[实用新型]一种基于膨胀制冷提纯氨气的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种氨气提纯设备，具体涉及一种基于膨胀制冷提纯氨气的装置及，可用于LED行业的氨气回收提纯。

背景技术

高纯氨作用在大阳能行业中为氮化硅薄膜提供氮源、以及集成电路制造、化合物半导体、液晶显示器及更好地为清洗硅片而提供洁净的工艺气体氨气；高纯氨作为电子行业的原材料，其产品的质量至关重要，直接关系到最终产品的良率，对于原材料的质量和成本与行业的发展都是有着密切的关系。目前市场多采用大型工艺生产出来的超纯氨气作为货源，而此方法价格昴贵，产品投资大，单价高。同时，氨气（NH₄）大量用于LED生产工艺中，并产生大量回收废气，如果不加以利用则会污染环境也造成资源浪费；因此需要提供新的装置以提纯氨气，尤其是能够提纯回收氨气。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于膨胀制冷提纯氨气的装置，用于原料氨气提纯，尤其适用回收氨气提纯。

为达到上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于膨胀制冷提纯氨气的装置，包括依次连接的缓冲罐、初级吸附系统、初级过滤系统、压缩机、膨胀制冷系统、气化器、深度吸附系统、深度过滤系统、精馏塔；所述初级吸附系统包括初级吸附器；所述初级过滤系统包括初级过滤器；所述膨胀制冷系统包括风机制动膨胀机、依次连接的第一级换热设备、第二级换热设备、第三级换热设备；所述深度吸附系统包括深度吸附器；所述深度过滤系统包括深度过滤器；所述精馏塔塔顶设有冷凝器、底部设有塔釜；所述第一级换热设备由第一换热器与第一气液分离器组成；所述第二级换热设备由第二换热器与第二气液分离器组成；所述第三级换热设备由第三换热器与第三气液分离器组成；所述压缩机与第一换热器连接；所述气化器与第一换热器连接；所述风机制动膨胀机依次与第三换热器、第二换热器、第一换热器连接。

上述技术方案中，所述连接是指各设备之间连通，用于气体或者液体输送，如果气体传输则是气管连通，如果液体传输则是液管连通；管道与各部件的连接方式为现有方式，不泄露即可；本实用新型中一些部件同时连接多个其他部件，达到节省能源、以最小消耗达到最佳提纯效果，本领域技术人员可以参考本实用新型实施例理解。

上述技术方案中，依次连接的第一级换热设备、第二级换热设备、第三级换热设备组成多级换热设备，级数越高处理后的氨气纯度越高；每级换热设备都是由换热器与气液分离器组成，换热器包括用于换热的冷源气体出入口、用于分离的原料出入口、液体氨出入口，气液分离器包括原料入口、气体出口以及液体出口；换热后的原料（气液混合物）进入气液分离器实现气液分离，得到气体以及液体氨，再进入各自传输路径。

上述技术方案中，膨胀制冷系统为关键组成，起到冷却分离的效果，前端接受压缩后的混合气体，后端输出液化分离后的氨气，根据氨气提纯路径，具体连接方式为第一换热器原料出口、第一气液分离器原料入口、第一气液分离器气体出口、第二换热器原料入口、第二气液分离器原料入口、第二气液分离器气体出口、第三换热器原料入口、第三气液分离器原料入口依次连接；第三气液分离器液体出口与第二换热器液体氨入口连接；第二气液分离器液体出口与第二换热器液体氨入口连接；第一气液分离器液体出口与第一换热器液体氨入口连接；第二换热器液体氨出口与第一换热器液体氨入口连接。优选的，第三气液分离器液体出口与第二气液分离器液体出口汇合后再与第二换热器液体氨入口连接；第二换热器液体氨出口与第一气液分离器液体出口汇合后再与第一换热器液体氨入口连接；第一换热器液体氨出口与气化器连接。从而经过各级气液分离器分离的液体氨经过复热后进入气化器，气化后进吸附系统，进行深度吸附，此时氨气纯度超过99.1%。

优选的技术方案中，每个气液分离器液体出口都接有流体减压阀，用于调节液体氨的压力为0.25 MPa；利于深度吸附与深度过滤处理。

上述技术方案中，风机制动膨胀机为无油润滑风机制动膨胀机，为换热器提供冷源，风机制动膨胀机出口温度控制为-70~-75℃。优选的，所述风机制动膨胀机依次与第三换热器、第二换热器、第一换热器形成循环连接，能量耗尽的冷源可以返回作为风机的推动气体；第三气液分离器气体出口与第二换热器、风机制动膨胀机依次连接，第三气液分离器轻组分经过第二换热器复热后进膨胀机组，膨胀后的低温气体依次逐级反流换热器作冷源，出换热器后为回收冷源，同时轻组分还可以进入膨胀机组做轴间保护器；风机制动膨胀机与精馏塔塔釜连接，轴间保护器可作为塔釜热源；可以最大程度利用冷源能量，节能减排，减少能耗。