单晶硅生产中氩气回收纯化的方法与装置

摘要

一种单晶硅生产中氩气回收纯化的方法与装置，该方法是：先对来自单晶炉回收的氩气进行粗除油，再经压缩冷却后高精度除油除尘；接着通过高温催化反应使甲烷等烃类和一氧化碳同氧气反应生成水和二氧化碳，催化反应中保证氧气过量；再通过冷却后在催化剂作用下使过量氧气同加入的氢气反应生成水，经过两次催化反应之后的氩气经过常温吸附单元以便吸附水和二氧化碳；将上述氩气冷却后送入低温精馏塔，使氩气与氮气和氢气产生精馏分离，得到纯液氩，再经复热后得到纯氩产品；所述的装置主要包括油过滤器、高温催化氧化一氧化碳和甲烷等烃类的催化反应器、常温加氢除氧催化反应器、常温吸附二氧化碳和水的常温吸附单元、低温精馏分离氢气和氮气的低温精馏塔，它具有氩气回收率高，回收氩气纯度高，氧气含量低，回收纯化能耗低等特点。

主权项

一种用于单晶硅生产中氩气回收纯化方法的装置，所述单晶硅生产中氩气回收纯化的方法，该方法是：先对来自单晶炉回收的氩气进行粗除油，再经压缩冷却后高精度除油除尘，除去氩气中的油雾核固体颗粒；接着通过高温催化反应使甲烷等烃类和一氧化碳同氧气反应生成水和二氧化碳，催化反应中保证氧气过量；再通过冷却后在催化剂作用下使过量氧气同加入的氢气反应生成水，并保证反应氢气过量，处理后氩气中杂质成分为水、二氧化碳、氢气和氮气；其特征在于经过两次催化反应之后的氩气经过常温吸附单元以便吸附水和二氧化碳，得到只含有氮气和氢气为杂质的氩气；将上述氩气冷却后送入低温精馏塔，使氩气与氮气和氢气产生精馏分离，得到纯液氩，再经复热后得到纯氩产品；其特征在于所述的装置包括：一用于对从单晶炉中收集的氩气（100）进行粗油过滤并可当气体缓存罐使用的粗油过滤器（101）；在所述粗油过滤器（101）之后依次相连有氩气压缩机（102）和一水冷却器（103），并在其后相连有可除去氩气中油雾和固体颗粒高精度除油系统（104）；一依次通过加热器（108）和回热器（107）相接于所述高精度除油系统（104）的一级催化反应器（109），该催化反应器（109）选用氧化钛或氧化铝为载体的金属钯催化剂，并使甲烷、一氧化碳、烷烃类杂质同氧气反应生成水和二氧化碳；另一通过所述回热器（107）相接于所述一级催化反应器（109）的二级催化反应器（114），也选用氧化钛或氧化铝为载体的金属钯催化剂，并使氧气和氢气反应生成水；一组至少由两只吸附器构成的常温吸附单元（117）相接于所述的二级催化反应器（114），用于吸附氩气中的水和二氧化碳；所述常温吸附单元（117）通过一低温板式换热器（119）以及节流阀（121）连通于低温精馏塔（122），该低温精馏塔（122）的底部为蒸发器单元（141），顶部为冷凝器单元（144），在该低温精馏塔的底部设置有纯液氩产品（123）出口，而在低温精馏塔的顶部设置有精馏废气（127）出口；所述的高精度除油系统（104）包括高效除油器、精密过滤器、活性碳过滤器和高效除尘过滤器中的至少两种串联构成，并可将通过的氩气除去其中的油雾和固体颗粒；所述的高精度除油系统（104）之后经过了一级催化反应器和二级催化反应器后相接有由三个吸附器构成的常温吸附单元（117），该常温吸附单元（117）包括三台常温吸附器（202），并经过粗氩气进口阀（201）、粗氩气出口阀（203）、置换气进口阀（204）、再生空气进口阀（205）、均压阀（206）、再生气和置换气出口阀（207）、泄压阀（208）、放空消声器（209）、再生加热器（210）相接组成；三台常温吸附器（202）中的一台进行吸附工作、一台进行再生、一台进行气体置换，相互之间通过时间程序控制器进行自动控制切换。