[發(fā)明專利]在超純蒸汽生產(chǎn)中除去痕量雜質(zhì)的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811061103.3
• 申請日: 2018-09-12
• 公開（公告）號: CN110550678A
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J·L·斯通
• 申請（專利權(quán)）人: 大學研究玻璃器皿公司
• 主分類號: C02F1/04
• 分類號: C02F1/04;C02F103/04
• 代理公司: 11280 北京泛華偉業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 胡強

一種從具有痕量雜質(zhì)的純化水中產(chǎn)生沒有痕量雜質(zhì)的超純蒸汽的方法，包括：將具有痕量雜質(zhì)的純化水導入蒸汽發(fā)生器的腔室的進水套管中，腔室包括由熔融石英制成的腔室外壁和腔室內(nèi)壁以及將腔室分隔成下腔室區(qū)和上腔室區(qū)的加熱多孔熔融石英件。將多孔熔融石英件加熱至蒸汽形成溫度并且將從下腔室導引通過熔融石英件的含雜質(zhì)的純化水轉(zhuǎn)化成具有減少的痕量雜質(zhì)的蒸汽。從上腔室將蒸汽遞送至蒸汽飽和殼體。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及蒸汽發(fā)生，并且尤其涉及在超純蒸汽生產(chǎn)中除去痕量雜質(zhì)的方法。

背景技術(shù)

在由Jonathan L.Stone轉(zhuǎn)讓給大學研究玻璃器皿公司(University ResearchGlassware Corporation)的美國專利號9,631,807中公開了一種用于生產(chǎn)超純蒸汽的蒸汽發(fā)生器。其描述了由對水和蒸汽惰性的玻璃材料制成的燒結(jié)玻璃，例如燒結(jié)硼硅酸鹽(有時以派萊克斯Pyrex商標出售)，用于在腔室中的燒結(jié)耐火玻璃板的相對兩側(cè)上將注入的純水轉(zhuǎn)化成純蒸汽。燒結(jié)玻璃件或板將形成在腔室內(nèi)的增壓室分成下腔室區(qū)和上腔室區(qū)。噴嘴將純化水供給至燒結(jié)玻璃件，該燒結(jié)玻璃件通過包圍腔室外側(cè)上的玻璃件的電加熱線圈來加熱。公開了純化水通過燒結(jié)玻璃板中的間隙向上遷移，由于玻璃件的溫度升高而蒸發(fā)。蒸發(fā)水移入上腔室區(qū)，蒸發(fā)水在該上腔室區(qū)處被導引至腔室的、連接至飽和殼體的蒸汽排出套管。增壓空氣在蒸汽排出套管中形成朝向飽和殼體的蒸汽遞送口的超純蒸汽射流。所有接觸水和蒸汽的部件都由高溫玻璃制成，基本上是化學惰性材料，使純水通過噴水嘴輸入而產(chǎn)生沒有顆粒和雜質(zhì)的純蒸汽。

然而，′807專利的蒸汽發(fā)生器擅于生產(chǎn)蒸汽，但問題是所產(chǎn)生的蒸汽并非如所需的或所期望那樣是超純的，至少在純化水和產(chǎn)生的蒸汽中發(fā)現(xiàn)痕量鈉和鉀雜質(zhì)。

需要一種在超純蒸汽生產(chǎn)中除去痕量雜質(zhì)的方法和裝置，以供科學或醫(yī)學實驗室應用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是一種用于在超純蒸汽生產(chǎn)中除去痕量雜質(zhì)的方法。本發(fā)明的方法采用特定構(gòu)造，而非美國專利號9,631,807蒸汽發(fā)生器的蒸汽室的預先設(shè)想的構(gòu)造。

在本發(fā)明的方法中，純化水或去離子水被注入蒸汽發(fā)生器腔室中，該蒸汽發(fā)生器具有采用熔融石英的特殊構(gòu)造。本發(fā)明的方法中所用的腔室包括將形成在腔室中的增壓室分成下腔室區(qū)和上腔室區(qū)的燒結(jié)熔融石英件或板。此外，腔室還包括由熔融石英制成的用于接觸純化水和蒸汽的內(nèi)壁和由熔融石英制成的靠近電加熱線圈或鎳鉻線的外壁。在本發(fā)明的方法中，噴嘴將純化水供給到具有用于生產(chǎn)超純蒸汽的燒結(jié)熔融石英件的熔融石英腔室中，純化水通常具有包含鈉和鉀的痕量雜質(zhì)。在該方法中，燒結(jié)熔融石英件通過圍繞腔室外側(cè)上的熔融石英件的電加熱線圈來加熱。純化水經(jīng)由燒結(jié)熔融石英板中的空隙向上移動，由于熔融石英件的升高溫度而蒸發(fā)。此時，具有減少的或除去的痕量雜質(zhì)的蒸發(fā)水進入上腔室區(qū)，蒸發(fā)水在該上腔室區(qū)處被導引至連接至飽和殼體的腔室的蒸汽排出套管。飽和殼體具有吹進殼體經(jīng)過蒸汽排出套管的增壓空氣，在蒸汽排出套管處通過冷凝蒸汽使氣體變得飽和并且防止在壁表面上冷凝。加壓空氣形成朝向飽和殼體的蒸汽遞送口的蒸汽射流。產(chǎn)生的蒸汽射流包含具有降低的或完全除去的包含鈉和鉀的痕量雜質(zhì)的超純蒸汽。腔室的純化水中鈉和鉀的痕量雜質(zhì)量和腔室所產(chǎn)生的蒸汽中的鈉和鉀的痕量量雜質(zhì)都小于注入的純化水中發(fā)現(xiàn)的鈉和鉀的痕量雜質(zhì)量。

本發(fā)明的驚奇發(fā)現(xiàn)是使用與內(nèi)部和外部熔融石英腔室聯(lián)接的燒結(jié)熔融石英板可將注入的具有痕量雜質(zhì)的純水在燒結(jié)熔融石英板的相對兩側(cè)轉(zhuǎn)換成去雜質(zhì)的水和超純?nèi)ルs質(zhì)的蒸汽。該發(fā)現(xiàn)顯示出相比于現(xiàn)有技術(shù)的腔室水和產(chǎn)生的超純產(chǎn)生蒸汽而言，采用本發(fā)明的方法在超純蒸汽和腔室水中存在較小數(shù)量級的鈉和鉀雜質(zhì)。現(xiàn)有技術(shù)蒸汽發(fā)生器使用任意構(gòu)造的高溫和不含雜質(zhì)的玻璃材料，例如硼硅酸鹽。相反地，沒人發(fā)現(xiàn)在具有硼硅酸鹽內(nèi)壁的腔室內(nèi)的燒結(jié)熔融石英板可減少鈉和鉀雜質(zhì)。燒結(jié)熔融石英板和熔融石英室內(nèi)、外壁的組合公開在本發(fā)明的方法中。