CN102654243A - 超纯气体充装系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种超纯气体充装系统。它包括通过管道连接的气体纯化单元、气体压力显示单元和气体充装单元，所述气体充装单元的管路上设有压力控制组件。本发明的优点是采用上述结构后，汇流排气瓶组切换对纯化器的温度没有任何影响，增加了系统的稳定性；而且保证了系统的洁净度，增加了系统的可靠性。

Description

超纯气体充装系统

技术领域

本发明涉及超纯气体充装系统。

背景技术

超纯气体通常指纯度在99.9999%以上的气体。瓶装超纯气体生产过程中，气瓶充装是最关键的步骤。如果气瓶充装稍有不慎，就会导致气体纯度的极大波动。高纯气体充装有两类方法，第一类是低压纯化后加压充瓶；第二类是高压纯化后直接充瓶。第一类方法多在充装纯度气体为99.999%时使用。由于隔膜压缩机可能造成纯净气体二次污染，充装超纯气体时多采用高压纯化后充装的方式。

但是现有的超纯气体生产有几个共同的问题：

（1）纯化器的压力波动导致气体不纯。通常的应用场景中，纯化器后端的压力是稳定的。但是气瓶充装过程是一个重复低压到高压的过程，导致系统工作压力不断变化。工作压力频繁变化会导致纯化器的工作温度波动、系统内气体流速的波动，从而导致超纯气体质量的不稳定。

（2）充装系统中通常会使用到压力表。国家规定压力表需要定期检测。由于检测压力表会使用水压试验，所有检测后的压力表会对充装系统造成严重的污染。而且由于压力表死体积较大、且水分很难置换，所以压力表的定期检测也对超纯气体充装系统产生了重大的影响。有些系统会使用压力变送器。虽然压力变送器没有强制检测的规定，但是不检测会有安全隐患，检测后跟压力表相同也会受到污染。

发明内容

本发明提出一种超纯气体充装系统，它能够有效地克服现有技术中的不足，汇流排气瓶组切换对纯化器的温度没有任何影响，增加了系统的稳定性；而且保证了系统的洁净度，增加了系统的可靠性。

本发明的技术方案是这样实现的：一种超纯气体充装系统，包括通过管道连接的气体纯化单元、气体压力显示单元和气体充装单元，所述气体充装单元的管路上设有压力控制组件。

作为优选，所述气体纯化单元包括低温储罐、汽化器、隔膜压缩机、单向阀、高压纯化器，所述低温储罐、汽化器、隔膜压缩机、单向阀、高压纯化器之间通过管道依次连接。

作为优选，所述气体充装单元包括通过管道与高压纯化器连接的压力控制组件、进气阀，和然后通过一个四通管道其中一个末端连接的气体充装管路，还包括气体充装管路末端连接的真空表和真空泵，所述四通管道的另外两个末端分别连接放空阀和压力显示单元。

作为优选，所述压力控制组件为背压阀。

作为优选，所述气体充装管路为两组，采用双路并联的方式连接，每一组气体充装管路包括通过管道依次连接的充装阀、汇流排和抽空阀。

作为优选，所述压力显示单元包括通过三通管道另外两个末端连接的压力表和压力变送器，还包括与压力变送器双路并联连接的安全阀；所述压力表的连接管路上还连接有压力表阀和压力表排气阀。

本发明的有益效果在于：

（1）使用压力控制组件，在本发明中使用的是背压阀：以超纯氮生产为例，纯化器的工作温度260℃，额定流速为20Nm3/h；汇流排共两组，一产一备；每组可同时充装4个气瓶，每组充装时间1小时。在未使用背压阀生产超纯气体时，在一组气瓶充装完成后，需要切换到另一组气瓶继续充装，初始压力均为0.1MPa。由于压力和流速波动，新一组气瓶充装前5分钟内，纯化器温度从工作温度下降到190℃，继续充装45分钟后，温度重新回到260℃的工作温度。由此可见压力波动对纯化器影响巨大。在使用背压阀后，汇流排气瓶组切换对纯化器的温度没有任何影响。此方法大大增加系统的稳定性。即在超纯气体高压纯化时，使用背压阀稳定了纯化器的压力和流速。

（2）使用压力变送器和压力表相结合的方式，保证系统洁净度。在系统使用前，使用已检测的压力表校验压力变送器，增加系统可靠性。系统生产中，仅使用洁净的压力变送器，污染的压力表不会污染系统。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的其中一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明其中一个实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

如图1所示，一种超纯气体充装系统，包括通过管道连接的气体纯化单元、气体压力显示单元和气体充装单元，所述气体充装单元的管路上设有压力控制组件。

所述气体纯化单元包括低温储罐1、汽化器2、隔膜压缩机3、单向阀4、高压纯化器5，所述低温储罐1、汽化器2、隔膜压缩机3、单向阀4、高压纯化器5之间通过管道依次连接。

所述气体充装单元包括通过管道与高压纯化器5连接的压力控制组件6、进气阀7，和然后通过一个四通管道其中一个末端连接的气体充装管路，还包括气体充装管路末端连接的真空表20和真空泵21，所述四通管道的另外两个末端分别连接放空阀8和压力显示单元。在本实施例中，所述压力控制组件6为背压阀。所述气体充装管路为两组，采用双路并联的方式连接，所述的两组双路并联连接的气体充装管路为通过管道依次连接的充装阀A 14、汇流排A 15、抽空阀A 16和通过管道依次连接的充装阀B 17、汇流排B 18、抽空阀B 19。

所述压力显示单元从四通管道的一个末端连出，连接一个三通管道，包括通过三通管道另外两个末端连接的压力表9和压力变送器10，还包括与压力变送器10双路并联连接的安全阀13；所述压力表9的连接管路上还连接有压力表阀11和压力表排气阀12。

在操作时，按如下步骤进行操作：

（1）所有阀门开始状态均为关闭。将气瓶与汇流排A 15连接，打开抽空阀A 16，抽空汇流排A 15管路；20分钟后关闭抽空阀A 16，完成汇流排A 15管路抽空。

（2）打开高压纯化器5，使之达到工作温度；开启隔膜压缩机3；打开压力表阀11、进气阀7，观察压力表9和压力变送器10读数是否一致。如果读数不一致，则停机检查压力表9和压力变送器10。如果读数一致，则关闭压力表阀11和进气阀7，完成压力变送器10校验；随后开启放空阀8和压力表排气阀12，5秒后关闭，释放管路压力和压力表9内的压力。

（3）开启进气阀7，5秒后关闭，随后打开放空阀8，5秒后关闭。将进气阀7和放空阀8依次开闭10次，完成充装管路置换。

（4）开启背压阀6，进气阀7，开启充装阀A 14，开启汇流排A 15的所有气瓶阀门，开始汇流排A 15组气瓶充装。

（5）将气瓶与汇流排B 18连接，打开抽空阀B 19，抽空汇流排B 18管路；20分钟后关闭抽空阀B 19，完成汇流排B 18管路抽空后待用。

（6）汇流排A 15组充装完成后，关闭充装阀A 14；开启充装阀B 17，开启汇流排B 18的所有气瓶阀门，开始汇流排B 18气瓶充装。

（7）将已充装完成的汇流排A 15组气瓶取下后，将新一组待充气瓶与汇流排A 15连接周而复始，使汇流排A 15和汇流排B 18轮流生产。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种超纯气体充装系统，包括通过管道连接的气体纯化单元、气体压力显示单元和气体充装单元，其特征在于：所述气体充装单元的管路上设有压力控制组件。

2.根据权利要求1所述的超纯气体充装系统，其特征在于：所述气体纯化单元包括低温储罐、汽化器、隔膜压缩机、单向阀、高压纯化器，所述低温储罐、汽化器、隔膜压缩机、单向阀、高压纯化器之间通过管道依次连接。

3.根据权利要求1所述的超纯气体充装系统，其特征在于：所述气体充装单元包括通过管道与高压纯化器连接的压力控制组件、进气阀，和然后通过一个四通管道其中一个末端连接的气体充装管路，还包括气体充装管路末端连接的真空表和真空泵，所述四通管道的另外两个末端分别连接放空阀和压力显示单元。

4.根据权利要求1或3所述的超纯气体充装系统，其特征在于：所述压力控制组件为背压阀。

5.根据权利要求3所述的超纯气体充装系统，其特征在于：所述气体充装管路为两组，采用双路并联的方式连接，每一组气体充装管路包括通过管道依次连接的充装阀、汇流排和抽空阀。

6.根据权利要求1所述的超纯气体充装系统，其特征在于：所述压力显示单元包括通过三通管道另外两个末端连接的压力表和压力变送器，还包括与压力变送器双路并联连接的安全阀；所述压力表的连接管路上还连接有压力表阀和压力表排气阀。

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