專利名稱：一種富集氣體氙的分離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及富集氙的裝置，用于化工生產(chǎn)，環(huán)境監(jiān)測(cè)與研究評(píng)價(jià)，設(shè)計(jì)的富集 氙的裝置分離效果極佳，提高了采收率。
背景技術(shù)：
文獻(xiàn)檢索信息空氣中惰性氣體氙的分離裝置，主要是采用低溫分離，如通過(guò)空氣 的低溫分離獲取氪和/或氙的方法，適合大規(guī)模和工業(yè)化的生產(chǎn)。浙江遂昌縣徐賢庚的發(fā) 明，號(hào)為200810062397. 1《一種活性炭吸附裝置》的專利，采用負(fù)離子發(fā)生裝置產(chǎn)生負(fù)離子， 由負(fù)離子及時(shí)將吸附飽和的活性炭進(jìn)行氧化活化分解再生，使活性炭能永續(xù)的吸附。上海 徐匯區(qū)沈善明的發(fā)明，號(hào)為86104137《移動(dòng)床活性炭吸附-解吸裝置》的專利，采用連續(xù)、 分段、多級(jí)傾斜移動(dòng)床結(jié)構(gòu)，用類封槽將移動(dòng)床轉(zhuǎn)向和分級(jí)在整體的吸附_解吸塔內(nèi)完成 活性炭的吸附、再生循環(huán)。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的裝置，用于規(guī)模生產(chǎn)或儀器設(shè)備研制中，解決 了將空氣中氙富集而將其它雜質(zhì)分離去除的技術(shù)難題，同時(shí)該裝置的構(gòu)思也可用于有關(guān)使 用吸附分離技術(shù)的相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于由于環(huán)境中放射性氙含量低，無(wú)法直接測(cè)量，提供的富集 氙的分離裝置，可直接測(cè)量到氙的體積濃度，達(dá)到監(jiān)測(cè)環(huán)境中的放射性氙同位素活度濃度 的目的，該裝置設(shè)計(jì)合理，簡(jiǎn)單易操作。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種富集氣體氙的分離裝置，包括通過(guò)管路連 接的氮?dú)馄?、減壓閥2、除雜柱、吸附柱、流量計(jì)、壓力傳感器、測(cè)量源盒17、色譜定量管14 和真空泵12，其特征是在氮?dú)馄?出口的連接管道上依次安裝著減壓閥2和四通接頭4， 四通接頭4連接的管路分為三路，其中第一路管路上依次連接著質(zhì)量流量控制器3、閥門和 四通接頭6，四通接頭6引出的兩路管路分別連接著一級(jí)除雜柱30和一級(jí)吸附柱29，一級(jí) 吸附柱29的出口通過(guò)管路安裝的壓力傳感器28連接著二級(jí)除雜柱27，該四通接頭6剩余 的接口連接的管路上依次通過(guò)閥門，三通接頭8、四通接頭11與真空泵12連接；在第二路 管路上依次安裝著質(zhì)量流量計(jì)7、閥門和四通接頭8，該四通接頭8分出的一路管路通過(guò)閥 門與二級(jí)除雜柱27的出口連接，分出的另一路管路通過(guò)壓力傳感器26與二級(jí)吸附柱25的 進(jìn)口連接，該四通接頭8剩余的接口上安裝著閥門；第三路管道通過(guò)變徑接頭5、轉(zhuǎn)子流量 計(jì)10，閥門與第三級(jí)吸附柱20進(jìn)口上安裝的壓力傳感器21連接的三通接頭22相連接，三 通接頭22的另一接口上連接著閥門；二級(jí)吸附柱28的出口通過(guò)管路依次連接的四通接頭 