[实用新型]一种液体甲烷推进剂硫化物的纯化装置

说明书

本实用新型属于液态甲烷推进剂领域，具体提供了一种液体甲烷推进剂硫化物的纯化装置，该装置包括顺次连接的液态甲烷储存装置、低温纯化室、常温气化室、高温纯化室及甲烷液化室，利用上述结构的装置，实现了多级梯度式低温纯化，使甲烷推进剂中的微量硫化物及其他杂质经过低温凝固，被吸附层吸附；从而降低推进剂的硫化物杂质含量，解决液态甲烷推进剂中硫化物杂质影响发动机性能及寿命的问题。

技术领域

本实用新型属于液态甲烷推进剂领域，具体涉及一种液体甲烷推进剂硫化物的纯化装置。

背景技术

液态甲烷推进剂是未来化学空间推进的主要发展方向，具有比冲高、无毒无污染、成本低等优势，目前包括美国、俄罗斯、意大利、法国等国家都在积极发展液态甲烷推进剂技术。我国从20世纪80年代开展液态甲烷推进剂的相关研究，其中甲烷中硫化物杂质是制约其发展的重要因素。液态甲烷推进剂主要通过天然气提纯经液化的方式获得。虽然制备过程中经过了纯化处理，但液态甲烷推进剂中仍然存在一定量的硫化物，包括硫化氢、二硫化碳、甲硫醇、羰基硫、甲硫醚、噻吩等。硫化物的存在会腐蚀发动机内部管路，同时也会形成沉淀，造成管路堵塞。美军标MIL-PRF-32207《推进剂级甲烷》中规定，液态甲烷推进剂分为A、B、C三个级别，其中A级液态甲烷推进剂中总硫含量小于1×10^-6mol/mol，B级与C级中总硫含量小于0.1×10^-6mol/mol。

目前我国还没有针对液态甲烷推进剂硫化物纯化的专用设备和工艺，由于杂质成分、含量、除杂指标的不同，现有针对天然气的纯化设备不能满足甲烷推进剂对于硫化物杂质纯化的要求，无法采用现有天然气纯化工艺及设备对甲烷推进剂中的硫化物进行纯化。因此需要提供一种更加合适的纯化装置，对液态甲烷推进剂中的硫化物进行纯化，使其硫化物含量满足应用指标。

发明内容

本实用新型针对现有技术存在的诸多不足之处，提供了一种液体甲烷推进剂硫化物的纯化装置，该装置包括顺次连接的液态甲烷储存装置(1)、低温纯化室(2)、常温气化室(3)、高温纯化室(4)及甲烷液化室(5)，利用上述结构的装置，实现了多级梯度式低温纯化，使甲烷推进剂中的微量硫化物及其他杂质经过低温凝固，被吸附层吸附；从而降低推进剂的硫化物杂质含量，解决液态甲烷推进剂中硫化物杂质影响发动机性能及寿命的问题。

本实用新型的具体技术方案是：

一种液体甲烷推进剂硫化物纯化装置，该装置包括顺次连接的低温纯化室、常温气化室、高温纯化室及甲烷液化室；

其中低温纯化室进料口与液态甲烷储存装置连接，其中的储存装置为甲烷推进剂的常规储存装置；

所述的低温纯化室由多级制冷装置和对应的多级纯化区组成，具体包括壳体，壳体内设置有多级纯化区，各级纯化区之间通过交错设置的隔板间隔开，每级纯化区内均设置有对应的制冷装置，在多级纯化区底部设置有吸附层；壳体与上述多级纯化区及吸附层之间设置有保温层；且所述的隔板也采用保温层相同的材料制备而成；

其中中间隔板的设置是为了保证气体流动过程中，能够强制其通过底部吸附层，确保能将液态杂质完全吸附；

所述的吸附层采用微孔材料制成，优选为活性炭，其厚度为1mm～20mm；其可以吸附液态甲烷推进剂中二硫化碳，噻吩，甲硫醇，甲硫醚等杂质因沸点相对较高而以液体形式存在的杂质，通过隔板的存在使其强制与上述吸附层接触从而被吸附；

所述的常温气化室为耐高压结构；其主要作用是使从低温纯化室送出的推进剂达到常温，避免低温气体直接进入高纯纯化室后造成温度波动，影响控温效果以及脱硫填料的活性；

所述的高温纯化室由脱硫填料、加热层、保温层、高温纯化室外壳和加热装置组成；