CN105865244B - 液体气化装置及其气化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种液体气化装置及其气化方法，液体气化装置包括：连接有第一接入管和第二接入管的第一管体、与该第一管体连接的第二管体、位于该第一管体与该第二管体连接处的雾化器、与该第二管体连接的气化器内壳、部分容置该气化器内壳且对该气化器内壳进行加热的电加热器、与该电加热器的底部连接且与气化器内壳联通的第三管体、以及位于气化器内壳外的气化器外壳；其中，所述气化器内壳内设有多根同心圆分布的毛细管、位于该多根同心圆分布的毛细管之间的热电偶、以及位于相邻毛细管之间的导热油脂。本发明油脂是热源来自外部，所以控温点放在油脂的中部，以保证所有位置的油脂温度不低于设定值，加热器不与液气直接接触，不会发生局部过热现象和结垢，蒸发稳定。
Description
技术领域
本发明属于光纤预制棒的技术领域，尤其涉及一种液体气化装置及其气化方法。
背景技术
在现有的光纤预制棒制造方法中，如MCVD(Metal Chemical Vapor Deposition，金属化学汽相淀积)、PCVD(Plasma Asisted Chmical Vapor Deposition，等离子体增强化学气相沉积法)、VAD(Vapour Phase Axial Deposition Technique，气相轴向沉积法)、OVD(Outside Vapour Deposition，外汽相沉积法)均采用液体原料如SiCl4、GeCl4、BBr3、POCl3、OMCTS等作为气化反应的原料供应。众所周知光纤预制棒制造过程中，液体原料的气化的稳性对产品的沉积参数和产品质量影响很大。
目前用于光纤预制棒生产的液体原料气化主要有鼓泡法、闪蒸法。鼓泡法适合低沸点的液体，一般气化量较低适合用于MCVD、PCVD等需求气化速度慢的工艺；闪蒸法一般加热管伸入到一个小的盛放液体容器内加热从而使液体气化。
图1和图2所示为现有闪蒸气化法的结构示意图，蒸发罐10内设有液体20，蒸发罐10连接有液体入口30、加热器40和蒸气出口50、载气入口60。这种方法气化量较鼓泡法大，但是加热管易结垢，影响加热效率，这种方法也仅适用于低沸点的液体，对于沸点大于100℃沸点的液体，由于加热管接触液体面积较小，如果更容易结垢。
发明内容
本发明的目的在于提供一种解决气化液体的佛点不稳定、存在局部过热问题、加热件易结垢的液体气化装置及其气化方法。
本发明提供一种液体气化装置，其包括：连接有第一接入管和第二接入管的第一管体、与该第一管体连接的第二管体、位于该第一管体与该第二管体连接处的雾化器、与该第二管体连接的气化器内壳、部分容置该气化器内壳且对该气化器内壳进行加热的电加热器、与该电加热器的底部连接且与气化器内壳联通的第三管体、以及位于气化器内壳外的气化器外壳；其中，所述气化器内壳内设有多根同心圆分布的毛细管、位于该多根用心圆分布的毛细管之间的热电偶、以及位于相邻毛细管之间的导热油脂。
优选地，所述热电偶位于所述气化器内壳的中心靠下的位置。
优选地，所述气化器内壳在露出电加热器的部位还设有第一入口和第二入口，第一入口为热电偶插入口，第二入口为导热油脂入口。
优选地，所述第一接入管连接在所述第一管体的一端部，所述第二接入管连接在所述第一管体的侧边。
优选地，所述第一接入管为液体原料入口，所述第二接入管为气体入口。
优选地，所述第一接入管穿入该第一管体的内部并贯穿至该第一管体另一端部。
优选地，所述雾化器与该第一接入管的出口端连接。
优选地，所述气化器外壳为保温板。
优选地，所述电加热器位于气化器内壳的外侧和底部。
本发明还提供液体气化装置的气化方法，包括如下步骤：
