一種氣體反應(yīng)釜系統(tǒng)及其氣體的純化裝置的制作方法

本實(shí)用新型涉及氣體合成裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)，是涉及一種氣體反應(yīng)釜系統(tǒng)及其氣體的純化裝置。

背景技術(shù)：

在制備六氟磷酸鋰的工藝中，五氟化磷氣體是合成六氟磷酸鋰所需的目標(biāo)氣體。在合成五氟化磷氣體的過(guò)程中，總是會(huì)伴隨一些雜氣的產(chǎn)生，這些雜氣的存在對(duì)六氟磷酸鋰后期的合成及冷凍結(jié)晶及最終產(chǎn)品質(zhì)量純度均有較大的影響。

因此，如何提供一種氣體的純化裝置，除去雜質(zhì)以得到純凈的目標(biāo)氣體，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種氣體的純化裝置，除去雜質(zhì)以得到純凈的目標(biāo)氣體。本實(shí)用新型還提供了一種具有上述純化裝置的氣體反應(yīng)釜系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：

一種氣體的純化裝置，用于對(duì)含有雜質(zhì)氣體的目標(biāo)氣體純化，其包括：

具有氣體進(jìn)口的氣體壓縮機(jī)組，所述氣體壓縮機(jī)組對(duì)待處理氣體壓縮增壓；

熱交換器組，所述熱交換器組的輸入端與所述氣體壓縮機(jī)組的氣體出口連接，所述雜質(zhì)氣體的液化溫度為第一預(yù)設(shè)溫度，所述目標(biāo)氣體的液化溫度為第二預(yù)設(shè)溫度，當(dāng)所述第一預(yù)設(shè)溫度大于所述第二預(yù)設(shè)溫度時(shí)，所述熱交換器組設(shè)定的溫度為小于等于所述第一預(yù)設(shè)溫度大于所述第二預(yù)設(shè)溫度；當(dāng)所述第一預(yù)設(shè)溫度小于所述第二預(yù)設(shè)溫度時(shí)，所述熱交換器組設(shè)定的溫度為小于等于所述第二預(yù)設(shè)溫度大于所述第一預(yù)設(shè)溫度；

與所述熱交換器組的輸出端連接的雜質(zhì)收集器和氣體儲(chǔ)氣裝置。

優(yōu)選地，上述的純化裝置中，還包括水冷熱交換器，所述水冷熱交換器的入口與所述氣體壓縮機(jī)組的氣體出口連接，所述水冷熱交換器的出口與所述熱交換器組的輸入端連接。

優(yōu)選地，上述的純化裝置中，還包括檢測(cè)所述水冷熱交換器的出口處氣體壓力的壓力傳感器。

優(yōu)選地，上述的純化裝置中，還包括回溫?zé)峤粨Q器，所述回溫?zé)峤粨Q器的進(jìn)氣口與所述熱交換器組的輸出端連接，所述回溫?zé)峤粨Q器的出氣口與所述氣體儲(chǔ)氣裝置連接。

優(yōu)選地，上述的純化裝置中，所述回溫?zé)峤粨Q器與所述熱交換器組之間的連接管道上具有節(jié)流閥。

優(yōu)選地，上述的純化裝置中，所述回溫?zé)峤粨Q器和所述熱交換器組所需熱交換介質(zhì)均通過(guò)制冷壓縮機(jī)提供。

優(yōu)選地，上述的純化裝置中，所述回溫?zé)峤粨Q器的熱交換介質(zhì)為待處理氣體。

優(yōu)選地，上述的純化裝置中，所述熱交換器組包括多個(gè)熱交換器，且不同的所述熱交換器對(duì)應(yīng)不同雜質(zhì)氣體液化的溫度。

優(yōu)選地，上述的純化裝置中，還包括檢測(cè)所述熱交換器組的第一輸出端的溫度的溫度傳感器。

一種氣體反應(yīng)釜系統(tǒng)，包括反應(yīng)釜和氣體的純化裝置，其中，所述氣體的純化裝置為上述任一項(xiàng)所述的純化裝置，且所述氣體壓縮機(jī)組的氣體進(jìn)口與所述反應(yīng)釜的氣體出口連接。

