CN219347033U - 一种氩气回收装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及气体回收方法；提供一种氩气回收装置，包括：氩气压缩机、回热器、电加热器、催化反应器组、水冷却器、氩气预冷纯化系统以及精馏系统；氩气压缩机的出料口与回热器的第一进料口连接，回热器的第一出料口与电加热器的进料口连接；电加热器的出料口与催化反应器组的进料口连接，催化反应器组的出料口与回热器的第二进料口连接；回热器的第二出料口与水冷却器的进料口连接，水冷却器的出料口与氩气预冷纯化系统的进料口连接；氩气预冷纯化系统的出料口与精馏系统的进料口连接；本实用新型通过催化反应器组内催化剂以及吸气剂的设置使得CO和O2可以同时去除，无需通入氢气等危险气体，提高了精馏效率且简化了流程，降低了运行能耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及气体回收方法，尤其涉及一种氩气回收装置。
背景技术
直拉法是生产单晶硅的主要方法，全球70％～80％的单晶硅都是通过直拉法生产的。最常用的直拉法生产单晶硅工艺是采用即像真空工艺又像流动气氛工艺的减压拉晶工艺；减压工艺是在硅单晶拉制过程中，连续等速地向单晶炉炉膛内通入高纯度氩气，同时真空泵不断地从炉膛向外抽送氩气，保持炉膛内真空度稳定在20托左右，这种工艺既有真空工艺的特点又有流动气氛工艺的特点。
减压拉晶工艺的真空泵一般采用滑阀泵，目前减压拉晶工艺的真空泵采用螺杆干式真空泵，真空泵本身不会增加新杂质到氩气中；氩气携带单晶拉制过程中由于高温而会产生硅氧化物和杂质挥发物，并通过真空泵的抽送排放到大气；通过对排放氩气的分析，其主要杂质成分为：氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等烷烃，因此回收利用这部分氩气有很大现实意义。
因此，本领域的技术人员致力于开发流程更简洁，不使用氢气，无低温运动部件，操作更方便，提取率更高的氩气回收方法。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术中的不足，提供一种氩气回收装置。
为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：
提供一种氩气回收装置，包括：氩气压缩机、回热器、电加热器、催化反应器组、水冷却器、氩气预冷纯化系统以及精馏系统；
其中，所述氩气压缩机的出料口与所述回热器的第一进料口连接，所述回热器的第一出料口与所述电加热器的进料口连接；所述电加热器的出料口与所述催化反应器组的进料口连接，所述催化反应器组的出料口与所述回热器的第二进料口连接；所述回热器的第二出料口与所述水冷却器的进料口连接，所述水冷却器的出料口与所述氩气预冷纯化系统的进料口连接；所述氩气预冷纯化系统的出料口与所述精馏系统的进料口连接；
所述连接均为管路连接。
优选地，所述催化反应器组包括若干串联设置的催化反应器，所述催化反应器内设有催化剂以及吸气剂。
优选地，所述精馏系统包括：换热器、精氩塔、设于所述精氩塔底部的再沸器以及设于所述精氩塔顶部的冷凝蒸发器；
其中，所述氩气预冷纯化系统的出料口与所述换热器的第一进料口连接，所述换热器的第一出料口与所述再沸器的进料口连接，所述再沸器的出料口与所述精氩塔的进料口连接；所述精氩塔底端的第一出料口与所述冷凝蒸发器的第一进料口连接；所述冷凝蒸发器的出料口与所述换热器的第二进料口连接，所述换热器的第二出料口与纯氩气出料口连接；所述精氩塔顶端的第二出料口分别与所述冷凝蒸发器的第二进料口以及所述换热器的第三进料口连接，所述换热器的第三出料口与所述氩气预冷纯化系统的再生气进气口连接；
所述连接均为管路连接。
更优选地，所述再沸器的出料口与所述精氩塔的进料口之间管路连接有粗液氩节流阀。
更优选地，所述精氩塔的第一出料口与所述冷凝蒸发器的第一进料口之间管路连接有纯液氩节流阀。
更优选地，所述冷凝蒸发器的第二进料口连接有液氩输入管道。
