CN219984296U - 一种氙气纯化工艺分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氙气纯化工艺分离装置，属于氙气纯化技术领域，包括箱体，所述箱体的内腔设置有密封箱，所述密封箱的中部套设有钢管，所述钢管的中部设置有活性炭，所述钢管的一端延伸至密封箱的外部且连接有进气机构，所述钢管的一端延伸至密封箱的外部且连接有排气机构。本实用新型中，在密封箱中设置硅油，利用加热装置和制冷装置对硅油进行加热和制冷，利用加热和制冷后的硅油对钢管中的活性炭进行加热和制冷，保证该装置能够顺利进行，另外在四通导管的后端设置三个气体收集瓶，利用三个气体收集瓶分别对氪气、氦氪混合气体以及氙气进行收集，避免氦氪混合气体污染纯化的氪气，提高了该氙气纯化工艺分离装置的实用性。

Description

一种氙气纯化工艺分离装置

技术领域

本实用新型涉及氙气纯化技术领域，更具体地说，涉及一种氙气纯化工艺分离装置。

背景技术

惰性气体氙气与氪气是国民经济中重要的工业气体，由于其具有特殊的物理性质，在电子、医学、电光源、气体激光器、等离子流与半导体等领域具有广泛应用，空气中氪、氙浓度较低，直接从空气中分离出氪和氙比较困难，现有技术是空气样品经过分子筛除去水和二氧化碳后，低温精馏把氪、氙与空气中其它主要成分分开，实现氪、氙的浓缩，再对氪、氙进行分离。

经检索，公告号为CN102389683B的发明专利公开了一种用活性炭分离氪和氙的方法和装置，该方法和装置将活性炭吸附柱冷却至-80℃，时间稳定5min后开始通入氪、氙混合气进行吸附；再利用氪、氙气体在活性炭上的脱附温度不同进行分离，从而实现氪、氙气体的富集和分离；基于此方法的分离装置，设计合理，简单易操作；另外，该专利仅使用活性炭一种吸附剂，并且对活性炭的再生温度为200℃，不使用过高的再生温度，降低了方法的复杂性和实现难度。但是上述专利存在以下不足：利用水浴对活性炭吸附柱进行加热，水常压只能加热到100℃左右，影响对活性炭吸附柱的加热，没有分别对氦氪混合气体进行单独回收，混合气体通入到装有氪气的钢瓶中影响其纯度，为此我们提出了一种氙气纯化工艺分离装置。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种氙气纯化工艺分离装置。

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案：

一种氙气纯化工艺分离装置，包括箱体，所述箱体的内腔设置有密封箱，所述密封箱的中部套设有钢管，所述钢管的中部设置有活性炭，所述钢管的一端延伸至密封箱的外部且连接有进气机构，所述钢管的一端延伸至密封箱的外部且连接有排气机构，所述箱体的顶部设置有排真空机构，所述密封箱的内腔设置有硅油，所述密封箱的顶部设置有加热装置，所述密封箱的底部设置有制冷装置，所述密封箱的内腔设置有测温装置。

作为本实用新型的一种优选方案，所述进气机构包括固定连接在钢管一端的三通导管，所述三通导管的一端螺纹连接有氦气钢瓶，所述三通导管的另一端螺纹连接有原料气钢瓶，所述三通导管的一端设置有第一电控阀，所述三通导管的另一端设置有第二电控阀，所述三通导管的两端均延伸至箱体的外部，所述三通导管的两端均设置有减压阀。

作为本实用新型的一种优选方案，所述排气机构包括固定连接在钢管另一端的四通导管，所述四通导管的三端均延伸至箱体的外部且分别螺纹连接有气体收集瓶，所述四通导管的三端分别设置有第五电控阀，所述四通导管的中部设置有隔膜泵，所述四通导管上固定连接有导气管，所述导气管的中部设置有第六电控阀，所述第六电控阀的端部设置有TCD检测器。

作为本实用新型的一种优选方案，所述排真空机构包括固定安装在箱体顶面的真空泵，所述真空泵上固定连接有三个抽气管，其中一个所述抽气管的一端与四通导管相连接，其中另外两个所述抽气管与三通导管相连接，三个所述抽气管上均设置有第七电控阀，所述三通导管上且位于两个抽气管之间设置有质量流量控制器，所述三通导管上靠近钢管的一端设置有第三电控阀，所述四通导管上靠近钢管的一端设置有第四电控阀。

