本發(fā)明涉及稀有氣體制造及化工深冷工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種由氖氦混合氣生產(chǎn)純氖的裝置及其方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，由氖氦混合氣生產(chǎn)純氖的生產(chǎn)工藝流程如圖1所示，整個流程由相互切換的兩個獨立除氮單元冷箱(第一冷箱1和第二冷箱2)和氖氦精餾冷箱3組成。

圖1中，第一冷箱1中充滿了負(fù)壓的液氮，其溫度約為65K，第一氮吸附器A正在工作，第二冷箱2中的液氮已經(jīng)被抽走，并恢復(fù)室溫，第二氮吸附器B正在再生。

30公斤左右表壓壓力(1公斤壓力指的是1公斤重的物體作用在1平方厘米的面積上所產(chǎn)生的壓強，1公斤壓力等于0.1Mpa的壓力，同時1公斤壓力等于1000mbar的壓力，表壓即介質(zhì)相對所處大氣壓的壓力差)的含有氮氣的粗氖氦氣體進(jìn)入第一冷箱1中，通過第一繞管換熱器3A使得溫度降低到65k左右，使得其中含有的部分氮氣液化，通過第一氣液分離器1A得到含有較少氮氣的氖氦混合氣進(jìn)入第一氮吸附器A，吸附掉剩余的氮氣后回到第一繞管換熱器3A復(fù)熱到室溫得到純氖氦混合氣，而第一氣液分離器1A中得到的液體則節(jié)流到1.5公斤左右的壓力進(jìn)入第二氣液分離器2A，得到含有99％左右氮的液體排入到第一冷箱1中，以部分彌補抽真空導(dǎo)致的液氮損失。

復(fù)熱到室溫后的純氖氦混合氣其中一部分進(jìn)入第二冷箱2中，反吹第二氮吸附器B以再生氮吸附劑，另一部分則由第一壓縮機(jī)4增壓到180公斤的壓力進(jìn)入氖氦精餾冷箱3，經(jīng)過第三繞管換熱器后冷卻到液氮溫區(qū)以上和液氮換熱器31中的液氮換熱到78K左右，繼續(xù)進(jìn)入下一級的第四繞管換熱器3D使得溫度進(jìn)一步降低到40K左右，然后節(jié)流到30公斤左右的壓力，進(jìn)入液氖換熱器32與液氖換熱，氣化液氖，溫度降到25K左右，使得粗氖氦部分液化，然后進(jìn)入氣液分離罐33，得到含有90％左右氦的冷態(tài)粗氦氣和富含氖的富氖液，其中冷態(tài)粗氦氣通過兩級繞管式換熱器復(fù)熱后得到粗氦氣用于充瓶包裝外賣或者進(jìn)入下一道工序進(jìn)一步凈化，而富氖液體則節(jié)流到1.5公斤左右的壓力進(jìn)入精餾塔34，在塔頂?shù)玫讲糠值母荒蕷庠趶?fù)熱后回收去氣囊，在塔底得到的純氖液體回到之前的液氖換熱器32氣化后通過繞管換熱器復(fù)熱后得到純氖氣，純氖氣由第二壓縮機(jī)5壓縮后充瓶包裝外賣。

現(xiàn)有技術(shù)中由氖氦混合氣生產(chǎn)純氖的生產(chǎn)工藝流程的缺點包括：

對于除氮單元：其中一個除氮單元在除氮時內(nèi)部需要充填液氮用于冷卻各個流程單元設(shè)備，另一個則需要排出液氮恢復(fù)到室溫以再生除氮吸附器，因為涉及到的流程設(shè)備多，熱容量大，在再生除氮吸附器完成再生后需要用液氮冷卻大量的流程設(shè)備，從而消耗掉大量的液氮，另一方面使得容器熱應(yīng)力經(jīng)常變化容易導(dǎo)致泄漏；另外，多套容器需要更大的場地安放和更高的投資。

