CN116983815B - 一种吸附过滤装置、方法及半导体工艺系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种吸附过滤装置、方法及半导体工艺系统,包括气体供应单元、第一吸附单元、第二吸附单元、第三吸附单元、分析单元、冷凝回流单元、加热单元、第一气体输出单元、第二气体输出单元和吹扫单元。其优点在于,通过设置第一吸附单元、第二吸附单元、第三吸附单元,使得第一吸附单元、第二吸附单元、第三吸附单元内的药剂与混合气体内的H2S、CO2、H2O进行反应,从而可便于后续的吸附过滤提纯等作业并提升对混合气体吸附过滤的效果,还通过在第一吸附单元、第二吸附单元、第三吸附单元上分别设置加热单元,通过加热处理可使得第一吸附单元、第二吸附单元、第三吸附单元内的药剂可与混合气体内的H2S、CO2、H2O反应更加充分,有利于后续的吸附过滤。
Description
技术领域
本发明涉及超纯NH3提纯工艺中的吸附过滤工艺技术领域,尤其涉及一种吸附过滤装置、方法及半导体工艺系统。
背景技术
高纯氨作用在大阳能行业中为氮化硅薄膜提供氮源、以及集成电路制造、化合物半导体、液晶显示器及更好地为清洗硅片而提供洁净的工艺气体氨气;高纯氨作为电子行业的原材料,其产品的质量至关重要,直接关系到最终产品的良率,对于原材料的质量和成本与行业的发展都是有着密切的关系。
现有技术中,中国发明专利(CN106766672B)公开一种基于膨胀制冷提纯氨气的装置及用该装置提纯氨气的方法,该装置包括依次连接的缓冲罐、初级吸附系统、初级过滤系统、压缩机、膨胀制冷系统、气化器、深度吸附系统、深度过滤系统、精馏塔,还可以包括低温液体充装泵、成品罐、冷水机组、氮气吹扫设备以及加热器;该装置利用膨胀制冷法氨气回收制取高纯氨气。然而,该装置中每级吸附过滤系统无旁通结构,在系统中一个零部件出现故障的情况下,整体设备将无法正常使用;该装置中每级吸附过滤系统无安全泄压装置,在管道内的压力值达到或者超过预设的压力值的情况下,无法对管道内的压力进行泄压,存在一定的安全隐患;此外,该装置中仅包含初级吸附系统、初级过滤系统、深度吸附系统、深度过滤系统,对NH3的过滤效果不佳,过滤后的NH3气体纯度不高。
目前针对相关技术中存在的过滤装置无旁通结构所造成的整体设备在使用过程中因单个元件故障无法正常进行工作、过滤装置无安全泄压装置所存在的安全隐患、过滤装置过滤效果不佳等问题,尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足,提供一种吸附过滤装置、方法及半导体工艺系统,以解决相关技术中存在的过滤装置无旁通结构所造成的整体设备在使用过程中因单个元件故障无法正常进行工作、过滤装置无安全卸压装置所存在的安全隐患、过滤装置过滤效果不佳等问题。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案是:
第一方面,本发明提供一种吸附过滤装置,包括:
气体供应单元,所述气体供应单元用于输入混合气体;
第一吸附单元,所述第一吸附单元与所述气体供应单元连通,用于过滤混合气体中的H2S、H2O,以获得第一过滤气体;
第二吸附单元,所述第二吸附单元与所述第一吸附单元连通,用于过滤所述第一过滤气体中的CO2、H2O,以获得第二过滤气体;
第三吸附单元,所述第三吸附单元与所述第二吸附单元连通,用于过滤所述第二过滤气体中的H2O,以获得超纯氨气;
分析单元,所述分析单元分别与所述第一吸附单元、所述第二吸附单元、所述第三吸附单元连通,用于对经过所述第一吸附单元过滤的第一过滤气体进行分析、用于对经过所述第二吸附单元过滤的第二过滤气体进行分析、还用于对经过所述第三吸附单元过滤的超纯氨气进行分析;
冷凝回流单元,所述冷凝回流单元分别与所述第一吸附单元、所述第二吸附单元、所述第三吸附单元、所述分析单元连通,在所述分析单元所检测的第一过滤气体、第二过滤气体、超纯氨气纯度不达标的情况下将第一过滤气体、第二过滤气体、超纯氨气冷凝回流至所述第一吸附单元、所述第二吸附单元、所述第三吸附单元;
加热单元,所述加热单元设置于所述第一吸附单元、所述第二吸附单元、所述第三吸附单元,用于在所述第一吸附单元、所述第二吸附单元、所述第三吸附单元内的药剂与混合气体中的H2S、CO2、H2O反应过程中进行加热;
第一气体输出单元,所述第一气体输出单元与所述第三吸附单元连通,用于将经过所述第一吸附单元、所述第二吸附单元、所述第三吸附单元过滤的混合气体输出;
第二气体输出单元,所述第二气体输出单元分别与所述第一吸附单元、所述第二吸附单元、所述第三吸附单元连通,用于输出混合气体中的H2S、CO2、H2O;
吹扫单元,所述吹扫单元分别与所述第一吸附单元、所述第二吸附单元、所述第三吸附单元连通,用于对所述第一吸附单元、所述第二吸附单元、所述第三吸附单元的杂质进行吹扫。
在其中的一些实施例中,所述第一吸附单元包括:
至少一第一缓冲元件,所述第一缓冲元件分别与所述气体供应单元、所述吹扫单元连通,用于获取所述气体供应单元输入的混合气体;
至少一第一吸附元件,所述第一吸附元件分别与所述第一缓冲元件、所述第二吸附单元、所述分析单元、所述第二气体输出单元连通,并设置有所述加热单元,用于过滤所述第一缓冲元件输入的混合气体的H2S、H2O,以获得第一过滤气体。
在其中的一些实施例中,所述第一吸附单元还包括:
第一旁通元件,所述第一旁通元件设置于两个相邻的所述第一吸附元件之间,并将两个所述第一吸附元件连通。
在其中的一些实施例中,所述第一吸附单元还包括:
第一压力监测元件,所述第一压力监测元件设置于与所述第一吸附单元连通的管路上,用于监测所述第一吸附单元管路内的压力;
第一泄压元件,所述第一泄压元件设置于与所述第一吸附单元连通的管路上,用于在所述第一压力监测元件所监测的压力值超过预设阈值的情况下进行泄压。
在其中的一些实施例中,所述第二吸附单元包括:
至少一第二缓冲元件,所述第二缓冲元件与所述第一吸附单元、所述吹扫单元连通,用于获取经所述第一吸附单元过滤的第一过滤气体;
至少一第二吸附元件,所述第二吸附元件分别与所述第二缓冲元件、所述第三吸附单元、所述分析单元、所述第二气体输出单元连通,并设置有所述加热单元,用于过滤所述第二缓冲元件输入的所述第一过滤气体的CO2、H2O,以获得第二过滤气体。
在其中的一些实施例中,所述第二吸附单元还包括:
第二旁通元件,所述第二旁通元件设置于两个相邻的所述第二吸附元件之间,并将两个所述第二吸附元件连通。
在其中的一些实施例中,所述第二吸附单元还包括:
第二压力监测元件,所述第二压力监测元件设置于与所述第二吸附单元连通的管路上,用于监测所述第二吸附单元管路内的压力;
第二泄压元件,所述第二泄压元件设置于与所述第二吸附单元连通的管路上,用于在所述第二压力监测元件所监测的压力值超过预设阈值的情况下进行泄压。
在其中的一些实施例中,所述第三吸附单元包括:
至少一第三缓冲元件,所述第三缓冲元件与所述第二吸附单元、所述吹扫单元连通,用于获取经所述第二吸附单元过滤的第二过滤气体;
至少一第三吸附元件,所述第三吸附元件分别与所述第三缓冲元件、所述第一气体输出单元、所述分析单元、所述第二气体输出单元连通,并设置有所述加热单元,用于过滤所述第三缓冲元件输入的所述第二过滤气体的H2O,以获得超纯氨气。
在其中的一些实施例中,所述第三吸附单元还包括:
第三旁通元件,所述第三旁通元件设置于两个相邻的所述第三吸附元件之间,并将两个所述第三吸附元件连通。
在其中的一些实施例中,所述第三吸附单元还包括:
第三压力监测元件,所述第三压力监测元件设置于与所述第三吸附单元连通的管路上,用于监测所述第三吸附单元管路内的压力;
第三泄压元件,所述第三泄压元件设置于与所述第三吸附单元连通的管路上,用于在所述第三压力监测元件所监测的压力值超过预设阈值的情况下进行泄压。
在其中的一些实施例中,所述分析单元包括:
分析元件,所述分析元件与所述第一吸附单元、所述第二吸附单元、所述第三吸附单元连通,用于对经过所述第一吸附单元过滤的第一过滤气体进行分析、用于对经过所述第二吸附单元过滤的第二过滤气体进行分析、还用于对经过所述第三吸附单元过滤的超纯氨气进行分析。
在其中的一些实施例中,所述冷凝回流单元包括:
冷凝元件,所述冷凝元件分别与所述第一吸附单元、所述第二吸附单元、所述第三吸附单元、所述分析单元连通,用于在所述分析单元所检测的第一过滤气体、第二过滤气体、超纯氨气纯度不达标的情况下对第一过滤气体、第二过滤气体、超纯氨气冷凝;
蒸发元件,所述蒸发元件与所述冷凝元件连通,用于将冷凝后的第一过滤气体、第二过滤气体、超纯氨气加热得到回流气体;
回流元件,所述回流元件分别与所述蒸发元件、所述第一吸附单元、所述第二吸附单元、所述第三吸附单元连通,用于将回流气体传输至所述第一吸附单元、所述第二吸附单元、所述第三吸附单元。
在其中的一些实施例中,所述加热单元包括:
第一加热元件,所述第一加热元件设置于所述第一吸附单元,用于在所述第一吸附单元内的药剂与混合气体中的H2S、H2O的反应过程中进行加热;
第二加热元件,所述第二加热元件设置于所述第二吸附单元,用于在所述第二吸附单元内的药剂与第一过滤气体中的CO2、H2O的反应过程中进行加热;
第三加热元件,所述第三加热元件设置于所述第三吸附单元,用于在所述第三吸附单元内的药剂与第二过滤气体中的H2O的反应过程中进行加热。
在其中的一些实施例中,所述加热单元包括:
第四加热元件,所述第四加热元件设置于所述第一吸附单元,用于在吹扫单元对所述第一吸附单元进行吹扫过程中对第一吹扫气体进行加热;
第五加热元件,所述第五加热元件设置于所述第二吸附单元,用于在吹扫单元对所述第二吸附单元进行吹扫过程中对第一吹扫气体进行加热;
第六加热元件,所述第六加热元件设置于所述第三吸附单元,用于在吹扫单元对所述第三吸附单元进行吹扫过程中对第一吹扫气体进行加热。
在其中的一些实施例中,所述气体供应单元包括:
第一气体供应元件,所述第一气体供应元件与所述第一吸附单元连通,用于向所述第一吸附单元输入混合气体。
在其中的一些实施例中,所述第一气体输出单元包括:
第一气体输出元件,所述第一气体输出元件与所述第三吸附单元连通,用于将超纯氨气输出。
在其中的一些实施例中,所述第二气体输出单元包括:
第二气体输出元件,所述第二气体输出元件与所述第一吸附单元连通,用于输出混合气体中的H2S、H2O;
第三气体输出元件,所述第三气体输出元件与所述第二吸附单元、所述第三吸附单元连通,用于输出混合气体中的CO2、H2O。
在其中的一些实施例中,所述吹扫单元包括:
第二气体供应元件,所述第二气体供应元件与所述第一吸附单元、所述第二吸附单元、所述第三吸附单元连通并位于所述第二气体输出单元的上游,用于供应第一吹扫气体;
第三气体供应元件,所述第三气体供应元件与所述第二吸附单元、所述第三吸附单元连通,用于供应第二吹扫气体。
在其中的一些实施例中,还包括:
过滤单元,所述过滤单元设置于所述第三吸附单元与所述第一气体输出单元之间并与所述第三吸附单元、所述第一气体输出单元、所述第二气体输出单元、所述吹扫单元连通,用于过滤超纯氨气中的颗粒。
第二方面,本发明提供一种吸附过滤方法,应用于如第一方面所述的吸附过滤装置。
第三方面,本发明提供一种半导体工艺系统,包括:
如第一方面所述的吸附过滤装置。
本发明采用以上技术方案,与现有技术相比,具有如下技术效果:
1、通过设置第一吸附单元、第二吸附单元、第三吸附单元,使得第一吸附单元、第二吸附单元、第三吸附单元内的药剂可与混合气体内的H2S、CO2、H2O进行反应,从而可便于后续的吸附过滤提纯等作业,进一步提升对混合气体吸附过滤的效果。
