CN213492874U - 一种氦气回收装置 - Google Patents

Abstract

一种氦气回收装置，包括箱体，用于与进气管连接对原料气体进行过滤的过滤系统，用于对过滤后的原料气体进行加热的加热系统，用于对加热后的原料气体进行分离的膜分离系统，和控制系统；过滤系统、加热系统和膜分离系统通过管路连接并安装在箱体内。本发明采用箱体式设计，占地面积小，运行成本低；控制系统自动控制，操作极为简单；没有运动部件，故障率低，运行可靠性高；通过控制系统检测管路中氦气浓度，保证了回收的氦气的纯度、流量和压力的稳定性。

Description

一种氦气回收装置

技术领域

本实用新型涉及氦气回收纯化技术领域，具体涉及一种氦气回收装置。

背景技术

氦气是一直具有高导热性的不燃惰性气体，由于其优异的性能被广泛用于航空航天、运输及运输设备、娱乐与装饰、医疗卫生、电子科研、焊接与金属加工、潜水等各个方面。

高纯度的氦气经使用后，会掺杂空气、水汽、油雾等杂质，使氦气纯度降低，不能满足设备使用需求，从而不能循环使用。因此使用后的氦气需要经过氦气回收装置提纯氦气，达到纯度要求后才可循环使用。现有技术较多采用的回收提纯氦气的方法是低温冷凝法、变压吸附法。低温冷凝法有回收率高、纯度高等优点，但是具有设备投入资金与维护资金较大、自动控制程度较低等问题；变压吸附法有工艺流程简单、能耗低等优点，但其具有系统配置较大，操作比较复杂等问题。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种小型、成本低、操作简单、可靠性高的氦气回收装置。

为解决以上技术问题，本实用新型采用的一种技术方案是：一种氦气回收装置，所述氦气回收装置包括箱体，用于与进气管连接对原料气体进行过滤的过滤系统，用于对过滤后的所述原料气体进行加热的加热系统，用于对加热后的所述原料气体进行分离的膜分离系统，和控制系统，所述过滤系统、所述加热系统和所述膜分离系统通过管路连接并安装在所述箱体内。

优选地，所述膜分离系统包括并联连接的第一膜分离组件和第二膜分离组件。

进一步优选地，所述第一膜分离组件包括串联连接的第一一膜分离器和第一二膜分离器，所述第二膜分离组件包括串联连接的第二一膜分离器和第二二膜分离器。

进一步优选地，所述膜分离器中设置有中空纤维膜。

优选地，所述膜分离系统的滞留侧与废气排放管路连接，用于排放所述原料气体中的废气，所述膜分离系统的渗透侧与产品气管路连接，用于回收提纯的氦气。

优选地，所述过滤系统包括串联连接的第一过滤器和第二过滤器，第一过滤器的前端与所述进气管连接，第二过滤器的后端与所述加热系统通过管路连接，所述第一过滤器和所述第二过滤器分别连接排污管道。

原料气体经过过滤系统过滤原料气体中包含的油雾、水汽等杂质，杂质通过与过滤器连接的排污管道排出。利用两级过滤，进一步降低原料气体中的杂质，以降低对膜分离系统的污染。

优选地，所述控制系统包括机箱、触摸屏、温控仪和氦气分析仪，所述机箱位于所述箱体的上半部，所述触摸屏和温控仪设置在所述机箱的前端，所述氦气分析仪设置在所述机箱的后端。

优选地，所述加热系统包括流量计和加热器；所述加热器通过管路与所述膜分离系统连接，并与所述控制系统电性连接。所述加热器的加热温度通过所述控制系统设置。

优选地，所述废气排放管路、所述产品气管路、所述过滤系统与所述加热系统之间的管路上，分别设有取样口，所述取样口与所述控制系统通过管路连接。所述取样口与所述氦气分析仪相连通从而所述控制系统控制所述氦气分析仪测量所述取样口的氦气浓度。

进一步优选地，所述废气排放管路、所述产品气管路、所述过滤系统与所述加热系统之间的管路上，分别设有压力变送器，所述压力变送器与所述控制系统电性连接。所述控制系统通过所述压力变送器调节管路压力在一定范围内，从而完成取样分析。

