[发明专利]一种利用超临界流体批量清洗超高纯气体钢瓶的系统及其方法

权利要求书

1.一种利用超临界流体批量清洗超高纯气体钢瓶的系统，其特征在于：包括依次连通的超临界二氧化碳补充管路(1)、高纯气钢瓶清洗管路(2)、有机杂质解析排放管路(3)；

所述超临界二氧化碳补充管路(1)进口连通有二氧化碳补充钢瓶(4)，所述超临界二氧化碳补充管路(1)上依次连接有二氧化碳补充截止阀(5)、二氧化碳循环压缩机(6)、冷却水换热器(7)、测量器，所述高纯气钢瓶清洗管路(2)包括第一支路(8)、第二支路(9)，所述第一支路(8)、第二支路(9)末端汇集连通形成有第三支路(10)，所述第一支路(8)上依次连接有原料气钢瓶(11)、超临界二氧化碳原料气钢瓶截止阀(12)，所述第二支路(9)上连接有超临界二氧化碳去充装钢瓶截止阀(13)，所述第三支路(10)上连接有超临界二氧化碳去充装钢瓶止回阀(14)，所述超临界二氧化碳去充装钢瓶止回阀(14)出口延伸并分设有第四支路(15)、第五支路(16)，所述第四支路(15)上连接有超临界二氧化碳截止阀(17)，所述第五支路(16)上依次连接有充装钢瓶(18)、超临界二氧化碳出充装钢瓶截止阀(19)，所述第四支路(15)、第五支路(16)末端汇集形成有第六支路(20)，所述第六支路(20)与有机杂质解析排放管路(3)连通。

2.根据权利要求1所述的一种利用超临界流体批量清洗超高纯气体钢瓶的系统，其特征在于：所述有机杂质解析排放管路(3)包括依次序连接在有机杂质解析排放管路(3)上的超临界二氧化碳缓冲罐(22)、超临界二氧化碳节流调阀(23)、有机杂质收集罐(24)，所述有机杂质收集罐(24)连接有相互的独立的常温常压二氧化碳截止阀(25)、有机杂质排泄截止阀(26)，所述常温常压二氧化碳截止阀(25)出口延伸连接在二氧化碳补充截止阀(5)、二氧化碳循环压缩机(6)间。

3.根据权利要求1所述的一种利用超临界流体批量清洗超高纯气体钢瓶的系统，其特征在于：所述测量器包括依次序设置的超临界二氧化碳温度计(27)、超临界二氧化碳压力计(28)、超临界二氧化碳流量计(29)；所述原料气钢瓶(11)、充装钢瓶(18)均有若干个。

4.根据权利要求2所述的一种利用超临界流体批量清洗超高纯气体钢瓶的系统，其特征在于：超临界二氧化碳补充管路(1)出口端以及超临界二氧化碳缓冲罐(22)入口端均连通有超临界二氧化碳安全阀(30)。

5.根据权利要求1所述的一种利用超临界流体批量清洗超高纯气体钢瓶的系统，其特征在于：所述冷却水换热器(7)连通有冷源，所述冷源为工业冷却水罐(31)，所述冷却水换热器(7)设有工业冷却水出口(32)。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种利用超临界流体批量清洗超高纯气体钢瓶的系统，其特征在于：所述第一支路(8)、第二支路(9)汇集连接有第七支路(33)，所述第七支路(33)上依次连接有系统抽真空截止阀(34)、真空电阻规(35)、抽真空旋片泵(36)，所述抽真空旋片泵(36)与外界连通。

7.根据权利要求2或3或4所述的一种利用超临界流体批量清洗超高纯气体钢瓶的系统，其特征在于：还包括原料气钢瓶集装格，所述原料气钢瓶(11)放置在原料气钢瓶集装格内。

8.根据权利要求3所述的一种利用超临界流体批量清洗超高纯气体钢瓶的系统，其特征在于：还包括带有通道的充装分配圆环(21)，所述充装分配圆环(21)与第五支路(16)连通，所述充装钢瓶(18)等间距连通在充装分配圆环(21)上。

