一种用于D4液体原材料的汽化装置及方法制造方法及图纸

本申请涉及一种用于D4液体原材料的汽化装置及方法，属于光纤预制棒OVD沉积工艺生产设备技术领域，其中，汽化装置包括沿D4液体流动方向依次连接的吸附D4液体内水分的液体供料装置、将D4液体雾化成雾滴的雾化器、将雾化成雾滴的D4液体蒸发成D4蒸汽的蒸发器以及输送D4蒸汽并收集D4蒸汽中高沸点杂质的蒸汽管道，雾化器还连接有高纯载气装置。本申请对D4液体进行汽化处理过程中首先通过液体供料装置对D4液体内的水分进行吸附，可以显著减少D4液体的水分含量，避免了D4液体在汽化过程中分子环断裂。在蒸汽管道内D4蒸汽垂直上升流动，位于D4蒸汽内的高沸点杂质受到自身重力作用而下落与D4蒸汽分离，提高了光纤预制棒的良品率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于D4液体原材料的汽化装置及方法


[0001]本申请涉及光纤预制棒OVD沉积工艺生产设备
，特别涉及一种用于D4液体原材料的汽化装置及方法。

技术介绍

[0002]八甲基环四硅氧烷(D4)常温下为一种液体(熔点17-18℃)，近年来被广泛用作光纤预制棒OVD沉积工艺的原料。基于D4的光纤预制棒OVD沉积工艺过程为：外围供料单元将D4液体输送到汽化装置，通过加热汽化为高温的D4蒸汽，然后输送到喷灯处，在氢-氧焰或烷烃-氧焰的高温条件下发生化学反应，生成微小的二氧化硅颗粒，不断地附着在靶棒上形成一定密度、外形均匀的疏松体。相对于传统的四氯化硅原料，D4不含卤素元素，沉积过程中时不产生酸性的卤化氢气体，降低了配套的废气处理成本。
[0003]基于D4的光纤预制棒OVD沉积工艺中，D4的汽化过程是很重要的环节，有一定的技术难度。体现在以下两个方面：
[0004]1.上游化工厂供应的D4原材料纯度问题；化工厂提供的D4原材料纯度一般不高于99.5％，杂质主要是≥40ppm的水和高沸点的杂质(如D3、D5等)。水的存在，会促进D4在汽化过程中分子环断裂，形成大分子的链状聚合物，即产生“凝胶”现象，直接导致OVD沉积工艺沉积过程的中断，降低了良品率。
[0005]而高沸点杂质是以液体小颗粒的形式混入D4蒸汽，不能完全燃烧分解，直接附着在光纤预制棒疏松体上，最终在光纤预制棒内部形成肉眼可见的白色颗粒物缺陷，降低了良品率。这两方面由于D4原材料纯度因素降低光纤预制棒的良品率问题。
[0006]2.D4本身的物理化学特征；D4常压下沸点为175℃，属于高沸点液体。光纤预制棒OVD沉积工艺单个喷灯需要的D4流量较大，可达100g/min，并且要求流量均匀和稳定。现有的常规汽化方法，如鼓泡法、煮沸蒸发法，不能实现D4这种高沸点液体，大流量蒸汽输出的需求。
[0007]汽化装置是基于D4原材料的光纤预制棒OVD沉积设备的关键部件，相关技术中也有采用将加热的容器或者毛细管浸润于高温导热油脂内部，但导热油脂存在热胀冷缩的效应，难免会产生泄漏，存在污染风险、安全风险，并且提高了维护难度。

