專利名稱：利用液體泵與原料氣瓶相結(jié)合制備超高純氣體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高純氣體制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種利用液體泵與原料氣瓶相結(jié) 合制備超高純氣體的方法，制造的超高純氬氣和氮?dú)獾募兌葹?9. 9999 %。該制造方法利用 液體泵與原料氣瓶相結(jié)合給裝置提供原料氣體，同時(shí)采用壓力降計(jì)算公式的方法控制產(chǎn)品 氣體流量。
背景技術(shù)：
近些年隨著航空、電子、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、汽車等行業(yè)的發(fā)展，超高純氬及氮的用量已越 來(lái)越大，中國(guó)大陸市場(chǎng)上超高純氬及氮的年消耗量約為2000萬(wàn)元，而超高純氬及氮的生產(chǎn) 主要是依靠深冷的方法來(lái)制取純度較低的氣體后，采用催化凈化的方法進(jìn)一步提純，得到 含量在99. 9999%以上的超高純氣體。由于超高純氣體用量小，價(jià)格高，品種雜，要求純度極高且為避免各凈化裝置相互 污染，其工藝難度較傳統(tǒng)氣體制造工藝要大的多。超高純氣體原料氣供給工藝常規(guī)采取的 是兩種方法1、利用液體泵直接將液化后的原料加壓至充裝壓力后，經(jīng)過(guò)換熱器氣化后，作 為原料氣送入超高純氣體凈化裝置；2、直接利用原料氣氣瓶將原料氣送入凈化裝置進(jìn)行深 度凈化提純。目前，利用第一種方法提供原料氣的工藝在國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)廠家較為多見(jiàn)，其生產(chǎn) 壓力穩(wěn)定，氣體連續(xù)性好，但是如果生產(chǎn)工藝不是連續(xù)生產(chǎn)，則容易造成氣體浪費(fèi)而且其原 料氣流速也不好控制；利用第二種方法提供原料氣則可節(jié)約成本，但是氣源穩(wěn)定性差，產(chǎn)品 氣壓力較難保證，操作較難，產(chǎn)品氣壓力越高，氣源匯流排的操作越復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用液體泵與原料氣瓶相結(jié)合制備超高純氣體的方 法，解決了超高純氣體生產(chǎn)工藝難度大，成本高等問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)了即可節(jié)約生產(chǎn)成本，降低原 料氣體放散，而且裝置生產(chǎn)壓力穩(wěn)定、氣體連續(xù)性好；同時(shí)，裝置產(chǎn)品氣體流速也保持穩(wěn)定。本發(fā)明對(duì)超高純氣體原料氣供給工藝進(jìn)行了如下改進(jìn)措施將原料氣瓶供氣排 和液體泵供氣管線三通并聯(lián)，同時(shí)各管線上有分支閥門和壓力表進(jìn)行控制。首先將含量為 ^ 99. 995%的氬或氮?dú)庠蠚馄堪凑找?guī)程規(guī)定上排，對(duì)超高純氣體凈化裝置供氣，超高純 氣體凈化裝置對(duì)原料氣進(jìn)行催化氧化工序和干燥脫氧工序后，將原料氣內(nèi)的H2、C0、CH4以 及02、H20和C02雜質(zhì)去除，成為含量為99. 9999%的產(chǎn)品氣體充入產(chǎn)品氣瓶?jī)?nèi)，當(dāng)原料氣 壓力顯示與產(chǎn)品氣壓力顯示一致時(shí)，停止原料氣瓶的充氣，關(guān)閉原料氣排支管閥門，同時(shí)按 照操作規(guī)程啟動(dòng)液體泵，當(dāng)液體泵出口壓力高于產(chǎn)品氣瓶壓力時(shí)，打開(kāi)液體泵充氣閥門對(duì) 超高純氣體凈化裝置進(jìn)行供氣，超高純氣體凈化裝置進(jìn)行上述工藝對(duì)產(chǎn)品氣瓶進(jìn)行充裝， 當(dāng)產(chǎn)品氣瓶壓力顯示> 135bar后，本次充裝結(jié)束。由于超高純氣體凈化裝置的特殊工藝，因此在制備產(chǎn)品的過(guò)程中，對(duì)原料氣的流 速控制要求非常嚴(yán)格，原料氣必須達(dá)到勻速同時(shí)原料氣瓶壓力降要保持在穩(wěn)定的范圍內(nèi)。 對(duì)此，經(jīng)過(guò)對(duì)超高純氣體凈化裝置以及原料氣瓶的換算，當(dāng)原料氣瓶排壓力壓力降為2
32. 5bar/min (每分鐘降低2 2. 5bar)，原料氣進(jìn)入凈化裝置的流速可穩(wěn)定在4 5m3/h范 圍內(nèi)，進(jìn)行如此技術(shù)改進(jìn)后，保證了超高純氣體凈化裝置進(jìn)行原料氣氣體雜質(zhì)凈化工作的 有效進(jìn)行。本發(fā)明采用利用原料氣氣瓶氣量一定，易于控制原料氣放散的特性首先對(duì)充裝氣 瓶進(jìn)行充填，然后利用液體泵充裝壓力較高，流速連續(xù)的特性，在對(duì)充裝氣瓶進(jìn)行補(bǔ)壓操 作；此操作既解決了壓力不穩(wěn)定又降低了原料氣放散的難題。


