CN110081737A - 氨气供给装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种氨气供给装置，包括一用以储存液氨的固定式储存槽、一加热覆盖套及一冷却覆盖套，加热覆盖套覆盖于固定式储存槽的下半槽体外表面，冷却覆盖套则覆盖于固定式储存槽的上半槽体外表面，而固定式储存槽的一侧边设有一液氨进出件及一氨气输出件，液氨进出件可外接一液氨供给单元，并输送液氨至该固定式储存槽内，加热覆盖套连接一加热供给单元，并导入一加热流体，凭借流经加热覆盖套内的加热流体以温和加热存放于固定式储存槽的液氨，加热后稳定产生的氨气则可上升至固定式储存槽的顶端，再经由设于固定式储存槽顶端的氨气收集管及氨气输出件而送往一氨气使用单元，可提高氨气的使用安全性，可降低氨气生产费用及对环境的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一氨气供给装置，尤指一种具有固定式储存槽的氨气供给装置，不仅可提高氨气的使用安全性，又可降低氨气的生产费用及对环境的破坏。
背景技术
氨气是工业上常用的物质，在半导体产业、液晶面板产业或光电产业都需使用到氨气，为满足机组工艺的需要，一般工厂对会向外部供应厂商购买氨水，运回厂房后，再凭借蒸馏提纯方式来产生可供机组使用的氨气。而在氨气使用于机组装置后，会伴随产生许多废氨水，一般工厂再将废氨水或废酸液委托外部厂商运出厂外再处理。如此，不仅会增加氨气的生产费用，且在氨气或废氨水的运输过程中，也徒增氨气外泄的危险性，造成环境的破坏。
另外，现有氨气供给装置的蒸馏提纯方法系使用电热管加热法，在液氨固定式储存槽底端外表面加设电热管，凭借电热管产生的热源以加热固定式储存槽及存放于固定式储存槽内的液氨，受热的液氨再产生可供使用的氨气。电热管加热法对于液氨而言容易造成剧烈挥发，形成固定式储存槽内气压过大的波动变化，氨气的供给并不稳定。
又，现有氨气供给装置加热液氨会同时产生(水蒸气)雾滴及氨气，其中雾滴无疑会增加氨气中的含水率，降低产出可使用氨气的浓度。
有鉴于此，本发明提供一种创新的氨气供给装置，可改善上述缺点，不仅可提高氨气的生产稳定性、生产质量及使用安全性，又可降低氨气的生产费用及对环境的影响。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种氨气供给装置，可凭借一加热覆盖套以引导一加热流体对存放于一固定式储存槽内的液氨缓和加热，产生氨气，再凭借一冷却覆盖套以冷却固定式储存槽上半槽体及提高氨气浓度，不仅可提高氨气的使用安全性及产出稳定性，又可降低产出费用。
本发明的次要目的在于提供一种氨气供给装置，其存放液氨的固定式储存槽系固定于一厂房基座内，并连接在同一厂房内的一液氨供给单元及一氨气使用单元，固定式储存槽或液氨供给单元无须经常更换输送管线及转接口，如此不仅可提高工作安全性，又可降低资源浪费及节省制作时间。
本发明的又一目的在于提供一种氨气供给装置，凭借一冷却覆盖套而可在固定式储存槽的上半槽体内表面形成一液膜，以吸收水溶液雾滴，如此以提高氨气浓度。
为达上述目的，本发明提供一种氨气供给装置，其特征在于，包括有：
一固定式储存槽，用以放置一液氨，在固定式储存槽的一侧边设有一液氨进出件及一氨气输出件，氨气输出件连接有一氨气收集管，而氨气收集管横设于固定式储存槽内部的顶端；
一加热覆盖套，设于所述固定式储存槽的下半槽体外表面，加热覆盖套的一侧面设有一加热流体输入件，而加热覆盖套的另一侧面设有一加热流体输出件，所述加热流体输入件连接有一加热供给单元，并接收由加热供给单元所供应的一加热流体，加热流体再经由加热流体输出件而输出于加热覆盖套外，加热覆盖套对所述固定式储存槽内的液氨进行加热而产生一氨气。
所述的氨气供给装置，其中，还包括有一冷却覆盖套，设于所述固定式储存槽的上半槽体外表面，冷却覆盖套的一侧边设有一冷却流体输入件，而冷却覆盖套的另一侧面则设有一冷却流体输出件，所述冷却流体输入件连接有一冷却供给单元，能够接收由冷却供给单元所供应的一冷却流体，冷却流体再经由冷却流体输出件而输出于冷却覆盖套外。
