本发明涉及化工领域，尤其涉及一种气体连续填充系统及其方法。
背景技术：
目前，气体一般都是采用间断生产、间断充填。在稀有气体提取装置中，由于气体比较昂贵，如果使用现在间断生产、间断充填的方式，不能充分发挥其效率，经济损失非常大。
技术实现要素：
本发明实施例通过提供一种气体连续填充系统及其方法，解决了现有气体充填技术效率不高的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种气体连续填充系统，包括：
用于接入气源的气源入口管；
第一转化装置和第二转化装置，所述第一转化装置的气液出入口和所述第二转化装置的气液出入口均连接至所述气源入口管，对从所述气源入口管通入的气体进行液化和再气化，其中，所述第一转化装置与所述气源入口管之间的连接管路上设置有第一管道阀门，所述第二转化装置与所述气源入口管之间的连接管路上设置有第二管道阀门；
第一充装瓶组，所述第一转化装置的气液出入口与所述第一充装瓶组的充装入口连接，所述第一转化装置与所述第一充装瓶组之间的连接管路上设置有第三管道阀门；
第二充装瓶组，所述第二转化装置的气液出入口与所述第二充装瓶组的充装入口连接，所述第二转化装置与所述第二充装瓶组之间的连接管路上设置有第四管道阀门；
在至少一个所述连接管路上连接有抽真空泵。
可选的，所述气体连续填充系统还包括：
第一置换装置和第二置换装置，所述第一置换装置的置换入口和所述第二置换装置的置换入口均连接至所述气源入口管，对从所述气源入口管通入的气体置换至预设纯度，其中，所述气源入口管与所述第一置换装置之间的连接管路上设置有第五管道阀门，所述气源入口管与所述第二置换装置之间的连接管路上设置有第六管道阀门。
可选的，所述第一转化装置包括：m个容置液态冷冻剂的液化器，所述m个液化器中的每个液化器中容置有转化钢瓶，m为大于1的整数；
所述第二转化装置包括：n个容置液态冷冻剂的液化器，所述n个液化器中的每个液化器中容置有转化钢瓶，n为大于1的整数；
每个所述转化钢瓶的气液出入口均设置有转化入口阀；
所述气体连续填充系统还包括加温装置，所述加温装置的第一组热水出口对着所述m个液化器中的每个转化钢瓶，所述加温装置的第二组热水出口对着所述n个液化器中的每个转化钢瓶。
可选的，所述加温装置包括：
蒸汽换热器；
接入冷却水的冷却水管道，连接至所述蒸汽换热器的进水口；
接入蒸汽的蒸汽管道，连接至所述蒸汽换热器的进气口；
热水管道，所述热水管道的一端口连接至所述蒸汽换器的出水口，所述第一组热水出口和所述第二组热水出口均连接所述热水管道的另一端口。
可选的，所述第一转化装置与所述第一置换装置之间的连接管路上设置有第一纯度分析仪；
所述第二转化装置与所述第二置换装置之间的连接管路上设置有第二纯度分析仪。
可选的，所述第一转化装置与所述第一充装瓶组之间的连接管路上设置有检测所述第一充装瓶组中充装压力的第一压力检测装置；
所述第二转化装置与所述第二充装瓶组之间的连接管路上设置有检测第二充装瓶组中充装压力的第二压力检测装置。
可选的，所述第一充装瓶组与所述第二充装瓶组之间连接，并在所述第一充装瓶组与所述第二充装瓶组之间的连接管道上设置有第七管道阀门。
可选的，所述第一置换装置，包括：
第一置换钢瓶；
第一置换钢瓶的入口阀，设置于所述第一置换钢瓶的置换入口；
第一置换阀，设置于所述第一置换钢瓶的置换出口；
所述第二置换装置，包括：
第二置换钢瓶；
第二置换钢瓶的入口阀，设置于所述第二置换钢瓶的置换入口；
第二置换阀，设置于所述第二置换钢瓶的置换出口。
