CN113883827B - 一种氦气纯化及液化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种氦气纯化及液化系统，包括用于纯化原料氦气以制取高纯氦气的纯化子系统及通过补气通道与纯化子系统连通、用于液化高纯氦气以制取液氦的液化子系统，纯化子系统依次设有负压冷凝单元、负压低温吸附单元及超低温吸附单元；液化子系统通过传冷通道为超低温吸附单元提供冷量；当补气通道全关时，整个系统以纯化模式运行制取高纯氦气；当补气通道全开时，整个系统以液化模式运行制取液氦。本发明通过纯化子系统将原料氦气经负压冷凝、负压低温吸附及超低温吸附后制取高纯氦气，从而为液化子系统提供纯度足够的氦气以持续产出产品液氦，并可根据产品需求比例，在纯化与液化之间切换运行，解决了产品单一的问题。

Description

一种氦气纯化及液化系统
技术领域
本发明涉及化工气体分离和液化技术领域，具体涉及一种氦气纯化及液化系统。
背景技术
氦是一种稀有气体，在地球中的含量极少且不可再生，由于具有化学性质稳定、沸点极低等特性，因此被广泛应用于航空航天、核工业高温气冷反应堆、低温超导研究、光电子产品生产、制冷、半导体、医疗、检漏、深海潜水、高精度焊接等领域，是国家安全和高新技术产业发展的重要战略性物资。
目前，氦气提取的来源有天然气、空气、合成氨尾气等，但空气中氦含量仅5.24ppm，从大型空分装置中提取的氦气量很少，一般作为空分装置提取氖气的副产品，不具备工业提取价值。从富氦天然气中提取氦气是目前唯一工业化生产氦的方法。
氦气提取分为粗提和精制纯化两步。粗提可将氦气浓度提纯至40～80%，主要成分为氦、氮、氢及微量氖。粗氦气在精制系统中经催化加氧除氢、干燥后，最后经过精制纯化以除去氮、氖等杂质得到高纯氦气。为了得到液氦产品，可以再将高纯氦气在氦液化器中通过膨胀制冷进行液化。但是，现有氦气纯化和氦气液化过程存在以下缺点：
1、传统的精制纯化采用常压液氮，进入低温吸附器的杂质含量较高，低温吸附器负荷较大；
2、冷凝与吸附集成于同一液氮杜瓦内，在氦气精制纯化大型化后会导致吸附切换时冷量损耗严重的问题；
3、氖在液氮温区无法通过冷凝去除且吸附容量较小，导致低温吸附器设备尺寸较大，进而使低温吸附切换过程中氦气损耗较多，特别是在高压低温吸附过程中氦气损耗更大；
4、纯度不够（含杂质氖）的氦气进入氦液化器，杂质氖会在低温下固化并冻结在换热器表面，从而增加换热器的热阻，降低换热性能，严重时还会阻塞制冷系统，造成氦流不畅通，使氦制冷循环受阻，甚至对高速运转的透平膨胀机也会造成点蚀破坏；
5、最终产品要么只有高纯氦气，要么只有液氦，无法根据产品需求比例进行适量调节。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种氦气纯化及液化系统，通过纯化子系统制取高纯氦气并提供给液化子系统以制取液氦，并可根据产品需求比例，在纯化与液化之间切换运行，解决了产品单一不能满足生产需求的问题。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
一种氦气纯化及液化系统，包括：
纯化子系统，用于原料氦气的纯化以制取高纯氦气；及
液化子系统，通过补气通道与所述纯化子系统连通，用于液化高纯氦气以制取液氦；
其中，所述纯化子系统依次设有负压冷凝单元、负压低温吸附单元及超低温吸附单元；所述液化子系统通过传冷通道为所述超低温吸附单元提供冷量；当所述补气通道全关时，整个系统以纯化模式运行制取高纯氦气；当所述补气通道全开时，整个系统以液化模式运行制取液氦。
在本申请公开的一个实施例中，所述负压冷凝单元包括冷凝液氮杜瓦、第一纯化换热器、冷凝分离器及冷凝真空泵；
所述第一纯化换热器与冷凝分离器置于所述冷凝液氮杜瓦内；
