CN206444420U - 稀有气体干燥提纯装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种稀有气体干燥提纯装置，该装置包括依次连接的气瓶组、气液分离模块、干燥净化模块、稀有气体检漏模块和用于对稀有气体进行高度提纯的稀有气体提纯模块，稀有气体提纯模块的进气口与干燥净化模块的纯化气出口连通，稀有气体提纯模块的出气口以及所述稀有气体检漏模块的出气口分别与气液分离模块的进气口气瓶组连通。本实用新型可以有效提高稀有气体的纯度，确保使用过程中稀有气体的纯度≥98％，同时本实用新型能提高稀有气体使用效率5倍以上，还能提高设备使用寿命。

Description

稀有气体干燥提纯装置

技术领域

本实用新型涉及一种气体干燥提纯装置，具体涉及一种稀有气体或其他稀有气体干燥提纯装置。

背景技术

大规模生产中，经常会对某些设备进行检漏。稀有气体如氦气，因其分子量及粘滞系数小、易通过漏孔、易扩散、不腐蚀设备的特点常被用作示漏气体。如冰箱、空调的检漏。利用氦质谱检漏时，稀有气体的纯度要求不低于75％，气体水露点不高于-60℃。

在检漏过程中，会有空气、水分等杂质混入稀有气体中，造成稀有气体的纯度降低、水露点升高；而当稀有气体露点高于-60℃，纯度低于75％时，稀有气体无法满足检漏要求。

CN201310491947.2提供了一种稀有气体干燥回收系统，其原理是在稀有气体的循环使用过程中，利用吸附式干燥器对稀有气体进行干燥，将干燥过程中产生的水分经重型分离器分离并排出系统，并通过粉尘过滤器过滤杂质，实现了水分及杂质在系统中的脱除。但该稀有气体干燥回收系统在使用过程中，虽然系统中稀有气体的纯度能够满足要求，但长期维持在85％～90％之间，对检漏精度存在一定的影响，同时，该稀有气体干燥回收系统在长期使用后会出现稀有气体纯度不断降低的问题，只能关停系统返回工厂重新提纯，较为麻烦。

另外，稀有气体尤其是氦气属于战略性不可再生资源，在我国属于净进口资源，因此，急需一种能提高稀有气体使用效率和使用寿命的干燥提纯设备。

实用新型内容

为了解决背景技术中存在的问题，本实用新型提供了一种稀有气体干燥提纯装置，解决了稀有气体长期工作后纯度不断降低的问题。

本实用新型的具体技术解决方案如下：

所提供的稀有气体干燥提纯装置，包括依次连接的气瓶组、气液分离模块、干燥净化模块和稀有气体检漏模块，还包括用于对稀有气体进行高度提纯的稀有气体提纯模块，所述稀有气体提纯模块的进气口与干燥净化模块的纯化气出口连通，所述稀有气体提纯模块的出气口以及所述稀有气体检漏模块的出气口分别与气液分离模块的进气口气瓶组连通；所述气体提纯模块用于将稀有气体的纯度提高至96-98％。

还包括增压机组，气瓶组通过增压机组与气液分离模块连接；所述稀有气体提纯模块的出气口以及所述稀有气体检漏模块的出气口分别与增压机组的进气口连通。

上述干燥净化模块的纯化气出口与稀有气体提纯模块连通的管道上设置有控制阀门；所述控制阀门用于调节进气量和控制管道通断。

上述气体提纯模块包括串联的一级、两级或多级提纯膜。

当气体提纯模块包括串联的两级提纯膜时，所述阀门控制10的进气量为干燥净化模块的纯化气出口出气量的1/6-1/2。

上述气液分离模块包括从进气口依次串联的冷却器、重型分离器、前置过滤器和除油过滤器；所述干燥净化模块包括至少两个吸附罐，当其中一个或多个吸附罐进行吸附时，其余吸附罐进行再生；所述增压机组包括低压缓冲罐和增压机；所述增压机为活塞式中压增压机。

