[發明專利]用于填充液體的產品容器和輸送系統的獨立蒸餾凈化器/過熱器

有效

• 申請號: 200710087978.6
• 申請日: 2007-03-01
• 公開（公告）號: CN101071035A
• 公開（公告）日: 2007-11-14
• 發明（設計）人: J·F·西魯西;D·米勒;P·D·科特勒
• 申請（專利權）人: 氣體產品與化學公司
• 主分類號: F25J3/00
• 分類號: F25J3/00;F25J3/02;B01D53/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 溫宏艷;李連濤

技術領域

本發明涉及對從容器中輸送氣體的裝置和方法的改進。

背景技術

很多工業過程需要用于廣泛應用的可靠來源的高純度工藝氣體。通常這些氣體在壓力下以液態或液-氣混合物的形式儲存在容器中，隨后在可控條件下從容器中被輸送到工藝應用地點。

為了滿足這些工業，尤其是半導體工業中使用的氣體產品的高純度要求，已經使用了各種填充(fill)工序。例如，用于儲存和輸送的容器要特別進行清潔準備，并且在生產和產品填充的過程中進行詳細測量以維持純度標準。盡管有這些測量，但各種氣體的產品純度在儲存中會有下降的趨勢，在將氣體產品輸送到現場使用之前，必須除去產生的劣化產品。在蒸氣回收中通過顆粒夾帶也可能發生對氣體產品的污染。這些污染物在現場使用之前必須除去。

為了確保將高純度氣體產品輸送到應用地點，已經采用了現場凈化器和具有內置凈化器的容器來除去污染物，例如劣化產品和顆粒。采用碳基或其它吸附劑的凈化器對所有污染物的去除效果有限，并且吸附過程也需要定期更換吸附劑以避免意外的污染泄漏。

以下文章和專利是現有技術的代表：

US5409526公開了一種通過將流體從圓筒中抽出通過含吸附劑的凈化單元的方法從圓筒中提供高純度流體的裝置。該凈化單元內置于圓筒中。

US5461870公開了一種用于低溫制冷的自制冷方法，該方法采用一熱交換器，并由此在一個單元組件處理由至少兩種具有不同冷凝溫度的可冷凝組分組成的氣體。該裝置包括凈化器類型的熱交換器。

US6442969公開了一種分離氣體的方法，例如使用回流交換器從甲烷中分離二氧化碳。

US6349566公開了一種安裝在壓力容器內的凈化器系統，用于清除集管、收集器等。

US5983665公開了一種采用凈化器生產液體甲烷的方法。進料氣體在熱交換器內冷卻、部分冷凝然后在凈化器內精餾。

US5802871公開了一種從甲烷氣體中除去氮氣的方法，通過冷卻、部分冷凝隨后在至少一個凈化器中精餾甲烷。

US5694790公開了一種在熱交換器中精餾空氣流的方法，其中熱交換器具有通過分餾分離組分的第一組通道。

US5144809公開了一種通過在一個裝置中冷卻進料氣空氣流來生產氮氣的方法，其中所述裝置采用平行六面體熱交換器。

US5017204公開了一種通過在凈化熱交換器中精餾進料氣體來從天然氣流中生產氦氣的方法。該系統是自動制冷的，不需要熱泵或循環壓縮機。

US4110996公開了一種在其填充過程中從容器中回收蒸氣的方法和裝置。蒸氣被冷卻收集和冷凝。冷凝物從蒸氣中分離并且用來進一步冷卻和冷凝蒸氣。

發明內容

本發明涉及對從容器中輸送氣體的裝置和方法的改進，尤其是從容器內輸送用于電子和半導體工業中的高純度特殊氣體。該裝置是蒸餾凈化系統，該凈化系統整合在儲存容器內或作為氣體輸送系統內的小型模塊整合。在該輸送方法的一個實施方案中，保存在容器內的液體被轉化成蒸氣，生成的蒸氣在凈化熱交換器中部分冷凝并且蒸氣級分在分餾區被冷凝物級分洗滌。包含較易揮發性組分的蒸氣級分在排出凈化器之前與進入的蒸氣間接熱交換而被加熱。冷凝物返回到保存在容器中的液體中。在這種獨立蒸餾凈化裝置中，純度提高的高揮發性氣體產品作為過熱蒸氣除去，而在容器內殘留的液體中留下包括顆粒的低揮發成分。

通過使用用來輸送氣體，尤其是用于電子工業的高純度氣體的集成凈化器/容器，可以得到顯著的優點，包括：

能夠減少在輸送高純度氣體產品中必須處理的剩余液(heel)的量。通常在輸送過程中產生大量含污染產品的剩余液，這些剩余液不能使用并且通常必須作為廢棄物排放掉；

能夠在蒸氣離開容器時使蒸氣過熱，因而使得在容器下游的管線中冷凝物最少，冷凝物可能對終端使用的工藝非常有害；

能夠提供維持將高純度過熱產品在更長時間內輸送到使用地點；

能夠連續生產高純度產品；

在使用蒸氣和冷凝物的連續通道的輸送工藝中能夠獲得非常高產量的產品；以及

能夠消除或最小化輔助加熱器的使用，通常情況下提供輔助加熱器是為了向飽和蒸氣提供過熱并且最小化管線中的凝結。

附圖說明

圖1是位于輸送容器內結合有凈化器的獨立蒸餾裝置的一般示意圖。

圖2是應用在圖1的容器內的凈化器的橫截面分離視圖。

圖3是采用蒸氣和冷凝物并流的凈化器的橫截面分離視圖。

圖4是采用圖1的凈化器的獨立蒸餾凈化器的橫截面視圖，其中獨立蒸餾凈化器固定在被設計用來大量儲存和/或輸送產品的水平容器的外部。