一種氫氦混合氣體分離與回收裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種氫氦混合氣體分離與回收裝置，其特點是：所述裝置中的高濃度氫氦混合氣體與膜分離器連接，膜分離器分別與低溫吸附床、氫氣儲罐連接；中等濃度氫氦混合氣體與低溫吸附床連接，低溫吸附床分別與膜分離器、催化氧化床、氦氣儲罐連接，催化氧化床分別與氦氣儲罐和水儲罐連接；低濃度氫氦混合氣體與催化氧化床連接，催化氧化床分別與氦氣儲罐和水儲罐連接。采用本實用新型的裝置，能夠實現(xiàn)不同體積濃度的氫氦混合氣體的分離與回收。
【專利說明】-種氨氨混合氣體分離與回收裝置

【技術領域】
[0001] 本實用新型設及一種氨氮混合氣體分離與回收裝置。

【背景技術】
[0002] 隨著人類的發(fā)展，能源短缺已日趨嚴重，為了彌補能源的不足，核能開發(fā)已經(jīng)成為 全人類迫在眉睫的任務。無論是傳統(tǒng)的重水堆重水升級、還是聚變堆中気氣燃料循環(huán)過程， 都設及到氨同位素的分離與回收。在該些過程中，氨同位素通常與載帶氣體混合在一起，而 通常用到的載帶氣體為氮等惰性氣體。
[0003] 近幾十年來，科技工作者在氨同位素回收技術、氨同位素與惰性氣體的分離技術 方面開展了大量的工作，尤其在低溫冷井、低溫吸附、催化氧化法、膜分離、低溫冷凝、變壓 吸附及金屬床氧化吸附等處理技術方面進行了大量的理論和實驗研究工作。低溫冷阱主要 用來處理W 〇2〇的形式存在的氨同位素，比如含少量水的氨同位素混合氣的預處理。低溫 吸附法由于其對氨同位素的處理量較大，回收率高、受雜質氣體影響小及容易再生等優(yōu)點， 經(jīng)常被用來做大流量單質氨同位素的凈化與回收，但解吸出的氨同位素純度不高。催化氧 化法使用的是化學方法除氨，去除氨同位素徹底，處理量大，因此常被用來做含極少氨同位 素的尾氣處理、手套箱除氣及環(huán)境除氨或去氣，但處理氨同位素濃度高的氣體不合適，而且 產(chǎn)物是W化0形式存在的氨同位素，如果含氣，則毒性會比氣態(tài)的化大幾個數(shù)量級。膜分離 由于其分離步驟簡單，可W用來分離氨與其它雜質氣體，是回收氨同位素的有效手段，但膜 分離對氨分壓有一定的要求，氨分壓低于一定水平，其回收率下降明顯，而且通過膜分離很 難獲得高純的惰性氣體。低溫冷凝吸附法具有自動化程度高，能得到高純度的氨氣，操作簡 便等優(yōu)點，但由于液氨的出現(xiàn)使得安全性降低，另外不同濃度的原料氣進氣點很難掌握。金 屬吸附床對氨的吸收容量比低溫吸附法的容量大，但由于同位素效應明顯，對氣的吸附較 ?。涣硗馕酱残枰谳^高的溫度下才能放出被吸附的氨同位素。同位素交換法吸附氣量 較大，但為了放氣必須進行第二次同位素交換。變壓吸附法處理后氨的純度高，但處理量較 小。
[0004] 綜上所述，使用單一技術進行氨的處理總存在或多或少的缺點或不足，到目前為 止，沒有看到一種使用單一技術的裝置能夠將氨-惰性氣體混合氣處理后同時獲得高純惰 性氣體、高純氨。


