CN104003361A - 在线纯化和循环空调检漏废氦气的设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线纯化和循环空调检漏废氦气的设备，包括回收单元、纯化单元和循环供气单元。回收单元将空调检漏废氦气回收并增压，而后通过纯化单元进行提纯操作，提纯后的纯氦气通过循环供气单元补充到空调检漏生产中，使氦气循环使用。本发明提供氦气纯度不低于98%，回收率不低于85%，处理氦气纯度低于70%的原料气，优选条件下可处理氦气纯度低于50%的废氦气，功耗较低，获得较大的经济效益。

Description

在线纯化和循环空调检漏废氦气的设备

技术领域

本发明涉及空调检漏设备领域，具体是一种在线纯化和循环空调检漏废氦气的设备。

背景技术

氦气是一种稀缺的气体资源，空气中含量极低，主要从天然气田中分离获得。我国氦资源极其贫乏，长期依赖进口，而航天、低温超导、军事、工业制造、焊接等诸多领域的快速发展促使氦气进口量激增，造成较大的经济支出。氦气的循环利用不仅能保护有限的氦气资源，而且能获得较大的经济效益。因此对工业制造不纯的氦气进行提纯处理和循环使用尤为重要。

氦气是一种惰性气体，分子直径小，极易扩散，因此在空调、真空检漏中被大量用作检漏气体。但现有的空调检漏中产生的废氦气一般不回收，排放出的氦气浓度约50％-70％，这些氦气一旦排放入大气几乎不可能再回收，从而造成极大的氦气资源浪费和导致生产成本的提高。面对全球日益紧缺的氦气资源市场和不断攀升的氦气价格，开发对空调检漏废氦气的回收、纯化和循环利用的设备势在必行。

发明内容

本发明的目的是提供一种在线纯化和循环空调检漏废氦气的设备，以解决实际空调生产过程中检漏环节所排放的废氦气的在线回收、纯化、循环利用存在的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

在线纯化和循环空调检漏废氦气的设备，其特征在于：包括有废氦气回收单元、纯化单元、循环供气单元，其中：

所述废氦气回收单元包括带进、出口的缓冲罐、回收增压泵，所述缓冲罐进气口通过进气管路与外部多个空调检漏生产线相连，缓冲罐出气口通过出气管路与回收增压泵的入口连通，回收增压泵的出口通过气体管路连通至纯化单元；

所述纯化单元包括吸附纯化器、膜分离纯化器、三通阀门，废氦气回收单元中回收增压泵出口处的气体管路连通至吸附纯化器的进口，吸附纯化器的出口通过气体管路连通至膜分离纯化器的进口，膜分离纯化器的出口通过回气管路连通至循环供气单元，膜分离纯化器上还通过尾气排气管路与三通阀门的一个阀口连通，三通阀门另一个阀口通过气体管路连通至废氦气回收单元中的缓冲罐，三通阀门最后一个阀口放空；

所述循环供气单元包括供气增压泵，膜分离纯化器出口处的回气管路连通至供气增压泵的入口，供气增压泵的出口通过气体管路连通至空调检漏生产线中的纯氦储气罐，且供气增压泵出口处的气体管路上安装有压力调节阀。

所述的在线纯化和循环空调检漏废氦气的设备，其特征在于：缓冲罐进气口处的进气管路上安装有气体流量计，膜分离纯化器出口处的回气管路上亦安装有气体流量计。

所述的在线纯化和循环空调检漏废氦气的设备，其特征在于：缓冲罐出气口处的出气管路上安装有氦气纯度分析器，膜分离纯化器出口处的回气管路上亦安装有氦气纯度分析器。

本发明使用回收增压泵将空调检漏生产中排放的废氦气进行回收，废氦气经增压后，通过连接的气体管路通入吸附纯化器中进行预纯化处理。预纯化后的氦气纯度可达70％以上，回收率大于95％，预纯化处理后原料气露点不高于-40℃。

