一种高纯氨深度脱水纯化方法，采用原料氨通过分子筛吸附脱水，其特征在于：先经过硅胶和１３Ｘ分子筛吸附原料氨中的水，再经３Ａ分子筛深度脱水，原料氨依次经过硅胶、１３Ｘ分子筛、３Ａ分子筛三级吸附脱水。
【技术实现步骤摘要】
高纯氨深度脱水纯化方法
：高纯氨深度脱水纯化方法，是纯化99.9999％(6N)的氨过程分子筛吸附脱水的生产方法。
技术介绍
：氮化镓GaN是由三甲基镓TMGa和氨NH3采用MOCVD(金属有机化学气相淀积)工艺制备的半导体外延片，用于制备兰光发光二极管和兰光激光器，它们都是最新一代半导体材料。所使用的高纯氨要求有非常高的纯度，纯度达99.9999％(6N)，其气体杂质CO.CO2.O2.THC(总烃).H2O总量要求在1×10-6(体积)即1PPm以下，其中H2O控制在0.2PPm以下，称为“兰氨”。以前电子工业用的高纯氨不是用于GaN制备，对纯度要求也不这么高，要求的纯度是99.999％(5N)。含水量5PPm以下，普通采用的吸附脱水方法是采用5A分子筛或13X分子筛吸附，专利DD159259采用氨汽化，用5A分子筛吸附，水可降低到1PPm。专利WO9731699使用吸气剂和13X分子筛脱水。专利CNO1124353.8是使氨气接触一种孔径为4～10埃的合成沸石制备高纯氨。实际上，5A分子筛就是孔径为4～5埃的合成沸石，13X分子筛就是孔径为10埃的合成沸石.在公开使用的技术中，有使用5A分子筛～3A分子筛的二级吸附流程，也有使用硅胶～5A分子筛的二级吸附流程.[1].指标都是5N高纯氨，脱水深度到含水5～2PPm。
技术实现思路
：本专利技术就是要解决氨纯化过程深度脱水困难的技术问题，提供一种高纯氨吸附深度脱水纯化的方法。本专利技术的高纯氨深度脱水纯化方法，采用原料氨通过分子筛吸附脱水-->其特征在于：先经过硅胶和13X分子筛吸附原料氨中的水，再经3A分子筛深度脱水，原料氨依次经过硅胶、13X分子筛、3A分子筛三级吸附脱水。对于原料氨为从钢瓶液氨汽化气体氨的，在液体氨汽化成气体氨过程可以进行精馏纯化，液氨汽化为蒸汽氨过程采用模拟单板精馏，经一次精馏汽化为气体氨。为了保证循环使用硅胶、13X分子筛、3A分子筛再生后的吸附脱水质量稳定，本专利技术的高纯氨深度脱水纯化方法，最好在硅胶、13X分子筛、3A分子筛再生完成后采用高纯氨自身反吹垫气。本专利技术同样采用分子筛的吸附脱水，采用硅胶一13X分子筛一3A分子筛三级吸附流程，以3A分子筛作为达到深度脱水的关键吸附剂，而硅胶和13X分子筛担负脱除氨中绝大部分含水量的任务，保证了氨纯度达到6N，氨中水降到0.4PPm以下。表1是按上述本专利技术高纯氨深度脱水纯化方法的3级吸附流程且第3级吸附剂是3A分子筛对氨纯化脱水的一批产品检测结果数据。表1 3A分子筛为第3级吸附的一批产品含水量逐瓶检测结果 序号 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 钢瓶号 03740 02321 33511 35367 33363 02379 33455 充装量kg 26.0 22.0 21.8 21.6 22.0 20.0 22.0 H2O PPm 0.4 0.4 0.09 0.10 1.0 0.1以下 0.22本专利技术与已有的专利技术和公开技术不同点是：(1)液氨从钢瓶汽化为蒸汽时采用模拟单板精馏控制条件，取得一次精馏效果；(2)采用含3A分子筛的硅胶一13X分子筛一3A分子筛的三级吸附；(3)硅胶、分子筛再生完成后采用高纯氨自身反吹垫气。这3项措施充分保证3A分子筛对水吸附到0.2PPm的能力，而且能保证从开始就达到这种能力。详细说明如下：1.钢瓶内液氨控制汽化单板精馏-->被纯化的原料氨是以充装在液氨钢瓶的形式供应到纯化装置原料接口的，液氨在钢瓶中汽化后，以气态形式进行纯化处理。有意识地将这一纯化过程控制为单板精馏过程，汽化后氨是氨饱和蒸汽，在阻力降和较抵的环境温度影响下，一小部份氨在器壁和管壁膜状回流，存在局部汽液交换。