2、通过在第一吸附单元、第二吸附单元、第三吸附单元上分别设置加热单元,通过加热处理可使得第一吸附单元、第二吸附单元、第三吸附单元内的药剂可与混合气体内的H2S、CO2、H2O反应更加充分,有利于后续的吸附过滤。
3、通过设置分析单元和冷凝回流单元,使得分析单元可对第一吸附单元过滤所得的第一过滤气体、第二吸附单元过滤所得的第二过滤气体、第三吸附单元过滤所得的超纯氨气进行气体成分分析,在第一过滤气体、第二过滤气体、超纯氨气内的成分符合标准的情况下,将第一过滤气体、第二过滤气体、超纯氨气通向第一气体输出单元;在第一过滤气体、第二过滤气体、超纯氨气内的成分不符合标准的情况下将超纯氨气通向冷凝回流单元,可及时且精确的了解第一过滤气体、第二过滤气体、超纯氨气的成分,并提升对混合气体处理的效果以及最后超纯氨气的纯度。
附图说明
图1是根据本发明实施例的吸附过滤装置的框架示意图(一);
图2是根据本发明实施例的气体供应单元的示意图;
图3是根据本发明实施例的第一吸附单元的示意图(一);
图4是根据本发明实施例的第二吸附单元的示意图(一);
图5是根据本发明实施例的第三吸附单元的示意图(一);
图6是根据本发明实施例的分析单元的示意图;
图7是根据本发明实施例的冷凝回流单元的示意图;
图8是根据本发明实施例的加热单元的示意图(一);
图9是根据本发明实施例的第一气体输出单元的示意图;
图10是根据本发明实施例的第二气体输出单元的示意图;
图11是根据本发明实施例的吹扫单元的示意图(一);
图12是根据本发明实施例的吹扫单元的示意图(二);
图13是根据本发明实施例的第一吸附单元的示意图(二);
图14是根据本发明实施例的第二吸附单元的示意图(二);
图15是根据本发明实施例的第三吸附单元的示意图(二);
图16是根据本发明实施例的第一吸附单元的示意图(三);
图17是根据本发明实施例的第二吸附单元的示意图(三);
图18是根据本发明实施例的第三吸附单元的示意图(三);
图19是根据本发明实施例的加热单元的示意图(二);
图20是根据本发明实施例的吸附过滤装置的框架示意图(二);
图21是根据本发明实施例的过滤单元的示意图。
其中的附图标记为:100、气体供应单元;110、第一气体供应元件;
200、第一吸附单元;210、第一缓冲元件;220、第一吸附元件;230、第一阀元件;240、第二阀元件;250、第一旁通元件;260、第二十六阀元件;270、第一压力监测元件;280、第一泄压元件;290、第二十九阀元件;
300、第二吸附单元;310、第二缓冲元件;320、第二吸附元件;330、第三阀元件;340、第四阀元件;350、第二旁通元件;360、第二十七阀元件;370、第二压力监测元件;380、第二泄压元件;390、第三十阀元件;
400、第三吸附单元;410、第三缓冲元件;420、第三吸附元件;430、第五阀元件;440、第六阀元件;450、第三旁通元件;460、第二十八阀元件;470、第三压力监测元件;480、第三泄压元件;490、第三十一阀元件;
500、分析单元;510、分析元件;520、第七阀元件;530、第八阀元件;540、第九阀元件;
600、冷凝回流单元;610、冷凝元件;620、回流元件;630、第十阀元件;640、第十一阀元件;650、第十二阀元件;660、第十三阀元件;670、第十四阀元件;680、第十五阀元件;
700、加热单元;710、第一加热元件;720、第二加热元件;730、第三加热元件;740、第十六阀元件;750、第十七阀元件;760、第十八阀元件;770、第四加热元件;780、第五加热元件;790、第六加热元件;
800、第一气体输出单元;810、第一气体输出元件;820、第十九阀元件;
900、第二气体输出单元;910、第二气体输出元件;920、第三气体输出元件;930、第二十阀元件;940、第二十一阀元件;950、第二十二阀元件;
1000、吹扫单元;1010、第二气体供应元件;1020、第二十三阀元件;1030、第二十四阀元件;1040、第二十五阀元件;1050、第三气体供应元件;1060、第三十五阀元件;1070、第三十六阀元件;
1100、过滤单元;1110、过滤元件;1120、第三十二阀元件;1130、第三十三阀元件;1140、第三十四阀元件。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行描述和说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例,对于本领域的普通技术人员而言,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。此外,还可以理解的是,虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的,然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言,在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计,制造或者生产等变更只是常规的技术手段,不应当理解为本申请公开的内容不充分。
在本申请中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是,本申请所描述的实施例在不冲突的情况下,可以与其它实施例相结合。
除非另作定义,本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制,可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含;例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元,而是可以还包括没有列出的步骤或单元,或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电气的连接,不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,“A和/或B”可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象,不代表针对对象的特定排序。
实施例1
本实施例涉及本发明中的吸附过滤装置。
本发明的一个示意性实施例,如图1所示,一种吸附过滤装置,包括气体供应单元100、第一吸附单元200、第二吸附单元300、第三吸附单元400、分析单元500、冷凝回流单元600、加热单元700、第一气体输出单元800、第二气体输出单元900和吹扫单元1000。其中,气体供应单元100用于输入混合气体;第一吸附单元200与气体供应单元100连通,用于过滤混合气体中的H2S、H2O,以获得第一过滤气体;第二吸附单元300与第一吸附单元200连通,用于过滤第一过滤气体中的CO2、H2O,以获得第二过滤气体;第三吸附单元400与第二吸附单元300连通,用于过滤第二过滤气体中的H2O,以获得超纯氨气;分析单元500分别与第一吸附单元200、第二吸附单元300、第三吸附单元400连通,用于对经过第一吸附单元200过滤的第一过滤气体进行分析、用于对经过第二吸附单元300过滤的第二过滤气体进行分析、还用于对经过第三吸附单元400过滤的超纯氨气进行分析;冷凝回流单元600分别与第一吸附单元200、第二吸附单元300、第三吸附单元400、分析单元500连通,在分析单元500所检测的第一过滤气体、第二过滤气体、超纯氨气纯度不达标的情况下将第一过滤气体、第二过滤气体、超纯氨气冷凝回流至第一吸附单元200、第二吸附单元300、第三吸附单元400;加热单元700设置于第一吸附单元200、第二吸附单元300、第三吸附单元400,用于在第一吸附单元200、第二吸附单元300、第三吸附单元400内的药剂与混合气体中的H2S、CO2、H2O反应过程中进行加热;第一气体输出单元800与第三吸附单元400连通,用于将经过第一吸附单元200、第二吸附单元300、第三吸附单元400过滤的混合气体输出;第二气体输出单元900分别与第一吸附单元200、第二吸附单元300、第三吸附单元400连通,用于输出混合气体中的H2S、CO2、H2O;吹扫单元1000分别与第一吸附单元200、第二吸附单元300、第三吸附单元400连通,用于对第一吸附单元200、第二吸附单元300、第三吸附单元400的杂质进行吹扫。
如图2所示,气体供应单元100包括第一气体供应元件110。其中,第一气体供应元件110与第一吸附单元200连通,用于向第一吸附单元200输入混合气体。
具体地,第一气体供应元件110包括第一气体供应源和第一出气口。其中,第一出气口设置于第一气体供应源,并与第一吸附单元200连通。
其中,第一出气口由第一出气管和第一出气接口构成。第一出气管与第一气体供应源连通;第一出气接口设置于第一出气管的端部,用于与第一吸附单元200连通。
在其中的一些实施例中,第一气体供应元件110包括但不限于气体钢瓶、气体储罐。
如图3所示,第一吸附单元200包括至少一第一缓冲元件210和至少一第一吸附元件220。其中,第一缓冲元件210分别与气体供应单元100、吹扫单元1000连通,用于获取气体供应单元100输入的混合气体;第一吸附元件220分别与第一缓冲元件210、第二吸附单元300、分析单元500、第二气体输出单元900连通,并设置有加热单元700,用于过滤第一缓冲元件210输入的混合气体的H2S、H2O,以获得第一过滤气体。
具体地,第一缓冲元件210的第一端通过第一出气接口与第一气体供应元件110连通,第一缓冲元件210的第二端与第一吸附元件220连通。
在第一缓冲元件210为若干个的情况下,若干第一缓冲元件210分别与第一气体供应元件110连通,即若干第一缓冲元件210呈并联式设置。
在其中的一些实施例中,第一缓冲元件210包括但不限于缓冲罐。
具体地,第一吸附元件220由第一分子筛、第一进气端和第一出气端构成。其中,第一进气端和第一出气端设置于第一分子筛,且第一进气端通过管路与第一缓冲元件210的第二端连通,第一出气端通过管路与第二吸附单元300、分析单元500、第二气体输出单元900连通。
在其中的一些实施例中,第一吸附元件220包括但不限于气体分子筛。
第一吸附元件220的数量与第一缓冲元件210的数量相匹配。一般地,第一吸附元件220的数量等于第一缓冲元件210的数量,即第一吸附元件220与第一缓冲元件210一一对应。
在第一吸附元件220为若干个的情况下,若干第一吸附元件220分别与第二吸附单元300、分析单元500、第二气体输出单元900连通,即若干第一吸附元件220呈并联式设置。
在其中的一些实施例中,第一缓冲元件210和第一吸附元件220的数量可为2个、4个、6个等,即第一缓冲元件210和第一吸附元件220的数量可根据实际混合气体的吸附过滤需求进行设置,在此不做过多的限制。
进一步地,第一吸附单元200还包括第一阀元件230和第二阀元件240。其中,第一阀元件230设置于气体供应单元100与第一吸附单元200连通的管路;第二阀元件240设置于第一吸附单元200与第二吸附单元300连通的管路。
需要说明的是,第一阀元件230和第二阀元件240的数量分别与第一缓冲元件210、第一吸附元件220的数量相对应。应当理解的是,第一阀元件230和第二阀元件240的数量分别与第一缓冲元件210、第一吸附元件220的数量相同。
