電子級氨水制造系統(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明揭露一種電子級氨水制造系統(tǒng)及其方法，其中氨水制造系統(tǒng)主要包括一蒸餾單元、一冷凝單元、一純化單元以及一吸收單元。蒸餾單元包括多個殼管式蒸餾器，用以加熱一混合液以產(chǎn)生混合氣體，其中混合液是由硫酸銨水溶液及強(qiáng)堿混合而產(chǎn)生，主要包括氨水及水，而混合氣體則包括氨氣及水氣。冷凝單元包括至少一殼管式冷凝器，且純化單元包括至少一殼管式純化器?；旌蠚怏w由蒸餾單元依序被傳送至冷凝單元及純化單元冷卻，以降低混合氣體的含水率。吸收單元由純化單元接收混合氣體，并使用純水吸收混合氣體中的氨氣，以產(chǎn)生一電子級氨水。
【專利說明】
電子級氨水制造系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明有關(guān)一種電子級氨水制造系統(tǒng)及其方法，主要是將氫氧化鈉或氫氧化鉀與硫酸銨混合以產(chǎn)生氨水，再依序通過蒸餾、冷凝及吸收的過程，使氨水成為電子級氨水。
【背景技術(shù)】
[0002]氨是工業(yè)上常用的物質(zhì)，但使用后往往會產(chǎn)生含氨的廢水，一般會使用氣提法(Air Stripping)將廢水中的氨吹出成為氨氣，再使用硫酸吸收氨氣，而產(chǎn)生硫酸銨水溶液。通常為了提升硫酸吸收氨氣的效率，會使用過量的硫酸，因此所產(chǎn)生的硫酸銨水溶液大多偏酸性。
[0003]硫酸銨水溶液多半會被干燥成為固體硫酸銨，由于硫酸沸點(diǎn)高且不易氣化，因此干燥產(chǎn)出的固體硫酸銨仍然偏酸性，而不適合用在化工產(chǎn)業(yè)，只能作為氮肥銷售利用。
[0004]然而，由工業(yè)含氨廢水所制造出的硫酸銨偏酸性，若長期作為氮肥使用，會破壞土壤的生產(chǎn)力。此外，部分國家的法規(guī)規(guī)定工業(yè)廢棄物不可在農(nóng)業(yè)中使用，因此將工業(yè)廢水所制造出的硫酸銨作為氮肥使用，并不是一個好的資源再利用方式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的一目的，在于提供一種電子級氨水制造方法，是將硫酸銨水溶液及氫氧化鈉(或氫氧化鉀)混合，產(chǎn)生一包括氨水及水的混合液，并依序通過加熱及冷卻混合液的過程，產(chǎn)生一含水率在I Oppm以下的混合氣體，其中混合氣體包括氨氣及水氣。而后使用純水吸收混合氣體以產(chǎn)生一重金屬含量小于等于Ippb或是重量百分濃度為29%±0.3%的電子級氨水。
[0006]本發(fā)明的另一目的，在于將本發(fā)明所述的電子級氨水制造方法，應(yīng)用在一電子級氨水制造系統(tǒng)。其中電子級氨水制造系統(tǒng)主要包括一蒸餾單元、一冷凝單元、一純化單元以及一吸收單元。蒸餾單元包括至少一第一殼管式蒸餾器以及至少一第二殼管式蒸餾器，用以加熱混合液以產(chǎn)生混合氣體。冷凝單元包括至少一殼管式冷凝器，用以由蒸餾單元接收并冷卻混合氣體，以去除混合氣體中的部分水份，并提高混合氣體的含氨濃度至90%以上。純化單元包括至少一殼管式純化器，由冷凝單元接收并冷卻混合氣體，去除混合氣體中的部分水份，并降低混合氣體的含水率至1ppm以下。吸收單元由純化單元接收混合氣體，并使用純水吸收混合氣體，以產(chǎn)生一重金屬含量小于等于Ippb或是重量百分濃度為29%±0.3%的電子級氨水。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種電子級氨水制造方法，包括以下步驟:混合一硫酸氨水溶液及一強(qiáng)堿，以產(chǎn)生一混合液，其中混合液包括氨水及水;加熱混合液以產(chǎn)生一混合氣體，其中混合氣體包括氨氣及水氣;冷卻混合氣體，使混合氣體中的部分水氣冷凝成液體;及使用一純水吸收混合氣體中的氨氣以產(chǎn)生一電子級氨水。
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一電子級氨水制造系統(tǒng)，包括一蒸餾單元，包括:至少一第一殼管式蒸餾器，包括至少一第一蒸餾導(dǎo)管及一第一蒸餾殼體，且第一蒸餾殼體包覆第一蒸餾導(dǎo)管，并以第一蒸餾導(dǎo)管加熱第一蒸餾殼體內(nèi)的一混合液，其中混合液包括氨水及水;至少一第二殼管式蒸餾器，連接第一殼管式蒸餾器，并包括至少一第二蒸餾導(dǎo)管及一第二蒸餾殼體，且第二蒸餾殼體包覆第二蒸餾導(dǎo)管，其中第二殼管式蒸餾器由第一殼管式蒸餾器接收混合液，并將混合液輸送至第二蒸餾導(dǎo)管，第二蒸餾殼體加熱第二蒸餾導(dǎo)管內(nèi)的混合液，并產(chǎn)生一混合氣體及一殘余熱混合液，其中混合氣體包括氨氣及水氣;一冷凝單元，連接蒸餾單元，并包括至少一殼管式冷凝器，殼管式冷凝器包括至少一冷凝導(dǎo)管及一冷凝殼體，且冷凝殼體包覆冷凝導(dǎo)管，其中冷凝單元由蒸餾單元接收混合氣體，并將混合氣體輸送至冷凝導(dǎo)管，以冷凝殼體冷卻冷凝導(dǎo)管內(nèi)的混合氣體，使混合氣體中的部分水氣冷凝成液體;一純化單元，連接冷凝單元，并包括至少一殼管式純化器，殼管式純化器包括至少一純化導(dǎo)管及一純化殼體，且純化殼體包覆純化導(dǎo)管，其中純化單元接收冷凝單元傳送的混合氣體，并將混合氣體輸送至純化導(dǎo)管，純化殼體冷卻純化導(dǎo)管內(nèi)的混合氣體，使混合氣體中的部分水氣冷凝成液體;及一吸收單元，包括一水槽，用以容置一純水，其中吸收單元連接純化單元，并接收純化單元傳送的混合氣體，使純水吸收混合氣體中的氨氣以產(chǎn)生一電子級氨水。