技术实现思路

[0008]本申请实施例提供一种用于D4液体原材料的汽化装置及方法，以解决相关技术中D4液体原材料含水量和高沸点杂质含量高，导致D4液体原材料纯度低，进而降低光纤预制棒的良品率问题。
[0009]本申请实施例第一方面提供了一种用于D4液体原材料的汽化装置，所述汽化装置包括沿所述D4液体流动方向依次连接的吸附所述D4液体内水分的液体供料装置、将所述D4液体雾化成雾滴的雾化器、将雾化成雾滴的D4液体蒸发成D4蒸汽的蒸发器以及输送D4蒸汽并收集D4蒸汽中高沸点杂质的蒸汽管道，所述雾化器还连接有高纯载气装置。
[0010]在一些实施例中：所述液体供料装置包括分子筛过滤器，所述分子筛过滤器包括分子筛吸附塔和过滤器，所述分子筛吸附塔的出口与所述过滤器的入口连接，所述分子筛吸附塔内填充有用于吸附所述D4液体水分的分子筛颗粒；所述过滤器用于过滤D4液体中分子筛颗粒的杂质。
[0011]在一些实施例中：所述分子筛吸附塔内还设有金属滤网，所述金属滤网用于初级过滤D4液体中分子筛颗粒的杂质；所述过滤器包括滤壳和位于滤壳内的精密滤芯，所述精密滤芯由外向内设有多层，多层所述精密滤芯的过滤孔径逐渐缩小，所述分子筛吸附塔和过滤器的外壁均包覆有加热保温装置。
[0012]在一些实施例中：所述液体供料装置还包括压力测量装置和含水量监测装置，所述压力测量装置和含水量监测装置均位于所述分子筛过滤器的上游和下游，所述分子筛过滤器与所述雾化器之间依次串联设有液体质量流量计和第一启闭阀门。
[0013]在一些实施例中：所述压力测量装置包括设置在所述分子筛吸附塔入口侧的第一压力表、设置在所述过滤器入口侧的第二压力表和设置在所述过滤器出口侧的第三压力表；
[0014]所述含水量监测装置包括设置在所述分子筛吸附塔入口侧的第一水分测量仪和设置在所述过滤器出口侧的第二水分测量仪。
[0015]在一些实施例中：所述雾化器包括液相管道、气相管道和雾化管道，所述液相管道和气相管道均与所述雾化管道连通，所述液相管道的入口端与所述液体供料装置连接，所述气相管道的入口端与所述高纯载气装置连接，所述雾化管道出口端与所述蒸发器连接，所述高纯载气装置包括沿气体流动方向依次串联连接的减压阀、气体质量流量计和第二启闭阀门；
[0016]所述液相管道的出口端的外径小于所述雾化管道的内径，所述液相管道的出口端伸入所述雾化管道内，且所述液相管道的出口端与所述雾化管道之间形成环形载气通道，所述气相管道与所述雾化管道垂直连接，且所述气相管道与环形载气通道连通。
[0017]在一些实施例中：所述蒸发器包括螺旋盘管和电加热器，所述螺旋盘管和电加热器均嵌设在铸铝锭内部，所述铸铝锭内部还设有测量所述螺旋盘管温度的第一温度传感器；
[0018]所述铸铝锭的外表面还设有检测所述铸铝锭外部温度的第二温度传感器，所述铸铝锭的外部包覆有钢外壳，所述钢外壳与铸铝锭之间设有保温棉层。
[0019]在一些实施例中：所述螺旋盘管包括相互连通的上游螺旋盘管和下游螺旋盘管，所述电加热器包括第一电加热器和第二电加热器，所述第一电加热器用于加热所述上游螺旋盘管，所述第二电加热器用于加热所述下游螺旋盘管，所述第一温度传感器设有两个，两个所述第一温度传感器分别测量所述上游螺旋盘管和下游螺旋盘管的温度。
[0020]在一些实施例中：所述蒸汽管道包括相互连通的蒸汽输入管道、蒸汽输出管道和杂质收集管道，所述杂质收集管道位于所述蒸汽输出管道的底部且呈竖直方向设置，所述杂质收集管道的底部设有封闭其底部端口的堵头；所述蒸汽输出管道的出口连接有喷灯，所述蒸汽输出管道上靠近喷灯的位置设有第三温度传感器；
[0021]所述蒸汽输出管道的轴线与所述杂质收集管道的轴线共线，所述蒸汽输入管道与所述蒸汽输出管道或杂质收集管道垂直连接，所述蒸汽输入管道、蒸汽输出管道和杂质收
集管道的外部包裹有加热带和保温层。
[0022]本申请实施例第二方面提供了一种用于D4液体原材料的汽化方法，该方法使用上述任一项实施例所述的用于D4液体原材料的汽化装置，所述方法包括以下步骤：
