專利名稱：高壓超純氫制備裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體的制備裝置，特別涉及一種超純氫的制備裝置。
背景技術(shù)：
電子特氣產(chǎn)品-超純氫(含氫量^ 99.9999% )，是現(xiàn)代電子、光纖、納米、石化等方面和一些尖端科技上的重要原料。是環(huán)境、衛(wèi)星飛船、海底實驗室、潛艇、外太空等大氣成分析測定和星球物質(zhì)即時測量等進(jìn)行高精密化學(xué)分析必須的高純氣源；是半導(dǎo)體集成電路和光導(dǎo)纖維研制生產(chǎn)、集成光學(xué)和納米研究、晶體外延生長等不可缺少的原料；食品、藥品、疾病控制上、防化學(xué)污染、公案研究破案、運動員興奮劑檢測、貴金屬熔煉、火箭燃料分析等方面也離不開超純氫。隨著新興產(chǎn)業(yè)和科技迅速發(fā)展，應(yīng)用范圍越來越廣，用量逐年增長。[0003] 電子特氣產(chǎn)品_超純氫，生產(chǎn)難度大，生產(chǎn)廠家少，生產(chǎn)量小。當(dāng)前，國內(nèi)外僅有三種生產(chǎn)方法，各有優(yōu)缺點，分別為[00CH] (1)擴(kuò)散膜(或管)分離法 以純氫為原料，其膜(或管)只允許氫及其同位素通過，從而獲得超純氫。這為典型超純氫生產(chǎn)法。該法的膜(管)極為昂貴，生產(chǎn)成本極高，生產(chǎn)量極小，只用在100-300超純氫發(fā)生器上，作為分析儀載氣或焰氣。 國內(nèi)上海碩光電子科技有限公司75-34區(qū)型派克-波思騰超純氫發(fā)生器，北京科
普生分析科技有限公司、北京精華正成科技開發(fā)公司、大連物化所、大連凱華新技術(shù)工程有限公司和大連科納科學(xué)技術(shù)公司及光明化工設(shè)計研究院等生產(chǎn)的SPH-300全自動超純氫發(fā)生器，蘇州安創(chuàng)儀器有限公司和上海青柏科技有限公司生產(chǎn)的Parker超純氫發(fā)生器，山東聊城科威化工儀器公司生產(chǎn)的BG5型數(shù)控鈀擴(kuò)散管，均屬極昂貴的鈀合金擴(kuò)散膜(管)、小氣量、小型生產(chǎn)方法。 俄羅斯莫斯科Topchie石油化學(xué)研究所研究出了廉價的以特種材料制成的氣體分離膜生產(chǎn)超純氫方法。該法的原理同上，但它是降低成本、擴(kuò)大生產(chǎn)量的新途徑、新方法。[OOOS] (2)儲氫合金吸放法 在一定溫度、壓力下，鈦系、鋯系、稀土系等金屬能大量吸收氫氣轉(zhuǎn)化為金屬氫化物，單位體積吸儲的氫氣可為相同溫度、壓力下氣態(tài)的IOOO倍。吸時放熱，加熱就能夠釋放獲得高壓、質(zhì)好、量大的超純氫，于工業(yè)和科技界使用。 浙江大學(xué)首次提出，處國內(nèi)研究應(yīng)用的領(lǐng)先地位，其儲氫合金法生產(chǎn)13-15pa，產(chǎn)量12，24，48m3/n的超純氫裝置，九十年代起已較多投放市場應(yīng)用。 但是，該法由于氫化物自身很不穩(wěn)定，易受有害成分毒害，較長時間、多次反復(fù)吸放使用，性能會明顯下降。同時，還存在著機械強度問題，目前的儲氫合金材料反復(fù)吸放，應(yīng)用次數(shù)不多就要更換，而更換一次價格很高，生產(chǎn)成本就高上去了 。 我國物理冶金和金屬材料學(xué)家陳炳兆等人發(fā)明了鈦鐵錳合金制備超純氫方法和裝置，以> 98%工業(yè)氫氣，通過中間放氫和最終三次排雜放氫法，能快速連續(xù)制取30-80升/分超純氫.[0013] 東北大學(xué)、四川大學(xué)發(fā)明LaNi5型吸釋氫材料獲得超純氫法。最近又研究成功直 接從太陽光和水，透過金屬催化劑，直接、便宜、清潔途徑獲氫后，通過鈀銀合金制備超純氫 法。另有太陽能光電水解得氫后，通過納米、鎂鎳等礦物吸釋氫獲超純氫法。然而，他們也 都屬儲氫合金吸放生產(chǎn)超純氫法。 (3)低溫吸附法 以水電解制得氫，先采用催化脫氧吸附干燥除雜工藝制得高純氫，后加壓至高壓 的高純氫采用純化深度深的液氮溫度下的低溫吸附法，除去微量的氮、氧、一氧化碳、二氧 化碳、甲烷、水等雜質(zhì)，獲得bpp級的超純氫。 (a)八十年代，化工部光明化工設(shè)計研究院研制有QCH-24低溫吸附法試驗裝置生 產(chǎn)超純氫。 (b)九十年代，化工部光明化工設(shè)計研究院又研制了 60m3/h生產(chǎn)量的低溫吸附生 產(chǎn)超純氫裝置，于無錫新苑科學(xué)氣體廠使用。 (c)目前，大連圣邁化學(xué)有限公司應(yīng)用大連物化所技術(shù)，生產(chǎn)有全自動低溫法超純 氫凈化設(shè)備投放市場。 該法雖能擴(kuò)大超純氫生產(chǎn)量，但在實際操作使用中、適應(yīng)條件上、液氮調(diào)節(jié)、控制 溫度等等方面，存在著許多問題，常常影響著裝置不能正常生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量很不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的發(fā)明目的是提供一種區(qū)別上述方法的制備高壓超純氫的裝置。 本實用新型的技術(shù)方案是一種高壓超純氫制備裝置，原料高純氫氣接入膜式氫 壓機，氫氣經(jīng)加壓后接入吸附器A，經(jīng)吸附后接入燒結(jié)鎳管高壓氫氣過濾器，經(jīng)過濾后接入 取樣分析儀，經(jīng)分析合格注入高壓超純氫氣鋼瓶，整個裝置由自力式高壓控制閥進(jìn)行恒定 高壓控制，在吸附器A和燒結(jié)鎳管高壓氫氣過濾器之間還有另一條管道連接有減壓器和流 量計，經(jīng)減壓和定理提取的氣體注入吸附器B進(jìn)行吸附劑再生，吸附器A和吸附器B之間設(shè) 置有高壓切換閥。 所述的吸附器A和吸附器B中裝有pu-8吸附劑。 本裝置采用變壓吸附空分行業(yè)的pu-8新型吸附劑用于吸附器中，并成功獲得符 合GB/T7445的超純氫，該裝置中的兩只吸附器可以互相切換， 一只用于凈化時，另一只用 于再生，可以大大延長吸附劑的作用，本裝置結(jié)構(gòu)簡單，造價低，投資少，控制穩(wěn)定，操作使 用方便，產(chǎn)量易調(diào)。

圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖； 其中l(wèi)、膜式氫氣壓縮機，2、pu-8吸附器A，2-l、吸附器B，3、燒結(jié)鎳管高壓氫氣過 濾器，4、減壓器，5、流量計，6、單向高壓閥，7、自力式高壓控制閥，8、分析取樣閥、9安全閥、 10、超純氫氣鋼瓶，11、阻火器，VI V8高壓切換閥。
