一种高纯二氧化碳低温净化装置的制作方法

本实用新型涉及一种高精度净化设备，特别是指一种高纯二氧化碳低温净化装置。

背景技术：

随着我国高新技术的快速发展，集成电路(IC)、发光二极管(LED)、太阳能电池(SOLAR CELL)、光导纤维(Light-guide Fiber)等高新技术领域迅猛发展。高纯二氧化碳在此背景下，具有广阔的应用空间，其主要用于激光切割机的激光气体、电子工业、反应堆气体冷却剂、医学的临界萃取、胚胎细胞培养、科学研究等高新技术领域。在高新领域产品的生产过程中高纯二氧化碳气体对产品的最终质量起着十分重要的作用，其质量指标控制十分严格。现有技术中是采用氨气作为制冷剂，氨气作为冷却剂安全系数低，给生产带来许多麻烦。

技术实现要素：

本实用新型提出一种高纯二氧化碳低温净化装置，针对现有技术的不足，得到二氧化碳浓度从99.9％提高到99.999％以上，通过在外部设置载冷剂循环自动提供冷量并再沸工艺介质二氧化碳，减小了再沸能耗，有效避免了采用氨气作为制冷剂带来的安全隐患，操作更加方便，运行更加可靠，同时采用节能技术降低了运行能耗。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种高纯二氧化碳低温净化装置，包括：二氧化碳冷却循环、冷水循环、乙二醇水溶液循环及精馏塔，所述乙二醇水溶液循环包括乙二醇水溶液上循环及乙二醇水溶液下循环；所述二氧化碳冷却循环同时与所述冷水循环及精馏塔连接，所述冷水循环同时与所述乙二醇水溶液上循环及乙二醇水溶液下循环连接，所述乙二醇水溶液上循环及乙二醇水溶液下循环同时与所述精馏塔连接。

进一步，所述二氧化碳冷却循环包括吸附净化单元，所述吸附净化单元上设有二氧化碳进口及二氧化碳出口；所述二氧化碳进口连接有二氧化碳进口管，所述二氧化碳出口通过二氧化碳管路连接有预冷器，所述预冷器同时通过二氧化碳管路连接所述精馏塔；

进一步，所述冷水循环包括冷机及第一载冷剂储罐，所述冷机上设有冷机进水口、冷机出水口，所述第一载冷剂储罐上设有载冷剂进水口及载冷剂出水口；所述冷机进水口连接有进冷水水管，所述进冷水管同时与所述吸附单元连接，所述冷机出水口通过水管与所述第一载冷剂储罐进水口连接，所述第一载冷剂储罐出水口连接有出冷水管，所述出冷水管同时与所述吸附净化单元连接。

进一步，所述乙二醇水溶液上循环包括乙二醇水溶液上循环管路、乙二醇循环泵、第二载冷剂储罐、冷凝器及所述预冷器，所述乙二醇水溶液上循环管路起始端与所述冷机连接，所述乙二醇水溶液上循环管路依次穿过冷凝器、预冷器、第二载冷剂储罐及所述乙二醇循环泵后回流进所述冷机。

进一步，所述乙二醇水溶液下循环包括乙二醇水溶液下循环管路、所述第一载冷剂储罐、乙二醇再沸泵及所述精馏塔，所述乙二醇水溶液下循环管路起始端连接所述第一载冷剂储罐，所述乙二醇水溶液下循环管路穿过所述精馏塔后回流到所述第一载冷剂储罐。

进一步，所述精馏塔内设有内部填料，所述内部填料包括不锈钢丝网状规整填料、不锈钢θ环填料或波纹板填料中的一种。

进一步，所述精馏塔上设有蒸发器；所述精馏塔同时与所述冷凝器通过二氧化碳管路循环连接；所述精馏塔底部连接有低温二氧化碳出管。

进一步，所述精馏塔、预冷器、冷机、冷凝器、蒸发器、载冷剂储罐及乙二醇循环泵共同组成低温净化单元。

更进一步，高纯二氧化碳低温净化装置为一体化撬装式结构。

本实用新型针对现有技术的不足，得到二氧化碳浓度从99.9％提高到99.999％以上，通过在外部设置载冷剂循环提供冷量并再沸腾的工艺介质二氧化碳，减小了再沸能耗，有效避免了采用氨气作为制冷剂带来的安全隐患，操作更加方便，运行更加可靠，同时采用节能技术降低了运行能耗。

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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型具体实施例中一种高纯二氧化碳低温净化装置的结构示意图；

图2为图1所示的高纯二氧化碳低温净化装置的吸附净化单元中原料气的初步净化组分表。

具体实施方式

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作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。

在本实用新型的具体实施例中，见图1～图2，一种高纯二氧化碳低温净化装置，包括：二氧化碳冷却循环1、冷水循环2、乙二醇水溶液循环及精馏塔5，乙二醇水溶液循环包括乙二醇水溶液上循环3及乙二醇水溶液下循环5；二氧化碳冷却循环1同时与冷水循环2及精馏塔4连接，冷水循环2同时与乙二醇水溶液上循环3及乙二醇水溶液下循环5连接，乙二醇水溶液上循环3及乙二醇水溶液下循环5同时与精馏塔4连接；精馏塔4利用内部填充的填料提纯净化二氧化碳。

