CN108467065A - 一种用于六氟化钨气体的冷冻捕集器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于六氟化钨气体的冷冻捕集器及其使用方法，冷冻捕集器为箱体结构，冷冻捕集器的箱体依次设为工艺气体冷却区、固体颗粒沉降区、U型翅片盘管捕集区和微孔过滤区。本发明中工艺气进入U型翅片盘管捕集区后温度进一步降低，气态、液态的六氟化钨进一步固化，并且翅片小孔结构能把绝大多数未被捕集的固体颗粒捕集，微孔过滤区把未被捕集的固体颗粒拦截；本发明大大提高了捕集收率，捕集收率在99%以上，且本发明可有效防止堵塞。

Description

一种用于六氟化钨气体的冷冻捕集器及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种冷冻捕集器及其使用方法，具体涉及一种用于六氟化钨气体的冷冻捕集器及其使用方法，属于六氟化钨收集技术领域。

背景技术

六氟化钨通常是由氟气与钨粉在高温下反应制备的。反应器一般采用固定床、流化床及立式氟化反应炉等形式。从反应器排出的六氟化钨为气态，通常六氟化钨的收集采用冷凝液化的方式收集，少部分采用低温固化的收集方式。

六氟化钨熔点2.3℃，沸点17.2℃，其液相区温度间窄，在实际生产中需要的换热器面积大，成本高。

冷凝液化的方式，存在六氟化钨饱和蒸汽压高，气液存在共存现象，因此收集效率低。

六氟化钨冷冻固化后颗粒较小难以捕获，普通结构的捕集器捕集效率不高，造成收集效率低。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种用于六氟化钨气体的冷冻捕集器及其使用方法，本发明提高了六氟化钨收集效率，减少了污染性气体六氟化钨的排放。本发明的技术方案如下：

一种用于六氟化钨气体的冷冻捕集器，冷冻捕集器为箱体结构，冷冻捕集器的箱体依次设为工艺气体冷却区、固体颗粒沉降区、U型翅片盘管捕集区和微孔过滤区；

工艺气体入口管位于工艺气体冷却区的侧部，且延伸至工艺气体冷却区的底部，工艺气冷却翅片管与工艺气入口管相连，工艺气冷却翅片管的冷媒入口A位于箱体的下方，工艺气冷却翅片管的冷媒出口A位于箱体的上方；

固体颗粒沉降区与工艺气体冷却区相邻，且固体颗粒沉降区设有热电偶，箱体底部设有产品出口；

U型翅片盘管捕集区与固体颗粒沉降区相邻，U型翅片盘管捕集区内设有U型翅片盘管，U型翅片盘管的冷媒入口B和热媒入口设置于箱体的下方，冷媒入口B和热媒入口共用一个入口管，U型翅片盘管的冷媒出口B设置于箱体的上方，U型翅片盘管上设有小孔翅片；

在固体颗粒沉降区和微孔过滤区，箱体的底部设有导流槽，导流槽向产品出口倾斜，使液体自然流入产品出口；

微孔过滤区与U型翅片盘管捕集区相邻，微孔过滤区内设有多孔支撑板，多孔支撑板设置于箱体的侧壁上，微孔过滤网以多孔支撑板为支撑，垂直排列在箱体内，微孔过滤网与箱体紧贴，无明显间隙；

尾气出口与抽真空口设置于箱体的外部且靠近微孔过滤区，尾气出口与抽真空口为一个出口管，出口管穿过箱体开口于箱体内；

为了控制捕集效果，需要精确控温，因此六氟化钨冷冻捕集器在冷媒入口A、冷媒出口A、冷媒出口B、冷媒入口B、热媒入口及尾气出口处设有温度计；为了装置安全和及时观察冷冻捕集器是否堵塞，所以在尾气出口处设有压力表，并在固体颗粒沉降区与工艺气入口管间设有压力连锁装置。

在上述技术方案的上，U型翅片盘管与箱体底面垂直设置，U型翅片盘管间平行设置。

在上述技术方案的上，工艺气体入口管为方形管，其宽度与箱体的宽度相同；工艺气体入口管延伸至箱体底部，并与底面相齐平；工艺气体入口管焊接在箱体上。

在上述技术方案的基础上，工艺气冷却翅片管向下部倾斜，且与水平面呈1-45度夹角；翅片管的材质为碳钢、不锈钢、铜、镍、钛合金、蒙乃尔等。

在上述技术方案的基础上，微孔过滤网由多层过滤网组合而成，其层与层之间存在间隙。

在上述技术方案的基础上，出口管垂直连接有出口支管A和出口支管B，出口支管A和出口支管B的另一端均穿过法兰后开口于箱体内；优选的，法兰为方形法兰。

本发明中，工艺气入口管与固体颗粒沉降区设置的压力连锁装置，当两处压力差过大时，连锁装置报警。热电偶测温位置设置在固体颗粒沉降区中可以更好检测冷冻捕集器的工作温度。

本发明中，箱体宽为0.5m，方形工艺气入口管宽度为0.01m，工艺气冷却翅片管规格为DN32，翅片高度为7.5mm，工艺气冷却翅片管的倾斜角度为15度，固体颗粒沉降区长度为0.5m，U型翅片盘管规格为DN15，翅片高度为7.5mm，U型翅片盘管管中心间距为50mm， U型翅片盘管上的翅片孔直径为5mm，翅片孔中心间距8mm，微孔过滤网的微孔直径为2mm，微孔中心间距为5mm，过滤网层间距4mm，共20层，多孔支撑板孔径为10mm；整个设备除垫片外材质均为304。

本发明用于六氟化钨的冷冻捕集器的使用方法如下：

将 -100℃～20℃的冷媒通过冷媒入口A和冷媒进口B通入工艺气冷却翅片管和U型翅片盘管中，维持冷冻捕集器内温度为-80～-20℃；然后将工艺气体从工艺气体入口管通入，六氟化钨首先在工艺气体冷却区被降温、固化，大部分固体颗粒被吹入固体颗粒沉降区，在固体颗粒沉降区大部分颗粒沉积下来，剩余部分颗粒进入U型翅片盘管捕集区被捕集，未被捕集的颗粒被微孔过滤网截留，不凝气体穿过微孔过滤区进入尾气出口。待冷冻捕集器收集饱和或压力连锁装置报警后，停止工艺气与冷媒供应，然后通过热媒入口通入3℃～100℃的热媒使冷冻捕集器不断升温，当固体六氟化钨变为液态或气态，由产品出口排出。

本发明具有以下效益：

本发明冷冻捕集器具有捕集收率高的特点，本发明中工艺气体冷却区、固体颗粒沉降区、U型翅片盘管捕集区和微孔过滤区相互配合，工艺气体被降温、固化后，大部分冷冻固体颗粒在固体颗粒沉降区被捕集，工艺气进入U型翅片盘管捕集区后温度进一步降低，气态、液态的六氟化钨进一步固化，并且翅片小孔结构能把绝大多数未被捕集的固体颗粒捕集，微孔过滤区把未被捕集的固体颗粒拦截；本发明大大提高了捕集收率，捕集收率在99%以上。

本发明中工艺气冷却翅片管和设有小孔翅片U型翅片盘管具有较高的换热性能，提高了换热效率，减小了设备体积，节约了冷量供应。

本发明设计的捕集器有防止堵塞的特点，原因是：1、工艺气冷却翅片管倾斜向下布置，这些避免了工艺气冷却翅片管堵塞；2、固体颗粒沉降区捕集大部分冷冻固体颗粒，防止了U型翅片盘管捕集区、微孔过滤区的堵塞；3、U型翅片盘管捕集区具有的翅片小孔结构能捕集绝大部分冷冻固体颗粒，因此防止了微孔过滤区的堵塞；4、微孔过滤网由多层过滤网组合而成，其层与层之间存在间隙能有效避免堵塞。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

符号说明：

1.工艺气体冷却区、2.固体颗粒沉降区、3.U型翅片盘管捕集区、4.微孔过滤区、5、箱体、101.工艺气入口管、102.工艺气冷却翅片管103.冷媒入口A、104.冷媒出口A、201.热电偶、202.产品出口、203.导流槽、301、U型翅片盘管、302.冷媒入口B、303.热媒入口、304.冷媒出口B、305.小孔翅片、401.多孔支撑板、402.微孔过滤网、403.过滤网6.尾气出口、7.抽真空口、8.出口管、801.出口支管A、802.出口支管B、 9.压力连锁装置、10.法兰。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

实施例1 一种用于六氟化钨气体的冷冻捕集器

如图1所示，冷冻捕集器为箱体5结构，冷冻捕集器的箱体5依次设为工艺气体冷却区1、固体颗粒沉降区2、U型翅片盘管捕集区3和微孔过滤区4；

工艺气体入口管101位于工艺气体冷却区1的侧部，且延伸至工艺气体冷却区1的底部，工艺气冷却翅片管102与工艺气入口管101相连，工艺气冷却翅片管102 的冷媒入口A 103位于箱体5的下方，工艺气冷却翅片管102的冷媒出口A 104位于箱体5的上方；

固体颗粒沉降区2与工艺气体冷却区1相邻，且固体颗粒沉降区2设有热电偶201，箱体5底部设有产品出口202；

U型翅片盘管捕集区3与固体颗粒沉降区2相邻，U型翅片盘管捕集区3内设有U型翅片盘管301，U型翅片盘管301的冷媒入口B 302和热媒入口303设置于箱体5的下方，冷媒入口B302和热媒入口303共用一个入口管，U型翅片盘管301的冷媒出口B 304设置于箱体5的上方，U型翅片盘管301上设有小孔翅片305；

在固体颗粒沉降区4和微孔过滤区3，箱体5的底部设有导流槽203，导流槽203向产品出口202倾斜，使液体自然流入产品出口202；

微孔过滤区4与U型翅片盘管捕集区3相相邻，微孔过滤区4内设有多孔支撑板401，多孔支撑板401设置于箱体5的侧壁上，微孔过滤网402以多孔支撑板401为支撑，垂直排列在箱体5内，微孔过滤网402与箱体5紧贴，无明显间隙；

尾气出口6与抽真空口7设置于箱体5的外部且靠近微孔过滤区4，尾气出口6与抽真空口7为一个出口管8，出口管8穿过箱体5开口于箱体内；

在冷媒入口A 103、冷媒出口A 104、冷媒入口B 302、冷媒出口B 304、热媒入口303及尾气出口6处设有温度计；尾气出口6处设有压力表，并在固体颗粒沉降区2与工艺气入口管101间设有压力连锁装置9。

实施例2一种用于六氟化钨气体的冷冻捕集器

在实施例1的基础上，如图1所示，U型翅片盘管301与箱体5底面垂直设置，U型翅片盘管301间平行设置；工艺气体入口管101为方形管，其宽度与箱体5的宽度相同；工艺气体入口管101延伸至箱体5底部，并与底面相齐平；工艺气体入口管101焊接在箱体5上。

实施例3一种用于六氟化钨气体的冷冻捕集器

在实施例1和实施例2的基础上，工艺气冷却翅片管102向下部倾斜，且与水平面呈1度夹角；翅片管102的材质为碳钢；微孔过滤网402由多层过滤网403组合而成，其层与层之间存在间隙；出口管8垂直连接有出口支管A 801和出口支管B 802，出口支管A 801和出口支管B 802的另一端均穿过方形法兰10后开口于箱体5内。

实施例4一种用于六氟化钨气体的冷冻捕集器

在实施例1和实施例2的基础上，如图1所示，箱体5宽为0.5m，方形工艺气入口管101宽度为0.01m，工艺气冷却翅片管102规格为DN32，翅片高度为7.5mm，工艺气冷却翅片管102的倾斜角度为15度，固体颗粒沉降区2长度为0.5m，U型翅片盘管301规格为DN15，翅片高度为7.5mm，U型翅片盘管301管中心间距为50mm， U型翅片盘管301上的翅片孔直径为5mm，翅片孔中心间距8mm，微孔过滤网402的微孔直径为2mm，微孔中心间距为5mm，过滤网403层间距4mm，共20层，多孔支撑板401的孔径为10mm。

实施例5 本发明的使用方法

将 -40℃的冷媒通过冷媒入口A 103和冷媒入口B 302通入工艺气冷却翅片管102和U型翅片盘管301中，维持冷冻捕集器内温度为-20℃；然后将工艺气体从工艺气体入口管101通入，六氟化钨首先在工艺气体冷却区1被降温、固化，大部分固体颗粒被吹入固体颗粒沉降区2，在固体颗粒沉降区2大部分颗粒沉积下来，剩余部分颗粒进入U型翅片盘管捕集区3被捕集，未被捕集的颗粒被微孔过滤网402截留，不凝气体穿过微孔过滤区4进入尾气出口6；待冷冻捕集器收集饱和或压力连锁装置9报警后，停止工艺气与冷媒供应，然后通过热媒入口303通入10℃的热媒使冷冻捕集器不断升温，当固体六氟化钨变为液态或气态，由产品出口202排出。

Claims (9)

1.一种用于六氟化钨气体的冷冻捕集器，其特征在于，冷冻捕集器为箱体结构，冷冻捕集器的箱体依次设为工艺气体冷却区、固体颗粒沉降区、U型翅片盘管捕集区和微孔过滤区；

工艺气体入口管位于工艺气体冷却区的侧部，且延伸至工艺气体冷却区的底部，工艺气冷却翅片管与工艺气入口管相连，工艺气冷却翅片管的冷媒入口A位于箱体的下方，工艺气冷却翅片管的冷媒出口A位于箱体的上方；

固体颗粒沉降区与工艺气体冷却区相邻，且固体颗粒沉降区设有热电偶，箱体底部设有产品出口；

U型翅片盘管捕集区与固体颗粒沉降区相邻，U型翅片盘管捕集区内设有U型翅片盘管，U型翅片盘管的冷媒入口B和热媒入口设置于箱体的下方，冷媒入口B和热媒入口共用一个入口管，U型翅片盘管的冷媒出口B设置于箱体的上方，U型翅片盘管上设有小孔翅片；

在固体颗粒沉降区和微孔过滤区，箱体的底部设有导流槽，导流槽向产品出口倾斜；

微孔过滤区与U型翅片盘管捕集区相邻，微孔过滤区内设有多孔支撑板，多孔支撑板设置于箱体的侧壁上，微孔过滤网以多孔支撑板为支撑，垂直排列在箱体内，微孔过滤网与箱体紧贴；

尾气出口与抽真空口设置于箱体的外部且靠近微孔过滤区，尾气出口与抽真空口为一个出口管，出口管穿过箱体开口于箱体内；

在冷媒入口A、冷媒出口A、冷媒出口B、冷媒入口B、热媒入口及尾气出口处设有温度计；尾气出口处设有压力表，固体颗粒沉降区与工艺气入口管间设有压力连锁装置。

2.根据权利要求1所述的冷冻捕集器，其特征在于，U型翅片盘管与箱体底面垂直设置，U型翅片盘管间平行设置。

3.根据权利要求1所述的冷冻捕集器，其特征在于，工艺气体入口管为方形管，其宽度与箱体的宽度相同；工艺气体入口管延伸至箱体底部，并与底面相齐平；工艺气体入口管焊接在箱体上。

4.根据权利要求1所述的冷冻捕集器，其特征在于，工艺气冷却翅片管向下部倾斜，且与水平面呈1-45度夹角。

5.根据权利要求1所述的冷冻捕集器，其特征在于，微孔过滤网由多层过滤网组合而成，其层与层之间存在间隙。

6.根据权利要求1所述的冷冻捕集器，其特征在于，出口管垂直连接有出口支管A和出口支管B，出口支管A和出口支管B的另一端均穿过法兰后开口于箱体内。

7.根据权利要求6所述的冷冻捕集器，其特征在于，法兰为方形法兰。

8.根据权利要求3所述的冷冻捕集器，其特征在于，箱体宽为0.5m，方形工艺气入口管宽度为0.01m，工艺气冷却翅片管规格为DN32，翅片高度为7.5mm，工艺气冷却翅片管的倾斜角度为15度，固体颗粒沉降区长度为0.5m，U型翅片盘管规格为DN15，翅片高度为7.5mm，U型翅片盘管管中心间距为50mm， U型翅片盘管上的翅片孔直径为5mm，翅片孔中心间距8mm，微孔过滤网的微孔直径为2mm，微孔中心间距为5mm，过滤网层间距4mm，共20层，多孔支撑板孔径为10mm。

9.如权利要求1-8任一项所述的冻捕集器的使用方法，具体步骤如下：

将 -100℃～20℃的冷媒通过冷媒入口A和冷媒进口B通入工艺气冷却翅片管和U型翅片盘管中，维持冷冻捕集器内温度为-80～-20℃；然后将工艺气体从工艺气体入口管通入，六氟化钨首先在工艺气体冷却区被降温、固化，大部分固体颗粒被吹入固体颗粒沉降区，在固体颗粒沉降区大部分颗粒沉积下来，剩余部分颗粒进入U型翅片盘管捕集区被捕集，未被捕集的颗粒被微孔过滤网截留，不凝气体穿过微孔过滤区进入尾气出口；

待冷冻捕集器收集饱和或压力连锁装置报警后，停止工艺气与冷媒供应，然后通过热媒入口通入3℃～100℃的热媒使冷冻捕集器不断升温，当固体六氟化钨变为液态或气态，由产品出口排出。