一种利用超临界流体批量清洗超高纯气体钢瓶的系统
技术领域
本实用新型涉及一种清洗超高纯气体钢瓶的系统,更具体一点说,涉及一种利用超临界流体批量清洗超高纯气体钢瓶的系统。
背景技术
目前,在ppm级标准气、高纯电子特气等领域,对于盛装容器钢瓶的回收处理,通常采用钢瓶烘烤箱+抽真空的方式进行,此方法需要将钢瓶加热到200~250℃,并不断抽真空,然后将气化的有机杂质抽出到大气,为了达到高纯气体钢瓶充装要求,需要将钢瓶反复加热抽真空3~5次,具有如下缺点:处理时间长、单次处理钢瓶量少、能耗高,无法快速清除钢瓶内壁面附着的有机杂质,钢瓶处理效率差,设备投资多,不能够满足工业规模处理高纯气体钢瓶的现实需求。
实用新型内容
为了解决上述现有技术问题,本实用新型提供具有安全操作性高、能耗低、投资少,钢瓶处理效率高,可一次性处理大量高纯气钢瓶等技术特点的一种利用超临界流体批量清洗超高纯气体钢瓶的系统。
为了实现上述目的,本实用新型是通过以下技术方案实现的:
一种利用超临界流体批量清洗超高纯气体钢瓶的系统,包括依次连通的超临界二氧化碳补充管路、高纯气钢瓶清洗管路、有机杂质解析排放管路;
所述超临界二氧化碳补充管路进口连通有二氧化碳补充钢瓶,所述超临界二氧化碳补充管路上依次连接有二氧化碳补充截止阀、二氧化碳循环压缩机、冷却水换热器、测量器,所述高纯气钢瓶清洗管路包括第一支路、第二支路,所述第一支路、第二支路末端汇集连通形成有第三支路,所述第一支路上依次连接有原料气钢瓶、超临界二氧化碳原料气钢瓶截止阀,所述第二支路上连接有超临界二氧化碳去充装钢瓶截止阀,所述第三支路上连接有超临界二氧化碳去充装钢瓶止回阀,所述超临界二氧化碳去充装钢瓶止回阀出口延伸并分设有第四支路、第五支路,所述第四支路上连接有超临界二氧化碳截止阀,所述第五支路上依次连接有充装钢瓶、超临界二氧化碳出充装钢瓶截止阀,所述第四支路、第五支路末端汇集形成有第六支路,所述第六支路与有机杂质解析排放管路连通;
作为一种改进,所述有机杂质解析排放管路包括依次序连接在有机杂质解析排放管路上的超临界二氧化碳缓冲罐、超临界二氧化碳节流调阀、有机杂质收集罐,所述有机杂质收集罐连接有相互的独立的常温常压二氧化碳截止阀、有机杂质排泄截止阀,所述常温常压二氧化碳截止阀出口延伸连接在二氧化碳补充截止阀、二氧化碳循环压缩机间。
作为一种改进,所述测量器包括依次序设置的超临界二氧化碳温度计、超临界二氧化碳压力计、超临界二氧化碳流量计;所述原料气钢瓶、充装钢瓶均有若干个。
作为一种改进,超临界二氧化碳补充管路出口端以及超临界二氧化碳缓冲罐入口端均连通有超临界二氧化碳安全阀。
作为一种改进,所述冷却水换热器连通有冷源,所述冷源为工业冷却水罐,所述冷却水换热器设有工业冷却水出口。
作为一种改进,所述第一支路、第二支路汇集连接有第七支路,所述第七支路上依次连接有系统抽真空截止阀、真空电阻规、抽真空旋片泵,所述抽真空旋片泵与外界连通。
作为一种改进,还包括原料气钢瓶集装格,所述原料气钢瓶放置在原料气钢瓶集装格内。
作为一种改进,还包括带有通道的充装分配圆环,所述充装分配圆环与第五支路连通,所述充装钢瓶等间距连通在充装分配圆环上。
作为一种改进,所述有机杂质收集罐靠近超临界二氧化碳节流调阀设置;所述超临界二氧化碳出充装钢瓶截止阀靠近充装分配圆环设置。
