一种超高纯氢气、氩气、氦气纯化方法技术

本发明专利技术涉及半导体、LED、光伏太阳能生产等领域，具体的涉及一种超高纯氢气、氩气、氦气纯化方法。主要技术方案如下：包括干燥脱氧工序、吸气工序、再生工序；三个工序通过控制系统实现，所述的控制系统包括中央控制单元、以及分别与中央控制单元的流量计、程控阀门组、交流接触器、压力传感器、加温元件。本发明专利技术的对原料气中O2、H2O、CO、CO2、N2、CH4、TCH等杂质深度脱出，解决了气体杂质影响电子行业生产器件，造成电子元件质量下降的问题。且采用两塔纯化流程，其中一个吸附干燥器工作，另一个吸附干燥器则进行再生，这样两个吸附干燥器交替工作和再生，从而可实现对原料气的连续净化。

A purification method for ultra high pure hydrogen, argon and helium gas

The invention relates to the fields of semiconductor, LED, photovoltaic solar production and so on, and specifically relates to a purification method of ultra high pure hydrogen, argon and helium gas. The following technical scheme: drying process, including suction process, deoxidation regeneration process three process; through the control system, the control system includes a central control unit, and the central control unit and flowmeter, control valve group, AC contactor, pressure sensor, heating elements. The invention can deeply remove the impurities such as O2, H2O, CO, CO2, N2, CH4, TCH and other impurities in the raw gas, and solve the problem that the impurities in the gas affect the production of electronic devices and cause the deterioration of the quality of the electronic components. The two tower purification process is adopted. One of the adsorption desiccator works, and the other one is regeneration. The two adsorption desiccator alternates and regenerates, so that the continuous purification of feed gas can be realized.

