[发明专利]初级液氨纯化为高纯度液氨的方法及其系统

说明书

本发明公开了一种初级液氨纯化为高纯度液氨的方法及其系统，属于化学工业环保系统装置及方法的技术领域；系利用初级液氨中杂质的凝结温度差异分段将杂质脱除。首先利用低温水蒸氨让初级液氨中的油质及金属离子无法被蒸出留在储槽中；进一步利用降温湿膜吸收凝结温度高于氨的杂质如水份、丙烷、稀酮等，让其形成液化凝结形成废氨水留在纯化器中，让气相氨与液相杂质分离，氨气得到进一步纯化；再进一步将氨气冷凝液化形成液氨，在氨气中比氨凝结温度低的杂质如氮气、二氨化碳、甲烷等杂质无法凝结，让液氨与气相杂质分离进而移出，让液氨得到有效纯化转为高纯度液氨。

技术领域

本发明涉及一种初级液氨纯化为高纯度液氨的方法及其系统，属于化学工业环保系统装置及方法的技术领域；系与液氨纯化技术相关，如何将初级液氨杂质脱除提高液氨纯度，特别是如何建置小型有效节能液氨纯化系统，作为工厂废氨提纯资源循环利用装置，解决工厂废氨处理问题。

背景技术

初级液氨系指一般工业液氨及工业制程排出废氨回收提浓的液氨，初级液氨往往有大量杂质如水份、油类、碳粒、甲烷、乙烷、丙烷、氮气、一氧化碳、二氧化碳等。而高纯度液氨系指电子级液氨其纯度需达6N以上作为面板、光伏及LED等产业使用原料，其在制程中参与反应的氨为少量大部份需排出制程，如LED芯片厂中氨仅有15～30％参与反应，大部份形成废氨排出。

目前都是利用洗涤塔吸收形成废氨水，进一步浓缩为市售氨水亦可进一步浓缩为初级液氨，由于工业废弃物容易有制程污染物引出，工厂废弃物再利用有污染风险疑虑，最佳再利用方案是形成原有原料回制程使用，要回制程使用就需在厂内进行处理，在厂内进行纯化制程需单纯快速，设备需要微小化，与现有氨纯化系统设备不同，有待进一步研究发展。

目前主要的液氨纯化技术有:

(1).精馏法

利用精馏塔进行氨的纯化，这是目前国际气体工厂纯化的主要设备与方法，通过精馏程序即能提纯氨的纯度，但由于精馏塔需要多层缓慢分馏，所以设备较庞大，需要很长时间运作而相对成本高，不适合小型化运行，相对应用于制程回收循环利用不符工厂实际要求。

(2).分子筛吸收法

这是利用吸收水的分子筛，进行初级液氨的过滤及水份的吸收，相对设备单纯多了，但初级液氨中存有的杂质并无法百分百吸收，相对纯化的效果有限，更有因吸收在分子筛中的水份及杂质需长时间加热脱附，需要很大量能源脱水及时间，设备无法小量化，相对应用上受到限制，更有纯度盲点，并不适合应用于工业制程中的氨资源循环利用设备。

从上述的行业中主要纯化设备微小化是有难度的，且纯化的流程不符工业生产制程作业需求，有很大改善空间，因而研究如何更有效率将初级液氨转化为高纯度液氨是当前业界难题，将纯化系统微小化是氨回收利用重要一环，吾人等特别研究进而开发出初级液氨的纯化为高纯度液氨的方法及其系统能为产业所利用。

发明内容

本发明的主要目的是建立全新初级液氨纯化为高纯度液氨方法；将工业制程排出废氨，利用水吸收形成氨水，再浓缩为初级液氨，进一步利用初级液氨纯化为高纯度液氨系统转化为原工厂使用的高纯度液氨，制程反应损失的液氨也能利用一般工业液氨引入系统中纯化为高纯度液氨回制程使用，进而解决工厂氨排放问题及原料采购问题，并降低工厂生产成本提升工厂效益。

本发明另一主要目的在解决高纯度液氨运送及储存的风险；高纯度液氨采购受到限制，因而工厂须有足够量以避免缺料风险，如能将工厂制程排出废氨回收利用，则仅需补充少量的工业液氨即可解决，如LED苾片厂为例，将80％左右氨排出回收利用，仅需补充20％工业液氨即能满足生产需求，大大提升工厂作业安全性，更解决原有氨排放处理难题，创造更有利生产环境。

本发明另一主要目的在建立高效率微小化液氨纯化系统提供工厂利用；可依工厂规模要求缩小放大，建立弹性有效氨资源循环利用设备。