[实用新型]一种基于常温吸附工艺的超纯气体纯化系统

说明书

本实用新型涉及导体芯片制造领域中使用的大宗气体的纯化。一种基于常温吸附工艺的超纯气体纯化系统，包含一备一用两个吸附反应器、相应的切换阀门、相应的管路、再生气加热器、再生气冷却器和控制系统；所述吸附反应器分别装填有两种填料，从原料气的流入侧向流出侧依次填充脱氧剂和镍催化剂。工艺简单，一步法除杂，且镍催化剂的成本远高于所述脱氧剂的成本，脱氧剂对氧、水、二氧化碳的吸附容量大于镍催化剂，原料气首先经过脱氧剂的纯化，将原料中的ppm级的杂质先行脱除到10ppb，之后再经过镍催化剂，镍催化剂只需要装填用于脱除10ppb杂质所需的吸附量即可，因此可以减少高成本的镍催化剂的装填量，降低纯化成本。

技术领域

本实用新型涉及导体芯片制造领域中使用的大宗气体的纯化，具体为氮气、氩气基于常温吸附工艺提纯为超纯气体的纯化系统。

背景技术

半导体芯片制造工艺中对氮气、氩气等大宗气体的需求主要来自于深冷空分，其中作为杂质的氧、水、二氧化碳、一氧化碳、氢和非甲烷烃类含量在ppm级，而芯片制造工艺中对各项杂质的含量要求普遍在1ppb以下，因此需要对大宗气体进行进一步纯化使之满足工艺需求。

目前的吸附工艺纯化中，只能对氧、水、二氧化碳进行去除，如果需要进一步去除一氧化碳、氢和非甲烷烃类，则需要在吸附工序前端增加催化氧化工序，催化氧化工序需要把气体加热到300摄氏度左右再通过贵金属催化剂床层，目的是把气体中的一氧化碳、氢和非甲烷烃类氧化成水和二氧化碳然后在后端吸附工序上脱除，这样不仅纯化器成本升高，还因为加热气体到反应温度的原因造成运行成本升高，纯化器复杂程度提高，运行可靠性下降。

目前的吸附工艺纯化中,使用一个再生气加热器，一个再生气冷却器通过耐高温阀门的切换对两个吸附反应器进行再生，这样，系统需要引入高温波纹管阀门，这种阀门目前能满足条件的只有美国一家供应商，且成本高昂，货期还需要二十周左右。

发明内容

本实用新型的目的在于解决上述不足问题，提供一种基于常温吸附工艺的超纯气体纯化系统，大幅降低纯化器投资成本和纯化运行成本，还可以使纯化器小型化，减少动力间的占用面积，另一方面，采用2个再生气加热器、两个再生气冷却器的方式避免使用高温波纹管阀，可以大幅降低阀门成本，减小采购周期和供货周期。

为解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种基于常温吸附工艺的超纯气体纯化系统，包含一备一用两个吸附反应器、相应的切换阀门、相应的管路、再生气加热器、再生气冷却器和控制系统；所述吸附反应器分别装填有两种填料，从原料气的流入侧向流出侧依次填充脱氧剂和镍催化剂。

吸附反应器进气口通过原料气输入管路和切换阀门与原料气入口连接，吸附反应器出气口通过产品气输出管路和切换阀门与产品气出口连接；原料气输入管路上旁路连通再生气输出管路，再生气输出管路上安装有再生气冷却器和切换阀门，再生气输出管路连通放气口；产品气输出管路旁路连接再生气输入管路，再生气输入管路上安装有再生气加热器和切换阀门。

所述再生气输入管路通过管路连接氢气入口，且管路上安装有氢气入口阀。

所述切换阀门采用电子级隔膜阀或波纹管阀。

所述镍催化剂和脱氧剂的填充体积比Va/Vb＝0.1～0.6；进一步优选Va/Vb＝0.2～ 0.4。

所述吸附反应器床层上设置有测温点，控制系统包括CPU中央控制单元，CUP中央控制单元分别与流量开关、压力传感器、温度传感器、继电器、接触器、显示面板连接。

本实用新型与本领域同类产品相比较，具有突出的实质性特点：

1.系统结构简单，两台一备一用吸附反应器，在吸附饱和后需要进行在线自动再生使其恢复吸附活性，两个吸附反应器分别处于常温吸附纯化和再生待用阶段，以达到纯化器连续在线工作的目的；