专利名称：一种高纯度氩气净化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种氩气净化装置，尤其是一种可连续运行的高纯度氩气净化装置，属于惰性气体技术领域。
背景技术：
氩气是一种稀有的惰性气体，它在飞机制造、造船、原子能工业和机械工业等领域得到广泛应用，由于其化学性质十分不活泼，在对特殊金属(例如铝、镁、铜及其合金和不锈钢)焊接时，往往用氩气作为焊接保护气，防止焊接件被空气氧化或氮化；高纯度氩气还在半导体工业中用作生产纯硅和锗晶体的保护气体。为了保证上述应用中产品的质量，对氩气的纯度提出了相应的要求，因此涉及到氩气的净化提纯问题。目前氩气高纯度净化一般采用大批量提纯的设备，产品气分装后再供不同生产部门使用，由于现有提纯设备难以实现一次性将氩气提纯净化到99.9999%的目标，而且不能在生产现场根据实际使用情况对低纯度氩气进行净化处理，所以现有大批量提纯设备不能满足生产、科研等部门的实际应用需求。
实用新型内容本实用新型的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种适应性强、操作方便、能满足生产现场实际需求的高纯度氩气净化装置。本实用新型所述问题是以下述技术方案实现的:一种高纯度氩气净化装置，它包括交替运行的两个工作组，其中每一工作组均由氩气净化系统和脱氧剂再生系统组成，所述氩气净化系统包括通过管路连接的原料气过滤器、一级净化柱、二级净化柱、氩气风冷冷却器、氩气水冷冷却器和产品气过滤器，所述原料气过滤器安装在原料气气源与一级净化柱之间的管路上，所述一级净化柱出气口与二级净化柱进气口连接，在二级净化柱出气口处并联氩气风冷冷却器和氩气水冷冷却器，所述产品气过滤器位于氩气净化系统管路后端，在氩气净化系统管路末端设置产品气收集口。上述高纯度氩气净化装置，所述原料气过滤器的进口管路上设有原料气流量表、第一截止阀和第一压力表，所述第一压力表管路上设有第三截止阀，在原料气过滤器出口管路上设有第二压力表，所述第二压力表管路上设有第四截止阀。上述高纯度氩气净化装置，所述一级净化柱外部设有电加热机构，在一级净化柱内部填充吸附剂和脱氧剂，在一级净化柱上设置一级净化柱温度显示表，所述一级净化柱进气口与原料气过滤器出口管路连接，在一级净化柱出口管路上设有第六截止阀。上述高纯度氩气净化装置，所述二级净化柱外部设有电加热机构，在二级净化柱内部填充过渡金属化合物吸附剂，在二级净化柱上设置二级净化柱温度显示表，二级净化柱出口管路与氩气风冷冷却器进气口及氩气水冷冷却器进气口为三通结构，在氩气风冷冷却器进气口处设置第十一截止阀，在氩气水冷冷却器进气口处设置第十截止阀。上述高纯度氩气净化装置，所述氩气水冷冷却器内设有冷却水流通管路和氩气流通管路，所述冷却水流通管路两端分别连接冷却水进口与冷却水出口，所述氩气流通管路两端分别与二级净化柱出气管路及产品气过滤器进气口连接。上述高纯度氩气净化装置，所述产品气过滤器的出气管路上设有产品气纯度检测表和第九截止阀，在产品气纯度检测表管路上还设有第八截止阀。上述高纯度氩气净化装置，所述脱氧剂再生系统包括氢气输送管路、再生废气冷却器和废气排放口，所述氢气输送管路进气端与氢气供应气源连接，在氢气输送管路上设有氢气流量表和第二截止阀，氢气经原料气过滤器进入一级净化柱内，在此完成脱氧剂还原反应后，废气经废气冷却器冷却，所述废气冷却器连接在氩气水冷冷却器的冷却水管路中，在废气冷却器进气管路上设有第五截止阀，废气冷却器出气口与废气排放口连接。本实用新型的氩气净化系统中设有原料气过滤器、一级净化柱、二级净化柱和产品气过滤器，原料气通过原料气过滤器去除固体杂质，再由一级净化柱中填充的吸附剂吸收水分及二氧化碳等杂质成分，一级净化柱中的脱氧剂与原料气中的氧气发生化学反应，将原料气中的氧气去除，然后原料气进入二级净化柱中，在此原料气中的杂质气体与二级净化柱内部填充的过渡金属化合物吸附剂发生化学反应，生成固态化合物，达到进一步去除杂质的目的。