CN201971640U - 惰性气体回收装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种惰性气体回收装置，其可以在降低氩气净化时成本的同时，提高所回收的氩气中一氧化碳去除率。本实用新型的惰性气体回收装置具有：第一去除单元(10)，其对从拉晶装置回收的惰性气体中的固相成分去除；空气导入单元(20)，其向通过第一去除单元后的惰性气体中导入空气；第二去除单元(30)，其对导入了空气的惰性气体中含有的固相成分去除；反应单元(40)，其向通过第二去除单元后的惰性气体中至少导入氢气并进行反应；第三去除单元(50)，其将通过反应单元后的惰性气体中的水分去除；以及第四去除单元(60)，其对通过水分去除单元后的惰性气体净化，去除惰性气体中含有的氮气、一氧化碳气体、二氧化碳气体、氢气以及氧气。

Description

惰性气体回收装置
技术领域
本实用新型涉及一种对拉晶装置中所使用的惰性气体进行回收并进行净化，以进行再利用的惰性气体回收装置。
背景技术
由于拉晶装置中所使用的氩气等惰性气体价格高，因此提出了很多对使用后的惰性气体进行回收并进行净化，以进行再利用的惰性气体回收装置。
在专利文献1中，公开了一种单晶体拉晶用惰性气体回收装置，其具有：液封式真空泵，其利用水来去除惰性气体中的杂质；以及净化单元，其以PSA方式及催化剂方式来净化惰性气体。
在专利文献2中，公开了一种具有利用深冷分离来精馏不纯氩气的精馏单元的氩气回收净化装置。
此外，在专利文献3中，公开了一种氩气净化装置，其包括：第1处理槽，其用于实施使一氧化碳与氧反应而生成二氧化碳的第1处理；以及第2处理槽，其用于在所述第1处理后，实施使氢和氧反应而生成水的第2处理。
专利文献1：日本特开平4-89387号公报
专利文献2：日本特开平9-72656号公报
专利文献3：日本特平2010-180067公报
实用新型内容
但是，专利文献1、2中所记载的装置，通过利用PSA方式的净化单元或利用深冷分离的精馏单元来去除氩气中含有的一氧化碳(CO)，但仅仅使用所述净化单元或精馏单元，其去除率存在极限。
此外，专利文献3中所记载的装置在PSA类的基础上，还具有所述第1、2处理槽，因此，能够提高氩气中的一氧化碳的去除率。但是，在本装置的场合下，由于需要向第1处理槽内导入大量的纯氧，所以存在氩气净化时的成本增加的问题。
本实用新型就是为了解决上述技术的课题而提出的，其目的在于提供一种惰性气体回收装置，其可以在降低氩气等惰性气体净化时的成本的同时，提高针对所回收的氩气等惰性气体中一氧化碳的去除率。
本实用新型所涉及的惰性气体回收装置的特征在于，具有：第一固相成分去除单元，其对从拉晶装置回收到的惰性气体中的固相成分进行去除；空气导入单元，其向通过所述第一固相成分去除单元后的惰性气体中导入空气；第二固相成分去除单元，其对导入了所述空气的惰性气体中所含有的固相成分进行去除；反应单元，其向通过所述第二固相成分去除单元后的惰性气体中至少导入氢气并使它们进行反应，由此，对所述惰性气体中所含有的一氧化碳进行氧化而生成二氧化碳和水；水分去除单元，其将通过所述反应单元后的惰性气体中的水分进行去除；以及气相成分去除单元，其对通过所述水分去除单元后的惰性气体进行净化，去除惰性气体中含有的气相成分即氮气、一氧化碳气体、二氧化碳气体、氢气以及氧气。
优选所述反应单元对通过所述第二固相成分去除单元后的惰性气体中的氧浓度进行测定，根据所述氧浓度的测定结果而新导入氧气，进行所述反应。
发明的效果
根据本实用新型，提供一种惰性气体回收装置，其可以在降低氩气等惰性气体净化时的成本的同时，提高针对所回收的氩气等惰性气体中一氧化碳的去除率。
附图说明
图1是本实用新型的第一实施方式所涉及的惰性气体回收装置的系统图。
图2是本实用新型的第二实施方式所涉及的惰性气体回收装置的系统图。
图3是本实用新型的第三实施方式所涉及的惰性气体回收装置的系统图。
图4是本实用新型的第四实施方式所涉及的惰性气体回收装置的系统图。
具体实施方式
下面，参照附图，对本实用新型所涉及的惰性气体回收装置的实施方式进行详细说明。
(第一实施方式)
图1是本实用新型的第一实施方式所涉及的惰性气体回收装置的系统图。