經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種氣體的純化裝置，用于對(duì)含有雜質(zhì)氣體的目標(biāo)氣體純化，其包括氣體壓縮機(jī)組、熱交換器組和雜質(zhì)收集器以及氣體儲(chǔ)氣裝置。由于每種物質(zhì)液化或氣體的溫度和壓力不同，在此原理下本申請(qǐng)中設(shè)置的氣體壓縮機(jī)組對(duì)待處理氣體壓縮增壓后輸送給熱交換器組；當(dāng)雜質(zhì)氣體的液化溫度即第一預(yù)設(shè)溫度大于目標(biāo)氣體的液化溫度即第二液化溫度時(shí)，熱交換器組設(shè)定的溫度則為小于等于第一預(yù)設(shè)溫度大于第二預(yù)設(shè)溫度，而當(dāng)?shù)谝活A(yù)設(shè)溫度小于第二預(yù)設(shè)溫度時(shí)，熱交換器組設(shè)定的溫度為小于等于第二預(yù)設(shè)溫度大于第一預(yù)設(shè)溫度；根據(jù)所需純化氣體和雜質(zhì)氣體的液化溫度差異，選擇性的冷凝液化雜質(zhì)氣體或目標(biāo)氣體，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)雜質(zhì)氣體和目標(biāo)氣體的分離，達(dá)到對(duì)目標(biāo)氣體純化的目的。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(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實(shí)用新型的實(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)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的氣體的純化裝置的連接結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型的核心是提供一種氣體的純化裝置，除去雜質(zhì)以得到純凈的目標(biāo)氣體。本實(shí)用新型的另一核心是提供了一種具有上述純化裝置的氣體反應(yīng)釜系統(tǒng)。

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(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)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

如圖1所示，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種氣體的純化裝置，用于對(duì)含有雜質(zhì)氣體的目標(biāo)氣體純化，其包括氣體壓縮機(jī)組1、熱交換器組3和雜質(zhì)收集器4以及氣體儲(chǔ)氣裝置6。由于每種物質(zhì)液化或氣體的溫度和壓力不同，在此原理下本申請(qǐng)中設(shè)置的氣體壓縮機(jī)組1對(duì)待處理氣體壓縮增壓后輸送給熱交換器組3；當(dāng)雜質(zhì)氣體的液化溫度即第一預(yù)設(shè)溫度大于目標(biāo)氣體的液化溫度即第二液化溫度時(shí)，熱交換器組3設(shè)定的溫度則為小于等于第一預(yù)設(shè)溫度大于第二預(yù)設(shè)溫度，而當(dāng)?shù)谝活A(yù)設(shè)溫度小于第二預(yù)設(shè)溫度時(shí)，熱交換器組3設(shè)定的溫度為小于等于第二預(yù)設(shè)溫度大于第一預(yù)設(shè)溫度；根據(jù)所需純化氣體和雜質(zhì)氣體的液化溫度差異，選擇性的冷凝液化雜質(zhì)氣體或目標(biāo)氣體，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)雜質(zhì)氣體和目標(biāo)氣體的分離，達(dá)到對(duì)目標(biāo)氣體純化的目的。