优选地，所述催化反应器组的出料口与所述回热器的第二进料口之间管路连接有再生氧气管路。
优选地，所述氩气压缩机的进气口与回收氩气输入管道管路连接。
本实用新型采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
本实用新型通过催化反应器组内催化剂以及吸气剂的设置使得CO和O2可以同时去除，无需通入氢气等危险气体，提高了精馏效率且简化了流程，降低了运行能耗。
附图说明
图1为本实用新型氩气回收装置的流程示意图；
图中的附图标记包括：
氩气压缩机1；回热器2；电加热器3；催化反应器组4；水冷却器5；氩气预冷纯化系统6；精馏系统7；换热器8；精氩塔9；再沸器10；冷凝蒸发器11；粗液氩节流阀V1；纯液氩节流阀V2。
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作出创造性劳动的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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。
实施例1
本实施例提供一种氩气回收装置，包括：氩气压缩机1、回热器2、电加热器3、催化反应器组4、水冷却器5、氩气预冷纯化系统6以及精馏系统7；
其中，所述氩气压缩机1的进气口与回收氩气输入管道管路连接，所述氩气压缩机1的出料口与所述回热器2的第一进料口连接，所述回热器2的第一出料口与所述电加热器3的进料口连接；所述电加热器3的出料口与所述催化反应器组4的进料口连接，所述催化反应器组4的出料口与所述回热器2的第二进料口连接；所述回热器2的第二出料口与所述水冷却器5的进料口连接，所述水冷却器5的出料口与所述氩气预冷纯化系统6的进料口连接；所述氩气预冷纯化系统6的出料口与所述精馏系统7的进料口连接；
所述催化反应器组4包括若干串联设置的催化反应器，所述催化反应器内设有催化剂以及吸气剂；所述催化反应器组4的出料口与所述回热器2的第二进料口之间连接有再生氧气管路；
所述精馏系统7包括：换热器8、精氩塔9、设于所述精氩塔9底部的再沸器10以及设于所述精氩塔9顶部的冷凝蒸发器11；
其中，所述氩气预冷纯化系统6的出料口与所述换热器8的第一进料口连接，所述换热器8的第一出料口与所述再沸器10的进料口连接，所述再沸器10的出料口与所述精氩塔9的进料口连接，所述再沸器10的出料口与所述精氩塔9的进料口之间连接有粗液氩节流阀V1；所述精氩塔9底端的第一出料口与所述冷凝蒸发器11的第一进料口连接，所述精氩塔9的第一出料口与所述冷凝蒸发器11的第一进料口之间连接有纯液氩节流阀V2；所述冷凝蒸发器11的第二进料口连接有液氩输入管道；所述冷凝蒸发器11的出料口与所述换热器8的第二进料口连接，所述换热器8的第二出料口与纯氩气出料口连接；所述精氩塔9顶端的第二出料口分别与所述冷凝蒸发器11的第二进料口以及所述换热器8的第三进料口连接，所述换热器8的第三出料口与所述氩气预冷纯化系统6的再生气进气口连接；
所述连接均为管路连接。
实施例2
本实施例提供一种采用实施例1所述氩气回收装置回收氩气的方法，步骤包括：
S1、回收氩气(O2含量低于1000ppm，N2含量低于0.4％，CO含量约为2000ppm，其余为Ar；O2含量需小于1/2的CO含量)经所述氩气压缩机1加压至1.0MPa去除油以及粉尘后，输送至所述回热器2初步加温至170℃-200℃，再输送至所述电加热器3加热至反应温度；加热后的氩气输送至所述催化反应器组4，在催化剂和吸气剂的作用下反应生成CO2并去除CO以及O2，得粗氩气(200℃-250℃，0.93MPa，CO含量不超过1ppm；O2含量不超过1ppm)；
S2、所述粗氩气输送至所述回热器3回收热量后，经所述水冷却器5冷却至40℃，通过所述氩气预冷纯化系统6除去水和CO2后得到干燥粗氩气(N2含量为0.4％，其余为Ar，压力为0.88Mpa，温度约为20℃)；
