CN109723968A - 一种硅烷钢瓶充装的液相增压和气化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅烷钢瓶充装的液相增压和气化系统，包括：低温泵保护罐、低温泵和气化器；所述低温泵保护罐内固定有所述低温泵，且所述低温保护罐内充装有保护气体；所述低温泵保护罐设有进液管和出液管；所述低温泵一端通过所述进液管与液态硅烷储罐相连，另一端通过所述出液管与所述气化器相连。在低温保护罐内充入保护气体，液态硅烷从硅烷储罐内输送到低温泵处，通过低温泵进行增压，之后进入气化器，在气化器内通过热媒将液态硅烷进行加热气化，气化后的硅烷达到设定的压力值后，输送到硅烷充装站使用。

Description

一种硅烷钢瓶充装的液相增压和气化系统

技术领域

本发明涉及硅烷气化和增压技术领域，更具体的说是涉及一种硅烷钢瓶充装的液相增压和气化系统。

背景技术

硅烷，又名甲硅烷、四氢化硅，分子式SiH₄，SiH₄是强还原性物质，与氧化性物质、碱或重金属盐类溶液接触，会显示出很强的活泼性，属易燃、易爆的危险性气体。硅烷是生产单晶硅、多晶硅、非晶硅、金属硅化物、氮化硅、碳化硅和氧化硅等一系列硅化合物的基本原料，广泛应用电子及半导体工业中。

目前，传统的硅烷气化、增压一般采用压缩机进行增压，该种工艺设备投资大、能耗高、容易发生泄漏，对环境造成污染。

因此，如何提供一种投资小、能耗低且不易泄漏的硅烷增压和气化系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种硅烷钢瓶充装的液相增压和气化系统，结构简单、能耗低、投资小，且不易泄漏。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种硅烷钢瓶充装的液相增压和气化系统，包括：低温泵保护罐、低温泵和气化器；

所述低温泵保护罐内固定有所述低温泵，且所述低温保护罐内充装有保护气体；所述低温泵保护罐设有进液管和出液管；

所述低温泵一端通过所述进液管与液态硅烷储罐相连，另一端通过所述出液管与所述气化器相连。

优选的，所述低温泵包括：泵体；

所述泵体一端设置有进液口，另一端安装有活塞；所述活塞通过活塞杆与电机相连，并通过密封塞密封；所述泵体上还设有出液口；

所述进液口通过所述进液管与所述液态硅烷储罐相连，所述出液口通过所述出液管与所述气化器相连。

优选的，所述气化器包括：盘管式气化器或水浴式气化器。

优选的，所述气化器包括：壳体；所述壳体上设置有热媒进口、热媒出口、液态硅烷进口和气态硅烷出口；所述壳体内部还安装有盘管；

所述盘管的一端与所述液态硅烷进口相连，另一端与所述气态硅烷出口相连；

所述液态硅烷进口通过所述出液管与所述出液口相连。

优选的，所述保护气体包括：氢气、硅烷、氮气、氦气、氩气中的一种或几种，其压力为0.01～20MPa。

优选的，所述低温泵通过基座固定在所述低温泵保护罐中。

优选的，所述低温泵保护罐上还设置有保护气进口，用于充入所述保护气体。

优选的，所述低温泵保护罐上还安装有安全阀。

优选的，所述泵体上还设置有回气口。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种硅烷钢瓶充装的液相增压和气化系统，在低温保护罐内充入保护气体，液态硅烷从硅烷储罐内输送到低温泵处，通过低温泵进行增压，之后进入气化器，在气化器内通过热媒将液态硅烷进行加热气化，气化后的硅烷达到设定的压力值后，输送到硅烷充装站供使用。

此外，本发明提供的硅烷钢瓶充装的液相增压和气化系统相对于现有技术中采用压缩机进行增压，结构更简单、能耗低、投资小。

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，下面将对实施例或现有技术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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种硅烷钢瓶充装的液相增压和气化系统的结构示意图；

图2为本发明提供的低温泵的结构示意图；

图3为本发明提供的气化器的结构示意图。

在附图1～3中：

1、低温泵保护罐，2、低温泵，3、气化器，4、进液管，5、出液管，6、泵体，7、进液口，8、活塞，9、活塞杆，10、电机，11、密封塞，12、出液口，13、壳体，14、热媒进口，15、热媒出口，16、液态硅烷进口，17、气态硅烷出口，18、盘管，19、保护气进口，20、安全阀，21、回气口。

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一部分实施例，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做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。

参见附图1，本发明实施例公开了一种硅烷钢瓶充装的液相增压和气化系统，包括：低温泵保护罐1、低温泵2和气化器3；

低温泵保护罐1内固定有低温泵2，且低温保护罐1内充装有保护气体；低温泵保护罐1设有进液管4和出液管5；

低温泵2一端通过进液管4与液态硅烷储罐相连，另一端通过出液管5与气化器3相连，气化器3与硅烷钢瓶连接。

本发明提供的系统主要用来对液态硅烷进行增压后气化，为硅烷钢瓶充装提供较高压力的硅烷。

在低温保护罐内充入保护气体，液态硅烷(例如压力为0.1～2MPa的液态硅烷)从硅烷储罐内输送到低温泵处，通过低温泵进行增压，之后进入气化器，在气化器内通过热媒将液态硅烷进行加热气化，气化后的硅烷达到设定的压力值(例如，0.5～20MPa)后，输送到硅烷充装站供使用。

本发明通过使用充装有保护气体的低温泵保护罐对低温泵进行保护，有效避免了低温泵发生泄漏时造成火灾和对环境的污染，同时，通过低温泵保护罐隔绝了外部气体对低温泵的污染，确保了低温泵内硅烷不会受到外部气体杂质的污染。此外，相对于现有技术中的压缩机，本发明提供的系统还具有结构简单、能耗低和投资小等优点。

参见附图2，为了进一步优化上述技术方案，低温泵2包括：泵体6；

泵体6一端设置有进液口7，另一端安装有活塞8；活塞8通过活塞杆9与电机10相连，并通过密封塞11密封；泵体6上还设有出液口12；

进液口7通过进液管4与液态硅烷储罐相连，出液口12通过出液管5与气化器3相连。

优选的，低温泵2可以选用往复式低温泵，在低温保冷环境下也可以正常工作。

低温泵的主要工作原理是：在电机的作用下，活塞杆带动活塞向右移动时，低温泵泵缸内的容积增大，压力随之降低，当进液管中的液体压力大于泵缸内压力时，吸入阀门开启，液体流入泵缸。当曲柄转过180°后，活塞向左运动，泵缸内的容积减小，因液体是不可压缩流体，因此，压力将迅速升高，当其压力升至可以打开出液口的压力时，液体经排出阀排出。

在具体实现时，在泵正式运行前通过调整电机接线相序确保电机转向与设计要求方向一致。在泵的出液口管道处设置压力检测计，进液口处安装单向吸入阀，只有外部液体压力达到入口压力要求时，液体才能进入泵缸，吸入压力值在设备出厂时预先设定好。排液阀是设置在出液口上的，压力检测计一般设置在出液口管道上。

此外，还需要说明的是，上述的曲柄是用来实现电机旋转运动变为活塞杆直线运动的一个部件，其结构与市场上同类型的柱塞泵的结构是相同的，具有普遍性。

低温泵进液口压力范围0.1-2MPa，出液口压力范围0.5-20MPa。

为了进一步优化上述技术方案，气化器3包括：盘管式气化器或水浴式气化器。

参见附图3，为了进一步优化上述技术方案，气化器3包括：壳体13；壳体上设置有热媒进口14、热媒出口15、液态硅烷进口16和气态硅烷出口17；壳体13内部还安装有盘管18；

盘管18的一端与液态硅烷进口16相连，另一端与气态硅烷出口17相连；

液态硅烷进口16通过出液管5与出液口12相连。

气化器采用盘管式或水浴式气化器，为气化器提供热源的介质为蒸汽、水、导热油等其中的一种或几种。气化器工作温度范围为-90℃～80℃，最高工作压力为20MPa，盘管内盛装有低温液化硅烷，盘管材料采用普通或EP级不锈钢管。

为了进一步优化上述技术方案，保护气体包括：氢气、硅烷、氮气、氦气、氩气中的一种或几种，其压力为0.01～20MPa。

为了进一步优化上述技术方案，低温泵2通过基座固定在低温泵保护罐1中。

低温泵保护罐主要用于防止低温泵运行过程中出现泄漏后泵内介质泄漏到大气中造成爆燃或环境污染等事故。低温泵保护罐内的保护气体包括：氢气、硅烷、氮气、氦气、氩气中的一种或几种，其压力为0.01～20MPa。

为了进一步优化上述技术方案，低温泵保护罐1上还设置有保护气进口19，用于充入保护气体。

为了进一步优化上述技术方案，低温泵保护罐1上还安装有安全阀20和火炬系统。

火炬系统是对排放的可燃或有毒有害气体进行燃烧处理的装置，安全阀出口与火炬系统连接的目的是当安全阀动作后，通过安全阀出口排出的气体由于不能直接排放到大气中，需要通过火炬系统燃烧处理达到环保标准后才能排放到大气中。

为了进一步优化上述技术方案，泵体6上还设置有回气口21。

回气口的作用是当外部液体进入泵腔后，泵腔内的气体通过回气口返回到储存液体的容器内，确保泵腔内充满液体，使泵能够正常进行吸液和排液。回气口与储存液体的容器连接。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种硅烷钢瓶充装的液相增压和气化系统，其特征在于，包括：低温泵保护罐、低温泵和气化器；

所述低温泵保护罐内固定有所述低温泵，且所述低温保护罐内充装有保护气体；所述低温泵保护罐设有进液管和出液管；

所述低温泵一端通过所述进液管与液态硅烷储罐相连，另一端通过所述出液管与所述气化器相连。

2.根据权利要求1所述的一种硅烷钢瓶充装的液相增压和气化系统，其特征在于，所述低温泵包括：泵体；

所述泵体一端设置有进液口，另一端安装有活塞；所述活塞通过活塞杆与电机相连，并通过密封塞密封；所述泵体上还设有出液口；

所述进液口通过所述进液管与所述液态硅烷储罐相连，所述出液口通过所述出液管与所述气化器相连。

3.根据权利要求1所述的一种硅烷钢瓶充装的液相增压和气化系统，其特征在于，所述气化器包括：盘管式气化器或水浴式气化器。

4.根据权利要求2所述的一种硅烷钢瓶充装的液相增压和气化系统，其特征在于，所述气化器包括：壳体；所述壳体上设置有热媒进口、热媒出口、液态硅烷进口和气态硅烷出口；所述壳体内部还安装有盘管；

所述盘管的一端与所述液态硅烷进口相连，另一端与所述气态硅烷出口相连；

所述液态硅烷进口通过所述出液管与所述出液口相连。

5.根据权利要求2所述的一种硅烷钢瓶充装的液相增压和气化系统，其特征在于，所述保护气体包括：氢气、硅烷、氮气、氦气、氩气中的一种或几种，其压力为0.01～20MPa。

6.根据权利要求1或4所述的一种硅烷钢瓶充装的液相增压和气化系统，其特征在于，所述低温泵通过基座固定在所述低温泵保护罐中。

7.根据权利要求6所述的一种硅烷钢瓶充装的液相增压和气化系统，其特征在于，所述低温泵保护罐上还设置有保护气进口，用于充入所述保护气体。

8.根据权利要求7所述的一种硅烷钢瓶充装的液相增压和气化系统，其特征在于，所述低温泵保护罐上还安装有安全阀。

9.根据权利要求2所述的一种硅烷钢瓶充装的液相增压和气化系统，其特征在于，所述泵体上还设置有回气口。