【技术实现步骤摘要】
一种超高纯氢气、氩气、氦气纯化方法
本专利技术属于半导体、LED、光伏太阳能生产等领域，具体涉及光电子行业生产用保护气，更具体的为一种超高纯氢气、氩气、氦气纯化方法。
技术介绍
目前，我国纯化氢气、氩氦气采用最普遍的一种技术是前端催化脱氧，后端干燥脱水。此项技术脱氧过程中会产生大量的反应水；且只能脱除氢气中的氧、水，而对于CO、CH4、TCH、N2等杂质则不能去除，而这些杂质对电子器件的生产质量有重要影响，故现有纯化方法不能满足国内大规模集成电路生产需求。
技术实现思路
为弥补现有技术的不足，本专利技术提供一种超高纯氢气、氩气、氦气纯化方法，对原料气中O2、H2O、CO、CO2、N2、CH4、TCH等杂质深度脱出，解决了气体杂质影响电子行业生产器件，造成电子元件质量下降的问题。本专利技术的技术方案如下：一种超高纯氢气、氩气、氦气纯化方法，包括干燥脱氧工序、吸气工序、再生工序；所述的干燥脱氧工序为：原料气经过原料气入口进入吸附干燥器，原料气中的O2与吸附干燥器中的还原态脱氧剂反应，还原态脱氧剂同时吸收原料气中的H2O、CO2；所述的吸附干燥器包括吸附干燥器A、吸附干燥器B，所述的吸附干燥器A、吸附干燥器B循环进行气体吸附和再生，且吸附干燥器A、吸附干燥器B内均设有温度传感器、电加热器、储热机构；所述的吸气工序为：经过干燥脱氧工序的原料气经出口阀门输送至换热器，换热后的气体进入吸气反应器，在吸气剂作用下，将气体中包含氧气、一氧化碳、甲烷、水、氮气、二氧化碳的杂质除去，纯化后的气体经水冷却器冷却再经产品气出口排出；所述的吸气反应器内设有加热管；所述的再生工序为：吸附干燥器A、吸附干燥器B内的脱氧剂在加热条件下，以通入再生气的方式进行再生；所述的干燥脱氧工序、吸气工序、再生工序通过控制系统实现，所述的控制系统包括中央控制单元、以及分别与中央控制单元的流量计、程控阀门组、交流接触器、压力传感器、加温元件。进一步的，所述的吸气反应器包括吸气反应器A、吸气反应器B，吸气反应器A和吸气反应器B同时进行吸气反应。进一步的，所述的吸气工序中，在吸气剂作用下，将气体中包含氧、一氧化碳、甲烷的杂质转化为H2O和CO2而除去，气体中的水、二氧化碳、氮气被吸气剂吸收除去。进一步的，所述的干燥脱氧工序中：原料气中的O2在25℃-28℃下与吸附干燥器中的还原态脱氧剂反应。进一步的，所述的再生气为氮气、氢气。进一步的，所述的脱氧剂可为市售的任何一种，优选为申请号为201410407743.0中公开的脱氧剂，所述的吸气剂为金属吸气剂，所述的金属吸气剂由锆、钒、铁组成，其中锆约占60％-75％、钒占约20％-25％、铁占3％-10％。本专利技术的有益效果如下：本专利技术的对氢气、氩气、氦气中O2、H2O、CO、CO2、N2、CH4、TCH等杂质深度脱出，解决了气体杂质影响电子行业生产器件，造成电子元件质量下降的问题。纯化系统干燥脱氧工序采用两塔纯化流程，其中一个吸附干燥器工作(吸收杂质)，另一个吸附干燥器则进行再生(或保压待用)，这样两个吸附干燥器交替工作和再生，从而可实现对原料气的连续净化。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；其中：1、吸附干燥器A，2、吸附干燥器B，3、吸气反应器A，4、换热器，5、吸气反应器B，6、原料气入口，7、水冷却器，8、再生气入口，9、冷却水入口，10、冷却水出口、11、产品气出口、12、废气排放出口、13、流量计。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明：如图1所示，一种超高纯氢气、氩气、氦气纯化方法，包括干燥脱氧工序、吸气工序、再生工序；所述的干燥脱氧工序为：原料气经过原料气入口6进入吸附干燥器，原料气中的O2与吸附干燥器中的还原态脱氧剂反应，还原态脱氧剂同时吸收原料气中的H2O、CO2；所述的吸附干燥器包括吸附干燥器A1、吸附干燥器B2，所述的吸附干燥器A1、吸附干燥器B2循环进行气体吸附和再生，且吸附干燥器A1、吸附干燥器B2内均设有温度传感器、电加热器、储热机构；所述的吸气工序为：经过干燥脱氧工序的原料气经出口阀门输送至换热器4，换热后的气体进入吸气反应器，在吸气剂作用下，将气体中包含氧气、一氧化碳、甲烷、水、氮气、二氧化碳的杂质除去，纯化后的气体经水冷却器7冷却再经产品气出口11排出；所述的吸气反应器内设有加热管；所述的再生工序为：吸附干燥器A1、吸附干燥器B2内的脱氧剂在加热条件下，以通入再生气的方式进行再生；所述的干燥脱氧工序、吸气工序、再生工序通过控制系统实现，所述的控制系统包括中央控制单元、以及分别与中央控制单元的流量计13、程控阀门组、交流接触器、压力传感器、加温元件。所述的吸气反应器包括吸气反应器A3、吸气反应器B5，吸气反应器A3和吸气反应器B5同时进行吸气反应。所述的吸气工序中，在吸气剂作用下，将气体中包含氧、一氧化碳、甲烷的杂质转化为H2O和CO2而除去，气体中的水、二氧化碳、氮气被吸气剂吸收除去。所述的干燥脱氧工序中：原料气中的O2在25℃-28℃下与吸附干燥器中的还原态脱氧剂反应。所述的再生气为氮气、氢气。所述的脱氧剂为申请号为201410407743.0中公开的脱氧剂。所述的吸气剂为公开专利产品，所述的吸气剂为金属吸气剂，所述的金属吸气剂由锆、钒、铁组成，其中锆约占60％-75％、钒占约20％-25％、铁占3％-10％。本专利技术的纯化系统的工作原理和过程说明如下：纯化工艺由两塔干燥脱氧工序(W)和吸气工序(X)两个工序组成。原料气首先进入干燥脱氧工序，在脱氧剂的作用下，将气体中的O2、H2O、CO2等杂质；然后进入吸气工序深度脱除气体中的N2、CH4、TCH(总碳氢化合物)等杂质，并吸收O2、H2O、CO2。干燥脱氧工序采用脱氧剂脱除杂质有一定容量，当脱氧剂吸收杂质达到饱和后，可通入氮氢混合气对其进行再生。干燥脱氧工序采用两塔纯化流程，其中一个吸附干燥器工作(吸收杂质)，另一个吸附干燥器则进行再生(或保压待用)，这样两个吸附干燥器交替工作和再生，从而可实现对原料气的连续净化。具体分为以下步骤：1)原料气进入干燥脱氧工序。本工序中采用申请号为201410407743.0中公开的脱氧剂，杂质脱除深度高，抗波动能力强；吸附干燥器集成内加热器，升温速度快，内置储热机构，短时间断电，不影响产气指标。工序由吸附干燥器、阀门组(自动设备采用气开膜片阀)、再生气冷却器、以及相关的流量计仪表等组成。吸附干燥器内装脱氧剂，气体中的氧在常温下与还原态的脱氧剂发生反应而得到脱除：脱氧：O2+AO—AO2；脱氧剂吸附杂质有一定容量，当脱氧剂吸附饱和后，可加热通氮氢混合气对其进行再生。再生：本工序所采用脱氧剂为经过改性处理的专用产品，同时具备深度脱除水和CO2的功能，吸附饱和后在脱氧剂再生时可同步再生，恢复吸附活性。两台吸附干燥器交替进行工作和再生以实现对原料气的连续净化。从而保证使用企业的连续、不间断生产。2)经过脱氧干燥后的气体，进入后续吸气工序。深度脱除其中的CO、CO2、N2、CH4、TCH等杂质纯化至ppb级。纯化后的氢气、氩气、氦气输送至使用点。3)整套系统采用Siemens公司的S7系列PLC作为中心控制单元，采用触摸控制屏对整个生产工艺过程实施监测和控制。具备自动再生时序控制(阀门开关、温度控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超高纯氢气、氩气、氦气纯化方法，其特征在于，包括干燥脱氧工序、吸气工序、再生工序；所述的干燥脱氧工序为：原料气经过原料气入口(6)进入吸附干燥器，原料气中的O2与吸附干燥器中的还原态脱氧剂反应，还原态脱氧剂同时吸收原料气中的H2O、CO2；所述的吸附干燥器包括吸附干燥器A(1)、吸附干燥器B(2)，所述的吸附干燥器A(1)、吸附干燥器B(2)循环进行气体吸附和再生，且吸附干燥器A(1)、吸附干燥器B(2)内均设有温度传感器、电加热器、储热机构；所述的吸气工序为：经过干燥脱氧工序的原料气经出口阀门输送至换热器(4)，换热后的气体进入吸气反应器，在吸气剂作用下，将气体中包含氧气、一氧化碳、甲烷、水、氮气、二氧化碳的杂质除去，纯化后的气体经水冷却器(7)冷却再经产品气出口(11)排出；所述的吸气反应器内设有加热管；所述的再生工序为：吸附干燥器A(1)、吸附干燥器B(2)内的脱氧剂在加热条件下，以通入再生气的方式进行再生；所述的干燥脱氧工序、吸气工序、再生工序通过控制系统实现，所述的控制系统包括中央控制单元、以及分别与中央控制单元连接的流量计(13)、程控阀门组、交流接触器、压力传感器、加温元件。...

