CN206985717U - 一种氦气纯化回收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种氦气纯化回收系统，包括液氦罐，实验设备，氦气囊，过滤器，氦气压缩机，液化器，杜瓦罐，所述氦气纯化回收系统包括低温纯化系统及高压气瓶组；所述高压气瓶组连接氦气压缩机及低温纯化系统，所述低温纯化系统另一端连接液化器；所述液化器连接杜瓦罐。所述液氦罐、实验设备、氦气囊、过滤器、氦气压缩机依次连接。所述低温纯化系统包括油水分离过滤器、高温干燥器、纯化吸附塔，外设液氮储罐、套管换热器、自动控制装置、纯度分析仪及安全系统。本实用新型的优点是，保证高效的回收率，保证了99.999％纯度的高纯氦气气源再次利用，高质量的密封性，保证了气体的纯度；全自动监控和调试系统方便操作实施。

Description

一种氦气纯化回收系统

技术领域

本实用新型涉及氦气回收领域，特别是一种氦气纯化回收系统。

背景技术

氦气在空气中的含量极少，且中国属于氦资源匮乏国家，需要长期从外国进口，所以提高氦气回收纯化再利用，对于节约氦资源，降低使用成本，具有重要的意义；

经检索，发明专利文件CN 103363294 A公开了一种用于空调行业的废氦气回收系统，如图1：包括回收接口、测量单元、气囊、压缩单元、过滤单元、干燥单元、汇流排、储存单元、控制柜及启动柜。气囊随着空调厂废氦气的释放，气囊的高度会增高，当达到控制设定的上限值时，压缩单元启动压缩机。随着压缩单元的吸气，气囊的高度会降低，当达到控制设定的下限值时，压缩单元停止压缩机。当储存单元的压力达到控制柜的设定值(15MPa)时，压缩单元停止压缩机，并发出报警需更换储存单元。此氦气回收系统的缺点是：经济成本高，二次使用气源非常不方便；不能连续做实验，影响实验进度和效率；氦气浪费比较严重，没有得到最大化应用。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决上述问题，提供一种新型的氦气纯化回收系统。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种氦气纯化回收系统，包括液氦罐，实验设备，氦气囊，过滤器，氦气压缩机，液化器，杜瓦罐，所述氦气纯化回收系统包括低温纯化系统及高压气瓶组；

其中，所述高压气瓶组连接氦气压缩机及低温纯化系统，所述低温纯化系统另一端连接液化器；所述液化器连接杜瓦罐，所述液氦罐、实验设备、氦气囊、过滤器、氦气压缩机依次连接。

其中，所述低温纯化系统包括油水分离过滤器、高温干燥器、纯化吸附塔，外设液氮储罐、套管换热器、自动控制装置、纯度分析仪及安全系统。

其中，所述纯化吸附塔分为A塔和B塔，且设置真空泵机组，当A塔工作时长满时，自动切换到B塔，确保用户连续纯化工作。

其中，所述低温纯化系统采用PLC控制运行，无人值守，采用触摸屏操作，且配备远程监控及报警系统，具备远程监控功能。

其中，所述触摸屏界面显示入口端、出口端氦气纯度、出口端露点、纯化温度、纯化压力及液氮液位参数，方便随时查看各种参数情况。

其中，所述高压气瓶组与低温纯化系统之间设有减压阀和电动球阀。

其中，所述氦气纯化回收系统设置了若干组电磁阀。

本实用新型的有益效果在于：

1、氦气回收纯化再次利用，降低了经济成本，减少氦气过度消耗，为企业带来良好效益；

2、本氦气回收纯化系统为全自动运行，可进行远程监控和调试，人力成本低；

3、本氦气回收系统保证了95％的回收率，未达到纯度要求时可循环提纯，有效降低氦气损耗；

4、本氦气回收系统为高纯氦气提纯系统，氦气纯度≥99.999％，高质量密封，保证了气体的纯度；

5、经过压缩机过滤后，气体中的油、水等杂质含量非常微小，为后续纯化提供有效的保证，间接增加纯化系统中油水分离中吸附剂的寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例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，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为背景技术中所提及的现有技术示意图；

图2为本实用新型的连接示意图。

具体实施方式

如图2，一种氦气纯化回收系统，包括液氦罐1，实验设备2，氦气囊3，过滤器4，氦气压缩机5，液化器8，杜瓦罐9，所述氦气纯化回收系统包括低温纯化系统7及高压气瓶组6；

其中，所述高压气瓶组6连接氦气压缩机5及低温纯化系统7，所述低温纯化系统7另一端连接液化器8；所述液化器8连接杜瓦罐9，所述液氦罐1、实验设备2、氦气囊3、过滤器4、氦气压缩机5依次连接。