S3、所述干燥粗氩气输送至所述换热器8降温至液化点(约为-159℃)后输送至所述再沸器10液化(温度为-158℃～-160℃，压力为0.82MPa～0.88MPa)，流体经所述粗液氩节流阀V1降压至0.7MPa-0.8MPa后输送至所述精氩塔9上部参与精馏；
S4、所述精氩塔9底部的纯液氩(含氮量不超过4ppm)经所述纯液氩节流阀V2降压至0.6MPa～0.65MPa后与外界补充的液氩一起输送至所述冷凝蒸发器11蒸发为氩气，氩气经所述换热器8换热后经所述纯氩气出料口输出；
S5、所述精氩塔9顶部的气体(Ar含量约为80％；N2含量约为20％)部分经所述换热器8换热后经所述再生氧气管路输送至所述氩气预冷纯化系统6，部分输送至所述冷凝蒸发器11冷凝为液体供所述精馏塔9所用；
S6、通过所述再生氧气管路补充氧气至所述氩气回收装置中CO以及O2的比例为2：1。
测算可知，本申请的能耗可降低20％以上。
综上所述，本实用新型通过催化反应器组内催化剂以及吸气剂的设置使得CO和O2可以同时去除，无需通入氢气等危险气体，提高了精馏效率且简化了流程，降低了运行能耗。
以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (8)
1.一种氩气回收装置，其特征在于，包括：氩气压缩机(1)、回热器(2)、电加热器(3)、催化反应器组(4)、水冷却器(5)、氩气预冷纯化系统(6)以及精馏系统(7)；
其中，所述氩气压缩机(1)的出料口与所述回热器(2)的第一进料口连接，所述回热器(2)的第一出料口与所述电加热器(3)的进料口连接；所述电加热器(3)的出料口与所述催化反应器组(4)的进料口连接，所述催化反应器组(4)的出料口与所述回热器(2)的第二进料口连接；所述回热器(2)的第二出料口与所述水冷却器(5)的进料口连接，所述水冷却器(5)的出料口与所述氩气预冷纯化系统(6)的进料口连接；所述氩气预冷纯化系统(6)的出料口与所述精馏系统(7)的进料口连接；
所述连接均为管路连接。
2.根据权利要求1所述的氩气回收装置，其特征在于，所述催化反应器组(4)包括若干串联设置的催化反应器，所述催化反应器内设有催化剂以及吸气剂。
3.根据权利要求1所述的氩气回收装置，其特征在于，所述精馏系统(7)包括：换热器(8)、精氩塔(9)、设于所述精氩塔(9)底部的再沸器(10)以及设于所述精氩塔(9)顶部的冷凝蒸发器(11)；
其中，所述氩气预冷纯化系统(6)的出料口与所述换热器(8)的第一进料口连接，所述换热器(8)的第一出料口与所述再沸器(10)的进料口连接，所述再沸器(10)的出料口与所述精氩塔(9)的进料口连接；所述精氩塔(9)底端的第一出料口与所述冷凝蒸发器(11)的第一进料口连接；所述冷凝蒸发器(11)的出料口与所述换热器(8)的第二进料口连接，所述换热器(8)的第二出料口与纯氩气出料口连接；所述精氩塔(9)顶端的第二出料口分别与所述冷凝蒸发器(11)的第二进料口以及所述换热器(8)的第三进料口连接，所述换热器(8)的第三出料口与所述氩气预冷纯化系统(6)的再生气进气口连接；
所述连接均为管路连接。
4.根据权利要求3所述的氩气回收装置，其特征在于，所述再沸器(10)的出料口与所述精氩塔(9)的进料口之间管路连接有粗液氩节流阀(V1)。
5.根据权利要求3所述的氩气回收装置，其特征在于，所述精氩塔(9)的第一出料口与所述冷凝蒸发器(11)的第一进料口之间管路连接有纯液氩节流阀(V2)。
6.根据权利要求3所述的氩气回收装置，其特征在于，所述冷凝蒸发器(11)的第二进料口连接有液氩输入管道。
7.根据权利要求1所述的氩气回收装置，其特征在于，所述催化反应器组(4)的出料口与所述回热器(2)的第二进料口之间管路连接有再生氧气管路。
8.根据权利要求1所述的氩气回收装置，其特征在于，所述氩气压缩机(1)的进气口与回收氩气输入管道管路连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |