CN107473192A - 一种节能高效的氦气纯化装置 - Google Patents

一种节能高效的氦气纯化装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107473192A
CN107473192A CN201710880618.5A CN201710880618A CN107473192A CN 107473192 A CN107473192 A CN 107473192A CN 201710880618 A CN201710880618 A CN 201710880618A CN 107473192 A CN107473192 A CN 107473192A
Authority
CN
China
Prior art keywords
helium
vacuum
energy
saving
purification devices
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710880618.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107473192B (zh
Inventor
石玉洋
欧阳峥嵘
李俊杰
石磊
匡大志
艾鑫
陈旭恒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Original Assignee
Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hefei Institutes of Physical Science of CAS filed Critical Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Priority to CN201710880618.5A priority Critical patent/CN107473192B/zh
Publication of CN107473192A publication Critical patent/CN107473192A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107473192B publication Critical patent/CN107473192B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B23/00—Noble gases; Compounds thereof
    • C01B23/001—Purification or separation processes of noble gases
    • C01B23/0036—Physical processing only
    • C01B23/0052—Physical processing only by adsorption in solids

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

本发明公开了一种节能高效的氦气纯化装置，包括有具有真空夹层的真空桶体，所述真空筒体的上端安装有封头，其特征在于：所述真空桶体内的下方安装有由吸附子单元组成的吸附模块，所述吸附模块底端的真空桶体内连通有液氮导流管，所述真空桶体内吸附模块的上方架设有双套管节能器，所述双套管节能器由同心的内管和外管盘旋组成，其内管和外管同步缠绕，所述内管的上端口为脏氦气进气口，外管的上端口为纯氦气出气口，所述节能器内、外管的下端口分别与缠绕在吸附模块上的氦气管道连通。本发明结构设计合理，降低了氦气***的能量损失，提高了氦气***的工作效率，其装置易于安装，便于运行，可适用于不同型号的纯化***。

