[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化工气体的回收提纯装置，具体涉及一种氦气回收提纯装。

背景技术

氦气（He）是一种无色的惰性气体，放电时发深黄色的光。在常温下，它是一种极轻的无色、无臭、无味的单原子气体。氦气是所有气体中最难液化的，是唯一不能在标准大气压下固化的物质。氦的化学性质非常不活泼，一般状态下很难和其他物质发生反应。氦是一种稀缺的战略资源，中国作为贫氦国之一，长期依赖进口，对氦资源的合理分配及应用显得尤为重要。

在现代工业制造领域，氦气广泛应用于军工、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。然而，工业用氦一般直接消耗，排放到大气中，不对尾气中的氦进行回收、提纯等后处理。其原因一般以氦占产品原材料成本比重不高，不具备回收条件或回收难度大，提纯技术不成熟等为主。

工业用氦尾气中的氦纯度一般可以达到30％~70％不等，若这些氦资源被白白浪费掉，这对原本贫氦的中国无疑是雪上加霜。近些年，随着国际市场对氦资源的控制，国内工业行业对产品成本的控制，富氦尾气的回收纯化设备呼之欲出。例如，中国发明专利申请CN103771362A公开了一种光纤制造废氦气在线式纯化系统，包括回收单元、膜分单元、供气单元，由回收单元过来的富氦尾气经吸附器进行粉尘、油脂、水汽的去除处理后，通过管路进入膜分离器进行提纯，经过提纯的富氦尾气再通过管路进入缓冲罐暂存，纯度检测仪检测缓冲罐中富氦尾气的氦气纯度，当检测到经膜分离器提纯后缓冲罐中富氦尾气纯度达到设定的纯度标准时，则富氦尾气通过缓冲罐上出气管路进入供气单元。

然而，由于上述纯化系统主要依靠膜分离器进行提纯，而膜分离器的效率比较低，会消耗掉一部分原料气，因此最终系统纯化回收率一般在85~90%左右。此外，上述纯化系统提纯的纯度只有99%，亦有进一步提高的需要。因此，开发一种氦气回收提纯的装置，以同时提高系统纯化回收率和提纯纯度，显然具有积极的现实意义。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种氦气回收提纯装置。

为达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案是：一种氦气回收提纯装置，包括依次连接的流量计、初级过滤器、真空泵、压缩机、精密过滤器、第一缓冲罐、吸附系统、第二缓冲罐、深冷塔；

所述吸附系统包括至少2组串联的吸附柱，经过吸附系统之后使得原料气体中二氧化碳的含量小于等于0.2 ppm，水分的含量小于等于1 ppm，并除去卤族气体；

所述深冷塔内设有至少三组串联的换热器，使提纯得到的氦气纯度大于等于99.999%。

上文中，原料气可以采用来自各个现代工业制造领域的工业用氦尾气，如石化、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；原料气中氦纯度一般为30％~70％。

上文中，所述卤族气体主要是指氯气为代表的卤族气体。

上述技术方案中，所述流量计为质量流量计。用以控制和调节原料气的流量。

上述技术方案中，所述压缩机为活塞压缩机。

上述技术方案中，所述精密过滤器为并联双级精密过滤器。

上述技术方案中，所述深冷塔上还设有抽取轻组分杂质气体的真空泵。

上述技术方案中，所述第一缓冲罐和吸附系统之间还设有一氧化碳催化系统。该一氧化碳催化系统用来将原料气中的一氧化碳转化为二氧化碳。

上述技术方案中，所述一氧化碳催化系统包括换热器、加热器、催化床和冷却器。

上述技术方案中，所述吸附系统包括包括4组串联的吸附柱。以除去原料气中的二氧化碳、卤族气体和水分。

上述技术方案中，所述吸附系统还包括氮气加热器、氮气流量计和消音器。

本实用新型的工作流程如下：

(1) 经过质量流量计调控原料气流速，然后经由初级过滤器过滤掉原料气中固体颗粒；

(2) 由真空泵对原料气进行抽取，再进入活塞压缩机进行压缩至6~8 bar；再经由精密过滤器，除去经过吸附器带来的固体颗粒物至0.1微米；

(3) 经第一缓冲罐压力缓冲后进入一氧化碳催化系统，将原料气中的一氧化碳转化为二氧化碳；

(4) 然后进入吸附系统（吸附系统内可以设置两组吸附柱并联，一组工作，一组再生），吸附除去原料气中的二氧化碳、水分、卤族气体等；