优选地，所述箱体上留有穿线口。

优选地，所述进气管上设有阀门。

优选地，所述废气排放管路和产品气管路上分别设置阀门。

优选地，所述阀门包括球阀、针型阀、减压阀、背压阀，进一步地，所述阀门不限于上述阀门的种类。

进一步优选地，所述阀门为一种或两种以上的组合。

优选地，所述控制系统通过PLC控制。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优势：

本实用新型采用箱体式设计，占地面积小，运行成本低；控制系统自动控制，操作极为简单；没有运动部件，故障率低，运行可靠性高；通过控制系统检测管路中氦气浓度，保证了回收的氦气的纯度、流量和压力的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1中的氦气回收装置的主视图；

图2为本实用新型的实施例1中的氦气回收装置的俯视图；

图3为图2的A-A面的结构图；

图4为图2的B处局部放大图；

图5为图4中膜分离器的运行时的流程示意图；

图中：1、电磁阀，2、第一过滤器，3、第一球阀，4、第一压力变送器，5、第二过滤器，6、第一针型阀，7、减压阀，8、气体质量流量计，9、触摸屏，10、机箱，11、温控仪，12、膜分离组件，13、第二压力变送器，14、加热器，15、背压阀，16、第二球阀，17、流量计，18、第三球阀，19、第二针型阀，20、氦气分析仪，21、第四球阀，22、第三压力变送器，23、第三针型阀；①、第一一膜分离器，②、第二一膜分离器，③、第一二膜分离器，④、第二二膜分离器；a、进气口，b、氦气出口，c、废气排放口，d、排污口，e、穿线口；C、加热系统，D、产品气管路，E、废气排放管路。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例对本实用新型做进一步描述：

实施例1

一种氦气回收装置，包括箱体，过滤系统，加热系统、膜分离系统和控制系统，过滤系统、加热系统和膜分离系统通过管路连接，并安装在箱体的下半部，控制系统安装在箱体的上半部。

具体结构如图1和图3所示，控制系统包括机箱10、安装在箱体10后端的氦气分析仪20、安装在箱体10前端的触摸屏9和安装在触摸屏9上部的温控仪11。过滤系统包括串联连接的第一过滤器2和第二过滤器5，第一过滤器2和第二过滤器5的下端通过管路分别与排污口d连接，第一过滤器2的前端与进气管连接，进气管上设有进气口a，进气管上自进气口a向第一过滤器2的方向上依次安装进气球阀21、第三压力变送器22和电磁阀1。过滤系统通过管路与加热系统连接，在过滤系统与加热系统连接的管路上安装第二针型阀19，第二针型阀19的上端与减压阀管路连接，第二针型阀19的下端连接在过滤系统和加热系统之间的管路上，并开设第一取样口。加热系统包括流量计17与加热器14，过滤后的原料气经过流量计通入加热器加热，加热器14与控制系统电性连接，通过控制系统上的温控仪11来控制加热温度。加热系统通过管路与膜分离系统连接，膜分离系统的渗透侧与产品气管路连接，膜分离的滞留侧与废气排放管路连接；产品气管路上设有氦气出口b，产品气管路上自膜分离系统向氦气出口b方向上依次安装第一球阀3、第一针型阀6和第三球阀18，第一球阀3上连接第一压力变送器4，第一针型阀6上端通过管路与减压阀7连接，第一针型阀6下端连接在产品气管路上并设有第二取样口。废气排放管路上设有废气排放口c，废气排放管路上自膜分离系统朝向废气排放口c的方向依次安装第三针型阀23、气体质量流量计8、压力变送器13、背压阀15和第二球阀16，第三针型阀23上端与减压阀管路连接，下端连接在膜分离系统和废气排放系统之间管路上并设有第三取样口。

上述第一取样口、第二取样口和第三取样口分别通过管路与控制系统连接，操作员可在触摸屏上手动选择分析这三个取样口的氦气浓度。上述第一压力变送器、第二压力变送器和第三压力变送器分别与控制系统电性连接。

本实用新型的一个优选方面，如图2所述，膜分离系统包括并联连接的第一膜分离组件和第二膜分离组件，第一膜分离组件包括串联连接的第一一膜分离器①和第一二膜分离器③，第二膜分离组件包括串联连接的第二一膜分离器②和第二二膜分离器④。图4为图2的B处放大图，通过设置两级并联的膜分离器，可以进一步增大氦气的产出效率。