[0009]在本發(fā)明電子級氨水制造方法一實施例中，其中強(qiáng)堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀或其混合物。
[0010]在本發(fā)明電子級氨水制造方法一實施例中，其中強(qiáng)堿的用量為所須當(dāng)量數(shù)的1.05至1.2倍。
[0011 ]在本發(fā)明電子級氨水制造方法一實施例中，還包括以下步驟:冷卻混合氣體，使混合氣體中的部分水氣冷凝成液體，并使混合氣體的含氨濃度提升至90%以上;及冷卻含氨濃度90%以上混合氣體，使混合氣體中的部分水氣冷凝成液體，并使混合氣體的含水率下降至1ppm以下。
[0012]在本發(fā)明電子級氨水制造方法一實施例中，還包括以下步驟:通過至少一殼管式蒸餾器接收并加熱混合液，以產(chǎn)生混合氣體，其中混合氣體包括氨氣及水氣;通過至少一殼管式冷凝器由殼管式蒸餾器接收并冷卻混合氣體，使混合氣體中的部分水氣冷凝成液體，并使混合氣體的含氨濃度提升至90%以上;及通過至少一殼管式純化器由殼管式冷凝器接收并冷卻混合氣體，使混合氣體中的部分水氣冷凝成液體，并使混合氣體的含水率下降至1ppm以下。
[0013]在本發(fā)明電子級氨水制造方法一實施例中，還包括以下步驟:混合硫酸氨水溶液及強(qiáng)堿后，產(chǎn)生混合液及至少一固體雜質(zhì);及過濾混合液，以濾除混合液中的固體雜質(zhì)。
[0014]在本發(fā)明電子級氨水制造方法一實施例中，其中硫酸氨水溶液包括至少一重金屬，強(qiáng)堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀或其混合物，而固體雜質(zhì)包括硫酸鈉、硫酸鉀或重金屬的氫氧化物。
[0015]在本發(fā)明電子級氨水制造方法一實施例中，還包括以下步驟:加熱混合液使得混合氣體的操作壓力在3至7bar之間。
[0016]在本發(fā)明電子級氨水制造系統(tǒng)一實施例中，還包括一混合槽，連接蒸餾單元，并用以混合一硫酸氨水溶液以及一強(qiáng)堿，以產(chǎn)生混合液。
[0017]在本發(fā)明電子級氨水制造系統(tǒng)一實施例中，其中強(qiáng)堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀或其混合物。
[0018]在本發(fā)明電子級氨水制造系統(tǒng)一實施例中，還包括一過濾器，位在混合槽及蒸餾單元之間，并由混合槽接收并過濾混合液，其中過濾器的過濾孔徑小于或等于1_。
[0019]在本發(fā)明電子級氨水制造系統(tǒng)一實施例中，其中蒸餾單元包括多個第一殼管式蒸餾器以及多個第二殼管式蒸餾器，且這些第一殼管式蒸餾器以及這些第二殼管式蒸餾器以串接方式連接。
[0020]在本發(fā)明電子級氨水制造系統(tǒng)一實施例中，其中第一殼管式蒸餾器與第二殼管式蒸餾器的數(shù)目總和為八個至十二個。
[0021]在本發(fā)明電子級氨水制造系統(tǒng)一實施例中，其中蒸餾單元的操作壓力介于3至7bar之間。
[0022]在本發(fā)明電子級氨水制造系統(tǒng)一實施例中，其中純化單元由冷凝單元接收的混合氣體的含氨濃度為90%以上，而吸收單元由純化單元接收的混合氣體的含水率為1ppm以下。
[0023]在本發(fā)明電子級氨水制造系統(tǒng)一實施例中，其中第一殼管式蒸餾器由第二殼管式蒸餾器接收混合氣體，并將混合氣體輸送至第一蒸餾導(dǎo)管，以加熱第一蒸餾殼體內(nèi)的混合液。
[0024]在本發(fā)明電子級氨水制造系統(tǒng)一實施例中，其中第二殼管式蒸餾器還包括一第二蒸餾水槽、一第二蒸餾氣槽及一第二蒸餾傳輸管，第二蒸餾水槽以及第二蒸餾氣槽分別通過第二蒸餾導(dǎo)管以及第二蒸餾傳輸管連通，第二蒸餾水槽連接第一蒸餾殼體，并由第一蒸餾殼體接收混合液，而后依序?qū)⒒旌弦簜鬏斨恋诙麴s傳輸管、第二蒸餾氣槽及第二蒸餾導(dǎo)管，使第二蒸餾殼體加熱第二蒸餾導(dǎo)管內(nèi)的混合液，并產(chǎn)生混合氣體及殘余熱混合液。
[0025]在本發(fā)明電子級氨水制造系統(tǒng)一實施例中，其中第二殼管式蒸餾器還包括一第二蒸餾水槽及一第二蒸餾氣槽，第二蒸餾水槽以及第二蒸餾氣槽通過第二蒸餾導(dǎo)管連通，第二蒸餾氣槽連接第一蒸餾殼體，并由第一蒸餾殼體接收混合液，而后將混合液傳輸至第二蒸餾導(dǎo)管，第二蒸餾殼體加熱第二蒸餾導(dǎo)管內(nèi)的混合液，并產(chǎn)生混合氣體及殘余熱混合液。