31、閥門與連接真空泵12管路上的三通接頭9連通，四通接頭31的兩個(gè)接口，其中一個(gè)接 口安裝著閥門，另一個(gè)接口通過(guò)變徑接頭24連接著三級(jí)除雜柱23的進(jìn)口，三級(jí)吸附柱20 的出口通過(guò)管路與連接真空泵12的四通接頭11連通，在該管路上自下而上依次連接著兩 個(gè)四通接頭18、17，閥門、色譜定量管14、變徑接頭13 ；該管路上第一個(gè)四通接頭18的兩個(gè) 接口，其中一個(gè)接口的連接管道通過(guò)三通接頭19和閥門與三級(jí)除雜柱23的出口連接，另一個(gè)接口上連接著閥門，第二個(gè)四通接頭16的兩個(gè)接口上分別安裝著注射器15和測(cè)量源盒 17。本實(shí)用新型產(chǎn)生的技術(shù)效果適應(yīng)小規(guī)模生產(chǎn)或儀器設(shè)備研制，解決了將空氣中氙 富集而將其它雜質(zhì)分離去除的技術(shù)問(wèn)題。此裝置的富集因子大于50000，氡的去污因子大于 IO5,可將有效取樣體積約3m3空氣中的氙(濃度0. 087ppm)，濃縮純化為體積50_60ml (氙 濃度大于4000ppm)。本實(shí)用新型使用5A分子篩去除雜質(zhì)吐0、0)2，采用活性炭除氡，采用常溫吸附高溫 解吸的方法，將氣體樣品中的氙富集純化，得到小體積高濃度樣品。本裝置利用動(dòng)態(tài)吸附系數(shù)的差別，將氙濃集后測(cè)量。二級(jí)、三級(jí)吸附柱和除雜柱的 吸附除雜溫度保持在38-45°C ；取樣時(shí)間2-3小時(shí)；地表樣品流量為1. 5-1. 7m3/小時(shí)，大氣 樣品流量為3. 0-3. 5m3/小時(shí)，解吸真空度為20-22kPa。本裝置的一級(jí)除雜柱再生溫度為350-380°C，其它吸附柱和除雜柱的再生溫度為 230-270°C;—級(jí)吸附柱的洗提流量為l-2dm3/分鐘，洗提體積為50_60dm3 ；二級(jí)吸附柱的洗 提流量為135-160cm7分鐘，洗提體積為2. 5-3. 5dm3。本裝置三級(jí)吸附柱的解吸附體積為55-65cm3，轉(zhuǎn)入測(cè)量源盒中，進(jìn)行放射性測(cè)量； 系統(tǒng)的純化時(shí)間3. 5-4. 5小時(shí)，放射性測(cè)量時(shí)間9-12小時(shí)。本實(shí)用新型構(gòu)思與設(shè)計(jì)的裝置有獨(dú)到之處，將氡氙及惰性氣體的吸附與解吸原理 運(yùn)用自如，達(dá)到了預(yù)期分離的效果，特別是依據(jù)科學(xué)的數(shù)據(jù)不斷調(diào)整與設(shè)計(jì)吸附床及吸附 劑，有強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)與實(shí)踐功力，彰顯技術(shù)進(jìn)步。

下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。附圖為本實(shí)用新型裝置的氣路結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，氮?dú)馄?1、減壓閥-2、質(zhì)量流量控制器-3、四通接頭-4、變徑接頭-5、四通 接頭_6、質(zhì)量流量計(jì)_7、四通接頭-8、三通接頭_9、轉(zhuǎn)子流量計(jì)-10、四通接頭-11、真空 泵-12、變徑接頭-13、色譜定量管-14、注射器-15、四通接頭-16、測(cè)量源盒-17、四通接 頭-18、三通接頭-19、三級(jí)吸附柱-20、壓力傳感器-21、三通接頭-22、三級(jí)除雜柱-23、變 徑接頭-24、二級(jí)吸附柱-25、壓力傳感器-26、二級(jí)除雜柱-27、壓力傳感器-28、一級(jí)吸附 柱-29、一級(jí)除雜柱-30、四通接頭-31。