第39卷第2期2021年4月
低温与特气
Low Temperature and Specialth Gases
V o O39,No.2
Apr.,2021
•工艺与设备•
杨毅坤
(河北钢铁股份有限公司邯郸分公司气体厂，河北邯郸056015)
摘要：传统的高纯气体充装大多由“一”字型充装排与抽真空系统组成。这些手动系统存在操作繁琐，人工劳动强度大，充装后的产品纯度稳定性差等问题。重点针对上述问题在充装前氮气置换、抽真空，以及产品充装等一系列工作实施自动控制、精准充装方面进行了探讨，结合实际工作开发出了一套高纯气体自动
化充装系统。
关键词：高纯气体；自动充装；研究；应用
中图分类号:TQ117文献标志码:A文章编号：1007-7804(2021)02-0016-03
doi：10.3969/j.issn.1007-7804.2021.02.004
ResearcC and Application of High Purity Gat Automatic Filling
YANG Yikun
(Gases Plant of Handan Branch of Hebei Iron and Steel Co.,Ltd.,Handan056015,China)
Abstract:Traditional high purith gas filling is mostly composed of filling row and vacuum pumping system in a row.These manual systems have some problems such as complicated operation,high labor intensity and poor stability of product purity after filling.In this paper,aiming at the above problems,the automatic control and precise filling of a series of work,such as niOofen displacement before f illing,vacuum pumping,and product filling,are discussed in depth.A set of automatic fn/ng system for high purity gas is developed based on the actual work.
Key wordt:high purity gas；automatic filling；research；application
1前言
很多气体都是用钢瓶来贮存和运输的，传统的钢瓶充气流程是：待充钢瓶送入钢瓶干燥箱#烘烤、抽空、氮气置换#搬运至充装排并将待充瓶一字排开#连接上紧充装接头#打开瓶阀#打开放散阀确认瓶内压力为大气压#打开抽空阀门#开启真空泵—抽空值确认后停泵一关闭抽空阀门一开启充装压缩机和充气阀#充装压力满足要求后关闭充气压缩机和充气阀#关闭每只瓶阀#卸下钢瓶接头#搬运至分析室分析#逐只钢瓶装卸接头进行纯度分析#合格瓶搬运入库。整个充气过程都是人工操作，不仅增加了工人的劳动强度，而且操作过程受人为因素影响大，误操作概率高，容易损坏真空泵，无法保证充气质量&2自动充装系统
为了提高气瓶的充装效率，减少充装人员的劳动强度, 保证充装气体质量，在对现有充装技术研究的基础上结合计算机自动控制技术，开发了一套应用于高纯气体气瓶的自动控制充装系统&
本高纯气体自动充瓶系统包括真空泵组、膜压机、充装排和控制系统等，真空泵组、膜压机、充装排的关系是真空泵组的吸气口通过抽空阀与充装排连接；膜压机排出的高纯气体通过充气阀进入充装排；充装排通过放空阀与大气相通，并通过充氮阀与高压纯化氮气源连接；待充气的钢瓶通过高压连接管接到充装排上；控制系统通过各电磁阀控制抽空阀、充气阀、放空阀和充氮阀动作&
高纯气自动充瓶的控制系统包括DCS、触摸屏、抽空压力传感器、放空压力传感器等等。压力传感
收稿日期：2021-02-22
第2期杨毅坤：高纯气体自动充装的研究与应用17
器分别测量真空度、放空后压力、充氮压力和产品充气压力，传感器将压力信号输出至DCS（即集散式控制系统）。DCS负责控制抽空阀、充气阀、放空阀和充氮阀动作。
图1传统的充装方式示意图
Fia.1SchemaUe diagram of traditionai filing mode
控制系统
进气
鱼充气
压缩机
真空泵组
放空口
待充气瓶
图2高纯气体自动充装示意图
Fia.2Schematic diagram of automatic filing of high purio gas
自动充装系统流程示意图见图2&本装置设计为6瓶位自动充装装置，采用“口”字型排列便于集装格组就位和充装。真空泵组根据产品及充装量等技术要求选择不同型号的泵组。