[0026]【【附圖說明】】
圖1為本發(fā)明一實施例的電子級氨水制造方法的步驟流程圖。
[0027]圖2為本發(fā)明第一實施例的電子級氨水制造系統(tǒng)的構(gòu)造示意圖。
[0028]圖3A至圖3B為本發(fā)明第一實施例的電子級氨水制造系統(tǒng)的傳輸路徑流程示意圖。
[0029]圖4為本發(fā)明第二實施例的電子級氨水制造系統(tǒng)的構(gòu)造示意圖。
[0030]雖然已通過舉例方式在圖式中描述了本發(fā)明的【具體實施方式】，并在本文中對其作了詳細(xì)的說明，但是本發(fā)明還允許有各種修改和替換形式。本發(fā)明的圖式內(nèi)容可為不等比例，圖式及其詳細(xì)的描述僅為特定型式的揭露，并不為本發(fā)明的限制，相反的，依據(jù)專利范圍的精神和范圍內(nèi)進(jìn)行修改、均等構(gòu)件及其置換皆為本發(fā)明所涵蓋的范圍。
[0031]【主要組件符號說明】:
20 電子級氨水制造系統(tǒng)21 蒸餾單元
211第一殼管式蒸餾器2111第一蒸餾水槽
2112第一蒸餾氣槽2113第一蒸餾導(dǎo)管
2114第一蒸餾殼體212第二殼管式蒸餾器
2121第二蒸餾水槽2122第二蒸餾氣槽 2123第二蒸餾導(dǎo)管2124第二蒸餾殼體
2125第二蒸餾傳輸管22 冷凝單元
220殼管式冷凝器221冷凝水槽
222冷凝器槽223冷凝導(dǎo)管
224冷凝殼體23 純化單元
230殼管式純化器231純化水槽
232純化氣槽233純化導(dǎo)管
234純化殼體24 吸收單元
241 水槽25 混合槽
26 過濾器27 熱能供應(yīng)器
30 電子級氨水制造系統(tǒng)31 蒸餾單元
312第二殼管式蒸餾器3121第二蒸餾水槽
3122第二蒸餾氣槽3123第二蒸餾導(dǎo)管 3124第二蒸餾殼體。
【具體實施方式】
[0032]請參閱圖1，為本發(fā)明一實施例的電子級氨水制造方法的步驟流程圖。如圖所示，本發(fā)明所述的氨分解方法可包括步驟S101、S103、S105及S107。步驟SlOl為混合一硫酸銨水溶液及一強(qiáng)堿，以產(chǎn)生一混合液，其中混合液包括氨水及水。
[0033]在本發(fā)明一實施例中，硫酸銨水溶液由工業(yè)含氨廢水氣提(AirStripping)出氨氣之后，再使用過量的硫酸吸收所產(chǎn)生，因此硫酸銨水溶液中還包括硫酸。氣提法(AirStripping)為本領(lǐng)域具有通常知識者所習(xí)知，在此便不再贅述。
[0034]本發(fā)明所述的強(qiáng)堿可以是氫氧化鈉、氫氧化鉀或其混合物，以強(qiáng)堿為氫氧化鈉為例，將包括硫酸的硫酸銨水溶液與氫氧化鈉混合后，會產(chǎn)生包括氨水、硫酸鈉以及水的混合液，請參考下列的化學(xué)方程式:
Iii(NH4)2SO4 + nH2S04 + 2(m+n)Na0H 2mNH40H + (m+n)Na2S04 + 2(m+n)H20其中m為硫酸銨水溶液中的硫酸銨的莫耳數(shù)，n為硫酸銨水溶液中的硫酸的莫耳數(shù)。若將強(qiáng)堿換成氫氧化鉀，并將包括硫酸的硫酸銨水溶液與氫氧化鉀混合，則會產(chǎn)生包括氨水、硫酸鉀以及水的混合液。
[0035]為了使硫酸銨水溶液中的氨盡可能全部反應(yīng)生成氨水，并且提高本發(fā)明電子級氨水制造方法后續(xù)步驟的效率。在本發(fā)明一實施例中，強(qiáng)堿的使用量可超過實際參與反應(yīng)所需要的用量，例如強(qiáng)堿的使用量為所須當(dāng)量數(shù)的I至1.5倍，在本發(fā)明一較佳實施例中，強(qiáng)堿的使用量為所須當(dāng)量數(shù)的I.05至1.2倍。此外通過添加過量的強(qiáng)堿，亦可使得混合液偏向堿性，以提高后續(xù)加熱使混合液中的氨水蒸發(fā)成為氨氣的效率。
[0036]本發(fā)明所述的當(dāng)量數(shù)，是指平衡上數(shù)化學(xué)方程式所須使用的強(qiáng)堿莫耳數(shù)。以上述化學(xué)方程式為例，平衡該方程式所須的氫氧化鈉莫耳數(shù)為2(m+n)，而氫氧化鈉所須當(dāng)量數(shù)的I倍至1.5指的即是氫氧化鈉莫耳數(shù)為2(111+11)至3(111+11)。
[0037]在本發(fā)明一實施例中，混合液可能還包括至少一固體雜質(zhì)，例如固體雜質(zhì)包括硫酸鈉、硫酸鉀及/或重金屬的氫氧化物。具體來說，當(dāng)硫酸銨水溶液的硫酸銨濃度較高時，在加入強(qiáng)堿之后可能會有固體雜質(zhì)析出，例如在硫酸銨水溶液中加入氫氧化鈉及/或氫氧化鉀，會產(chǎn)生包括硫酸鈉及/或硫酸鉀的混合液，當(dāng)混合液中的硫酸鈉及/或硫酸鉀飽和時，便會產(chǎn)生固體硫酸鈉或固體硫酸鉀。
