CN114470837B - 一种高纯氘代氨电子气体制取用精馏提纯设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高纯氘代氨电子气体制取用精馏提纯设备，包括精馏塔体，精馏塔体上设置有进料管，精馏塔体的内底部与内顶部均固定有回流管，回流管分别与再沸器连通；精馏塔体内转动连接有空心转盘，空心转盘内转动连接有中空离心盘，精馏塔体的回转槽内转动连接有汽轮，汽轮的转轴与中空离心盘固定连接，出气管的侧壁固定连接有挡板，挡板的侧壁开设有多个出液孔，本发明通过在精馏塔内设置空心转盘与中空离心盘，在气相输入时驱动空心转盘与中空离心盘反向转动，可通过离心力使气相与液相发生相对转动，既能够增大气相与液相的接触面积，又能够使气相与液相混合均匀，可缩短精馏次数与时间，从而提高其制备效率并降低能耗。

Description

一种高纯氘代氨电子气体制取用精馏提纯设备

技术领域

本发明属于精馏设备技术领域，具体涉及一种高纯氘代氨电子气体制取用精馏提纯设备。

背景技术

在半导体加工行业中，氘代氨电子气体是常用的一种电子气体，其纯度和洁净度直接影响到光电子、微电子元器件的质量、集成度、特定技术指标和成品率，并从根本上制约着电路和器件的精确性和准确。

在氘代氨电子气体的制备过程中，需要通过精馏设备多次提纯以制得高纯度气体，目前的精馏设备中，大多通过精馏塔将混合原料加热后，气体输入冷凝器重新冷凝液化，液体则输入再沸器中再次汽化，并将气体重新从塔底输入，而液体再次从塔顶输入，使得气相与液相通过逆流接触，进行相际传热传质，从而进行提纯，但是这种接触方式，气相与液相接触时间短，且气相与液相之间只有一个直流面，接触面积小，混合不均，因此需要精馏很多次，效率低、耗能高。

鉴于此，本申请文件提出一种高纯氘代氨电子气体制取用精馏提纯设备。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种高纯氘代氨电子气体制取用精馏提纯设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高纯氘代氨电子气体制取用精馏提纯设备，包括精馏塔体，所述精馏塔体上设置有进料管，所述精馏塔体的内底部与内顶部均固定有回流管，所述回流管分别与再沸器连通；

所述精馏塔体内转动连接有空心转盘，所述空心转盘内转动连接有中空离心盘，所述中空离心盘的侧壁开设有多个出气孔，所述空心转盘的上下端均开设有多个通孔；

所述精馏塔体的侧壁上开设有回转槽，所述回转槽内底部连通有进气管，所述回转槽内转动连接有汽轮，所述汽轮的转轴与中空离心盘固定连接，所述回转槽与中空离心盘通过出气管相通；

所述出气管的侧壁固定连接有挡板，所述挡板的侧壁开设有多个出液孔。

进一步的，所述精馏塔体内还设置有用于驱动空心转盘转动的转动机构，所述转动机构包括螺纹套管、单向轴承和螺杆，所述螺纹套管通过单向轴承与空心转盘连接，所述螺纹套管内螺纹连接有螺杆，所述螺杆的顶端转动连接有气动板，所述气动板的上端通过第一伸缩囊活动连接在精馏塔体内侧壁上。

进一步的，所述精馏塔体内侧壁上开设有条形槽，所述气动板滑动连接在条形槽内。

进一步的，所述条形槽内底部开设有进气口，所述精馏塔体上设有回气管，且所述进气口与回气管内均设有电磁阀，且所述条形槽内底部设有排气管，所述排气管与进气管均与冷凝器连通。

进一步的，所述精馏塔体内顶部转动连接有扰流板，且所述扰流板的侧壁通过第二伸缩囊连接在精馏塔体的内壁上。

进一步的，所述第一伸缩囊的上端固定连接在条形槽内顶部，所述第一伸缩囊的下端固定连接在气动板的上端，所述第二伸缩囊与第一伸缩囊之间通过导气管连通。

进一步的，相邻两个所述出液孔的间距大于所述出液孔的直径。

进一步的，所述空心转盘上设有防护罩，所述防护罩将所述螺纹套管和单向轴承覆盖。

进一步的，所述出气孔沿中空离心盘的周向侧壁等间距分布。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明通过在精馏塔内设置空心转盘与中空离心盘，可在气相输入时驱动空心转盘与中空离心盘反向转动，便可通过离心力使气相与液相发生相对转动，一方面能够增大气相与液相的接触面积，另一方面也能够使气相与液相混合均匀，如此可缩短精馏次数与时间，从而提高其制备效率并降低能耗。

