一种液化气体纯化装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种液化气体纯化装置及方法，所述装置包括液化气体储存器、冷却装置、升温装置以及气体排放系统，所述升温装置设于液化气体储存器的下部，所述冷却装置设于液化气体储存器上部，所述气体排放系统与液化气体储存器顶部的出口连接，用于排放不凝性气体。纯化过程中，首先对液化气体储存器下部进行加热，同时对液化气体储存器上部进行冷却，然后将不凝性气体排出。本发明专利技术能够将液化气体中不凝性杂质气体的含量由ppm级降低到ppb级，实现了对液化气体的高度纯化，降低了杂质气体对后续制造工艺的不良影响，且装置简单，操作方便，具有良好的经济效益和应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种液化气体纯化装置及方法
本专利技术涉及液化气体纯化领域，具体涉及一种液化气体纯化装置及方法。
技术介绍
高纯特种气体是半导体产业的重要原料。其纯度要求通常在99.9999％以上。高纯特种气体通常储存在钢瓶内，分为高压气体和液化气体。液化气体一般储存在钢瓶内，一些不凝性杂质气体(如氮气、氧气、氢气、甲烷、一氧化碳等)会溶解在液相。在高纯特种气体使用过程中，这些杂质气体会解析出来，对半导体制造工艺造成不良影响。现有技术通常采用精馏、催化吸附、膜分离等方法对高纯特种气体进行纯化。此外，部分技术人员采用换热的方式进行纯化的操作，即将待纯化气体先经过换热系统降温处理，再在分离系统内完成杂质气体与液化气体的分离。CN207527912U提供了一种普纯液化气体制取高纯液化气体的装置及冷能回收系统，该普纯液化气体制取高纯液化气体的装置包括换热器、增压机和第一净化系统，换热器上设置有普纯液化气体气化通道和高纯气体放热通道，增压机的入口与普纯液化气体气化通道的出口连通，增压机的出口与第一净化系统的入口连通，第一净化系统的出口与换热器上的高纯气体放热通道的入口连通。可以将原料气化的冷量进行回收，增压后的普纯气体净化得到的高纯气体能够吸收原料气化冷量转变为液体，无需外供冷量。CN108579314A提供一种液化气体的纯化装置和方法，所述装置包括：换热系统和分离系统，所述换热系统连接在原料进料口和所述分离系统的进料口之间，所述分离系统的产品出料口连接至所述换热系统，再接入产品储罐，所述换热系统内设有传热工质，以使经过所述换热系统的物料吸收或释放热量。换热的方式虽然能够实现液化气体的纯化，然而其结构较为复杂，纯化过程中需要将液化气体气化后再液化，整个过程操作复杂，消耗了大量的能量，不利于成本的控制。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种液化气体纯化装置及方法，实现了对液化气体的高度纯化，液化气体中不凝性杂质气体的含量可由ppm级降低到ppb级，具有良好的经济效益和应用前景。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种液化气体纯化装置，所述装置包括液化气体储存器、冷却装置、升温装置以及气体排放系统，所述升温装置设于液化气体储存器的下部，所述冷却装置设于液化气体储存器上部，所述气体排放系统与液化气体储存器顶部的出口连接，用于排放不凝性气体。本专利技术利用上述提供的装置，首先将液化气体储存器进行加热，使得液化气体中的杂质气体(不凝性气体)挥发，然后在储存器上部进行冷却，使挥发的液化气体冷凝，杂质气体则保留在储存器上部，然后利用气体排放系统(负压装置)将储存器上部的杂质气体排出，进而实现了对液化气体的纯化，降低了杂质气体对后续制造工艺的不良影响。优选地，所述冷却装置设于液化气体储存器的外部。优选地，所述冷却装置位于液化气体储存器液面以上。优选地，所述气体排放系统为负压装置。优选地，所述气体排放系统连有气体收集器。优选地，所述液化气体储存器为钢瓶。优选地，所述液化气体储存器上部和下部的分界面为液化气体的液面。第二方面，本专利技术提供了一种液化气体纯化方法，所述方法为：对液化气体储存器下部进行加热，同时利用冷却装置对液化气体储存器上部进行冷却，然后控制与液化气体储存器顶部出口连接的排气装置将不凝性气体排出。优选地，所述储存器上部和下部的分界面为液化气体的液面，对液化气体储存器下部加热时应尽量靠近液化气体储存器底部。优选地，所述加热的温度为30-50℃，例如可以是30℃、33℃、35℃、38℃、40℃、43℃、45℃、48℃或50℃，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。优选地，所述加热的时间为1-3h，例如可以是1h、1.3h、1.5h、1.8h、2h、2.3h、2.5h、2.8h或3h，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。优选地，所述液化气体为砷烷、磷烷或氨气中的任意一种。