CN102910600A

CN102910600A - 一种提纯气体的装置

Info

Publication number: CN102910600A
Application number: CN2012104787267A
Authority: CN
Inventors: 陈静; 陈明月; ***
Original assignee: HEILONGJIANG PROVINCE AND RUSSIA INDUSTRIAL TECHNOLOGY COOPERATION CENTER
Current assignee: HEILONGJIANG PROVINCE AND RUSSIA INDUSTRIAL TECHNOLOGY COOPERATION CENTER
Priority date: 2012-11-22
Filing date: 2012-11-22
Publication date: 2013-02-06

Abstract

一种提纯气体的装置，涉及提纯气体的装置的领域。本发明是要解决现有的提纯气体的装置存在着生产过程中有停顿，操作过程复杂，装置中的气体提纯物质的利用率不高和利用周期短，使得气体提纯效率低，提纯后的气体的纯度不能满足实际合金生产的需要的问题，一种提纯气体的装置，是由进气管路，第一阀门，反应器壳体，环式加热器，颗粒物质，环式冷却器，第一过滤器，第二阀门，湿度计，出气管路，第一旁路，第三阀门，第二旁路，第二过滤器和第四阀门组成。本发明应用于半导体和合金领域。

Description

一种提纯气体的装置

技术领域

一种提纯气体的装置涉及提纯气体的装置。

背景技术

在钛、镐、高纯合金生产以及真空熔铸过程中，采用惰性气体为保护气体，特别是在高纯钛、镁、原子能级的锆、合金以及真空熔铸过程中。在市售的惰性气体中含有少量的杂质气体（如氧气、氢气、水等），在生产过程中杂质气体在高温下与生产的金属进行反应（在实际生产中，控制温度大于1000℃），从而降低产品的品质，为了得到高品质的产品减少从保护气体带入的杂质的含量，要求保护气体和原料的杂质含量尽量的少，特别是部分杂质直接影响产品的性能，如在海绵钛、海绵锆生产中氧的含量直接影响产品的硬度。

目前在这一类的生产中大都直接采用外购的惰性气体作为保护性气体，其中保护的惰性气体杂质气体基本都进入产品中。所以从降低产品的杂质含量提供产品质量的角度考虑必须探索与开发新的工艺方法来净化提纯保护性惰性气体，提高惰性气体的品质。而现有的提纯气体的装置存在着生产过程中有停顿，操作过程复杂，装置中的气体提纯物质的利用率不高，利用周期短的问题，使得气体提纯效率低，提纯后的气体的纯度不能满足实际合金生产的需要。

发明内容

本发明是要解决现有的提纯气体的装置存在着生产过程中有停顿，操作过程复杂，装置中的气体提纯物质的利用率不高和利用周期短，使得气体提纯效率低，提纯后的气体的纯度不能满足实际合金生产的需要的技术问题，而提供了一种提纯气体的装置。

一种提纯气体的装置，是由进气管路，第一阀门，反应器壳体，加热器，颗粒物质，冷却器，第一过滤器，第二阀门，湿度计，出气管路，第一旁路，第三阀门，第二旁路，第二过滤器和第四阀门组成，其中，反应器壳体为圆柱状，反应器壳体充满用于提纯气体的颗粒物质，进气管路与反应器壳体的上底面连通，出气管路与反应器壳体的下底面连通，在反应器壳体左半部分的侧面设置加热器，在反应器壳体右半部分的侧面设置冷却器，加热器和冷却器可以互换位置，在进气管路上从左至右依次设置有连通第一旁路起始端的三通接头Ⅰ、第一阀门和连通第二旁路起始端的三通接头Ⅱ，在出气管路上从左至右依次设置有连通第一旁路末端的三通接头Ⅲ、第一过滤器、第二阀门、连通第二旁路末端的三通接头Ⅳ和湿度计，在第一旁路上设置有阀门，在第二旁路上从左端到右端依次设置第二过滤器和第四阀门。

