一種氣體反應釜系統及其氣體的純化裝置的製作方法

2024-03-08 22:38:15 1

本實用新型涉及氣體合成裝置技術領域，具體的說，是涉及一種氣體反應釜系統及其氣體的純化裝置。

背景技術：

在製備六氟磷酸鋰的工藝中，五氟化磷氣體是合成六氟磷酸鋰所需的目標氣體。在合成五氟化磷氣體的過程中，總是會伴隨一些雜氣的產生，這些雜氣的存在對六氟磷酸鋰後期的合成及冷凍結晶及最終產品質量純度均有較大的影響。

因此，如何提供一種氣體的純化裝置，除去雜質以得到純淨的目標氣體，是本領域技術人員目前需要解決的技術問題。

技術實現要素：

有鑑於此，本實用新型提供了一種氣體的純化裝置，除去雜質以得到純淨的目標氣體。本實用新型還提供了一種具有上述純化裝置的氣體反應釜系統。

為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：

一種氣體的純化裝置，用於對含有雜質氣體的目標氣體純化，其包括：

具有氣體進口的氣體壓縮機組，所述氣體壓縮機組對待處理氣體壓縮增壓；

熱交換器組，所述熱交換器組的輸入端與所述氣體壓縮機組的氣體出口連接，所述雜質氣體的液化溫度為第一預設溫度，所述目標氣體的液化溫度為第二預設溫度，當所述第一預設溫度大於所述第二預設溫度時，所述熱交換器組設定的溫度為小於等於所述第一預設溫度大於所述第二預設溫度；當所述第一預設溫度小於所述第二預設溫度時，所述熱交換器組設定的溫度為小於等於所述第二預設溫度大於所述第一預設溫度；

與所述熱交換器組的輸出端連接的雜質收集器和氣體儲氣裝置。

優選地，上述的純化裝置中，還包括水冷熱交換器，所述水冷熱交換器的入口與所述氣體壓縮機組的氣體出口連接，所述水冷熱交換器的出口與所述熱交換器組的輸入端連接。

優選地，上述的純化裝置中，還包括檢測所述水冷熱交換器的出口處氣體壓力的壓力傳感器。

優選地，上述的純化裝置中，還包括回溫熱交換器，所述回溫熱交換器的進氣口與所述熱交換器組的輸出端連接，所述回溫熱交換器的出氣口與所述氣體儲氣裝置連接。

優選地，上述的純化裝置中，所述回溫熱交換器與所述熱交換器組之間的連接管道上具有節流閥。

優選地，上述的純化裝置中，所述回溫熱交換器和所述熱交換器組所需熱交換介質均通過製冷壓縮機提供。

優選地，上述的純化裝置中，所述回溫熱交換器的熱交換介質為待處理氣體。

優選地，上述的純化裝置中，所述熱交換器組包括多個熱交換器，且不同的所述熱交換器對應不同雜質氣體液化的溫度。

優選地，上述的純化裝置中，還包括檢測所述熱交換器組的第一輸出端的溫度的溫度傳感器。

一種氣體反應釜系統，包括反應釜和氣體的純化裝置，其中，所述氣體的純化裝置為上述任一項所述的純化裝置，且所述氣體壓縮機組的氣體進口與所述反應釜的氣體出口連接。

經由上述的技術方案可知，本實用新型公開了一種氣體的純化裝置，用於對含有雜質氣體的目標氣體純化，其包括氣體壓縮機組、熱交換器組和雜質收集器以及氣體儲氣裝置。由於每種物質液化或氣體的溫度和壓力不同，在此原理下本申請中設置的氣體壓縮機組對待處理氣體壓縮增壓後輸送給熱交換器組；當雜質氣體的液化溫度即第一預設溫度大於目標氣體的液化溫度即第二液化溫度時，熱交換器組設定的溫度則為小於等於第一預設溫度大於第二預設溫度，而當第一預設溫度小於第二預設溫度時，熱交換器組設定的溫度為小於等於第二預設溫度大於第一預設溫度；根據所需純化氣體和雜質氣體的液化溫度差異，選擇性的冷凝液化雜質氣體或目標氣體，從而實現了對雜質氣體和目標氣體的分離，達到對目標氣體純化的目的。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例提供的氣體的純化裝置的連接結構示意圖。

具體實施方式

本實用新型的核心是提供一種氣體的純化裝置，除去雜質以得到純淨的目標氣體。本實用新型的另一核心是提供了一種具有上述純化裝置的氣體反應釜系統。

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

如圖1所示，本實用新型公開了一種氣體的純化裝置，用於對含有雜質氣體的目標氣體純化，其包括氣體壓縮機組1、熱交換器組3和雜質收集器4以及氣體儲氣裝置6。由於每種物質液化或氣體的溫度和壓力不同，在此原理下本申請中設置的氣體壓縮機組1對待處理氣體壓縮增壓後輸送給熱交換器組3；當雜質氣體的液化溫度即第一預設溫度大於目標氣體的液化溫度即第二液化溫度時，熱交換器組3設定的溫度則為小於等於第一預設溫度大於第二預設溫度，而當第一預設溫度小於第二預設溫度時，熱交換器組3設定的溫度為小於等於第二預設溫度大於第一預設溫度；根據所需純化氣體和雜質氣體的液化溫度差異，選擇性的冷凝液化雜質氣體或目標氣體，從而實現了對雜質氣體和目標氣體的分離，達到對目標氣體純化的目的。

