本技术涉及稀有气体分离，特别是涉及一种低温分离气体装置及低温分离气体方法。
背景技术：
1、特殊工业（如核工业）尾气中包含一定量的稀有气体（如氦、氪、氙等），且其含量相比空气成分含量要高出数千倍，具有一定的回收价值。科研方面，也有较多对尾气的回收、分离、辐射研究等需要。这些尾气经过相关的化工工艺处理以后，在排出大量的氧、氮、氩、碳、硫类等常规杂质气体后，能保留含量较高的稀有气体（如剩余大量氦，氦中存在微量的氪或者氙）。
2、由于稀有气体化学属性非常不活波，因此难以通过常规化学手段进行稳定的提纯或分离，且由于量少且分离难度大，因此经济性较差，并不适用于科研或工业处理的前序过程。
技术实现思路
1、有鉴于此，本技术为解决背景技术中存在的至少一个问题，而提供一种低温分离气体装置及低温分离气体方法。
2、为达到上述目的，本技术的技术方案是这样实现的：
3、第一方面，本技术实施例提供一种低温分离气体装置，包括：
4、原料气体容器，用于储存包括目标气体及多种杂质气体的第一混合气体；
5、第一气体分离器，具有容纳气体的第一分离腔，所述第一分离腔连通所述原料气体容器，用于接收所述原料气体容器流入的所述第一混合气体，并将温度控制到第一预设温度和第二预设温度之间，以将冷凝温度高于第一预设温度的杂质气体冷凝，未冷凝的气体形成第二混合气体继续向后流动；所述第一预设温度高于所述第二预设温度，所述目标气体的冷凝温度低于所述第二预设温度；
6、第二气体分离器，具有容纳气体的第二分离腔，所述第二分离腔连通所述第一分离腔，用于接收所述第一气体分离器流入的所述第二混合气体，并将温度控制到第三预设温度和第四预设温度之间，以将冷凝温度高于第三预设温度的目标气体冷凝，未冷凝的气体通过所述第二气体分离器的出口流出所述第二分离腔；所述第三预设温度高于所述第四预设温度，所述第三预设温度低于所述第二预设温度；所述第二混合气体中的杂质气体的冷凝温度低于所述第四预设温度；所述第一预设温度、所述第二预设温度、所述第三预设温度和所述第四预设温度均属于低温的温度范围，所述低温的温度范围为4k-153k。
7、可选地，所述第一气体分离器包括：
8、第一换热器，由导热系数大于200w/（m·k）的第一材料制成，并具有所述第一分离腔；
9、第一制冷机，热接触所述第一换热器，用于降低所述第一分离腔内的温度；
10、第一温度传感器，用于测量所述第一分离腔内的温度，以调整所述第一制冷机的工作；
11、所述第二气体分离器包括：
12、第二换热器，由导热系数大于200w/（m·k）的第一材料制成，并具有所述第二分离腔；
13、第二制冷机，热接触所述第二换热器，用于降低所述第二分离腔内的温度；
14、第二温度传感器，用于测量所述第二分离腔内的温度，以调整所述第二制冷机的工作。
15、可选地，所述第一气体分离器还包括：
16、第一加热器，热接触所述第一换热器，用于提高所述第一分离腔内的温度；
17、所述第二气体分离器还包括：
18、第二加热器，热接触所述第二换热器，用于提高所述第二分离腔内的温度。
19、可选地，所述第一材料为无氧铜。
20、可选地，所述低温分离气体装置还包括：
21、分析仪，连通所述第一分离腔和所述第二分离腔，用于对所述第一分离腔和所述第二分离腔流出的气体进行成分分析，以调整所述第一预设温度、所述第二预设温度、所述第三预设温度和/或所述第四预设温度的值。
22、可选地，所述第一分离腔内安装有多个换热翅片，并在多个所述换热翅片之间形成多个气体流道。
23、可选地，所述换热翅片的形状为圆柱形，所述圆柱形沿第一方向延伸；多个换热翅片在第二方向上间隔分布，且各换热翅片的直径不相同，多个换热翅片之间的空间构成所述气体流道；所述第一方向为气流的方向，所述第二方向为垂直于所述第一方向的方向。