可选的，所述第一转化装置和所述第一置换装置通过连接于所述气源入口管的三通管道一连接至所述气源入口管，在所述三通管道一上安装有第一爆破片；
所述第二转化装置和所述第二置换装置通过连接于所述气源入口管的三通管道二连接至所述气源入口管，在所述三通管道二上安装有第二爆破片。
第二方面，本发明实施例提供了一种基于第一方面任一所述气体连续填充系统进行的连续气体填充方法，包括：
在对所述气体连续填充系统内抽真空之后，通过所述气源入口管向所述第一置换装置内通入气体；
直到向所述第一置换装置内通入气体的纯度达到预设纯度时，通过所述气源入口管将已经达到所述预设纯度的气体通入到所述第一转化装置内，使得已经达到所述预设纯度的气体在所述第一转化装置内进行液化；
在停止向所述第一转化装置内通入已经达到所述预设纯度的气体并所述第一转化装置内液化结束时，所述气源入口管转而向所述第二转化装置内通入纯度已经达到所述预设纯度的气体，使得所述已经达到预设纯度的气体在所述第二转化装置内进行液化；
在向所述第二转化装置内通入已经达到所述预设纯度的气体并且所述第二转化装置内进行液化的同时，对所述第一转化装置内的液体再气化后充装至所述第一充装瓶组中。
本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
通过第一转化装置的气液出入口和第二转化装置的气液出入口均连接至用于接入气源的气源入口管，第一转化装置与气源入口管之间的连接管路上设置有第一管道阀门，第二转化装置与气源入口管之间的连接管路上设置有第二管道阀门；还通过第一转化装置的气液出入口与第一充装瓶组的充装入口连接，第一转化装置与第一充装瓶组之间的连接管路上设置有第三管道阀门；第二转化装置的气液出入口与第二充装瓶组的充装入口连接，第二转化装置与第二充装瓶组之间的连接管路上设置有第四管道阀门；从而能够根据需要在气源入口管向第二转化装置中通入外部气体时，第二转化装置对正在通入的气体进行液化的同时，由第一转化装置将已经液化的气体充装到第一充装瓶组，又能够在第一转化装置对正在通入的气体进行液化的同时，由第二转化装置将已经液化的气体充装到第二充装瓶组，以实现对气体进行生产过程中的不间断充装，而不会中断气体的生产和充填过程，从而提高了气体生产、充填效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中气体连续填充系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例通过提供一种气体连续填充系统及其方法，解决了现有气体充填效率不高的技术问题。
参考图1所示，本发明实施例提供的气体连续填充系统，包括：
用于接入气源的气源入口管1；
第一转化装置2和第二转化装置3，第一转化装置2的气液出入口和第二转化装置3的气液出入口均连接至气源入口管1，对从气源入口管1通入的气体进行液化和再气化，其中，第一转化装置2与气源入口管1之间的连接管路上设置有第一管道阀门4，第二转化装置3与气源入口管1之间的连接管路上设置有第二管道阀门5；
第一充装瓶组6，第一转化装置2的气液出入口与第一充装瓶组6的充装入口连接，第一转化装置2与第一充装瓶组6之间的连接管路上设置有第三管道阀门7；第二充装瓶组8，第二转化装置3的气液出入口与第二充装瓶组8的充装入口连接，第二转化装置3与第二充装瓶组8之间的连接管路上设置有第四管道阀门9；在至少一个连接管路上连接有抽真空泵10。
抽真空泵10用于对气体连续填充系统内抽真空。