具體的實施例中，該純化裝置還包括水冷熱交換器2，該水冷熱交換器2的入口與氣體壓縮機組1的氣體出口連接，而水冷熱交換器2的出口與熱交換器組3的輸入端連接，即氣體壓縮機組1與熱交換器組3之間設置有水冷熱交換器2。由於待處理氣體經氣體壓縮機1壓縮後，壓力變大使得待處理氣體的溫度升高，即經過氣體壓縮機1後得到的是高溫高壓氣體。為了降低後續熱交換器組3的工作負荷，在進入熱交換器組3之前先對壓縮後的氣體進行了水冷降溫，以得到低溫高壓氣體。即待處理氣體被氣體壓縮機1壓縮後，經水冷熱交換器2降溫，成為低溫高壓的氣體。對於水冷熱交換器2的溫度可根據不同的需要進行設定本申請不做具體限定。

優選地，該純化裝置還包括檢測水冷熱交換器2的出口處氣體壓力的壓力傳感器。通過壓力傳感器檢測到的壓力可得到經過水冷熱交換器2後的氣體壓力，以保證後續雜質氣體狀態變化所需的壓力。具體地，該壓力傳感器與控制系統信號連接，當壓力傳感器檢測到的壓力值與預設值不同時，可通過控制系統對氣體壓縮機組1和水冷熱交換器2進行調整，以保證經過水冷熱交換後的氣體壓力值為預設值。通過壓力傳感器和控制系統的信號連接，可實現裝置的智能化。選擇合適的壓力和溫度，可對不同性質的氣體進行純化操作，可提高該純化裝置使用的靈活性。

進一步的實施例中，該純化裝置還包括回溫熱交換器7，該回溫熱交換器7的進氣口與熱交換器組3的輸出端連接，而回溫熱交換器7的出氣口與氣體儲氣裝置6連接，即熱交換器組3的輸出端與氣體儲氣裝置6之間設置有回溫熱交換器7。經過熱交換器組3之後的氣液混合物質經過雜質收集器4液體保留在雜質收集器4中，而純化後的氣體則通過雜質收集器4上端的出口排入氣體儲氣裝置6。由於經過熱交換器組3後的目標氣體的溫度較低，不利於直接儲存，因此，通過回溫熱交換器7對經過純化後的氣體進行升溫處理，以達到要求溫度。

為了防止純化後的目標氣體攜帶固化或液化的雜質排入回溫熱交換器7，本申請中在回溫熱交換器7與熱交換器組3之間的連接管道上設置了節流閥5。更進一步的實施例中，該回溫熱交換器7和熱交換器組3均通過製冷壓縮機8提供冷量，即回溫熱交換器7和熱交換器組3所需的熱交換介質均由製冷壓縮機8提供。此次僅提供了一種具體的提供冷量的方式，本申請限定但並不僅限定於此種方式，只要能夠實現對回溫熱交換器7和熱交換器組3提供冷量的方式均在保護範圍內。

為了降低能源消耗，還可將回溫熱交換器7的熱交換介質設置為待處理氣體，經過熱交換器組3製冷後得到的純化的目標氣體的溫度較低，而待處理氣體需要較低的溫度，因此，將待處理氣體設定為換熱介質，不僅能夠實現純化後的目標氣體的回溫還可降低待處理氣體的溫度，從而實現了對冷量的回收，降低了能源消耗。

在實際中，可根據雜質的數量和種類設置不同個數的熱交換器，即熱交換器組3可包括多個熱交換器，並且不同的熱交換器對應不同雜質氣體液化或固化的溫度。本領域技術人員可理解的是，在設定溫度下，可能有些雜質為固態有些雜質為液態，這樣可在同一個熱交換器內實現回收。

為了進一步優化上述技術方案，該純化裝置還包括用於檢測熱交換器組3的第一輸出端溫度的溫度傳感器，並且該溫度傳感器與控制系統信號連接。具體地，通過溫度傳感器可實現對經過熱交換器組後雜質溫度進行檢測，以防止溫度變化而導致雜質變化為氣體，重新與純化後的目標氣體混合。該處的溫度需要根據不同的雜質進行設定，對於具體的溫度在此不做具體限定。

在此氣體純化裝置的實際應用中，以目標氣體是五氟化磷為例，五氟化磷氣體常溫下，液化溫度為-84度，雜氣為微量POF3、PCl2F3、PClF4這些雜質氣體，在壓力0.5MPa、-10℃的溫度條件下，全部被液化，經積液器收集；在此溫度條件下五氟化磷氣體需加壓到2.5MPa才能被液化。由此完成了五氟化磷氣體的純化除雜目的。

若在同一壓力下，可通過溫度的不同進行設定，即若雜質氣體的液化溫度較高，而目標氣體的液化溫度較低時，則可將熱交換器3的溫度設定為雜質氣體的液化溫度，此時雜質氣體液化，而目標氣體還為氣態，實現分離。對於多種雜質的可不斷重複上述過程，每次去除一種雜質氣體，直至得到目標氣體。而若雜質氣體的液化溫度較低，而目標氣體的液化溫度較高時，則可將熱交換器3的溫度設定為目標氣體液化的溫度，而此時雜質氣體為氣態，實現分離。

本申請中的氣體純化裝置的原理是：利用氣體在不同壓力和溫度條件下理化性質的差異，通過控制氣體壓力和冷凝溫度的方式對氣體進行純化。所有過程均在密閉的容器和管道中進行，不會對環境造成影響。

此外，本申請還公開了一種氣體反應釜系統，包括反應釜和氣體的純化裝置，其中，該氣體的純化裝置為如上述實施例中公開的純化裝置，因此，具有該純化裝置的氣體反應釜系統也具有上述所有技術效果，在此不再一一贅述。具體地，該氣體壓縮機組1的氣體進口與反應釜的氣體出口連接。

本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。