權(quán)利要求書(shū)： 1.一種氖氣提純?cè)O(shè)備，其特征在于：包括依次連接的原料儲(chǔ)罐、第一膜式壓縮機(jī)、除氫裝置、冷凝富集裝置、吸附提純裝置、第一蒸發(fā)器、第二膜式壓縮機(jī)、低溫精餾裝置、第二蒸發(fā)器和充裝裝置；所述原料儲(chǔ)罐中儲(chǔ)存有粗氖氦，所述除氫裝置包括催化反應(yīng)器、與催化反應(yīng)器連通且儲(chǔ)存有氧氣的氧氣儲(chǔ)罐以及安裝在催化反應(yīng)器上對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行加熱的電加熱器；所述冷凝富集裝置包括對(duì)液氮蒸汽進(jìn)行換熱預(yù)冷的冷凝換熱器、儲(chǔ)存有液氮的冷卻罐以及對(duì)冷卻罐內(nèi)進(jìn)行持續(xù)抽真空的第一真空泵，所述冷凝換熱器位于冷卻罐內(nèi)且浸泡在液氮中；所述吸附提純裝置包括儲(chǔ)存有液氮的杜瓦罐以及設(shè)置在杜瓦罐內(nèi)的吸附柱，所述第一真空泵與杜瓦罐連接；所述低溫精餾裝置包括高真空儲(chǔ)罐以及設(shè)置在高真空儲(chǔ)罐內(nèi)的精餾塔；所述充裝裝置包括第三膜式壓縮機(jī)和充裝瓶。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氖氣提純?cè)O(shè)備，其特征在于：所述高真空儲(chǔ)罐中還設(shè)置有高壓一級(jí)換熱器、高壓二級(jí)換熱器、氮吸附換熱器、氖氣復(fù)熱換熱器、精氖氦蒸發(fā)器、第二氣液分離器和制冷機(jī)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種氖氣提純?cè)O(shè)備，其特征在于：所述催化反應(yīng)器內(nèi)還設(shè)置有輔助混合裝置，所述催化反應(yīng)器上安裝有與原料儲(chǔ)罐連通的原料進(jìn)料管和與氧氣儲(chǔ)罐連通的氧氣進(jìn)料管，所述輔助混合裝置包括安裝在催化反應(yīng)器內(nèi)的混合器，所述混合器與原料進(jìn)料管和氧氣進(jìn)料管連通，所述混合器在原料進(jìn)料口處設(shè)置有第一擋板、在氧氣進(jìn)料口處設(shè)置有第二擋板，所述第一擋板朝向第二擋板的一側(cè)均勻設(shè)置有若干第一混合管，所述第二擋板朝向第一擋板的一側(cè)均勻設(shè)置有若干第二混合管，所述第一混合管和第二混合管相互交錯(cuò)設(shè)置，且第一混合管的輸出端靠近第二擋板、第二混合管的輸出端靠近第一擋板，所述混合器上開(kāi)設(shè)有混合孔。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種氖氣提純?cè)O(shè)備，其特征在于：所述混合器上安裝有與混合孔相連通的螺旋管，所述螺旋管遠(yuǎn)離混合器的一端上開(kāi)設(shè)有通氣孔。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的一種氖氣提純?cè)O(shè)備，其特征在于：所述除氫裝置和冷卻罐之間還設(shè)置有水冷卻器和第一氣液分離器，所述第一氣液分離器位于冷卻罐內(nèi)且浸泡在液氮中，所述第一氣液分離器的一端還連接有分子篩吸附器，所述分子篩吸附器的兩端分別與冷凝換熱器和第一氣液分離器連通。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種氖氣提純?cè)O(shè)備，其特征在于：所述第一氣液分離器與冷凝換熱器之間設(shè)置有第一緩沖器，所述第一蒸發(fā)器與第二膜式壓縮機(jī)之間設(shè)置有第二緩沖器，所述第二蒸發(fā)器與充裝裝置之間設(shè)置有第三緩沖器。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種氖氣提純?cè)O(shè)備，其特征在于：所述第一緩沖器、第二緩沖器和第三緩沖器的結(jié)構(gòu)相同，所述第一緩沖器包括緩沖箱，所述緩沖箱的兩端分別安裝有進(jìn)氣管和出氣管，所述緩沖箱內(nèi)安裝豎直安裝有隔板，所述隔板靠近進(jìn)氣管的一側(cè)設(shè)置有帶有緩沖件，所述緩沖件內(nèi)設(shè)置有緩沖腔，所述緩沖件靠近隔板的一側(cè)開(kāi)設(shè)有與緩沖腔連通的緩沖口，所述緩沖件與緩沖箱間隔設(shè)置且在緩沖件與緩沖箱之間形成緩沖通道，所述緩沖通道與緩沖口連通，所述緩沖件通過(guò)緩沖管連接固定在隔板上，所述緩沖管的一端與緩沖腔連通、另一端穿過(guò)隔板至隔板遠(yuǎn)離緩沖件的一端；所述隔板靠近出氣管的一端設(shè)置有彈性膜，所述彈性膜上開(kāi)設(shè)有膜孔。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種氖氣提純?cè)O(shè)備，其特征在于：所述緩沖件朝向進(jìn)氣管的一側(cè)向隔板方向凹陷，所述緩沖管的輸出端上固定有網(wǎng)罩，所述網(wǎng)罩內(nèi)充裝有吸附顆粒。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氖氣提純?cè)O(shè)備，其特征在于：所述杜瓦罐包括外殼和設(shè)于外殼內(nèi)部的內(nèi)膽，所述吸附柱設(shè)置在內(nèi)膽中，所述外殼和內(nèi)膽之間設(shè)置有隔熱腔，所述外殼外部設(shè)置有第二真空泵，所述第二真空泵與隔熱腔連通，所述內(nèi)膽內(nèi)壁上還設(shè)置有石棉隔熱層。