對于氖氦精餾單元：1)需要超高壓氣體節(jié)流以產(chǎn)生冷量，這種通過高壓氣體節(jié)流的方式制冷是效率極低的；2)由于超高壓氣體的存在只能使用低效率的盤管式換熱器(繞管換熱器)；3)由于180公斤壓力的超高壓氣體的存在，對系統(tǒng)的制造和安全性的要求很高。

流程中需要兩臺壓縮機(jī)將氣體壓縮到200公斤，增加了額外的投資。

總的來說，現(xiàn)有技術(shù)中的流程系統(tǒng)復(fù)雜，效率低下，需要多臺高壓壓縮機(jī)，也存在一定的安全隱患；最重要的是最后生產(chǎn)出的氖只能以氣體的形式經(jīng)過下游的壓縮機(jī)壓入鋼瓶，在這個過程中很容易導(dǎo)致泄漏以及引入油和水分，最后導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量的下降。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種新的由氖氦混合氣生產(chǎn)純氖的裝置及其方法，降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，去除存在安全隱患的超高壓流程氣體，減少投資、提高效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述的由氖氦混合氣生產(chǎn)純氖的裝置包括冷箱、第一氮吸附器、第二氮吸附器、真空泵、氦氣壓縮機(jī)、氦膨脹機(jī)、氦膨脹機(jī)制動端、液氖杜瓦、液氖泵和空浴式氣化器，其中冷箱中設(shè)置有第一氣液分離器、第二氣液分離器、第一板翅式換熱器、第二板翅式換熱器、第三氣液分離器、精餾塔、氦膨脹機(jī)和真空液氮換熱器；第一氮吸附器、第二氮吸附器、真空泵、氦氣壓縮機(jī)、氦膨脹機(jī)制動端、液氖杜瓦、液氖泵和空浴式氣化器均設(shè)置在冷箱的外部；所述的第一氣液分離器的入口與粗氖氦氣輸入管道連接；第一氣液分離器的第一出口與第二氣液分離器的入口連接；第二氣液分離器的第一出口與第一回收氣輸出管道連接；第二氣液分離器的第二出口與污氮輸出管道連接；第一氣液分離器的第二出口與第一氮吸附器的入口以及第二氮吸附器的入口連接；第一氮吸附器的出口和第二氮吸附器的出口均與第三氣液分離器的入口連接；第三氣液分離器的第一出口與粗氦輸出管道連接；第三氣液分離器的第二出口與精餾塔的入口連接；精餾塔的第一出口與第二回收氣輸出管道連接；精餾塔的第二出口與液氖杜瓦的純氖入口連接；液氖杜瓦的液氖出口與液氖泵的入口連接；液氖泵的出口與空浴式氣化器的入口連接；空浴式氣化器的出口與氣瓶連接；液氖杜瓦的氦氣出口通過第一氦氣管道與氦氣壓縮機(jī)的入口連接；氦氣壓縮機(jī)的出口與真空液氮換熱器的入口連接；真空液氮換熱器的出口與氦膨脹機(jī)的入口連接；氦膨脹機(jī)的出口與液氖杜瓦的氦氣入口連接；第一閥門的第一端與第一氮吸附器的入口連接；第一閥門的第二端與第二閥門的第一端串聯(lián)，第二閥門的第二端與第二氮吸附器的入口連接；第三閥門的第一端與第一氮吸附器的入口連接；第三閥門的第二端與第四閥門的第一端串聯(lián)，第四閥門的第二端與第二氮吸附器的入口連接；第一氣液分離器的第二出口通過氖氦混合氣氮吸附器管道連接在第一閥門與第二閥門之間；第四回收氣輸出管道連接在第三閥門與第四閥門之間；第四回收氣輸出管道的另一端與真空泵的入口連接；真空泵的出口與第三回收氣輸出管道連接；第五閥門的第一端與第一氮吸附器的出口連接；第五閥門的第二端與第六閥門的第一端串聯(lián)，第六閥門的第二端與第二氮吸附器的出口連接；與第三氣液分離器的入口連接的純氖氦混合氣排出管道連接在第五閥門與第六閥門之間；與第一氣液分離器的第二出口連接的氖氦混合氣氮吸附器管道、與第三氣液分離器的入口連接的純氖氦混合氣排出管道、與第一氣液分離器的入口連接的粗氖氦氣輸入管道、與第二氣液分離器的第二出口連接的污氮輸出管道、與第三氣液分離器的第一出口連接的粗氦輸出管道、連接在液氖杜瓦的氦氣出口與氦氣壓縮機(jī)的入口之間的第一氦氣管道以及連接在氦氣壓縮機(jī)的出口與真空液氮換熱器的入口之間的第二氦氣管道均與第一板翅式換熱器連接并且與第一板翅式換熱器形成換熱關(guān)系；與第三氣液分離器的入口連接的純氖氦混合氣排出管道、與第三氣液分離器的第一出口連接的粗氦輸出管道、連接在液氖杜瓦的氦氣出口與氦氣壓縮機(jī)的入口之間的第一氦氣管道以及連接在真空液氮換熱器的出口與氦膨脹機(jī)的入口之間的第三氦氣管道均與第二板翅式換熱器連接并且與第二板翅式換熱器形成換熱關(guān)系。

