CN205709899U - 一种氨气纯化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氨气纯化装置，包括氨槽、电加热汽化器、活性炭过滤器、尘埃过滤器、氨蒸馏塔、除氧干燥器、缓冲罐和用于输送氨气的氨气管道，所述电加热汽化器设置有两套相互独立的加热盘管，其中一套加热盘管一分别与氨槽出料口一和出料口一组成闭环回路，氨槽顶部设置有出气口，所述出气口与活性炭过滤器入口连接，活性炭过滤器的出口处与尘埃过滤器入口连接，尘埃过滤器的出口处与另一套加热盘管二连接，加热盘管二的出口与氨蒸馏塔的入口连接，氨蒸馏塔的出口与除氧干燥器的入口连接，除氧干燥器的出口与缓冲罐的入口连接。该实用新型可以连续稳定地生产高纯氨产品。

Description

一种氨气纯化装置

技术领域

本实用新型涉及氨气生产装置领域，具体涉及一种氨气纯化装置。

背景技术

高纯氨(99.999％)是半导体技术发展引发的必然需求产品。应用领域包括半导体照明、液晶显示、太阳能电池以及大规模集成电路制造。生产高纯氨的基本原理是是以工业一等品液氨为原料，利用各种纯化净化手段生产高纯氨。采用的纯化方法视工业氨中所含杂质的种类、数量、性质和其最终所要达到的纯度而定。一般氨中杂质的种类和数量主要有：油份、烃类、H20、02、Ar、N2、H2、CO和CO2等。

目前高纯氨的生产通常采用精馏法对氨气进行提纯，但是这种方法很难将氨气提纯到很高的纯度，或者说即使可以提纯到很高的纯度也会付出很高昂的成本，原因是氨与水相溶性太好了。

因此，提供一种可靠的纯化设备是本领域需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题：提供一种高纯度的氨气纯化装置，降低高纯氨的制造成本。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种氨气纯化装置，包括氨槽、电加热汽化器、活性炭过滤器、尘埃过滤器、氨蒸馏塔、除氧干燥器、缓冲罐和用于输送氨气的氨气管道，所述电加热汽化器设置有两套相互独立的加热盘管，其中一套加热盘管一分别与氨槽出料口一和出料口一组成闭环回路，氨槽顶部设置有出气口，所述出气口与活性炭过滤器入口连接，活性炭过滤器的出口处与尘埃过滤器入口连接，尘埃过滤器的出口处与另一套加热盘管二连接，加热盘管二的出口与氨蒸馏塔的入口连接，氨蒸馏塔的 出口与除氧干燥器的入口连接，除氧干燥器的出口与缓冲罐的入口连接。

优选的，所述加热盘管一和所述加热盘管二在电加热汽化器内部呈螺旋形盘管分布。

优选的，位于电加热汽化器表面加防爆接线罩。

优选的，所述氨蒸馏塔塔顶部设有塔顶冷凝器，塔底设有再沸器，塔体内装有波纹填料。

优选的，所述除氧干燥器的塔体设计成分层套筒结构使得氨气形成M型线路在塔体运行。

通过上述技术方案，本实用新型提供的一种氨气纯化装置，其有益效果是：采用吸附、精馏、超滤组合纯化技术,更易于进行大流量高纯氨纯化处理；采用具有创新性的工艺过程和操作条件,对吸附剂再生技术进行改进。吸附剂再生完成后,采用特殊反吹技术,作为下一吸附周期的过渡,使吸附剂恢复到最高活性,可以连续稳定地生产高纯氨产品。

附图说明

图1为本实用新型实施例所公开的一种氨气纯化装置的结构示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

1.氨槽 2.电加热汽化器 3.活性炭过滤器 4.尘埃过滤器 5.氨蒸馏塔 6.除氧干燥器 7.缓冲罐。

具体实施方式

如图1所示，一种氨气纯化装置，包括氨槽1、电加热汽化器2、活性炭过滤器3、尘埃过滤器4、氨蒸馏塔5、除氧干燥器6、缓冲罐7和用于输送氨气的氨气管道，所述电加热汽化器2设置有两套相互独立的加热盘管，其中一套加热盘管一分别与氨槽1出料口一和出料口一组成闭环回路，氨槽1顶部设置有出气口，所述出气口与活性炭 过滤器3入口连接，活性炭过滤器3的出口处与尘埃过滤器4入口连接，尘埃过滤器4的出口处与另一套加热盘管二连接，加热盘管二的出口与氨蒸馏塔5的入口连接，氨蒸馏塔5的出口与除氧干燥器6的入口连接，除氧干燥器6的出口与缓冲罐7的入口连接。具体的工艺流程如下：

一级氨被送到氨槽1，氨槽1里的液氨通过重力作用流向电加热汽化器2，控制电加热汽化器2水浴的温度给液氨加热，液氨汽化后又返回氨槽1给氨槽增压，保证系统有恒定的压力，满足工艺要求。增压后的氨气进入活性炭过滤器3，主要脱除油类和有机气体杂质，随后进入尘埃过滤器4以除去氨气中固体颗粒，进而进入电加热汽化器2以保证系统有恒定的操作压力，随后进入氨蒸馏塔5以除去氨气中的低沸点气体，随后通过减压进入除氧干燥器6以除去氨气中的微量水分，最后进入缓冲罐储7存以备用户使用。

