【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及低溫氣體純化，尤其涉及一種低溫氣體純化裝置。
技術介紹
1、氦氣、氫氣等氣體在工業、科研等領域具有廣泛的應用前景。現有技術中，由于電子、科研等應用領域的特殊需求，對氣體的純度有著極高的要求。如gb4844-2011《純氦、高純氦和超純氦》中明確規定高純氦中氖氣雜質含量小于4ppm，超純氦中氖氣雜質含量小于1ppm。對于此類雜質，通常采用吸附劑吸附的方式進行脫除。工程應用表明，對于氖氣等雜質，采用常溫或者液氮溫區吸附的方式，吸附效果較差。如需對原料氣中氖氣等雜質進行有效脫除，現有技術通常采用增大吸附劑劑量的方式，造成了純化裝置設備規模大、造價成本高的缺陷。在更低溫區下，絕大部分吸附劑對雜質的吸附效果更好。如機械工業出版社《低溫工藝與裝置》258頁中表示：35k低溫下，活性炭對氖吸附量比77k液氮溫區時增大250~1000倍。采用更低溫區的低溫氣體吸附純化裝置成為更有效的低溫吸附技術路線之一。
2、相比于液氮溫區直接加注液氮的吸附方式，更低溫區吸附需要采用各類低溫制冷機予以提供冷量，此類方式技術實現難度更大，制冷系統硬件和控制更為復雜。此類純化裝置在國內外鮮有報道。
技術實現思路
1、為解決
技術介紹
中存在的技術問題，本專利技術提出一種低溫氣體純化裝置。
2、本專利技術提出的一種低溫氣體純化裝置，包括：壓縮機、制冷換熱器、純化換熱器、主換熱器、膨脹機和主吸附器；
3、壓縮機的輸出端與制冷換熱器的熱流入口連通，制冷換熱器的熱流出口與膨脹機的
4、純化換熱器的熱流入口作為原料氣入口，純化換熱器的冷流出口作為純化氣體出口，純化換熱器的熱流出口與主換熱器的熱流入口連通，主換熱器的熱流出口與主吸附器的輸入端連通，主吸附器的輸出端與純化換熱器的冷流入口連通。
5、優選地，還包括加熱器，加熱器位于膨脹機的輸出端與制冷換熱器的冷流入口之間的管路上。
6、優選地，純化換熱器的熱流出口與主換熱器的熱流入口之間的管路上設有第一閥門，純化換熱器的熱流出口與主吸附器的輸入端連通且二者之間的管路上設有第二閥門。
7、優選地，初始開機時，打開第二閥門并關閉第一閥門，打開加熱器，通過加熱器的加熱量抵消膨脹機的冷量，膨脹機處于工作狀態下；
8、增大第一閥門的流量，減小第二閥門的流量，同時減小加熱器的加熱量，保持膨脹機的輸入端溫度處于預設溫度區間內，直至第一閥門全開，第二閥門關閉。
9、優選地，膨脹機處于工作狀態下，當原料氣入口進氣量增大時，通過增大第二閥門的流量，并增大膨脹機輸入端的流量或壓力，以增大膨脹機的冷量，同時減小加熱器的制熱量，使得膨脹機保持工作狀態；
10、優選地，膨脹機處于工作狀態下，當原料氣入口進氣量減小時，通過減小第一閥門的流量，并減小膨脹機輸入端的流量或壓力，以減少膨脹機的冷量，使得膨脹機保持工作狀態。
11、優選地，膨脹機與主換熱器之間的管路上設有節流閥。
12、優選地，主吸附器包括至少兩個并聯布置的吸附單元。
13、優選地，還包括緩沖罐，緩沖罐與壓縮機并聯。
14、優選地，包括一級制冷換熱器和二級制冷換熱器，壓縮機的輸出端與一級制冷換熱器的熱流入口連通，二級制冷換熱器的高溫通道串聯在一級制冷換熱器的熱流出口與膨脹機的輸入端之間的管路上，且二級制冷換熱器的低溫通道串聯在主換熱器的冷流出口與一級制冷換熱器的冷流入口之間的管路上；一級制冷換熱器上還設有外部冷源入口。
15、優選地，包括一級純化換熱器和二級純化換熱器，一級純化換熱器的熱流入口作為原料氣入口，純化換熱器的冷流出口作為純化氣體出口，純化換熱器的熱流出口與主換熱器的熱流入口連通二級純化換熱器的高溫通道串聯在純化換熱器的熱流出口與主換熱器的熱流入口之間的管路上，且二級純化換熱器的低溫通道串聯在吸附器的輸出端與純化換熱器的冷流入口之間的管路上；一級純化換熱器上還設有外部冷源入口。
