本實用新型涉及一種高精度凈化設備，特別是指一種高純二氧化碳低溫凈化裝置。

背景技術：

隨著我國高新技術的快速發(fā)展，集成電路(IC)、發(fā)光二極管(LED)、太陽能電池(SOLAR CELL)、光導纖維(Light-guide Fiber)等高新技術領域迅猛發(fā)展。高純二氧化碳在此背景下，具有廣闊的應用空間，其主要用于激光切割機的激光氣體、電子工業(yè)、反應堆氣體冷卻劑、醫(yī)學的臨界萃取、胚胎細胞培養(yǎng)、科學研究等高新技術領域。在高新領域產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中高純二氧化碳氣體對產(chǎn)品的最終質(zhì)量起著十分重要的作用，其質(zhì)量指標控制十分嚴格?，F(xiàn)有技術中是采用氨氣作為制冷劑，氨氣作為冷卻劑安全系數(shù)低，給生產(chǎn)帶來許多麻煩。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型提出一種高純二氧化碳低溫凈化裝置，針對現(xiàn)有技術的不足，得到二氧化碳濃度從99.9％提高到99.999％以上，通過在外部設置載冷劑循環(huán)自動提供冷量并再沸工藝介質(zhì)二氧化碳，減小了再沸能耗，有效避免了采用氨氣作為制冷劑帶來的安全隱患，操作更加方便，運行更加可靠，同時采用節(jié)能技術降低了運行能耗。

本實用新型的技術方案是這樣實現(xiàn)的：

一種高純二氧化碳低溫凈化裝置，包括：二氧化碳冷卻循環(huán)、冷水循環(huán)、乙二醇水溶液循環(huán)及精餾塔，所述乙二醇水溶液循環(huán)包括乙二醇水溶液上循環(huán)及乙二醇水溶液下循環(huán)；所述二氧化碳冷卻循環(huán)同時與所述冷水循環(huán)及精餾塔連接，所述冷水循環(huán)同時與所述乙二醇水溶液上循環(huán)及乙二醇水溶液下循環(huán)連接，所述乙二醇水溶液上循環(huán)及乙二醇水溶液下循環(huán)同時與所述精餾塔連接。

進一步，所述二氧化碳冷卻循環(huán)包括吸附凈化單元，所述吸附凈化單元上設有二氧化碳進口及二氧化碳出口；所述二氧化碳進口連接有二氧化碳進口管，所述二氧化碳出口通過二氧化碳管路連接有預冷器，所述預冷器同時通過二氧化碳管路連接所述精餾塔；

進一步，所述冷水循環(huán)包括冷機及第一載冷劑儲罐，所述冷機上設有冷機進水口、冷機出水口，所述第一載冷劑儲罐上設有載冷劑進水口及載冷劑出水口；所述冷機進水口連接有進冷水水管，所述進冷水管同時與所述吸附單元連接，所述冷機出水口通過水管與所述第一載冷劑儲罐進水口連接，所述第一載冷劑儲罐出水口連接有出冷水管，所述出冷水管同時與所述吸附凈化單元連接。

進一步，所述乙二醇水溶液上循環(huán)包括乙二醇水溶液上循環(huán)管路、乙二醇循環(huán)泵、第二載冷劑儲罐、冷凝器及所述預冷器，所述乙二醇水溶液上循環(huán)管路起始端與所述冷機連接，所述乙二醇水溶液上循環(huán)管路依次穿過冷凝器、預冷器、第二載冷劑儲罐及所述乙二醇循環(huán)泵后回流進所述冷機。

進一步，所述乙二醇水溶液下循環(huán)包括乙二醇水溶液下循環(huán)管路、所述第一載冷劑儲罐、乙二醇再沸泵及所述精餾塔，所述乙二醇水溶液下循環(huán)管路起始端連接所述第一載冷劑儲罐，所述乙二醇水溶液下循環(huán)管路穿過所述精餾塔后回流到所述第一載冷劑儲罐。