所述的第一氮吸附器和第二氮吸附器交替工作，當(dāng)?shù)谝坏狡鞴ぷ鞯臅r候，第二氮吸附器由真空泵反向降壓到真空以再生第二氮吸附器；由第一氮吸附器的出口排出的已經(jīng)除去氮氣的氖氦混合氣經(jīng)過第五閥門一部分進(jìn)入純氖氦混合氣排出管道，另一部分被真空泵通過第六閥門吸入第二氮吸附器，對第二氮吸附器進(jìn)行反吹再生，然后經(jīng)第四閥門、第四回收氣輸出管道、真空泵由第三回收氣輸出管道回收去氣囊；當(dāng)?shù)诙狡鞴ぷ鞯臅r候，第一氮吸附器由真空泵降壓到真空以再生第一氮吸附器；由第二氮吸附器的出口排出的已經(jīng)除去氮氣的氖氦混合氣經(jīng)過第六閥門一部分進(jìn)入純氖氦混合氣排出管道，另一部分被真空泵通過第五閥門吸入第一氮吸附器，對第一氮吸附器進(jìn)行反吹再生，然后經(jīng)第三閥門、第四回收氣輸出管道、真空泵由第三回收氣輸出管道回收去氣囊。

所述真空液氮換熱器抽到真空壓力50mbarA(5kPaA)以下，真空液氮換熱器、氦氣壓縮機(jī)和氦膨脹機(jī)組成循環(huán)以提供裝置所需的冷量。

在65K溫區(qū)安裝有第一氣液分離器和第二氣液分離器，在常溫溫區(qū)安裝有第一氮吸附器和第二氮吸附器，用于除去粗氖氦混合氣中的氮組分。

所述的第一氮吸附器和第二氮吸附器分別吸附掉氖氦混合氣中存在的氮氣和氧氣。

所述的真空液氮換熱器被抽到真空壓力50mbar A(5kPaA)以下，真空液氮換熱器中的液氮的溫度低于65K。

與液氖杜瓦的氦氣入口和氦氣出口連接的管道均為真空絕熱管道。

利用本發(fā)明所述的裝置由氖氦混合氣生產(chǎn)純氖的方法包括以下步驟：

含有氮氣的粗氖氦氣經(jīng)粗氖氦氣輸入管道輸入冷箱，首先由第一板翅式換熱器冷卻，使得其中含有的氮氣部分液化后進(jìn)入第一氣液分離器，得到的氖氦混合氣通過第一氣液分離器的第二出口進(jìn)入氖氦混合氣氮吸附器管道，然后進(jìn)入第一板翅式換熱器復(fù)熱后進(jìn)入第一氮吸附器或第二氮吸附器，所述第一氮吸附器和第二氮吸附器安裝有吸附氮和氧的吸附劑，用于吸附掉氖氦混合氣中存在的氮氣和氧氣；所述的第一氮吸附器和