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一种氦低温液化系统及方法
申请号	CN202410064396.X	申请日	2024-01-15	公开(公告)号	CN117847959A	公开(公告)日	2024-04-09
申请人	核工业西南物理研究院;			发明人	陈鑫; 陈金龙; 李思稼; 钟云珂; 暴泽; 付猷昆; 李强; 蔡立君;
摘要	本发明公开了一种氦低温液化系统及方法，涉及化工气体液化技术领域，包括通过管道依次连通的原料氦气供应及存储单元、氦气循环单元、气液转化单元、成品液氦运输单元；氦气循环单元和气液转化单元均连通液氮传输单元；该氦低温液化系统的生产效率可以达到80L/h以上，气液转化单元整体泄漏率≤1×10‑8Pa.m3/s；液氦转注固定杜瓦静态日蒸发率≤0.15％；液‑ 气动态转化比＜10％。氦气循环单元中的除油系统可以将氦气中的油杂质去除，避免产生凝结油或管道堵塞物，同时氦纯化器可以将氦气中的杂质气体( 水、氮、杨及碳氢化合物) 吸附，使制备的产品纯度更高，该系统可以实现完成的氦资源产业链。
权利要求	1.一种氦低温液化系统，其特征在于，包括通过管道依次连通的原料氦气供应及存储单元(A)、氦气循环单元(B)、气液转化单元(D)、成品液氦运输单元(E)；所述氦气循环单元(B)和气液转化单元(D)均连通有液氮传输单元(C)；所述原料氦气供应及存储单元(A)包括通过管道依次连通的氦气罐车(1)、氦气储罐(2)和气囊(3)；所述氦气循环单元(B)包括通过管道依次连通的氦压缩机(4)、除油系统(5)、氦纯化器(6)，所述气囊(3)与所述氦压缩机(4)通过管道连通；所述氦纯化器(6)与所述氦压缩机(4)之间连接有回流管道；所述氦纯化器(6)与所述气液转化单元(D)连通；所述气液转化单元(D)与所述氦压缩机(4)之间连接有回流管道；所述成品液氦运输单元(E)包括通过管道依次连通的液氦转注固定杜瓦(9)、液氦移动运输杜瓦(10)和液氦槽车(11)；所述液氦移动运输杜瓦(10)与所述气囊(3)之间连接有回流管道。 2.根据权利要求1所述的一种氦低温液化系统，其特征在于，所述液氦转注固定杜瓦(9)与所述液氦移动运输杜瓦(10)之间使用同轴柔性低温传输管(12)连通。 3.根据权利要求1所述的一种氦低温液化系统，其特征在于，所述气液转化单元(D)包括通过管道相互连通的多级换热器，首端的换热器与所述氦气循环单元(B)连通，尾端的换热器与所述成品液氦运输单元(E)连通，尾端的换热器的排出管道上连接有节流阀(23)。 4.根据权利要求3所述的一种氦低温液化系统，其特征在于，任意两个相邻的换热器之间的连通管道上连接有吸附器(21)。 5.根据权利要求4所述的一种氦低温液化系统，其特征在于，所述吸附器(21)的数量至少为一个。 6.根据权利要求3所述的一种氦气低温液化系统，其特征在于，任意相邻的换热器之间的连通管道上连接有支管，所述支管上连接有透平膨胀机(22)。 7.根据权利要求6所述的一种氦气低温液化系统，其特征在于，所述透平膨胀机(22)的数量至少为一个。 8.根据权利要求7所述的一种氦气低温液化系统，其特征在于，当所述透平膨胀机(22)的数量为多个时，多个所述透平膨胀机(22)采用串联、并联或串/并联运行。 9.一种氦低温液化方法，其特征在于，采用权利要求1～8任意一项所述的系统进行氦低温液化。 10.根据权利要求9所述的一种氦低温液化方法，其特征在于，提纯后的氦气进入到气液转化单元(D)，在液氮预冷环境下，经换热器、透平膨胀机(22)减压降温后，经过节流阀(23)产生液氦。
