CN206676196U - 一种用于电解法制备nf3的阳极气安全净化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于电解法制备NF3的阳极气安全净化装置，包括水洗塔(3)、泄爆桶(2)、回流桶(7)和泵(8)，水洗塔(3)内设有喷淋装置，水洗塔(3)顶部有阳极气体出口管(4)和N2入口管(10)，水洗塔(3)底部有洗涤液出口管(6)，回流桶(7)顶部连接洗涤液出口管(6)、底部连通泵(8)，泵(8)出口通过洗涤液入口管(5)与水洗塔(3)中上部连通；阳极气体进气管(1)以下倾45°角进入水洗塔(3)底部，同时以90°的折弯分支竖直进入泄爆桶(2)，泄爆桶(2)中上部设有溢流管(9)与洗涤液出口管(6)相通。该装置具有安全、高效、自动化的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及电解法制备NF3的阳极气净化装置，尤其涉及一种安全去除NF3中HF杂质的净化装置。
背景技术
制备NF3的方法主要有化学法和电解法等，目前电解法由于可以获得高纯度和高收率的NF3而受到广泛的应用。采用电解法时，阳极产生NF3，并夹带大量的HF杂质，同时阴极产生H2。为减少HF对阳极后续设备的腐蚀性同时也实现资源的再利用，传统的方法是电槽产生的阳极气体，首先经过水或者碱等洗涤液吸收，达到初级净化的目的。
但是现有技术的净化装置存在安全隐患：1、因工艺或者其他原因，NF3中会混合入H2，NF3属于氧化性气体，与H2混合极易发生爆炸，存在安全隐患。现有技术采取在电槽阴阳极通入N2稀释阳极气体降低爆炸，但是这样会导致电槽阳极气流量增大，电解质携带量增大，容易造成管道粉尘增多，增加阳极管道堵塞频率，且增大净化装置内部静电累积速度。2、H2密度小容易在净化装置顶部富集，增加装置爆炸的危险性，而采用电槽阴阳极吹N2稀释的方法不能消除H2在装置内部富集。3、当含有少量固液杂质阳极气体经过管道进入净化装置时，由于管径突然扩张和装置加工时内部不光滑，且洗涤液是静电的良导体，容易发生静电放电形成火花，而且在高温度和高压力时，更容易诱发爆炸。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于电解法制备NF3的阳极气安全净化装置。
本实用新型的技术方案是：
一种用于电解法制备NF3的阳极气安全净化装置，包括水洗塔3、泄爆桶2、回流桶7和泵8，水洗塔3内设有喷淋装置，水洗塔3顶部有阳极气体出口管4和N2入口管10，水洗塔3底部有洗涤液出口管6，回流桶7顶部连接洗涤液出口管6、底部连通泵8，泵8出口通过洗涤液入口管5与水洗塔3中上部连通；阳极气体进气管1以下倾45°角进入水洗塔3底部，同时以90°的折弯分支竖直进入泄爆桶2，泄爆桶2中上部设有溢流管9与洗涤液出口管6相通。
本实用新型工作原理是：从电槽产生的阳极气体通过管道进入水洗塔，回流桶中装有洗涤液，洗涤液在泵的动力作用下到达水洗塔中上部，洗涤液通过喷头下行，与阳极气体在水洗塔内逆流接触吸收阳极气体中的HF，净化后的阳极气体在水洗塔顶部输出，洗涤液进入回流桶循环使用。泄爆桶中装有水，当水洗塔内压力过大时，水洗塔内气体被压入泄爆桶，阳极气体中夹带的酸性物质，随着阳极气体连续经过，泄爆桶液体酸度逐渐增加，桶内液位升高。泄爆桶中液位过高时，泄爆桶内液体通过溢流管进入回流桶，作为洗涤液进入水洗塔。不仅保证泄爆桶中的液封高度，减少工作量，还实现资源的回收利用。
进一步地，N2入口管10上设有阀门11，可采用DCS系统自动调节阀门11开度。通过DCS自动控制净化装置顶部N2阀门开度。当NF3中杂质H2含量增多时，通过自动调节N2流量进行稀释，一方面不需要增大阴阳极系统的N2流量，另一方面对净化装置进行吹扫避免了H2在净化装置内局部富集。此外，阳极气体进口管与电槽直接相连，当电槽压力为负压时，可通过增大净化装置顶部的N2流量，辅助维持电槽系统内部压力稳定，避免电槽阴极室的H2进入阳极。
进一步地，水洗塔顶部N2管道深入水洗塔内的端头位置在喷淋装置的喷头以下5cm-50cm。一方面避免N2管道在顶部吹扫不彻底，另一方面避免增大阳极气体流量，洗涤阻力增大。