所述的氨气供给装置，其中，所述冷却流体进入冷却流体输入件的温度介于所述氨气的露点和泡点之间。
所述的氨气供给装置，其中，所述加热流体的温度介于21℃～70℃，而冷却流体的温度介于9℃～32℃。
所述的氨气供给装置，其中，所述加热覆物盖套及所述冷却覆盖套之间设有一隔热件。
所述的氨气供给装置，其中，所述加热流体输入件的垂直高度低于所述加热流体输出件的垂直高度。
所述的氨气供给装置，其中，所述固定式储存槽固定于一厂房基板上，所述液氨进出件外接一液氨供给单元，所述氨气输出件则外接一氨气使用单元。
所述的氨气供给装置，其中，所述固定式储存槽以一斜角而倾斜放置于一厂房基板上。
所述的氨气供给装置，其中，所述液氨进出件连接一设于所述固定式储存槽内部的液氨流放管的一端，液氨流放管的另一端则延伸于所述固定式储存槽内的底端。
所述的氨气供给装置，其中，所述固定式储存槽的一侧边设有一氨水输出件，氨水输出件连接一位于固定式储存槽内部的氨水排放管的一端，而氨水排放管的另一端置延伸所述固定式储存槽内的底端。
所述的氨气供给装置，其中，所述固定式储存槽的一侧边设有一第二加热流体输入件及一第二加热流体输出件，第二加热流体输入件及第二加热流体输出件之间设有一横设于固定式储存槽内的加热输送管，第二加热流体输入件连接所述加热供给单元，并接收来自加热供给单元的所述加热流体。
所述的氨气供给装置，其中，所述加热输送管是一直型管、一弯管、一波浪管、一多接头管或一多管路管。
所述的氨气供给装置，其中，所述加热供给单元是一热泵加热系统。
由于本发明的氨气供给装置固定于一厂房基板上，且在较佳实施例中可连接同一厂房内的液氨供给单元及一氨气使用单元，连接管线固定而不需时常更换接管，因此不仅可节省氨气产出的制作时间及费用，也可降低氨气外泄的风险。又，由于本发明以加热覆盖套及加热流体对固定式储存槽的液氨进行加热作用，因此不仅可提供高质量及稳定输出的氨气，也可降低资源浪费。
附图说明
图1是本发明氨气供给装置一实施例的构造示意图。
图2是本发明氨气供给装置如第1图所示实施例的侧视图。
图3是本发明氨气供给装置又一较佳实施例的构造示意图。
图4是本发明氨气供给装置如第1图所示实施例的侧视图。
图5是本发明氨气供给装置又一实施例的侧视图。
图6是本发明氨气供给装置又一实施例的构造示意图。
图7是本发明氨气供给装置又一实施例的构造示意图。
附图标记说明：10氨气供给装置；11固定式储存槽；113下半槽体；115上半槽体；13液氨进出件；15氨气输出件；155氨气收集管；17加热覆盖套；171加热流体输入件；175加热流体输出件；20液氨；25氨气；30厂房基板；33液氨供给单元；35氨气使用单元；39加热供给单元；395加热流体；41氨水输出件；43氨水排放管；435液氨流放管；47加热输送管；471第二加热流体输入件；475第二加热流体输出件；55液膜；57冷却覆盖套；571冷却流体输入件；575冷却流体输出件；59冷却供给单元；595冷却流体；67隔热件；θ斜角。
具体实施方式
首先，请参阅图1及图2，分别为本发明氨气供给装置一实施例的构造示意图及侧视图。如图所示，本发明氨气供给装置10主要是一固定式储存槽11，例如但不限是一可固定于一厂房基板30上的固定式储存槽11，固定式储存槽11内可用以储存一液氨20，而固定式储存槽11的其中一侧边设置有一液氨进出件13及一氨气输出件15。液氨进出件13将可连接于一液氨供给单元33，例如但不限是一与厂房基板30同一厂房内的液氨供给单元33，可根据固定式储存槽11内的液氨20容量而适时补充液氨20进入固定式储存槽11内。氨气输出件15则连接一氨气使用单元35，例如但不限是一与厂房基板30同一厂房内的MOCVD磊晶机台。