16、本專利技術中，所提出的低溫氣體純化裝置，壓縮機的輸出端依次與制冷換熱器的高溫通道、膨脹機、主換熱器的低溫通道、制冷換熱器的低溫通道和壓縮機的輸入端依次連通，形成制冷回路；純化換熱器的熱流入口作為原料氣入口，純化換熱器的冷流出口作為純化氣體出口，純化換熱器的高溫通道與主換熱器的高溫通道、主吸附器和純化換熱器的低溫通道依次連通，形成純化回路。通過制冷回路產生制冷量，通過主換熱器對純化氣體進行降溫純化。一方面，通過膨脹機對制冷介質進行進一步降溫，采用等熵膨脹的方式替代節流制冷的方式，制冷效率提升，能耗更低。并且，采用膨脹機制冷，制冷量更大，相比于小型制冷普遍采用g-m制冷機的方式，傳輸給純化回路的冷量更大。另一方面，通過回路內部的溫差實現冷量利用最大化。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種低溫氣體純化裝置，其特征在于，包括：壓縮機（1）、制冷換熱器、純化換熱器、主換熱器（4）、膨脹機（5）和主吸附器；
2.根據權利要求1所述的低溫氣體純化裝置，其特征在于，還包括加熱器（7），加熱器（7）位于膨脹機（5）的輸出端與制冷換熱器的冷流入口之間的管路上。
3.根據權利要求2所述的低溫氣體純化裝置，其特征在于，純化換熱器的熱流出口與主換熱器（4）的熱流入口之間的管路上設有第一閥門（81），純化換熱器的熱流出口與主吸附器的輸入端連通且二者之間的管路上設有第二閥門（82）。
4.根據權利要求3所述的低溫氣體純化裝置，其特征在于，
5.根據權利要求3所述的低溫氣體純化裝置，其特征在于，
6.根據權利要求1、2或5所述的低溫氣體純化裝置，其特征在于，膨脹機（5）與主換熱器（4）之間的管路上設有節流閥（83）。
7.根據權利要求1所述的低溫氣體純化裝置，其特征在于，主吸附器包括至少兩個并聯布置的吸附單元（6）。
8.根據權利要求1所述的低溫氣體純化裝置，其特征在于，還包括緩沖罐（9），緩沖罐（
9.根據權利要求1所述的低溫氣體純化裝置，其特征在于，包括一級制冷換熱器（21）和二級制冷換熱器（22），壓縮機（1）的輸出端與一級制冷換熱器（21）的熱流入口連通，二級制冷換熱器（22）的高溫通道串聯在一級制冷換熱器（21）的熱流出口與膨脹機（5）的輸入端之間的管路上，且二級制冷換熱器（22）的低溫通道串聯在主換熱器（4）的冷流出口與一級制冷換熱器（21）的冷流入口之間的管路上；一級制冷換熱器（21）上還設有外部冷源入口。
10.根據權利要求1所述的低溫氣體純化裝置，其特征在于，包括一級純化換熱器（31）和二級純化換熱器（32），一級純化換熱器（31）的熱流入口作為原料氣入口，純化換熱器的冷流出口作為純化氣體出口，純化換熱器的熱流出口與主換熱器（4）的熱流入口連通二級純化換熱器（32）的高溫通道串聯在純化換熱器的熱流出口與主換熱器（4）的熱流入口之間的管路上，且二級純化換熱器（32）的低溫通道串聯在吸附器的輸出端與純化換熱器的冷流入口之間的管路上；一級純化換熱器（31）上還設有外部冷源入口。
...【技術特征摘要】
1.一種低溫氣體純化裝置，其特征在于，包括：壓縮機（1）、制冷換熱器、純化換熱器、主換熱器（4）、膨脹機（5）和主吸附器；
2.根據權利要求1所述的低溫氣體純化裝置，其特征在于，還包括加熱器（7），加熱器（7）位于膨脹機（5）的輸出端與制冷換熱器的冷流入口之間的管路上。
3.根據權利要求2所述的低溫氣體純化裝置，其特征在于，純化換熱器的熱流出口與主換熱器（4）的熱流入口之間的管路上設有第一閥門（81），純化換熱器的熱流出口與主吸附器的輸入端連通且二者之間的管路上設有第二閥門（82）。
4.根據權利要求3所述的低溫氣體純化裝置，其特征在于，
5.根據權利要求3所述的低溫氣體純化裝置，其特征在于，
6.根據權利要求1、2或5所述的低溫氣體純化裝置，其特征在于，膨脹機（5）與主換熱器（4）之間的管路上設有節流閥（83）。
7.根據權利要求1所述的低溫氣體純化裝置，其特征在于，主吸附器包括至少兩個并聯布置的吸附單元（6）。
8.根據權利要求1所述的低溫氣體純化裝置，其特征在于，還包括緩沖...
【專利技術屬性】
技術研發人員：孫小波，榮成旭，王傳喜，丁懷況，郭巖巖，
申請(專利權)人：安徽萬瑞冷電科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。