一種膜法氦氣提純裝置系統(tǒng)和工藝制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種膜法氦氣提純裝置系統(tǒng)及工藝：收集得到的混合氦氣經(jīng)第一預(yù)處理器的預(yù)處理，達(dá)到設(shè)定的入膜氣體要求后，進(jìn)入第一中空纖維膜進(jìn)行分離；第一中空纖維膜分離得到的非滲透氣回收或排空，分離得到的滲透氣進(jìn)入第二預(yù)處理器；第一中空纖維膜的滲透氣經(jīng)第二預(yù)處理器預(yù)處理后，進(jìn)入第二中空纖維膜繼續(xù)分離處理；第二中空纖維膜分離得到的非滲透氣循環(huán)至第一預(yù)處理器，分離得到的滲透氣為產(chǎn)品氦氣；本發(fā)明專利技術(shù)采用膜法提純工藝，對(duì)低濃度的氦氣進(jìn)行回收再利用，設(shè)備體積小、工藝簡(jiǎn)單、操作方便。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種膜法氦氣提純裝置系統(tǒng)和工藝
本專利技術(shù)涉及一種膜法氦氣提純裝置系統(tǒng)和工藝，具體涉及一種氦氣回收再利用的膜法提純裝置系統(tǒng)，以及利用該系統(tǒng)進(jìn)行提純的工藝。
技術(shù)介紹
氦氣是工業(yè)、化工、科研教學(xué)和高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展不可或缺的稀有戰(zhàn)略性物資，廣泛應(yīng)用于科研、航天航空、制冷、醫(yī)療、光纖、檢漏、超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)、金屬制造、深海潛水、高精度焊接生產(chǎn)等領(lǐng)域。氦氣在全球的儲(chǔ)量分布非常不均勻，全球各地各自有著較為豐富的氦氣資源，而我國(guó)氦氣資源嚴(yán)重匱乏，只有四川地區(qū)儲(chǔ)存有少量的氦氣長(zhǎng)期以來，我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)試驗(yàn)用氦氣(含液氦)基本依靠國(guó)外進(jìn)口，所以國(guó)內(nèi)的氦氣價(jià)格相對(duì)較高，且大批量供貨周期很長(zhǎng)同時(shí)隨著我國(guó)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，氦氣的需求量越來越大，必將在大范圍內(nèi)影響我國(guó)大范圍領(lǐng)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此，為了節(jié)約氦氣資源，降低使用成本，對(duì)氦氣回收提純具有非常重要的意義。目前，低濃度的氦氣基本上都不做回收，直接排放。要做氦氣提純，工藝有:深冷法、變壓吸附法、膜分離法。深冷的優(yōu)點(diǎn)是可以得到高濃度的高純氦氣，缺點(diǎn)是設(shè)備投資大、運(yùn)行能耗高、啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)；變壓吸附法的缺點(diǎn)是設(shè)備體積大、噪音大、啟動(dòng)時(shí)間慢等。膜分離法工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備體積小、啟動(dòng)時(shí)間快，操作方便。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種氦氣回收再利用的膜法提純系統(tǒng)，以及利用該系統(tǒng)進(jìn)行提純的工藝。本專利技術(shù)是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種膜法氦氣提純裝置系統(tǒng)，包括混合氦氣柜、第一預(yù)處理器、第一中空纖維膜、第二預(yù)處理器、第二中空纖維膜和氦氣儲(chǔ)罐；所述混合氦氣柜設(shè)有氣體出口 ；所述第一預(yù)處理器設(shè)有進(jìn)口和出口 ；所述第一中空纖維膜設(shè)有進(jìn)口、滲透氣出口和非滲透氣出口 ；所述第二預(yù)處理器設(shè)有進(jìn)口和出口 ；所述第二中空纖維膜設(shè)有進(jìn)口、滲透氣出口和非滲透氣出口 ；所述氦氣儲(chǔ)罐設(shè)有氣體進(jìn)口 ；所述混合氦氣柜的氣體出口與所述第一預(yù)處理器的進(jìn)口經(jīng)管線連接，所述第一預(yù)處理器的出口與所述第一中空纖維膜的進(jìn)口經(jīng)管線連接；所述第一中空纖維膜的非滲透氣出口與廢氣回收裝置經(jīng)管線連接或與大氣相通；所述第一中空纖維膜的滲透氣出口與所述第二預(yù)處理器的進(jìn)口經(jīng)管線連接，所述第二預(yù)處理器的出口與第二中空纖維膜的進(jìn)口經(jīng)管線連接；所述第二中空纖維膜的非滲透氣出口與所述第一預(yù)處理器的進(jìn)口經(jīng)管線連接，所述第二中空纖維膜的滲透氣出口與所述氦氣儲(chǔ)罐的氣體進(jìn)口經(jīng)管線連接。優(yōu)選的，所述第一預(yù)處理器進(jìn)口之前連接有第一壓縮機(jī)；所述第一壓縮機(jī)設(shè)有進(jìn)口和出口 ；所述混合氦氣柜的出口與所述第一壓縮機(jī)的進(jìn)口經(jīng)管線連接，第一壓縮機(jī)的出口與所述第一預(yù)處理器的進(jìn)口經(jīng)管線連接。優(yōu)選的，所述第一預(yù)處理器包括冷干機(jī)1、氦氣緩存罐I和過濾器I ;所述冷干機(jī)I設(shè)有進(jìn)口和出口 ；所述氦氣緩存罐I設(shè)有進(jìn)口和出口 ；所述過濾器I設(shè)有進(jìn)口和出口 ；所述第一壓縮機(jī)的出口與所述冷干機(jī)I的進(jìn)口經(jīng)管線連接；所述冷干機(jī)I的出口與所述氦氣緩存罐I的進(jìn)口經(jīng)管線連接；所述氦氣緩存罐I的出口與所述過濾器I的進(jìn)口經(jīng)管線連接；所述過濾器I的出口與所述第一中空纖維膜的進(jìn)口經(jīng)管線連接。優(yōu)選的，所述氦氣緩存罐I的出口與所述過濾器I的進(jìn)口之間的連接管線上設(shè)有單向調(diào)節(jié)閥I。優(yōu)選的，所述第二預(yù)處理器的進(jìn)口之前連接有第二壓縮機(jī)；所述第二壓縮機(jī)設(shè)有進(jìn)口和出口 ；所述第一中空纖維膜的滲透氣出口與所述第二壓縮機(jī)的進(jìn)口經(jīng)管線連接，第二壓縮機(jī)的出口與所述第二預(yù)處理器的進(jìn)口經(jīng)管線連接。優(yōu)選的，所述第二預(yù)處理器包括冷干機(jī)I1、氦氣緩存罐II和過濾器II ;所述冷干機(jī)II設(shè)有進(jìn)口和出口 ；所述氦氣緩存罐II設(shè)有進(jìn)口和出口 ；所述過濾器II設(shè)有進(jìn)口和出口 ；所述第二壓縮機(jī)的出口與所述冷干機(jī)II的進(jìn)口經(jīng)管線連接；所述冷干機(jī)II的出口與所述氦氣緩存罐II的進(jìn)口經(jīng)管線連接；所述氦氣緩存罐II的出口與所述過濾器II的進(jìn)口經(jīng)管線連接；所述過濾器II的出口與所述第二中空纖維膜的進(jìn)口經(jīng)管線連接。優(yōu)選的，所述氦氣緩存罐II的出口與所述過濾器II的進(jìn)口之間的連接管線上設(shè)有單向調(diào)節(jié)閥II。優(yōu)選的，所述第二中空纖維膜的滲透氣出口連接有氦氣分析儀。優(yōu)選的，所述第二中空纖維膜的非滲透氣出口和第一預(yù)處理器的進(jìn)口之間的連接管線上連接設(shè)有單向調(diào)節(jié)閥III。優(yōu)選的，所述第一中空纖維膜和第二中空纖維膜分別包括并聯(lián)連接的多支中空纖維膜組件。一種膜法氦氣提純工藝，包括以下步驟:(I)來自混合氦氣柜的混合氦氣經(jīng)第一預(yù)處理器的預(yù)處理，達(dá)到設(shè)定的入膜氣體要求后，進(jìn)入第一中空纖維膜進(jìn)行分離；(2)第一中空纖維膜分離得到的非滲透氣回收或排空，分離得到的滲透氣進(jìn)入第二預(yù)處理器；(3)第一中空纖維膜的滲透氣經(jīng)第二預(yù)處理器預(yù)處理后，進(jìn)入第二中空纖維膜繼續(xù)分離處理；(4)第二中空纖維膜分離得到的非滲透氣循環(huán)至第一預(yù)處理器，分離得到的滲透氣為產(chǎn)品氦氣。優(yōu)選的，步驟(1)中，所述混合氦氣經(jīng)第一壓縮機(jī)增壓后，再進(jìn)入第一預(yù)處理器。優(yōu)選的，所述第一壓縮機(jī)的出口氣體壓力為0.7-1.0MPa0優(yōu)選的，步驟(1)中，所述混合氦氣經(jīng)所述第一預(yù)處理器的預(yù)處理后達(dá)到以下入膜氣體要求:粉塵≤ 0.01 μ m，殘油≤ 0.01ppm，溫度25_50°C。