低温气体分离装置的制作方法

本实用新型属于化学气体吸收分离领域，尤其涉及一种低温气体分离装置。

背景技术：

在研发和生产的过程中，气体分离提纯是制备高纯气体、高纯特种气体的重要步骤。气体分离提纯是指将杂质从混合气体中的分离出来，以而来提高所需气体成分的纯度。从目前在工业生产得以应用的气体分离和提纯技术主要有:低温精馏、吸收(气-液相)、吸附(气-固相)和扩散等四种方法。低温蒸馏就是在低于某种气体沸点温度下进行蒸馏，这种方法操作简单，是目前大多数大规模气体生产厂所采用的气体分离提纯技术。但是目前实验室中对于少量的气体精馏没有对应的设备，对于研发阶段的气体提纯困难，不利于研究的进一步进行。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中实验室中缺少小型气体分离装置的缺陷而提供一种低温气体分离装置。

本实用新型为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种低温气体分离装置，包括顺序连接的N个串联的低温冷凝单元、放置在冷阱中的集液器以及鼓泡器；N≥1；

所述的低温冷凝单元包括置于第一低温恒温反应浴的冷浴锅中的圆底烧瓶以及与所述的圆底烧瓶连通的低温冷凝管；所述的低温冷凝管的上侧壁上设有与第二低温恒温反应浴的出液口连通的进口，下侧壁上设有与第二低温恒温反应浴的进液口连通的出口；所述的低温冷凝管的上端设有开口；

第一低温恒温反应浴设有控制冷浴锅内冷浴冷媒温度的第一低温控制器；第二低温恒温反应浴设有控制第二低温恒温反应浴的出液口的循环冷媒温度的第二低温控制器；所述的冷浴冷媒以及循环冷媒均为乙醇。

所述的低温冷凝器为直型冷凝器，球形冷凝器，蛇形冷凝器，以及填料冷凝器中的一种。

所述的低温冷凝管的外周壁上设有隔热层。

所述的冷浴冷媒的冷媒温度高于所述的循环冷媒的温度。

当N＝1时，所述的开口与集液器的入口连通,所述的集液器的出口与鼓泡器连通；所述的冷阱中的冷媒的温度低于循环冷媒的温度。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型结合实验室的现有装置，通过低温恒温反应浴来调节圆底烧瓶的温度和冷凝管的温度，利用混合气体通过沸点的不同而使液化温度不同的特点，通过调节蒸馏烧瓶和冷凝管的温度，从而使气体组份分离出来，对于N＝1的气体分离装置，低沸点的气体收集在冷阱中，而高沸点的气体组份留在圆底烧瓶中。从而完成气体的分离提纯，制备高纯度的气体产品。该装置设备简单，分别的范围宽，可以达到-80℃到100℃的宽度范围，操作简便，成本低，安全性高，尤其调节于实验室混合气体分离提纯的小型试验。

附图说明

图1是本实用新型一个低温冷凝单元的低温气体分离装置结构示意图。

图2是本实用新型两个低温冷凝单元的低温气体分离装置结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

实施例1：

图1示出一种低温气体分离装置，包括顺序连接的低温冷凝单元1、放置在冷阱31中的集液器3以及鼓泡器4；所述的低温冷凝单元包括置于第一低温恒温反应浴14的冷浴锅中的圆底烧瓶11以及与所述的圆底烧瓶连通的低温冷凝管12；优选的，所述的圆底烧瓶设有三个开口111、112、113，分别为进气口、与低温冷凝管联通的连通口以及用于放置温度计的监测口。所述的低温冷凝管的上侧壁上设有与第二低温恒温反应浴13的出液口连通的进口121，下侧壁上设有与第二低温恒温反应浴的进液口连通的出口122；所述的低温冷凝管的上端设有开口；第一低温恒温反应浴设有控制冷浴锅内冷浴冷媒温度的第一低温控制器；第二低温恒温反应浴设有控制第二低温恒温反应浴的出液口的循环冷媒温度的第二低温控制器；所述的冷浴冷媒以及循环冷媒均为乙醇。所述的冷浴冷媒的冷媒温度高于所述的循环冷媒的温度。所述的开口与集液器的入口通过导气管连通,所述的集液器的出口通过导气管与鼓泡器连通；所述的冷阱中的冷媒的温度低于循环冷媒的温度。所述的低温冷凝器为直型冷凝器，球形冷凝器，蛇形冷凝器，以及填料冷凝器中的一种。所述的低温冷凝管的外周壁上设有隔热层。

