氖气提纯工艺及其提纯设备

权利要求书： 1.一种氖气提纯设备，其特征在于：包括依次连接的原料储罐、第一膜式压缩机、除氢装置、冷凝富集装置、吸附提纯装置、第一蒸发器、第二膜式压缩机、低温精馏装置、第二蒸发器和充装装置；所述原料储罐中储存有粗氖氦，所述除氢装置包括催化反应器、与催化反应器连通且储存有氧气的氧气储罐以及安装在催化反应器上对其内部进行加热的电加热器；所述冷凝富集装置包括对液氮蒸汽进行换热预冷的冷凝换热器、储存有液氮的冷却罐以及对冷却罐内进行持续抽真空的第一真空泵，所述冷凝换热器位于冷却罐内且浸泡在液氮中；所述吸附提纯装置包括储存有液氮的杜瓦罐以及设置在杜瓦罐内的吸附柱，所述第一真空泵与杜瓦罐连接；所述低温精馏装置包括高真空储罐以及设置在高真空储罐内的精馏塔；所述充装装置包括第三膜式压缩机和充装瓶。

2.根据权利要求1所述的一种氖气提纯设备，其特征在于：所述高真空储罐中还设置有高压一级换热器、高压二级换热器、氮吸附换热器、氖气复热换热器、精氖氦蒸发器、第二气液分离器和制冷机。

3.根据权利要求1或2所述的一种氖气提纯设备，其特征在于：所述催化反应器内还设置有辅助混合装置，所述催化反应器上安装有与原料储罐连通的原料进料管和与氧气储罐连通的氧气进料管，所述辅助混合装置包括安装在催化反应器内的混合器，所述混合器与原料进料管和氧气进料管连通，所述混合器在原料进料口处设置有第一挡板、在氧气进料口处设置有第二挡板，所述第一挡板朝向第二挡板的一侧均匀设置有若干第一混合管，所述第二挡板朝向第一挡板的一侧均匀设置有若干第二混合管，所述第一混合管和第二混合管相互交错设置，且第一混合管的输出端靠近第二挡板、第二混合管的输出端靠近第一挡板，所述混合器上开设有混合孔。

4.根据权利要求3所述的一种氖气提纯设备，其特征在于：所述混合器上安装有与混合孔相连通的螺旋管，所述螺旋管远离混合器的一端上开设有通气孔。

5.根据权利要求1或2或4所述的一种氖气提纯设备，其特征在于：所述除氢装置和冷却罐之间还设置有水冷却器和第一气液分离器，所述第一气液分离器位于冷却罐内且浸泡在液氮中，所述第一气液分离器的一端还连接有分子筛吸附器，所述分子筛吸附器的两端分别与冷凝换热器和第一气液分离器连通。

6.根据权利要求5所述的一种氖气提纯设备，其特征在于：所述第一气液分离器与冷凝换热器之间设置有第一缓冲器，所述第一蒸发器与第二膜式压缩机之间设置有第二缓冲器，所述第二蒸发器与充装装置之间设置有第三缓冲器。

7.根据权利要求6所述的一种氖气提纯设备，其特征在于：所述第一缓冲器、第二缓冲器和第三缓冲器的结构相同，所述第一缓冲器包括缓冲箱，所述缓冲箱的两端分别安装有进气管和出气管，所述缓冲箱内安装竖直安装有隔板，所述隔板靠近进气管的一侧设置有带有缓冲件，所述缓冲件内设置有缓冲腔，所述缓冲件靠近隔板的一侧开设有与缓冲腔连通的缓冲口，所述缓冲件与缓冲箱间隔设置且在缓冲件与缓冲箱之间形成缓冲通道，所述缓冲通道与缓冲口连通，所述缓冲件通过缓冲管连接固定在隔板上，所述缓冲管的一端与缓冲腔连通、另一端穿过隔板至隔板远离缓冲件的一端；所述隔板靠近出气管的一端设置有弹性膜，所述弹性膜上开设有膜孔。

