CN112569625A - 一种用于三氟化氮粗品的精馏提纯装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于三氟化氮粗品的精馏提纯装置，属于气体精馏技术领域。包括净化机、低温精馏罐、压缩机、驱动机构和收集机构；其中，所述净化机底部设有装置腔，所述净化机内设有用于对通入气体进行净化的除杂机构，所述净化机上设有与除杂机构配合的弹性机构，所述净化机上端通过导管与低温精馏罐连接，所述低温精馏罐上设有用于对通入气体进行低温精馏的温控机构，所述低温精馏罐下端通过第一连通管与压缩机连接，驱动机构用于为所述压缩机提供动力，所述压缩机的内部设有与驱动机构配合的压缩机构，收集机构用于收集经压缩机压缩后的气体。所述装置可将通入的气体内部的大部分杂质吸附掉，进而使得后续制得的气体纯度提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于三氟化氮粗品的精馏提纯装置，属于气体精馏技术领域。
背景技术
三氟化氮化学式为NF，它在常温下是一种无色、无臭、性质稳定的气体，是一种强氧化剂。三氟化氮在微电子工业中作为一种优良的等离子蚀刻气体，在离子蚀刻时裂解为活性氟离子，这些氟离子对硅和钨化合物，高纯三氟化氮具有优异的蚀刻速率和选择性(对氧化硅和硅)，它在蚀刻时，在蚀刻物表面不留任何残留物，是非常良好的清洗剂，同时在芯片制造、高能激光器方面得到了大量的运用，所以在工厂生产中需要大量使用到三氟化氮，三氟化氮的制备需要大量的使用到低温精馏装置，而现有的用于三氟化氮粗品的精馏提纯装置效率较低，影响产品的质量。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于三氟化氮粗品的精馏提纯装置。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种用于三氟化氮粗品的精馏提纯装置，包括净化机、低温精馏罐、压缩机、驱动机构和收集机构；其中，所述净化机底部设有装置腔，所述净化机内设有用于对通入气体进行净化的除杂机构，所述净化机上设有与除杂机构配合的弹性机构，所述净化机上端通过导管与低温精馏罐连接，所述低温精馏罐上设有用于对通入气体进行低温精馏的温控机构，所述低温精馏罐的顶部通过第一连通管与压缩机连接，驱动机构用于为所述压缩机提供动力，所述压缩机的内部设有与驱动机构配合的压缩机构，收集机构用于收集经压缩机压缩后的气体。
进一步的，所述除杂机构包括进气管、气泵和出气管，气泵位于装置腔内，所述气泵的前端固定连接有进气管的一端延伸至净化机外，另一端与气泵的进气口连接，出气管的一端与气泵的出气口连接，另一端由装置腔的顶部延伸至净化机的内部，所述净化机的内部注有用于净化三氟化氮粗品中杂质的水体。
进一步的，所述弹性机构包括设置于净化机上的腔体，所述腔体的内部滑动连接有滑动机构，所述滑板机构的下端通过弹簧与腔体的内底部弹性连接，所述滑动机构上设有两个对称设置的导体头，所述腔体的内底部固定连接有两个与导体头相配合的导电头，所述腔体的底部通过导孔与净化机的外部相通。
进一步的，所述导电头与所述气泵电性连接。
进一步的，所述温控机构包括单向通气阀和螺纹状冷凝管，单向通气阀位于所述导管上，螺纹状冷凝管位于低温精馏罐外壁上。
进一步的，所述驱动机构包括第一转杆、电机、电机轴、第一皮带轮、皮带和第二皮带轮；第一转杆的一端位于所述压缩机的内部并与所述压缩机构连接，另一端连接有第一皮带轮，电机与所述压缩机连接，电机的输出轴与电机轴的一端连接，电机轴另一端连接有第二皮带轮，所述第一皮带轮与第二皮带轮通过皮带转动连接。