所述第一纯化换热器第一流道进口与位于冷凝液氮杜瓦外的原料氦气进口管连接，所述第一纯化换热器第一流道出口通过浸泡于液氮中的管线与所述冷凝分离器进口连接，所述冷凝分离器气相出口与所述负压低温吸附单元连接；
所述冷凝真空泵位于所述冷凝液氮杜瓦外，其入口与所述第一纯化换热器第三流道出口连接、以对所述冷凝液氮杜瓦内部抽真空形成负压。
在本申请公开的一个实施例中，所述负压低温吸附单元设有至少两个并联且可切换使用的吸附子单元，一个吸附子单元进行吸附时，另外的吸附子单元进行再生；
单个所述的吸附子单元包括吸附液氮杜瓦、第一吸附器及吸附真空泵；
所述第一吸附器置于所述吸附液氮杜瓦内、其外表面集成有用于吸附器再生的电加热器；
所述第一吸附器进口通过第一切换阀与所述冷凝分离器气相出口连接、出口通过第二切换阀与所述超低温吸附单元连接；
所述吸附真空泵位于所述吸附液氮杜瓦外，其入口通过脱氮复热器与所述吸附液氮杜瓦氮气出口连接、以对所述吸附液氮杜瓦内部抽真空形成负压。
在本申请公开的一个实施例中，所述超低温吸附单元包括第二纯化换热器及超低温吸附器；
所述第二纯化换热器第一流道进口与所述负压低温吸附单元连接、出口与所述超低温吸附器进口连接；
所述超低温吸附器出口与所述第二纯化换热器第二流道进口连接；
所述第二纯化换热器第二流道出口分为两股支路，一股支路返回所述第一纯化换热器第二流道出所述冷凝液氮杜瓦与高纯氦气出气管连接，另一股支路与所述补气通道连接；
所述传冷通道与所述第二纯化换热器连接。
在本申请公开的一个实施例中，所述超低温吸附器主要由两台并联的第二吸附器组成，每台所述的第二吸附器的进、出口分别设有第三切换阀、第四切换阀；
通过第三切换阀、第四切换阀之间的相互启闭，两台所述的第二吸附器可以在线切换使用，一台吸附时、另一台再生。
在本申请公开的一个实施例中，所述补气通道包括补气管路及安装于所述补气管路的补气阀；
所述补气管路一端与所述第二纯化换热器第二流道出口连通、另一端与所述液化子系统连通。
在本申请公开的一个实施例中，所述液化子系统包括：
液化单元；
预冷单元，用于给高纯氦气液化提供预冷冷量；及
制冷单元，用于为所述超低温吸附单元和/或液化单元提供冷量；
其中，所述液化单元包括依次通过管道连接的循环压缩机工艺气体流道、第一液化换热器第二流道、第二液化换热器第二流道、第三液化换热器第二流道、第四液化换热器第二流道、第五液化换热器第二流道、第六液化换热器第二流道、节流阀、液氦储罐、调压阀、第六液化换热器第一流道、第五液化换热器第一流道、第四液化换热器第一流道、第三液化换热器第一流道、第二液化换热器第一流道、第一液化换热器第一流道及循环压缩机入口；所述第一液化换热器第二流道和第二液化换热器第二流道的连接管道与所述补气管路汇合。
在本申请公开的一个实施例中，所述传冷通道包括依次通过管道连接的第五液化换热器第二流道与第六液化换热器第二流道的连接管道分支口、第一调节阀、第二纯化换热器第三流道及第二液化换热器第一流道与第一液化换热器第一流道的连接管道汇合口。
在本申请公开的一个实施例中，所述预冷单元包括第一液化换热器第三流道，该流道内流动的介质为液氮。
在本申请公开的一个实施例中，所述制冷单元包括依次通过管道连接的第二液化换热器第二流道与第三液化换热器第二流道的连接管道分支口、第二调节阀、第一膨胀机工艺气体流道、第四液化换热器第三流道、第二膨胀机工艺气体流道及第六液化换热器第一流道与第五液化换热器第一流道的连接管道汇合口；
所述第一膨胀机工艺气体流道出口与第二膨胀机工艺气体流道出口之间连接有旁通管路，所述旁通管路上安装有旁通阀。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过纯化子系统将原料氦气经负压冷凝、负压低温吸附及超低温吸附后制取高纯氦气，从而为液化子系统提供纯度足够的氦气以持续产出产品液氦，并可根据产品需求比例，在纯化与液化之间切换运行，解决了产品单一的问题；