作为本实用新型的一种优选方案，所述箱体内腔的底部设置有泡沫板，所述泡沫板上开设有多个放置槽，所述放置槽上放置有备用集气瓶。

作为本实用新型的一种优选方案，所述箱体的两侧分别设置有支撑板，所述氦气钢瓶、原料气钢瓶以及气体收集瓶放置到支撑板上。

相比于现有技术，本实用新型的优点在于：

本实用新型中，在密封箱中设置硅油，利用加热装置和制冷装置对硅油进行加热和制冷，利用加热和制冷后的硅油对钢管中的活性炭进行加热和制冷，保证该装置能够顺利进行，另外在四通导管的后端设置三个气体收集瓶，利用三个气体收集瓶分别对氪气、氦氪混合气体以及氙气进行收集，避免氦氪混合气体污染纯化的氪气，提高了该氙气纯化工艺分离装置的实用性。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型侧面的结构示意图；

图3为本实用新型箱体的内部示意图；

图4为本实用新型箱体的剖视示意图；

图5为本实用新型三通导管的结构示意图；

图6为本实用新型四通导管的结构示意图。

图中标号说明：

箱体；2、密封箱；3、钢管；4、活性炭；5、加热装置；6、制冷装置；7、测温装置；8、进气机构；9、排气机构；10、排真空机构；11、三通导管；12、减压阀；13、第一电控阀；14、质量流量控制器；15、氦气钢瓶；16、四通导管；17、第五电控阀；18、气体收集瓶；19、原料气钢瓶；20、导气管；21、第六电控阀；22、TCD检测器；23、隔膜泵；24、第四电控阀；25、第三电控阀；26、泡沫板；27、放置槽；28、备用集气瓶；29、第二电控阀；30、支撑板；31、真空泵；32、抽气管；33、第七电控阀。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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装置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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例：

请参阅图1-6，一种氙气纯化工艺分离装置，包括箱体1，箱体1的内腔设置有密封箱2，密封箱2的中部套设有钢管3，钢管3的中部设置有活性炭4，钢管3的一端延伸至密封箱2的外部且连接有进气机构8，钢管3的一端延伸至密封箱2的外部且连接有排气机构9，箱体1的顶部设置有排真空机构10，密封箱2的内腔设置有硅油，密封箱2的顶部设置有加热装置5，密封箱2的底部设置有制冷装置6，密封箱2的内腔设置有测温装置7。

本实施例中，零下40度是硅油的冰点，硅油纸最大受热温度范围在220-250度，满足对活性炭4进行加热以及降温的温度要求，另外利用测温装置7对密封箱2内腔的硅油温度进行检测。

具体的，请参阅图1、图2和图5，进气机构8包括固定连接在钢管3一端的三通导管11，三通导管11的一端螺纹连接有氦气钢瓶15，三通导管11的另一端螺纹连接有原料气钢瓶19，三通导管11的一端设置有第一电控阀13，三通导管11的另一端设置有第二电控阀29，三通导管11的两端均延伸至箱体1的外部，三通导管11的两端均设置有减压阀12。

具体的，请参阅图1、图2和图6，排气机构9包括固定连接在钢管3另一端的四通导管16，四通导管16的三端均延伸至箱体1的外部且分别螺纹连接有气体收集瓶18，四通导管16的三端分别设置有第五电控阀17，四通导管16的中部设置有隔膜泵23，四通导管16上固定连接有导气管20，导气管20的中部设置有第六电控阀21，第六电控阀21的端部设置有TCD检测器22。

本实施例中，三个气体收集瓶18分别对分离的氪气、氦氪混合气体以及氙气进行回收。

具体的，请参阅图1、图3、图5和图6，排真空机构10包括固定安装在箱体1顶面的真空泵31，真空泵31上固定连接有三个抽气管32，其中一个抽气管32的一端与四通导管16相连接，其中另外两个抽气管32与三通导管11相连接，三个抽气管32上均设置有第七电控阀33，三通导管11上且位于两个抽气管32之间设置有质量流量控制器14，三通导管11上靠近钢管3的一端设置有第三电控阀25，四通导管16上靠近钢管3的一端设置有第四电控阀24。

本实施例中，活性炭4在使用前需将密封箱2内腔的硅油以及活性炭4加热到200℃保持30min，利用真空泵31对钢管3抽真空到＜1kPa，对钢管3的内腔以及活性炭4除杂，恢复活性炭4的活性。