2、本发明通过在精馏塔内设置挡板，并在挡板上开设多个出液孔，在中空离心盘转动时带动挡板同步转动，可使通孔与出液孔周期性相通，可延长气相与液相在空心转盘内的停留时间，从而延长气相与液相的接触时间，以促使它们能够混合更加均匀，便捷实用。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为图1中的A处结构放大示意图；

图3为图2中的B处结构放大示意图；

图4为本发明中挡板结构示意图。

1精馏塔体、2进料管、3回流管、4回转槽、5汽轮、6进气管、7再沸器、8冷凝器、9空心转盘、10通孔、11中空离心盘、12出气管、13出气孔、14挡板、15出液孔、16螺纹套管、17单向轴承、18螺杆、19防护罩、20条形槽、21气动板、22进气口、23排气管、24第一伸缩囊、25扰流板、26第二伸缩囊、27导气管、28回气管。

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。

如图1-4所示，本发明提供一种技术方案：一种高纯氘代氨电子气体制取用精馏提纯设备，包括精馏塔体1，所述精馏塔体1上设置有进料管2，所述精馏塔体1的内底部与内顶部均固定有回流管3，所述回流管3分别与再沸器7连通。

所述精馏塔体1内转动连接有空心转盘9，所述空心转盘9内转动连接有中空离心盘11，所述中空离心盘11的侧壁开设有多个出气孔13，所述出气孔13沿中空离心盘11的周向侧壁等间距分布，所述空心转盘9的上下端均开设有多个通孔10。

所述精馏塔体1内还设置有用于驱动空心转盘9转动的转动机构，所述转动机构包括螺纹套管16、单向轴承17和螺杆18，所述螺纹套管16通过单向轴承17与空心转盘9连接，所述螺纹套管16内螺纹连接有螺杆18，所述螺杆18的顶端转动连接有气动板21，所述精馏塔体1内侧壁上开设有条形槽20，所述气动板21滑动连接在条形槽20内，所述气动板21的上端通过第一伸缩囊24活动连接在精馏塔体1内侧壁上。

所述条形槽20内底部开设有进气口22，所述精馏塔体1上设有回气管28，且所述进气口22与回气管28内均设有电磁阀，且所述条形槽20内底部设有排气管23，所述排气管23与进气管6均与冷凝器8连通，当进气口22有气流涌入时，受气动板21所阻，将推动气动板21上移，且气动板21与螺杆18转动连接，条形槽20内底部开设有进气口22，精馏塔体1上设有回气管28，且进气口22与回气管28内均设有电磁阀，条形槽20内底部设有排气管23，排气管23与进气管6均与冷凝器8相通。

进气口22与回气管28内的电磁阀受同一控制电路控制启闭，且当进气口22内电磁阀开启时则回气管28内电磁阀关闭，而进气口22内电磁阀关闭时则回气管28内电磁阀开启。

所述精馏塔体1内顶部转动连接有扰流板25，且所述扰流板25的侧壁通过第二伸缩囊26连接在精馏塔体1的内壁上。

所述第一伸缩囊24的上端固定连接在条形槽20内顶部，所述第一伸缩囊24的下端固定连接在气动板21的上端，所述第二伸缩囊26与第一伸缩囊24之间通过导气管27连通，第一伸缩囊24与第二伸缩囊26均采用弹性橡胶材料制成，具有良好的弹性，在气动板21上移后能够将第一伸缩囊24压缩，当气动板21下方失去气流推动后，在第一伸缩囊24弹性作用下将推动气动板21下移复位。

所述精馏塔体1的侧壁上开设有回转槽4，所述回转槽4内底部连通有进气管6，所述回转槽4内转动连接有汽轮5，所述汽轮5的转轴与中空离心盘11固定连接，所述回转槽4与中空离心盘11通过出气管12相通；

