System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 脱气膜预处理重水提高电解制备高纯氘气的方法及装置制造方法及图纸_技高网

脱气膜预处理重水提高电解制备高纯氘气的方法及装置制造方法及图纸

技术编号:40100985 阅读:6 留言:0更新日期:2024-01-23 17:41
本申请属于氘气制备和纯化的领域,具体涉及一种脱气膜预处理重水提高电解制备高纯氘气的方法及装置。该装置包括电解槽、氧分离器、氘分离器、干燥塔、脱气膜组件、循环泵、真空泵;电解槽的阴极与氘分离器接通;电解槽的阳极与氧分离器接通;氧分离器的底部通过循环泵与脱气膜组件接通;脱气膜组件分离气态的一侧与真空泵接通;脱气膜组件与电解槽接通。该方法包括预处理、电解、气体净化分离。本申请通过脱气膜组件的预处理完成对重水的一次纯化,对氧氮、甲烷等杂质进行一次除杂,进而使电解产出的氘气中只含有微量的水分,后续通过二次纯化(干燥塔),即可得到纯度≥99.9999%的高纯氘气,同时,该方法操作性强,安全风险低,易于规模化生产。

【技术实现步骤摘要】

本申请属于氘气制备和纯化的领域,具体涉及一种脱气膜预处理重水提高电解制备高纯氘气的方法及装置


技术介绍

1、氘气,由氘(重氢)同位素构成。与普通氢气相比,氘气具有略微不同的物理和化学性质,其在核能、医学检验、制药以及激光武器等领域被广泛应用;尤其在半导体行业中,氘气的应用主要集中在退火处理和金属有机化学气相沉积(mocvd)等关键工艺中。退火处理是半导体制造中不可或缺的步骤之一,可用于改善晶体的结构和性能。氘气可以作为退火过程中的氢源替代物,其较重的同位素能够提供更高的热传导能力,从而实现更精确的退火效果。此外,氘气还可用于金属有机化学气相沉积过程中的氢源,以调控沉积薄膜的特性和结构,从而提高薄膜的质量和性能。

2、然而,氘气在半导体行业中的应用仍面临一些技术挑战;其中之一半导体行业对氘气纯度和氘气纯度的稳定性要求较高,但是目前常用的氘气制备方法为重水电解法,受限于其工艺流程,产品氘气中的氮气和氧气含量较高,存在纯化难度高、纯化成本高的问题。


技术实现思路

1、为了解决现有技术的重水电解法制备氘气过程中,产品氘气中的氮气和氧气纯化难度和成本均较高的问题,本申请提供一种脱气膜预处理重水提高电解制备高纯氘气的方法及装置。

2、第一方面,本申请提供一种脱气膜预处理重水提高电解制备高纯氘气的装置,采用如下的技术方案:

3、一种通过脱气膜预处理重水以提高电解制备高纯氘气的装置,包括电解槽、氧分离器、氘分离器、干燥塔、脱气膜组件、循环泵、真空泵;

<p>4、电解槽的阴极与氘分离器接通,氘分离器上设有氘排空阀,氘分离器与干燥塔接通;

5、电解槽的阳极与氧分离器接通,氧分离器上设有氧排空阀;氧分离器的底部通过循环泵与脱气膜组件接通;脱气膜组件分离气态的一侧与真空泵接通;脱气膜组件与电解槽接通。

6、在一个具体的可实施方案中,氘分离器的底部与循环泵接通。

7、在一个具体的可实施方案中,脱气膜组件包括壳体、脱气膜和封装胶,脱气膜内置于壳体中,封装胶将脱气膜固定在壳体中;其中脱气膜的材质为聚四氟乙烯。

8、第二方面,本申请提供一种脱气膜预处理重水提高电解制备高纯氘气的方法,采用如下的技术方案:

9、一种通过脱气膜预处理重水以提高电解制备高纯氘气的方法,包括如下的步骤:

10、一、预处理

11、通过循环泵将重水通入脱气膜组件中,脱气膜组件对重水进行预处理,将重水中的氮氧、甲烷杂质分离;真空泵提供膜分离时的压力;

