專利名稱：一種氖氦分離提純裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種氣體分離提純的裝置，尤其涉及一種從含氖氦的混合氣體中分離提純氖氣和氦氣的裝置。
背景技術(shù)：
氖氣與氦氣是惰性氣體，其在空氣中的含量?jī)H為18. ISXlOH 24X10'氖氣、氦氣在空分設(shè)備精餾塔內(nèi)為不凝氣，而以氣態(tài)聚集在主冷凝器頂部和氮回流液中。不易被分離。隨著科技的發(fā)展，氖氣和氦氣已大量適用于工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。氖氣多用于充填航標(biāo)燈、霓虹燈和用作低溫實(shí)驗(yàn)室的安全致冷劑；氦氣用作稀有金屬精煉的保護(hù)氣和配制深水作業(yè)、宇航中呼吸用氣，用于壓力容器、真空系統(tǒng)檢漏和制作氦氖激光器，還在原子能、紅 外線探測(cè)、低溫電子等方面得到應(yīng)用?，F(xiàn)有技術(shù)中的氖氦混合氣的分離提純技術(shù)，早期多采用液氫為冷源。在液氫溫度下，將氖氦混合氣的溫度降低至接近氖的三相點(diǎn)溫度，使氖液化。從而達(dá)到氖氦分離的目的。但是液氫生產(chǎn)具有復(fù)雜性和危險(xiǎn)性。因此本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開(kāi)發(fā)一種安全方便、回收率高的氖氦分離提純裝置。

實(shí)用新型內(nèi)容鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有的技術(shù)安全性低。本實(shí)用新型的一種氖氦分離提純裝置，包括依次通過(guò)管道連接的壓縮機(jī)、第一換熱器、液氮換熱器、第二換熱器、第一減壓閥、液氖換熱器和氣液分離器，所述壓縮機(jī)上設(shè)有混合氣進(jìn)口，所述氣液分離器上設(shè)有氦氣出口和氖液出口，所述第一換熱器、液氮換熱器、第二換熱器、第一減壓閥、液氖換熱器和氣液分離器置于真空絕熱容器中。在本實(shí)用新型的一個(gè)較佳實(shí)施方式中，所述氣液分離器的氖液出口還包括依次通過(guò)管道連接的第二減壓閥、純氖塔、第三減壓閥和所述液氖換熱器，所述液氖換熱器上設(shè)有純氖出口，所述純氖塔上設(shè)有混合氣出口，所述混合氣出口與所述壓縮機(jī)的混合氣進(jìn)口相通。在本實(shí)用新型的另一較佳實(shí)施方式中，所述第二減壓閥、純氖塔和第三減壓閥置于所述真空絕熱容器中。在本實(shí)用新型的另一較佳實(shí)施方式中，所述氣液分離器的氦氣出口還包括依次通過(guò)管道連接的熱交換器和低溫吸附器，所述低溫吸附器上設(shè)有純氦出口。在本實(shí)用新型的另一較佳實(shí)施方式中，所述熱交換器和低溫吸附器置于低溫液氮容器中。在本實(shí)用新型的另一較佳實(shí)施方式中，還包括粗提純組件，所述粗提純組件包括依次通過(guò)管道連接的I級(jí)壓縮機(jī)、除水干燥器、I級(jí)換熱器、I級(jí)氣液分離器和I級(jí)低溫吸附器，所述I級(jí)壓縮機(jī)上設(shè)有粗混合氣進(jìn)口，所述I級(jí)低溫吸附器上設(shè)有純混合氣出口，所述純混合氣出口與所述壓縮機(jī)的混合氣進(jìn)口相通。在本實(shí)用新型的另一較佳實(shí)施方式中，所述I級(jí)壓縮機(jī)、除水干燥器、I級(jí)換熱器、I級(jí)氣液分離器和I級(jí)低溫吸附器置于低溫液氮容器中。在本實(shí)用新型的另一較佳實(shí)施方式中，還包括與I級(jí)氣液分離器通過(guò)管道依次連接的I級(jí)減壓閥、II級(jí)氣液分離器，所述II級(jí)氣液分離器的氣體出口與I級(jí)壓縮機(jī)的粗混合氣進(jìn)口相通，所述II級(jí)氣液分離器的液體出口與低溫液氮容器相通。在本實(shí)用新型的另一較佳實(shí)施方式中，還包括主換熱器，所述除水干燥器通過(guò)主換熱器與I級(jí)換熱器連接，所述I級(jí)低溫吸附器通過(guò)主換熱器與所述壓縮機(jī)的混合氣進(jìn)口連接。本實(shí)用新型的氖氦分離提純裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便，并且安全性高、回收率高、能耗低、易控制、適用于工業(yè)大規(guī)?；a(chǎn)需要。

