CN208200387U - 一种氦气在线回收提纯设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氦气在线回收提纯设备，涉及节能环保技术领域。包括回收装置和提纯装置；回收装置包括回收气罐和真空泵；提纯装置中的换热器、过滤器、一级膜分离器通过气体管路固定；一级膜分离器分别与二级膜分离器、回收气罐和用氦设备固定；一级膜分离器上安装有氦气浓度检测仪；二级膜分离器通过渗透气体管路与回收气罐固定。本实用新型通过回收装置和提纯装置的作用，具有将达到设定标准的氦气经过A路径供给质量流量计MFC和用氦设备再次使用，达不到设定标准的氦气经B路径返回回收气罐中进行再次提纯，从而保证了设备提纯后氦气的浓度和杂质含量达标，避免用氦设备使用不合格的氦气。

Description

一种氦气在线回收提纯设备

技术领域

本实用新型属于节能环保技术领域，特别是涉及一种氦气在线回收提纯设备。

背景技术

氦气是一种无色无味的惰性气体，被广泛应用于光纤制造、半导体生产、金属制造、焊接及检漏等诸多工业领域。氦气虽然用途广、使用量大，但来源却有限，是一种稀缺性战略资源。空气中氦含量约为5ppm，基本不具备提取价值，目前主要来源于天然气开采中的伴生气回收。因此对于氦气这种不宜获得的稀缺资源，进行回收再利用极具意义。本实用新型可针对不同类别的用氦设备所用的含氦尾气进行回收再利用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种氦气在线回收提纯设备，通过真空泵的作用下将氦气或含氦混合气进行回收并增压，经过换热器、过滤器除尘除水后，再经过膜分离器和提纯除杂，并经过氦气浓度检测仪检测氦气浓度，达到设定标准后经过A路径供给质量流量计MFC和用氦设备再次使用，达不到设定标准的氦气经B路径返回回收气罐中进行再次提纯，从而保证了设备提纯后氦气的浓度和杂质含量达标，避免用氦设备使用不合格氦气的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型为一种氦气在线回收提纯设备，包括回收装置和提纯装置；所述回收装置包括回收气罐和真空泵；所述回收气罐的入口与用氦设备的出口固定连接；所述用氦设备的入口通过气体管路与补氦装置固定连接；所述用氦设备的入口处的气体管路周侧面固定安装有质量流量计MFC；所述回收气罐的出口与真空泵固定连接；所述真空泵与提纯装置的换热器的入口固定连接；

所述提纯装置包括换热器、过滤器、一级膜分离器、二级膜分离器和氦气浓度检测仪；所述换热器的出口与过滤器的入口固定连接；所述过滤器的出口与一级膜分离器的入口固定连接；所述一级膜分离器的出口分别与二级膜分离器的入口、回收气罐的入口和用氦设备的入口固定连接；所述换热器可以通过冷空气、制冷剂、冷循环水等冷源，将真空泵增压后的气体冷却到特定的温度时，并除去液态水；

所述一级膜分离器的渗透气管路周侧面固定安装有一个氦气浓度检测仪；所述二级膜分离器通过渗透气体管路与回收气罐的入口固定连接；所述二级膜分离器中的气体返流入回收气罐中的作用是，可以减少氦气的损失，非渗透气放空，非渗透气管路可采用针阀或者背压阀调节压力。

进一步地，所述回收气罐内部固定安装有除尘过滤器和气体单向阀；所述气体单向阀的作用是防止气体回流；由于用氦设备存在差异，所述回收气罐对氦气浓度在10-90％范围内进行回收；即本实用新型的回收提纯设备可以对氦气浓度在10-90％范围内的含氦混合气进行回收提纯处理。

进一步地，所述过滤器的过滤精度为0.01微米；所述过滤器的过滤精度要求达到0.01微米的作用是，可以除去超细粉尘和经过换热器中未能完全去除的少量水分。

进一步地，所述一级膜分离器和二级膜分离器采用非对称中空纤维膜；采用非对称中空纤维膜的作用是，所述非对称中空纤维膜对含氦混合气体，尤其是空气中的分离比越大的气体，进行氦气的提纯效果越佳。

进一步地，所述真空泵采用无油真空泵；所述无油真空泵具有防止油污污染整个系统的优点；所述真空泵使得回收气罐中产生负压，通过负压自然导流将用氦设备使用过的氦气回收。

进一步地，所述用氦设备可以为密封或开放式的用氦设备，即本实用新型的回收提纯设备可以对密封或开放式的用氦设备进行实时的氦气回收提纯处理。

进一步地，所述氦气浓度检测仪用于实时检测氦气浓度；所述氦气浓度检测仪中可以设定提纯氦气浓度达标阈值，例如当设定阈值为99.0％时，当氦气浓度检测仪监测到氦气浓度>99.0％时，氦气按照A路径返回到质量流量计MFC之前，供给用氦设备循环使用；否则氦气浓度<99.0％，按照B路径返回到回收气罐中进行再次提纯。