2、在冷凝液氮杜瓦中，原料氦气通过负压液氮的冷凝，相比于常压液氮，杂质特别是氮、氧等杂质降低至少50%以上，从而有效降低负压低温吸附单元的负荷；
3、将吸附独立于冷凝设置，可以减少系统冷量损耗，同时高压原料氦气在冷凝分离除杂后通过低温和超低温两级吸附，提高了氦气的纯度，有利于液化子系统的稳定运行，从而保证液氦产品持续产出；
4、通过补气通道的调整，可实现氦气纯化、氦气液化、氦气纯化和液化混合三种运行模式的任意切换，解决了产品单一的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一的工艺流程示意图；
图2为本发明实施例二的工艺流程示意图。
附图标记说明如下：
A01A/A01B/A01C、第一吸附器，A12A/A12B、第二吸附器；
C01、循环压缩机；
CS01、冷凝分离器；
D01、冷凝液氮杜瓦，D02A/D02B/D02C、吸附液氮杜瓦；
E01、第一液化换热器，E02、第二液化换热器，E03、第三液化换热器，E04、第四液化换热器，E05、第五液化换热器，E06、第六液化换热器,E11、第一纯化换热器，E12、第二纯化换热器；
E01A/E01B/E01C、脱氮复热器；
EH01A/EH01B/EH01C、电加热器；
ET01、第一膨胀机，ET02、第二膨胀机；
P01、冷凝真空泵，P02A/P02B/P02C、吸附真空泵；
SV01、液氦储罐；
V01、补气阀，V02、节流阀，V03、调压阀，V04、第一调节阀，V05、第二调节阀，V06、旁通阀，V07A/V07B/V07C、第一切换阀，V08A/V08B/V08C、第二切换阀，V09A/V09B、第三切换阀，V10A/V10B、第四切换阀。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
实施例一：
参见图1所示，本发明提供了一种氦气纯化及液化系统，包括：
纯化子系统，用于原料氦气的纯化以制取高纯氦气；及
液化子系统，通过补气通道与纯化子系统连通，用于液化高纯氦气以制取液氦；
其中，纯化子系统依次设有负压冷凝单元、负压低温吸附单元及超低温吸附单元；液化子系统通过传冷通道为超低温吸附单元提供冷量；当补气通道全关时，整个系统以纯化模式运行制取高纯氦气；当补气通道全开时，整个系统以液化模式运行制取液氦。
负压冷凝单元包括冷凝液氮杜瓦D01、第一纯化换热器E11、冷凝分离器CS01及冷凝真空泵P01；第一纯化换热器E11与冷凝分离器CS01置于冷凝液氮杜瓦D01内；第一纯化换热器E11第一流道进口与位于冷凝液氮杜瓦D01外的原料氦气进口管连接，第一纯化换热器E11第一流道出口通过浸泡于液氮中的管线与冷凝分离器CS01进口连接，冷凝分离器CS01气相出口与负压低温吸附单元连接；冷凝真空泵P01位于冷凝液氮杜瓦D01外，其入口与第一纯化换热器E11第三流道出口连接、以对冷凝液氮杜瓦D01内部抽真空形成16～20kPa（绝压）的负压。来自外界的10～20MPa高压原料氦气从原料氦气进口管进入冷凝液氮杜瓦D01中，经过第一纯化换热器E11被冷却至-190℃，然后通过浸泡于负压液氮中的管线继续冷却至-205℃后进入冷凝分离器CS01完成冷凝、分离除去氮、氧等杂质后进入负压低温吸附单元。即在冷凝液氮杜瓦D01中，原料氦气通过负压液氮的冷凝，相比于常压液氮，杂质特别是氮、氧等杂质降低至少50%以上，从而有效降低负压低温吸附单元的负荷。
负压低温吸附单元设有两个并联且可切换使用的吸附子单元，一个吸附子单元进行吸附时，另一个吸附子单元进行再生。
