一种利用超临界流体批量清洗超高纯气体钢瓶的系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开的是一种利用超临界流体批量清洗超高纯气体钢瓶的系统，包括依次连通的超临界二氧化碳补充管路、高纯气钢瓶清洗管路、有机杂质解析排放管路，二氧化碳补充管路提供超临界的二氧化碳进入高纯气钢瓶清洗管路实现对气钢瓶批量清洗，从高纯气钢瓶清洗管路出来的二氧化碳进入有机杂质解析排放管路，通过有机杂质解析排放管路实现将溶解于二氧化碳中的有机杂质析出，定期排出，有机杂质解析排放管路的常温常压二氧化碳再接入二氧化碳补充管路，进行循环，本发明专利技术可快速清除钢瓶内壁面附着的有机杂质，具有处理时间短、一次处理钢瓶量多、能耗低的特点，可以避免了常规高温烘烤对高纯气瓶带了的潜在破坏等技术特点。

A system and method for batch cleaning ultra high purity gas cylinders with supercritical fluid

【技术实现步骤摘要】
一种利用超临界流体批量清洗超高纯气体钢瓶的系统及其方法
本专利技术涉及一种清洗超高纯气体钢瓶的系统及其方法，更具体一点说，涉及一种利用超临界流体批量清洗超高纯气体钢瓶的系统及其方法。
技术介绍
目前，在ppm级标准气、高纯电子特气等领域，对于盛装容器钢瓶的回收处理，通常采用钢瓶烘烤箱+抽真空的方式进行，此方法需要将钢瓶加热到200～250℃，并不断抽真空，然后将气化的有机杂质抽出到大气，为了达到高纯气体钢瓶充装要求，需要将钢瓶反复加热抽真空3～5次，具有如下缺点：处理时间长、单次处理钢瓶量少、能耗高，无法快速清除钢瓶内壁面附着的有机杂质，钢瓶处理效率差，设备投资多，不能够满足工业规模处理高纯气体钢瓶的现实需求。
技术实现思路
为了解决上述现有技术问题，本专利技术提供具有安全操作性高、能耗低、投资少，钢瓶处理效率高，可一次性处理大量高纯气钢瓶等技术特点的一种利用超临界流体批量清洗超高纯气体钢瓶的系统。本专利技术的另一个目的是提供一种利用超临界流体批量清洗超高纯气体钢瓶的方法。为了实现上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种利用超临界流体批量清洗超高纯气体钢瓶的系统，包括依次连通的超临界二氧化碳补充管路、高纯气钢瓶清洗管路、有机杂质解析排放管路；所述超临界二氧化碳补充管路进口连通有二氧化碳补充钢瓶，所述超临界二氧化碳补充管路上依次连接有二氧化碳补充截止阀、二氧化碳循环压缩机、冷却水换热器、测量器，所述高纯气钢瓶清洗管路包括第一支路、第二支路，所述第一支路、第二支路末端汇集连通形成有第三支路，所述第一支路上依次连接有原料气钢瓶、超临界二氧化碳原料气钢瓶截止阀，所述第二支路上连接有超临界二氧化碳去充装钢瓶截止阀，所述第三支路上连接有超临界二氧化碳去充装钢瓶止回阀，所述超临界二氧化碳去充装钢瓶止回阀出口延伸并分设有第四支路、第五支路，所述第四支路上连接有超临界二氧化碳截止阀，所述第五支路上依次连接有充装钢瓶、超临界二氧化碳出充装钢瓶截止阀，所述第四支路、第五支路末端汇集形成有第六支路，所述第六支路与有机杂质解析排放管路连通；作为一种改进，所述有机杂质解析排放管路包括依次序连接在有机杂质解析排放管路上的超临界二氧化碳缓冲罐、超临界二氧化碳节流调阀、有机杂质收集罐，所述有机杂质收集罐连接有相互的独立的常温常压二氧化碳截止阀、有机杂质排泄截止阀，所述常温常压二氧化碳截止阀出口延伸连接在二氧化碳补充截止阀、二氧化碳循环压缩机间。作为一种改进，所述测量器包括依次序设置的超临界二氧化碳温度计、超临界二氧化碳压力计、超临界二氧化碳流量计；所述原料气钢瓶、充装钢瓶均有若干个。作为一种改进，超临界二氧化碳补充管路出口端以及超临界二氧化碳缓冲罐入口端均连通有超临界二氧化碳安全阀。作为一种改进，所述冷却水换热器连通有冷源，所述冷源为工业冷却水罐，所述冷却水换热器设有工业冷却水出口。作为一种改进，所述第一支路、第二支路汇集连接有第七支路，所述第七支路上依次连接有系统抽真空截止阀、真空电阻规、抽真空旋片泵，所述抽真空旋片泵与外界连通。作为一种改进，还包括原料气钢瓶集装格，所述原料气钢瓶放置在原料气钢瓶集装格内。作为一种改进，还包括带有通道的充装分配圆环，所述充装分配圆环与第五支路连通，所述充装钢瓶等间距连通在充装分配圆环上。作为一种改进，所述有机杂质收集罐靠近超临界二氧化碳节流调阀设置；所述超临界二氧化碳出充装钢瓶截止阀靠近充装分配圆环设置。