具体地,第一阀元件230包括第一手动隔膜阀。其中,第一手动隔膜阀设置于第一缓冲元件210和第一气体供应元件110连通的管路。
具体地,第二阀元件240包括第二手动隔膜阀和第一单向阀。其中,第二手动隔膜阀设置于第一吸附元件220与第二吸附单元300连通的管路;第一单向阀设置于第一吸附元件220与第二吸附单元300连通的管路,并位于第二手动隔膜阀的下游。
如图4所示,第二吸附单元300包括至少一第二缓冲元件310和至少一第二吸附元件320。其中,第二缓冲元件310与第一吸附单元200、吹扫单元1000连通,用于获取经第一吸附单元200过滤的第一过滤气体;第二吸附元件320分别与第二缓冲元件310、第三吸附单元400、分析单元500、第二气体输出单元900连通,并设置有加热单元700,用于过滤第二缓冲元件310输入的第一过滤气体的CO2、H2O,以获得第二过滤气体。
具体地,第二缓冲元件310的第一端通过管路与第一吸附元件220连通,第二缓冲元件310的第二端与第二吸附元件320连通。
在第二缓冲元件310为若干个的情况下,若干第二缓冲元件310分别与第一吸附元件220连通,即若干第二缓冲元件310呈并联式设置。
在其中的一些实施例中,第二缓冲元件310包括但不限于缓冲罐。
具体地,第二吸附元件320由第二分子筛、第二进气端和第二出气端构成。其中,第二进气端和第二出气端设置于第二分子筛,且第二进气端通过管路与第二缓冲元件310的第二端连通,第二出气端通过管路与第三吸附单元400、分析单元500、第二气体输出单元900连通。
在其中的一些实施例中,第二吸附元件320包括但不限于气体分子筛。
第二吸附元件320的数量与第二缓冲元件310的数量相匹配。一般地,第二吸附元件320的数量等于第二缓冲元件310的数量,即第二吸附元件320与第二缓冲元件310一一对应。
在第二吸附元件320为若干个的情况下,若干第二吸附元件320分别与第三吸附单元400、分析单元500、第二气体输出单元900连通,即若干第二吸附元件320呈并联式设置。
在其中的一些实施例中,第二缓冲元件310和第二吸附元件320的数量可为4个、6个、8个等,即第二缓冲元件310和第二吸附元件320的数量可根据实际混合气体的吸附过滤需求进行设置,在此不做过多的限制。
进一步地,第二吸附单元300还包括第三阀元件330和第四阀元件340。其中,第三阀元件330设置于第一吸附单元200与第二吸附单元300连通的管路上;第四阀元件340设置于第二吸附单元300与第三吸附单元400连通的管路上。
需要说明的是,第三阀元件330和第四阀元件340的数量分别与第二缓冲元件310、第二吸附元件320的数量相对应。应当理解的是,第三阀元件330和第四阀元件340的数量分别与第二缓冲元件310、第二吸附元件320的数量相同。
具体地,第三阀元件330包括第三手动隔膜阀。其中,第三手动隔膜阀设置于第二缓冲元件310和第一吸附元件220连通的管路上,并位于第一单向阀的下游。
具体地,第四阀元件340包括第四手动隔膜阀和第二单向阀。其中,第四手动隔膜阀设置于第二吸附元件320与第三吸附单元400连通的管路上;第二单向阀设置于第二吸附元件320与第三吸附单元400连通的管路上,并位于第四手动隔膜阀的下游。
如图5所示,第三吸附单元400包括至少一第三缓冲元件410和至少一第三吸附元件420。其中,第三缓冲元件410与第二吸附单元300、吹扫单元1000连通,用于获取经第二吸附单元300过滤的第二过滤气体;第三吸附元件420分别与第三缓冲元件410、第一气体输出单元800、分析单元500、第二气体输出单元900连通,并设置有加热单元700,用于过滤第三缓冲元件410输入的第二过滤气体的H2O,以获得超纯氨气。
具体地,第三缓冲元件410的第一端通过管路与第二吸附元件320连通,第二缓冲元件310的第二端与第三吸附元件420连通。
在第三缓冲元件410为若干个的情况下,若干第三缓冲元件410分别与第二吸附元件320连通,即若干第三缓冲元件410呈并联式设置。
在其中的一些实施例中,第三缓冲元件410包括但不限于缓冲罐。
具体地,第三吸附元件420由第三分子筛、第三进气端和第三出气端构成。其中,第三进气端和第三出气端设置于第三分子筛,且第三进气端通过管路与第三缓冲元件410的第二端连通,第三出气端通过管路与第一气体输出单元800、分析单元500、第二气体输出单元900连通。
在其中的一些实施例中,第三吸附元件420包括但不限于气体分子筛。
第三吸附元件420的数量与第三缓冲元件410的数量相匹配。一般地,第三吸附元件420的数量等于第三缓冲元件410的数量,即第三吸附元件420与第三缓冲元件410一一对应。
在第三吸附元件420为若干个的情况下,若干第三吸附元件420分别与第一气体输出单元800、分析单元500、第二气体输出单元900连通,即若干第三吸附元件420呈并联式设置。
在其中的一些实施例中,第三缓冲元件410和第三吸附元件420的数量可为6个、8个、10个等,即第三缓冲元件410和第三吸附元件420的数量可根据实际混合气体的吸附过滤需求进行设置,在此不做过多的限制。
进一步地,第三吸附单元400还包括第五阀元件430和第六阀元件440。其中,第五阀元件430设置于第二吸附单元300与第三吸附单元400连通的管路上;第六阀元件440设置于第三吸附单元400与第一气体输出单元800连通的管路上。
需要说明的是,第五阀元件430和第六阀元件440的数量分别与第三缓冲元件410、第三吸附元件420的数量相对应。应当理解的是,第五阀元件430和第六阀元件440的数量分别与第三缓冲元件410、第三吸附元件420的数量相同。
具体地,第五阀元件430包括第五手动隔膜阀。其中,第五手动隔膜阀设置于第三缓冲元件410和第二吸附元件320连通的管路上,并位于第二单向阀的下游。
具体地,第六阀元件440包括第六手动隔膜阀和第三单向阀。其中,第六手动隔膜阀设置于第三吸附元件420与第一气体输出单元800连通的管路上;第三单向阀设置于第三吸附元件420与第一气体输出单元800连通的管路上,并位于第六手动隔膜阀的下游。
如图6所示,分析单元500包括分析元件510。其中,分析元件510分别与第一吸附单元200、第二吸附单元300、第三吸附单元400连通,用于对经过第一吸附单元200过滤的第一过滤气体进行分析、用于对经过第二吸附单元300过滤的第二过滤气体进行分析、还用于对经过第三吸附单元400过滤的超纯氨气进行分析。
需要说明的是,第一过滤气体达标的标准为第一过滤气体中不含有H2S成分;第二过滤气体达标的标准为第二过滤气体中不含有CO2成分;超纯氨气达标的标准为超纯氨气中不含有H2O成分。
具体地,分析元件510通过管路分别与第一吸附元件220、第二吸附元件320、第三吸附元件420连通,用于对经过第一吸附元件220过滤的第一过滤气体进行分析、用于对经过第二吸附元件320过滤的第二过滤气体进行分析、还用于对经过第三吸附元件420过滤的超纯氨气进行分析。
具体地,分析元件510由分析件、第一输送管、第二输送管、第三输送管构成。其中,第一输送管的第一端分别与第一吸附单元200、第二吸附单元300连通,第一输送管的第二端与分析件连通;第二输送管的第一端分别与第二吸附单元300、第三吸附单元400连通,第二输送管的第二端与分析件连通;第三输送管的第一端分别与第三吸附单元400、第一气体输出单元800连通,第三输送管的第二端与分析件连通。
在其中的一些实施例中,分析件包括但不限于气体成分分析仪。
在其中的一些实施例中,第一输送管包括但不限于不锈钢管。
在其中的一些实施例中,第二输送管包括但不限于不锈钢管。
在其中的一些实施例中,第三输送管包括但不限于不锈钢管。
进一步地,分析单元500还包括第七阀元件520、第八阀元件530和第九阀元件540。其中,第七阀元件520设置于第一输送管;第八阀元件530设置于第二输送管;第九阀元件540设置于第三输送管。
具体地,第七阀元件520包括第一电磁阀和第四单向阀。其中,第一电磁阀设置于第一输送管;第四单向阀设置于第一输送管,并位于第一电磁阀的下游。
具体地,第八阀元件530包括第二电磁阀和第五单向阀。其中,第二电磁阀设置于第二输送管;第五单向阀设置于第二输送管,并位于第二电磁阀的下游。
具体地,第九阀元件540包括第三电磁阀和第六单向阀。其中,第三电磁阀设置于第三输送管;第六单向阀设置于第三输送管,并位于第三电磁阀的下游。
如图7所示,冷凝回流单元600包括冷凝元件610、蒸发元件和回流元件620。其中,冷凝元件610分别与第一吸附单元200、第二吸附单元300、第三吸附单元400、分析单元500连通,用于在分析单元500所检测的第一过滤气体、第二过滤气体、超纯氨气纯度不达标的情况下对第一过滤气体、第二过滤气体、超纯氨气冷凝;蒸发元件与冷凝元件610连通,用于将冷凝后的第一过滤气体、第二过滤气体、超纯氨气加热得到回流气体;回流元件620分别与蒸发元件、第一吸附单元200、第二吸附单元300、第三吸附单元400连通,用于将回流气体传输至第一吸附单元200、第二吸附单元300、第三吸附单元400。
具体地,冷凝元件610分别与第一吸附元件220、第二吸附元件320、第三吸附元件420、分析元件510连通;回流元件620分别与第一缓冲元件210、第二缓冲元件310、第三缓冲元件410连通,用于将回流气体传输至第一吸附单元200、第二吸附单元300、第三吸附单元400。
具体地,冷凝元件610由冷凝件、第一回流管、第二回流管、第三回流管构成。其中,冷凝件通过管路与蒸发元件连通,用于对回流至冷凝件的第一过滤气体、第二过滤气体、超纯氨气进行冷凝,并将冷凝后的混合气体输送至蒸发元件;第一回流管的第一端与第一吸附元件220连通,第一回流管的第二端与冷凝件连通,用于在分析单元500所检测的第一过滤气体纯度不达标的情况下对第一过滤气体冷凝,得到液体并通过加热设备对该液体进行加热得到回流气体;第二回流管的第一端与第二吸附元件320连通,第二回流管的第二端与冷凝件连通,用于在分析单元500所检测的第二过滤气体纯度不达标的情况下对第二过滤气体冷凝,得到回流气体;第三回流管的第一端与第三吸附元件420连通,第三回流管的第二端与冷凝件连通,用于在分析单元500所检测的超纯氨气纯度不达标的情况下对超纯氨气冷凝,得到回流气体。
在其中的一些实施例中,冷凝件包括但不限于冷凝器。
在其中的一些实施例中,第一回流管包括但不限于不锈钢管。
在其中的一些实施例中,第二回流管包括但不限于不锈钢管。
在其中的一些实施例中,第三回流管包括但不限于不锈钢管。
需要说明的是,第一回流管、第二回流管和第三回流管的数量分别与第一吸附元件220、第二吸附元件320和第三吸附元件420的数量相对应。应当理解的是,第一回流管、第二回流管和第三回流管的数量分别与第一吸附元件220、第二吸附元件320和第三吸附元件420的数量相同。
进一步地,冷凝回流单元600还包括第十阀元件630、第十一阀元件640和第十二阀元件650。其中,第十阀元件630设置于冷凝元件610与第一吸附单元200之间连通的管路;第十一阀元件640设置于冷凝元件610与第二吸附单元300之间连通的管路;第十二阀元件650设置于冷凝元件610与第三吸附单元400之间连通的管路。
具体地,第十阀元件630包括第四电磁阀和第七单向阀。其中,第四电磁阀设置于冷凝件与第一吸附元件220连通的管路上;第七单向阀设置于冷凝件与第一吸附元件220连通的管路上,并位于第四电磁阀的下游。