工作原理：本发明提供的一种提纯气体的装置的工作方式为：工作方式一：、首先，打开第一阀门和第二阀门，关闭第三阀门和第四阀门，开启加热器和冷却器，待提纯气体从进气管路的进气端通入，经过第一阀门进入反应器壳体，经过颗粒物质净化提纯后，从反应器壳体的出气端进入出气管路，从左至右依次经过第一过滤器、第二阀门和湿度计，然后在出气管路的出气端收集气体；工作方式二：当湿度计显示的湿度超标时，停止通入待提纯气体，关闭第一阀门和第二阀门，将冷却器与加热器互换位置，打开第三阀门和第四阀门，将待提纯气体从进气管路的进气端通入，进入第一旁路，经过第三阀门，进入出气管路的左端后，从右至左进入反应器壳体中，经过颗粒物质净化提纯后，进入进气管路的右端，进入第二旁路，从左至右依次经过第二过滤器和第四阀门后，进入出气管路的中间部分，气体流经湿度计后，在出气管路的末端收集气体，当湿度计显示的湿度再次超标时，重复工作方式一。

本发明的优点：一、本发明提供的一种提纯气体的装置，通过调节加热器和冷却器的位置，将生产过程分为两条线路，使得气体提纯物质的利用率大大提高，气体提纯物质的利用周期变长，气体的提纯过程没有停顿；二、本发明提供的一种提纯气体的装置，由于装置中外接了湿度计，可以通过湿度计随时掌握气体提纯的程度，操作简便；三、本发明提供的一种提纯气体的装置，提纯气体的纯度可达到99.999%。

附图说明

图1为本发明的一种提纯气体的装置示意图。

图2为图1中的A-A面的剖视图。

图3为本发明的一种提纯气体的装置工作方式一的示意图。

图4为本发明的一种提纯气体的装置工作方式二的示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1、图2、图3和图4，本实施方式是一种提纯气体的装置，一种提纯气体的装置，是由进气管路1，第一阀门2，反应器壳体3，加热器4，颗粒物质5，冷却器6，第一过滤器7，第二阀门8，湿度计9，出气管路10，第一旁路11，第三阀门12，第二旁路13，第二过滤器14和第四阀门15组成，其中，反应器壳体3为圆柱状，反应器壳体3充满用于提纯气体的颗粒物质5，进气管路1与反应器壳体3的上底面连通，出气管路10与反应器壳体3的下底面连通，在反应器壳体3左半部分的侧面设置加热器4，在反应器壳体3右半部分的侧面设置冷却器6，加热器4和冷却器6可以互换位置，在进气管路1上从左至右依次设置有连通第一旁路11起始端的三通接头Ⅰ、第一阀门2和连通第二旁路13起始端的三通接头Ⅱ，在出气管路10上从左至右依次设置有连通第一旁路11末端的三通接头Ⅲ、第一过滤器7、第二阀门8、连通第二旁路13末端的三通接头Ⅳ和湿度计9，在第一旁路上设置有阀门12，在第二旁路上从左端到右端依次设置第二过滤器14和第四阀门15。

本实施方式提供的一种提纯气体的装置的工作方式为：

工作方式一：首先，打开第一阀门2和第二阀门8，关闭第三阀门12和第四阀门15，开启加热器4和冷却器6，待提纯气体从进气管路1的进气端通入，经过第一阀门2进入反应器壳体3，经过颗粒物质5净化提纯后，从反应器壳体3的出气端进入出气管路10，从左至右依次经过第一过滤器7、第二阀门8和湿度计9，然后在出气管路10的出气端收集气体；

工作方式二：当湿度计显示的湿度超标时，关闭第一阀门2和第二阀门8，将冷却器6与加热器4互换位置，打开第三阀门12和第四阀门15，将待提纯气体从进气管路1的进气端通入，进入第一旁路11，经过第三阀门12，进入出气管路10的左端后，从右至左进入反应器壳体3中，经过颗粒物质5净化提纯后，进入进气管路1的右端，进入第二旁路13，从左至右依次经过第二过滤器14和第四阀门15后，进入出气管路10的中间部分，气体流经湿度计9后，在出气管路10的末端收集气体，当湿度计显示的湿度再次超标时，重复工作方式一。