8.根据权利要求7所述的一种氖气提纯设备，其特征在于：所述缓冲件朝向进气管的一侧向隔板方向凹陷，所述缓冲管的输出端上固定有网罩，所述网罩内充装有吸附颗粒。

9.根据权利要求1所述的一种氖气提纯设备，其特征在于：所述杜瓦罐包括外壳和设于外壳内部的内胆，所述吸附柱设置在内胆中，所述外壳和内胆之间设置有隔热腔，所述外壳外部设置有第二真空泵，所述第二真空泵与隔热腔连通，所述内胆内壁上还设置有石棉隔热层。

10.一种氖气提纯工艺，适用于如权利要求1所述的一种氖气提纯设备，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将粗氖氦气原料通过第一膜式压缩机进行压缩，并将压缩后的原料与氧气混合，并在混合后通过电加热器进行加热，并送入催化反应器中进行反应除氢；

S2：将除氢后的气体通过水冷却器进行冷却，经过气液分离器分离出气体中的冷凝水，然后使用分子筛吸附器去除气体中残留的水分；

S3：干燥后的气体经过第一缓冲器缓冲后，进入冷却罐中的冷凝换热器换热预冷，同时气体与液氮换热，使气体中的氮组分冷凝除氮，冷凝的液氮进行回收；

S4：除氮后的气体进入杜瓦罐中经过吸附柱进行吸附去除残留的氮组分；然后将气体通过第一蒸发器复热，经过第二缓冲器的缓冲，缓冲后通过第二膜式压缩机增压进入高真空储罐；

S5：进入高真空储罐的气体首先通过高压一级换热器进行冷却，再通过氮吸附换热器降温，然后经高压二级换热器冷却、由节流阀减压，同时利用制冷剂的一级冷头冷却，然后进入精馏塔精馏，塔顶气体经过氖气复热换热器后送入粗氖氦蒸发器，塔顶气体经液氮进一步冷凝进入第二气液分离器进行气液分离，利用制冷机的二级冷头持续冷凝氖氦混合物中的氖组分，氦气作为气体送出，液体混合物返回精馏塔；

S6：液体混合物经精馏塔精馏在塔里获得液氖，将液氖气化送出，塔顶未精馏完全的氖氦气回收，氖气通过第二蒸发器复热进入第三缓冲器缓冲，然后通过第三膜式压缩机进行增压充装进行充装瓶。

说明书： 一种氖气提纯工艺及其提纯设备技术领域[0001] 本发明涉及气体提纯技术领域，尤其是一种氖气提纯工艺及其提纯设备。背景技术[0002] 氖气(Ne)是一种无色、无味、非易燃的稀有气体；通常氖可以作为彩色霓虹灯的充装气体用于户外广告显示；此外，它还可用于可视发光指示灯、电压调节，以及激光混合气

成份；氖气的用于广泛，但高纯氖气的提纯较为复杂；目前氖气主要是从空气中分离获得

(空分法)：用精馏法从大型空分装置中提取粗氦、氖混合气，然后由粗氦、氖混合气经除氢、

除氮后获得纯度99.95％以上的纯氖氦混合气，再经分离、纯化可制得99.999％的高纯氖；

粗氖氦原料的主要组成成分为氮气、氖气、氦气和氢气；在提纯氖气和氦气时，将粗氖氦原

料经过复杂的除杂工艺得到高纯的氖气和氦气；现有的氖气提纯工艺资源浪费严重，且提

纯效果不高，同时提纯稳定性欠缺，存在安全隐患。

发明内容[0003] 针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种氖气提纯工艺及其提纯设备，用于解决上述背景技术中的问题。

[0004] 本发明的技术方案是这样实现的：一种氖气提纯设备，其特征在于：包括依次连接的原料储罐、第一膜式压缩机、除氢装置、冷凝富集装置、吸附提纯装置、第一蒸发器、第二

