专利名称：高压大流量高纯气体充装设备的纯化系统和工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及气体充装技术领域，具体地说是一种高压大流量高纯气体充装设备的纯化系统和工艺。
背景技术：
参见图1，目前国内最常见的高纯气体充装工艺是采用低温低压液化气体经低温高压液泵2增压，汽化器3汽化成高压气体后，通过气体充装汇流排4将气体充装至气瓶。该工艺生产的高纯气体的质量取决于原料液态气的质量，但国内市场的原料液态气体中微量氧含量超标是较为普遍的。如果原料液态气中微量氧的含量超过国家的相关标准，那么就会导致生产出的高纯气体不合格。
有些企业采用低压纯化，高压膜压机升压来充装高纯气体，但这种充装工艺只能对少量的高纯气体进行充装，无法满足大规模的生产需求。在国外进口的供气系统中偶尔能见到，15MPa高压，150Nm3/h大流量的高压纯化用于气体充装系统。但这种气体充装系统失效后，必须运回原产国的制造单位进行再生。再生过程不仅由于巨大的运输费用而造成生产成本增加，也由于气体充装系统被运回原厂而导致生产进度的延误。因此，设计一种合格率高且能够在原地再生的高压大流量高纯气体充装设备的纯化系统和工艺是至关重要的。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种合格率高且能够在原地再生的高压大流量高纯气体充装设备的纯化系统和工艺。为了达到上述目的，本发明设计了一种高压大流量高纯气体充装设备的纯化系统，包括汽化器和气体充装汇流排，其特征在于汽化器的输出端分别与高压截止阀一的一端以及高压旁通阀的一端连接，高压截止阀一的另一端与单向阀的输入端连接，单向阀的输出端分别与再生排放阀以及脱氧脱水塔的一端连接，脱氧脱水塔的另一端分别与再生进气阀以及高压过滤器的一端连接，高压过滤器的另一端与背压阀的一端连接，背压阀的另一端分别与压力表以及高压截止阀二的一端连接，高压截止阀二的另一端分别与高压旁通阀的另一端以及气体充装汇流排的输入端连接。所述的高压过滤器的滤芯为不锈钢粉末冶金，形状为杯形，滤芯尺寸为Φ38*Φ32*46πιπι，过滤精度为40微米，额定工作压力为20MPa。所述的背压阀采用美国TESCOM的26-1764-28-184，背压阀设定的压力为13. 5MPa，工作压力为6000psi，压力可调范围为15_2500psi，Cv值为O. 6。所述的脱氧脱水塔内的填充物为高效脱氧剂，高效脱氧剂是由活性MnO成型制成。一种高压大流量高纯气体充装设备的纯化工艺，其特征在于在正常充装高纯气体时，纯化系统依次完成如下步骤步骤1，高压截止阀一和高压截止阀二导通，高压汽化后的原料气体依次流进高压截止阀一和单向阀后，高压汽化后的原料气体进入脱氧脱水塔；步骤2，高压汽化后的原料气体在脱氧脱水塔内脱去微量水和微量氧，使微量氧含量小于lppm，微量水含量小于lppm，高压汽化后的原料气体形成高纯气体；步骤3，高纯气体依次流进高压过滤器、背压阀和高压截止阀二后，进入气体充装汇流排进行充装。一种高压大流量高纯气体充装设备的再生工艺，其特征在于在脱氧脱水塔的高效脱氧剂失效后，纯化系统依次完成如下步骤步骤1，高压截止阀一和高压截止阀二截止，将氢气和氮气的混合气体接在再生进气阀上；步骤2，氢气和氮气的混合气体进入脱氧脱水塔内，氢气与失效的高效脱氧剂进行化学反映，还原高效脱氧剂并产生水蒸气，水蒸气被氢气和氮气的混合气体带离脱氧脱水塔；步骤3，水蒸气以及氢气和氮气的混合气体由再生排放阀排出。 本发明同现有技术相比，在汽化器与气体充装汇流排之间增设纯化系统，使高纯气体能够进行纯化，从而避免了由于原料液态气中微量氧含量超标而导致高纯气体不合格的问题；本发明采用氮气和氢气对纯化系统进行再生，使纯化系统可以在原地进行再生工艺，也满足了高纯气体大流量生产的需求。