具体地,第十一阀元件640包括第五电磁阀和第八单向阀。其中,第五电磁阀设置于冷凝件与第二吸附元件320连通的管路上;第八单向阀设置于冷凝件与第二吸附元件320连通的管路上,并位于第五电磁阀的下游。
具体地,第十二阀元件650包括第六电磁阀和第九单向阀。其中,第六电磁阀设置于冷凝件与第三吸附元件420连通的管路上;第九单向阀设置于冷凝件与第三吸附元件420连通的管路上,并位于第六电磁阀的下游。
具体地,蒸发元件位于冷凝元件610和回流元件620之间,且蒸发元件通过管路分别与冷凝元件610和回流元件620连通。
在其中的一些实施例中,蒸发元件包括但不限于蒸发器。
具体地,回流元件620包括存储件、第四回流管、第五回流管、第六回流管。其中,存储件通过管路与蒸发元件连通,用于存储经过蒸发元件蒸发的混合气体;第四回流管的第一端与存储件连通,第四回流管的第二端与第一缓冲元件210连通,用于将回流气体传输至第一吸附单元200;第五回流管的第一端与存储件连通,第五回流管的第二端与第二缓冲元件310连通,用于将回流气体传输至第一吸附单元200;第六回流管的第一端与存储件连通,第六回流管的第二端与第三缓冲元件410连通,用于将回流气体传输至第三吸附单元400。
在其中的一些实施例中,存储件包括但不限于存储罐。
在其中的一些实施例中,第四回流管包括但不限于不锈钢管。
在其中的一些实施例中,第五回流管包括但不限于不锈钢管。
在其中的一些实施例中,第六回流管包括但不限于不锈钢管。
需要说明的是,第四回流管、第五回流管和第六回流管的数量分别与第一缓冲元件210、第二缓冲元件310和第三缓冲元件410的数量相对应。应当理解的是,第四回流管、第五回流管和第六回流管的数量分别与第一缓冲元件210、第二缓冲元件310和第三缓冲元件410的数量相同。
进一步地,冷凝回流单元600还包括第十三阀元件660、第十四阀元件670和第十五阀元件680。其中,第十三阀元件660设置于回流元件620与第一吸附单元200之间连通的管路上;第十四阀元件670设置于回流元件620与第二吸附单元300之间连通的管路上;第十五阀元件680设置于回流元件620与第三吸附单元400之间连通的管路上。
具体地,第十三阀元件660包括第七电磁阀和第十单向阀。其中,第七电磁阀设置于回流件与第一缓冲元件210连通的管路上;第十单向阀设置于回流件与第一缓冲元件210连通的管路上,并位于第七电磁阀的下游。
具体地,第十四阀元件670包括第八电磁阀和第十一单向阀。其中,第八电磁阀设置于回流件与第二缓冲元件310连通的管路上;第十一单向阀设置于回流件与第二缓冲元件310连通的管路上,并位于第八电磁阀的下游。
具体地,第十四阀元件670包括第九电磁阀和第十二单向阀。其中,第九电磁阀设置于回流件与第三缓冲元件410连通的管路上;第十二单向阀设置于回流件与第三缓冲元件410连通的管路上,并位于第九电磁阀的下游。
如图8所示,加热单元700包括第一加热元件710、第二加热元件720和第三加热元件730。其中,第一加热元件710设置于第一吸附单元200,用于在第一吸附单元200内的药剂与混合气体中的H2S、H2O的反应过程中进行加热;第二加热元件720设置于第二吸附单元300,用于在第二吸附单元300内的药剂与第一过滤气体中的CO2、H2O的反应过程中进行加热;第三加热元件730设置于第三吸附单元400,用于在第三吸附单元400内的药剂与第二过滤气体中的H2O的反应过程中进行加热。
具体地,第一加热元件710设置于第一吸附元件220,用于对第一吸附元件220加热;第二加热元件720设置于第二吸附元件320,用于对第二吸附元件320加热;第三加热元件730设置于第三吸附元件420,用于对第三吸附元件420加热。
更具体地,第一加热元件710设置于第一吸附元件220中的第一分子筛,用于对第一分子筛进行加热;第二加热元件720设置于第二吸附元件320中的第二分子筛,用于对第二分子筛进行加热;第三加热元件730设置于第三吸附元件420中的第三分子筛,用于对第三吸附元件420进行加热。
第一加热元件710的数量与第一吸附元件220的数量相匹配。一般地,第一加热元件710的数量等于第一吸附元件220的数量。
在其中的一些实施例中,第一加热元件710包括但不限于电磁加热器。
第二加热元件720的数量与第二吸附元件320的数量相匹配。一般地,第二加热元件720的数量等于第二吸附元件320的数量。
在其中的一些实施例中,第二加热元件720包括但不限于电磁加热器。
第三加热元件730的数量与第三吸附元件420的数量相匹配。一般地,第三加热元件730的数量等于第三吸附元件420的数量。
在其中的一些实施例中,第三加热元件730包括但不限于电磁加热器。
进一步地,加热单元700还包括第十六阀元件740、第十七阀元件750和第十八阀元件760。其中,第十六阀元件740设置于原料罐与第一吸附元件220连通的管路上;第十七阀元件750设置于原料罐与第二吸附元件320连通的管路上;第十八阀元件760设置于原料罐与第三吸附元件420连通的管路上。
具体地,第十六阀元件740包括第七手动隔膜阀和第八手动隔膜阀。其中,第七手动隔膜阀设置于原料罐与第一吸附元件220的第一进气端连通的管路;第八手动隔膜阀设置于原料罐与第一吸附元件220的第一出气端连通的管路。
具体地,第十七阀元件750包括第九手动隔膜阀和第十手动隔膜阀。其中,第九手动隔膜阀设置于原料罐与第二吸附元件320的第二进气端连通的管路;第十手动隔膜阀设置于原料罐与第二吸附元件320的第二出气端连通的管路。
具体地,第十八阀元件760包括第十一手动隔膜阀和第十二手动隔膜阀。其中,第十一手动隔膜阀设置于原料罐与第三吸附元件420的第三进气端连通的管路;第十二手动隔膜阀设置于原料罐与第三吸附元件420的第三出气端连通的管路。
如图9所示,第一气体输出单元800包括第一气体输出元件810。其中,第一气体输出元件810与第三吸附单元400连通,用于将超纯氨气输出。
具体地,第一气体输出元件810与第三吸附元件420连通。
具体地,第一气体输出元件810由第一排气管路和第一进气接头构成。其中,第一进气接头设置于第一排气管路的任意一端,且第一进气接头将第一排气管路与第三吸附元件420的管路连通。
在其中的一些实施例中,第一气体输出元件810包括但不限于不锈钢排气管。
进一步地,第一气体输出单元800还包括第十九阀元件820。其中,第十九阀元件820设置于第一气体输出元件810与第三吸附元件420连通的管路。
具体地,第十九阀元件820包括第十三手动隔膜阀和第十四手动隔膜阀。其中,第十三手动隔膜阀设置于第一排气管路;第十四手动隔膜阀设置于第一排气管路,并位于第十三手动隔膜阀的下游。
如图10所示,第二气体输出单元900包括第二气体输出元件910和第三气体输出元件920。其中,第二气体输出元件910与第一吸附单元200连通,用于输出混合气体中的H2S、H2O;第三气体输出元件920与第二吸附单元300、第三吸附单元400连通,用于输出混合气体中的CO2、H2O。
具体地,第二气体输出元件910与第一吸附元件220连通;第三气体输出元件920分别与第二吸附元件320、第三吸附元件420连通。
具体地,第二气体输出元件910由第二排气管路和第二进气接头构成。其中,第二进气接头设置于第二排气管路的任意一端,且第二进气接头将第二排气管路的第一端与第一吸附元件220的管路连通,第二排气管路的第二端与NH3湿式洗条器连通。
在其中的一些实施例中,第二气体输出元件910包括但不限于不锈钢排气管。
具体地,第三气体输出元件920由第三排气管路和第三进气接头构成。其中,第三进气接头设置于第三排气管路的任意一端,且第三进气接头将第三排气管路的第一端与第二吸附元件320、第三吸附元件420的管路连通,第三进气管路的第二端与入籍罐连通。
在其中的一些实施例中,第三气体输出元件920包括但不限于不锈钢排气管。
进一步地,第二气体输出单元900还包括第二十阀元件930。其中,第二十阀元件930设置于第二气体输出元件910与第一吸附元件220的连通管路。
具体地,第二十阀元件930包括第十电磁阀和第十三单向阀。其中,第十电磁阀设置于第二排气管路,并位于第一吸附元件220的下游位置;第十三单向阀设置于第二排气管路,并位于第十电磁阀的下游位置。
进一步地,第二气体输出单元900还包括第二十一阀元件940和第二十二阀元件950。其中,第二十一阀元件940设置于第三气体输出元件920与第二吸附元件320的连通管路;第二十二阀元件950设置于第三气体输出元件920与第三吸附元件420的连通管路。
具体地,第二十一阀元件940包括第十一电磁阀和第十四单向阀。其中,第十一电磁阀设置于第三排气管路,并位于第二吸附元件320的上游位置;第十四单向阀设置于第三排气管路,并位于第十一电磁阀的下游位置。
具体地,第二十二阀元件950包括第十二电磁阀和第十五单向阀。其中,第十二电磁阀设置于第三排气管路上,并位于第三吸附元件420的上游位置;第十五单向阀设置于第三排气管路上,并位于第十三电磁阀的下游位置。
如图11和图12所示,吹扫单元1000包括第二气体供应元件1010和第三气体供应元件1050。其中,第二气体供应元件1010分别与第一吸附单元200、第二吸附单元300、第三吸附单元400连通,并位于第二气体输出单元900的上游,用于供应第一吹扫气体;第三气体供应元件1050与第二吸附单元300、第三吸附单元400连通,用于供应第二吹扫气体。
需要说明的是,第一吹扫气体为N2;第二吹扫气体为He。
具体地,第二气体供应元件1010分别与第一吸附元件220、第二吸附元件320、第三吸附元件420连通,并位于第二气体输出元件910的上游。
具体地,第二气体供应元件1010包括第二气体供应源和第二出气口。其中,第二出气口设置于第二气体供应源,并分别与第一吸附单元200、第二吸附单元300、第三吸附单元400连通。
其中,第二出气口由第二出气管和第二出气接口构成。第二出气管与第二气体供应源连通;第二出气接口设置于第二出气管的端部,并分别与第一吸附单元200、第二吸附单元300、第三吸附单元400连通。
在其中的一些实施例中,第二气体供应元件1010包括但不限于气体钢瓶、气体储罐。
进一步地,吹扫单元1000包括第二十三阀元件1020、第二十四阀元件1030和第二十五阀元件1040。其中,第二十三阀元件1020设置于第二气体供应元件1010与第一吸附单元200连通的管路;第二十四阀元件1030设置于第二气体供应元件1010与第二吸附单元300连通的管路;第二十五阀元件1040设置于第二气体供应元件1010与第三吸附单元400连通的管路。
具体地,第二十三阀元件1020包括第十三电磁阀和第十六单向阀。其中,第十三电磁阀设置于第二出气管,并位于第二气体供应元件1010和第一缓冲元件210之间;第十六单向阀设置第二出气管,并位于第二气体供应元件1010和第一缓冲元件210之间,且第十六单向阀还位于第十三电磁阀的下游位置。
具体地,第二十四阀元件1030包括第十四电磁阀和第十七单向阀。其中,第十四电磁阀设置于第二出气管,并位于第二气体供应元件1010和第二缓冲元件310之间;第十七单向阀设置第二出气管,并位于第二气体供应元件1010和第二缓冲元件310之间,且第十七单向阀还位于第十四电磁阀的下游位置。
