CN218890382U - 一种高纯氪气气体提取装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于氪气提取技术领域，具体涉及一种高纯氪气气体提取装置，包括催化柱，催化柱中端贴装有热电偶，催化柱内置于管式炉炉腔内，催化柱进气端连接混气罐出气口，混气罐进气口通过两组阀门组件连接氪气压力瓶和氧气压力瓶，催化柱出气端通过三向阀一连接回收管路和分子筛柱，三向阀一与分子筛柱之间安装有进气阀，分子筛柱外侧设有加热带，分子筛柱连接板式换热器，板式换热器通过三向阀二连接成品管路和真空泵，板式换热器与三向阀二之间安装有甲烷传感器。本实用新型的有益效果为：设置在分子筛柱后方的板式换热器避免甲烷传感器和真空泵受到高温尾气的影响，切换三向阀一的阀路使催化柱恒温阶段的尾气单独收集，保证氪气的纯度。
Description
技术领域
本实用新型属于氪气提取技术领域，具体涉及一种高纯氪气气体提取装置。
背景技术
高浓度甲烷会对氪气的富集纯化产生不利影响，二者在活性炭上的吸附-脱附行为相似，使得采用吸附-脱附法制备氪气源的回收率和纯度较低，所以有必要对气体中的甲烷组分进行去除。由于氪为惰性气体，可采用氧化燃烧的方式去除气体中的可燃成份，进而将氪分离出来。催化燃烧是一种借助催化剂在低起燃温度下进行无火焰燃烧的方式，将可燃成份氧化分解为二氧化碳和水，并使用分子筛吸附催化燃烧生成的二氧化碳和水，进而将甲烷和氪初步分离。
目前在使用催化燃烧法进行氪气提纯时，甲烷的转化率受到催化温度的影响，甲烷的转化率随着催化温度的升高而升高，因此，在为催化柱升温和降温的阶段，通入催化柱内的气体中含有的甲烷不能得到高效的处理分离；另外，催化柱的尾气温度能够达到数百摄氏度，并且分子筛使用前需要保持高温在负压下抽真空再生一定时间，而高温的气体会造成甲烷传感器和真空泵的快速损坏，影响氪气的提纯工作。
实用新型内容
针对以上问题，本实用新型的目的在于：提供一种高纯氪气气体提取装置，解决催化柱升温和降温阶段甲烷不能得到高效的处理，以及催化柱和分子筛的高温尾气会造成电气设备的快速损坏的问题。
为实现以上目的，本实用新型采用的技术方案：一种高纯氪气气体提取装置，包括催化柱，所述催化柱的侧面的中端贴装有热电偶，所述催化柱内置于管式炉的炉腔内，所述催化柱的进气端通过管道连接混气罐的出气口，所述混气罐的进气口通过两组阀门组件连接氪气压力瓶和氧气压力瓶的出气口，所述催化柱的出气端连接三向阀一的一端，所述三向阀一的另外两端连接回收管路和分子筛柱，且所述三向阀一连接分子筛柱的管路上安装有进气阀，所述分子筛柱的外侧缠绕有加热带，所述分子筛柱的出气口连接板式换热器的进气端，所述板式换热器的出气端连接三向阀二的一端，且所述板式换热器连通三向阀二的管路上安装有甲烷传感器，所述三向阀二的另外两端连接有成品管路和真空泵。
本实用新型的有益效果为：设置在分子筛柱后方的板式换热器避免甲烷传感器和真空泵受到高温尾气的影响，切换三向阀一的阀路使催化柱恒温阶段的尾气单独收集，保证氪气的纯度。
为了使装置在分子筛柱的活化工作和氪气的催化燃烧工作之间进行便捷的调整；
作为上述技术方案的进一步改进：所述三向阀二的一个阀路状态为板式换热器至成品管路贯通，所述三向阀二的另一个阀路状态为板式换热器至真空泵贯通。
本改进的有益效果为：通过调整三向阀二的阀路可便捷的切换板式换热器的出气方向。
为了避免真空泵工作时，甲烷传感器受到负压的影响；
作为上述技术方案的进一步改进：所述甲烷传感器与板式换热器之间的连接管道上安装有阀门。
本改进的有益效果为：真空泵工作时，可关闭阀门隔离甲烷传感器与负压管路。
为了便捷的调整收集恒温柱温下处理合格的氪气；
作为上述技术方案的进一步改进：所述三向阀一的一个阀路状态为催化柱至回收管路贯通，所述三向阀一的另一个阀路状态为催化柱至分子筛柱贯通。
