一种大流量氦气纯化装置及纯化方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115626613A(43)申请公布日2023.01.20(21)申请号202211273424.6(22)申请日2022.10.18(71)申请人安徽万瑞冷电科技有限公司地址230088安徽省合肥市高新区海棠路189号(72)发明人陶文兵周家屹黄阿娟胡俊豪苏玉磊傅剑丁怀况章学华(74)专利代理机构合肥市浩智运专利代理事务所(普通合伙)34124专利代理师朱文振(51)Int.Cl.C01B23/00(2006.01)B01D53/04(2006.01)F25J3/08(2006.01)F25J5/00(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图1页(54)发明名称一种大流量氦气纯化装置及纯化方法(57)摘要本发明公开了一种大流量氦气纯化装置及纯化方法，包括液氮杜瓦、换热单元、浸泡在液氮杜瓦的液氮中的吸附单元以及通有氦气的输入管路和输出管路、蛇管换热器，所述输入管路和输出管路与吸附单元连通，所述换热单元置于液氮杜瓦外侧。本发明中，通过将管路通径与流量相匹配、主换热器的结构设计可实现对大流量的氦气进行纯化，通过主换热器的设置可以对通有氦气的输入管路和输出管路进行换热，将输出的低温氦气与输入的高温氦气进行热交换，对输入管路的氦气进行预降温，降低了生产成本并提高了降温效率。CN115626613ACN115626613A权利要求书1/2页1.一种大流量氦气纯化装置，其特征在于，包括液氮杜瓦(15)、换热单元、浸泡在液氮杜瓦(15)的液氮中的吸附单元以及通有氦气的输入管路和输出管路、蛇管换热器(16)，所述输入管路和输出管路与吸附单元连通，所述换热单元置于液氮杜瓦(15)外侧；所述换热单元包括主换热器，所述主换热器置于液氮杜瓦(15)外侧，并对所述输入管路和所述输出管路进行换热，所述蛇管换热器(16)设于输入管路上且位于液氮杜瓦(15)内液氮液面以下，并对输入管路内的氦气二次降温，所述管路通径与氦气流量相适配。2.根据权利要求1所述的一种大流量氦气纯化装置，其特征在于，所述主换热器为铝板翅式换热器(27)，所述铝板翅式换热器(27)采用聚氨酯发泡保温，所述铝板翅式换热器(27)与液氮杜瓦(15)之间的输入、输出管路外侧设有保温部件，所述铝板翅式换热器(27)的进出口均设有温度传感器。3.根据权利要求1所述的一种大流量氦气纯化装置，其特征在于，所述吸附单元包括三个串联的吸附筒、吸附剂注入口、吸附剂注入口盲板，所述吸附剂注入口伸出液氮杜瓦(15)并位于其外部的室温端，所述吸附剂注入口端部可拆卸的固定有吸附剂注入口盲板。4.根据权利要求3所述的一种大流量氦气纯化装置，其特征在于，所述吸附剂注入口用于注入和排出吸附材料，所述吸附筒输入端与输出端均设有不锈钢烧结过滤器，所述吸附器(18)有效过滤通径均大于输入管路和输出管路的有效截面积。5.根据权利要求1所述的一种大流量氦气纯化装置，其特征在于，所述液氮杜瓦(15)上设有液位计(23)，还包括活化再生单元，所述活化再生单元包括回收排空管路、设于液氮杜瓦(15)上的液氮加注管路以及设置在液氮加注管路上第七开关阀(24)、用于加热吸附剂的加热单元，所述输出管路上设有压力传感器，所述回收排空管路与通有液氮的管路相连通，所述回收排空管路上设有三个输出端，三个所述输出端上均设有开关阀，所述加热单元包括第一加热器，所述第一加热器位于液氮杜瓦(15)内。6.根据权利要求5所述的一种大流量氦气纯化装置，其特征在于，还包括吹扫氮气管路，所述吹扫氮气管路与所述输出管路相连，所述第一加热器为设于所述吸附单元外侧的加热圈(20)。7.根据权利要求5所述的一种大流量氦气纯化装置，其特征在于，所述加热单元还包括第二加热器，所述第二加热器为氮气加热器(11)，所述氮气加热器(11)位于液氮杜瓦(15)外侧。8.根据权利要求1所述的一种大流量氦气纯化装置，其特征在于，还包括第一氦气回收管路、第二氦气回收管路，所述第一氦气回收管路、第二氦气回收管路均与输出管路相连，所述第一氦气回收管路、第二氦气回收管路上均设有开关阀。9.根据权利要求5‑8任一项所述的一种大流量氦气纯化装置的纯化方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：液氮加注至目标液位，吸附器始终完全浸泡在液氮中，在纯化过程中始终维持目标液位，当液位计(23)读数低于设定的最低值时，打开开关阀进行补液，液位计(23)读数高于设定的最高值时，关闭开关阀；S2：进入纯化器的原料氦气和出纯化器的高纯氦气通过外置高效铝板翅式换热器(27)进行换热，原料氦气经铝板翅式换热器(27)换热后气体温度降至85K左右，并经过浸泡在液氮里的蛇管换热器(16)进一步降温至77K后进入吸附单元；2CN115626613A权利要求书2/2页