此氨用电加热汽化器主要利用特制高效率电加热器加热筒体内的水，被加热的水加热紧凑式换热管内的液氨，采用先进的水温控制系统，工作时气化量极其稳定，出口温度可根据实际状况调整。主要流程如下：液氨从进氨口进入电加热汽化器，在电加热汽化器内部进入螺旋型盘管，目的是增加管程表面的传热面积。排污口在底部，在上部装一只溢水口，测温系统采用铂电阻，控温采用温控仪。加热装置使用U型蛔热棒，分布均匀合理，并在表面加防爆接线罩，符合安全规范。

氨蒸馏塔是整个氨气纯化工艺的核心部件，主要是除去氨中的低沸点杂质，如N2、CO、O2、CH4、H2等，氨蒸馏塔设有压力表口、压力变送器口、安全阀口、气氨出口、气氨进口、废气放空口、冷冻水进口、排污口、液位计口等。除油除杂后的氨气进入氨蒸馏塔，氨蒸馏塔顶部设有塔顶冷凝器，塔底设有再沸器，塔体内装有波纹填料，塔底由再沸器供热，在精馏塔中同时多次进行部分汽化、部分冷凝，气液两相在塔内实现传热传质分离。塔顶富集的低沸点组分经放空管连续排出。高纯氨集中于塔内釜底经过再沸器加热可实现气相连续收 集，为后续工艺源源不断提供高纯氨气。

氨气纯化系统装置中的除氧干燥器的设计原理是物理法与化学法相结合的除杂方法。本套设备即在传统的除氧器上进行了创新，在塔体设计的时候进行了分层套筒设计，即目标氨气形成M型线路在塔体运行，先后把氧气和水分一次性除掉，塔体的除氧剂和除水剂也都具有再生功能，在塔体套筒内安装有加热棒，加热吸附剂使其再生，再生时再生气运行方向与正常生产气运行方向刚好相反，既节约了成本，又使设备简约化，同时也简化了工艺。

本实用新型技术方案提供了一种氨气纯化装置，具有如下优势：

纯化技术:对应用于半导体领域的高纯气体纯度要求极高,特别是影响半导体材料生长的氧、水以及其它杂质含量必须达到ppm-ppb级.我们针对原料气体的杂质含量、理化性质,以高效吸附和高效精馏为主要纯化方法，重点选择选择性好、吸附容量大、纯化深度高的新型吸附剂、高性能催化剂，具有吸附和催化两种功能，杂质脱除达到使用要求。本工艺特别宜于规模化生产。

净化技术:为了使高纯超净氨达到预期的纯度和洁净度,对与气体接触的所有设备、容器、管路的材质进行预处理,做到无表面吸附、无表面化学反应、无粒子脱落、无死体积、密封性能好。在净化系统中,选择捕集效率高,孔径小的高效过滤器,极大降低产品中的尘埃粒子,达到产品超纯洁净。

产业化生产技术:采用吸附、精馏、超滤组合纯化技术,更易于进行大流量高纯氨纯化处理；采用具有创新性的工艺过程和操作条件,对吸附剂再生技术进行改进。吸附剂再生完成后,采用特殊反吹技术,作为下一吸附周期的过渡,使吸附剂恢复到最高活性,可以连续稳定地生产高纯氨产品。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种氨气纯化装置，其特征在于，包括氨槽、电加热汽化器、活性炭过滤器、尘埃过滤器、氨蒸馏塔、除氧干燥器、缓冲罐和用于输送氨气的氨气管道，所述电加热汽化器设置有两套相互独立的加热盘管，其中一套加热盘管一分别与氨槽出料口一和出料口一组成闭环回路，氨槽顶部设置有出气口，所述出气口与活性炭过滤器入口连接，活性炭过滤器的出口处与尘埃过滤器入口连接，尘埃过滤器的出口处与另一套加热盘管二连接，加热盘管二的出口与氨蒸馏塔的入口连接，氨蒸馏塔的出口与除氧干燥器的入口连接，除氧干燥器的出口与缓冲罐的入口连接。

2.根据权利要求1所述的一种氨气纯化装置，其特征在于，所述加热盘管一和所述加热盘管二在电加热汽化器内部呈螺旋形盘管分布。

3.根据权利要求1所述的一种氨气纯化装置，其特征在于，位于电加热汽化器表面加防爆接线罩。

4.根据权利要求1所述的一种氨气纯化装置，其特征在于，所述氨蒸馏塔塔顶部设有塔顶冷凝器，塔底设有再沸器，塔体内装有波纹填料。

5.根据权利要求1所述的一种氨气纯化装置，其特征在于，所述除氧干燥器的塔体设计成分层套筒结构使得氨气形成M型线路在塔体运行。