一种高纯气体的制备方法和系统与流程

技术特征：
1.一种高纯气体的制备系统，其特征在于，包括空气压缩泵(1)、预处理器(2)、第一塔罐(5)、第二塔罐(6)与气储罐(13)；所述空气压缩泵(1)，用来对原料气进行压缩；所述预处理器(2)，用来对压缩后的原料气进行预处理；所述第一塔罐(5)，用来对压缩、预处理后的原料气进行吸附、升温、脱附；所述第二塔罐(6)，用来对压缩、预处理后的原料气进行吸附、升温、脱附；所述气储罐(13)，用来对处理、制备得到的高纯气体进行存储放置；所述预处理器(2)与第一塔罐(5)连接的管道上设置有第一阀门(3)，所述预处理器(2)与第二塔罐(6)连接的管道上设置有第二阀门(4)，所述第一塔罐(5)上设置有第一活动门窗(7)与第一半导体制冷片(9)，所述第二塔罐(6)上设置有第二活动门窗(8)与第二半导体制冷片(10)，所述第一塔罐(5)与气储罐(13)连接的管道上设置与第三阀门(11)，所述第一塔罐95连接的管道上设置有第四阀门(12)，所述第二塔罐(6)连接的管道上设置有调节流量计(14)。2.根据权利要求1所述的一种高纯气体的制备系统，其特征在于，所述预处理器(2)为空气净化装置，能够对压缩处理后的气体进行净化，使得原料气中的杂质气体被吸附。3.根据权利要求1所述的一种高纯气体的制备系统，其特征在于，所述第一塔罐(5)与第二塔罐(6)组成纯化装置，一塔吸附时，另一个塔进行再生，两个塔循环切换使用，吸附时采用半导体降温冷却方式，再生时采用常温空气换热或电加热方式来升温脱附。4.根据权利要求1所述的一种高纯气体的制备系统，其特征在于，所述第一塔罐(5)与第二塔罐(6)在吸附采用降温操作时，冷却温度在-80℃～-40℃之间看，针对液氮，冷却温度在-180℃～-60℃之间，其他冷却介质，采用冷却温度在-60℃～-20℃之间。5.根据权利要求1所述的一种高纯气体的制备系统，其特征在于，所述第一塔罐(5)与第二塔罐(6)的内部装填有对应吸附温度下具备吸附对应杂质性能的分子筛等吸附材料，所述再生温度在0～100℃之间，所述优化操作温度为20～30℃。6.根据权利要求1所述的一种高纯气体的制备系统，其特征在于，所述吸附采用常压或与使用工况一致的操作压力，压力为0.0bar～30bar绝压，所述再生采用常压操作。7.根据权利要求1所述的一种高纯气体的制备系统，其特征在于，所述预处理器(2)的开关由原料气成分实际情况决定。8.一种高纯气体的制备方法，其特征在于，应用于上述权利要求1-7任一项所述的系统，所述的制备方法包括如下步骤：s1、利用第一半导体制冷片(9)与第二半导体制冷片(10)技术将第一塔罐(5)与第二塔罐(6)内部的温度降到-80℃，打开原料进气阀，原料气经过空气压缩泵(1)输送到预处理器(2)的内部，使得原料气得到净化处理，原料气体净化后，经第一阀门(3)所在管道进入第一塔罐(5)的内部进行杂质气体吸附，检测到产品气体纯度达到99.99995％，然后通过第三阀门(11)所在管道进入到气储罐(13)的内部；s2、当气体纯度下降时，关闭第一阀门(3)和第三阀门(11)，打开第二阀门(4)切换到第二塔罐(6)进行吸附纯化，并打开第一活动门窗(7)对第一塔罐(5)进行加热、脱附，打开第四阀门(12)、调节流量计(14)利用第二塔罐(6)产生的部分高纯气体对第一塔罐(5)进行冲洗，接着再利用第一半导体制冷片(9)与第二半导体制冷片(10)技术对第一塔罐(5)与第二塔罐(6)进行降温冷却，重复吸附-升温-脱附-清洗步骤，并且第一塔罐(5)和第二塔罐(6)切换使用，保证产品气的稳定。
9.根据权利要求8所述的一种高纯气体的制备方法，其特征在于，按照相同的步骤进行重复，不同点在于：原料气为氩气、氦气混合气，不需要气体预处理器对混合气体进行预处理，检测到氮气纯度达到99.9999％。10.根据权利要求8所述的一种高纯气体的制备方法，其特征在于，按照相同的步骤进行重复，不同点在于：吸附温度为-80℃，吸附压力为5bar，检测到氮气纯度达到99.99991％，吸附饱和时间比第一次制备吸附饱和的时间短30分钟。

技术总结
本发明公开了一种高纯气体的制备方法和系统，包括空气压缩泵、预处理器、第一塔罐、第二塔罐与气储罐；所述空气压缩泵，用来对原料气进行压缩；所述预处理器，用来对压缩后的原料气进行预处理；所述第一塔罐，用来对压缩、预处理后的原料气进行吸附、升温、脱附；所述第二塔罐，用来对压缩、预处理后的原料气进行吸附、升温、脱附；所述气储罐，用来对处理、制备得到的高纯气体进行存储放置，将半导体冷却与低温吸附技术相结合以简化特种气体分离纯化工艺流程及实现便携式利用。本发明提供的方法适用于对于存在氮气、氩气、氦气等特种气体的高纯度制备及含有常温下难吸附杂质的原料气制备高纯气体及废气中高价值气体的回收。高纯气体及废气中高价值气体的回收。高纯气体及废气中高价值气体的回收。


技术研发人员：宋二伟 许信龙
受保护的技术使用者：北京复风纯化科技有限公司
技术研发日：2022.10.25
技术公布日：2023/1/13