结合前述实施例，本实施例提供气体连续填充系统还包括：第一置换装置11和第二置换装置12，第一置换装置11的置换入口和第二置换装置12的置换入口均连接至气源入口管1，用于对从气源入口管1通入的气体置换至预设纯度，其中，气源入口管1与第一置换装置11之间的连接管路上设置有第五管道阀门13，气源入口管1与第二置换装置12之间的连接管路上设置有第六管道阀门14。
结合前述实施例，本实施例提供气体连续填充系统还包括：在第一转化装置2与第一置换装置11之间的连接管路上设置有第一纯度分析仪15，用于检测从气源入口管1通入第一置换装置11的气体是否达到预设纯度，第二转化装置3与第二置换装置12之间的连接管路上设置有第二纯度分析仪16，用于检测从气源入口管1通入第二置换装置12的气体是否达到预设纯度。
第一置换装置11和第二置换装置12的作用是在通过气源入口管1通入外来气体的起始阶段接收所通入气体，避免纯度达不到预设纯度的气体进入到第一转化装置2和第二转化装置3。在具体应用过程中，可以是先进行第一转化装置2中的液化，也可以是先进行第二转化装置3中的液化。
如果先是进行第一转化装置2中的液化，则在开始一段时间，从气源入口管1通入外来气体至第一置换装置11中，在第一纯度分析仪15监测到通入气体的纯度达到预设纯度，从气源入口管1通入外来气体至第一转化装置2中。如果先是进行第二转化装置3中的液化，则在开始一段时间，从气源入口管1通入外来气体至第二置换装置12中，在第二纯度分析仪16监测到通入气体的纯度达到预设纯度，从气源入口管1通入外来气体至第二转化装置3中，以在第二转化装置3中进行液化。
在一实施例中，第一转化装置2包括：m个容置液态冷冻剂的液化器2-1，m个液化器2-1中的每个液化器2-1中容置有转化钢瓶2-2，m为大于1的整数。第二转化装置3包括：n个容置液态冷冻剂的液化器3-1，n个液化器3-1中的每个液化器3-1中容置有转化钢瓶3-2，n为大于1的整数。具体的，在第一转化装置2中的每个转化钢瓶2-2的入口安装有转化入口阀2-3，在第二转化装置3中的每个转化钢瓶3-2的入口安装有转化入口阀3-3。
在具体实施过程中，第一转化装置2中可以设置有2个、或者3个、或者4个液化器2-1，每个液化器2-1中对应容置一个转化钢瓶2-2。第二转化装置3中可以设置有2个、或者3个、或者4个液化器3-1，每个液化器3-1中对应容置一个转化钢瓶3-2。
结合前述任一实施例，本实施例提供的气体连续填充系统还包括：加温装置16。加温装置16的第一组热水出口16-1对着第一转化装置2中的m个液化器2-1中的每个转化钢瓶2-2，用于对第一转化装置2中的各个转化钢瓶2-2内的液体再汽化提供热源。加温装置16的第二组热水出口16-2对着第二转化装置3中的n个液化器3-1中的每个转化钢瓶3-2，用于对第二转化装置3中的各个转化钢瓶3-2内的液体再汽化提供热源。
具体的，加温装置16具体为蒸汽换热加热装置，包括：蒸汽换热器16-3、热水管道16-4、接入冷却水的冷却水管道16-5以及接入蒸汽的蒸汽管道16-6。冷却水管道16-5连接至蒸汽换热器16-3的进水口；蒸汽管道16-6连接至蒸汽换热器16-3的进气口；热水管道16-4的一端口连接至蒸汽换器16-3的出水口，第一组热水出口16-1和第二组热水出口16-2均连接至热水管道16-4的另一端口。
