CN206570033U - 一种氖氦气体分离过程中抑制氮堵的装置 - Google Patents

Abstract

一种氖氦气体分离过程中抑制氮堵的装置，属于气体分离提取设备技术领域,用于在氖氦分离过程中抑制氮堵。其技术方案是：可再生氮吸附器安装在第一液氮换热器与第二气体换热器之间的连接管道上，吹扫支路的一端连接在第一液氮换热器与可再生氮吸附器的连接管道上，吹扫支路的另一端与气囊相连接，氖气输入支路的一端连接在可再生氮吸附器与第二气体换热器的连接管道上，氖气输入支路的另一端与氖氦集装格相连接，吹扫回收阀和氖气输入阀分别安装在吹扫支路和氖气输入支路中。本实用新型结构简单、使用方便，可以有效消除稀有气体氖氦分离前氮组份累积及事故状态下氮组份超标造成的氮固化故障，在事故状态下可大幅度降低停产时间，减少停产损失。

Description

一种氖氦气体分离过程中抑制氮堵的装置

技术领域

本实用新型涉及一种在氖氦分离过程中用于抑制氮堵的装置，属于气体分离提取设备技术领域。

背景技术

稀有气体氖、氦的制取方法是从空分装置生产出的粗氖氦混合气（氖46%，氦15%，氮36%，氢≤3%）制取纯氖气和纯氦气。其过程如下：第一步，首先通过加氧除氢方式净除难液化组份氢气，然后经过常温吸附器除去氢氧反应生成的水，把干燥的粗氖氦混合气经过低温分离步骤将其中大部分氮液化后除去，再将氖氦混合气送入低温吸附模块进一步除氮（其中氮含量小于1PPm）。第二步，净除杂质后的纯氖氦混合气加压至8.0~9.0Mpa，通过多个换热器进行换热，包括通过第一气体换热器与返流气体换热、通过第一液氮换热器与低压液氮换热后温度达到-205℃、通过第二气体换热器与低温返流介质二次换热后温度为-222℃、通过第二液氮换热器与纯液氖进行换热后达到温度-242℃、通过第三液氮换热器使粗氦与粗氖液体达到分离温度-245℃。第三步，进行分离，通过氖氦分离塔利用低温精馏原理将氖、氦分离，获得纯氖和粗氦。最后，制取产品，纯氖经过汽化、复热、压缩、充瓶；粗氦则通过吸附方式除去粗氦中的氖得到纯氦产品、送入膜压机进行氦气充瓶。

在上述稀有气体氖氦生产过程中，经常出现氖氦分离除氮和吸附除氮两个系统故障。如：分离除氮系统波动如液位不准、分离罐液位偏差等导致氮分离效果差；吸附除氮每12小时一切换过程中，系统波动、再生不彻底等导致吸附效果差。这些故障均会造成纯氖氦混合气中氮组份超标进入氖氦分离系统，由于氮在常压下-210℃低温状态会产生固化，进入氖氦分离系统的纯氖氦混合气含氮后在经过第二气体换热器时温度-222℃，通过第二液氮换热器后经过节流阀节流后达到-242℃，经过第三液氮换热器后达到温度-245℃，氮组份在第二气体换热器和第二液氮换热器之间的节流阀前后产生积累效应，并形成固化态造成系统氮堵，系统被迫停车，进行复热，造成氖氦生产中断。因此十分有必要抑制在氖氦气体分离过程中发生氮堵，保证生产的顺利和连续进行。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种氖氦气体分离过程中抑制氮堵的装置，这种装置可以抑制氮堵在氖氦气体分离过程中发生，保证氖氦气体生产的顺利进行。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种氖氦气体分离过程中抑制氮堵的装置，它包括可再生氮吸附器、吹扫支路、氖气输入支路、吹扫回收阀、氖气输入阀，可再生氮吸附器安装在第一液氮换热器与第二气体换热器之间的连接管道上，吹扫支路的一端连接在第一液氮换热器与可再生氮吸附器的连接管道上，吹扫支路的另一端与气囊相连接，氖气输入支路的一端连接在可再生氮吸附器与第二气体换热器的连接管道上，氖气输入支路的另一端与氖氦集装格相连接，吹扫回收阀和氖气输入阀分别安装在吹扫支路和氖气输入支路中。

