CN211078974U

CN211078974U - 高纯甲烷的提纯装置

Info

Publication number: CN211078974U
Application number: CN201922033519.0U
Authority: CN
Inventors: 宗立冬; 徐学强; 汤清云
Original assignee: Anhui Aipeike Electronic Materials Co ltd
Current assignee: Anhui Apk Electronic Material Co ltd
Priority date: 2019-11-22
Filing date: 2019-11-22
Publication date: 2020-07-24
Anticipated expiration: 2029-11-22

Abstract

本实用新型公开了高纯甲烷的提纯装置，包括杜瓦罐、汽化器、脱轻塔、脱重塔；脱轻塔顶端接有冷凝器、下部为再沸器，脱重塔顶端接有冷凝器、下部为再沸器；成品高纯甲烷出口位于冷凝器上部。本实用新型首次公开了高纯甲烷的提纯装置，经过气化、精馏制取得到高纯甲烷，能实现能源的循环利用。本实用新型公开的高纯甲烷的提纯装置中，脱轻塔为低压低温精馏作业，采用上塔进料，塔底出料，塔顶冷凝器轻组分回收处理。脱重塔为低压低温精馏作业，采用中上部进料，塔顶冷凝器出成品，塔底重组分回收处理。对脱重塔塔底的工业三溴化硼可以进行有效的回收，对生产成本有效的控制，而且易于操作、成本较低，适于推广应用。

Description

高纯甲烷的提纯装置

技术领域

本实用新型涉及气体提纯技术，具体涉及高纯甲烷的提纯装置。

背景技术

甲烷是最简单的碳氢化合物，在自然界的分布很广，是天然气，沼气，坑气等的主要成分，俗称瓦斯。是含碳量最小(含氢量最大)的烃，也是天然气、沼气、油田气及煤矿坑道气的主要成分，还是制造合成气和很多化工产品的重要原料。是乙烃、氢气、合成氨、甲基化合物、二硫化碳、氢氰酸等的生产原料。甲烷还被广泛用于制造特种质量电子器件用的炭黑，用于非晶硅太阳电池制造，还被用作大规模集成电路干法刻蚀或等离子刻蚀气的辅助添加气。

随着科技的发展和技术的革新，电子产业得到了飞速发展，甲烷在化学气相沉积领域得到了广泛的应用。在各种制成品表面覆盖人造钻石膜的装饰过程中，经常使用纯甲烷(99.99％)的化学气相沉淀积(CVD)工艺，在多晶钻石膜CVD工艺里，甲烷被用作碳源。因此，作为电子行业中的重要原材料，行业对甲烷的纯度提出了越来越高的要求，为了迎合行业的需求，高纯甲烷的研究和生产也得到了飞速的发展。

现有的甲烷制取装置制得的纯度较低，不能够制取高纯度甲烷。不能有效的控制生产成本，不易于操作，不适于推广应用。

实用新型内容

本实用新型目的是提供高纯甲烷的提纯装置，针对工业级甲烷提纯制取高纯甲烷，使能量能够得到充分的利用，既节能又环保。

为达到上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案是：高纯甲烷的提纯装置，包括依次连接的杜瓦瓶、汽化器、脱轻塔、脱重塔；所述汽化器为电汽化器；所述脱轻塔顶端接有冷凝器一、底部为塔釜再沸器一；所述脱重塔顶端接有冷凝器二、底部为塔釜再沸器二；所述汽化器为电汽化器；所述冷凝器为列管式冷凝器；所述再沸器为盘管式再沸器；

优选的，所述脱轻塔顶端冷凝器一冷源为液氮；

优选的，所述脱轻塔底部再沸器一热源为循环水；

优选的，所述脱重塔顶端冷凝器二冷源为液氮；

优选的，所述脱重塔底部再沸器二热源为循环水；

优选的，脱重塔顶部连接的冷凝器二上部出料口连接成品管线。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1.本实用新型首次公开了高纯甲烷的提纯装置，利用低温精馏制取高纯度甲烷。原料依次进入汽化器、脱轻塔、脱重塔，最后得到高纯度甲烷，可用于多种物质制备；

2.本实用新型公开的高纯甲烷的提纯装置中，脱轻塔为低压低温精馏作业，采用上塔进料，塔底出料，塔顶冷凝器轻组分回收处理。脱重塔为低压低温精馏作业，采用中上部进料，塔顶冷凝器出成品，塔底重组分回收处理。对脱重塔塔塔底的工业三溴化硼可以进行有效的回收，对生产成本有效的控制；

3.本实用新型公开的高纯甲烷的装置提纯效率高，并且不涉及化学试剂，尤其是分离的物质可以得到妥善处理，比如循环利用或收集作为其他操作的冷源；而且易于操作、成本较低，适于推广应用。

