固定在纯化器上部。较佳地，所述膜式加压机3与纯化器4的连接管路上还设有另一根管路，通向原料泵1，且该管路上有一循环阀7。较佳地，所述膜式加压机3与纯化器4之间有一纯化阀46。如图3所示，所述超纯氦纯化装置还包括一个活化再生单元8，由电加热棒81、机械真空泵82、压力表6和抽空阀83组成。所述机械真空泵82通过管路连接出气管44，所述管路上安装有压力表6和抽空阀83，所述电加热棒81垂直方向插入纯化器吸附剂筒体 431内部。本技术的流程步骤，充装前，先关闭纯化阀46，打开循环阀7和原料泵1，用高纯氦反复充压、放压六次置换输气管路，置换完毕后，关闭循环阀7打开纯化阀46，将超纯氦气瓶接入超纯氦灌装单元5中，打开原料泵1对整个管路进行充压，通过压力表6观察压力达到6Mpa，待用。随后，用160升移动式液氮容器向纯化器4不锈钢杜瓦瓶内加液氮，当加到气氮放空管4；34管口处微喷液氮时，调小液氮加注速度，以不再喷液氮为宜。当纯化器4内压力恒定时，打开膜式加压机3将管路压力增压至lOMpa，打开纯化阀46，液氦原料气缓慢进入纯化器4进行纯化，当压力高过IOMpa时，打开超纯氦气瓶气阀，开始充装超纯氦。由于使用本装置纯化超纯氦所产生的产品气中，杂质远低于质量技术指标规定的允许值，故当产品检验结果出现一种或多种杂质含量接近或达到质量技术指标规定的允许值时，表明吸附器内的吸附剂已趋于吸附饱和，应及时停产，进行纯化器4的活化再生处理。纯化器4的活化再生，首先关闭纯化阀46打开抽空阀83，其次打开活化再生系统的机械真空泵82，将纯化器4抽至负压，接着启动温控器通过电加热棒81对纯化器4进行加热。纯化器4在180°C 士30°C下加热抽空4飞小时后停止加热，继续抽空，让其自然降温，待纯化器4温度降至60°C以下时，关抽空阀83，停机械真空泵82，打开纯化阀46充压至 5Mpa时，让纯化器4自然冷却，待用。权利要求1.一种超纯氦纯化装置，其特征在于包括原料泵(1)、缓冲罐(2)、本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种超纯氦纯化装置，其特征在于：包括原料泵（１）、缓冲罐（２）、膜式加压机（３）、纯化器（４）、超纯氦灌装单元（５）和压力表（６）；所述原料泵（１）、缓冲罐（２）、膜式加压机（３）、纯化器（４）和超纯氦灌装单元（５）依次通过管路连接，压力表（６）位于纯化器（４）与超纯氦灌装单元（５）之间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡体杰，刘炜炜，
申请(专利权)人：上海浦江特种气体有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31