本发明设有一加热覆盖套17，系固定并包覆于固定式储存槽11的下半槽体113外表面，加热覆盖套17的一侧边设有一加热流体输入件171，而另一侧边则设有一加热流体输出件175。加热流体输入件171连接有一加热供给单元39，加热供给单元39可产生并供应一加热流体395，例如一加热液体或一加热气体，经由加热流体输入件171而被输入加热覆盖套17内，再经由加热流体输出件175而输出于加热覆盖套17外。加热覆盖套17内的加热流体395将通过加热覆盖套17而对存在于固定式储存槽11内的液氨20进行温和加热作用，并依此产生氨气25。
于一操作实务中，加热流体395进入固定式储存槽11内的工作温度需大于液氨20的工作温度，例如但不限是70℃～21℃，而输出加热覆盖套17时的工作温度则约为20℃，接近液氨20存放于固定式储存槽11内的一般温度20℃。
在本发明一实施例中，其加热流体输入件171与厂房基板30的距离(垂直高度)与加热流体输出件175的垂直高度并不相同，例如图中所示的加热流体输入件171的垂直高度小于加热流体输出件175的垂直高度。又，加热流体输入件171与加热流体输出件175也分别位于加热覆盖套17的不同侧边，加热流体输入件171位于固定式储存槽11一侧边的左下角位置，而加热流体输出件175则位于固定式储存槽11另一侧边的右上角位置，两者形成相对应位置对角关系，如此可确保加热流体395可包覆固定式储存槽11的下半槽体113，并对固定式储存槽11内的液氨20进行加热作用。
本发明由于凭借加热包覆套17内的加热流体395来对固定式储存槽11内的液氨20进行加热作用，其加热方式对液氨20而言较为缓和挥发。于一操作实务中，凭借本发明加热包覆套17及加热流体395的加热模式，所产生的氨气25含水率仅有20ppb～40ppb，产生的水溶液(或称雾滴)相对较少，而固定式储存槽11的压力为6atm，槽内压力波动性仅有±3psi。比起其他氨气生产方式的含水率80ppb～120ppb、雾滴较多及槽内压力波动性±14psi，本发明不仅可因为工作压力相对平稳而提高使用的安全性，也可有效提高氨气的生产质量及产出稳定性。
于本发明一实施例中，其加热供给单元39是一热泵(heat pump)加热系统，可稳定提供加热流体395，例如但不限是一65℃的热水，如此以降低能源输出及提高加热流体的产出效能。
经由加热流体输出件175而输出的加热流体395，可被导引输送至加热供给单元39，重复被加热再利用。当然，使用过后的加热流体395也可以被送往其他装置，而不送回加热供给单元39。
于本发明一实施例中，液氨供给单元33可为一废氨水处理设备，可直接回收厂房内氨气使用后所产生的废氨水，经过其他蒸馏、冷凝、纯化及/或吸收等提浓处理设备后，而形成可回收再利用的液氨20，例如工业级液氨或电子级液氨。的后再经由液氨进出件13而进入固定式储存槽11内，等待被加热而形成氨气25后而循环再利用。前述蒸馏、冷凝、纯化及/或吸收等液氨提浓处理设备或方法可见于专利申请人的其他专利案件中，例如中国台湾专利第I580638号「氨浓度提升系统及其方法」、中国台湾专利第I588091号「氨浓度提升装置及其方法」、中国台湾专利第I601687号「氨分解装置及其方法」、中国台湾专利第I600616号「电子级氨水制造系统及其方法」、中国台湾专利第M550298号「低浓度氨水脱氨装置、系统及其氨水制作系统」。
氨气输出件15的一端连接有一氨气收集管155，氨气收集管155位于固定式储存槽11内部，且延伸至固定式储存槽11的上半槽体115顶侧位置，可用以收集由液氨20加热而产出的氨气25。氨气25将经由氨气收集管155、氨气输出件15而被传送至氨气使用单元35。氨气输出件15距离厂房基板30的垂直高度将大于液氨进出件13。
再者，请参阅图3及图4，分别为本发明一较佳实施例的构造示意图及侧视图。如图所示，本发明设有一冷却覆盖套57，固定并包覆于固定式储存槽11的上半槽体115外表面。冷却覆盖套57的一侧边设有一冷却流体输入件571，而另一侧边则设有一冷却流体输出件575。冷却流体输入件571连接有一冷却供给单元59，冷却供给单元59可产生并供应一冷却流体595，例如一冷却液体或一冷却气体，经由冷却流体输入件571而被输入冷却覆盖套57内，再经由冷却流体输出件575而输出于冷却覆盖套57外。冷却覆盖套57内的冷却流体595将通过冷却覆盖套57而对于固定式储存槽11的上半槽体115进行冷却作用，并在上半槽体115内表面及氨气收集管155外表面形成一液膜55。