24、可选地，所述换热翅片的外圆面上还设置有螺旋状的凸起，以增加所述换热翅片和气体接触的面积。
25、可选地，所述第二分离腔内安装有多个换热翅片，多个所述换热翅片之间形成多个气体流道；在所述气体流道在安装有垂直所述第一方向的换热板，所述换热板具有多个通孔，所述通孔的孔径小于1毫米；所述第一方向为气流的方向。
26、可选地，所述换热板为金属基体经电沉积工艺或烧结工艺制备而成，所述通孔为沉积工艺或烧结工艺中一次形成。
27、可选地，所述低温分离气体装置还包括：
28、真空箱，具有真空腔，所述第一换热器和所述第二换热器均位于所述真空腔内；所述制冷机和所述温度传感器至少部分位于所述真空腔内，以与所述换热器热接触；所述制冷机包括所述第一制冷机和所述第二制冷机，所述温度传感器包括所述第一温度传感器和所述第二温度传感器。
29、第二方面，本技术实施例提供一种低温分离气体方法，由上面所述的任意一种低温分离气体装置进行实施；所述方法包括：
30、控制第一分离腔内的温度至第一预设温度和第二预设温度之间；
31、控制第二分离腔内的温度至第三预设温度和第四预设温度之间；
32、控制原料气体容器和第一气体分离器之间的通道打开；
33、控制所述第一气体分离器和第二气体分离器之间的通道打开；
34、控制所述第二气体分离器的出口打开。
35、可选地，所述第一气体分离器包括：第一换热器，具有所述第一分离腔；第一制冷机，热接触所述第一换热器；第一温度传感器，用于测量所述第一分离腔内的温度；
36、所述第二气体分离器包括：第二换热器，具有所述第二分离腔；第二制冷机，热接触所述第二换热器；第二温度传感器，用于测量所述第二分离腔内的温度；
37、所述控制第一分离腔内的温度至第一预设温度和第二预设温度之间，和所述控制第二分离腔内的温度至第三预设温度和第四预设温度之间，均包括：
38、启动所述第一制冷机和所述第二制冷机，降低所述第一分离腔和所述第二分离腔的温度；
39、通过温度传感器测量所述第一分离腔和所述第二分离腔的温度，以调整所述制冷机的工作；所述温度传感器包括所述第一温度传感器和所述第二温度传感器。
40、可选地，所述第一气体分离器还包括：第一加热器，热接触所述第一换热器；
41、所述第二气体分离器还包括：第二加热器，热接触所述第二换热器；
42、所述控制第一分离腔内的温度至第一预设温度和第二预设温度之间，和所述控制第二分离腔内的温度至第三预设温度和第四预设温度之间，还包括：
43、启动加热器，提高所述第一分离腔和所述第二分离腔的温度；所述加热器包括所述第一加热器和所述第二加热器；
44、通过温度传感器测量所述第一分离腔和所述第二分离腔的温度，以调整所述制冷机和所述加热器的工作。
45、可选地，所述低温分离气体装置还包括：分析仪，连通所述第一分离腔和所述第二分离腔，用于对所述第一分离腔和所述第二分离腔流出的气体进行成分分析；
46、所述方法还包括：
47、获取分析仪的分析结果，并根据所述分析结果调整所述第一预设温度、所述第二预设温度、所述第三预设温度和/或所述第四预设温度的值。
48、本技术实施例提供的低温分离气体装置及低温分离气体方法，包括：原料气体容器，用于储存包括目标气体及多种杂质气体的第一混合气体；第一气体分离器，具有容纳气体的第一分离腔，所述第一分离腔连通所述原料气体容器，用于接收所述原料气体容器流入的所述第一混合气体，并将温度控制到第一预设温度和第二预设温度之间，以将冷凝温度高于第一预设温度的杂质气体冷凝，未冷凝的气体形成第二混合气体继续向后流动；所述第一预设温度高于所述第二预设温度，所述目标气体的冷凝温度低于所述第二预设温度；第二气体分离器，具有容纳气体的第二分离腔，所述第二分离腔连通所述第一分离腔，用于接收所述第一气体分离器流入的所述第二混合气体，并将温度控制到第三预设温度和第四预设温度之间，以将冷凝温度高于第三预设温度的目标气体冷凝，未冷凝的气体通过所述第二气体分离器的出口流出所述第二分离腔；所述第三预设温度高于所述第四预设温度，所述第三预设温度低于所述第二预设温度；所述第二混合气体中的杂质气体的冷凝温度低于所述第四预设温度；所述第一预设温度、所述第二预设温度、所述第三预设温度和所述第四预设温度均属于低温的温度范围，所述低温的温度范围为4k-153k。