10.一種氖氣提純工藝，適用于如權(quán)利要求1所述的一種氖氣提純?cè)O(shè)備，其特征在于，包括如下步驟：

S1：將粗氖氦氣原料通過(guò)第一膜式壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，并將壓縮后的原料與氧氣混合，并在混合后通過(guò)電加熱器進(jìn)行加熱，并送入催化反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)除氫；

S2：將除氫后的氣體通過(guò)水冷卻器進(jìn)行冷卻，經(jīng)過(guò)氣液分離器分離出氣體中的冷凝水，然后使用分子篩吸附器去除氣體中殘留的水分；

S3：干燥后的氣體經(jīng)過(guò)第一緩沖器緩沖后，進(jìn)入冷卻罐中的冷凝換熱器換熱預(yù)冷，同時(shí)氣體與液氮換熱，使氣體中的氮組分冷凝除氮，冷凝的液氮進(jìn)行回收；

S4：除氮后的氣體進(jìn)入杜瓦罐中經(jīng)過(guò)吸附柱進(jìn)行吸附去除殘留的氮組分；然后將氣體通過(guò)第一蒸發(fā)器復(fù)熱，經(jīng)過(guò)第二緩沖器的緩沖，緩沖后通過(guò)第二膜式壓縮機(jī)增壓進(jìn)入高真空儲(chǔ)罐；

S5：進(jìn)入高真空儲(chǔ)罐的氣體首先通過(guò)高壓一級(jí)換熱器進(jìn)行冷卻，再通過(guò)氮吸附換熱器降溫，然后經(jīng)高壓二級(jí)換熱器冷卻、由節(jié)流閥減壓，同時(shí)利用制冷劑的一級(jí)冷頭冷卻，然后進(jìn)入精餾塔精餾，塔頂氣體經(jīng)過(guò)氖氣復(fù)熱換熱器后送入粗氖氦蒸發(fā)器，塔頂氣體經(jīng)液氮進(jìn)一步冷凝進(jìn)入第二氣液分離器進(jìn)行氣液分離，利用制冷機(jī)的二級(jí)冷頭持續(xù)冷凝氖氦混合物中的氖組分，氦氣作為氣體送出，液體混合物返回精餾塔；

S6：液體混合物經(jīng)精餾塔精餾在塔里獲得液氖，將液氖氣化送出，塔頂未精餾完全的氖氦氣回收，氖氣通過(guò)第二蒸發(fā)器復(fù)熱進(jìn)入第三緩沖器緩沖，然后通過(guò)第三膜式壓縮機(jī)進(jìn)行增壓充裝進(jìn)行充裝瓶。

說(shuō)明書(shū)： 一種氖氣提純工藝及其提純?cè)O(shè)備技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及氣體提純技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種氖氣提純工藝及其提純?cè)O(shè)備。背景技術(shù)[0002] 氖氣(Ne)是一種無(wú)色、無(wú)味、非易燃的稀有氣體；通常氖可以作為彩色霓虹燈的充裝氣體用于戶(hù)外廣告顯示；此外，它還可用于可視發(fā)光指示燈、電壓調(diào)節(jié)，以及激光混合氣

成份；氖氣的用于廣泛，但高純氖氣的提純較為復(fù)雜；目前氖氣主要是從空氣中分離獲得

(空分法)：用精餾法從大型空分裝置中提取粗氦、氖混合氣，然后由粗氦、氖混合氣經(jīng)除氫、

除氮后獲得純度99.95％以上的純氖氦混合氣，再經(jīng)分離、純化可制得99.999％的高純氖；

粗氖氦原料的主要組成成分為氮?dú)狻⒛蕷?、氦氣和氫氣；在提純氖氣和氦氣時(shí)，將粗氖氦原

料經(jīng)過(guò)復(fù)雜的除雜工藝得到高純的氖氣和氦氣；現(xiàn)有的氖氣提純工藝資源浪費(fèi)嚴(yán)重，且提

純效果不高，同時(shí)提純穩(wěn)定性欠缺，存在安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容[0003] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種氖氣提純工藝及其提純?cè)O(shè)備，用于解決上述背景技術(shù)中的問(wèn)題。