进一步地，所述换热器也可以用冷冻式干燥机来代替使用。

进一步地，所述真空泵上固定安装有微处理器；所述质量流量计MFC与A/D转换器连接；所述A/D转换器与微处理器连接；所述质量流量计MFC向A/D转换器输出电信号；所述A/D转换器向微处理器输出数据信息；所述微处理器根据接收的数据信息与设定的触发阈值进行大小判定，并向真空泵的开关模块输出打开或关闭命令；当所述接收的数据信息大于设定的触发阈值，所述微处理器向开关模块输出打开命令；反之则输出关闭命令；具有实现智能化运行的优点。

进一步地，所述一级膜分离器和二级膜分离器之间可固定安装有一级无油真空泵，用来弥补真空泵增压有限而导致压力不足的问题，从而确保二级膜分离器能维持在一个较高的分离效率。

进一步地，本实用新型的回收提纯设备中的各组件之间的气体管路上可以安装有多个单向阀、压力传感器、流量计、温度传感器等元器件，用来实时监测并记录各部分参数数值，所述单向阀的控制开关与微处理器连接；所述压力传感器、流量计、温度传感器通过A/D转换器向微处理器输出数据信息；所述微处理器接收的数据信息通过GPS模块与系统终端实现远程数据传输，具有实时监控、方便管理，并且当出现异常数据时，可以及时发现、及时处理的优点。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型通过回收装置和提纯装置的作用，可以实现当氦气浓度检测仪检测的氦气浓度，达到设定标准后经过A路径供给质量流量计MFC和用氦设备再次使用，达不到设定标准的氦气经B路径返回回收气罐中进行再次提纯，从而保证了设备提纯后氦气的浓度和杂质含量达标，具有避免用氦设备使用不合格氦气的优点。

2、本实用新型通过二级膜分离器中的气体返流入回收气罐中的作用，可以减少氦气的损失，非渗透气放空，非渗透气管路可采用针阀或者背压阀调节压力。

3、本实用新型通过一级膜分离器和二级膜分离器采用非对称中空纤维膜；具有对含氦混合气体，尤其是空气中的分离比越大的气体，进行氦气的提纯效果越佳的优点。

4、本实用新型通过氦气浓度检测仪中可以设定提纯氦气浓度达标阈值的作用下，可以根据需求标准，提纯至指定浓度的氦气，具有生产灵活性和多元化选择的优点。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述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前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的一种氦气在线回收提纯设备的结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-回收装置，2-提纯装置，3-用氦设备，4-质量流量计MFC，5-补氦装置，101-回收气罐，102-真空泵，201-换热器，202-过滤器，203-一级膜分离器，204-二级膜分离器，205-氦气浓度检测仪。

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前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件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实用新型的限制。

请参阅图1所示，本实用新型为一种氦气在线回收提纯设备，包括回收装置1和提纯装置2；回收装置1包括回收气罐101和真空泵102；回收气罐101的入口与用氦设备3的出口固定连接；用氦设备3的入口通过气体管路与补氦装置5固定连接；用氦设备3的入口处的气体管路周侧面固定安装有质量流量计4；回收气罐101的出口与真空泵102固定连接；真空泵102与提纯装置2的换热器201的入口固定连接；

提纯装置2包括换热器201、过滤器202、一级膜分离器203、二级膜分离器204和氦气浓度检测仪205；换热器201的出口与过滤器202的入口固定连接；过滤器202的出口与一级膜分离器203的入口固定连接；一级膜分离器203的出口分别与二级膜分离器204的入口、回收气罐101的入口和用氦设备3的入口固定连接；换热器3可以通过冷空气、制冷剂、冷循环水等冷源，将真空泵2增压后的气体冷却到特定的温度时，并除去液态水；

一级膜分离器203的渗透气管路周侧面固定安装有一个氦气浓度检测仪205；二级膜分离器204通过渗透气体管路与回收气罐101的入口固定连接；二级膜分离器6中的气体返流入回收气罐101中的作用是，可以减少氦气的损失，非渗透气放空，非渗透气管路可采用针阀或者背压阀调节压力。

其中，回收气罐101内部固定安装有除尘过滤器和气体单向阀；气体单向阀的作用是防止气体回流；由于用氦设备3存在差异，回收气罐101对氦气浓度在10-90％范围内进行回收；即本实用新型的回收提纯设备可以对氦气浓度在10-90％范围内的含氦混合气进行回收提纯处理。

其中，过滤器202的过滤精度为0.01微米；过滤器202的过滤精度要求达到0.01微米的作用是，可以除去超细粉尘和经过换热器201中未能完全去除的少量水分。

其中，一级膜分离器203和二级膜分离器204采用非对称中空纤维膜；采用非对称中空纤维膜的作用是，非对称中空纤维膜对含氦混合气体，尤其是空气中的分离比越大的气体，进行氦气的提纯效果越佳。

