CN206051561U - 一种超纯二氧化碳生产系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种超纯二氧化碳生产系统，属于化工设备技术领域，包括依次连接的二氧化碳贮罐、吸附塔、精馏塔、缓冲罐、膜式压缩机和钢瓶，所述吸附塔为三台串连连接的第一吸附塔、第二吸附塔和第三吸附塔，所述第一吸附塔与所述二氧化碳贮罐连接，所述第三吸附塔与所述精馏塔连接，所述第一吸附塔、所述第二吸附塔、所述第三吸附塔的分子筛孔径依次从大到小。本实用新型通过优化、重组、改进了传统的生产设备，设计了一套全新的超纯二氧化碳生产工艺，能稳定批量生产出了99.999％的超纯级二氧化碳。
Description
技术领域
本实用新型涉及化工设备技术领域，特别涉及一种超纯二氧化碳生产系统。
背景技术
随着国内经济建设的发展，高纯二氧化碳的应用领域越来越广泛。目前高纯二氧化碳广泛应用于胚胎细胞的培养、医药的临界萃取、青霉素的制造、食品的保存、气相沉淀、某些反应中的惰性介质、石墨反应器的热载体、激光切割机的激光气体、半导体制造中氧化及扩散、化学气相沉淀等等。
随着应用范围不断延伸，市场对二氧化碳的质量要求越来越高，一般的传统生产因局限于吸附剂的吸附容量、工艺过程的陈旧及其它种种因素，现只能将产品质量稳定在99.99％的高纯级水平上，再要提高到99.999％的超纯水平，只是偶尔达到，难于稳定批量生产。
实用新型内容
本实用新型提供了一种超纯二氧化碳生产系统，解决现有的二氧化碳生产系统难于稳定批量生产超纯二氧化碳的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种超纯二氧化碳生产系统，包括依次连接的二氧化碳贮罐、吸附塔、精馏塔、缓冲罐、膜式压缩机和钢瓶，所述吸附塔为三台串连连接的第一吸附塔、第二吸附塔和第三吸附塔，所述第一吸附塔与所述二氧化碳贮罐连接，所述第三吸附塔与所述精馏塔连接，所述第一吸附塔、所述第二吸附塔、所述第三吸附塔的分子筛孔径依次从大到小。
其中，优选地，所述第一吸附塔内设置有孔径为3A的分子筛、所述第二吸附塔内设置有孔径为5A的分子筛，所述第三吸附塔内设置有孔径为13X的分子筛。
其中，优选地，所述精馏塔的塔釜部分外接有用于将引出的液体二氧化碳气化的再沸器，所述再沸器的出气管道通入所述精馏塔塔釜部分的底部。
其中，优选地，所述再沸器为盘管式再沸器。
其中，优选地，所述精馏塔顶部的冷凝段列管连接有液氮进气管。
其中，优选地，所述缓冲罐和所述膜式压缩机之间还设置有恒温水浴气化器。
其中，优选地，所述膜式压缩机为两级膜式压缩机，两级中间设置有一个分子筛吸附层。
所述第一吸附塔、所述第二吸附塔和所述第三吸附塔外设置有供分子筛活化用的电加热丝。
本实用新型的有益效果：
本实用新型通过优化、重组、改进了传统的生产设备，设计了一套全新的超纯二氧化碳生产工艺，能稳定批量生产出了99.999％的超纯级二氧化碳。设置有分子筛孔径依次从大到小的三台串连连接分子筛吸附塔，可以吸收原料中的水份、乙醇、氧、氮、氩等杂质。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的后提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型超纯二氧化碳生产系统的示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动后提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实施例提供一种超纯二氧化碳生产系统，包括依次连接的二氧化碳贮罐、吸附塔、精馏塔、缓冲罐、膜式压缩机和钢瓶，吸附塔为三台串连连接的第一吸附塔、第二吸附塔和第三吸附塔，第一吸附塔与二氧化碳贮罐连接，第三吸附塔与精馏塔连接，第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔的分子筛孔径依次从大到小。本实用新型除了直接用贮罐二氧化碳作为生产原料外，还可以用各类生产废气进行生产，如酒精厂废气、石灰窑废气、合成氨废气等，应用范围极广。串连三台不同孔径的分子筛吸附塔，孔径从大到小，适合吸附原料中的水份、乙醇、氧、氮、氩等杂质。