本实施例的工作原理为：假设分离的两种气体沸点分别-50℃以及20℃；则通过第一低温恒温反应浴的控制器控制冷浴锅内冷浴冷媒温度为-50℃以及20℃之间的温度，例如-30℃，则混合气体从圆底烧瓶的开口进入后，在冷浴冷媒的作用下，沸点为20℃的气体会凝固成液体留在圆底烧瓶中，同时沸点为-50℃的气体则流经冷凝器从冷凝器的开口流出进入集液器中，由于-50℃沸点的气体会携带少量沸点20℃的气体进入冷凝器中，为了使分离更加完全，则对冷凝器连接第二低温恒温反应浴，通过低温恒温反应浴中控制器控制的循环冷媒乙醇对冷凝器内的气体进行降温，使携带的沸点为20℃气体液化后流入圆底烧瓶中，当设置的冷凝器内循环冷媒乙醇略高于冷浴冷媒时，能够使分离更加彻底。而冷阱中则设置温度更低的冷媒，例如干冰丙酮浴的-78℃，此时，沸点为-50℃的气体亦被冷却至置于冷阱的集液器中，而鼓泡器的设置则可以观察是够有气体溢出。

实施例2：图2示出一种低温气体分离装置，包括顺序连接的第一低温冷凝单元1、第二低温冷凝单元2、放置在冷阱31中的集液器2以及鼓泡器3；所述的低温冷凝单元包括置于第一低温恒温反应浴14的冷浴锅中的圆底烧瓶11以及与所述的圆底烧瓶连通的低温冷凝管12；优选的，所述的圆底烧瓶设有三个开口111、112、113，分别为进气口、与低温冷凝管联通的连通口以及用于放置温度计的监测口。所述的低温冷凝管的上侧壁上设有与第二低温恒温反应浴的出液口连通的进口121，下侧壁上设有与第二低温恒温反应浴的进液口连通的出口122；所述的低温冷凝管的上端设有开口；第一低温恒温反应浴设有控制冷浴锅内冷浴冷媒温度的第一低温控制器；第二低温恒温反应浴设有控制第二低温恒温反应浴的出液口的循环冷媒温度的第二低温控制器；所述的冷浴冷媒以及循环冷媒均为乙醇。所述的冷浴冷媒的冷媒温度高于所述的循环冷媒的温度。所述的开口与第二低温冷凝单元的圆底烧瓶的进气口连通，而第二低温冷凝单元的冷凝器的出口则与集液器的入口连通,所述的集液器的出口与鼓泡器连通；所述的冷阱中的冷媒的温度低于循环冷媒的温度。所述的低温冷凝器为直型冷凝器，球形冷凝器，蛇形冷凝器，以及填料冷凝器中的一种。所述的低温冷凝管的外周壁上设有隔热层。

该种串联的低温冷凝单元可以分离不同沸点的多组分化合物，例如沸点为-60℃，-20℃以及30℃的混合气体，则第一低温冷凝单元的冷凝温度设置在30℃与-20℃之间，首先将高沸点的30℃的气体液化分离，同时，沸点为-60℃，-20℃的气体流经第二低温冷凝单元，设置第一低温冷凝单元的冷凝温度为-60℃，-20℃之间，则将沸点为-20℃的气体液化分离留置与第二低温冷凝单元的圆底烧瓶中，而-60℃的气体则会最终被至于更低低温的冷阱中的集液器捕捉，从而得到有效的分离。

总之，本实用新型结合实验室的现有装置，通过低温恒温反应浴来调节圆底烧瓶的温度和冷凝管的温度，利用混合气体通过沸点的不同而使液化温度不同的特点，通过调节蒸馏烧瓶和冷凝管的温度，从而使气体组份分离出来。对于N＝1的气体分离装置，低沸点的气体收集在冷阱中，而高沸点的气体组份留在圆底烧瓶中。从而完成气体的分离提纯，制备高纯度的气体产品。该装置设备简单，分别的范围宽，可以达到-80℃到100℃的宽度范围，操作简便，成本低，安全性高，尤其调节于实验室混合气体分离提纯的小型试验。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。