CN213326752U - 一种电子级二氧化碳的生产*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电子级二氧化碳的生产***，包括二氧化碳原料输入装置、第一冷凝器、压缩机构、脱硫机构、脱烃机构、干燥塔、第一精馏塔、第二精馏塔、第一气液分离器、第二气液分离器、电子级二氧化碳产品储罐。本实用新型新先经过脱硫机构、脱烃机构、干燥塔进行初步提纯，然后采用2个串联的精馏塔，一个进行重组分的脱除，另一个进行轻组分的脱除，最终得到了99.999％以上的高纯二氧化碳，可以达到GB质量标准。

Description

一种电子级二氧化碳的生产***

技术领域

本实用新型涉及气体生产领域，具体涉及一种电子级二氧化碳的生产***。

背景技术

二氧化碳(carbon dioxide)，化学式为CO₂，常温常压下是一种无色无味或无色无嗅而其水溶液略有酸味的气体，也是一种常见的温室气体，还是空气的组分之一(占大气总体积的0.03％-0.04％)。在物理性质方面，二氧化碳的熔点为-56.6℃，沸点为-78.5℃，密度比空气密度大(标准条件下)，溶于水。在化学性质方面，二氧化碳的化学性质不活泼，热稳定性很高(2000℃时仅有1.8％分解)，不能燃烧，通常也不支持燃烧，属于酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，因与水反应生成的是碳酸，所以是碳酸的酸酐。二氧化碳主要应用于冷藏易腐败的食品(固态)、作致冷剂(液态)、制造碳化软饮料(气态)和作均相反应的溶剂(超临界状态)等。

气态二氧化碳用于碳化软饮料、水处理工艺的pH控制、化学加工、食品保存、化学和食品加工过程的惰性保护、焊接气体、植物生长刺激剂，在铸造中用于硬化模和芯子及用于气动器件，还应用于杀菌气的稀释剂(即用氧化乙烯和二氧化碳的混台气作为杀菌、杀虫剂、熏蒸剂，广泛应用于医疗器具、包装材料、衣类、毛皮、被褥等的杀菌、骨粉消毒、仓库、工厂、文物、书籍的熏蒸)。液体二氧化碳用作致冷剂，飞机、导弹和电子部件的低温试验，提高油井采收率，橡胶磨光以及控制化学反应，也可用作灭火剂。固态二氧化碳广泛用于冷藏奶制品、肉类、冷冻食品和其它转运中易腐败的食品，在许多工业加工中作为冷冻剂，例如粉碎热敏材料、橡胶磨光、金属冷处理、机械零件的收缩装配、真空冷阱等。

进入20世纪90年代以后，随着我国高新技术的快速发展，集成电路(IC)、发光二极管(LED)、太阳能电池(SOLAR CELL)、光导纤维(Light-guide Fiber)等高新领域都获得迅猛发展。上述高新领域产品的生产过程中，从芯片的生长到最后器件的封装，几乎每一步、每一个环节都离不开高纯(电子级)气体，才能保证制造出性能可靠的各种器件。其中高纯(电子级)二氧化碳主要用于激光切割机的***体、电子工业、反应堆气体冷却剂、医学的临界萃取、半导体制造中氧化、扩散，化学气相淀积，超临界清洗气体等领域。