在本实用新型的具体实施例中，见图1，二氧化碳冷却循环1包括吸附净化单元12，吸附净化单元12上设有二氧化碳进口及二氧化碳出口；二氧化碳进口连接有二氧化碳进口管11，二氧化碳出口通过二氧化碳管路连接有预冷器13，预冷器13同时通过二氧化碳管路连接精馏塔4；本净化装置以食品级二氧化碳为原料，设置吸附净化单元12脱氢、脱硫及脱碳氢化合物等杂质。

在本实用新型的具体实施例中，见图1，冷水循环2包括冷机22及第一载冷剂储罐24，冷机22上设有冷机进水口、冷机出水口，第一载冷剂储罐24上设有载冷剂进水口及载冷剂出水口；冷机22进水口连接有进冷水水管21，进冷水管21同时与吸附单元12连接，冷机22出水口通过水管与第一载冷剂储罐24的进水口连接，第一载冷剂储罐24的出水口连接有出冷水管24，出冷水管24同时与吸附净化单元12连接；其中冷机22用于提供系统所需的冷量，无需人工值守自动化运行，降低了外界的干扰，提高了系统的可靠性，延长了系统的连续运行周期。

在本实用新型的具体实施例中，见图1，乙二醇水溶液上循环3包括乙二醇水溶液上循环管路31、乙二醇循环泵33、第二载冷剂储罐32、冷凝器6及预冷器13，乙二醇水溶液上循环管路31的起始端与冷机22连接，乙二醇水溶液上循环管路31依次穿过冷凝器6、预冷器13、第二载冷剂储罐32及乙二醇循环泵33后回流进冷机22；预冷器13主要用于降低二氧化碳的进精馏塔4的温度，减少进精馏塔4的气体负荷，提高精馏塔4的分离效率。

在本实用新型的具体实施例中，见图1，乙二醇水溶液下循环5包括乙二醇水溶液下循环管路51、第一载冷剂储罐24、乙二醇再沸泵52及精馏塔4，乙二醇水溶液下循环管路51起始端连接第一载冷剂储罐24，乙二醇水溶液下循环管路51穿过精馏塔4后回流到第一载冷剂储罐24；乙二醇载冷剂水溶液循环更加环保、安全可靠、节能降耗。

在本实用新型的具体实施例中，见图1，精馏塔4内设有内部填料，内部填料包括不锈钢丝网状规整填料、不锈钢θ环填料或波纹板填料中的一种。

在本实用新型的具体实施例中，见图1，精馏塔上设有蒸发器；精馏塔4同时与冷凝器6通过二氧化碳循环管路连接；精馏塔4底部连接有低温二氧化碳出管41。

在本实用新型的具体实施例中，见图1，精馏塔4、预冷器13、冷机22、冷凝器6、蒸发器41、第一载冷剂储罐24、第二载冷剂储罐32及乙二醇循环泵33共同组成低温净化单元；低温净化单元用于脱除残存的低温气体、氧气、氮气、一氧化碳及微量有害物质。

在本实用新型的具体实施例中，见图1，高纯二氧化碳低温净化装置为一体化撬装式结构；一体化撬装结构运输方便、安装简洁。

在本实用新型的具体实施例中，见图2，本发明工艺过程是本净化设备采用食品级二氧化碳作为原料气(原料气在吸附净化单元12初步净化为图2组分)，再进入吸附净化单元12进行净化分离；吸附净化单元12，采用冷机22自动提供冷量，采用冷凝器6循环提供冷源，直接用乙二醇水溶液循环加热精馏塔4底部蒸的发器41，原料二氧化碳在精馏塔4内实现净化分离获得≥99.999％CO₂高纯气。

在本实用新型的具体实施例中，见图2，原料气进入吸附净化单元净化后，达到图2组分要求送入低温净化单元，进入预冷器13被冷却到液化温度送入精馏塔4参加精馏，在精馏塔4内低沸点的低温气体被蒸发，高纯CO₂被冷凝，结果，精馏塔4底部液体中的二氧化碳含量增加，而上部蒸汽中杂质含量提高了，废气从冷凝器6顶部排出，在精馏塔4的下部获得高纯二氧化碳，进入蒸发器41部分液体二氧化碳被蒸发，在蒸发器41底部取出合格产品，即高纯液体二氧化碳；蒸发器41的热量由第一载冷剂储罐24，乙二醇再沸泵52循环提供，不用外设加热器。带出的冷量传递到循环水中，降低循环水温度，降低系统运行能耗；由第二载冷剂储罐32、乙二醇循环泵33、冷机22组成的乙二醇水溶液上循环3，为冷凝器6、预冷器13分别提供冷量，实现制冷循环。避免采用氨制冷循环带来的环境破坏、设备腐蚀等损坏。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。