[实用新型]一种氦气回收提纯装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种从工业排放气体中回收提纯氦气制备高纯度氦气产品的装置。 

背景技术

氦气为无色无味，不可燃气体，空气中的含量约为百万分之5.2。化学性质完全不活泼，通常状态下不与其它元素或化合物结合。 

氦气被广泛应用于诸如军工、科研、石化、制冷、医疗、半导体、管道检漏、超导实验、金属制造、深海潜水、高精度焊接、光电子产品生产等领域中。其主要用途有：利用氦－268.9℃的低沸点，液氦可以用于超低温冷却；在悬浮列车等领域中广受关注的超导体应用中，氦气是不可或缺的；此外，由于化学性质不活泼和轻于空气等特征，氦气常用于飞船或广告气球中的充入气体，这一用途也是众所周知的；在海洋开发领域的呼吸用混合气体中，以及医疗领域的核磁共振成像设备的超导电磁体冷却的用途中，氦气都得到广泛的应用；氦气也可用作高真空装置、原子核反应堆、宇宙飞船等的检漏剂及镁、锆、铝、钛等金属焊接的保护气；在火箭、宇宙飞船上用作输送液氢、液氧等液体推进剂的加压气体；还用作原子反应堆的清洗剂、气体色谱分析分析的载气、气球充气、电弧焊用保护气、潜水用混合气和气体温度计的填充气；另外由于氦气渗透性好、不可燃的特点，它还应用于真空检漏行业，如氦质谱检漏仪等。 

氦气理论上可以从空气中分离抽取，但因其含量过于稀薄，工业上从含氦量约为0.5%的天然气中分离、精制得到氦气。但是由于从天然气中分离、精制得到氦气的工艺复杂、成本较高，因此难以被广泛应用。另一方面，氦气在使得应用领域中最终都随着工业废气一起排出，造成了大量的资源浪费，不符合人们日益增长的节能环保需求。但是目前，虽然有一些氦气回收系统能够回收氦气，但是回收后氦气的纯度无法保证。回收后的氦气还需要进行纯化才能再次使用，而氦气的纯化也非常麻烦，成本较高。 

因此，现有技术中并没有一种结构简单、成本较低的氦气回收提纯装置，能够从工矿企业排放的气体回收和提纯氦气，得到高纯度的氦气产品。 

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的是提供一种结构简单、成本较低、能够制备高纯度氦气产品的氦气回收提纯装置。 

为达到上述目的，本实用新型提供一种氦气回收提纯装置，其特征在于，依次包括： 

对粗氦气进行过滤去除油和粉尘等颗粒杂质的过滤器；

用于去除粗氦气中的有毒有害腐蚀性杂质的化学吸附装置；

对过滤后的粗氦气中所有组分进行分析的组分分析装置；

用于向过滤后的粗氦气中添加氧气的加气罐；

对粗氦气进行加热的加热器；

对加热后的粗氦气进行催化使其中的一氧化碳、烃类、氢气等杂质与氧气发生氧化还原反应的催化系统；

用于将经过催化后的粗氦气进行冷却的冷却器；

用于将冷却后的粗氦气进行干燥和吸附处理的第一净化系统；

用于对经过净化的粗氦气进行冷却的粗氦冷却器；

用于对冷却后的粗氦气进行精馏的精馏塔；

用于对经过精馏的粗氦气进行低温吸附的第二净化系统；

用于储存所述第二低温净化系统输出的氦气产品的氦气储罐。

较佳地，所述氦气回收提纯装置还包括用于对经过添加氧气后的粗氦气进行预热以及对经过催化系统催化后的粗氦气进行预冷的热量回收系统。 

在一具体实施例中，所述热量回收系统为换热器，所述换热器包括热流通道和冷流通道，所述热流通道连接在所述加气罐和所述加热器之间的输送管道中，所述冷流通道连接在所述催化系统与所述冷却器的输送管道中。 

其中，所述第一净化系统和所述第二净化系统均是由一个电加热器和多个吸附筒构成的循环可连续工作的净化系统。 

由于采用上述技术方案，采用本实用新型的氦气回收提纯装置，能够将来自任何工矿企业排放的含氦气的废气作为粗氦气，经过过滤、化学吸附、配气、加热、催化、冷却、一次净化、液氮洗和二次净化等步骤，将氦气纯度提高，甚至可以深入提纯得到符合中华人民共和国国家标准GB/T4844-2011《纯氦、高纯氦、超纯氦》中的纯氦、高纯氦和超纯氦产品（氦气体积浓度≥99.9999%）。本实用新型的氦气回收提纯装置适用于氦气体积浓度为1%至99%但不限于此体积浓度范围的粗氦气的回收提纯，且粗氦气可以有压力也可以没有压力，应用范围较广。相较于现有技术，采用本实用新型的装置具有结构简单、成本较低、环保高效且适用范围较广的优点。 

附图说明