一种通过富氩气提取高纯液氩的方法和装置与流程

1.本发明创造涉及工业气体提纯的技术领域，尤其是涉及一种通过富氩气提取高纯液氩的方法和装置。


背景技术：

2.氩气是无色、无味、单原子的惰性气体，其可在熔池上方形成一层稳定的气流层，具有良好的保护性能。另外在焊接过程中，产生的烟雾较少，便于控制焊接熔池和电弧。同时，氩气对电弧的冷却作用小，所以电弧在氩气中燃烧时，热量损耗小，稳定性比较好。氩气对电弧的热收缩效应较小，加上氩弧的电位梯度和电流密度不大，维持氩弧燃烧的电压较低，一般10v即可。因此，氩气的主要应用于焊接、不锈钢制造、冶炼，还用于半导体制造工艺中的化学气相淀积、晶体生长、热氧化、外延、扩散、多晶硅、钨化、离子注入、载流、烧结等。用作icp，气相色谱仪等仪器的载气，标准气、平衡气、零点气等。
3.对于气体来说，纯度是衡量该气体是否优质的一个标准。氩气由于是惰性气体，可以作为制造单晶体以及多晶体的保护气体，为了提高硅晶体的质量，选择高纯度的氩气至关重要，既可以提高晶体使用寿命，还可以满足市场的需求。
4.因为氩气的沸点介于氧、氮之间，差值很小，所以在氩气中常残留一定数量的杂质。氩气的提纯过程主要是通过除氮除氧以及干燥，一般来说，氩气纯化过程是通过净化装置来实现。
5.现有的提纯技术要么提纯设备复杂，要么提纯的精度不足，难以兼备。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的不足，本发明创造的目的之一是提供一种结构简单且提纯精度高的一种通过富氩气提取高纯液氩的方法和装置。
7.本发明创造的上述发明创造目的是通过以下技术方案得以实现的：
8.一种通过富氩气提取高纯液氩的装置，包括粗氩罐、脱氮塔、干燥塔以及吸附塔，粗氩罐与脱氮塔连通，干燥塔由于脱氮塔连通，脱氮塔与吸附塔连通，吸附塔连接有充气组件，所述吸附塔内设有若干吸附片，相邻两个吸附片之间形成吸附通道，所述吸附片呈弯曲状。
9.进一步的，所述吸附片侧面设置有吸附增强件，所述吸附增强件突出于所述吸附片且位于所述吸附通道内。
10.进一步的，所述吸附增强件包括弧形增积块，所述弧形增积块均匀分布于所述吸附片上。
11.进一步的，所述吸附增强件包括引流板和弧形增积块，所述引流板具有引流面，所述引流面正对进气方向，所述引流面的引流方向朝向至所述弧形增积块。
12.进一步的，所述引流板的背对进气方向的一侧为背向面，所述背向面朝向所述弧形增积块。
13.进一步的，所述吸附片内安装有加热件。
14.进一步的，所述吸附塔出气口连接有三通管，所述三通管一根管道与出气口连通，所述三通管另外两根管道分别连接充气组件以及脱氮塔且安装有阀门。
15.本发明创造还提供了一种通过富氩气提取高纯液氩的方法，使用了前述的通过富氩气提取高纯液氩的装置。
16.进一步的，在进行气体提纯前，对提纯装置进行真空抽气以及干燥处理。
17.进一步的，在长时间未开启提纯装置后，开启提纯装置时，先三通管与充气组件连接，此时将连接充气组件的阀门闭合，此时位于提纯装置内的粗氩气为循环状态，在预设时间后，开启连接充气组件的阀门，关闭另一个阀门，此时开始正常提纯氩气。
18.综上所述，本发明创造包括以下至少一种有益技术效果：
19.1.本发明创造通过设置吸附片以及吸附增强件，结构简单却能极大提高的吸附效率以及吸附效果，从而减少了重复吸附提纯，减少了设备的生产投入，成本极大降低；
20.2.本发明创造在进行提纯之前，通过将连接充气组件的阀门闭合，此时位于提纯装置内的粗氩气为循环状态，从而减少因刚开始提纯导致内部空气残留等原因，头批氩气产品不达标；
21.3.本方法适应了间断生产模式，保证间断生产过程前几批氩气产品的质量。
附图说明
22.图1是本发明创造提纯装置一实施方式的整体结构示意图；
23.图2是本发明创造提纯装置一实施方式的吸附塔的结构示意图；
24.图3是本发明创造提纯装置一实施方式的吸附片的结构示意图；
25.图4是本发明创造提纯装置另一实施方式的吸附片的结构示意图
26.图中，1、粗氩罐；2、脱氮塔；3、干燥塔；4、吸附塔；41、吸附片；411、加热件；42、吸附通道；43、吸附增强件；431、弧形增积块；432、引流板；5、充气组件；6、三通管。