膜式压缩机、低温精馏装置、第二蒸发器和充装装置；所述原料储罐中储存有粗氖氦，所述

除氢装置包括催化反应器、与催化反应器连通且储存有氧气的氧气储罐以及安装在催化反

应器上对其内部进行加热的电加热器；所述冷凝富集装置包括对液氮蒸汽进行换热预冷的

冷凝换热器、储存有液氮的冷却罐以及对冷却罐内进行持续抽真空的第一真空泵，所述冷

凝换热器位于冷却罐内且浸泡在液氮中；所述吸附提纯装置包括储存有液氮的杜瓦罐以及

设置在杜瓦罐内的吸附柱，所述第一真空泵与杜瓦罐连接；所述低温精馏装置包括高真空

储罐以及设置在高真空储罐内的精馏塔；所述充装装置包括第三膜式压缩机和充装瓶。

[0005] 优选为：所述高真空储罐中还设置有高压一级换热器、高压二级换热器、氮吸附换热器、氖气复热换热器、精氖氦蒸发器、第二气液分离器和制冷机。

[0006] 优选为：所述催化反应器内还设置有辅助混合装置，所述催化反应器上安装有与原料储罐连通的原料进料管和与氧气储罐连通的氧气进料管，所述辅助混合装置包括安装

在催化反应器内的混合器，所述混合器与原料进料管和氧气进料管连通，所述混合器在原

料进料口处设置有第一挡板、在氧气进料口处设置有第二挡板，所述第一挡板朝向第二挡

板的一侧均匀设置有若干第一混合管，所述第二挡板朝向第一挡板的一侧均匀设置有若干

第二混合管，所述第一混合管和第二混合管相互交错设置，且第一混合管的输出端靠近第

二挡板、第二混合管的输出端靠近第一挡板，所述混合器上开设有混合孔。

[0007] 优选为：所述混合器上安装有与混合孔相连通的螺旋管，所述螺旋管远离混合器的一端上开设有通气孔。

[0008] 优选为：所述除氢装置和冷却罐之间还设置有水冷却器和第一气液分离器，所述第一气液分离器位于冷却罐内且浸泡在液氮中，所述第一气液分离器的一端还连接有分子

筛吸附器，所述分子筛吸附器的两端分别与冷凝换热器和第一气液分离器连通。

[0009] 优选为：所述第一气液分离器与冷凝换热器之间设置有第一缓冲器，所述第一蒸发器与第二膜式压缩机之间设置有第二缓冲器，所述第二蒸发器与充装装置之间设置有第

三缓冲器。

[0010] 优选为：所述第一缓冲器、第二缓冲器和第三缓冲器的结构相同，所述第一缓冲器包括缓冲箱，所述缓冲箱的两端分别安装有进气管和出气管，所述缓冲箱内安装竖直安装

有隔板，所述隔板靠近进气管的一侧设置有带有缓冲件，所述缓冲件内设置有缓冲腔，所述

缓冲件靠近隔板的一侧开设有与缓冲腔连通的缓冲口，所述缓冲件与缓冲箱间隔设置且在

缓冲件与缓冲箱之间形成缓冲通道，所述缓冲通道与缓冲口连通，所述缓冲件通过缓冲管

连接固定在隔板上，所述缓冲管的一端与缓冲腔连通、另一端穿过隔板至隔板远离缓冲件

的一端；所述隔板靠近出气管的一端设置有弹性膜，所述弹性膜上开设有膜孔。

[0011] 优选为：所述缓冲件朝向进气管的一侧向隔板方向凹陷，所述缓冲管的输出端上固定有网罩，所述网罩内充装有吸附颗粒。

[0012] 优选为：所述杜瓦罐包括外壳和设于外壳内部的内胆，所述吸附柱设置在内胆中，所述外壳和内胆之间设置有隔热腔，所述外壳外部设置有第二真空泵，所述第二真空泵与

隔热腔连通，所述内胆内壁上还设置有石棉隔热层。

[0013] 一种氖气提纯工艺，其特征在于，包括如下步骤：[0014] S1：将粗氖氦气原料通过第一膜式压缩机进行压缩，并将压缩后的原料与氧气混合，并在混合后通过电加热器进行加热，并送入催化反应器中进行反应除氢；

[0015] S2：将除氢后的气体通过水冷却器进行冷却，经过气液分离器分离出气体中的冷凝水，然后使用分子筛吸附器去除气体中残留的水分；

[0016] S3：干燥后的气体经过第一缓冲器缓冲后，进入冷却罐中的冷凝换热器换热预冷，同时气体与液氮换热，使气体中的氮组分冷凝除氮，冷凝的液氮进行回收；

[0017] S4：除氮后的气体进入杜瓦罐中经过吸附柱进行吸附去除残留的氮组分；然后将气体通过第一蒸发器复热，经过第二缓冲器的缓冲，缓冲后通过第二膜式压缩机增压进入