有益效果:以超临界二氧化碳流体作为高纯气体钢瓶清洗介质,可快速清除钢瓶内壁面附着的有机杂质,具有处理时间短、一次处理钢瓶量多、能耗低的特点,可作为高纯气体钢瓶工业化处理的理想方式;可以达到高纯气体钢瓶内壁面清洁效果,具有较强油脂溶解能力的特点,高效去除高纯气体钢瓶内壁面附着的有机杂质,相对于常规的加热抽真空钢瓶处理设备,具有钢瓶处理效率高,设备投资少,可大批量处理高纯气体钢瓶的特点,能够满足工业规模处理高纯气体钢瓶的现实需求;利用二氧化碳临界温度31℃处于常温区间的特性,能够在常温下高效除去高纯气体钢瓶内壁面附着的有机杂质,相对于常规利用烘烤箱+抽真空方式处理钢瓶处理温度200~250℃,降低了系统能耗;能够一次性处理大量回收钢瓶,由于超临界二氧化碳具有较强的有机质溶解能力,对钢瓶的处理效率较高。由于是常温清洗钢瓶,避免了常规高温烘烤对高纯气瓶带了的潜在破坏。
附图说明
图1是本实用新型原理结构示意图。
图中:1-超临界二氧化碳补充管路;2-高纯气钢瓶清洗管路;3-有机杂质解析排放管路;4-二氧化碳补充钢瓶;5-二氧化碳补充截止阀;6-二氧化碳循环压缩机;7-冷却水换热器;8-第一支路;9-第二支路;10-第三支路;11-原料气钢瓶;12-超临界二氧化碳原料气钢瓶截止阀;13-超临界二氧化碳去充装钢瓶截止阀;14-超临界二氧化碳去充装钢瓶止回阀;15-第四支路;16-第五支路;17-超临界二氧化碳截止阀;18-充装钢瓶;19-超临界二氧化碳出充装钢瓶截止阀;20-第六支路;21-充装分配圆环;22-超临界二氧化碳缓冲罐;23-超临界二氧化碳节流调阀;24-有机杂质收集罐;25-常温常压二氧化碳截止阀;26-有机杂质排泄截止阀;27-超临界二氧化碳温度计;28-超临界二氧化碳压力计;29-超临界二氧化碳流量计;30-超临界二氧化碳安全阀;31-工业冷却水罐;32-工业冷却水出口;33-第七支路;34-系统抽真空截止阀;35-真空电阻规;36-抽真空旋片泵。
具体实施方式
以下结合说明书附图,对本实用新型作进一步说明,但本实用新型并不局限于以下实施例。
如图1所示为的具体实施例,该实施例一种利用超临界流体批量清洗超高纯气体钢瓶的系统,包括依次连通的超临界二氧化碳补充管路1、高纯气钢瓶清洗管路2、有机杂质解析排放管路3;
超临界二氧化碳补充管路1进口连通有二氧化碳补充钢瓶4,超临界二氧化碳补充管路1上依次连接有二氧化碳补充截止阀5、二氧化碳循环压缩机6、冷却水换热器7、测量器,高纯气钢瓶清洗管路2包括第一支路8、第二支路9,所述第一支路8、第二支路9末端汇集连通形成有第三支路10,所述第一支路8上依次连接有原料气钢瓶11、超临界二氧化碳原料气钢瓶截止阀12,所述第二支路9上连接有超临界二氧化碳去充装钢瓶截止阀13,第三支路10上连接有超临界二氧化碳去充装钢瓶止回阀14,超临界二氧化碳去充装钢瓶止回阀14出口延伸并分设有第四支路15、第五支路16,第四支路15上连接有超临界二氧化碳截止阀17,所述第五支路16上依次连接有充装钢瓶18、超临界二氧化碳出充装钢瓶截止阀19,第四支路15、第五支路16末端汇集形成有第六支路20,所述第六支路20与有机杂质解析排放管路3连通;
