一种膜联合深冷提氦装置的制作方法

本发明具体涉及一种膜联合深冷提氦装置。

背景技术：

1、氦气因其具有沸点低、溶解度小、强化学惰性和密度小等特点，其在航空航天、深海潜水、医疗及国防等领域中应用价值极高，是一种稀有的战略资源。尽管氦元素是宇宙中第二丰富的元素，但是地球大气中的氦气含量很低，因此从空气中直接提取氦气是不经济的。一般从天然气田中进行获取氦气，全世界超过95％的氦气都是基于天然气加工过程的副产品。

2、从液化天然气工厂获得含氦混合气中的氦气含量较低，常规的分离技术主要包括精馏、吸收、变压吸附。尽管现有的工业化装置多采用精馏的方法实现氦气的富集，但是由于氦气本身具有沸点低、难液化的物理特性，导致基于精馏的氦气分离富集工艺多存在低温、高压等极端工况，对设备要求高、深冷和压缩能耗大、操作复杂，因此基于精馏的氦气富集工艺在本质上并不经济，且环境友好性较差；

3、吸收是一种溶剂选择性溶解的气体分离技术，但氮气、氢气和氦气在各种吸收剂中的溶解度非常低，难以满足氦气富集和纯化的需求；变压吸附虽然可以实现绝大多数气体混合物的高效分离，然而对于粗氦中的氦气和氢气组分却几乎没有选择性，因此仅依靠变压吸附技术同样也无法获得高纯氦气，为此我们提出一种膜联合深冷提氦装置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种膜联合深冷提氦装置，以解决上述背景技术中提出的对氦气收集效果差，纯度低的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种膜联合深冷提氦装置，包括：

3、液化单元，所述液化单元一侧壁设置有与其内部进行联通的分离器；

4、压缩单元，通过管道与液化单元的输出端相连接，且所述压缩单元与液化单元之间设置有进行加热的加热器，所述压缩单元的输出端连接有进行脱氢的脱氢单元；

5、脱水单元，设置于脱氢单元一侧，且所述脱水单元靠近脱氢单元的一侧设置有与脱氢单元相连通的导料管，且所述导料管上设置有冷却器；

6、膜分离单元，连接于脱水单元的输出端以提高氦气浓度；

7、低温吸附单元，设置于液化单元一侧，且所述低温吸附单元与膜分离单元的输出管经液化单元预冷后进行内部联通。

8、优选地，所述低温吸附单元设置有两个，且所述低温吸附单元一侧设置有向低温吸附单元提供冷量的制冷单元。

9、优选地，所述液化单元的另一侧通过管道连接有向其提供冷量的mrc制冷单元。

10、优选地，所述脱氢单元与压缩单元之间设置有对氢气进行检测的分析仪，所述脱氢单元的氧气输入端设置有控制阀，且所述控制阀与分析仪通过电性连接。

11、优选地，所述冷却器包括壳体、风机、隔温桶、第一换热管、第二换热管及连接管，所述壳体一端设置有风机，所述壳体另一端外表面开设有出风口，所述隔温桶通过支架固定于壳体内侧中部，所述第一换热管及第二换热管分别设置于隔温桶的外部及内侧，且所述第一换热管与第二换热管通过连接管进行内部联通。

12、优选地，所述隔温桶一端下表面设置有与其内部联通的冷液进口，另一端上表面固定有与冷液进口联通的冷液出口，且所述冷液进口及冷液出口的一端均贯穿于壳体外部。

13、优选地，所述第二换热管一端设置有冷却出口，所述第一换热管一端设置有冷却进口，且所述冷却出口及冷却进口的一端均贯穿设置于壳体的外部。

14、优选地，所述第一换热管及第二换热管均为涡状，且所述第一换热管的最小内径大于第二换热管的最大外径。

15、优选地，所述膜分离单元内侧设置有单级或多级膜。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

17、通过设置有脱氢单元、冷却器、脱水单元、膜分离单元及低温吸附单元，避免传统天然气的含氦混合气对氦气收集不便，本装置便于对氦气进行分离，对氦气中的杂质进行快速去除，并提取较高浓度的氦气，结构简单，使用方便，提高了对氦气收集的便捷效果，且在收集降温时，能够通过壳体、风机、隔温桶、第一换热管、第二换热管及连接管同时提供风冷及液冷，避免传统降温方式单一，需要分别采集不同的降温设备，在放置时需要占用较大的空间，本装置易于实现两种方式同时进行，提高了装置的实用性。