由于加热覆盖套17及加热流体395对存在于固定式储存槽11内的液氨20进行加热作用时，除了产生氨气25外，也会同时形成一些水蒸气(或称雾滴；未显示)，雾滴混合在氨气25中会稀释氨气25中的氨气浓度。而上半槽体115内表面及氨气收集管155外表面所形成的液膜55将可捕捉及吸附雾滴，并形成液膜55的一部份，如此以减少雾滴数量及提高氨气25浓度。而液膜55增长大至一特定重量而大过其槽壁吸附力时，则会自然掉落于液氨20中。
于一操作实务中，冷却流体595进入冷却覆盖套57内的工作温度设定为氨气的露点和泡点之间，例如在绝对压力6bar时，其工作温度约12℃～9℃之间。于绝对压力8bar时，其工作温度约20℃～18℃之间。于绝对压力12bar时，其工作温度约32℃～31℃之间。因此，冷却流体595的工作温度在32℃～9℃之间。
在本发明一实施例中，其冷却流体输入件571与厂房基板30的距离(垂直高度)与冷却流体输出件575的垂直高度并不相同，例如图中所示的冷却流体输入件571的垂直高度系大于冷却流体输出件575的垂直高度。又，冷却流体输入件571与冷却流体输出件575也可设计成分别位于冷却覆盖套57的不同侧边或同一侧边。
接续，请参阅图5，是本发明氨气供给装置又一实施例的侧视图。如图所示，由于在固定式储存槽11的下半槽体113外表面包覆有加热覆盖套17，导入加热流体395以对储存槽下半槽体113进行加热作用，而固定式储存槽11的上半槽体115外表面则包覆有冷却覆盖套57，导入冷却流体595以对储存槽上半槽体115进行冷却作用。因此，在加热覆盖套17与冷却覆盖套57之间可设有一具有隔热效果的隔热件67，可降低加热覆盖套17与冷却覆盖套57之间的温度干扰。
另外，请参阅图6，是本发明氨气供给装置又一实施例的构造示意图。如图所示，本发明氨气供给装置10可增加第二加热装置，第二加热装置主要是一加热输送管47，设于固定式储存槽11的内部，加热输送管47的两端分别为一第二加热流体输入件471及一第二加热流体输出件475。第二加热流体输入件471连接加热供给单元39，加热供给单元39则提供加热流体395，例如一加热液体或一加热气体，经由第二加热流体输入件471引导而进入加热输送管47，可直接对位于加热输送管47管壁外表面周边的液氨20进行温和加热作用，加热流体395再经由第二加热流体输出件475而输出于固定式储存槽11外。
第二加热流体输入件471与厂房基板30的距离(垂直高度)与第二加热流体输出件475的垂直高度并不相同，例如图中所示的第二加热流体输入件471的高度大于第二加热流体输出件475的高度。而加热输送管47可为一直管型、一弯管型、一波浪管型、一多接头型或一多管路型。
于本发明一实施例中，液氨进出件13的一端连接有一液氨流放管435，液氨流放管435位于固定式储存槽11内部，且延伸至固定式储存槽11的底端位置，可以排放从液氨进出件13进出的液氨20。如果固定式储存槽11内的液氨20低于一设定高度时，即代表固定式储存槽11内的液氨20低于一设定容量，液氨进出件13即可从液氨供给单元33导入液氨20，并经由液氨流放管435而输送至固定式储存槽11内。
当固定式储存槽11内的液氨20被连续加热产出氨气25而降至一含氨浓度以下时，也可经由液氨进出件13而被抽出固定式储存槽11外，再传送至其他废水处理系统。换言之，液氨进出件13不仅可做为液氨20进入固定式储存槽11的输入口，也可做为液氨20排出于固定式储存槽11的输出口。
于本发明一实施例中，在未设有液氨进出件13的固定式储存槽11另一侧边，设有一氨水输出件41，而氨水输出件41连设有一位于固定式储存槽11内的氨水排放管43。当固定式储存槽11内的液氨20下降至一含氨浓度以下时，固定式储存槽11内的液氨20将可经由氨水排放管43及氨水输出件41而排出固定式储存槽11，再传送至其他废水处理系统。