高真空储罐；

[0018] S5：进入高真空储罐的气体首先通过高压一级换热器进行冷却，再通过氮吸附换热器降温，然后经高压二级换热器冷却、由节流阀减压，同时利用制冷剂的一级冷头冷却，

然后进入精馏塔精馏，塔顶气体然后经过氖气复热换热器后送入粗氖氦蒸发器，塔顶气体

经液氮进一步冷凝进入第二气液分离器进行气液分离，利用制冷机的二级冷头持续冷凝氖

氦混合物中的氖组分，氦气作为气体送出，液体混合物返回精馏塔；

[0019] S6：液体混合物经精馏塔精馏在塔里获得液氖，将液氖气化送出，塔顶未精馏完全的氖氦气回收，氖气通过第二蒸发器复热进入第三缓冲器缓冲，然后通过第三膜式压缩机

进行增压充装进行充装瓶。

[0020] 本发明的有益效果是：本发明将氖气的提纯步骤分为原料压缩、催化除氢干燥、冷凝富集、吸附提纯除氮、精馏换热分离氦气、产品充装等步骤，对粗氖氦中各组分进行分步

去除，氖气提纯效果好，稳定性强；且通过将冷凝换热器和第一气液分离器浸泡在液氮中，

能量充分回收，避免资源浪费；超低温精馏、多级冷却降温保证提纯的稳定，以及分离氖氦

的精准；同时多重换热，对冷却精馏过程中的能量进行充分回收利用，节能省源，降低成本；

多个缓冲器的设置，保证氖气提纯的稳定。

附图说明[0021] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本

发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可

以根据这些附图获得其他的附图。

[0022] 图1为本发明具体实施方式的结构示意图；[0023] 图2为本发明具体实施方式中辅助混合装置的结构示意图；[0024] 图3为本发明具体实施方式中第一缓冲器的结构示意图；[0025] 图4为本发明具体实施方式中杜瓦罐的结构示意图；[0026] 图中示例为：1、原料储罐，2、第一膜式压缩机，3、催化反应器，4、氧气储罐，5、电加热器，6、水冷却器，7、第一气液分离器，8、分子筛吸附器，9、第一缓冲器，91、隔板，92、缓冲

件，93、缓冲腔，94、缓冲口，95、缓冲通道，96、缓冲管，97、弹性膜，98、膜孔，99、网罩，10、冷

却罐，11、冷凝换热器，12、第一真空泵，13、杜瓦罐，131、外壳，132、内胆，133、隔热腔，134、

第二真空泵，135、石棉隔热层；14、吸附柱，15、第一蒸发器，16、第二缓冲器，17、第二膜式压

缩机，18、高真空储罐；19、精馏塔；20、高压一级换热器；21、高压二级换热器；22、氮吸附换

热器；23、氖气复热换热器；24、精氖氦蒸发器；25、第二气液分离器；26、制冷机；27、原料进

料管；28、氧气进料管；29、混合器；30、第一挡板；31、第二挡板；32、第一混合管；33、第二混

合管；34、混合孔；35、螺旋管；36、通气孔；37、第二蒸发器；38、第三缓冲器；39、第三膜式压

缩机；40、充装瓶，41、节流阀。

具体实施方式[0027] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于

本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他

实施例，都属于本发明保护的范围。

[0028] 实施例1[0029] 如图1和图2所示，本发明公开了一种氖气提纯设备，在本发明的具体实施方式中，包括依次连接的原料储罐1、第一膜式压缩机2、除氢装置、冷凝富集装置、吸附提纯装置、第