可见，本技术实施例的低温分离气体装置及低温分离气体方法，设置两个气体分离器，两个气体分离器均具有容纳气体的分离腔，将两个分离腔内的温度降低至低温范围，其中，第一分离腔的温度高于目标气体的冷凝温度，可以将冷凝温度高于目标气体的杂质气体冷凝在第一分离腔而与目标气体分离；第二分离腔的温度低于目标气体的冷凝温度，可以将目标气体冷凝在第二分离腔，而将冷凝温度低于目标气体的杂质气体与目标气体分离，由于采用的是物理方法，分离更可控，且成本低。因此，本技术实施例的低温分离气体装置及低温分离气体方法，具有分离更可控，且成本低的特点。
49、本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
1.一种低温分离气体装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的低温分离气体装置，其特征在于，所述第一气体分离器包括：
3.根据权利要求2所述的低温分离气体装置，其特征在于，所述第一气体分离器还包括：
4.根据权利要求2所述的低温分离气体装置，其特征在于，所述第一材料为无氧铜。
5.根据权利要求1所述的低温分离气体装置，其特征在于，所述低温分离气体装置还包括：
6.根据权利要求1-5任一项所述的低温分离气体装置，其特征在于，所述第一分离腔内安装有多个换热翅片，并在多个所述换热翅片之间形成多个气体流道。
7.根据权利要求6所述的低温分离气体装置，其特征在于，所述换热翅片的形状为圆柱形，所述圆柱形沿第一方向延伸；多个换热翅片在第二方向上间隔分布，且各换热翅片的直径不相同，多个换热翅片之间的空间构成所述气体流道；所述第一方向为气流的方向，所述第二方向为垂直于所述第一方向的方向。
8.根据权利要求7所述的低温分离气体装置，其特征在于，所述换热翅片的外圆面上还设置有螺旋状的凸起，以增加所述换热翅片和气体接触的面积。
9.根据权利要求1-5任一项所述的低温分离气体装置，其特征在于，所述第二分离腔内安装有多个换热翅片，多个所述换热翅片之间形成多个气体流道；所述气体流道安装有垂直第一方向的换热板，所述换热板具有多个通孔，所述通孔的孔径小于1毫米；所述第一方向为气流的方向。
10.根据权利要求9所述的低温分离气体装置，其特征在于，所述换热板为金属基体经电沉积工艺或烧结工艺制备而成，所述通孔为沉积工艺或烧结工艺中一次形成。
11.根据权利要求2-4任一项所述的低温分离气体装置，其特征在于，所述低温分离气体装置还包括：
12.一种低温分离气体方法，其特征在于，由权利要求1-11任一项所述的低温分离气体装置进行实施；所述方法包括：
13.根据权利要求12所述的低温分离气体方法，其特征在于，所述第一气体分离器包括：第一换热器，具有所述第一分离腔；第一制冷机，热接触所述第一换热器；第一温度传感器，用于测量所述第一分离腔内的温度；
14.根据权利要求13所述的低温分离气体方法，其特征在于，所述第一气体分离器还包括：第一加热器，热接触所述第一换热器；
15.根据权利要求12所述的低温分离气体方法，其特征在于，所述低温分离气体装置还包括：分析仪，连通所述第一分离腔和所述第二分离腔，用于对所述第一分离腔和所述第二分离腔流出的气体进行成分分析；