Description

一种节能高效的氦气纯化装置
技术领域：
本发明涉及一种气体纯化装置，主要涉及一种节能高效的氦气纯化装置。
背景技术：
氦气是低温***的必不可少的工作媒介，制冷机可实现氦气的液化，并且为科学研究以及航空航天等重要领域提供极低温的实验条件。氦气是有限的稀缺资源，氦气的循环使用是保持可持续发展的必要手段。氦气液化***对氦气的纯度要求较高，具体如下：氢含量，ppm ≤0.1、氧氩含量，ppm ≤0.5、氮含量，ppm ≤1、一氧化碳，ppm ≤0.1、二氧化碳，ppm ≤0.2、水分含量，ppm ≤1。工艺流程中被污染的氦气，若继续使用对***有很大的安全隐患，甚至导致设备报废等风险，如果将污染的氦气直接排放大气，对企业来说也是一种巨大的浪费。若有一种高效的氦气纯化装置即可解决上述的问题。
研究表明，在液氮的温区可降低物质的化学活性，避免化学吸附；有利于加快吸附速率并避免氦气的二次污染。虽然液氮温区对氦气的纯化有积极作用，但纯化后的氦气温度接近77k，可能使得氦气的回收***结冰。针对上述情况，本发明不仅实现了氦气在液氮温区的纯化，同时保证了纯化后的氦气温度接近常温，较好的保护氦气纯化***的管道和设备。此节能高效的氦气纯化装置可广泛应用于军工、科研、石化、制冷、医疗、半导体、管道检漏、超导实验、金属制造、深海潜水、高精度焊接、光电子产品生产等重要领域。
发明内容：
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种节能高效的氦气纯化装置，便于安装、运行成本低，提高纯氦***的回收率。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种节能高效的氦气纯化装置，包括有具有真空夹层的真空桶体，所述真空筒体的上端安装有封头，其特征在于：所述真空桶体内的下方安装有由吸附子单元组成的吸附模块，所述吸附模块底端的真空桶体内连通有液氮导流管，所述真空桶体内吸附模块的上方架设有双套管节能器，所述双套管节能器由同心的内管和外管盘旋组成，其内管和外管同步缠绕，所述内管的上端口为脏氦气进气口，外管的上端口为纯氦气出气口，所述节能器内、外管的下端口分别与缠绕在吸附模块上的氦气管道连通。
所述的真空桶体由内桶壁和外桶壁以及其之间的真空夹层组成，所述真空桶的内壁上包裹有绝热材料，所述真空夹层内连通有抽空嘴，所述抽空嘴通过管道与真空泵连接，所述封头为圆形封头，其可拆卸安装在真空桶体的上端部。
所述的真空桶体侧壁上安装有液位计。
所述的双套管节能器通过刚性拉丝悬挂在封头下方，所述封头上设有内管和外管的进出口，且其内管和外管盘旋的圈数可调。
所述的双套管节能器中的内管和外管的管径之比为1:1.6。
所述双套管节能器中的外管外包裹有绝热材料。
所述的吸附子单元均包括有筒体，所述筒体内填充有吸附材料。
所述的吸附材料为氧化铝或活性炭。
所述的与内管连接的氦气管道缠绕从上至下间隔式缠绕在吸附模块上，缠绕至底端后氦气管道依次穿过每个吸附单元的筒体内，穿过最后一个吸附单元后的氦气管道与外管连通。
其原理是：通过液氮导流管向桶内输液氮将吸附模块浸泡在液氮内，液氮输入量通过液位计控制。脏氦气通过双套管节能器的内管进入吸附模块，纯氦气通过双套管节能器的外管输出。常温的脏氦气通过节能器的内管，即可与节能器外管中逆流的低温纯氦气进行热量交换，使得脏氦气进入吸附模块前的温度接近77k，同时使得纯氦气出节能器的温度接近常温，既保证了吸附效率，又解决了纯化***管道和设备的结冰问题。
本发明的优点是：
1本发明提供一种节能高效的氦气纯化装置，利用双套管节能器管道盘旋圈数可调性，实现脏氦气和纯氦气的充分换热，提高纯化效率且保护设备安全，大幅度降低液氮的蒸发率，减少液氦的用量。
2此装置降低氦气***的能量损失、提高氦气***的工作效率，装置易于安装，便于运行，可适用于不同型号的纯化***。
附图说明：
图1为本发明的主视图。
图2为本发明的右视图。
图3为本发明的俯视图。
具体实施方式：
参见附图。
一种节能高效的氦气纯化装置，包括有具有真空夹层的真空桶体，所述真空筒体的上端安装有封头1，所述真空桶体内的下方安装有由吸附子单元11组成的吸附模块14，所述吸附模块14底端的真空桶体内连通有液氮导流管12，所述真空桶体内吸附模块14的上方架设有双套管节能器13，所述双套管节能器13由同心的内管7和外管8盘旋组成，其内管7和外管8同步缠绕，所述内管7的上端口为脏氦气进气口，外管的上端口为纯氦气出气口，所述节能器内、外管7、8的下端口分别与缠绕在吸附模块14上的氦气管道连通。
所述的真空桶体由内桶壁2和外桶壁3以及其之间的真空夹层4组成，所述真空桶的内壁上包裹有绝热材料，所述真空夹层4内连通有抽空嘴6，所述抽空嘴6通过管道与真空泵连接，所述封头1为圆形封头，其可拆卸安装在真空桶体的上端部。
所述的真空桶体侧壁上安装有液位计5。
所述的双套管节能器13通过刚性拉丝悬挂在封头1下方，所述封头1上设有内管和外管的进出口16、17，且其内/7和外管8盘旋的圈数可调。
所述的双套管节能器13中的内管和外管的管径之比为1:1.6。
所述双套管节能器13中的外管外包裹有绝热材料。
所述的吸附子单元11均包括有筒体，所述筒体内填充有吸附材料。
所述的吸附材料为氧化铝或活性炭。
所述的与内管7连接的氦气管道缠绕从上至下间隔式缠绕在吸附模块14上，缠绕至底端后氦气管道依次穿过每个吸附单元的筒体内，穿过最后一个吸附单元后的纯氦气管道与外管8连通。
通过液氮导流管12向桶内输液氮将吸附模块14浸泡在液氮内，液氮输入量通过液位计5控制。脏氦气9通过双套管节能器13的内管7进入吸附模块，纯氦气10通过双套管节能器13的外管8输出。
常温的脏氦气通过节能器的内管，即可与节能器外管中逆流的低温纯氦气进行热量交换，使得脏氦气进入吸附模块前的温度接近77k，同时使得纯氦气出节能器的温度接近常温，既保证了吸附效率，又解决了纯化***管道和设备的结冰问题。利用双套管节能器13管道盘旋圈数可调性，实现脏氦气和纯氦气的充分换热，提高纯化效率且保护设备安全，大幅度降低液氮的蒸发率，减低液氦的用量。双套管节能器的内管和外管的管径之比为1:1.6，内管输入常温的气体，外管和内管夹层的环形流道中输出低温气体，环形流道使进气体剧烈扰动，提高二者的换热效率。本发明的节能高效氦气纯化装置，降低氦气***的能量损失、提高氦气***的工作效率，装置易于安装，便于运行，可适用于不同型号的纯化***。
在本实施例中，双套管节能器13的圈数，可根据纯化氦气流量的变化而调整， 从而确保纯化氦气的温度接近常温。节能器通过刚性拉丝悬挂方与封头下方，拉丝保持一定的伸缩余量应对温度形变。同时在节能器套外管8包裹绝热材料，防止套管和内桶壁2磨损，破坏节能器的铜管。抽空嘴6要严格密封，夹层内真空度4的下降会导致大量冷量损失，真空的内桶需要包裹绝热材料，降低辐射传热。液氮导入过程需要受过培训的专业人员，以免造成不必要的经济损失和人员“烫伤”。