附图说明

图1是本实用新型高纯甲烷的提纯装置的结构示意图。

其中：1、杜瓦罐，2、汽化器，3、脱轻塔，3-1、塔顶冷凝器一，3-2、塔底再沸器一，4、脱重塔，4-1、塔顶冷凝器二，4-2、再沸器二。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

参见图1所示，高纯甲烷的提纯装置，包括依次连接的杜瓦罐1、汽化器2、脱轻塔3、脱重塔4；脱轻塔顶端接有冷凝器3-1、塔底再沸器3-2，脱重塔顶端接有冷凝器4-1、塔底再沸器4-2；成品高纯甲烷出口位于冷凝器4-2上部；汽化器进口与杜瓦罐1出口相连、出口与脱轻塔进口连接；脱轻塔3进口与汽化器2出口连接、出口与脱重塔4连接；

上述提纯装置的工作流程包括如下步骤：

(1)原料工业级甲烷由杜瓦罐进汽化器气化成气态进入脱轻塔，气化后原料压力为0.8MPa；

(2)脱轻塔上部进料，脱轻塔工作压力为0.8MPa。产品从脱轻塔底部进入脱重塔中下部，脱轻塔顶部连接冷凝器一，经冷却后液体回流至脱轻塔上部，塔顶轻组分回收处理，脱轻塔下部再沸器热源为循环水，塔顶冷凝器一冷源为液氮；

(3)脱重塔工作压力为0.8MPa，脱重塔塔底出重组分杂质回收处理，塔顶气体进入冷凝器二，经冷却后液体回流至上塔，其中，冷凝器二顶部出气态成品高纯甲烷。脱重塔下部再沸器热源为循环水，塔顶冷凝器二冷源为液氮。

上述原料气体体积组分为：CH4≥89.321％、N2：0.956％、O2：0.659％、CO2:0.02％、C2H6:6.3％、C3H8:1.902％、n-C4～C5:0.4％、i-C4～C5:0.413％、H2O:50ppm。

上述成品气体体积组分为：CH4≥99.999％、N2：3ppm、O2：1ppm、H2:1ppm、C2H6:2ppm、H2O:3ppm。

上述脱轻塔再沸器工作温度为-120℃；循环水冷却温度为30-40℃；脱重塔再沸器工作温度为-50℃；循环水冷却温度为30-40℃。

上述脱轻塔冷凝器工作温度为-130℃；液氮冷却温度为-196℃；脱重塔冷凝器工作温度为-125℃；液氮冷却温度为-196℃。

上述技术方案中，所述脱轻塔为低压低温精馏作业，采用上塔进料，塔底出料，塔顶冷凝器轻组分回收处理。

上述技术方案中，所述脱重塔为低压低温精馏作业，采用上塔进料，塔顶冷凝器出口出料，塔底重组分回收处理。

经过本实用新型方法处理后，制备的高纯甲烷中，甲烷纯度达到99.999％以上。

本实用新型中，连接是指气管连接，用于各部件之间的气体传输；各部件设有气体出入口，根据本实用新型的技术方案，本领域技术人员根据场地要求自行连接。

附图中，单箭头表示提纯气体运行方向，即由原料气体提纯成高纯甲烷的方向，附图中相同部件只标注一处，一些常规连接件，比如阀门不做标注，其中单箭头表示提纯气体运行方向，双箭头表示液氮运行方向，三箭头为循环水运行方向。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.高纯甲烷的提纯装置，其特征在于：所述高纯甲烷的提纯装置包括依次连接的杜瓦瓶、汽化器、脱轻塔、脱重塔；所述脱轻塔顶端接有冷凝器一、底部为塔釜再沸器一；所述脱重塔顶端接有冷凝器二、底部为塔釜再沸器二；所述汽化器为电汽化器；所述冷凝器为列管式冷凝器；所述再沸器为盘管式再沸器。

2.根据权利要求1所述高纯甲烷的提纯装置，其特征在于：所述脱轻塔顶端冷凝器一冷源为液氮。

3.根据权利要求1所述高纯甲烷的提纯装置，其特征在于：所述脱轻塔底部再沸器一热源为循环水。

4.根据权利要求1所述高纯甲烷的提纯装置，其特征在于：所述脱重塔顶端冷凝器二冷源为液氮。

5.根据权利要求1所述高纯甲烷的提纯装置，其特征在于：所述脱重塔底部再沸器二热源为循环水。

6.根据权利要求1所述高纯甲烷的提纯装置，其特征在于：脱重塔顶部连接的冷凝器二上部出料口连接成品管线。