[0038]在本發(fā)明一實施例中，硫酸銨水溶液可能包括至少一種重金屬，因此在將強(qiáng)堿加入硫酸銨水溶液之后，將可能產(chǎn)生重金屬的氫氣化物，使得混合液中的固體雜質(zhì)可能包括重金屬的氫氧化物。具體來說，由于硫酸銨水溶液可以由工業(yè)含氨廢水制造產(chǎn)生，而工業(yè)含氨廢水中可能包括重金屬離子，重金屬離子與氫氧化鈉或氫氧化鉀反應(yīng)之后，會產(chǎn)生重金屬的氫氧化物，當(dāng)混合液中的重金屬的氫氧化物飽和時，便會產(chǎn)生重金屬的氫氧化物固體，而形成固體雜質(zhì)。
[0039]由于混合液中的固體雜質(zhì)會干擾本發(fā)明電子級氨水制造方法后續(xù)步驟的運(yùn)作，為此在本發(fā)明一實施例中，可在進(jìn)行后續(xù)加熱混合液的步驟之前，先過濾混合液，以濾除混合液中的固體雜質(zhì)，例如硫酸鈉、硫酸鉀或重金屬的氫氧化物。
[0040]步驟S103為加熱混合液以產(chǎn)生一混合氣體，其中混合氣體包括氨氣及水氣。在本發(fā)明一實施例中，可通過至少一殼管式蒸餾器接收并加熱混合液，以產(chǎn)生包括氨氣及水氣的混合氣體。
[0041]在本發(fā)明一實施例中，可將加熱混合液以產(chǎn)生混合氣體的操作壓力控制在3至7bar之間。
[0042]如前所述，由于步驟SlOl的混合液可能包括溶解在混合液中的重金屬，而在步驟S103的加熱過程中，重金屬會夾雜在混合氣體中，其中重金屬會與水以及氨結(jié)合形成含氨錯鹽。因此在降低混合氣體中所含的水氣的同時，亦可降低混合氣體中的重金屬含量，被去除的水份可將含重金屬及/或氨錯鹽帶離混合氣體，并提升混合氣體的含氨濃度。
[0043]如步驟S105所述冷卻混合氣體，使混合氣體中的部分水氣冷凝成液體，其中重金屬及/或含氨錯鹽會隨著水氣冷凝而溶解在液體中，或是以固體的形態(tài)隨著液體一同脫離混合氣體，如此可降低混合氣體中的含水率、重金屬及/或含氨錯鹽的濃度，并提升混合氣體的含氨濃度。
[0044]在本發(fā)明一實施例中，可分兩個階段冷卻混合氣體。第一階段為初次冷卻混合氣體，使混合氣體中的部分水氣冷凝成液體，并使混合氣體的含氨濃度提升至90%以上。第二階段則是將含氨濃度90%以上的混合氣體再次冷卻，使混合氣體中的部分水氣冷凝成液體，并使混合氣體的含水率下降至1ppm以下。
[0045]在本發(fā)明一實施例中，可通過至少一殼管式冷凝器進(jìn)行初次冷卻混合氣體，使混合氣體中的部分水氣冷凝成液體，并使混合氣體的含氨濃度提升至90%以上，例如通過殼管式冷凝器由殼管式蒸餾器接收并冷卻混合氣體。在本發(fā)明一實施例中，可通過至少一殼管式純化器將含氨濃度90%以上的混合氣體再次冷卻，使混合氣體中的部分水氣冷凝成液體，并使混合氣體的含水率下降至1ppm以下，例如通過殼管式純化器由殼管式冷凝器接收并冷卻混合氣體。
[0046]步驟S107為使用一純水吸收混合氣體中的氨氣以產(chǎn)生一電子級氨水。本發(fā)明所述的電子級氨水，為重金屬濃度小于Ippb以下的氨水或是重量百分濃度為29%±0.3%的氨水，可供電子業(yè)的制程使用。
[0047]本發(fā)明所述的電子級氨水制造方法是使用純水吸收氨氣，每公斤的氨氣溶于水會放熱489千卡，相較之下以純水吸收液氨來制造氨水僅放熱327千卡。雖然使用純水吸收氨氣所放的熱量相對來得高，但以純水吸收液氨所制造出來的氨水質(zhì)量并不穩(wěn)定，較難符合電子級氨水的要求，例如容易含有過量的重金屬，或是重量百分濃度不足的問題。在本發(fā)明一實施例中，可以使用熱交換器移除氨氣溶于水時所產(chǎn)生的溶解熱，其中熱交換器可為板式熱交換器、殼管式熱交換器或蛇管式熱交換器。
[0048]本發(fā)明所述的電子級氨水制造方法，可以進(jìn)一步應(yīng)用在一電子級氨水制造系統(tǒng)中。
[0049]請參閱圖2，為本發(fā)明第一實施例的電子級氨水制造系統(tǒng)的構(gòu)造示意圖。如圖所示，電子級氨水制造系統(tǒng)20包括一蒸餾單元21、一冷凝單元22、一純化單元23以及一吸收單元24。
[0050]蒸餾單元21包括至少一第一殼管式蒸餾器211以及至少一第二殼管式蒸餾器212。第一殼管式蒸餾器211包括至少一第一蒸餾導(dǎo)管2113及一第一蒸餾殼體2114，其中第一蒸餾殼體2114包覆第一蒸餾導(dǎo)管2113。第一蒸餾殼體2114用以接收混合液，并通過第一蒸餾導(dǎo)管2113加熱第一蒸餾殼體2114內(nèi)的混合液，其中混合液包括氨水及水。
[0051 ]在本發(fā)明一實施例中，本發(fā)明所述的電子級氨水制造系統(tǒng)20，還包括一混合槽25?；旌喜?5連接蒸餾單元21，例如混合槽25連接第一殼管式蒸餾器221的第一殼體2114，如圖2所示?；旌喜?5用以混合一硫酸氨水溶液以及一強(qiáng)堿，以產(chǎn)生混合液，其中強(qiáng)堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀或其混合物，混合液包括氨水及水。
[0052]由于混合液可能還包括至少一固體雜質(zhì)，例如固體雜質(zhì)包括硫酸鈉、硫酸鉀及/或重金屬的氫氧化物。為此在本發(fā)明一實施例中，電子級氨水制造系統(tǒng)20還包括一過濾器26，過濾器26連接混合槽25以及蒸餾單元21，例如過濾器26連接混合槽25以及第一殼管式蒸餾器221的第一殼體2114，如圖2所示。過濾器26由混合槽25接收并過濾混合液，其中過濾器的過濾孔徑小于或等于1mm。
