本技術(shù)涉及低溫制冷及吸附，特別涉及一種痕量雜質(zhì)純化系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、進(jìn)入二十世紀(jì)以來，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步帶來了低溫超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展。低溫超導(dǎo)技術(shù)離不開大型氦低溫系統(tǒng)，兩者相輔相成，相互促進(jìn)。在這些大型氦低溫系統(tǒng)中，為了保障系統(tǒng)的可靠運(yùn)轉(zhuǎn)，氦氣的純度是一個(gè)重要因素。因此在氦低溫系統(tǒng)中，一般設(shè)置80k和10k吸附器，用于吸附高純氦氣中痕量的氮、氧、氬、氫以及氖等雜質(zhì)氣體。吸附器吸附雜質(zhì)氣體飽和后，為了保障大型氦低溫系統(tǒng)后續(xù)連續(xù)的運(yùn)行，非常有必要對吸附器進(jìn)行吸附質(zhì)的活化再生。

2、在傳統(tǒng)的大型氦低溫系統(tǒng)中特別是低溫制冷系統(tǒng)一般采用閉式循環(huán)，對于液化系統(tǒng)一般采用開式循環(huán)。在閉式循環(huán)中，系統(tǒng)經(jīng)過純化后，循環(huán)介質(zhì)氦氣中其他雜質(zhì)幾乎可以忽略不計(jì)，對于長期運(yùn)行的氦制冷系統(tǒng)，單個(gè)的純化系統(tǒng)(吸附器)可以滿足要求，可以不采用切換式，并且可以將純化系統(tǒng)的再生安排在整個(gè)系統(tǒng)大修時(shí)進(jìn)行。因此不存在純化系統(tǒng)純化再生的自動(dòng)控制問題。對于長期連續(xù)運(yùn)行的開式循環(huán)，需要不斷的補(bǔ)充滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求的高純氦氣，切換式的痕量雜質(zhì)純化及純化系統(tǒng)(吸附器)雖然必不可少，但是可以將吸附器再生安排在系統(tǒng)大修時(shí)，或者偶爾在線運(yùn)行時(shí)進(jìn)行吸附器的手動(dòng)再生，不涉及自動(dòng)控制的情形。在天然氣提氦工程中，來自精制車間的高純氦氣時(shí)有不滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求的情況，在連續(xù)進(jìn)行的自動(dòng)化程度高的天然氣提氦工程中，切換式痕量雜質(zhì)純化及純化系統(tǒng)(吸附器)再生的自動(dòng)控制系統(tǒng)就顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于此，有必要針對當(dāng)前的痕量雜質(zhì)純化及純化系統(tǒng)(吸附器)再生的自動(dòng)控制程度化較低的技術(shù)問題，提供一種可以實(shí)現(xiàn)大型氦低溫系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行的自動(dòng)化的痕量雜質(zhì)純化系統(tǒng)。

2、為解決上述問題，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案：

3、本實(shí)用新型目的之一，提供了一種痕量雜質(zhì)純化系統(tǒng)，包括：

4、第一吸附器(ad1)、第二吸附器(ad2)、設(shè)置于所述第一吸附器(ad1)進(jìn)氣口的第二氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(cv04)、設(shè)置于所述第一吸附器(ad1)出氣口的第三氣動(dòng)開關(guān)閥(cv05)、設(shè)置于所述第二吸附器(ad2)進(jìn)氣口的第三氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(cv06)、設(shè)置于所述第二吸附器(ad2)出氣口的第四氣動(dòng)開關(guān)閥(cv07)、第一氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(cv01)、第二氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(cv04)、第三氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(cv06)、第四氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(cv10)、第五氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(cv11)、第一氣動(dòng)開關(guān)閥(cv02)、第二氣動(dòng)開關(guān)閥(cv03)、第三氣動(dòng)開關(guān)閥(cv05)、第四氣動(dòng)開關(guān)閥(cv07)、第五氣動(dòng)開關(guān)閥(cv08)、第六氣動(dòng)開關(guān)閥(cv09)、所述第四氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(cv10)一端連接有真空泵另一端連接所述第三換熱器(hex03)用于通過所述真空泵進(jìn)行真空抽??；

