加氢脱氧纯化装置的制作方法

本实用新型涉及气体制备装置领域，特别涉及一种加氢脱氧纯化装置。

背景技术：

脱氧装置是在气体制备的过程中，将所制成的气体内多余的氧气反应后脱离制备气体的一种装置，其作用是提高所制备的气体的纯度，从而满足工业用气的纯度要求。

目前，公开号为201520231441.2的中国专利公开了一种深度脱氧装置，它包括依次连通的气体加热装置、一号脱氧通道、二号脱氧通道、三号脱氧通道；所述一号脱氧通道、二号脱氧通道、三号脱氧通道采用串联立式排列；所述一号脱氧通道内设有铜网；所述二号脱氧通道内设有钛网；所述三号脱氧通道内设有镁网；所述铜网的目数大于等于20；所述钛网的目数大于等于20；所述镁网的目数大于等于20.采用该装置对惰性气体进行脱氧时，含有氧气的惰性气体加热后经过铜网、钛网和镁网，输出时含氧量减少。

这种深度脱氧装置虽然对惰性气体起到脱氧作用，但是气体在进入深度脱氧装置时，仍需要加热，加热气体所耗费的时间长，脱氧效率低。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种加氢脱氧纯化装置，其具有能够预热待脱氧惰性气体、提高脱氧效率的优点。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种加氢脱氧纯化装置，包括输入装置、反应装置、用于输送气体的传输管道，所述反应装置包括反应器、与反应器循环连接的热交换器，所述热交换器包括用于输送气体的管道组、密封包裹于管道组外的壳体，所述管道组和壳体之间存在间隙，所述壳体通过传输管道连接至反应装置处。

如此设置，当惰性气体进入加氢脱氧纯化装置后，由输入装置输入，在反应装置内发生化学反应，反应后的气体包括惰性气体、惰性气体中氧气与氢气形成的水。由于反应装置内的反应温度高于水的蒸发温度，故水在高温下形成水蒸气，通过传输管道，随惰性气体进入热交换器。惰性气体和水蒸气进入热交换器的管道组内，散热时，热量停留在壳体与管道组之间的间隙内，通过传输管道传输至反应装置处，对反应装置和待反应惰性气体进行预热，缩短加热时间，节约能源从而提高脱氧效率。

进一步设置：所述管道组包括若干平行排列的蛇形管。

如此设置，蛇形管的表面积大于普通管道，能够在高温的惰性气体和水蒸气传输时散发更多热量。若干平行排列的蛇形管既增大了散热面积，又节约了管道占用的空间，使热量集中在小空间内，温度更高，预热效果明显。

进一步设置：所述蛇形管为单层金属薄壁设置。

如此设置，当高温的惰性气体和水蒸气流经传输管道时，其带有的温度随流动而散发，金属的导热性能良好，散热快，薄壁使金属导出的热量迅速散发至壳体内，由壳体保存热量并将热量传递至反应装置处，对待脱氧惰性气体和反应装置进行预热。

进一步设置：所述输入装置包括混合器，所述混合器上的传输管道连接至热交换器上。

如此设置，混合器在反应装置的前一道工序，用于将气体混合均匀后传输至反应装置。混合器输出的惰性气体通过热交换器能够对惰性气体进行预热，由于热交换器与反应装置循环连接，混合器中的惰性气体在预热后输入反应装置时，缩短了加热和反应时间，提高工作效率。

进一步设置：所述传输管道与热交换器的交接处设有密封装置。

如此设置，由于水的蒸发温度为100℃，高于水的蒸发温度的惰性气体散发的热量不多，故需要加强密封结构从而防止热量散失。热交换器内的热量通过传输管道输送至反应装置内时，传输管道和热交换器的交接处的密封装置将热量封锁在传输管道和热交换器的壳体内，热量仅能从传输管道输出，提高了使用率，也防止了热量外泄对工作环境中的仪器造成影响。

进一步设置：所述密封装置包括连接于传输管道端口的第一法兰盘、位于热交换器与传输管道连接处的第二法兰盘、位于第一法兰盘和第二法兰盘之间的垫片。

法兰盘既能用于改变方向的管道上，又有极高的密封性。当第一法兰盘和第二法兰盘相互抵触安装后，第一法兰盘和第二法兰盘之间的垫片被压紧，形成完全密封的状态，防止带有热量的空气从传输管道漏出，提高了热量的使用率，从而节约能源。

进一步设置：所述壳体包括外壳、内壳、位于外壳和内壳之间的隔温层。

壳体用于存储热量，需有良好的隔热效果，用以防止热量散发至外界。保温层能够将热量与外界温度阻隔，防止外界温度与壳体内的温度进行热交换，从而保证壳体内温度恒定不变，输出至反应装置的预热温度不变，从而保证预热的稳定性。

进一步设置：所述壳体上设有自壳体延伸至反应器处的导热管，所述导热管为双层结构。

导热管用于将热交换器内的热能输送至反应装置处，为了保证热量在传输过程中的流失量小，双层结构能够减小外界温度对导热管内温度的影响，保证传输热量的稳定性。

进一步设置：所述导热管外设有包裹于导热管上的保温层。

当导热管内的热能从导热管发散时，被保温层反射后仍旧回到导热管内，能够减小热能的散发，维持导热管内的温度稳定不变。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：增加的热交换器将已脱氧惰性气体中所含热能对待脱氧惰性气体进行预热，节省能耗；在对待脱氧惰性气体进行预热的同时，已脱氧惰性气体所含热能减少，冷却速度加快，提高整体工作效率。