具體的實(shí)施例中，該純化裝置還包括水冷熱交換器2，該水冷熱交換器2的入口與氣體壓縮機(jī)組1的氣體出口連接，而水冷熱交換器2的出口與熱交換器組3的輸入端連接，即氣體壓縮機(jī)組1與熱交換器組3之間設(shè)置有水冷熱交換器2。由于待處理氣體經(jīng)氣體壓縮機(jī)1壓縮后，壓力變大使得待處理氣體的溫度升高，即經(jīng)過(guò)氣體壓縮機(jī)1后得到的是高溫高壓氣體。為了降低后續(xù)熱交換器組3的工作負(fù)荷，在進(jìn)入熱交換器組3之前先對(duì)壓縮后的氣體進(jìn)行了水冷降溫，以得到低溫高壓氣體。即待處理氣體被氣體壓縮機(jī)1壓縮后，經(jīng)水冷熱交換器2降溫，成為低溫高壓的氣體。對(duì)于水冷熱交換器2的溫度可根據(jù)不同的需要進(jìn)行設(shè)定本申請(qǐng)不做具體限定。

優(yōu)選地，該純化裝置還包括檢測(cè)水冷熱交換器2的出口處氣體壓力的壓力傳感器。通過(guò)壓力傳感器檢測(cè)到的壓力可得到經(jīng)過(guò)水冷熱交換器2后的氣體壓力，以保證后續(xù)雜質(zhì)氣體狀態(tài)變化所需的壓力。具體地，該壓力傳感器與控制系統(tǒng)信號(hào)連接，當(dāng)壓力傳感器檢測(cè)到的壓力值與預(yù)設(shè)值不同時(shí)，可通過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)氣體壓縮機(jī)組1和水冷熱交換器2進(jìn)行調(diào)整，以保證經(jīng)過(guò)水冷熱交換后的氣體壓力值為預(yù)設(shè)值。通過(guò)壓力傳感器和控制系統(tǒng)的信號(hào)連接，可實(shí)現(xiàn)裝置的智能化。選擇合適的壓力和溫度，可對(duì)不同性質(zhì)的氣體進(jìn)行純化操作，可提高該純化裝置使用的靈活性。

進(jìn)一步的實(shí)施例中，該純化裝置還包括回溫?zé)峤粨Q器7，該回溫?zé)峤粨Q器7的進(jìn)氣口與熱交換器組3的輸出端連接，而回溫?zé)峤粨Q器7的出氣口與氣體儲(chǔ)氣裝置6連接，即熱交換器組3的輸出端與氣體儲(chǔ)氣裝置6之間設(shè)置有回溫?zé)峤粨Q器7。經(jīng)過(guò)熱交換器組3之后的氣液混合物質(zhì)經(jīng)過(guò)雜質(zhì)收集器4液體保留在雜質(zhì)收集器4中，而純化后的氣體則通過(guò)雜質(zhì)收集器4上端的出口排入氣體儲(chǔ)氣裝置6。由于經(jīng)過(guò)熱交換器組3后的目標(biāo)氣體的溫度較低，不利于直接儲(chǔ)存，因此，通過(guò)回溫?zé)峤粨Q器7對(duì)經(jīng)過(guò)純化后的氣體進(jìn)行升溫處理，以達(dá)到要求溫度。

為了防止純化后的目標(biāo)氣體攜帶固化或液化的雜質(zhì)排入回溫?zé)峤粨Q器7，本申請(qǐng)中在回溫?zé)峤粨Q器7與熱交換器組3之間的連接管道上設(shè)置了節(jié)流閥5。更進(jìn)一步的實(shí)施例中，該回溫?zé)峤粨Q器7和熱交換器組3均通過(guò)制冷壓縮機(jī)8提供冷量，即回溫?zé)峤粨Q器7和熱交換器組3所需的熱交換介質(zhì)均由制冷壓縮機(jī)8提供。此次僅提供了一種具體的提供冷量的方式，本申請(qǐng)限定但并不僅限定于此種方式，只要能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)回溫?zé)峤粨Q器7和熱交換器組3提供冷量的方式均在保護(hù)范圍內(nèi)。

為了降低能源消耗，還可將回溫?zé)峤粨Q器7的熱交換介質(zhì)設(shè)置為待處理氣體，經(jīng)過(guò)熱交換器組3制冷后得到的純化的目標(biāo)氣體的溫度較低，而待處理氣體需要較低的溫度，因此，將待處理氣體設(shè)定為換熱介質(zhì)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)純化后的目標(biāo)氣體的回溫還可降低待處理氣體的溫度，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)冷量的回收，降低了能源消耗。