进一步地，在泄爆桶处溢流管入口处增加滤网，避免阳极气体中夹带的电解质，灰尘颗粒等对泵、喷淋装置的损坏。
作为一种改进，洗涤液出口管法兰处安装导电薄膜纸，消除静电。
本实用新型所要提供的是一种安全去除HF杂质的净化装置。在N2入口管路上设计有N2吹扫阀，当NF3中H2含量增多时，避免从电槽处增大N2流量，降低阳极气流量和阳极管道堵塞的频率，同时避免H2在净化装置的局部富集；在净化装置入口前安装泄爆桶，保证净化装置内部压力稳定。
与现有的技术相比，本实用新型优点有：1、减少了阴阳极伴N2量，降低阳极管道堵塞频率及静电累计速度；2、避免净化装置内部H2的富集，并及时释放装置内部静电；3、及时释放净化装置内部压力；4、维持电槽内部压力稳定，避免压力波动使阴极的H2串入阳极，具有安全、高效、自动化的特点。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本实用新型的技术方案。
实施例1
如图1所示，一种用于电解法制备NF3的阳极气安全净化装置，包括水洗塔3、泄爆桶2、回流桶7和泵8，水洗塔内设有喷淋装置，水洗塔3顶部有阳极气体出口管4和N2入口管10，N2入口管10阀门11，采用DCS系统自动调节阀门11开度；水洗塔3底部有洗涤液出口管6，洗涤液出口管6法兰处安装导电薄膜纸；回流桶7顶部连接洗涤液出口管6、底部连通泵8，泵8出口通过洗涤液入口管5与水洗塔3中上部连通；阳极气体进气管1以下倾45°角进入水洗塔3底部，同时以90°的折弯分支竖直进入泄爆桶2，泄爆桶2中上部设有溢流管9与洗涤液出口管6相通。从电槽12阳极室产生的阳极气体，经过阳极气体进气管1进入水洗塔3。泄爆桶2和回流桶7中装软化水。
当水洗塔内部压力升高时，通过泄爆桶进行泄压，保持水洗塔3内部压力稳定。工艺气体流经泄爆桶时，其中夹带的电解质、颗粒会进入泄爆桶，泄爆桶有沉降的功能。当泄爆桶内部液封高度过高时，内部液体通过溢流管，洗涤液出口管进入回流桶。
水洗塔顶部设有N2入口，当阳极气体中杂质H2含量增大时，可通过DCS系统增大阀门的开度，对阳极气体进行稀释，也实现对水洗塔内部的吹扫，避免H2局部富集，增加了净化装置运行时安全性。
阳极气体进气管与电槽直接相连，当电槽内部系统突发为负压时，可通过DCS系统及时增大N2阀门开度，维持电槽内部压力的稳定，避免阴阳极串气。
Claims (5)
1.一种用于电解法制备NF3的阳极气安全净化装置，包括水洗塔(3)、泄爆桶(2)、回流桶(7)和泵(8)，水洗塔(3)内设有喷淋装置，水洗塔(3)顶部有阳极气体出口管(4)和N2入口管(10)，水洗塔(3)底部有洗涤液出口管(6)，回流桶(7)顶部连接洗涤液出口管(6)、底部连通泵(8)，泵(8)出口通过洗涤液入口管(5)与水洗塔(3)中上部连通；阳极气体进气管(1)以下倾45°角进入水洗塔(3)底部，同时以90°的折弯分支竖直进入泄爆桶(2)，泄爆桶(2)中上部设有溢流管(9)与洗涤液出口管(6)相通。
2.根据权利要求1所述的用于电解法制备NF3的阳极气安全净化装置，其特征是：N2入口管(10)上设有阀门(11)，采用DCS系统自动调节阀门(11)开度。
3.根据权利要求1所述的用于电解法制备NF3的阳极气安全净化装置，其特征是：水洗塔顶部N2管道深入水洗塔内的端头位置在喷淋装置的喷头以下5cm-50cm。
4.根据权利要求1所述的用于电解法制备NF3的阳极气安全净化装置，其特征是：在泄爆桶处溢流管入口处设有滤网。
5.根据权利要求1所述的用于电解法制备NF3的阳极气安全净化装置，其特征是：在洗涤液出口管法兰处安装有导电薄膜纸。
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|---|---|---|---|---|
| CN111185070A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-05-22 | 中船重工（邯郸）派瑞特种气体有限公司 | 利用低温hf去除nf3电解气中杂质的系统及方法 |
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