基于低温制冷机的湿氦气深度干燥及超重水冷凝回收装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及化工领域的一种基于低温制冷机的湿氦气的深度干燥及超重水的冷凝回收装置，该装置包括冷凝器、低温制冷机、排水机构和真空容器，所述的冷凝器设置于所述的真空容器内；来流的湿氦气在冷凝器中与该冷凝器中回流的低温干氦气进行低温换热后析出冷凝的超重水，然后流经低温制冷机制冷成为低温干氦气，该低温干氦气返回冷凝器再与该冷凝器中来流的湿氦气进行复温换热后成为常温干氦气排出；所述的冷凝器中冷凝的超重水通过排水机构收集。本发明专利技术能够对湿氦气进行深度干燥，并采用低温制冷机提供冷源，无需干燥剂或吸附剂，避免了干燥剂或吸附剂的经常性更换，而且防止装置内的冷凝超重水和氦气被二次污染，操作方便。

【技术实现步骤摘要】
基于低温制冷机的湿氦气深度干燥及超重水冷凝回收装置
本专利技术涉及化工领域的湿氦气的深度干燥及超重水的冷凝回收装置，尤其涉及一种基于低温制冷机的湿氦气深度干燥及超重水冷凝回收装置。
技术介绍
在对高压氦冷却剂进行纯化提氚的系统中，氚的去除采用催化氧化方法，先将氚氧化为水汽，再用分子筛床吸附除去氦气中的水汽。当分子筛吸附效率较低时，需要对分子筛床进行活化处理。活化温度为623K，采用氦气作为载气吹洗方法载带出分子筛床的超重水。而氦气带出的超重水由于非常稀有，而且具有放射性，因此还需要将其进行回收处理。对气体干燥方法多为物理化学吸附法，经常用到的化学干燥剂有浓硫酸、碱石灰、固体烧碱、生石灰、无水氯化钙、五氧化二磷等，物理吸附剂有活性炭、分子筛、活性氧化铝等。这些方法都需要经常更换干燥剂或再生处理吸附剂，并且这些方法的干燥程度都达不到Ippmv的要求，而且部分方法还会对干燥气体产生二次污染、且难以对除去的水进行回收。为了解决以上问题，本专利技术做了有益改进。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的是提供一种能够基于低温制冷机对湿氦气进行深度干燥，同时可对湿氦气的超重水进行冷凝回收的装置。(二)技术方案本专利技术是通过以下技术方案实现的:一种基于低温制冷机的湿氦气深度干燥及超重水冷凝回收装置，包括冷凝器、低温制冷机、排水机构和真空容器，所述的冷凝器设置于所述的真空容器内；来流的湿氦气在冷凝器中与该冷凝器中回流的低温干氦气进行低温换热后析出冷凝的超重水，然后流经低温制冷机制冷成为低温干氦气，该低温干氦气返回冷凝器再与该冷凝器中来流的湿氦气进行复温换热后成为常温干氦气排出；所述的冷凝器中冷凝的超重水通过排水机构收集。而且，该装置还包括冷头换热器，所述的冷头换热器安装在所述的真空容器中；所述的低温制冷机安装在该真空容器外部，该低温制冷机上设有冷头，所述的冷头伸至真空容器内，并且该冷头与所述的冷头换热器连接。再进一步，所述的冷凝器内部设有壳侧通道和管侧通道；来流的湿氦气经过所述的壳侧通道与管侧通道中回流的低温干氦气进行低温换热，然后该湿氦气再通过所述的冷头换热器后成为低温干氦气，返回到所述的冷凝器的管侧通道中与该冷凝器的壳侧通道中来流的湿氦气进行复温换热。具体地，所述的冷凝器包括一级盘管冷凝器和二级盘管冷凝器，所述的一级盘管冷凝器和二级盘管冷凝器分别设有壳侧通道和管侧通道，并且所述的一级盘管冷凝器上的壳侧通道和管侧通道与所述的二级盘管冷凝器上的壳侧通道和管侧通道对应连通。