氨浓度提升系统及其方法技术方案

本发明专利技术揭露一种氨浓度提升系统，其中氨浓度提升系统包括一蒸馏单元、一冷凝单元及一纯化单元。蒸馏单元包括一壳管式加热器，用以加热一氨水，并产生一氨气、及一水气。冷凝单元连接蒸馏单元，并包括至少一壳管式冷凝器，用以接收并冷却壳管式加热器产生的氨气及水气，使大部分水气冷凝成一冷凝液，而氨气则维持在气相，并产生一残余水气。纯化单元连接冷凝单元，并包括至少一壳管式纯化器，用以接收并冷却壳管式冷凝器产生的氨气及残余水气，使部分的残余水气液化为一回收液，而氨气则维持在气相，并且由纯化单元排出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术有关一种氨浓度提升系统及其方法，其中氨浓度提升系统包括一蒸馏单元、一冷凝单元及一纯化单元。
技术介绍
纯氨是制造LED的氮化镓晶体的重要材料，一般LED厂使用的纯氨虽为6N5(99.99995％)以上的等级，但纯氨仍无法避免含有微量的有机物，例如丙酮、异丙醇、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙烯等等。当LED厂以MOCVD制程在高温下(750至1050℃)合成氮化镓时，有机物将会裂解为烷类、烯类、一氧化碳、二氧化碳、碳粒、烯酮等等的衍生杂质。这些衍生杂质会使氮化镓晶体产生差排，形成晶体的缺陷，而至使氮化镓的生产良率降低。然而，要去除纯氨中所含的微量有机物目前仍是极难克服的技术问题。在另一方面，每提供100公斤的纯氨进入LED制程，将会有80公斤的氨气被排出制程，而一般排出制程的氨气浓度约为10％至15％，并包括氢气、氮气、甲烷、微量气体(一氧化碳、二氧化碳、烯酮)及粒状物(碳粒及金属镓)，一般大都将这些排出的氨气视为废弃物而不再利用。
技术实现思路
本专利技术的一目的，在于提供一种氨浓度提升系统及其方法，通过蒸馏、冷凝及纯化的过程，可回收废氨气，例如LED厂MOCVD制程排出的废氨气，并制成高纯度的氨气，例如6N5(99.99995％)以上的等级，以再次供给工业上的利用。本专利技术的又一目的，在于提供一种氨浓度提升系统及其方法，回收并
过滤冷凝及纯化过程所产生的冷凝液及回收液，并将过滤过的冷凝液及回收液再次蒸馏、冷凝及纯化。通过重复的过滤以及回收，使氨气浓度获得有效的提升。为达到上述目的，本专利技术提供一种氨浓度提升系统，包括：一蒸馏单元，包括至少一壳管式加热器，壳管式加热器包括至少一蒸馏导管及一蒸馏壳体，且蒸馏壳体包覆蒸馏导管，其中蒸馏壳体加热蒸馏导管内的一氨水，并产生一氨气、一水气及一热氨水；一冷凝单元，连接蒸馏单元，并包括至少一壳管式冷凝器，壳管式冷凝器包括至少一冷凝导管及一冷凝壳体，且冷凝壳体包覆冷凝导管，其中冷凝单元由蒸馏单元接收氨气及水气，并将氨气及水气输送至冷凝导管，冷凝壳体冷却冷凝导管内的氨气及水气，使得大部分的水气冷凝成为一冷凝液，而氨气则维持在气相，并产生一残余水气；及一纯化单元，连接冷凝单元，并包括至少一壳管式纯化器，壳管式纯化器包括至少一纯化导管及一纯化壳体，且纯化壳体包覆纯化导管，其中纯化单元接收冷凝单元传送的氨气及残余水气，并将氨气及残余水气输送至纯化导管，纯化壳体冷却纯化导管内的氨气及残余水气，并使得部分残余水气冷凝成为一回收液，而氨气则维持在气相，并且由纯化单元排出。为达到上述目的，本专利技术提供一种氨浓度提升方法，包括以下步骤：加热一氨水，使氨水气化为一氨气及一水气；冷却氨气及水气，以产生一残余水气及一冷凝液，而氨气则维持在气相；及冷却氨气及残余水气，使残余水气液化，并产生一回收液，而氨气则维持在气相。在本专利技术氨浓度提升系统一实施例中，其中壳管式冷凝器还包括一冷凝水槽及一冷凝气槽，冷凝水槽通过冷凝导管连接冷凝气槽。在本专利技术氨浓度提升系统一实施例中，其中冷凝单元包括多个壳管式冷凝器，且这些壳管式冷凝器以串接方式连接。在本专利技术氨浓度提升系统一实施例中，其中壳管式冷凝器的数目为三个或三个以上。在本专利技术氨浓度提升系统一实施例中，包括一过滤器，连接蒸馏单元
