【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氦气提纯设备领域，具体为一种氦气纯化装置及纯化方法。
技术介绍
1、氦气，是一种稀有气体，化学式为he，无色无味，化学性质不活泼，一般状态下很难和其他物质发生反应，液化后温度降至2.174k时，具有表面张力很小、导热性很强、黏度极低等特殊性质，氦气可作为火箭液体燃料的压送剂和增压剂、可作为冶炼焊接时的保护气体、也可与氧气混合作为潜水员的呼吸气体。
2、氦气提纯一般分为以下几种方法：液化空气分馏法、微析法、地下气藏开采法、低温流体动力密封法和气体吸附分离法，氦气在提纯时多会使用压缩机、吸收塔、气液分离器、换热器等设备。
3、但是，氦气在分馏提纯时，不能控制氦气的提纯浓度，需要重复对氦气进行分馏操作，生产效率低；因此，不满足现有的需求，对此我们提出了一种氦气纯化装置及纯化方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种氦气纯化装置及纯化方法，以解决上述
技术介绍
中提出的氦气在分馏提纯时，不能控制氦气的提纯浓度，需要重复对氦气进行分馏操作，生产效率低等问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种氦气纯化装置，包括压缩机、吸收塔、低温吸附器和两个气液分离罐，吸收塔位于两个气液分离罐之间，压缩机、气液分离罐、吸收塔、低温吸附器之间采用连接管道进行连接，所述气液分离罐的内壁上固定有温度传感器，所述气液分离罐的内部开设有收集仓且收集仓位于温度传感器上方，所述收集仓的一侧开设有循环气道，所述循环气道的底端开口与气液分离罐内壁平齐
3、所述氦气分离机构包括隔板，所述隔板的侧边与收集仓的内壁固定，所述隔板的下方安装有氦气浓度检测传感器且氦气浓度检测传感器固定在收集仓的内侧，所述隔板的上表面固定有引流环，所述引流环的上方安装有密封盖和切换板，所述密封盖与隔板之间安装有多个支撑弹簧，所述密封盖的外侧固定有两个吸附块，所述吸附块的下方安装有电磁铁，所述电磁铁镶嵌在隔板上表面，所述切换板的一端与密封盖固定，所述切换板的另一端滑动插接在气液分离罐中且底端开设有连接孔，所述连接孔的孔径与循环气道的内径一致。
4、优选的，所述密封盖的底面开设有收纳孔，所述支撑弹簧的顶端卡接在收纳孔中，所述支撑弹簧被压缩后的厚度小于收纳孔的深度。
5、优选的，所述支撑弹簧的弹性支撑力大于等于密封盖和两个吸附块的重力之和，所述电磁铁对吸附块的磁性吸附力度远大于支撑弹簧的弹性支撑力。
6、优选的，所述低温吸附器底端通过连接管道连接有液态氦气收集罐并通过连接管道将收集的氦气送入液态氦气收集罐中进行液化存储。
7、优选的，所述液态氦气收集罐包括罐体，所述罐体上方的连接管道端部从罐体的顶端插入罐体内部，所述罐体的内部固定有多个上下等间距分布的导流环，所述导流环的横截面呈v形。
8、优选的，所述导流环包括上导流环、下导流环和旋转环，上导流环和下导流环均与罐体的内壁固定连接，上导流环和下导流环之间转动安装有旋转环，所述旋转环的外表面固定有传动齿环，下导流环的一侧固定有旋转电机，旋转电机的输出轴固定连接驱动齿轮，驱动齿轮与旋转环的传动齿环啮合，所述旋转环的内壁固定有多个围绕其轴心且圆形阵列分布的刮板。
9、优选的，所述旋转环的上下表面均固定有限位环，旋转环上下表面的限位环分别与上导流环和下导流环通过油封连接。
10、优选的，上导流环、下导流环、旋转环的内壁均呈锥形面，所述刮板朝向旋转环内壁的面也为锥形面且与上导流环、旋转环的内壁及下导流环靠近顶端的内壁贴合，所述刮板包括导流板、聚流板和引导板，所述聚流板位于引导板和导流板之间且为圆弧形，所述导流板与引导板为直条状。
11、优选的，所述导流板固定在旋转环的表面且与罐体的轴线呈三十度夹角。
