氖气精制装置及方法与流程

本申请涉及稀有气体精制领域，特别是涉及一种氖气精制装置及方法。

背景技术：

1、氖气是需求日益增长的稀有气体之一，广泛应用于光源、蚀刻气、激光气、医学、同位素提取等科技领域和高端制造行业，随着科技进步氖气需求量在稳步快速增长。高纯单质氖气仅能从空气分离装置中进行工业化生产制备得到，从空分装置制取的为含氮和少部分氢气的氖氦气混合物，而其中氖气为主要成分，氖氦比约3：1。现有氖气工业化制备方法通常通过空分粗提得到氖氦气再送入下游氖气精制装置中提纯至高纯氖气。

2、然而现有的氖气提纯工艺的效率有待提高。

技术实现思路

1、本申请主要解决的技术问题是提供一种氖气精制装置及方法，能够提高氖气精制效率。

2、为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种氖气精制装置，包括第一换热器、第一精馏组件、第一出液通道、第二精馏组件、第二出液通道、出气通道和第二换热器。所述第一精馏组件与所述第一换热器连通，在接收到经所述第一换热进行降温处理的原料气体后，对所述原料气体进行精馏处理，所述原料气体包括氖气、氦气、氮气以及氢气；所述第一出液通道与所述第一精馏组件连通，用于输送所述第一精馏组件排出的液氮；所述第二精馏组件与所述第一精馏组件连通，在接收到所述第一精馏组件排出的一级气体后，对所述一级气体进行精馏处理，所述一级气体包括氦气、氖气以及氢气；所述第二出液通道与所述第二精馏组件连通，用于输送所述第二精馏组件排出的液氖；所述出气通道与所述第二精馏组件连通，用于排出所述第二精馏组件排出的二级气体，所述二级气体包括氦气以及氢气；所述第二换热器与所述出气通道连通，用于对所述二级气体进行升温处理并排出所述二级气体。

3、优选地，所述第一换热器复用为所述第二换热器。

4、优选地，所述氖气精制装置还包括第三换热器，所述第三换热器与所述第一出液通道连通，用于对所述第一出液通道排出的液氮进行复温并排出氮气。

5、优选地，所述氖气精制装置还包括第四换热器，所述第四换热器与所述第二出液通道连通，用于对所述第二出液通道排出的液氖进行复温并排出氖气。

6、优选地，所述氖气精制装置还包括液氮进出通道，所述液氮进出通道的一端与所述第一出液通道的中间段连通，所述液氮进出通道用于向所述第一出液通道补充液氮，或者排出所述第一出液通道中的液氮。

7、优选地，所述第一精馏组件包括第一精馏塔、第一再沸器、第一制冷机和第一气液分离器，所述第一精馏塔与所述第一换热器连通，所述第一再沸器与所述第一精馏塔底部连接，所述第一制冷机和所述第一气液分离器依次连接在所述第一精馏塔顶部，所述第一气液分离器的出液端与所述第一精馏塔顶部连通，所述第一气液分离器的出气端与所述第二精馏组件连通；所述第二精馏组件包括第二精馏塔、第二再沸器、第二制冷机和第二气液分离器，所述第二精馏塔与所述第二换热器连通，所述第二再沸器与所述第二精馏塔底部连接，所述第二制冷机和所述第二气液分离器依次连接在所述第二精馏塔顶部，所述第一气液分离器的出液端与所述第一精馏塔顶部连通，所述第一气液分离器的出气端与所述第二精馏组件连通。

8、优选地，所述第一换热器复用为所述第三换热器。

9、优选地，所述第一换热器复用为所述第四换热器。

10、为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种氖气精制方法，包括对原料气体进行降温处理，所述原料气体包括氖气、氦气、氮气以及氢气；对降温处理后的所述原料气体进行第一次精馏处理，得到液氮和一级气体，并将所述液氮排出，所述一级气体包括氦气、氖气以及氢气；对所述一级气体进行第二次精馏处理，得到液氖和二级气体，并将所述液氖排出，所述二级气体包括氦气和氢气；对所述二级气体进行升温处理后排出。

11、优选地，所述对原料气体进行降温处理的步骤，包括：利用第一换热器对所述原料气体进行降温处理；其中，在经过所述第一次精馏处理得到液氮后，将液氮通入所述第一换热器后得到氮气，以为所述第一换热器提供冷源，和/或，在经过所述第二次精馏处理得到液氖后，将液氖通入所述第一换热器后得到氖气，以为所述第一换热器提供冷源。

12、本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请提供的氖气精制装置从原料气体中提取氖气，该装置取消了常规氖氦精制装置的加氧除氢单元和干燥单元，无需额外设置氧气存储设备，整个装置无易燃易爆或助燃类介质，运营和生产管理更为简便。正常运行时不需要额外的氮气再生物料，也无需高温加热器，公用工程条件简单。另外无需吸附系统，大大简化工艺流程，减少设备数量。装置副产的液氮也可回收利用。

技术特征：

1.一种氖气精制装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的氖气精制装置，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的氖气精制装置，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的氖气精制装置，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的氖气精制装置，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的氖气精制装置，其特征在于，

7.根据权利要求3所述的氖气精制装置，其特征在于，

8.根据权利要求4所述的氖气精制装置，其特征在于，

9.一种氖气精制方法，其特征在于，所述方法包括：

10.根据权利要求9所述的氖气精制方法，其特征在于，所述对原料气体进行降温处理的步骤，包括：

技术总结
本申请公开了一种氖气精制装置及方法，其中装置包括第一换热器、第一精馏组件、第一出液通道、第二精馏组件、第二出液通道、出气通道和第二换热器。第一精馏组件与第一换热器连通，在接收到经第一换热进行降温处理的原料气体后，对原料气体进行精馏处理；第一出液通道与第一精馏组件连通；第二精馏组件与第一精馏组件连通，在接收到第一精馏组件排出的一级气体后，对一级气体进行精馏处理；第二出液通道与第二精馏组件连通；出气通道与第二精馏组件连通；第二换热器与出气通道连通。通过上述方案能够提高氖气精制效率。

技术研发人员：范小华,黄伟林
受保护的技术使用者：中科富海（杭州）气体工程科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/8/15