具體實施方式如圖1所示的一種高壓超純氫制備裝置，膜式氫氣壓縮機1定量將高純氫加壓至15Mpa，此時高壓切換閥VI， V4， V6， V7開，V2， V3， V5， V8關(guān)，高壓氫氣由高壓切換閥VI進(jìn)入 pu-8吸附器A，逆向凈化去掉雜質(zhì)后，由高壓切換閥V7入燒結(jié)鎳管高壓氫氣過濾器3除塵， 系統(tǒng)由自力式高壓控制閥7恒控在15Mpa，待經(jīng)分析取樣閥8取樣分析測定合格后，灌裝至 超純氫鋼瓶10。 與此同時，在燒結(jié)鎳管高壓氫氣過濾器3前提取超純氫產(chǎn)品，經(jīng)減壓器4減至低 壓，由流量計5計量在5%產(chǎn)品量值后，經(jīng)V6閥入pu-8高壓吸附器B，在低壓、溫控250°C 下，由上向下再生吹帶出被吸的雜質(zhì)，使pu-8吸附器B獲得再生。 操作本裝置時可以按時間切換一次高壓切換閥，變高壓切換閥V2， V3， V5， V8為 開，高壓切換閥VI， V4， V6， V7為關(guān)，變pu-8高壓吸附器B凈化雜質(zhì)，pu_8高壓吸附器A獲 得再生，根據(jù)超純氫需求生產(chǎn)量，按此循環(huán)作業(yè)確定生產(chǎn)時間。 本裝置高壓切換閥V3和V4之間還連接有管路進(jìn)行放空，放空管路上連接有阻火 器11。 在超純氫鋼瓶10之前還連接有安全閥9。 上述pu-8高壓吸附器A和pu-8高壓吸附器B采用SR63. 5、壁厚16高壓球形封 頭，直徑C 159、壁厚16、高H二 1680的不銹鋼筒體制造，內(nèi)裝15Kg PU-8新型吸附劑，筒外 包二組2KW/220V環(huán)形電加熱元件和筒內(nèi)直插C 10、長1500、二根1. 2KW/220V加熱捧間接 換熱，環(huán)形電加熱元件外捆扎50mm厚超細(xì)玻璃絲棉氈保溫層和鉚包0. 75mm厚不銹鋼板，高 壓不銹鋼過濾器內(nèi)裝3根、C 18、長300mm、過濾能力〉0. 10m3/min的燒結(jié)鎳過濾管，并由 高壓不銹鋼管閥和附件組成的生產(chǎn)裝置，對由膜式氫壓機加壓至15Mpa高純氫原料，在特 定條件的操作使用下，每小時可制造壓力為14. 8Mpa的超純氫氣50立方米。
權(quán)利要求一種高壓超純氫制備裝置，其特征是原料高純氫氣接入膜式氫壓機，氫氣經(jīng)加壓后接入吸附器A，經(jīng)吸附后接入燒結(jié)鎳管高壓氫氣過濾器，經(jīng)過濾后接入取樣分析儀，經(jīng)分析合格注入高壓超純氫氣鋼瓶，整個裝置由自力式高壓控制閥進(jìn)行恒定高壓控制，在吸附器A和燒結(jié)鎳管高壓氫氣過濾器之間還有另一條管道連接有減壓器和流量計，經(jīng)減壓和定理提取的氣體注入吸附器B進(jìn)行吸附劑再生，吸附器A和吸附器B之間設(shè)置有高壓切換閥。
2. 如權(quán)利要求1所述的高壓超純氫制備裝置，起特征是所述的吸附器A和吸附器B中裝有pu-8吸附劑。
專利摘要本實用新型公開了一種高壓超純氫制備裝置，采用裝有pu-8吸附劑的高壓吸附器吸附雜質(zhì)，之后注入燒結(jié)鎳管高壓氫氣過濾器除塵，其中吸附器采用了兩只，一只用于凈化，另一只用于再生，并按一定時間切換兩只吸附器，本裝置結(jié)構(gòu)簡單，造價低，投資少，控制穩(wěn)定，操作使用方便，產(chǎn)量易調(diào)。
文檔編號C01B3/50GK201520637SQ200920235920
公開日2010年7月7日 申請日期2009年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月28日
發(fā)明者朱同清, 金向華 申請人:蘇州市金宏氣體有限公司