第一步：气体通入第一接入管，同时液体通入第二接入管，气体和液体在第一管体经雾化器进行雾化；
第二步：雾化后的液体进入气化器内壳内的多根同心圆分布的毛细管内，同时外部的电加热器对气化器内壳进行加热，电加热器将温度经气化器内壳传递给多根毛细管间填充的导热油脂；
第三步：导热油脂再将温度经金属毛细管内的雾化后的原料进行气化；
第四步：气化后的液体汇集到第三管体。
本发明通过先将液体雾化，再将雾化液体分散多根不锈钢毛细管中，经油脂加热毛细管使雾化的液体气化，然后再汇集到一根管中供应气化蒸气；由于油脂的热源来自外部，所以控温点放在油脂的中部，以保证所有位置的油脂温度不低于设定值，同是设定温度要高于气化液体沸点20℃；本液体气化装置可以气化沸点小于等于300℃的液体，电加热器不与液气直接接触，不会发生局部过热现象和结垢，蒸发稳定。
附图说明
图1为现有闪蒸气化法的结构示意图；
图2为图1所示闪蒸气化法的另一角度结构示意图；
图3所示为本发明液体气化装置的结构示意图；
图4所示图3所示液体气化装置的主视图；
图5所示图4所示液体气化装置的剖视图。
具体实施方式
本发明揭示一种液体气化装置100，本液体气化装置100将光纤预制棒制造所用液态化学品(SiCl4、GeCl4、BBr3、POCl3、OMCTS等)进行气化装置和方法，本发明属于光纤预制棒制造技术领域。
请参阅图3至图5所示，本液体气化装置100包括：第一管体1、与该第一管体1连接的第二管体2、位于该第一管体1与该第二管体2连接处的雾化器3、与该第二管体2连接的气化器内壳4、部分容置该气化器内壳4且对该气化器内壳4进行加热的电加热器5、与该电加热器5的底部连接且与气化器内壳4联通的第三管体6、以及位于该气化器内壳4外的气化器外壳7。其中，该第三管体6穿过该气化器外壳7。
本液体气化装置100还包括与该第一管体1的一端连接的第一接入管11和第二接入管12。其中，该第一接入管11为液体原料入口，第一接入管11和第二接入管12呈垂直状态，第一接入管11穿入该第一管体1的内部并贯穿至该第一管体1的另一端部，雾化器3与该第一接入管11的出口端连接；该第二接入管12为气体入口，第二接入管12连接在该第一管体1侧边。
气化器内壳4内设有多根同心圆分布的毛细管41、位于该多个毛细管41之间的热电偶42、以及位于相邻毛细管41之间的导热油脂43；该气化器内壳41在露出电加热器5的部位还设有第一入口41和第二入口42，第一入口41为热电偶插入口，第二入口42为导热油脂入口。
本液体气化装置100气化方法，包括如下步骤：
第一步：气体通入第一接入管11，同时液体通入第二接入管12，气体和液体在第一管体1经雾化器3进行雾化；
第二步：雾化后的液体进入气化器内壳4内的多根同心圆分布的毛细管41内，同时外部的电加热器5对气化器内壳4进行加热，电加热器5将温度经气化器内壳4传递给多根毛细管41间填充的导热油脂43；
第三步：导热油脂43再将温度经金属毛细管41内的雾化后的原料进行气化；
第四步：气化后的液体汇集到第三管体6。
本发明电加热器5根据气化器内壳4的热电偶42进行控制，控制温度比液体的沸点高20℃，热电偶42位于气化器内壳4内中心靠下的位置，以保证了气化器内壳4内各个点的导热油脂42的温度均高于设定温度；电加热器5位于气化器内壳4的外侧和底部，电加热器5的功率为气化量Q(g/min)×(10～20)。
气化器外壳7为保温板，气化器外壳7的外表面温度≤50℃。由于气化内毛细管41为316L不锈钢，本液体气化装置100最佳气化液体温度为气化沸点≤300℃的液体。
设定气体为氮气N2，液体为八甲基环四硅氧烷(OMCTS)，电加热器5的功率为3000W，电加热器5的加热温度为195℃。