具体地,第二十五阀元件1040包括第十五电磁阀和第十八单向阀。其中,第十五电磁阀设置于第二出气管,并位于第二气体供应元件1010和第三缓冲元件410之间;第十八单向阀设置第二出气管,并位于第二气体供应元件1010和第三缓冲元件410之间,且第十八单向阀还位于第十五电磁阀的下游位置。
具体地,第三气体供应元件1050分别与第二吸附元件320、第三吸附元件420连通,并位于第二气体输出元件910的上游。
更具体地,第三气体供应元件1050包括第三气体供应源和第三出气口。其中,第三出气口设置于第三气体供应源,并分别与第二吸附单元300、第三吸附单元400连通。
其中,第三出气口由第三出气管和第三出气接口构成。第三出气管与第三气体供应源连通;第三出气接口设置于第三出气管的端部,并分别与第二吸附单元300、第三吸附单元400连通。
在其中的一些实施例中,第三气体供应元件1050包括但不限于气体钢瓶、气体储罐。
进一步地,吹扫单元1000还包括第三十五阀元件1060和第三十六阀元件1070。其中,第三十五阀元件1060设置于第三气体供应元件1050与第二吸附单元300连通的管路;第三十六阀元件1070设置于第三气体供应元件1050与第三吸附单元400连通的管路。
具体地,第三十五阀元件1060包括第十六电磁阀。其中,第十六电磁阀设置于第三出气管,并位于第三气体供应元件1050和第三缓冲元件410之间。
具体地,第三十六阀元件1070包括第十七电磁阀。其中,第十七电磁阀设置于第三出气管,并位于第三气体供应元件1050和第三缓冲元件410之间。
本实施例的使用方法如下:
(一)(排气步骤):
启动第二气体输出元件910,开启第二十阀元件930、第二十一阀元件940、第二十二阀元件950,向与第一吸附单元200、第二吸附单元300、第三吸附单元400连通的管路提供负压,以排除管路的内部气体。
(二)反应前清理管路
开启第二气体供应元件1010、第二十三阀元件1020、第二十阀元件930,并吹扫第一吸附单元200的管路内的气体;当第一吸附单元200的管路的清洁度符合标准的情况下,关闭第二十三阀元件1020、第二十阀元件930;
开启第二气体供应元件1010、第二十四阀元件1030、第二十一阀元件940,并吹扫第二吸附单元300的管路内的气体;当第二吸附单元300的管路的清洁度符合标准的情况下,关闭第二十四阀元件1030、第二十一阀元件940;
开启第二气体供应元件1010、第二十五阀元件1040、第二十二阀元件950,并吹扫第三吸附单元400的管路内的气体;当第三吸附单元400的管路的清洁度符合标准的情况下,关闭第二十五阀元件1040、第二十二阀元件 950;
开启第三气体供应元件1050、第三十五阀元件1060、第三十六阀元件1070,向第二吸附单元300、第三吸附单元400吹扫第二吹扫气体,从而将第二吸附单元300、第三吸附单元400内的第一吹扫气体进行置换为第二吹扫气体。
(三)对混合气体进行一级吸附过滤
开启第一阀元件230,使得混合气体进入第一缓冲元件210,并使得第一吸附元件220过滤第一缓冲元件210输入的混合气体内的H2S、H2O,以获得第一过滤气体;
随后,关闭第一阀元件230、打开第二阀元件240,使得第一过滤气体可通向分析单元500。
(四)对第一过滤气体进行气体成分分析
开启第七阀元件520,使得第一过滤气体进行分析元件510内,并检测第一过滤气体内的成分,若第一过滤气体内的成分符合标准则将第一过滤气体通向第二吸附单元300;若第一过滤气体内的成分不符合标准则将第一过滤气体通向冷凝回流单元600。
(五)对第一过滤气体进行二级吸附过滤
开启第三阀元件330,使得第一过滤气体进入第二缓冲元件310,并使得第二吸附元件320过滤第二缓冲元件310输入的第一过滤气体内的CO2、H2O,以获得第二过滤气体;
随后,关闭第三阀元件330、打开第四阀元件340,使得第二过滤气体可通向分析单元500。
(六)对第二过滤气体进行气体成分分析
开启第八阀元件530,使得第二过滤气体进行分析元件510内,并检测第二过滤气体内的成分,若第二过滤气体内的成分符合标准则将第二过滤气体通向第三吸附单元400;若第二过滤气体内的成分不符合标准则将第二过滤气体通向冷凝回流单元600。
(七)对第二过滤气体进行二级吸附过滤
开启第五阀元件430,使得第二过滤气体进入第三缓冲元件410,并使得第三吸附元件420过滤第三缓冲元件410输入的第二过滤气体内的H2O,以获得超纯氨气;
随后,关闭第五阀元件430、打开第六阀元件440,使得超纯氨气可通向分析单元500。
(八)对超纯氨气进行气体成分分析
开启第九阀元件540,使得超纯氨气进行分析元件510内,并检测超纯氨气内的成分,若超纯氨气内的成分符合标准则将超纯氨气通向第一气体输出单元800;若超纯氨气内的成分不符合标准则将超纯氨气通向冷凝回流单元600。
(九)对第一过滤气体进行冷凝回流
开启第十阀元件630,使得第一过滤气体通过第一回流管回流至冷凝件内,从而对第一过滤气体进行冷凝处理,并将冷凝过后的第一过滤气体输送至回流元件620;
随后,开启第十三阀元件660,将冷凝过后的第一过滤气体输送中第一吸附单元200,并重复上述步骤三至步骤八。
(十)对第二过滤气体进行冷凝回流
开启第十一阀元件640,使得第二过滤气体通过第二回流管回流至冷凝件内,从而对第二过滤气体进行冷凝处理,并将冷凝过后的第二过滤气体输送至回流元件620;
随后,开启第十四阀元件670,将冷凝过后的第二过滤气体输送中第二吸附单元300,并重复上述步骤五至步骤八。
(十一)对超纯氨气进行冷凝回流
开启第十二阀元件650,使得超纯氨气通过第三回流管回流至冷凝件内,从而对超纯氨气进行冷凝处理,并将冷凝过后的超纯氨气输送至回流元件620;
随后,开启第十五阀元件680,将冷凝过后的超纯氨气输送中第三吸附单元400,并重复上述步骤七至步骤八。
本实施例的优点在于,通过在第一吸附元件220、第二吸附元件320、第三吸附元件420的上游分别设置第一缓冲元件210、第二缓冲元件310、第三缓冲元件410,使得进入第一吸附元件220、第二吸附元件320、第三吸附元件420的混合气体、第一过滤气体、第二过滤气体得到一个缓冲,从而等待第一吸附元件220、第二吸附元件320、第三吸附元件420内的气体处理完后,后续气体在进入第一吸附元件220、第二吸附元件320、第三吸附元件420,可有效提升吸附过滤的效果,提升超纯氨气的纯度。还有,第一吸附元件220、第二吸附元件320、第三吸附元件420内的药剂可与混合气体内的H2S、CO2、H2O进行反应,从而可便于后续的吸附过滤提纯等作业,进一步提升对混合气体吸附过滤的效果。还有,还通过在第一吸附元件220、第二吸附元件320、第三吸附元件420上设置第一加热元件710、第二加热元件720、第三加热元件730,通过加热处理可使得第一吸附元件220、第二吸附元件320、第三吸附元件420内的药剂可与混合气体内的H2S、CO2、H2O反应更加充分,有利于后续的吸附过滤。还有,通过设置分析单元500和冷凝回流单元600,使得分析单元500可对第一吸附元件220过滤所得的第一过滤气体、第二吸附元件320过滤所得的第二过滤气体、第三吸附元件420过滤所得的超纯氨气进行气体成分分析,在第一过滤气体、第二过滤气体、超纯氨气内的成分符合标准的情况下,将第一过滤气体、第二过滤气体、超纯氨气通向第一气体输出单元800;在第一过滤气体、第二过滤气体、超纯氨气内的成分不符合标准的情况下将超纯氨气通向冷凝回流单元600,可及时且精确的了解第一过滤气体、第二过滤气体、超纯氨气的成分,并提升对混合气体处理的效果以及最后超纯氨气的纯度。
实施例2
本实施例为实施例1的一个变形实施例,本实施例与实施例1的区别在于:第一吸附单元200、第二吸附单元300、第三吸附单元400的结构不同。
如图13所示,第一吸附单元200还包括第一旁通元件250。其中,第一旁通元件250设置于两个相邻的第一吸附元件220之间,并将两个第一吸附元件220连通。
具体地,第一旁通元件250的第一端与相邻两个第一吸附元件220中位于上游的第一吸附元件220的第一出气端连通,第一旁通元件250的第二端与相邻两个第一吸附元件220中位于下游的第一吸附元件220的第一进气端连通。
第一旁通元件250的数量与第一吸附元件220的数量相匹配。一般地,第一旁通元件250的数量与第一吸附元件220的数量相同。
在其中的一些实施例中,第一旁通元件250包括但不限于旁通管道。
进一步地,第一吸附单元200还包括第二十六阀元件260。其中,第二十六阀元件260设置于第一旁通元件250。
具体地,第二十六阀元件260包括第十五手动隔膜阀。其中,第十五手动隔膜阀设置于第一旁通元件250,并位于相邻的两个第一吸附元件220之间。
如图14所示,第二吸附单元300还包括第二旁通元件350。其中,第二旁通元件350设置于两个相邻的第二吸附元件320之间,并将两个第二吸附元件320连通。
具体地,第二旁通元件350的第一端与相邻两个第二吸附元件320中位于上游的第二吸附元件320的第二出气端连通,第二旁通元件350的第二端与相邻两个第一吸附元件220中位于下游的第二吸附元件320的第二进气端连通。
第二旁通元件350的数量与第二吸附元件320的数量相匹配。一般地,第二旁通元件350的数量与第二吸附元件320的数量相同。
在其中的一些实施例中,第二旁通元件350包括但不限于旁通管道。
进一步地,第二吸附单元300还包括第二十七阀元件360。其中,第二十七阀元件360设置于第二旁通元件350。
具体地,第二十七阀元件360包括第十六手动隔膜阀。其中,第十六手动隔膜阀设置于第二旁通元件350,并位置相邻的两个第二吸附元件320之间。
如图15所示,第三吸附单元400还包括第三旁通元件450。其中,第三旁通元件450设置于两个相邻的第三吸附元件420之间,并将两个第三吸附元件420连通。
具体地,第三旁通元件450的第一端与相邻两个第三吸附元件420中位于上游的第三吸附元件420的第三出气端连通,第三旁通元件450的第二端与相邻两个第三吸附元件420中位于下游的第三吸附元件420的第三进气端连通。
第三旁通元件450的数量与第三吸附元件420的数量相匹配。一般地,第三旁通元件450的数量与第三吸附元件420的数量相同。
在其中的一些实施例中,第三旁通元件450包括但不限于旁通管道。
进一步地,第三吸附单元400还包括第二十八阀元件460。其中,第二十八阀元件460设置于第三旁通元件450。
具体地,第二十八阀元件460包括第十七手动隔膜阀。其中,第十七手动隔膜阀设置于第三旁通元件450,并位置相邻的两个第三吸附元件420之间。
本实施例的使用方法如下:
(一)第一旁通
当相邻两个第一吸附元件220中的任一个第一吸附元件220出现损坏的情况下,可开启第二十六阀元件260,使得混合气体可通过第一旁通元件250进入没有损坏的第一吸附元件220,可保证整个吸附过滤装置正常工作,提升工作效率;
(二)第二旁通
当相邻两个第二吸附元件320中的任一个第二吸附元件320出现损坏的情况下,可开启第二十七阀元件360,使得混合气体可通过第二旁通元件350进入没有损坏的第二吸附元件320,可保证整个吸附过滤装置正常工作,提升工作效率;
(三)第三旁通
当相邻两个第三吸附元件420中的任一个第三吸附元件420出现损坏的情况下,可开启第二十八阀元件460,使得混合气体可通过第三旁通元件450进入没有损坏的第三吸附元件420,可保证整个吸附过滤装置正常工作,提升工作效率。
