[发明专利]一种电子级甲烷精馏纯化装置及其方法

说明书

本发明提供一种电子级甲烷精馏纯化装置及其方法，包括甲烷循环系统及甲烷精馏系统，所述甲烷精馏系统包括一级精馏塔及二级精馏塔、主换热器及过冷器，本发明精馏纯化装置结构紧凑，通过甲烷循环系统、甲烷精馏系统、原料供应系统及充装系统的作用能够在节能高效的前提下实现提炼出具有高纯度的甲烷。

技术领域

本发明涉及一种电子级甲烷精馏纯化装置及其方法。

背景技术

电子级甲烷是一种非常重要的工业基础材料，广泛应用于半导体集成电路IC、液晶显示器LCD、半导体发光器件LED以及太阳能电池PV等行业。近年来，随着全球石油等能源资源逐渐减少和环境污染，温室效应对气候的影响，世界各国大力发展清洁能源以及节能技术，重点关注低碳经济。在此背景之下，我国的太阳能电池和半导体发光器件及相关产业得到了迅猛发展，电子级甲烷市场非常广阔,目前电子级甲烷制备难度较高，且能耗较大。

发明内容

本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是电子级甲烷需求大，制备难度较高，且能耗较大。

本发明的具体实施方案是：一种电子级甲烷精馏纯化装置，包括甲烷循环系统及甲烷精馏系统，所述甲烷精馏系统包括一级精馏塔及二级精馏塔、主换热器及过冷器，所述一级精馏塔及二级精馏塔包括塔体，所述塔体的底部具有再沸器，顶部上方具有冷凝器，塔体中部具有填料层，所述冷凝器联通有回流至塔体上部的精馏回流管，所述一级精馏塔冷凝器具有与第二精馏塔塔体中部的连接管；

所述一级精馏塔的底部具有重组分排放管，所述重组分排放管经由主换热器升温后排出；

所述二级精馏塔的底部具有重组分收集管，所述重组分收集管与收集罐连接；

所述冷凝器的的冷媒进口端具有通入作为冷源的原料甲烷的冷源管，所述冷源管分别通入一级精馏塔及二级精馏塔上端的冷凝器内作为冷源，所述冷凝器连接有将冷源排出的冷源输出管，所述冷源输出管与过冷器连接；

所述甲烷循环系统包括压缩机及冷却器，所述过冷器的输出端连接有用于提供作为热源的循环管，所述循环管与一缓冲罐联通，所述缓冲罐经压缩机及冷却器连接最后经第一输出管、第二输出管及第三输出管分别经主换热器与一级精馏塔中部、一级精馏塔底部的再沸器及二级精馏塔底部的再沸器连接作为再沸器的热源；

所述二级精馏塔底部的再沸器具有将第三输出管输入的热源后连接第一气液分离器，所述第一气液分离器顶部的气相输出端与循环管连接，第一气液分离器的液相输出端经由第一排液管及第二排液管分别与一级精馏塔和二级精馏塔的冷凝器连接的作为冷凝器冷源；

所述二级精馏塔的塔体顶部连通有第二气液分离器，所述第二气液分离器气相输出端经主换热器升温后排出，第二气液分离器的液相输出端具有与二级精馏塔的塔体连接的回液管；

进一步的，所述电子级甲烷精馏纯化装置还包括原料供应系统，所述原料供应系统包括汇流排管，所述汇流排管连接有尾气排出管及冷源管，所述汇流排管上连接有两组以上储存有作为冷源甲烷的绝热气瓶。

进一步的，所述电子级甲烷精馏纯化装置还包括充装系统，所述充装系统包括产品气瓶，所述产品气瓶经充装管与收集罐连接，所述充装管沿甲烷输送方向依次连接低温泵及气化器，所述充装管上设置有多个控制阀。

进一步的，第一输出管、第二输出管及第三输出管经输出连接管与冷却器连接，所述输出连接管上设置有与压缩机进气端连接的压缩机回流管，所述压缩机回流管上设置有回流阀。

进一步的，第一气液分离器及第二气液分离器的液相输出端、一级精馏塔及二级精馏塔的底部还连接有排放管。

进一步的，第一输出管、精馏回流管、连接管、回液管、重组分收集管、冷源管、第二输出管、重组分排放管，第三输出管、第一排液管、第二排液管上具有阀体。

本发明还包括一种电子级甲烷精馏纯化方法，包括利用如上所述的一种电子级甲烷精馏纯化装置，具体步骤如下：