高壓大流量高純氣體充裝設備的純化系統和工藝的製作方法

2023-07-08 20:54:06 3

專利名稱：高壓大流量高純氣體充裝設備的純化系統和工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及氣體充裝技術領域，具體地說是一種高壓大流量高純氣體充裝設備的純化系統和工藝。
背景技術：
參見圖1，目前國內最常見的高純氣體充裝工藝是採用低溫低壓液化氣體經低溫高壓液泵2增壓，汽化器3汽化成高壓氣體後，通過氣體充裝匯流排4將氣體充裝至氣瓶。該工藝生產的高純氣體的質量取決於原料液態氣的質量，但國內市場的原料液態氣體中微量氧含量超標是較為普遍的。如果原料液態氣中微量氧的含量超過國家的相關標準，那麼就會導致生產出的高純氣體不合格。
有些企業採用低壓純化，高壓膜壓機升壓來充裝高純氣體，但這種充裝工藝只能對少量的高純氣體進行充裝，無法滿足大規模的生產需求。在國外進口的供氣系統中偶爾能見到，15MPa高壓，150Nm3/h大流量的高壓純化用於氣體充裝系統。但這種氣體充裝系統失效後，必須運回原產國的製造單位進行再生。再生過程不僅由於巨大的運輸費用而造成生產成本增加，也由於氣體充裝系統被運回原廠而導致生產進度的延誤。因此，設計一種合格率高且能夠在原地再生的高壓大流量高純氣體充裝設備的純化系統和工藝是至關重要的。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足，提供了一種合格率高且能夠在原地再生的高壓大流量高純氣體充裝設備的純化系統和工藝。為了達到上述目的，本發明設計了一種高壓大流量高純氣體充裝設備的純化系統，包括汽化器和氣體充裝匯流排，其特徵在於汽化器的輸出端分別與高壓截止閥一的一端以及高壓旁通閥的一端連接，高壓截止閥一的另一端與單向閥的輸入端連接，單向閥的輸出端分別與再生排放閥以及脫氧脫水塔的一端連接，脫氧脫水塔的另一端分別與再生進氣閥以及高壓過濾器的一端連接，高壓過濾器的另一端與背壓閥的一端連接，背壓閥的另一端分別與壓力表以及高壓截止閥二的一端連接，高壓截止閥二的另一端分別與高壓旁通閥的另一端以及氣體充裝匯流排的輸入端連接。所述的高壓過濾器的濾芯為不鏽鋼粉末冶金，形狀為杯形，濾芯尺寸為Φ38*Φ32*46πιπι，過濾精度為40微米，額定工作壓力為20MPa。所述的背壓閥採用美國TESCOM的26-1764-28-184，背壓閥設定的壓力為13. 5MPa，工作壓力為6000psi，壓力可調範圍為15_2500psi，Cv值為O. 6。所述的脫氧脫水塔內的填充物為高效脫氧劑，高效脫氧劑是由活性MnO成型製成。一種高壓大流量高純氣體充裝設備的純化工藝，其特徵在於在正常充裝高純氣體時，純化系統依次完成如下步驟步驟1，高壓截止閥一和高壓截止閥二導通，高壓汽化後的原料氣體依次流進高壓截止閥一和單向閥後，高壓汽化後的原料氣體進入脫氧脫水塔；步驟2，高壓汽化後的原料氣體在脫氧脫水塔內脫去微量水和微量氧，使微量氧含量小於lppm，微量水含量小於lppm，高壓汽化後的原料氣體形成高純氣體；步驟3，高純氣體依次流進高壓過濾器、背壓閥和高壓截止閥二後，進入氣體充裝匯流排進行充裝。一種高壓大流量高純氣體充裝設備的再生工藝，其特徵在於在脫氧脫水塔的高效脫氧劑失效後，純化系統依次完成如下步驟步驟1，高壓截止閥一和高壓截止閥二截止，將氫氣和氮氣的混合氣體接在再生進氣閥上；步驟2，氫氣和氮氣的混合氣體進入脫氧脫水塔內，氫氣與失效的高效脫氧劑進行化學反映，還原高效脫氧劑並產生水蒸氣，水蒸氣被氫氣和氮氣的混合氣體帶離脫氧脫水塔；步驟3，水蒸氣以及氫氣和氮氣的混合氣體由再生排放閥排出。 本發明同現有技術相比，在汽化器與氣體充裝匯流排之間增設純化系統，使高純氣體能夠進行純化，從而避免了由於原料液態氣中微量氧含量超標而導致高純氣體不合格的問題；本發明採用氮氣和氫氣對純化系統進行再生，使純化系統可以在原地進行再生工藝，也滿足了高純氣體大流量生產的需求。