所述出气管12的侧壁固定连接有挡板14，所述挡板14的侧壁开设有多个出液孔15，相邻两个所述出液孔15的间距大于所述出液孔15的直径。

所述空心转盘9上设有防护罩19，所述防护罩19将所述螺纹套管16和单向轴承17覆盖。

使用时，通过进料管2向精馏塔体1输入需要精馏提纯的氘代氨电子气体混合物，该混合物经精馏塔体1升温加热后，由于混合物组份沸点不同将产生一部分气体与一部分液体。气体可通过冷凝器8重新液化，而液体则通过再沸器7再次汽化。

在此过程中，再次汽化后的气体将先通过进气管6输入回转槽4内，高压高速气体将推动汽轮5快速转动，并带动与其同轴的中空离心盘11转动，同时气体还还将通过出气管12进入中空离心盘11内，并随着中空离心盘11的高速转动，气体将从其周向侧壁的出气孔13甩出，并被中空离心盘11一起带着旋转；

随后后续气体的输入，被甩出的气体将从空心转盘9上方的通孔10排出，并进入精馏塔体1内，而进气口22与回气管28内的电磁阀交替性启闭，当进气口22内电磁阀关闭则回气管28内电磁阀开启，则此时气体将从回气管28进入冷凝器8中，而当进气口22内电磁阀开启则回气管28内电磁阀关闭，则此时气体将通过进气口22进入条形槽20内，受气动板21相阻，气流可推动气动板21上升，并通过上方的排气管23流入冷凝器8中。

在两个电磁阀周期性的交替启闭过程中，气流可周期性的排入条形槽20内，并使得气动板21上下往复移动当气流停止进入条形槽20内时，气动板21可被第一伸缩囊24的弹性推动下移复位，并带动螺杆18同步上下移动，如此可带动与其螺纹相连的螺纹套管16来回转动，并在单向轴承17的作用下带动空心转盘9持续单向转动，且空心转盘9的转向始终与中空离心盘11转向相反；

而液化后的液体将从精馏塔体1内顶部的回流管3向下流动，将落在空心转盘9上方并从通孔10流入其内，并随着空心转盘9的转动而一起转动，由于空心转盘9与中空离心盘11的旋向相反，因此流入空心转盘9内的液相也将与从中空离心盘11排出的气相旋向也相反，如此相较于上下直流的逆流接触，首先接触面积大大增加，可使得气相与液相能够充分接触；

其次受空心转盘9与中空离心盘11的转动影响，可使气相与液相混合均匀，如此进行相际传热传质，使得液相中的易挥发组分进入气相，气相中的难挥发组分进入液相以完成精馏过程，较于传统上下直流的逆流接触，可有效缩短精馏次数及时间，从而提高效率并减少能耗。

此外，出气管12也将带动挡板14一起转动，挡板14上的出液孔15将与通孔10周期性的相对并连通，且只有当出液孔15与通孔10相通时，空心转盘9内的液相才会通过通孔10及出液孔15向下流动，并从下方的回流管3再次流回再沸器7中进行汽化，如此可延长液相在空心转盘9内的驻留时间，从而使液相与气相能够有时间充分混合均匀，进一步提高精馏提纯效率。

当气动板21在上下移动过程中还将不断挤压上方的第一伸缩囊24，使得第一伸缩囊24内的空气流入第二伸缩囊26中，或者从第二伸缩囊26抽回，使得第二伸缩囊26不断伸缩并拉动扰流板25来回摆动，这样当气相向上流动时，受扰流板25来回摆动，可与向下流动的液相再次逆流接触，并混合均匀。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种高纯氘代氨电子气体制取用精馏提纯设备，包括精馏塔体（1），其特征在于，所述精馏塔体（1）上设置有进料管（2），所述精馏塔体（1）的内底部与内顶部均固定有回流管（3），所述精馏塔体（1）的内底部的回流管（3）分别与再沸器（7）连通；