批量清洗超高纯气体钢瓶过程:
1)二氧化碳补充钢瓶4内二氧化碳通过二氧化碳补充截止阀5进入二氧化碳循环压缩机6内压缩到临界压力7.4MPaA,从二氧化碳循环压缩机6出来的高压二氧化碳气体经过冷却水换热器7时,高压二氧化碳气体在冷却水换热器7内与工业冷却水换热,高压二氧化碳气体被冷却到临界温度31℃,从冷却水换热器7出来的超临界二氧化碳,经过测量器测量;
2)经测量器测量后的超临界二氧化碳被分为第一支路8、第二支路9输送:第一支路8中超临界二氧化碳直接进入原料气钢瓶11,然后由超临界二氧化碳原料气钢瓶截止阀12实现控制超临界二氧化碳去充装钢瓶18;第二支路9中超临界二氧化碳先通过超临界二氧化碳去充装钢瓶截止阀13,再去充装钢瓶18;若清洗原料气钢瓶11时,则先关闭超临界二氧化碳去充装钢瓶截止阀13,超临界二氧化碳进入原料气钢瓶11,超临界二氧化碳出原料气钢瓶11时由超临界二氧化碳原料气钢瓶截止阀12控制,通路时流向第三支路10;若不需清洗原料气钢瓶11时,超临界二氧化碳直接从超临界二氧化碳去充装钢瓶截止阀13通过,流向第三支路10;
3)第三支路10中超临界二氧化碳被分为第四支路15、第五支路16输送:其中,第三支路10中超临界二氧化碳先经超临界二氧化碳去充装钢瓶止回阀14,然后通过第四支路15上超临界二氧化碳截止阀17进入第六支路20、有机杂质解析排放管路3,实现溶解于二氧化碳中的有机杂质析出;第三支路10中超临界二氧化碳先经超临界二氧化碳去充装钢瓶止回阀14,然后进入第五支路16中先经超临界二氧化碳去充装钢瓶18,再经超临界二氧化碳出充装钢瓶截止阀19进入第六支路20、有机杂质解析排放管路3,实现溶解于二氧化碳中的有机杂质析出;若需清洗超临界二氧化碳去充装钢瓶18时,关闭超临界二氧化碳截止阀17,超临界二氧化碳通过充装分配圆环21进入充装钢瓶18;若不需清洗超临界二氧化碳去充装钢瓶18时,超临界二氧化碳直接从超临界二氧化碳截止阀17进入第六支路20、有机杂质解析排放管路3,实现溶解于二氧化碳中的有机杂质析出。
作为一种改进的实施例,如图1所示,有机杂质解析排放管路3包括依次序连接在有机杂质解析排放管路3上的超临界二氧化碳缓冲罐22、超临界二氧化碳节流调阀23、有机杂质收集罐24,有机杂质收集罐24连接有相互的独立的常温常压二氧化碳截止阀25、有机杂质排泄截止阀26,常温常压二氧化碳截止阀25出口延伸连接在二氧化碳补充截止阀5、二氧化碳循环压缩机6间;
批量清洗超高纯气体钢瓶过程:
1)二氧化碳补充钢瓶4内二氧化碳通过二氧化碳补充截止阀5进入二氧化碳循环压缩机6内压缩到临界压力7.4MPaA,从二氧化碳循环压缩机6出来的高压二氧化碳气体经过冷却水换热器7时,高压二氧化碳气体在冷却水换热器7内与工业冷却水换热,高压二氧化碳气体被冷却到临界温度31℃,从冷却水换热器7出来的超临界二氧化碳,经过测量器测量;