[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種氖氣提純?cè)O(shè)備，其特征在于：包括依次連接的原料儲(chǔ)罐、第一膜式壓縮機(jī)、除氫裝置、冷凝富集裝置、吸附提純裝置、第一蒸發(fā)器、第二

膜式壓縮機(jī)、低溫精餾裝置、第二蒸發(fā)器和充裝裝置；所述原料儲(chǔ)罐中儲(chǔ)存有粗氖氦，所述

除氫裝置包括催化反應(yīng)器、與催化反應(yīng)器連通且儲(chǔ)存有氧氣的氧氣儲(chǔ)罐以及安裝在催化反

應(yīng)器上對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行加熱的電加熱器；所述冷凝富集裝置包括對(duì)液氮蒸汽進(jìn)行換熱預(yù)冷的

冷凝換熱器、儲(chǔ)存有液氮的冷卻罐以及對(duì)冷卻罐內(nèi)進(jìn)行持續(xù)抽真空的第一真空泵，所述冷

凝換熱器位于冷卻罐內(nèi)且浸泡在液氮中；所述吸附提純裝置包括儲(chǔ)存有液氮的杜瓦罐以及

設(shè)置在杜瓦罐內(nèi)的吸附柱，所述第一真空泵與杜瓦罐連接；所述低溫精餾裝置包括高真空

儲(chǔ)罐以及設(shè)置在高真空儲(chǔ)罐內(nèi)的精餾塔；所述充裝裝置包括第三膜式壓縮機(jī)和充裝瓶。

[0005] 優(yōu)選為：所述高真空儲(chǔ)罐中還設(shè)置有高壓一級(jí)換熱器、高壓二級(jí)換熱器、氮吸附換熱器、氖氣復(fù)熱換熱器、精氖氦蒸發(fā)器、第二氣液分離器和制冷機(jī)。

[0006] 優(yōu)選為：所述催化反應(yīng)器內(nèi)還設(shè)置有輔助混合裝置，所述催化反應(yīng)器上安裝有與原料儲(chǔ)罐連通的原料進(jìn)料管和與氧氣儲(chǔ)罐連通的氧氣進(jìn)料管，所述輔助混合裝置包括安裝

在催化反應(yīng)器內(nèi)的混合器，所述混合器與原料進(jìn)料管和氧氣進(jìn)料管連通，所述混合器在原

料進(jìn)料口處設(shè)置有第一擋板、在氧氣進(jìn)料口處設(shè)置有第二擋板，所述第一擋板朝向第二擋

板的一側(cè)均勻設(shè)置有若干第一混合管，所述第二擋板朝向第一擋板的一側(cè)均勻設(shè)置有若干

第二混合管，所述第一混合管和第二混合管相互交錯(cuò)設(shè)置，且第一混合管的輸出端靠近第

二擋板、第二混合管的輸出端靠近第一擋板，所述混合器上開(kāi)設(shè)有混合孔。

[0007] 優(yōu)選為：所述混合器上安裝有與混合孔相連通的螺旋管，所述螺旋管遠(yuǎn)離混合器的一端上開(kāi)設(shè)有通氣孔。

[0008] 優(yōu)選為：所述除氫裝置和冷卻罐之間還設(shè)置有水冷卻器和第一氣液分離器，所述第一氣液分離器位于冷卻罐內(nèi)且浸泡在液氮中，所述第一氣液分離器的一端還連接有分子

篩吸附器，所述分子篩吸附器的兩端分別與冷凝換熱器和第一氣液分離器連通。

[0009] 優(yōu)選為：所述第一氣液分離器與冷凝換熱器之間設(shè)置有第一緩沖器，所述第一蒸發(fā)器與第二膜式壓縮機(jī)之間設(shè)置有第二緩沖器，所述第二蒸發(fā)器與充裝裝置之間設(shè)置有第

三緩沖器。

[0010] 優(yōu)選為：所述第一緩沖器、第二緩沖器和第三緩沖器的結(jié)構(gòu)相同，所述第一緩沖器包括緩沖箱，所述緩沖箱的兩端分別安裝有進(jìn)氣管和出氣管，所述緩沖箱內(nèi)安裝豎直安裝

有隔板，所述隔板靠近進(jìn)氣管的一側(cè)設(shè)置有帶有緩沖件，所述緩沖件內(nèi)設(shè)置有緩沖腔，所述

緩沖件靠近隔板的一側(cè)開(kāi)設(shè)有與緩沖腔連通的緩沖口，所述緩沖件與緩沖箱間隔設(shè)置且在

緩沖件與緩沖箱之間形成緩沖通道，所述緩沖通道與緩沖口連通，所述緩沖件通過(guò)緩沖管

連接固定在隔板上，所述緩沖管的一端與緩沖腔連通、另一端穿過(guò)隔板至隔板遠(yuǎn)離緩沖件

的一端；所述隔板靠近出氣管的一端設(shè)置有彈性膜，所述彈性膜上開(kāi)設(shè)有膜孔。

[0011] 優(yōu)選為：所述緩沖件朝向進(jìn)氣管的一側(cè)向隔板方向凹陷，所述緩沖管的輸出端上固定有網(wǎng)罩，所述網(wǎng)罩內(nèi)充裝有吸附顆粒。