[0053]第二殼管式蒸餾器212包括至少一第二蒸餾導(dǎo)管2123及一第二蒸餾殼體2124，其中第二蒸餾殼體2124包覆第二蒸餾導(dǎo)管2123。第二殼管式蒸餾器212由第一殼管式蒸餾器211接收混合液，例如第二殼管式蒸餾器212的第二蒸餾導(dǎo)管2123由第一殼管式蒸餾器211的第一蒸餾殼體2114接收混合液，并以第二蒸餾殼體2124加熱第二蒸餾導(dǎo)管2123內(nèi)的混合液，以產(chǎn)生一混合氣體及一殘余熱混合液，其中混合氣體包括氨氣及水氣。
[0054]第二蒸餾殼體2124可以進(jìn)一步連接一熱能供應(yīng)器27，并通過熱能供應(yīng)器27提供熱能給第二蒸餾殼體2124，例如熱能供應(yīng)器27可傳送蒸汽或熱水至第二蒸餾殼體2124，以加熱第二蒸餾殼體2124內(nèi)的第二蒸餾導(dǎo)管2123以及第二蒸餾導(dǎo)管2123內(nèi)的混合液。
[0055]在本發(fā)明一實施例中，第一殼管式蒸餾器211可由第二殼管式蒸餾器212接收混合氣體，并將混合氣體輸送至第一蒸饋導(dǎo)管2113，以加熱第一蒸饋殼體2114內(nèi)的混合液。由于混合氣體是混合液被加熱后所產(chǎn)生，因此混合氣體的溫度會比混合液高，藉此可利用第一蒸餾導(dǎo)管2113中的混合氣體加熱第一蒸餾殼體2114中的混合液，使得混合液在被輸送至第二蒸餾導(dǎo)管2124前預(yù)先被加熱，以減少第二蒸餾殼體2124加熱第二蒸餾導(dǎo)管2124內(nèi)的混合液所需的熱能。
[0056]在本發(fā)明一實施例中，第一殼管式蒸餾器211還可包括一第一蒸餾水槽2111及一第一蒸餾氣槽2112，其中第一蒸餾水槽2111通過第一蒸餾導(dǎo)管2113連接第一蒸餾氣槽2112，而第一蒸餾殼體2114則不與第一蒸餾水槽2111、第一蒸餾氣槽2112及第一蒸餾導(dǎo)管2113相連通。
[0057]第二殼管式蒸餾器212還可包括一第二蒸餾水槽2121、一第二蒸餾氣槽2122及一第二蒸餾傳輸管2125，其中第二蒸餾水槽2121以及第二蒸餾氣槽2122分別通過第二蒸餾導(dǎo)管2123以及第二蒸餾傳輸管2125連接，而第二蒸餾殼體2124則不與第二蒸餾水槽2121、第二蒸餾氣槽2122及第二蒸餾導(dǎo)管2123相連通。此外，第二蒸餾水槽2121與第一蒸餾殼體2114連接，而第二蒸餾氣槽2122則與第一蒸餾水槽2111連接。
[0058]請配合參閱圖3A至圖3B，為本發(fā)明第一實施例的電子級氨水制造系統(tǒng)的傳輸路徑流程示意圖。在實際應(yīng)用時可將混合液輸送至第一蒸餾殼體2114，并依序經(jīng)由第二蒸餾水槽2121、第二蒸餾傳輸管2125及第二蒸餾氣槽2121傳送至第二蒸餾導(dǎo)管2123，如圖3A所示。
[0059]第二蒸餾導(dǎo)管2123內(nèi)的混合液將會被第二蒸餾殼體2124加熱，并產(chǎn)生混合氣體及殘余熱混合液，其中混合氣體將會被輸送至第二蒸餾氣槽2122，而殘余熱混合液則會被傳送至第二蒸餾水槽2121。第一蒸餾水槽2111由第二蒸餾氣槽2122接收混合氣體，并將混合氣體經(jīng)由第一蒸餾導(dǎo)管2113傳送至第一蒸餾氣槽2112，如圖3B所示。
[0060]如前述實施例所提，第一蒸餾導(dǎo)管2113內(nèi)的混合氣體可用以加熱第一蒸餾殼體2114內(nèi)的混合液，使得混合液在被輸送至第二蒸餾導(dǎo)管2124前預(yù)先被加熱，以減少第二蒸餾殼體2124加熱第二蒸餾導(dǎo)管2124內(nèi)的混合液所需的熱能。
[0061]在本發(fā)明一實施例中，蒸餾單元21包括多個第一殼管式蒸餾器211以及多個第二殼管式蒸餾器212，且多個第一殼管式蒸餾器211以及多個第二殼管式蒸餾器212以串接方式連接。例如多個第一殼管式蒸餾器211串接形成一第一殼管式蒸餾器串，同時多個第二殼管式蒸餾器212串接形成一第二殼管式蒸餾器串，且第一殼管式蒸餾器串與第二殼管式蒸餾器串以串接方式連接。
[0062]在本發(fā)明一實施例中，第一殼管式蒸餾器211與第二殼管式蒸餾器212的數(shù)目總和為八個至十二個。
[0063]在本發(fā)明一實施例中，蒸餾單元21的操作壓力范圍介于3至7bar之間。
[0064]冷凝單元22連接蒸餾單元21，并包括至少一殼管式冷凝器220。殼管式冷凝器220包括至少一冷凝導(dǎo)管223及一冷凝殼體224，其中冷凝殼體224包覆冷凝導(dǎo)管223。冷凝單元22由蒸餾單元21接收混合氣體，并將混合氣體輸送至冷凝導(dǎo)管223，其中混合氣體包括氨氣及水氣。冷凝殼體224用以冷卻冷凝導(dǎo)管223內(nèi)的混合氣體，使混合氣體中的部分水氣冷凝成液體，而混合氣體中的氨氣則維持在氣相，例如將冰水通入冷凝殼體224中，以冷卻冷凝殼體224內(nèi)的冷凝導(dǎo)管223以及冷凝導(dǎo)管223中的混合氣體。