2)经测量器测量后超临界二氧化碳被分为第一支路8、第二支路9输送:第一支路8中超临界二氧化碳直接进入原料气钢瓶11,然后由超临界二氧化碳原料气钢瓶截止阀12实现控制超临界二氧化碳去充装钢瓶18;第二支路9中超临界二氧化碳先通过超临界二氧化碳去充装钢瓶截止阀13,再去充装钢瓶18;若清洗原料气钢瓶11时,则先关闭超临界二氧化碳去充装钢瓶截止阀13,超临界二氧化碳进入原料气钢瓶11,超临界二氧化碳出原料气钢瓶11时由超临界二氧化碳原料气钢瓶截止阀12控制,通路时流向第三支路10;若不需清洗原料气钢瓶11时,超临界二氧化碳直接从超临界二氧化碳去充装钢瓶截止阀13通过,流向第三支路10;第一支路8、第二支路9汇集连接有第七支路33,所述第七支路33上依次连接有系统抽真空截止阀34、真空电阻规35、抽真空旋片泵36,所述抽真空旋片泵37与外界连通,启动抽真空旋片泵36实现抽真空;
3)第三支路10中超临界二氧化碳被分为第四支路15、第五支路16输送:其中,第三支路10中超临界二氧化碳先经超临界二氧化碳去充装钢瓶止回阀14,然后通过第四支路15上超临界二氧化碳截止阀17进入超临界二氧化碳缓冲罐22;第三支路10中超临界二氧化碳先经超临界二氧化碳去充装钢瓶止回阀14,然后进入第五支路16中超临界二氧化碳去充装钢瓶18,再经超临界二氧化碳出充装钢瓶截止阀19进入第六支路20、超临界二氧化碳缓冲罐22;若需清洗超临界二氧化碳去充装钢瓶18时,关闭超临界二氧化碳截止阀17,超临界二氧化碳通过充装分配圆环21进入充装钢瓶18;若不需清洗超临界二氧化碳去充装钢瓶18时,超临界二氧化碳直接从超临界二氧化碳截止阀17进入第六支路20、超临界二氧化碳缓冲罐22,超临界二氧化碳缓冲罐22入口处设置超临界二氧化碳安全阀30以防止系统管路超压;超临界二氧化碳缓冲罐22入口处设置超临界二氧化碳安全阀30以防止系统管路超压;
4)出超临界二氧化碳缓冲罐22的超临界二氧化碳经超临界二氧化碳节流调阀23节流降压,成为常温常压二氧化碳,溶解于二氧化碳中的有机杂质析出,积聚在有机杂质收集罐24底部,定期通过有机杂质排泄截止阀26排出,常温常压二氧化碳截止阀25出口延伸连接在二氧化碳补充截止阀5、二氧化碳循环压缩机6间,解析杂质后的常温常压二氧化碳与二氧化碳补充钢瓶4中的二氧化碳汇流,再依次进入各个支路,进入循环。
作为一种改进的实施例,所述测量器包括依次序设置的超临界二氧化碳温度计27、超临界二氧化碳压力计28、超临界二氧化碳流量计29,所述原料气钢瓶11、充装钢瓶18均有若干个。
作为一种改进的实施例,超临界二氧化碳补充管路1出口端以及超临界二氧化碳缓冲罐22入口端均连通有超临界二氧化碳安全阀30,防止超临界二氧化碳闪蒸导致的系统压力急剧波动,保护系统运行安全。
作为一种改进的实施例,所述冷却水换热器7连通有冷源,所述冷源为工业冷却水罐31,所述冷却水换热器7设有工业冷却水出口32,工业冷却水罐31、工业冷却水出口32间可以连通环形管道以实现循环使用。
作为一种改进的实施例,所述第一支路8、第二支路9汇集连接有第七支路33,所述第七支路33上依次连接有系统抽真空截止阀34、真空电阻规35、抽真空旋片泵36,所述抽真空旋片泵36与外界连通,启动抽真空旋片泵36实现抽真空。
作为一种改进的实施例,还包括原料气钢瓶集装格,所述原料气钢瓶11放置在原料气钢瓶集装格内,实现集中放置原料气钢瓶11,便于操作。
作为一种改进的实施例,还包括带有通道的充装分配圆环21,充装分配圆环21与第五支路16连通,充装钢瓶18等间距连通在充装分配圆环21上。