[0012] 優(yōu)選為：所述杜瓦罐包括外殼和設(shè)于外殼內(nèi)部的內(nèi)膽，所述吸附柱設(shè)置在內(nèi)膽中，所述外殼和內(nèi)膽之間設(shè)置有隔熱腔，所述外殼外部設(shè)置有第二真空泵，所述第二真空泵與

隔熱腔連通，所述內(nèi)膽內(nèi)壁上還設(shè)置有石棉隔熱層。

[0013] 一種氖氣提純工藝，其特征在于，包括如下步驟：[0014] S1：將粗氖氦氣原料通過(guò)第一膜式壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，并將壓縮后的原料與氧氣混合，并在混合后通過(guò)電加熱器進(jìn)行加熱，并送入催化反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)除氫；

[0015] S2：將除氫后的氣體通過(guò)水冷卻器進(jìn)行冷卻，經(jīng)過(guò)氣液分離器分離出氣體中的冷凝水，然后使用分子篩吸附器去除氣體中殘留的水分；

[0016] S3：干燥后的氣體經(jīng)過(guò)第一緩沖器緩沖后，進(jìn)入冷卻罐中的冷凝換熱器換熱預(yù)冷，同時(shí)氣體與液氮換熱，使氣體中的氮組分冷凝除氮，冷凝的液氮進(jìn)行回收；

[0017] S4：除氮后的氣體進(jìn)入杜瓦罐中經(jīng)過(guò)吸附柱進(jìn)行吸附去除殘留的氮組分；然后將氣體通過(guò)第一蒸發(fā)器復(fù)熱，經(jīng)過(guò)第二緩沖器的緩沖，緩沖后通過(guò)第二膜式壓縮機(jī)增壓進(jìn)入

高真空儲(chǔ)罐；

[0018] S5：進(jìn)入高真空儲(chǔ)罐的氣體首先通過(guò)高壓一級(jí)換熱器進(jìn)行冷卻，再通過(guò)氮吸附換熱器降溫，然后經(jīng)高壓二級(jí)換熱器冷卻、由節(jié)流閥減壓，同時(shí)利用制冷劑的一級(jí)冷頭冷卻，

然后進(jìn)入精餾塔精餾，塔頂氣體然后經(jīng)過(guò)氖氣復(fù)熱換熱器后送入粗氖氦蒸發(fā)器，塔頂氣體

經(jīng)液氮進(jìn)一步冷凝進(jìn)入第二氣液分離器進(jìn)行氣液分離，利用制冷機(jī)的二級(jí)冷頭持續(xù)冷凝氖

氦混合物中的氖組分，氦氣作為氣體送出，液體混合物返回精餾塔；

[0019] S6：液體混合物經(jīng)精餾塔精餾在塔里獲得液氖，將液氖氣化送出，塔頂未精餾完全的氖氦氣回收，氖氣通過(guò)第二蒸發(fā)器復(fù)熱進(jìn)入第三緩沖器緩沖，然后通過(guò)第三膜式壓縮機(jī)

進(jìn)行增壓充裝進(jìn)行充裝瓶。

[0020] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明將氖氣的提純步驟分為原料壓縮、催化除氫干燥、冷凝富集、吸附提純除氮、精餾換熱分離氦氣、產(chǎn)品充裝等步驟，對(duì)粗氖氦中各組分進(jìn)行分步

去除，氖氣提純效果好，穩(wěn)定性強(qiáng)；且通過(guò)將冷凝換熱器和第一氣液分離器浸泡在液氮中，

能量充分回收，避免資源浪費(fèi)；超低溫精餾、多級(jí)冷卻降溫保證提純的穩(wěn)定，以及分離氖氦

的精準(zhǔn)；同時(shí)多重?fù)Q熱，對(duì)冷卻精餾過(guò)程中的能量進(jìn)行充分回收利用，節(jié)能省源，降低成本；

多個(gè)緩沖器的設(shè)置，保證氖氣提純的穩(wěn)定。

附圖說(shuō)明[0021] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本

發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可

以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

[0022] 圖1為本發(fā)明具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；[0023] 圖2為本發(fā)明具體實(shí)施方式中輔助混合裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；[0024] 圖3為本發(fā)明具體實(shí)施方式中第一緩沖器的結(jié)構(gòu)示意圖；[0025] 圖4為本發(fā)明具體實(shí)施方式中杜瓦罐的結(jié)構(gòu)示意圖；[0026] 圖中示例為：1、原料儲(chǔ)罐，2、第一膜式壓縮機(jī)，3、催化反應(yīng)器，4、氧氣儲(chǔ)罐，5、電加熱器，6、水冷卻器，7、第一氣液分離器，8、分子篩吸附器，9、第一緩沖器，91、隔板，92、緩沖