12、一种氦气纯化装置的纯化方法包括以下步骤：
13、s1：首先将含有氦气的原料通过管道送入压缩机中，压缩机对进入的原料进行压缩，被压缩后的原料顺着压缩机与气液分离罐连接的连接管道进入气液分离罐内部，在此气液分离罐内部对原料进行一次提纯；
14、s2：原料进入气液分离罐内部后，通过控制气液分离罐内部的温度使原料到达氦气的沸点，此过程中温度传感器会实时监测气液分离罐内部的温度，在温度达到氦气的沸点时，切断电磁铁连接的电源；
15、s3：电磁铁电源切断后会失去对吸附块的磁性吸附力，此时支撑弹簧弹性复原并将密封盖和吸附块顶起，同时切换板随着密封盖同时移动，切换板底部的连接孔会与循环气道错位且连接孔的底端将循环气道与收集仓连接处进行封闭；
16、s4：这时沸腾并气化的氦气会从原料中分离并进入收集仓中，进入收集仓中的氦气会穿过引流环并从密封盖与隔板之间流过，此时氦气会顺着气液分离罐与吸收塔连接的连接管道进入吸收塔中，直至原料中的所有氦气均分离；
17、s5：氦气在从原料中进入吸收塔中后，氦气会在吸收塔内部进行进一步提纯，氦气中混杂的与氦气沸点相同或低于氦气沸点的其它气体会被吸收过滤，经过进一步提纯的氦气会通过吸收塔与另一个气液分离罐连接的连接管道进入另一个气液分离罐中；
18、s6：经过二次提纯的氦气会在此气液分离罐中进行最后的提纯，再次控制此气液分离罐内部的温度使得温度到达氦气的沸点，沸腾并气化的氦气会从原料中分离并进入收集仓中，进入收集仓中的氦气会穿过引流环并从密封盖与隔板之间流过，最终提纯的氦气会顺着气液分离罐与吸收塔连接的连接管道进入低温吸附器中，低温吸附器对最终提纯的氦气进行吸附收集。
19、有益效果：1、本专利技术在对氦气进行分馏时，利用氦气浓度检测传感器监测进入收集仓中氦气的浓度，在其它气体随着氦气一起蒸馏气化进入收集仓中导致氦气浓度降低时，接通电磁铁的电源对吸附块进行吸引，使得吸附块带动密封盖下移并对引流环进行封盖，同时支撑弹簧被压缩，而切换板底端滑动使得连接孔与循环气道重合，将进入收集仓中的混合气体顺着循环气道回流至气液分离罐中，可以控制蒸馏得到的氦气浓度，提高分馏后的氦气纯度和质量、减少分馏工序，提高生产效率。
20、2、本专利技术通过利用旋转电机驱动驱动齿轮、传动齿环带动旋转环做圆周运动，旋转环会带动刮板同时运动并将附着在导流环表面的液态氦气进行刮除，使得被刮除的液态氦气流向罐体的底部，避免液态氦气附着在罐体、导流环上而导致收集的液态氦气量减少，降低收集时的损耗。
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1.一种氦气纯化装置，包括压缩机（1）、吸收塔（3）、低温吸附器（5）和两个气液分离罐（2），吸收塔（3）位于两个气液分离罐（2）之间，压缩机（1）、气液分离罐（2）、吸收塔（3）、低温吸附器（5）之间采用连接管道（7）进行连接，其特征在于：所述气液分离罐（2）的内壁上固定有温度传感器（8），所述气液分离罐（2）的内部开设有收集仓（9）且收集仓（9）位于温度传感器（8）上方，所述收集仓（9）的一侧开设有循环气道（10），所述循环气道（10）的底端开口与气液分离罐（2）内壁平齐且位于温度传感器（8）下方，所述收集仓（9）内部安装有氦气分离机构（4）；
2.根据权利要求1所述的一种氦气纯化装置，其特征在于：所述低温吸附器（5）底端通过连接管道（7）连接有液态氦气收集罐（6）并通过连接管道（7）将收集的氦气送入液态氦气收集罐（6）中进行液化存储。
3.根据权利要求2所述的一种氦气纯化装置，其特征在于：所述液态氦气收集罐（6）包括罐体（601），所述罐体（601）上方的连接管道（7）端部从罐体（601）的顶端插入罐体（601）内部，所述罐体（601）的内部固定有多
