[发明专利]一种氖气提纯工艺及其提纯设备

权利要求书

1.一种氖气提纯设备，其特征在于：包括依次连接的原料储罐、第一膜式压缩机、除氢装置、冷凝富集装置、吸附提纯装置、第一蒸发器、第二膜式压缩机、低温精馏装置、第二蒸发器和充装装置；所述原料储罐中储存有粗氖氦，所述除氢装置包括催化反应器、与催化反应器连通且储存有氧气的氧气储罐以及安装在催化反应器上对其内部进行加热的电加热器；所述冷凝富集装置包括对液氮蒸汽进行换热预冷的冷凝换热器、储存有液氮的冷却罐以及对冷却罐内进行持续抽真空的第一真空泵，所述冷凝换热器位于冷却罐内且浸泡在液氮中；所述吸附提纯装置包括储存有液氮的杜瓦罐以及设置在杜瓦罐内的吸附柱，所述第一真空泵与杜瓦罐连接；所述低温精馏装置包括高真空储罐以及设置在高真空储罐内的精馏塔；所述充装装置包括第三膜式压缩机和充装瓶；

所述除氢装置和冷却罐之间还设置有水冷却器和第一气液分离器，所述第一气液分离器位于冷却罐内且浸泡在液氮中，所述第一气液分离器的一端还连接有分子筛吸附器，所述分子筛吸附器的两端分别与冷凝换热器和第一气液分离器连通；

所述第一气液分离器与冷凝换热器之间设置有第一缓冲器，所述第一蒸发器与第二膜式压缩机之间设置有第二缓冲器，所述第二蒸发器与充装装置之间设置有第三缓冲器；

所述第一缓冲器、第二缓冲器和第三缓冲器的结构相同，所述第一缓冲器包括缓冲箱，所述缓冲箱的两端分别安装有进气管和出气管，所述缓冲箱内安装竖直安装有隔板，所述隔板靠近进气管的一侧设置有带有缓冲件，所述缓冲件内设置有缓冲腔，所述缓冲件靠近隔板的一侧开设有与缓冲腔连通的缓冲口，所述缓冲件与缓冲箱间隔设置且在缓冲件与缓冲箱之间形成缓冲通道，所述缓冲通道与缓冲口连通，所述缓冲件通过缓冲管连接固定在隔板上，所述缓冲管的一端与缓冲腔连通、另一端穿过隔板至隔板远离缓冲件的一端；所述隔板靠近出气管的一端设置有弹性膜，所述弹性膜上开设有膜孔；

所述缓冲件朝向进气管的一侧向隔板方向凹陷，所述缓冲管的输出端上固定有网罩，所述网罩内充装有吸附颗粒。

2.根据权利要求1所述的一种氖气提纯设备，其特征在于：所述高真空储罐中还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、精氖氦蒸发器、第二气液分离器和制冷机。

3.根据权利要求1或2所述的一种氖气提纯设备，其特征在于：所述催化反应器内还设置有辅助混合装置，所述催化反应器上安装有与原料储罐连通的原料进料管和与氧气储罐连通的氧气进料管，所述辅助混合装置包括安装在催化反应器内的混合器，所述混合器与原料进料管和氧气进料管连通，所述混合器在原料进料口处设置有第一挡板、在氧气进料口处设置有第二挡板，所述第一挡板朝向第二挡板的一侧均匀设置有若干第一混合管，所述第二挡板朝向第一挡板的一侧均匀设置有若干第二混合管，所述第一混合管和第二混合管相互交错设置，且第一混合管的输出端靠近第二挡板、第二混合管的输出端靠近第一挡板，所述混合器上开设有混合孔。

4.根据权利要求3所述的一种氖气提纯设备，其特征在于：所述混合器上安装有与混合孔相连通的螺旋管，所述螺旋管远离混合器的一端上开设有通气孔。

5.根据权利要求1所述的一种氖气提纯设备，其特征在于：所述杜瓦罐包括外壳和设于外壳内部的内胆，所述吸附柱设置在内胆中，所述外壳和内胆之间设置有隔热腔，所述外壳外部设置有第二真空泵，所述第二真空泵与隔热腔连通，所述内胆内壁上还设置有石棉隔热层。

6.根据权利要求1所述的一种氖气提纯设备，其特征在于：其提纯工艺包括如下步骤：

S1：将粗氖氦气原料通过第一膜式压缩机进行压缩，并将压缩后的原料与氧气混合，并在混合后通过电加热器进行加热，并送入催化反应器中进行反应除氢；

S2：将除氢后的气体通过水冷却器进行冷却，经过气液分离器分离出气体中的冷凝水，然后使用分子筛吸附器去除气体中残留的水分；

S3：干燥后的气体经过第一缓冲器缓冲后，进入冷却罐中的冷凝换热器换热预冷，同时气体与液氮换热，使气体中的氮组分冷凝除氮，冷凝的液氮进行回收；

S4：除氮后的气体进入杜瓦罐中经过吸附柱进行吸附去除残留的氮组分；然后将气体通过第一蒸发器复热，经过第二缓冲器的缓冲，缓冲后通过第二膜式压缩机增压进入高真空储罐；

S5：进入高真空储罐的气体首先通过高压一级换热器进行冷却，再通过氮吸附换热器降温，然后经高压二级换热器冷却、由节流阀减压，同时利用制冷机的一级冷头冷却，然后进入精馏塔精馏，塔顶气体然后经过氖气复热换热器后送入精氖氦蒸发器，塔顶气体经液氮进一步冷凝进入第二气液分离器进行气液分离，利用制冷机的二级冷头持续冷凝氖氦混合物中的氖组分，氦气作为气体送出，液体混合物返回精馏塔；

S6：液体混合物经精馏塔精馏在塔里获得液氖，将液氖气化送出，塔顶未精馏完全的氖氦气回收，氖气通过第二蒸发器复热进入第三缓冲器缓冲，然后通过第三膜式压缩机进行增压充装进行充装瓶。