[发明专利]一种氖气与氦气的分离系统及其分离方法

说明书

本发明涉及空分设备领域，特别是一种氖气与氦气的分离系统及其分离方法，包括氖氦混合气以及储存氖氦混合气的高真空储罐，经高压真空储罐内设置有高压一级换热器、高压二级换热器、氮吸附换热器、氖气复热换热器、粗氖氦精馏塔、精氖氦精馏塔、气液分离器和GM制冷机等设备进行换热精馏步骤，有效的将氖气和氦气分离，获得高纯度的氖气和氦气，本发明在对氖气和氦气进行分离时，回收利用率更高，分离效率更高，获得的成品纯度更高，成品进行充装时，气瓶的运输更稳定。

技术领域

本发明涉及空分设备领域，特别是一种氖气与氦气的分离系统及其分离方法。

背景技术

氦(He)在通常情况下为无色、无味的气体，是唯一不能在标准大气压下固化的物质。氦是最不活泼的元素。氦的应用主要是作为保护气体、气冷式核反应堆的工作流体和超低温冷冻剂；氖气(Ne)是一种无色、无味、非易燃的稀有气体。通常氖可以作为彩色霓虹灯的充装气体用于户外广告显示，此外，它还可用于可视发光指示灯、电压调节，以及激光混合气成份。

在工业生产中，现有的氖气与氦气的分离系统存在资源浪费，回收利用率不高，分离效率低，获得的成品纯度欠佳，在对成品进行充装步骤时，气瓶的运输存在固定不稳的安全隐患。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种氖气与氦气的分离系统及其分离方法，用于解决上述背景中的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种氖气与氦气的分离系统，包括氖氦混合气以及储存氖氦混合气的高压真空储罐，其特征在于：所述高压真空储罐内设置有高压一级换热器、高压二级换热器、氮吸附换热器、氖气复热换热器、粗氖氦精馏塔、精氖氦精馏塔、气液分离器和GM制冷机，所述高压一级换热器的进口高压真空储罐内腔连通，所述高压一级换热器的出口与氮吸附换热器的进口连通，氮吸附换热器的出口与高压二级换热器的进口连通，高压二级换热器的出口与氖气复热换热器的进口连通，氖气复热换热器的出口与粗氖氦精馏塔的进口连通，所述气液分离器设于粗氖氦精馏塔内且设置有延伸至粗氖氦精馏塔外的出气口和出液口，所述精氖氦精馏塔的进口与气液分离器的出液口连通，所述高压二级换热器与氖气复热换热器之间连通设置有节流阀，所述GM制冷机包括设置于节流阀与氖气复热换热器之间的一级冷头以及设于气液分离器内的二级冷头，所述精氖氦精馏塔的塔顶和塔底分别设置有出气管和出液管，所述出液管连通设置有蒸发器，所述蒸发器的出口连通设置有氖气膜压机，所述气液分离器的出气口连通设置有空浴式汽化器，所述空浴式汽化器的出口连通设置有氦气膜压机、所述精氖氦精馏塔的出气管连通设置有用于回收其塔顶混合气的氖氦模压机。

优选为：所述蒸发器与氖气膜压机之间以及空浴式汽化器与氦气膜压机之间均连通设置有用于对通过的氖气和氦气进行减压的节流阀和缓冲排。

优选为：所述缓冲排包括若干与所述节流阀连通的缓冲排，所述缓冲排包括与所述节流阀的出口连通的进气管、设于缓冲排内部且沿垂直方向设置的数个缓冲挡板以及连通所述氖气膜压机或氦气膜压机的出气管，所述缓冲挡板的侧面与缓冲排的内壁之间设置有导流口且相邻缓冲挡板的导流口交错排布，所述出气管内设置有缓冲板，所述缓冲板上开设有多个贯穿缓冲板的出气孔，出气孔远离缓冲排内腔的孔口设置有导气弯管，所述导气弯管远离出气口的一端的端面和周向管壁上贯穿设置有若干均匀分布的通孔。

优选为：所述氖气膜压机和氦气膜压机的输出端均设置有对成品氖气和氦气进行充装的充灌装置，所述充灌装置包括用于储存成品氖气和氦气的气瓶、对所述气瓶进行输送的输送机构以及与氖气膜压机和氦气膜压机的输出端连通且对气瓶进行自动充气的充装端口。

优选为：所述输送机构包括用于输送气瓶的传动皮带、驱动所述传动皮带转动的传动滚轴以及设于传动滚轴一侧且输出端与传动滚轴同轴心驱动连接的驱动电机，所述传动皮带上设置有用稳定气瓶输送的基座。