[实用新型]一种氦净化冷量回收利用系统

说明书

本实用新型涉及一种氦净化冷量回收利用系统，包括催化系统、除氩冷箱、低温变压吸附装置以及低温液体贮槽，所述除氩冷箱内设置有具有三个分隔的板翅式换热器和精馏塔，所述板翅式换热器的流体回路依次分别为第一流体回路、第二流体回路和第三流体回路，还包括低温绝热容器；本实用新型将冷量级别高的污液氮的液相进入低温变压吸附装置作为其高要求的冷源，减少冷却变压吸附装置的液氮使用量；冷量级别次之的污液氮气相与原料氦气换热，减少了精馏塔内液氮使用量；将冷量利用后的冷量级别低的氮气与循环水换热，极好的降低了循环水水温，提高了设备运行效率。

技术领域

本实用新型涉及尾气回收技术领域，尤其涉及一种氦净化冷量回收利用系统。

背景技术

氦气为无色无味，不可燃气体，空气中的含量约为百万分之5.2。化学性质完全不活泼，通常状态下不与其它元素或化合物结合。

氦气被广泛应用于诸如军工、科研、石化、制冷、医疗、半导体、管道检漏、超导实验、金属制造、深海潜水、高精度焊接、光电子产品生产等领域中。其主要用途有：利用氦－268.9℃的低沸点，液氦可以用于超低温冷却；在悬浮列车等领域中广受关注的超导体应用中，氦气是不可或缺的；此外，由于化学性质不活泼和轻于空气等特征，氦气常用于飞船或广告气球中的充入气体，这一用途也是众所周知的；在海洋开发领域的呼吸用混合气体中，以及医疗领域的核磁共振成像设备的超导电磁体冷却的用途中，氦气都得到广泛的应用；氦气也可用作高真空装置、原子核反应堆、宇宙飞船等的检漏剂及镁、锆、铝、钛等金属焊接的保护气；在火箭、宇宙飞船上用作输送液氢、液氧等液体推进剂的加压气体；还用作原子反应堆的清洗剂、气体色谱分析分析的载气、气球充气、电弧焊用保护气、潜水用混合气和气体温度计的填充气；另外由于氦气渗透性好、不可燃的特点，它还应用于真空检漏行业，如氦质谱检漏仪等。

氦气理论上可以从空气中分离抽取，但因其含量过于稀薄，工业上从含氦量约为0.5％的天然气中分离、精制得到氦气。但是由于从天然气中分离、精制得到氦气的工艺复杂、成本较高，因此难以被广泛应用。另一方面，氦气在使得应用领域中最终都随着工业废气一起排出，造成了大量的资源浪费，不符合人们日益增长的节能环保需求。但是目前，虽然有一些氦气回收系统能够回收氦气，但是回收后氦气的纯度无法保证。回收后的氦气还需要进行纯化才能再次使用，而氦气的纯化也非常麻烦，成本较高。

申请号为CN201410404048.9的中国专利文件公开提供一种氦气回收提纯方法，其包括的步骤依次为：过滤；化学吸附；配气；加热；催化；冷却；一次净化；冷却；精馏；二次净化。还公开了一种氦气回收提纯装置，该装置包括：过滤器；化学吸附装置；组分分析装置；加气罐；加热器；催化系统；冷却器；第一净化系统；粗氦冷却器；精馏塔；第二净化系统；以及氦气储罐。采用本发明的氦气回收提纯方法和装置，能够用于回收含有氦气的工业废气，将氦气的纯度提高，也可以深入提纯得到纯氦、高纯氦和超纯氦产品。

该氦气净化回收提纯设备在设计时考虑到回收的尾气中含有较多的氢气，采用加氧催化的方法除氢，为此工艺设计了大量的冷量来冷却加氧催化除氢时放出的热量。实际运行中发现富氦尾气中氢气含量很少，因此反应放出的热量也就非常有限，原设计的大量的冷量无处利用而白白浪费。

另一方面，氦净化工艺中采用低温变压吸附方式进行脱氮处理，在低温变压吸附装置的吸附阶段使用大量液氮作为其冷源让吸附剂保持-196℃一下的低温状态，增强其吸附能力；吸附一段时间后吸附剂吸附饱和，就暂时失去了吸附能力，这时需要对吸附剂进行加热升温到100℃以上，这样首先就要将低温变压吸附装置内的低温的液氮排空，然后再加热，这部分液氮又要放空，冷量也被白白浪费。

基于此，针对现有技术中的不足，由于在系统中冷量全由液氮提供，冷量的浪费也就是液氮的浪费，需要一种能充分利用以上两部分冷量的氦净化冷量回收利用系统被设计出来。

实用新型内容