一种氮气、氩气终端纯化装置及纯化方法与流程

1.本发明涉及氮气或氩气纯化相关技术领域，具体是一种氮气、氩气终端纯化装置及纯化方法。


背景技术：

2.目前市场上出售的高纯氮或高纯氩，大多是以高纯液氮或高纯液氩由低温泵抽取液氮或液氩，经汽化器汽化后充瓶所得。
3.但是空分厂生产的高纯液氮或高纯液氩经低温槽车转运后，再充装到生产厂的低温贮槽时，由于操作过程中可能引入大气污染，用这些受污染的低温液体生产的高纯氮或高纯氩，其氧、氮、水和总碳含量往往达不到国家标准规定的高纯氮或高纯氩的质量技术指标。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种氮气、氩气终端纯化装置及纯化方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种氮气、氩气终端纯化装置，所述氮气、氩气终端纯化装置包括吸附器和催化反应器，所述吸附器及催化反应器通过主路连接管连通；所述吸附器及所述催化反应器上均安装有电加热器；所述吸附器及所述催化反应器上还连通有与高纯氢瓶连通的流道。
6.作为本发明进一步的方案：所述主路连接管的两端分别设置有进气口及收集罐接口。
7.作为本发明再进一步的方案：位于所述吸附器远离所述催化反应器一侧的主路连接管上设置有第二阀体，位于所述催化反应器远离所述吸附器一端的主路连接管上设置有第三阀体。
8.作为本发明再进一步的方案：连接所述高纯氢瓶的流道上且分别位于吸附器及催化反应器侧端的位置处分别安装有第五阀体及第四阀体。
9.作为本发明再进一步的方案：所述主路连接管上还连通有旁路连接管，所述旁路连接管上安装有第一阀体，所述旁路连接管的两端端口分别位于所述第二阀体与进气口之间位置处及第三阀体与所述收集罐接口之间位置处。
10.一种氮气、氩气终端纯化方法，包括以下步骤：s1、关闭第一阀体、第二阀体和第三阀体，同时开启第四阀体和第五阀体，随后打开高纯氢瓶，调节高纯氢瓶出口的氢气减压器，以 1 .4～1.5nm3/h的流量从第四阀体通入高纯氢，对催化反应器内的催化剂和吸附器内的吸附剂进行升温活化；s2、打开电加热器对吸附器及催化反应器进行升温处理；s3、关闭高纯氢瓶及第四阀体和第五阀体，同时关闭第二阀体和第三阀体，打开第一阀
体，用汽化器汽化后的氮气或氩气吹掉旁路连接管内的氢气；s4、关闭第一阀体，开启第二阀体和第三阀体，同时保持第四阀体和第五阀体处于关闭状态，再通气纯化，随后向收集罐内充装高纯氮或高纯氩；s5、充装完成后，关闭第二阀体和第三阀体，实现吸附器及催化反应器内恒压。
11.作为本发明再进一步的方案：所述步骤s1中，在吸附器升温到 350℃后，调节催化反应器的升温速率，在100℃、200℃、300℃时各恒温一个小时，在400℃时恒温5小时，直到每克催化剂平均通入氢气量达1.5—2.ol后，停止加热，继续通氢气至接近室温，随后关闭第四阀体和第五阀体，待用。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设计新颖，通过设置的吸附器对高压氮气或高压氩气进行脱水及其他杂质，再通过催化反应器对高压氮气或高压氩气进行脱氧处理，以获得高纯氮或高纯氩，从而确保纯化效果，实用性强。
附图说明
13.图1为氮气、氩气终端纯化装置的结构示意图。
14.图中：1-进气口、2-第一阀体、3-第二阀体、4-第三阀体、5-第四阀体、6-第五阀体、7-吸附器、8-催化反应器、9-电加热器、10-收集罐接口、11-旁路连接管、12-主路连接管。
具体实施方式
15.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
16.另外，本发明中的元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
17.请参阅图1，本发明实施例中，一种氮气、氩气终端纯化装置，所述氮气、氩气终端纯化装置包括吸附器7和催化反应器8，所述吸附器7及催化反应器8通过主路连接管12连通；所述吸附器7及所述催化反应器8上均安装有电加热器9；所述吸附器7及所述催化反应器8上还连通有与高纯氢瓶连通的流道。