具体地，单个吸附子单元包括吸附液氮杜瓦D02A/D02B、第一吸附器A01A/A01B及吸附真空泵P02A/P02B，第一吸附器置于吸附液氮杜瓦内、其外表面集成有用于吸附器再生的电加热器EH01A/EH01B；第一吸附器进口通过第一切换阀V07A/V07B与冷凝分离器CS01气相出口连接、出口通过第二切换阀V08A/V08B与超低温吸附单元连接；吸附真空泵位于吸附液氮杜瓦外，其入口通过脱氮复热器E01A/E01B与吸附液氮杜瓦氮气出口连接、以对吸附液氮杜瓦内部抽真空形成16～20kPa（绝压）的负压。如图1所示，当V07A和V08A开启、V07B和V08B关闭时，冷凝分离器CS01气相出冷凝液氮杜瓦D01进入负压低温吸附单元左侧的吸附子单元中的第一吸附器A01A，通过低温吸附除去氧、氮、氩等杂质得到低温氦气；负压低温吸附单元右侧的吸附子单元先通过电加热器EH01B对第一吸附器A01B进行加热再生、后冷却以恢复吸附性能，比如第一吸附器A01A的吸附周期为24小时，第一吸附器A01B再生加热12小时、再生冷却12小时；反之亦然。即负压低温吸附单元通过两个并联且切换使用的吸附子单元，可以保证氦气纯化生产连续性，提高生产效率。
由于负压低温吸附单元的工作温度区间为液氮温区，因此在吸附真空泵对吸附液氮杜瓦内部抽真空时，液氮通过脱氮复热器复热升温以保护吸附真空泵能够长期运行。
超低温吸附单元包括第二纯化换热器E12及工作温度区间为25～40K的超低温吸附器，第二纯化换热器E12第一流道进口与负压低温吸附单元（第一吸附器出口）连接、出口与超低温吸附器进口连接，超低温吸附器出口与第二纯化换热器E12第二流道进口连接；第二纯化换热器E12第二流道出口分为两股支路，一股支路返回第一纯化换热器E11第二流道出冷凝液氮杜瓦D01与高纯氦气出气管连接，另一股支路与补气通道连接；传冷通道与第二纯化换热器E12连接。具体地，来自负压低温吸附单元第一吸附器的低温氦气进入第二纯化换热器E12与传冷通道发生热交换被冷却至25～40K左右后进入超低温吸附器，在超低温吸附器中除去氖、氢等杂质得到超低温高压高纯氦气，超低温高压高纯氦气出第二纯化换热器E12后分成两股：一股返回第一纯化换热器E11第二流道复热得到高压常温高纯氦气，从高纯氦气出气管排出；一股通过补气通道进入液化子系统进行液化制取液氦。
研究表明，在35K超低温时，同一吸附剂对氖的吸附容量是液氮温区的200～500倍左右。因此在本实施例中，超低温吸附器的工作温度为30K左右，即低温高纯氦气出第二纯化换热器E12进入超低温吸附器的温度，从而提高对氖的吸附容量，减小吸附器设备尺寸，减少纯化过程中氦气切换损失，有效提高氦气提取率。
将吸附独立于冷凝设置，可以减少系统冷量损耗，同时高压原料氦气在冷凝分离除杂后通过低温和超低温两级吸附，提高了氦气的纯度，有利于液化子系统的稳定运行，从而保证液氦产品持续产出。
如图1所示，超低温吸附器主要由两台并联的第二吸附器A12A、A12B组成，每台第二吸附器的进、出口分别设有第三切换阀V09A/V09B、第四切换阀V10A/V10B；通过第三切换阀、第四切换阀之间的相互启闭，两台第二吸附器可以在线切换使用，一台吸附时、另一台再生。即V09A和V10A开启、V09B和V10B关闭，30K的低温氦气在超低温吸附器A12A中除去杂质后得到超低温高压高纯氦气，超低温高压高纯氦气返回第二纯化换热器E12复热；超低温吸附器A12B再生以备下次吸附使用，反之亦然。即通过两个并联且切换使用的第二吸附器，可以保证氦气纯化生产的连续性，进一步提高生产效率。
在本实施例中，第一纯化换热器E11与第二纯化换热器E12均为不锈钢套管缠绕式换热器。不锈钢套管缠绕式换热器具有适用温度范围广、耐压高等特点，且可进行多股流传热。
补气通道包括补气管路及安装于补气管路的补气阀V01，补气管路一端与第二纯化换热器E12第二流道出口连通、另一端与液化子系统连通。即通过调整补气阀V01的开度，可以补充需要液化的氦气，从而调整产品高纯氦气和液氦的需求比例，满足生产需求。
液化子系统包括：
液化单元；
预冷单元，用于给高纯氦气液化提供预冷冷量；及
制冷单元，用于为超低温吸附单元和/或液化单元提供冷量；
