一种氮气、氩气、氧气超纯纯化工艺及系统技术方案

本发明专利技术涉及半导体芯片制造领域中使用的大宗气体的纯化。一种氮气、氩气、氧气超纯纯化工艺，催化氧化工序：采用以金属氧化物作为载体担钯的氧化催化剂，原料气体经过加热到300摄氏度后进入催化反应器，原料气中的甲烷、一氧化碳、氢气、和非甲烷烃类被氧化催化剂氧化；吸附工序：经过催化氧化工序后的气体只含有氧、水、二氧化碳三种杂质，之后进入后端的吸附工序进行纯化，经脱氧剂纯化对氧、水、二氧化碳吸附，脱除氧、水、二氧化碳到1ppb以下。本发明专利技术工艺简单，不需要额外在原料气中加入过量的氧，有效延长了吸附工序的再生周期，脱氧剂对氧、水、二氧化碳的吸附容量大，降低了纯化器的运行成本。

A Super Purification Process and System of Nitrogen, Argon and Oxygen

The invention relates to the purification of bulk gases used in the field of semiconductor chip manufacturing. A super-pure purification process of nitrogen, argon and oxygen. Catalytic oxidation process: using metal oxide as carrier palladium-supported oxidation catalyst, raw gas is heated to 300 degrees Celsius and then entered into catalytic reactor. Methane, carbon monoxide, hydrogen and non-methane hydrocarbons in raw gas are oxidized by oxidation catalyst; adsorption process: after catalytic oxidation process, only gases are oxidized. It contains three kinds of impurities: oxygen, water and carbon dioxide. Then it is purified in the back-end adsorption process. After purification by deoxidizer, it adsorbs oxygen, water and carbon dioxide, and deoxidizes, water and carbon dioxide to less than 1 ppb. The process of the invention is simple, does not need to add excessive oxygen in the raw gas, effectively prolongs the regeneration period of the adsorption process, has large adsorption capacity for oxygen, water and carbon dioxide, and reduces the operation cost of the purifier.

【技术实现步骤摘要】
一种氮气、氩气、氧气超纯纯化工艺及系统
本专利技术涉及半导体芯片制造领域中使用的大宗气体的纯化，具体为氮气、氩气、氧气采用的纯化系统。技术背景半导体芯片制造工艺中对氮气、氩气、氧气等大宗气体的需求主要来自于深冷空分，其中作为杂质的氧、水、二氧化碳、一氧化碳、氢和非甲烷烃类含量在ppm级，而芯片制造工艺中对各项杂质的含量要求普遍在1ppb以下，因此需要对大宗气体进行进一步纯化使之满足工艺需求。目前的吸附工艺纯化中，只能对氧、水、二氧化碳进行去除，如果需要进一步去除一氧化碳、氢、甲烷和非甲烷烃类，则需要在吸附工序前端增加催化氧化工序，催化氧化工序需要把气体加热到250～300摄氏度，再通过贵金属催化剂床层，目的是把气体中的一氧化碳、氢、甲烷和非甲烷烃类氧化成水和二氧化碳然后在后端吸附工序上脱除。目前的催化氧化工艺上采用活性氧化铝作为载体担钯制造氧化催化剂，由于原料气中氧的含量是一个波动状态，这样在进行反应时需要在原料气上配氧以保证气体中氧浓度高于所需反应量的氧含量2ppm以上，以保证任何时刻还原性组分被氧化成二氧化碳和水。因此大部分时间相当于认为使原料其中的氧增加2ppm再到后端吸附本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮气、氩气、氧气超纯纯化工艺，其特征在于：包含催化氧化工序和吸附工序，（1）催化氧化工序：采用以金属氧化物作为载体担钯的氧化催化剂，催化氧化反应时不需要在原料气中额外配氧，原料气体经过加热到300摄氏度后进入催化反应器，催化反应器的工作温度为50‑300℃，，原料气中的甲烷、一氧化碳、氢气、和非甲烷烃类被氧化催化剂氧化；（2）吸附工序：经过催化氧化工序后的气体只含有氧、水、二氧化碳三种杂质，之后进入后端的吸附工序进行纯化，经吸附反应器纯化对氧、水、二氧化碳吸附，脱除氧、水、二氧化碳到1ppb以下。

【技术特征摘要】
1.一种氮气、氩气、氧气超纯纯化工艺，其特征在于：包含催化氧化工序和吸附工序，（1）催化氧化工序：采用以金属氧化物作为载体担钯的氧化催化剂，催化氧化反应时不需要在原料气中额外配氧，原料气体经过加热到300摄氏度后进入催化反应器，催化反应器的工作温度为50-300℃，，原料气中的甲烷、一氧化碳、氢气、和非甲烷烃类被氧化催化剂氧化；（2）吸附工序：经过催化氧化工序后的气体只含有氧、水、二氧化碳三种杂质，之后进入后端的吸附工序进行纯化，经吸附反应器纯化对氧、水、二氧化碳吸附，脱除氧、水、二氧化碳到1ppb以下。2.根据权利要求1所述的一种氮气、氩气、氧气超纯纯化工艺，其特征在于：所述（2）吸附工序：采用一备一用吸附反应器分别处于纯化阶段和再生阶段；纯化阶段：经催化氧化工序后的气体进入吸附反应器后，经吸附反应器纯化对氧、水、二氧化碳吸附，脱除氧、水、二氧化碳到1ppb以下；再生阶段：再生气通过再生气加热器进入吸附反应器，高温的再生气将吸附反应器在纯化阶段吸附的水汽带出床层，经再生气冷却器降温后通过放空口高位放空；再进行加氢再生，氢气作为镍催化剂床层和脱氧剂床层的还原气对吸附反应器进行再生，经再生气冷却器降温后通过放空口高位放空。3.根据权利要求1所述的一种氮气、氩气、氧气超纯纯化工艺，其特征在于：所述氧化催化剂为PO-3型。4.一种氮气、氩气、氧气超纯纯化系统，其特征在于：包含催化氧化系统、吸附系统和控制系统；所述催化氧化系统包含催化反应器、催...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯鹏，李文强，田维峰，李文豪，皮山丹，张文刚，李世海，
申请(专利权)人：华谊高新纯化技术大连有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21