CN201694842U

CN201694842U - 高纯度氩深度纯化装置

Info

Publication number: CN201694842U
Application number: CN2010202428849U
Authority: CN
Inventors: 刘宏; 曹素英
Original assignee: HARBIN LIMING GAS CO Ltd
Current assignee: HARBIN LIMING GAS CO Ltd
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2020-06-30

Abstract

高纯度氩深度纯化装置，它涉及一种高纯度氩纯化装置。它解决现有的氩气纯化装置无法一次获得高纯度氩气，氩气提纯效率较低的问题。它的脱氧干燥床的进气口是原料氩气的进气口，其出气口与热交换器的一号进气口连通，热交换器的一号出气口与吸附剂吸附床的进气口连通，吸附剂吸附床的出气口与热交换器的二号进气口连通，所述热交换器的二号出气口与一号水冷却器的进气口连通，所述一号水冷却器的出气口与过滤器的进气口连通，所述过滤器的出气口是高纯度氩气的出气口。本实用新型用于获得高纯度氩气场合。

Description

高纯度氩深度纯化装置

技术领域

本实用新型涉及一种高纯度氩纯化装置。

背景技术

目前，针对氩气的纯化主要使用锆铝16吸气剂及5A分子筛等作为净化剂，应用此种净化剂设计的纯化装置，一般不能一次性将氩气纯化到99.9999%，并且其工作温度高，不能满足科学研究、实验、以及微电子行业的要求。

发明内容

本实用新型是为了解决现有的氩气纯化装置无法一次获得高纯度氩气，氩气提纯效率较低的问题，从而提出一种高纯度氩深度纯化装置。

高纯度氩深度纯化装置，它包括脱氧干燥床R1、热交换器E1、吸附剂吸附床R2、一号水冷却器E2和过滤器G1，脱氧干燥床R1的进气口是原料氩气的进气口，所述脱氧干燥床R1的出气口与热交换器E1的一号进气口连通，所述热交换器E1的一号出气口与吸附剂吸附床R2的进气口连通，所述吸附剂吸附床R2的出气口与热交换器E1的二号进气口连通，所述热交换器E1的二号出气口与一号水冷却器E2的进气口连通，所述一号水冷却器E2的出气口与过滤器G1的进气口连通，所述过滤器G1的出气口是高纯度氩气的出气口。

有益效果：本实用新型能够一次脱除氢、总烃、一氧化碳、二氧化碳、氧气、水、氮气等杂质，获得高纯度氩气，氩气提纯效率高，并且获得的氩气的纯度可达99.9999%以上。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1说明本具体实施方式，高纯度氩深度纯化装置，它包括脱氧干燥床R1、热交换器E1、吸附剂吸附床R2、一号水冷却器E2和过滤器G1，脱氧干燥床R1的进气口是原料氩气的进气口，所述脱氧干燥床R1的出气口与热交换器E1的一号进气口连通，所述热交换器E1的一号出气口与吸附剂吸附床R2的进气口连通，所述吸附剂吸附床R2的出气口与热交换器E1的二号进气口连通，所述热交换器E1的二号出气口与一号水冷却器E2的进气口连通，所述一号水冷却器E2的出气口与过滤器G1的进气口连通，所述过滤器G1的出气口是高纯度氩气的出气口。

本实施方式的装置是利用过度金属间化合物能够和被纯化气体中的杂质起反应，将杂质由气态转变为固态化合物，从而使氩气得到纯化。基本的过程的原理是：

首先将气体脱氧干燥处理，初步去除气体中的氧、水和二氧化碳，具体反应原理如下：

深度除氧和水、二氧化碳，在吸附剂吸附床R2内完成，常温下工作，加热再生，再生温度为300℃，再生气体由氩气和适量的氢气组成。

经过脱氧干燥处理后进一步纯化处理，利用吸附剂吸附床R2进一步吸附氧气、二氧化碳、一氧化碳、氮气等，其原理是：过渡金属间化合物和氩气中杂质气体反应生成固态化合物，因此达到除杂质的目的。吸附反应原理如下：