一蒸发器15、第二膜式压缩机17、低温精馏装置、第二蒸发器37和充装装置；所述原料储罐1

中储存有粗氖氦，所述除氢装置包括催化反应器3、与催化反应器3连通且储存有氧气的氧

气储罐4以及安装在催化反应器3上对其内部进行加热的电加热器5；所述冷凝富集装置包

括对液氮蒸汽进行换热预冷的冷凝换热器11、储存有液氮的冷却罐10以及对冷却罐10内进

行持续抽真空的第一真空泵12，所述冷凝换热器11位于冷却罐10内且浸泡在液氮中；所述

吸附提纯装置包括储存有液氮的杜瓦罐13以及设置在杜瓦罐13内的吸附柱14，所述吸附柱

14为四根且均匀并列设置在杜瓦罐13内，所述第一真空泵12与杜瓦罐13连接；所述低温精

馏装置包括高真空储罐18以及设置在高真空储罐18内的精馏塔19；所述充装装置包括第三

膜式压缩机39和充装瓶40；通过第一真空泵对冷却罐和杜瓦罐内持续抽真空，使冷却罐和

杜瓦罐内保持负压，从而降低液氮温度；其中，吸附柱上装有活性炭，吸附柱浸泡在负压液

氮中，四只吸附柱为一组，一共备有两组，一组正常工作、一组再生备用，切换使用，采用电

加热器加热后的氮气作为再生气。

[0030] 通过上述技术方案，将氖气的提纯步骤分为原料压缩、催化除氢干燥、冷凝富集、吸附提纯除氮、精馏换热分离氦气、产品充装等步骤，对粗氖氦中各各组分进行分步去除，

氖气提纯效果好，稳定性强；且通过将冷凝换热器和第一气液分离器浸泡在液氮中，能量充

分回收，避免资源浪费。

[0031] 在本实施例中，所述高真空储罐18中还设置有高压一级换热器20、高压二级换热器21、氮吸附换热器22、氖气复热换热器23、精氖氦蒸发器24、第二气液分离器25和制冷机

26；所述高压二级换热器的输出端上安装有节流阀41。

[0032] 通过上述技术方案，在高真空储罐中，气体经过多级预冷，保证氖气后续提纯的高稳定性，然后进入精馏塔内进行精馏，精馏是在氖氦混合物的气相与液相接触之间的热质

交换过程中进行的，气体自下而上流动，液体自上而下流动，该过程在装有填料的精馏塔内

完成；由于氖、氦的沸点不同，氦比氖易蒸发，氖比氦易冷凝，液体逐段通过时，氖浓度不断

增加，在塔底可获得液氖；而氖氦混合物进一步利用制冷机的冷量分离出氦气送出高真空

储罐；其中高真空储罐采用三台高真空泵抽真空，保证罐内的真空绝热，另外，采用液氮作

冷屏，起到保冷作用，超低温精馏、多级冷却降温保证提纯的稳定，以及分离氖氦的精准；同

时多重换热，对冷却精馏过程中的能量进行充分回收利用，节能省源，降低成本。

[0033] 在本实施例中，所述催化反应器3内还设置有辅助混合装置，所述催化反应器3上安装有与原料储罐1连通的原料进料管27和与氧气储罐4连通的氧气进料管28，所述辅助混

合装置包括安装在催化反应器3内的混合器29，所述混合器29与原料进料管27和氧气进料

管28连通，所述混合器29在原料进料口处设置有第一挡板30、在氧气进料口处设置有第二

挡板31，所述第一挡板30朝向第二挡板31的一侧均匀设置有若干第一混合管32，所述第二

挡板31朝向第一挡板30的一侧均匀设置有若干第二混合管33，所述第一混合管32和第二混

合管33相互交错设置，且第一混合管32的输出端靠近第二挡板31、第二混合管33的输出端

靠近第一挡板30，所述混合器29上开设有混合孔34。

[0034] 在本实施例中，所述混合器29上安装有与混合孔34相连通的螺旋管35，所述螺旋管35远离混合器29的一端上开设有通气孔36。

[0035] 通过上述技术方案，通过辅助混合装置的设置，气体在进入到催化反应器时，原料气和氧气都先进入到混合器内，分别与第一挡板和第二挡板接触得到缓冲，然后分别从第

一混合管和第二混合管中排出，气体交错混合流动，初步混合后从混合孔进入到螺旋管内

螺旋流动，最后从通气孔中均匀排放到催化反应器中，充分保障原料气与氧气的均匀混合

进入到催化反应器中反应，保证除氢的完全。

[0036] 在本实施例中，所述除氢装置和冷却罐10之间还设置有水冷却器6和第一气液分离器7，所述第一气液分离器7位于冷却罐10内且浸泡在液氮中，所述第一气液分离器7的一