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例該分離裝置包括通過(guò)管路連接的氮?dú)馄?、減壓閥2、除雜柱、吸附柱、流量計(jì)、壓 力傳感器、測(cè)量源盒17、色譜定量管14和真空泵12，其特征是在氮?dú)馄?出口的連接管道 上依次安裝著減壓閥2和四通接頭4，四通接頭4連接的管路分為三路，其中第一路管路上 依次連接著質(zhì)量流量控制器3、閥門和四通接頭6，四通接頭6引出的兩路管路分別連接著 一級(jí)除雜柱30和一級(jí)吸附柱29，一級(jí)吸附柱29的出口通過(guò)管路安裝的壓力傳感器28連接 著二級(jí)除雜柱27，該四通接頭6剩余的接口連接的管路上依次通過(guò)閥門，三通接頭8、四通 接頭11與真空泵12連接；在第二路管路上依次安裝著質(zhì)量流量計(jì)7、閥門和四通接頭8，該四通接頭8分出的一路管路通過(guò)閥門與二級(jí)除雜柱27的出口連接，分出的另一路管路通過(guò) 壓力傳感器26與二級(jí)吸附柱25的進(jìn)口連接，該四通接頭8剩余的接口上安裝著閥門；第三 路管道通過(guò)變徑接頭5、轉(zhuǎn)子流量計(jì)10，閥門與第三級(jí)吸附柱20進(jìn)口上安裝的壓力傳感器 21連接的三通接頭22相連接，三通接頭22的另一接口上連接著閥門；二級(jí)吸附柱28的出 口通過(guò)管路依次連接的四通接頭31、閥門與連接真空泵12管路上的三通接頭9連通，四通 接頭31的兩個(gè)接口，其中一個(gè)接口安裝著閥門，另一個(gè)接口通過(guò)變徑接頭24連接著三級(jí)除 雜柱23的進(jìn)口，三級(jí)吸附柱20的出口通過(guò)管路與連接真空泵12的四通接頭11連通，在該 管路上自下而上依次連接著兩個(gè)四通接頭18、17，閥門、色譜定量管14、變徑接頭13 ；該管 路上第一個(gè)四通接頭18的兩個(gè)接口，其中一個(gè)接口的連接管道通過(guò)三通接頭19和閥門與 三級(jí)除雜柱23的出口連接，另一個(gè)接口上連接著閥門，第二個(gè)四通接頭16的兩個(gè)接口上分 別安裝著注射器15和測(cè)量源盒17。上述的分離裝置，一級(jí)吸附柱29內(nèi)填充12目的活性炭，量為3. 6K g ；二級(jí)吸附柱 25內(nèi)填充25目的活性炭，量為120g;三級(jí)吸附柱20填充25目的活性炭，其裝量為4. 5g。上述的分離裝置，在取樣量為6m3時(shí)，8_12°C的條件下，一級(jí)除雜柱30內(nèi)填充10目 的5A分子篩，量為1. 5kg ；二級(jí)除雜柱27內(nèi)填充40目的5A分子篩，量為70g和25目的活 性炭，量為25g;在三級(jí)除雜柱23內(nèi)填充40目的5A分子篩，量為2. 4g和25目的活性炭， 量為1· 7g°上述分離裝置的閥門由球閥構(gòu)成。本實(shí)用新型裝置的使用特點(diǎn)吸附劑的更換更換填料前，活性炭在200°C茂弗爐內(nèi)灼燒2小時(shí)，之后于保干器內(nèi)冷卻至室溫， 稱重裝柱；5A分子篩在500°C下灼燒2小時(shí)，同樣放入保干器內(nèi)冷卻至室溫，稱重裝柱。吸附柱的活化和再生新裝吸附柱后，或者是裝置停止使用的時(shí)間超過(guò)10天，再次使用時(shí)要進(jìn)行活化和 再生。