[實用新型]帶有制冷設(shè)備的分離提純氖和氦的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220122623.2
• 申請日: 2012-03-28
• 公開（公告）號: CN202522015U
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹月叢;喻永貴;俞建;嚴(yán)壽鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 上海啟元空分技術(shù)發(fā)展股份有限公司
• 主分類號: F25J3/08
• 分類號: F25J3/08
• 代理公司: 上海申新律師事務(wù)所 31272
• 代理人: 劉懿

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種氣體分離提純裝置，尤其涉及一種帶有制冷設(shè)備、通過制冷進行氦和氖的分離提純裝置。

背景技術(shù)

氖氣與氦氣屬于惰性氣體，在多個技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，氖氣多用于充填航標(biāo)燈、霓虹燈和用作低溫實驗室的安全制冷劑；氦氣用作稀有金屬精煉的保護氣和配制深水作業(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、低溫電子等方面得到應(yīng)用。

從空分中提取氖氣和氦氣，傳統(tǒng)方法是在空分中設(shè)置粗氖氦塔，在塔頂部可獲得含氖氦50%左右的粗氖氦混合氣（氦氖濃縮物），雜質(zhì)組分大部分是氮，小部分為氫，一般采用加氧催化反應(yīng)除氫。脫除氮一般采用低溫冷凝和低溫吸附相結(jié)合的裝置，另外一種是采用常溫下的變壓吸附和低溫吸附相結(jié)合的裝置。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，氖氣和氦氣性質(zhì)接近，不易被分離。

如中國專利CN102062515A中公開的從空氣中提取氦氖濃縮物的方法，通過精餾塔進行精餾，在塔頂?shù)玫胶つ蕽饪s物。

美國專利US2012/0012201A1公開了一種選擇性收集流出物的方法和設(shè)備，可以獲得氦、氖氣體，但是該方法是通過化學(xué)反應(yīng)的方式除去氣體雜質(zhì)，但是，氦和氖均屬于惰性氣體，很難通過化學(xué)反應(yīng)除去其中的一種；而且氦、氖氣體在大氣中含量很少，采用化學(xué)反應(yīng)去除的方式，導(dǎo)致資源的浪費。

WO98/28226A1中公開了一種采用過濾和吸附進行提純氣體的方法，但是該專利并未公開如何將氦、氖進行吸附去除其中的一種，而且，將其中一種吸附去除的方法，也會導(dǎo)致浪費。

實用新型內(nèi)容

針對氦氖濃縮物分離困難的問題，本實用新型提供了一種通過制冷進行氦氖分離的裝置，可用于分離含氮、氧雜質(zhì)的粗氦氖氣（氦氖濃縮物）。

因此，本實用新型提供了一種帶有制冷設(shè)備的提純分離氦氖的裝置，包括制冷機，所述制冷機的低溫部分置于絕熱容器內(nèi)。原料氣體輸送管道依次進入第一級制冷機、和第一級氣液分離器，所述第一級氣液分離器的氣體輸出管道依次通過第二級制冷機、第三級制冷機后進入第二級氣液分離器。

第二級氣液分離器的氣體輸出管道通過第四級制冷機后通往所述絕熱容器外。第二級氣液分離器的液體輸出管道連通純氖塔；所述純氖塔的液體輸出管道、氣體輸出管道均通往所述絕熱容器外。

第一級氣液分離器液體輸出管道通往所述絕熱容器外。

本實用新型上述的裝置，在絕熱容器內(nèi)還可以設(shè)有換熱器，用于將進入制冷機的流體進行預(yù)冷，也可以用于將通過制冷機或純氖塔、氣液分離器的流體進行熱交換，將冷量充分利用。熱交換器可以是一個或多個。

本實用新型還提供了另一種一種帶有制冷設(shè)備的、提純分離氦氖的裝置，包括制冷機和換熱器，所述制冷機的低溫部分和換熱器均置于絕熱容器內(nèi)。原料輸送管道通過第一級換熱器后依次進入第一級制冷機、和第一級氣液分離器，所述第一級氣液分離器的氣體輸出管道依次通過第二級換熱器、第二級制冷機、第三級換熱器、第三級制冷機后進入第二級氣液分離器。

第二級氣液分離器的氣體輸出管道通過第四級換熱器后進入第四級制冷機；第四級制冷機的輸出管道依次通過第四級換熱器、第三級換熱器、第二級換熱器和第一級換熱器后通往所述絕熱容器外。

第二級氣液分離器的液體輸出管道連通純氖塔；所述純氖塔的液體輸出管道、氣體輸出管道均依次通過第三級換熱器、第二級換熱器和第一級換熱器后通往所述絕熱容器外。

第一級氣液分離器液體輸出管道通過第一級換熱器后通往所述絕熱容器外。

在本實用新型所述裝置的一種優(yōu)選實施例中，原料氣輸送管道先通過壓縮機、和/或干燥器后，再進入絕熱容器中的第一換級熱器或第一級制冷機；所述壓縮機和/或干燥器在所述絕熱容器外。并且，壓縮機、和/或干燥器先后順序不受限制，但優(yōu)選為干燥器位于壓縮機之后。

在本實用新型所述裝置的一種優(yōu)選實施例中，第一級氣液分離器的液體輸出管道在所述絕熱容器外返回原料輸送管道。

在本實用新型所述裝置的一種優(yōu)選實施例中，還包括附屬氣液分離器，所述附屬氣液分離器入口連通第一級氣液分離器的液體出口，所述附屬氣液分離器的氣體輸出管道和液體輸出管道分別通往所述絕熱容器外。在設(shè)有換熱器的情況下，所述附屬氣液分離器的氣體輸出管道和液體輸出管道分別通過第一級換熱器后通往所述絕熱容器外。

在本實用新型所述裝置的進一步優(yōu)選實施例中，所述附屬氣液分離器的氣體輸出管道在所述絕熱容器外返回原料輸送管道。