进一步的，所述压缩机构包括连接盘、转轴、第二转杆、活塞、橡胶套、第二连通管、进气塞和出气塞；连接盘的一端与所述驱动机构连接，另一端与转轴的一端连接，转轴的另一端转动连接有第二转杆，第二转杆的上方连接有活塞，所述压缩机的内壁滑动连接有橡胶套，所述橡胶套与活塞固定连接，所述压缩机内设有与第一连通管相对的第二连通管，第一连通管上设有进气塞，第二连通管上设有出气塞，活塞向下运动，进气塞打开，出气塞关闭，进行进气；活塞向上运动，进气塞关闭，出气塞打开，进行出气。
进一步的，所述第一连通管和第二连通管的内顶壁均设有固定块，两个所述固定块的内部均设有条形腔，两个所述条形腔的内壁均滑动连接有连接杆，位于第一连通管一侧的连接杆的下端固定连接有进气塞，位于第二连通管一侧的连接杆的下端固定连接有出气塞，所述第一连通管与第二连通管的底部相对进气塞与出气塞的位置处均设有与之配合的开口。
进一步的，所述收集机构包括活性炭罐，所述活性炭罐的后端固定连接有用于收集气体的收集管。
有益效果
1、通过在低温精馏罐的后端设置压缩机，可以将含有杂质的气体高效地抽出，加速气体在多根管道内的流通性，进而可以更快的将经低温精馏后的气体经第二连通管及时的抽出，使得精馏后的气体可以更快的收集起来，提高了气体的生产效率。
2、将出气管的出气端插入液体的底部，增加了杂质的吸附效率，并在净化机内部的压力过大时对气泵进行自动断电，提高了装置的安全性，使用导管将净化机、低温精馏罐、压缩机以及活性炭罐连通起来，可以对三氟化氮气体进行持续的低温精馏，提高了整个精馏提纯过程的连续性的同时也提升了精馏后的成品的质量，提高了生产效益。
附图说明
图1为本发明所述装置的结构示意图；
图2为本发明所述装置A处结构放大图；
图3为本发明所述装置的低温精馏罐处剖面图；
图4为本发明所述装置的压缩机处剖面图；
图5为本发明所述装置的驱动机构处俯视图；
图6为本发明所述装置的B处结构放大图；
其中，1-净化机、2-装置腔、3-气泵、4-进气管、5-出气管、6-导管、7-单向通气阀、8-低温精馏罐、9-冷凝管、10-第一连通管、11-第二连通管、12-出气塞、 13-橡胶套、14-活塞、15-第二转杆、16-转轴、17-连接盘、18-第一转杆、19-压缩机、20-滑块、21-滑板、22-导体头、23--导电头、24弹簧、25-固定块、26-连接杆、27-进气塞、28-腔体、29-第一皮带轮、30-皮带、31-电机、32-电机轴、 33-第二皮带轮、34-活性炭罐、35-收集管。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
以下描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，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。
如图1-6所示，一种用于三氟化氮粗品的精馏提纯装置，包括净化机1、低温精馏罐8、压缩机19、驱动机构和收集机构；其中，所述净化机1的内底部设有装置腔2，所述净化机1内设有用于对通入气体进行净化的除杂机构，所述净化机1上设有与除杂机构配合的弹性机构，所述净化机1上端通过导管6与低温精馏罐8连接，所述低温精馏罐8上设有用于对通入气体进行低温精馏的温控机构，所述低温精馏罐8的顶部通过第一连通管10与压缩机19前端连接，驱动机构用于为所述压缩机19提供动力，所述压缩机19的内部设有与驱动机构配合的压缩机构，所述压缩机19的后端与收集机构连接。
所述除杂机构包括进气管4、气泵3和出气管5，气泵3位于装置腔2内，所述气泵3的前端固定连接有进气管4的一端延伸至净化机1外，另一端与气泵3的进气口连接，出气管5的一端与气泵3的出气口连接，另一端由装置腔2 的顶部延伸至净化机1的内部，所述净化机1的内部注有用于净化三氟化氮粗品中杂质的水体。
弹性机构包括设置于净化机1中部的腔体28，腔体28的内部滑动连接有滑块20与滑板21，滑块20与滑板21固定连接，滑板21的下端通过弹簧24与腔体28的内底部弹性连接，滑板21的下表面固定连接有两个对称设置的导体头 22，腔体28的内底部固定连接有两个与导体头22相配合的导电头23，腔体28 的底部通过导孔与净化机1的外部相通，两个导电头23的后端均与气泵3电性连接。