進一步，所述精餾塔內(nèi)設有內(nèi)部填料，所述內(nèi)部填料包括不銹鋼絲網(wǎng)狀規(guī)整填料、不銹鋼θ環(huán)填料或波紋板填料中的一種。

進一步，所述精餾塔上設有蒸發(fā)器；所述精餾塔同時與所述冷凝器通過二氧化碳管路循環(huán)連接；所述精餾塔底部連接有低溫二氧化碳出管。

進一步，所述精餾塔、預冷器、冷機、冷凝器、蒸發(fā)器、載冷劑儲罐及乙二醇循環(huán)泵共同組成低溫凈化單元。

更進一步，高純二氧化碳低溫凈化裝置為一體化撬裝式結構。

本實用新型針對現(xiàn)有技術的不足，得到二氧化碳濃度從99.9％提高到99.999％以上，通過在外部設置載冷劑循環(huán)提供冷量并再沸騰的工藝介質(zhì)二氧化碳，減小了再沸能耗，有效避免了采用氨氣作為制冷劑帶來的安全隱患，操作更加方便，運行更加可靠，同時采用節(jié)能技術降低了運行能耗。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型具體實施例中一種高純二氧化碳低溫凈化裝置的結構示意圖；

圖2為圖1所示的高純二氧化碳低溫凈化裝置的吸附凈化單元中原料氣的初步凈化組分表。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

在本實用新型的具體實施例中，見圖1～圖2，一種高純二氧化碳低溫凈化裝置，包括：二氧化碳冷卻循環(huán)1、冷水循環(huán)2、乙二醇水溶液循環(huán)及精餾塔5，乙二醇水溶液循環(huán)包括乙二醇水溶液上循環(huán)3及乙二醇水溶液下循環(huán)5；二氧化碳冷卻循環(huán)1同時與冷水循環(huán)2及精餾塔4連接，冷水循環(huán)2同時與乙二醇水溶液上循環(huán)3及乙二醇水溶液下循環(huán)5連接，乙二醇水溶液上循環(huán)3及乙二醇水溶液下循環(huán)5同時與精餾塔4連接；精餾塔4利用內(nèi)部填充的填料提純凈化二氧化碳。

在本實用新型的具體實施例中，見圖1，二氧化碳冷卻循環(huán)1包括吸附凈化單元12，吸附凈化單元12上設有二氧化碳進口及二氧化碳出口；二氧化碳進口連接有二氧化碳進口管11，二氧化碳出口通過二氧化碳管路連接有預冷器13，預冷器13同時通過二氧化碳管路連接精餾塔4；本凈化裝置以食品級二氧化碳為原料，設置吸附凈化單元12脫氫、脫硫及脫碳氫化合物等雜質(zhì)。

在本實用新型的具體實施例中，見圖1，冷水循環(huán)2包括冷機22及第一載冷劑儲罐24，冷機22上設有冷機進水口、冷機出水口，第一載冷劑儲罐24上設有載冷劑進水口及載冷劑出水口；冷機22進水口連接有進冷水水管21，進冷水管21同時與吸附單元12連接，冷機22出水口通過水管與第一載冷劑儲罐24的進水口連接，第一載冷劑儲罐24的出水口連接有出冷水管24，出冷水管24同時與吸附凈化單元12連接；其中冷機22用于提供系統(tǒng)所需的冷量，無需人工值守自動化運行，降低了外界的干擾，提高了系統(tǒng)的可靠性，延長了系統(tǒng)的連續(xù)運行周期。

在本實用新型的具體實施例中，見圖1，乙二醇水溶液上循環(huán)3包括乙二醇水溶液上循環(huán)管路31、乙二醇循環(huán)泵33、第二載冷劑儲罐32、冷凝器6及預冷器13，乙二醇水溶液上循環(huán)管路31的起始端與冷機22連接，乙二醇水溶液上循環(huán)管路31依次穿過冷凝器6、預冷器13、第二載冷劑儲罐32及乙二醇循環(huán)泵33后回流進冷機22；預冷器13主要用于降低二氧化碳的進精餾塔4的溫度，減少進精餾塔4的氣體負荷，提高精餾塔4的分離效率。

