专利名称：二氧化碳纯化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用固定的吸附剂将气体或蒸气分离的装置。
背景技术：
目前可供工业回收的富二氧化碳气源有两大类，即天然二氧化碳气源和工业副产品气源。过去二氧化碳的主要用途有作化工原料、制冷剂、惰性介质、溶剂、食品添加剂、压力源等。随着科学技术的发展，在国民经济各领域中已广泛应用纯度为99. 999%的高纯二氧化碳，其主要用于激光、电子工业、金属切割、超临界萃取、反应堆气体冷却及科学研究领域。近期，由于发光二极管和平板显示器生产过程中需要用大量的高纯二氧化碳作为清洁剂，因此需求量激增。当前市售纯度为99. 999%的高纯二氧化碳是以工业级二氧化碳为原料经多级纯化后制得。国内外采用的纯化工艺路线基本上都是将液体二氧化碳汽化后，用催化技术脱氢、脱硫、脱碳氢化合物等杂质，分离游离水后，再作深度干燥。为脱除二氧化碳中残存的低温气体及微量有毒有害物质，常用精馏方法除去这些气体后获得。用上述的纯化工艺生产纯度为99. 999%的高纯二氧化碳就显得比较复杂，且费时、费钱。现在国内大多数厂家生产的食品级液体二氧化碳的纯度都大于99. 9%，所含的杂质主要是水，还含微量的甲烷等一些其他杂质。因此，若能以市售的食品级液体二氧化碳为原料，对其作进一步纯化后，有可能制得纯度为99. 999%的高纯二氧化碳。
实用新型内容本实用新型的目的在于，研制一种简易的高纯二氧化碳纯化装置，以解决传统纯化工艺繁琐、耗时耗力的技术问题。本实用新型是这样实现的，一种二氧化碳纯化装置，其特征在于包括二氧化碳贮罐、二氧化碳低温泵、纯二氧化碳充装单元、二氧化碳纯化器和高纯二氧化碳充装单元；所述二氧化碳贮罐与二氧化碳低温泵连接，二氧化碳低温泵分别连接纯二氧化碳充装单元和二氧化碳纯化器，该二氧化碳纯化器连接有高纯二氧化碳充装单元。所述二氧化碳贮罐与二氧化碳低温泵之间，二氧化碳低温泵与纯二氧化碳充装单元和二氧化碳纯化器之间，二氧化碳纯化器与高纯二氧化碳充装单元之间均安装有开关阀。所述高纯二氧化碳充装与二氧化碳贮罐之间安装有一个回气阀。所述二氧化碳纯化器由二氧化碳输入管、分隔过滤板、流量分配器、二氧化碳输出管和电阻温度计组成；所述二氧化碳纯化器为真空绝热杜瓦瓶结构，其内部有一密封空腔， 该空腔下部固定有分隔过滤板，分隔过滤板下固定有一流量分配器，且该流量分配器连接二氧化碳输入管，分隔过滤板上放置有吸附剂和分子筛，所述二氧化碳输出管插入空腔内， 且位于吸附剂上方，一根电阻温度计垂直方向插入空腔与纯化器内壁的间隙处。所述二氧化碳纯化装置还包括二氧化碳活化再生单元，由机械真空泵、活化单元二氧化碳输入管、放空阀门、气压表、电加热棒和活化单元二氧化碳输出管组成；所述机械真空泵与放空阀门分别连接活化单元二氧化碳输入管，气压表位于活化单元二氧化碳输入管上，两根电加热棒垂直方向从纯化器顶部插入空腔内。所述二氧化碳活化再生单元与二氧化碳纯化器之间也安装有开关阀。本实用新型的有益效果，通过直接将市售的食品级液体二氧化碳为原料，节省了很多前续步骤，纯化二氧化碳时，把液体二氧化碳在低温泵抽吸过程中所释放的冷量充分利用起来，无需外部加入制冷剂就可使二氧化碳吸附剂由室温降至零下20°c左右的浅冷温度，完成浅冷液相吸附纯化二氧化碳，节约了致冷吸附剂所需的能耗及设备。除此之外，本实用新型既能充装纯度大于99. 9%的液体二氧化碳，又能生产充装纯度为99. 999%的高纯液体二氧化碳的工艺流程，使一套装置可分别产生二氧化碳和高纯二氧化碳。达到了一机多用的效果，有效降低生产成本和节约了生产时间。