其中，液化单元包括依次通过管道连接的循环压缩机C01工艺气体流道、第一液化换热器E01第二流道、第二液化换热器E02第二流道、第三液化换热器E03第二流道、第四液化换热器E04第二流道、第五液化换热器E05第二流道、第六液化换热器E06第二流道、节流阀V02、液氦储罐SV01、调压阀V03、第六液化换热器E06第一流道、第五液化换热器E05第一流道、第四液化换热器E04第一流道、第三液化换热器E03第一流道、第二液化换热器E02第一流道、第一液化换热器E01第一流道及循环压缩机C01入口（即上述各设备通过管道首尾相连形成循环通道）；第一液化换热器E01第二流道与第二液化换热器E02第二流道的连接管道与补气管路汇合。
传冷通道包括依次通过管道连接的第五液化换热器E05第二流道与第六液化换热器E06第二流道的连接管道分支口、第一调节阀V04、第二纯化换热器E12第三流道及第二液化换热器E02第一流道与第一液化换热器E01第一流道的连接管道汇合口。即通过传冷通道，可将液化子系统制冷单元的冷量传递给纯化子系统超低温吸附单元使用，从而降低冷量消耗。
预冷单元主要由第一液化换热器E01第三流道组成，该流道内流动的介质为液氮，即采用液氮为高纯氦气液化提供预冷冷量。
具体地，出第二纯化换热器E12第二流道的超低温高压高纯氦气通过补气通道的补气管路经补气阀V01进入液化单元的第二化换热器E02第二流道入口，与第一液化换热器E01第二流道中被预冷单元内流动的液氮冷却后的循环氦汇合后，依次通过第三液化换热器E03第二流道、第四液化换热器E04第二流道及第五液化换热器E05第二流道被冷却，再次分为两股：一股低温高纯氦气进入第六液化换热器E06第二流道经节流阀V02再次降温变为气液两相后进入液氦储罐SV01，其中，液相的低温液氦在液氦储罐SV01沉积下来，而低温低压氦气（闪蒸气）经调压阀V03调压依次返回第六液化换热器E06第一流道、第五液化换热器E05第一流道、第四液化换热器E04第一流道、第三液化换热器E03第一流道、第二液化换热器E02第一流道、第一液化换热器E01第一流道回收冷量并复热后进入循环压缩机C01入口完成循环；另一股低温高纯氦气进入传冷通道，经过第一调节阀V04进入第二纯化换热器E12第三流道为超低温吸附单元提供冷量复热后回到第二液化换热器E02第一通道出口与低压氦气混合，进入液化单元实现循环。
制冷单元包括依次通过管道连接的第二液化换热器E02第二流道与第三液化换热器E03第二流道的连接管道分支口、第二调节阀V05、第一膨胀机ET01工艺气体流道、第四液化换热器E04第三流道、第二膨胀机ET02工艺气体流道及第六液化换热器E06第一流道与第五液化换热器E05第一流道的连接管道汇合口；第一膨胀机ET01工艺气体流道出口与第二膨胀机ET02工艺气体流道出口之间连接有旁通管路，旁通管路上安装有旁通阀V06。制冷单元作为液化单元的支流通道，在节流阀V02、调压阀V03关闭时，可与第五液化换热器E05第一流道、第四液化换热器E04第一流道、第三液化换热器E03第一流道、第二液化换热器E02第一流道、第一液化换热器E01第一流道、循环压缩机C01工艺气体流道、第一液化换热器E01第二流道及第二液化换热器E02第二流道形成循环通道，从而持续提供冷量经过传冷通道传递给超低温吸附单元使用。
根据不同的生产需求，通过补气阀V01、节流阀V02、调压阀V03及旁通阀V06的相互启闭，上述系统可在纯化、液化、纯化和液化三种运行模式下任意切换工作。具体如下：
（1）纯化模式：关闭补气阀V01、节流阀V02、调压阀V03，第二膨胀机ET02停机，开启旁通阀V06，高压原料氦气经纯化子系统后得到全部的产品高压高纯氦气，液化子系统关闭，制冷单元通过第一膨胀机ET01膨胀制冷经过传冷通道传递给超低温吸附单元提供低温吸附的冷量。
（2）液化模式：开启节流阀V02、调压阀V03，补气阀V01全开，截断高纯氦气返回第一纯化换热器E11复热的流路，第二膨胀机ET02运行，旁通阀V06关闭，高压原料氦气经纯化子系统后通过补气阀V01进入液化单元，最终高压原料氦气全部转为产品液氦。