所述精馏塔体（1）内转动连接有空心转盘（9），所述空心转盘（9）内转动连接有中空离心盘（11），在精馏塔体（1）内设置空心转盘（9）与中空离心盘（11），可在气相输入时驱动空心转盘（9）与中空离心盘（11）反向转动，便可通过离心力使气相与液相发生相对转动，所述中空离心盘（11）的侧壁开设有多个出气孔（13），所述空心转盘（9）的上下端均开设有多个通孔（10）；所述精馏塔体（1）的内顶部的回流管（3）与空心转盘（9）上方连通；

所述精馏塔体（1）的侧壁上开设有回转槽（4），所述回转槽（4）内底部连通有进气管（6），通过进料管（2）向精馏塔体（1）输入需要精馏提纯的氘代氨电子气体混合物，混合物经精馏塔体（1）升温加热后由于混合物组份沸点不同产生一部分气体与一部分液体，气体通过冷凝器（8）重新液化，而液体则通过再沸器（7）再次汽化，再次汽化后的气体将先通过进气管（6）输入回转槽（4）内，液化后的液体将从精馏塔体（1）内顶部的回流管（3）向下流动，落在空心转盘（9）上方并从通孔（10）流入空心转盘（9）内；

所述回转槽（4）内转动连接有汽轮（5），所述汽轮（5）的转轴与中空离心盘（11）固定连接，所述回转槽（4）与中空离心盘（11）通过出气管（12）相通；

所述出气管（12）的侧壁固定连接有挡板（14），所述挡板（14）的侧壁开设有多个出液孔（15），在中空离心盘（11）转动时带动挡板（14）同步转动，可使通孔与出液孔周期性相通，可延长气相与液相在空心转盘（9）内的停留时间，从而延长气相与液相的接触时间。

2.根据权利要求1所述的一种高纯氘代氨电子气体制取用精馏提纯设备，其特征在于，所述精馏塔体（1）内还设置有用于驱动空心转盘（9）转动的转动机构，所述转动机构包括螺纹套管（16）、单向轴承（17）和螺杆（18），所述螺纹套管（16）通过单向轴承（17）与空心转盘（9）连接，所述螺纹套管（16）内螺纹连接有螺杆（18），所述螺杆（18）的顶端转动连接有气动板（21），所述气动板（21）的上端通过第一伸缩囊（24）活动连接在精馏塔体（1）内侧壁上。

3.根据权利要求2所述的一种高纯氘代氨电子气体制取用精馏提纯设备，其特征在于，所述精馏塔体（1）内侧壁上开设有条形槽（20），所述气动板（21）滑动连接在条形槽（20）内。

4.根据权利要求3所述的一种高纯氘代氨电子气体制取用精馏提纯设备，其特征在于，所述条形槽（20）内底部开设有进气口（22），所述精馏塔体（1）上设有回气管（28），且所述进气口（22）与回气管（28）内均设有电磁阀，且所述条形槽（20）内底部设有排气管（23），所述排气管（23）与冷凝器（8）连通。

5.根据权利要求4所述的一种高纯氘代氨电子气体制取用精馏提纯设备，其特征在于，所述精馏塔体（1）内顶部转动连接有扰流板（25），且所述扰流板（25）的侧壁通过第二伸缩囊（26）连接在精馏塔体（1）的内壁上。

6.根据权利要求5所述的一种高纯氘代氨电子气体制取用精馏提纯设备，其特征在于，所述第一伸缩囊（24）的上端固定连接在条形槽（20）内顶部，所述第一伸缩囊（24）的下端固定连接在气动板（21）的上端，所述第二伸缩囊（26）与第一伸缩囊（24）之间通过导气管（27）连通。

7.根据权利要求1所述的一种高纯氘代氨电子气体制取用精馏提纯设备，其特征在于，相邻两个所述出液孔（15）的间距大于所述出液孔（15）的直径。

8.根据权利要求2所述的一种高纯氘代氨电子气体制取用精馏提纯设备，其特征在于，所述空心转盘（9）上设有防护罩（19），所述防护罩（19）将所述螺纹套管（16）和单向轴承（17）覆盖。

9.根据权利要求1所述的一种高纯氘代氨电子气体制取用精馏提纯设备，其特征在于，所述出气孔（13）沿中空离心盘（11）的周向侧壁等间距分布。

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