同光电子、微电子工业一样，我国高纯(电子级)二氧化碳气体的研究与生产起步较晚，资金投入量也显得相对不足。改革开放以来，我国政府已将IC产业列为国家重点发展的支柱产业，电子工业、光电子产业、光纤制造业发展迅猛。随着IC产业国际化竞争日益加剧，我国依赖进口电子气体生产IC的现状正面临着严峻的市场考验。因此，中国的IC制造商一直渴望国内开展高纯(电子级)二氧化碳气体的研究与生产，以解决IC生产的“源”的问题，从根本上解除IC制造业的后顾之忧，打通兆位级集成电路和VLSI级集成电路发展的“瓶颈”问题。目前，国际上高纯二氧化碳制造商十分重视高纯(电子级)二氧化碳质量指标控制，特别是对电子工业产品和医学科学研究有害的杂质，如各种碳氢化合物、氨、硫化物、氮氧化合物、氰化物、醇、醛、酯、醚等限制严格，并加以量化控制。目前国际上生产高纯(电子级)二氧化碳的企业有日本昭和电工株式会社(Showa Denko)，其拟订并执行企业设定的高纯二氧化碳质量标准。随着我国市场经济与国际市场的接轨，关系到电子工业领域产品质量和医学科学研究成果的高纯(电子级)二氧化碳产品质量与国际接轨也势在必行。我国于2009年9月颁布了高纯二氧化碳GB/T23938-2009质量标准，该标准制定的指标质量要求相对较低。随着激光、超临界萃取、反应堆气体冷却及科学领域的发展，尤其是电子工业的日益繁荣，近年来发光二极管和平板显示器中对高纯(电子级)二氧化碳的需求量激增。而我国目前市场上几乎无连续稳定的高纯(电子级)二氧化碳生产线。

目前，二氧化碳的提纯方法主要有：溶剂吸收法、变压吸附法、膜分离法、压缩冷凝法、精馏提纯等，这些方法在具体使用中各有优缺点。以精馏为例，由于需要经历压缩、冷凝、节流、汽化液化等工序，因此需要消耗大量的能耗，因此成本始终难以下降，给企业造成了很大的负担。

因此，开发一种低能耗的电子级二氧化碳的生产***，显然具有积极的现实意义。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种电子级二氧化碳的生产***。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种电子级二氧化碳的生产***，包括二氧化碳原料输入装置、第一冷凝器、压缩机构、脱硫机构、脱烃机构、干燥塔、第一精馏塔、第二精馏塔、第一气液分离器、第二气液分离器、电子级二氧化碳产品储罐；

从二氧化碳原料输入装置输出的二氧化碳原料经过所述第一冷凝器后进入所述压缩机构，压缩后的二氧化碳原料依次进入所述脱硫机构、脱烃机构、干燥塔；所述干燥塔的出口分别与所述第一精馏塔、第二精馏塔的下部连通；

所述第一精馏塔的底部设有第一再沸器；所述第二精馏塔的底部设有第二再沸器；

所述第一精馏塔的顶部出料的一部分经过所述第一冷凝器后进入所述第一气液分离器，另一部分并入所述第二精馏塔的顶部出料；所述第一气液分离器的底部与所述第一精馏塔的上部连通；所述第二精馏塔的顶部出料和所述的第一精馏塔的顶部出料的另一部分合并之后一起经过所述第一冷凝器后进入所述第二气液分离器，所述第二气液分离器的底部与所述第二精馏塔的上部连通；

所述第二精馏塔的底部与所述电子级二氧化碳产品储罐连接。

优选的，所述二氧化碳输入装置为工业级二氧化碳储罐。所述二氧化碳输入装置也可以是从其他***延伸过来的输入管道。

优选的，所述从二氧化碳原料输入装置输出的二氧化碳原料经过减压阀后，再经过所述第一冷凝器。

优选的，所述从二氧化碳原料输入装置输出的二氧化碳原料经过减压阀后的压力为1.65～1.75MPa。进一步优选为1.7MPa。

优选的，所述脱烃机构和干燥塔之间设有水冷塔。

优选的，所述二氧化碳原料经过所述第一冷凝器后进入所述压缩机构，压缩后的二氧化碳原料的压力为2.4～2.8MPa。进一步优选为2.6MPa。

优选的，所述第一再沸器和第二再沸器的输出口经过管道连接后合并，并与所述第一精馏塔的下部入口连接。

优选的，所述第一精馏塔的顶部出料的一部分经过所述第一冷凝器后进入所述第一气液分离器，另一部分并入所述第二精馏塔的顶部出料，进入第一气液分离器的一部分物料与并入所述第二精馏塔的另一部分物料的质量比为1：1～2。

优选的，所述第一冷凝器包括2组冷凝机构，其中一组冷凝机构与所述第一精馏塔的顶部出料口连接，另一组冷凝机构与所述第二精馏塔的顶部出料口连接。也就是说，所述第一冷凝器可以拆分为2个(此处称为冷凝器A和冷凝器B)，冷凝器A中走的是第一精馏塔的顶部出料(热物流)，以及从二氧化碳原料输入装置输出的二氧化碳原料(冷物流)，从而形成热交换；冷凝器B中走的是第二精馏塔的顶部出料(热物流)和一部分第一精馏塔的顶部出料(热物流)，以及从二氧化碳原料输入装置输出的二氧化碳原料(冷物流)，形成热交换。更优选的，3股物料通过同一个冷凝器，这样可以节省冷凝器的数量，只用一个冷凝器即可多股物料的热交换，从而节约成本。

优选的，所述第一精馏塔的底部连接有废料储罐。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1.本实用新型新设计了一种新的电子级二氧化碳的生产***，先经过脱硫机构、脱烃机构、干燥塔进行初步提纯，然后采用2个串联的精馏塔，一个进行重组分的脱除，另一个进行轻组分的脱除，最终得到了99.999％以上的高纯二氧化碳，可以达到GB/T 23938-2009质量标准；

2.本实用新型在二氧化碳原料分别进入脱硫机构、脱烃机构、干燥塔之前，先用压缩机构压缩至2.4～2.8MPa，这样压缩后的二氧化碳原料可以升温到120℃，而脱硫机构、脱烃机构本来就需要高温，因此这部分的二氧化碳原料可以直接利用而不需要重新进行热交换之后再进入脱硫机构，从而大大节约了能耗；

3.本实用新型可以利用一个冷凝器，将第一精馏塔的顶部出料(热物流)、第二精馏塔的顶部出料(热物流)和一部分第一精馏塔的顶部出料(热物流)、从二氧化碳原料输入装置输出的二氧化碳原料(冷物流)，三者形成热交换，从而不仅节省了冷凝器的数量，只用一个冷凝器即可多股物料的热交换，而且节约了能耗和成本。

4.本实用新型的结构简单，整个***比较精简，因而成本较低，而且，通过精巧的设计，大大节约了能耗，进一步降低了成本，适于实用。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的***示意图。

其中，1、工业级二氧化碳储罐；2、第一冷凝器；3、压缩机构；4、脱硫机构；5、脱烃机构；6、干燥塔；7、第一精馏塔；8、第二精馏塔；9、第一气液分离器；10、第二气液分离器；11、第一再沸器；12、第二再沸器；13、减压阀。

具体实施方式

结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例一

参见图1所示，

一种电子级二氧化碳的生产***，包括二氧化碳原料输入装置、第一冷凝器2、压缩机构3、脱硫机构4、脱烃机构5、干燥塔6、第一精馏塔7、第二精馏塔8、第一气液分离器9、第二气液分离器10、电子级二氧化碳产品储罐；

从二氧化碳原料输入装置输出的二氧化碳原料经过所述第一冷凝器后进入所述压缩机构，压缩后的二氧化碳原料依次进入所述脱硫机构、脱烃机构、干燥塔；所述干燥塔的出口分别与所述第一精馏塔、第二精馏塔的下部连通；

所述第一精馏塔的底部设有第一再沸器11；所述第二精馏塔的底部设有第二再沸器12；

所述第一精馏塔的顶部出料的一部分经过所述第一冷凝器后进入所述第一气液分离器，另一部分并入所述第二精馏塔的顶部出料；所述第一气液分离器的底部与所述第一精馏塔的上部连通；所述第二精馏塔的顶部出料和所述的第一精馏塔的顶部出料的另一部分合并之后一起经过所述第一冷凝器后进入所述第二气液分离器，所述第二气液分离器的底部与所述第二精馏塔的上部连通；

所述第二精馏塔的底部与所述电子级二氧化碳产品储罐连接。

本实施例中，所述二氧化碳输入装置为工业级二氧化碳储罐1。所述从二氧化碳原料输入装置输出的二氧化碳原料经过减压阀13后(经过减压阀后的压力为1.7MPa)，再经过所述第一冷凝器。

本实施例中，所述脱烃机构和干燥塔之间设有水冷塔。

本实施例中，所述二氧化碳原料经过所述第一冷凝器后进入所述压缩机构，压缩后的二氧化碳原料的压力为2.5～2.6MPa。

本实施例中，所述第一再沸器和第二再沸器的输出口经过管道连接后合并，并与所述第一精馏塔的下部入口连接。进入第一气液分离器的一部分物料与并入所述第二精馏塔的另一部分物料的质量比为1：1.5。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电子级二氧化碳的生产***，其特征在于：包括二氧化碳原料输入装置、第一冷凝器、压缩机构、脱硫机构、脱烃机构、干燥塔、第一精馏塔、第二精馏塔、第一气液分离器、第二气液分离器、电子级二氧化碳产品储罐；

从二氧化碳原料输入装置输出的二氧化碳原料经过所述第一冷凝器后进入所述压缩机构，压缩后的二氧化碳原料依次进入所述脱硫机构、脱烃机构、干燥塔；所述干燥塔的出口分别与所述第一精馏塔、第二精馏塔的下部连通；

所述第一精馏塔的底部设有第一再沸器；所述第二精馏塔的底部设有第二再沸器；

所述第一精馏塔的顶部出料的一部分经过所述第一冷凝器后进入所述第一气液分离器，另一部分并入所述第二精馏塔的顶部出料；所述第一气液分离器的底部与所述第一精馏塔的上部连通；所述第二精馏塔的顶部出料和所述的第一精馏塔的顶部出料的另一部分合并之后一起经过所述第一冷凝器后进入所述第二气液分离器，所述第二气液分离器的底部与所述第二精馏塔的上部连通；

所述第二精馏塔的底部与所述电子级二氧化碳产品储罐连接。

2.如权利要求1所述的电子级二氧化碳的生产***，其特征在于，所述二氧化碳输入装置为工业级二氧化碳储罐。

3.如权利要求1所述的电子级二氧化碳的生产***，其特征在于，所述从二氧化碳原料输入装置输出的二氧化碳原料经过减压阀后，再经过所述第一冷凝器。

4.如权利要求3所述的电子级二氧化碳的生产***，其特征在于，所述从二氧化碳原料输入装置输出的二氧化碳原料经过减压阀后的压力为1.65～1.75MPa。

5.如权利要求1所述的电子级二氧化碳的生产***，其特征在于，所述脱烃机构和干燥塔之间设有水冷塔。

6.如权利要求1所述的电子级二氧化碳的生产***，其特征在于，所述二氧化碳原料经过所述第一冷凝器后进入所述压缩机构，压缩后的二氧化碳原料的压力为2.4～2.8MPa。

7.如权利要求1所述的电子级二氧化碳的生产***，其特征在于，所述第一再沸器和第二再沸器的输出口经过管道连接后合并，并与所述第一精馏塔的下部入口连接。

8.如权利要求1所述的电子级二氧化碳的生产***，其特征在于，所述第一精馏塔的顶部出料的一部分经过所述第一冷凝器后进入所述第一气液分离器，另一部分并入所述第二精馏塔的顶部出料，进入第一气液分离器的一部分物料与并入所述第二精馏塔的另一部分物料的质量比为1：1～2。

9.如权利要求1所述的电子级二氧化碳的生产***，其特征在于，所述第一冷凝器包括2组冷凝机构，其中一组冷凝机构与所述第一精馏塔的顶部出料口连接，另一组冷凝机构与所述第二精馏塔的顶部出料口连接。

10.如权利要求1所述的电子级二氧化碳的生产***，其特征在于，所述第一精馏塔的底部连接有废料储罐。

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