（3）纯化和液化混合模式：开启节流阀V02、调压阀V03，补气阀V01部分开启，第二膨胀机ET02运行，旁通阀V06关闭，根据产品需求比例，高压原料氦气经纯化子系统后通过补气阀V01补充需要再液化的氦气，产品为高压高纯氦气和液氦。
实施例二：
参见图2所示，与实施例一的区别在于，负压低温吸附单元设有三个并联且可切换使用的吸附子单元，一个吸附子单元进行吸附时，另一个吸附子单元进行再生加热，第三个吸附子单元进行再生冷却。
具体地，单个吸附子单元包括吸附液氮杜瓦D02A/D02B/D02C、第一吸附器A01A/A01B/A01C及吸附真空泵P02A/P02B/P02C，第一吸附器置于吸附液氮杜瓦内、其外表面集成有用于吸附器再生的电加热器EH01A/EH01B/EH01C；第一吸附器进口通过第一切换阀V07A/V07B/V07C与冷凝分离器CS01气相出口连接、出口通过第二切换阀V08A/V08B/V08C与超低温吸附单元连接；吸附真空泵位于吸附液氮杜瓦外，其入口通过脱氮复热器E01A/E01B/E01C与吸附液氮杜瓦氮气出口连接、以对吸附液氮杜瓦内部抽真空形成16～20kPa（绝压）的负压。如图2所示，当V07A和V08A开启，V07B和V08B、V07C和V08C关闭时，冷凝分离器CS01气相出冷凝液氮杜瓦D01进入负压低温吸附单元左侧的吸附子单元中的第一吸附器A01A，通过低温吸附除去氧、氮、氩等杂质得到低温氦气；负压低温吸附单元中间的吸附子单元通过电加热器EH01B对第一吸附器A01B进行加热再生、右侧的吸附子单元进行再生冷却以恢复吸附性能（电加热器EH01C不运行），比如第一吸附器A01A的吸附周期为16小时，第一吸附器A01B再生加热8小时，第一吸附器A01C再生冷却8小时；反之亦然。
在本实施例中，电加热器EH01A/EH01B/EH01C为铠装式电加热器。
综上所述，本发明通过纯化子系统将原料氦气经负压冷凝、负压低温吸附及超低温吸附后制取高纯氦气，从而为液化子系统提供纯度足够的氦气以持续产出产品液氦，并可根据产品需求比例，在纯化与液化之间切换运行，解决了产品单一的问题。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (9)

1.一种氦气纯化及液化系统，其特征在于，包括：
纯化子系统，用于原料氦气的纯化以制取高纯氦气；及
液化子系统，其通过补气通道与所述纯化子系统连通、用于液化高纯氦气以制取液氦，所述补气通道包括补气管路及安装于所述补气管路的补气阀；
其中，所述纯化子系统依次设有负压冷凝单元、负压低温吸附单元及超低温吸附单元，所述负压冷凝单元包括冷凝液氮杜瓦、第一纯化换热器、冷凝分离器及冷凝真空泵，所述第一纯化换热器与冷凝分离器置于所述冷凝液氮杜瓦内，所述第一纯化换热器第一流道进口与位于冷凝液氮杜瓦外的原料氦气进口管连接，所述第一纯化换热器第一流道出口通过浸泡于液氮中的管线与所述冷凝分离器进口连接，所述冷凝分离器气相出口与所述负压低温吸附单元连接；所述冷凝真空泵位于所述冷凝液氮杜瓦外，其入口与所述第一纯化换热器第三流道出口连接、以对所述冷凝液氮杜瓦内部抽真空形成负压；
所述液化子系统包括液化单元、用于给高纯氦气液化提供预冷冷量的预冷单元及用于为所述液化单元和/或通过传冷通道为所述超低温吸附单元提供冷量的制冷单元；
当所述补气通道全关时，原料氦气经所述纯化子系统纯化后得到高纯氦气；当所述补气通道全开时，原料氦气经所述纯化子系统纯化后再通过所述补气阀进入所述液化单元液化得到液氦。
2.根据权利要求1所述的氦气纯化及液化系统，其特征在于：
所述负压低温吸附单元设有至少两个并联且可切换使用的吸附子单元，一个吸附子单元进行吸附时，另外的吸附子单元进行再生；
单个所述的吸附子单元包括吸附液氮杜瓦、第一吸附器及吸附真空泵；
