气体吸附装置及提纯设备的制作方法

1.本技术涉及气体提纯领域，尤其是涉及一种气体吸附装置及提纯设备。


背景技术：

2.低温吸附剂在不同的温度下对不同气体的吸附能力不同，在低温吸附剂对混合气体吸附提纯时，需要精准控制环境温度，以保证低温吸附剂的吸附效果。现有技术对低温吸附剂的环境温度的控制精度较低，致使低温吸附剂的吸附性能降低。


技术实现要素：

3.本技术的目的在于提供一种气体吸附装置及提纯设备，能够精确控制吸附剂的低温环境，以更好地对混合气体吸附提纯。
4.本技术提供了一种气体吸附装置，包括外壳容器和内胆容器；所述内胆容器装载有吸附剂，且待提纯气体流经所述吸附剂；所述内胆容器设置有贯穿所述吸附剂的制冷通道，所述制冷通道内流通有低温介质；所述外壳容器与所述内胆容器之间形成有夹层，所述夹层内流通有低温介质。
5.在上述技术方案中，进一步地，还包括至少一个流通管，所述流通管的管腔形成所述制冷通道；所述流通管的长度方向为所述内胆容器的长度方向，所述流通管的两端贯穿所述内胆容器，并与所述夹层连通。
6.在上述技术方案中，进一步地，所述流通管的数量为多个，多个所述流通管均匀排布。
7.在上述技术方案中，进一步地，所述外壳容器的底部设置有介质入口，所述外壳容器的顶部设置有介质出口，所述介质入口、所述介质出口均与所述夹层连通。
8.在上述技术方案中，进一步地，所述内胆容器的底部与所述外壳容器的底部之间设置有环形的支撑座，所述支撑座用于支撑所述内胆容器；所述支撑座的侧壁开设有多个均匀排布的第一流通孔，所述第一流通孔用于连通所述夹层位于所述支撑座的外圈的区域和位于所述支撑座的内圈范围内的所述介质入口。
9.在上述技术方案中，进一步地，所述外壳容器的顶部设置有进气管，所述进气管贯穿所述外壳容器，且所述进气管的底端管口与所述内胆容器连通，所述待提纯气体能够从所述进气管进入所述内胆容器；所述外壳容器的底部设置有出气管，所述出气管贯穿所述外壳容器，且所述出气管的顶端管口与所述内胆容器连通，以使提纯后气体从所述出气管排出。
10.在上述技术方案中，进一步地，所述内胆容器内设置有两个固定板组件，两个所述固定板组件沿所述内胆容器的长度方向间隔排布，且两个所述固定板组件与所述内胆容器围设形成固料腔；所述吸附剂装载于所述固料腔，且所述待提纯气体能够流经所述固定板组件。
11.在上述技术方案中，进一步地，所述固定板组件包括孔板层和过滤层；所述孔板层开设有多个使所述待提纯气体通过的第二流通孔；所述过滤层用于过滤吸附剂颗粒。
12.在上述技术方案中，进一步地，所述外壳容器的顶部设置有填料管，所述填料管贯穿所述外壳容器及所述内胆容器，且所述填料管的底部管口与所述固料腔连通。
13.本技术还提供了一种提纯设备，包括上述方案所述的气体吸附装置。
14.与现有技术相比，本技术的有益效果为：本技术提供的气体吸附装置，能够确保环境温度的稳定性，提升环境温度的控制精度，进而提升吸附剂的吸附性能，保证对待提纯气体的吸附效果。
15.本技术还提供了提纯设备，包括上述方案所述的气体吸附装置。基于上述分析可知，提纯设备同样具有上述有益效果，在此不再赘述。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本技术提供的气体吸附装置的结构示意图；图2为图1中i处的放大示意图；图3为本技术提供的气体吸附装置中各个物料的流向示意图。
18.图中：101-外壳容器；102-内胆容器；103-吸附剂；104-夹层；105-流通管；106-介质入口；107-介质出口；108-支撑座；109-第一流通孔；110-进气管；111-出气管；112-固定板组件；113-上部汇聚腔；114-下部汇聚腔；115-孔板层；116-过滤层；117-填料管。
具体实施方式
19.下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