最后，请参阅图7，是本发明氨气供给装置又一实施例的构造示意图。如图所示，为了让含氨浓度下降至一预定值以下的液氨20方便排出于固定式储存槽11外，固定式储存槽11将以一斜角角度θ而放置于厂房基板30上，例如本图所示的未设有液氨流放管435的一侧将较远离厂房基板30。
由于本发明的氨气供给装置10系固定于一厂房基板30上，且在较佳实施例中可连接同一厂房内的液氨供给单元33及一氨气使用单元35，连接管线固定而不需时常更换接管，因此不仅可节省氨气产出的制作时间及费用，也可降低氨气外泄的风险。又，由于本发明以加热覆盖套17及加热流体395对固定式储存槽11的液氨20进行加热作用，因此不仅可提供高质量及稳定输出的氨气，也可降低资源浪费。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种氨气供给装置，其特征在于，包括有：
一固定式储存槽，用以放置一液氨，在固定式储存槽的一侧边设有一液氨进出件及一氨气输出件，氨气输出件连接有一氨气收集管，而氨气收集管横设于固定式储存槽内部的顶端；
一加热覆盖套，设于所述固定式储存槽的下半槽体外表面，加热覆盖套的一侧面设有一加热流体输入件，而加热覆盖套的另一侧面设有一加热流体输出件，所述加热流体输入件连接有一加热供给单元，并接收由加热供给单元所供应的一加热流体，加热流体再经由加热流体输出件而输出于加热覆盖套外，加热覆盖套对所述固定式储存槽内的液氨进行加热而产生一氨气。
2.根据权利要求1所述的氨气供给装置，其特征在于，还包括有一冷却覆盖套，设于所述固定式储存槽的上半槽体外表面，冷却覆盖套的一侧边设有一冷却流体输入件，而冷却覆盖套的另一侧面则设有一冷却流体输出件，所述冷却流体输入件连接有一冷却供给单元，能够接收由冷却供给单元所供应的一冷却流体，冷却流体再经由冷却流体输出件而输出于冷却覆盖套外。
3.根据权利要求2所述的氨气供给装置，其特征在于，所述冷却流体进入冷却流体输入件的温度介于所述氨气的露点和泡点之间。
4.根据权利要求2所述的氨气供给装置，其特征在于，所述加热流体的温度介于21℃～70℃，而冷却流体的温度介于9℃～32℃。
5.根据权利要求2所述的氨气供给装置，其特征在于，所述加热覆物盖套及所述冷却覆盖套之间设有一隔热件。
6.根据权利要求1所述的氨气供给装置，其特征在于，所述加热流体输入件的垂直高度低于所述加热流体输出件的垂直高度。
7.根据权利要求1所述的氨气供给装置，其特征在于，所述固定式储存槽固定于一厂房基板上，所述液氨进出件外接一液氨供给单元，所述氨气输出件则外接一氨气使用单元。
8.根据权利要求1所述的氨气供给装置，其特征在于，所述固定式储存槽以一斜角而倾斜放置于一厂房基板上。
9.根据权利要求1所述的氨气供给装置，其特征在于，所述液氨进出件连接一设于所述固定式储存槽内部的液氨流放管的一端，液氨流放管的另一端则延伸于所述固定式储存槽内的底端。
10.根据权利要求1所述的氨气供给装置，其特征在于，所述固定式储存槽的一侧边设有一氨水输出件，氨水输出件连接一位于固定式储存槽内部的氨水排放管的一端，而氨水排放管的另一端置延伸所述固定式储存槽内的底端。
11.根据权利要求1所述的氨气供给装置，其特征在于，所述固定式储存槽的一侧边设有一第二加热流体输入件及一第二加热流体输出件，第二加热流体输入件及第二加热流体输出件之间设有一横设于固定式储存槽内的加热输送管，第二加热流体输入件连接所述加热供给单元，并接收来自加热供给单元的所述加热流体。
12.根据权利要求11所述的氨气供给装置，其特征在于，所述加热输送管是一直型管、一弯管、一波浪管、一多接头管或一多管路管。
13.根据权利要求1所述的氨气供给装置，其特征在于，所述加热供给单元是一热泵加热系统。
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2018
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