一种气体净化装置及其应用制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种气体净化装置及其应用，包括通过管道串联连接的除湿净化室、第一脱氧净化室、第二脱氧净化室和第三脱氧净化室，除湿净化室的入口与保护气体的气瓶连接；除湿净化室内部填装有硅胶除湿剂，第一脱氧净化室内部填装铜单质或铜基合金中的一种作为脱氧净化剂，第二脱氧净化室内部填装钼单质或钼基合金中的一种作为脱氧净化剂，第三脱氧净化室内部填装钛单质、海绵钛或钛基合金中的一种作为脱氧净化剂；第一脱氧净化室、第二脱氧净化室和第三脱氧净化室分别设有加热单元。本发明专利技术可对气体中的水蒸气和氧气进行吸附脱除，可以满足实验和生产中对于气氛环境的各项要求，并且具有操作简单、净化速度快、净化剂使用寿命长、成本低的特点。

A gas purification device and its application

The invention discloses a gas purifying device and its application, including through pipes connected in series dehumidification clean room, clean room, second - first - clean room and third deoxy purification chamber, purification and protection of gas chamber entrance dehumidifying cylinders connected; the interior filled with silica gel desiccant dehumidification purification, a first DNA purification the internal chamber filled copper or copper alloy in deoxidation as purifying agent, second - a purification chamber filled with molybdenum or molybdenum alloy in deoxidation as purifying agent, third purifing as a deoxidizing cleaning agent chamber internal filling matter, single titanium sponge titanium or titanium alloy in deoxidation first; clean room, clean room and third - second deoxy purification chamber are respectively provided with a heating unit. The invention can remove the water vapor and oxygen in the gas, which can meet the requirements of the atmosphere and environment in the experiment and production, and has the characteristics of simple operation, fast purification, long service life of the cleaning agent and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种气体净化装置及其应用
本专利技术涉及一种气体净化装置及其应用，属于化学反应净化气体

技术介绍