5、所述第一吸附器(ad1)純化時(shí)，氦氣經(jīng)過所述第二氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(cv04)、所述第一吸附器(ad1)以及第三氣動(dòng)開關(guān)閥(cv05)，所述第一吸附器(ad1)再生時(shí)，所述第二氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(cv04)以及第三氣動(dòng)開關(guān)閥(cv05)關(guān)閉，高壓常溫氦氣經(jīng)過所述第一氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(cv01)及所述第二氣動(dòng)開關(guān)閥(cv03)進(jìn)入所述第一換熱器(hex01)，經(jīng)所述第一換熱器(hex01)換熱后，進(jìn)入到氦低溫系統(tǒng)低壓管道。第一吸附器(ad1)內(nèi)的低溫高壓氦氣經(jīng)所述第六氣動(dòng)開關(guān)閥(cv09)進(jìn)入所述第三換熱器(hex03)，再經(jīng)過所述第五氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(cv11)進(jìn)入到所述氦氣回收氣囊，所述第四氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(cv10)一端連接有所述真空泵另一端連接所述第三換熱器(hex03)用于通過所述真空泵進(jìn)行真空抽?。?/p>

6、所述第二吸附器(ad2)純化時(shí)，氦氣經(jīng)過所述第三氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(cv06)、所述第二吸附器(ad2)以及所述第四氣動(dòng)開關(guān)閥(cv07)，所述第二吸附器(ad2)再生時(shí)，所述第三氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(cv06)以及所述第四氣動(dòng)開關(guān)閥(cv07)關(guān)閉，高壓常溫氦氣經(jīng)過所述第一氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(cv01)及所述第一氣動(dòng)開關(guān)閥(cv02)進(jìn)入所述第二換熱器(hex02)，經(jīng)所述第二換熱器(hex02)換熱后，進(jìn)入到氦低溫系統(tǒng)低壓管道。第二吸附器(ad2)內(nèi)的低溫高壓氦氣經(jīng)所述第五氣動(dòng)開關(guān)閥(cv08)進(jìn)入所述第三換熱器(hex03)，再經(jīng)過所述第五氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(cv11)進(jìn)入到所述氦氣回收氣囊，所述第四氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(cv10)一端連接有所述真空泵另一端連接所述第三換熱器(hex03)用于通過所述真空泵進(jìn)行真空抽取。

7、在其中一些實(shí)施例中，還包括壓縮機(jī)(110)、由多個(gè)依次串聯(lián)的多個(gè)換熱器組成的換熱器組(120)、透平膨脹機(jī)組(130)及液氦杜瓦(140)，所述壓縮機(jī)(110)一端通過管道連接所述換熱器組(120)的一端，所述壓縮機(jī)(110)的另一端通過管道連接液氦杜瓦(140)，所述液氦杜瓦(140)通過管道連接所述換熱器組(120)的另一端，所述管道上設(shè)置有所述透平膨脹機(jī)組(130)。

8、在其中一些實(shí)施例中，所述換熱器組(120)由多個(gè)依次串聯(lián)的多個(gè)換熱器組成的。

9、在其中一些實(shí)施例中，所述透平膨脹機(jī)組(130)由兩個(gè)依次串聯(lián)的透平膨脹機(jī)組成的。

10、在其中一些實(shí)施例中，所述第一吸附器(ad1)及所述第二吸附器(ad2)上分別設(shè)置有第一低溫溫度計(jì)(t1)及第二低溫溫度計(jì)(t2)。

11、在其中一些實(shí)施例中，所述第二氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(cv04)及所述第一吸附器(ad1)之間的管道上還設(shè)置有第一壓力傳感器(p1)。

12、在其中一些實(shí)施例中，所述第三氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(cv06)及所述第二吸附器(ad2)之間的管道上還設(shè)置有第二壓力傳感器(p2)。

