[實(shí)用新型]多晶硅生產(chǎn)中超純氫氣的純化裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821329027.5
• 申請(qǐng)日: 2018-08-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN208700568U
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉銘;朱順云;侯哲輝;張才利;郭民;危勝;栗一甲;杜斌功;胡亞萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青海黃河上游水電開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司新能源分公司;青海黃河上游水電開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司;國(guó)家電投集團(tuán)黃河上游水電開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C01B3/50
• 分類號(hào): C01B3/50;C01B3/56;C01B3/52
• 代理公司: 北京超凡志成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 魏彥

本實(shí)用新型屬于多晶硅生產(chǎn)中氫氣的純化技術(shù)領(lǐng)域，涉及多晶硅生產(chǎn)中超純氫氣的純化裝置。本實(shí)用新型的多晶硅生產(chǎn)中超純氫氣的純化裝置，包括除氧器和氫氣超純化裝置，氫氣超純化裝置內(nèi)設(shè)置有低溫?fù)Q熱器和多個(gè)串聯(lián)的吸附罐，多個(gè)串聯(lián)的吸附罐浸泡在液氮中；除氧器的進(jìn)口與原料氫氣的進(jìn)氣管道連接，除氧器的出口與低溫?fù)Q熱器連接，低溫?fù)Q熱器與吸附罐連接；吸附罐上設(shè)置有氫氣出口管道，在吸附罐的氫氣出口管道上并聯(lián)一個(gè)設(shè)有氫氣在線檢測(cè)分析裝置的管道。本實(shí)用新型能夠提高氫氣凈化的純度，同時(shí)降低氫氣超純化的成本，并且該裝置設(shè)備簡(jiǎn)單，成本較低，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，得到的產(chǎn)品純度穩(wěn)定性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于多晶硅生產(chǎn)中氫氣的純化技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種多晶硅生產(chǎn)中超純氫氣的純化裝置。

背景技術(shù)

氫氣是生產(chǎn)電子級(jí)多晶硅過(guò)程中的一種重要原料，主要用于多晶硅生產(chǎn)的冷氫化、CVD還原、還原尾氣處理單元。氫氣的純度直接影響生產(chǎn)的電子級(jí)多晶硅產(chǎn)品的品質(zhì)，隨著電子工業(yè)的發(fā)展，對(duì)氫氣的純度也提出了越來(lái)越高的要求，現(xiàn)在使用的氫氣純度已經(jīng)由4N、5N，上升到6N及以上。由于電子級(jí)多晶硅是一種高純度的產(chǎn)品，所以保證其生產(chǎn)所必需的原料氫氣的純度是至關(guān)重要的。

目前，氫氣純化的工藝和裝置主要是利用催化反應(yīng)法、鈀合金擴(kuò)散法、金屬氫化物分離法、變壓吸附法、低溫吸附法等設(shè)計(jì)的。其中，催化反應(yīng)法，是利用鈀或鉑作催化劑，將氫氣中的氧氣在催化劑存在的情況下與氫氣反應(yīng)生成水，再通過(guò)分子篩脫水后，可以得到純度99.999％的氫氣。變壓吸附(PSA)技術(shù)，是以特定的吸附劑(多孔固體物質(zhì))內(nèi)部表面對(duì)氣體分子的物理吸附為基礎(chǔ)，利用吸附劑在相同壓力下易吸附高沸點(diǎn)組分、不易吸附低沸點(diǎn)組分和高壓下吸附量增加、低壓下吸附量減少的特性，將原料氣在一定壓力下通過(guò)吸附床，達(dá)到氫和雜質(zhì)組分的分離。鈀膜分離法，是膜分離法中的一種，是在一定溫度下，氫分子在鈀膜一側(cè)離解成氫原子，溶于鈀并擴(kuò)散到另一側(cè)，然后結(jié)合成分子；經(jīng)一級(jí)分離可得到99.99％－99.9999％純度的氫。低溫分離法，是低溫冷凝基于氫氣與其它氣體沸點(diǎn)差異大的原理，在操作溫度下，除去氫氣以外所有高沸點(diǎn)組分冷凝為液體的分離方法，使用這種方法得到的氫氣的純度可以達(dá)到6N以上。

以上幾種氫氣凈化方法是在氫氣凈化生產(chǎn)過(guò)程中常見(jiàn)的幾種方法，但在應(yīng)用于電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)過(guò)程中也存在以下問(wèn)題：

催化反應(yīng)法，利用該方法干燥的氫氣，只能除去氫氣中的氧，而無(wú)法去除氫氣中的其他雜質(zhì)，所以無(wú)法滿足電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)的需要。變壓吸附法，變壓吸附可以大規(guī)模的凈化氫氣，而且對(duì)原料氫氣的純度要求不高(40％以上)，但利用變壓吸附凈化的氫氣純度也較低，不能滿足電子級(jí)多晶硅生產(chǎn)的需要。鈀膜分離法，由于金屬鈀屬于貴金屬，造價(jià)昂貴，而且氧、水、重?zé)N等容易造成鈀膜的損壞；在大規(guī)模電子級(jí)多晶硅的生產(chǎn)工況下，該方法并不適合。

鑒于此，特提出本實(shí)用新型。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種多晶硅生產(chǎn)中超純氫氣的純化裝置，能夠提高氫氣凈化的純度，同時(shí)降低氫氣超純化的成本，并且該裝置設(shè)備簡(jiǎn)單，成本較低，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，得到的產(chǎn)品純度穩(wěn)定性好。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，本實(shí)用新型提供一種多晶硅生產(chǎn)中超純氫氣的純化裝置，包括除氧器和氫氣超純化裝置，氫氣超純化裝置內(nèi)設(shè)置有低溫?fù)Q熱器和多個(gè)串聯(lián)的吸附罐，多個(gè)串聯(lián)的吸附罐浸泡在液氮中；

除氧器的進(jìn)口與原料氫氣的進(jìn)氣管道連接，除氧器的出口與低溫?fù)Q熱器連接，低溫?fù)Q熱器與吸附罐連接；

吸附罐上設(shè)置有氫氣出口管道，在吸附罐的氫氣出口管道上并聯(lián)一個(gè)設(shè)有氫氣在線檢測(cè)分析裝置的管道。

作為進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，除氧器為催化除氧器，催化除氧器內(nèi)設(shè)有鈀催化劑。

作為進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案，氫氣在線檢測(cè)分析裝置為在線氦離子化氣相色譜分析儀。