本改进的有益效果为：通过调整三向阀二的阀路可便捷的切换气体的流动方向，从而将升、降温阶段以及恒温阶段下的气体分离收集。
为了准确的控制氪气压力瓶、氧气压力瓶内气体的流量；
作为上述技术方案的进一步改进：所述阀门组件包括减压阀、手动阀、质量流量控制器和单向阀，且所述减压阀、手动阀、质量流量控制器和单向阀依次安装在氪气压力瓶与混气罐以及氧气压力瓶与混气罐之间的管道上。
本改进的有益效果为：阀门组件中组合使用的阀门可准确的控制氪气压力瓶、氧气压力瓶内气体的流量。
为了保证催化柱的催化燃烧效果；
作为上述技术方案的进一步改进：所述催化柱的中部装填有粒长50——100mm的钯催化剂，且剩余腔内体积填充有石英微球。
本改进的有益效果为：钯催化剂配合石英微球保证催化柱的催化效果。
该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型中催化柱的局部剖视图；
图中：1、氪气压力瓶；2、氧气压力瓶；3、阀门组件；31、减压阀；32、手动阀；33、质量流量控制器；34、单向阀；4、混气罐；5、管式炉；6、催化柱；7、三向阀一；8、回收管路；9、进气阀；10、分子筛柱；11、加热带；13、板式换热器；14、阀门；15、甲烷传感器；16、三向阀二；17、成品管路；18、真空泵；20、热电偶；21、钯催化剂；22、石英微球。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
实施例1：
如图1—2所示：一种高纯氪气气体提取装置，包括催化柱6，所述催化柱6的侧面的中端贴装有热电偶20，所述催化柱6内置于管式炉5的炉腔内，所述催化柱6的进气端通过管道连接混气罐4的出气口，所述混气罐4的进气口通过两组阀门组件3连接氪气压力瓶1和氧气压力瓶2的出气口，所述催化柱6的出气端连接三向阀一7的一端，所述三向阀一7的另外两端连接回收管路8和分子筛柱10，且所述三向阀一7连接分子筛柱10的管路上安装有进气阀9，所述分子筛柱10的外侧缠绕有加热带11，所述分子筛柱10的出气口连接板式换热器13的进气端，所述板式换热器13的出气端连接三向阀二16的一端，且所述板式换热器13连通三向阀二16的管路上安装有甲烷传感器15，所述三向阀二16的另外两端连接有成品管路17和真空泵18。
本技术方案的工作原理为：分子筛柱10使用前，切换三向阀一7的阀路为催化柱6至回收管路8贯通，切换三向阀二16的阀路为板式换热器13至真空泵18贯通，确保阀门14关闭，开启进气阀9，启动加热带11和真空泵18，对分子筛柱10进行加热，使分子筛柱10内填装的分子筛在200℃下抽真空再生一小时，板式换热器13对进入真空泵18内的气体进行降温处理，再生结束后，复位三向阀二16，关闭进气阀9、加热带11和真空泵18；氪气压力瓶1和氧气压力瓶2内的气体经阀门组件3进入混气罐4进行混合，开启管式炉5，使混合气体进入催化柱6内催化燃烧，当热电偶20反馈催化柱6的柱温稳定的达到所需工艺温度时，切换三向阀一7的阀路，使催化柱6至分子筛柱10贯通，此时催化燃烧产生的二氧化碳和水经分子筛柱10内的分子筛吸附，高纯度的氪气经成品管路17排出收集。
实施例2：
如图1—2所示，作为上述实施例的进一步优化，一种高纯氪气气体提取装置，包括催化柱6，所述催化柱6的侧面的中端贴装有热电偶20，所述催化柱6内置于管式炉5的炉腔内，所述催化柱6的进气端通过管道连接混气罐4的出气口，所述混气罐4的进气口通过两组阀门组件3连接氪气压力瓶1和氧气压力瓶2的出气口，所述催化柱6的出气端连接三向阀一7的一端，所述三向阀一7的另外两端连接回收管路8和分子筛柱10，且所述三向阀一7连接分子筛柱10的管路上安装有进气阀9，所述分子筛柱10的外侧缠绕有加热带11，所述分子筛柱10的出气口连接板式换热器13的进气端，所述板式换热器13的出气端连接三向阀二16的一端，且所述板式换热器13连通三向阀二16的管路上安装有甲烷传感器15，所述三向阀二16的另外两端连接有成品管路17和真空泵18。所述三向阀二16的一个阀路状态为板式换热器13至成品管路17贯通，所述三向阀二16的另一个阀路状态为板式换热器13至真空泵18贯通。
