一种脱离空分装置的氖氦浓缩生产装置的制作方法

本技术涉及浓缩氖氦原料气设备，具体为一种脱离空分装置的氖氦浓缩生产装置。

背景技术：

1、氖氦产品作为稀有气体产品中的一员，在实际应用广泛，氖气主要应用于中空玻璃、科研、医疗和电光源、航天等领域；氦气主要应用于低温超导、光纤、半导体和核磁共振等领域；近年来，国内半导体、光纤、航天、可研等领域对稀有气体产品的需求增长，国际稀有气体供需缺口大，全球稀有气体供需失衡加快了我国稀有气体提纯技术国产化的进程。

2、现有技术中氖氦浓缩生产过程是依附于空气分离设备而设计的，具体的说，将空气分离设备中主冷氮侧的不凝气体抽出直接进入粗氖氦精馏塔进行精馏，粗氖氦精馏塔中采用空气提供热源，来实现对不凝气体提纯并浓缩为氖氦原料气；上述生产方式受到空气分离设备中产出不凝气体的量影响，以及空气提供热源处理能力较低的影响，从而造成粗氖氦精馏塔无法持续稳定运行，氖氦原料气的成分易产生波动(原料气品质较低)；进一步地，由于原料气含量存在着波动为后续过程中对氖氦原料气的提纯及分离带来了困难。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种脱离空分装置的氖氦浓缩生产装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

3、一种脱离空分装置的氖氦浓缩生产装置，该生产装置包括用于存储原料气的原料气罐，原料气罐通过氖氦浓缩生产单元与粗氖氦气缓冲罐相连，所述氖氦浓缩生产单元包括塔釜底部带有电加热器的氖氦浓缩塔，氖氦浓缩塔的顶部气相出口与顶部冷凝器的管程相连，顶部冷凝器的管程出口与气液分离器相连，气液分离器的气相出口与粗氖氦气缓冲罐相连；所述原料气罐通过主换热器的第一进口和第一出口与氖氦浓缩塔相连；气液分离器的气相出口通过主换热器的第二进口和第二出口与粗氖氦气缓冲罐相连。

4、本实用新型的有益效果为：通过设置原料气罐能够实现对空气分离设备中主冷氮侧的不凝气体进行暂存，在此基础上通过设置塔釜底部带有电加热器的氖氦浓缩塔，使电加热器作为热源通过变频和温度调节，以实现氖氦分离装置操作弹性大(传统精馏粗氖氦的精馏热源来自空气，受空压机、换热系统的影响，弹性调节范围小)，且制备的粗氖氦气产品纯度相对高且稳定的特点。

5、本实用新型还包括冷源管路，冷源管路包括液氮储槽，液氮储槽出口与顶部冷凝器的壳程相连，顶部冷凝器的壳程出口通过主换热器的第三进口和第三出口与氮气密封装置相连。本实用新型利用液氮储槽作为顶部冷凝器中的冷源，其与上述以电加热器作为氖氦浓缩塔的热源相配合，不仅能够脱离原空气分离装置，对原空气分离装置的运行不产生影响，同时还能够方便氮气密封装置使用，具有流程简单便于控制的特点。

6、优选的，所述液氮储槽出口与顶部冷凝器的壳程之间设有三通，三通的第三端通过过冷器的过冷器第二进口和过冷器第二出口，主换热器的第四进口和第四出口与氮气密封装置相连。

7、优选的，所述氖氦浓缩塔的底部液相出口通过过冷器的过冷器第一进口和过冷器第一出口与液氮产品储罐相连。

8、优选的，所述气液分离器的液相出口与氖氦浓缩塔的上部回流口相连。

9、优选的，所述原料气罐和第一进口之间设有第一调节阀相连；所述氖氦浓缩塔的顶部气相出口与顶部冷凝器的管程之间设有第二调节阀；所述气液分离器的气相出口与第二进口之间设有第三调节阀。

10、优选的，所述氖氦浓缩塔的底部液相出口和过冷器第一进口之间设有第四调节阀。

11、优选的，所述液氮储槽出口与顶部冷凝器的壳程之间设有第五调节阀；所述顶部冷凝器的壳程出口和第三进口之间设有第六调节阀；所述过冷器第二出口和第四进口之间设有第七调节阀。

12、本实用新型还包括冷箱，氖氦浓缩生产单元中的氖氦浓缩塔、顶部冷凝器和气液分离器以及主换热器与过冷器均设置在冷箱的内部。空气分离装置占地面积较大，在此基础上设置氖氦浓缩生产装置时会存在着无法布置的问题，本实用新型通过将氖氦浓缩生产单元中的氖氦浓缩塔、顶部冷凝器和气液分离器以及主换热器与过冷器均设置在冷箱内部的形式，在达到方便移动的同时提高能量的利用率，占地面积小以及方便使用的目的。

13、优选的，所述顶部冷凝器设置在冷箱的上内部，气液分离器设置在顶部冷凝器的下部，氖氦浓缩塔设置在气液分离器的下部，氖氦浓缩塔的一侧设有主换热器，氖氦浓缩塔的下部设有过冷器。

