粗氦气换热器及其氦气生产设备、生产方法与流程

本发明涉及氦气精制领域，具体是一种粗氦气换热器及其氦气生产设备、生产方法。

背景技术：

1、目前，常规的氦气提取方法主要有：冷凝法、空分法、氢液化法、膜分离法等，其中冷凝法应用于天然气氦气的提取；空分法应用于大气中氦气的提取；氢液化法应用于合成氨尾气中氦气的提取；膜分离法仅应用于氦气的粗提。

2、现有的氦精制顺控工艺容易出现氦气反流增大的现象，导致氦气过度反流至原料气膜压机，导致需要消耗更多的能源才能消除反流的影响，成本较高，且极大地影响氦气的产能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对上述存在的问题和不足，提供粗氦气换热器及其氦气生产设备、生产方法，降低氦气的反流量，降低单位时间内的能源消耗量，提高整体的经济效益。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种氦气生产方法，包括纯化和再生，纯化和再生顺序交替进行，所述纯化包括以下步骤：

3、s1：系统降温；

4、s2：吸附器充压；

5、s3：进气纯化；

6、所述再生包括以下步骤：

7、p1：吸附器泄压和换热器加热；

8、p2：换热器吹扫置换；

9、p3：换热器充放置换；

10、p4：吸附器泄压等待；

11、p5：吸附器抽空及制冷机降温。

12、作为发明进一步的方案，在步骤s1中，依次进行以下步骤：停止ht601a、ht601b控温和ht602a、ht602b控温；间隔1s依次启动制冷机，并解除冷头暂停；关闭qv605、qv606、qv607、sv610；关闭fv601、pv601、pv602、pv603；关闭sv701；将“ti604a＜-265℃”作为转移条件，并进行判断：若达成转移条件，系统降温结束，程序进行步骤s2；若不达成转移条件，将“系统降温时间是否达到设定值”并进行时间条件，若达成时间条件，发出警告信息，并等待直至转移条件达成，达成后进行步骤s2；若不达成时间条件，继续等待，直至达成时间条件，随后判断是否达成转移条件。

13、作为发明进一步的方案，在步骤s2中，进行以下步骤：关闭qv602，打开qv607；对pi602进行设定并将设定值作为转移条件，并进行判断：若达成转移条件，关闭qv607，程序进行下一步s3；若不达成转移条件，将“系统充压时间是否达到设定值”并进行时间条件，若达成时间条件，发出警告信息，并等待直至转移条件达成，达成后进行步骤s3，若不达成时间条件，继续等待，直至达成时间条件，随后判断是否达成转移条件。

14、作为发明进一步的方案，在步骤s3中，进行以下步骤：将fv601、pv602、pv603分别打开至各自的设定值，并打开qv605，关闭qv606，随后等待至少五分钟，达到时间后，对fv601、pv602、pv603重新调节，随后投入“联锁一”；对(pi603-pi605)的压差值abs以及持续时间进行设定，并将设定的压差值abs和持续时间作为转移条件，一直等待至转移条件达成后，程序再进行至再生的步骤p1，同时切除“联锁一”。

15、作为发明进一步的方案，在步骤s3中，“联锁一”的判断条件和操作是：若ti605＜-265℃：打开qv1901、关闭qv1902，打开qv606、关闭qv605，投入pi703自动控制回路；若ti605≥-263℃：打开qv1902、关闭qv1901、关闭qv606、打开qv605，当高纯氦充装膜压机卸载触发时，解除“联锁一”；只有当进行一次加载程序后，“联锁一”才能再次自动投入。

16、作为发明进一步的方案，在步骤p1中，依次进行以下步骤：关闭qv602、qv607、sv701、fv601；启动ht601a(ti602a)开始加热，加热温度为-220℃；启动ht602a(ti604a)开始加热，加热温度为-220℃；停止制冷机hc06、hc07、打开hc08，并使hc08冷头暂停；泄压阀pv601开始投入“压力与阀门(pi602-pv601)开度对照表”程序进行卸压；打开sv610、sv1301，将pv603开至100％、pv602开至25％；打开qv1902、关闭qv1901、关闭qv606、打开qv605；

17、在步骤p2中，依次进行以下步骤：停止加热器ht601a，对ht601b、ht602a和ht602b控温；关闭sv1301；打开sv701，对换热器进行高纯氦气反向吹扫。

