[發(fā)明專利]一種氖氣提純工藝及其提純設備

有效

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• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN113086956B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設計）人: 李春勝;毛玲玲;徐慶松;鄭晨明;祝琦祥;邱筱敏;鄭立新
• 申請（專利權）人: 衢州杭氧特種氣體有限公司
• 主分類號: C01B23/00
• 分類號: C01B23/00;B01D3/14;B01D36/00;B01D53/04;B01D53/26;B01D53/28
• 代理公司: 衢州維創(chuàng)維邦專利代理事務所(普通合伙) 33282
• 代理人: 陳傳班

1.一種氖氣提純設備，其特征在于：包括依次連接的原料儲罐、第一膜式壓縮機、除氫裝置、冷凝富集裝置、吸附提純裝置、第一蒸發(fā)器、第二膜式壓縮機、低溫精餾裝置、第二蒸發(fā)器和充裝裝置；所述原料儲罐中儲存有粗氖氦，所述除氫裝置包括催化反應器、與催化反應器連通且儲存有氧氣的氧氣儲罐以及安裝在催化反應器上對其內(nèi)部進行加熱的電加熱器；所述冷凝富集裝置包括對液氮蒸汽進行換熱預冷的冷凝換熱器、儲存有液氮的冷卻罐以及對冷卻罐內(nèi)進行持續(xù)抽真空的第一真空泵，所述冷凝換熱器位于冷卻罐內(nèi)且浸泡在液氮中；所述吸附提純裝置包括儲存有液氮的杜瓦罐以及設置在杜瓦罐內(nèi)的吸附柱，所述第一真空泵與杜瓦罐連接；所述低溫精餾裝置包括高真空儲罐以及設置在高真空儲罐內(nèi)的精餾塔；所述充裝裝置包括第三膜式壓縮機和充裝瓶；

所述除氫裝置和冷卻罐之間還設置有水冷卻器和第一氣液分離器，所述第一氣液分離器位于冷卻罐內(nèi)且浸泡在液氮中，所述第一氣液分離器的一端還連接有分子篩吸附器，所述分子篩吸附器的兩端分別與冷凝換熱器和第一氣液分離器連通；

所述第一氣液分離器與冷凝換熱器之間設置有第一緩沖器，所述第一蒸發(fā)器與第二膜式壓縮機之間設置有第二緩沖器，所述第二蒸發(fā)器與充裝裝置之間設置有第三緩沖器；

所述第一緩沖器、第二緩沖器和第三緩沖器的結構相同，所述第一緩沖器包括緩沖箱，所述緩沖箱的兩端分別安裝有進氣管和出氣管，所述緩沖箱內(nèi)安裝豎直安裝有隔板，所述隔板靠近進氣管的一側(cè)設置有帶有緩沖件，所述緩沖件內(nèi)設置有緩沖腔，所述緩沖件靠近隔板的一側(cè)開設有與緩沖腔連通的緩沖口，所述緩沖件與緩沖箱間隔設置且在緩沖件與緩沖箱之間形成緩沖通道，所述緩沖通道與緩沖口連通，所述緩沖件通過緩沖管連接固定在隔板上，所述緩沖管的一端與緩沖腔連通、另一端穿過隔板至隔板遠離緩沖件的一端；所述隔板靠近出氣管的一端設置有彈性膜，所述彈性膜上開設有膜孔；

所述緩沖件朝向進氣管的一側(cè)向隔板方向凹陷，所述緩沖管的輸出端上固定有網(wǎng)罩，所述網(wǎng)罩內(nèi)充裝有吸附顆粒。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種氖氣提純設備，其特征在于：所述高真空儲罐中還設置有高壓一級換熱器、高壓二級換熱器、氮吸附換熱器、氖氣復熱換熱器、精氖氦蒸發(fā)器、第二氣液分離器和制冷機。

3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種氖氣提純設備，其特征在于：所述催化反應器內(nèi)還設置有輔助混合裝置，所述催化反應器上安裝有與原料儲罐連通的原料進料管和與氧氣儲罐連通的氧氣進料管，所述輔助混合裝置包括安裝在催化反應器內(nèi)的混合器，所述混合器與原料進料管和氧氣進料管連通，所述混合器在原料進料口處設置有第一擋板、在氧氣進料口處設置有第二擋板，所述第一擋板朝向第二擋板的一側(cè)均勻設置有若干第一混合管，所述第二擋板朝向第一擋板的一側(cè)均勻設置有若干第二混合管，所述第一混合管和第二混合管相互交錯設置，且第一混合管的輸出端靠近第二擋板、第二混合管的輸出端靠近第一擋板，所述混合器上開設有混合孔。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種氖氣提純設備，其特征在于：所述混合器上安裝有與混合孔相連通的螺旋管，所述螺旋管遠離混合器的一端上開設有通氣孔。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種氖氣提純設備，其特征在于：所述杜瓦罐包括外殼和設于外殼內(nèi)部的內(nèi)膽，所述吸附柱設置在內(nèi)膽中，所述外殼和內(nèi)膽之間設置有隔熱腔，所述外殼外部設置有第二真空泵，所述第二真空泵與隔熱腔連通，所述內(nèi)膽內(nèi)壁上還設置有石棉隔熱層。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種氖氣提純設備，其特征在于：其提純工藝包括如下步驟：

S1：將粗氖氦氣原料通過第一膜式壓縮機進行壓縮，并將壓縮后的原料與氧氣混合，并在混合后通過電加熱器進行加熱，并送入催化反應器中進行反應除氫；

S2：將除氫后的氣體通過水冷卻器進行冷卻，經(jīng)過氣液分離器分離出氣體中的冷凝水，然后使用分子篩吸附器去除氣體中殘留的水分；

S3：干燥后的氣體經(jīng)過第一緩沖器緩沖后，進入冷卻罐中的冷凝換熱器換熱預冷，同時氣體與液氮換熱，使氣體中的氮組分冷凝除氮，冷凝的液氮進行回收；

S4：除氮后的氣體進入杜瓦罐中經(jīng)過吸附柱進行吸附去除殘留的氮組分；然后將氣體通過第一蒸發(fā)器復熱，經(jīng)過第二緩沖器的緩沖，緩沖后通過第二膜式壓縮機增壓進入高真空儲罐；

S5：進入高真空儲罐的氣體首先通過高壓一級換熱器進行冷卻，再通過氮吸附換熱器降溫，然后經(jīng)高壓二級換熱器冷卻、由節(jié)流閥減壓，同時利用制冷機的一級冷頭冷卻，然后進入精餾塔精餾，塔頂氣體然后經(jīng)過氖氣復熱換熱器后送入精氖氦蒸發(fā)器，塔頂氣體經(jīng)液氮進一步冷凝進入第二氣液分離器進行氣液分離，利用制冷機的二級冷頭持續(xù)冷凝氖氦混合物中的氖組分，氦氣作為氣體送出，液體混合物返回精餾塔；

S6：液體混合物經(jīng)精餾塔精餾在塔里獲得液氖，將液氖氣化送出，塔頂未精餾完全的氖氦氣回收，氖氣通過第二蒸發(fā)器復熱進入第三緩沖器緩沖，然后通過第三膜式壓縮機進行增壓充裝進行充裝瓶。