第二氮吸附器交替工作，當(dāng)?shù)谝坏狡鞴ぷ鞯臅r候，第二氮吸附器由真空泵反向降壓到真空以再生第二氮吸附器；由第一氮吸附器的出口排出的已經(jīng)除去氮氣的氖氦混合氣經(jīng)過第五閥門一部分進(jìn)入純氖氦混合氣排出管道，另一部分被真空泵通過第六閥門吸入第二氮吸附器，對第二氮吸附器進(jìn)行反吹再生，然后經(jīng)第四閥門、第四回收氣輸出管道、真空泵由第三回收氣輸出管道回收去氣囊；當(dāng)?shù)诙狡鞴ぷ鞯臅r候，第一氮吸附器由真空泵降壓到真空以再生第一氮吸附器；由第二氮吸附器的出口排出的已經(jīng)除去氮氣的氖氦混合氣經(jīng)過第六閥門一部分進(jìn)入純氖氦混合氣排出管道，另一部分被真空泵通過第五閥門吸入第一氮吸附器，對第一氮吸附器進(jìn)行反吹再生，然后經(jīng)第三閥門、第四回收氣輸出管道、真空泵由第三回收氣輸出管道回收去氣囊；

由第一氣液分離器得到的富氮液體節(jié)流以后，通過第一氣液分離器的第一出口進(jìn)入第二氣液分離器，得到的閃蒸出來的含有氖氣的氣體通過第二氣液分離器的第一出口進(jìn)入第一回收氣輸出管道，直接出冷箱回收去氣囊；而得到的進(jìn)一步富集的污液氮則通過第二氣液分離器的第一出口進(jìn)入污氮輸出管道，由第一板翅式換熱器復(fù)熱后作為污氮氣直接放空；

由第一氮吸附器或第二氮吸附器純化后的純氖氦混合氣進(jìn)入純氖氦混合氣排出管道，經(jīng)由第一板翅式換熱器和第二板翅式換熱器冷卻，使得其溫度下降，進(jìn)而使得其中的氖組分液化，然后進(jìn)入第三氣液分離器，得到粗氦氣和富含氖組分的粗液氖，其中粗氦氣通過第三氣液分離器的第一出口進(jìn)入粗氦輸出管道，經(jīng)由第二板翅式換熱器和第一板翅式換熱器復(fù)熱后由壓縮機(jī)充瓶或者進(jìn)入下一道的純化工序；而粗液氖則通過第三氣液分離器的第二出口流出，進(jìn)入精餾塔，進(jìn)一步精餾得到純液氖和含有部分氦氣的氖氣；其中含有氦氣的氖氣通過精餾塔的第一出口進(jìn)入第二回收氣輸出管道，直接出冷箱回收；而純液氖則通過精餾塔的第二出口流出，由真空絕熱管道送入液氖杜瓦儲存。

