一种超高纯氢气、氩氦气纯化系统技术方案

本实用新型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、氩氦气纯化系统。主要技术方案如下：包括机械装置和控制系统；所述的机械装置包括依次连通的原料气入口、程控阀门、吸附干燥器、换热器、吸气反应器、水冷却器；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循环作为吸附反应器和再生反应器，所述的吸附干燥器A、吸附干燥器B内设有温度传感器、电加热器、储热机构；本实用新型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。

A ultra high purity hydrogen and argon helium purification system

The utility model relates to the fields of semiconductor, LED, photovoltaic solar production and so on, and specifically relates to a kind of ultra high pure hydrogen and argon helium purification system. The following technical scheme: including mechanical device and control system; the mechanical device comprises successively communicated raw gas, entrance control valve, adsorption dryer, heat exchanger, air reactor, water cooler; adsorption dryer comprises a suction dryer adsorption dryer A, B, A, and the adsorption dryer adsorption dryer B cycle as adsorption reactor and regeneration reactor, the adsorption of A and B in the dryer dryer is provided with a temperature sensor, electric heater, heat storage device; the utility model of the raw gas of O2, H2O, CO, CO2, N2, CH4, TCH and other impurities in depth to solve the gas prolapse. Effect of impurities in the electronics industry for the production of devices, resulting in a decline in electronic components quality problems.

【技术实现步骤摘要】
一种超高纯氢气、氩氦气纯化系统
本技术属于半导体、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、氩氦气纯化系统。
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H2、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，本技术提供一种超高纯氢气、氩氦气纯化系统，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。本技术的技术方案如下：一种超高纯氢气、氩氦气纯化系统，包括机械装置和控制系统；所述的机械装置包括依次连通的原料气入口、程控阀门、吸附干燥器、换热器、吸气反应器、水冷却器；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循环作为吸附反应器和再生反应器，所述的吸附干燥器A、吸附干燥器B内设有温度传感器、电加热器、储热机构；所述的吸附干燥器A、吸附干燥器B通过程控阀门连接再生气入口，所述的水冷却器分别与冷却水入口和冷却水出口连接；所述的吸气反应器包括吸气反应器A、吸气反应器B，所述的吸气反应器A、吸气反应器B内设有加热管；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、程控阀门、交流接触器、压力传感器、加温元件。进一步的，所述的吸附干燥器A、吸附干燥器B内设有脱氧剂；所述的吸气反应器A、吸气反应器B内设有吸气剂，所述的脱氧剂、吸气剂为本领域常规原料，作为优选，本技术的脱氧剂选用申请号为201410407743.0中公开的脱氧剂，杂质脱除深度高，抗波动能力强；进一步的，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％。本技术的有益效果如下：本技术的对氢气或氩氦气中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技术做进一步说明：如图1所示，一种超高纯氢气、氩氦气纯化系统，包括机械装置和控制系统；所述的机械装置包括依次连通的原料气入口6、程控阀门、吸附干燥器、换热器4、吸气反应器、水冷却器7；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循环作为吸附反应器和再生反应器，所述的吸附干燥器A1、吸附干燥器B2内设有温度传感器、电加热器、储热机构；所述的吸附干燥器A1、吸附干燥器B2通过程控阀门连接再生气入口8，所述的水冷却器7分别与冷却水入口9和冷却水出口10连接；所述的吸气反应器包括吸气反应器A3、吸气反应器B5，所述的吸气反应器A3、吸气反应器B5内设有加热管；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、交流接触器、压力传感器、加温元件。所述的吸附干燥器A1、吸附干燥器B2内设有脱氧剂；所述的吸气反应器A3、吸气反应器B5内设有吸气剂。本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等杂质。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；吸附干燥器集成内电加热器，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)、自动、手动操作、运行状态监控等功能。可实现远程监控或接入客户的中央控制系统(MODBUS)，并可实现双控平台。4)本系统温度控制由PLC、固态继电器、热电偶、电加热器等组成。系统各反应器温度由热电偶进行检测并将信号传给PLC，PLC则根据预先编制、设定的程序和条件，控制固态继电器电流的通断，以控制电加热器的开、停，从而对各反应器的温度进行控制。具有加热功能的反应器具有3点温控，通常其中任何一点达到设定的报警或联锁温度都会发出报警或联锁。控制系统还可在反应器温度、压力、流量、冷却水断流等异常情况时报警和根据情况进行自动联锁等。报警说明：当PLC得到的反馈信号异常，并且持续超过所设定的报警值的时间超过抗波延时(避免波动导致误报警)，装置将发出报警信号。可人工进入报警显示界面，根据提示判断故障点。所有的报警信息都会记录在报警列表里。报警时装置仍保持净化产气状态。联锁说明：联锁操作在报警之后，或同时发出报警。部分报警信号在设定的时间内没有得到处理，或信号超标达到所设定的联锁值，装置将根据情况自动采取相应的联锁方案，以避免危险事故的发生。非跨线联锁，不会中断产气，但再生步骤等将停止。以上自控方案可靠地保证了填料再生效果和整套系统的安全。以下以纯化氢气为例对本技术的纯化具体过程进行说明：原料氢气经入口阀门、流量计13后通过程控阀门进入吸附干燥器A1，深度脱出原料氢气中的氧、水、二氧化碳等杂质后，经出口阀门输送至换热器4，换热后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超高纯氢气、氩氦气纯化系统，其特征在于：包括机械装置和控制系统；所述的机械装置包括依次连通的原料气入口(6)、程控阀门、吸附干燥器、换热器(4)、吸气反应器、水冷却器(7)；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)循环作为吸附反应器和再生反应器，所述的吸附干燥器A(1)、吸附干燥器B(2)内设有温度传感器、电加热器、储热机构；所述的吸附干燥器A(1)、吸附干燥器B(2)通过程控阀门连接再生气入口(8)，所述的水冷却器(7)分别与冷却水入口(9)和冷却水出口(10)连接；所述的吸气反应器包括吸气反应器A(3)、吸气反应器B(5)，所述的吸气反应器A(3)、吸气反应器B(5)内设有加热管；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、交流接触器、压力传感器、加温元件、报警装置。

【技术特征摘要】
1.一种超高纯氢气、氩氦气纯化系统，其特征在于：包括机械装置和控制系统；所述的机械装置包括依次连通的原料气入口(6)、程控阀门、吸附干燥器、换热器(4)、吸气反应器、水冷却器(7)；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)循环作为吸附反应器和再生反应器，所述的吸附干燥器A(1)、吸附干燥器B(2)内设有温度传感器、电加热器、储热机构；所述的吸附干燥器A(1)、吸附干燥器B(2)通过程控阀门连接再生气入口(8)，所述的水...

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