用于制备高纯度液化二氧化碳的方法和设备技术

提供一种可以生成不含水分和有机物质如油的高纯度液体CO2的液化二氧化碳制备设备，其包括：对CO2进行再循环处理的再循环系统；和将来自外部的CO2源的CO2导入到再循环系统的导入装置。再循环系统至少包括将CO2汽化的蒸发器，将来自蒸发器出口的CO2冷凝的冷凝器，和储存由冷凝器生成的液体CO2的储存槽。在储存槽中的液体CO2被进料至应用点和进料至蒸发器。在从外部的CO2源到冷凝器的管道上的CO2气体流动的位置，设置除去水分和有机物质(油)的吸附装置。

Method and apparatus for the preparation of high-purity liquefied carbon dioxide

Provide a liquefied carbon dioxide preparation equipment, high purity liquid can generate CO2 moisture and organic substances such as oil includes recycling recycling system for processing CO2; and introduction device CO2 source will come from outside of the CO2 into the recirculation system. The recirculation system includes at least an evaporator to vaporize the CO2, a condenser that condenses CO2 from the outlet of the evaporator, and a storage tank for storing liquid CO2 generated by the condenser. The liquid CO2 in the storage tank is fed to the application point and feed to the evaporator. A device for removing water and organic matter (oil) from the outer CO2 source to the position of the CO2 gas flow in the pipe of the condenser.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备高纯度液化二氧化碳的方法和设备
本专利技术涉及用于制备液化二氧化碳(液化CO2)的方法和设备，并涉及用于这样的制备液化二氧化碳的方法和设备，所述这样的方法和设备使得在包括半导体装置的制备在内的电子部件制备工艺中使用的超高纯度液化CO2成为可能。
技术介绍
对于各种气体，已经提议了许多用于气体纯化和提高纯度的技术。对于二氧化碳(CO2)的纯化而言，已经有为了各种目的的各种纯化技术，从回收和纯化由石油纯化工艺产生的气体到能够使得高纯化成为可能并意在用于明确用途例如半导体装置制备工艺的方法。随着半导体市场中近来的迅速发展，已经提出了以下方法:使用高纯度液化0)2精密清洗光学部件或微装置，和使用超临界CO2清洗和干燥半导体晶片。因此，对于液化CO2,用途和需求已日益增加。此外，这些用途需要液化CO2处于高纯度水平(例如，具有非常少量杂质的液化CO2)。为了获得足以用于微细的、纳米级别的和精密的工艺如半导体装置生产工艺的高纯度CO2，对提供更高纯度水平的二氧化碳制备方法有需要。此外，允许这种CO2能够被稳定供应的工艺控制方法、供应方法或分析技术也是想要的。再循环纯化型的液化二氧化碳供应系统是向一个应用点稳定供应高纯度液体CO2的设备。再循环纯化型的液化二氧化碳供应系统通过使用再循环系统来提高CO2的纯度，该再循环系统将液体CO2蒸发成CO2气体并将CO2气体冷凝回液体CO2,由此使CO2通过再循环系统循环。专利文献I公开了再循环纯化型的液化二氧化碳供应系统。图1描述了常规的再循环纯化型的液化二氧化碳制备设备的构造的一个实例，其是基于JP-A-2006-326429 (专利文献I)的说明书构造的。在图1中所示的液化二氧化碳制备设备包括:暂时储存高纯度液体CO2的储存槽11 ;在储存槽11出口处设置的用于泵送液体CO2的泵12 ;和在泵12的出口处设置的过滤器13。以分流的方式将从过滤器13流出的液体CO2的一部分供应至应用点30，而其余的液体CO2经由压力调节阀14被进料至冷却器15。