在第一组热水出口16-1和第二组热水出口16-2分别安装有出水阀门。如果要使第一转化装置2中的各个转化钢瓶2-2中的液体再气化，移开第一转化装置2的各个液化器2-1，而打开第一组热水出口16-1上的出水阀门，以向第一转化装置2中的各个转化钢瓶2-2加温，以使第一转化装置2中的各个转化钢瓶2-2中的液体再气化。如果要使第二转化装置3中的各个转化钢瓶3-2中的液体再气化，移开第二转化装置3的各个液化器3-1，而打开第二组热水出口16-2上的出水阀门，以向第二转化装置3中的各个转化钢瓶3-2加温，以使第二转化装置3中的各个转化钢瓶3-2中的液体再气化。
在一具体实施例中，在冷却水管道16-5上安装有冷却水进口阀16-7，用于控制冷却水进入蒸汽换热器16-3中，蒸汽管道16-6上安装有蒸汽进口阀16-8，用于控制蒸汽进入蒸汽换热器16-3中对冷却水进行加温。沿用前述实施例，在本实施例提供的气体连续填充系统，第一转化装置2和第一置换装置11通过连接于气源入口管1的三通管道一17连接至气源入口管1，则第一管道阀门4具体设置于三通管道一17的连接气源入口管1的管道分支上。第二转化装置3和第二置换装置12通过连接于气源入口管1的三通管道二18连接至气源入口管1，则第一管道阀门4具体设置于三通管道二18的连接在气源入口管1的管道分支上。
在一实施例中，在三通管道一17上安装有第一爆破片19，在三通管道二18上安装有第二爆破片20。具体的，第一爆破片19安装在三通管道一17的第一管道阀门4之后，用于防止气源入口管1向第一转化装置2的转化钢瓶2-2中通入气体时超压，还防止第一转化装置2的转化钢瓶2-2中的液体再气化后向第一充装瓶组6中充装时超压。具体的，第二爆破片20安装在三通管道二18的第二管道阀门5之后，用于防止气源入口管1向第二转化装置3的转化钢瓶3-2中通入气体时超压，还防止第二转化装置3的转化钢瓶3-2中的液体再气化后向第二充装瓶组8中充装时超压。
在一实施例中，第一转化装置2与第一充装瓶组6之间的连接管路上设置有检测第一充装瓶组6中充装压力的第一压力检测装置21，用于检测第一转化装置2向第一充装瓶组6中充装时的压力；第二转化装置3与第二充装瓶组8之间的连接管路上设置有检测第二充装瓶组8中充装压力的第二压力检测装置22，用于检测第二转化装置3向第二充装瓶组8中充装时的压力。
针对第一转化装置2与第一充装瓶组6之间的连接，提供一种具体实施方式为：第一置换装置11和第一充装瓶组6通过第一连接主管23连接至三通管道一17上，第一置换装置11比第一充装瓶组6距三通管道一17的距离短，则具体的，第五管道阀门13安装在第一连接主管23上连接第一置换装置11之前的管段上，第三管道阀门7安装在第一连接主管23上连接第一置换装置11之后，且未连接第一充装瓶组6之前的中间管段上。
针对第二转化装置3与第二充装瓶组8之间的连接，提供一种具体实施方式为：第二置换装置12和第二充装瓶组8通过第二连接主管24连接至三通管二上。第二置换装置12和第二充装瓶组8通过第二连接主管24连接至三通管道二18上，第二置换装置12比第二充装瓶组8距三通管道二18的距离短。则对应的：第六管道阀门14安装在第二连接主管24上的连接第二置换装置12之前的管段上；第四管道阀门9安装在第二连接主管24上连接第二置换装置12之后，且在未连接第二充装瓶组8之前的中间管段上。
在一实施例中，第一充装瓶组6与第二充装瓶组8之间连接，并在第一充装瓶组6与第二充装瓶组8之间的连接管道上设置有第七管道阀门25。
具体的，通过第一连接主管23的连接第一充装瓶组6后的管段与第二连接主管24的连接第二充装瓶组8后的管段通过另一末端连接管26连接，有第七管道阀门25安装在末端连接管26上。
