[實用新型]一種精餾法去除一氧化碳并集成高純氮的氬氣回收裝置

有效

• 申請號: 201922201252.1
• 申請日: 2019-12-10
• 公開（公告）號: CN211198612U
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 郝文炳
• 申請（專利權）人: 上海聯風能源科技有限公司
• 主分類號: C01B23/00
• 分類號: C01B23/00;F25J3/02;F25J3/04;F25J5/00
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 郎祺

本實用新型涉及一種精餾法去除一氧化碳并集成高純氮的氬氣回收裝置，包括氬氣壓縮機、一氧化碳反應爐、氬氣預冷純化系統、空氣壓縮機、空氣預冷純化系統、換熱器、精氬塔、氬塔第一再沸器、氬塔第二再沸器、氬塔冷凝蒸發器、氮塔和氮塔冷凝蒸發器。本實用新型利用集成的空氣氮氣流路，通過利用液氬的富足冷量，冷箱內自產氮氣可降低再生氣的限制，提高回收氬氣的提取率；并利用富裕的液氬冷量產部分液氮，提高經濟效益。

技術領域

本實用新型涉及一種氬氣回收裝置，尤其涉及一種精餾法去除一氧化碳并集成高純氮的氬氣回收裝置。

背景技術

直拉法(Czochralski method)是生產單晶硅的主要方法，全球70％～80％的單晶硅通過直拉法生產。最常用的直拉法生產單晶硅工藝是采用即像真空工藝又像流動氣氛工藝的減壓拉晶工藝；減壓工藝是在硅單晶拉制過程中，連續等速地向單晶爐爐膛內通入高純度氬氣，同時真空泵不斷地從爐膛向外抽送氬氣，保持爐膛內真空度穩定在20托左右，這種工藝既有真空工藝的特點，又有流動氣氛工藝的特點。減壓拉晶工藝的真空泵一般采用滑閥泵，滑閥泵是用油來保持密封的機械真空泵。氬氣攜帶單晶拉制過程中由于高溫而產生的硅氧化物和雜質揮發物，并通過真空泵的抽送排放到大氣。

通過對排放氬氣的分析，主要雜質成分為，氧氣、氮氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等烷烴，液態潤滑油霧；回收利用這部分氬氣有很大現實意義。

氬氣回收純化的公知技術：對來自單晶爐回收的氬氣進行粗除油，再經壓縮冷卻后高精度除油除塵；接著通過高溫催化使甲烷等烴類和一氧化碳同氧氣反應生產水和二氧化碳，催化反應中保證氧氣過量(雜質氧氣不夠則加入氧氣)；通過冷卻后在催化劑作用下使過量氧氣同加入的氫氣反應生成水，并保證反應氫氣過量，處理后氬氣中雜質成分為水、二氧化碳、氫氣和氮氣；最后經過氬氣常溫吸附單元吸附水和二氧化碳，得到只含有氮氣和氫氣為雜質的粗氬氣。氬氣常溫吸附單元由二個吸附器組成，吸附器中裝有吸附水和二氧化碳的吸附劑，一個吸附器進行吸附工作，另一個吸附器進行包括泄壓、加溫、吹冷的再生工作。所述再生工作的氣體使用氮氣，該再生氮氣來自冷箱中低溫精餾塔生產或外購，氬氣常溫吸附單元通過時間程序控制器自動控制運行切換。

專利201210078306.x中，低溫精餾部分使用空氣循環制冷，能耗高，流程復雜，加入的過量氫氣放空，利用率低；專利201410618341.5中，用空氣壓縮，雙塔流程，能耗無優勢，結構復雜，增加設備投資；專利201621146690.2中，為保持冷箱提供的外界液氬量較大，以及受再生氣限制，提取率比較低，專利只設計以加氫方式來除氧，危險性較大；專利CN108645118 A中，帶低溫運動部件，穩定性較差；專利CN 109631495 A中，使用正流膨脹流程，帶低溫運動部件，穩定性較差，適用于氬氣常壓出塔情況，不適用于氬氣帶壓力出塔。

因此，本領域的技術人員致力于開發流程更簡潔，無氫除氧工藝，利用精餾法去除一氧化碳，無低溫運動部件，操作更方便，提取率更高的氬氣回收裝置。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對現有技術中的不足，提供一種精餾法去除一氧化碳并集成高純氮的氬氣回收裝置。

為實現上述目的，本實用新型采取的技術方案是：

提供一種精餾法去除一氧化碳并集成高純氮的氬氣回收裝置，包括氬氣壓縮機、一氧化碳反應爐、氬氣預冷純化系統、空氣壓縮機、空氣預冷純化系統、換熱器、精氬塔、氬塔第一再沸器、氬塔第二再沸器、氬塔冷凝蒸發器、氮塔和氮塔冷凝蒸發器；其中：

所述氬氣壓縮機通過管道經所述一氧化碳反應爐與氬氣預冷純化系統連接，所述氬氣壓縮機用于對回收氬氣進行加壓處理，加壓后的回收氬氣經所述一氧化碳反應爐去除其中的氧氣，然后送入所述氬氣預冷純化系統內經降溫后脫除其中的水和二氧化碳；