件，93、緩沖腔，94、緩沖口，95、緩沖通道，96、緩沖管，97、彈性膜，98、膜孔，99、網(wǎng)罩，10、冷

卻罐，11、冷凝換熱器，12、第一真空泵，13、杜瓦罐，131、外殼，132、內(nèi)膽，133、隔熱腔，134、

第二真空泵，135、石棉隔熱層；14、吸附柱，15、第一蒸發(fā)器，16、第二緩沖器，17、第二膜式壓

縮機(jī)，18、高真空儲(chǔ)罐；19、精餾塔；20、高壓一級(jí)換熱器；21、高壓二級(jí)換熱器；22、氮吸附換

熱器；23、氖氣復(fù)熱換熱器；24、精氖氦蒸發(fā)器；25、第二氣液分離器；26、制冷機(jī)；27、原料進(jìn)

料管；28、氧氣進(jìn)料管；29、混合器；30、第一擋板；31、第二擋板；32、第一混合管；33、第二混

合管；34、混合孔；35、螺旋管；36、通氣孔；37、第二蒸發(fā)器；38、第三緩沖器；39、第三膜式壓

縮機(jī)；40、充裝瓶，41、節(jié)流閥。

具體實(shí)施方式[0027] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?br />
本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他

實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

[0028] 實(shí)施例1[0029] 如圖1和圖2所示，本發(fā)明公開(kāi)了一種氖氣提純?cè)O(shè)備，在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，包括依次連接的原料儲(chǔ)罐1、第一膜式壓縮機(jī)2、除氫裝置、冷凝富集裝置、吸附提純裝置、第

一蒸發(fā)器15、第二膜式壓縮機(jī)17、低溫精餾裝置、第二蒸發(fā)器37和充裝裝置；所述原料儲(chǔ)罐1

中儲(chǔ)存有粗氖氦，所述除氫裝置包括催化反應(yīng)器3、與催化反應(yīng)器3連通且儲(chǔ)存有氧氣的氧

氣儲(chǔ)罐4以及安裝在催化反應(yīng)器3上對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行加熱的電加熱器5；所述冷凝富集裝置包

括對(duì)液氮蒸汽進(jìn)行換熱預(yù)冷的冷凝換熱器11、儲(chǔ)存有液氮的冷卻罐10以及對(duì)冷卻罐10內(nèi)進(jìn)

行持續(xù)抽真空的第一真空泵12，所述冷凝換熱器11位于冷卻罐10內(nèi)且浸泡在液氮中；所述

吸附提純裝置包括儲(chǔ)存有液氮的杜瓦罐13以及設(shè)置在杜瓦罐13內(nèi)的吸附柱14，所述吸附柱

14為四根且均勻并列設(shè)置在杜瓦罐13內(nèi)，所述第一真空泵12與杜瓦罐13連接；所述低溫精

餾裝置包括高真空儲(chǔ)罐18以及設(shè)置在高真空儲(chǔ)罐18內(nèi)的精餾塔19；所述充裝裝置包括第三

膜式壓縮機(jī)39和充裝瓶40；通過(guò)第一真空泵對(duì)冷卻罐和杜瓦罐內(nèi)持續(xù)抽真空，使冷卻罐和

杜瓦罐內(nèi)保持負(fù)壓，從而降低液氮溫度；其中，吸附柱上裝有活性炭，吸附柱浸泡在負(fù)壓液

氮中，四只吸附柱為一組，一共備有兩組，一組正常工作、一組再生備用，切換使用，采用電

加熱器加熱后的氮?dú)庾鳛樵偕鷼狻?br />
[0030] 通過(guò)上述技術(shù)方案，將氖氣的提純步驟分為原料壓縮、催化除氫干燥、冷凝富集、吸附提純除氮、精餾換熱分離氦氣、產(chǎn)品充裝等步驟，對(duì)粗氖氦中各各組分進(jìn)行分步去除，

氖氣提純效果好，穩(wěn)定性強(qiáng)；且通過(guò)將冷凝換熱器和第一氣液分離器浸泡在液氮中，能量充

分回收，避免資源浪費(fèi)。

[0031] 在本實(shí)施例中，所述高真空儲(chǔ)罐18中還設(shè)置有高壓一級(jí)換熱器20、高壓二級(jí)換熱器21、氮吸附換熱器22、氖氣復(fù)熱換熱器23、精氖氦蒸發(fā)器24、第二氣液分離器25和制冷機(jī)

26；所述高壓二級(jí)換熱器的輸出端上安裝有節(jié)流閥41。

[0032] 通過(guò)上述技術(shù)方案，在高真空儲(chǔ)罐中，氣體經(jīng)過(guò)多級(jí)預(yù)冷，保證氖氣后續(xù)提純的高穩(wěn)定性，然后進(jìn)入精餾塔內(nèi)進(jìn)行精餾，精餾是在氖氦混合物的氣相與液相接觸之間的熱質(zhì)

交換過(guò)程中進(jìn)行的，氣體自下而上流動(dòng)，液體自上而下流動(dòng)，該過(guò)程在裝有填料的精餾塔內(nèi)

