CN214598096U - 一种用于真空变温吸附的提纯塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于真空变温吸附的提纯塔，包括筒体，所述筒体内部由内至外依次布置有吸附层、冷源层和绝热层，所述吸附层的一端与进气管连接，另一端与出气管连接，所述冷源层与制冷设备连接；所述提纯塔与再生真空泵连接。本实用新型的用于真空变温吸附的提纯塔，能用于氦气、氢气、氖气等气体的提纯，提纯效率高、提纯后气体纯度高、能耗低，节约使用成本。

Description

一种用于真空变温吸附的提纯塔

技术领域

本实用新型涉及一种用于真空变温吸附的提纯塔，属于气体提纯技术领域。

背景技术

变温吸附装置一般采用常见的双塔设计，保证一个塔处于吸附状态时，另一个塔处于脱附状态，塔内部装有活性炭、分子筛等多孔吸附材料，通过降温将除氦气外的其他杂质吸附在多孔吸附材料上，而通过升温可将杂质再从吸附剂上脱附出来完成吸附剂的再生，氦气被提纯，其余气体杂质则随着再生过程排出。

传统的变温吸附(TSA)装置的每个吸附塔内部设有冷源浸泡的多个吸附筒体，吸附筒体内装有分子筛、活性炭等多种吸附剂填料，吸附塔一般是采用液氮或冷冻机组等冷源(冷液)，冷源温度≤-20℃，当采用液氮(-196℃)提供的冷源时，存在冷量利用率不高，且使用后冷氮气直接排空导致成本较高的问题。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种用于真空变温吸附的提纯塔，充分利用冷量，且制冷介质能循环使用，节约使用成本。

为了实现上述目的，本实用新型采用的一种用于真空变温吸附的提纯塔，包括筒体，所述筒体内部由内至外依次布置有吸附层、冷源层和绝热层，所述吸附层的一端与进气管连接，另一端与出气管连接，所述冷源层与制冷设备连接；所述提纯塔与再生真空泵连接。

作为改进，所述提纯塔的再生由再生真空泵完成，再生压力≤10kPa。

作为改进，所述吸附层采用复合填料。

作为进一步的改进，所述复合填料为活性氧化铝、沸石分子筛、活性炭中的至少两种。

作为改进，所述冷源层由液化后的液氨或制冷剂R22填充组成，所述绝热层采用真空或珠光砂填充。

作为进一步的改进，所述冷源层的厚度不小于3mm，绝热层的厚度不小于5mm。

作为改进，所述提纯塔上安装有控制阀门，控制阀门采用电磁阀或气动阀。

与现有技术相比，本实用新型的用于真空变温吸附的提纯塔，能用于氦气、氢气、氖气等气体的提纯，提纯效率高、提纯后气体纯度高、能耗低，节约使用成本。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的一种应用示意图；

图中：1、吸附层，2、冷源层，3、绝热层，4、再生真空泵，5、出气管，6、制冷设备，7、进气管，8、回收风机，9、膜分离器，10、压缩机，11、换热器。

具体实施方式

下述实施例是对于本实用新型内容的进一步说明以作为对本实用新型技术内容的阐释，但本实用新型的实质内容并不仅限于下述实施例所述，本领域的普通技术人员可以且应当知晓任何基于本实用新型实质精神的简单变化或替换均应属于本实用新型所要求的保护范围。

如图1所示，一种用于真空变温吸附的提纯塔，包括筒体，所述筒体内部设有吸附层1、冷源层2和绝热层3，且吸附层1、冷源层2和绝热层3按照由内至外的方式依次布置，吸附层1主要为了填充吸附剂，冷源层2主要是冷源的流通通道，流通的冷源把吸附剂、气体等降温并带走吸附热，绝热层3主要为了隔绝与环境的换热；