本专利技术一种利用超临界流体批量清洗超高纯气体钢瓶的方法，该方法包括如下步骤：1)二氧化碳补充钢瓶内二氧化碳通过二氧化碳补充截止阀进入二氧化碳循环压缩机内压缩到临界压力7.4MPaA，从二氧化碳循环压缩机出来的高压二氧化碳气体经过冷却水换热器时，高压二氧化碳气体在冷却水换热器内与工业冷却水换热，高压二氧化碳气体被冷却到临界温度31℃，从冷却水换热器出来的超临界二氧化碳，依次经过超临界二氧化碳温度计、超临界二氧化碳压力计监测，再经超临界二氧化碳流量计计量；2)经计量后的超临界二氧化碳被分为第一支路、第二支路输送：第一支路中超临界二氧化碳直接进入原料气钢瓶，然后由超临界二氧化碳原料气钢瓶截止阀12实现控制超临界二氧化碳去充装钢瓶；第二支路中超临界二氧化碳先通过超临界二氧化碳去充装钢瓶截止阀，再去充装钢瓶；若清洗原料气钢瓶时，则先关闭超临界二氧化碳去充装钢瓶截止阀，超临界二氧化碳进入原料气钢瓶，超临界二氧化碳出原料气钢瓶时由超临界二氧化碳原料气钢瓶截止阀控制，通路时流向第三支路；若不需清洗原料气钢瓶时，超临界二氧化碳直接从超临界二氧化碳去充装钢瓶截止阀通过，流向第三支路；第一支路、第二支路汇集连接有第七支路，所述第七支路上依次连接有系统抽真空截止阀、真空电阻规、抽真空旋片泵，所述抽真空旋片泵与外界连通，启动抽真空旋片泵实现抽真空；3)第三支路中超临界二氧化碳被分为第四支路、第五支路输送：其中，第三支路中超临界二氧化碳先经超临界二氧化碳去充装钢瓶止回阀，然后通过第四支路上超临界二氧化碳截止阀进入超临界二氧化碳缓冲罐；第三支路中超临界二氧化碳先经超临界二氧化碳去充装钢瓶止回阀，然后进入第五支路中超临界二氧化碳去充装钢瓶，再经超临界二氧化碳出充装钢瓶截止阀进入第六支路、超临界二氧化碳缓冲罐；若需清洗超临界二氧化碳去充装钢瓶时，关闭超临界二氧化碳截止阀，超临界二氧化碳通过充装分配圆环进入充装钢瓶；若不需清洗超临界二氧化碳去充装钢瓶时，超临界二氧化碳直接从超临界二氧化碳截止阀进入第六支路、超临界二氧化碳缓冲罐，超临界二氧化碳缓冲罐入口处设置超临界二氧化碳安全阀以防止系统管路超压；4)出超临界二氧化碳缓冲罐的超临界二氧化碳经超临界二氧化碳节流调阀节流降压，成为常温常压二氧化碳，溶解于二氧化碳中的有机杂质析出，积聚在有机杂质收集罐底部，定期通过有机杂质排泄截止阀排出，常温常压二氧化碳截止阀出口延伸连接在二氧化碳补充截止阀、二氧化碳循环压缩机间，解析杂质后的常温常压二氧化碳与二氧化碳补充钢瓶中的二氧化碳汇流，再依次进入各个支路，进入循环。有益效果：以超临界二氧化碳流体作为高纯气体钢瓶清洗介质，可快速清除钢瓶内壁面附着的有机杂质，具有处理时间短、一次处理钢瓶量多、能耗低的特点，可作为高纯气体钢瓶工业化处理的理想方式；可以达到高纯气体钢瓶内壁面清洁效果，具有较强油脂溶解能力的特点，高效去除高纯气体钢瓶内壁面附着的有机杂质，相对于常规的加热抽真空钢瓶处理设备，具有钢瓶处理效率高，设备投资少，可大批量处理高纯气体钢瓶的特点，能够满足工业规模处理高纯气体钢瓶的现实需求；利用二氧化碳临界温度31℃处于常温区间的特性，能够在常温下高效除去高纯气体钢瓶内壁面附着的有机杂质，相对于常规利用烘烤箱+抽真空方式处理钢瓶处理温度200～250℃，降低了系统能耗；能够一次性处理大量回收钢瓶，由于超临界二氧化碳具有较强的有机质溶解能力，对钢瓶的处理效率较高。由于是常温清洗钢瓶，避免了常规高温烘烤对高纯气瓶带了的潜在破坏。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用超临界流体批量清洗超高纯气体钢瓶的系统，其特征在于：包括依次连通的超临界二氧化碳补充管路(1)、高纯气钢瓶清洗管路(2)、有机杂质解析排放管路(3)；/n所述超临界二氧化碳补充管路(1)进口连通有二氧化碳补充钢瓶(4)，所述超临界二氧化碳补充管路(1)上依次连接有二氧化碳补充截止阀(5)、二氧化碳循环压缩机(6)、冷却水换热器(7)、测量器，所述高纯气钢瓶清洗管路(2)包括第一支路(8)、第二支路(9)，所述第一支路(8)、第二支路(9)末端汇集连通形成有第三支路(10)，所述第一支路(8)上依次连接有原料气钢瓶(11)、超临界二氧化碳原料气钢瓶截止阀(12)，所述第二支路(9)上连接有超临界二氧化碳去充装钢瓶截止阀(13)，所述第三支路(10)上连接有超临界二氧化碳去充装钢瓶止回阀(14)，所述超临界二氧化碳去充装钢瓶止回阀(14)出口延伸并分设有第四支路(15)、第五支路(16)，所述第四支路(15)上连接有超临界二氧化碳截止阀(17)，所述第五支路(16)上依次连接有充装钢瓶(18)、超临界二氧化碳出充装钢瓶截止阀(19)，所述第四支路(15)、第五支路(16)末端汇集形成有第六支路(20)，所述第六支路(20)与有机杂质解析排放管路(3)连通。/n...

【技术特征摘要】
1.一种利用超临界流体批量清洗超高纯气体钢瓶的系统，其特征在于：包括依次连通的超临界二氧化碳补充管路(1)、高纯气钢瓶清洗管路(2)、有机杂质解析排放管路(3)；
所述超临界二氧化碳补充管路(1)进口连通有二氧化碳补充钢瓶(4)，所述超临界二氧化碳补充管路(1)上依次连接有二氧化碳补充截止阀(5)、二氧化碳循环压缩机(6)、冷却水换热器(7)、测量器，所述高纯气钢瓶清洗管路(2)包括第一支路(8)、第二支路(9)，所述第一支路(8)、第二支路(9)末端汇集连通形成有第三支路(10)，所述第一支路(8)上依次连接有原料气钢瓶(11)、超临界二氧化碳原料气钢瓶截止阀(12)，所述第二支路(9)上连接有超临界二氧化碳去充装钢瓶截止阀(13)，所述第三支路(10)上连接有超临界二氧化碳去充装钢瓶止回阀(14)，所述超临界二氧化碳去充装钢瓶止回阀(14)出口延伸并分设有第四支路(15)、第五支路(16)，所述第四支路(15)上连接有超临界二氧化碳截止阀(17)，所述第五支路(16)上依次连接有充装钢瓶(18)、超临界二氧化碳出充装钢瓶截止阀(19)，所述第四支路(15)、第五支路(16)末端汇集形成有第六支路(20)，所述第六支路(20)与有机杂质解析排放管路(3)连通。


2.根据权利要求1所述的一种利用超临界流体批量清洗超高纯气体钢瓶的系统，其特征在于：所述有机杂质解析排放管路(3)包括依次序连接在有机杂质解析排放管路(3)上的超临界二氧化碳缓冲罐(22)、超临界二氧化碳节流调阀(23)、有机杂质收集罐(24)，所述有机杂质收集罐(24)连接有相互的独立的常温常压二氧化碳截止阀(25)、有机杂质排泄截止阀(26)，所述常温常压二氧化碳截止阀(25)出口延伸连接在二氧化碳补充截止阀(5)、二氧化碳循环压缩机(6)间。


3.根据权利要求1所述的一种利用超临界流体批量清洗超高纯气体钢瓶的系统，其特征在于：所述测量器包括依次序设置的超临界二氧化碳温度计(27)、超临界二氧化碳压力计(28)、超临界二氧化碳流量计(29)；所述原料气钢瓶(11)、充装钢瓶(18)均有若干个。


4.根据权利要求2所述的一种利用超临界流体批量清洗超高纯气体钢瓶的系统，其特征在于：超临界二氧化碳补充管路(1)出口端以及超临界二氧化碳缓冲罐(22)入口端均连通有超临界二氧化碳安全阀(30)。


5.根据权利要求1所述的一种利用超临界流体批量清洗超高纯气体钢瓶的系统，其特征在于：所述冷却水换热器(7)连通有冷源，所述冷源为工业冷却水罐(31)，所述冷却水换热器(7)设有工业冷却水出口(32)。


6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种利用超临界流体批量清洗超高纯气体钢瓶的系统，其特征在于：所述第一支路(8)、第二支路(9)汇集连接有第七支路(33)，所述第七支路(33)上依次连接有系统抽真空截止阀(34)、真空电阻规(35)、抽真空旋片泵(36)，所述抽真空旋片泵(36)与外界连通。


7.根据权利要求2或3或4所述的一种利用超临界流体批量清洗超高纯气体钢瓶的系统，其特征在于：还包括原料气钢瓶集装格，所述原料气钢瓶(11)放置在原料气钢瓶集装格内。


8.根据权利要求3所述的一种利用超临界流体批量清洗超高纯气体钢瓶的系统，其特征在于：还包括带有通道的充装分配圆环(21)，所述充装分配圆环(21)与第五支路(16)连通，所述充装钢瓶(18)等间距连通在充...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁士豪，何晖，李冬锋，李剑锋，朱程浩，任美凤，
申请(专利权)人：杭州杭氧股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33