图I为现有技术的结构示意图。图2为本发明的结构示意图。参见图I和图2，I为液体储罐；2为低温高压液泵；3为汽化器；4为气体充装汇流排；5为高压截止阀一 ；6为单向阀；7为高压截止阀二 ；8为高压旁通阀；9为再生排放阀；10为再生进气阀；11为高压过滤器；12为背压阀；13为压力表；14为脱氧脱水塔。
具体实施例方式现结合附图对本发明做进一步描述。参见图2，本发明设计了一种高压大流量高纯气体充装设备的纯化系统，包括汽化器和气体充装汇流排。汽化器3的输出端分别与高压截止阀一 5的一端以及高压旁通阀8的一端连接，高压截止阀一 5的另一端与单向阀6的输入端连接,单向阀6的输出端分别与再生排放阀9以及脱氧脱水塔14的一端连接，脱氧脱水塔14的另一端分别与再生进气阀10以及高压过滤器11的一端连接，高压过滤器11的另一端与背压阀12的一端连接，背压阀12的另一端分别与压力表13以及高压截止阀二 7的一端连接，高压截止阀二 7的另一端分别与高压旁通阀8的另一端以及气体充装汇流排4的输入端连接。纯化系统的压力约为20MPa，流量约为150Nm3/h，生产的高纯气体的合格率为95%以上。高压截止阀一 5，高压截止阀二 7，单向阀6，高压旁通阀8，再生排放阀9和再生进气阀10均为普通阀门，其中，单向阀6的作用是当低温高压液泵工作时，防止脱氧脱水塔14内的压力回流。压力表13为普通仪表，压力表13的作用是检测背压阀12的另一端的输出压力值。高压过滤器11的滤芯为不锈钢粉末冶金，形状为杯形，滤芯尺寸为Φ38*Φ32*46πιπι，过滤精度为40微米，额定工作压力为20MPa。高压过滤器11的作用是过滤颗粒物质，以保护背压阀12和高压截止阀二 7。背压阀12采用美国TESCOM的26-1764-28-184，背压阀12设定的压力为13. 5Mpa，工作压力为6000psi，压力可调范围为15-2500 81，0值为0.6。背压阀12的作用是当脱氧脱水塔14内的压力大于13.5MPa时，背压阀12才会导通，从而使脱氧脱水塔14内的高效脱氧剂处于稳定工作状态，使流量得到一定的控制。脱氧脱水塔14内的填充物为高效脱氧剂，高效脱氧剂是由活性MnO成型制成。Monk经粉碎后，通过浸溃技术将MnO粘附在5A分子筛上，5A分子筛颗粒度为2_3mm ;接着使用纯氢气将粘附有MnO的5A分子筛活化后，使MnO具有脱氧活性。闻效脱氧剂的纯化机理是6Mn0+02 — 2Mn304+Q。闻效脱氧剂的再生机理是Μη304+Η2 — 3Mn0+H20+Q。脱氧脱水塔14的作用是脱去原料气体的微量水和微量氧，以提高生产的高纯气
体的合格率，使高纯气体符合国家标准。本发明在正常充装高纯气体时，纯化系统依次完成如下步骤步骤1，高压截止阀一 5和高压截止阀二 7导通，高压汽化后的原料气体依次流进高压截止阀一 5和单向阀6后，高压汽化后的原料气体进入脱氧脱水塔14 ;步骤2，高压汽化后的原料气体在脱氧脱水塔14内脱去微量水和微量氧，使微量氧含量小于lppm，微量水含量小于lppm，高压汽化后的原料气体形成高纯气体；步骤3，高纯气体依次流进高压过滤器11、背压阀12和高压截止阀二 7后，进入气体充装汇流排4进行充装。本发明在脱氧脱水塔14的高效脱氧剂失效后，纯化系统依次完成如下步骤步骤1，高压截止阀一 5和高压截止阀二 7截止，将氢气和氮气的混合气体接在再生进气阀10上；步骤2，氢气和氮气的混合气体进入脱氧脱水塔14内，氢气与失效的高效脱氧剂进行化学反映，还原高效脱氧剂并产生水蒸气，水蒸气被氢气和氮气的混合气体带离脱氧脱水塔14 ;步骤3，水蒸气以及氢气和氮气的混合气体由再生排放阀9排出。