实施例3：
如图1—2所示，作为上述实施例的进一步优化，一种高纯氪气气体提取装置，包括催化柱6，所述催化柱6的侧面的中端贴装有热电偶20，所述催化柱6内置于管式炉5的炉腔内，所述催化柱6的进气端通过管道连接混气罐4的出气口，所述混气罐4的进气口通过两组阀门组件3连接氪气压力瓶1和氧气压力瓶2的出气口，所述催化柱6的出气端连接三向阀一7的一端，所述三向阀一7的另外两端连接回收管路8和分子筛柱10，且所述三向阀一7连接分子筛柱10的管路上安装有进气阀9，所述分子筛柱10的外侧缠绕有加热带11，所述分子筛柱10的出气口连接板式换热器13的进气端，所述板式换热器13的出气端连接三向阀二16的一端，且所述板式换热器13连通三向阀二16的管路上安装有甲烷传感器15，所述三向阀二16的另外两端连接有成品管路17和真空泵18。所述甲烷传感器15与板式换热器13之间的连接管道上安装有阀门14。
实施例4：
如图1—2所示，作为上述实施例的进一步优化，一种高纯氪气气体提取装置，包括催化柱6，所述催化柱6的侧面的中端贴装有热电偶20，所述催化柱6内置于管式炉5的炉腔内，所述催化柱6的进气端通过管道连接混气罐4的出气口，所述混气罐4的进气口通过两组阀门组件3连接氪气压力瓶1和氧气压力瓶2的出气口，所述催化柱6的出气端连接三向阀一7的一端，所述三向阀一7的另外两端连接回收管路8和分子筛柱10，且所述三向阀一7连接分子筛柱10的管路上安装有进气阀9，所述分子筛柱10的外侧缠绕有加热带11，所述分子筛柱10的出气口连接板式换热器13的进气端，所述板式换热器13的出气端连接三向阀二16的一端，且所述板式换热器13连通三向阀二16的管路上安装有甲烷传感器15，所述三向阀二16的另外两端连接有成品管路17和真空泵18。所述三向阀一7的一个阀路状态为催化柱6至回收管路8贯通，所述三向阀一7的另一个阀路状态为催化柱6至分子筛柱10贯通。
实施例5：
如图1—2所示，作为上述实施例的进一步优化，一种高纯氪气气体提取装置，包括催化柱6，所述催化柱6的侧面的中端贴装有热电偶20，所述催化柱6内置于管式炉5的炉腔内，所述催化柱6的进气端通过管道连接混气罐4的出气口，所述混气罐4的进气口通过两组阀门组件3连接氪气压力瓶1和氧气压力瓶2的出气口，所述催化柱6的出气端连接三向阀一7的一端，所述三向阀一7的另外两端连接回收管路8和分子筛柱10，且所述三向阀一7连接分子筛柱10的管路上安装有进气阀9，所述分子筛柱10的外侧缠绕有加热带11，所述分子筛柱10的出气口连接板式换热器13的进气端，所述板式换热器13的出气端连接三向阀二16的一端，且所述板式换热器13连通三向阀二16的管路上安装有甲烷传感器15，所述三向阀二16的另外两端连接有成品管路17和真空泵18。所述阀门组件3包括减压阀31、手动阀32、质量流量控制器33和单向阀34，且所述减压阀31、手动阀32、质量流量控制器33和单向阀34依次安装在氪气压力瓶1与混气罐4以及氧气压力瓶2与混气罐4之间的管道上。
实施例6：