液氨汽化所需热量由钢瓶外热源(热水)提供。这样，沸点较高的水就更多地留在液相，将残存液氨抛去。这样操作使气相中氨的水含量较原料氨减小5～10倍，原料氨水含量200PPm，经过这样处理的汽氨水含量仅为30～50PPm。已有专利和公开技术中均未曾提及采用此项措施。2.采用硅胶—13X分子筛—3A分子筛三级吸附在分子筛家族中3A分子筛的孔径最小，3.0埃。水蒸气分子的临界直径2.7～3.1埃，氨分子的临界直径是3.65～3.8埃，显然，3A分子筛孔道对NH3分子的进入有一定的阻挡作用，其对水的选择性吸附能力均较4A、5A、13X分子筛强，后一类分子筛孔道直径大于NH3和H2O的分子直径，NH3、H2O在这类分子筛呈强烈的吸附，由于NH3在吸附活性表面的挤占，降低了4A、5A、13X分子筛对水的吸附容量，采用3A分子筛作为后级吸附的流程，使3A分子筛在低的脱水负荷下达到高的吸附效率，此三级吸附流程，以3A分子筛为第3级作后级吸附。3.吸附剂再生后采用高纯氨自身反吹扫置换和垫气已有的专利和公开技术中吸附剂再生后，均采用高纯氮(6N)吹扫和垫气，在高纯氨的纯化结果上出现″马鞍型″，这就是再生后纯化氨时，在一个循环周期中，前期和后期水含量都偏高。本专利技术采用高纯氨自身反吹吹扫，置换和气垫，使分子筛吸附剂再生完全，并保持高吸附活性。-->附图说明：附图表示了本专利技术的高纯氨深度脱水纯化方法的一种工艺流程图。下面结合附图的实例进一步说明本专利技术的方法。具体实施例：这种本专利技术的高纯氨深度脱水纯化方法(工艺流程如图1所示)，原料氨装在液氨钢瓶1接入生产线，经单板精馏汽化过程，气体氨由阀门13控制，通过流量计2，进入纯化吸附系统，顺次进入活性炭吸附器3，主要脱除有机气体杂质；硅胶吸附器4、13X分子筛吸附器5、脱氧吸附器6、3A分子筛吸附器7。完成吸附纯化过程的氨气含有颗粒物和不凝性气体，又通过过滤器8进入脱气塔9、脱气塔9是一个精馏塔，设有塔顶冷凝器10和塔底再沸器11、经过过滤和脱气精馏的高纯氨、自塔9塔底成为液氨由阀门14控制，充装到产品钢瓶12内，作为高纯氨产品供给用户。不凝气由阀门18释放。各级吸附器完成一个工作周期后需要再生。每个吸附器设有电加热器，(19、20、21、22、23)。系统抽真空由阀门17控制，脱氧剂再生需要N2+H2气体，活性炭、硅胶、分子筛再生后使用高纯氨、由阀门15、16控制。表2是按上述本专利技术高纯氨深度脱水纯化方法对氨纯化脱水的检测结果数据表2序号 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8# 9#钢瓶号 15756 18075 17215 17264 18107 161127 17094 15686 21039充装量kg 24.2 21.8 22.0 23.6 23.6 23.2 25.0 22.3 5.0H2OPPm 0.29 0.22 0.19 0.16 0.14 0.44 0.35 0.15 0.20-->合格率(H2O≤0.5PPm) 100％优品率(H2O≤0.4PPm) 88.9％特优品率(H2O≤0.3PPm) 77.8％表3是将上述工艺中的3A分子筛换成本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1、一种高纯氨深度脱水纯化方法，采用原料氨通过分子筛吸附脱水，其特征在于：先经过硅胶和13X分子筛吸附原料氨中的水，再经3A分子筛深度脱水，原料氨依次经过硅胶、13X分子筛、3A分子筛三级吸附脱水。2、如权利要求1所说的高纯氨深度脱水纯化方...
【专利技术属性】
技术研发人员：王同文，
申请(专利权)人：大连保税区科利德化工科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。