超纯氨制备过程的水分去除系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种纯化装置，特别涉及一种使用在超纯氨生产过程中去除超纯氨中的水分的纯化装置。
【背景技术】
[0002]半导体行业是指一切使用半导体制程制造元器件的行业，从最早的IC芯片制造，到TFT-1XD薄膜液晶显示器，LED发光二极管，PV太阳能到目前的MEMS微机电行业，都是半导体行业的一员。他们不管所用的衬底材料为何，都是在制造过程中需要或多或少的使用半导体工艺，而特气以及高纯气就是半导体制造环节所必须仰赖的原料化学品之一，所以只要有半导体，就有气体的需求，缺一不可。
[0003]气体在各个行业的应用非常之广，基本上在各行各业均有使用气体的需求，但超纯气以及高纯特气基本上80%甚至更高的应用都是在半导体行业。
[0004]近年来，我国的LED、平板显示、集成电路、太阳能等半导体电子技术及相关产业得到了迅猛发展。7N (99.99999%)电子级超纯氨是这些半导体电子材料制备过程中的非常重要的原材料，7N电子级超纯氨中含有的杂质包括水分，Fe、Ca、Mg等各种金属元素，H2、02、CH4, CO、0)2等轻组分，这些所有杂质的含量总量必须要小于10ppb (千万分之一)才能称为7N超纯氨。而水分的指标要小于30ppb，所有金属元素的指标总和要小于20ppb。
[0005]超纯氨气体的质量直接影响半导体材料的光学及电学性能，乃至器件的使用寿命。一般情况S1、GaN等半导体材料需要进行掺杂金属离子才能形成P型、η型半导体，起到半导体材料的作用，一般金属离子的掺杂量为10_6 (Ippm)ο所以当作为原材料的超纯氨气体中金属离子含量过高时就会影响半导体本身的掺杂，改变半导体本身的性质，导致半导体器件性能失效。
[0006]超纯氨中的水分也会和制备半导体的其它原材料反应，影响半导体材料的制备，影响半导体材料的性能。而超纯氨制备过程中所用的原料氨气为3Ν (99.9%)的级别，水分含量大约为300ppm，通过干燥器的除水操作需要把水分降低到30ppb才能符合7N超纯氨产品的要求。
[0007]在我们的超纯氨制备工艺中，我们选用氧化钙(生石灰)作为干燥剂。但是氧化钙块体的杂质含量很大，氧化钙的成分最多只有98%，剩余的都是氯化物、硝酸盐、硫酸盐、以及大量的Fe、Mg、Ga、重金属等金属。在除掉水分杂质的同时，会引入更多的金属杂质，从而影响7N超纯氨产品的纯度。
【发明内容】
[0008]本实用新型的目的是为了克服上述【背景技术】的缺点，提供一种不耗能、更换容易，成本低的超纯氨去除水分杂质的装置。
[0009]本实用新型的技术方案是:一种超纯氨制备过程的水分去除系统，它包括:原料液氨储槽，液氨输送泵、液氨汽化器、水分吸附器、整流器、辅助阳极、精馏塔、单向阀、截止阀，所述的原料液氨储槽出口端连接液氨输送泵，液氨输送泵连接液氨汽化器，在液氨输送泵与液氨汽化器的入口端之间设有单向阀，液氨汽化器的出口端也设有单向阀，并且该单向阀连接有两条管路，其中一条管路连接水分吸附器I，另一条管路连接水分吸附器II，水分吸附器I和水分吸附器II并联，并且均与整流器的负极相连接，整流器的正极与辅助阳极相连接，通过强制电流阴极保护使氧化钙中的金属离子不被带入到超纯氨中，所述的水分吸附器I和水分吸附器II的出口端通过一条管路连接至精馏塔。
[0010]所述的水分吸附器I与水分吸附器II的入口端与出口端均设置有截止阀。
[0011]所述的水分吸附器共有两组，每组均由三个串联的盘管吸附器组成。
[0012]所述的盘管吸附器里填充有采用筛网筛选出颗粒度均匀的氧化钙颗粒。
[0013]所述的水分吸附器需要采用可以耐受-40°c低温的材料，如碳钢、304钢，316钢等等。
[0014]本实用新型的有益效果是:本实用新型利用氧化钙的吸水性能作为干燥剂，与水分反应后的最终产物为氢氧化钙，可使产品中的水分达到30ppb。并且采用外加电流阴极保护方式给氧化钙和干燥器连上阴极，使被保护的干燥剂及其系统处于电子过剩的状态，使金属离子不至于被带入到成品超纯氨中，保证成品超纯氨的纯度，本系统同时具有工艺简单，生产成本低，原料容易更换，操作简单等特点。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型结构示意图；