具体实施方式
27.以下结合附图对本发明创造作进一步详细说明。
28.参照图1，为本发明创造公开的一种通过富氩气提取高纯液氩装置，包括粗氩罐1、脱氮塔2、干燥塔3以及吸附塔4，其中粗氩罐1内用以放置粗氩气，粗氩罐1与脱氮塔2连通，通过脱氮塔2进行脱氮，然后经过干燥塔3进行脱水处理，最后通过吸附塔4将粗氩气内的氧气反应掉，之后到通过充气组件5将氩气加入罐体内。
29.参照图2，本发明创造中，吸附塔4内安装有若干吸附片41，吸附片41可选为可与氧气反应的活性金属，吸附片41呈弯曲状，相邻的吸附片41之间形成吸附通道42，粗氩气从吸附通道42中流过。由于吸附片41呈弯曲状，因此吸附通道42的路径更长，从而提升吸附的效果。吸附片41通过支架安装于吸附塔4的内壁上，吸附片41的位置可偏靠近于吸附塔4的出气口。
30.在一些可行的方式中，吸附片41的侧面延伸有吸附增强件43，吸附增强件43突出于吸附片41且位于吸附通道42内，在图3所示的实施例中，吸附增强件43包括弧形增积块431，弧形增积块431均匀分布于吸附片41上，弧形增积块431呈半球状。
31.下面结合具体的使用场景进行进一步的介绍，当粗氩气通过吸附通道42的时候，弧形增积块431之间形成更曲折的路径，同时还增大的接触面积，从而提高的吸附效。
32.请参阅图4，作为发明创造提供的提纯装置的一种具体实施方式，吸附增强件43包括引流板432和弧形增积块431，其中，引流板432具有引流面，引流面正对进气方向，引流面的引流方向朝向至弧形增积块431，此处引流方向应理解为当粗氩气流经引流面后粗氩气的流经方向。
33.具体但非限定地，引流板432呈锥形状，其中朝向进气方向的一侧为引流面，背向进气方向的背向面，背向面的所在面经过弧形增积块431的球心，引流面与背向面相交位置，即引流板432的顶部位于背向面与球心的中间位置，通过上述设置后，引流效果最佳，如图4所示，图4中实心箭头为气体的大致流动方式，粗氩气经过引流面后，朝向弧形增积块431流动，与直接流经的气体相汇合，此时气体会形成局部旋涡，从而使得粗氩气接触更加充分，吸附效果更佳。
34.整体而言，通过设置吸附片41以及吸附增强件43，结构简单却能极大提高的吸附效率以及吸附效果，从而减少了重复吸附提纯，减少了设备的生产投入，成本极大降低。
35.应理解的，请参阅图3以及图4，吸附片41可设置成空心，其内部可安装有加热件411，加热件411可选为电热棒，电热棒的走线通过安装吸附片41的支架进行走线。
36.作为发明创造提供的提纯装置的另一种具体实施方式，吸附塔4出气口连接有三通管6，三通管6一根管道与出气口连通，三通管6另外两根管道分别连接充气组件5以及脱氮塔2且安装有阀门。
37.结合具体的使用场景，在进行提纯之前，将连接充气组件5的阀门闭合，此时位于提纯装置内的粗氩气为循环状态，从而减少因刚开始提纯导致内部空气残留等原因，头批氩气产品不达标。
38.本发明创造还提供了通过富氩气提取高纯液氩的方法，应用了前述的提纯装置，首先对提纯装置以及各类罐体等进行检查，检查无误后，将各个管道进行连接，此时先不连接三通管6与充气组件5，将三通管6连接充气组件5的管道连接真空泵，对整个提纯装置进行负压操作。同时启动加热件411，对吸附塔4内进行干燥处理，通过负压以及干燥处理减少空气杂质的滞留。
39.然后将三通管6与充气组件5连接，此时将连接充气组件5的阀门闭合，此时位于提纯装置内的粗氩气为循环状态，在预设时间后，开启连接充气组件5的阀门，关闭另一个阀门，此时开始正常提纯氩气。
40.根据高纯氩气产品实际生产情况，由于空气分离设备在生产高纯氩气产品时需要经过较长时间的运行状态，无法适用于间断生产模式。再加上空气分离设备在长时间运行中会存在部分氧、水杂质，无法保证高纯氩气产品生产质量与国家标准相符，本方法适应了间断生产模式，保证间断生产过程前几批氩气产品的质量。
41.本具体实施方式的实施例均为本发明创造的较佳实施例，并非依此限制本发明创造的保护范围，故：凡依本发明创造的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明创造的保护范围之内。

