[实用新型]一种提高氩气回收率的装置

说明书

本实用新型公开了一种提高氩气回收率的装置，利用回收现场会有液氩提供的便利，用液氩提供冷量，再利用低温精馏法脱除氮气、氢气，提高了氩气的回收率和氢气的利用率，简化了低温精馏的流程和操作，降低了运行能耗；利用集成的空气氮气流路，通过膨胀机产生冷量，冷箱内自产氮气，可降低再生气的限制，提高回收氩气的提取率；此外，还利用辅助冷凝蒸发器的连接作用，将氩气回收流路与空气氮气流路进行冷量交换，把膨胀机产生的多余冷量输送到氩气回收流路，降低了外界加入的液氩量，从而降低了设备的运营成本。

技术领域

本实用新型涉及一种氩气回收系统，尤其涉及一种提高氩气回收率的装置。

背景技术

直拉法(Czochralski method)是生产单晶硅的主要方法,全球70％～80％的单晶硅通过直拉法生产。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，滑阀泵是用油来保持密封的机械真空泵。氩气携带单晶拉制过程中由于高温而产生的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，主要杂质成分为，氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等烷烃，液态润滑油雾；回收利用这部分氩气有很大现实意义。氩气回收纯化的公知技术：对来自单晶炉回收的氩气进行粗除油，再经压缩冷却后高精度除油除尘；接着通过高温催化使甲烷等烃类和一氧化碳同氧气反应生产水和二氧化碳，催化反应中保证氧气过量(杂质氧气不够则加入氧气)；通过冷却后在催化剂作用下使过量氧气同加入的氢气反应生成水，并保证反应氢气过量，处理后氩气中杂质成分为水、二氧化碳、氢气和氮气；最后经过氩气常温吸附单元吸附水和二氧化碳，得到只含有氮气和氢气为杂质的粗氩气。氩气常温吸附单元由二个吸附器组成，吸附器中装有吸附水和二氧化碳的吸附剂，一个吸附器进行吸附工作，另一个吸附器进行包括泄压、加温、吹冷的再生工作。所述再生工作的气体使用氮气，该再生氮气来自冷箱中低温精馏塔生产或外购，氩气常温吸附单元通过时间程序控制器自动控制运行切换。

此外，已公开专利：如专利CN102583281A公开了一种单晶硅生产中氩气回收纯化的方法与装置，其低温精馏部分使用空气循环制冷，能耗高，流程复杂，且加入的过量氢气放空，利用率低。如专利CN104406364A公开了一种双塔耦合的氩气回收纯化设备及氩气回收纯化方法，其采用空气压缩，双塔流程，能耗无优势，且结构复杂，增加了设备投资。再如专利CN206347802U公开了一种单塔低温精馏回收氩气的装置，其为保持冷箱提供的外界液氩量较大，以及受再生气限制，提取率比较低；而且其技术方案只用于除氧，未能够去除原料中过量一氧化碳。

因此，针对目前现有技术中所存在的缺陷，本领域的技术人员致力于开发流程更简洁，操作更方便，能耗更低，提取率更高的氩气回收系统。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现在氩气回收中运动部件多、能耗高、投资大、提取率低等特点，利用单晶硅厂家会有液氩供应的条件，提供了一种低温精馏流程简单、操作方便、能耗更低以及提取率更高的提高氩气回收率的装置。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供一种提高氩气回收率的装置，具体包括：氩气压缩机、除一氧化碳器、除氧器、氩气预冷纯化系统、空气压缩机、空气预冷纯化系统和精馏冷箱，所述精馏冷箱内置有有主换热器、精氩塔和氮塔，所述精氩塔底部设有氩塔再沸器、顶部设有氩塔冷凝蒸发器，所述氮塔底部设有氮塔再沸器、顶部设有氮塔冷凝蒸发器，其中：

所述氩气预冷纯化系统通过管道经所述主换热器与所述氩塔再沸器连通，所述氩塔再沸器通过管道经粗氩节流阀连通所述精氩塔中上部，以将粗氩气送入所述精氩塔内参与精馏；