CN107893907A - 一种适用于高纯氯硅烷的充装系统及其充卸料方法 - Google Patents
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Abstract
一种适用于高纯氯硅烷的充装系统及其充卸料方法，其主要涉及物料充装领域。该充装系统通过对常规氮气管线系统与尾气管线系统进行并联连通，对第一高纯氮气管线系统与尾气管线系统进行并联连通，对第二高纯氮气管线系统与卸车管线系统进行并联连通，对装车管线系统与尾气管线系统和卸车管线系统均进行并联连通，实现了对高纯氯硅烷的充卸料和吹扫置换，解决了高纯物料充装、卸车过程面临的物料污染、环境污染、设备腐蚀等问题，取得了保护充装系统设备、防止物料污染和环境污染的技术效果；通过设置PLC控制系统，提高了充装系统的充卸料效率，故上述的充装系统及其充卸料方法表现出了较高的实用价值，具备重要的推广应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及物料充装领域，具体而言，涉及一种适用于高纯氯硅烷的充装系统及其充卸料方法。
背景技术
在进行高纯氯硅烷物料装车和卸车的过程中，传统的充装、卸车方式是采用鹤管进行的，鹤管上有物料进出口，置换口，装卸车完毕后，鹤管内的物料通过惰性气体置换，难以完全置换完毕，存在物料挂壁现象，有残留，在拆卸鹤管与TANK罐车之间连接法兰时，会出现法兰端面水解，形成二氧化硅和氯化氢，形成的二氧化硅和氯化氢难以彻底清除，在下次充装时会随着物料被带到罐车或系统内，造成物料污染，严重情况下可能导致整批物料污染，给企业带来巨大的经济损失；另外，拆管过程中产生的氯化氢对管道、环境也会造成腐蚀、污染。
发明内容
本发明的目的在于提供适用于高纯氯硅烷的充装系统，其能够解决高纯物料充装、卸车过程面临的物料污染、环境污染、设备腐蚀等问题。
本发明的另一目的在于提供一种适用于高纯氯硅烷的充卸料方法，其利用上述的充装系统进行高纯氯硅烷的充卸料，其能够解决高纯物料充装、卸车过程面临的物料污染、环境污染、设备腐蚀等问题。
本发明的实施例是这样实现的：
一种适用于高纯氯硅烷的充装系统，其包括相互并联设置的常规氮气管线系统、高纯氮气管线系统、尾气管线系统、装车管线系统以及卸车管线系统，其中，常规氮气管线系统与尾气管线系统并联连通，高纯氮气管线系统包括第一高纯氮气管线系统和第二高纯氮气管线系统，第一高纯氮气管线系统与尾气管线系统并联连通，第二高纯氮气管线系统与卸车管线系统并联连通；装车管线系统与尾气管线系统和卸车管线系统均并联连通。
进一步，在本发明较佳的实施例中，上述常规氮气管线系统、高纯氮气管线系统、尾气管线系统、装车管线系统和卸车管线系统相互之间对应设置有手动截止阀，从而控制着常规氮气管线系统、高纯氮气管线系统、尾气管线系统、装车管线系统和卸车管线系统相互之间对应的连通关系。
进一步，在本发明较佳的实施例中，上述充装系统可拆卸的内置于充装柜中，充装柜中设置有用于侦测HCl气体的泄露侦测装置。
进一步，在本发明较佳的实施例中，上述泄露侦测装置包括的气体侦测探头和控制器，气体侦测探头设置于充装柜顶部，且与控制器通信连接。
进一步，在本发明较佳的实施例中，上述充装系统还内置有与控制器通信电连接的抽风系统，当控制器接受气体侦测探头的报警信号时，控制器启动抽风系统进行工作并同时关闭充装系统的充装阀。
进一步，在本发明较佳的实施例中，上述充装系统还内置有用于对物料管线进行真空置换的文丘里真空装置。
进一步，在本发明较佳的实施例中，上述充装系统还设置了PLC控制系统，PLC控制系统与充装系统的各个阀门通信电连接；充装系统的管线中还连通设置有用于判断管道内物料是否完全被置换干净的pH检测器。
一种适用于高纯氯硅烷的充卸料方法，其包括：
对充装软管和与充装软管可拆卸对接的油罐箱阀门分别进行洁净清理并进行对接；通入置换气体依次进行试漏和第一次吹扫置换和充压卸料；
对管道系统残留的物料进行二次卸料，再对罐车泄压，使管道内残留物料倒流入罐车内，进而再对装料管道进行第二次吹扫置换，并在第二次吹扫置换结束后，对管道系统进行置换检查。
