[實用新型]一種高純氨生產裝置

有效

• 申請號: 201320813552.5
• 申請日: 2013-12-12
• 公開（公告）號: CN203807185U
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 劉祥林
• 申請（專利權）人: 劉祥林
• 主分類號: C01C1/02
• 分類號: C01C1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本技術涉及一種高純氨氣生產裝置，特別是純度在“6N”(即6個“9”，或99.9999％)以上的高純氨氣生產裝置。?

背景技術

高純氨氣在半導體領域有極其重要的用途。然而，氨氣中的水非常難以去除。目前通常用精餾法去除氨中的水分，即利用氨與水的沸點差異將氨中的水分離。但是這種方法很難將氨氣提純到很高的純度，或者說即使可以提純到很高的純度也會付出很高昂的成本，原因是氨與水相溶性太好了。氨和水分子中都含有很強的氫鍵，氨和水在一起很容易通過氫鍵形成氨水分子(NH₃·H₂O)或者氫氧化銨(NH₄OH)分子。也就是說，氨和水通過“化學反應”生成了一個分子了。既然是一個分子，就不可能通過精餾法(一種物理純化方法)將氨與水分離了。精餾法只能分離兩種或多種沸點不同，但不相互進行化學反應的物質。?

本發明的核心是利用化學方法去除氨中的水。水與堿金屬(鉀、鈉等)會急劇地進行化學反應，而氣體氨氣與堿金屬(鉀、鈉等)等不反應。利用這一特點，將含有水分的氨氣通過鉀鈉合金(液體)，其中的水分子與鉀或鈉進行化學反應，而氨氣分子不反應，這樣就去除了氨氣中的水分，氨氣得到純化。這是本發明的核心思想——利用化學方法去除氨中的水，區別于常規的精餾法(物理方法)。本裝置除了去除氨氣中的水分子以外，還可以去除氧氣、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、硫化氫、乙醇等含氧雜質。?

發明內容

一種高純氨生產裝置。該裝置用于生產高純氨氣，氨氣的純度達到6N(99.9999％)以上。本發明利用堿金屬(鉀、鈉等)去除氨中的水，因為水與堿金屬(鉀、鈉等)會急劇地進行化學反應，而氨氣與堿金屬(鉀、鈉等)等不反應，這樣就去除了氨氣中的水分，氨氣得到純化。本發明除了去除氨氣中的水分子以外，還可以去除氧氣、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、硫化氫、乙醇等分子。?

一種高純氨生產裝置。該裝置依次由以下部件按順序用不銹鋼管道連接而成，如圖1所示：氨原料罐(1)、鉀鈉合金罐(2)、隔膜壓縮泵(3)、冷凝器(5)、氣液分離罐(6)、以及氨成品罐(8)。在氣液分離罐(6)中放入活性炭過濾器(7)。冷凝器(5)和氣液分離罐(6)以及活性炭過濾器(7)放在冷凍箱(4)中。?

在鉀鈉合金罐(2)中裝滿鉀鈉合金——是由高純金屬鉀和鈉，按照一定的比例，放在一起融化后生成。其中鉀/鈉比例范圍為0～100％。一般情況下，鉀/鈉比例為1∶1，其熔點～25℃，室溫下為液體。鉀鈉合金放置在不銹鋼容器內，形成鉀鈉合金罐(2)。鉀鈉合金罐(2)的外殼可以是室溫，也可以用加熱器加熱恒溫，一般情況下控制在40～50℃。?

鉀鈉合金罐(2)是本發明的關鍵部件。當氨氣通過鉀鈉合金中，氨氣中的氧氣、水、二氧化碳、一氧化碳、硫化氫、二氧化硫、乙醇等含有氧元素的氣體都被鉀鈉合金吸收，生成氧化物(或者氫氧化物)浮在鉀鈉合金的表面。這樣氨氣中的含氧物質被吸收，氨氣得到純化。具體的化學反應方程式如下：?

鈉(鉀)與氧氣的反應?

4Na+O₂＝2Na₂O??(氧化還原反應)?

4K+O₂＝2K₂O??(氧化還原反應)?

鈉(鉀)與水的反應?

2Na+2H₂O＝2NaOH+H₂↑??(置換反應)?

2K+2H₂O＝2KOH+H₂↑??(置換反應)?

鈉(鉀)與一氧化碳(或二氧化碳)的反應?

2Na+CO＝Na₂O+C??(置換反應)?

2K+CO＝K₂O+C??(置換反應)?

4Na+CO₂＝2Na₂O+C??(置換反應)?

4K+CO₂＝2K₂O+C??(置換反應)?

二氧化碳與氧化鈉(氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀)的反應?

Na₂O+CO₂＝Na₂CO₃??(酸與堿反應)?

K₂O+CO₂＝K₂CO₃??(酸與堿反應)?