完成；由于氖、氦的沸點(diǎn)不同，氦比氖易蒸發(fā)，氖比氦易冷凝，液體逐段通過(guò)時(shí)，氖濃度不斷

增加，在塔底可獲得液氖；而氖氦混合物進(jìn)一步利用制冷機(jī)的冷量分離出氦氣送出高真空

儲(chǔ)罐；其中高真空儲(chǔ)罐采用三臺(tái)高真空泵抽真空，保證罐內(nèi)的真空絕熱，另外，采用液氮作

冷屏，起到保冷作用，超低溫精餾、多級(jí)冷卻降溫保證提純的穩(wěn)定，以及分離氖氦的精準(zhǔn)；同

時(shí)多重?fù)Q熱，對(duì)冷卻精餾過(guò)程中的能量進(jìn)行充分回收利用，節(jié)能省源，降低成本。

[0033] 在本實(shí)施例中，所述催化反應(yīng)器3內(nèi)還設(shè)置有輔助混合裝置，所述催化反應(yīng)器3上安裝有與原料儲(chǔ)罐1連通的原料進(jìn)料管27和與氧氣儲(chǔ)罐4連通的氧氣進(jìn)料管28，所述輔助混

合裝置包括安裝在催化反應(yīng)器3內(nèi)的混合器29，所述混合器29與原料進(jìn)料管27和氧氣進(jìn)料

管28連通，所述混合器29在原料進(jìn)料口處設(shè)置有第一擋板30、在氧氣進(jìn)料口處設(shè)置有第二

擋板31，所述第一擋板30朝向第二擋板31的一側(cè)均勻設(shè)置有若干第一混合管32，所述第二

擋板31朝向第一擋板30的一側(cè)均勻設(shè)置有若干第二混合管33，所述第一混合管32和第二混

合管33相互交錯(cuò)設(shè)置，且第一混合管32的輸出端靠近第二擋板31、第二混合管33的輸出端

靠近第一擋板30，所述混合器29上開(kāi)設(shè)有混合孔34。

[0034] 在本實(shí)施例中，所述混合器29上安裝有與混合孔34相連通的螺旋管35，所述螺旋管35遠(yuǎn)離混合器29的一端上開(kāi)設(shè)有通氣孔36。

[0035] 通過(guò)上述技術(shù)方案，通過(guò)輔助混合裝置的設(shè)置，氣體在進(jìn)入到催化反應(yīng)器時(shí)，原料氣和氧氣都先進(jìn)入到混合器內(nèi)，分別與第一擋板和第二擋板接觸得到緩沖，然后分別從第

一混合管和第二混合管中排出，氣體交錯(cuò)混合流動(dòng)，初步混合后從混合孔進(jìn)入到螺旋管內(nèi)

螺旋流動(dòng)，最后從通氣孔中均勻排放到催化反應(yīng)器中，充分保障原料氣與氧氣的均勻混合

進(jìn)入到催化反應(yīng)器中反應(yīng)，保證除氫的完全。

[0036] 在本實(shí)施例中，所述除氫裝置和冷卻罐10之間還設(shè)置有水冷卻器6和第一氣液分離器7，所述第一氣液分離器7位于冷卻罐10內(nèi)且浸泡在液氮中，所述第一氣液分離器7的一

端還連接有分子篩吸附器8，所述分子篩吸附器8的兩端分別用與冷凝換熱器11和第一氣液

分離器7連通；分子篩吸附器備用兩臺(tái)，一臺(tái)吸附一臺(tái)再生，切換使用；來(lái)自于管網(wǎng)的氮?dú)饨?jīng)

電加熱器加熱后作為分子篩再生氣。

[0037] 通過(guò)上述技術(shù)方案，通過(guò)除氫的氣體由水冷卻器進(jìn)行冷卻，然后由第一氣液分離器進(jìn)行氣液分離，同時(shí)通過(guò)分子篩吸附器吸取掉多余的水分，保證后續(xù)提純的穩(wěn)定，同時(shí)避

免水分混入氣體影響提純精度。

[0038] 實(shí)施例2[0039] 如圖3和圖4所示，本實(shí)施例與上述實(shí)施例的不同之處在于：在本實(shí)施例中，所述第一氣液分離器7與冷凝換熱器之間設(shè)置有第一緩沖器9，所述第一蒸發(fā)器15與第二膜式壓縮

機(jī)17之間設(shè)置有第二緩沖器16，所述第二蒸發(fā)器37與充裝裝置之間設(shè)置有第三緩沖器38。

[0040] 通過(guò)上述技術(shù)方案，通過(guò)三個(gè)緩沖器的設(shè)置，分別在冷凝富集前、精餾前和充裝前進(jìn)行緩沖，保證提純工作的穩(wěn)定進(jìn)行，保證提純后充裝的穩(wěn)定，安全性提高。

[0041] 在本實(shí)施例中，所述第一緩沖器9、第二緩沖器16和第三緩沖器38的結(jié)構(gòu)相同，所述第一緩沖器9包括緩沖箱，所述緩沖箱的兩端分別安裝有進(jìn)氣管和出氣管，所述緩沖箱內(nèi)