Claims (9)

1.一种节能高效的氦气纯化装置，包括有具有真空夹层的真空桶体，所述真空筒体的上端安装有封头，其特征在于：所述真空桶体内的下方安装有由吸附子单元组成的吸附模块，所述吸附模块底端的真空桶体内连通有液氮导流管，所述真空桶体内吸附模块的上方架设有双套管节能器，所述双套管节能器由同心的内管和外管盘旋组成，其内管和外管同步缠绕，所述内管的上端口为脏氦气进气口，外管的上端口为纯氦气出气口，所述节能器内、外管的下端口分别与缠绕在吸附模块上的氦气管道连通。
2.根据权利要求1所述的节能高效的氦气纯化装置，其特征在于：所述的真空桶体由内桶壁和外桶壁以及其之间的真空夹层组成，所述真空桶的内壁上包裹有绝热材料，所述真空夹层内连通有抽空嘴，所述抽空嘴通过管道与真空泵连接，所述封头为圆形封头，其可拆卸安装在真空桶体的上端部。
3.根据权利要求1所述的节能高效的氦气纯化装置，其特征在于：所述的真空桶体侧壁上安装有液位计。
4.根据权利要求1所述的节能高效的氦气纯化装置，其特征在于：所述的双套管节能器通过刚性拉丝悬挂在封头下方，所述封头上设有内管和外管的进出口，且其内管和外管盘旋的圈数可调。
5.根据权利要求1所述的节能高效的氦气纯化装置，其特征在于：所述的双套管节能器中的内管和外管的管径之比为1:1.6。
6.根据权利要求1所述的节能高效的氦气纯化装置，其特征在于：所述双套管节能器中的外管外包裹有绝热材料。
7.根据权利要求1所述的节能高效的氦气纯化装置，其特征在于：所述的吸附子单元均包括有筒体，所述筒体内填充有吸附材料。
8.根据权利要求7所述的节能高效的氦气纯化装置，其特征在于：所述的吸附材料为氧化铝或活性炭。
9.根据权利要求7所述的节能高效的氦气纯化装置，其特征在于：所述的与内管连接的氦气管道缠绕从上至下间隔式缠绕在吸附模块上，缠绕至底端后氦气管道依次穿过每个吸附单元的筒体内，穿过最后一个吸附单元后的氦气管道与外管连通。
CN201710880618.5A 2017-09-26 2017-09-26 一种节能高效的氦气纯化装置 Active CN107473192B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710880618.5A CN107473192B (zh) 2017-09-26 2017-09-26 一种节能高效的氦气纯化装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710880618.5A CN107473192B (zh) 2017-09-26 2017-09-26 一种节能高效的氦气纯化装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107473192A true CN107473192A (zh) 2017-12-15
CN107473192B CN107473192B (zh) 2020-07-14