还包括粉尘过滤器，设置在干燥净化模块和气体检漏室之间。

上述稀有气体为氦气。

一种稀有气体干燥提纯方法，包括以下步骤：

1)预处理：稀有气体进行冷却以初步分离水分，再经除尘除油处理；

2)吸附干燥：预处理后的稀有气体经吸附剂干燥以进一步除水；

3)再生、检漏及提纯：

对吸附剂进行加热再生，再生气返回步骤1；

吸附干燥后的干燥气中的70-85％进入检漏室进行检漏，检漏后的气体返回步骤1；

吸附干燥后的干燥气中的剩余气体经一至三级提纯膜提纯，提纯后的气体返回步骤1。

上述进入检漏室的气体占干燥气的80％，所述提纯膜为两级。

本实用新型的优点是：

1、由于增设了稀有气体提纯模块，本实用新型可以有效提高稀有气体的纯度，确保使用过程中稀有气体的纯度≥98％。

2、由于在干燥净化模块的纯化气出口与稀有气体提纯模块连通的管道上设置了阀门，本实用新型可根据使用情况关闭阀门来更换过度使用以至无法继续提纯的稀有气体提纯模块，该阀门不但可以保证系统的长期不间断工作，同时在稀有气体纯度满足要求时暂停稀有气体提纯模块，避免提纯过度。

3、本实用新型能提高稀有气体使用效率5倍以上，还能提高设备使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的系统原理图；

图2是本实用新型气体提纯模块的示意图。

附图标记如下：1-气瓶组；2-增压机组；3-气液分离模块；4-干燥净化模块；5-气体检漏室；6-气体提纯模块；7-一级提纯膜；8-二级提纯膜；9-粉尘过滤器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做详细说明：

该稀有气体干燥提纯装置包括依次连接的气瓶组、气液分离模块、干燥净化模块、稀有气体检漏模块以及用于对稀有气体进行高度提纯的稀有气体提纯模块，稀有气体提纯模块的进气口与干燥净化模块的纯化气出口连通，稀有气体提纯模块的出气口与气液分离模块连通。

经稀有气体提纯模块提纯的稀有气体纯度≥98％，稀有气体提纯模块可以选择多种不同的形式，但无论选取何种形式，均应满足纯度要求。例如：由一级提纯膜构成或两级提纯膜构成，当提纯膜为一级时，较之现有技术提纯效果提高5～8％，两级提纯膜时，提纯效果提高15％以上，而当提纯膜为三级时，经实地测量检索，提纯效果降低为5～8％，且成本上升，因此，建议选择二级提纯膜串联的结构形式组成稀有气体提纯模块。

为了实现进气量调节以及便于在线更换提纯膜的功能，技术人员增设了控制阀门，具体是：将干燥净化模块的纯化气出口分别与稀有气体提纯模块和稀有气体检漏模块的进气口连通，然后干燥净化模块的纯化气出口与稀有气体提纯模块连通的管道上设置有阀门。

为了满足提纯效果的要求，可以调整进入气体提纯模块的进气量来实现。当提纯膜为一级时，可调整阀门控制进入气体提纯模块的最大进气量为干燥净化模块的纯化气出口出气量的2/5；当提纯膜为二级时，可调整阀门控制进入气体提纯模块的最大进气量为干燥净化模块的纯化气出口出气量的1/5。由于一级提纯膜占用系统气量较多，且较难满足纯度要求，因此建议选择二级提纯膜配合1/5进气量进行作业。

以下是该稀有气体干燥提纯装置的整体说明：

如图1所示，该稀有气体干燥提纯装置包括气瓶组、增压机组、气液分离模块、干燥净化模块和气体提纯模块；其中增压机组包括低压缓冲罐和增压机；气液分离模块包括从进气口依次串联的冷却器、重型分离器、前置过滤器和除油过滤器；气液分离模块的进气口通过增压机组与气瓶组连接，气液分离模块的出气口与干燥净化模块的进气口连接；干燥净化模块包括至少两个吸附罐，当其中一个进行吸附时，另一个进行再生；干燥净化模块的再生气出口与气瓶组连接，干燥净化模块的纯化气出口同时与气体提纯模块的进气口和气体检漏室的进气口连接，气体提纯模块的出气口和气体检漏室的出气口与低压缓冲罐连接。

在本实用新型中，为了使进入检漏室的气体符合一定的压力要求，而在缓冲罐与冷却器之间增加了增压机，由于增压机通常为活塞式增压机，气流不平稳，因此在检漏室前增加了缓冲储气罐，以起到平缓气流、储气，稳压的作用，另外中压增压机也为后续气体处理过程中水分的脱除创造了有利条件。