技术特征：
1.一种通过富氩气提取高纯液氩的装置，包括粗氩罐(1)、脱氮塔(2)、干燥塔(3)以及吸附塔(4)，粗氩罐(1)与脱氮塔(2)连通，干燥塔(3)由于脱氮塔(2)连通，脱氮塔(2)与吸附塔(4)连通，吸附塔(4)连接有充气组件(5)，其特征在于：所述吸附塔(4)内设有若干吸附片(41)，相邻两个吸附片(41)之间形成吸附通道(42)，所述吸附片(41)呈弯曲状。2.根据权利要求1所述的通过富氩气提取高纯液氩的装置，其特征在于：所述吸附片(41)侧面设置有吸附增强件(43)，所述吸附增强件(43)突出于所述吸附片(41)且位于所述吸附通道(42)内。3.根据权利要求2所述的通过富氩气提取高纯液氩的装置，其特征在于：所述吸附增强件(43)包括弧形增积块(431)，所述弧形增积块(431)均匀分布于所述吸附片(41)上。4.根据权利要求2所述的通过富氩气提取高纯液氩的装置，其特征在于：所述吸附增强件(43)包括引流板(432)和弧形增积块(431)，所述引流板(432)具有引流面，所述引流面正对进气方向，所述引流面的引流方向朝向至所述弧形增积块(431)。5.根据权利要求4所述的通过富氩气提取高纯液氩的装置，其特征在于：所述引流板(432)的背对进气方向的一侧为背向面，所述背向面朝向所述弧形增积块(431)。6.根据权利要求1-5任意一项所述的通过富氩气提取高纯液氩的装置，其特征在于：所述吸附片(41)内安装有加热件(411)。7.根据权利要求1-5任意一项所述的通过富氩气提取高纯液氩的装置，其特征在于：所述吸附塔(4)出气口连接有三通管(6)，所述三通管(6)一根管道与出气口连通，所述三通管(6)另外两根管道分别连接充气组件(5)以及脱氮塔(2)且安装有阀门。8.一种通过富氩气提取高纯液氩的方法，其特征在于：使用了如权利要求1-7任意一项所述的通过富氩气提取高纯液氩的装置。9.根据权利要求8所述的通过富氩气提取高纯液氩的方法，其特征在于：在进行气体提纯前，对提纯装置进行真空抽气以及干燥处理。10.根据权利要求8所述的通过富氩气提取高纯液氩的方法，其特征在于：在长时间未开启提纯装置后，开启提纯装置时，先三通管(6)与充气组件(5)连接，此时将连接充气组件(5)的阀门闭合，此时位于提纯装置内的粗氩气为循环状态，在预设时间后，开启连接充气组件(5)的阀门，关闭另一个阀门，此时开始正常提纯氩气。

技术总结
本发明创造涉及工业气体提纯的技术领域，尤其是涉及一种通过富氩气提取高纯液氩的装置，其包括粗氩罐、脱氮塔、干燥塔以及吸附塔，粗氩罐与脱氮塔连通，干燥塔由于脱氮塔连通，脱氮塔与吸附塔连通，吸附塔连接有充气组件，所述吸附塔内设有若干吸附片，相邻两个吸附片之间形成吸附通道，所述吸附片呈弯曲状。本发明还提供了一种通过富氩气提取高纯液氩的方法，本发明创造结构简单却能极大提高的吸附效率以及吸附效果。率以及吸附效果。率以及吸附效果。


技术研发人员：龙武元 李谦云 孔凡军
受保护的技术使用者：深圳市云飞龙特种气体有限公司
技术研发日：2023.03.10
技术公布日：2023/7/7