圖I是本實(shí)用新型的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的實(shí)施例包括粗提純組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做具體闡釋。如圖I所示的本實(shí)用新型的實(shí)施例的一種氖氦分離提純裝置，包括依次通過(guò)管道連接的壓縮機(jī)9、第一換熱器10、液氮換熱器11、第二換熱器12、第一減壓閥13、液氖換熱器14和氣液分離器15。壓縮機(jī)9上設(shè)有混合氣進(jìn)口 91，用于待分離的混合氣進(jìn)入。氣液分離器15上設(shè)有氦氣出口 151和氖液出口 152,用于分離完成后氣液排出。第一換熱器10、液氮換熱器11、第二換熱器12、第一減壓閥13、液氖換熱器14和氣液分離器15置于真空絕熱容器22中。本實(shí)用新型的氖氦分離提純裝置利用液氮和液氖換熱器，經(jīng)低溫高壓節(jié)流和氣液分離使氖與氦分離。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便，并且安全性高、回收率高、能耗低、易控制、適用于工業(yè)大規(guī)?；a(chǎn)需要。如圖I中所示，在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，氣液分離器15的氖液出口 152還包括依次通過(guò)管道連接的第二減壓閥16、純氖塔17、第三減壓閥18和液氖換熱器14。液氖換熱器14上設(shè)有純氖出口 141，純氖塔17上設(shè)有混合氣出口 171，混合氣出口 171與壓縮機(jī)9的混合氣進(jìn)口 91相通。從而在分離提純純氖和純氦的同時(shí)，不純氣可以返回混合氣中回收在分離，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。純氖在經(jīng)液氖換熱器14換熱后由純氖出口 141排出，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)利用。如圖I中所示，在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，第二減壓閥16、純氖塔17和第三減壓閥18置于真空絕熱容器22中。本實(shí)用新型中的真空絕熱容器為了保持絕熱的效果，可以采用真空泵抽取真空，真空度約為lX10_4Pa。如圖I中所示，在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，氣液分離器15的氦氣出口 151還包括依次通過(guò)管道連接的熱交換器19和低溫吸附器20，進(jìn)一步低溫吸附除去氖等雜質(zhì)獲得純氦。低溫吸附器20上設(shè)有純氦出口。優(yōu)選熱交換器和低溫吸附器置于低溫液氮容器21中。本實(shí)用新型中的低溫液氮容器可以由真空泵抽真空，保持真空度約為O. 17Pa。如圖2中所示，在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，還可以包括粗提純組件，粗提純組件包括依次通過(guò)管道連接的I級(jí)壓縮機(jī)I、除水干燥器2、I級(jí)換熱器4、I級(jí)氣液分離器5和I級(jí)低溫吸附器8。I級(jí)壓縮機(jī)I上設(shè)有粗混合氣進(jìn)口，I級(jí)低溫吸附器8上設(shè)有純混合氣出口 81，純混合氣出口 81與壓縮機(jī)9的混合氣進(jìn)口 91相通。從而可以將粗氖氦混合氣體采用低溫冷凝法和低溫吸附法脫除原料氣中的氮和氧等雜質(zhì)后獲得氖氦混合氣。優(yōu)選的，I級(jí)壓縮機(jī)、除水干燥器、I級(jí)換熱器、I級(jí)氣液分離器和I級(jí)低溫吸附器置于低溫液氮容器21中。