優(yōu)選的，步驟(2)中，所述第一中空纖維膜分離得到的滲透氣經(jīng)第二壓縮機(jī)增壓后，再進(jìn)入第二預(yù)處理器。優(yōu)選的，所述第二壓縮機(jī)的出口氣體壓力為0.7-1.0MPa0優(yōu)選的，所述來自第一中空纖維膜的滲透氣經(jīng)所述第二預(yù)處理器的預(yù)處理后，達(dá)到以下入膜氣體要求:粉塵≤0.01 μ m，殘油≤0.01ppm，溫度25_50°C。優(yōu)選的，步驟(4)中，所述第二中空纖維膜的非滲透氣出口上設(shè)單向調(diào)節(jié)閥III。優(yōu)選的，步驟(4)中，所述第二中空纖維膜的滲透氣出口上設(shè)氦氣分析儀，用于對(duì)產(chǎn)品氦氣的檢測(cè)。優(yōu)選的，所述第一預(yù)處理器包括依次連接的冷干機(jī)1、氦氣緩存罐I和過濾器I ;所述氦氣緩存罐I和過濾器I之間設(shè)有單向調(diào)節(jié)閥I。優(yōu)選的，所述第二預(yù)處理器包括冷干機(jī)I1、氦氣緩存罐II和過濾器II ;所述氦氣緩存罐II和過濾器II之間設(shè)有單向調(diào)節(jié)閥II。優(yōu)選的，所述第一中空纖維膜和第二中空纖維膜分別包括并聯(lián)連接的多支中空纖維膜組件。中空纖維膜的分離原理在于，混合氦氣中的各氣體組分在中空纖維膜中的滲透速率不同，從而達(dá)到對(duì)氦氣進(jìn)行分離提純以及回收氦氣再利用的目的。本專利技術(shù)的技術(shù)效果及優(yōu)點(diǎn)在于:本專利技術(shù)采用膜法提純工藝，對(duì)低濃度的氦氣進(jìn)行回收再利用，設(shè)備體積小、工藝簡(jiǎn)單、操作方便?！靖綀D說明】圖1 一種膜法 氦氣提純裝置系統(tǒng)示意圖圖2第一中空纖維膜的膜組件連接示意圖圖3第一預(yù)處理器結(jié)構(gòu)示意圖附圖標(biāo)記:1，混合氦氣柜；2，第一壓縮機(jī)；3，第一預(yù)處理器；4，第一中空纖維膜；5，第二壓縮機(jī)；6，第二預(yù)處理器；7，第二中空纖維膜；8，氦氣分析儀；9，氦氣儲(chǔ)罐；10，單向調(diào)節(jié)閥III ；11，中空纖維膜組件；12，冷干機(jī)I ;13，氦氣緩存罐I ;14，單向調(diào)節(jié)閥I ;15，過濾器I?！揪唧w實(shí)施方式】以下通過特定的具體實(shí)例說明本專利技術(shù)的技術(shù)方案。應(yīng)理解，本專利技術(shù)提到的一個(gè)或多個(gè)方法步驟并不排斥在所述組合步驟前后還存在其他方法步驟或在這些明確提到的步驟之間還可以插入其他方法步驟；還應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本專利技術(shù)而不用于限制本專利技術(shù)的范圍。而且，除非另有說明，各方法步驟的編號(hào)僅為鑒別各方法步驟的便利工具，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種膜法氦氣提純裝置系統(tǒng)，其特征在于，包括混合氦氣柜(1)、第一預(yù)處理器(3)、第一中空纖維膜(4)、第二預(yù)處理器(6)、第二中空纖維膜(7)和氦氣儲(chǔ)罐(9)；所述混合氦氣柜(1)設(shè)有氣體出口；所述第一預(yù)處理器(3)設(shè)有進(jìn)口和出口；所述第一中空纖維膜(4)設(shè)有進(jìn)口、滲透氣出口和非滲透氣出口；所述第二預(yù)處理器(6)設(shè)有進(jìn)口和出口；所述第二中空纖維膜(7)設(shè)有進(jìn)口、滲透氣出口和非滲透氣出口；所述氦氣儲(chǔ)罐(9)設(shè)有氣體進(jìn)口；所述混合氦氣柜(1)的氣體出口與所述第一預(yù)處理器(3)的進(jìn)口經(jīng)管線連接，所述第一預(yù)處理器(3)的出口與所述第一中空纖維膜(4)的進(jìn)口經(jīng)管線連接；所述第一中空纖維膜(4)的非滲透氣出口與廢氣回收裝置經(jīng)管線連接或與大氣相通；所述第一中空纖維膜(4)的滲透氣出口與所述第二預(yù)處理器(6)的進(jìn)口經(jīng)管線連接，所述第二預(yù)處理器(6)的出口與第二中空纖維膜(7)的進(jìn)口經(jīng)管線連接；所述第二中空纖維膜(7)的非滲透氣出口與所述第一預(yù)處理器(3)的進(jìn)口經(jīng)管線連接，所述第二中空纖維膜(7)的滲透氣出口與所述氦氣儲(chǔ)罐(9)的氣體進(jìn)口經(jīng)管線連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種膜法氦氣提純裝置系統(tǒng)，其特征在于，包括混合氦氣柜(I)、第一預(yù)處理器(3)、第一中空纖維膜(4)、第二預(yù)處理器(6)、第二中空纖維膜(7)和氦氣儲(chǔ)罐(9);所述混合氦氣柜(I)設(shè)有氣體出口 ；所述第一預(yù)處理器(3)設(shè)有進(jìn)口和出口 ；所述第一中空纖維膜(4)設(shè)有進(jìn)口、滲透氣出口和非滲透氣出口 ；所述第二預(yù)處理器(6)設(shè)有進(jìn)口和出口 ；所述第二中空纖維膜(7)設(shè)有進(jìn)口、滲透氣出口和非滲透氣出口 ； 所述氦氣儲(chǔ)罐(9)設(shè)有氣體進(jìn)口 ；所述混合氦氣柜(I)的氣體出口與所述第一預(yù)處理器(3)的進(jìn)口經(jīng)管線連接，所述第一預(yù)處理器(3)的出口與所述第一中空纖維膜(4)的進(jìn)口經(jīng)管線連接；所述第一中空纖維膜(4)的非滲透氣出口與廢氣回收裝置經(jīng)管線連接或與大氣相通；所述第一中空纖維膜(4)的滲透氣出口與所述第二預(yù)處理器(6)的進(jìn)口經(jīng)管線連接，所述第二預(yù)處理器(6)的出口與第二中空纖維膜(7)的進(jìn)口經(jīng)管線連接；所述第二中空纖維膜(7)的非滲透氣出口與所述第一預(yù)處理器(3)的進(jìn)口經(jīng)管線連接，所述第二中空纖維膜(7)的滲透氣出口與所述氦氣儲(chǔ)罐(9)的氣體進(jìn)口經(jīng)管線連接。2.如權(quán)利要求1所述的一種膜法氦氣提純裝置系統(tǒng)，其特征在于，所述第一預(yù)處理器(3)進(jìn)口之前連接有第一壓縮機(jī)(2);所述第一壓縮機(jī)(2)設(shè)有進(jìn)口和出口 ；所述混合氦氣柜(I)的出口與所述第一壓縮機(jī)(2)的進(jìn)口經(jīng)管線連接，第一壓縮機(jī)(2)的出口與所述第一預(yù)處理器(3)的進(jìn)口經(jīng)管線連接； 所述第二預(yù)處理器(6)的進(jìn)口之前連接有第二壓縮機(jī)(5);所述第二壓縮機(jī)(5)設(shè)有進(jìn)口和出口 ；所述第一中空纖維膜(4)的滲透氣出口與所述第二壓縮機(jī)(5)的進(jìn)口經(jīng)管線連接，第二壓縮機(jī)(5)的出口與所述第二預(yù)處理器(6)的進(jìn)口經(jīng)管線連接。3.如權(quán)利要求2所述的一種膜法氦氣提純裝置系統(tǒng)，其特征在于，所述第一預(yù)處理器 (3)包括冷干機(jī)I (12)、氦氣緩存罐I (13)和過濾器I (15);所述冷干機(jī)I (12)設(shè)有進(jìn)口和出口 ；所述氦氣緩存罐I (13)設(shè)有進(jìn)口和出口 ；所述過濾器I (15)設(shè)有進(jìn)口和出口 ；所述第一壓縮機(jī)(2)的出口與所述冷干機(jī)I (12)的進(jìn)口經(jīng)管線連接；所述冷干機(jī)I (12)的出口與所述氦氣緩存罐I (13)的進(jìn)口經(jīng)管線連接；所述氦氣緩存罐I (13)的出口與所述過濾器I (15)的進(jìn)口經(jīng)管線連接；所述過濾器I (15)的出口與所述第一中空纖維膜(4)的進(jìn)口經(jīng)管線連接； 所述第二預(yù)處理器(6)包括冷干機(jī)I1、氦氣緩存罐II和過濾器II ;所述冷干機(jī)II設(shè)有進(jìn)口和出口 ；所述氦氣緩存罐II設(shè)有進(jìn)口和出口 ；所述過濾器II設(shè)有進(jìn)口和出口 ；所述第二壓縮機(jī)(5)的出口與所述冷干機(jī)II的進(jìn)口經(jīng)管線連接；所述冷干機(jī)II的出口與所述氦氣緩存罐II的進(jìn)口經(jīng)管線連接；所述氦氣緩存罐II的出口與所述過濾器...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周磊砢，石錦繡，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海精騰新能源科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：上海;31