本系统采用干燥洁净的高压纯化氮气作为钢瓶中气态水分和杂质氧的清洗置换气源，完全能满足处理不含游离水的钢瓶需要，与传统的通过烘箱烘烤去除水分和氧的方法相比，既提高了效率又减少了步骤。采用DCS系统进行控制，操作点设在充瓶现场以实现就地完成，通过电磁阀控制相应的阀门按规定程序进行工作。
本系统在DCS中设定量程序控制，在上好瓶阀确认系统连接可靠后，即可启动控制系统进行待测气瓶内部自动充装气态水分和杂质氧的清洗置换，置换完毕即可自动转入充装程序，待压力达到设定值，自动切断气源，提醒操作人员更换下一组气瓶。实现高纯气体的高效、安全、高质量的充装。
表1为自动充装系统充装的一组6瓶氮气的分析结果。由表1可以看出充装后的氮气对氧、氮等杂质的去除比较彻底，产品质量比较可靠
。
1!8
低温与特气第39卷
表1自动充装系统充装的一组6瓶氮气的分析结果
Tabla 1 Analysis results of a group of 6 bctlas of helium filled by automatic filling system
瓶号
日期时间
Ne H 2O 2 + Ar N 2 CH 4CO CO 2
G0753332020.05.0120:56
1.10.0050.09 1.03
<0.05<0.10.007
G0743892020.05.0121 :08 1.060.005
0.070.27<0.05<0.10.02G0743542020.05.01
21:19
1.060.0040.080.55<0.05<0.10.023*********.05.01
21 :30 1.070.0040.08
0.23<0.05<0.10.02G0744992020.05.0121 :40 1.05
0.0040.070.18<0.05<0.10.01G0744152020.05.0121 :50
1.04
0.004
0.06
0.12
<0.05
<0.1
0.01
3结束语
本系统将高纯气的充装与抽空、充气、放空和充
氮等四种功能组合在一起，各种装置可在DCS 控制
系统的协调控制下自动、有序地完成相应的操作，使 整个充气过程基本不需要人工干预，不仅降低了工
人的劳动强度，而且降低了人为出错的可能性，从而
提高了充气质量，实现了高纯气体气瓶的高效自动
充装，在保证充装质量的前提下，系统充瓶效率远远
高于同类生产线。
作者简介：
杨毅坤（1972），男，高级工程师，现就职于河钢集团邯
钢公司气体厂,1995年北京科技大学毕业，从事制氧和稀有 气体的生产以及气体产品开发工作&
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!
种 HF
12345678制备＜ =用方―
申请（专利）号：202010296836-6
公开（公告）0:2021-04-09
申请（专权）人：浙江博瑞电子科技有限公司
摘要：发明涉及高纯气体提纯领域，具体关于一种 HF 电子气体深度纯化材料的制备及应用方法；本发明 制备了一种负载金属氟化物活性炭材料AC/MFx - nHO ，运用碳酰氟/高纯氮气混合气体流对该材料深度 脱水后，得到一种HF 电子气体深度纯化材料AC/ MFx ，该种材料具备氟化物，能够形成结晶水，形成水合 金属氟化物，具备很强的吸水性能，而且无水氟化物和 活性炭不存在被HF 腐蚀的问题，不会造成骨架结构坍 塌和反应产物对HF 的二次污染，用于对HF 进行高效 除水具有纯度高冰分含量极低的优点&
一种#$+氮电解用
+氮电解方—
申请（专利）号：201910690626-2
公开（公告）0:2021-02-02
申请（专权）人：东泰高科装备科技有限公司摘要：本发明提供了一种砷烷和联合电解装 置和使用其的砷烷和联合电解方法。所述装置 包括：电解槽，电解槽中设置阳离子半透膜，阳离子半
透膜将电解槽分为阳极电解槽和阴极电解槽，阳极电 解槽中设置阳极膜电极，阳极电解槽连通有阳极电解 液进料管、阳极电解液出料管和出料管；阴极电 解槽中设置砷阴极，阴极电解槽连通有阴极电解液进
料管、阴极电解液出料管和砷烷出料管。所述方法包
括：在阳极电解槽中用阳极膜电极电解含有氯盐的阳 极电解液，得到，氯盐中的阳离子通过阳离子半 透膜进入阴极电解槽；同时在阴极电解槽中用砷阴极 电解阴极电解液中的水，得到砷烷。本发明提供的装
置实现了同时产生高纯砷烷和高纯。
-种电/EA045）*
申请（专利）号:202021902731 - 2
公开（公告）0:2021-04-06
申请（专权）人：中船重工（邯郸）派瑞特种气体 有限公司
摘要：本实用新型公开了一种电子混合气纯化装 置，包括装置底座，所述装置底座的上端面固定连接有 纯化管，所述纯化管的上端面固定连接有排气管，所述 装置底座的侧壁上固定连接有进气安装法兰，所述纯 化管的侧壁上固定连接有高压进气出气安装法兰，所 述装置底座上设有用于实现装置便捷拆装的安装机 构。本实用新型结构合理，通过一体化的装置实现对
电子混合气内的杂质进行清理与除杂过程，同时实现 装置的便捷拆卸，实现装置使用过程的便捷。
豫公网安备41160202000603
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