如圖2中所示，在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，還包括主換熱器3。除水干燥器2通過(guò)主換熱器3與I級(jí)換熱器4連接，I級(jí)低溫吸附器8通過(guò)主換熱器3與壓縮機(jī)9的混合氣進(jìn)口 91連接，循環(huán)利用。·此外，如圖2中所示，在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，還可以包括與I級(jí)氣液分離器5通過(guò)管道依次連接的I級(jí)減壓閥6、II級(jí)氣液分離器7。II級(jí)氣液分離器7的氣體出口與I級(jí)壓縮機(jī)I的粗混合氣進(jìn)口相通，II級(jí)氣液分離器7的液體出口與低溫液氮容器相通。從而將II級(jí)氣液分離器分離出的混合氣回收利用，液體進(jìn)入低溫液氮容器中，循環(huán)利用。如圖2中所示，在本實(shí)用新型的實(shí)際運(yùn)行時(shí)，可以將粗氖氦混合氣經(jīng)I級(jí)壓縮機(jī)I增壓，經(jīng)過(guò)分子篩除水干燥器2干燥脫除水分后，進(jìn)入主換熱器3中，并被返流的冷氣流冷卻，再經(jīng)過(guò)I級(jí)熱交換器4冷卻，此時(shí)原料氣中90%以上的氮和氧被冷凝，之后送入I級(jí)氣液分離器5中進(jìn)行I級(jí)氣液分離，被分離為氣相組分和液相組分。其中，從I級(jí)氣液分離器分離后的氣相組分(其中氖體積分?jǐn)?shù)為75%，氦為23. 6%)進(jìn)入I級(jí)低溫吸附器8后脫除氮和氧等雜質(zhì)后獲得純凈的氖氦混合氣，其中氖體積分?jǐn)?shù)為76%，氦為 24%。而從I級(jí)氣液分離器分離后的液相組分經(jīng)過(guò)I級(jí)減壓閥6節(jié)流，并經(jīng)II級(jí)氣液分離器7進(jìn)行II級(jí)分離，被分離為氣相組分和液相組分。其中的液相組分排入低溫液氮容器21中，氣相組分經(jīng)過(guò)主換熱器3復(fù)熱后返回粗氖氦混合氣中。之后，將得到的純凈的氖氦混合氣經(jīng)過(guò)主換熱器3復(fù)熱后進(jìn)入氖氦混合氣壓縮機(jī)9增壓。將增壓后的氖氦混合氣首先經(jīng)過(guò)第一換熱器10被返流的冷氣流冷卻，然后進(jìn)入液氮換熱器11被液氮冷卻，之后進(jìn)入第二換熱器12被返流冷氣流冷卻，經(jīng)過(guò)第一減壓閥13節(jié)流，進(jìn)入液氖換熱器14與純液氖換熱后冷卻，再經(jīng)過(guò)氣液分離器15分離為氣相組分和液相組分。經(jīng)過(guò)氣液分離器15后得到的液相(氖體積分?jǐn)?shù)為99. 2%，氦體積分?jǐn)?shù)為O. 8%)經(jīng)過(guò)第二減壓閥16節(jié)流進(jìn)入純氖塔17，在純氖塔中氖與氦得到完全分離，塔頂?shù)玫降臍庀嘟M分經(jīng)過(guò)第二和第一換熱器12和10后返回氖氦混合氣中，而塔底得到的液相組分(氖體積分?jǐn)?shù)大于99. 995%)經(jīng)過(guò)第三減壓閥18節(jié)流進(jìn)入液氖換熱器14中換熱，然后經(jīng)過(guò)第二和第一換熱器12和10后復(fù)熱，此即為純氖，可以加壓充入瓶中。經(jīng)過(guò)氣液分離器15得到的氣相(氖體積分?jǐn)?shù)為14%，氦體積分?jǐn)?shù)為86%)即為粗氦，粗氦經(jīng)過(guò)第二和第一換熱器12和10后復(fù)熱，回收冷量后進(jìn)入主換熱器3中冷卻后，然后經(jīng)過(guò)熱交換器19繼續(xù)冷卻，進(jìn)入低溫吸附器20中，脫除氖等雜質(zhì)后獲得純氦(氦體積分?jǐn)?shù)大于99. 999%)，純氦經(jīng)過(guò)主換熱器3復(fù)熱回收冷量后可以充入瓶中。