[0065]在本發(fā)明一實施例中，殼管式冷凝器220還包括一冷凝水槽221及一冷凝氣槽222。冷凝水槽221以及冷凝氣槽222通過冷凝導(dǎo)管223連通，而冷凝殼體224則不與冷凝水槽221、冷凝氣槽222及冷凝導(dǎo)管223相連通。冷凝水槽221可由蒸餾單元21接收混合氣體，并將混合氣體傳送至冷凝導(dǎo)管223，例如冷凝水槽221可連接第一蒸餾氣槽2112，冷凝水槽221由第一殼管式蒸餾器221的第一蒸餾氣槽2112接收混合氣體，并將混合氣體依序傳送至冷凝導(dǎo)管223及冷凝氣槽222，如圖3B所示。
[0066]具體來說，冷凝導(dǎo)管223中的混合氣體冷卻后，混合氣體中的部分水氣會在冷凝導(dǎo)管223的管壁冷凝成液體，并回流至冷凝水槽221，而后可由冷凝水槽221排出冷凝單元22。而維持在氣相的混合氣體則會被傳送至冷凝氣槽222，并由冷凝氣槽222排出冷凝單元22。在本發(fā)明一實施例中，被傳送至冷凝氣槽222的混合氣體，其含氨濃度為90%以上。
[0067]純化單元23連接冷凝單元22，并包括至少一殼管式純化器230。殼管式純化器230包括至少一純化導(dǎo)管233及一純化殼體234，且純化殼體234包覆純化導(dǎo)管233。純化單元23由冷凝單元22接收的混合氣體，并將混合氣體輸送至純化導(dǎo)管233，例如純化單元23由冷凝單元22接收含氨濃度為90%以上的混合氣體的。純化殼體234用以冷卻純化導(dǎo)管233內(nèi)的混合氣體，使混合氣體中的部分水氣冷凝成液體，例如將冰水通入純化殼體234中，以冷卻純化殼體234內(nèi)的純化導(dǎo)管233以及純化導(dǎo)管233中的混合氣體。
[0068]在本發(fā)明一實施例中，殼管式純化器230還包括一純化水槽231及一純化氣槽232。純化水槽231以及純化氣槽232通過純化導(dǎo)管233連通，而純化殼體234則不與純化水槽231、純化氣槽232及純化導(dǎo)管233相連通。純化水槽231可由純化單元22接收混合氣體，并將混合氣體傳送至純化導(dǎo)管233，例如純化水槽231可連接冷凝氣槽222，純化水槽231由冷凝氣槽222接收混合氣體，并將混合氣體依序傳送至純化導(dǎo)管233及純化氣槽232，如圖3B所示。
[0069]具體來說，純化導(dǎo)管233中的混合氣體冷卻后，混合氣體中的部分水氣會在純化導(dǎo)管233的管壁冷凝成液體，回流至純化水槽231，而后由純化水槽231排出純化單元23，而仍維持在氣相的混合氣體則會被傳送至純化氣槽232，并由純化氣槽232排出純化單元23。在本發(fā)明一實施例中，被傳送至純化氣槽232的混合氣體，其含水率為1ppm以下。
[0070]吸收單元24包括一水槽241，用以容置一純水，其中吸收單元24連接純化單元23，接收由純化單元24傳送的混合氣體，并將混合氣體傳送至水槽241，使水槽241內(nèi)的純水吸收混合氣體中的氨氣以產(chǎn)生一電子級氨水，例如吸收單元24由純化單元23接收含水率為1ppm以下的混合氣體的，使水槽241內(nèi)的純水吸收混合氣體中的氨氣，以產(chǎn)生一重金屬含量小于等于Ippb或重量百分濃度為29%±0.3%的電子級氨水。
[0071]如本發(fā)明前述電子級氨水制造方法的實施例中所提，混合氣體中可能包括至少一重金屬，而重金屬會與水以及氨結(jié)合形成含氨錯鹽。因此在降低混合氣體中所含的水氣的同時，亦可降低混合氣體中的重金屬含量，被去除的水份可將含重金屬及/或氨錯鹽帶離混合氣體。重金屬及/或含氨錯鹽會隨著水氣冷凝而溶解在液體中，或是以固體的形態(tài)隨著液體一同脫離混合氣體，如此可降低混合氣體中的含水率、重金屬及/或含氨錯鹽的濃度，并提升混合氣體的含氨濃度。
[0072]如本發(fā)明前述電子級氨水制造方法的實施例中所提，由于每公斤的氨氣溶于水會放熱489千卡，為此在本發(fā)明電子級氨水制造系統(tǒng)一實施例中，吸收單元24還可包括一熱交換器(未顯示)，用以移除混合氣體中的氨氣溶于水所產(chǎn)生的溶解熱。其中熱交換器可為板式熱交換器、殼管式熱交換器或蛇管式熱交換器。
[0073]請參閱圖4，為本發(fā)明第二實施例的電子級氨水制造系統(tǒng)的構(gòu)造示意圖。如圖所示，電子級氨水制造系統(tǒng)30包括一蒸餾單元31、一冷凝單元22、一純化單元23以及一吸收單元24。
[0074]蒸餾單元31包括至少一第一殼管式蒸餾器211以及至少一第二殼管式蒸餾器312。蒸餾單元31與第一實施例中電子級氨水制造系統(tǒng)20的蒸餾單元21類似，主要差異在于蒸餾單元31的第二殼管式蒸餾器312不包括第二蒸餾傳輸管2125，且第一殼管式蒸餾器211以及第二殼管式蒸餾器312的連接方式與蒸餾單元21不同。
[0075]第一殼管式蒸餾器211包括一第一蒸餾水槽2111及一第一蒸餾氣槽2112，其中第一蒸餾水槽2111通過第一蒸餾導(dǎo)管2113連接第一蒸餾氣槽2112，而第一蒸餾殼體2114則不與第一蒸餾水槽2111、第一蒸餾氣槽2112及第一蒸餾導(dǎo)管2113相連通。
