CN214209977U - 一种超纯氨浓缩液化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超纯氨浓缩液化装置，包括液氨储存罐，所述液氨储存罐一侧设有抽取泵，所述液氨储存罐输出端与抽取泵输入端通过管道相连通，所述抽取泵一侧设有汽化器，所述抽取泵输出端与汽化器输入端通过管道相连通，所述汽化器一侧设有第一吸附器，所述汽化器输出端与第一吸附器输入端通过管道相连通，所述第一吸附器一侧设有缓冲罐。本实用新型通过真空泵将第一吸附器内的气体抽入除油器内进行吸附除油，第三吸附器内的分子筛对气体中的水分进行脱去，打开第十一控制阀和第四控制阀将除油脱水后的气体导入第一吸附器内，通过增设气体循环，使得纯化过程中的气体得到循环利用，降低生产成本，提高超纯氨的生产量。

Description

一种超纯氨浓缩液化装置

技术领域

本实用新型涉及气体浓缩纯化装置领域，具体涉及一种超纯氨浓缩液化装置。

背景技术

我国是目前世界上最大的合成氨生产国，年生产约为5000万吨。合成氨在高压和高温条件下利用煤、天然气、石油通过催化制取。氨可作为冷冻剂、是化肥和大都无机、有机含氮化工产品的前体。氨作为半导体工业中氮化膜成膜的氮源气体，广泛应用于LED发光器件的生产中。氨作为理想的氮源与硅源化合物甲硅烷或二氯二氢硅等，通过化学气相沉积在硅片的表层生成Si₃N₄，作为绝缘层或隔离层。因此，氨亦被广泛应用PV太阳能光伏电池、IC集成电路以及TFT-LCD液晶面板等的制造工艺中。普通的一级品工业氨(纯度99.8％)远不能满足光电子行业的需求，氨的纯度必需达到99.999％(5N)或99.9999％(6N)，甚至99.99999％(7N)以上。氨中的各种杂质必需控制在ppm、ppb甚至是ppt数量级。这对氨的纯化技术和检测技术提出了很大的挑战。

市面上现有的超纯氨浓缩液化装置在利用6N级高纯氨吹扫提高氨气纯度时，纯化过程中产生的气体未能得到有效利用，提高了生产成本，降低了超纯氨的生产量。

因此，发明一种超纯氨浓缩液化装置来解决上述问题很有必要。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种超纯氨浓缩液化装置，通过增设气体循环，使得纯化过程中产生的气体得到循环利用，降低生产成本，提高超纯氨的生产量，以解决技术中的上述不足之处。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种超纯氨浓缩液化装置，包括液氨储存罐，所述液氨储存罐一侧设有抽取泵，所述液氨储存罐输出端与抽取泵输入端通过管道相连通，所述抽取泵一侧设有汽化器，所述抽取泵输出端与汽化器输入端通过管道相连通，所述汽化器一侧设有第一吸附器，所述汽化器输出端与第一吸附器输入端通过管道相连通，所述第一吸附器一侧设有缓冲罐，所述第一吸附器输出端与缓冲罐输入端通过管道相连通，所述缓冲罐一侧设有第二吸附器，所述缓冲罐输出端与第二吸附器输入端通过管道相连通，所述第二吸附器一侧设有产品储罐，所述第二吸附器输出端与产品储罐输入端通过管道相连通，所述汽化器与第一吸附器之间设有6N高纯氨储罐，所述6N高纯氨储罐输出端与第一吸附器输入端通过管道相连通，所述第一吸附器与缓冲罐之间设有真空泵，所述第一吸附器输出端与真空泵输入端通过管道相连通，所述真空泵一侧设有除油器，所述真空泵输出端与除油器输入端通过管道相连通，所述除油器一侧设有第三吸附器，所述除油器输出端与第三吸附器输入端通过管道相连通，所述第三吸附器输出端与第一吸附器输入端通过管道相连通。

优选的，所述液氨储存罐输出端设有第一控制阀，所述汽化器输入端设有第二控制阀，所述汽化器输出端设有第三控制阀，所述第一吸附器输入端设有第四控制阀，所述缓冲罐输入端设有第五控制阀，所述第二吸附器输入端设有第六控制阀，所述产品储罐输入端设有第七控制阀。