4.根据权利要求3所述的一种氦气纯化装置，其特征在于：所述导流环（602）包括上导流环（6021）、下导流环（6022）和旋转环（603），上导流环（6021）和下导流环（6022）均与罐体（601）的内壁固定连接，上导流环（6021）和下导流环（6022）之间转动安装有旋转环（603），所述旋转环（603）的外表面固定有传动齿环（607），下导流环（6022）的一侧固定有旋转电机（605），旋转电机（605）的输出轴固定连接驱动齿轮（606），驱动齿轮（606）与旋转环（603）的传动齿环（607）啮合，所述旋转环（603）的内壁固定有多个围绕其轴心且圆形阵列分布的刮板（604）。
5.根据权利要求4所述的一种氦气纯化装置，其特征在于：所述旋转环（603）的上下表面均固定有限位环（608），旋转环（603）上下表面的限位环（608）分别与上导流环（6021）和下导流环（6022）通过油封（609）连接。
6.根据权利要求5所述的一种氦气纯化装置，其特征在于：上导流环（6021）、下导流环（6022）、旋转环（603）的内壁均呈锥形面，所述刮板（604）朝向旋转环（603）内壁的面也为锥形面且与上导流环（6021）、旋转环（603）的内壁及下导流环（6022）靠近顶端的内壁贴合，所述刮板（604）包括导流板（6041）、聚流板（6042）和引导板（6043），所述聚流板（6042）位于引导板（6043）和导流板（6041）之间且为圆弧形，所述导流板（6041）与引导板（6043）为直条状。
7.根据权利要求6所述的一种氦气纯化装置，其特征在于：所述导流板（6041）固定在旋转环（603）的表面且与罐体（601）的轴线呈三十度夹角。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种氦气纯化装置的纯化方法，其特征在于：所述纯化方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种氦气纯化装置，包括压缩机（1）、吸收塔（3）、低温吸附器（5）和两个气液分离罐（2），吸收塔（3）位于两个气液分离罐（2）之间，压缩机（1）、气液分离罐（2）、吸收塔（3）、低温吸附器（5）之间采用连接管道（7）进行连接，其特征在于：所述气液分离罐（2）的内壁上固定有温度传感器（8），所述气液分离罐（2）的内部开设有收集仓（9）且收集仓（9）位于温度传感器（8）上方，所述收集仓（9）的一侧开设有循环气道（10），所述循环气道（10）的底端开口与气液分离罐（2）内壁平齐且位于温度传感器（8）下方，所述收集仓（9）内部安装有氦气分离机构（4）；
2.根据权利要求1所述的一种氦气纯化装置，其特征在于：所述低温吸附器（5）底端通过连接管道（7）连接有液态氦气收集罐（6）并通过连接管道（7）将收集的氦气送入液态氦气收集罐（6）中进行液化存储。
3.根据权利要求2所述的一种氦气纯化装置，其特征在于：所述液态氦气收集罐（6）包括罐体（601），所述罐体（601）上方的连接管道（7）端部从罐体（601）的顶端插入罐体（601）内部，所述罐体（601）的内部固定有多个上下等间距分布的导流环（602），所述导流环（602）的横截面呈v形。
4.根据权利要求3所述的一种氦气纯化装置，其特征在于：所述导流环（602）包括上导流环（6021）、下导流环（6022）和旋转环（603），上导流环（6021）和下导流环（6022）均与罐体（601）的内壁固定连接，上导流环（6021）和下导流环（6022）之间转...
【专利技术属性】
技术研发人员：白久，赵颖毅，林晨，
申请(专利权)人：宏芯气体上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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