20.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
21.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
22.实施例一
参见图1至图3所示，本技术提供的气体吸附装置包括外壳容器101和内胆容器102。其中，内胆容器102装载有吸附剂103，待提纯气体为混合气体，待提纯气体流经吸附剂103的过程中，由于吸附剂103在不同的温度下对不同的气体的吸附能力不同，可利用吸附剂103的上述性质，通过外界提供相应所需的冷量，以满足对混合气体中特定气体的吸附，以实现提纯功能。
23.例如，吸附剂103在80k温度环境下对氮气和氩气吸附能力达到最大，对于氦气和氢气的吸附能力很弱。根据吸附剂103的上述特性，可将环境温度控制在80k，利用吸附剂103将混合气体中的氮气和氩气去除，得到相对纯净的氦气和氢气。
24.由于吸附剂103的吸附性能对温度控制的精度具有较高的要求，装置需要提供一个相对稳定的低温温度环境。具体地，内胆容器102设置有贯穿吸附剂103的制冷通道，制冷通道内流通有低温介质；外壳容器101与内胆容器102之间形成有夹层104，夹层104内流通有低温介质。一般来说，低温介质为液氮。
25.也就是说，在吸附剂103的内部设置有制冷通道，制冷通道内持续不断的流通有低温介质，以在吸附剂103的内部营造低温环境；在装载有吸附剂103的内胆容器102的周向设置有夹层104，夹层104内持续不断的流通有低温介质，以在吸附剂103的外部营造低温环境。内、外部的低温介质共同作用以对吸附剂103制冷，能够确保环境温度的稳定性，提升环境温度的控制精度，进而提升吸附剂103的吸附性能，保证对待提纯气体的吸附效果。
26.该实施例可选的方案中，如图1所示，内胆容器102设置有多个流通管105，流通管105的管腔形成制冷通道，流通管105内流通有低温介质。流通管105的长度方向为内胆容器102的长度方向，以使流通管105的制冷路径更长，对吸附剂103的制冷效果更好。流通管105的两端贯穿内胆容器102并与夹层104连通，夹层104和流通管105中流通的低温介质来源相同，低温介质的温度相同，进一步提升环境温度的控制精度。优选地，流通管105的端部高于内胆容器102的外表面1mm至2mm，以便于流通管105的端部与内胆容器102焊接的难度。
27.优选地，多个流通管105内胆容器102中均匀排布，以保证对内胆容器102内各处的吸附剂103均匀制冷。例如，对于图1所示的内胆容器102，在水平方向上截取内胆容器102，如内胆容器102横截面呈圆形，在横截面所在的平面上多个流通管105均匀分布于圆周上。
28.该实施例可选的方案中，外壳容器101的底部设置有介质入口106，外壳容器101的顶部设置有介质出口107，介质入口106、介质出口107均与夹层104连通。在向气体吸附装置冲入液氮的过程中，液氮受重力影响，在装置底部沉积，液面逐步上升，最终将夹层104和流通管105的管腔填满，可避免内部存积气体，造成局部位置液氮缺失。
29.优选地，介质入口106位于外壳容器101的底板中部，介质出口107位于外壳容器101的顶板中部，可使液氮向周向方向均匀流通，以保证夹层104各处以及个位置的流通管105的流量均匀分布。
30.该实施例可选的方案中，在装置的底部，内胆容器102与外壳容器101之间设置有环形的支撑座108，支撑座108用于支撑内胆容器102。具体地，内胆容器102、支撑座108和外壳容器101可通过焊接的方式固定在一起。
31.由于支撑座108将夹层104分隔形成外圈的空间和内圈的空间，支撑座108的侧壁阻碍液氮的流动。在支撑座108的侧壁开设有多个均匀排布的第一流通孔109，第一流通孔109用于连通夹层104位于支撑座108的外圈的区域和位于支撑座108的内圈范围内的介质
