[实用新型]利用氢氮混合气制备高纯氨的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及高纯氨制造领域。更具体地，涉及一种利用氢氮混合气制备高纯氨的装置。

背景技术

在半导体工业中，经常需要用到高纯氨气。目前普遍采用精馏法生产高纯氨，即用工业氨做原料，用多级精馏的方式将工业氨中的各种杂质去除，最后得到高纯氨。然而，由于氨与水的化学性质极其相似，而且这两种物质之间还存在着氢键，用精馏法很难去除氨中的微量水。相比之下，氢气和/或氮气与水之间不存在氢键，很容易将氢气和/或氮气中的水去除。

现有的用于半导体行业的以氢气和氮气为原料合成高纯氨的方法中，通常都是在对氢氮混合气提纯后，再用压缩机对混合气进行二次加压，再进入氨合成塔中进行合成。但是这种方法存在容易二次引入杂质的问题，且除杂需要的条件较为苛刻。同时，现有技术中在氨合成塔中合成得到的氨即为成品，故产品的纯度也还需进一步改善。

针对以上问题，需要提供一种新的利用氢氮混合气制备高纯氨的装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供利用氢氮混合气制备高纯氨的装置。

为达到上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

利用氢氮混合气制备高纯氨的装置，所述装置包含：

气体压缩机、分子筛吸附器、净化器、氨合成塔、氨分离设备和精馏塔；

所述气体压缩机、分子筛吸附器、净化器、氨合成塔、氨分离设备和精馏塔依次连接。

优选地，所述装置还包含：靶触媒催化反应装置，所述嵌靶触媒催化反应装置设置于分子筛吸附器内。

优选地，所述装置还包含隔膜压缩机，所述隔膜压缩机的入口与氨分离设备连接、隔膜压缩机的出口与氨合成塔连接，用于将氨分离设备中分离出的未反应的氢氮混合气压入氨合成塔中。

优选地，所述装置还包含用于给氨分离设备降温的冷冻机。

优选地，所述氨分离设备的工作温度为-20～-60℃。

优选地，所述气体压缩机用于将氢氮混合气的压力增加至20～60Bar。

优选地，所述气体压缩机为无油活塞式氢气压缩机或螺杆式氢气压缩机。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型的装置可用于以氢氮混合气为原料合成获得纯度在99.99999％(7N)以上的高纯氨，且原料氢氮混合气可重复利用。利用该装置合成的高纯氨可直接用于半导体行业等。

本实用新型的装置中先通过气体压缩机对氢氮混合气进行加压，再依次采用分子筛吸附器、净化器进行纯化，节省了分子筛吸附器、净化器工作时所需的能耗，且净化效果更明显。

本实用新型中在分子筛吸附器内嵌靶触媒催化反应装置，靶触媒催化反应装置可催化进入分子筛吸附器中的氢氮混合气中的杂质氧气与氢气反应生成水，再通过分子筛吸附器吸附生成的水，从而实现对氢氮混合气中的杂质氧气的去除。

本实用新型中的精馏塔可进一步的除去从氨分离设备中分离出的氨中的微量氢氮混合气，进一步提高制得的氨的纯净度。

本实用新型中的隔膜压缩机的设置可将氨分离设备中未反应的氢氮混合气压入氨合成塔中循环使用，节省了成本。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本实用新型装置的结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型，下面结合优选实施例和附图对本实用新型做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本实用新型的保护范围。

为了进一步说明本实用新型内容，以下对其中的一些技术名词作进一步解释：

本实用新型中的“氨合成塔”是在高压、高温下用来使氮气和氢气发生催化反应以进行氨合成的设备。氨合成塔是合成氨厂的心脏，是一种结构复杂的反应器。在氨合成塔内，氢气与氮气进行化学反应生成氨(N₂+3H₂→2NH₃)。因为合成氨是一个放热且体积变小的反应，所以合成氨宜在高压低温下进行。然而，过高的压力设备投入大且危险，过低的温度会降低化学反应速度和产量，本实用新型一般在20～60Bar和300℃～350℃下进行。