18、作为发明进一步的方案，步骤p3包括以下步骤：

19、p30：充压，对充压时间进行设定，关闭sv610，打开sv701；pv602关至0％；判断：pi603＞200kpa，若是则进行p31，若否，继续判断充压时间，若充压时间≥设定值，发出警报消息，继续等待直至pi603＞200kpa，随后进行p31，若充压时间＜设定值，则等待至充压时间符合后，再进行压强判断；

20、p31：静置，关闭sv701，静置时间达到设定值，达到后进行p32；

21、p32：泄压，打开sv610，设定泄压时间和压强值，随后判断，当pi603＜设定值时，进行p33，当泄压时间超过设定值后，发出警报消息，并等待压强值符合后，再进行p33；

22、p33至p38：重复p30至p32两个周期；

23、p39：充压，关闭sv610，打开sv701，设定pi603的压强值，等待充压时间至设定值后，若pi603＞设定值，进行p4，若不符合，则发出警报信息，随后等待至符合后，进行p4。

24、作为发明进一步的方案，在步骤p4中，设定泄压时间和pi602的压强值，等待泄压时间至设定值后，当pi602＜10kpa时，进行p5，不符时则发出警报信息，随后等待至符合后，进行p5；

25、在步骤p5中，泄压阀pv601切除“压力与阀门(pi602-pv601)开度对照表”程序，并停止卸压；pv601关至0％；打开qv602，启动制冷机，并取消制冷机暂停，设定抽空时间，当抽空时间＞设定值后，结束吹扫，并进入纯化。

26、作为发明进一步的方案，包括吸附器、压缩机、制冷机、高纯氦充装膜压机和换热器，换热器包括第一保温箱，第一保温箱内埋设有第一换热盒和第二换热盒，第一换热盒和第二换热盒均设有若干个且呈交错设置，第一换热盒的输入端和输出端均安装有第一输送管，第二换热盒的输入端和输出端均安装有第二输送管，每列第一输送管均共同连通有第一分流器，每列第二输送管均共同连通有第二分流器，第一分流器的中部连通有第一总管头，第二分流器的中部连通第二总管头，每列第一输送管的外周以及每列第二输送管的外周均套设有第二保温箱，第一分流器和第二分流器的外周套设有第三保温箱，第一总管头和第二总管头的外周安装有保温法兰。

27、作为发明进一步的方案，第一换热盒和第二换热盒的内部均安装有若干个真空导流板，每个换热盒的各个真空导流板呈交错均匀分布，且通过真空导流板的交错分布形成蛇形流道，真空导流板的内部开设有第一真空层，蛇形流道的各个弯折处均通过导流三角块进行平滑导流，第一输送管、第二输送管、第一分流器、第二分流器、第一总管头和第二总管头的外侧壁均套接有隔热套筒，隔热套筒的内部开设有第二真空层，第一真空层和第二真空层内均通过筋条进行支撑。

28、本发明的有益效果：

29、(1)对氦精制的工艺进行顺序顺控的操作，依次顺序重复进行系统降温、吸附器充压、进气纯化、吸附器泄压和换热器加热、换热器吹扫置换、换热器充放置换、吸附器泄压等待、吸附器抽空及制冷机降温的步骤，并设定为顺序程序进行往复运行，操作简单，运行可靠性高，提高氦精制产能，减少氦气返流至原料气膜压机；

30、(2)工作时，通过第一换热盒和第二换热盒分别盛装输送不同温度的介质进行换热，换热时，两种介质在第一换热盒和第二换热盒内的流经方向相反，从而使得换热过程持续保持经过第一换热盒或第二换热盒全部蛇形流道的全时长，确保换热充分进行，通过真空导流板将盒内空间分隔成蛇形流道，从而尽可能地延长介质在盒内的时长，也就是尽可能地延长换热过程的时长，确保热量的充分传导和交换，能够应对流速高的介质，通过第一真空层防止蛇形流道的相邻段产生热传导，避免造成不必要的干扰，确保热传导尽可能多地发生在两种介质之间，提高热交换量，通过第二真空层进一步地防止冷量流失，降低热损失，提高能效，通过导流三角块降低介质流动时的湍流，降低内能的产生，从而避免产热，提高整体的工作效率。