方法⑴打開(kāi)真空泵，關(guān)閉閥門V-15，再打開(kāi)閥門V-2、V-U V-4、V-7、V_9、V-10、 V-17和V-16 ； (2) 一級(jí)除雜柱在350°C下，其它吸附柱在260°C下，連續(xù)加熱抽真空2分鐘； (3)關(guān)閉所有閥門，打開(kāi)V-15，關(guān)閉真空泵，關(guān)閉各個(gè)柱體的加熱裝置，使柱體冷卻至室溫， 儀器處于待機(jī)狀態(tài)。質(zhì)量流量計(jì)調(diào)節(jié)A號(hào)質(zhì)量流量計(jì)的載氣流量積算儀帶有流量電壓控制模塊，可以通過(guò)流量積算儀 對(duì)流量進(jìn)行調(diào)節(jié)；B號(hào)質(zhì)量流量計(jì)通過(guò)表體上的手柄進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)。A號(hào)質(zhì)量流量計(jì)調(diào)節(jié)，打開(kāi)閥門V-3、V-4、V-8，使用氮?dú)庾鬏d氣，調(diào)節(jié)流量積算儀 的電壓值為0. 800V，用皂沫流量計(jì)在V-8處測(cè)量的流量值為Idm3/分鐘；若使用氦氣作為 載氣，調(diào)節(jié)流量積算儀的電壓值為0. 500V，用皂沫流量計(jì)在V-8處測(cè)量的流量值為Idm3/分 鐘。B號(hào)質(zhì)量流量計(jì)調(diào)節(jié)，打開(kāi)V-6、V-9和V_13，手動(dòng)調(diào)節(jié)B號(hào)質(zhì)量流量計(jì)的旋鈕，用 皂沫流量計(jì)在V-13處測(cè)量的流量值為190cm3/分鐘，固定此調(diào)節(jié)位置不變。樣品采集該裝置的分離樣品需進(jìn)行預(yù)處理，步驟為在采樣地點(diǎn)，安裝空壓機(jī)、除雜柱和吸附柱等，空壓機(jī)的出口與緩沖罐的入口連接起來(lái)，關(guān)閉緩沖球閥，按流量積算儀清零鍵；然 后加電運(yùn)行空壓機(jī)，氣體樣品依次流過(guò)空氣過(guò)濾器、空壓機(jī)、緩沖罐、水相分離器、質(zhì)量流量 計(jì)、除雜柱和吸附柱；其該除雜柱和吸附柱可利用氣路裝置的一級(jí)除雜柱和一級(jí)吸附柱，拆 卸后重新組裝即可使用。
權(quán)利要求一種富集氣體氙的分離裝置，包括通過(guò)管路連接的氮?dú)馄?1)、減壓閥(2)、除雜柱、吸附柱、流量計(jì)、壓力傳感器、測(cè)量源盒(17)、色譜定量管(14)和真空泵(12)，其特征是在氮?dú)馄?1)出口的連接管道上依次安裝著減壓閥(2)和四通接頭(4)，四通接頭(4)連接的管路分為三路，其中第一路管路上依次連接著質(zhì)量流量控制器(3)、閥門和四通接頭(6)，四通接頭(6)引出的兩路管路分別連接著一級(jí)除雜柱(30)和一級(jí)吸附柱(29)，一級(jí)吸附柱(29)的出口通過(guò)管路安裝的壓力傳感器(28)連接著二級(jí)除雜柱27，該四通接頭(6)剩余的接口連接的管路上依次通過(guò)閥門，三通接頭(8)、四通接頭(110與真空泵(12)連接；在第二路管路上依次安裝著質(zhì)量流量計(jì)(7)、閥門和四通接頭(8)，該四通接頭(8)分出的一路管路通過(guò)閥門與二級(jí)除雜柱(27)的出口連接，分出的另一路管路通過(guò)壓力傳感器(26)與二級(jí)吸附柱(25)的進(jìn)口連接，該四通接頭(8)剩余的接口上安裝著閥門；第三路管道通過(guò)變徑接頭(5)