温控机构包括与低温精馏罐8的外壁固定连接的螺纹状冷凝管9，导管6的中部固定连接有用于防止低温精馏罐8内部的气体回流的单向通气阀7。
驱动机构包括与压缩机19连接的电机31，电机31的输出轴末端固定连接有电机轴32，电机轴32的顶端外缘固定连接有第二皮带轮33，压缩机19的内部转动连接有第一转杆18，第一转杆18的后端固定连接有第一皮带轮29，第一皮带轮29与第二皮带轮33通过皮带30转动连接，可以通过电机31带动活塞14与橡胶套13完成进气与出气。
压缩机构包括与第一转杆18的顶端外缘固定连接的连接盘17，连接盘17 的另一端固定连接有转轴16，转轴16的外缘于连接盘17的外侧转动连接有第二转杆15，第二转杆15的顶端转动连接有活塞14，压缩机19的内壁滑动连接有橡胶套13，橡胶套13与活塞14固定连接，压缩机19的右侧固定连接有与第一连通管10配合的第二连通管11，第一连通管10与第二连通管11的内顶壁均设有固定块25，两个固定块25的内部均设有条形腔，两个条形腔的内壁均滑动连接有连接杆26，左侧连接杆26的下端固定连接有进气塞27，右侧连接杆26 的下端固定连接有出气塞12，第一连通管10与第二连通管11的底部相对进气塞27与出气塞12的位置处均设有与之配合的开口。活塞14向下运动，进气塞 27打开，出气塞12关闭，进行进气；活塞14向上运动，进气塞27关闭，出气塞12打开，进行出气
收集机构包括通过第二连通管11与压缩机19连接的活性炭罐34，活性炭罐34的后端固定连接有用于收集气体的收集管35。
使用时，气泵3经进气管4将带有杂质的气体吸入装置腔2内，然后再经出气管5排出，随后气体内部的大部分杂质就会被净化机1内部的水体吸附，再经导管6进入低温精馏罐8，单向通气阀7的设置可避免低温精馏罐8内的气体回流，而当净化机1内部的压强过高时，就会压动圆腔28内部滑动连接的滑块20与滑板21克服弹簧24的弹力下滑，使得两个导体头22与两个导电头23 相接触，即可对气泵3进行断电，防止意外的发生，经低温精馏罐8低温精馏后的气体则会经第一连通管10进入压缩机19，与此同时，电机31则会经电机轴32带动第二皮带轮33转动进而带动皮带另一端的第一皮带轮29转动，随后第一皮带轮29则会带动其中部固定连接的第一转杆18转动，第一转杆18则会通过连接盘17与转轴16带动第二转杆15上端的活塞14与橡胶套13上下移动，当橡胶套13下移时，进气塞27由于大气压的作用下移，第一连通管10上的开口打开，出气塞12下移，堵住第二连通管11上的开口，完成进气；当橡胶套 13上移时，出气塞12由于压缩机19的内部压力的作用上移，第二连通管11上的开口打开，进气塞27上移，堵住第一连通管10上的开口，完成出气，随后即可将气体从第二连通管11导入活性炭罐34内对其余杂质进行吸附，然后即可经收集管35的后端收集到高浓度的三氟化氮气体。
综上所述，发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明的精神和原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于三氟化氮粗品的精馏提纯装置，其特征在于：包括净化机(1)、低温精馏罐(8)、压缩机(19)、驱动机构和收集机构；其中，所述净化机(1)底部设有装置腔(2)，所述净化机(1)内设有用于对通入气体进行净化的除杂机构，所述净化机(1)上设有与除杂机构配合的弹性机构，所述净化机(1)上端通过导管(6)与低温精馏罐(8)连接，所述低温精馏罐(8)上设有用于对通入气体进行低温精馏的温控机构，所述低温精馏罐(8)的顶部通过第一连通管(10)与压缩机(19)连接，驱动机构用于为所述压缩机(19)提供动力，所述压缩机(19)的内部设有与驱动机构配合的压缩机构，收集机构用于收集经压缩机(19)压缩后的气体。