优选地，所述不凝性气体为氮气、氧气、氢气、甲烷或一氧化碳中的至少一种，例如可以是氮气、氧气、氢气、甲烷或一氧化碳中的任意一种，典型但非限定性组合为：氮气和氧气，氢气和甲烷，氮气和一氧化碳，氧气和氢气，甲烷和一氧化碳，氮气、氧气和氢气等，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举。优选地，对所述排出后的不凝性气体进行收集。作为优选的技术方案，本专利技术利用第一方面所述的装置对液化气体进行纯化，所述方法为：利用升温装置在液化气体储存器下部进行加热，同时对液化气体储存器上部进行冷却，然后控制气体排放系统，将不凝性气体排出。与现有技术方案相比，本专利技术至少具有以下有益效果：(1)本专利技术在液化气体使用前，将液化气体中不凝性杂质气体的含量由ppm级降低到ppb级，实现了液化气体的高度纯化，进而降低了杂质气体对后续制造工艺的不良影响。(2)本专利技术装置简单，操作方便，较现有的纯化方法而言具有明显的成本优势，适用于大规模推广。附图说明图1是本专利技术实施例1提供的液化气体纯化装置的结构示意图；图中：1-液化气体钢瓶，2-钢瓶阀门，3-调压阀，4-进气阀，5-真空阀，6-流量计，7-排放阀，8-冷却器，9-干冰，10-加热器，11-操作面板。下面对本专利技术进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本专利技术的简易例子，并不代表或限制本专利技术的权利保护范围，本专利技术的保护范围以权利要求书为准。具体实施方式下面通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。本专利技术在具体实施方式部分提供了一种液化气体纯化装置，所述装置包括液化气体储存器、冷却装置、升温装置以及气体排放系统，所述升温装置设于液化气体储存器的下部，所述冷却装置设于液化气体储存器上部，所述气体排放系统与液化气体储存器顶部的出口连接，用于排放不凝性气体。对于本专利技术而言，所述液化气体储存器可以为本领域公知的任意液化气体储存装置，例如钢瓶等；同样，所述加热装置也可以为本领域公知的适用于对上述液化气体储存装置进行加热的任意加热装置，例如可以采用带有温控装置的加热器直接进行加热，也可以采用水浴等方式进行间接加热，应根据储存装置的材质和实际情况进行具体选择。类似的，所述冷却装置同样采用本领域公知的任意冷却装置进行，只要能达到本专利技术要求的冷却效果即可，例如可以采用冷却气体进行冷却，也可以采用液体或固体等其他方式进行冷却，本专利技术对其具体的冷却形式不做特殊限定。本专利技术上述气体排放系统优选为负压装置，以使得所述不凝性气体能够顺利排出而不向液化气体储存器中带入新的杂质气体。本专利技术提供的装置中，所述冷却装置设于液化气体储存器的外部，由于杂质气体挥发后位于储存器内的上部(高于液面的空间)，为了实现更优的冷却效果，同时避免浪费能量，所述冷却装置应高于液化气体储存器液面。本专利技术提供的装置中，所述升温装置设于液化气体储存器的下部，下部指的是储存器内液面以下的位置，具体可以为储存器的四周，也可以为储存器的底部，出于提高能量利用效率的考虑，优选将升温装置设在储存器的底部或四周靠近底部的位置。本专利技术所述气体排放系统优选连接有气体收集装置，用于对排出的不凝性气体进行收集。本专利技术在具体实施方式部分还提供了一种液化气体纯化方法，所述方法为：对液化气体储存器下部进行加热，同时利用冷却装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液化气体纯化装置，其特征在于，所述装置包括液化气体储存器、冷却装置、升温装置以及气体排放系统，所述升温装置设于液化气体储存器的下部，所述冷却装置设于液化气体储存器上部，所述气体排放系统与液化气体储存器顶部的出口连接，用于排放不凝性气体。

【技术特征摘要】
1.一种液化气体纯化装置，其特征在于，所述装置包括液化气体储存器、冷却装置、升温装置以及气体排放系统，所述升温装置设于液化气体储存器的下部，所述冷却装置设于液化气体储存器上部，所述气体排放系统与液化气体储存器顶部的出口连接，用于排放不凝性气体。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述冷却装置设于液化气体储存器的外部。3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述冷却装置位于液化气体储存器液面以上。4.如权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述气体排放系统为负压装置。5.如权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，所述气体排放系统连有气体收集器。6.如权利要求1-5任一项所述的装置，其特征在于，所述液化气体储存器为钢瓶。7.一种液化气体纯化方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东升，
申请(专利权)人：上海正帆科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31