9.根据权利要求2或4所述的一种利用超临界流体批量清洗超高纯气体钢瓶的系统，其特征在于：所述有机杂质收集罐(24)靠近超临界二氧化碳节流调阀(23)设置；所述超临界二氧化碳出充装钢瓶截止阀(19)靠近充装分配圆环(21)设置。

10.一种利用超临界流体批量清洗超高纯气体钢瓶的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

1)二氧化碳补充钢瓶(4)内二氧化碳通过二氧化碳补充截止阀(5)进入二氧化碳循环压缩机(6)内压缩到临界压力7.4MPa(A)，从二氧化碳循环压缩机(6)出来的高压二氧化碳气体经过冷却水换热器(7)时，高压二氧化碳气体在冷却水换热器(7)内与工业冷却水换热，高压二氧化碳气体被冷却到临界温度31℃，从冷却水换热器(7)出来的超临界二氧化碳，依次经过超临界二氧化碳温度计(27)、超临界二氧化碳压力计(28)监测，再经超临界二氧化碳流量计(29)计量；

2)经计量后的超临界二氧化碳被分为第一支路(8)、第二支路(9)输送：第一支路(8)中超临界二氧化碳直接进入原料气钢瓶(11)，然后由超临界二氧化碳原料气钢瓶截止阀(12)实现控制超临界二氧化碳去充装钢瓶(18)；第二支路(9)中超临界二氧化碳先通过超临界二氧化碳去充装钢瓶截止阀(13)，再去充装钢瓶(18)；若清洗原料气钢瓶(11)时，则先关闭超临界二氧化碳去充装钢瓶截止阀(13)，超临界二氧化碳进入原料气钢瓶(11)，超临界二氧化碳出原料气钢瓶(11)时由超临界二氧化碳原料气钢瓶截止阀(12)控制，通路时流向第三支路(10)；若不需清洗原料气钢瓶(11)时，超临界二氧化碳直接从超临界二氧化碳去充装钢瓶截止阀(13)通过，流向第三支路(10)；第一支路(8)、第二支路(9)汇集连接有第七支路(33)，所述第七支路(33)上依次连接有系统抽真空截止阀(34)、真空电阻规(35)、抽真空旋片泵(36)，所述抽真空旋片泵(36)与外界连通，启动抽真空旋片泵(36)实现抽真空；

3)第三支路(10)中超临界二氧化碳被分为第四支路(15)、第五支路(16)输送：其中，第三支路(10)中超临界二氧化碳先经超临界二氧化碳去充装钢瓶止回阀(14)，然后通过第四支路(15)上超临界二氧化碳截止阀(17)进入超临界二氧化碳缓冲罐(22)；第三支路(10)中超临界二氧化碳先经超临界二氧化碳去充装钢瓶止回阀(14)，然后进入第五支路(16)中超临界二氧化碳去充装钢瓶(18)，再经超临界二氧化碳出充装钢瓶截止阀(19)进入第六支路(20)、超临界二氧化碳缓冲罐(22)；若需清洗超临界二氧化碳去充装钢瓶(18)时，关闭超临界二氧化碳截止阀(17)，超临界二氧化碳通过充装分配圆环(21)进入充装钢瓶(18)；若不需清洗超临界二氧化碳去充装钢瓶(18)时，超临界二氧化碳直接从超临界二氧化碳截止阀(17)进入第六支路(20)、超临界二氧化碳缓冲罐(22)，超临界二氧化碳缓冲罐(22)入口处设置超临界二氧化碳安全阀(30)以防止系统管路超压；

4)出超临界二氧化碳缓冲罐(22)的超临界二氧化碳经超临界二氧化碳节流调阀(23)节流降压，成为常温常压二氧化碳，溶解于二氧化碳中的有机杂质析出，积聚在有机杂质收集罐(24)底部，定期通过有机杂质排泄截止阀(26)排出，常温常压二氧化碳截止阀(25)出口延伸连接在二氧化碳补充截止阀(5)、二氧化碳循环压缩机(6)间，解析杂质后的常温常压二氧化碳与二氧化碳补充钢瓶(4)中的二氧化碳汇流，再依次进入各个支路，进入循环。