附图说明

图1是加氢脱氧纯化装置三维立体结构示意图；

图2是导热管双层结构剖面图。

图中，1、输入装置；2、反应装置；3、传输管道；4、反应器；5、热交换器；51、管道组；511、蛇形管；52、壳体；521、外壳；522、内壳；523、隔温层；53、间隙；6、混合器；7、密封装置；71、第一法兰盘；72、第二法兰盘；73、垫片；8、导热管；9、保温层。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1：一种加氢脱氧纯化装置，如图1所示，该加氢脱氧纯化装置包括输入装置1，输入装置1包括混合器6。混合器6是将气体混合均匀的装置，如图1所示，其上安装有传输管道3，传输管道3自混合器6引出，连接至反应装置2的入口处。

惰性气体在反应装置2中与反应装置2内的氢气产生化学反应，其原理是氧气与氢气反应后，能够生成水；而惰性气体无法与氢气反应，故惰性气体的体积和质量均不变。惰性气体中的氧气与反应装置2内的氢气反应后，通过反应装置2内加热的温度，使惰性气体和水逐渐升温至水蒸发。水的蒸发温度为100℃，为了使水能够完全蒸发，反应装置2内的加热温度设定为150℃。惰性气体在该温度下仍保持化学性质的稳定。故惰性气体状态不变，而此时氧气已经变为水蒸气，混合在惰性气体一起被输出反应器4。

市面上常见的惰性气体生产线在反应器4之后即为冷却器，本实施例中，如图1所示，反应器4之后冷却器之前还设有一道热交换器5。从反应器4输出的带有余温的惰性气体和水蒸气通过传输管道3输入热交换器5，如图1所示，热交换器5内设有管道组51，管道组51为若干组蛇形管511，每组蛇形管511均为一个平面上的弯曲管道，这些蛇形管511平行排列，显著增大导热面积。

惰性气体进入管道组51后，如图1所示，由于管道组51为蛇形管511，且蛇形管511由金属薄壁制成，故惰性气体和水蒸气所带有的热量迅速被金属管壁导出，存储至热交换器5的壳体52内。如图1所示，壳体52与管道组51之间存在一定距离的间隙53，壳体52与管道组51之间设置间隙53而非贴合布置的目的在于利用该间隙53存储热能。间隙53的大小设定为与蛇形管511组与组之间距离相同；过于大的间隙53难以使热量充盈壳体52，从而难以输出；过于小的间隙53不利于热能的流动和散发。

在壳体52内的热量积蓄后，散失部分热能的惰性气体和水蒸气继续被输送至冷却装置处。由于已经散失了一部分热能，故惰性气体在冷却装置处的冷却速度更快，提高工作效率。

而蛇形管511内新输送至的惰性气体继续散热，使热交换器5内存储的热量增多，热交换器5内的热量通过导热管8将热能输送至反应装置2处，用于预热待脱氧惰性气体。

如图1所示，反应装置2入口处的传输管道3和热交换器5的导热管8合并，如此在导热管8将热能输送用于预热时，混合器6输出的惰性气体能够被完全预热后进入反应器4，提高预热效率，对惰性气体的预热也均匀。

实施例2：一种加氢脱氧纯化装置，与实施例1的不同之处在于，如图1所示，热交换器5上引出的导热管8与热交换器5的交接处设有密封装置7，密封装置7设置为法兰，如图1所示，该密封装置7包括第一法兰盘71、第二法兰盘72和位于第一法兰盘71和第二法兰盘72之间的垫片73。第一法兰盘71位于导热管8的端口，第二法兰盘72位于热交换器5和导热管8的连接处；垫片73为自由散落状态，垫片73设置为橡胶材质制成的圆形片。

当第一法兰盘71和第二法兰盘72相互配合安装时，将垫片73放置于第一法兰盘71和第二法兰盘72之间，第一法兰盘71和第二法兰盘72安装紧固时，来自两片法兰盘的压力将垫片73压紧，垫片73自身的弹性在受到压力后产生反作用力，同时垫片73产生形变，此时第一法兰盘71和第二法兰盘72以及垫片73形成完全密封的状态，使得带有热能的气流被控制在导热管8和热交换器5内。

由于法兰结构能够实现拆卸，当垫片73老化或导热管8老化后，能够通过拆卸法兰对老化部件进行更换。

同时，对该加氢脱氧纯化装置与传输管道3或导热管8相接的任何一环都能够采用上述第一法兰盘71、第二法兰盘72和垫片73进行密封优化设置。

实施例3：一种加氢脱氧纯化装置,与实施例1或2的不同之处在于，如图1所示，壳体52包括外壳521和内壳522，外壳521与内壳522之间设有隔温层523。隔温层523采用石棉制成，该石棉隔温层523填充在外壳521与内壳522之间，使外壳521与内壳522之间被完全填满，从而最大化地起到隔温作用。外壳521设置为塑料件板材制成，塑料件板材的导热性能远低于金属等材质；内壳522设置为采用陶瓷制成，陶瓷在隔热效果良好的前提下，不易受到水蒸气的侵蚀，同时耐高温，能够经受热能的长期影响而保持状态稳定，不会释放出杂质，从而保证惰性气体的纯净度。

实施例4：一种加氢脱氧纯化装置,与实施例1或2或3的不同之处在于，如图1所示，导热管8外包设有保温层9，保温层9套设于导热管8上时，一端抵触于导热管8上的第一法兰盘71上，另一端抵触于反应器4上，从而最大限度地包裹导热管8，防止导热管8暴露于外界环境中加速冷却。

如图2所示，导热管8还设置为双层结构，该双层结构的两层之间设置为为隔热效果最好的真空设置，或在两层之间填充石棉作为隔热材料。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。