端还连接有分子筛吸附器8，所述分子筛吸附器8的两端分别用与冷凝换热器11和第一气液

分离器7连通；分子筛吸附器备用两台，一台吸附一台再生，切换使用；来自于管网的氮气经

电加热器加热后作为分子筛再生气。

[0037] 通过上述技术方案，通过除氢的气体由水冷却器进行冷却，然后由第一气液分离器进行气液分离，同时通过分子筛吸附器吸取掉多余的水分，保证后续提纯的稳定，同时避

免水分混入气体影响提纯精度。

[0038] 实施例2[0039] 如图3和图4所示，本实施例与上述实施例的不同之处在于：在本实施例中，所述第一气液分离器7与冷凝换热器之间设置有第一缓冲器9，所述第一蒸发器15与第二膜式压缩

机17之间设置有第二缓冲器16，所述第二蒸发器37与充装装置之间设置有第三缓冲器38。

[0040] 通过上述技术方案，通过三个缓冲器的设置，分别在冷凝富集前、精馏前和充装前进行缓冲，保证提纯工作的稳定进行，保证提纯后充装的稳定，安全性提高。

[0041] 在本实施例中，所述第一缓冲器9、第二缓冲器16和第三缓冲器38的结构相同，所述第一缓冲器9包括缓冲箱，所述缓冲箱的两端分别安装有进气管和出气管，所述缓冲箱内

安装竖直安装有隔板91，所述隔板91靠近进气管的一侧设置有带有缓冲件92，所述缓冲件

92内设置有缓冲腔93，所述缓冲件92靠近隔板91的一侧开设有与缓冲腔93连通的缓冲口

94，所述缓冲件92与缓冲箱间隔设置且在缓冲件92与缓冲箱之间形成缓冲通道95，所述缓

冲通道95与缓冲口94连通，所述缓冲件92通过缓冲管96连接固定在隔板91上，所述缓冲管

96的一端与缓冲腔93连通、另一端穿过隔板91至隔板91远离缓冲件92的一端；所述隔板91

靠近出气管的一端设置有弹性膜97，所述弹性膜97上开设有膜孔98。

[0042] 在本实施例中，所述缓冲件92朝向进气管的一侧向隔板91方向凹陷，所述缓冲管96的输出端上固定有网罩99，所述网罩99内充装有吸附颗粒，所述吸附颗粒为活性炭颗粒。

[0043] 通过上述技术方案，以第一缓冲为例，在气体进入到第一缓冲器后，首先接触缓冲件的凹陷部分，提供充足的气体排放空间，避免气体乱流，同时气体向缓冲件两件进入到缓

冲通道内，气体经过缓冲通道的一圈流动从缓冲口进入到缓冲腔内，气体在缓冲腔内回形

流动进一步得到缓冲，然后从缓冲管进入到隔板的另一侧通过网罩内吸附颗粒的进一步吸

附提纯；然后接触到弹性膜，流动的气体与弹性膜接触得到缓冲，并从模孔穿过，缓慢排出

缓冲箱；大幅度降低气体流速，保证氖气提纯的稳定。

[0044] 在本实施例中，所述杜瓦罐13包括外壳131和设于外壳131内部的内胆132，所述吸附柱14设置在内胆132中，所述外壳131和内胆132之间设置有隔热腔133，所述外壳131外部

设置有第二真空泵134，所述第二真空泵134与隔热腔133连通，所述内胆132内壁上还设置

有石棉隔热层135。

[0045] 通过上述技术方案，将杜瓦罐设置成双层结构，并设置隔热腔，利用第二真空泵对隔热腔抽真空处理，同时配合石棉隔热层的设置，保证杜瓦罐良好的隔热效果，进一步保证

氖气提纯的稳定性。

[0046] 实施例3[0047] 在本实施例中，一种氖气的提纯工艺，其步骤如下：[0048] S1：将粗氖氦气原料通过第一膜式压缩机进行压缩，并将压缩后的原料与氧气混合，并在混合后通过电加热器进行加热，并送入催化反应器中进行反应除氢；