Family

ID=60587365

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710880618.5A Active CN107473192B (zh) 2017-09-26 2017-09-26 一种节能高效的氦气纯化装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107473192B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110308175A (zh) * 2019-07-29 2019-10-08 中国科学院合肥物质科学研究院 一种液氦贮存以及液氦温区下多层绝热材料测试的装置
CN112978692A (zh) * 2021-03-04 2021-06-18 北京高麦克仪器科技有限公司 780氦气纯化器

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05277325A (ja) * 1992-03-30 1993-10-26 Nippon Sanso Kk ヘリウムガス精製装置及びその運転方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05277325A (ja) * 1992-03-30 1993-10-26 Nippon Sanso Kk ヘリウムガス精製装置及びその運転方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张卓 等: "80K外置式低温纯化器设计", 《中国核科学技术进展报告》 *
金弢: "氦气低温纯化器的设计和研制", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110308175A (zh) * 2019-07-29 2019-10-08 中国科学院合肥物质科学研究院 一种液氦贮存以及液氦温区下多层绝热材料测试的装置
CN110308175B (zh) * 2019-07-29 2024-02-02 中国科学院合肥物质科学研究院 一种液氦贮存以及液氦温区下多层绝热材料测试的装置
CN112978692A (zh) * 2021-03-04 2021-06-18 北京高麦克仪器科技有限公司 780氦气纯化器

Also Published As

Publication number Publication date
CN107473192B (zh) 2020-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN204026132U (zh) 一种新型吸附天然气储罐
CN107473192A (zh) 一种节能高效的氦气纯化装置
CN104174251B (zh) 一种耦合法油气回收装置
CN102311104A (zh) 浮空器内囊氦气在线回收和纯化的装置
CN204588705U (zh) 一种氦气低温纯化装置
CN207153711U (zh) 一种化学实验废液处理罐
CN203777894U (zh) 一种处理放射性惰性气体的新型低温活性炭吸附装置
CN201297491Y (zh) 氩气回收净化装置
CN204182262U (zh) 一种耦合法油气回收装置
CN206601044U (zh) 一种废气氢气回收燃烧装置
CN106621745A (zh) 一种竹节串联组合式抽真空尾气净化管
CN207237630U (zh) 一种铝灰氨吸收装置
CN105090923A (zh) 一种高效节能的铸铝体
CN206499996U (zh) 一种冷凝吸附吸附冷凝交变式油气回收装置
CN210145784U (zh) 一种丁辛醇尾气冷凝回收装置
CN211450333U (zh) 大型常压液氩储罐及其氩气自回收装置
CN205676156U (zh) 可用于空气制冷的变压吸附制氮***
CN107631486A (zh) 一种真空管太阳能集热装置
CN210424475U (zh) 一种二氧化碳液化储罐
CN202265411U (zh) 浮空器内囊氦气在线回收和纯化的装置
CN210795773U (zh) 用于氦气回收***的氦气提纯装置
CN218530361U (zh) 一种车间尾气处理装置
CN206823216U (zh) 一种能提高mve纯度的处理装置
CN104128071A (zh) 一种氦气提纯装置
CN108799064A (zh) 一种压缩机的冷却装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant