一种气体反应釜系统及其气体的纯化装置的制作方法

本实用新型涉及气体合成装置技术领域，具体的说，是涉及一种气体反应釜系统及其气体的纯化装置。

背景技术：

在制备六氟磷酸锂的工艺中，五氟化磷气体是合成六氟磷酸锂所需的目标气体。在合成五氟化磷气体的过程中，总是会伴随一些杂气的产生，这些杂气的存在对六氟磷酸锂后期的合成及冷冻结晶及最终产品质量纯度均有较大的影响。

因此，如何提供一种气体的纯化装置，除去杂质以得到纯净的目标气体，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种气体的纯化装置，除去杂质以得到纯净的目标气体。本实用新型还提供了一种具有上述纯化装置的气体反应釜系统。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种气体的纯化装置，用于对含有杂质气体的目标气体纯化，其包括：

具有气体进口的气体压缩机组，所述气体压缩机组对待处理气体压缩增压；

热交换器组，所述热交换器组的输入端与所述气体压缩机组的气体出口连接，所述杂质气体的液化温度为第一预设温度，所述目标气体的液化温度为第二预设温度，当所述第一预设温度大于所述第二预设温度时，所述热交换器组设定的温度为小于等于所述第一预设温度大于所述第二预设温度；当所述第一预设温度小于所述第二预设温度时，所述热交换器组设定的温度为小于等于所述第二预设温度大于所述第一预设温度；

与所述热交换器组的输出端连接的杂质收集器和气体储气装置。

优选地，上述的纯化装置中，还包括水冷热交换器，所述水冷热交换器的入口与所述气体压缩机组的气体出口连接，所述水冷热交换器的出口与所述热交换器组的输入端连接。

优选地，上述的纯化装置中，还包括检测所述水冷热交换器的出口处气体压力的压力传感器。

优选地，上述的纯化装置中，还包括回温热交换器，所述回温热交换器的进气口与所述热交换器组的输出端连接，所述回温热交换器的出气口与所述气体储气装置连接。

优选地，上述的纯化装置中，所述回温热交换器与所述热交换器组之间的连接管道上具有节流阀。

优选地，上述的纯化装置中，所述回温热交换器和所述热交换器组所需热交换介质均通过制冷压缩机提供。

优选地，上述的纯化装置中，所述回温热交换器的热交换介质为待处理气体。

优选地，上述的纯化装置中，所述热交换器组包括多个热交换器，且不同的所述热交换器对应不同杂质气体液化的温度。

优选地，上述的纯化装置中，还包括检测所述热交换器组的第一输出端的温度的温度传感器。

一种气体反应釜系统，包括反应釜和气体的纯化装置，其中，所述气体的纯化装置为上述任一项所述的纯化装置，且所述气体压缩机组的气体进口与所述反应釜的气体出口连接。

经由上述的技术方案可知，本实用新型公开了一种气体的纯化装置，用于对含有杂质气体的目标气体纯化，其包括气体压缩机组、热交换器组和杂质收集器以及气体储气装置。由于每种物质液化或气体的温度和压力不同，在此原理下本申请中设置的气体压缩机组对待处理气体压缩增压后输送给热交换器组；当杂质气体的液化温度即第一预设温度大于目标气体的液化温度即第二液化温度时，热交换器组设定的温度则为小于等于第一预设温度大于第二预设温度，而当第一预设温度小于第二预设温度时，热交换器组设定的温度为小于等于第二预设温度大于第一预设温度；根据所需纯化气体和杂质气体的液化温度差异，选择性的冷凝液化杂质气体或目标气体，从而实现了对杂质气体和目标气体的分离，达到对目标气体纯化的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的气体的纯化装置的连接结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种气体的纯化装置，除去杂质以得到纯净的目标气体。本实用新型的另一核心是提供了一种具有上述纯化装置的气体反应釜系统。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型公开了一种气体的纯化装置，用于对含有杂质气体的目标气体纯化，其包括气体压缩机组1、热交换器组3和杂质收集器4以及气体储气装置6。由于每种物质液化或气体的温度和压力不同，在此原理下本申请中设置的气体压缩机组1对待处理气体压缩增压后输送给热交换器组3；当杂质气体的液化温度即第一预设温度大于目标气体的液化温度即第二液化温度时，热交换器组3设定的温度则为小于等于第一预设温度大于第二预设温度，而当第一预设温度小于第二预设温度时，热交换器组3设定的温度为小于等于第二预设温度大于第一预设温度；根据所需纯化气体和杂质气体的液化温度差异，选择性的冷凝液化杂质气体或目标气体，从而实现了对杂质气体和目标气体的分离，达到对目标气体纯化的目的。

具体的实施例中，该纯化装置还包括水冷热交换器2，该水冷热交换器2的入口与气体压缩机组1的气体出口连接，而水冷热交换器2的出口与热交换器组3的输入端连接，即气体压缩机组1与热交换器组3之间设置有水冷热交换器2。由于待处理气体经气体压缩机1压缩后，压力变大使得待处理气体的温度升高，即经过气体压缩机1后得到的是高温高压气体。为了降低后续热交换器组3的工作负荷，在进入热交换器组3之前先对压缩后的气体进行了水冷降温，以得到低温高压气体。即待处理气体被气体压缩机1压缩后，经水冷热交换器2降温，成为低温高压的气体。对于水冷热交换器2的温度可根据不同的需要进行设定本申请不做具体限定。

优选地，该纯化装置还包括检测水冷热交换器2的出口处气体压力的压力传感器。通过压力传感器检测到的压力可得到经过水冷热交换器2后的气体压力，以保证后续杂质气体状态变化所需的压力。具体地，该压力传感器与控制系统信号连接，当压力传感器检测到的压力值与预设值不同时，可通过控制系统对气体压缩机组1和水冷热交换器2进行调整，以保证经过水冷热交换后的气体压力值为预设值。通过压力传感器和控制系统的信号连接，可实现装置的智能化。选择合适的压力和温度，可对不同性质的气体进行纯化操作，可提高该纯化装置使用的灵活性。

进一步的实施例中，该纯化装置还包括回温热交换器7，该回温热交换器7的进气口与热交换器组3的输出端连接，而回温热交换器7的出气口与气体储气装置6连接，即热交换器组3的输出端与气体储气装置6之间设置有回温热交换器7。经过热交换器组3之后的气液混合物质经过杂质收集器4液体保留在杂质收集器4中，而纯化后的气体则通过杂质收集器4上端的出口排入气体储气装置6。由于经过热交换器组3后的目标气体的温度较低，不利于直接储存，因此，通过回温热交换器7对经过纯化后的气体进行升温处理，以达到要求温度。

为了防止纯化后的目标气体携带固化或液化的杂质排入回温热交换器7，本申请中在回温热交换器7与热交换器组3之间的连接管道上设置了节流阀5。更进一步的实施例中，该回温热交换器7和热交换器组3均通过制冷压缩机8提供冷量，即回温热交换器7和热交换器组3所需的热交换介质均由制冷压缩机8提供。此次仅提供了一种具体的提供冷量的方式，本申请限定但并不仅限定于此种方式，只要能够实现对回温热交换器7和热交换器组3提供冷量的方式均在保护范围内。

为了降低能源消耗，还可将回温热交换器7的热交换介质设置为待处理气体，经过热交换器组3制冷后得到的纯化的目标气体的温度较低，而待处理气体需要较低的温度，因此，将待处理气体设定为换热介质，不仅能够实现纯化后的目标气体的回温还可降低待处理气体的温度，从而实现了对冷量的回收，降低了能源消耗。

在实际中，可根据杂质的数量和种类设置不同个数的热交换器，即热交换器组3可包括多个热交换器，并且不同的热交换器对应不同杂质气体液化或固化的温度。本领域技术人员可理解的是，在设定温度下，可能有些杂质为固态有些杂质为液态，这样可在同一个热交换器内实现回收。

为了进一步优化上述技术方案，该纯化装置还包括用于检测热交换器组3的第一输出端温度的温度传感器，并且该温度传感器与控制系统信号连接。具体地，通过温度传感器可实现对经过热交换器组后杂质温度进行检测，以防止温度变化而导致杂质变化为气体，重新与纯化后的目标气体混合。该处的温度需要根据不同的杂质进行设定，对于具体的温度在此不做具体限定。

在此气体纯化装置的实际应用中，以目标气体是五氟化磷为例，五氟化磷气体常温下，液化温度为-84度，杂气为微量POF3、PCl2F3、PClF4这些杂质气体，在压力0.5MPa、-10℃的温度条件下，全部被液化，经积液器收集；在此温度条件下五氟化磷气体需加压到2.5MPa才能被液化。由此完成了五氟化磷气体的纯化除杂目的。

若在同一压力下，可通过温度的不同进行设定，即若杂质气体的液化温度较高，而目标气体的液化温度较低时，则可将热交换器3的温度设定为杂质气体的液化温度，此时杂质气体液化，而目标气体还为气态，实现分离。对于多种杂质的可不断重复上述过程，每次去除一种杂质气体，直至得到目标气体。而若杂质气体的液化温度较低，而目标气体的液化温度较高时，则可将热交换器3的温度设定为目标气体液化的温度，而此时杂质气体为气态，实现分离。

本申请中的气体纯化装置的原理是：利用气体在不同压力和温度条件下理化性质的差异，通过控制气体压力和冷凝温度的方式对气体进行纯化。所有过程均在密闭的容器和管道中进行，不会对环境造成影响。

此外，本申请还公开了一种气体反应釜系统，包括反应釜和气体的纯化装置，其中，该气体的纯化装置为如上述实施例中公开的纯化装置，因此，具有该纯化装置的气体反应釜系统也具有上述所有技术效果，在此不再一一赘述。具体地，该气体压缩机组1的气体进口与反应釜的气体出口连接。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。