八甲基环四硅氧烷(D4)，无色透明或乳白色液体，可燃，无异味，是一种以二甲基二氯硅烷为主要原料，在经过水解合成工序制得的水解物基础上经过分离、精馏，或者是在水解物经过裂解后或在DMC基础上再分离、精馏后制得的有单独定义的化合物。
气体和OMCTS分别给第一接入管11和第二接入管12进入，经雾化器3进行雾化；雾化后的液体进入到气化器内壳4内的多根同心圆分布的毛细管41内；经过毛细管41外部不小于195℃的油脂将雾化液体气化最终汇到第三管体6；气化器内壳4内的油脂42温度由气化器内壳4外部的电加热器5提供热源，并根据气化器内壳43内中心的测温点进行PID调节；电加热器5的外部温度经测量为42℃，气化后口的气体经喷灯沉积实验，喷灯火焰稳定，说明气化完全且稳定。
本发明通过先将液体雾化，再将雾化液体分散多根不锈钢毛细管中，经油脂加热毛细管使雾化的液体气化，然后再汇集到一根管中供应气化蒸气；由于油脂的热源来自外部，所以控温点放在油脂的中部，以保证所有位置的油脂温度不低于设定值，同是设定温度要高于气化液体沸点20℃；本液体气化装置可以气化沸点小于等于300℃的液体，电加热器不与液气直接接触，不会发生局部过热现象和结垢，蒸发稳定。
以上参照附图说明了本发明的优选实施例，本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质，可以有多种变型方案实现本发明。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种液体气化装置，其特征在于，其包括：连接有第一接入管和第二接入管的第一管体、与该第一管体连接的第二管体、位于该第一管体与该第二管体连接处的雾化器、与该第二管体连接的气化器内壳、部分容置该气化器内壳且对该气化器内壳进行加热的电加热器、与该电加热器的底部连接且与气化器内壳联通的第三管体、以及位于气化器内壳外的气化器外壳；其中，所述气化器内壳内设有多根同心圆分布的毛细管、位于多根同心圆分布的毛细管之间的热电偶、以及位于相邻毛细管之间的导热油脂。
2.根据权利要求1所述的液体气化装置，其特征在于：所述热电偶位于所述气化器内壳的中心靠下的位置。
3.根据权利要求1所述的液体气化装置，其特征在于：所述气化器内壳在露出电加热器的部位还设有第一入口和第二入口，第一入口为热电偶插入口，第二入口为导热油脂入口。
4.根据权利要求1所述的液体气化装置，其特征在于：所述第一接入管连接在所述第一管体的一端部，所述第二接入管连接在所述第一管体的侧边。
5.根据权利要求1所述的液体气化装置，其特征在于：所述第一接入管为液体原料入口，所述第二接入管为气体入口。
6.根据权利要求1或5所述的液体气化装置，其特征在于：所述第一接入管穿入该第一管体的内部并贯穿至该第一管体另一端部。
7.根据权利要求6所述的液体气化装置，其特征在于：所述雾化器与该第一接入管的出口端连接。
8.根据权利要求1所述的液体气化装置，其特征在于：所述气化器外壳为保温板。
9.根据权利要求1所述的液体气化装置，其特征在于：所述电加热器位于气化器内壳的外侧和底部。
10.权利要求1所述液体气化装置的气化方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：气体通入第一接入管，同时液体通入第二接入管，气体和液体在第一管体经雾化器进行雾化；
第二步：雾化后的液体进入气化器内壳内的多根同心圆分布的毛细管内，同时外部的电加热器对气化器内壳进行加热，电加热器将温度经气化器内壳传递给多根毛细管间填充的导热油脂；
第三步：导热油脂再将温度经金属毛细管内的雾化后的原料进行气化；
第四步：气化后的液体汇集到第三管体。
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