在實(shí)際中，可根據(jù)雜質(zhì)的數(shù)量和種類設(shè)置不同個(gè)數(shù)的熱交換器，即熱交換器組3可包括多個(gè)熱交換器，并且不同的熱交換器對(duì)應(yīng)不同雜質(zhì)氣體液化或固化的溫度。本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解的是，在設(shè)定溫度下，可能有些雜質(zhì)為固態(tài)有些雜質(zhì)為液態(tài)，這樣可在同一個(gè)熱交換器內(nèi)實(shí)現(xiàn)回收。

為了進(jìn)一步優(yōu)化上述技術(shù)方案，該純化裝置還包括用于檢測(cè)熱交換器組3的第一輸出端溫度的溫度傳感器，并且該溫度傳感器與控制系統(tǒng)信號(hào)連接。具體地，通過(guò)溫度傳感器可實(shí)現(xiàn)對(duì)經(jīng)過(guò)熱交換器組后雜質(zhì)溫度進(jìn)行檢測(cè)，以防止溫度變化而導(dǎo)致雜質(zhì)變化為氣體，重新與純化后的目標(biāo)氣體混合。該處的溫度需要根據(jù)不同的雜質(zhì)進(jìn)行設(shè)定，對(duì)于具體的溫度在此不做具體限定。

在此氣體純化裝置的實(shí)際應(yīng)用中，以目標(biāo)氣體是五氟化磷為例，五氟化磷氣體常溫下，液化溫度為-84度，雜氣為微量POF3、PCl2F3、PClF4這些雜質(zhì)氣體，在壓力0.5MPa、-10℃的溫度條件下，全部被液化，經(jīng)積液器收集；在此溫度條件下五氟化磷氣體需加壓到2.5MPa才能被液化。由此完成了五氟化磷氣體的純化除雜目的。

若在同一壓力下，可通過(guò)溫度的不同進(jìn)行設(shè)定，即若雜質(zhì)氣體的液化溫度較高，而目標(biāo)氣體的液化溫度較低時(shí)，則可將熱交換器3的溫度設(shè)定為雜質(zhì)氣體的液化溫度，此時(shí)雜質(zhì)氣體液化，而目標(biāo)氣體還為氣態(tài)，實(shí)現(xiàn)分離。對(duì)于多種雜質(zhì)的可不斷重復(fù)上述過(guò)程，每次去除一種雜質(zhì)氣體，直至得到目標(biāo)氣體。而若雜質(zhì)氣體的液化溫度較低，而目標(biāo)氣體的液化溫度較高時(shí)，則可將熱交換器3的溫度設(shè)定為目標(biāo)氣體液化的溫度，而此時(shí)雜質(zhì)氣體為氣態(tài)，實(shí)現(xiàn)分離。

本申請(qǐng)中的氣體純化裝置的原理是：利用氣體在不同壓力和溫度條件下理化性質(zhì)的差異，通過(guò)控制氣體壓力和冷凝溫度的方式對(duì)氣體進(jìn)行純化。所有過(guò)程均在密閉的容器和管道中進(jìn)行，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響。

此外，本申請(qǐng)還公開(kāi)了一種氣體反應(yīng)釜系統(tǒng)，包括反應(yīng)釜和氣體的純化裝置，其中，該氣體的純化裝置為如上述實(shí)施例中公開(kāi)的純化裝置，因此，具有該純化裝置的氣體反應(yīng)釜系統(tǒng)也具有上述所有技術(shù)效果，在此不再一一贅述。具體地，該氣體壓縮機(jī)組1的氣體進(jìn)口與反應(yīng)釜的氣體出口連接。

本說(shuō)明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見(jiàn)即可。

對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。