其中，具体地，第一吸附塔内设置有孔径为3A的分子筛、第二吸附塔内设置有孔径为5A的分子筛，第三吸附塔内设置有孔径为13X的分子筛。
其中，精馏塔的塔釜部分外接有用于将引出的液体二氧化碳气化的再沸器，再沸器为盘管式再沸器，再沸器的出气管道通入精馏塔塔釜部分的底部。再沸器造成塔釜液相的沸腾状态，充分去除其中的微量不凝气体，是实现超纯的一个得力措施，且再沸器不需要能耗，借用空气与低温液体二氧化碳的温差来实现，一举多得。
其中，精馏塔顶部的冷凝段列管连接有液氮进气管，利用液氮来完成有效成份的冷凝回收，较之传统的液氨作冷媒，工艺操作安全简单，回收方便；再沸器外置，用空气换热，不用能耗，效果显著；恒温水浴气化器直接用电加热，不仅节能，且调控方便。
其中，缓冲罐和膜式压缩机之间还设置有恒温水浴气化器。恒温水浴气化器通过对电加热的调节实现水浴温度的控制，使二氧化碳的全部气化，能耗低、操作方便、稳定可靠。
其中，膜式压缩机为两级膜式压缩机，两级中间设置有一个分子筛吸附层(图中未示出)，进一步的提高了二氧化碳的纯度。
其中，第一吸附塔、第二吸附塔和第三吸附塔外设置有供分子筛活化用的电加热丝(图中未示出)，实现分子筛的反复活化，去掉了传统装置的活化加热器等设备及管道，缩短工艺，方便操作，降低成本。
本实用新型中超纯二氧化碳生产系统流程：
一、从二氧化碳贮罐排出的纯度为99％二氧化碳进入二道纯化工序：
1、分子筛吸附：由三个串连的分子筛吸附塔组，三塔依次装有不同孔径的3A、5A、13X的分子筛，可以吸收原料中的水份、乙醇、氧、氮、氩等杂质(吸附塔外壁绑有电加热丝，供分子筛活化用)；
2、精馏提纯：从分子筛出来气液混合物从中部进入精馏塔，塔中段为填料层(增加接触面积)，在此进行气液分离，夹带二氧化碳的废气进入上部冷凝段列管管间，被管内的液氮冷却，二氧化碳成液相下降，其它不凝气体从塔顶排出塔外；液氮提供冷量后气化的氮气从上端排出，可通过膜式压缩机回收；塔釜部分外接一个盘管式再沸器，从塔釜引出少量液体二氧化碳，与外部空气换热气化后再返回塔釜，使塔釜内的液体二氧化碳成沸腾状，将其中的不凝气体从液相中逸出，达到提纯的目的。
二、气化充装工序：从精馏塔底出来的液体二氧化碳纯度已达99.999％，本工序先是到进入缓冲罐，器中保持1/3到1/2液位，上部足够的空间使二氧化碳气体部分气化，再到恒温水浴气化器，在电加热器的控制下，气液混合物在20℃--30℃的恒温水浴中全部转化为气相，被抽入膜式压缩机(膜式压缩机有两级，两级中间还有一个分水子筛吸附层)，最后充入专用钢瓶中。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种超纯二氧化碳生产系统，其特征在于：包括依次连接的二氧化碳贮罐、吸附塔、精馏塔、缓冲罐、膜式压缩机和钢瓶，所述吸附塔为三台串连连接的第一吸附塔、第二吸附塔和第三吸附塔，所述第一吸附塔与所述二氧化碳贮罐连接，所述第三吸附塔与所述精馏塔连接，所述第一吸附塔、所述第二吸附塔、所述第三吸附塔的分子筛孔径依次从大到小。
2.根据权利要求1所述的一种超纯二氧化碳生产系统，其特征在于：所述第一吸附塔内设置有孔径为3A的分子筛、所述第二吸附塔内设置有孔径为5A的分子筛，所述第三吸附塔内设置有孔径为13X的分子筛。
3.根据权利要求1所述的一种超纯二氧化碳生产系统，其特征在于：所述精馏塔的塔釜部分外接有用于将引出的液体二氧化碳气化的再沸器，所述再沸器的出气管道通入所述精馏塔塔釜部分的底部。
4.根据权利要求3所述的一种超纯二氧化碳生产系统，其特征在于：所述再沸器为盘管式再沸器。
5.根据权利要求1所述的一种超纯二氧化碳生产系统，其特征在于：所述精馏塔顶部的冷凝段列管连接有液氮进气管。
6.根据权利要求1所述的一种超纯二氧化碳生产系统，其特征在于：所述缓冲罐和所述膜式压缩机之间还设置有恒温水浴气化器。
7.根据权利要求1所述的一种超纯二氧化碳生产系统，其特征在于：所述膜式压缩机为两级膜式压缩机，两级中间设置有一个分子筛吸附层。
8.根据权利要求1所述的一种超纯二氧化碳生产系统，其特征在于：所述第一吸附塔、所述第二吸附塔和所述第三吸附塔外设置有供分子筛活化用的电加热丝。
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Cited By (2)
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