所述吸附层1的一端与进气管7连接，另一端与出气管5连接，通过吸附层1对经进气管7进入的粗气体进行吸附、提纯，提纯后的纯气体经出气管5排出；

所述冷源层2与制冷设备6连接，冷源由制冷设备6提供，制冷设备6采用液氨、制冷剂R22等制冷媒介的一种或数种，可以提供-40～-30℃的低温环境；

所述提纯塔与再生真空泵4连接，提纯塔内吸附剂的再生由再生真空泵4完成，再生压力≤10kPa。

作为实施例的改进，所述吸附层1采用复合填料，所述复合填料为活性氧化铝、沸石分子筛、活性炭中的至少两种，原料易得，成本低，吸附效果能有效满足使用需求。

作为实施例的改进，所述冷源层2由液化后的液氨或制冷剂R22填充组成，采用液氨、R22等常规制冷介质(-40～-30℃)，非常适用于小流量应用场景；所述绝热层3采用真空或珠光砂填充，绝热层3用于隔绝环境空气换热，降低冷源层2的冷量损失及降低功耗。

作为实施例的改进，所述冷源层2的厚度不小于3mm，绝热层3的厚度不小于5mm，以减少冷源的流通阻力和提高绝热效果。

作为实施例的改进，所述提纯塔上安装有控制阀门，控制阀门采用高密封性的电磁阀或气动阀，控制精度高。

实施例1

将本实用新型的提纯塔用于氦气的回收提纯，采用如图2所示的装置，包括以下步骤：

原料氦气在回收风机8的作用下进入膜分离器9进行低浓度(10～50％)原料氦气的初步分离，获得纯度90％以上的粗氦气；获得的粗氦气进入压缩机10，压缩机10将粗氦气增压后进入到换热器11(采用板式换热器)中，粗氦气继续进入由两个本实用新型的提纯塔组成的真空变温吸附装置内，由提纯塔对粗氦气进行吸附提纯并获得99.99～99.999％的纯氦气，纯氦气流经换热器11时与粗氦气流进行热交换以充分回收流出真空变温吸附装置的纯氦气流所携带的冷量并使粗氦气流充分降温，使冷量充分利用，降低功耗；真空变温吸附装置内的提纯塔由再生真空泵4进行再生，部分再生气体回流至回收风机8内进行再次回收提纯。

本实用新型的提纯塔，具有提纯效率高、提纯后气体纯度高、能耗低等特点，区别于传统的变温吸附(TSA)装置由液氮(-196℃)提供的冷源，本实用新型可以采用液氨、R22等常规制冷介质(-40～-30℃)，非常适用于小流量应用场景。同时区别于液氮(-196℃)提供的冷源，在使用后冷氮气直接排空的情况，本实用新型的提纯塔所使用的制冷介质不仅冷量被充分利用，而且制冷介质进行循环使用，节约了使用成本。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于真空变温吸附的提纯塔，包括筒体，其特征在于，所述筒体内部由内至外依次布置有吸附层(1)、冷源层(2)和绝热层(3)，所述吸附层(1)的一端与进气管(7)连接，另一端与出气管(5)连接，所述冷源层(2)与制冷设备(6)连接；所述提纯塔与再生真空泵(4)连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于真空变温吸附的提纯塔，其特征在于，所述提纯塔的再生由再生真空泵(4)完成，再生压力≤10kPa。

3.根据权利要求1所述的一种用于真空变温吸附的提纯塔，其特征在于，所述吸附层(1)采用复合填料。

4.根据权利要求3所述的一种用于真空变温吸附的提纯塔，其特征在于，所述复合填料为活性氧化铝、沸石分子筛、活性炭中的至少两种。

5.根据权利要求1或3所述的一种用于真空变温吸附的提纯塔，其特征在于，所述冷源层(2)由液化后的液氨或制冷剂R22填充组成，所述绝热层(3)采用真空或珠光砂填充。

6.根据权利要求5所述的一种用于真空变温吸附的提纯塔，其特征在于，所述冷源层(2)的厚度不小于3mm，绝热层(3)的厚度不小于5mm。

7.根据权利要求1所述的一种用于真空变温吸附的提纯塔，其特征在于，所述提纯塔上安装有控制阀门，控制阀门采用电磁阀或气动阀。

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