當(dāng)需要外賣氖氣時，則由液氖泵將液氖杜瓦中的液氖增壓到200公斤的壓力，送入下游的空浴式氣化器氣化后送入氣瓶，包裝外賣。

冷箱的冷量由抽到真空壓力50mbarA(5kPaA)以下的真空液氮換熱器中的溫度低于65K的液氮和氦氣壓縮膨脹循環(huán)提供，氦氣通過第一氦氣管道進(jìn)入氦壓縮機(jī)，經(jīng)由氦壓縮機(jī)壓縮后，通過第二氦氣管道進(jìn)入第一板翅式換熱器，由第一板翅式換熱器將氦氣冷卻，然后進(jìn)入存有真空液氮的真空液氮換熱器，真空液氮換熱器被抽到真空壓力50mbar A(5kPaA)以下，真空液氮換熱器中的液氮為溫度低于65K的低溫液氮，氦氣與低溫液氮換熱冷卻后，通過第三氦氣管道進(jìn)入第二板翅式換熱器進(jìn)一步冷卻，然后進(jìn)入氦氣膨脹機(jī)膨脹，使得氦氣的溫度進(jìn)一步下降，然后經(jīng)由真空絕熱管道進(jìn)入液氖杜瓦，以冷卻液氖杜瓦中蒸發(fā)的液氖，然后換熱后的氦氣由液氖杜瓦的氦氣出口流出，經(jīng)過真空絕熱管道返回冷箱，進(jìn)入第一氦氣管道，經(jīng)由第二板翅式換熱器和第一板翅式換熱器復(fù)熱到常溫，再進(jìn)入氦壓縮機(jī)。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點：本發(fā)明所述的由氖氦混合氣生產(chǎn)純氖的裝置及其方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，整個流程的除氮冷箱和精餾冷箱合二為一，冷量分別由真空下的液氮和氦氣膨脹機(jī)提供，避免了180公斤壓力的超高壓氣體進(jìn)入冷箱，整個流程的壓力維持在32公斤以下，換熱器簡化為高效的板翅換熱器；通過將吸附器放在冷箱之外，避免了在冷態(tài)下的加溫再生的過程，避免了冷箱中的劇烈的工況變化，從而極大的改善了冷箱的熱應(yīng)力設(shè)計，也避免了因為重復(fù)的加溫再生而可能導(dǎo)致的泄漏,不再需要液氮容器的相互切換，從而節(jié)省了大量的液氮；將吸附系統(tǒng)放置在冷箱外，可以更容易地對吸附系統(tǒng)進(jìn)行維修，冷箱內(nèi)只剩下了精餾塔、換熱器和氣液分離器，工況很容易穩(wěn)定，有利于穩(wěn)定地運行整個裝置；因為只有一個冷箱從而極大的減少了占地面積；因為使用了板翅換熱器和膨脹機(jī)，極大的提高了換熱效率和設(shè)備制冷效率；最后，生產(chǎn)出來的氖以液體的形式儲存在杜瓦罐中，進(jìn)一步的節(jié)省了場地方便了運輸，同時當(dāng)需要充灌鋼瓶時通過液氖泵壓縮到200公斤壓力經(jīng)過空浴式換熱器復(fù)熱后充入鋼瓶，整個過程隔絕了油脂和水分，從而得到高質(zhì)量的氖氣產(chǎn)品。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中氖氦混合氣生產(chǎn)純氖的工藝流程示意圖。

圖2是本發(fā)明所述的氖氦混合氣生產(chǎn)純氖的方法的流程示意圖。

具體實施方式

以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

如圖2所示，本發(fā)明所述的由氖氦混合氣生產(chǎn)純氖的裝置包括冷箱30、第一氮吸附器33A、第二氮吸附器33B、真空泵34、氦氣壓縮機(jī)301、氦膨脹機(jī)3021、氦膨脹機(jī)制動端3022、液氖杜瓦303、液氖泵304和空浴式氣化器305，其中冷箱30中設(shè)置有第一氣液分離器31、第二氣液分離器32、第一板翅式換熱器35、第二板翅式換熱器36、第三氣液分離器37、精餾塔38、氦膨脹機(jī)3021和真空液氮換熱器39；第一氮吸附器33A、第二氮吸附器33B、真空泵34、氦氣壓縮機(jī)301、氦膨脹機(jī)制動端3022、液氖杜瓦303、液氖泵304和空浴式氣化器305均設(shè)置在冷箱30的外部；所述的第一氣液分離器31的入口與粗氖氦氣輸入管道310連接；第一氣液分離器31的第一出口與第二氣液分離器32的入口連接；第二氣液分離器32的第一出口與第一回收氣輸出管道306連接；第二氣液分離器32的第二出口與污氮輸出管道311連接；第一氣液分離器31的第二出口與第一氮吸附器33A的入口以及第二氮吸附器33B的入口連接；第一氮吸附器33A的出口和第二氮吸附器33B的出口均與第三氣液分離器37的入口連接；第三氣液分離器37的第一出口與粗氦輸出管道312連接；第三氣液分離器37的第二出口與精餾塔38的入口連接；精餾塔38的第一出口與第二回收氣輸出管道307連接；精餾塔38的第二出口與液氖杜瓦303的純氖入口連接；液氖杜瓦303的液氖出口與液氖泵304的入口連接；液氖泵304的出口與空浴式氣化器305的入口連接；空浴式氣化器305的出口與氣瓶連接；液氖杜瓦303的氦氣出口通過第一氦氣管道313與氦氣壓縮機(jī)301的入口連接；氦氣壓縮機(jī)301的出口與真空液氮換熱器39的入口連接；真空液氮換熱器39的出口與氦膨脹機(jī)3021的入口連接；氦膨脹機(jī)3021的出口與液氖杜瓦303的氦氣入口連接；第一閥門R的第一端與第一氮吸附器33A的入口連接；第一閥門R的第二端與第二閥門S的第一端串聯(lián)，第二閥門S的第二端與第二氮吸附器33B的入口連接；第三閥門T的第一端與第一氮吸附器33A的入口連接；第三閥門T的第二端與第四閥門U的第一端串聯(lián)，第四閥門U的第二端與第二氮吸附器33B的入口連接；第一氣液分離器31的第二出口通過氖氦混合氣氮吸附器管道309連接在第一閥門R與第二閥門S之間；第四回收氣輸出管道320連接在第三閥門T與第四閥門U之間；第四回收氣輸出管道320的另一端與真空泵34的入口連接；真空泵34的出口與第三回收氣輸出管道308連接；第五閥門V的第一端與第一氮吸附器33A的出口連接；第五閥門V的第二端與第六閥門X的第一端串聯(lián)，第六閥門X的第二端與第二氮吸附器33B的出口連接；與第三氣液分離器37的入口連接的純氖氦混合氣排出管道315連接在第五閥門V與第六閥門X之間；與第一氣液分離器31的第二出口連接的氖氦混合氣氮吸附器管道309、與第三氣液分離器37的入口連接的純氖氦混合氣排出管道315、與第一氣液分離器31的入口連接的粗氖氦氣輸入管道310、與第二氣液分離器32的第二出口連接的污氮輸出管道311、與第三氣液分離器37的第一出口連接的粗氦輸出管道312、連接在液氖杜瓦303的氦氣出口與氦氣壓縮機(jī)301的入口之間的第一氦氣管道313以及連接在氦氣壓縮機(jī)301的出口與真空液氮換熱器39的入口之間的第二氦氣管道314均與第一板翅式換熱器35連接并且與第一板翅式換熱器35形成換熱關(guān)系；與第三氣液分離器37的入口連接的純氖氦混合氣排出管道315、與第三氣液分離器37的第一出口連接的粗氦輸出管道312、連接在液氖杜瓦303的氦氣出口與氦氣壓縮機(jī)301的入口之間的第一氦氣管道313以及連接在真空液氮換熱器39的出口與氦膨脹機(jī)3021的入口之間的第三氦氣管道316均與第二板翅式換熱器36連接并且與第二板翅式換熱器36形成換熱關(guān)系。