本实施例的优点在于,通过设置第一旁通元件250、第二旁通元件350、第三旁通元件450,在相邻两个第一吸附元件220中的任一个第一吸附元件220出现损坏、相邻两个第二吸附元件320中的任一个第二吸附元件320出现损坏、相邻两个第三吸附元件420中的任一个第三吸附元件420出现损坏的情况下,可保证整个吸附过滤装置正常工作,提升工作效率。
实施例3
本实施例为实施例1~2的一个变形实施例,本实施例与实施例1~实施例2的区别在于:第一吸附单元200、第二吸附单元300、第三吸附单元400的结构不同。
如图16所示,第一吸附单元200还包括第一压力监测元件270和第一泄压元件280。其中,第一压力监测元件270设置于与第一吸附单元200连通的管路,用于监测压力;第一泄压元件280设置于与第一吸附单元200连通的管路,用于在第一压力监测元件270所监测的压力值超过预设阈值的情况下进行泄压。
需要说明的是,在本实施例中,预设阈值为1.5MPa。在其中一些实施例中,预设阈值还可为1MPa、2MPa,即预设阈值可根据实际作业情况进行设置,在此不做过多的限制。
具体地,第一压力监测元件270设置于第一吸附元件220与第二吸附单元300连通的管路,并位于第一单向阀的下游。
在其中的一些实施例中,第一压力监测元件270包括但不限于管道压力传感器。
具体地,第一泄压元件280设置于第一吸附元件220与第二气体输出单元900连通的管路,并位于第一单向阀的下游。
在其中一些实施例中,第一泄压元件280包括但不限于泄压阀。
进一步地,第一吸附单元200还包括第二十九阀元件290。其中,第二十九阀元件290设置于第一吸附单元200与第二气体输出单元900连通的管路上,并位于第一单向阀的下游。
具体地,第二十九阀元件290包括第十八手动隔膜阀和第十九单向阀。其中,第十八手动隔膜阀设置于第一吸附元件220与第二气体输出元件910之间的管路,并位于第一泄压元件280的上游位置;第十九单向阀设置于第一吸附元件220与第二气体输出元件910之间的管路,并位于第一泄压元件280的下游位置。
如图17所示,第二吸附单元300还包括第二压力监测元件370和第二泄压元件380。其中,第二压力监测元件370设置于与第二吸附单元300连通的管路,用于监测压力;第二泄压元件380设置于与第二吸附单元300连通的管路,用于在第二压力监测元件370所监测的压力值超过预设阈值的情况下进行泄压。
需要说明的是,在本实施例中,预设阈值为1.5MPa。在其中一些实施例中,预设阈值还可为1MPa、2MPa,即预设阈值可根据实际作业情况进行设置,在此不做过多的限制。
具体地,第二压力监测元件370设置于第二吸附元件320与第三吸附单元400连通的管路,并位于第二单向阀的下游。
在其中的一些实施例中,第二压力监测元件370包括但不限于管道压力传感器。
具体地,第二泄压元件380设置于第二吸附元件320与第二气体输出单元900连通的管路,并位于第二单向阀的下游。
在其中一些实施例中,第二泄压元件380包括但不限于泄压阀。
进一步地,第一吸附单元200还包括第三十阀元件390。其中,第三十阀元件390设置于第二吸附单元300与第二气体输出单元900连通的管路,并位于第二单向阀的下游。
具体地,第三十阀元件390包括第十九手动隔膜阀和第二十单向阀。其中,第十九手动隔膜阀设置于第二吸附元件320与第二气体输出元件910之间的管路上,并位于第二泄压元件380的上游位置;第二十单向阀设置于第二吸附元件320与第二气体输出元件910之间的管路上,并位于第二泄压元件380的下游位置。
如图18所示,第三吸附单元400还包括第三压力监测元件470和第三泄压元件480。其中,第三压力监测元件470设置于与第三吸附单元400连通的管路,用于监测压力;第三泄压元件480设置于与第三吸附单元400连通的管路,用于在第三压力监测元件470所监测的压力值超过预设阈值的情况下进行泄压。
需要说明的是,在本实施例中,预设阈值为1.5MPa。在其中一些实施例中,预设阈值还可为1MPa、2MPa,即预设阈值可根据实际作业情况进行设置,在此不做过多的限制。
具体地,第三压力监测元件470设置于第三吸附元件420与第一气体输出单元800连通的管路,并位于第三单向阀的下游。
在其中的一些实施例中,第三压力监测元件470包括但不限于管道压力传感器。
具体地,第三泄压元件480设置于第三吸附元件420与第二气体输出单元900连通的管路,并位于第三单向阀的下游。
在其中一些实施例中,第三泄压元件480包括但不限于泄压阀。
进一步地,第一吸附单元200还包括第三十一阀元件490。其中,第三十一阀元件490设置于第三吸附单元400与第二气体输出单元900连通的管路,并位于第三单向阀的下游。
具体地,第三十九阀元件包括第二十手动隔膜阀和第二十一单向阀。其中,第二十手动隔膜阀设置于第三吸附元件420与第二气体输出元件910之间的管路,并位于第三泄压元件480的上游位置;第二十一单向阀设置于第三吸附元件420与第二气体输出元件910之间的管路,并位于第三泄压元件480的下游位置。
本实施例的使用方法如下:
(一)对第一吸附单元200的管路进行泄压
观察第一压力监测元件270所监测的第一吸附单元200内的管路的压力值,在压力值达到预设阈值的情况下,开启第一泄压元件280,对第一吸附单元200内的管路进泄压;
随后,在泄压作业完成后,关闭第一泄压元件280。
(二)对第二吸附单元300的管路进行泄压
观察第二压力监测元件370所监测的第二吸附单元300内的管路的压力值,在压力值达到预设阈值的情况下,开启第二泄压元件380,对第二吸附单元300内的管路进泄压;
随后,在泄压作业完成后,关闭第二泄压元件380。
(三)对第三吸附单元400的管路进行泄压
观察第三压力监测元件470所监测的第三吸附单元400内的管路的压力值,在压力值达到预设阈值的情况下,开启第三泄压元件480,对第三吸附单元400内的管路进泄压;
随后,在泄压作业完成后,关闭第三泄压元件480。
本实施例的优点在于,通过设置第一压力监测元件270、第一泄压元件280、第二压力监测元件370、第二泄压元件380、第三压力监测元件470、第三泄压元件480,可通过第一压力监测元件270、第二压力监测元件370、第三压力监测元件470对第一吸附单元200、第二吸附单元300、第三吸附单元400的管路内的压力进行监测,并在第一吸附单元200、第二吸附单元300、第三吸附单元400管路内的压力过大的情况下,可打开第一泄压元件280、第二泄压元件380、第三泄压元件480对管路进行泄压,可提升整体吸附过滤装置工作的安全性。
实施例4
本实施例为实施例1~实施例3的一个变形实施例,本实施例与实施例1~实施例3的区别在于:加热单元700的结构不同。
如图19所示,加热单元700还包括第四加热元件770、第五加热元件780和第六加热元件790。其中,第四加热元件770设置于第一吸附单元200,用于在吹扫单元1000对第一吸附单元200进行吹扫过程中对第一吹扫气体进行加热;第五加热元件780设置于第二吸附单元300,用于在吹扫单元1000对第二吸附单元300进行吹扫过程中对第一吹扫气体进行加热;第六加热元件790设置于第三吸附单元400,用于在吹扫单元1000对第三吸附单元400进行吹扫过程中对第一吹扫气体进行加热。
具体地,第四加热元件770设置于第一吸附元件220;第五加热元件780设置于第二吸附元件;第六加热元件790设置于第三吸附元件。
更具体地,第四加热元件770设置于第一吸附元件220的第一分子筛,用于在吹扫过程中对第一吹扫气体加热;第五加热元件780设置于第二吸附元件320的第二分子筛,用于在吹扫过程中对第一吹扫气体加热;第六加热元件790设置于第三吸附元件420的第三分子筛,用于在吹扫过程中对第一吹扫气体加热。
需要说明的是,高温条件的第一吹扫气体(即N2)可使得对管路、第一分子筛的吹扫更干净。
第四加热元件770的数量与第一吸附元件220的数量相匹配。一般地,第四加热元件770的数量与第一吸附元件220的数量相同。
在其中的一些实施例中,第四加热元件770包括但不限于气体加热器。
第五加热元件780的数量与第二吸附元件320的数量相匹配。一般地,第五加热元件780的数量与第二吸附元件320的数量相同。
在其中的一些实施例中,第五加热元件780包括但不限于气体加热器。
第六加热元件790的数量与第三吸附元件420的数量相匹配。一般地,第六加热元件790的数量与第三吸附元件420的数量相同。
在其中的一些实施例中,第六加热元件790包括但不限于气体加热器。
本实施例的使用方法与实施例1的使用方法相同,在此不再赘述。
本实施例的优点在于,通过在第一吸附元件220、第二吸附元件320、第三吸附元件420上分别设置第四加热元件770、第五加热元件780、第六加热元件790,可对第一吹扫气体进行加热,高温条件的第一吹扫气体(即N2)可使得对管路、第一吸附元件220、第二吸附元件320、第三吸附元件420吹扫的干净,从而有利于后续吸附过滤作业。
实施例5
本实施例为实施例1~实施例4的一个变形实施例,本实施例与实施例1~实施例4的区别在于:吸附过滤装置还包括过滤单元1100。
如图20和图21所示,吸附过滤装置还包括过滤单元1100。其中,过滤单元1100设置于第三吸附单元400与第一气体输出单元800之间,并分别与第三吸附单元400、第一气体输出单元800、第二气体输出单元900、吹扫单元1000连通,用于过滤超纯氨气中的颗粒。
过滤单元1100包括过滤元件1110。其中,过滤元件1110设置于第三吸附单元400与第一气体输出单元800之间,并分别与第三吸附单元400、第一气体输出单元800、第二气体输出单元900、吹扫单元1000连通,用于过滤超纯氨气中的颗粒。
具体地,过滤元件1110设置于第三吸附元件420与第一气体输出元件810之间,并分别与第三吸附元件420、第一气体输出元件810、第二气体输出元件910、第二气体供应元件1010连通。
在其中的一些实施例中,过滤元件1110包括但不限于颗粒过滤器。
进一步地,过滤单元1100还包括第三十二阀元件1120、第三十三阀元件1130、第三十四阀元件1140。其中,第三十二阀元件1120设置于过滤元件1110与第三吸附单元400、第一气体输出单元800连通的管路;第三十三阀元件1130设置于过滤元件1110与第二气体输出单元900连通的管路;第三十四阀元件1140设置于过滤元件1110与吹扫单元1000连通的管路。
具体地,第三十二阀元件1120设置于过滤元件1110与第三吸附元件、第一气体输出元件810连通的管路;第三十三阀元件1130设置于过滤元件1110与第二气体输出元件910连通的管路;第三十四阀元件1140设置于过滤元件1110与第二气体供应元件1010连通的管路。
更具体地,第三十二阀元件1120包括第二十一手动隔膜阀和第二十二手动隔膜阀。其中,第二十一手动隔膜阀设置于过滤元件1110与第三吸附元件420连通的管路;第二十二手动隔膜阀设置于过滤元件1110与第一气体输出元件810连通的管路。
更具体地,第三十三阀元件1130包括第二十二单向阀和第十六电磁阀。其中,第二十二单向阀设置于过滤元件1110与第二气体输出元件910连通的管路;第十六电磁阀设置于过滤元件1110与第二气体输出元件910连通的管路,并位于第二十二单向阀的上游。