设置压力调节阀14以把将被供应至应用点30的液体CO2的压力调节至特定的压力值。随后将供应至冷却器15并被冷却器15冷却的液体CO2供应至蒸发器16以气-液分离。蒸发器16结合了加热器，以在内部形成CO2的气-液界面。将供应至蒸发器16的处于液态的CO2蒸发,使难熔(refractory)粒子(颗粒)保留在液相侧。将通过在蒸发器16中的蒸发被纯化的CO2气体从蒸发器16的气相侧出口经由用于进一步除去粒子的过滤器17进料至冷凝器18。随后通过冷凝器18再次将CO2气体冷却并液化，并作为液体CO2返回到储存槽11。在这种配置中，CO2再循环系统10包括储存槽11、泵12、过滤器13、压力调节阀14、冷却器15、蒸发器16、过滤器17和冷凝器18。对未被用于应用点30处的液体CO2进行再循环处理。通过打开设置在蒸发器16的液相侧出口的阀21，将已经移入蒸发器16中的液相的粒子排出(喷出)至外部。设置过滤器13，原因在于泵可能产生灰尘。向再循环系统10供应CO2的导入装置20使用了液化二氧化碳储气钢瓶(cylinder)或冷蒸发器(CE)作为液体CO2源23，以充当CO2的导入手段。导入装置20包括从液体CO2源23将液体CO2汽化的汽化器24和从被汽化器24汽化的CO2气体除去粒子的过滤器25。将已经通过过滤器25的CO2气体导入至冷凝器18，这允许将CO2供应至再循环系统10。来自通常可获得的CO2源的CO2含有不少量的粒子，不管该CO2是处于气态或是液态。通常分配给工业应用的液体CO2含有特别大量的粒子。当回收和纯化用于清洗、干燥等的CO2时，回收的CO2含有大量粒子。因为使用这种CO2源，通过将气态CO2从汽化器24通过过滤器25流出，除去粒子。这时，离子附着至并积累在汽化器24的内表面上。然而，仅通过汽化器24和过滤器25不能彻底除去离子，并且粒子可能通过导入装置20与CO2 —起进入再循环系统10。在再循环系统10中，蒸发器16和过滤器13和17除去未能通过导入装置20被除去的粒子和在泵12和管道中产生的粒子。因此，根据专利文献I的用于制备液化二氧化碳的方法可以防止粒子混合进入这样纯化后的高纯度液体C02。JP-A-2006-347842 (专利文献2)公开了一种用于制备高纯度液体CO2的方法，该方法包括:在汽化器中将液体CO2汽化；将汽化的CO2通过除湿器和活性炭过滤器，并随后在精馏器中再次纯化和液化所得的CO2,以获得具有提高的纯度的液体co2。根据这种方法，在装置外制备高纯度液体CO2,并将其充入高压容器如储气钢瓶中，并将高压容器运输到应用点，在那里将高纯度液体CO2从高压容器中取出以应用。因此，在专利文献2中描述的方法需要高纯度液体CO2专用的高压容器，并需要分别处理这种高纯度CO2与普通纯度co2。这使得管理复杂和昂贵。引用列表专利文献 专利文献I JP-A-2006-326429专利文献2 JP-A-2006-347842专利技术概述专利技术要解决的技术问题对于意在用于半导体装置生产工艺的CO2纯化技术，已经提出了一些建议。然而，尚不知道其中甚至对在制得的高纯度CO2中的水分、油和许多粒子进行管理的用于制备、管理和供应高纯度CO2的方法。油是指难以通过意在用于气相CO2的过滤器除去的各种类型的有机物质。本专利技术的一个目的在于提供一种用于制备液化二氧化碳的方法，该方法适合于就地制备高纯度液体CO2并且能够简单减少液体CO2中粒子数量和水分与有机物质的量。本专利技术另一个目的在于提供一种液化二氧化碳制备设备，其适合于就地制备高纯度液体CO2并且能够简单减少液体CO2中粒子数量和水分与有机物质的量。解决问题的技术方案根据本专利技术的液化二氧化碳制备设备向目的地供应处于液态的二氧化碳，并且包括:再循环系统，所述再循环系统至少包括储存处于液态的二氧化碳的储存槽、将二氧化碳汽化的蒸发器、将通过蒸发器出口流出的处于气相的二氧化碳冷凝以生成处于液态的二氧化碳的冷凝器、用于将在储存槽中的处于液态的二氧化碳供应至目的地的供应管道、从供应管道分支出的并且用于将部分或全部处于液态的二氧化碳进料至蒸发器的再循环管道、和用于将通过冷凝器生成的处于液态的二氧化碳进料至储存槽的返回管道、以及用于接受来自外部的液体二氧化碳源的二氧化碳供应并且将处于气态、液态或气-液混合态的二氧化碳导入至再循环系统的导入装置，其中，在从液体二氧化碳源到冷凝器的管道上，在二氧化碳以气相流动的位置设置吸附装置，该吸附装置从流经该位置的处于气相的二氧化碳中除去水分和有机物质中的至少一种。