保护气制备方面、特别是在超大规模集成电路、激光材料、光导纤维和航空航天材料等航域，要求生产过程在超净环境体系内进行，例如半导体制造工艺要求把气体中的氧降低到10-6ppm，甚至10-15～10-23ppm，这就要求采用合适的脱氧剂将氧脱除以达到要求。因此，在工厂的产品生产过程中或者实验室的实验过程中，有较多过程需要在气氛保护后才能进行。保护性气氛的衡量标准主要包括气氛的湿度和气氛的含氧量。例如，在钢铁的生产过程中，氧元素的存在降低了钢的热脆性能的同时，显著降低了钢液的表面张力。也就证明了氧含量对于钢产品的质量有很大影响。又如，在电子产品的生产过程中，气体湿度过大会引起通路、漏电、击穿及材料老化等问题。因此，控制气氛的湿度及氧含量对于各种产品的生产有着重要意义。而目前为止，这种气体净化装置还比较少。公开号为CN104694705A的中国专利文件中公开了一种深度脱氧装置及其应用，气体经过加热装置加热到一定温度后通过铜、镁、钛三种脱氧剂达到脱氧目的，可以在常压下进行脱氧处理，精度可以达到10-21ppm。然而，这个装置并不能控制气体的湿度，也不能实现气体在不同温度下与不同的脱氧剂进行接触，因此也就影响了此装置的脱氧效率及脱氧质量。此外，该装置由于镁系脱氧剂的存在，不能完成氮气N2的深度脱氧工作。公开号为CN205700091U的中国专利文件中公开了一种工业生产酸性气体过滤净化装置，采用活性炭过滤与碱液喷洒除酸相结合的方式，提高了酸性气体过滤化的效率，并采用pH继电控制排液系统，可以智能控制精华液的排放。具有较高的净化效率。但是，这项专利只能对酸性气体进行净化，不能有效的处理中性或者碱性气体。综上所述，现有的气体净化、脱氧装置的适用范围较小，精度及效率较低，且无法实时监测气体净化后的湿度及氧含量。然而，对于精密实验设备，针对进入设备内不同保护气体的全面净化是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：针对现有气体净化设备净化效率低，气体适用范围小，难以脱除气体内水分，且没有实时监测设备出口的湿度及氧分压等问题，提供了一种净化气体的方法，用于工厂和实验室中低氧含量保护气体的制备。本专利技术采用如下技术方案实现：一种气体净化装置，包括通过管道串联连接的除湿净化室2、第一脱氧净化室31、第二脱氧净化室32和第三脱氧净化室33，所述除湿净化室2的入口与保护气体的气瓶1连接；所述除湿净化室2内部填装有硅胶除湿剂，所述第一脱氧净化室31内部填装铜单质或铜基合金中的一种作为脱氧净化剂，所述第二脱氧净化室32内部填装钼单质或钼基合金中的一种作为脱氧净化剂，所述第三脱氧净化室33内部填装钛单质、海绵钛或钛基合金中的一种作为脱氧净化剂；所述第一脱氧净化室31、第二脱氧净化室32和第三脱氧净化室33分别设有加热单元。进一步的，所述硅胶除湿剂和脱氧净化剂分别占对应净化室内部体积的50％-80％。进一步的，所述第一脱氧净化室31、第二脱氧净化室32和第三脱氧净化室33分别设置在三个独立的加热炉内，分别对三个脱氧净化室内部的脱氧净化剂加热至相应的氧化温度。进一步的，所述三个独立的加热炉分别设有独立的PID反馈控制温度仪表。在本专利技术的一种气体净化装置中，所述第三脱氧净化室33的出口管道上设有氧含量测试探头5。进一步的，所述第三脱氧净化室33的出口管道上还设有湿度计6。本专利技术的一种气体净化装置用于净化的气体为氩气、氢气、氮气、硫化氢气体中的一种或多种混合气体。本专利技术还公开了一种上述气体净化装置的应用，将该气体净化装置用于保护气体的制备，具体包括如下步骤：第一步，配置初始气体，将氩气、氢气、氮气、硫化氢中的一种或几种混合成实验所需保护气体，并装入气瓶1；第二步，气体干燥，将配置好的保护气体通入装有硅胶除湿剂的除湿净化室2，在气体通过硅胶除湿剂的过程中，除去保护气体中的水分，达到气体干燥的目的；第三步，气体脱氧，开启三组加热炉，保持三组脱氧净化室内的温度为设定的脱氧剂目标脱氧温度，保护气体依次通过第一脱氧净化室31中的铜单质或铜基合金、第二脱氧净化室32中的钼单质或钼基合金、第三脱氧净化室33中的钛单质、海绵钛或钛基合金，保护气体中的氧会在高温条件下与脱氧净化剂发生氧化反应达到脱氧目的；第四步，测量氧含量及湿度，开启装置末端的氧含量测试探头5和湿度计6，对净化后保护气体的氧含量和适度进行测量，达到要求值即可通入所需设备中进行实验。进一步的，通入该气体净化装置的气体流量为100-300mL/min。进一步的，所述第一加热炉41的温度范围为500-700℃，所述第二加热炉42的温度范围为350-550℃，所述第三加热炉43的温度为50-200℃。本专利技术具有以下有益效果：1)气体净化彻底，不仅可以控制并检测气体内部的氧含量，同时还可以对气体进行干燥，降低气体湿度，提高了气体的净化质量。2)提高了脱氧能力及脱氧效率，本专利技术使用三个加热炉分别对不同的脱氧净化室的内部空间进行加热，使每个脱氧净化室内的脱氧剂均可以在最优的环境下进行工作，即提高了脱氧能力，同时也提升了脱氧效率。3)扩大了适用脱氧气体的范围，氩气、氮气、氢气、硫化氢等气体的一种或几种混合气体均可以在该装置中进行净化，净化后的气体氧含量可降低至10-26ATM。