式中X代表金属吸附剂。

此处理技术及装置净化结果如下：

由此可见，本使用新型的氩气提纯纯度高，同时其工作温度也较低，可以充分满足科学研究、实验、以及微电子行业的需求。

具体实施方式二、本具体实施方式与具体实施方式一所述的高纯度氩深度纯化装置的区别在于，它还包括二号水冷却器E3，所述二号水冷却器E3的进气口与脱氧干燥床R1的出气口连通，所述二号水冷却器E3的出气口是废气排放口；所述二号水冷却器E3的入水口与一号水冷却器E2的出水口连通，E3的出气口为废气排放口，所述E3的出气口处设置废气通过或截止阀门F05。

具体实施方式三、本具体实施方式与具体实施方式一或二所述的高纯度氩深度纯化装置的区别在于，它还包括原料氩气通过或截止阀门F01和六号阀门F06，在脱氧干燥床R1的进气口处设置原料氩气通过或截止阀门F01，在热交换器E1的一号进气口处设置六号阀门F06。

具体实施方式四、本具体实施方式与具体实施方式三所述的高纯度氩深度纯化装置的区别在于，它还包括氢气通过或截止阀门F04，在脱氧干燥床R1的进气口处还设置氢气通过或截止阀门F04。

本实施方式中，氢气通过或截止阀门F04与原料氩气通过或截止阀门F01并行设置，互不影响。

具体实施方式五、本具体实施方式与具体实施方式一、二或四所述的高纯度氩深度纯化装置的区别在于，它还包括产品氩气通过或截止阀门F02，在过滤器G1的出气口处设置所述产品氩气通过或截止阀门F02。

具体实施方式六、本具体实施方式与具体实施方式五所述的高纯度氩深度纯化装置的区别在于，它还包括分析用氩气通过或截止阀门F03，在过滤器G1的出气口处还设置分析用氩气通过或截止阀门F03。

本实施方式中分析用氩气通过或截止阀门F03与氩气通过或截止阀门F02并行设置，互不影响。

具体实施方式七、本具体实施方式与具体实施方式一、二、四或六所述的高纯度氩深度纯化装置的区别在于，它还包括一号控温仪B，所述一号控温仪B的温度控制信号输出端与吸附剂吸附床R2的温度控制信号输入端连接。

本实施方式中，一号控温仪B用于控制吸附剂吸附床R2温度。所述一号控温仪B还可以连接显示屏，用于显示实时温度。

具体实施方式八、本具体实施方式与具体实施方式七所述的高纯度氩深度纯化装置的区别在于，它还包括二号控温仪A，所述二号控温仪A的温度控制信号输出端与脱氧干燥床R1的温度控制信号输入端连通。

本实施方式中，二号控温仪A用于控制脱氧干燥床R1温度。所述二号控温仪A还可以连接显示屏，用于显示实时温度。

具体实施方式九、本具体实施方式与具体实施方式一、二、四、六或八所述的高纯度氩深度纯化装置的区别在于，它还包括原料氩气流量计FI01，所述原料氩气流量计FI01设置在脱氧干燥床R1的进气口处。

本实施方式中的原料氩气流量计FI01用于测量脱氧干燥床R1进气口处的气体流量。

具体实施方式十、本具体实施方式与具体实施方式九所述的高纯度氩深度纯化装置的区别在于，它还包括再生氢气流量计FI02，所述再生氢气流量计FI02设置在脱氧干燥床R1的进气口处。

本实施方式中的原料氩气流量计FI02用于测量进入脱氧干燥床R1的氢气流量。

具体实施方式十一、分析用氩气通过或截止阀门F03是气体检验时所利用的阀门。本实施方式中装置的具体工作过程：原料氩气经原料氩气通过或截止阀门F01进入脱氧干燥床R1，初步除去氩气中的氧、水和二氧化碳，经过脱氧干燥气体进入热交换器E1，并将气体温度由室温加热到250℃左右，再进入吸附剂吸附床R2，在吸附剂吸附床R2中加热至350℃左右的温度下，除去气体中的甲烷，一氧化碳、氮及杂质气体，吸附后的气体进入热交换器E1，在一号水冷却器E2中把大部分热量回收，再经过水冷却器E2，使气体温度降到40℃以下，此时，气体纯度达到指标要求，经过滤器和产品气控制阀F02送用使用点。