所述的第一氮吸附器33A和第二氮吸附器33B交替工作，當(dāng)?shù)谝坏狡?3A工作的時候，第二氮吸附器33B由真空泵34反向降壓到真空以再生第二氮吸附器33B；由第一氮吸附器33A的出口排出的已經(jīng)除去氮氣的氖氦混合氣經(jīng)過第五閥門V一部分進(jìn)入純氖氦混合氣排出管道315，另一部分被真空泵34通過第六閥門X吸入第二氮吸附器33B，對第二氮吸附器33B進(jìn)行反吹再生，然后經(jīng)第四閥門U、第四回收氣輸出管道320、真空泵34由第三回收氣輸出管道308回收去氣囊；當(dāng)?shù)诙狡?3B工作的時候，第一氮吸附器33A由真空泵34降壓到真空以再生第一氮吸附器33A；由第二氮吸附器33B的出口排出的已經(jīng)除去氮氣的氖氦混合氣經(jīng)過第六閥門X一部分進(jìn)入純氖氦混合氣排出管道315，另一部分被真空泵34通過第五閥門V吸入第一氮吸附器33A，對第一氮吸附器33A進(jìn)行反吹再生，然后經(jīng)第三閥門T、第四回收氣輸出管道320、真空泵34由第三回收氣輸出管道308回收去氣囊。

所述的第一氮吸附器33A和第二氮吸附器33B均由易于吸附氮分子的鋰分子篩和易于吸附氧分子的碳分子篩組成，分別吸附掉氖氦混合氣中存在的少量氮氣和極少量氧氣。

所述的真空液氮換熱器39被抽到真空壓力50mbar以下，真空液氮換熱器39中的液氮的溫度低于65K。

與液氖杜瓦303的氦氣入口和氦氣出口連接的管道均為真空絕熱管道。

利用本發(fā)明所述的裝置由氖氦混合氣生產(chǎn)純氖的方法包括以下步驟：

上游壓力為30公斤左右的含有氮氣的粗氖氦氣經(jīng)粗氖氦氣輸入管道310輸入冷箱30，首先由第一板翅式換熱器35冷卻到65K左右，使得其中含有的氮氣部分液化后進(jìn)入第一氣液分離器31，得到的氖氦混合氣通過第一氣液分離器31的第二出口進(jìn)入氖氦混合氣氮吸附器管道309，然后進(jìn)入第一板翅式換熱器35復(fù)熱后進(jìn)入第一氮吸附器33A或第二氮吸附器33B，所述的第一氮吸附器33A和第二氮吸附器33B均由易于吸附氮分子的鋰分子篩和易于吸附氧分子的碳分子篩組成(或者所述第一氮吸附器和第二氮吸附器安裝有吸附氮和氧的吸附劑，用于吸附掉氖氦混合氣中存在的氮氣和氧氣)，分別吸附掉氖氦混合氣中存在的少量氮氣和極少量氧氣；所述的第一氮吸附器33A和第二氮吸附器33B交替工作，當(dāng)?shù)谝坏狡?3A工作的時候，第二氮吸附器33B由真空泵34反向降壓到真空以再生第二氮吸附器33B；由第一氮吸附器33A的出口排出的已經(jīng)除去氮氣的氖氦混合氣經(jīng)過第五閥門V一部分進(jìn)入純氖氦混合氣排出管道315，另一部分被真空泵34通過第六閥門X吸入第二氮吸附器33B，對第二氮吸附器33B進(jìn)行反吹再生，然后經(jīng)第四閥門U、第四回收氣輸出管道320、真空泵34由第三回收氣輸出管道308回收去氣囊；當(dāng)?shù)诙狡?3B工作的時候，第一氮吸附器33A由真空泵34降壓到真空以再生第一氮吸附器33A；由第二氮吸附器33B的出口排出的已經(jīng)除去氮氣的氖氦混合氣經(jīng)過第六閥門X一部分進(jìn)入純氖氦混合氣排出管道315，另一部分被真空泵34通過第五閥門V吸入第一氮吸附器33A，對第一氮吸附器33A進(jìn)行反吹再生，然后經(jīng)第三閥門T、第四回收氣輸出管道320、真空泵34由第三回收氣輸出管道308回收去氣囊；

由第一氣液分離器31得到的富氮液體節(jié)流到1.5公斤左右的壓力以后，通過第一氣液分離器31的第一出口進(jìn)入第二氣液分離器32，得到的閃蒸出來的含有氖氣的氣體通過第二氣液分離器32的第一出口進(jìn)入第一回收氣輸出管道306，直接出冷箱回收去氣囊；而得到的進(jìn)一步富集的污液氮則通過第二氣液分離器32的第二出口進(jìn)入污氮輸出管道311，由第一板翅式換熱器35復(fù)熱后作為污氮氣直接放空；