上述氖氦气体分离过程中抑制氮堵的装置，它还有原料回收支路、气体回收支路、原料回收阀和气体回收阀，原料回收支路的一端连接在氖氦混合气总进口阀前方的进口管道上，原料回收支路的另一端与原料罐相连接，气体回收支路的一端连接在氖氦混合气总进口阀后方的进口管道上，气体回收支路的另一端与气囊相连接，原料回收阀和气体回收阀分别安装在原料回收支路和气体回收支路中。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型在第一液氮换热器与第二气体换热器之间的连接管道上安装可再生氮吸附器，可再生氮吸附器在正常状态下可以长期吸附氖氦混合气中的微量氮，降低系统氮固化积累效应，延长氖氦分离系统的工作周期，在事故状态下可以有效地抑制由于前端工况波动造成氖氦分离装置氮组份超标造成的系统内氮固化阻塞通道现象的发生。

本实用新型结构简单、使用方便，可以有效消除稀有气体氖氦分离前氮组份累积及事故状态下氮组份超标造成的氮固化故障，在事故状态下可以使停产时间从96小时降低到12小时，并对停产过程中的氖氦混合气进行循环回收，降低停产损失。

本实用新型增加了系统的灵活性和可靠性，降低了劳动强度，稳定了氖气纯度，延长了系统的工作周期，降低了停产损失，具有显著的经济效益。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中标记如下：第一气体换热器E01、第二气体换热器E02、第一液氮换热器PV01、第二液氮换热器PV02、第三液氮换热器PV03、可再生氮吸附器A01、氖氦分离塔C01、氖氦混合气总进口阀V05、吹扫回收阀V27、氖气输入阀V28、原料回收阀V30、气体回收阀V29、换热器截止阀V07、分离塔截止阀V08、吹扫支路a、氖气输入支路b、原料回收支路c、气体回收支路d、去原料罐1、去气囊2、来自氖氦集装格3。

具体实施方式

本实用新型由可再生氮吸附器A01、吹扫支路a、氖气输入支路b、原料回收支路c、气体回收支路d、吹扫回收阀V27、氖气输入阀V28、原料回收阀V30、气体回收阀V29组成。

图中显示，可再生氮吸附器A01安装在第一液氮换热器PV01与第二气体换热器E02之间的连接管道上。可再生氮吸附器A01在正常状态下可以长期吸附氖氦混合气中的微量氮，降低系统氮固化积累效应，延长氖氦分离系统的工作周期，在事故状态下可以有效地抑制由于前端工况波动造成氖氦分离装置氮组份超标造成的系统内氮固化阻塞通道现象的发生。

图中显示，吹扫支路a的一端连接在第一液氮换热器PV01与可再生氮吸附器A01的连接管道上，吹扫支路a的另一端与气囊相连接,吹扫回收阀V27安装在吹扫支路a中。

图中显示，氖气输入支路b的一端连接在可再生氮吸附器A01与第二气体换热器E02的连接管道上，氖气输入支路b的另一端与氖氦集装格相连接，氖气输入阀V28安装在氖气输入支路b中。