其中，真空泵102采用无油真空泵；无油真空泵具有防止油污污染整个系统的优点；真空泵2使得回收气罐1中产生负压，通过负压自然导流将用氦设备8使用过的氦气回收。

其中，用氦设备3可以为密封或开放式的用氦设备，即本实用新型的回收提纯设备可以对密封或开放式的用氦设备进行实时的氦气回收提纯处理。

其中，氦气浓度检测仪205用于实时检测氦气浓度；氦气浓度检测仪205中可以设定提纯氦气浓度达标阈值，例如当设定阈值为99.0％时，当氦气浓度检测仪205监测到氦气浓度>99.0％时，氦气按照A路径返回到质量流量计MFC4之前，供给用氦设备3循环使用；否则氦气浓度<99.0％，按照B路径返回到回收气罐101中进行再次提纯。

其中，换热器3也可以用冷冻式干燥机来代替使用。

其中，真空泵102上固定安装有微处理器；质量流量计MFC4与A/D转换器连接；A/D转换器与微处理器连接；质量流量计MFC4向A/D转换器输出电信号；A/D转换器向微处理器输出数据信息；微处理器根据接收的数据信息与设定的触发阈值进行大小判定，并向真空泵102的开关模块输出打开或关闭命令；当接收的数据信息大于设定的触发阈值，微处理器向开关模块输出打开命令；反之则输出关闭命令；具有实现智能化运行的优点。

其中，一级膜分离器5和二级膜分离器6之间可固定安装有一级无油真空泵，用来弥补真空泵2增压有限而导致压力不足的问题，从而确保二级膜分离器6能维持在一个较高的分离效率。

其中，本实用新型的回收提纯设备中的各组件之间的气体管路上可以安装有多个单向阀、压力传感器、流量计、温度传感器等元器件，用来实时监测并记录各部分参数数值，单向阀的控制开关与微处理器连接；压力传感器、流量计、温度传感器通过A/D转换器向微处理器输出数据信息；微处理器接收的数据信息通过GPS模块与系统终端实现远程数据传输，具有实时监控、方便管理，并且当出现异常数据时，可以及时发现、及时处理的优点。

本实施例的工作原理为：质量流量计MFC向真空泵的微处理器反馈数据信息，微处理器通过设定阈值控制真空泵的启停；真空泵在回收气罐中产生负压，通过负压导流效应将用氦设备所使用过的氦气压入回收气罐中，并经过真空泵增压；增压后的回收氦气经过换热器、过滤器等除去粉尘、水分等杂质，然后在一级膜分离器和二级膜分离器中分离获得所需要浓度的氦气，并经过氦气浓度检测仪实时监测并显示；通过设置A路径和B路径，实现与氦气浓度检测仪数据联锁，当氦气浓度满足要求时通过A路径供给用氦设备再次使用，否则通过B路径返回如回收气罐再次提纯，从而确保提纯后氦气的品质。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.一种氦气在线回收提纯设备，其特征在于：包括回收装置(1)和提纯装置(2)；

所述回收装置(1)包括回收气罐(101)和真空泵(102)；所述回收气罐(101)的入口与用氦设备(3)的出口固定连接；所述用氦设备(3)的入口通过气体管路与补氦装置(5)固定连接；所述用氦设备(3)的入口处的气体管路周侧面固定安装有质量流量计MFC(4)；所述回收气罐(101)的出口与真空泵(102)固定连接；所述真空泵(102)与提纯装置(2)的换热器(201)的入口固定连接；

所述提纯装置(2)包括换热器(201)、过滤器(202)、一级膜分离器(203)、二级膜分离器(204)和氦气浓度检测仪(205)；所述换热器(201)的出口与过滤器(202)的入口固定连接；所述过滤器(202)的出口与一级膜分离器(203)的入口固定连接；所述一级膜分离器(203)的出口分别与二级膜分离器(204)的入口、回收气罐(101)的入口和用氦设备(3)的入口固定连接；

所述一级膜分离器(203)的渗透气管路周侧面固定安装有一个氦气浓度检测仪(205)；所述二级膜分离器(204)通过渗透气体管路与回收气罐(101)的入口固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种氦气在线回收提纯设备，其特征在于，所述回收气罐(101)内部固定安装有除尘过滤器和气体单向阀。

3.根据权利要求1所述的一种氦气在线回收提纯设备，其特征在于，所述过滤器(202)的过滤精度为0.01微米。

4.根据权利要求1所述的一种氦气在线回收提纯设备，其特征在于，所述一级膜分离器(203)和二级膜分离器(204)采用非对称中空纤维膜。

5.根据权利要求1所述的一种氦气在线回收提纯设备，其特征在于，所述真空泵(102)采用无油真空泵。