一种大规模深度脱除氦中氖和氢的装置的制作方法

本技术涉及化工、半导体、超导、医疗等领域，具体涉及一种大规模深度脱除氦中氖和氢的装置。

背景技术：

1、目前各种提氦装置，原料气组分中没有考虑氖气，没有氖脱除的工艺方法。根据《纯氦、高纯氦和超纯氦》gb/t4844-2011规定，高纯氦中氖含量＜4ppm，超纯氦中氖含量＜1ppm。因此标准要求，需考虑脱氖工艺。

2、 目前国内含氖粗氦、含氖高纯氦相对较超纯氦价格较低，中国实用新型专利cn114562852 a“一种氦气脱氖系统”，采用深低温制冷机提供冷量，且提供的冷量十分有限，利用低温吸附脱除氦中氖，动设备多、系统复杂、只能用于小规模生产，经济性不够好。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种大规模深度脱除氦中氖和氢的装置，以解决现有技术中存在的问题。

2、为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

3、本实用新型提供的一种大规模深度脱除氦中氖和氢的装置，包括换热器a、分离器、换热器b、冷凝分离器、精馏塔、低温吸附器、液氦杜瓦、混合器、压缩机；其中，

4、所述换热器a的低温含氖氢粗氦气出口通道与低温含氖氢粗氦气管道相连，所述换热器a的低温含氖氢粗氦气管道与分离器入口相连；所述分离器的低温含氖氢粗氦气a出口通道与低温含氖氢粗氦气a管道相连，所述低温含氖氢粗氦气a管道与换热器b低温含氖氢粗氦气a入口通道相连；换热器b的深低温含氖氢粗氦气出口通道与深低温含氖氢粗氦气管道相连，所述深低温含氖氢粗氦气管道与冷凝分离器的深低温含氖氢粗氦气入口相连；

5、所述冷凝分离器的含氦液氖出口与含氦液氖管道相连，所述含氦液氖管道与精馏塔的含氦液氖入口相连；所述精馏塔的粗氦气出口与粗氦气管道相连，所述粗氦气管道与换热器b的粗氦气入口相连，所述精馏塔的液氖出口与液氖管道相连，所述液氖管道与换热器b的液氖入口相连；

6、所述冷凝分离器的深低温含氖氢粗氦气a出口与深低温含氖氢粗氦气a管道相连，所述深低温含氖氢粗氦气a管道与低温吸附器的深低温含氖氢粗氦气a入口相连；低温吸附器的脱氖氢超纯氦气出口与脱氖氢超纯氦气管道相连；所述脱氖氢超纯氦气管道与混合器的脱氖氢超纯氦气入口相连；

7、所述液氦杜瓦的液氦出口与液氦管道相连，所述液氦管道与所述混合器的液氦入口相连；所述混合器的深低温超纯氦出口与深低温超纯氦出口管道相连，所述深低温超纯氦出口管道与换热器b相连；所述混合器通过液氦与氦气混合，提升液氦温度，避免装置在启动时换热器b温差过大；

8、所述换热器a的粗氦气b出口通道与粗氦气b管道相连，所述粗氦气b管道与压缩机的粗氦气b入口通道相连；所述压缩机的增压粗氦气出口通道与增压粗氦气管道相连，增压粗氦气管道与含氖氢粗氦气管道相连，含氖氢粗氦气管道与换热器a的含氖氢粗氦气入口通道相连。

9、进一步的，所述换热器a上还连接有放空气管道、氮气管道、液氮管道、杂质管道、产品a管道、产品b管道；其中，所述换热器a的放空气出口通道与放空气管道相连；所述换热器a的氮气出口通道与氮气管道相连；换热器a液氮入口通道与液氮管道相连；所述换热器a的杂质入口通道与杂质管道相连，杂质管道与分离器的杂质出口通道相连；换热器a的超纯氦气出口通道与产品a管道相连；换热器a氖气出口通道与产品b管道相连。

10、进一步的，所述换热器b还连接有低温超纯氦管道、粗氦气a管道、氖气管道；其中，所述换热器b的低温超纯氦出口与低温超纯氦管道相连，低温超纯氦管道与换热器a的低温超纯氦入口通道相连；所述换热器b的粗氦气a出口与粗氦气a管道相连，粗氦气a管道与换热器a的粗氦气a入口通道相连；所述换热器b的氖气出口与氖气管道相连，氖气管道与换热器a的氖气入口通道相连。

11、进一步的，还包括控制系统，所述杂质管道上设置有阀门a，所述含氦液氖管道上设置有阀门b，所述液氖管道上设置有阀门c，所述粗氦气管道上设置有阀门d，所述脱氖氢超纯氦气管道上设置有阀门e，所述液氦管道上设置有阀门f；所述阀门a、阀门b、阀门c、阀门d、阀门e、阀门f均为电磁阀；通过阀门c、阀门d控制精馏塔的压力，通过阀门e控制低温吸附器的压力，通过阀门控制深低温含氖氢粗氦气出换热器b的温度。