经本实用新型净化后氩气纯度> 99.9999%，产品气中杂质成分降低为:O2 ^ 0.1 ppm, N2 ^ 0.1 ppm, H2O ^ 0.1 ppm, H2 ^ 0.1 ppm, CO ^ 0.1 ppm, CO2 ^ 0.1ppm, CnHm ^ 0.1 ppm ,颗粒物< 0.1 ppm。本实用新型的IS气净化系统中设有IS气风冷冷却器和氩气水冷冷却器，当净化气体流量较小时可利用氩气风冷冷却器对净化后的气体进行冷却，当净化气体流量较大时可利用氩气水冷冷却器对净化后的气体进行冷却。本实用新型设有交替运行的两个工作组，当一个工作组负荷饱和后可自动完成切换功能，使另一个工作组运行，同时被切换的工作组进入脱氧剂再生过程，这样保证了为使用点连续提供高纯度氩气。总之，本实用新型具有适应性强、操作方便、净化效果好的特点，充分满足了生产、科研等部门的需求。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型组成结构示意图；图2是氩气净化系统结构示意图；图3是脱氧剂再生系统结构示意图。图中各标号清单为:1、原料气气源，2、氢气供应气源，3、冷却水出口，4、废气排放口，5、冷却水进口，6、产品气收集口 ；F101、第一截止阀，F102、第二截止阀，F103、第三截止阀，F104、第四截止阀，F105、第五截止阀，F106、第六截止阀，F107、第七截止阀，F108、第八截止阀，F109、第九截止阀，F110、第十截止阀，Fill、第i^一截止阀；F101、原料气流量表，F102、氢气流量表，P101、第一压力表，P102、第二压力表，T101、一级净化柱温度显示表，T102、二级净化柱温度显示表，AE01、产品气纯度监测表；A、原料气过滤器，B、产品气过滤器，Cl、一级净化柱，C2、二级净化柱，E1、氩气风冷冷却器，E2、IS气水冷冷却器，E3、再生废气冷却器。
具体实施方式
参看
图1、图2，本实用新型包括交替运行的两个工作组，其中每一工作组均由氩气净化系统和脱氧剂再生系统组成，所述氩气净化系统包括通过管路连接的原料气过滤器A、一级净化柱Cl、二级净化柱C2、氩气风冷冷却器E1、氩气水冷冷却器E2和产品气过滤器B，所述原料气过滤器A安装在原料气气源I与一级净化柱Cl之间的管路上，所述一级净化柱Cl出气口与二级净化柱C2进气口连接，在二级净化柱C2出口处并联氩气风冷冷却器El和IS气水冷冷却器E2,所述产品气过滤器B位于IS气净化系统管路后端，在IS气净化系统管路末端设置产品气收集口 6。参看图2，本实用新型在氩气净化过程中，原料气通过原料气过滤器A去除固体杂质，可通过第一压力表PIOl与第二压力表P102显示压力的差值，判断过滤器内的固体颗粒杂质的量；再由一级净化柱Cl中填充的吸附剂吸收原料气中的水分及二氧化碳等杂质成分，一级净化柱Cl中填充的脱氧剂与原料气中的氧气发生化学反应，将原料气中的氧气去除；然后原料气进入二级净化柱中，在此原料气中的氮气、烃类及残留的氧气、水、一氧化碳、二氧化碳等杂质气体与二级净化柱内部填充的过渡金属化合物吸附剂发生化学反应，生成固态化合物，达到进一步去除杂质的目的。本实用新型在氩气净化系统中设置了氩气风冷冷却器El和氩气水冷冷却器E2，当净化气体流量较小时可利用氩气风冷冷却器El对净化后的气体进行冷却，当净化气体流量较大时可利用氩气水冷冷却器E2对净化后的气体进行冷却，氩气风冷冷却器El和氩气水冷冷却器的切换通过设置在在氩气风冷冷却器进气口处的第十一截止阀(Fill)和设置在氩气水冷冷却器进气口处的第十截止阀(FllO)控制。经冷却后的产品气通过产品气纯度检测表AEOl检测合格后由产品气收集口排出。本实用新型由截止阀F108的开启和关闭控制纯度检测表AEOl与产品气管路之间的连通或关闭。参看图3，本实用新型的脱氧剂再生系统运行时，由氢气流量表F102控制氢气供应气源2提供的氢气量，氢气经原料气过滤器A进入一级净化柱Cl内，在此完成脱氧剂还原反应，然后废气经废气冷却器E3冷却后由废气排气口 4排出。