圖I為現有技術的結構示意圖。圖2為本發明的結構示意圖。參見圖I和圖2，I為液體儲罐；2為低溫高壓液泵；3為汽化器；4為氣體充裝匯流排；5為高壓截止閥一 ；6為單向閥；7為高壓截止閥二 ；8為高壓旁通閥；9為再生排放閥；10為再生進氣閥；11為高壓過濾器；12為背壓閥；13為壓力表；14為脫氧脫水塔。
具體實施例方式現結合附圖對本發明做進一步描述。參見圖2，本發明設計了一種高壓大流量高純氣體充裝設備的純化系統，包括汽化器和氣體充裝匯流排。汽化器3的輸出端分別與高壓截止閥一 5的一端以及高壓旁通閥8的一端連接，高壓截止閥一 5的另一端與單向閥6的輸入端連接,單向閥6的輸出端分別與再生排放閥9以及脫氧脫水塔14的一端連接，脫氧脫水塔14的另一端分別與再生進氣閥10以及高壓過濾器11的一端連接，高壓過濾器11的另一端與背壓閥12的一端連接，背壓閥12的另一端分別與壓力表13以及高壓截止閥二 7的一端連接，高壓截止閥二 7的另一端分別與高壓旁通閥8的另一端以及氣體充裝匯流排4的輸入端連接。純化系統的壓力約為20MPa，流量約為150Nm3/h，生產的高純氣體的合格率為95%以上。高壓截止閥一 5，高壓截止閥二 7，單向閥6，高壓旁通閥8，再生排放閥9和再生進氣閥10均為普通閥門，其中，單向閥6的作用是當低溫高壓液泵工作時，防止脫氧脫水塔14內的壓力回流。壓力表13為普通儀表，壓力表13的作用是檢測背壓閥12的另一端的輸出壓力值。高壓過濾器11的濾芯為不鏽鋼粉末冶金，形狀為杯形，濾芯尺寸為Φ38*Φ32*46πιπι，過濾精度為40微米，額定工作壓力為20MPa。高壓過濾器11的作用是過濾顆粒物質，以保護背壓閥12和高壓截止閥二 7。背壓閥12採用美國TESCOM的26-1764-28-184，背壓閥12設定的壓力為13. 5Mpa，工作壓力為6000psi，壓力可調範圍為15-2500 81，0值為0.6。背壓閥12的作用是當脫氧脫水塔14內的壓力大於13.5MPa時，背壓閥12才會導通，從而使脫氧脫水塔14內的高效脫氧劑處於穩定工作狀態，使流量得到一定的控制。脫氧脫水塔14內的填充物為高效脫氧劑，高效脫氧劑是由活性MnO成型製成。Monk經粉碎後，通過浸潰技術將MnO粘附在5A分子篩上，5A分子篩顆粒度為2_3mm ;接著使用純氫氣將粘附有MnO的5A分子篩活化後，使MnO具有脫氧活性。聞效脫氧劑的純化機理是6Mn0+02 — 2Mn304+Q。聞效脫氧劑的再生機理是Μη304+Η2 — 3Mn0+H20+Q。脫氧脫水塔14的作用是脫去原料氣體的微量水和微量氧，以提高生產的高純氣
體的合格率，使高純氣體符合國家標準。本發明在正常充裝高純氣體時，純化系統依次完成如下步驟步驟1，高壓截止閥一 5和高壓截止閥二 7導通，高壓汽化後的原料氣體依次流進高壓截止閥一 5和單向閥6後，高壓汽化後的原料氣體進入脫氧脫水塔14 ;步驟2，高壓汽化後的原料氣體在脫氧脫水塔14內脫去微量水和微量氧，使微量氧含量小於lppm，微量水含量小於lppm，高壓汽化後的原料氣體形成高純氣體；步驟3，高純氣體依次流進高壓過濾器11、背壓閥12和高壓截止閥二 7後，進入氣體充裝匯流排4進行充裝。本發明在脫氧脫水塔14的高效脫氧劑失效後，純化系統依次完成如下步驟步驟1，高壓截止閥一 5和高壓截止閥二 7截止，將氫氣和氮氣的混合氣體接在再生進氣閥10上；步驟2，氫氣和氮氣的混合氣體進入脫氧脫水塔14內，氫氣與失效的高效脫氧劑進行化學反映，還原高效脫氧劑並產生水蒸氣，水蒸氣被氫氣和氮氣的混合氣體帶離脫氧脫水塔14 ;步驟3，水蒸氣以及氫氣和氮氣的混合氣體由再生排放閥9排出。