权利要求
1.一种高压大流量高纯气体充装设备的纯化系统，包括汽化器和气体充装汇流排，其特征在于汽化器(3)的输出端分别与高压截止阀一(5)的一端以及高压旁通阀(8)的一端连接，高压截止阀一(5)的另一端与单向阀(6)的输入端连接，单向阀(6)的输出端分别与再生排放阀(9)以及脱氧脱水塔(14)的一端连接，脱氧脱水塔(14)的另一端分别与再生进气阀(10)以及高压过滤器(11)的一端连接，高压过滤器(11)的另一端与背压阀(12)的一端连接，背压阀(12)的另一端分别与压力表(13)以及高压截止阀二(7)的一端连接，高压截止阀二(7)的另一端分别与高压旁通阀(8)的另一端以及气体充装汇流排(4)的输入端连接。
2.根据权利要求I所述的一种高压大流量高纯气体充装设备的纯化系统,其特征在于所述的高压过滤器(11)的滤芯为不锈钢粉末冶金，形状为杯形，滤芯尺寸为Φ38*Φ32*46πιπι，过滤精度为40微米，额定工作压力为20MPa。
3.根据权利要求I所述的一种高压大流量高纯气体充装设备的纯化系统，其特征在于所述的背压阀(12)采用美国TESCOM的26-1764-28-184，背压阀(12)设定的压力为13. 5MPa，工作压力为6000psi，压力可调范围为15_2500psi，Cv值为O. 6。
4.根据权利要求I所述的一种高压大流量高纯气体的充装设备的纯化系统，其特征在于所述的脱氧脱水塔(14)内的填充物为高效脱氧剂，高效脱氧剂是由活性MnO成型制成。
5.一种高压大流量高纯气体充装设备的纯化工艺，其特征在于在正常充装高纯气体时，纯化系统依次完成如下步骤步骤1，高压截止阀一(5)和高压截止阀二(7)导通，高压汽化后的原料气体依次流进高压截止阀一(5)和单向阀(6)后，高压汽化后的原料气体进入脱氧脱水塔(14);步骤2，高压汽化后的原料气体在脱氧脱水塔(14)内脱去微量水和微量氧，使微量氧含量小于lppm，微量水含量小于lppm，高压汽化后的原料气体形成高纯气体；步骤3，高纯气体依次流进高压过滤器(11)、背压阀(12)和高压截止阀二(7)后，进入气体充装汇流排(4)进行充装。
6.一种高压大流量高纯气体充装设备的再生工艺，其特征在于在脱氧脱水塔(14)的高效脱氧剂失效后，纯化系统依次完成如下步骤步骤1，高压截止阀一(5)和高压截止阀二(7)截止，将氢气和氮气的混合气体接在再生进气阀(10)上；步骤2，氢气和氮气的混合气体进入脱氧脱水塔(14)内，氢气与失效的高效脱氧剂进行化学反映，还原高效脱氧剂并产生水蒸气，水蒸气被氢气和氮气的混合气体带离脱氧脱水塔(14);步骤3，水蒸气以及氢气和氮气的混合气体由再生排放阀(9)排出。
全文摘要
本发明涉及气体充装技术领域，具体地说是一种高压大流量高纯气体充装设备的纯化系统和工艺，包括汽化器和气体充装汇流排。本发明同现有技术相比，在汽化器与气体充装汇流排之间增设纯化系统，使高纯气体能够进行纯化，从而避免了由于原料液态气中微量氧含量超标而导致高纯气体不合格的问题；本发明采用氮气和氢气对纯化系统进行再生，使纯化系统可以在原地进行再生工艺，也满足了高纯气体大流量生产的需求。
文档编号F17C5/02GK102818116SQ201210313410
公开日2012年12月12日 申请日期2012年8月29日 优先权日2012年8月29日
发明者杨高峰 申请人:上海磊诺工业气体有限公司