优选的，所述6N高纯氨储罐输出端设有第八控制阀，所述真空泵输入端设有第九控制阀，所述除油器输入端设有第十控制阀，所述第三吸附器输出端设有第十一控制阀。

优选的，所述第一吸附器内部设有无水氯化钙吸附剂，所述第二吸附器内部设有锆钒铁吸气剂，所述第三吸附器内部设有分子筛。

优选的，所述汽化器内部设有再沸器，所述再沸器由加热棒和加热齿组成，所述加热棒底部与汽化器底部固定连接，所述加热齿的数量设置为多个，多个所述加热齿环绕加热棒中心分布，所述加热齿与加热棒固定连接。

优选的，所述再沸器顶部设有第一丝网除沫器，所述第一丝网除沫器顶部设有第二丝网除沫器，所述汽化器一侧固定连接有输入管，所述输入管一端与汽化器内部相连通，所述汽化器顶部固定连接有输出管，所述输出管底部与汽化器内部相连通。

在上述技术方案中，本实用新型提供的技术效果和优点：

1、通过真空泵将第一吸附器内的气体抽入除油器内进行吸附除油，第三吸附器内的分子筛对气体中的水分进行吸附脱去，打开第十一控制阀和第四控制阀将除油脱水后的气体再次导入第一吸附器内，通过增设气体循环，使得纯化过程中的气体得到循环利用，降低生产成本，提高超纯氨的生产量。

2、通过多个加热齿的设置，使得原料氨的受热面积增大，加速原料氨的汽化，减少能源损耗，降低生产成本，提高超纯氨生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的汽化器结构示意图；

图3为本实用新型的汽化器侧剖图；

图4为本实用新型的汽化器俯剖图。

附图标记说明：

1、液氨储存罐；2、抽取泵；3、汽化器；4、第一吸附器；5、缓冲罐；6、第二吸附器；7、产品储罐；8、6N高纯氨储罐；9、真空泵；10、除油器；11、第三吸附器；12、第一控制阀；13、第二控制阀；14、第三控制阀；15、第四控制阀；16、第五控制阀；17、第六控制阀；18、第七控制阀；19、第八控制阀；20、第九控制阀；21、第十控制阀；22、第十一控制阀；23、再沸器；24、加热棒；25、加热齿；26、第一丝网除沫器；27、第二丝网除沫器；28、输入管；29、输出管。

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。

本实用新型提供了如图1-4所示的一种超纯氨浓缩液化装置，包括液氨储存罐1，所述液氨储存罐1一侧设有抽取泵2，所述液氨储存罐1输出端与抽取泵2输入端通过管道相连通，所述抽取泵2一侧设有汽化器3，所述抽取泵2输出端与汽化器3输入端通过管道相连通，所述汽化器3一侧设有第一吸附器4，所述汽化器3输出端与第一吸附器4输入端通过管道相连通，所述第一吸附器4一侧设有缓冲罐5，所述第一吸附器4输出端与缓冲罐5输入端通过管道相连通，所述缓冲罐5一侧设有第二吸附器6，所述缓冲罐5输出端与第二吸附器6输入端通过管道相连通，所述第二吸附器6一侧设有产品储罐7，所述第二吸附器6输出端与产品储罐7输入端通过管道相连通，所述汽化器3与第一吸附器4之间设有6N高纯氨储罐8，所述6N高纯氨储罐8输出端与第一吸附器4输入端通过管道相连通，所述第一吸附器4与缓冲罐5之间设有真空泵9，所述第一吸附器4输出端与真空泵9输入端通过管道相连通，所述真空泵9一侧设有除油器10，所述真空泵9输出端与除油器10输入端通过管道相连通，所述除油器10一侧设有第三吸附器11，所述除油器10输出端与第三吸附器11输入端通过管道相连通，所述第三吸附器11输出端与第一吸附器4输入端通过管道相连通。

