專利名稱:一種氨氣純化裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種氨氣純化裝置，包括氨槽、電加熱汽化器、活性炭過濾器、塵埃過濾器、氨蒸餾塔、除氧干燥器、緩沖罐和用于輸送氨氣的氨氣管道，所述電加熱汽化器設(shè)置有兩套相互獨(dú)立的加熱盤管，其中一套加熱盤管一分別與氨槽出料口一和出料口一組成閉環(huán)回路，氨槽頂部設(shè)置有出氣口，所述出氣口與活性炭過濾器入口連接，活性炭過濾器的出口處與塵埃過濾器入口連接，塵埃過濾器的出口處與另一套加熱盤管二連接，加熱盤管二的出口與氨蒸餾塔的入口連接，氨蒸餾塔的出口與除氧干燥器的入口連接，除氧干燥器的出口與緩沖罐的入口連接。該實(shí)用新型可以連續(xù)穩(wěn)定地生產(chǎn)高純氨產(chǎn)品。
【專利說明】
一種氨氣純化裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及氨氣生產(chǎn)裝置領(lǐng)域，具體涉及一種氨氣純化裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]高純氨(99.999%)是半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展引發(fā)的必然需求產(chǎn)品。應(yīng)用領(lǐng)域包括半導(dǎo)體照明、液晶顯示、太陽能電池以及大規(guī)模集成電路制造。生產(chǎn)高純氨的基本原理是是以工業(yè)一等品液氨為原料，利用各種純化凈化手段生產(chǎn)高純氨。采用的純化方法視工業(yè)氨中所含雜質(zhì)的種類、數(shù)量、性質(zhì)和其最終所要達(dá)到的純度而定。一般氨中雜質(zhì)的種類和數(shù)量主要有:油份、烴類、1120、02^廣吧、112、0)和(》2等。
[0003]目前高純氨的生產(chǎn)通常采用精餾法對氨氣進(jìn)行提純，但是這種方法很難將氨氣提純到很高的純度，或者說即使可以提純到很高的純度也會付出很高昂的成本，原因是氨與水相溶性太好了。
[0004]因此，提供一種可靠的純化設(shè)備是本領(lǐng)域需要解決的技術(shù)問題?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題:提供一種高純度的氨氣純化裝置，降低高純氨的制造成本。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0007]—種氨氣純化裝置，包括氨槽、電加熱汽化器、活性炭過濾器、塵埃過濾器、氨蒸餾塔、除氧干燥器、緩沖罐和用于輸送氨氣的氨氣管道，所述電加熱汽化器設(shè)置有兩套相互獨(dú)立的加熱盤管，其中一套加熱盤管一分別與氨槽出料口一和出料口一組成閉環(huán)回路，氨槽頂部設(shè)置有出氣口，所述出氣口與活性炭過濾器入口連接，活性炭過濾器的出口處與塵埃過濾器入口連接，塵埃過濾器的出口處與另一套加熱盤管二連接，加熱盤管二的出口與氨蒸餾塔的入口連接，氨蒸餾塔的出口與除氧干燥器的入口連接，除氧干燥器的出口與緩沖罐的入口連接。
[0008]優(yōu)選的，所述加熱盤管一和所述加熱盤管二在電加熱汽化器內(nèi)部呈螺旋形盤管分布。
[0009]優(yōu)選的，位于電加熱汽化器表面加防爆接線罩。
[0010]優(yōu)選的，所述氨蒸餾塔塔頂部設(shè)有塔頂冷凝器，塔底設(shè)有再沸器，塔體內(nèi)裝有波紋填料。
[0011]優(yōu)選的，所述除氧干燥器的塔體設(shè)計(jì)成分層套筒結(jié)構(gòu)使得氨氣形成M型線路在塔體運(yùn)行。
[0012]通過上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型提供的一種氨氣純化裝置，其有益效果是:采用吸附、精餾、超濾組合純化技術(shù)，更易于進(jìn)行大流量高純氨純化處理;采用具有創(chuàng)新性的工藝過程和操作條件，對吸附劑再生技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。吸附劑再生完成后，采用特殊反吹技術(shù)，作為下一吸附周期的過渡，使吸附劑恢復(fù)到最高活性，可以連續(xù)穩(wěn)定地生產(chǎn)高純氨產(chǎn)品。【附圖說明】

[0013]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例所公開的一種氨氣純化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中數(shù)字和字母所表示的相應(yīng)部件名稱:
[0015] 1.氨槽2.電加熱汽化器3.活性炭過濾器4.塵埃過濾器5.氨蒸餾塔6.除氧干燥器7.緩沖罐?！揪唧w實(shí)施方式】
[0016]如圖1所示，一種氨氣純化裝置，包括氨槽1、電加熱汽化器2、活性炭過濾器3、塵埃過濾器4、氨蒸餾塔5、除氧干燥器6、緩沖罐7和用于輸送氨氣的氨氣管道，所述電加熱汽化器2設(shè)置有兩套相互獨(dú)立的加熱盤管，其中一套加熱盤管一分別與氨槽1出料口一和出料口一組成閉環(huán)回路，氨槽1頂部設(shè)置有出氣口，所述出氣口與活性炭過濾器3入口連接，活性炭過濾器3的出口處與塵埃過濾器4入口連接，塵埃過濾器4的出口處與另一套加熱盤管二連接，加熱盤管二的出口與氨蒸餾塔5的入口連接，氨蒸餾塔5的出口與除氧干燥器6的入口連接，除氧干燥器6的出口與緩沖罐7的入口連接。具體的工藝流程如下:
[0017]—級氨被送到氨槽1，氨槽1里的液氨通過重力作用流向電加熱汽化器2，控制電加熱汽化器2水浴的溫度給液氨加熱，液氨汽化后又返回氨槽1給氨槽增壓，保證系統(tǒng)有恒定的壓力，滿足工藝要求。增壓后的氨氣進(jìn)入活性炭過濾器3,主要脫除油類和有機(jī)氣體雜質(zhì)， 隨后進(jìn)入塵埃過濾器4以除去氨氣中固體顆粒，進(jìn)而進(jìn)入電加熱汽化器2以保證系統(tǒng)有恒定的操作壓力，隨后進(jìn)入氨蒸餾塔5以除去氨氣中的低沸點(diǎn)氣體，隨后通過減壓進(jìn)入除氧干燥器6以除去氨氣中的微量水分，最后進(jìn)入緩沖罐儲7存以備用戶使用。
[0018]此氨用電加熱汽化器主要利用特制高效率電加熱器加熱筒體內(nèi)的水，被加熱的水加熱緊湊式換熱管內(nèi)的液氨，采用先進(jìn)的水溫控制系統(tǒng)，工作時(shí)氣化量極其穩(wěn)定，出口溫度可根據(jù)實(shí)際狀況調(diào)整。主要流程如下:液氨從進(jìn)氨口進(jìn)入電加熱汽化器，在電加熱汽化器內(nèi)部進(jìn)入螺旋型盤管，目的是增加管程表面的傳熱面積。排污口在底部，在上部裝一只溢水口，測溫系統(tǒng)采用鉑電阻，控溫采用溫控儀。加熱裝置使用U型蛔熱棒，分布均勻合理，并在表面加防爆接線罩，符合安全規(guī)范。
[0019]氨蒸餾塔是整個(gè)氨氣純化工藝的核心部件，主要是除去氨中的低沸點(diǎn)雜質(zhì)，如N2、 〇)、02、〇14、112等，氨蒸餾塔設(shè)有壓力表口、壓力變送器口、安全閥口、氣氨出口、氣氨進(jìn)口、 廢氣放空口、冷凍水進(jìn)口、排污口、液位計(jì)口等。除油除雜后的氨氣進(jìn)入氨蒸餾塔，氨蒸餾塔頂部設(shè)有塔頂冷凝器，塔底設(shè)有再沸器，塔體內(nèi)裝有波紋填料，塔底由再沸器供熱，在精餾塔中同時(shí)多次進(jìn)行部分汽化、部分冷凝，氣液兩相在塔內(nèi)實(shí)現(xiàn)傳熱傳質(zhì)分離。塔頂富集的低沸點(diǎn)組分經(jīng)放空管連續(xù)排出。高純氨集中于塔內(nèi)釜底經(jīng)過再沸器加熱可實(shí)現(xiàn)氣相連續(xù)收集，為后續(xù)工藝源源不斷提供高純氨氣。
[0020]氨氣純化系統(tǒng)裝置中的除氧干燥器的設(shè)計(jì)原理是物理法與化學(xué)法相結(jié)合的除雜方法。本套設(shè)備即在傳統(tǒng)的除氧器上進(jìn)行了創(chuàng)新，在塔體設(shè)計(jì)的時(shí)候進(jìn)行了分層套筒設(shè)計(jì)， 即目標(biāo)氨氣形成M型線路在塔體運(yùn)行，先后把氧氣和水分一次性除掉，塔體的除氧劑和除水劑也都具有再生功能，在塔體套筒內(nèi)安裝有加熱棒，加熱吸附劑使其再生，再生時(shí)再生氣運(yùn)行方向與正常生產(chǎn)氣運(yùn)行方向剛好相反，既節(jié)約了成本，又使設(shè)備簡約化，同時(shí)也簡化了工-H-〇