图1 二氧化碳纯化装置的流程图。图2 二氧化碳纯化器的结构示意图。图3 二氧化碳纯化器的活化再生单元示意图。
具体实施例
以下结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明如图1所示，一种二氧化碳纯化装置，包括二氧化碳贮罐1、二氧化碳低温泵2、纯二氧化碳充装单元3、二氧化碳纯化器4和高纯二氧化碳充装单元5 ；所述二氧化碳贮罐1 与二氧化碳低温泵2连接，二氧化碳低温泵2分别连接纯二氧化碳充装单元3和二氧化碳纯化器4，该二氧化碳纯化器4连接有高纯二氧化碳充装单元5。所述二氧化碳贮罐1与二氧化碳低温泵2之间，二氧化碳低温泵2与纯二氧化碳充装单元3和二氧化碳纯化器4之间，二氧化碳纯化器4与高纯二氧化碳充装单元5之间，均安装有开关阀6。所述高纯二氧化碳充装单元5与二氧化碳贮罐1之间安装有一个回气阀7。如图2所示，二氧化碳纯化器4由二氧化碳输入管41、分隔过滤板42、流量分配器 43、二氧化碳输出管44和电阻温度计45组成；所述二氧化碳纯化器4为真空绝热杜瓦瓶结构，其内部有一密封空腔，该空腔下部固定有分隔过滤板42，分隔过滤板42下固定有一流量分配器43，且该流量分配器43连接二氧化碳输入管41，分隔过滤板42上放置有吸附剂和分子筛，所述二氧化碳输出管44插入空腔内，且位于吸附剂上方；一根电阻温度计45垂直方向插入空腔与纯化器内壁的间隙处。如图3所示，二氧化碳纯化装置还包括二氧化碳活化再生单元8，由机械真空泵 81、活化单元二氧化碳输入管85、放空阀门82、气压表83、电加热棒84和活化单元二氧化碳输出管86组成；所述机械真空泵81与放空阀门82分别连接活化单元二氧化碳输入管85， 气压表83位于活化单元二氧化碳输入管85上，两根电加热棒84垂直方向从纯化器顶部插入空腔内，两根电加热棒84另一端连接温度控制器。所述二氧化碳活化再生单元8与二氧化碳纯化器4之间也安装有开关阀6。本实用新型的实际步骤，生产前分别按相关规定对供电及温控系统、液体二氧化碳供应系统、二氧化碳纯化装置、产品充装系统和分析检测系统等进行检查，合格后方能按图1 二氧化碳纯化装置流程图进行生产。打开开关阀6，启动二氧化碳低温泵2。把液体二氧化碳在低温泵抽吸过程中所释放的冷量充分利用起来，无需外部加入制冷剂就可使二氧化碳吸附剂由室温降至零下20°C左右的浅冷温度，完成浅冷液相吸附纯化二氧化碳，节约了致冷吸附剂所需的能耗及设备。在充装纯二氧化碳时，调节泵速，使其达到合适的速率充装纯二氧化碳。于此同时，另一部分二氧化碳通过另一个管路通入纯化器4，通过吸附剂对二氧化碳进行水分和杂质地吸收，然后由气体输出管输出到高纯二氧化碳气瓶中。使一套装置可分别产生二氧化碳和高纯二氧化碳，达到了一机多用的效果，有效降低生产成本和节约了生产时间。整个输送过程的压力不超过3MPa，若从压力表83上发现充装压力高于 3MPa，可以打开回气阀7，将管路内的二氧化碳回输到二氧化碳贮罐1中，从而降低压力。 但是，当产品检验结果出现一种或多种杂质含量接近或达到质量技术指标规定的允许值时，表示纯化器4内的吸附剂已经趋于吸附饱和，应及时停止生产，进行纯化器的活化处理。首先，将二氧化碳低温泵2与二氧化碳纯化器4之间的开关阀6关闭，将放空阀门 82打开，把二氧化碳纯化器内的液体二氧化碳放空，关闭放空阀门82，然后打开机械真空泵81，抽空二氧化碳纯化器，并由温度控制器对电加热棒84加热，达到活化温度后持续数小时，关闭机械真空泵81和电加热棒84，打开将二氧化碳低温泵2与二氧化碳纯化器4之间的开关阀6，观察气压表83充压至3MPa，即可完成活化再生。