如图1所示，本实施方式所涉及的惰性气体回收装置1A的特征在于，具有第一固相成分去除单元10(以下称为第一去除单元10)、空气导入单元20、第二固相成分去除单元30(以下称为第二去除单元30)、反应单元40、水分去除单元50(以下称为第三去除单元50)和气相成分去除单元60(以下称为第四去除单元60)。
第一去除单元10对从拉晶装置5回收到的惰性气体中的固相成分进行去除。
具体而言，所述第一去除单元10构成为具有液封式真空泵12，其从拉晶装置5中对惰性气体进行真空吸收而进行回收，并且利用水来去除所述回收后的惰性气体中的固相成分。
空气导入单元20向通过所述第一去除单元10后的惰性气体中导入空气。
具体而言，所述空气导入单元20构成为具有空气导入部(例如导入阀)22，该空气导入部22通过手动或电磁操作而进行空气吹送，向惰性气体中导入空气。
利用所述空气导入单元20导入了空气的惰性气体，暂时收容于贮气罐(gas holder)25中，由压缩器Pm从贮气罐25抽吸平均的气体量，向第二去除单元30输送。
第二去除单元30对导入了所述空气的惰性气体中含有的固相成分进行去除。
具体而言，第二去除单元30构成为下述构造，即，并排配置对空气中含有的相对较大的粉尘等进行去除的周知的过滤器30A、30B，并且串行配置对与上述粉尘相比相对较小的粉尘等进行去除的周知的过滤器30C。
通过所述第二去除单元30后的惰性气体，由鼓风机35进行加热后，输送至反应单元40。
反应单元40向通过所述第二去除单元30后的惰性气体中至少导入氢气并使它们进行反应，由此，对所述惰性气体中含有的一氧化碳进行氧化而生成二氧化碳和水。
具体而言，所述反应单元40构成为具有反应塔44，该反应塔44导入空气并暂时收容通过第二去除单元30后的惰性气体，并且通过氢气导入部(例如氢气高压储气瓶(Bombe))42导入氢气，从而进行反应。
优选所述反应单元40对通过所述第二去除单元30后的惰性气体中的氧浓度进行测定，根据所述氧浓度的测定结果而新导入氧气，进行所述反应。
具体而言，优选所述反应单元40还具有：氧浓度测定部(例如氧浓度计)46，其对通过所述第二去除单元30后的惰性气体中的氧浓度进行测定；以及氧气导入部(例如氧气高压储气瓶)48，其向测定了所述氧浓度的惰性气体中导入氧气。
例如，在已净化的惰性气体中残存有一氧化碳的情况下，对于从空气导入单元20导入的空气中所含有的氧气量，无法应对利用反应塔44进行的去除。因此，通过利用氧浓度测定部46对进入反应塔44之前的惰性气体中的氧浓度进行测定，在是判断为氧浓度较低(一氧化碳的去除率小)的氧气量的情况下，从氧气导入部48新导入氧气，由此，可以可靠地去除一氧化碳。
第三去除单元50将通过所述反应单元40后的惰性气体中的水分进行去除。
具体而言，第三去除单元50构成为具有并列配置的多个脱湿塔50A、50B，其用于将通过所述反应单元40后的惰性气体进行脱湿。
第四去除单元60对通过所述第三去除单元50后的惰性气体进行净化，去除惰性气体中含有的气相成分即氮气、一氧化碳气体、二氧化碳气体、氢气以及氧气。
具体而言，所述第四去除单元60构成为具有：PSA方式净化单元63，其对通过所述第三去除单元50后的惰性气体以PSA方式进行净化，去除氮气、一氧化碳气体以及二氧化碳气体；以及催化剂方式净化单元67，其以催化剂方式对通过PSA方式净化单元63后的惰性气体进行净化，将氢气和氧气从惰性气体中分离而进行净化。PSA方式净化单元63例如由并列配置的多个PSA净化装置63A、63B、63C、63D构成。催化剂方式净化单元67例如由并列配置的多个催化剂净化装置67A、67B构成。
通过所述第四去除单元60后的惰性气体在通过末尾过滤器73后，被回收到缓冲罐75中，通过从惰性气体供给部(例如惰性气体高压储气瓶)77向缓冲罐75供给纯氩，从而将回收到所述缓冲罐75中的惰性气体向拉晶装置5供给以进行再利用。
另外，在所述第三去除单元50与所述第四去除单元60之间，设置有惰性气体导入量调整部80，其对向所述第四去除单元60导入的惰性气体的导入量进行调整。
惰性其他导入量调整部80具有暂时收容无法进入所述第四去除单元60中的惰性气体的排气罐85。收容在排气罐85中的惰性气体被进行空气净化，然后混合在通过所述第一去除单元10后的惰性气体中，再次在回收装置内进行循环并净化。
根据本实用新型所涉及的惰性气体回收装置，由于具有如上所述的结构，所以无需导入大量的纯氧，可以降低氩气等惰性气体净化时的成本。另外，因为具有反应单元40和第四去除单元60，所以可以提高所回收的惰性气体中的一氧化碳的去除率。