以及冷凝单元，并用以过滤由冷凝单元传送至蒸馏单元的冷凝液，以及过滤由纯化单元经由冷凝单元传送至蒸馏单元的回收液。在本专利技术氨浓度提升系统一实施例中，其中壳管式蒸馏器包括一蒸馏水槽及一蒸馏气槽，蒸馏水槽通过蒸馏导管连接蒸馏气槽，且壳管式冷凝器包括一冷凝水槽及一冷凝气槽，冷凝水槽通过冷凝导管连接冷凝气槽，而过滤器连接蒸馏水槽以及冷凝水槽。在本专利技术氨浓度提升系统一实施例中，其中壳管式纯化器包括一纯化水槽及一纯化气槽，纯化水槽通过纯化导管连接纯化气槽，且纯化水槽连接冷凝水槽。在本专利技术氨浓度提升系统一实施例中，其中蒸馏导管内的氨水加热后还会产生至少一杂质气体，而冷凝单元由蒸馏单元接收及冷却氨气、水气及杂质气体，使部分氨气、水气及杂质气体液化形成冷凝液，且冷凝液包括至少一杂质结晶物，而过滤器则用以滤除冷凝液中的杂质结晶物。在本专利技术氨浓度提升系统一实施例中，其中回收液包括杂质结晶物，且回收液与冷凝液混合并传送至过滤器，并以过滤器滤除冷凝液及回收液中的杂质结晶物。在本专利技术氨浓度提升系统一实施例中，包括一吸收单元，连接蒸馏单元，其中吸收单元包括一吸收槽，用以容置一水溶液，水溶液用以吸收一废氨气以产生氨水，并将氨水输送至蒸馏单元。在本专利技术氨浓度提升系统一实施例中，其中氨浓度提升系统的操作压力介于3至7bar之间。在本专利技术氨浓度提升系统一实施例中，其中冷凝单元传送至纯化单元的氨气及残余水气的温度介于摄氏6至15度之间。在本专利技术氨浓度提升方法一实施例中，包括以下步骤：加热氨水以产生氨气、水气及至少一杂质气体；冷却氨气、水气及杂质气体，以产生残余水气及冷凝液，其中冷凝液包括一杂质结晶物。在本专利技术氨浓度提升方法一实施例中，包括以下步骤：过滤冷凝液，
以滤除冷凝液中的杂质结晶物。在本专利技术氨浓度提升方法一实施例中，包括以下步骤：冷却氨气、水气及杂质气体，以产生残余水气、部分杂质气体及冷凝液，而氨气则维持在气相，其中冷凝液包括杂质结晶物；冷却氨气、残余水气及部分杂质气体，以产生回收液，而氨气则维持在气相，其中回收液包括杂质结晶物；及过滤冷凝液及回收液，以滤除冷凝液及回收液中的杂质结晶物。在本专利技术氨浓度提升方法一实施例中，其中氨水浓度提升方法的操作压力介于3至7bar之间。在本专利技术氨浓度提升方法一实施例中，其中冷凝液的温度范围介于摄氏6至15度之间。在本专利技术氨浓度提升方法一实施例中，包括以下步骤：通过至少一壳管式蒸馏器接收并加热氨水，使氨水气化为氨气及水气；通过至少一壳管式冷凝器接收并冷却氨气及水气，以产生残余水气及冷凝液；及通过至少一壳管式纯化器接收并冷却氨气及残余水气，以产生回收液。在本专利技术氨浓度提升方法一实施例中，还包括以下步骤：在加热氨水之前，先使用一水溶液吸收一废氨气，以产生氨水。在本专利技术氨浓度提升方法一实施例中，其中吸收废氨气的操作温度介于摄氏8至18度之间。【附图说明】图1为本专利技术一实施例的氨浓度提升系统的构造示意图。图2为本专利技术一实施例的氨水浓度提升系统的冷凝单元的构造示意图。图3A至图3C分别为本专利技术一实施例的氨浓度提升系统的冷凝单元的传输路径示意图。图4为本专利技术一实施例的氨浓度提升方法的步骤流程图。虽然已通过举例方式在图式中描述了本专利技术的具体实施方式，并在本文中对其作了详细的说明，但是本专利技术还允许有各种修改和替换形式。本专利技术的图式内容可为不等比例，图式及其详细的描述仅为特定型式的揭露，并不为本专利技术的
限制，相反的，依据专利范围的精神和范围内进行修改、均等构件及其置换皆为本专利技术所涵盖的范围。【主要组件符号说明】：10 氨浓度提升系统 11 吸收单元111 吸收槽 12 蒸馏单元120 壳管式加热器 121 蒸馏水槽122 蒸馏气槽 123 蒸馏导管124 蒸馏壳体 125 蒸馏输送管13 冷凝单元 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氨浓度提升系统，其特征在于，所述氨浓度提升系统包括：一蒸馏单元，包括至少一壳管式加热器，所述壳管式加热器包括至少一蒸馏导管及一蒸馏壳体，且所述蒸馏壳体包覆所述蒸馏导管，其中所述蒸馏壳体加热所述蒸馏导管内的一氨水，并产生一氨气、一水气及一热氨水；一冷凝单元，连接所述蒸馏单元，并包括至少一壳管式冷凝器，所述壳管式冷凝器包括至少一冷凝导管及一冷凝壳体，且所述冷凝壳体包覆所述冷凝导管，其中所述冷凝单元由所述蒸馏单元接收所述氨气及所述水气，并将所述氨气及所述水气输送至所述冷凝导管，所述冷凝壳体冷却所述冷凝导管内的所述氨气及所述水气，使得大部分的所述水气冷凝成为一冷凝液，而所述氨气则维持在气相，并产生一残余水气；及一纯化单元，连接所述冷凝单元，并包括至少一壳管式纯化器，所述壳管式纯化器包括至少一纯化导管及一纯化壳体，且所述纯化壳体包覆所述纯化导管，其中所述纯化单元接收所述冷凝单元传送的所述氨气及所述残余水气，并将所述氨气及所述残余水气输送至所述纯化导管，所述纯化壳体冷却所述纯化导管内的所述氨气及所述残余水气，并使得部分所述残余水气冷凝成为一回收液，而所述氨气则维持在气相，并且由所述纯化单元排出。...

