[发明专利]一种制冷机为冷源的氖氦稀有气体分离精制工艺方法

摘要

本发明公开了一种制冷机为冷源的氖氦稀有气体分离精制工艺方法，包括利用加氧催货原理的除氢干燥模块、利用低温纯化器原理的除氮氧及氦气精制模块和以制冷机为冷源的氖氦分离及氖气精制模块，依次进行除氢干燥、除氮氧、氖氦分离及氖气精制、氦气精制处理。本发明的氖氦分离提纯工艺操作方便、简单，相较于传统的节流方法，其操作压力更低，安全性更高；同时本工艺方法设置了多个回热及余气回收装置，因此回收率高且能耗低，适合于工业大规模生产。

主权项

一种制冷机为冷源的氖氦稀有气体分离精制工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）除氢干燥：从空分装置引出的混合气经增压器PC1增压至2～3MPa后，加足量氧气混合进入除氢干燥模块中的除氢接触炉中，在催化剂钯触媒的作用下，在140～220℃温度下，混合气中的氢气与氧气发生氢氧反应生成水，反应后的气体送入水浴换热器冷却后进入除水器和干燥器进行干燥；（2）除氮氧：步骤（1）得到的不含氢气的混合气，经过除氮氧及氦气精制模块中的回热器HE1预冷后进入气液分离器GS1中进行气液分离，气液分离器GS1浸泡于减压液氮或常压液氮中冷却，温度为65～80K，混合气中大部分的氮气、氧气在气液分离器GS1中被液化，液氮、液氧以及少量未被液化的混合气从气液分离器GS1底部排入气液分离器GS2中，液氮及液氧从气液分离器GS2中排入恒温器中提供冷量，气液分离器GS2顶部的少量未被液化的混合气经回热器HE1回热后重新进入步骤（1）进行循环；从气液分离器GS1顶部引出的氖氦混合气进入串联的低温吸附器A1～A4中，进行氮氧的低温吸附净化，除去混合气中的氮氧成分，粗氖氦混合气；（3）氖氦分离及氖气精制：步骤（2）所得到的粗氖氦混合气，经过氖氦分离及氖气精制模块中的回热器HE2预冷后，进入液氮冷却器E内冷却至65～80K，随后进入低温吸附器A12内吸附其中残存的杂质气体，再经二级回热器HE3预冷后，进入由制冷机冷却的分离腔体A13中，氖氦混合气被冷却至25K左右，并在分离腔体A13中进行气液分离，液氖以及少量氦气从分离腔体A13底部流入低温精馏塔C中，利用低温精馏原理，在精馏塔C中进行氖的精制，并在精馏塔C的塔底得到纯液氖，纯液氖复热气化后装瓶待用；氦气以及带有的少量氖气从分离腔体A13上部排出，经二级回热器HE3、回热器HE2冷量利用后，引入除氮氧及氦气精制模块中；（4）氦气精制：步骤（3）所得到的氦气以及带有的少量氖气进入除氮氧及氦气精制模块中的串联的低温纯化器A5～A11中，低温纯化器A5～A11同样处于液氮温度，吸收氦气中的氖气及其它高沸点杂质，最后得到高纯氦气装瓶待用。