进一步，在本发明较佳的实施例中，进行第一次吹扫置换和第二次吹扫置换时均依次包括惰性气体吹扫、真空吹扫和正压吹扫。
进一步，在本发明较佳的实施例中，上述高纯氯硅烷包括四氯化硅、三氯氢硅、二氯二氢硅和甲基氯硅烷中的至少一种；置换气体包括高纯氮气、氢气和惰性气体。
本发明实施例的有益效果是：本发明实施例提供的适用于高纯氯硅烷的充装系统通过并联设置常规氮气管线系统、高纯氮气管线系统、尾气管线系统、装车管线系统和卸车管线系统，并对常规氮气管线系统与尾气管线系统进行并联连通，对第一高纯氮气管线系统与尾气管线系统进行并联连通，对第二高纯氮气管线系统与卸车管线系统进行并联连通，对装车管线系统与尾气管线系统和卸车管线系统均进行并联连通，从而实现按照上述适用于高纯氯硅烷充卸料方法对高纯氯硅烷进行充卸料，解决了高纯物料充装、卸车过程面临的物料污染、环境污染、设备腐蚀等问题，取得了保护充装系统设备、防止物料污染和环境污染的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明第一实施例提供的适用于高纯氯硅烷的充装系统没有充装柜时的示意图；
图2为本发明第一实施例提供的适用于高纯氯硅烷的充装系统具有充装柜的示意图；
图3为本发明第一实施例提供充装系统的泄露侦测装置的控制示意图；
图4为本发明第二实施例提供的适用于高纯氯硅烷的充装系统的示意图。
图标：100-充装系统；101A-开关阀；101B-开关阀；102A-开关阀；103A-开关阀；102B-开关阀；103B-开关阀；104-开关阀；105-开关阀；106-开关阀；120-常规氮气管线系统；140-高纯氮气管线系统；142-第一高纯氮气管线系统；144-第二高纯氮气管线系统；160-尾气管线系统；170-装车管线系统；190-卸车管线系统；191-气体侦测探头；192-泄露侦测装置；193-控制器；195-抽风系统；200-充装系统；250-PLC控制系统。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
第一实施例
请参照图1，本实施例提供了一种适用于高纯氯硅烷的充装系统100，其主要用于高纯氯硅烷物料装车和卸车的过程中。需要说明的是，本实施例提供的适用于氯硅烷的充装系统100具备保护充装系统100不被腐蚀、防止物料污染和环境污染的有益效果。
具体地，本实施例提供的适用于高纯氯硅烷的充装系统100包括相互并联设置的常规氮气管线系统120、高纯氮气管线系统140、尾气管线系统160、装车管线系统170以及卸车管线系统190，其中，常规氮气管线系统120与尾气管线系统160并联连通，高纯氮气管线系统140包括第一高纯氮气管线系统142和第二高纯氮气管线系统144，第一高纯氮气管线系统142与尾气管线系统160并联连通，第二高纯氮气管线系统144与卸车管线系统190并联连通；装车管线系统170与尾气管线系统160和卸车管线系统190均并联连通。需要说明的是，常规氮气管线系统120中所含的氮气表示为GN2，高纯氮气管线系统140中所含的氮气表示为PN2。
需要强调的是，本实施例提供的常规氮气管线系统120、高纯氮气管线系统140、尾气管线系统160、装车管线系统170和卸车管线系统190相互之间对应设置有手动截止阀，故通过手动截止阀控制着常规氮气管线系统120、高纯氮气管线系统140、尾气管线系统160、装车管线系统170和卸车管线系统190相互之间对应的连通关系。
进一步地，请参照图2，本实施例提供的充装系统100可以可拆卸地内置于充装柜中，并且充装柜中可通过设置用于侦测HCl气体的泄露侦测装置192来进行泄露侦测。
具体地，请参照图3，泄露侦测装置192包括的气体侦测探头191和控制器193，气体侦测探头191设置于充装柜顶部，且与控制器193通信连接。当气体侦测探头191探测泄露后便报警，立即将泄露信号传送给控制器193让其作出报警和关断动作。
进一步，请继续参照图3，本实施例提供的充装系统100还内置有与控制器193通信电连接的抽风系统195，当控制器193接受气体侦测探头191的报警信号时，控制器193启动抽风系统195进行工作并同时关闭充装系统100的充装阀。需要说明的是，抽风系统195的设置可以保证柜体内清洁，防止对设备的污染。
进一步，本实施例提供的充装系统100的抽真空动作是通过内置的文丘里真空装置来实现的。具体地，文丘里真空装置在常规氮气管线系统120和第二高纯氮气管线系统144中连通设有，故通过文丘里真空装置的设置可以对应的对物料管线进行真空置换。
进一步地，本实施例提供的充装系统100的管线中还连通设置有pH检测器。需要说明的是，通过设置pH检测器，可以判断管道内物料是否完全被置换干净。
本实施例还提供了一种利用上述充装系统100进行的适用于高纯氯硅烷(本实施例的高纯氯硅烷主要包括四氯化硅、三氯氢硅、二氯二氢硅和甲基氯硅烷中的至少一种)的充卸料方法，其包括：
S1、对充装软管和与充装软管可拆卸对接的油罐箱阀门分别进行洁净清理并进行对接；通入置换气体(置换气体主要包括高纯氮气、氢气和惰性气体)依次进行试漏和第一次吹扫置换和充压卸料。
具体地，将充装软管端头相互连接的阀门拆开，用高纯酒精擦拭法兰端面及内部球体，擦拭完毕后，用洁净布再次清理；之后将ISO-TANK罐车上的用于连接软管的2个阀门盲板拆开，用酒精进行擦拭之后用洁净布擦拭，完毕后，与软管连接；连接完毕后通入PN2试漏。需要说明的是，ISO-TANK罐上有5个阀门组，要进行现场倒换。
试漏完毕，开启充装柜内的开关阀102B、开关阀103A、开关阀103B、开关阀105、开关阀104，通入PN2进行吹扫，吹扫尾气送入三废处理。需要说明的是，ISO-TANK罐上有5个阀门组，要进行倒换。
吹扫结束后，关闭开关阀104、开关阀102B，开启GN2通过内置的文丘里系统进行抽真空，真空形成后，开启开关阀102A，对充装管道进行抽真空，抽真空的过程中开启开关阀104，对整个充装管道进行真空吹扫。(真空条件下STC(四氯化硅)沸点与压力关系数据见如下数据)由表1可以看出，在真空-0.08MPag时，STC沸点为15℃，在-0.09MPAg时，STC沸点为0℃，因此，管道内的STC在真空的情况下可以完全置换完毕。
表1 STC温度压力的关系
真空吹扫完毕后，关闭开关阀102A，关闭GN2，对充装管道进行充压，待压力达到1-2BAR后开启开关阀102B，进行正压吹扫置换。
管道按照上述程序吹扫置换完毕后，开始对罐车充压，进行卸料。
S2、对管道系统残留的物料进行二次卸料，再对罐车泄压，使管道内残留物料倒流入罐车内，进而再对装料管道进行第二次吹扫置换，并在第二次吹扫置换结束后，对管道系统进行置换检查。
具体地，卸料完毕后，将罐车上出料阀门关闭，开启开关阀105或者开关阀103B，将管道内残留的物料卸到中间储罐或者应急储罐。需要说明的是，ISO-TANK罐上有5个阀门组，要进行倒换。
开启开关阀103B、开关阀102B，对罐车ISO-TANK进行泄压。
罐车泄压完毕后，关闭开关阀101B，开启储罐上的出料阀门，使管道内残留物料倒流入罐车内(控制时间3-5min)；之后关闭罐车出料阀门，开启开关阀102B、开关阀103B、开关阀105、开关阀104，对装料管道进行PN2吹扫。
吹扫结束后，关闭开关阀104、开关阀102B，开启GN2通过内置的文丘里系统进行抽真空，真空形成后，开启开关阀102A，对充装管道进行抽真空，抽真空的过程中开启开关阀104，对整个充装管道进行真空吹扫。
真空吹扫完毕后，关闭开关阀102A，关闭GN2，对充装管道进行充压，待压力达到1-2BAR后开启开关阀102B，进行正压吹扫置换。
置换后，通过在线检测器(pH检测器)检测管线系统内气体的pH值，从而判断管线是否置换完毕。
需要强调的是，整个卸车过程中，开关阀106为充装系统100的备用阀门，卸料完毕后，所有阀门全部关闭，拆除软管，并将软管端头阀门连接进行保护，将罐车阀门加装盲板进行保护。另外，需要说明的一点是，装车过程和卸车过程雷同，不在赘述(对应开关阀101A为装车过程中控制装车管线系统170的阀门)。
第二实施例
请参照图4，本实施例提供一种适用于高纯氯硅烷的充装系统200，其与第一实施例提供的适用于高纯氯硅烷的充装系统100大致系统，不同在于本实施例提供的充装系统200还设置了PLC控制系统250(包括有PLC控制器，即可编程逻辑控制器)，PLC控制系统250与充装系统200的各个阀门开关通信电连接。需要说明的是，本实施例提供的充装系统200通过设置PLC控制系统250，实现了全自动充装、卸车和吹扫置换等过程，大大提高了充卸料过程中的效率。