作为一种改进的实施例,有机杂质收集罐24靠近超临界二氧化碳节流调阀23设置,可以防止有机杂质解析排放管路被有机杂质堵塞,所述超临界二氧化碳出充装钢瓶截止阀19靠近充装分配圆环21设置。
批量清洗超高纯气体钢瓶过程:
1)二氧化碳补充钢瓶4内二氧化碳通过二氧化碳补充截止阀5进入二氧化碳循环压缩机6内压缩到临界压力7.4MPaA,从二氧化碳循环压缩机6出来的高压二氧化碳气体经过冷却水换热器7时,高压二氧化碳气体在冷却水换热器7内与工业冷却水换热,高压二氧化碳气体被冷却到临界温度31℃,从冷却水换热器7出来的超临界二氧化碳,依次经过超临界二氧化碳温度计27、超临界二氧化碳压力计28监测,再经超临界二氧化碳流量计29计量;
2)经计量后的超临界二氧化碳被分为第一支路8、第二支路9输送:第一支路8中超临界二氧化碳直接进入原料气钢瓶11,然后由超临界二氧化碳原料气钢瓶截止阀12实现控制超临界二氧化碳去充装钢瓶18;第二支路9中超临界二氧化碳先通过超临界二氧化碳去充装钢瓶截止阀13,再去充装钢瓶18;若清洗原料气钢瓶11时,则先关闭超临界二氧化碳去充装钢瓶截止阀13,超临界二氧化碳进入原料气钢瓶11,超临界二氧化碳出原料气钢瓶11时由超临界二氧化碳原料气钢瓶截止阀12控制,通路时流向第三支路10;若不需清洗原料气钢瓶11时,超临界二氧化碳直接从超临界二氧化碳去充装钢瓶截止阀13通过,流向第三支路10;第一支路8、第二支路9汇集连接有第七支路33,所述第七支路33上依次连接有系统抽真空截止阀34、真空电阻规35、抽真空旋片泵36,所述抽真空旋片泵37与外界连通,启动抽真空旋片泵36实现抽真空;
3)第三支路10中超临界二氧化碳被分为第四支路15、第五支路16输送:其中,第三支路10中超临界二氧化碳先经超临界二氧化碳去充装钢瓶止回阀14,然后通过第四支路15上超临界二氧化碳截止阀17进入超临界二氧化碳缓冲罐22;第三支路10中超临界二氧化碳先经超临界二氧化碳去充装钢瓶止回阀14,然后进入第五支路16中超临界二氧化碳去充装钢瓶18,再经超临界二氧化碳出充装钢瓶截止阀19进入第六支路20、超临界二氧化碳缓冲罐22;若需清洗超临界二氧化碳去充装钢瓶18时,关闭超临界二氧化碳截止阀17,超临界二氧化碳通过充装分配圆环21进入充装钢瓶18;若不需清洗超临界二氧化碳去充装钢瓶18时,超临界二氧化碳直接从超临界二氧化碳截止阀17进入第六支路20、超临界二氧化碳缓冲罐22,超临界二氧化碳缓冲罐22入口处设置超临界二氧化碳安全阀30以防止系统管路超压;
4)出超临界二氧化碳缓冲罐22的超临界二氧化碳经超临界二氧化碳节流调阀23节流降压,成为常温常压二氧化碳,溶解于二氧化碳中的有机杂质析出,积聚在有机杂质收集罐24底部,定期通过有机杂质排泄截止阀26排出,定期可以是1-3星期一次,常温常压二氧化碳截止阀25出口延伸连接在二氧化碳补充截止阀5、二氧化碳循环压缩机6间,解析杂质后的常温常压二氧化碳与二氧化碳补充钢瓶4中的二氧化碳汇流,再依次进入各个支路,进入循环。
最后,需要注意的是,本实用新型不限于以上实施例,还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容中直接导出或联想到的所有变形,均应认为是本实用新型的保护范围。