[0076]第二殼管式蒸餾器312包括一第二蒸餾水槽3121及一第二蒸餾氣槽3122，其中第二蒸餾水槽3121通過第二蒸餾導(dǎo)管3123連接第二蒸餾氣槽3122，而第二蒸餾殼體3124則不與第二蒸餾水槽3121、第二蒸餾氣槽3122及第二蒸餾導(dǎo)管3123相連通。此外，第二蒸餾氣槽3122與第一蒸餾殼體2114以及第一蒸餾水槽2111連接。
[0077]在實際應(yīng)用時可將混合液輸送至第一蒸餾殼體2114，并依序經(jīng)由第二蒸餾氣槽3122及第二蒸餾導(dǎo)管3123傳送至第二蒸餾水槽3121。第二蒸餾導(dǎo)管3123及第二蒸餾導(dǎo)管3123內(nèi)的混合液將會被第二蒸餾殼體3124加熱并產(chǎn)生混合氣體及殘余熱混合液，其中混合氣體將會被輸送至第二蒸饋氣槽3122，而殘余熱混合液則會被傳送至第二蒸饋水槽3121。
[0078]第一蒸餾水槽2111由第二蒸餾氣槽3122接收混合氣體，并將混合氣體經(jīng)由第一蒸餾導(dǎo)管2113傳送至第一蒸餾氣槽2112。第一蒸餾導(dǎo)管2113內(nèi)的混合氣體可用以加熱第一蒸餾殼體2114內(nèi)的混合液，使得混合液在被輸送至第二蒸餾導(dǎo)管3123前預(yù)先被加熱，以減少第二蒸餾殼體3124加熱第二蒸餾導(dǎo)管3123內(nèi)的混合液所需的熱能。
[0079I本發(fā)明實施例中的冷凝單元22、純化單元23以及吸收單元24的構(gòu)造以及【具體實施方式】，已在本發(fā)明第一實施例的電子級氨水制造系統(tǒng)中詳細(xì)說明，在此便不再贅述。
[0080]說明書中所描述的也許、必須及變化等字眼并非本發(fā)明的限制。說明書所使用的專業(yè)術(shù)語主要用以進(jìn)行特定實施例的描述，并不為本發(fā)明的限制。說明書所使用的單數(shù)量值(如一個及該個)亦可為多個，除非在說明書的內(nèi)容有明確的說明。例如說明書所提及的一個裝置可包括有兩個或兩個以上的裝置的結(jié)合，而說明書所提的一物質(zhì)則可包括有多種物質(zhì)的混合。
[0081]以上所述者，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用來限定本發(fā)明實施的范圍，SP凡依本發(fā)明權(quán)利要求所述的形狀、構(gòu)造、特征及精神所為的均等變化與修飾，均應(yīng)包括在本發(fā)明的權(quán)利要求內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種電子級氨水制造方法，其特征在于，所述電子級氨水制造方法包括以下步驟: 混合一硫酸氨水溶液及一強(qiáng)堿，以產(chǎn)生一混合液，其中所述混合液包括氨水及水； 加熱所述混合液以產(chǎn)生一混合氣體，其中所述混合氣體包括氨氣及水氣； 冷卻所述混合氣體，使所述混合氣體中的部分水氣冷凝成液體;及 使用一純水吸收所述混合氣體中的所述氨氣以產(chǎn)生一電子級氨水。2.如權(quán)利要求1所述的電子級氨水制造方法，其特征在于，其中所述強(qiáng)堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀或其混合物。3.如權(quán)利要求1所述的電子級氨水制造方法，其特征在于，其中所述強(qiáng)堿的用量為所須當(dāng)量數(shù)的1.05至1.2倍。4.如權(quán)利要求1所述的電子級氨水制造方法，其特征在于，還包括以下步驟: 冷卻所述混合氣體，使所述混合氣體中的部分水氣冷凝成液體，并使所述混合氣體的含氨濃度提升至90%以上;及 冷卻含氨濃度90%以上所述混合氣體，使所述混合氣體中的部分水氣冷凝成液體，并使所述混合氣體的含水率下降至1ppm以下。5.如權(quán)利要求1所述的電子級氨水制造方法，其特征在于，還包括以下步驟: 通過至少一殼管式蒸餾器接收并加熱所述混合液，以產(chǎn)生所述混合氣體，其中所述混合氣體包括氨氣及水氣； 通過至少一殼管式冷凝器由所述殼管式蒸餾器接收并冷卻所述混合氣體，使所述混合氣體中的部分水氣冷凝成液體，并使所述混合氣體的含氨濃度提升至90%以上;及 通過至少一殼管式純化器由所述殼管式冷凝器接收并冷卻所述混合氣體，使所述混合氣體中的部分水氣冷凝成液體，并使所述混合氣體的含水率下降至1ppm以下。6.如權(quán)利要求1所述的電子級氨水制造方法，其特征在于，還包括以下步驟: 混合所述硫酸氨水溶液及所述強(qiáng)堿后，產(chǎn)生所述混合液及至少一固體雜質(zhì);及 過濾所述混合液，以濾除所述混合液中的所述固體雜質(zhì)。7.如權(quán)利要求6所述的電子級氨水制造方法，其特征在于，其中所述硫酸氨水溶液包括至少一重金屬，所述強(qiáng)堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀或其混合物，而所述固體雜質(zhì)包括硫酸鈉、硫酸鉀或所述重金屬的氫氧化物。8.如權(quán)利要求1所述的電子級氨水制造方法，其特征在于，還包括以下步驟: 加熱所述混合液使得所述混合氣體的操作壓力在3至7bar之間。9.