本發明屬于氣體凈化領域，尤其涉及一種純化裝置。

背景技術：

隨著科技的進步及工業的發展，以IC為代表的電子各種行業在工藝上對于氣體純度的要求越來越高，通常在99.9999％以上。尤其是近年來科技發展帶來的以大型氦低溫系統為支撐的大科學工程建設，更是對循環氣體氦氣工質的純度具有較高的要求，通常氮氣等氣體雜質含量在2ppm(體積比)以下、油蒸汽的含量ppb(質量比)以下。由于氦氣是最難液化的氣體，大型低溫系統通常以氦氣為工作介質，其他各種氣氛在4.5K的低溫環境下都將凍結為固體。在大型氦低溫系統中，透平膨脹機是實現制冷效應的核心部件，其中高速運轉的關鍵設備，每分鐘轉速可達二三十萬數十萬至上百萬轉，透平機械葉片的線速度高達400m/s，低溫下雜質氣體會凝結成固體微細顆粒，將會造成透平機械的失穩甚至損壞，因此對氦氣的純度要求極高。而在大科學工程的各種復雜的子系統中，低溫系統故障的恢復周期通常在一周以上，因此在實際工程中透平機械故障的危害很大。

目前常用的氣體純化方法主要有化學反應、吸附劑吸附、低溫精餾以及薄膜擴散等幾種方法。然而，傳統的氣體純化方法純化效果不能滿足大型氦低溫系統純化的要求，純化裝置結構較為復雜。

技術實現要素：

鑒于此，有必要提供一種純化效果好，結構簡單的純化裝置。

一種純化裝置，包括杜瓦外殼體、杜瓦內殼體、吸附劑罐、加熱再生裝置和回熱器；

所述杜瓦內殼體固定設于所述杜瓦外殼體內部，所述杜瓦外殼體和所述杜瓦內殼體之間形成一個真空腔體；

所述吸附劑罐用于存儲吸附劑，所述吸附劑罐固定設于所述杜瓦內殼體內部，所述杜瓦內殼體和所述吸附劑罐之間形成一個低溫液體存儲腔；

所述加熱再生裝置設于所述吸附劑罐的外表面，所述加熱再生裝置用于吸附劑的加熱再生處理；

所述回熱器設于所述杜瓦外殼體和所述杜瓦內殼體之間，所述回熱器的第一氣體出口和所述吸附劑罐的氣體入口連接，所述回熱器的第一氣體入口和所述吸附劑罐的氣體出口連接。

在其中一個實施例中，所述杜瓦外殼體上設有抽真空裝置。

在其中一個實施例中，所述抽真空裝置內設有閥芯，所述閥芯用于密封所述杜瓦外殼體，且能在真空腔體內的壓力超壓時還能起到安全排放的作用。

在其中一個實施例中，所述杜瓦內殼體上設有低溫液體注入口，所述杜瓦內殼體上設有低溫液體注入口的一端為錐形，所述低溫液體注入口設于該錐形的錐尖。

在其中一個實施例中，所述杜瓦內殼體的外表面纏繞有多層絕熱材料。

在其中一個實施例中，所述吸附劑罐內部設有將所述吸附劑罐分為兩個空間的隔離板，所述吸附劑罐的兩個空間內還設有多塊折流擋板。

在其中一個實施例中，所述加熱再生裝置為圓筒狀。

在其中一個實施例中，還包括過濾器，所述回熱器的第一氣體出口與所述吸附劑罐的氣體入口的連接管路以及所述吸附劑罐的氣體出口和所述回熱器的第一氣體入口的連接管路上均設有所述過濾器。

在其中一個實施例中，還包括排污管路，所述排污管路連接所述杜瓦內殼體和所述回熱器。

在其中一個實施例中，所述回熱器為繞管式回熱器、板式回熱器或板翅式回熱器。

上述純化裝置，采用低溫液體冷卻吸附劑，使其在低溫下具有較強的吸附作用，既提高了吸附效率，又提高了總體吸附量，此外，通過回熱器進行待純化的氣體和純化后的氣體的換熱，可以實現能量的節約。純化裝置可以在常壓、中壓、高壓等不同壓力下工作。上述純化裝置，針對不同的待純化工質，可以選擇不同的吸附劑，用以實現帶雜質工質的高純度純化，工藝氣體經過多次循環純化處理，可得到純度99.999％以上的高純工藝氣體。該裝置整體結構較為簡單，在采用合適的接口情況下，可以很方便的與任何系統配接用以獲得高純度的工藝工質。

附圖說明

圖1為一實施方式的純化裝置結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清晰，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

請參閱圖1，一實施方式的純化裝置100，包括杜瓦外殼體10、杜瓦內殼體20、吸附劑罐30、加熱再生裝置40和回熱器50。

杜瓦內殼體20固定設于杜瓦外殼體10內部，杜瓦外殼體10和杜瓦內殼體20之間形成一個真空腔體15。

杜瓦外殼體10上設有抽真空裝置12。具體的，抽真空裝置12通過焊接的形式固定在杜瓦外殼體10上，并與真空腔體15連通。抽真空裝置12內設有閥芯(圖未示)，閥芯用于密封杜瓦外殼體10。在遇到純化裝置100的材質不合格，存在泄漏問題，液氮泄漏到真空腔體15中，或者氮氣進入到真空腔體15會引起真空腔體15的壓力升高，因此，抽真空裝置12內設有閥芯還能在真空腔體15內的壓力超壓時還能起到安全排放的作用。具體的，采用分子泵在抽真空裝置12處抽取真空，待真空度小于等于1.0×10^-3Pa時，用閥芯置于抽真空裝置12中，可以實現對真空腔體15的密封。

