气体吸附纯化的装置及其纯化方法与流程

    专利查询2025-07-30  17


    本发明涉及高纯气体的纯化领域,尤其是涉及一种气体吸附纯化的装置及其纯化方法。


    背景技术:

    1、高纯气体(high purity gases)气体工业名词,通常指利用现代提纯技术能达到的某个等级纯度的气体。对于不同类别的气体,纯度指标不同,例如对于氢,氮,氦,氩而言,通常指纯度等于或高于99.999%的为高纯气体;而对于氧气,纯度为99.199%即可称高纯氧;对于碳氢化合物,纯度为99.99%的即可认为是高纯气体。高纯气体应用领域极宽,在半导体工业,高纯氮,氢,氩,氦可作为运载气,保护气和配制混合气的底气。高纯气体根据分子结构的不同可以分为有机高纯气体,和无机高纯气体。

    2、目前,高纯气体的吸附装置报道较少,专利cn201940149u公开一种真空绝热式高纯气体低温吸附纯化设备,该设备可以解决气体吸附时吸附热对气体净化产生的影响,并提高吸附剂的纯化性能,但是该设备不具备再生功能,当吸附剂吸附饱和后,只能更换吸附剂。专利cn217909680u虽然解决了吸附剂再生的问题,但是再生工艺复杂,适用的物料压力范围有限。


    技术实现思路

    1、本发明的主要目的在于提供一种气体吸附纯化的装置及其纯化方法,提供一种气体吸附纯化的装置,不但适用于不同状态的物料,兼顾吸附压力广,适用温度范围宽,操作简便,安全性能高。

    2、为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是: 一种气体吸附纯化的装置,包括通过管线依次连接原料单元、缓冲减压单元和吸附单元;

    3、原料单元包括低压储罐、高压钢瓶和隔膜压缩机,高压钢瓶和隔膜压缩机并联设置,且并联一端与低压储罐连通,另一端与缓冲减压单元内部的管道式缓冲器连通,管道式缓冲器通过双表式减压阀与吸附单元内部的多个吸附装置连通;

    4、还设有高纯氮气、真空总管和尾气总管,高纯氮气、真空总管和尾气总管分别与原料单元、缓冲减压单元和吸附单元连通。

    5、优选方案中,高纯氮气通过t10控制阀和t1控制阀与低压储罐连通,低压储罐通过t1控制阀与隔膜压缩机连通;

    6、高纯氮气通过t11控制阀与高压钢瓶连通,高压钢瓶通过t3控制阀与管道式缓冲器连通,隔膜压缩机通过t2控制阀与管道式缓冲器连通。

    7、优选方案中,真空总管通过t14控制阀与管道式缓冲器连通,管道式缓冲器通过双表式减压阀分别与多个吸附装置连通。

    8、优选方案中,吸附装置的结构为:包括空腔,空腔外部套设有筒体,筒体与空腔外壁形成密封,空腔两端均设有封口法兰,空腔下端设有气体进口,空腔下端设有气体出口;

    9、空腔上下位置分别还设有填料口和卸料口。

    10、优选方案中,空腔上部封口法兰设有筒体真空处理预留口和尾气口;

    11、空腔下部封口法兰设有氮气吹扫口;

    12、筒体上设有空腔真空处理预留口。

    13、优选方案中,空腔上部位置设有预留温测/压测口,预留温测/压测口穿过筒体深入到空腔内部,预留温测/压测口上设有测压、测温传感器。

    14、优选方案中,空腔下部封口法兰口设有至少三段填料支撑筛网,填料支撑筛网与封口法兰口卡接,三网目数从下至上依次减小;

    15、相邻的筛网之间通过弹簧支撑;

    16、空腔上部封口法兰口位置设有可拆卸垫片和筛网。

    17、优选方案中,真空总管分别通过t19控制阀、t15控制阀与筒体真空处理预留口和空腔真空处理预留口连通;

    18、高纯氮气通过t12控制阀与氮气吹扫口连通;

    19、尾气总管通过t17控制阀与尾气口连通。

    20、优选方案中,双表式减压阀通过t4控制阀与气体进口连通,吸附装置顶部的气体出口通过t6控制阀与后续的工业管道连通;

    21、多个吸附装置布置时,第一吸附装置与第二吸附装置下部的气体进口之间通过t4-1控制阀连通,第一吸附装置与第二吸附装置之间连通的管道通过t7控制阀与后续的工业管道连通。

    22、该方法包括:

    23、s1、将整个装置安装完成后,通过高纯氮气将高纯氮气通入系统中,进行保压试漏,确保装置气密性良好,随后经尾气总管排入尾气处理系统,反复充入氮气、排空,直至系统中残余气体被置换完全;

    24、s2、打开t14、t15、t19、t16、t20控制阀,应用真空系统,通过真空总管对系统进行真空处理,随后关闭阀t14、t15、t19、t16、t20控制阀;

    25、s3、当气源来自高压钢瓶时,确认所有阀门处于关闭状态下后,打开t3控制阀,高压气源经高压钢瓶,通过管道式缓冲器,随后通过双表式减压阀减压,可有效调节气源进入吸附装置时的压力;

    26、s4、当气源来自低压储罐时,确认所有阀门处于关闭状态下后,打开t1控制阀,启动隔膜压缩机,随后打开t2控制阀,气源经隔膜压缩机增压后进入吸附装置;

    27、s5、吸附装置串联工作模式:气源经上述s3或者s4中任一方式送达吸附装置前端后,依次打开t4,t6,t7,t5,t8控制阀,所用气源将经过两级吸附后进入下一工序;