[0016]图2为本实用新型干燥剂及其装置的原理示意图；
[0017]其中:1、原料液氨储槽，2、液氨输送泵，3、液氨汽化器，4、水分吸附器I，5、水分吸附器11，6、整流器，7辅助阳极，8、精馏塔，9、10、单向阀，11、12、13、14、截止阀，15、盘管吸附器，16、氨气出口，17、氨气进口。
【具体实施方式】
[0018]本实施例为一种超纯氨制备过程的水分去除系统，它包括:原料液氨储槽(1)，液氨输送泵(2)、液氨汽化器(3)、水分吸附器、整流器(6)、辅助阳极(7)、精馏塔(8)、单向阀、截止阀。
[0019]如图1所示，原料液氨储槽(I)出口端连接液氨输送泵(2 )，液氨输送泵(2 )连接液氨汽化器(3 )，在液氨输送泵(2 )与液氨汽化器(3 )的入口端之间设有单向阀(9 )，液氨汽化器(3 )的出口端也设有单向阀(10 )，并且该单向阀(10 )连接有两条管路，其中一条管路连接水分吸附器I (4)，另一条管路连接水分吸附器II (5)，水分吸附器I (4)和水分吸附器II (5)并联，并且均与整流器(6)的负极相连接，整流器(6)的正极与辅助阳极(7)相连接，所述的水分吸附器I (4)和水分吸附器II (5)的出口端通过一条管路连接至精馏塔(8);所述的水分吸附器I (4)与水分吸附器II (5)的入口端与出口端均设置有截止阀；所述的水分吸附器共有两组，每组均由三个串联的盘管吸附器(15)组成。
[0020]如图1所示，两个水分吸附器可以一个使用，一个备用，当使用水分吸附器I (4)进行超纯氨生产时，打开截止阀(12)和截止阀(14)，关闭截止阀(11)和截止阀(13)，这样原料氨即可经过水分吸附器I (4)进行生产。当更换水分吸附器I (4)中的颗粒状氧化钙时，就打开截止阀(11)和截止阀(13)，关闭截止阀(12)和截止阀(14)，利用水分吸附器II
(5)进行超纯氨生产。
[0021]整流器(6)必须要可以调节电压、电流，整流器(6)的导线必须要和水分吸附器有良好的接触，辅助阳极(7 )的材料必须要求有良好的导电性和抗腐蚀性。
[0022]如图2所示，盘管吸附器的内部结构为盘管状，可以增加氨气和氧化钙颗粒的接触，有利于水分的去除。氨气从氨气进口(17)进入吸附器内，吸附水分后从氨气出口(16)出去，进入下一级吸附器或精馏塔。
【主权项】
1.一种超纯氨制备过程的水分去除系统，其特征是它包括:原料液氨储槽，液氨输送泵、液氨汽化器、水分吸附器、整流器、辅助阳极、精馏塔、单向阀、截止阀，所述的原料液氨储槽出口端连接液氨输送泵，液氨输送泵连接液氨汽化器，在液氨输送泵与液氨汽化器的入口端之间设有单向阀，液氨汽化器的出口端也设有单向阀，并且该单向阀连接有两条管路，其中一条管路连接水分吸附器I，另一条管路连接水分吸附器II，水分吸附器I和水分吸附器II并联，并且均与整流器的负极相连接，整流器的正极与辅助阳极相连接，所述的水分吸附器I和水分吸附器II的出口端通过一条管路连接至精馏塔。
2.根据权利要求1所述的超纯氨制备过程的水分去除系统，其特征是所述的水分吸附器I与水分吸附器II的入口端与出口端均设置有截止阀。
3.根据权利要求1所述的超纯氨制备过程的水分去除系统，其特征是所述的水分吸附器共有两组，每组均由三个串联的盘管吸附器组成。
4.根据权利要求3所述的超纯氨制备过程的水分去除系统，其特征是所述的盘管吸附器里填充有采用筛网筛选出颗粒度均匀的氧化钙颗粒。
【专利摘要】本实用新型公开了一种生产过程中超纯氨纯化去除杂质水分的装置系统，其主体为包含有氧化钙颗粒的盘管吸附器，此吸附器和前级的液氨汽化器、液氨输送泵、原料液氨储槽相连接，并且此吸附器再和后级的精馏塔相连接形成水分纯化系统；同时，此吸附器和直流电源的负极相连，通过强制电流阴极保护使氧化钙中的金属离子不被带入到超纯氨中；另外，此包含有氧化钙的吸附器一组有三个，并列有两组，以便交替使用，方便对其中一组进行更换；本实用新型具有结构简单，操作方便，成本低廉的优点。
【IPC分类】C01C1-02
【公开号】CN204265452
【申请号】CN201420703593
【发明人】金向华, 孙猛, 李荷庆, 张友圣, 陈琦峰, 周珽, 许军州, 曹文权
【申请人】苏州金宏气体股份有限公司
【公开日】2015年4月15日
【申请日】2014年11月21日