[发明专利]一种氖氦分离提纯方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体分离提纯的方法，尤其涉及一种从含氖氦的混合气体中分离提纯氖气和氦气的方法。

背景技术

氖气与氦气是惰性气体，其在空气中的含量仅为18.18×10^-6和5.24×10^-6。氖气、氦气在空分设备精馏塔内为不凝气，而以气态聚集在主冷凝器顶部和氮回流液中。不易被分离。

随着科技的发展，氖气和氦气已大量适用于工业的各个领域。氖气多用于充填航标灯、霓虹灯和用作低温实验室的安全致冷剂；氦气用作稀有金属精炼的保护气和配制深水作业、宇航中呼吸用气，用于压力容器、真空系统检漏和制作氦氖激光器，还在原子能、红外线探测、低温电子等方面得到应用。

现有技术中的氖氦混合气的分离提纯技术，早期多采用液氢为冷源。在液氢温度下，将氖氦混合气的温度降低至接近氖的三相点温度，使氖液化。从而达到氖氦分离的目的。但是液氢生产具有复杂性和危险性。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种安全方便、回收率高的氖氦分离提纯方法。

发明内容

鉴于上述的现有技术中的问题，本发明所要解决的技术问题是现有的技术安全性低、回收率不高。

本发明提供的一种氖氦分离提纯方法，包括以下步骤：

步骤1，将氖氦混合气体加压到170~200bar，并冷却至90~120K，然后使用液氮将氖氦混合物冷却至70~85K；

步骤2，将氖氦混合物进一步冷却至45~55K，并减压至24~30bar，然后用液氖冷却至25~35K，进行气液分离，分离后的气相为粗氦，液相为粗氖；

步骤3，将所述粗氖减压至1.5~2.0bar，精馏制备纯氖；

步骤4，将所述粗氦复热回收冷量后再冷却至60~70K，并经低温吸附除去杂质气体后，获得纯氦气。

在本发明的一个较佳实施方式中，所述步骤1的氖氦混合气体通过以下步骤得到：

步骤1.1，将经过脱氢处理后的粗氖氦混合气增压至25~35bar，通过除水干燥后冷却至80~100K，然后进一步冷却至60~70K，进行气液分离；

步骤1.2，将分离得到的气相经低温吸附除去杂质气体后，获得氖氦混合气体。

本发明的氖氦分离提纯方法操作简单、方便，并且安全性高、回收率高、能耗低、易控制、适用于工业大规模化生产需要。

附图说明

图1是本发明的实施例的装置的结构示意图；

图2是本发明的实施例的包括粗提纯的装置的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明做具体阐释。

如图1中所示的本发明的实施例的装置的结构示意图，一种氖氦分离提纯方法，包括以下步骤：

步骤1，将氖氦混合气体经过压缩机9加压到170~200bar，通过第一换热器10冷却至90~120K，再进入液氮换热器11中冷却至70~85K；

步骤2，将通过液氮换热器11后的氖氦混合气经第二换热器12后冷却至45~55K，经过第一减压阀13减压至24~30bar，进入液氖换热器14冷却至25~35K，然后进入气液分离器15进行气液分离，分离后的气相为粗氦，液相为粗氖；

步骤3，将所述粗氖经过第二减压阀16减压至1.5~2.0bar，进入纯氖塔17中分离后，塔底的纯液氖复热气化后加压充瓶；

步骤4，将所述粗氦进入热交换器19中冷却至60~70K，并经低温吸附器20除去杂质气体后，获得纯氦气，复热后加压充瓶。

本发明采用低温高压节流和气液分离使氖与氦分离，之后通过低温精馏获得纯氖，粗氦经过低温吸附除去氖等杂质获得纯氦，并不使用液氢，防止了使用液氢的复杂性和危险性。本发明的氖氦分离提纯方法操作简单、方便，并且安全性高、回收率高、能耗低、易控制、适用于工业大规模化生产需要。

另如图1中所示，在本发明的实施例中，步骤3中的纯液氖可以经液氖换热器14换热使纯液氖汽化，然后分别经过第二换热器12和第一换热器10复热回收冷量后加压充瓶。如此，可充分利用冷量。

优选的，如图1中所示，步骤3中的纯液氖进入液氖换热器前还可以先经过第三减压阀18减压至1.2~1.5bar。