而且，所述的二级盘管冷凝器的外部安装有辐射屏。进一步，所述的排水机构包括一级螺旋排水管、二级螺旋排水管和排水阀；所述的一级螺旋排水管和二级螺旋排水管设置在所述的真空容器内，且分别与一级盘管冷凝器和二级盘管冷凝器的底部对应连通；所述的一级螺旋排水管和二级螺旋排水管上分别安装有排水阀。另外，所述的低温冷凝器为单级GM制冷机。进一步，还包括空温式散热器，所述的空温式散热器设置在所述的真空容器外部，且该空温式散热器与所述的冷凝器相连通；湿氦气通过该空温式散热器冷却后，进入所述的冷凝器中。再进一步，还包括散热器排水阀，所述的空温式散热器的底部冷凝的超重水通过所述的散热器排水阀进行收集。此外，所述的真空容器的顶部设有用于安装和检修的法兰。(三)有益效果与现有技术和产品相比，本专利技术有如下优点:1.采用低温制冷机提供冷源，无需干燥剂或吸附剂，避免了干燥剂或吸附剂的经常性更换，而且防止装置内的冷凝超重水和氦气被二次污染，操作方便；2.氦气的温度能冷却至120K-200K，可以对氦气进行深度干燥，干燥的效果高于Ippmv ；3.完成干燥过程后，便于对冷凝超重水进行完全回收；4.该超重水冷凝回收装置的结构简单，且空间结构紧凑。【附图说明】图1是本专利技术的结构示意图。附图中，各标号所代表的组件列表如下:1-空温式散热器，2- 一级盘管冷凝器，3- 二级盘管冷凝器，4-冷头换热器，5-单级GM制冷机，6-散热器排水阀，7- —级螺旋排水管，8- —级螺旋排水阀，9- 二级螺旋排水管，10- 二级螺旋排水阀，11-辐射屏，12-圆筒形真空容器。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】做一个详细的说明。如图1所示的一种用于对湿氦气深度干燥及超重水回收装置，湿氦气深度干燥及超重水回收装置包括:空温式散热器1、圆筒形真空容器12、单级GM制冷机5、一级盘管冷凝器2、二级盘管冷凝器3、冷头换热器4、一级螺旋排水管7、二级螺旋排水管9和排水阀。在圆筒形真空容器12顶部设置有单级GM制冷机5，所述的单级GM制冷机5冷头部分伸入圆筒形真空容器12内部，并与冷头换热器4良好接触，在圆筒形真空容器12内设置有一级盘管冷凝器2和二级盘管冷凝器3，且一级盘管冷凝器2和二级盘管冷凝器3内各分为两个气体通道，即壳侧通道和管侧通道。所述一级盘管冷凝器2的壳侧通道排气口与二级盘管冷凝器3壳侧通道的进气口相连通，二级盘管冷凝器3的管侧通道排气口与一级盘管冷凝器2的管侧通道进气口相连通，一级盘管冷凝器2和二级盘管冷凝器3底部都设置有排水口，分别相应地与圆筒形真空容器12内下侧的一级螺旋排水管7和二级螺旋排水管9的进水口相连通；在圆筒形真空容器12底面设置有一级螺旋排水管7和二级螺旋排水管9的出水口。一级螺旋排水管7和二级螺旋排水管9引出圆筒形真空容器12后，分别接有一级螺旋排水阀8和二级螺旋排水阀10 ;二级盘管冷凝器3的壳侧通道排气口与冷头换热器4进气口相连接，冷头换热器4排气口与二级盘管冷凝器3的管侧通道进气口相连接；空温式散热器I设置于圆筒形真空容器12的外部，且空温式散热器I的排气口与一级盘管冷凝器2的壳侧通道进气口，空温式散热器I的底部设置有排水口并接有散热器排水阀6。所述的一级盘管冷凝器2和二级盘管冷凝器3空间上采用同心紧凑式布置，二级盘管冷凝器3的外部设置有辐射屏11 ;在所述的圆筒形真空容器12顶部设置有安装和检修法兰。