技术特征：

1.一种膜联合深冷提氦装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种膜联合深冷提氦装置，其特征在于：所述低温吸附单元(9)设置有两个，且所述低温吸附单元(9)一侧设置有向低温吸附单元(9)提供冷量的制冷单元(10)。

3.根据权利要求1所述的一种膜联合深冷提氦装置，其特征在于：所述液化单元(1)的另一侧通过管道连接有向其提供冷量的mrc制冷单元(13)。

4.根据权利要求1所述的一种膜联合深冷提氦装置，其特征在于：所述脱氢单元(5)与压缩单元(4)之间设置有对氢气进行检测的分析仪(11)，所述脱氢单元(5)的氧气输入端设置有控制阀(12)，且所述控制阀(12)与分析仪(11)通过电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种膜联合深冷提氦装置，其特征在于：所述冷却器(6)包括壳体(61)、风机(62)、隔温桶(64)、第一换热管(67)、第二换热管(68)及连接管(69)，所述壳体(61)一端设置有风机(62)，所述壳体(61)另一端外表面开设有出风口(611)，所述隔温桶(64)通过支架固定于壳体(61)内侧中部，所述第一换热管(67)及第二换热管(68)分别设置于隔温桶(64)的外部及内侧，且所述第一换热管(67)与第二换热管(68)通过连接管(69)进行内部联通。

6.根据权利要求5所述的一种膜联合深冷提氦装置，其特征在于：所述隔温桶(64)一端下表面设置有与其内部联通的冷液进口(65)，另一端上表面固定有与冷液进口(65)联通的冷液出口(66)，且所述冷液进口(65)及冷液出口(66)的一端均贯穿于壳体(61)外部。

7.根据权利要求5所述的一种膜联合深冷提氦装置，其特征在于：所述第二换热管(68)一端设置有冷却出口(681)，所述第一换热管(67)一端设置有冷却进口(671)，且所述冷却出口(681)及冷却进口(671)的一端均贯穿设置于壳体(61)的外部。

8.根据权利要求5所述的一种膜联合深冷提氦装置，其特征在于：所述第一换热管(67)及第二换热管(68)均为涡状，且所述第一换热管(67)的最小内径大于第二换热管(68)的最大外径。

9.根据权利要求1所述的一种膜联合深冷提氦装置，其特征在于：所述膜分离单元(8)内侧设置有单级或多级膜。

技术总结本发明公开了一种膜联合深冷提氦装置，包括：液化单元，所述液化单元一侧壁设置有与其内部进行联通的分离器；压缩单元，通过管道与液化单元的输出端相连接，且所述压缩单元与液化单元之间设置有进行加热的加热器，所述压缩单元的输出端连接有进行脱氢的脱氢单元；脱水单元，设置于脱氢单元一侧；通过设置有脱氢单元、冷却器、脱水单元、膜分离单元及低温吸附单元，本装置便于对氦气进行分离，对氦气中的杂质进行快速去除，并提取较高浓度的氦气，结构简单，使用方便，提高了对氦气收集的便捷效果，且在收集降温时，能够同时提供风冷及液冷，避免传统降温方式单一，需要分别采集不同的降温设备。技术研发人员：张留瑜,薛永攀,郑江,丁志,齐发,胡飞,杨美蓉,孙义澍受保护的技术使用者：合肥万豪能源设备有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5