    28、此时第一吸附装置和第二吸附装置中吸附填料若选用同一填料,则起到对同一类杂质二级深度吸附的作用;

    29、若第一吸附装置和第二吸附装置中吸附填料不同,则起到对不同杂质依次吸附的作用;

    30、s6、吸附装置并联工作模式:气源经上述s3或者s4中任一方式送达吸附装置前端后,若气源流量较大,

    31、则依次打开t4、t4-1、t6、t5、t8控制阀,保证t7控制阀关闭,则气源将同时经过第一吸附装置和第二吸附装置后统一进入下一工序;

    32、此工作模式下,第一吸附装置和第二吸附装置中吸附填料为同一填料;

    33、s7、吸附柱一开一备的工作模式:若吸附填料可再生,则可使用此工作模式;

    34、气源经上述s3或者s4中任一方式送达吸附柱前端后,打开t4、t6控制阀,气源经第一吸附装置后进入下一工序;

    35、当第一吸附装置中吸附填料饱和后,关闭t4、t6控制阀,打开t4-1、t5、t8控制阀,吸附可由第一吸附装置切换到第二吸附装置,此时可对第一吸附装置中填料进行活化,待第二吸附装置中吸附饱和后再切换;

    36、s8、当装置内有残余气源时,可通过高纯氮气,打开t10或t11、t12、t13控制阀,对应打开t17控制阀和t18控制阀对整个装置用高纯氮气吹扫;

    37、s9、当吸附需要升温时,可通过对氮气电加热,打开阀t12、和t13、t17、t18控制阀,使空腔中充满热氮气,从而为吸附提供所需温度;

    38、s10、当吸附填料需要活化时,以第一吸附装置为例,首先打开t12控制阀、 t17控制阀,通过氮气吹扫和升温对其进行活化;

    39、亦或者配合真空系统对其进行活化。

    40、本发明提供了一种气体吸附纯化的装置及其纯化方法,通过设置原料单元、缓冲减压单元和吸附单元,采取吸附柱柱状中空结构设计,空腔和筒体分别设有真空处理预留口,使其不仅适用于不同状态的物料,且兼顾吸附压力范围广,适用温度范围宽,操作简便,安全性能高。


    技术特征:

    1.一种气体吸附纯化的装置,其特征是:包括通过管线依次连接原料单元(a)、缓冲减压单元(b)和吸附单元(c);

    2.根据权利要求1所述一种气体吸附纯化的装置,其特征是:高纯氮气(n1)通过t10控制阀和t1控制阀与低压储罐(1)连通,低压储罐(1)通过t1控制阀与隔膜压缩机(3)连通;

    3.根据权利要求1所述一种气体吸附纯化的装置,其特征是:真空总管(n2)通过t14控制阀与管道式缓冲器(4)连通,管道式缓冲器(4)通过双表式减压阀(5)分别与多个吸附装置连通。

    4.根据权利要求1所述一种气体吸附纯化的装置,其特征是:吸附装置的结构为:包括空腔(12),空腔(12)外部套设有筒体(13),筒体(13)与空腔(12)外壁形成密封,空腔(12)两端均设有封口法兰,空腔(12)下端设有气体进口(16),空腔(12)下端设有气体出口(17);

    5. 根据权利要求4所述一种气体吸附纯化的装置,其特征是: 空腔(12)上部封口法兰设有筒体真空处理预留口(19)和尾气口(20);

    6.根据权利要求5所述一种气体吸附纯化的装置,其特征是:空腔(12)上部位置设有预留温测/压测口(14),预留温测/压测口(14)穿过筒体(13)深入到空腔(12)内部,预留温测/压测口(14)上设有测压、测温传感器。

    7.根据权利要求6所述一种气体吸附纯化的装置,其特征是:空腔(12)下部封口法兰口设有至少三段填料支撑筛网(11),填料支撑筛网(11)与封口法兰口卡接,三网目数从下至上依次减小;

    8.根据权利要求7所述一种气体吸附纯化的装置,其特征是:真空总管(n2)分别通过t19控制阀、t15控制阀与筒体真空处理预留口(19)和空腔真空处理预留口(15)连通;

    9.根据权利要求4所述一种气体吸附纯化的装置,其特征是:双表式减压阀(5)通过t4控制阀与气体进口(16)连通,吸附装置顶部的气体出口(17)通过t6控制阀与后续的工业管道连通;

    10.根据权利要求1-9任一项所述一种气体吸附纯化的装置的纯化方法,其特征是:该方法包括:


    技术总结
    本发明提供一种气体吸附纯化的装置及其纯化方法,包括通过管线依次连接原料单元、缓冲减压单元和吸附单元;原料单元包括低压储罐、高压钢瓶和隔膜压缩机,高压钢瓶和隔膜压缩机并联设置,且并联一端与低压储罐连通,另一端与缓冲减压单元内部的管道式缓冲器连通,管道式缓冲器通过双表式减压阀与吸附单元内部的多个吸附装置连通;还设有高纯氮气、真空总管和尾气总管,高纯氮气、真空总管和尾气总管分别与原料单元、缓冲减压单元和吸附单元连通。可有效控制高纯气体中的杂质含量,同时配备有高纯氮气吹扫管路、真空管路及尾气管路,可以灵活处理不同物性的原料。

    技术研发人员:李少平,曾靖淞,贺兆波,杨着,夏致远,叶瑞,屈波,田坤,蔡俊霄
    受保护的技术使用者:湖北兴福电子材料股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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