13、本實(shí)用新型采用上述技術(shù)方案，其有益效果如下：

14、本實(shí)用新型提供的痕量雜質(zhì)純化系統(tǒng)，所述第一吸附器(ad1)純化時(shí)，氦氣經(jīng)過所述第二氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(cv04)、所述第一吸附器(ad1)以及氣動(dòng)開關(guān)閥(cv05)，所述第一吸附器(ad1)再生時(shí)，所述第二氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(cv04)以及第三氣動(dòng)開關(guān)閥(cv05)關(guān)閉，高壓常溫氦氣經(jīng)過所述第一氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(cv01)及所述第二氣動(dòng)開關(guān)閥(cv03)進(jìn)入所述第一換熱器(hex01)，經(jīng)所述第一換熱器(hex01)換熱后，進(jìn)入到氦低溫系統(tǒng)低壓管道。第一吸附器(ad1)內(nèi)的低溫高壓氦氣再經(jīng)所述第六氣動(dòng)開關(guān)閥(cv09)進(jìn)入所述第三換熱器(hex03)，再經(jīng)過所述第五氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(cv11)進(jìn)入到所述氦氣回收氣囊，所述第四氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(cv10)一端連接有所述真空泵另一端連接所述第三換熱器(hex03)用于通過所述真空泵進(jìn)行真空抽取，按照上述邏輯，當(dāng)?shù)诙狡?ad2)工作，第一吸附器(ad1)再生，如此往復(fù)，實(shí)現(xiàn)痕量雜質(zhì)純化及純化系統(tǒng)(吸附器)再生切換等自動(dòng)控制，可以實(shí)現(xiàn)大型氦低溫系統(tǒng)自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行，提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。吸附器主路部分的低溫氦氣在再生管路設(shè)置汽化器即hex03，從而避免采用電加熱形式的加熱器，避免了用電消耗，提高了系統(tǒng)的可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種痕量雜質(zhì)純化系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的痕量雜質(zhì)純化系統(tǒng)，其特征在于，還包括壓縮機(jī)(110)、由多個(gè)依次串聯(lián)的多個(gè)換熱器組成的換熱器組(120)、透平膨脹機(jī)組(130)及液氦杜瓦(140)，所述壓縮機(jī)(110)一端通過管道連接所述換熱器組(120)的一端，所述壓縮機(jī)(110)的另一端通過管道連接液氦杜瓦(140)，所述液氦杜瓦(140)通過管道連接所述換熱器組(120)的另一端，所述管道上設(shè)置有所述透平膨脹機(jī)組(130)。

3.如權(quán)利要求2所述的痕量雜質(zhì)純化系統(tǒng)，其特征在于，所述換熱器組(120)由多個(gè)依次串聯(lián)的多個(gè)換熱器組成的。

4.如權(quán)利要求2所述的痕量雜質(zhì)純化系統(tǒng)，其特征在于，所述膨脹機(jī)組(130)由兩個(gè)依次串聯(lián)的透平膨脹機(jī)組成。

5.如權(quán)利要求1所述的痕量雜質(zhì)純化系統(tǒng)，其特征在于，所述第一吸附器(ad1)及所述第二吸附器(ad2)上分別設(shè)置有第一低溫溫度計(jì)(t1)及第二低溫溫度計(jì)(t2)。

6.如權(quán)利要求1所述的痕量雜質(zhì)純化系統(tǒng)，其特征在于，所述第二氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(cv04)及所述第一吸附器(ad1)之間的管道上還設(shè)置有第一壓力傳感器(p1)。

7.如權(quán)利要求1所述的痕量雜質(zhì)純化系統(tǒng)，其特征在于，所述第三氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(cv06)及所述第二吸附器(ad2)之間的管道上還設(shè)置有第二壓力傳感器(p2)。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)提供的痕量雜質(zhì)純化系統(tǒng)，第一吸附器純化時(shí)，氦氣經(jīng)過第二氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、第一吸附器以及氣動(dòng)開關(guān)閥，第一吸附器再生時(shí)，第二氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥以及第三氣動(dòng)開關(guān)閥關(guān)閉，高壓常溫氦氣經(jīng)過第一氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥及第二氣動(dòng)開關(guān)閥進(jìn)入第一換熱器，經(jīng)第一換熱器換熱后，進(jìn)入到氦低溫系統(tǒng)低壓管道。第一吸附器內(nèi)的低溫高壓氦氣經(jīng)第六氣動(dòng)開關(guān)閥進(jìn)入第三換熱器，再經(jīng)過第五氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)入到氦氣回收氣囊，所述真空泵進(jìn)行真空抽取，按照上述邏輯，當(dāng)?shù)诙狡鞴ぷ鳎谝晃狡髟偕?，如此往?fù)，實(shí)現(xiàn)痕量雜質(zhì)純化及純化系統(tǒng)再生切換等自動(dòng)控制，可以實(shí)現(xiàn)大型氦低溫系統(tǒng)自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行，提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。

技術(shù)研發(fā)人員：王炳明,李正宇,周剛,劉立強(qiáng),龔領(lǐng)會(huì)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所
技術(shù)研發(fā)日：20240227
技術(shù)公布日：2024/12/19