[发明专利]一种惰性气体纯化的撬块装置及方法

说明书

本发明涉及一种惰性气体纯化的撬块装置及方法，包括底座，安装在底座上的换热器、冷却器、吸附单元以及收集单元；换热器具有至少两组进气口和出气口，其中一个进气口与惰性气体进气端连通，其中一个出气口和另一个进气口分别与吸附单元的进口和出口相连通，另一个出气口与冷却器相连通。本发明提供的一种惰性气体纯化的撬块装置及方法，采用撬块设计，设备简单，解决了设备冗余、占地面积大的问题，同时具有纯化成本低的优点。

技术领域

本发明涉及一种气体纯化的装置及方法，具体涉及一种惰性气体纯化的装置及方法。

背景技术

惰性气体，例如氦气、氩气、氮气等，由于其不活跃的化学特性，在航空航天、电子芯片、化工工业等行业得到广泛应用。这些行业多对于气体纯度要求较高，惰性气体的质量浓度要达到99.999％以上。使用的惰性气体多由对空气进行低温深冷分离生产出的，其中掺杂了微量的杂质气体，如氧、氢、一氧化碳、二氧化碳、烃类等，使得惰性气体的纯度达不到要求，需要对其进行纯化；另外，惰性气体在使用过程中也会掺进微量杂质使其纯度降低，使用过后达不到纯度要求，直接排放至大气造成资源浪费、成本增加，也需要对其进行回收纯化。

这些生产或使用过后的惰性气体虽然掺杂了多种微量气体，但其纯度依旧较高，质量浓度普遍在99.99％以上，所以其纯化工艺装置技术门槛要求较高。目前使用的纯化装置，工艺复杂，需要的设备数量大、体积大，对场地、环境等要求较高，且回收纯化的成本大，这些限制使得国内惰性气体回收纯化发展缓慢。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对惰性气体纯化工艺复杂、设备冗余、纯化成本高的问题，提供一种工艺简单、设备占地小、纯化成本低的惰性气体纯化的撬块装置及方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明一方面提供一种惰性气体纯化工艺的撬块装置，包括底座，安装在所述底座上的换热器、冷却器、吸附单元以及收集单元；所述换热器具有至少两组进气口和出气口，其中一个所述进气口与惰性气体进气端连通，其中一个出气口和另一个进气口分别与所述吸附单元的进口和出口相连通，另一个出气口与所述冷却器相连通。

优选地，所述吸附单元包括内部加热组件、套设在所述内部加热组件外的外部加热组件、套设在所述外部加热组件外的保温组件、装填在所述内部加热组件和所述外部加热组件形成的容纳空间内的吸气剂、插入所述容纳空间底部的进气管、与所述容纳空间顶部相连通的出气管。

优选地，所述换热器包含两组进气口和出气口。本发明将待纯化的惰性气体通入换热器进行初步升温后通入吸附单元，吸附单元进行加热过滤后将纯化后的高热气体再通入换热器进行降温，纯化后的高热气体通过换热器将一部分能量传输给未纯化的惰性气体，同时实现纯化后的高热气体的降温和未纯化的惰性气体的升温，有效进行热能的二次利用，避免了能源浪费，更加省电、经济。

优选地，所述吸气剂为ZrAl吸气剂、ZrVFe吸气剂、BaTi吸气剂、BaAl吸气剂中的一种或多种。

进一步优选地，所述ZrAl吸气剂包括但不限于ZrAl16型ZrAl吸气剂。

优选地，所述内部加热组件包括一个或多个加热器，所述外部加热组件包括一个或多个加热器。

进一步优选地，所述加热器为U型管加热器。

进一步优选地，所述外部加热器的数量大于所述内部加热器的数量。本发明中的加热器可随着吸附单元的大小进行增减，加热器为U型管加热器时，外部的加热器均匀分布包围住均匀分布的内部加热器。

具体且优选地，所述内部加热器的数量为4～8个，所述外部加热器的数量为24～30个。

进一步优选地，所述内部加热器均匀排布成圆柱形并插入到所述吸附单元的中心。