根据本专利技术的用于制备液化二氧化碳的方法进行再循环处理以向目的地供应处于液态的二氧化碳，并包括:在进行再循环处理的再循环系统中通过冷凝器将蒸发器的出口流出的处于气态的二氧化碳冷凝以将处于液态的二氧化碳储存在储存槽中的步骤，所述蒸发器使二氧化碳汽化；经由再循环管道从储存槽向蒸发器供应处于液态的二氧化碳的步骤，所述再循环管道是从为了向目的地供应处于液态的二氧化碳而连接至储存槽的供应管道分支出的；接受来自外部液体二氧化碳源的二氧化碳供应并将处于气态、液态或气-液混合态的二氧化碳导入至所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种向目的地供应处于液态的二氧化碳的液化二氧化碳制备设备，所述设备包括：再循环系统，所述再循环系统至少包括：储存槽，所述储存槽储存处于液态的二氧化碳；蒸发器，所述蒸发器将二氧化碳汽化；冷凝器，所述冷凝器将通过所述蒸发器出口流出的处于气相的二氧化碳冷凝以生成处于液态的二氧化碳；供应管道，通过所述供应管道将在所述储存槽中的所述处于液态的二氧化碳供应至所述目的地；再循环管道，所述再循环管道从所述供应管道分支出来并且通过所述再循环管道将部分或全部的所述处于液态的二氧化碳进料至所述蒸发器；和返回管道，通过所述返回管道将通过所述冷凝器生成的所述处于液态的二氧化碳进料至所述储存槽；和导入装置，所述导入装置用于接受来自外部的液体二氧化碳源的二氧化碳供应并将处于气态、液态或气?液混合态的所述二氧化碳导入到所述再循环系统，其中，在从所述液体二氧化碳源到所述冷凝器的管道上，在所述二氧化碳以气相流动的位置设置吸附装置，所述吸附装置将流经所述位置的处于气相的所述二氧化碳中的水分和有机物质中的至少一种除去。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.18 JP 2011-1113221.一种向目的地供应处于液态的二氧化碳的液化二氧化碳制备设备，所述设备包括: 再循环系统，所述再循环系统至少包括:储存槽，所述储存槽储存处于液态的二氧化碳；蒸发器，所述蒸发器将二氧化碳汽化；冷凝器，所述冷凝器将通过所述蒸发器出口流出的处于气相的二氧化碳冷凝以生成处于液态的二氧化碳；供应管道，通过所述供应管道将在所述储存槽中的所述处于液态的二氧化碳供应至所述目的地；再循环管道，所述再循环管道从所述供应管道分支出来并且通过所述再循环管道将部分或全部的所述处于液态的二氧化碳进料至所述蒸发器；和返回管道，通过所述返回管道将通过所述冷凝器生成的所述处于液态的二氧化碳进料至所述储存槽；和 导入装置，所述导入装置用于接受来自外部的液体二氧化碳源的二氧化碳供应并将处于气态、液态或气-液混合态的所述二氧化碳导入到所述再循环系统， 其中，在从所述液体二氧化碳源到所述冷凝器的管道上，在所述二氧化碳以气相流动的位置设置吸附装置，所述吸附装置将流经所述位置的处于气相的所述二氧化碳中的水分和有机物质中的至少一种除去。2.根据权利要求1所述的液化二氧化碳制备设备，其中，在所述再循环系统中，在所述蒸发器的所述出口和所述冷凝器的入口之间的管道上设置所述吸附装置。3.根据权利要求2所述的液化二氧化碳制备设备，所述液化二氧化碳制备设备还包括过滤器，所述过滤器安置在所述吸附装置的出口和所述冷凝器之间以进行过滤处理。4.根据权利要求1至3中任一项所述的液化二氧化碳制备设备，其中，所述导入装置在所述再循环管道上或在所述蒸发器的入口处导入处于液态的二氧化碳。5.根据权利要求1所述的液化二氧化碳制备设备，其中，所述导入装置包括汽化器，所述汽化器将来自所述液体二氧化碳源的二氧化碳汽化， 其中，来自所述汽化器的处于气态的所述二氧化碳经由所述吸附装置被导入到所述再循环系统。6.根据权利要求5所述的液化二氧化碳制备设备，所述液化二氧化碳制备设备还包括过滤器，所述过滤器安置在所述吸附装置的出口和所述再循环系统之间以进行过滤处理。7.根据权利要求1至6中任一项所述的液化二氧化碳制备设备，其中，所述蒸发器是在内部形成有二氧化碳的气-液界面的气-液分离器。8.根据权利要求7所述的液化二氧化碳制备设备，所述液化二氧化碳制备设备包括冷却器，所述冷却器将流经所述再循环管道的二氧化碳冷却。9.根据权利要求1至8中任一项所述的液化二氧化碳制备设备，所述液化二氧化碳制备设备还包括旁路管道，所述旁路管道从所述再循环管道分支出来，并且通过所述旁路管道，将二氧化碳返回所述储存槽，同时绕过所述蒸发器和...

【专利技术属性】
技术研发人员：菅原广，小野义宣，田中慎吾，那须贵树，
申请(专利权)人：奥加诺株式会社，昭和电工气体产品株式会社，
类型：
国别省市：