在脱氧干燥床R1内使用的吸附剂为Cu₂O，再生过程利用氩气和适量的氢气在300℃下还原再生。脱氧干燥床吸附饱和失效后，进行再生活化处理步骤如下：关闭脱氧干燥床R1与吸附剂吸附床之间的阀门F06，完全打开阀门F05和分析用氩气通过或截止阀门F03，分别用原料氩气通过或截止阀门F01和氢气通过或截止阀门F04调节再生气体氩气和氢气的进气量。调节二号控温仪A的控制温度为300℃，直到温度升至300℃保持10小时，就可以关闭分析用氩气通过或截止阀门F03，调节二号控温仪A的控制温度为0℃，继续用氩气吹扫容器中的氢气并冷却吸附床直到常温，然后关闭阀门F05直至压力升高到工作压力即可使用。

吸附剂吸附床R2中使用的吸附剂为锆钒铁（G），是不可再生吸附剂，在600-650℃中活化8小时，经一次活化后，每次使用时只要将温度升到使用温度范围内即可使用，不需再活化。当使用较长时间后，效果降低时，可再升温到600-650℃进行活化，以便能恢复一定的吸附能力。吸附剂锆钒铁的吸气性能见表1：

表1

激活条件见表2：

表2

惰性气体提纯结果见表3：

表3

Claims

1.高纯度氩深度纯化装置，其特征是：它包括脱氧干燥床（R1）、热交换器（E1）、吸附剂吸附床（R2）、一号水冷却器（E2）和过滤器（G1），脱氧干燥床（R1）的进气口是原料氩气的进气口，所述脱氧干燥床（R1）的出气口与热交换器（E1）的一号进气口连通，所述热交换器（E1）的一号出气口与吸附剂吸附床（R2）的进气口连通，所述吸附剂吸附床（R2）的出气口与热交换器（E1）的二号进气口连通，所述热交换器（E1）的二号出气口与一号水冷却器（E2）的进气口连通，所述一号水冷却器（E2）的出气口与过滤器（G1）的进气口连通，所述过滤器（G1）的出气口是高纯度氩气的出气口。

2.根据权利要求1所述的高纯度氩深度纯化装置，其特征在于它还包括二号水冷却器（E3），所述二号水冷却器（E3）的进气口与脱氧干燥床（R1）的出气口连通，所述二号水冷却器（E3）的出气口是废气排放口；所述二号水冷却器（E3）的入水口与一号水冷却器（E2）的出水口连通。

3.根据权利要求1或2所述的高纯度氩深度纯化装置，其特征在于它还包括原料氩气通过或截止阀门（F01）和六号阀门（F06），在脱氧干燥床（R1）的进气口处设置原料氩气通过或截止阀门（F01），在热交换器（E1）的一号进气口处设置六号阀门（F06）。

4.根据权利要求3所述的高纯度氩深度纯化装置，其特征在于它还包括氢气通过或截止阀门（F04），在脱氧干燥床（R1）的进气口处还设置氢气通过或截止阀门（F04）。

5.根据权利要求1、2或4所述的高纯度氩深度纯化装置，其特征在于它还包括产品氩气通过或截止阀门（F02），在过滤器（G1）的出气口处设置所述产品氩气通过或截止阀门（F02）。

6. 根据权利要求5所述的高纯度氩深度纯化装置，其特征在于它还包括分析用氩气通过或截止阀门（F03），在过滤器（G1）的出气口处还设置分析用氩气通过或截止阀门（F03）。

7.根据权利要求1、2、4或6所述的高纯度氩深度纯化装置，其特征在于它还包括一号控温仪（B），所述一号控温仪（B）的温度控制信号输出端与吸附剂吸附床（R2）的温度控制信号输入端连接。

8.根据权利要求7所述的高纯度氩深度纯化装置，其特征在于它还包括二号控温仪（A），所述二号控温仪（A）的温度控制信号输出端与脱氧干燥床（R1）的温度控制信号输入端连通。

9.根据权利要求1、2、4、6或8所述的高纯度氩深度纯化装置，其特征在于它还包括原料氩气流量计（FI01），所述原料氩气流量计（FI01）设置在脱氧干燥床（R1）的进气口处。

10.根据权利要求9所述的高纯度氩深度纯化装置，其特征在于它还包括再生氢气流量计（FI02），所述再生氢气流量计（FI02）设置在脱氧干燥床（R1）的进气口处。