粗氖氦精制除氢系统的制作方法

本实用新型涉及的是一种粗氖氦精制除氢系统，属于稀有气体的制备技术领域。

背景技术：

随着下游应用市场的需求不断的增长，稀有气体行业供不应求的格局将加剧，尤其是高端稀有气体市场，稀有气体的市场规模在不断的扩大，设备和机器的种类数量大增。如何有效快速的提纯稀有气体成为一大课题。

在空分装置中，氖、氦、氢沸点（0.103MPa）分别为：-246.05℃、-268.93℃、-252.78℃，通过深冷精馏的方式无法直接分离得到纯净的氖气和氦气。而作为分离的前提，除去杂质氢非常重要。加氧除氢反应是比较合适的除氢方式，在钯触媒的作用下，通过在混合气体中加氧，在高温条件下，氧和混合气中的氢气反应生成水，反应后混合气体的温度高达400℃，水以气态形式存在于混合气当中，需要考虑降温措施，将气体温度降至合适的温度供下游分离工序，同时反应产生的水，也需要考虑将水和气分离，因此成套的氖氦气精制前的除氢方式需要配备反应器、冷却器（换热器）、分离罐、分子筛等设备。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一整套完整的系统，将粗氖氦气中的杂质氢气去除，并除掉反应后产生的水气，将气体降温，并将所用到的设备集中布置在一个钢结构框架内，实现整体撬装化配置，可大幅减少占地空间和投资成本的粗氖氦精制除氢系统。

本实用新型是通过如下技术方案来完成的：一种粗氖氦精制除氢系统，它包括一将空分精馏过程产生的粗氖氦气与一定量氧气混合的混合加氧除氢反应器，所述的混合加氧除氢反应器为一在钯触媒催化下进行加氧除氢反应，氢气与氧气反应产生水的反应器，该反应器后面通过管道管件依次相接有水冷却器、低温氮气冷却器、气水分离器和分子筛组件，并在所述分子筛组件后面接出除氢产品气；所述的混合加氧除氢反应器、水冷却器、低温氮气冷却器、气水分离器和分子筛组件被安装在一个撬装装置的钢结构框架内。

作为优选：所述的低温氮气冷却器和气水分离器落地支撑安装在撬装装置的框架内，由两个分子筛组成的分子筛组件被布置在气水分离器侧面，方便管道连接，所述混合加氧除氢反应器和水冷却器通过支架布置在框架上方，所有手动阀及需要就地观察的仪表布置在撬装装置的同一侧。

作为优选：所述的低温氮气冷却器为能够将通过水冷却器初步冷却后混合气冷却至100℃以下，低温氮气冷却器的冷源采用设计温度-196℃的压力氮；冷却后的混合气在通过气水分离器后能够将反应产生的水分和混合气分离，所述气水分离器的底部设置能将分离后的水分排出的、且采用电磁阀控制的排水管道。

本实用新型是在传统加氧除氢的基础上，通过二级冷却、气水分离、分子筛纯化等过程，将产生干燥常温的无氢粗氖氦气。

本实用新型将所有设备合理布置在一个钢结构框架内，实现撬装化，集成化程度大大提高，缩短现场施工时间，节省占地空间，降低投资成本，具有可观的经济效益。

附图说明

图1是本实用新型粗氖氦精制除氢方式的流程方块图。

图2是本实用新型粗氖氦精制除氢方式的设备管道撬装布置图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型做详细的介绍：图1、2所示，一种粗氖氦精制除氢系统，它包括一将空分精馏过程产生的粗氖氦气与一定量氧气混合的混合加氧除氢反应器1，所述的混合加氧除氢反应器1为一在钯触媒催化下进行加氧除氢反应，氢气与氧气反应产生水的反应器，该反应器后面通过管道管件依次相接有水冷却器2、低温氮气冷却器3、气水分离器4和分子筛组件5，并在所述分子筛组件5后面接出除氢产品气；所述的混合加氧除氢反应器1、水冷却器2、低温氮气冷却器3、气水分离器4和分子筛组件5被安装在一个撬装装置的钢结构框架6内。

作为优选的实施例：本实用新型所述的低温氮气冷却器3和气水分离器4落地支撑安装在撬装装置的框架6内，由两个分子筛组成的分子筛组件5被布置在气水分离器4侧面，方便管道连接，所述混合加氧除氢反应器1和水冷却器2通过支架布置在框架上方，所有手动阀及需要就地观察的仪表布置在撬装装置的同一侧。

作为进一步优选的实施例：所述的低温氮气冷却器3为能够将通过水冷却器2初步冷却后混合气冷却至100℃以下，低温氮气冷却器的冷源采用设计温度-196℃的压力氮；冷却后的混合气在通过气水分离器4后能够将反应产生的水分和混合气分离，所述气水分离器的底部设置能将分离后的水分排出的、且采用电磁阀控制的排水管道。

实施例：图1、2所示，本实用新型主要包括加氧除氢反应器1、水冷却器2、低温氮气冷却器3、气水分离器4、分子筛5及将其相连的管道管件。由空分精馏过程产生的粗氖氦气与一定量的氧气混合，通入反应器1，在钯触媒的催化下进行加氧除氢反应，氢气与氧气反应产生水；因反应在400℃设计温度的高温下进行，原料气被加热，反应后的混合气需要通过水冷却器2初步冷却后，再通过低温氮气冷却器3冷却至100℃以下，低温氮气冷却器的冷源采用设计温度-196℃的压力氮；然后通过气水分离器4将反应产生的水分和混合气分离，在分离罐底部设置排水管道，采用电磁阀控制，当罐中水位达到一定高度时，开启阀门排水；最后通过分子筛5进一步纯化，去除可吸附杂质后，考虑分子筛需要再生周期，采用两台分子筛设备，一台工作一台再生，以满足流程的不间断运行，再生气采用加热氮气，通过调节阀组的调节，实现两台分子筛的切换。

图2中所示，将所有设备安装于一个钢结构框架内，需要落地支撑的低温氮气冷却器3和气水分离器4决定了框架的面积大小，两个分子筛5布置在分离器侧面，方便管道连接，反应器1和水冷却器2通过支架布置在框架上方，所有手动阀及需要就地观察的仪表布置在撬装装置的同一侧。

所述除氢反应器1布置在撬装的柱边靠上方的位置，粗氖氦气与氧气的混合气从上管口接入。所述水冷却器2和低温氮气冷却器3布置在反应器的一侧，水冷却器布置在低温氮气冷却器上方。所述气水分离器4布置在反应器1下方，两台分子筛布置在气水分离器侧面，管道在设备之间的空间中布置，整个撬装装置达到紧凑化效果。

本实用新型通过完善合理的流程设计及设备选用，达到粗氖氦气除氢的效果；通过设备的合理布置、管线的合理走向，将整个除氢过程在一个撬装装置上完成。该装置技术的应用，可以有效除去粗氖氦气中的氢气，并为下游进一步除氮提供合适的原料气。相对其他非撬装的装置而言，占地空间和投资成本也将大幅减少。

本实用新型应普遍应用到粗氖氦气提纯的过程中，通过本实用新型可有效除去混合气中的氢气，并将反应后的混合气体温度降低、除去多余的水分，给后续的除氮和氖氦分离工序提供原料气。