[0049] S2：将除氢后的气体通过水冷却器进行冷却，经过气液分离器分离出气体中的冷凝水，然后使用分子筛吸附器去除气体中残留的水分；

[0050] S3：干燥后的气体经过第一缓冲器缓冲后，进入冷却罐中的冷凝换热器换热预冷，同时气体与液氮换热，使气体中的氮组分冷凝除氮，冷凝的液氮进行回收；

[0051] S4：除氮后的气体进入杜瓦罐中经过吸附柱进行吸附去除残留的氮组分；然后将气体通过第一蒸发器复热，经过第二缓冲器的缓冲，缓冲后通过第二膜式压缩机增压进入

高真空储罐；

[0052] S5：进入高真空储罐的气体首先通过高压一级换热器进行冷却，再通过氮吸附换热器降温，然后经高压二级换热器冷却、由节流阀减压，同时利用制冷剂的一级冷头冷却，

然后进入精馏塔，塔顶气体经过氖气复热换热器后送入粗氖氦蒸发器，塔顶气体经液氮进

一步冷凝进入第二气液分离器进行气液分离，利用制冷机的二级冷头持续冷凝氖氦混合物

中的氖组分，氦气作为气体送出，液体混合物送入精馏塔；

[0053] S6：液体混合物经精馏塔精馏在塔里获得液氖，将液氖气化送出，塔顶未精馏完全的氖氦气回收，氖气通过第二蒸发器复热进入第三缓冲器缓冲，然后通过第三膜式压缩机

进行增压充装进行充装瓶。

[0054] 根据上述技术方案，在此详细描述氖气的提纯工艺；[0055] 原理储罐中的原料粗氖氦气来自于粗氖氦提取设备，其主要组成成分为氮气，氦气，氖气，以及氢气，先由第一膜式压缩机压缩；然后进入催化反应器，粗氖氦气与钢瓶提供

的氧气混合，并经电加热器加热后，通过反应去除氢组分；出催化反应器后经水冷却器进行

冷却，并在第一气液分离器中将大部分冷凝水分离；气体中残留的水分由干燥系统中的分

子筛吸附器去除。

[0056] 干燥后的氖氦气经过第一缓冲器缓冲后在冷凝换热器中与液氮蒸汽换热预冷，然后送入带有液氮的冷却罐内，且在气相空间持续抽真空(通过第一真空泵进行)，保持罐内

压力为，使负压液氮温度降至超低温；抽出的液氮蒸汽作为冷源；冷凝换热器和第一气液分

离器均浸泡在液氮中，同时氖氦气与负压液氮换热，使大部分氮组分冷凝，分离得到富集的

氖氦气送出，进入后续流程，冷凝的液氮则送入粗氖氦塔回收。

[0057] 富集的氖氦气进入杜瓦罐，杜瓦罐中同样存有负压液氮，每只杜瓦中浸有四只吸附柱，其中吸附剂为活性炭；将氖氦气中残留的氮组分吸附去除；经过吸附净化去除氮组分

的氖氦气经第一蒸发器复热后，进入第二缓冲器，再稳定进入第二膜式压缩机，增压后送入

高真空储罐。

[0058] 高真空储罐内集成了高压一级换热器、高压二级换热器、氮吸附换热器、氖气复热换热器、精馏塔及精氖氦蒸发器、第二气液分离器，以及制冷机等设备；氖氦气经高压一级

换热器冷却，再通过氮吸附换热器降温，同时还可进一步避免氮组分的积聚，经高压二级换

热器冷，由节流阀减压，同时利用制冷机一级冷头冷量冷却，进入精馏塔精馏，经过氖气复

热换热器后送入粗氖氦蒸发器，被塔顶气体进入第二气液分离器，利用制冷机二级冷头冷

量使氖氦混合物中的氖组分持续冷凝，氦气作为产品送出；液体混合物则节流后送入精馏

塔做回流液，经塔内精馏在塔底获得产品液氖，液氖经气化后作为产品送出；塔顶抽出不合

格的氖氦气依次经过复热至常温后返回氖氦气膜压机入口回收，重新进行提纯。

[0059] 氖气产品经第二蒸发器复热后，减压送入第三缓冲器，再稳定进入第三膜式压缩机增压然后充装到充装瓶内储存；此外，氦气产品经空浴式汽化器复热后，减压至送入缓冲

装置，再稳定进入膜式压缩机增压然后进入灌充排系统充瓶。

[0060] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。