安裝豎直安裝有隔板91，所述隔板91靠近進(jìn)氣管的一側(cè)設(shè)置有帶有緩沖件92，所述緩沖件

92內(nèi)設(shè)置有緩沖腔93，所述緩沖件92靠近隔板91的一側(cè)開(kāi)設(shè)有與緩沖腔93連通的緩沖口

94，所述緩沖件92與緩沖箱間隔設(shè)置且在緩沖件92與緩沖箱之間形成緩沖通道95，所述緩

沖通道95與緩沖口94連通，所述緩沖件92通過(guò)緩沖管96連接固定在隔板91上，所述緩沖管

96的一端與緩沖腔93連通、另一端穿過(guò)隔板91至隔板91遠(yuǎn)離緩沖件92的一端；所述隔板91

靠近出氣管的一端設(shè)置有彈性膜97，所述彈性膜97上開(kāi)設(shè)有膜孔98。

[0042] 在本實(shí)施例中，所述緩沖件92朝向進(jìn)氣管的一側(cè)向隔板91方向凹陷，所述緩沖管96的輸出端上固定有網(wǎng)罩99，所述網(wǎng)罩99內(nèi)充裝有吸附顆粒，所述吸附顆粒為活性炭顆粒。

[0043] 通過(guò)上述技術(shù)方案，以第一緩沖為例，在氣體進(jìn)入到第一緩沖器后，首先接觸緩沖件的凹陷部分，提供充足的氣體排放空間，避免氣體亂流，同時(shí)氣體向緩沖件兩件進(jìn)入到緩

沖通道內(nèi)，氣體經(jīng)過(guò)緩沖通道的一圈流動(dòng)從緩沖口進(jìn)入到緩沖腔內(nèi)，氣體在緩沖腔內(nèi)回形

流動(dòng)進(jìn)一步得到緩沖，然后從緩沖管進(jìn)入到隔板的另一側(cè)通過(guò)網(wǎng)罩內(nèi)吸附顆粒的進(jìn)一步吸

附提純；然后接觸到彈性膜，流動(dòng)的氣體與彈性膜接觸得到緩沖，并從?？状┻^(guò)，緩慢排出

緩沖箱；大幅度降低氣體流速，保證氖氣提純的穩(wěn)定。

[0044] 在本實(shí)施例中，所述杜瓦罐13包括外殼131和設(shè)于外殼131內(nèi)部的內(nèi)膽132，所述吸附柱14設(shè)置在內(nèi)膽132中，所述外殼131和內(nèi)膽132之間設(shè)置有隔熱腔133，所述外殼131外部

設(shè)置有第二真空泵134，所述第二真空泵134與隔熱腔133連通，所述內(nèi)膽132內(nèi)壁上還設(shè)置

有石棉隔熱層135。

[0045] 通過(guò)上述技術(shù)方案，將杜瓦罐設(shè)置成雙層結(jié)構(gòu)，并設(shè)置隔熱腔，利用第二真空泵對(duì)隔熱腔抽真空處理，同時(shí)配合石棉隔熱層的設(shè)置，保證杜瓦罐良好的隔熱效果，進(jìn)一步保證

氖氣提純的穩(wěn)定性。

[0046] 實(shí)施例3[0047] 在本實(shí)施例中，一種氖氣的提純工藝，其步驟如下：[0048] S1：將粗氖氦氣原料通過(guò)第一膜式壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，并將壓縮后的原料與氧氣混合，并在混合后通過(guò)電加熱器進(jìn)行加熱，并送入催化反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)除氫；

[0049] S2：將除氫后的氣體通過(guò)水冷卻器進(jìn)行冷卻，經(jīng)過(guò)氣液分離器分離出氣體中的冷凝水，然后使用分子篩吸附器去除氣體中殘留的水分；

[0050] S3：干燥后的氣體經(jīng)過(guò)第一緩沖器緩沖后，進(jìn)入冷卻罐中的冷凝換熱器換熱預(yù)冷，同時(shí)氣體與液氮換熱，使氣體中的氮組分冷凝除氮，冷凝的液氮進(jìn)行回收；

[0051] S4：除氮后的氣體進(jìn)入杜瓦罐中經(jīng)過(guò)吸附柱進(jìn)行吸附去除殘留的氮組分；然后將氣體通過(guò)第一蒸發(fā)器復(fù)熱，經(jīng)過(guò)第二緩沖器的緩沖，緩沖后通過(guò)第二膜式壓縮機(jī)增壓進(jìn)入

高真空儲(chǔ)罐；

[0052] S5：進(jìn)入高真空儲(chǔ)罐的氣體首先通過(guò)高壓一級(jí)換熱器進(jìn)行冷卻，再通過(guò)氮吸附換熱器降溫，然后經(jīng)高壓二級(jí)換熱器冷卻、由節(jié)流閥減壓，同時(shí)利用制冷劑的一級(jí)冷頭冷卻，

然后進(jìn)入精餾塔，塔頂氣體經(jīng)過(guò)氖氣復(fù)熱換熱器后送入粗氖氦蒸發(fā)器，塔頂氣體經(jīng)液氮進(jìn)