[0021]本實(shí)用新型技術(shù)方案提供了一種氨氣純化裝置，具有如下優(yōu)勢:
[0022]純化技術(shù):對應(yīng)用于半導(dǎo)體領(lǐng)域的高純氣體純度要求極高，特別是影響半導(dǎo)體材料生長的氧、水以及其它雜質(zhì)含量必須達(dá)到ppm-ppb級.我們針對原料氣體的雜質(zhì)含量、理化性質(zhì)，以高效吸附和高效精餾為主要純化方法，重點(diǎn)選擇選擇性好、吸附容量大、純化深度高的新型吸附劑、高性能催化劑，具有吸附和催化兩種功能，雜質(zhì)脫除達(dá)到使用要求。本工藝特別宜于規(guī)?；a(chǎn)。
[0023]凈化技術(shù):為了使高純超凈氨達(dá)到預(yù)期的純度和潔凈度，對與氣體接觸的所有設(shè)備、容器、管路的材質(zhì)進(jìn)行預(yù)處理，做到無表面吸附、無表面化學(xué)反應(yīng)、無粒子脫落、無死體積、密封性能好。在凈化系統(tǒng)中，選擇捕集效率高，孔徑小的高效過濾器，極大降低產(chǎn)品中的塵埃粒子，達(dá)到產(chǎn)品超純潔凈。
[0024]產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù):采用吸附、精餾、超濾組合純化技術(shù)，更易于進(jìn)行大流量高純氨純化處理;采用具有創(chuàng)新性的工藝過程和操作條件，對吸附劑再生技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。吸附劑再生完成后，采用特殊反吹技術(shù)，作為下一吸附周期的過渡，使吸附劑恢復(fù)到最高活性，可以連續(xù)穩(wěn)定地生產(chǎn)高純氨產(chǎn)品。
[0025]以上所述的僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種氨氣純化裝置，其特征在于，包括氨槽、電加熱汽化器、活性炭過濾器、塵埃過濾 器、氨蒸餾塔、除氧干燥器、緩沖罐和用于輸送氨氣的氨氣管道，所述電加熱汽化器設(shè)置有 兩套相互獨(dú)立的加熱盤管，其中一套加熱盤管一分別與氨槽出料口一和出料口一組成閉環(huán) 回路，氨槽頂部設(shè)置有出氣口，所述出氣口與活性炭過濾器入口連接，活性炭過濾器的出口 處與塵埃過濾器入口連接，塵埃過濾器的出口處與另一套加熱盤管二連接，加熱盤管二的 出口與氨蒸餾塔的入口連接，氨蒸餾塔的出口與除氧干燥器的入口連接，除氧干燥器的出 口與緩沖罐的入口連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨氣純化裝置，其特征在于，所述加熱盤管一和所述加熱 盤管二在電加熱汽化器內(nèi)部呈螺旋形盤管分布。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨氣純化裝置，其特征在于，位于電加熱汽化器表面加防爆接線罩。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨氣純化裝置，其特征在于，所述氨蒸餾塔塔頂部設(shè)有塔 頂冷凝器，塔底設(shè)有再沸器，塔體內(nèi)裝有波紋填料。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨氣純化裝置，其特征在于，所述除氧干燥器的塔體設(shè)計(jì) 成分層套筒結(jié)構(gòu)使得氨氣形成M型線路在塔體運(yùn)行。
【文檔編號】C01C1/12GK205709899SQ201620333302
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月20日
【發(fā)明人】劉華明, 郭旭, 王文哲, 曾旭, 吳桂蘭, 朱進(jìn)軍
【申請人】蘇州杜爾氣體化工裝備有限公司