本发明采用吸附纯化和膜分离技术相结合，次序地完成检漏废氦气的纯化任务，并循环供给检漏生产使用。

本发明能将氦气浓度50-70％的废氦气纯化到纯度不低于98％，回收率不低于85％。由三通阀调整回气流量的条件下可实现氦气纯度低于50％的废氦气的纯化任务。同时将纯化后的纯氦气补充到用户的气源设备中，以补充生产过程中氦气的损耗，实现循环利用氦气资源的目的。在设备正常维护停机时，不影响用户的气源设备的和生产的正常进行。所述的设备功耗主要为电能，功率不大于10KW，与节约的氦气资源相比，经济效益突出。

附图说明

图1为本发明设备系统结构图。

具体实施方式

参见图1所示，在线纯化和循环空调检漏废氦气的设备，包括有废氦气回收单元、纯化单元、循环供气单元，其中：

废氦气回收单元包括带进、出口的缓冲罐、回收增压泵，所述缓冲罐进气口通过进气管路与外部多个空调检漏生产线相连，缓冲罐出气口通过出气管路与回收增压泵的入口连通，回收增压泵的出口通过气体管路连通至纯化单元，多个空调检漏生产线排放的废氦气首先富集在缓冲罐中，回收增压泵将废氦气压缩增压后，经气体管路送入纯化单元进行提纯操作；

纯化单元包括吸附纯化器、膜分离纯化器、三通阀门，废氦气回收单元中回收增压泵出口处的气体管路连通至吸附纯化器的进口，吸附纯化器的出口通过气体管路连通至膜分离纯化器的进口，膜分离纯化器的出口通过回气管路连通至循环供气单元，膜分离纯化器上还通过尾气排气管路与三通阀门的一个阀口连通，三通阀门另一个阀口通过气体管路连通至废氦气回收单元中的缓冲罐，三通阀门最后一个阀口放空，由废氦气回收单元输送过来的废氦气首先在吸附纯化器中进行除尘、除油、除水的预纯化处理，而后通过气体管路送入膜分离纯化器中进行提纯和精制，经提纯和精制后纯度满足要求的氦气通过回气管路送入循环供气单元，膜分离纯化器通过尾气排气管路排出含有较低浓度氦气的尾气，尾气送入三通阀中，一部分尾气放空，另一部分尾气返回至废氦气回收单元中缓冲罐内与缓冲罐中废氦气混合进行循环纯化；

循环供气单元包括供气增压泵，膜分离纯化器出口处的回气管路连通至供气增压泵的入口，供气增压泵的出口通过气体管路连通至空调检漏生产线中的纯氦储气罐，且供气增压泵出口处的气体管路上安装有压力调节阀，纯化单元中膜分离纯化器输出的氦气压力较低，通过供气增压泵使膜分离纯化器出口输出的氦气压力与空调检漏生产线所需氦气的压力相匹配，由压力调节阀调节压力值。

缓冲罐进气口处的进气管路上安装有气体流量计，膜分离纯化器出口处的回气管路上亦安装有气体流量计。

缓冲罐出气口处的出气管路上安装有氦气纯度分析器，膜分离纯化器出口处的回气管路上亦安装有氦气纯度分析器。

本发明中，回收单元包括缓冲罐和回收增压泵，缓冲罐和空调检漏生产线通过气体回收软管相连，由于空调检漏废氦气存在一定的压力，因此缓冲罐之前放置泄压调节阀门，经泄压后原料气压力略高于大气压。而后回收增压泵入口所产生的负压将缓冲罐中的原料气吸入泵体内并增压，回收增压泵出口通过气体管路连接着纯化单元。回收增压泵和纯化单元相连的管路上设置氦气纯度监测点，并有氦气纯度分析器检测氦气纯度并输送纯度信号到设备的控制单元。