2.如权利要求1所述的一种用于三氟化氮粗品的精馏提纯装置，其特征在于：所述除杂机构包括进气管(4)、气泵(3)和出气管(5)，气泵(3)位于装置腔(2)内，所述气泵(3)的前端固定连接有进气管(4)的一端延伸至净化机(1)外，另一端与气泵(3)的进气口连接，出气管(5)的一端与气泵(3)的出气口连接，另一端由装置腔(2)的顶部延伸至净化机(1)的内部，所述净化机(1)的内部注有用于净化三氟化氮粗品中杂质的水体。
3.如权利要求1所述的一种用于三氟化氮粗品的精馏提纯装置，其特征在于：所述弹性机构包括设置于净化机(1)上的腔体(28)，所述腔体(28)的内部滑动连接有滑动机构，所述滑板机构的下端通过弹簧(24)与腔体(28)的内底部弹性连接，所述滑动机构上设有两个对称设置的导体头(22)，所述腔体(28)的内底部固定连接有两个与导体头(22)相配合的导电头(23)，所述腔体(28)的底部通过导孔与净化机(1)的外部相通。
4.如权利要求3所述的一种用于三氟化氮粗品的精馏提纯装置，其特征在于：所述导电头(23)与所述气泵(3)电性连接。
5.如权利要求1所述的一种用于三氟化氮粗品的精馏提纯装置，其特征在于：所述温控机构包括单向通气阀(7)和螺纹状冷凝管(9)，单向通气阀(7)位于所述导管(6)上，螺纹状冷凝管(9)位于低温精馏罐(8)外壁上。
6.如权利要求1所述的一种用于三氟化氮粗品的精馏提纯装置，其特征在于：所述驱动机构包括第一转杆(18)、电机(31)、电机轴(32)、第一皮带轮(29)、皮带(30)和第二皮带轮(33)；第一转杆(18)的一端位于所述压缩机(19)的内部并与所述压缩机构连接，另一端连接有第一皮带轮(29)，电机(31)与所述压缩机(19)连接，电机(31)的输出轴与电机轴(32)的一端连接，电机轴(32)另一端连接有第二皮带轮(33)，所述第一皮带轮(29)与第二皮带轮(33)通过皮带(30)转动连接。
7.如权利要求1所述的一种用于三氟化氮粗品的精馏提纯装置，其特征在于：所述压缩机构包括连接盘(17)、转轴(16)、第二转杆(15)、活塞(14)、橡胶套(13)、第二连通管(11)、进气塞(27)和出气塞(12)；连接盘(17)的一端与所述驱动机构连接，另一端与转轴(16)的一端连接，转轴(16)的另一端转动连接有第二转杆(15)，第二转杆(15)的上方连接有活塞(14)，所述压缩机(19)的内壁滑动连接有橡胶套(13)，所述橡胶套(13)与活塞(14)固定连接，所述压缩机(19)内设有与第一连通管(10)相对的第二连通管(11)，第一连通管(10)上设有进气塞(27)，第二连通管(11)上设有出气塞12)，活塞(14)向下运动，进气塞(27)打开，出气塞(12)关闭，进行进气；活塞(14)向上运动，进气塞(27)关闭，出气塞(12)打开，进行出气。
8.如权利要求7所述的一种用于三氟化氮粗品的精馏提纯装置，其特征在于：所述第一连通管(10)与第二连通管(11)的内顶壁均设有固定块(25)，两个所述固定块(25)的内部均设有条形腔，两个所述条形腔的内壁均滑动连接有连接杆(26)，位于第一连通管(10)一侧的连接杆(26)的下端固定连接有进气塞(27)，位于第二连通管(11)一侧的连接杆(26)的下端固定连接有出气塞(12)，所述第一连通管(10)与第二连通管(11)的底部相对进气塞(27)与出气塞(12)的位置处均设有与之配合的开口。
9.如权利要求1所述的一种用于三氟化氮粗品的精馏提纯装置，其特征在于：所述收集机构包括活性炭罐(34)，所述活性炭罐(34)的后端固定连接有用于收集气体的收集管(35)。
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