进一步的，在上述技术方案中，所述液氨储存罐1输出端设有第一控制阀12，所述汽化器3输入端设有第二控制阀13，所述汽化器3输出端设有第三控制阀14，所述第一吸附器4输入端设有第四控制阀15，所述缓冲罐5输入端设有第五控制阀16，所述第二吸附器6输入端设有第六控制阀17，所述产品储罐7输入端设有第七控制阀18。

进一步的，在上述技术方案中，所述6N高纯氨储罐8输出端设有第八控制阀19，所述真空泵9输入端设有第九控制阀20，所述除油器10输入端设有第十控制阀21，所述第三吸附器11输出端设有第十一控制阀22。

进一步的，在上述技术方案中，所述第一吸附器4内部设有无水氯化钙吸附剂，氨气能与氯化钙发生反应生成络合物(CaCl₂·8NH₃),所述第二吸附器6内部设有锆钒铁吸气剂，锆钒铁吸气剂依据金属或者金属间化合物与氢、氧、氮、一氧化碳、二氧化碳、水汽和甲烷等多种气体作用，生成稳定的化合物或者固溶体，从而除去氨气中的微量杂质,所述第三吸附器11内部设有分子筛,分子筛能够脱去氨气中的水分。

进一步的，在上述技术方案中，所述汽化器3内部设有再沸器23，所述再沸器23由加热棒24和加热齿25组成，所述加热棒24底部与汽化器3底部固定连接，所述加热齿25的数量设置为多个，多个所述加热齿25环绕加热棒24中心分布，所述加热齿25与加热棒24固定连接，多个加热齿25的设置，使得原料氨的受热面积增大，加速原料氨的汽化。

进一步的，在上述技术方案中，所述再沸器23顶部设有第一丝网除沫器26，所述第一丝网除沫器26顶部设有第二丝网除沫器27，所述汽化器3一侧固定连接有输入管28，所述输入管28一端与汽化器3内部相连通，所述汽化器3顶部固定连接有输出管29，所述输出管29底部与汽化器3内部相连通，第一丝网除沫器26和第二丝网除沫器27的双层设置，有利于避免二次蒸汽中夹带大量的原料氨,防止原料氨损失。

本实用工作原理：

参照说明书附图1-4，本装置在使用时，将液氨储存罐1接入生产线，通过抽取泵2将液氨储存罐1内的原料氨抽入汽化器2内，原料氨经汽化器3转变为氨气，氨气进入装有无水氯化钙的第一吸附器4内，进行常温下络合吸附，氨气能与氯化钙发生反应生成络合物(CaCl₂·8NH₃)，待吸附饱和后关闭第三控制阀14停止输送原料氨气，打开第八控制阀19切换气路到6N高纯氨储罐8，采用6N高纯氨对第一吸附器4内进行吹扫，吹扫30～50分钟后，经真空泵9对第一吸附器4内抽真空，继续采用6N高纯氨进行吹扫，吹扫20～30分钟后抽真空，对第一吸附器4进行加热，络合物(CaCl₂·8NH₃)受热分解并释放出氨气，待第一吸附器4内压力不再变化时，停止加热，打开第五控制阀16，将释放出来的氨气导入缓冲罐5内，待压力平衡后，打开第四控制阀15和第八控制阀19将第一吸附器4内的氨气吹扫进入缓冲罐5内，吹扫20～30分钟后，关闭第四控制阀15、第五控制阀16和第八控制阀19，打开第九控制阀20，抽真空20分钟后关上第九控制阀20，等待下一次吸附时使用，打开第六控制阀17并使缓冲罐5内的氨气进入第二吸附器6内，第二吸附器6中的锆钒铁吸气剂依据金属或者金属间化合物与氢、氧、氮、一氧化碳、二氧化碳、水汽和甲烷等多种气体作用，生成稳定的化合物或者固溶体，从而除去氨气中的微量杂质，打开第七控制阀18，缓冲罐5中的氨气经第二吸附器6吸附提纯后进入产品储罐6，得到产品高纯氨，打开第十控制阀21通过真空泵9将第一吸附器4内的气体抽入除油器10内，气体经过除油器10吸附除油后进入第三吸附器11内，第三吸附器11内的分子筛对气体中的水分进行吸附脱去，打开第十一控制阀22和第四控制阀15将除油脱水后的气体再次导入第一吸附器4内，使得纯化过程中产生的气体得到循环利用，降低生产成本，提高超纯氨的生产量；