图中显示，原料回收支路c的一端连接在氖氦混合气总进口阀V05前方的进口管道上，原料回收支路c的另一端与原料罐相连接，原料回收阀V30安装在原料回收支路c中。

图中显示，气体回收支路d的一端连接在氖氦混合气总进口阀V05后方的进口管道上，气体回收支路d的另一端与气囊相连接，气体回收阀分V29安装在气体回收支路d中。

本实用新型的一个实施例的部件如下：

可再生氮吸附器A01为柱状氮吸附器，直径150mm，高度600mm，吸附剂选5A分子筛，总氮吸附容量0.5M3。

吹扫回收阀V27、氖气输入阀V28的通径选择1/4吋。

原料回收阀V30、气体回收阀V29的通径选择1/2吋。

本实用新型的故障排除步骤如下：

情况一：当吸附除氮模块出现穿透事故时，但吸附后氮含量不超过10PPm状态,可以延长氖氦分离装置工作周期150天，在此工作期间氖氦分离装置系统择机进行局部再生。

情况二：在分离除氮出现故障时，导致带入下一环节的总氮量超过0.5立方时（吸附模块后氮含量超过1% 1小时）；后续系统立即停车，进行氖氦分离系统局部再生。

再生程序：当系统出现上述情况之一时，系统启动局部再生程序。

（1）首先打开原料回收阀V30，关闭氖氦混合气总进口阀V05,将氖氦混合气导入200立方原料罐，使前端系统形成大循环，保证除氢、除氮工序的正常进行。

（2）关闭第一液氮换热器PV01的液氮进口阀，关闭真空泵,关闭换热器截止阀V07、分离塔截止阀V08将第一液氮换热器PV01液体排净，氖氦分离塔C01和第二液氮换热器PV02氖侧压力调节至膜压机前调节，第三液氮换热器PV03压力导入吸附除氖模块调节放空，然后对氦混合气总进口阀V05与换热器截止阀V07间设备进行局部再生。

（3）换热器截止阀V07阀后系统保证不超压情况下维持现状。

（4）打开吹扫回收阀V27、气体回收阀V29后，打开氖气输入阀V28将氖氦集装格氖气导入再生气，加热路线为可再生氮吸附器A01—第一液氮换热器PV01---第一气体换热器E01—氦混合气总进口阀V05前，排放气体回收入气囊。

（5）当吹扫回收阀V27、气体回收阀V29阀后达到常温后，再生过程结束；

（6）在氖氦分离模块局部再生过程中，前端吸附除氮进行再生，保证出吸附除氮模块氮含量满足后续生产需求。

（7）步骤5、6完成后，按氖氦分离装置开车程序，关闭氖气输入阀V28，按顺序关阀吹扫回收阀V27、气体回收阀V29；开氖氦混合气总进口阀V05将合格氖氦混合气导入系统，开第一液氮换热器PV01进液氮阀门对第一液氮换热器PV01进行充氮，调节打开换热器截止阀V07，相应关闭原料回收阀V30调节后续系统直至其全关，开真空泵，后续相应系统按正常开车程序进行恢复。

Claims (2)

1.一种氖氦气体分离过程中抑制氮堵的装置，其特征在于：它包括可再生氮吸附器（A01）、吹扫支路（a）、氖气输入支路（b）、吹扫回收阀（V27）、氖气输入阀（V28），可再生氮吸附器（A01）安装在第一液氮换热器（PV01）与第二气体换热器（E02）之间的连接管道上，吹扫支路（a）的一端连接在第一液氮换热器（PV01）与可再生氮吸附器（A01）的连接管道上，吹扫支路（a）的另一端与气囊相连接，氖气输入支路（b）的一端连接在可再生氮吸附器（A01）与第二气体换热器（E02）的连接管道上，氖气输入支路（b）的另一端与氖氦集装格相连接，吹扫回收阀（V27）和氖气输入阀（V28）分别安装在吹扫支路（a）和氖气输入支路（b）中。

2.根据权利要求1所述的氖氦气体分离过程中抑制氮堵的装置，其特征在于：它还有原料回收支路（c）、气体回收支路（d）、原料回收阀（V30）和气体回收阀（V29），原料回收支路（c）的一端连接在氖氦混合气总进口阀（V05）前方的进口管道上，原料回收支路（c）的另一端与原料罐相连接，气体回收支路（d）的一端连接在氖氦混合气总进口阀（V05）后方的进口管道上，气体回收支路（d）的另一端与气囊相连接，原料回收阀（V30）和气体回收阀（V29）分别安装在原料回收支路（c）和气体回收支路（d）中。