CN104128071A - 一种氦气提纯装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氦气提纯装置，包括依次连接的进气口、吸附筒、出气口，所述吸附筒包括内筒、环绕在所述内筒周向侧壁上的夹层，置于所述内筒内部的内换热管，所述内筒内填充了一种或多种用于吸附气体杂质的吸附剂，所述夹层内填充了用于提供低温环境的液氮，所述低温吸附装置还包括用于使所述吸附剂再生的再生装置。本发明的氦气提纯装置将吸附剂再生装置与低温装置整合，实现了一套装置完成多个工序的技术效果，大大节约了提纯工艺的工时，也显著地提高了提纯效果和成本的降低。

Description

一种氦气提纯装置

技术领域

本发明涉及一种利用低温吸附工艺对氦气进行提纯的装置。

背景技术

工业用的氦气中，一般含有氮气、氧气、氩气与氖气等杂质，在对氦气提纯的时候一般使用吸附剂对杂质进行吸附，但是这种工艺存在几个问题：一是这种吸附剂在吸附饱和之后一般是通过加热进行再生的，这一再生过程需要额外进行，将停止吸附工作，浪费了工时，使得吸附工作无法连续，必须间断实施；二是吸附剂在一定的低温条件下具有更好的吸附深度和吸附容量，而现有的设备营造这种低温环境是很困难的，所以很难到达提纯后的纯度要求。

发明内容

本发明的目的是将氦气提纯中吸附剂再生装置与低温装置整合在一套装置中，让整个工序连续进行，并且充分利用了吸附剂在低温条件下具有更好的吸附深度和吸附容量的特性，提高了吸附的效果。

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种氦气提纯装置，包括依次连接的进气口、吸附筒、出气口，其特征在于：所述吸附筒包括内筒、环绕在所述内筒周向侧壁上的夹层、置于所述内筒内部的内换热管，所述内筒内填充了用于吸附气体杂质的吸附剂，所述夹层内填充了用于提供低温环境的液氮，所述低温吸附装置还包括用于使所述吸附剂再生的再生装置；另外，所述吸附筒还设置了便于操控的测温点TI及测量所述夹层内液氮液位高度的测液位点LI。

优选地，所述吸附筒的数量为多个，多个所述吸附筒并联在所述进气口与所述出气口之间。多个吸附筒可使得其中一个在吸附饱和后可切换到其他所述吸附筒，达到连续工作的目的。

进一步优选地，所述再生装置包括用于将再生气通入所述内筒里的再生气管道、用于连通多个所述吸附筒的夹层并向所述夹层注入液氮的液氮管道、再生气出口、从所述吸附筒的夹层中排出液氮的液氮排出管道及供液氮气化成氮气后从夹层中排出的氮气排出管道。

相较于现有技术，本发明的氦气提纯装置将吸附剂再生装置与低温装置整合，实现了一套装置完成多个工序的技术效果，大大节约了提纯工艺的工时，也显著地提高了提纯效果和装置成本。

附图说明

附图1为本发明氦气提纯装置低温净化的总体示意图；

附图2为本发明氦气提纯装置中低温吸附筒的结构示意图。

附图中：

1-进气口，2-吸附筒，3-出气口，4-再生气管道，5-液氮注入管道，6-再生气出口，7-电加热器，8-液氮排出管道，9-氮气排出管道，21-内筒，22-夹层，23-内换热管。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明氦气提纯装置的优选实施方式进行详细说明。

参见附图1-2，本发明氦气提纯装置包括依次连通的进气口1，吸附筒2，出气口3，其中吸附筒2为多个，本实施例中为2个，并联在进气口1与出气口3之间。吸附筒2包括内筒21与夹层22及内换热管23，夹层22环绕在内筒21的周向侧壁上，内换热管23置于内筒21内，内筒21填充了吸附剂，夹层22填充了液氮，其中吸附剂一般可以选用现有技术中常用的以碳质为原料的各种活性炭吸附剂，这种吸附剂在吸收了一定程度的杂质气体后会饱和，必须对吸附剂通入再生气并加热后才能再生使用。本发明氦气提纯装置还包括再生装置，用于对吸附剂进行再生处理，其包括用于将再生气通入所述内筒21里的再生气管道4、用于连通多个所述吸附筒2的夹层22并向所述夹层22注入液氮的液氮管道5、再生气出口6、再生气电加热器7；由于吸附筒2的数量为多个，因此液氮管道5将多个夹层22连通，保证通入的液氮能够到达每一个夹层22内。

本发明氦气提纯装置在使用时，首先将待提纯的氦气从进气口1通入，随后进入吸附筒2内，此时由于夹层22中液氮的降温作用，同时与吸附筒2连接的内换热管23，将液氮引至内筒21，从而使得内筒21里的吸附剂的吸附效果最优，这样氦气中的氮气、氧气、氩气与氖气等杂质会被吸附剂充分吸收，随后从出气口3排出的氦气具有很高的纯度。

当吸附剂使用一定时间达到饱和，进气口1不再通入待提纯氦气，而是改由再生气管道4通入再生气，并且排出夹中层液氮，使温度提高。再生气在电加热器7中加热后通入到内筒21里，与吸附剂充分换热，使得吸附剂内吸附的杂质气体解析出来通过再生气出口6排出系统。经过一段时间的解析后，杂质气体全部从吸附剂中解析出来，吸附剂又可以重新进入吸附状态，这样再向夹层注入液氮进行降温后，又能够进行新一轮的氦气提纯。

相较于现有技术，本发明氦气提纯装置整合了吸附剂的再生装置，显著地提高了吸附效果并节省了工时，另外，本装置的吸附工作全部是在极低的温度下完成的，既提高了吸附剂的吸附性能，减少吸附剂用量及设备成本，又使得吸附深度达到要求，使氦气纯度可以达到高纯度的产品氦气，符合GB/T4844-2011《纯氦、高纯氦和超纯氦》中的纯氦、高纯氦和超纯氦产品要求。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种氦气提纯装置，包括依次连接的进气口(1)、吸附筒(2)、出气口(3)，其特征在于：所述吸附筒(2)包括内筒(21)、环绕在所述内筒(21)周向侧壁上的夹层(22)、置于所述内筒(21)内部的内换热管（23），所述内筒(21)内填充了用于吸附气体杂质的吸附剂，所述夹层(22)内填充了用于提供低温环境的液氮，所述低温吸附装置还包括用于使所述吸附剂再生的再生装置；另外，所述吸附筒(2)还设置了便于操控的测温点TI及测量所述夹层(22)内液氮液位高度的测液位点LI。

2.根据权利要求1所述的氦气提纯装置，其特征在于：所述吸附筒(2)的数量为多个，多个所述吸附筒(2)并联在所述进气口(1)与所述出气口(3)之间。

3.根据权利要求2所述的氦气提纯装置，其特征在于：所述再生装置包括用于将再生气通入所述内筒(21)里的再生气管道(4)、用于连通多个所述吸附筒(2)的夹层(22)并向所述夹层(22)注入液氮的液氮管道(5)、再生气出口(6)、从所述吸附筒(2)的夹层(22)中排出液氮的液氮排出管道(8)及供液氮气化成氮气后从夹层（22）中排出的氮气排出管道(9)。