【發(fā)明內容】

[0005] 本實用新型要解決的技術問題是提供一種氨氮混合氣體分離與回收裝置。
[0006] 本實用新型的氨氮混合氣體分離與回收裝置，其特點是；所述裝置中的高濃度氨 氮混合氣體與膜分離器連接，膜分離器分別與低溫吸附床、氨氣儲罐連接；中等濃度氨氮混 合氣體與低溫吸附床連接，低溫吸附床分別與膜分離器、催化氧化床、氮氣儲罐連接；低濃 度氨氮混合氣體與催化氧化床連接，催化氧化床分別與氮氣儲罐和水儲罐連接。
[0007] 所述膜分離器采用金屬合金膜。
[000引所述低溫吸附床采用5A分子篩。
[0009] 所述催化氧化床采用氧化銅或氧化銀。
[0010] 高濃度氨氮混合氣體中的氨氣體積百分比濃度大于90% ;中等濃度氨氮混合氣體 中的氨氣體積百分比濃度為0. 1%、〇% ;低濃度氨氮混合氣體中的氨氣體積百分比濃度低 于 0. 1〇/〇。
[0011] 本實用新型公開了一種氨氮混合氣體分離與回收裝置，該裝置主要由膜分離器、 低溫吸附床和催化氧化床組合而成。本實用新型綜合了幾種氨同位素回收裝置的優(yōu)點，經(jīng) 合理級聯(lián)，形成了一種新的組合裝置，可W實現(xiàn)任意氨同位素濃度的氨-氮混合氣的分離， 獲得氨同位素的高效回收，并獲得純度大于99%的氨同位素氣體和純度大于99. 999%的氮 氣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1為本實用新型的氨氮混合氣體分離與回收裝置的結構框圖。

【具體實施方式】
[0013] 下面將參照附圖描述本實用新型的實施方式。
[0014] 圖1為本實用新型的氨氮混合氣體分離與回收裝置的結構框圖。從圖1可W看 出，本實用新型的氨氮混合氣體分離與回收裝置，其特點是；所述裝置中的高濃度氨氮混合 氣體1與膜分離器4連接，膜分離器4分別與低溫吸附床5、氨氣儲罐7連接；中等濃度氨 氮混合氣體2與低溫吸附床5連接，低溫吸附床5分別與膜分離器4、催化氧化床6、氮氣儲 罐8連接；低濃度氨氮混合氣體3與催化氧化床6連接，催化氧化床6分別與氮氣儲罐8和 水儲罐9連接。
[0015] 所述膜分離器4采用金屬合金膜。
[0016] 所述低溫吸附床5采用5A分子篩。
[0017] 所述催化氧化床6采用氧化銅或氧化銀。
[0018] 實施例1 高濃氨氮混合氣的分離與回收
[0019] 高濃氨氮混合氣體直接進入膜分離器，膜分離后透氨端氣體引入氨氣儲罐，膜尾 氣進入低溫吸附床，經(jīng)低溫吸附后流出的含微量氨的氮氣進入催化氧化床，除氨后進入氮 氣儲罐，氧化產(chǎn)生的水收集在水儲罐中；解吸氨中還有一定量的氮氣，返回膜分離器進一步 分離得到高純氨及少量的氨氮混合氣，氨氮混合氣再次進入低溫吸附床，該樣可W既獲得 高純氨，又可W獲得高純氮。
[0020] 本實施例中使用的膜為鈕銀合金膜，原料氣為含96%氨的氨氮混合氣，進氣流速 控制為IL/min ;低溫吸附床填充的吸附劑為5A分子篩，吸附溫度為液氮溫度；催化氧化床 為氧化銅柱，反應溫度為30(TC。使用氣相色譜儀測量膜透氨端的氨中氮和尾氣端的氮中 氨、低溫吸附床和催化氧化床流出氮中氨。在透氨端得到純度為99%的氨氣，氨氣回收率達 到97% ;低溫吸附床流出的氮氣中氨氣體積濃度小于20ppm，催化氧化床流出的氮氣中氨氣 體積濃度小于lOppm，結果見表1。
[0021] 表1為實施例1的色譜測量結果
[0022]

【權利要求】
1. 一種氫氦混合氣體分離與回收裝置，其特征在于：所述裝置中的高濃度氫氦混合氣 體（1)與膜分離器（4)連接，膜分離器（4)分別與低溫吸附床（5)、氫氣儲罐（7)連接；中等 濃度氫氦混合氣體（2)與低溫吸附床（5)連接，低溫吸附床（5)分別與膜分離器（4)、催化氧 化床（6)、氦氣儲罐（8)連接；低濃度氫氦混合氣體（3)與催化氧化床（6)連接，催化氧化床 (6)分別與氦氣儲罐（8)和水儲罐（9)連接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的氫氦混合氣體分離與回收裝置，其特征在于：所述低溫吸附 床（5)采用5A分子篩制作。
【文檔編號】C01B23/00GK204185239SQ201420651870
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月5日 優(yōu)先權日:2014年11月5日
【發(fā)明者】任興碧, 李毅, 古梅, 侯京偉 申請人:中國工程物理研究院核物理與化學研究所