權利要求
1.一種高壓大流量高純氣體充裝設備的純化系統，包括汽化器和氣體充裝匯流排，其特徵在於汽化器(3)的輸出端分別與高壓截止閥一(5)的一端以及高壓旁通閥(8)的一端連接，高壓截止閥一(5)的另一端與單向閥(6)的輸入端連接，單向閥(6)的輸出端分別與再生排放閥(9)以及脫氧脫水塔(14)的一端連接，脫氧脫水塔(14)的另一端分別與再生進氣閥(10)以及高壓過濾器(11)的一端連接，高壓過濾器(11)的另一端與背壓閥(12)的一端連接，背壓閥(12)的另一端分別與壓力表(13)以及高壓截止閥二(7)的一端連接，高壓截止閥二(7)的另一端分別與高壓旁通閥(8)的另一端以及氣體充裝匯流排(4)的輸入端連接。
2.根據權利要求I所述的一種高壓大流量高純氣體充裝設備的純化系統,其特徵在於所述的高壓過濾器(11)的濾芯為不鏽鋼粉末冶金，形狀為杯形，濾芯尺寸為Φ38*Φ32*46πιπι，過濾精度為40微米，額定工作壓力為20MPa。
3.根據權利要求I所述的一種高壓大流量高純氣體充裝設備的純化系統，其特徵在於所述的背壓閥(12)採用美國TESCOM的26-1764-28-184，背壓閥(12)設定的壓力為13. 5MPa，工作壓力為6000psi，壓力可調範圍為15_2500psi，Cv值為O. 6。
4.根據權利要求I所述的一種高壓大流量高純氣體的充裝設備的純化系統，其特徵在於所述的脫氧脫水塔(14)內的填充物為高效脫氧劑，高效脫氧劑是由活性MnO成型製成。
5.一種高壓大流量高純氣體充裝設備的純化工藝，其特徵在於在正常充裝高純氣體時，純化系統依次完成如下步驟步驟1，高壓截止閥一(5)和高壓截止閥二(7)導通，高壓汽化後的原料氣體依次流進高壓截止閥一(5)和單向閥(6)後，高壓汽化後的原料氣體進入脫氧脫水塔(14);步驟2，高壓汽化後的原料氣體在脫氧脫水塔(14)內脫去微量水和微量氧，使微量氧含量小於lppm，微量水含量小於lppm，高壓汽化後的原料氣體形成高純氣體；步驟3，高純氣體依次流進高壓過濾器(11)、背壓閥(12)和高壓截止閥二(7)後，進入氣體充裝匯流排(4)進行充裝。
6.一種高壓大流量高純氣體充裝設備的再生工藝，其特徵在於在脫氧脫水塔(14)的高效脫氧劑失效後，純化系統依次完成如下步驟步驟1，高壓截止閥一(5)和高壓截止閥二(7)截止，將氫氣和氮氣的混合氣體接在再生進氣閥(10)上；步驟2，氫氣和氮氣的混合氣體進入脫氧脫水塔(14)內，氫氣與失效的高效脫氧劑進行化學反映，還原高效脫氧劑並產生水蒸氣，水蒸氣被氫氣和氮氣的混合氣體帶離脫氧脫水塔(14);步驟3，水蒸氣以及氫氣和氮氣的混合氣體由再生排放閥(9)排出。
全文摘要
本發明涉及氣體充裝技術領域，具體地說是一種高壓大流量高純氣體充裝設備的純化系統和工藝，包括汽化器和氣體充裝匯流排。本發明同現有技術相比，在汽化器與氣體充裝匯流排之間增設純化系統，使高純氣體能夠進行純化，從而避免了由於原料液態氣中微量氧含量超標而導致高純氣體不合格的問題；本發明採用氮氣和氫氣對純化系統進行再生，使純化系統可以在原地進行再生工藝，也滿足了高純氣體大流量生產的需求。
文檔編號F17C5/02GK102818116SQ201210313410
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月29日 優先權日2012年8月29日
發明者楊高峰 申請人:上海磊諾工業氣體有限公司