综上所述，本发明实施例提供的适用于高纯氯硅烷的充装系统通过并联设置常规氮气管线系统、高纯氮气管线系统、尾气管线系统、装车管线系统和卸车管线系统，并对常规氮气管线系统与尾气管线系统进行并联连通，对第一高纯氮气管线系统与尾气管线系统进行并联连通，对第二高纯氮气管线系统与卸车管线系统进行并联连通，对装车管线系统与尾气管线系统和卸车管线系统均进行并联连通，从而实现按照上述适用于高纯氯硅烷充卸料方法对高纯氯硅烷进行充卸料和吹扫置换，解决了高纯物料充装、卸车过程面临的物料污染、环境污染、设备腐蚀等问题，取得了保护充装系统设备、防止物料污染和环境污染的技术效果；另外，还通过设置PLC控制系统，进一步提高了充装系统的充卸料效率，故本发明实施例提供的适用于高纯氯硅烷的充装系统及其充卸料方法表现出了较高的实用价值，具备重要的推广应用价值和良好的市场应用前景。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)
1.一种适用于高纯氯硅烷的充装系统，其特征在于，其包括相互并联设置的常规氮气管线系统、高纯氮气管线系统、尾气管线系统、装车管线系统以及卸车管线系统，其中，所述常规氮气管线系统与所述尾气管线系统并联连通，所述高纯氮气管线系统包括第一高纯氮气管线系统和第二高纯氮气管线系统，所述第一高纯氮气管线系统与所述尾气管线系统并联连通，所述第二高纯氮气管线系统与所述卸车管线系统并联连通；所述装车管线系统与所述尾气管线系统和所述卸车管线系统均并联连通。
2.根据权利要求1所述的适用于高纯氯硅烷的充装系统，其特征在于，所述常规氮气管线系统、所述高纯氮气管线系统、所述尾气管线系统、所述装车管线系统和所述卸车管线系统相互之间对应设置有手动截止阀，从而控制着所述常规氮气管线系统、所述高纯氮气管线系统、所述尾气管线系统、所述装车管线系统和所述卸车管线系统相互之间对应的连通关系。
3.根据权利要求1所述的适用于高纯氯硅烷的充装系统，其特征在于，所述充装系统可拆卸的内置于充装柜中，所述充装柜中设置有用于侦测HCl气体的泄露侦测装置。
4.根据权利要求3所述的适用于高纯氯硅烷的充装系统，其特征在于，所述泄露侦测装置包括的气体侦测探头和控制器，所述气体侦测探头设置于所述充装柜顶部，且与所述控制器通信连接。
5.根据权利要求4所述的适用于高纯氯硅烷的充装系统，其特征在于，所述充装系统还内置有与所述控制器通信电连接的抽风系统，当所述控制器接受所述气体侦测探头的报警信号时，所述控制器启动所述抽风系统进行工作并同时关闭所述充装系统的充装阀。
6.根据权利要求1所述的适用于高纯氯硅烷的充装系统，其特征在于，所述充装系统还内置有用于对物料管线进行真空置换的文丘里真空装置。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的适用于高纯氯硅烷的充装系统，其特征在于，所述充装系统还设置了PLC控制系统，所述PLC控制系统与所述充装系统的各个阀门通信电连接；所述充装系统的管线中还连通设置有用于判断管道内物料是否完全被置换干净的pH检测器。
8.一种适用于高纯氯硅烷的充卸料方法，其特征在于，其包括：
对充装软管和与所述充装软管可拆卸对接的油罐箱阀门分别进行洁净清理并进行对接；通入置换气体依次进行试漏和第一次吹扫置换和充压卸料；
对管道系统残留的物料进行二次卸料，再对罐车泄压，使管道内残留物料倒流入罐车内，进而再对装料管道进行第二次吹扫置换，并在第二次吹扫置换结束后，对所述管道系统进行置换检查。
9.根据权利要求8所述的适用于高纯氯硅烷的充卸料方法，其特征在于，进行第一次吹扫置换和第二次吹扫置换时均依次包括惰性气体吹扫、真空吹扫和正压吹扫。
10.根据权利要求9所述的适用于高纯氯硅烷的充卸料方法，其特征在于，所述高纯氯硅烷包括四氯化硅、三氯氢硅、二氯二氢硅和甲基氯硅烷中的至少一种；所述置换气体包括高纯氮气、氢气和惰性气体。
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