12、进一步的，还包括再沸器，所述再沸器设置在精馏塔内，再沸器为电加热器或外供热源。

13、进一步的，所述的低温吸附器设置一台间断使用或并联多台连续再生切换使用。

14、基于上述技术方案，本实用新型实施例至少可以产生如下技术效果：

15、（1）本实用新型提供的大规模深度脱除氦中氖和氢的装置，通过低温吸附单元，解决深度脱氖脱氢问题，从而制得≥99.9999%的超纯氦。

16、 （2）本实用新型提供的大规模深度脱除氦中氖和氢的装置，通过液氮、液氦提供冷量，无需再配置深低温制冷机，适合大规模生产，经济性好、附加值高。

17、 （3）本实用新型提供的大规模深度脱除氦中氖和氢的装置，结合液氦分销，利用液氦气化，为低温吸附脱氖脱氢提供冷量，将含氖氢粗氦气、含氖氢高纯氦气提纯至99.9999%的超纯氦，实现气、液氦产品分销，大大提升了氦的经济价值。

技术特征：

1.一种大规模深度脱除氦中氖和氢的装置，其特征在于：包括换热器a（1）、分离器（2）、换热器b（3）、冷凝分离器（4）、精馏塔（5）、低温吸附器（6）、液氦杜瓦（7）、混合器（8）、压缩机（9）；其中，

2.根据权利要求1所述的大规模深度脱除氦中氖和氢的装置，其特征在于：所述换热器a（1）上还连接有放空气管道、氮气管道、液氮管道、杂质管道、产品a管道、产品b管道；其中，所述换热器a（1）的放空气出口通道与放空气管道相连；所述换热器a（1）的氮气出口通道与氮气管道相连；换热器a（1）液氮入口通道与液氮管道相连；所述换热器a（1）的杂质入口通道与杂质管道相连，杂质管道与分离器（2）的杂质出口通道相连；换热器a（1）的超纯氦气出口通道与产品a管道相连；换热器a（1）氖气出口通道与产品b管道相连。

3.根据权利要求1所述的大规模深度脱除氦中氖和氢的装置，其特征在于：所述换热器b（3）还连接有低温超纯氦管道、粗氦气a管道、氖气管道；其中，所述换热器b（3）的低温超纯氦出口与低温超纯氦管道相连，低温超纯氦管道与换热器a（1）的低温超纯氦入口通道相连；所述换热器b（3）的粗氦气a出口与粗氦气a管道相连，粗氦气a管道与换热器a（1）的粗氦气a入口通道相连；所述换热器b（3）的氖气出口与氖气管道相连，氖气管道与换热器a（1）的氖气入口通道相连。

4.根据权利要求2所述的大规模深度脱除氦中氖和氢的装置，其特征在于：所述杂质管道上设置有阀门a（21），所述含氦液氖管道上设置有阀门b（41），所述液氖管道上设置有阀门c（52），所述粗氦气管道上设置有阀门d（53），所述脱氖氢超纯氦气管道上设置有阀门e（61），所述液氦管道上设置有阀门f（71）。

5.根据权利要求4所述的大规模深度脱除氦中氖和氢的装置，其特征在于：还包括控制系统，阀门a（21）、阀门b（41）、阀门c（52）、阀门d（53）、阀门e（61）、阀门f（71）均为电磁阀；通过阀门c（52）、阀门d（53）控制精馏塔（5）的压力，通过阀门e（61）控制低温吸附器（6）的压力，通过阀门f（71）控制深低温含氖氢粗氦气出换热器b（3）的温度。

6.根据权利要求1所述的大规模深度脱除氦中氖和氢的装置，其特征在于：还包括再沸器（51），所述再沸器（51）设置在精馏塔（5）内。

7.根据权利要求6所述的大规模深度脱除氦中氖和氢的装置，其特征在于：所述再沸器（51）为电加热器或外供热源。

8.根据权利要求1所述的一种大规模深度脱除氦中氖和氢的装置，其特征在于：所述的低温吸附器（6）设置一台间断使用或并联多台连续再生切换使用。

技术总结
本技术公开了一种大规模深度脱除氦中氖和氢的装置，它包括换热器A（1）、分离器（2）、阀门A（21）、换热器B（3）、冷凝分离器（4）、阀门B（41）、精馏塔（5）、再沸器（51）、阀门C（52）、阀门D（53）、低温吸附器（6）、阀门E（61）、液氦杜瓦（7）、阀门F（71）、混合器（8）、压缩机（9），它具有冷凝分离、低温精馏、低温吸附等工艺步骤。本技术解决大规模深度脱除氦中氖和氢问题，可将含氖在4～70ppm和含氢在1～10ppm的氦气，提纯制得99.9999%以上的超纯氦实现气、液氦产品分销，大大提升了氦的经济价值。

技术研发人员：邓海,曹卫华,文向南
受保护的技术使用者：四川蜀道装备科技股份有限公司
技术研发日：20230515
技术公布日：2024/1/15