说明书全文	一种氦低温液化系统及方法技术领域 [0001] 本发明涉及化工气体液化技术领域，具体涉及一种氦低温液化系统及方法。背景技术 [0002] 氦是一种稀有气体，是所有元素中最不活泼的元素，极难形成化合物，这是因为氦的原子核到电子层距离很小，并且达到了稳定结构。氦在地球中的含量极少且不可再生，由于具有化学性质稳定、沸点极低等特性，因此被广泛应用于医院核磁共振装置、高校超导测试系统、大科学装置中的托卡马克、加速器系统、超导磁悬浮车及航空航天推进器等领域，是国家安全和高新技术产业发展的重要战略性物质。 [0003] 为了得到液氦产品，可以将氦气在氦液化器中通过膨胀制冷进行液化，但是现有的氦气液化过程中存在以下缺点：1)液化效率低；2)产品中存在较多的杂质，纯度较低。发明内容 [0004] 本发明目的在于提供一种氦低温液化系统及方法，解决目前的氦气液化系统存在液化效率低、产品纯度低的问题。 [0005] 本发明通过下述技术方案实现： [0006] 第一方面，本发明提供一种氦低温液化系统，包括通过管道依次连通的原料氦气供应及存储单元、氦气循环单元、气液转化单元、成品液氦运输单元； [0007] 所述氦气循环单元和气液转化单元均连通有液氮传输单元； [0008] 所述原料氦气供应及存储单元包括通过管道依次连通的氦气罐车、氦气储罐和气囊； [0009] 所述氦气循环单元包括通过管道依次连通的氦压缩机、除油系统、氦纯化器，所述气囊与所述氦压缩机通过管道连通；所述氦纯化器与所述氦压缩机之间连接有回流管道；所述氦纯化器与所述气液转化单元连通； [0010] 所述气液转化单元与所述氦压缩机之间连接有回流管道； [0011] 所述成品液氦运输单元包括通过管道依次连通的液氦转注固定杜瓦、液氦移动运输杜瓦和液氦槽车；所述液氦移动运输杜瓦与所述气囊之间连接有回流管道。 [0012] 本发明中的氦低温液化系统的生产效率可以达到80L/h以上，气液转化单元整体‑8 3泄漏率≤1×10 Pa.m /s；液氦转注固定杜瓦静态日蒸发率≤0.15％；液‑气动态转化比＜ 10％。氦气循环单元中的除油系统可以将氦气中的油杂质去除，避免产生凝结油或管道堵塞物，同时氦纯化器可以将氦气中的杂质气体(水、氮、氧及碳氢化合物)吸附，使制备的产品纯度更高，该系统可以实现完成的氦资源产业链。 [0013] 进一步的，所述液氦转注固定杜瓦与所述液氦移动运输杜瓦之间使用同轴柔性低温传输管连通。 [0014] 进一步的，所述气液转化单元包括通过管道相互连通的多级换热器，首端的换热器与所述氦气循环单元连通，尾端的换热器与所述成品液氦运输单元连通，尾端的换热器的排出管道上连接有节流阀。 [0015] 进一步的，任意两个相邻的换热器之间的连通管道上连接有吸附器。 [0016] 进一步的，所述吸附器的数量至少为一个。 [0017] 进一步的，任意相邻的换热器之间的连通管道上连接有支管，所述支管上连接有透平膨胀机。 [0018] 进一步的，所述透平膨胀机的数量至少为一个。 [0019] 进一步的，当所述透平膨胀机的数量为多个时，多个所述透平膨胀机采用串联、并联或串/并联运行。 [0020] 第二方面，本申请提供一种氦低温液化方法，采用上述述的系统进行氦低温液化；具体为：提纯后的氦气进入到气液转化单元，在液氮预冷环境下，经换热器、透平膨胀机减压降温后，经过节流阀产生液氦。 [0021] 本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果： [0022] 本发明中的氦低温液化系统的生产效率可以达到80L/h以上，气液转化单元整体‑8 3泄漏率≤1×10 Pa.m /s；液氦转注固定杜瓦静态日蒸发率≤0.15％；液‑气动态转化比＜ 10％。氦气循环单元中的除油系统可以将氦气中的油杂质去除，避免产生凝结油或管道堵塞物，同时氦纯化器可以将氦气中的杂质气体(水、氮、氧及碳氢化合物)吸附，使制备的产品纯度更高，该系统可以实现完成的氦资源产业链。附图说明 [0023] 为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中： [0024] 图1为本发明实施例1中一种氦低温液化系统的工艺流程图； [0025] 图2为本发明实施例2中气液转化单元的工艺流程图； [0026] 图3为本发明实施例1中氦压缩机的结构示意图； [0027] 图4为本发明实施例1中除油系统的结构示意图； [0028] 图5为本发明实施例1中氦纯化器的结构示意图； [0029] 图6为本发明实施例1中氦纯化器纯化性能测试结果； [0030] 图7为本发明实施例1中液氦体积变化曲线。 [0031] 附图中标记及对应的零部件名称： [0032] A‑原料氦气供应及存储单元，B‑氦气循环单元，C‑液氮传输单元，D‑气液转化单元，E‑成品液氦运输单元，1‑氦气罐车，2‑氦气储罐，3‑气囊，4‑氦压缩机，5‑除油系统，6‑氦纯化器，7‑阴转子，8–阳转子，9‑液氦转注固定杜瓦，10‑液氦移动运输杜瓦，11‑液氦槽车，12‑同轴柔性低温传输管，13‑齿槽，14‑聚结过滤器，15‑活性炭吸附器，16‑除尘过滤器，17‑一级换热器，18‑二级盘管换热器，19‑分离筒，20‑吸附筒，21‑吸附器，22‑透平膨胀机，23‑节流阀，24‑1‑第一换热器，24‑2‑第二换热器，24‑3‑第三换热器，24‑4‑第四换热器。具体实施方式 [0033] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。 [0034] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。 [0035] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。 [0036] 在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，接或一体式连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0037] 实施例1 [0038] 该实施例提供一种氦低温液化系统，如图1所示，包括通过管道依次连通的原料氦气供应及存储单元A、氦气循环单元B、气液转化单元D、成品液氦运输单元E； [0039] 氦气循环单元B和气液转化单元D均连通有液氮传输单元C； [0040] 原料氦气供应及存储单元A包括通过管道依次连通的氦气罐车1、氦气储罐2和气囊3； [0041] 氦气循环单元B包括通过管道依次连通的氦压缩机4、除油系统5、氦纯化器6，气囊3与氦压缩机4通过管道连通；氦纯化器6与氦压缩机4之间连接有回流管道；氦纯化器6与气液转化单元D连通； [0042] 气液转化单元D与氦压缩机4之间连接有回流管道； [0043] 成品液氦运输单元E包括通过管道依次连通的液氦转注固定杜瓦9、液氦移动运输杜瓦10和液氦槽车11；液氦移动运输杜瓦10与气囊3之间连接有回流管道。 [0044] 具体的，液氦转注固定杜瓦9与液氦移动运输杜瓦10之间使用同轴柔性低温传输管12连通。 [0045] 需要说明的是，氦气储罐2应能储存所有供液化的原料氦气容积。氦气储罐2是带压容器，一般压力为10bar～150bar，因此配备有双重过压放气安全阀，以保证系统的安全。各个氦气储罐2间原料氦气可以互相置换，以便于检修。氦气储罐2采用放气率较小的结构材料，比如不锈钢；或者氦气储罐2内胆用放气率较小的结构材料，比如不锈钢。 [0046] 需要说明的是，气囊3在系统运行时的压力为1.05bar～1.2bar。气囊3的材质包括聚酯纤维织物或双面聚氨酯涂层/特种高强复合材料，泄漏率略高于氦气储罐2。气囊3固定在安装架上，其可以是圆底圆柱形、球形、方形等形状。气囊3的底部设置两个接口，一个用于吸气，一个用于放气，采用夹紧法兰方式，可转化KF接头、螺纹等非标接口。 [0047] 需要说明的是，如图3所示，氦压缩机4属于电机直联驱动的喷油润滑螺杆压缩机，氦压缩机4机械部分是由两个特殊成型的转子及相配合的腔室构成，两个转子具有相啮合的外形轮廓，一个凸形阳转子8，另一个为凹形阴转子7，当转子旋转时，接触点沿着轴线移动，使限制在相应啮合点形成的齿槽13中间的氦气沿轴向运动，凹槽近似为圆柱，其横截面朝出口方向逐渐减少，而阳转子8起活塞的作用，推动并压缩氦气在凹槽内朝压缩机排气口运动。 [0048] 需要说明的是，如图4所示，除油系统5安装在氦压缩机4后端，主要由聚结过滤器14、活性炭吸附器15及除尘过滤器16组成，氦气中的油以气溶胶及蒸气两种形式存在，气溶胶产生于快速压缩阶段，平均尺寸大约为1微米。油蒸气能与氦气充分混合，需要通过油分离进行较彻底的分离。聚结过滤器14将气溶胶小液滴聚集于小直径纤维上，形成的油滴通过过滤介质向下游流动，同时被过滤器较低的部分所收集。油自动回收到氦气压缩机的入口，少量的剩余油蒸气被后级的活性炭吸附器15所吸附，活性炭吸附器15后还装配有除尘过滤器16，阻止任何可能来自与活性炭的固体颗粒进入气液转换单元，最终除油系统5出口的油含量减少到10ppb。 [0049] 需要说明的是，如图5所示，氦纯化器6用来进一步减少氦气中的杂质成分含量，氦纯化器6主要包括换热器、分离筒19、吸附筒20等三个子单元，其中换热器包括一级换热器17和二级盘管换热器18，通过换热器，使进入分离筒19的待处理原料氦气达到液氮温区，一级换热后气体温度降至90K±5K，二级换热后的出口温度需达到液氮温区(80K)。分离筒19用以解析待处理原料气中的氧、氮等杂质气体成分，提高氦气中液态空气的析出能力，减轻后级吸附筒20的负荷，达到较好的纯化效果。经分离筒19分离后杂质气体成分主要为氧、氮、碳氢化合物和水等，有针对性的选择吸附材料(比如用果壳类活性炭吸附残余氮、氧等气体，用13X APG分子筛吸附残余水分)进行深度吸附分离纯化。经过吸附筒20分离出的高纯氦气最终进入气液转化单元D准备液化。 [0050] 需要说明的是，液氮传输单元C将为氦纯化器6和气液转化单元D提供液氮，液氮传输单元C为自增压式垂直液氮罐，液氮罐通过自增压系统，产生大约3bar的压力，以提供各设备所需要的液氮流量，系统正常运行过程大约1～2周左右，需要通过液氮槽车向储存罐中补充液氮。液氮传输单元C设计压力为‑1～8bar、工作压力为3bar、设计温度为77～350K、绝热方式：真空粉末绝热、静态日蒸发率：≤0.35％。 [0051] 需要说明的是，气液转化单元D是一个真空密封的集成系统，包括真空外筒及顶部平盖法兰，真空外筒由304不锈钢焊接而成，安装有真空安全泄放装置及真空抽接，气液转化单元D顶部是一个平顶盖法兰，真空筒内主要设备包括低温阀、多级换热器、透平膨胀机22、吸附器21以及连接内外低温氦气、液氦及液氮管道。气液转化单元D整体泄漏率≤1×‑8 3 10 Pa.m/s。 [0052] 需要说明的是，液氦转注固定杜瓦9带自增压系统，设计压力为1.5bar。通过一根同轴低温传输管线与气液转化单元D连接在一起，杜瓦的颈部法兰安装可拔插的超导液位探测器，同轴柔性低温传输管12线连接液氦移动运输杜瓦10的转注接口。液氦转注固定杜瓦9与气液转化单元D之间的安装间距在保证1m的维修空间下尽量短，既便于系统的维护，有利于减少漏热。液氦转注固定杜瓦9静态日蒸发率≤0.15％。 [0053] 需要说明的是，液氦移动运输杜瓦10设计压力与液氦转注固定杜瓦9一致为1.5bar，通过同轴柔性低温传输管12与液氦转注固定杜瓦9连接，液氦遇热蒸发氦气通过管道与气囊3连接，降低液氦损耗，液氦移动运输杜瓦10可通过液氦槽车11转运至各液氦装置需求场所。液氦移动运输杜瓦10静态日蒸发率≤0.15％，液‑气动态转化比＜10％。 [0054] 该氦低温液化系统的原理及各阶段流质性质为： [0055] S1：氦气罐车1通过管束软管将纯原料氦气加压至高压氦气储罐2(压力根据储罐设计压力而定，约10bar～150bar)中，纯原料氦气纯度约为99.999％，与氦气储罐2中氦气混合后，纯度可能下降，此时氦气压力高压状态，混合原料氦气。 [0056] S2：氦气储罐2中的高压混合原料氦气经过减压至约1.05bar后传输至气囊3中，此时氦气压力为低压状态，混合氦气。 [0057] S3：氦气压缩机将气囊3以及气液转化单元D低压侧通道返回的压力为1.05bar的氦气压缩到最高14bar，此时氦气压力为高压状态，混合氦气。 [0058] S4：混合氦气经氦压缩机4之后，通过除油系统5将少量油质(气溶胶或水蒸气)通过聚结过滤法去除，保证进入氦纯化器6中混合氦气的油含量小于10ppb。此时氦气压力为高压状态，混合氦气且油含量≤10ppb。 [0059] S5：此两个过程同步进行。混合氦气经除油系统5后，其中含油量基本可以忽略不计(指在液化过程中不会产生凝结油，形成管道堵塞物，影响液化过程)。此时混合氦气经过氦纯化器6后，通过物理冷凝吸附法，将冷凝点高于液氮(由液氮传输单元C提供)温区约80K的杂质气体吸附，主要包括水、氮、氧及碳氢化合物。此时氦气压力为高压状态，混合氦气且油含量≤10ppb，水+氮+氧+碳氢化合物含量≤10ppm。此过程完成氦气提纯，氦气纯度99.9995％以上，具备进入气液转化单元D进行液化处理，此混合氦气统称为高纯氦气。如果混合氦气中油、水、氮、氧、碳氢化合物含量未达标，混合氦气返回至氦压缩机4入口进一步开展除油和纯化循环。 [0060] S6：高压高纯氦气经过气液转化单元D，经过一系列减压降温技术后，节流形成气液混合高纯氦，此时液氦压力为低压状态1.05bar，大型氦液化站系统要求液氦生产流量≥80L/h。 [0061] S7：此三个过程同步进行。液化转化单元中的氦气经过节流后形成气液混合高纯氦，液体存储在液氦转注固定杜瓦9内，低温气体进入气液转化单元D低压侧。低温氦气通过换热膨胀技术转化成低压高温氦气回到氦压缩机4入口，此时氦气循环单元B与气液转化单元D形成循环回路。此时氦气压力为低压状态，高温高纯氦气。 [0062] S8：液氦转注固定杜瓦9经过同轴柔性低温传输管12将液氦转注至液氦移动运输杜瓦10，此时液氦压力为低压状态略高于1.05bar。 [0063] S9：一般情况下，系统刚运行时，液氦移动运输杜瓦10温度较高，液氦转注过程中产生的氦气瞬时流量较大，温度较低，回不到氦压缩机4入口，因此产生的氦气回到气囊3用于缓冲，此时氦气压力为低压状态，低温高纯氦气。 [0064] S10：液氦移动运输杜瓦10经过液氦槽车11将生产的液氦转运至各液氦装置需求场所。 [0065] S11：液氮传输单元C将液氮传输至氦纯化器6，氮气放空到大气中，此时液氮压力为低压状态。 [0066] S12：液氮传输单元C将液氮传输至气液转化单元D，氮气放空到大气，此时液氮压力为低压状态。 [0067] 对该实施例中的部分结构单元的性能进行检测。 [0068] 1)氦压缩机性能测试 [0069] 本发明要求氦压缩机出口排气压力范围12～14bar(1.2～1.4Mpa)，整机漏率<1×‑8 310 Pa·m /s，测试时还对压缩机供气温度、质量流量、压缩机轴功率、轴封漏油量、机组噪声、容积效率及绝热效率进行了测试。如表1所示，检查结果均合格或优于判断标准参数，满足需求。 [0070] 表一氦压缩机性能测试 [0071]检验项目判断标准检查结果机组排气压力 1.2～1.4Mpa 1.254～1.38Mpa ‑6 3 ‑9 3 整机泄露率 ≤110 pa.m/s ≤9.310 pa.m/s 供气温度 <40C° 30.9～31.3C° 质量流量 75.5g/s 84.3g/s 压缩机轴功率 250KW 257～266.6KW 轴封漏油量 ≤120ML/d 运行未见明显油滴机组噪声 ≤80±2dB(A) 平均值85.4dB 容积效率 88％ 91.88％绝热效率 84％ 91.95％ [0072] 2)氦纯化器性能测试 [0073] 经除油系统物理吸附后的氦气进入氦纯化器性能测试前，需对纯化器进行自动活化、预冷等。首先将纯化器吸附桶加热至100℃，开启热氮气吹扫3小时，采用机械泵抽空2次，每次2小时，抽空后吸附桶压力达到‑1bar,抽空结束后自动回填氦气至微正压；然后往纯化器内注入液氮至1.2m液位高度，对纯化桶进行预冷。 [0074] 本发明要求经氦纯化器纯化后，出口氦气纯化在99.9995％以上。氦纯化器性能测试结果如下图6所示，对本发明要求的非纯氦气即原料氦气进行纯化，利用纯度分析仪在线检测氦纯化器出口气体的纯度，检测的结果为：氮含量0.01ppm，水含量1.46ppm，碳氢化合物含量0.31ppm，油含量2.92ppb，杂质含量约1.78292ppm，出口纯度约99.9998％；连续运行测得出口纯度稳定在99.9995％以上，满足需求。 [0075] 3)除油系统性能测试 [0076] 本发明要求除油系统出口油含量小于10ppb，根据图6所示，测得油含量位2.92ppb，满足需求。 [0077] 4)气液转化单元性能测试 [0078] 大型氦液化站系统要求液氦生产流量≥80L/h，即气液转化单元要求氦液化率≥80L/h。在有液氮预冷条件下进行了气液转化单元液化率性能测试。液化率测试的测试时长 1h。图7为测试过程的杜瓦中液氦的体积变化曲线，从曲线中可以测出杜瓦中液氦体积的变化量ΔV＝(Vmax‑Vmin)＝160.39L。液化率测试时长为1h，即液化率：L＝ΔV/Δt＝ 160.39L/h。满足需求。 [0079] 实施例2 [0080] 该实施例提供一种氦低温液化系统，在实施例1的基础上，如图2所示，该实施例中的气液转化单元D包括通过管道相互连通的四级换热器，首端的第一换热器24‑1与所述氦气循环单元B连通，尾端的第四换热器24‑4与所述成品液氦运输单元E连通，尾端的第四换热器24‑4的排出管道上连接有节流阀23。 [0081] 具体的，第一换热器24‑1与第四换热器24‑4之间的连通管道上连接有一个吸附器21。 [0082] 具体的，第二换热器24‑2与第三换热器24‑3之间的连通管道上连接有支管，支管上连接有一个透平膨胀机22。 [0083] 该气液转化单元D的原理为： [0084] S1：经过氮气循环单元最高达14bar的高压氦气进入气液转化单元D的第一换热器24‑1，被低压回气及液氮传输单元C中液氮顶冷通道中的液氮及氮气冷却到80K左右，再被引入到吸附器21中，进一步去除微量气体杂质。 [0085] S2：高压氮气从吸附器21下游流出后进入第二换热器24‑2进一步冷却，之后被分为两部分，一部分高压气体在透平膨胀机22中膨胀至低压侧与第四换热器24‑4冷端与反流低压氦气汇合。 [0086] S3：余下的另一部分高压气体依次在第三换热器24‑3、第四换热器24‑4中被冷却到7K以下，之后经过节流阀23(焦汤低温阀)节流，得到低压的气液两相混合物。 [0087] S4：混合物中的液体氦储存在成品液氦运输单元E的液氦转注固定杜瓦9中，气相的低温氦气返回到气液转化单元D低压管路，然后依次通过各级换热器冷却高压氦气流，最后复温到环境温度后回到氦气循环单元B中的氦气压缩机吸气侧，继续循环。 [0088] 实施例3 [0089] 该实施例提供一种氦低温液化方法，采用实施例2中的氦低温液化系统，具体为： [0090] S1：氦气提纯 [0091] 通过国内气体公司采购原料氦气，氦气管束罐车到现场后，停放于氦低温液化系统附近，使用高压软管将管束罐车连接氦气储罐2，经由气管减压传输至气囊3中进入氦压缩机4入口，经过高压压缩后，由除油系统5和氦纯化器6提纯至99.9995％及以上。 [0092] S2：纯气液化 [0093] 高压纯气进入气液转换单元，在液氮预冷环境下，经换热器、透平膨胀机22等减压降温后，经过节流阀23产生液氦，液氦首先储存在固定杜瓦内备用，系统液化效率为80L/h。 [0094] S3：液氦转注 [0095] 固定杜瓦内有自增压装置，方便压送液氦到分装移动运输杜瓦，同时固定杜瓦内配有质量流量计，可以计量进系统液化后的气体计算液化产量，分装移动运输杜瓦装配至液氦槽车11，将液氦供给国内各类用户。 [0096] 以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。