[发明专利]结晶法提纯氦气的方法和装置

权利要求书

1.一种氦气的纯化方法，对至少含有一氧化碳、氧气、氮气、氖气和氩气作为杂质的氦气作为原料气进行纯化，其特征在于：其步骤包括：

步骤一，首先将原料气经过压缩机压缩后进行加热；

步骤二，接着使用催化剂使所述氦气中的一氧化碳和氧完全反应，使一氧化碳全部转化为二氧化碳；

步骤三，接着进入预冷机组进行冷却，之后进入分子筛吸附器脱除原料气的二氧化碳杂质；

步骤四，接着原料气经过换热器进行换热降温，使氧、氮、氩、氖结晶；

步骤五，随后原料气通过过滤器，过滤低温下凝固的氧氮氩氖结晶。

2.如权利要求1所述的一种氦气的纯化方法，其特征在于：所述的步骤一中原料气经过压缩机增压至3.0MPa。

3.如权利要求1所述的一种氦气的纯化方法，其特征在于：所述的步骤三中原料气进入预冷机组进行冷却，原料气冷却至5-10℃。

4.如权利要求1所述的一种氦气的纯化方法，其特征在于：所述的步骤四中换热器换热所使用的冷源为氦气，所述氦气通过压缩机后经过制冷机，温度降低到40K以下后进入换热器作为冷源，循环使用。

5.如权利要求1所述的一种氦气的纯化方法，其特征在于：所述的步骤五中过滤获取的氧氮氩氖结晶进入另一个过滤器，进行泄压再生，所述再生温度为-183℃以上。

6.一种氦气的纯化装置，该装置是对至少含有一氧化碳、氧气、氮气、氖气和氩气作为杂质的氦气作为原料气进行纯化的装置，其特征在于，包括：预处理系统，循环制冷系统，换热系统和过滤系统，

所述预处理系统包括压缩机，反应炉，预冷机和吸附器，压缩机，反应炉，预冷机和吸附器顺次连接，所述反应炉内填充有催化剂，使得所述原料气一氧化碳和氧完全反应，全部转化为二氧化碳，所述吸附器与所述反应炉连接，吸附原料气中生成的二氧化碳杂质；

所述循环制冷系统以氦气为制冷剂，通过管路连接，顺次经过压缩机和制冷机后进入换热器，在换热器中进行换热后再连接接入管路，循环使用；

所述换热系统包括主换热器和过冷器，换热温度为杂质中氧氮氩氖的熔点温度，使杂质中氧氮氩氖凝结成晶体直接分离；

所述过滤系统包括两个过滤器，过滤器与主换热器连接，过滤低温下凝固的氧氮氩结晶, 另外一个过滤器泄压再生，再生温度只要满足所有氧氮氩结晶能够气化即为氧气的常压沸点即可，此时大量氧氮氩氖结晶气化自然放空，之后再用少量产品氦气置换，可获取氦气纯度为99.999%以上。

7.如权利要求6所述的一种氦气的纯化装置，其特征在于：所述的制冷机为制冷温度能到达40K以下的制冷机。

8.如权利要求6所述的一种氦气的纯化装置，其特征在于：所述的制冷机优选为膨胀机。