具体的，请参阅图3，箱体1内腔的底部设置有泡沫板26，泡沫板26上开设有多个放置槽27，放置槽27上放置有备用集气瓶28。

本实施例中，通过泡沫板26对备用集气瓶28进行放置，以便及时对备用集气瓶28进行取用。

具体的，请参阅图2，箱体1的两侧分别设置有支撑板30，氦气钢瓶15、原料气钢瓶19以及气体收集瓶18放置到支撑板30上。

本实施例中，利用支撑板30对氦气钢瓶15、原料气钢瓶19以及气体收集瓶18进行放置。

工作原理：使用时，首先启动加热装置5把密封箱2内腔的硅油加热到200℃保持30min，利用200℃的硅油把钢管3内腔的活性炭4加热到200℃，利用真空泵31把钢管3的内腔抽真空到＜1kPa，然后关闭加热装置5，启动制冷装置6把密封箱2内腔的硅油冷却至-80℃，利用硅油把钢管3内腔的活性炭4冷却至-80℃，时间稳定5min后开始通入氪氙混合气被活性炭4进行吸附，吸附结束后对再次启动加热装置5对硅油进行加热，将活性炭4升至30℃，45min后用隔膜泵23将氪收集至其中一个气体收集瓶18中；氪收集结束后，对硅油继续加热，使得活性炭4升温，并用氦气钢瓶15中的氦气吹扫，此时利用隔膜泵23把氦氪混合气体收集到另一个气体收集瓶18中，当活性炭4升到50℃后停止吹扫，使得活性炭4升高到200℃稳定5min，用隔膜泵23将氙气收集至最后一个气体收集瓶18中，即可。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种氙气纯化工艺分离装置，包括箱体（1），其特征在于：所述箱体（1）的内腔设置有密封箱（2），所述密封箱（2）的中部套设有钢管（3），所述钢管（3）的中部设置有活性炭（4），所述钢管（3）的一端延伸至密封箱（2）的外部且连接有进气机构（8），所述钢管（3）的一端延伸至密封箱（2）的外部且连接有排气机构（9），所述箱体（1）的顶部设置有排真空机构（10），所述密封箱（2）的内腔设置有硅油，所述密封箱（2）的顶部设置有加热装置（5），所述密封箱（2）的底部设置有制冷装置（6），所述密封箱（2）的内腔设置有测温装置（7）。

2.根据权利要求1所述的一种氙气纯化工艺分离装置，其特征在于：所述进气机构（8）包括固定连接在钢管（3）一端的三通导管（11），所述三通导管（11）的一端螺纹连接有氦气钢瓶（15），所述三通导管（11）的另一端螺纹连接有原料气钢瓶（19），所述三通导管（11）的一端设置有第一电控阀（13），所述三通导管（11）的另一端设置有第二电控阀（29），所述三通导管（11）的两端均延伸至箱体（1）的外部，所述三通导管（11）的两端均设置有减压阀（12）。

3.根据权利要求2所述的一种氙气纯化工艺分离装置，其特征在于：所述排气机构（9）包括固定连接在钢管（3）另一端的四通导管（16），所述四通导管（16）的三端均延伸至箱体（1）的外部且分别螺纹连接有气体收集瓶（18），所述四通导管（16）的三端分别设置有第五电控阀（17），所述四通导管（16）的中部设置有隔膜泵（23），所述四通导管（16）上固定连接有导气管（20），所述导气管（20）的中部设置有第六电控阀（21），所述第六电控阀（21）的端部设置有TCD检测器（22）。

4.根据权利要求3所述的一种氙气纯化工艺分离装置，其特征在于：所述排真空机构（10）包括固定安装在箱体（1）顶面的真空泵（31），所述真空泵（31）上固定连接有三个抽气管（32），其中一个所述抽气管（32）的一端与四通导管（16）相连接，其中另外两个所述抽气管（32）与三通导管（11）相连接，三个所述抽气管（32）上均设置有第七电控阀（33），所述三通导管（11）上且位于两个抽气管（32）之间设置有质量流量控制器（14），所述三通导管（11）上靠近钢管（3）的一端设置有第三电控阀（25），所述四通导管（16）上靠近钢管（3）的一端设置有第四电控阀（24）。

5.根据权利要求1所述的一种氙气纯化工艺分离装置，其特征在于：所述箱体（1）内腔的底部设置有泡沫板（26），所述泡沫板（26）上开设有多个放置槽（27），所述放置槽（27）上放置有备用集气瓶（28）。

6.根据权利要求4所述的一种氙气纯化工艺分离装置，其特征在于：所述箱体（1）的两侧分别设置有支撑板（30），所述氦气钢瓶（15）、原料气钢瓶（19）以及气体收集瓶（18）放置到支撑板（30）上。