杜瓦內殼體20的外表面纏繞有多層絕熱材料。杜瓦內殼體20通過具有隔熱功能的支架固定于杜瓦外殼體10內。杜瓦內殼體20上設有低溫液體注入口22，杜瓦內殼體20上設有低溫液體注入口22的一端為錐形，低溫液體注入口22設于該錐形的錐尖。低溫液體可以為液氮。液氮通過杜瓦內殼體20上端的低溫液體注入口22加注到低溫液體存儲腔25中，實現對吸附劑罐30中吸附劑的冷卻。液氮采用多層真空絕熱的杜瓦容器盛裝，杜瓦內殼體20采用錐形敞開口，既保證了液氮盛裝的安全，又保證了液氮較低的蒸發率。杜瓦容器的絕熱方式包括但不限于多層真空絕熱及珠光砂等方式。此外，對液氮的加注也較為方便。該流程采用液氮冷卻吸附劑，使其在低溫下具有較強的吸附作用，既提高了吸附效率，又提高了總體吸附量。

吸附劑罐30用于存儲吸附劑。吸附劑可以為活性炭。吸附劑罐30固定設于杜瓦內殼體20內部，杜瓦內殼體20和吸附劑罐30之間形成一個低溫液體存儲腔25。具體的，吸附劑罐30焊接于杜瓦內殼體20的內部底部。具體的，吸附劑罐30內部設有將吸附劑罐30分為兩個空間的隔離板32。吸附劑罐30的兩個空間內還設有多塊折流擋板(圖未示)。吸附劑罐30中帶有折流擋板以提高吸附過程的吸附時間，即提高了吸附過程中待純化氣體與吸附劑的接觸時間，從而提高吸附效果，在整體結構上又顯得較為緊湊。

吸附劑罐30中存儲吸附劑，用于吸附待純化氣體中的雜質。例如，可對待純化工質中微量的水分、碳氫化合物、潤滑油等雜質進行吸附。可以理解，針對不同的待純化工質，可以選擇合適的吸附劑，用以實現帶雜質工質的高純度純化。

加熱再生裝置40用于吸附劑的加熱再生處理。活性炭工作一段時間達到飽和后，通過加熱再生裝置40進行加熱以實現活性炭的再生。具體的，在本實施方式中，加熱再生裝置40為圓筒狀，加熱再生裝置40設于吸附劑罐30的外表面。這樣可以減少活性炭的加熱再生時間，又能使得罐體中各處的活性炭受熱比較均勻，攜帶比較方便。活性炭加熱再生時通過提前試驗確定的加熱時間來確定再生的時間，而不需要采用額外的控溫裝置。

回熱器50設于杜瓦外殼體10和杜瓦內殼體20之間。在本實施方式中，回熱器50位于整個裝置的底部，通過隔熱材料的支撐固定在真空腔體15中。回熱器50的第一氣體出口52和吸附劑罐30的氣體入口34連接，回熱器50的第一氣體入口54和吸附劑罐30的氣體出口36連接。回熱器50還包括第二氣體入口(圖未標)和第二氣體出口(圖未標)，待純化的氣體從第二氣體入口進入回熱器50，純化后的氣體從第二氣體出口流出回熱器50。回熱器50通過焊接的方式與系統管路中的管道連接。回熱器50可以為繞管式回熱器、板式回熱器或板翅式回熱器等各種形式的換熱器。純化裝置采用回熱形式的流程，實現能量的節約。

在本實施方式中，純化裝置100還包括過濾器60。回熱器50的第一氣體出口52與吸附劑罐30的氣體入口34的連接管路以及吸附劑罐30的氣體出口和回熱器50的第一氣體入口54的連接管路上均設有過濾器60。吸附劑罐30的氣體入口34和氣體出口36均設置過濾器60以防止吸附劑粉末進入到氦低溫系統中。

在本實施方式中，還包括排污管路70，排污管路70連接杜瓦內殼體20和回熱器50。排污管路70的一段設于回熱器50的底部和杜瓦外殼體10的底部內表面之間。純化裝置100在純化過程中吸附的雜質復溫時會變成氣體，這些雜質氣體的密度比氦氣大，因此會積聚在純化裝置100的最低處，排污管路70的引出口就布置在整個純化裝置100的最低處，打開排污管路70的閥門，就可以排出雜質氣體。

在本實施方式中，純化裝置100在裝置的底部設置有三個萬向輪，方便裝置移動。

上述純化裝置100可凈化處理的氣體種類不限于氬氣、氫氣、氧氣、氦氣、氮氣、天然氣等。上述純化裝置100，待純化的氣體從回熱器50的第二氣體入口進入，經過回熱器50，從第一氣體出口52流入，通過過濾器60進入到液氮冷卻的吸附劑罐30，經過吸附劑吸附純化的氣體通過另一過濾器(圖未標)經過回熱器50的第一氣體入口54進入到回熱器50中，在回熱器50中與進入吸附劑罐30之前的待純化的氣體進行熱量交換，使得回熱器50第二出口處的純化后的氣體恢復到常溫。然后通過出口管進入到氦低溫系統中。從而完成了一個循環周期氣體的純化。

上述純化裝置100，采用液氮(77K)冷卻吸附劑，使其在低溫下具有較強的吸附作用，既提高了吸附效率，又提高了總體吸附量，此外，通過回熱器50進行待純化的氣體和純化后的氣體的換熱，可以實現能量的節約。純化裝置100可以在常壓、中壓、高壓等不同壓力下工作。上述純化裝置100，針對不同的待純化工質，可以選擇不同的吸附劑，用以實現帶雜質工質的高純度純化，工藝氣體經過多次循環純化處理，可得到純度99.999％以上的高純工藝氣體。該裝置整體結構較為簡單，在采用合適的接口情況下，可以很方便的與任何系統配接用以獲得高純度的工藝工質。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。