【技术特征摘要】
1.一种超高纯氢气、氩气、氦气纯化方法，其特征在于，包括干燥脱氧工序、吸气工序、再生工序；所述的干燥脱氧工序为：原料气经过原料气入口(6)进入吸附干燥器，原料气中的O2与吸附干燥器中的还原态脱氧剂反应，还原态脱氧剂同时吸收原料气中的H2O、CO2；所述的吸附干燥器包括吸附干燥器A(1)、吸附干燥器B(2)，所述的吸附干燥器A(1)、吸附干燥器B(2)循环进行气体吸附和再生，且吸附干燥器A(1)、吸附干燥器B(2)内均设有温度传感器、电加热器、储热机构；所述的吸气工序为：经过干燥脱氧工序的原料气经出口阀门输送至换热器(4)，换热后的气体进入吸气反应器，在吸气剂作用下，将气体中包含氧气、一氧化碳、甲烷、水、氮气、二氧化碳的杂质除去，纯化后的气体经水冷却器(7)冷却再经产品气出口(11)排出；所述的吸气反应器内设有加热管；所述的再生工序为：吸附干燥器A(1)、吸附干燥器B(2)内的脱氧剂在加...

【专利技术属性】
技术研发人员：高嵩，计国栋，赵霖，刘皖南，谭丽燕，乐昀，邱长春，
申请(专利权)人：大连中鼎化学有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21