14、按照上述方案制成的为一种脱离空分装置的氖氦浓缩生产装置，通过电加热器提供热量和液氮节流提供冷源，并利用精馏的工作原理，满足稳定生产粗氖氦气产品纯度不低于60％的精馏提纯工艺；传统工艺技术中从空气分离装置的主冷氮侧不凝气抽出至粗氖氦精馏塔进行精馏，顶部冷凝器采用液氮制冷，塔釜再沸器采用空气提供热源，受空分负荷的影响比较大，本实用新型与传统工艺相比，具有如下优点：1、工艺流程简单，精馏需求的冷量和热源均可实现脱离空分主装置操作，对空分装置的运行没有影响；2、塔釜选用电加热器作为热源，通过变频和温度调节，制备的粗氖氦气产品纯度相对高且稳定，氖氦分离装置操作弹性大；3、塔顶采用的液氮来自液氮储槽，经节流为顶部冷凝器提供冷源，对空分主装置没有影响，同时还能够满足氮气密封装置的使用；进一步地，本实用新型利用液氮储槽中的液氮还能够为过冷器以及主换热器提供冷量；4、电加热器位于氖氦浓缩塔下部，且氖氦浓缩生产单元中的氖氦浓缩塔、顶部冷凝器和气液分离器以及主换热器与过冷器均组装在冷箱内，成撬布置，占地面积小，设备投资少，生产的产品附加值高。

技术特征：

1.一种脱离空分装置的氖氦浓缩生产装置，其特征在于：该生产装置包括用于存储原料气的原料气罐(1)，原料气罐(1)通过氖氦浓缩生产单元与粗氖氦气缓冲罐(17)相连，

2.根据权利要求1所述的一种脱离空分装置的氖氦浓缩生产装置，其特征在于：还包括冷源管路，冷源管路包括液氮储槽(18)，液氮储槽(18)出口与顶部冷凝器(28)的壳程相连，顶部冷凝器(28)的壳程出口通过主换热器(25)的第三进口(23)和第三出口(24)与氮气密封装置(32)相连。

3.根据权利要求2所述的一种脱离空分装置的氖氦浓缩生产装置，其特征在于：所述液氮储槽(18)出口与顶部冷凝器(28)的壳程之间设有三通，三通的第三端通过过冷器(31)的过冷器第二进口(20)和过冷器第二出口(12)，主换热器(25)的第四进口(11)和第四出口(9)与氮气密封装置(32)相连。

4.根据权利要求1所述的一种脱离空分装置的氖氦浓缩生产装置，其特征在于：所述氖氦浓缩塔(26)的底部液相出口通过过冷器(31)的过冷器第一进口(29)和过冷器第一出口(21)与液氮产品储罐(30)相连。

5.根据权利要求1所述的一种脱离空分装置的氖氦浓缩生产装置，其特征在于：所述气液分离器(10)的液相出口与氖氦浓缩塔(26)的上部回流口(13)相连。

6.根据权利要求1所述的一种脱离空分装置的氖氦浓缩生产装置，其特征在于：所述原料气罐(1)和第一进口(3)之间设有第一调节阀(2)相连；

7.根据权利要求4所述的一种脱离空分装置的氖氦浓缩生产装置，其特征在于：所述氖氦浓缩塔(26)的底部液相出口和过冷器第一进口(29)之间设有第四调节阀(8)。

8.根据权利要求3所述的一种脱离空分装置的氖氦浓缩生产装置，其特征在于：所述液氮储槽(18)出口与顶部冷凝器(28)的壳程之间设有第五调节阀(19)；

9.根据权利要求1所述的一种脱离空分装置的氖氦浓缩生产装置，其特征在于：还包括冷箱(5)，氖氦浓缩生产单元中的氖氦浓缩塔(26)、顶部冷凝器(28)和气液分离器(10)以及主换热器(25)与过冷器(31)均设置在冷箱(5)的内部。

10.根据权利要求9所述的一种脱离空分装置的氖氦浓缩生产装置，其特征在于：所述顶部冷凝器(28)设置在冷箱(5)的上内部，气液分离器(10)设置在顶部冷凝器(28)的下部，氖氦浓缩塔(26)设置在气液分离器(10)的下部，氖氦浓缩塔(26)的一侧设有主换热器(25)，氖氦浓缩塔(26)的下部设有过冷器(31)。

技术总结
本技术涉及一种脱离空分装置的氖氦浓缩生产装置；包括原料气罐，原料气罐通过氖氦浓缩生产单元与粗氖氦气缓冲罐相连，氖氦浓缩生产单元包括塔釜底部带有电加热器的氖氦浓缩塔，氖氦浓缩塔的顶部气相出口与顶部冷凝器的管程相连，顶部冷凝器的管程出口与气液分离器相连，气液分离器的气相出口与粗氖氦气缓冲罐相连；原料气罐通过主换热器的第一进口和第一出口与氖氦浓缩塔相连；气液分离器的气相出口通过主换热器的第二进口和第二出口与粗氖氦气缓冲罐相连；利用液氮储槽作为顶部冷凝器中的冷源，与以电加热器作为氖氦浓缩塔的热源相配合，不仅能够脱离原空气分离装置，同时还能够方便氮气密封装置使用，具有流程简单便于控制的特点。

技术研发人员：郑梦杰,崔增涛,荆焕雷,蔡明宝,荆素发,马明明,李世君
受保护的技术使用者：河南心连心深冷能源股份有限公司
技术研发日：20230912
技术公布日：2024/5/19