通过抽取泵2将液氨储存罐1内的原料氨抽入汽化器2内后，启动再沸器23，加热棒24通电发热并将热量传递给加热齿25，多个加热齿25的设置，使得原料氨的受热面积增大，加速原料氨的汽化，减少能源损耗，降低生产成本，提高超纯氨生产效率。

本实用新型使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种超纯氨浓缩液化装置，包括液氨储存罐(1)，其特征在于：所述液氨储存罐(1)一侧设有抽取泵(2)，所述液氨储存罐(1)输出端与抽取泵(2)输入端通过管道相连通，所述抽取泵(2)一侧设有汽化器(3)，所述抽取泵(2)输出端与汽化器(3)输入端通过管道相连通，所述汽化器(3)一侧设有第一吸附器(4)，所述汽化器(3)输出端与第一吸附器(4)输入端通过管道相连通，所述第一吸附器(4)一侧设有缓冲罐(5)，所述第一吸附器(4)输出端与缓冲罐(5)输入端通过管道相连通，所述缓冲罐(5)一侧设有第二吸附器(6)，所述缓冲罐(5)输出端与第二吸附器(6)输入端通过管道相连通，所述第二吸附器(6)一侧设有产品储罐(7)，所述第二吸附器(6)输出端与产品储罐(7)输入端通过管道相连通，所述汽化器(3)与第一吸附器(4)之间设有6N高纯氨储罐(8)，所述6N高纯氨储罐(8)输出端与第一吸附器(4)输入端通过管道相连通，所述第一吸附器(4)与缓冲罐(5)之间设有真空泵(9)，所述第一吸附器(4)输出端与真空泵(9)输入端通过管道相连通，所述真空泵(9)一侧设有除油器(10)，所述真空泵(9)输出端与除油器(10)输入端通过管道相连通，所述除油器(10)一侧设有第三吸附器(11)，所述除油器(10)输出端与第三吸附器(11)输入端通过管道相连通，所述第三吸附器(11)输出端与第一吸附器(4)输入端通过管道相连通。

2.根据权利要求1所述的一种超纯氨浓缩液化装置，其特征在于：所述液氨储存罐(1)输出端设有第一控制阀(12)，所述汽化器(3)输入端设有第二控制阀(13)，所述汽化器(3)输出端设有第三控制阀(14)，所述第一吸附器(4)输入端设有第四控制阀(15)，所述缓冲罐(5)输入端设有第五控制阀(16)，所述第二吸附器(6)输入端设有第六控制阀(17)，所述产品储罐(7)输入端设有第七控制阀(18)。

3.根据权利要求1所述的一种超纯氨浓缩液化装置，其特征在于：所述6N高纯氨储罐(8)输出端设有第八控制阀(19)，所述真空泵(9)输入端设有第九控制阀(20)，所述除油器(10)输入端设有第十控制阀(21)，所述第三吸附器(11)输出端设有第十一控制阀(22)。

4.根据权利要求1所述的一种超纯氨浓缩液化装置，其特征在于：所述第一吸附器(4)内部设有无水氯化钙吸附剂，所述第二吸附器(6)内部设有锆钒铁吸气剂，所述第三吸附器(11)内部设有分子筛。

5.根据权利要求1所述的一种超纯氨浓缩液化装置，其特征在于：所述汽化器(3)内部设有再沸器(23)，所述再沸器(23)由加热棒(24)和加热齿(25)组成，所述加热棒(24)底部与汽化器(3)底部固定连接，所述加热齿(25)的数量设置为多个，多个所述加热齿(25)环绕加热棒(24)中心分布，所述加热齿(25)与加热棒(24)固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种超纯氨浓缩液化装置，其特征在于：所述再沸器(23)顶部设有第一丝网除沫器(26)，所述第一丝网除沫器(26)顶部设有第二丝网除沫器(27)，所述汽化器(3)一侧固定连接有输入管(28)，所述输入管(28)一端与汽化器(3)内部相连通，所述汽化器(3)顶部固定连接有输出管(29)，所述输出管(29)底部与汽化器(3)内部相连通。

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