一步冷凝進(jìn)入第二氣液分離器進(jìn)行氣液分離，利用制冷機(jī)的二級(jí)冷頭持續(xù)冷凝氖氦混合物

中的氖組分，氦氣作為氣體送出，液體混合物送入精餾塔；

[0053] S6：液體混合物經(jīng)精餾塔精餾在塔里獲得液氖，將液氖氣化送出，塔頂未精餾完全的氖氦氣回收，氖氣通過(guò)第二蒸發(fā)器復(fù)熱進(jìn)入第三緩沖器緩沖，然后通過(guò)第三膜式壓縮機(jī)

進(jìn)行增壓充裝進(jìn)行充裝瓶。

[0054] 根據(jù)上述技術(shù)方案，在此詳細(xì)描述氖氣的提純工藝；[0055] 原理儲(chǔ)罐中的原料粗氖氦氣來(lái)自于粗氖氦提取設(shè)備，其主要組成成分為氮?dú)猓?，氖氣，以及氫氣，先由第一膜式壓縮機(jī)壓縮；然后進(jìn)入催化反應(yīng)器，粗氖氦氣與鋼瓶提供

的氧氣混合，并經(jīng)電加熱器加熱后，通過(guò)反應(yīng)去除氫組分；出催化反應(yīng)器后經(jīng)水冷卻器進(jìn)行

冷卻，并在第一氣液分離器中將大部分冷凝水分離；氣體中殘留的水分由干燥系統(tǒng)中的分

子篩吸附器去除。

[0056] 干燥后的氖氦氣經(jīng)過(guò)第一緩沖器緩沖后在冷凝換熱器中與液氮蒸汽換熱預(yù)冷，然后送入帶有液氮的冷卻罐內(nèi)，且在氣相空間持續(xù)抽真空(通過(guò)第一真空泵進(jìn)行)，保持罐內(nèi)

壓力為，使負(fù)壓液氮溫度降至超低溫；抽出的液氮蒸汽作為冷源；冷凝換熱器和第一氣液分

離器均浸泡在液氮中，同時(shí)氖氦氣與負(fù)壓液氮換熱，使大部分氮組分冷凝，分離得到富集的

氖氦氣送出，進(jìn)入后續(xù)流程，冷凝的液氮?jiǎng)t送入粗氖氦塔回收。

[0057] 富集的氖氦氣進(jìn)入杜瓦罐，杜瓦罐中同樣存有負(fù)壓液氮，每只杜瓦中浸有四只吸附柱，其中吸附劑為活性炭；將氖氦氣中殘留的氮組分吸附去除；經(jīng)過(guò)吸附凈化去除氮組分

的氖氦氣經(jīng)第一蒸發(fā)器復(fù)熱后，進(jìn)入第二緩沖器，再穩(wěn)定進(jìn)入第二膜式壓縮機(jī)，增壓后送入

高真空儲(chǔ)罐。

[0058] 高真空儲(chǔ)罐內(nèi)集成了高壓一級(jí)換熱器、高壓二級(jí)換熱器、氮吸附換熱器、氖氣復(fù)熱換熱器、精餾塔及精氖氦蒸發(fā)器、第二氣液分離器，以及制冷機(jī)等設(shè)備；氖氦氣經(jīng)高壓一級(jí)

換熱器冷卻，再通過(guò)氮吸附換熱器降溫，同時(shí)還可進(jìn)一步避免氮組分的積聚，經(jīng)高壓二級(jí)換

熱器冷，由節(jié)流閥減壓，同時(shí)利用制冷機(jī)一級(jí)冷頭冷量冷卻，進(jìn)入精餾塔精餾，經(jīng)過(guò)氖氣復(fù)

熱換熱器后送入粗氖氦蒸發(fā)器，被塔頂氣體進(jìn)入第二氣液分離器，利用制冷機(jī)二級(jí)冷頭冷

量使氖氦混合物中的氖組分持續(xù)冷凝，氦氣作為產(chǎn)品送出；液體混合物則節(jié)流后送入精餾

塔做回流液，經(jīng)塔內(nèi)精餾在塔底獲得產(chǎn)品液氖，液氖經(jīng)氣化后作為產(chǎn)品送出；塔頂抽出不合

格的氖氦氣依次經(jīng)過(guò)復(fù)熱至常溫后返回氖氦氣膜壓機(jī)入口回收，重新進(jìn)行提純。

[0059] 氖氣產(chǎn)品經(jīng)第二蒸發(fā)器復(fù)熱后，減壓送入第三緩沖器，再穩(wěn)定進(jìn)入第三膜式壓縮機(jī)增壓然后充裝到充裝瓶?jī)?nèi)儲(chǔ)存；此外，氦氣產(chǎn)品經(jīng)空浴式汽化器復(fù)熱后，減壓至送入緩沖

裝置，再穩(wěn)定進(jìn)入膜式壓縮機(jī)增壓然后進(jìn)入灌充排系統(tǒng)充瓶。

[0060] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。