12、二、电解

13、预处理后的重水通入装有kod的电解槽,电解槽对重水进行电解处理,阳极生成氧气,阴极生成氘气;

14、三、气体净化分离

15、氧气夹带kod碱液进入氧分离器中分离,氘气夹带kod碱液进入氘分离器中分离,分离完毕的氘气经过干燥处理后灌装收集。

16、在一个具体的可实施方案中,步骤一中所用重水的纯度≥99.7%。

17、在一个具体的可实施方案中,循环泵的速率为5~8kg/min。

18、在一个具体的可实施方案中,真空泵的压力为-0.05~-0.1mpa

19、本申请包括如下的有益技术效果:

20、本申请提供的装置包括:氧分离器、氘分离器、循环泵、脱气膜、真空泵、电解槽、干燥塔和钢瓶组,通过脱气膜组件的预处理完成对原料重水的一次纯化,对重水中的氧氮、甲烷等杂质进行一次除杂,进而使电解产出的氘气中只含有微量的水分,后续通过二次纯化(干燥塔),即可得到纯度≥99.9999%的高纯氘气。

21、该工艺方法极大的简化了电解制氘的纯化工艺相较于传统的纯化工艺复杂,设备繁多的电解制氘工艺,具有设计简单、可操作性强的优点,并且该方法中并未涉及不安全的试剂和操作,安全风险低,同时节约了生产升本,易于规模化生产。按照该方法和装置制备出的氘气纯度优异,对半导体产品的质量稳定性有着良好的保证和提升,进而有更好的经济效益以及市场需求。

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【技术保护点】

1.一种脱气膜预处理重水提高电解制备高纯氘气的装置,其特征在于:包括电解槽(1)、氧分离器(2)、氘分离器(3)、干燥塔(7)、脱气膜组件(5)、循环泵(4)、真空泵(6);

2.根据权利要求1所述的脱气膜预处理重水提高电解制备高纯氘气的装置,其特征在于:氘分离器(3)的底部与循环泵(4)接通。

3.根据权利要求1所述的脱气膜预处理重水提高电解制备高纯氘气的装置,其特征在于:脱气膜组件(5)包括壳体、脱气膜和封装胶,脱气膜内置于壳体中,封装胶将脱气膜固定在壳体中;其中脱气膜的材质为聚四氟乙烯。

4.一种脱气膜预处理重水提高电解制备高纯氘气的方法,其特征在于,包括如下的步骤:

5.根据权利要求4所述的脱气膜预处理重水提高电解制备高纯氘气的方法,其特征在于:步骤一中所用重水的纯度≥99.7%。

6.根据权利要求4所述的脱气膜预处理重水提高电解制备高纯氘气的方法,其特征在于:循环泵(4)的速率为5~8kg/min。

7.根据权利要求4所述的脱气膜预处理重水提高电解制备高纯氘气的方法,其特征在于:真空泵(6)的压力为-0.05~-0.1MPa。

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【技术特征摘要】

1.一种脱气膜预处理重水提高电解制备高纯氘气的装置,其特征在于:包括电解槽(1)、氧分离器(2)、氘分离器(3)、干燥塔(7)、脱气膜组件(5)、循环泵(4)、真空泵(6);

2.根据权利要求1所述的脱气膜预处理重水提高电解制备高纯氘气的装置,其特征在于:氘分离器(3)的底部与循环泵(4)接通。

3.根据权利要求1所述的脱气膜预处理重水提高电解制备高纯氘气的装置,其特征在于:脱气膜组件(5)包括壳体、脱气膜和封装胶,脱气膜内置于壳体中,封装胶将脱气膜固定在壳体中;其中脱气膜的材质为聚...

【专利技术属性】
技术研发人员:周钰良张长金申永明杨万吉滕鑫胜张网郭晓彬齐治乐
申请(专利权)人:中船邯郸派瑞特种气体股份有限公司
类型:发明
国别省市:

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