其中，所述低温纯化系统7包括油水分离过滤器、高温干燥器、纯化吸附塔，外设液氮储罐、套管换热器、自动控制装置、纯度分析仪及安全系统。

其中，所述纯化吸附塔分为A塔和B塔，且设置真空泵机组，当A塔工作时长满时，自动切换到B塔，确保用户连续纯化工作。

其中，所述低温纯化系统7采用PLC控制运行，无人值守，采用触摸屏操作，且配备远程监控及报警系统，具备远程监控功能。

其中，所述触摸屏界面显示入口端、出口端氦气纯度、出口端露点、纯化温度、纯化压力及液氮液位参数，方便随时查看各种参数情况。

其中，所述高压气瓶组6与低温纯化系统7之间设有减压阀和电动球阀。

其中，所述氦气纯化回收系统设置了若干组电磁阀。

本实用新型工作过程如下：

先把液氦罐1里的液氦灌入到实验设备2储槽，然后放入测试设备、密封，打开回收管道的阀门，再依次打开后续系统的阀门，同时打开后续设备的电源和控制系统使之处于待机状态。等实验开始后，储槽里的液氦会慢慢汽化，经过回收管道进入氦气囊3储存，当氦气囊3里的氦气上升到一定的高度时，压缩机5启动，同时压缩机5入口的电磁阀瞬间打开，使氦气囊3的气体经过过滤器4和进气罐缓冲进入压缩机5压缩，同时打开出口端高压气瓶组6阀门，当压力高于4MPa时，打开气瓶组出口的减压阀和球阀，使氦气经减压进入到低温纯化系统7进行纯化，当氦气的纯度达到99.999％时进入液化器8进行液化，随后至杜瓦罐9储存。如纯度没达到要求，继续循环提纯，直到达到要求为准。

氦气纯化系统7由油水分离过滤器、高温干燥器、纯化吸附塔，外设液氮储罐、自动控制装置、纯度分析仪和安全系统组成。双纯化塔设计，自动切换，确保用户连续纯化工作。

原料氦气经减压至4MPa后，先经过油水分离过滤器，除去原料氦气中可能存在的油气分子和大部分水汽，再经高温干燥器，除去原料氦气中残存的水份后，进入液氮浸泡的纯化吸附塔，在77K液氮温区冷冻掉原料氦气中残留的大部分氧氮，最后进入串联分布的若干组活性炭罐中(液氮储罐)，对原料氦气中残留的微量氧氮彻底吸附，此时从活性炭罐中出来是77K的低温高纯氦气，纯度≥99.999％。经过套管换热器对入口的原料氦气进行冷量交换后，最终出口端氦气温度为300K，纯度≥99.999％，压力为4MPa。出口端氦气纯度分析仪在线对出口端高纯氦气进行在线分析，如氦气纯度低于99.999％时，氦气纯化系统将关闭出口端电磁阀，同时开启旁通回路电磁阀，将此部分超标高纯氦气返回纯化系统入口端，重新纯化，经出口端分析仪器分析合格后，出口端电磁阀开启。

当A纯化塔工作满96小时，吸附罐内(液氮储罐)的活性炭已吸附饱和，需活化再生，此时纯化系统将自动切换至B塔(B塔已提前再生好)，A塔液氮杜瓦内置的输液管将剩余液氮倒回外围的液氮储罐，A塔加热器开始加热，待A 塔温度升至300K左右，真空泵机组开启抽空置换，将A塔内部的杂质气体全部排出，完成活化再生工作，活化再生时间<48小时。此时，A塔加入液氮降温，作为备份纯化塔，等B塔工作周期满96小时后，纯化系统自动切换至A塔继续纯化工作，同时B塔开始活化再生流程。

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 (7)

1.一种氦气纯化回收系统，包括液氦罐(1)，实验设备(2)，氦气囊(3)，过滤器(4)，氦气压缩机(5)，液化器(8)，杜瓦罐(9)，其特征在于，所述氦气纯化回收系统包括低温纯化系统(7)及高压气瓶组(6)；

所述高压气瓶组(6)连接氦气压缩机(5)及低温纯化系统(7)，所述低温纯化系统(7)另一端连接液化器(8)；所述液化器(8)连接杜瓦罐(9)，所述液氦罐(1)、实验设备(2)、氦气囊(3)、过滤器(4)、氦气压缩机(5)依次连接。

2.根据权利要求1所述的一种氦气纯化回收系统，其特征在于，所述低温纯化系统(7)包括油水分离过滤器、高温干燥器、纯化吸附塔，外设液氮储罐、套管换热器、自动控制装置、纯度分析仪及安全系统。

3.根据权利要求2所述的一种氦气纯化回收系统，其特征在于，所述纯化吸附塔分为A塔和B塔，且设置真空泵机组。

4.根据权利要求1所述的一种氦气纯化回收系统，其特征在于，所述低温纯化系统(7)采用PLC控制运行，采用触摸屏操作，且配备远程监控及报警系统。

5.根据权利要求4所述的一种氦气纯化回收系统，其特征在于，所述触摸屏界面显示入口端、出口端氦气纯度，出口端露点、纯化温度、纯化压力及液氮液位参数。

6.根据权利要求1所述的一种氦气纯化回收系统，其特征在于，所述高压气瓶组(6)与低温纯化系统(7)之间设有减压阀和电动球阀。

7.根据权利要求1至6任一项所述的一种氦气纯化回收系统，其特征在于，其设置了若干组电磁阀。