本发明中，纯化单元包括吸附纯化器和膜分离纯化器，经回收增压泵压缩的气体由气体管路输送到吸附纯化器，并在吸附纯化器中完成除油、除水、除尘的预纯化处理步骤，而后气体通过管路进入膜分离纯化器中进行进一步的纯化操作，经过提纯的纯氦气由气体管路输送到循环供气单元，以补充检漏生产过程中氦气的损耗，膜分离纯化器尾气排放的气体仍含有一定纯度的氦气，若全部放空势必会造成浪费，因此设备中通过一个三通阀调节一部分尾气返回到回收单元中的缓冲罐中以作循环利用，剩余的尾气放空。

本发明中，循环供气单元包括供气增压泵、压力调节阀，由于膜分离纯化器渗透的纯氦气压力略大于一个大气压，不能满足空调检漏生产要求，因此需要经过供气增压泵进行增压操作，而压力调节阀的作用是调整增压泵出口的压力，使其符合空调检漏生产操作所需的压力值。设备纯化后的纯氦气补充入空调检漏生产中的纯氦储气罐中，以补充检漏生产中纯氦气的损耗，保证生产的正常运行。

本发明设备采用吸附纯化和膜分离纯化相结合的模式，实现了空调检漏废氦气的在线回收、纯化和循环利用。经纯化后的氦气纯度不低于98％，露点不大于-40℃，整体回收率不低于85％。纯化后的纯氦气再次供给检漏生产线使用，实现了氦气的循环利用。该设备纯化后的气体直接补充到纯氦储气罐，对检漏生产无影响，即使设备正常检修停机期间也不影响空调检漏生产的正常进行。

多个空调检漏生产线排放的废氦气首先在缓冲罐中富集，回收增压泵将废氦气压缩增压后，经气体管路送入纯化单元进行提纯操作；

由废氦气回收单元输送过来的废氦气首先在吸附纯化器中进行除尘、除油、除水的预纯化处理，而后通过气体管路送入膜分离纯化器中进行提纯和精制，经提纯和精制后纯度满足要求的氦气通过回气管路送入循环供气单元，膜分离纯化器通过尾气排气管路排出含有较低浓度氦气的尾气，尾气送入三通阀中，一部分尾气放空，另一部分尾气返回至废氦气回收单元中缓冲罐内与缓冲罐中废氦气混合进行循环纯化；

纯化单元中膜分离纯化器输出的氦气压力较低，通过供气增压泵使膜分离纯化器出口输出的氦气压力与空调检漏生产线所需氦气的压力相匹配，由压力调节阀调节压力值。

Claims (3)

1.在线纯化和循环空调检漏废氦气的设备，其特征在于：包括有废氦气回收单元、纯化单元、循环供气单元，其中：

所述废氦气回收单元包括带进、出口的缓冲罐、回收增压泵，所述缓冲罐进气口通过进气管路与外部多个空调检漏生产线相连，缓冲罐出气口通过出气管路与回收增压泵的入口连通，回收增压泵的出口通过气体管路连通至纯化单元；

所述纯化单元包括吸附纯化器、膜分离纯化器、三通阀门，废氦气回收单元中回收增压泵出口处的气体管路连通至吸附纯化器的进口，吸附纯化器的出口通过气体管路连通至膜分离纯化器的进口，膜分离纯化器的出口通过回气管路连通至循环供气单元，膜分离纯化器上还通过尾气排气管路与三通阀门的一个阀口连通，三通阀门另一个阀口通过气体管路连通至废氦气回收单元中的缓冲罐，三通阀门最后一个阀口放空；

所述循环供气单元包括供气增压泵，膜分离纯化器出口处的回气管路连通至供气增压泵的入口，供气增压泵的出口通过气体管路连通至空调检漏生产线中的纯氦储气罐，且供气增压泵出口处的气体管路上安装有压力调节阀。

2.根据权利要求1所述的在线纯化和循环空调检漏废氦气的设备，其特征在于：缓冲罐进气口处的进气管路上安装有气体流量计，膜分离纯化器出口处的回气管路上亦安装有气体流量计。

3.根据权利要求1所述的在线纯化和循环空调检漏废氦气的设备，其特征在于：缓冲罐出气口处的出气管路上安装有氦气纯度分析器，膜分离纯化器出口处的回气管路上亦安装有氦气纯度分析器。