在具体实施过程中，第一充装瓶组6包括多个充装钢瓶6-1，并联在第一连接主管23上，第一充装瓶组6的每个充装钢瓶6-1入口可以安装有充装入口阀6-2。第二充装瓶组8包括多个充装钢瓶8-1，并联在第二连接主管24上，第二充装瓶组8的每个充装钢瓶8-1入口可以安装有充装入口阀8-2。比如，图1中所示的，第一充装瓶组6和第二充装瓶组8分别包括四个充装钢瓶。
在一实施例中，气源入口管1上设置有入口压力表27，用于检测气源入口管1通入外来气体时的压力。
在一实施例中，给出第一置换装置11的一种具体实施方式，包括：第一置换钢瓶11-1；第一置换钢瓶11-1的入口阀11-2，设置于第一置换钢瓶11-1的置换入口11-2；第一置换阀11-3，设置于第一置换钢瓶11-1的置换出口。从气源入口管1通入的气体达不到预设纯度时，第一置换钢瓶11-1的入口阀11-2打开，以通入到第一置换钢瓶11-1中，直到从气源入口管1通入的气体达到预设纯度。第一置换钢瓶11-1中的不纯气体通过打开第一置换阀11-3进行回收，可以回收提纯处理后再通入至气源入口管1或者其他用途。
在一实施例中，给出第二置换装置12的一种具体实施方式，包括：第二置换钢瓶12-1；第二置换钢瓶12-1的入口阀12-2，设置于第二置换钢瓶12-1的置换入口；第二置换阀12-3，设置于第二置换钢瓶12-1的置换出口。从气源入口管1通入的气体达不到预设纯度时，第二置换钢瓶12-1的入口阀12-2打开，以通入到第二置换钢瓶12-1中，直到从气源入口管1通入的气体达到预设纯度。第二置换钢瓶12-1中的不纯气体通过打开第二置换阀12-3进行回收，可以回收后提纯处理后再通入至气源入口管1或者其他用途。
可以在第一连接主管23的管道末端设置有连接抽真空泵10的第一抽真空接口28，可以在第二连接主管24的管道末端设置有连接抽真空泵10的第二抽真空接口29，通过抽真空泵10与第一抽真空接口28和/或第二抽真空接口29连接，以对气体连续填充系统的内部抽真空。
基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种基于前述实施例提供的气体连续填充系统进行连续气体填充的方法，下面进行描述：
步骤1：在对气体连续填充系统内抽真空之后，通过气源入口管1向第一置换装置11内通入气体；
步骤2：直到向第一置换装置11内通入气体的纯度达到预设纯度时，通过气源入口管1将已经达到预设纯度的气体通入到第一转化装置2内，使得已经达到预设纯度的气体在第一转化装置2内进行液化；
步骤3：在停止向第一转化装置2内通入已经达到预设纯度的气体并第一转化装置2内液化结束时，气源入口管1转而向第二转化装置3内通入纯度已经达到预设纯度的气体，使得已经达到预设纯度的气体在第二转化装置3内进行液化；
步骤4：在向第二转化装置3内通入已经达到预设纯度的气体并且第二转化装置3内进行液化的同时，对第一转化装置2内的液体再气化后充装至第一充装瓶组6中。
下面，结合图1对前述实施例提供的气体连续填充系统进行连续气体填充的过程的步骤1～步骤4进行更详细的描述：
在步骤1中，具体包括：打开气体连续填充系统内的各个阀门，将抽真空泵10连接于第一抽真空接口28和/或第二抽真空接口29，打开第一充装瓶组6的各个充装钢瓶6-1入口的充装入口阀6-2，以及第二充装瓶组8的各个充装钢瓶8-1入口的充装入口阀8-2后，启动抽真空泵10对气体连续填充系统内进行抽真空。
在步骤2中，具体包括：由于起始阶段通入的气体纯度比较低，因此，参考图1所示，打开气源入口管1上的阀门30、第一管道阀门4和第五管道阀门13，关闭第一转化装置2的各个转化钢瓶2-2入口的转化入口阀2-3，关闭第二管道阀门5，从而气体通过气源入口管1通入至第一置换装置11中，而不会进入第一转化装置2中进行液化。具体来讲，还需要打开第一置换钢瓶11-1的入口阀11-2，第一纯度分析仪15检测向第一置换钢瓶11-1中通入气体过程中的气体纯度。在具体实施过程中，预设纯度可以设置为99.99％。