本实施方式提供的一种提纯气体的装置的优点：一、通过调节加热器和冷却器的位置，将生产过程分为两条线路，使得气体提纯物质的利用率大大提高，气体提纯物质的利用周期变长，气体的提纯过程没有停顿；二、由于装置中外接了湿度计，可以通过湿度计随时掌握气体提纯的程度，操作简便；三、提纯气体的纯度可达到99.999%。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于，所述的颗粒物质5为钙屑和陶瓷颗粒的混合物。其它与具体实施方式一相同。

本实施方式所述的采用钙屑和陶瓷颗粒的混合物为颗粒物质5的提纯气体的工作机理为：过程一、通过加热器4对反应器壳体3左半部分的侧面加热至反应器壳体3内部左半部分的钙屑中的钙蒸发，当待提纯气体进入反应器壳体3中时，与钙蒸汽混合，一部分钙蒸汽与气体中的杂质反应变成固体并沉积下来，未反应的部分钙蒸汽与提纯的气体进入反应器壳体3的右半部分，通过冷却器6对反应器壳体3右半部份的侧面进行冷却，使得未反应的部分钙蒸汽又变成固体沉积在陶瓷颗粒的表面形成钙屑，而提纯的气体从反应器壳体3的右端通出；过程二、当湿度计显示的湿度超标时，将加热器4和冷却器6交换位置，通过加热器4对反应器壳体3右半部分的侧面加热至反应器壳体3内部右半部分的钙屑中的钙蒸发，待提纯气体进入反应器壳体3中时，与钙蒸汽混合，一部分钙蒸汽与气体中的杂质反应变成固体并沉积下来，未反应的部分钙蒸汽与提纯的气体进入反应器壳体3的左半部分，通过冷却器6对反应器壳体3左半部份的侧面进行冷却，使得未反应的部分钙蒸汽又变成固体沉积在陶瓷颗粒的表面形成钙屑，而提纯的气体从反应器壳体3的右端通出，当湿度计显示的湿度超标时，将加热器4和冷却器6交换位置，重复过程一。

本实施方式的待提纯气体为惰性气体或氢气，提纯气体的装置可去除惰性气体或氢气中所含的杂质氧气和杂质水蒸汽。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二的不同点在于，所述的颗粒物质5中钙屑与陶瓷颗粒的质量比为1:（0.2~5）。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一的不同点在于，所述的加热器4为紧贴在反应器壳体侧面的环状加热器。其它与具体实施方式一至三相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一的不同点在于，所述的加热器4可沿着反应器壳体3的轴向进行移动。其它与具体实施方式一至四相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一的不同点在于，所述的冷却器6为紧贴在反应器壳体3侧面的环状冷却器。其它与具体实施方式一至五相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一的不同点在于，所述的冷却器6为可拆卸式的。其它与具体实施方式一至六相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一的不同点在于，所述的反应器壳体3的横截面的直径为50cm~150cm。其它与具体实施方式一至七相同。

采用下述试验验证本发明效果：

试验一：采用本发明提供的一种提纯气体的装置提纯市***为90%的氩气；其中，颗粒物质5由按质量比为1:1的钙屑和陶瓷颗粒组成；加热器4为紧贴在反应器壳体侧面的环状加热器且可沿着反应器壳体3的轴向进行移动；冷却器6为紧贴在反应器壳体3侧面的环状冷却器且为可拆卸式的。