氦气深度干燥及超重水回收的方法如下:分子筛床脱水氦尾气(高温湿氦气)从空温式散热器I的顶部进气口进入进行冷却，冷凝析出的超重水分将收集在空温式散热器I的底部，被冷却后的湿氦气穿过圆筒形真空容器12的真空区域，进入一级盘管冷凝器2的壳侧通道与一级盘管冷凝器2中的管侧通道中回流的冷干氦气进行换热，随着温度的降低，湿氦气中的超重水分进一步析出，并收集在一级盘管冷凝器2的底部。被冷却后的冷湿氦气进入二级盘管冷凝器3壳侧通道与该二级盘管冷凝器3中的管侧通道回流的低温的干氦气进一步换热，其中的绝大部分超重水分将析出形成冰霜冷凝在二级盘管冷凝器3的管道的外壁面上。被冷却后冷干氦气进入冷头换热器4，进一步与单级GM制冷机5的冷头进行换热成为低温干氦气，然后返回二级盘管冷凝器3管侧通道冷却来流的冷湿氦气，复温后成为冷干氦气返回一级盘管冷凝器2的管侧通道冷却来流的湿氦气，进一步复温后成为室温干氦气达到干燥目的。干燥装置连续工作一定时间后，单级GM制冷机5停止工作，对装置进行整体复温，冷凝在空温式散热器1、一级盘管冷凝器2和二级盘管冷凝器3中的冰层融化成液体，分别通过所述的空温式散热器1、一级盘管冷凝器2和二级盘管冷凝器3底部的排水管中其对应的排水阀对装置内冷凝的超重水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于低温制冷机的湿氦气深度干燥及超重水冷凝回收装置，其特征在于，包括冷凝器、低温制冷机、排水机构和真空容器，所述的冷凝器设置于所述的真空容器内；来流的湿氦气在冷凝器中与该冷凝器中回流的低温干氦气进行低温换热后析出冷凝的超重水，然后流经低温制冷机制冷成为低温干氦气，该低温干氦气返回冷凝器再与该冷凝器中来流的湿氦气进行复温换热后成为常温干氦气排出；所述的冷凝器中冷凝的超重水通过排水机构收集。

【技术特征摘要】
1.一种基于低温制冷机的湿氦气深度干燥及超重水冷凝回收装置，其特征在于，包括冷凝器、低温制冷机、排水机构和真空容器，所述的冷凝器设置于所述的真空容器内；来流的湿氦气在冷凝器中与该冷凝器中回流的低温干氦气进行低温换热后析出冷凝的超重水，然后流经低温制冷机制冷成为低温干氦气，该低温干氦气返回冷凝器再与该冷凝器中来流的湿氦气进行复温换热后成为常温干氦气排出；所述的冷凝器中冷凝的超重水通过排水机构收集。2.根据权利要求1所述的湿氦气深度干燥及超重水冷凝回收装置，其特征在于，还包括冷头换热器，所述的冷头换热器安装在所述的真空容器中；所述的低温制冷机安装在该真空容器外部，该低温制冷机上设有冷头，所述的冷头伸至真空容器内，并且该冷头与所述的冷头换热器连接。3.根据权利要求2所述的湿氦气深度干燥及超重水冷凝回收装置，其特征在于，所述的冷凝器内部设有壳侧通道和管侧通道；来流的湿氦气经过所述的壳侧通道与管侧通道中回流的低温干氦气进行低温换热，然后该湿氦气再通过所述的冷头换热器后成为低温干氦气，返回到所述的冷凝器的管侧通道中与该冷凝器的壳侧通道中来流的湿氦气进行复温换热。4.根据权利要求3所述的湿氦气深度干燥及超重水冷凝回收装置，其特征在于，所述的冷凝器包括一级盘管冷凝器和二级盘管冷凝器，所述的一级盘管冷凝器和二级盘管冷凝器分别设有壳侧通道...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭楠，刘立强，熊联友，董斌，陆文海，霍志勇，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：