以上對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只作為范例，本實(shí)用新型并不限制于以上描述的具體實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對(duì)該實(shí)用進(jìn)行的等同修改和替代也都在本實(shí)用新型的范疇之中。因此，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋 在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種氖氦分離提純裝置，其特征在于，包括依次通過(guò)管道連接的壓縮機(jī)、第一換熱器、液氮換熱器、第二換熱器、第一減壓閥、液氖換熱器和氣液分離器，所述壓縮機(jī)上設(shè)有混合氣進(jìn)口，所述氣液分離器上設(shè)有氦氣出口和氖液出口，所述第一換熱器、液氮換熱器、第二換熱器、第一減壓閥、液氖換熱器和氣液分離器置于真空絕熱容器中。
2.如權(quán)利要求I所述的氖氦分離提純裝置，其特征在于，所述氣液分離器的氖液出口還包括依次通過(guò)管道連接的第二減壓閥、純氖塔、第三減壓閥和所述液氖換熱器，所述液氖換熱器上設(shè)有純氖出口，所述純氖塔上設(shè)有混合氣出口，所述混合氣出口與所述壓縮機(jī)的混合氣進(jìn)口相通。
3.如權(quán)利要求2所述的氖氦分離提純裝置，其特征在于，所述第二減壓閥、純氖塔和第三減壓閥置于所述真空絕熱容器中。
4.如權(quán)利要求I所述的氖氦分離提純裝置，其特征在于，所述氣液分離器的氦氣出口還包括依次通過(guò)管道連接的熱交換器和低溫吸附器，所述低溫吸附器上設(shè)有純氦出口。
5.如權(quán)利要求4所述的氖氦分離提純裝置，其特征在于，所述熱交換器和低溫吸附器置于低溫液氮容器中。
6.如權(quán)利要求I所述的氖氦分離提純裝置，其特征在于，還包括粗提純組件，所述粗提純組件包括依次通過(guò)管道連接的I級(jí)壓縮機(jī)、除水干燥器、I級(jí)換熱器、I級(jí)氣液分離器和I級(jí)低溫吸附器，所述I級(jí)壓縮機(jī)上設(shè)有粗混合氣進(jìn)口，所述I級(jí)低溫吸附器上設(shè)有純混合氣出口，所述純混合氣出口與所述壓縮機(jī)的混合氣進(jìn)口相通。
7.如權(quán)利要求6所述的氖氦分離提純裝置，其特征在于，所述I級(jí)壓縮機(jī)、除水干燥器、I級(jí)換熱器、I級(jí)氣液分離器和I級(jí)低溫吸附器置于低溫液氮容器中。
8.如權(quán)利要求7所述的氖氦分離提純裝置，其特征在于，還包括與I級(jí)氣液分離器通過(guò)管道依次連接的I級(jí)減壓閥、II級(jí)氣液分離器，所述II級(jí)氣液分離器的氣體出口與I級(jí)壓縮機(jī)的粗混合氣進(jìn)口相通，所述II級(jí)氣液分離器的液體出口與低溫液氮容器相通。
9.如權(quán)利要求6所述的氖氦分離提純裝置，其特征在于，還包括主換熱器，所述除水干燥器通過(guò)主換熱器與I級(jí)換熱器連接，所述I級(jí)低溫吸附器通過(guò)主換熱器與所述壓縮機(jī)的混合氣進(jìn)口連接。
專利摘要本實(shí)用新型的一種氖氦分離提純裝置，包括依次通過(guò)管道連接的壓縮機(jī)、第一換熱器、液氮換熱器、第二換熱器、第一減壓閥、液氖換熱器和氣液分離器，所述壓縮機(jī)上設(shè)有混合氣進(jìn)口，所述氣液分離器上設(shè)有氦氣出口和液氖出口，所述第一換熱器、液氮換熱器、第二換熱器、第一減壓閥、液氖換熱器和氣液分離器置于真空絕熱容器中。本實(shí)用新型的氖氦分離提純裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便，并且安全性高、回收率高、能耗低、易控制、適用于工業(yè)大規(guī)模化生產(chǎn)需要。
文檔編號(hào)F25J3/00GK202485330SQ20122008717
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者嚴(yán)壽鵬, 俞建, 喻永貴, 曹月叢 申請(qǐng)人:上海啟元空分技術(shù)發(fā)展股份有限公司