更具体地,第三十四阀元件1140包括第二十三单向阀和第十七电磁阀。其中,第二十三单向阀设置于过滤元件1110与第二气体供应元件1010连通的管路;第十七电磁阀设置于过滤元件1110与第二气体供应元件1010连通的管路,并位于第二十三单向阀的上游。
本实施例的使用方法:
(一)对超纯氨气进行过滤
开启第三十二阀元件1120,使得对超纯氨气进入过滤元件1110,使得过滤元件1110过滤输入的超纯氨气的颗粒。
本实施例的优点在于,通过在第三吸附元件420和第一气体输出元件810设置过滤元件1110,使得过滤元件1110对超纯氨气内的颗粒进行过滤,进一步提升超纯氨气的纯度。
实施例6
本实施例涉及本发明的吸附过滤方法,应用于如实施例1~实施例5所述的吸附过滤装置。
本发明的一个示意性实施例,一种吸附过滤方法,包括:
(排气步骤):
启动第二气体输出元件910,开启第二十阀元件930、第二十一阀元件940、第二十二阀元件950,向与第一吸附元件220、第二吸附元件320、第三吸附元件420连通的管路提供负压,以排除管路的内部气体;
观察第一压力监测元件270、第二压力监测元件370、第三压力监测元件470,在管路内压力达到第一预设压力阈值的情况下,关闭第二气体输出元件910。
(第一吸附单元200吹扫步骤):
启动第二气体供应元件1010,打开第二十三阀元件1020、第二十阀元件930,第二气体供应元件1010向与第一吸附元件220连通的管路内供应第一吹扫气体并通过第二气体输出元件910排出;
观察第一压力监测元件270,在管路内的压力达到第二预设压力阈值的情况下,关闭第二气体供应元件1010。
(第二吸附单元300吹扫步骤):
启动第二气体供应元件1010,打开第二十四阀元件1030、第二十一阀元件940,第二气体供应元件1010向与第二吸附元件320连通的管路内供应第一吹扫气体并通过第二气体输出元件910排出;
观察第二压力监测元件370,在管路内的压力达到第二预设压力阈值的情况下,关闭第二气体供应元件1010。
(第三吸附单元400吹扫步骤):
启动第二气体供应元件1010,打开第二十五阀元件1040、第二十二阀元件950,第二气体供应元件1010向与第三吸附元件420连通的管路内供应第一吹扫气体并通过第二气体输出元件910排出;
观察第三压力监测元件470,在管路内的压力达到第二预设压力阈值的情况下,关闭第二气体供应元件1010。
(气体置换)
启动第三气体供应元件1050,打开第三十五阀元件1060、第三十六阀元件1070,第三气体供应元件1050向与第二吸附元件320、第三吸附元件420连通的管路内供应第二吹扫气体,并将第二吸附元件320、第三吸附元件420内的第一吹扫气体通过第二气体输出元件910排出。
(过滤单元1100吹扫步骤):
启动第二气体供应元件1010,打开第三十三阀元件1130,第二气体供应元件1010向与过滤元件1110连通的管路内供应第一吹扫气体并通过第二气体输出元件910排出。
(对混合气体进行一级吸附过滤):
启动第一气体供应元件110,打开第一阀元件230,第一气体供应元件110向第一缓冲元件210供应混合气体,并使得第一吸附元件220过滤第一缓冲元件210输入的混合气体内的H2S、H2O,以获得第一过滤气体;
打开第二阀元件240,以开启第一吸附元件220与第二吸附单元300的连通。
(对第一过滤气体进行气体成分分析):
打开第七阀元件520,以开启第一吸附元件220与分析元件510的连通,使得第一过滤气体进行分析元件510内,并检测第一过滤气体内的成分,若第一过滤气体内的成分符合标准则将第一过滤气体通向第二吸附元件320;若第一过滤气体内的成分不符合标准则将第一过滤气体通向冷凝元件610。
(对第一过滤气体进行冷凝回流):
在第一过滤气体内的成分不符合标准的情况下,打开第十阀元件630,以开启分析元件510与冷凝元件610的连通,使得第一过滤气体通过第一回流管回流至冷凝件内,从而对第一过滤气体进行冷凝处理,随后,将冷凝过后的第一过滤气体输送至回流元件620;
打开第十三阀元件660,将冷凝过后的第一过滤气体输送至第一缓冲元件210,并重复上述步骤。
(对第一过滤气体进行二级吸附过滤):
打开第三阀元件330,以开启第一吸附元件220与第二缓冲元件310的连通,使得第一过滤气体进入第二缓冲元件310,并使得第二吸附元件320过滤第二缓冲元件310输入的第一过滤气体内的CO2、H2O,以获得第二过滤气体;
打开第四阀元件340,以开启第二吸附元件320与第三吸附单元400的连通。
(对第二过滤气体进行气体成分分析):
打开第八阀元件530,以开启第二吸附元件320与分析元件510的连通,使得第二过滤气体进行分析元件510内,并检测第二过滤气体内的成分,若第二过滤气体内的成分符合标准则将第二过滤气体通向第三吸附单元400;若第二过滤气体内的成分不符合标准则将第二过滤气体通向冷凝回流单元600。
(对第二过滤气体进行冷凝回流):
在第二过滤气体内的成分不符合标准的情况下,开启第十一阀元件640,以开启分析元件510与冷凝元件610的连通,使得第二过滤气体通过第二回流管回流至冷凝件内,从而对第二过滤气体进行冷凝处理,随后,将冷凝过后的第二过滤气体输送至回流元件620;
打开第十四阀元件670,将冷凝过后的第二过滤气体输送中第二缓冲元件310,并重复上述步骤。
(对第二过滤气体进行二级吸附过滤):
打开第五阀元件430,以开启第二吸附元件320与第三缓冲元件410的连通,使得第二过滤气体进入第三缓冲元件410,并使得第三吸附元件420过滤第三缓冲元件410输入的第二过滤气体内的H2O,以获得超纯氨气;
打开第六阀元件440,以开启第三吸附元件420与第一气体输出单元800的连通。
(对超纯氨气进行气体成分分析):
打开第九阀元件540,以开启第三吸附元件420与分析元件510的连通,使得超纯氨气进行分析元件510内,并检测超纯氨气内的成分,若超纯氨气内的成分符合标准则将超纯氨气通向第一气体输出单元800;若超纯氨气内的成分不符合标准则将超纯氨气通向冷凝回流单元600。
(对超纯氨气进行冷凝回流)
在超纯氨气内的成分不符合标准的情况下,打开第十二阀元件650,以开启分析元件510与冷凝元件610的连通,使得超纯氨气通过第三回流管回流至冷凝件内,从而对超纯氨气进行冷凝处理,随后,将冷凝过后的超纯氨气输送至回流元件620;
打开第十五阀元件680,将冷凝过后的超纯氨气输送中第三缓冲元件410,并重复上述步骤。
更具体地,本实施例的吸附过滤方法如下:
(1)排气:系统启动第二气体输出元件910,自动打开第十五手动隔膜阀、第十三单向阀、第十六手动隔膜阀、第十四单向阀、第十七手动隔膜阀、第十五单向阀,并观察第一压力监测元件270、第二压力监测元件370、第三压力监测元件470的数值,在管路内的压力降低至-10psig的情况下,自动关闭第十五手动隔膜阀、第十六手动隔膜阀、第十七手动隔膜阀。切换至第一吹扫、第二吹扫、第三吹扫步骤。
(2)第一吹扫:系统启动第二气体输出元件910,自动打开第十四电磁阀、第十六单向阀、第十六单向阀、第十电磁阀、第十三单向阀,第一吹扫气体流向管路内,观察第一压力监测元件270,在管路的压力上升至100psig的情况下,关闭第十四电磁阀、第十六单向阀。切换回排气步骤。
(3)第二吹扫:系统启动第二气体输出元件910,自动打开第十五电磁阀、第十七单向阀、第十一电磁阀、第十四单向阀,第一吹扫气体流向管路内,观察第二压力监测元件370,在管路的压力上升至100psig的情况下,关闭第十五电磁阀、第十七单向阀。切换回排气步骤。
(4)第三吹扫:系统启动第二气体输出元件910,自动打开第十六电磁阀、第十八单向阀、第十二电磁阀、第十五单向阀,第一吹扫气体流向管路内,观察第三压力监测元件470,在管路的压力上升至100psig的情况下,关闭第十六电磁阀、第十八单向阀。切换回排气步骤。
(5)气体置换:系统启动第三气体供应元件1050,打开第十六电磁阀、第十七电磁阀,第三气体供应元件1050向与第二吸附元件320、第三吸附元件420连通的管路内供应第二吹扫气体,并将第二吸附元件320、第三吸附元件420内的第一吹扫气体通过第二气体输出元件910排出。
(5)保压:重复循环排气步骤、第一吹扫步骤、第二吹扫步骤、第三吹扫步骤若干次,完成后管路压力保持负压状态,压力为-10psig不变,视为吹扫干净。
(6)一级吸附过滤:系统启动第一气体供应元件110,自动打开第一手动隔膜阀,第一气体供应元件110向第一缓冲元件210供应混合气体,并使得第一吸附元件220过滤第一缓冲元件210输入的混合气体内的H2S、H2O,以获得第一过滤气体。
(7)对第一过滤气体进行分析:系统打开第一电磁阀、第四单向阀,以开启第一吸附元件220与分析元件510的连通,使得第一过滤气体进行分析元件510内,并检测第一过滤气体内的成分;
在第一过滤气体内的成分符合标准的情况下,系统打开第二手动隔膜阀、第一单向阀,使得第一过滤气体可通向第二吸附单元300;
在第一过滤气体内的成分不符合标准的情况下,系统打开第四电磁阀、第七单向阀,使得第一过滤气体通向冷凝元件610,冷凝元件610对第一过滤气体进行冷凝处理,随后,将冷凝处理过的第一过滤气体通向回流元件620;
系统打开第七电磁阀、第十单向阀,以开启回流元件620与第一缓冲元件210的连通,使得冷凝处理过的第一过滤气体可通过第一吸附过滤单元1100。并重复步骤(6)。
(8)二级吸附过滤:系统自动打开第二手动隔膜阀,以开启第一吸附元件220与第二缓冲元件310的连通,并使得第二吸附元件320过滤第二缓冲元件310输入的第一过滤气体内的C2O、H2O,以获得第二过滤气体。
(9)对第二过滤气体进行分析:系统打开第二电磁阀、第五单向阀,以开启第二吸附元件320与分析元件510的连通,使得第二过滤气体进行分析元件510内,并检测第二过滤气体内的成分;
在第二过滤气体内的成分符合标准的情况下,系统打开第三手动隔膜阀、第二单向阀,使得第二过滤气体可通向第三吸附单元400;
在第二过滤气体内的成分不符合标准的情况下,系统打开第五电磁阀、第八单向阀,使得第二过滤气体通向冷凝元件610,冷凝元件610对第二过滤气体进行冷凝处理,随后,将冷凝处理过的第二过滤气体通向回流元件620;
系统打开第八电磁阀、第十一单向阀,以开启回流元件620与第二缓冲元件310的连通,使得冷凝处理过的第二过滤气体可通过第二吸附过滤单元1100。并重复步骤(8)。
(10)三级吸附过滤:系统自动打开第三手动隔膜阀,以开启第二吸附元件320与第三缓冲元件410的连通,并使得第三吸附元件420过滤第三缓冲元件410输入的第二过滤气体内的H2O,以获得超纯氨气。
(11)对超纯氨气进行分析:系统打开第三电磁阀、第六单向阀,以开启第三吸附元件420与分析元件510的连通,使得超纯氨气进行分析元件510内,并检测超纯氨气内的成分;
在超纯氨气内的成分符合标准的情况下,系统打开第四手动隔膜阀、第三单向阀,使得超纯氨气可通向第一气体输出单元800;
在超纯氨气内的成分不符合标准的情况下,系统打开第六电磁阀、第九单向阀,使得超纯氨气通向冷凝元件610,冷凝元件610对超纯氨气进行冷凝处理,随后,将冷凝处理过的超纯氨气通向回流元件620;
系统打开第九电磁阀、第十二单向阀,以开启回流元件620与第三缓冲元件410的连通,使得冷凝处理过的超纯氨气可通过第三吸附过滤单元1100。并重复步骤(10)。
在其中的一些实施例中,吸附过滤方法还包括:第一旁通开启。
当相邻两个第一吸附元件220中的任一个第一吸附元件220出现损坏的情况下,可开启第二十六阀元件260,使得混合气体可通过第一旁通元件250进入没有损坏的第一吸附元件220内。
