一种二步法高纯氮制取装置的制作方法

本技术涉及空分，具体涉及一种二步法高纯氮制取装置。

背景技术：

1、在芯片制造与生产过程中需要用高品质氮气对其进行气氛保护与清洗，以确保其质量和性能，随着芯片技术的更新发展，对所用保护氮气的品质要求也相应提高。而目前大多芯片制造厂是用常规制氮装置制取氮气作为产品，常规制氮装置制取的氮气产品氩(ar)含量较高，一般在1000ppm以上，而高端芯片等生产工艺要求ar含量控制在3ppm以下，这对氮气产品的制取提出了新的挑战。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种二步法高纯氮制取装置，以解决现有技术的不足。

2、本实用新型采用的技术方案如下：

3、一种二步法高纯氮制取装置，包括过滤器、空气压缩机、空气预冷系统、纯化系统、主换热器、氮塔、主冷凝蒸发器i、过冷器、除氩塔、主冷凝蒸发器ii和膨胀机；

4、过滤器、空气压缩机、空气预冷系统和纯化系统设于冷箱外，主换热器、氮塔、主冷凝蒸发器i、过冷器、除氩塔、主冷凝蒸发器ii和膨胀机设于冷箱内，主冷凝蒸发器i设于氮塔之上，主冷凝蒸发器ii设于除氩塔之上，氮塔和除氩塔双塔耦合采用并立布置；

5、过滤器、空气压缩机、空气预冷系统、纯化系统、主换热器依次连接，主换热器的冷却出口和氮塔底部的空气进口连接；

6、氮塔底部的液空出口和过冷器连接，过冷器和主冷凝蒸发器i连接，过冷器和主冷凝蒸发器i的连接管路上设有节流阀，主冷凝蒸发器i的富氧空气出口和过冷器连接，过冷器和主换热器连接，主换热器的部分复热出口和膨胀机连接，膨胀机和主换热器连接，主换热器分别和纯化系统、外部放空管道连接；

7、氮塔顶部的压力氮气出口分别和主冷凝蒸发器i、除氩塔连接，主冷凝蒸发器i的液氮出口和氮塔的顶部连接；

8、除氩塔底部的低品质液氮出口和主冷凝蒸发器ii连接，除氩塔底部的低品质液氮出口和主冷凝蒸发器ii的连接管路上设有节流阀，主冷凝蒸发器ii的低品质氮气出口依次和过冷器、主换热器连接，主换热器连至外部低品质氮气产品供用户管网；

9、除氩塔顶部的高品质氮气出口分别和主冷凝蒸发器ii、主换热器连接，主冷凝蒸发器ii的高品质液氮出口分别和除氩塔的顶部、外部高品质液氮储罐连接；主换热器连至外部高品质氮气产品供用户管网。

10、进一步地，空气压缩机为透平空气压缩机。

11、进一步地，膨胀机为透平膨胀机。

12、本实用新型的有益效果：

13、1、本实用新型为二步法高纯氮制取装置，先通过氮塔精馏将原料空气分离得到压力氮气，然后将该压力氮气作为原料气引入除氩塔中继续精馏，可同时获得高品质氮气产品和低品质氮气产品，高品质氮气产品压力为0.3-0.5mpa，纯度为≤3ppmar，可满足高端芯片等生产工艺要求，低品质氮气产品常压，纯度为5ppmo2、≥1500ppmar，可供给对氩含量、氧含量等杂质要求相对低的用户，可最大程度上满足用户对不同品质氮气产品的需求。本实用新型同时还可提供高品质液氮产品，压力为0.3-0.5mpa，纯度为≤3ppmar。

14、2、本实用新型装置采用双塔串联设计，增加除氩塔，将氮塔精馏产生的压力氮气直接引入除氩塔作为原料，双塔耦合采用并立布置，减少了装置冷损，降低了装置能耗，同时降低了装置的高度，节约装置投资。

技术特征：

1.一种二步法高纯氮制取装置，其特征在于，包括过滤器、空气压缩机、空气预冷系统、纯化系统、主换热器、氮塔、主冷凝蒸发器i、过冷器、除氩塔、主冷凝蒸发器ii和膨胀机；

2.根据权利要求1所述的一种二步法高纯氮制取装置，其特征在于，空气压缩机为透平空气压缩机。

3.根据权利要求1所述的一种二步法高纯氮制取装置，其特征在于，膨胀机为透平膨胀机。

技术总结本技术公开一种二步法高纯氮制取装置，包括过滤器、空气压缩机、空气预冷系统、纯化系统、主换热器、氮塔、主冷凝蒸发器I、过冷器、除氩塔、主冷凝蒸发器II和膨胀机。本技术先通过氮塔精馏将原料空气分离得到压力氮气，然后将该压力氮气作为原料气引入除氩塔中继续精馏，可同时获得高品质氮气产品和低品质氮气产品，高品质氮气产品可满足高端芯片等生产工艺要求，低品质氮气产品可供给对氩含量、氧含量等杂质要求相对低的用户，可最大程度上满足用户对不同品质氮气产品的需求。本技术同时还可提供高品质液氮产品。技术研发人员：何森林,郭梦雨,张云峰,杨正军受保护的技术使用者：杭州特盈能源技术发展有限公司技术研发日：20231031技术公布日：2024/6/20