本实用新型中的分离器的作用是对冷却器输送过来的气体进行气液分离，使体积大的水珠从气体中脱出，脱出的气体通过排污口排出系统。

为了防止油性物质对吸附式干燥器造成影响，而在吸附式干燥器与分离器之间加入了除油过滤器。为了减轻除油过滤器的负担，而在除油过滤器前增加了前置过滤器。前置过滤器的作用是除去气体中体积较小的水份及油滴，除油过滤器的作用是除去气体中体积更小的水雾和油雾。

为了除去气体回收纯化过程中所引入的粉尘，本实用新型增加了粉尘过滤器，进一步提高气体的纯度。

为了保证该系统既可以提高稀有气体的纯度又可以连续工作或间断工作，本实用新型增加了气体提纯模块，气体提纯模块包括两级提纯膜，气体提纯模块的进气口的气体浓度一般小于或等于75％，经过一级提纯膜和二级提纯膜后气体浓度大于98％返回到增压机组的低压缓冲罐中。

本实用新型的原理是：

在设备运行的开始不进行干燥提纯，当纯度降低至对检测有影响时，才启动提纯。具体干燥提纯过程如下：

从气瓶组出来的气体经低压缓冲罐缓冲进入增压机，经增压后的气体进入冷却器冷却，经冷却后的气体中部分水分凝结，经分离器后，凝结的大体积水分从气体中脱出，从分离器出来的气体中依然含有未除去的一些小体积水分及前序处理过程中引入的油污，这些水分和油污再经前置过滤器和除油过滤器而进一步脱除，再经干燥净化模块进一步除水，干燥净化模块除去的水夹杂在再生气中而由再生气出口通过管路进入低压缓冲罐进行循环；从干燥净化模块出来的干燥气体，其中1/6-1/2的气体进入高压罐，从高压罐出来的气体作为示漏气体进入检漏室，从检漏室出来的气体进入低压缓冲罐进行循环；其余气体进入气体提纯模块经过两级提纯膜提纯后返回至低压缓冲罐进行循环。

Claims (8)

1.一种稀有气体干燥提纯装置，包括依次连接的气瓶组、气液分离模块、干燥净化模块和稀有气体检漏模块，其特征在于：还包括用于对稀有气体进行高度提纯的稀有气体提纯模块，所述稀有气体提纯模块的进气口与干燥净化模块的纯化气出口连通，所述稀有气体提纯模块的出气口以及所述稀有气体检漏模块的出气口分别与气液分离模块的进气口气瓶组连通；所述气体提纯模块用于将稀有气体的纯度提高至96-98％。

2.根据权利要求1所述的稀有气体干燥提纯装置，其特征在于：还包括增压机组，气瓶组通过增压机组与气液分离模块连接；所述稀有气体提纯模块的出气口以及所述稀有气体检漏模块的出气口分别与增压机组的进气口连通。

3.根据权利要求2所述的稀有气体干燥提纯装置，其特征在于：所述干燥净化模块的纯化气出口与稀有气体提纯模块连通的管道上设置有控制阀门；所述控制阀门用于调节进气量和控制管道通断。

4.根据权利要求3所述的稀有气体干燥提纯装置，其特征在于：所述气体提纯模块包括串联的一级、两级或多级提纯膜。

5.根据权利要求4所述的稀有气体干燥提纯装置，其特征在于：当气体提纯模块包括串联的两级提纯膜时，所述阀门控制的进气量为干燥净化模块的纯化气出口出气量的1/6-1/2。

6.根据权利要求5所述的稀有气体干燥提纯装置，其特征在于：所述气液分离模块包括从进气口依次串联的冷却器、重型分离器、前置过滤器和除油过滤器；所述干燥净化模块包括至少两个吸附罐，当其中一个或多个吸附罐进行吸附时，其余吸附罐进行再生；所述增压机组包括低压缓冲罐和增压机；所述增压机为活塞式中压增压机。

7.根据权利要求6所述的稀有气体干燥提纯装置，其特征在于：还包括粉尘过滤器，设置在干燥净化模块和气体检漏室之间。

8.根据权利要求5所述的稀有气体干燥提纯装置，其特征在于：所述稀有气体为氦气。