所述第一吸附器置于所述吸附液氮杜瓦内、其外表面集成有用于吸附器再生的电加热器；
所述第一吸附器进口通过第一切换阀与所述冷凝分离器气相出口连接、出口通过第二切换阀与所述超低温吸附单元连接；
所述吸附真空泵位于所述吸附液氮杜瓦外，其入口通过脱氮复热器与所述吸附液氮杜瓦氮气出口连接、以对所述吸附液氮杜瓦内部抽真空形成负压。
3.根据权利要求1或2所述的氦气纯化及液化系统，其特征在于：
所述超低温吸附单元包括第二纯化换热器及超低温吸附器；
所述第二纯化换热器第一流道进口与所述负压低温吸附单元连接、出口与所述超低温吸附器进口连接；
所述超低温吸附器出口与所述第二纯化换热器第二流道进口连接；
所述第二纯化换热器第二流道出口分为两股支路，一股支路返回所述第一纯化换热器第二流道出所述冷凝液氮杜瓦与高纯氦气出气管连接，另一股支路与所述补气通道连接；
所述传冷通道与所述第二纯化换热器连接。
4.根据权利要求3所述的氦气纯化及液化系统，其特征在于：
所述超低温吸附器主要由两台并联的第二吸附器组成，每台所述的第二吸附器的进、出口分别设有第三切换阀、第四切换阀；
通过第三切换阀、第四切换阀之间的相互启闭，两台所述的第二吸附器可以在线切换使用，一台吸附时、另一台再生。
5.根据权利要求3所述的氦气纯化及液化系统，其特征在于：
所述补气管路一端与所述第二纯化换热器第二流道出口连通、另一端与所述液化子系统连通。
6.根据权利要求1所述的氦气纯化及液化系统，其特征在于：
所述液化单元包括依次通过管道连接的循环压缩机工艺气体流道、第一液化换热器第二流道、第二液化换热器第二流道、第三液化换热器第二流道、第四液化换热器第二流道、第五液化换热器第二流道、第六液化换热器第二流道、节流阀、液氦储罐、调压阀、第六液化换热器第一流道、第五液化换热器第一流道、第四液化换热器第一流道、第三液化换热器第一流道、第二液化换热器第一流道、第一液化换热器第一流道及循环压缩机入口；
所述第一液化换热器第二流道和第二液化换热器第二流道的连接管道与所述补气管路汇合。
7.根据权利要求6所述的氦气纯化及液化系统，其特征在于，所述传冷通道包括依次通过管道连接的第五液化换热器第二流道与第六液化换热器第二流道的连接管道分支口、第一调节阀、第二纯化换热器第三流道及第二液化换热器第一流道与第一液化换热器第一流道的连接管道汇合口。
8.根据权利要求6所述的氦气纯化及液化系统，其特征在于，所述预冷单元包括第一液化换热器第三流道，该流道内流动的介质为液氮。
9.根据权利要求6～8中任意一项所述的氦气纯化及液化系统，其特征在于：
所述制冷单元包括依次通过管道连接的第二液化换热器第二流道与第三液化换热器第二流道的连接管道分支口、第二调节阀、第一膨胀机工艺气体流道、第四液化换热器第三流道、第二膨胀机工艺气体流道及第六液化换热器第一流道与第五液化换热器第一流道的连接管道汇合口；
所述第一膨胀机工艺气体流道出口与第二膨胀机工艺气体流道出口之间连接有旁通管路，所述旁通管路上安装有旁通阀。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114739032B (zh) * 2022-05-07 2022-11-22 中国科学院理化技术研究所 一种超流氦制冷机
CN114791202B (zh) * 2022-05-07 2022-11-22 中国科学院理化技术研究所 一种具有吸附器再生管路的超流氦制冷机
CN114988377B (zh) * 2022-05-09 2022-12-27 中国科学院合肥物质科学研究院 一种可去除氢氖的氦气提纯系统
CN114923295B (zh) * 2022-06-27 2024-02-20 北京中科富海低温科技有限公司 一种两级串联中间换热的透平膨胀机变工况调节方法
CN115200316B (zh) * 2022-09-16 2022-12-09 北京中科富海低温科技有限公司 一种污氦气提纯系统及方法