4)净化剂可以循环使用，降低了气体净化的成本。由上所述，本专利技术可以满足实验和生产中对于气氛环境的各项要求，并且具有操作简单、净化速度快、净化剂使用寿命长、成本低等特点。以下结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。附图说明图1为实施例中的气体净化装置的连接结构示意图。图中标号：1-气瓶，2-除湿净化室，31-第一脱氧净化室，32-第二脱氧净化室，33-第三脱氧净化室，41-第一加热炉，42-第二加热炉，43-第三加热炉，5-氧含量测试探头，6-湿度计。具体实施方式实施例参见图1，图示中的一种气体净化装置为本专利技术的优选方案，具体包括气瓶1、除湿净化室2、第一脱氧净化室31、第二脱氧净化室32、第三脱氧净化室33、第一加热炉41、第二加热炉42、第三加热炉43、氧含量测试探头5和湿度计6。气瓶1和除湿净化室2、第一脱氧净化室31、第二脱氧净化室32、第三脱氧净化室33通过管道串联连接，分别对气瓶内的气体进行除湿和三次脱氧净化。气瓶1用于储存待净化的气体，连接在除湿净化室2的进口端管路上，可将单独一种气体的气瓶与净化装置的进口连接，也可将若干不同气体的气瓶并联连接，实现多种混合气体的净化。除湿净化室2内填装的净化剂为硅胶，主要作用是用来吸收通过气体中的水分。在三组脱氧净化室内分别填装易于氧化反应的金属脱氧剂，其中，在第一脱氧净化室31内填装的脱氧净化剂为铜单质或铜基合金中的一种，通过铜的氧化反应吸收空气中的氧气，第二脱氧净化室32内填装的脱氧净化剂为钼单质或钼基合金中的一种，通过钼的氧化反应吸收空气中的氧气，第三脱氧净化室33内填装的脱氧净化剂为钛单质、海绵钛或钛基合金中的一种，在设定的氧化温度下，三种脱氧净化剂均可以脱去通过气体中的氧，降低气体氧含量。为了保证气体在净化室内的通过效率以及与净化剂(除湿剂)的接触效率，除湿净化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体净化装置，其特征在于：包括通过管道串联连接的除湿净化室(2)、第一脱氧净化室(31)、第二脱氧净化室(32)和第三脱氧净化室(33)，所述除湿净化室(2)的入口与保护气体的气瓶(1)连接；所述除湿净化室(2)内部填装有硅胶除湿剂，所述第一脱氧净化室(31)内部填装铜单质或铜基合金中的一种作为脱氧净化剂，所述第二脱氧净化室(32)内部填装钼单质或钼基合金中的一种作为脱氧净化剂，所述第三脱氧净化室(33)内部填装钛单质、海绵钛或钛基合金中的一种作为脱氧净化剂；所述第一脱氧净化室(31)、第二脱氧净化室(32)和第三脱氧净化室(33)分别设有加热单元。

【技术特征摘要】
1.一种气体净化装置，其特征在于：包括通过管道串联连接的除湿净化室(2)、第一脱氧净化室(31)、第二脱氧净化室(32)和第三脱氧净化室(33)，所述除湿净化室(2)的入口与保护气体的气瓶(1)连接；所述除湿净化室(2)内部填装有硅胶除湿剂，所述第一脱氧净化室(31)内部填装铜单质或铜基合金中的一种作为脱氧净化剂，所述第二脱氧净化室(32)内部填装钼单质或钼基合金中的一种作为脱氧净化剂，所述第三脱氧净化室(33)内部填装钛单质、海绵钛或钛基合金中的一种作为脱氧净化剂；所述第一脱氧净化室(31)、第二脱氧净化室(32)和第三脱氧净化室(33)分别设有加热单元。2.根据权利要求1所述的一种气体净化装置，所述硅胶除湿剂和脱氧净化剂分别占对应净化室内部体积的50％-80％。3.根据权利要求1所述的一种气体净化装置，所述第一脱氧净化室(31)、第二脱氧净化室(32)和第三脱氧净化室(33)分别设置在三个独立的加热炉内，分别对三个脱氧净化室内部的脱氧净化剂加热至相应的氧化温度。4.根据权利要求3所述的一种气体净化装置，所述三个独立的加热炉分别设有独立的PID反馈控制温度仪表。5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种气体净化装置，所述第三脱氧净化室(33)的出口管道上设有氧含量测试探头(5)。6.根据权利要求5所述的一种气体净化装置，所述第三脱氧净化室(33)的出口管道上还设有湿度计(6)。7.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王万林，周乐君，路程，高尔卓，朱晨阳，张凯旋，龙旭凯，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43