由第一氮吸附器33A或第二氮吸附器33B純化后的純氖氦混合氣進(jìn)入純氖氦混合氣排出管道315，經(jīng)由第一板翅式換熱器35和第二板翅式換熱器36冷卻，使得溫度下降到25K左右，使得其中的大部分的氖組分液化，然后進(jìn)入第三氣液分離器37，得到絕大多數(shù)是氦氣的粗氦氣和富含氖組分的粗液氖，其中粗氦氣通過第三氣液分離器37的第一出口進(jìn)入粗氦輸出管道312，經(jīng)由第二板翅式換熱器36和第一板翅式換熱器35復(fù)熱后由壓縮機(jī)充瓶或者進(jìn)入下一道的純化工序；而粗液氖則通過第三氣液分離器37的第二出口流出，進(jìn)入精餾塔38，進(jìn)一步精餾得到純液氖和含有部分氦氣的氖氣；其中含有氦氣的氖氣通過精餾塔38的第一出口進(jìn)入第二回收氣輸出管道307，直接出冷箱回收；而純液氖則通過精餾塔38的第二出口流出，由真空絕熱管道送入液氖杜瓦303儲存。

當(dāng)需要外賣氖氣時，則由液氖泵304將液氖杜瓦303中的液氖增壓到200公斤的壓力，送入下游的空浴式氣化器305氣化后送入氣瓶，包裝外賣。

冷箱30的冷量由真空下的液氮和氦氣壓縮膨脹循環(huán)提供，氦氣通過第一氦氣管道313進(jìn)入氦壓縮機(jī)301，經(jīng)由氦壓縮機(jī)301壓縮到4公斤左右的壓力，通過第二氦氣管道314進(jìn)入第一板翅式換熱器35，由第一板翅式換熱器35將氦氣冷卻到80K左右，進(jìn)入存有真空液氮的真空液氮換熱器39，真空液氮換熱器39被抽到真空壓力50mbar以下，真空液氮換熱器39中的液氮為溫度低于65K的低溫液氮，溫度為80K的氦氣與溫度為65K的低溫液氮換熱，得到溫度接近65K左右的氦氣，通過第三氦氣管道316進(jìn)入第二板翅式換熱器36進(jìn)一步冷卻到32K左右，進(jìn)入氦氣膨脹機(jī)302，膨脹到1.5公斤左右的壓力，使得氦氣的溫度進(jìn)一步下降到23K左右，經(jīng)由真空絕熱管道進(jìn)入液氖杜瓦303，以冷卻液氖杜瓦303中蒸發(fā)的液氖，然后換熱后的氦氣由液氖杜瓦203的氦氣出口流出，經(jīng)過真空絕熱管道返回冷箱30，進(jìn)入第一氦氣管道313，經(jīng)由第二板翅式換熱器36和第一板翅式換熱器35復(fù)熱到常溫，再進(jìn)入氦壓縮機(jī)301，循環(huán)往復(fù)，從而達(dá)到制冷的目的。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的由氖氦混合氣生產(chǎn)純氖的裝置及其方法具有以下優(yōu)點：

通過將氮吸附器放在冷箱之外，避免了在冷態(tài)下的加溫再生的過程，避免了冷箱中的劇烈的工況變化，從而極大地改善了冷箱的熱應(yīng)力設(shè)計，也避免了因為重復(fù)的加溫再生而可能導(dǎo)致的泄漏；通過將吸附系統(tǒng)放置在冷箱外，可以更容易地對吸附系統(tǒng)進(jìn)行維修，冷箱內(nèi)只剩下了板翅式換熱器、精餾塔和氣液分離器，工況很容易穩(wěn)定，有利于穩(wěn)定地運行整個裝置。

雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實施例對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進(jìn)，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。