具体地,系统打开第十五手动隔膜阀,以开启相邻两个第一吸附元件220的连通,从而在相邻两个第一吸附元件220中任一个损坏的情况下,可保证整个吸附过滤装置正常工作。
在其中的一些实施例中,吸附过滤方法还包括:第二旁通开启。
当相邻两个第二吸附元件320中的任一个第二吸附元件320出现损坏的情况下,可开启第二十七阀元件360,使得混合气体可通过第二旁通元件350进行没有损坏的第二吸附元件320内。
具体地,系统打开第十六手动隔膜阀,以开启相邻两个第二吸附元件320的连通,从而在相邻两个第二吸附元件320中任一个损坏的情况下,可保证整个吸附过滤装置正常工作。
在其中的一些实施例中,吸附过滤方法还包括:第三旁通开启。
当相邻两个第三吸附元件420中的任一个第三吸附元件420出现损坏的情况下,可开启第二十八阀元件460,使得混合气体可通过第三旁通元件450进行没有损坏的第三吸附元件420内。
具体地,系统打开第十七手动隔膜阀,以开启相邻两个第三吸附元件420的连通,从而在相邻两个第三吸附元件420中任一个损坏的情况下,可保证整个吸附过滤装置正常工作。
在其中的一些实施例中,吸附过滤方法还包括:对第一吸附单元200内的管路进行泄压。
观察第一压力监测元件270所监测的第一吸附单元200内的管路的压力值,在压力值达到预设阈值的情况下,开启第一泄压元件280,对第一吸附单元200内的管路进泄压;随后,在泄压作业完成后,关闭第一泄压元件280。
在其中的一些实施例中,吸附过滤方法还包括:对第二吸附单元300内的管路进行泄压。
观察第二压力监测元件370所监测的第二吸附单元300内的管路的压力值,在压力值达到预设阈值的情况下,开启第二泄压元件380,对第二吸附单元300内的管路进泄压;随后,在泄压作业完成后,关闭第二泄压元件380。
在其中的一些实施例中,吸附过滤方法还包括:对第三吸附单元400内的管路进行泄压。
观察第三压力监测元件470所监测的第三吸附单元400内的管路的压力值,在压力值达到预设阈值的情况下,开启第三泄压元件480,对第三吸附单元400内的管路进泄压;随后,在泄压作业完成后,关闭第三泄压元件480。
具体地,在其中的一些实施例中,吸附过滤方法还包括:对超纯氨气进行过滤。
开启第三十二阀元件1120,使得对超纯氨气进入过滤元件1110,使得过滤元件1110过滤输入的超纯氨气的颗粒。
具体地,系统打开第二十一手动隔膜阀、第二十二手动隔膜阀,以开启过滤元件1110与第三吸附元件420、第一气体输出元件810的连通,可实现对超纯氨气的过滤。
实施例7
本实施例及本发明的半导体工艺系统。
本发明的一个示意性实施例,一种半导体工艺系统,包括如实施例1~实施例5任一所述的吸附过滤装置。
进一步地,半导体工艺系统还包括若干工艺腔室,若干工艺腔室分别与吸附过滤装置连通。
具体地,若干工艺腔室分别与第一气体输出单元800连通。
需要说明的是,工艺腔室包括但不限于蒸馏塔等。
进一步地,若干工艺腔室还分别与吹扫单元1000连通。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种吸附过滤装置,用于超纯氨气提纯,其特征在于,包括:
气体供应单元,所述气体供应单元用于输入混合气体;
第一吸附单元,所述第一吸附单元与所述气体供应单元连通,用于过滤混合气体中的H2S、H2O,以获得第一过滤气体;
第二吸附单元,所述第二吸附单元与所述第一吸附单元连通,用于过滤所述第一过滤气体中的CO2、H2O,以获得第二过滤气体;
第三吸附单元,所述第三吸附单元与所述第二吸附单元连通,用于过滤所述第二过滤气体中的H2O,以获得超纯氨气;
分析单元,所述分析单元分别与所述第一吸附单元、所述第二吸附单元、所述第三吸附单元连通,用于对经过所述第一吸附单元过滤的第一过滤气体进行分析、用于对经过所述第二吸附单元过滤的第二过滤气体进行分析、还用于对经过所述第三吸附单元过滤的超纯氨气进行分析;
冷凝回流单元,所述冷凝回流单元分别与所述第一吸附单元、所述第二吸附单元、所述第三吸附单元、所述分析单元连通,在所述分析单元所检测的第一过滤气体、第二过滤气体、超纯氨气纯度不达标的情况下将第一过滤气体、第二过滤气体、超纯氨气冷凝回流至所述第一吸附单元、所述第二吸附单元、所述第三吸附单元;
加热单元,所述加热单元设置于所述第一吸附单元、所述第二吸附单元、所述第三吸附单元,用于在所述第一吸附单元、所述第二吸附单元、所述第三吸附单元内的药剂与混合气体中的H2S、CO2、H2O反应过程中进行加热;
第一气体输出单元,所述第一气体输出单元与所述第三吸附单元连通,用于将经过所述第一吸附单元、所述第二吸附单元、所述第三吸附单元过滤的混合气体输出;
第二气体输出单元,所述第二气体输出单元分别与所述第一吸附单元、所述第二吸附单元、所述第三吸附单元连通,用于输出混合气体中的H2S、CO2、H2O;
吹扫单元,所述吹扫单元分别与所述第一吸附单元、所述第二吸附单元、所述第三吸附单元连通,用于对所述第一吸附单元、所述第二吸附单元、所述第三吸附单元的杂质进行吹扫;
其中,所述加热单元包括:
第一加热元件,所述第一加热元件设置于所述第一吸附单元,用于在所述第一吸附单元内的药剂与混合气体中的H2S、H2O的反应过程中进行加热;
第二加热元件,所述第二加热元件设置于所述第二吸附单元,用于在所述第二吸附单元内的药剂与第一过滤气体中的CO2、H2O的反应过程中进行加热;
第三加热元件,所述第三加热元件设置于所述第三吸附单元,用于在所述第三吸附单元内的药剂与第二过滤气体中的H2O的反应过程中进行加热;和/或
所述加热单元包括:
第四加热元件,所述第四加热元件设置于所述第一吸附单元,用于在吹扫单元对所述第一吸附单元进行吹扫过程中对第一吹扫气体进行加热;
第五加热元件,所述第五加热元件设置于所述第二吸附单元,用于在吹扫单元对所述第二吸附单元进行吹扫过程中对第一吹扫气体进行加热;
第六加热元件,所述第六加热元件设置于所述第三吸附单元,用于在吹扫单元对所述第三吸附单元进行吹扫过程中对第一吹扫气体进行加热;
其中,所述吹扫单元包括:
第二气体供应元件,所述第二气体供应元件与所述第一吸附单元、所述第二吸附单元、所述第三吸附单元连通并位于所述第二气体输出单元的上游,用于供应第一吹扫气体;
第三气体供应元件,所述第三气体供应元件与所述第二吸附单元、所述第三吸附单元连通,用于供应第二吹扫气体;
过滤单元,所述过滤单元设置于所述第三吸附单元与所述第一气体输出单元之间,并分别与所述第三吸附单元、所述第一气体输出单元、所述第二气体输出单元、所述吹扫单元连通,用于过滤超纯氨气中的颗粒;
所述冷凝回流单元包括:
冷凝元件,所述冷凝元件分别与所述第一吸附单元、所述第二吸附单元、所述第三吸附单元、所述分析单元连通,用于在所述分析单元所检测的第一过滤气体、第二过滤气体、超纯氨气纯度不达标的情况下对第一过滤气体、第二过滤气体、超纯氨气冷凝;
蒸发元件,所述蒸发元件与所述冷凝元件连通,用于将冷凝后的第一过滤气体、第二过滤气体、超纯氨气加热得到回流气体;
回流元件,所述回流元件分别与所述蒸发元件、所述第一吸附单元、所述第二吸附单元、所述第三吸附单元连通,用于将回流气体传输至所述第一吸附单元、所述第二吸附单元、所述第三吸附单元。
2.根据权利要求1所述的吸附过滤装置,其特征在于,所述第一吸附单元包括:
至少一第一缓冲元件,所述第一缓冲元件分别与所述气体供应单元、所述吹扫单元连通,用于获取所述气体供应单元输入的混合气体;
至少一第一吸附元件,所述第一吸附元件分别与所述第一缓冲元件、所述第二吸附单元、所述分析单元、所述第二气体输出单元连通,并设置有所述加热单元,用于过滤所述第一缓冲元件输入的混合气体的H2S、H2O,以获得第一过滤气体;和/或
所述第二吸附单元包括:
至少一第二缓冲元件,所述第二缓冲元件与所述第一吸附单元、所述吹扫单元连通,用于获取经所述第一吸附单元过滤的第一过滤气体;
至少一第二吸附元件,所述第二吸附元件分别与所述第二缓冲元件、所述第三吸附单元、所述分析单元、所述第二气体输出单元连通,并设置有所述加热单元,用于过滤所述第二缓冲元件输入的所述第一过滤气体的CO2、H2O,以获得第二过滤气体;和/或
所述第三吸附单元包括:
至少一第三缓冲元件,所述第三缓冲元件与所述第二吸附单元、所述吹扫单元连通,用于获取经所述第二吸附单元过滤的第二过滤气体;
至少一第三吸附元件,所述第三吸附元件分别与所述第三缓冲元件、所述第一气体输出单元、所述分析单元、所述第二气体输出单元连通,并设置有所述加热单元,用于过滤所述第三缓冲元件输入的所述第二过滤气体的H2O,以获得超纯氨气。
3.根据权利要求2所述的吸附过滤装置,其特征在于,所述第一吸附单元还包括:
第一旁通元件,所述第一旁通元件设置于两个相邻的所述第一吸附元件之间,并将两个所述第一吸附元件连通;和/或
所述第二吸附单元还包括:
第二旁通元件,所述第二旁通元件设置于两个相邻的所述第二吸附元件之间,并将两个所述第二吸附元件连通;和/或
所述第三吸附单元还包括:
第三旁通元件,所述第三旁通元件设置于两个相邻的所述第三吸附元件之间,并将两个所述第三吸附元件连通。
4.根据权利要求2或3所述的吸附过滤装置,其特征在于,所述第一吸附单元还包括:
第一压力监测元件,所述第一压力监测元件设置于与所述第一吸附单元连通的管路,用于监测压力;
第一泄压元件,所述第一泄压元件设置于与所述第一吸附单元连通的管路,用于在所述第一压力监测元件所监测的压力值超过预设阈值的情况下进行泄压;和/或
所述第二吸附单元还包括:
第二压力监测元件,所述第二压力监测元件设置于与所述第二吸附单元连通的管路,用于监测压力;
第二泄压元件,所述第二泄压元件设置于与所述第二吸附单元连通的管路上,用于在所述第二压力监测元件所监测的压力值超过预设阈值的情况下进行泄压;和/或
所述第三吸附单元还包括:
第三压力监测元件,所述第三压力监测元件设置于与所述第三吸附单元连通的管路,用于监测压力;
第三泄压元件,所述第三泄压元件设置于与所述第三吸附单元连通的管路,用于在所述第三压力监测元件所监测的压力值超过预设阈值的情况下进行泄压。
5.根据权利要求1所述的吸附过滤装置,其特征在于,所述分析单元包括:
分析元件,所述分析元件与所述第一吸附单元、所述第二吸附单元、所述第三吸附单元连通,用于对经过所述第一吸附单元过滤的第一过滤气体进行分析、用于对经过所述第二吸附单元过滤的第二过滤气体进行分析、还用于对经过所述第三吸附单元过滤的超纯氨气进行分析。
6.根据权利要求1所述的吸附过滤装置,其特征在于,所述气体供应单元包括:
第一气体供应元件,所述第一气体供应元件与所述第一吸附单元连通,用于向所述第一吸附单元输入混合气体;和/或
所述第一气体输出单元包括:
第一气体输出元件,所述第一气体输出元件与所述第三吸附单元连通,用于将超纯氨气输出;和/或
所述第二气体输出单元包括:
第二气体输出元件,所述第二气体输出元件与所述第一吸附单元连通,用于输出混合气体中的H2S、H2O;
第三气体输出元件,所述第三气体输出元件与所述第二吸附单元、所述第三吸附单元连通,用于输出混合气体中的CO2、H2O。
7.一种吸附过滤方法,用于制备超纯氨气,应用于如权利要求1~6任一所述的吸附过滤装置。
8.一种半导体工艺系统,其特征在于,包括:
如权利要求1~6任一所述的吸附过滤装置。
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