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)(10)，閥門與第三級(jí)吸附柱(20)進(jìn)口上安裝的壓力傳感器(21)連接的三通接頭(22)相連接，三通接頭(22)的另一接口上連接著閥門；二級(jí)吸附柱(28)的出口通過(guò)管路依次連接的四通接頭(31)、閥門與連接真空泵(12)管路上的三通接頭(9)連通，四通接頭(31)的兩個(gè)接口，其中一個(gè)接口安裝著閥門，另一個(gè)接口通過(guò)變徑接頭(24)連接著三級(jí)除雜柱(23)的進(jìn)口，三級(jí)吸附柱(20)的出口通過(guò)管路與連接真空泵(12)的四通接頭(11)連通，在該管路上自下而上依次連接著兩個(gè)四通接頭(18)、(17)，閥門、色譜定量管(14)、變徑接頭(13)；該管路上第一個(gè)四通接頭(18)的兩個(gè)接口，其中一個(gè)接口的連接管道通過(guò)三通接頭(19)和閥門與三級(jí)除雜柱(23)的出口連接，另一個(gè)接口上連接著閥門，第二個(gè)四通接頭(16)的兩個(gè)接口上分別安裝著注射器(15)和測(cè)量源盒(17)。
2.按照權(quán)利要求1所述的分離裝置，其特征是一級(jí)吸附柱(29)內(nèi)填充12目的活性 炭，量為3. 6Kg ；二級(jí)吸附柱(25)內(nèi)填充25目的活性炭，量為120g ；三級(jí)吸附柱(20)填充 25目的活性炭，其裝量為4. 5g。
3.按照權(quán)利要求1所述的分離裝置，其特征是取樣量為6m3時(shí)，8-12°C的條件下，一級(jí) 除雜柱(30)內(nèi)填充10目的5A分子篩，量為1. 5kg ；二級(jí)除雜柱(27)內(nèi)填充40目的5A分 子篩，量為70g和25目的活性炭，量為25g ；在三級(jí)除雜柱(23)內(nèi)填充40目的5A分子篩， 量為2. 4g和25目的活性炭，量為1. 7g。
4.按照權(quán)利要求1所述的分離裝置，其特征是閥門由球閥構(gòu)成。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種富集氣體氙的分離裝置，將氮?dú)馄拷訙p壓閥和四通接頭，四通接頭將管分三路，一路接質(zhì)量流量控制器、閥門和四通接頭，四通接頭接一級(jí)除雜柱和一級(jí)吸附柱，一級(jí)吸附柱出口裝壓力傳感器接二級(jí)除雜柱，剩余口接閥門，三通接頭、四通接頭與真空泵；二路裝質(zhì)量流量計(jì)、閥門和四通接頭，其一路閥門與二級(jí)除雜柱出口接，另一路通過(guò)壓力傳感器與二級(jí)吸附柱進(jìn)口接，剩余接口裝閥門；三路管通過(guò)變徑接頭、轉(zhuǎn)子流量計(jì)，閥門與三級(jí)吸附柱進(jìn)口的壓力傳感器三通接頭接，三通接頭另一口接閥門；二級(jí)吸附柱出口接四通接頭、閥門與接真空泵的三通接頭通，四通接頭接口，一接口裝閥門，另一口通過(guò)變徑接頭接三級(jí)除雜柱進(jìn)口，三級(jí)吸附柱出口接真空泵的四通接頭，該管接兩個(gè)四通接頭，閥門、色譜定量管、變徑接頭和一個(gè)注射器和測(cè)量源盒。
文檔編號(hào)B01D53/04GK201728039SQ201020221188
公開(kāi)日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月10日
發(fā)明者馮淑娟, 周國(guó)慶, 周崇陽(yáng), 韓冬梅 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍63653部隊(duì)