[發明專利]一種去除氧氮分離提純氖氦的方法

有效

• 申請號: 201811256336.9
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109442868B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 陳杰;段羅斌;莊坤融;徐鋒;李偉;周陽
• 申請（專利權）人: 中船重工鵬力（南京）超低溫技術有限公司;上海寶鋼氣體有限公司
• 主分類號: F25J3/06
• 分類號: F25J3/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種去除氧氮分離提純氖氦的方法，其特征在于，包括下列步驟：

步驟一，經除氫干燥處理后的原料氣經原料氣壓縮機（1）增壓至30bar，進入氖精制冷箱（30）中，經過一級換熱器（2）預冷降溫之后進入二級換熱器（4），所述二級換熱器（4）放置在一級液氮杜瓦（3）中，一級液氮杜瓦（3）出口處原料氣狀態是溫度為80K的氣液混合物；此時，原料氣中的部分氮氣已被液化；

80K的氣液混合物進入三級換熱器（5），原料氣中的氮氣進一步被液化，三級換熱器（5）降溫所需的冷量來自于第一低溫制冷機（6），三級換熱器（5）出口處原料氣狀態是溫度為65K的氣液混合物；

65K的氣液混合物在一級氮氣液分離器（7）中被分成氣相粗氖氦氣和液相粗氮兩個部分；

步驟二，步驟一所述的氣相粗氖氦氣經過第一氧氮吸附器（10）或第二氧氮吸附器（11）去除雜質，獲得高純氖氦混合氣；所述第一氧氮吸附器（10）和第二氧氮吸附器（11）分別浸泡在液氮杜瓦中，第一氧氮吸附器（10）與第二氧氮吸附器（11）并聯布置；

步驟三，步驟二所述的高純氖氦混合氣進入四級換熱器（12），四級換熱器（12）出口處是溫度為35K的氣液混合物，35K的氣液混合物再經過五級換熱器（13），其中氖氣進一步被液化，五級換熱器（12）降溫所需的冷量來自于第二低溫制冷機（14），五級換熱器（13）出口處為溫度25K的氣液混合物，25K的氣液混合物進入氖氣液分離器（15）進行氣液分離，被分成氣相粗氦氣和液相粗氖兩個部分；

步驟四，所述步驟三的液相粗氖經過第二節流閥（16）減壓至1.5bar，進入氖精餾塔（17），分離后的液氖為純度＞99.999%的高純液氖，經四級換熱器（12）和一級換熱器（2）復溫后，送至氖氣充裝壓縮機（18）入口，進行鋼瓶充裝；

步驟五，與步驟四同步進行，所述步驟三的氣相粗氦氣為98%氦氣和2%氖氣混合的粗氦氣，經四級換熱器（12）和一級換熱器（2）復溫后，進入循環壓縮機（19）入口，由循環壓縮機（19）增壓至30bar后，進入氦精制冷箱（31），經過六級換熱器（20）進行預冷，所述六級換熱器（20）浸泡在液氮杜瓦中，預冷至80K的粗氦氣進入第一氖氣吸附器（21）或第二氖氣吸附器（22）中，去除粗氦氣中的雜質氣體，獲得較高純度氦氣，所述第一氖氣吸附器（21）與第二氖氣吸附器（22）并聯布置；

步驟六，將步驟五獲得的較高純度氦氣依次通過七級換熱器（23）、八級換熱器（25）、九級換熱器（27）降溫至10K，殘余微量氖被固化，獲得純度＞99.999%的高純氦氣，高純氦氣經過低溫調節閥（28）減壓后，經八級換熱器（25）復溫后至氦氣充裝壓縮機（29）入口，進行鋼瓶充裝；所述七級換熱器（23）的冷量由第三低溫制冷機一級冷頭（24）提供，九級換熱器（27）的冷量由第三低溫制冷機二級冷頭（26）提供。

2.根據權利要求1所述的一種去除氧氮分離提純氖氦的方法，其特征在于：步驟一所述的液相粗氮，經減壓節流至1～2.8bar后，進行氣液分離，分離后的液氮和液氧可作為冷源，再次回收利用；分離后的微量氮氖氦氣體，可作為原料氣，再次回收利用。

3.根據權利要求1所述的一種去除氧氮分離提純氖氦的方法，其特征在于：所述步驟二的低溫吸附，當吸附飽和后可將吸附氣排放至原料氣中，再次回收利用。

4.根據權利要求1所述的一種去除氧氮分離提純氖氦的方法，其特征在于：所述步驟五的低溫吸附，當吸附飽和后可將吸附氣排放，再次回收利用。

5.根據權利要求1所述的一種去除氧氮分離提純氖氦的方法，其特征在于：所述步驟四的低溫精餾，分離出的氖氦氣可作為原料氣，再次回收利用。