在本實用新型的具體實施例中，見圖1，乙二醇水溶液下循環(huán)5包括乙二醇水溶液下循環(huán)管路51、第一載冷劑儲罐24、乙二醇再沸泵52及精餾塔4，乙二醇水溶液下循環(huán)管路51起始端連接第一載冷劑儲罐24，乙二醇水溶液下循環(huán)管路51穿過精餾塔4后回流到第一載冷劑儲罐24；乙二醇載冷劑水溶液循環(huán)更加環(huán)保、安全可靠、節(jié)能降耗。

在本實用新型的具體實施例中，見圖1，精餾塔4內(nèi)設有內(nèi)部填料，內(nèi)部填料包括不銹鋼絲網(wǎng)狀規(guī)整填料、不銹鋼θ環(huán)填料或波紋板填料中的一種。

在本實用新型的具體實施例中，見圖1，精餾塔上設有蒸發(fā)器；精餾塔4同時與冷凝器6通過二氧化碳循環(huán)管路連接；精餾塔4底部連接有低溫二氧化碳出管41。

在本實用新型的具體實施例中，見圖1，精餾塔4、預冷器13、冷機22、冷凝器6、蒸發(fā)器41、第一載冷劑儲罐24、第二載冷劑儲罐32及乙二醇循環(huán)泵33共同組成低溫凈化單元；低溫凈化單元用于脫除殘存的低溫氣體、氧氣、氮氣、一氧化碳及微量有害物質(zhì)。

在本實用新型的具體實施例中，見圖1，高純二氧化碳低溫凈化裝置為一體化撬裝式結構；一體化撬裝結構運輸方便、安裝簡潔。

在本實用新型的具體實施例中，見圖2，本發(fā)明工藝過程是本凈化設備采用食品級二氧化碳作為原料氣(原料氣在吸附凈化單元12初步凈化為圖2組分)，再進入吸附凈化單元12進行凈化分離；吸附凈化單元12，采用冷機22自動提供冷量，采用冷凝器6循環(huán)提供冷源，直接用乙二醇水溶液循環(huán)加熱精餾塔4底部蒸的發(fā)器41，原料二氧化碳在精餾塔4內(nèi)實現(xiàn)凈化分離獲得≥99.999％CO₂高純氣。

在本實用新型的具體實施例中，見圖2，原料氣進入吸附凈化單元凈化后，達到圖2組分要求送入低溫凈化單元，進入預冷器13被冷卻到液化溫度送入精餾塔4參加精餾，在精餾塔4內(nèi)低沸點的低溫氣體被蒸發(fā)，高純CO₂被冷凝，結果，精餾塔4底部液體中的二氧化碳含量增加，而上部蒸汽中雜質(zhì)含量提高了，廢氣從冷凝器6頂部排出，在精餾塔4的下部獲得高純二氧化碳，進入蒸發(fā)器41部分液體二氧化碳被蒸發(fā)，在蒸發(fā)器41底部取出合格產(chǎn)品，即高純液體二氧化碳；蒸發(fā)器41的熱量由第一載冷劑儲罐24，乙二醇再沸泵52循環(huán)提供，不用外設加熱器。帶出的冷量傳遞到循環(huán)水中，降低循環(huán)水溫度，降低系統(tǒng)運行能耗；由第二載冷劑儲罐32、乙二醇循環(huán)泵33、冷機22組成的乙二醇水溶液上循環(huán)3，為冷凝器6、預冷器13分別提供冷量，實現(xiàn)制冷循環(huán)。避免采用氨制冷循環(huán)帶來的環(huán)境破壞、設備腐蝕等損壞。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。