[发明专利]一种氖气提纯工艺及其提纯设备

说明书

本发明的技术方案是这样实现的：一种氖气提纯工艺，经过原料压缩、催化除氢干燥、冷凝富集、吸附提纯除氮、精馏换热分离氦气、产品充装等步骤对氖气进行提纯，有效将氖气和氦气分离获得高纯氖气，同时提供了一种氖气提纯设备，提纯氖气稳定性高，效果好。

技术领域

本发明涉及气体提纯技术领域，尤其是一种氖气提纯工艺及其提纯设备。

背景技术

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；氖气的用于广泛，但高纯氖气的提纯较为复杂；目前氖气主要是从空气中分离获得(空分法)：用精馏法从大型空分装置中提取粗氦、氖混合气，然后由粗氦、氖混合气经除氢、除氮后获得纯度99.95％以上的纯氖氦混合气，再经分离、纯化可制得99.999％的高纯氖；粗氖氦原料的主要组成成分为氮气、氖气、氦气和氢气；在提纯氖气和氦气时，将粗氖氦原料经过复杂的除杂工艺得到高纯的氖气和氦气；现有的氖气提纯工艺资源浪费严重，且提纯效果不高，同时提纯稳定性欠缺，存在安全隐患。

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提纯工艺及其提纯设备，用于解决上述背景技术中的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：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。

优选为：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。

优选为：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。

优选为：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。

优选为：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。

优选为：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。