【技术特征摘要】
1.一种氨浓度提升系统，其特征在于，所述氨浓度提升系统包括：一蒸馏单元，包括至少一壳管式加热器，所述壳管式加热器包括至少一蒸馏导管及一蒸馏壳体，且所述蒸馏壳体包覆所述蒸馏导管，其中所述蒸馏壳体加热所述蒸馏导管内的一氨水，并产生一氨气、一水气及一热氨水；一冷凝单元，连接所述蒸馏单元，并包括至少一壳管式冷凝器，所述壳管式冷凝器包括至少一冷凝导管及一冷凝壳体，且所述冷凝壳体包覆所述冷凝导管，其中所述冷凝单元由所述蒸馏单元接收所述氨气及所述水气，并将所述氨气及所述水气输送至所述冷凝导管，所述冷凝壳体冷却所述冷凝导管内的所述氨气及所述水气，使得大部分的所述水气冷凝成为一冷凝液，而所述氨气则维持在气相，并产生一残余水气；及一纯化单元，连接所述冷凝单元，并包括至少一壳管式纯化器，所述壳管式纯化器包括至少一纯化导管及一纯化壳体，且所述纯化壳体包覆所述纯化导管，其中所述纯化单元接收所述冷凝单元传送的所述氨气及所述残余水气，并将所述氨气及所述残余水气输送至所述纯化导管，所述纯化壳体冷却所述纯化导管内的所述氨气及所述残余水气，并使得部分所述残余水气冷凝成为一回收液，而所述氨气则维持在气相，并且由所述纯化单元排出。2.如权利要求1所述的氨浓度提升系统，其特征在于，其中所述壳管式冷凝器还包括一冷凝水槽及一冷凝气槽，所述冷凝水槽通过所述冷凝导管连接所述冷凝气槽。3.如权利要求1所述的氨浓度提升系统，其特征在于，其中所述冷凝单元包括多个壳管式冷凝器，且所述这些壳管式冷凝器以串接方式连接。4.如权利要求3所述的氨浓度提升系统，其特征在于，其中所述壳管式冷凝器的数目为三个或三个以上。5.如权利要求1所述的氨浓度提升系统，其特征在于，还包括一过滤器，连接所述蒸馏单元以及所述冷凝单元，并用以过滤由所述冷凝单元传送至所
\t述蒸馏单元的冷凝液，以及过滤由所述纯化单元经由所述冷凝单元传送至所述蒸馏单元的所述回收液。6.如权利要求5所述的氨浓度提升系统，其特征在于，其中所述壳管式蒸馏器包括一蒸馏水槽及一蒸馏气槽，所述蒸馏水槽通过所述蒸馏导管连接所述蒸馏气槽，且所述壳管式冷凝器包括一冷凝水槽及一冷凝气槽，所述冷凝水槽通过所述冷凝导管连接所述冷凝气槽，而所述过滤器连接所述蒸馏水槽以及所述冷凝水槽。7.如权利要求6所述的氨浓度提升系统，其特征在于，其中所述壳管式纯化器包括一纯化水槽及一纯化气槽，所述纯化水槽通过所述纯化导管连接所述纯化气槽，且所述纯化水槽连接所述冷凝水槽。8.如权利要求5所述的氨浓度提升系统，其特征在于，其中所述蒸馏导管内的所述氨水加热后还会产生至少一杂质气体，而所述冷凝单元由所述蒸馏单元接收及冷却所述氨气、所述水气及所述杂质气体，使部分所述氨气、所述水气及所述杂质气体液化形成所述冷凝液，且所述冷凝液包括至少一杂质结晶物，而所述过滤器则用以滤除所述冷凝液中的杂质结晶物。9.如权利要求8所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：任吉钏，陈建忠，莊金木，
申请(专利权)人：隆达电子股份有限公司，亚氨科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71