[实用新型]一种制备半导体用超纯氨的装置

说明书

本实用新型公开了一种制备半导体用超纯氨的装置，所述装置包括依次连通的汽化单元、用于脱硫脱水的预处理单元、脱轻单元、脱重单元和用以除水、氧和金属的后纯化单元，及用于对汽化单元和精馏系统加热的供热系统；所述装置可便捷高效地除去水、氧及金属等杂质获得超纯氨；此外供热系统的介质既提供热源，又提供冷源，实现连续化节能生产；高低沸点组分的脱除可作为工业氨回收利用，无废气排放。

技术领域

本实用新型涉及超高纯氨气制备技术领域，具体为一种制备半导体用超纯氨的装置。

背景技术

随着半导体特大规模集成电路、LED照明器件、太阳能光伏的快速发展，对在上述领域制造工艺中所使用到的超高纯氨气的纯度要求越来越高，总烃、水分和金属离子等杂质含量越低越好。如在氮化硅薄膜生长工艺中，少量的金属颗粒杂质将会影响薄膜的晶格长向，造成局部层间晶格错乱，同时影响薄膜电阻率等参数性能。因此，节能高效稳定的氨纯化技术一直是电子特种气体提纯领域研究的重点。

中国专利文献CN102167355A公开了一种超纯氨的制造方法,利用3级精馏方法提纯工业氨制备超纯氨，在纯化过程中需要使用50℃热水及-5℃冷水，该过程会使用电或燃气加热水，同时用制冷机制备冷冻水，再分别输送各精馏塔塔釜、塔顶，能耗较高，同时仅精馏方法无法将水分和金属杂质脱除到更低标准。

中国专利文献CN111960436A公开了一种超纯氨的生产方法，将原料氨在串联的蒸发器中，汽化后进入隔壁塔精馏。该过程仅通过简单的蒸发及一级精馏，同时在蒸发和精馏过程中需要用到单独的热源系统和冷源系统，能耗较高，且仅通过蒸发和一级精馏也无法将水分和金属杂质脱除到更低标准。

中国专利文献CN109019631A公开了一种超纯氨的生产系统及生产方法，利用简单的两级精馏脱除原料氨中的轻重杂质，但精馏系统使用单独的热源、冷源，能耗较高。

中国专利文献CN112299445A公开了一种利用填料精馏塔制备超纯氨的方法，利用填料的高高比表面性提高精馏效率，其本质仍是精馏，需要用到单独的塔釜热源、塔顶冷源，能耗较高，同时水分和金属除杂效果不好。

中国专利文献CN106430243A公开了一种氨气的纯化系统，仅使用单级吸附和一级精馏的方法，将所有罐体、盘管、塔器安置在一个筒体内，维护不方便，产品纯度也无法保证。

因此，有必要设计一种新型超纯氨制备装置，解决上述现有技术中杂质去除难、效率低，能耗高及纯度得不到保证等缺陷。

实用新型内容

本实用新型提供了一种制备半导体用超纯氨的装置，以至少解决上述现有技术存在的诸多缺陷之一。

为实现上述目的，本实用新型的方案如下：

一种制备半导体用超纯氨的装置，包括依次连通的汽化单元、预处理单元、精馏系统和后纯化单元，及用于对汽化单元和精馏系统加热的供热系统；

汽化单元用于将工业液氨进行汽化；

预处理单元用于脱硫和除去水分；

精馏系统由脱轻单元和脱重单元串联组成，脱轻单元和脱重单元均至少包含一个精馏塔，氨气经精馏系统依次脱去轻组分和重组分；

后纯化单元用于除去水分、氧及金属。

进一步地，所述供热系统包括第一压缩机和第二压缩机，分别用于产生加热蒸汽；所述汽化单元包括汽化器；所述脱轻单元包括第一精馏塔，脱重单元包括第二精馏塔；第一压缩机连通汽化器和第一精馏塔；第二压缩机连通第二精馏塔。