18.在本发明实施例中，通过设置的吸附器7对高压氮气或高压氩气进行脱水及其他杂质，再通过催化反应器8对高压氮气或高压氩气进行脱氧处理，以获得高纯氮或高纯氩，从而确保纯化效果，实用性强。
19.在本发明实施例中，需要说明的是，所述高纯氢瓶设置在催化反应器8的一侧，上述所述的流道为与所述主路连接管12连通的导管。
20.作为本发明的一种实施例，所述主路连接管12的两端分别设置有进气口1及收集罐接口10。
21.在本发明实施例中，从而实现该纯化装置与收集罐及汽化器连通。
22.作为本发明的一种实施例，位于所述吸附器7远离所述催化反应器8一侧的主路连接管12上设置有第二阀体3，位于所述催化反应器8远离所述吸附器7一端的主路连接管12上设置有第三阀体4。
23.在本发明实施例中，通过设置的第二阀体3和第三阀体4实现主路连接管12的导通或关闭，方便控制。
24.作为本发明的一种实施例，连接所述高纯氢瓶的流道上且分别位于吸附器7及催化反应器8侧端的位置处分别安装有第五阀体6及第四阀体5。
25.在本发明实施例中，通过设置的第四阀体5和第五阀体6实现高纯氢瓶与吸附器7及催化反应器8的连通控制。
26.作为本发明的一种实施例，所述主路连接管12上还连通有旁路连接管11，所述旁路连接管11上安装有第一阀体2，所述旁路连接管11的两端端口分别位于所述第二阀体3与进气口1之间位置处及第三阀体4与所述收集罐接口10之间位置处。
27.在本发明实施例中，通过设置的旁路连接管11，使得汽化器与收集罐直接连通，用汽化器汽化后的氮气或氩气吹除旁路管内的氢气（由充瓶汇流排放空），正常生产开低温泵时，由于未连续使用的该装置可能有空气渗入，因此先开第一阀体2，让该装置内不纯的气体从旁路连接管上吹除，而不通过吸附器7和催化反应器8，从而提高纯化效果。
28.作为本发明的一种实施例，还提出了一种氮气、氩气终端纯化方法，包括以下步骤：s1、关闭第一阀体2、第二阀体3和第三阀体4，同时开启第四阀体5和第五阀体6，随后打开高纯氢瓶，调节高纯氢瓶出口的氢气减压器，以1 .4～1.5nm3/h的流量从第四阀体5通入高纯氢，对催化反应器8内的催化剂和吸附器7内的吸附剂进行升温活化；s2、打开电加热器9对吸附器7及催化反应器8进行升温处理；s3、关闭高纯氢瓶及第四阀体5和第五阀体6，同时关闭第二阀体3和第三阀体4，打开第一阀体2，用汽化器汽化后的氮气或氩气吹掉旁路连接管11内的氢气；s4、关闭第一阀体2，开启第二阀体3和第三阀体4，同时保持第四阀体5和第五阀体6处于关闭状态，再通气纯化，随后向收集罐内充装高纯氮或高纯氩；s5、充装完成后，关闭第二阀体3和第三阀体4，实现吸附器7及催化反应器8内恒压。
29.在本发明实施例中，催化反应器和吸附器失效后的再生按下述程序进行：首先关第一阀体2、第二阀体3和第三阀体4，第五阀体6，把终端纯化装置内的压力放至常压，再在第四阀体5前接上一瓶纯度为99.999%的高纯氢瓶，通电加热催化反应器8和吸附器7，开高纯氢瓶阀和第四阀体5，调节氢气瓶出口的氢气减压器，以1.4～1.5nm3/h的流量从第四阀体5通入高纯氢，吸附器7升温到350℃后，催化反应器8按每分钟8℃的升温速率升温，在100℃、200℃、300℃时各恒温1小时，再升至400℃，恒温4小时（其间要更换氢气瓶），停止加热，继续通氢气至接近室温，关第四阀体5和第五阀体6，即可复用。
30.在本发明实施例中，需说明的是，吸附器7或催化反应器8活化再生过程中,其温度不得超过450℃。
31.在本发明实施例中，充装过程中，必须保证吸附器7和催化反应器8在8～iompa下恒压操作，缓慢升压和降压，避免压差冲击而粉化吸附剂和催化剂及影响产品质量。
32.作为本发明的一种实施例，所述步骤s1中，在吸附器7升温到 350℃后，调节催化
反应器8的升温速率，在100℃、200℃、300℃时各恒温一个小时，在400℃时恒温5小时，直到每克催化剂平均通入氢气量达1.5—2.ol后，停止加热，继续通氢气至接近室温，随后关闭第四阀体5和第五阀体6，待用。
33.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
34.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。