圖1為本發(fā)明超高純氣體生產(chǎn)裝置原料氣流程圖。液體泵和原料氣充填排管路三 通并聯(lián)，各管路由閥門進(jìn)行控制。圖2為本發(fā)明超高純氬氣凈化裝置流程圖。
具體實(shí)施例方式以生產(chǎn)氬氣為例，工藝條件原料氣種類為氬氣，原料氣純度要求為> 99. 995%, A罐工作溫度為300 380°C，B罐工作溫度為350 480°C .檢查外部電、氣應(yīng)接通；檢查 伺服氣壓力應(yīng)彡0. 6Mpa。充裝前應(yīng)檢查A及C罐處于加熱狀態(tài)，并且TICOl溫度不得低于300°C，TIC03溫 度不得低于350°C ；檢查HVll、HV18、HV13閥門處于打開(kāi)狀態(tài)，HV12閥門處于關(guān)閉狀態(tài)；將 普氬原料氣氣瓶和待充氣瓶按照規(guī)定上排；當(dāng)氬充填化驗(yàn)人員通知超高純氬氣合格后，充 填人員按下“開(kāi)機(jī)”按鈕進(jìn)行充裝操作；當(dāng)充填排壓力表PI04和原料氣匯流排壓力表PI03 顯示達(dá)到70 SObar時(shí)，操作人員按下“暫?！辨I并關(guān)閉HVll閥，同時(shí)開(kāi)液氬泵，當(dāng)化驗(yàn)人 員通知超高純氬合格后，打開(kāi)HV12閥，當(dāng)液氬泵壓力顯示達(dá)到高于充填排壓力時(shí)，操作人 員按下“暫停返回”鍵，對(duì)充填氣瓶繼續(xù)進(jìn)行充裝，當(dāng)充填壓力達(dá)到HObar以上時(shí)，操作人 員可按下“停機(jī)”鍵并關(guān)閉HV12閥，聽(tīng)液氬泵，充填結(jié)束。由于超高純凈化裝置對(duì)于原料氣流量的穩(wěn)定性要求較高，在原料氣瓶充填的過(guò)程 中，操作人員應(yīng)利用HVll開(kāi)度來(lái)控制原料氣匯流排的壓力降為2. 5bar/min，保證原料氣流 量為5m3/h。
權(quán)利要求
一種利用液體泵與原料氣瓶相結(jié)合制備超高純氣體的方法，其特征在于，工藝為將原料氣瓶供氣排和液體泵供氣管線三通并聯(lián)，同時(shí)各管線上有分支閥門和壓力表進(jìn)行控制；首先將含量為≥99.995％的氬或氮?dú)庠蠚馄堪凑找?guī)程規(guī)定上排，對(duì)超高純氣體凈化裝置供氣，超高純氣體凈化裝置對(duì)原料氣進(jìn)行催化氧化工序和干燥脫氧工序后，將原料氣內(nèi)的H2、CO、CH4以及O2、H2O和CO2雜質(zhì)去除，成為含量為99.9999％的產(chǎn)品氣體充入產(chǎn)品氣瓶?jī)?nèi)，當(dāng)原料氣壓力顯示與產(chǎn)品氣壓力顯示一致時(shí)，停止原料氣瓶的充氣，關(guān)閉原料氣排支管閥門，同時(shí)按照操作規(guī)程啟動(dòng)液體泵，當(dāng)液體泵出口壓力高于產(chǎn)品氣瓶壓力時(shí)，打開(kāi)液體泵充氣閥門對(duì)超高純氣體凈化裝置進(jìn)行供氣，超高純氣體凈化裝置進(jìn)行上述工藝對(duì)產(chǎn)品氣瓶進(jìn)行充裝，當(dāng)產(chǎn)品氣瓶壓力顯示≥135bar后，本次充裝結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的原料氣必須達(dá)到勻速，同時(shí)原料氣 瓶壓力降要保持在穩(wěn)定的范圍內(nèi)；當(dāng)原料氣瓶排壓力壓力降為2 2. 5bar/min，原料氣進(jìn) 入凈化裝置的流速穩(wěn)定在4 5m3/h范圍內(nèi)，保證超高純氣體凈化裝置進(jìn)行原料氣氣體雜 質(zhì)凈化工作的有效進(jìn)行。
全文摘要
一種利用液體泵與原料氣瓶相結(jié)合制備超高純氣體的方法，屬于高純氣體制備技術(shù)領(lǐng)域。工藝為將原料氣瓶供氣排和液體泵供氣管線三通并聯(lián)，同時(shí)各管線上有分支閥門和壓力表進(jìn)行控制；首先將含量為≥99.995％的氬或氮?dú)庠蠚馄堪凑找?guī)程規(guī)定上排，對(duì)超高純氣體凈化裝置供氣，超高純氣體凈化裝置對(duì)原料氣進(jìn)行催化氧化工序和干燥脫氧工序后，將原料氣內(nèi)的H2、CO、CH4以及O2、H2O和CO2雜質(zhì)去除，成為含量為99.9999％的產(chǎn)品氣體充入產(chǎn)品氣瓶?jī)?nèi)，優(yōu)點(diǎn)在于，實(shí)現(xiàn)了既可節(jié)約生產(chǎn)成本，降低原料氣體放散，而且裝置生產(chǎn)壓力穩(wěn)定、氣體連續(xù)性好；同時(shí)，裝置產(chǎn)品氣體流速也保持穩(wěn)定。
文檔編號(hào)C01B21/04GK101913581SQ20101023232
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月15日
發(fā)明者尹金哲, 汪揚(yáng)帆, 范華剛 申請(qǐng)人:首鋼總公司