CN116626246B (zh) * 2023-07-24 2023-10-20 四川空分设备(集团)有限责任公司 一种低温吸附测试装置及其测试方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4659351A (en) * 1986-01-29 1987-04-21 Air Products And Chemicals, Inc. Combined process to produce liquid helium, liquid nitrogen, and gaseous nitrogen from a crude helium feed
US4701201A (en) * 1986-09-24 1987-10-20 Union Carbide Corporation Process to produce cold helium gas for liquefaction
JP2005083588A (ja) * 2003-09-04 2005-03-31 Taiyo Toyo Sanso Co Ltd ヘリウムガス液化装置およびヘリウムガス回収・精製・液化装置
CN202030525U (zh) * 2011-04-15 2011-11-09 上海浦江特种气体有限公司 超纯氦纯化装置
CN208332859U (zh) * 2018-03-23 2019-01-04 中科瑞奥能源科技股份有限公司 从天然气中提氦并液化的系统
CN113280572A (zh) * 2021-06-02 2021-08-20 中国科学院理化技术研究所 一种在月球表面提纯氦3的系统和方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2832213B1 (fr) * 2001-11-12 2004-09-24 Air Liquide Procede et installation de production d'helium
CN110657633B (zh) * 2019-10-21 2022-02-22 北京中科富海低温科技有限公司 一种氢液化系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4659351A (en) * 1986-01-29 1987-04-21 Air Products And Chemicals, Inc. Combined process to produce liquid helium, liquid nitrogen, and gaseous nitrogen from a crude helium feed
US4701201A (en) * 1986-09-24 1987-10-20 Union Carbide Corporation Process to produce cold helium gas for liquefaction
JP2005083588A (ja) * 2003-09-04 2005-03-31 Taiyo Toyo Sanso Co Ltd ヘリウムガス液化装置およびヘリウムガス回収・精製・液化装置
CN202030525U (zh) * 2011-04-15 2011-11-09 上海浦江特种气体有限公司 超纯氦纯化装置
CN208332859U (zh) * 2018-03-23 2019-01-04 中科瑞奥能源科技股份有限公司 从天然气中提氦并液化的系统
CN113280572A (zh) * 2021-06-02 2021-08-20 中国科学院理化技术研究所 一种在月球表面提纯氦3的系统和方法

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