权利要求1.一种二氧化碳纯化装置，其特征在于包括二氧化碳贮罐(1)、二氧化碳低温泵(2)、 纯二氧化碳充装单元(3)、二氧化碳纯化器(4)和高纯二氧化碳充装单元(5)；所述二氧化碳贮罐(1)与二氧化碳低温泵(2 )连接，二氧化碳低温泵(2 )分别连接纯二氧化碳充装单元 (3 )和二氧化碳纯化器(4 )，该二氧化碳纯化器(4 )连接有高纯二氧化碳充装单元(5 )。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳纯化装置，其特征在于所述二氧化碳贮罐(1)与二氧化碳低温泵(2 )之间，二氧化碳低温泵(2 )与纯二氧化碳充装单元(3 )和二氧化碳纯化器 (4)之间，二氧化碳纯化器(4)与高纯二氧化碳充装单元(5)之间，均安装有开关阀(6)。
3.根据权利要求1所述的二氧化碳纯化装置，其特征在于所述高纯二氧化碳充装单元(5)与二氧化碳贮罐(1)之间安装有一个回气阀(7)。
4.根据权利要求1所述的二氧化碳纯化装置，其特征在于所述二氧化碳纯化器(4)由二氧化碳输入管(41)、分隔过滤板(42)、流量分配器(43)、二氧化碳输出管(44)和电阻温度计(45)组成；所述二氧化碳纯化器(4)为真空绝热杜瓦瓶结构，其内部有一密封空腔，该空腔下部固定有分隔过滤板(42)，分隔过滤板(42)下固定有一流量分配器(43)，且该流量分配器(43)连接二氧化碳输入管(41)，分隔过滤板(42)上放置有吸附剂和分子筛，所述二氧化碳输出管(44)插入空腔内，且位于吸附剂上方；一根电阻温度计(45)垂直方向插入空腔与纯化器内壁的间隙处。
5.根据权利要求1或4所述的二氧化碳纯化装置，其特征在于还包括二氧化碳活化再生单元(8)，由机械真空泵(81)、活化单元二氧化碳输入管(85)、放空阀门(82)、气压表 (83)、电加热棒(84)和活化单元二氧化碳输出管(86)组成；所述机械真空泵(81)与放空阀门(82)分别连接活化单元二氧化碳输入管(85)，气压表(83)位于活化单元二氧化碳输入管(85 )上，两根电加热棒(84 )垂直方向从纯化器顶部插入空腔内。
6.根据权利要求5所述的二氧化碳纯化装置，其特征在于所述二氧化碳活化再生单元(8)与二氧化碳纯化器(4)之间也安装有开关阀(6)。
专利摘要一种二氧化碳纯化装置，包括二氧化碳贮罐、二氧化碳低温泵、纯二氧化碳充装单元、二氧化碳纯化器、高纯二氧化碳充装单元和活化再生单元；所述二氧化碳贮罐与二氧化碳低温泵连接，二氧化碳低温泵分别连接纯二氧化碳充装单元和二氧化碳纯化器，该二氧化碳纯化器分别连接有高纯二氧化碳充装单元和二氧化碳活化再生单元。本实用新型的有益效果，通过直接将市售的食品级液体二氧化碳为原料，节省了很多前续步骤，节约了致冷吸附剂所需的能耗及设备。除此之外，本实用新型还达到了一机多用的效果，有效降低生产成本和节约了生产时间。
文档编号C01B31/20GK202016872SQ20112008219
公开日2011年10月26日 申请日期2011年3月25日 优先权日2011年3月25日
发明者刘炜炜, 蔡体杰 申请人:上海浦江特种气体有限公司