在第一纯度分析仪15检测到的气体纯度达到预纯度时，关闭第五管道阀门13，打开第一转化装置2的各个转化钢瓶2-2入口的转化入口阀2-3，从而气体通入至第一转化装置2的各个转化钢瓶2-2中，第一转化装置2的各个转化器2-1中存储有冷冻剂，比如液氮，则第一转化装置2的各个转化钢瓶2-2均浸泡冷冻剂中，使得在第一转化装置2的各个钢瓶2-2中的气体发生液化。为了提高液化效率，在第一转化装置2的各个转化钢瓶2-2均浸泡冷冻剂中的同时从顶部向下浇冷冻剂。
在步骤3中，在第一转化装置2的各个转化钢瓶2-2的上部有霜时结束向第一转化装置2内通入气体，并结束第一转化装置2内的液化。通过关闭第一管道阀门4、打开第二管道阀门5以及第二转化装置3的各个转化钢瓶3-2入口的转化入口阀门3-3，以向第二转化装置3的各个转化钢瓶3-2内通入气体并在第二转化装置3内液化。
在具体实施过程中，第一转化装置2与第二转化装置3可以为结构相同的两组转化装置。第二转化装置3的各个转化器3-2中存储有冷冻剂，比如液氮，则第二转化装置3的各个转化钢瓶3-2均浸泡冷冻剂中，使得在第二转化装置3的各个钢瓶3-2中的气体发生液化。为了提高液化效率，在第二转化装置3的各个转化钢瓶3-2均浸泡冷冻剂中的同时从转化钢瓶3-2顶部向下浇冷冻剂。
在第二转化装置3的各个转化钢瓶3-2中通入气体进行液化的同时，打开第三管道阀门7和第五管道阀门13，第一转化装置2的各个转化钢瓶2-2中的液体被气化后充装到第一充装瓶组6的各个充装钢瓶6-1中，在第一充装瓶组6的第一压力检测装置21达到14mpa时停止对第一充装瓶组6的气体充装。
具体的，将第一转化装置2的各个转换器3-1移开，由加温装置16的第一组热水出口16-1对着第一转化装置2的各个转化钢瓶2-2，让热水从上自下均匀地对第一转化装置2的各个转化钢瓶2-2换热，使得第一转化装置2的各个转化钢瓶3-2中的液体被气化。
继续的，基于前述过程，第二转化装置3的各个转化钢瓶3-2中的液体被气化，从而充装到第二充装瓶组8的各个充装钢瓶8-1的过程中，气源入口管1又向第一转化装置2中通入气体。从而实现了气体的连续填充，提高了气体填充效率。
本发明提供的一个或多个实施例，至少具有如下技术效果或优点：
通过第一转化装置的气液出入口和第二转化装置的气液出入口均连接至用于接入气源的气源入口管，第一转化装置与气源入口管之间的连接管路上设置有第一管道阀门，第二转化装置与气源入口管之间的连接管路上设置有第二管道阀门；还通过第一转化装置的气液出入口与第一充装瓶组的充装入口连接，第一转化装置与第一充装瓶组之间的连接管路上设置有第三管道阀门；第二转化装置的气液出入口与第二充装瓶组的充装入口连接，第二转化装置与第二充装瓶组之间的连接管路上设置有第四管道阀门；从而能够根据需要在气源入口管向第二转化装置中通入外部气体时，第二转化装置对正在通入的气体进行液化的同时，由第一转化装置将已经液化的气体充装到第一充装瓶组，又能够在第一转化装置对正在通入的气体进行液化的同时，由第二转化装置将已经液化的气体充装到第二充装瓶组，以实现对气体进行生产过程中的不间断充装，而不会中断气体的生产和充填过程，从而提高了气体生产、充填效率。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。