[實用新型]利用氫氮混合氣制備高純氨的裝置

有效

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• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN207046865U
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發(fā)明（設計）人: 劉祥林;吳福水;鮑堅仁
• 申請（專利權）人: 湖南高安新材料有限公司
• 主分類號: C01B3/02
• 分類號: C01B3/02;C01C1/04
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司11257
• 代理人: 趙曉丹

技術領域

本實用新型涉及高純氨制造領域。更具體地，涉及一種利用氫氮混合氣制備高純氨的裝置。

背景技術

在半導體工業(yè)中，經常需要用到高純氨氣。目前普遍采用精餾法生產高純氨，即用工業(yè)氨做原料，用多級精餾的方式將工業(yè)氨中的各種雜質去除，最后得到高純氨。然而，由于氨與水的化學性質極其相似，而且這兩種物質之間還存在著氫鍵，用精餾法很難去除氨中的微量水。相比之下，氫氣和/或氮氣與水之間不存在氫鍵，很容易將氫氣和/或氮氣中的水去除。

現(xiàn)有的用于半導體行業(yè)的以氫氣和氮氣為原料合成高純氨的方法中，通常都是在對氫氮混合氣提純后，再用壓縮機對混合氣進行二次加壓，再進入氨合成塔中進行合成。但是這種方法存在容易二次引入雜質的問題，且除雜需要的條件較為苛刻。同時，現(xiàn)有技術中在氨合成塔中合成得到的氨即為成品，故產品的純度也還需進一步改善。

針對以上問題，需要提供一種新的利用氫氮混合氣制備高純氨的裝置。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供利用氫氮混合氣制備高純氨的裝置。

為達到上述目的，本實用新型采用下述技術方案：

利用氫氮混合氣制備高純氨的裝置，所述裝置包含：

氣體壓縮機、分子篩吸附器、凈化器、氨合成塔、氨分離設備和精餾塔；

所述氣體壓縮機、分子篩吸附器、凈化器、氨合成塔、氨分離設備和精餾塔依次連接。

優(yōu)選地，所述裝置還包含：靶觸媒催化反應裝置，所述嵌靶觸媒催化反應裝置設置于分子篩吸附器內。

優(yōu)選地，所述裝置還包含隔膜壓縮機，所述隔膜壓縮機的入口與氨分離設備連接、隔膜壓縮機的出口與氨合成塔連接，用于將氨分離設備中分離出的未反應的氫氮混合氣壓入氨合成塔中。

優(yōu)選地，所述裝置還包含用于給氨分離設備降溫的冷凍機。

優(yōu)選地，所述氨分離設備的工作溫度為-20～-60℃。

優(yōu)選地，所述氣體壓縮機用于將氫氮混合氣的壓力增加至20～60Bar。

優(yōu)選地，所述氣體壓縮機為無油活塞式氫氣壓縮機或螺桿式氫氣壓縮機。

本實用新型的有益效果如下：

本實用新型的裝置可用于以氫氮混合氣為原料合成獲得純度在99.99999％(7N)以上的高純氨，且原料氫氮混合氣可重復利用。利用該裝置合成的高純氨可直接用于半導體行業(yè)等。

本實用新型的裝置中先通過氣體壓縮機對氫氮混合氣進行加壓，再依次采用分子篩吸附器、凈化器進行純化，節(jié)省了分子篩吸附器、凈化器工作時所需的能耗，且凈化效果更明顯。

本實用新型中在分子篩吸附器內嵌靶觸媒催化反應裝置，靶觸媒催化反應裝置可催化進入分子篩吸附器中的氫氮混合氣中的雜質氧氣與氫氣反應生成水，再通過分子篩吸附器吸附生成的水，從而實現(xiàn)對氫氮混合氣中的雜質氧氣的去除。

本實用新型中的精餾塔可進一步的除去從氨分離設備中分離出的氨中的微量氫氮混合氣，進一步提高制得的氨的純凈度。

本實用新型中的隔膜壓縮機的設置可將氨分離設備中未反應的氫氮混合氣壓入氨合成塔中循環(huán)使用，節(jié)省了成本。

附圖說明

下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式作進一步詳細的說明。

圖1示出本實用新型裝置的結構示意圖。

具體實施方式

為了更清楚地說明本實用新型，下面結合優(yōu)選實施例和附圖對本實用新型做進一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標記進行表示。本領域技術人員應當理解，下面所具體描述的內容是說明性的而非限制性的，不應以此限制本實用新型的保護范圍。

為了進一步說明本實用新型內容，以下對其中的一些技術名詞作進一步解釋：

本實用新型中的“氨合成塔”是在高壓、高溫下用來使氮氣和氫氣發(fā)生催化反應以進行氨合成的設備。氨合成塔是合成氨廠的心臟，是一種結構復雜的反應器。在氨合成塔內，氫氣與氮氣進行化學反應生成氨(N₂+3H₂→2NH₃)。因為合成氨是一個放熱且體積變小的反應，所以合成氨宜在高壓低溫下進行。然而，過高的壓力設備投入大且危險，過低的溫度會降低化學反應速度和產量，本實用新型一般在20～60Bar和300℃～350℃下進行。