Способ очистки гелия Советский патент 1989 года по МПК F25J1/02 

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к низкотемпературным способам очистки гелия от примесей.

Целью изобретения является повышение экономичности путем снижения энергозатрат.

На чертеже представлена схема установки, в котороЛ реализуется способ очистки гелия.

Установка содержит криостат 1 со ступенями очистки 2-4, теплоизолирующую полость 5, адсорбер 6, фильтр 7, дроссель 8, вентили 9 и 10, датчики температуры 11, линии вакуумирова- ния 12-15, охлаждаемую полость 16.

Способ осуществляют следующим образом.

Гелий, поступающий в криостат 1, очищают от примесей в нескольких ступенях очистки 2-4 при различных температурах и в адсорбере 6, охлаждаемой жидким криоагентом. Снятие теплопритоков и поддержание вакуума в криостате 1 обеспечивается теплоизолирующей полостью 5, которая охлаждается жидким криоагентом, например азотом, подаваемы через вентиль 9. Улдкий азот предварительно охлаждают, а в полости 5 используют указанное охлаждение, не доводя азот до испарения, и выводят его при температуре насьпцения. Это обеспечивает надежную защиту криостата 1 от внешних теплопритоков, что особенно важн при очистке ца уровне температуры С4,2 К. После полости 5 жидкий азот дросселируют вентилем 10 до атмосфе{) ного давления, разделяют пар и жидкость, подают на охлаждение адсорбера 6, откуда пары отводят через ступень 2. Благодаря этоьгу азот кипит при низкой температуре, за счет чего повьпиается сорбционная емкость сорбента. В ступени 4 криоагентом является жидкий гелий при температуре ,2 К, при которой обеспечивается высокая степень очистки от водорода. После отработки ступеней очистки осуществляют их регенерацию и подготовку к работе. При этом ступени отогревают. Первоначально отсекают подачу гелия в ступени очистки. Отогрев ступеней начинают одновременно. Сливают жидкий криоагент из ступени 4 и полости 16. Сброс давления газа осуществляют замедленно в направлени движения очищаемого потока из трубо

0

5

0

5

0

5

0

5

провода выход гелия или из линии 14. При этом теплый газ, последовательно проходя ступени очистки, переносит тепло на холодный конец, частично отогревая ступени. После полного сброса давления газа ступени отсоединяют друг от друга и выдерживают во времени, в течение которого измеряют температуру датчиком 11 температуры холодного конца каждой ступени. При ее значении, равном температуре фазового перехода смеси при атмосферном давлении, ступени ваку- умируют по линиям 13 и 14 со стороны холодного конца до остаточного давления. При этом отогрев ступеней осуществляется за счет теплопроводности по металлу от теплого конца к холодному, а при вакуумировании переносом тепла с газом.

При температуре фазового перехода при атмосферном давлении кристаллические примеси неона, водорода начинают испаряться, а при понижении давления остатки вымороженных примесей мгновенно испаряются.

После вакуумирования ступеней очистки их заполняют чистым гелием. Жидкий гелий заливают в ступень очистки 4 и через вентиль 10 испарившимся гелием заполняют ступени очистки 2, 3 и 4. Это позволяет провести частичное охлаждение ступеней и предотвращает загрязнение неохлажденного адсорбента в адсорбере 6. Окончательное охлаждение ступеней очистки до рабочей температуры осуществляют, доливая жидкий криоагент, и подают основной поток гелия на очистку, при этом следят за чистотой гелия на выходе из криостата 1 .

Формула изобретения

Способ очистки гелия путем его подачи в многоступенчатый криостат с теплоизолирующей полостью и в адсорбер, охлаждаемый жидким криоагентом, выделения примесей, регенерации ступеней с отогревом, вакууми- рованием и последующим повышением давления, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности путем снижения энергозатрат, жидкий криоагент перед подачей в адсорбер охлаждают и направляют в теплоизолирующую полость криостата.

51529023

затем дросселируют до атмосферногопеней, а вакуумирование этой ступени давления и отделяют пары, а отогревпроводят со стороны ее холодного кон- ступеней проводят путем сниженияца при его температуре, равной тем- давления в направлении движения ге-пературе фазового перехода примеси ЛИЯ, после чего ступени отключаютпри атмосферном давлении, при этом одну от другой и измеряют темпера-повышение давления в ступенях осу- туру холодного конца одной из сту-ществляют очищенным гелием.

Изобретение относится к низкотемпературной очистке газов от примесей и может найти применение в химической промышленности. Целью изобретения является повышение экономичности путем снижения энергозатрат. Цель достигается тем, что жидкий криоагент перед подачей в адсорбер 6 охлаждают, направляют в теплоизолирующую полость 5 криостата 1, дросселируют до атмосферного давления и отделяют пары, а отогрев ступеней проводят одновременно путем снижения давления газа в направлении движения очищаемого потока, затем ступени отсоединяют друг от друга и выдерживают во времени по крайней мере одну ступень. При этом замеряют температуру холодного конца и при достижении температуры фазового перехода примеси при атмосферном давлении вакуумируют со стороны холодного конца, а повышение давления в ступенях после вакуумирования осуществляют очищенным гелием, что позволяет уменьшить время регенерации ступеней очистки. 1 ил.