图5为膜分离器的运行时的流程示意图，原料气经过加热系统加热分别进入第一一膜分离器①和第二一膜分离器②，原料气经第一一膜分离器①分离后进入第一二膜分离器③二次分离后通过产品气管路排出，原料气经第二一膜分离器②分离后进入第一二膜分离器④二次分离后通过产品气管路排出，上述四个膜分离器的滞留侧均与废气排放管路连接，用于排放滞留住的氮气、氧气及其他杂质气体。

本实用新型实施例中的氦气回收装置的一个具体操作步骤如下：

（1）开机

按要求将该回收装置各进出口管道、电源及信号线正确连接。

检查第一球阀3、第二球阀16、第三球阀18，均处于完全打开状态。

进气口连接前级高压罐，当前级高压管压力经稳压阀调节至P1稳定后，打开该回收装置第四球阀21。

打开电器箱面板上的电源开关、加热开关，并将温控仪的加热温度设置在稳定温度。

按下电器箱面板上的启动按钮，电磁阀1在PLC的控制下开启，同时手动调节针型阀19的开度，观察流量计17，使原料氦气的流量控制在规定流量L，调节背压阀15，使其背压至P1。

顺序打开第二针型阀19、第三针型阀23、第一针型阀6，调节3路取样气的取样压力，压力控制在P2。操作员可在触摸屏上手动选择分析这三路气体中氦气浓度。

（2）关机

打开第一过滤器和第二过滤器下端的手动排污阀，排放半分钟后关闭。

顺序关闭产品气管路上第三球阀18，废气排放系统后端第二球阀16，第四球阀21，过滤系统后端第二针型阀19，废气排放管道第三针型阀23和产品气管道第一针型阀6。

按下机箱面板上停止按钮，关闭加热开关、电源开关及机箱内的空气开关。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种氦气回收装置，其特征在于：所述氦气回收装置包括箱体，用于与进气管连接对原料气体进行过滤的过滤系统，用于对过滤后的所述原料气体进行加热的加热系统，用于对加热后的所述原料气体进行分离的膜分离系统，和控制系统，所述过滤系统、所述加热系统和所述膜分离系统通过管路连接并安装在所述箱体内。

2.根据权利要求1所述的一种氦气回收装置，其特征在于：所述膜分离系统包括并联连接的第一膜分离组件和第二膜分离组件。

3.根据权利要求2所述的一种氦气回收装置，其特征在于：所述第一膜分离组件包括串联连接的第一一膜分离器和第一二膜分离器，所述第二膜分离组件包括串联连接的第二一膜分离器和第二二膜分离器。

4.根据权利要求1或2所述的一种氦气回收装置，其特征在于：所述膜分离系统的滞留侧与废气排放管路连接，用于排放所述原料气体中的废气，所述膜分离系统的渗透侧与产品气管路连接，用于回收提纯的氦气。

5.根据权利要求1所述的一种氦气回收装置，其特征在于：所述过滤系统包括串联连接的第一过滤器和第二过滤器，第一过滤器的前端与所述进气管连接，第二过滤器的后端与所述加热系统通过管路连接，所述第一过滤器和所述第二过滤器分别连接排污管道。

6.根据权利要求1所述的一种氦气回收装置，其特征在于：所述控制系统包括机箱、触摸屏、温控仪和氦气分析仪，所述机箱位于所述箱体的上半部，所述触摸屏和温控仪设置在所述机箱的前端，所述氦气分析仪设置在所述机箱的后端。

7.根据权利要求1所述的一种氦气回收装置，其特征在于：所述加热系统包括流量计和加热器；所述加热器通过管路与所述膜分离系统连接，并与所述控制系统电性连接。

8.根据权利要求4所述的一种氦气回收装置，其特征在于：所述废气排放管路、所述产品气管路、所述过滤系统与所述加热系统之间的管路上，分别设有取样口，所述取样口与所述控制系统通过管路连接。

9.根据权利要求8所述的一种氦气回收装置，其特征在于：所述废气排放管路、所述产品气管路、所述过滤系统与所述加热系统之间的管路上，分别设有压力变送器，所述压力变送器与所述控制系统电性连接。

10.根据权利要求4所述的一种氦气回收装置，其特征在于：所述箱体上留有穿线口，所述进气管上设有阀门，所述废气排放管路和产品气管路上分别设置阀门。

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