[发明专利]在超纯蒸汽生产中除去痕量杂质的方法

说明书

一种从具有痕量杂质的纯化水中产生没有痕量杂质的超纯蒸汽的方法，包括：将具有痕量杂质的纯化水导入蒸汽发生器的腔室的进水套管中，腔室包括由熔融石英制成的腔室外壁和腔室内壁以及将腔室分隔成下腔室区和上腔室区的加热多孔熔融石英件。将多孔熔融石英件加热至蒸汽形成温度并且将从下腔室导引通过熔融石英件的含杂质的纯化水转化成具有减少的痕量杂质的蒸汽。从上腔室将蒸汽递送至蒸汽饱和壳体。

技术领域

本发明涉及蒸汽发生，并且尤其涉及在超纯蒸汽生产中除去痕量杂质的方法。

背景技术

在由Jonathan L.Stone转让给大学研究玻璃器皿公司(University ResearchGlassware Corporation)的美国专利号9,631,807中公开了一种用于生产超纯蒸汽的蒸汽发生器。其描述了由对水和蒸汽惰性的玻璃材料制成的烧结玻璃，例如烧结硼硅酸盐(有时以派莱克斯Pyrex商标出售)，用于在腔室中的烧结耐火玻璃板的相对两侧上将注入的纯水转化成纯蒸汽。烧结玻璃件或板将形成在腔室内的增压室分成下腔室区和上腔室区。喷嘴将纯化水供给至烧结玻璃件，该烧结玻璃件通过包围腔室外侧上的玻璃件的电加热线圈来加热。公开了纯化水通过烧结玻璃板中的间隙向上迁移，由于玻璃件的温度升高而蒸发。蒸发水移入上腔室区，蒸发水在该上腔室区处被导引至腔室的、连接至饱和壳体的蒸汽排出套管。增压空气在蒸汽排出套管中形成朝向饱和壳体的蒸汽递送口的超纯蒸汽射流。所有接触水和蒸汽的部件都由高温玻璃制成，基本上是化学惰性材料，使纯水通过喷水嘴输入而产生没有颗粒和杂质的纯蒸汽。

然而，′807专利的蒸汽发生器擅于生产蒸汽，但问题是所产生的蒸汽并非如所需的或所期望那样是超纯的，至少在纯化水和产生的蒸汽中发现痕量钠和钾杂质。

需要一种在超纯蒸汽生产中除去痕量杂质的方法和装置，以供科学或医学实验室应用。

发明内容

本发明是一种用于在超纯蒸汽生产中除去痕量杂质的方法。本发明的方法采用特定构造，而非美国专利号9,631,807蒸汽发生器的蒸汽室的预先设想的构造。

在本发明的方法中，纯化水或去离子水被注入蒸汽发生器腔室中，该蒸汽发生器具有采用熔融石英的特殊构造。本发明的方法中所用的腔室包括将形成在腔室中的增压室分成下腔室区和上腔室区的烧结熔融石英件或板。此外，腔室还包括由熔融石英制成的用于接触纯化水和蒸汽的内壁和由熔融石英制成的靠近电加热线圈或镍铬线的外壁。在本发明的方法中，喷嘴将纯化水供给到具有用于生产超纯蒸汽的烧结熔融石英件的熔融石英腔室中，纯化水通常具有包含钠和钾的痕量杂质。在该方法中，烧结熔融石英件通过围绕腔室外侧上的熔融石英件的电加热线圈来加热。纯化水经由烧结熔融石英板中的空隙向上移动，由于熔融石英件的升高温度而蒸发。此时，具有减少的或除去的痕量杂质的蒸发水进入上腔室区，蒸发水在该上腔室区处被导引至连接至饱和壳体的腔室的蒸汽排出套管。饱和壳体具有吹进壳体经过蒸汽排出套管的增压空气，在蒸汽排出套管处通过冷凝蒸汽使气体变得饱和并且防止在壁表面上冷凝。加压空气形成朝向饱和壳体的蒸汽递送口的蒸汽射流。产生的蒸汽射流包含具有降低的或完全除去的包含钠和钾的痕量杂质的超纯蒸汽。腔室的纯化水中钠和钾的痕量杂质量和腔室所产生的蒸汽中的钠和钾的痕量量杂质都小于注入的纯化水中发现的钠和钾的痕量杂质量。

本发明的惊奇发现是使用与内部和外部熔融石英腔室联接的烧结熔融石英板可将注入的具有痕量杂质的纯水在烧结熔融石英板的相对两侧转换成去杂质的水和超纯去杂质的蒸汽。该发现显示出相比于现有技术的腔室水和产生的超纯产生蒸汽而言，采用本发明的方法在超纯蒸汽和腔室水中存在较小数量级的钠和钾杂质。现有技术蒸汽发生器使用任意构造的高温和不含杂质的玻璃材料，例如硼硅酸盐。相反地，没人发现在具有硼硅酸盐内壁的腔室内的烧结熔融石英板可减少钠和钾杂质。烧结熔融石英板和熔融石英室内、外壁的组合公开在本发明的方法中。