(第二实施方式)
图2是本实用新型的第二实施方式所涉及的惰性气体回收装置的系统图。
本实施方式所涉及的惰性气体回收装置1B具有将图1所示的第四去除单元60替换为第四去除单元90的构造。其他构造由于与第一实施方式相同，所以省略说明。
如图2所示，本实施方式所涉及的惰性气体回收装置1B中的第四去除单元90，其特征在于为深冷分离单元，其对通过所述第三去除单元50后的惰性气体进行冷却并精馏分离，由此，去除惰性气体中所含有的低沸点成分(氮气、一氧化碳、二氧化碳、氢气以及氧气)。
具体而言，第四去除单元90具有：热交换器93，其对通过所述第三去除单元50后的惰性气体进行冷却；以及精馏塔95，其利用深冷分离作用，对冷却后的惰性气体，将惰性气体中的低沸点成分进行分离。由精馏塔95分离出低沸点成分后的氩气通过所述第三去除单元50，在热交换器93内与通过精馏塔95之前的氩气进行热交换，成为常温，向末尾过滤器73流动。
本实施方式所涉及的惰性气体回收装置1B由于具有如上述所示的结构，所以可以得到与第一实施方式相同的效果。
(第三实施方式)
图3是本实用新型的第三实施方式所涉及的惰性气体回收装置的系统图。
本实施方式所涉及的惰性气体回收装置1C具有将图1所示的第一去除单元10替换成第一去除单元10A的构造。其他构造由于与第一实施方式相同，因而省略说明。
如图3所示，本实施方式所涉及的惰性气体回收装置1C中的第一去除单元10A的特征在于，构成为具有：真空油泵12A，其从拉晶装置5中对惰性气体进行真空吸收而进行回收；油分离器15，其将通过真空油泵12A回收到的惰性气体中所含有的油成分从惰性气体中分离；以及活性碳过滤器17，其对通过油分离器15后的惰性气体中所含有的固相成分进行去除。
本实施方式所涉及的惰性气体回收装置1C由于具有如上述所示的结构，所以可以得到与第一实施方式相同的效果。
(第四实施方式)
图4是本实用新型的第四实施方式所涉及的惰性气体回收装置的系统图。
本实施方式所涉及的惰性气体回收装置1D具有将图2所示的第一去除单元10替换成第一去除单元10A的构造。其他构造由于与第二实施方式相同，另外，第一去除单元10A与在第三实施方式中所说明的结构相同，因而省略说明。
本实施方式所涉及的惰性气体回收净化袋置1D由于具有如上述所示的结构，所以可以得到与第二实施方式相同的效果。
下面，基于实施例，进一步具体说明本实用新型，本实用新型并不由下述实施例进行限定解释。
(实施例)
使用图1至图4所示的惰性气体回收装置1A、1B、1C、1D，利用拉晶装置5将各自直径为200mm的太阳电池用硅结晶块进行拉晶，对拉晶时所使用的使用完的惰性气体(氩气)进行回收并净化。
此时，在拉晶开始后，以30分钟为单位，对各个惰性气体回收装置内的定点位置A、B中的除氩气以外的杂质浓度(ppm)进行多次测定。
本实施例中的测定结果在表1中示出。
【表1】
Figure BSA00000420549100091
根据表1可知，对于图1至图4的惰性气体回收装置的任意一个，都可以净化出完全去除了一氧化碳的惰性气体，此外，即使利用空气导入单元20向惰性气体中导入空气，也可以净化出去除了空气中含有的氮气的惰性气体。

Claims (2)

1.一种惰性气体回收装置，其特征在于，具有：
第一固相成分去除单元，其对从拉晶装置回收到的惰性气体中的固相成分进行去除；
空气导入单元，其向通过所述第一固相成分去除单元后的惰性气体中导入空气；
第二固相成分去除单元，其对导入了所述空气的惰性气体中所含有的固相成分进行去除；
反应单元，其向通过所述第二固相成分去除单元后的惰性气体中至少导入氢气并使它们进行反应，由此，对所述惰性气体中所含有的一氧化碳进行氧化而生成二氧化碳和水；
水分去除单元，其将通过所述反应单元后的惰性气体中的水分进行去除；以及
气相成分去除单元，其对通过所述水分去除单元后的惰性气体进行净化，去除惰性气体中含有的气相成分即氮气、一氧化碳气体、二氧化碳气体、氢气以及氧气。
2.根据权利要求1所述的惰性气体回收装置，其特征在于，
所述反应单元对通过所述第二固相成分去除单元后的惰性气体中的氧浓度进行测定，根据所述氧浓度的测定结果而新导入氧气，进行所述反应。
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