入口106，形成了液氮的流通路径。需要说明的是，第一流通孔109可为圆孔，支撑座108的开孔数量及开孔尺寸需保证80k液氮的流速不受影响。
32.实施例二该实施例二中的气体吸附装置是在上述实施例基础上的改进，上述实施例中公开的技术内容不重复描述，上述实施例中公开的内容也属于该实施例二公开的内容。
33.参见图1所示，该实施例可选的方案中，气体吸附装置的顶部设置有进气管110，进气管110贯穿外壳容器101，且进气管110的底端管口与内胆容器102连通，以使待提纯气体从进气管110进入内胆容器102；气体吸附装置的底部设置有出气管111，出气管111贯穿外壳容器101，且出气管111的顶端管口与内胆容器102连通，以使提纯后气体从出气管111排出。
34.在该实施例中，一方面，设置进气管110和出气管111使得待提纯气体能够持续不断被通入吸附剂103，从而实现提纯功能。如图3所示，待提纯气体的流向（图3中示出的虚线箭头）与液氮的流向（图3中示出的实线箭头）相反，在初始阶段，液氮逐步填满装置的过程中，待提纯气体“迎向”液氮，可增加热交换时间，提升换热效果。
35.另一方面，进气管110及出气管111的两端分别与外壳容器101及内胆容器102连接，也能够在轴向限定内胆容器102的位置，防内胆容器102发生晃动。可选地，进气管110与外壳容器101及内胆容器102焊接，出气管111与外壳容器101及内胆容器102焊接。
36.该实施例可选的方案中，内胆容器102内设置有两个固定板组件112，两个固定板组件112沿内胆容器102的长度方向间隔排布，且两个固定板组件112与内胆容器102围设形成固料腔；吸附剂103装载于固料腔，且待提纯气体能够流经固定板组件112。多个流通管105贯穿两个固定板组件112，以对固料腔内的吸附剂103制冷。
37.如图1和图3所示，位于上部的固定板组件112与内胆容器102的顶板之间设置有上部汇聚腔113，进入内胆容器102的待提纯气体可在上部汇聚腔113聚集，然后在固定板组件112外以相同的压力进入固料腔，气流分布更加均匀；位于下部的固定板组件112与内胆容器102的底板之间设置有下部汇聚腔114，该处气流从固料腔排出至下部汇聚腔114，结构原理与上部汇聚腔113的原理相似，在此不再赘述。
38.具体地，固定板组件112包括孔板层115和过滤层116，孔板层115开设有多个使待提纯气体通过的第二流通孔，孔板层115开孔数量及开孔尺寸要保证提纯后气体的流速不受影响。一般来说，吸附剂103为活性炭颗粒，过滤层116用于过滤活性炭颗粒，避免其随气流一起流动而堵住进气管110和出气管111等管道。可选地，过滤层116为羊毛毡或岩棉。
39.如图2所示，固定板组件112包括间隔设置的两个孔板层115，过滤层116被夹持于两个孔板层115之间，以使过滤层116被可靠固定。可选地，孔板层115焊接在内胆容器102上；贯穿孔板层115的流通管105焊接在孔板层115上，可对流通管105的固定，避免无缝钢管晃动。
40.该实施例可选的方案中，气体吸附装置的顶部设置有填料管117，填料管117贯穿外壳容器101及内胆容器102，且填料管117的底部管口与固料腔连通，通过填料管117可向固料腔填充吸附剂103（图3中的点划线箭头示出了填料方向）。具体地，填料管117与外壳容器101、内胆容器102及上部的孔板层115焊接连接，填料管117也能起到在轴向上限定内胆容器102、防止内胆容器102晃动的作用。
41.实施例三本技术实施例三提供了一种提纯设备，包括上述任一实施例的气体吸附装置，因而，具有上述任一实施例的气体吸附装置的全部有益技术效果，在此，不再赘述。
42.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本技术的范围之内并且形成不同的实施例。