[發明專利]一種氣體凈化裝置及其應用

有效

• 申請號: 201710827383.3
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN107362661B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 王萬林;周樂君;路程;高爾卓;朱晨陽;張凱旋;龍旭凱
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B01D53/26
• 分類號: B01D53/26;B01D53/28;B01D53/30;B01D53/46;B01D53/75;B01D53/82
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 鄒劍峰

技術領域

本發明涉及一種氣體凈化裝置及其應用，屬于化學反應凈化氣體技術領域。

背景技術

保護氣制備方面、特別是在超大規模集成電路、激光材料、光導纖維和航空航天材料等航域，要求生產過程在超凈環境體系內進行，例如半導體制造工藝要求把氣體中的氧降低到10^-6ppm，甚至10^-15～10^-23ppm，這就要求采用合適的脫氧劑將氧脫除以達到要求。

因此，在工廠的產品生產過程中或者實驗室的實驗過程中，有較多過程需要在氣氛保護后才能進行。保護性氣氛的衡量標準主要包括氣氛的濕度和氣氛的含氧量。例如，在鋼鐵的生產過程中，氧元素的存在降低了鋼的熱脆性能的同時，顯著降低了鋼液的表面張力。也就證明了氧含量對于鋼產品的質量有很大影響。又如，在電子產品的生產過程中，氣體濕度過大會引起通路、漏電、擊穿及材料老化等問題。因此，控制氣氛的濕度及氧含量對于各種產品的生產有著重要意義。而目前為止，這種氣體凈化裝置還比較少。

公開號為CN104694705A的中國專利文件中公開了一種深度脫氧裝置及其應用，氣體經過加熱裝置加熱到一定溫度后通過銅、鎂、鈦三種脫氧劑達到脫氧目的，可以在常壓下進行脫氧處理，精度可以達到10^-21ppm。然而，這個裝置并不能控制氣體的濕度，也不能實現氣體在不同溫度下與不同的脫氧劑進行接觸，因此也就影響了此裝置的脫氧效率及脫氧質量。此外，該裝置由于鎂系脫氧劑的存在，不能完成氮氣N₂的深度脫氧工作。

公開號為CN205700091U的中國專利文件中公開了一種工業生產酸性氣體過濾凈化裝置，采用活性炭過濾與堿液噴灑除酸相結合的方式，提高了酸性氣體過濾化的效率，并采用pH繼電控制排液系統，可以智能控制精華液的排放。具有較高的凈化效率。但是，這項專利只能對酸性氣體進行凈化，不能有效的處理中性或者堿性氣體。

綜上所述，現有的氣體凈化、脫氧裝置的適用范圍較小，精度及效率較低，且無法實時監測氣體凈化后的濕度及氧含量。然而，對于精密實驗設備，針對進入設備內不同保護氣體的全面凈化是十分必要的。

發明內容

本發明解決的技術問題是：針對現有氣體凈化設備凈化效率低，氣體適用范圍小，難以脫除氣體內水分，且沒有實時監測設備出口的濕度及氧分壓等問題，提供了一種凈化氣體的方法，用于工廠和實驗室中低氧含量保護氣體的制備。

本發明采用如下技術方案實現：

一種氣體凈化裝置，包括通過管道串聯連接的除濕凈化室2、第一脫氧凈化室31、第二脫氧凈化室32和第三脫氧凈化室33，所述除濕凈化室2的入口與保護氣體的氣瓶1連接；

所述除濕凈化室2內部填裝有硅膠除濕劑，所述第一脫氧凈化室31內部填裝銅單質或銅基合金中的一種作為脫氧凈化劑，所述第二脫氧凈化室32內部填裝鉬單質或鉬基合金中的一種作為脫氧凈化劑，所述第三脫氧凈化室33內部填裝鈦單質、海綿鈦或鈦基合金中的一種作為脫氧凈化劑；

所述第一脫氧凈化室31、第二脫氧凈化室32和第三脫氧凈化室33分別設有加熱單元。

進一步的，所述硅膠除濕劑和脫氧凈化劑分別占對應凈化室內部體積的50％-80％。

進一步的，所述第一脫氧凈化室31、第二脫氧凈化室32和第三脫氧凈化室33分別設置在三個獨立的加熱爐內，分別對三個脫氧凈化室內部的脫氧凈化劑加熱至相應的氧化溫度。

進一步的，所述三個獨立的加熱爐分別設有獨立的PID反饋控制溫度儀表。

在本發明的一種氣體凈化裝置中，所述第三脫氧凈化室33的出口管道上設有氧含量測試探頭5。

進一步的，所述第三脫氧凈化室33的出口管道上還設有濕度計6。

本發明的一種氣體凈化裝置用于凈化的氣體為氬氣、氫氣、氮氣、硫化氫氣體中的一種或多種混合氣體。

本發明還公開了一種上述氣體凈化裝置的應用，將該氣體凈化裝置用于保護氣體的制備，具體包括如下步驟：

第一步，配置初始氣體，將氬氣、氫氣、氮氣、硫化氫中的一種或幾種混合成實驗所需保護氣體，并裝入氣瓶1；

第二步，氣體干燥，將配置好的保護氣體通入裝有硅膠除濕劑的除濕凈化室2，在氣體通過硅膠除濕劑的過程中，除去保護氣體中的水分，達到氣體干燥的目的；