权利要求1.一种高纯度氩气净化装置，其特征是，它包括交替运行的两个工作组，其中每一工作组均由氩气净化系统和脱氧剂再生系统组成，所述氩气净化系统包括通过管路连接的原料气过滤器(A)、一级净化柱(Cl)、二级净化柱(C2)、氩气风冷冷却器(El)、氩气水冷冷却器(E2)和产品气过滤器(B)，所述原料气过滤器(A)安装在原料气气源(I)与一级净化柱(Cl)之间的管路上，所述一级净化柱(Cl)出气口与二级净化柱(C2)进气口连接，在二级净化柱(C2)出口处并联氩气风冷冷却器(El)和氩气水冷冷却器(E2)，所述产品气过滤器(B)位于氩气净化系统管路后端，在氩气净化系统管路末端设置产品气收集口(6)。
2.根据权利要求1所述的一种高纯度氩气净化装置，其特征是，所述原料气过滤器(A)的进口管路上设有原料气流量表(FIOl)、第一截止阀(FlOl)和第一压力表(PIOl)，在第一压力表管路上设有第三截止阀(F103)，在原料气过滤器(A)出口管路上设有第二压力表(P102)，所述第二压力表管路上设有第四截止阀(F104)。
3.根据权利要求2所述的一种高纯度氩气净化装置，其特征是，所述一级净化柱(Cl)外部设有电加热机构，在一级净化柱(Cl)内部填充吸附剂和脱氧剂，在一级净化柱(Cl)上设置一级净化柱温度显示表(TIOl)，一级净化柱进气口与原料气过滤器出口管路连接，在一级净化柱出口管路上设有第六截止阀(F106)。
4.根据权利要求3所述的一种高纯度氩气净化装置，其特征是，所述二级净化柱(C2)外部设有电加热机构，在二级净化柱(C2)内部填充过渡金属化合物吸附剂，在二级净化柱(C2)上设置二级净化柱温度显示表(T102)，二级净化柱出口管路与氩气风冷冷却器(El)进气口及氩气水冷冷却器(E2)进气口为三通结构，在氩气风冷冷却器进气口处设置第十一截止阀(Fill)，在氩气水冷冷却器进气口处设置第十截止阀(FllO)。
5.根据权利要求4所述的一种高纯度氩气净化装置，其特征是，所述氩气水冷冷却器(E2)内设有冷却水流通管路和氩气流通管路，所述冷却水流通管路两端分别连接冷却水进口(5)与冷却水出口(3)，所述氩气流通管路两端分别与二级净化柱(C2)出气管路及产品气过滤器(B)进气口连接。
6.根据权利要求5所述的一种高纯度氩气净化装置，其特征是，所述产品气过滤器(B)的出气管路上设有产品气纯度检测表(AEOl)和第九截止阀(F109)，在产品气纯度检测表(AEOl)管路上还设有第八截止阀(F108)。
7.根据权利要求6所述的一种高纯度氩气净化装置，其特征是，所述脱氧剂再生系统包括氢气输送管路、再生废气冷却器(E3)和废气排放口(4),所述氢气输送管路进气端与氢气供应气源(2)连接，在氢气输送管路上设有氢气流量表(F102)和第二截止阀(F102),氢气经原料气过滤器(A)进入一级净化柱(Cl)内，在此完成脱氧剂还原反应后，废气经废气冷却器(E3)冷却，所述废气冷却器(E3)连接在氩气水冷冷却器(E2)的冷却水管路中，在废气冷却器进气管路上设有第五截止阀(F105)，废气冷却器(E3)的出气口与废气排放口⑷连接。
专利摘要一种高纯度氩气净化装置，用于实现氩气的提纯净化。它包括交替运行的两个工作组，其中每一工作组均由氩气净化系统和脱氧剂再生系统组成，所述氩气净化系统包括通过管路连接的原料气过滤器、一级净化柱、二级净化柱、氩气风冷冷却器、氩气水冷冷却器和产品气过滤器，所述原料气过滤器安装在原料气气源与一级净化柱之间的管路上，所述一级净化柱出气口与二级净化柱进气口连接，在二级净化柱出口处并联氩气风冷冷却器和氩气水冷冷却器，所述产品气过滤器位于氩气净化系统管路后端，在氩气净化系统管路末端设置产品气收集口。本实用新型具有适应性强、操作方便、净化效果好的特点，充分满足了生产、科研等部门的需求。
文档编号C01B23/00GK203048598SQ20132002762
公开日2013年7月10日 申请日期2013年1月20日 优先权日2013年1月20日
发明者曹素英, 林景升 申请人:廊坊黎明气体有限公司