[0023]液体供料装置以设定压力输送D4液体，液体供料装置的分子筛过滤器吸附D4液体内的水分后，以稳定的流量输入雾化器的液相管道；
[0024]高纯载气装置以设定流量向雾化器的气相管道输入高纯载气，所述高纯载气和D4液体在雾化器的雾化管道内将所述D4液体雾化成雾滴；
[0025]雾化成雾滴的D4液体进入蒸发器，蒸发器将雾化成雾滴的D4液体蒸发成D4蒸汽；
[0026]D4蒸汽流进蒸汽管道的蒸汽输入管道后进入蒸汽输出管道，在蒸汽输出管道内D4蒸汽中的高沸点杂质在重力作用下落入杂质收集管道内，由蒸汽输出管道排出的D4蒸汽从喷灯射出后参与化学气相沉积反应。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于D4液体原材料的汽化装置，其特征在于，所述汽化装置包括沿所述D4液体流动方向依次连接的吸附所述D4液体内水分的液体供料装置(1)、将所述D4液体雾化成雾滴的雾化器(3)、将雾化成雾滴的D4液体蒸发成D4蒸汽的蒸发器(4)以及输送D4蒸汽并收集D4蒸汽中高沸点杂质的蒸汽管道(5)，所述雾化器(3)还连接有高纯载气装置(2)。2.如权利要求1所述的一种用于D4液体原材料的汽化装置，其特征在于：所述液体供料装置(1)包括分子筛过滤器(11)，所述分子筛过滤器(11)包括分子筛吸附塔(11A)和过滤器(11B)，所述分子筛吸附塔(11A)的出口与所述过滤器(11B)的入口连接，所述分子筛吸附塔(11A)内填充有用于吸附所述D4液体水分的分子筛颗粒(11A1)；所述过滤器(11B)用于过滤D4液体中分子筛颗粒(11A1)的杂质。3.如权利要求2所述的一种用于D4液体原材料的汽化装置，其特征在于：所述分子筛吸附塔(11A)内还设有金属滤网(11A2)，所述金属滤网(11A2)用于初级过滤D4液体中分子筛颗粒的杂质；所述过滤器(11B)包括滤壳(11B2)和位于滤壳(11B2)内的精密滤芯(11B1)，所述精密滤芯(11B1)由外向内设有多层，多层所述精密滤芯(11B1)的过滤孔径逐渐缩小，所述分子筛吸附塔(11A)和过滤器(11B)的外壁均包覆有加热保温装置。4.如权利要求2所述的一种用于D4液体原材料的汽化装置，其特征在于：所述液体供料装置(1)还包括压力测量装置和含水量监测装置，所述压力测量装置和含水量监测装置均位于所述分子筛过滤器(11)的上游和下游，所述分子筛过滤器(11)与所述雾化器(3)之间依次串联设有液体质量流量计(12)和第一启闭阀门(13)。5.如权利要求4所述的一种用于D4液体原材料的汽化装置，其特征在于：所述压力测量装置包括设置在所述分子筛吸附塔(11A)入口侧的第一压力表(11A4)、设置在所述过滤器(11B)入口侧的第二压力表(11B3)和设置在所述过滤器(11B)出口侧的第三压力表(11B4)；所述含水量监测装置包括设置在所述分子筛吸附塔(11A)入口侧的第一水分测量仪(11A3)和设置在所述过滤器(11B)出口侧的第二水分测量仪(11B5)。6.如权利要求1所述的一种用于D4液体原材料的汽化装置，其特征在于：所述雾化器(3)包括液相管道(31)、气相管道(32)和雾化管道(33)，所述液相管道(31)和气相管道(32)均与所述雾化管道(33)连通，所述液相管道(31)的入口端与所述液体供料装置(1)连接，所述气相管道(32)的入口端与所述高纯载气装置(2)连接，所述雾化管道(33)出口端与所述蒸发器(4)连接，所述高纯载气装置(2)包括沿气体流动方向依次串联连接的减压阀(21)、气体质量流量计(22)和第二启闭阀门(23)；所述液相管道(31)的出口端的外径小于所述雾化管道(33)的内径，所述液相管道(31)的出口端伸入所述雾化管道(33)内，且所述液相管道(31)的出口端与所述雾化管道(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟光，王昌军，宋涛，谢校臻，
申请(专利权)人：武汉烽火锐拓科技有限公司，
类型：发明
国别省市：