一種電子級氨水制造系統(tǒng)，其特征在于，所述電子級氨水制造系統(tǒng)包括: 一蒸饋單元，包括: 至少一第一殼管式蒸餾器，包括至少一第一蒸餾導(dǎo)管及一第一蒸餾殼體，且所述第一蒸餾殼體包覆所述第一蒸餾導(dǎo)管，并以所述第一蒸餾導(dǎo)管加熱所述第一蒸餾殼體內(nèi)的一混合液，其中所述混合液包括氨水及水； 至少一第二殼管式蒸餾器，連接所述第一殼管式蒸餾器，并包括至少一第二蒸餾導(dǎo)管及一第二蒸餾殼體，且所述第二蒸餾殼體包覆所述第二蒸餾導(dǎo)管，其中所述第二殼管式蒸餾器由所述第一殼管式蒸餾器接收所述混合液，并將所述混合液輸送至所述第二蒸餾導(dǎo)管，所述第二蒸餾殼體加熱所述第二蒸餾導(dǎo)管內(nèi)的所述混合液，并產(chǎn)生一混合氣體及一殘余熱混合液，其中所述混合氣體包括氨氣及水氣； 一冷凝單元，連接所述蒸餾單元，并包括至少一殼管式冷凝器，所述殼管式冷凝器包括至少一冷凝導(dǎo)管及一冷凝殼體，且所述冷凝殼體包覆所述冷凝導(dǎo)管，其中所述冷凝單元由所述蒸餾單元接收所述混合氣體，并將所述混合氣體輸送至所述冷凝導(dǎo)管，以所述冷凝殼體冷卻所述冷凝導(dǎo)管內(nèi)的所述混合氣體，使所述混合氣體中的部分水氣冷凝成液體； 一純化單元，連接所述冷凝單元，并包括至少一殼管式純化器，所述殼管式純化器包括至少一純化導(dǎo)管及一純化殼體，且所述純化殼體包覆所述純化導(dǎo)管，其中所述純化單元接收所述冷凝單元傳送的所述混合氣體，并將所述混合氣體輸送至所述純化導(dǎo)管，所述純化殼體冷卻所述純化導(dǎo)管內(nèi)的混合氣體，使所述混合氣體中的部分水氣冷凝成液體;及 一吸收單元，包括一水槽，用以容置一純水，其中所述吸收單元連接所述純化單元，并接收所述純化單元傳送的所述混合氣體，使所述純水吸收所述混合氣體中的氨氣以產(chǎn)生一電子級氨水。10.如權(quán)利要求9所述的電子級氨水制造系統(tǒng)，其特征在于，還包括一混合槽，連接所述蒸餾單元，并用以混合一硫酸氨水溶液以及一強(qiáng)堿，以產(chǎn)生所述混合液。11.如權(quán)利要求10所述的電子級氨水制造系統(tǒng)，其特征在于，其中所述強(qiáng)堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀或其混合物。12.如權(quán)利要求10所述的電子級氨水制造系統(tǒng)，其特征在于，還包括一過濾器，位在所述混合槽及所述蒸餾單元之間，并由所述混合槽接收并過濾所述混合液，其中所述過濾器的過濾孔徑小于或等于1mm。13.如權(quán)利要求9所述的電子級氨水制造系統(tǒng)，其特征在于，其中所述蒸餾單元包括多個第一殼管式蒸餾器以及多個第二殼管式蒸餾器，且所述這些第一殼管式蒸餾器以及所述這些第二殼管式蒸餾器以串接方式連接。14.如權(quán)利要求13所述的電子級氨水制造系統(tǒng)，其特征在于，其中所述第一殼管式蒸餾器與所述第二殼管式蒸餾器的數(shù)目總和為八個至十二個。15.如權(quán)利要求9所述的電子級氨水制造系統(tǒng)，其特征在于，其中所述蒸餾單元的操作壓力介于3至7bar之間。16.如權(quán)利要求9所述的電子級氨水制造系統(tǒng)，其特征在于，其中所述純化單元由所述冷凝單元接收的所述混合氣體的含氨濃度為90%以上，而所述吸收單元由所述純化單元接收的所述混合氣體的含水率為1ppm以下。17.如權(quán)利要求9所述的電子級氨水制造系統(tǒng)，其特征在于，其中所述第一殼管式蒸餾器由所述第二殼管式蒸餾器接收所述混合氣體，并將所述混合氣體輸送至所述第一蒸餾導(dǎo)管，以加熱所述第一蒸餾殼體內(nèi)的所述混合液。18.如權(quán)利要求9所述的電子級氨水制造系統(tǒng)，其特征在于，其中所述第二殼管式蒸餾器還包括一第二蒸餾水槽、一第二蒸餾氣槽及一第二蒸餾傳輸管，所述第二蒸餾水槽以及所述第二蒸餾氣槽分別通過所述第二蒸餾導(dǎo)管以及所述第二蒸餾傳輸管連通，所述第二蒸餾水槽連接所述第一蒸餾殼體，并由所述第一蒸餾殼體接收所述混合液，而后依序?qū)⑺龌旌弦簜鬏斨了龅诙麴s傳輸管、所述第二蒸餾氣槽及所述第二蒸餾導(dǎo)管，使所述第二蒸餾殼體加熱所述第二蒸餾導(dǎo)管內(nèi)的所述混合液，并產(chǎn)生所述混合氣體及所述殘余熱混合液。19.如權(quán)利要求9所述的電子級氨水制造系統(tǒng)，其特征在于，其中所述第二殼管式蒸餾器還包括一第二蒸餾水槽及一第二蒸餾氣槽，所述第二蒸餾水槽以及所述第二蒸餾氣槽通過所述第二蒸餾導(dǎo)管連通，所述第二蒸餾氣槽連接所述第一蒸餾殼體，并由所述第一蒸餾殼體接收所述混合液，而后將所述混合液傳輸至所述第二蒸餾導(dǎo)管，所述第二蒸餾殼體加熱所述第二蒸餾導(dǎo)管內(nèi)的所述混合液，并產(chǎn)生所述混合氣體及所述殘余熱混合液。
【文檔編號】C01C1/02GK106044795SQ201610553105
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月14日
【發(fā)明人】莊金木
【申請人】亞氨科技股份有限公司