如图1—2所示，作为上述实施例的进一步优化，一种高纯氪气气体提取装置，包括催化柱6，所述催化柱6的侧面的中端贴装有热电偶20，所述催化柱6内置于管式炉5的炉腔内，所述催化柱6的进气端通过管道连接混气罐4的出气口，所述混气罐4的进气口通过两组阀门组件3连接氪气压力瓶1和氧气压力瓶2的出气口，所述催化柱6的出气端连接三向阀一7的一端，所述三向阀一7的另外两端连接回收管路8和分子筛柱10，且所述三向阀一7连接分子筛柱10的管路上安装有进气阀9，所述分子筛柱10的外侧缠绕有加热带11，所述分子筛柱10的出气口连接板式换热器13的进气端，所述板式换热器13的出气端连接三向阀二16的一端，且所述板式换热器13连通三向阀二16的管路上安装有甲烷传感器15，所述三向阀二16的另外两端连接有成品管路17和真空泵18。所述催化柱6的中部装填有粒长50——100mm的钯催化剂21，且剩余腔内体积填充有石英微球22。
本实用新型的工作原理及使用流程：分子筛柱10使用前，切换三向阀一7的阀路为催化柱6至回收管路8贯通，切换三向阀二16的阀路为板式换热器13至真空泵18贯通，确保阀门14关闭，开启进气阀9，启动加热带11和真空泵18，对分子筛柱10进行加热，使分子筛柱10内填装的分子筛在200℃下抽真空再生一小时，板式换热器13对进入真空泵18内的气体进行降温处理，再生结束后，复位三向阀二16，关闭进气阀9、加热带11和真空泵18；氪气压力瓶1和氧气压力瓶2内的气体经阀门组件3进入混气罐4进行混合，开启管式炉5，使混合气体进入催化柱6内催化燃烧，当热电偶20反馈催化柱6的柱温稳定的达到所需工艺温度时，切换三向阀一7的阀路，使催化柱6至分子筛柱10贯通，此时催化燃烧产生的二氧化碳和水经分子筛柱10内的分子筛吸附，高纯度的氪气经成品管路17排出收集。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种高纯氪气气体提取装置，其特征在于：包括催化柱（6），所述催化柱（6）的侧面的中端贴装有热电偶（20），所述催化柱（6）内置于管式炉（5）的炉腔内，所述催化柱（6）的进气端通过管道连接混气罐（4）的出气口，所述混气罐（4）的进气口通过两组阀门组件（3）连接氪气压力瓶（1）和氧气压力瓶（2）的出气口，所述催化柱（6）的出气端连接三向阀一（7）的一端，所述三向阀一（7）的另外两端连接回收管路（8）和分子筛柱（10），且所述三向阀一（7）连接分子筛柱（10）的管路上安装有进气阀（9），所述分子筛柱（10）的外侧缠绕有加热带（11），所述分子筛柱（10）的出气口连接板式换热器（13）的进气端，所述板式换热器（13）的出气端连接三向阀二（16）的一端，且所述板式换热器（13）连通三向阀二（16）的管路上安装有甲烷传感器（15），所述三向阀二（16）的另外两端连接有成品管路（17）和真空泵（18）。
2.根据权利要求1所述的一种高纯氪气气体提取装置，其特征在于：所述三向阀二（16）的一个阀路状态为板式换热器（13）至成品管路（17）贯通，所述三向阀二（16）的另一个阀路状态为板式换热器（13）至真空泵（18）贯通。
3.根据权利要求1所述的一种高纯氪气气体提取装置，其特征在于：所述甲烷传感器（15）与板式换热器（13）之间的连接管道上安装有阀门（14）。
4.根据权利要求1所述的一种高纯氪气气体提取装置，其特征在于：所述三向阀一（7）的一个阀路状态为催化柱（6）至回收管路（8）贯通，所述三向阀一（7）的另一个阀路状态为催化柱（6）至分子筛柱（10）贯通。
5.根据权利要求1所述的一种高纯氪气气体提取装置，其特征在于：所述阀门组件（3）包括减压阀（31）、手动阀（32）、质量流量控制器（33）和单向阀（34），且所述减压阀（31）、手动阀（32）、质量流量控制器（33）和单向阀（34）依次安装在氪气压力瓶（1）与混气罐（4）以及氧气压力瓶（2）与混气罐（4）之间的管道上。
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