本试验所述的采用钙屑和陶瓷颗粒的混合物为颗粒物质5的提纯气体的工作过程为：过程一、通过加热器4对反应器壳体3左半部分的侧面加热至反应器壳体3内部左半部分的钙屑中的钙蒸发，当待提纯气体进入反应器壳体3中时，与钙蒸汽混合，一部分钙蒸汽与气体中的杂质反应变成固体并沉积下来，未反应的部分钙蒸汽与提纯的气体进入反应器壳体3的右半部分，通过冷却器6对反应器壳体3右半部份的侧面进行冷却，使得未反应的部分钙蒸汽又变成固体沉积在陶瓷颗粒的表面形成钙屑，而提纯的气体从反应器壳体3的右端通出；过程二、当湿度计显示的湿度超标时，将加热器4和冷却器6交换位置，通过加热器4对反应器壳体3右半部分的侧面加热至反应器壳体3内部右半部分的钙屑中的钙蒸发，待提纯气体进入反应器壳体3中时，与钙蒸汽混合，一部分钙蒸汽与气体中的杂质反应变成固体并沉积下来，未反应的部分钙蒸汽与提纯的气体进入反应器壳体3的左半部分，通过冷却器6对反应器壳体3左半部份的侧面进行冷却，使得未反应的部分钙蒸汽又变成固体沉积在陶瓷颗粒的表面形成钙屑，而提纯的气体从反应器壳体3的右端通出，当湿度计显示的湿度超标时，将加热器4和冷却器6交换位置，重复过程一。

对本试验提纯后的氩气的纯度进行实时检测，发现无论是过程一，还是过程二中提纯出的氩气的纯度均为99.999%。

Claims

1.一种提纯气体的装置，其特征在于提纯气体的装置，是由进气管路（1），第一阀门（2），反应器壳体（3），加热器（4），颗粒物质（5），冷却器（6），第一过滤器（7），第二阀门（8），湿度计（9），出气管路（10），第一旁路（11），第三阀门（12），第二旁路（13），第二过滤器（14）和第四阀门（15）组成，其中，反应器壳体（3）为圆柱状，反应器壳体（3）充满用于提纯气体的颗粒物质（5），进气管路（1）与反应器壳体（3）的上底面连通，出气管路（10）与反应器壳体（3）的下底面连通，在反应器壳体（3）左半部分的侧面设置加热器（4），在反应器壳体（3）右半部分的侧面设置冷却器（6），加热器（4）与冷却器（6）可互换位置，在进气管路（1）上从左至右依次设置有连通第一旁路（11）起始端的三通接头Ⅰ、第一阀门（2）和连通第二旁路（13）起始端的三通接头Ⅱ，在出气管路（10）上从左至右依次设置有连通第一旁路（11）末端的三通接头Ⅲ、第一过滤器（7）、第二阀门（8）、连通第二旁路（13）末端的三通接头Ⅳ和湿度计（9），在第一旁路上设置有阀门（12），在第二旁路上从左端到右端依次设置第二过滤器（14）和第四阀门（15）。

2.根据权利要求1所述的一种提纯气体的装置，其特征在于所述的颗粒物质（5）为钙屑和陶瓷颗粒的混合物。

3.根据权利要求1或2所述的一种提纯气体的装置，其特征在于所述的颗粒物质（5）中钙屑与陶瓷颗粒的质量比为1:（0.2~5）。

4.根据权利要求1所述的一种提纯气体的装置，其特征在于所述的加热器（4）为紧贴在反应器壳体侧面的环状加热器。

5.根据权利要求1、2或4所述的一种提纯气体的装置，其特征在于所述的加热器（4）可沿着反应器壳体（3）的轴向进行移动。

6.根据权利要求1所述的一种提纯气体的装置，其特征在于所述的冷却器（6）为紧贴在反应器壳体（3）侧面的环状冷却器。

7.根据权利要求1、2或6所述的一种提纯气体的装置，其特征在于所述的冷却器（6）为可拆卸式的。

8.根据权利要求1、2、4或6所述的一种提纯气体的装置，其特征在于所述的反应器壳体（3）的横截面的直径为50cm~150cm。