一种芯片保护用高纯氮制取工艺的制作方法

本发明涉及空分，具体涉及一种芯片保护用高纯氮制取工艺。

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通过购买液氮再汽化制取氮气作为产品，该种氮气产品氩(ar)含量较高，一般在1000ppm以上，而新的芯片生产工艺要求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、本发明的目的是提供一种芯片保护用高纯氮制取工艺，以解决现有技术的不足。

2、本发明采用以下技术方案：

3、一种芯片保护用高纯氮制取工艺，所述工艺所需装置包括原料液氮罐、主换热器、精馏塔、主冷凝蒸发器、过冷器、氮压机、后冷却器、低纯度液氮罐和高纯度液氮罐；

4、原料液氮罐、氮压机、后冷却器、低纯度液氮罐和高纯度液氮罐设于冷箱外，主换热器、精馏塔、主冷凝蒸发器和过冷器设于冷箱内，主冷凝蒸发器设于精馏塔之上；

5、原料液氮罐和主换热器连接，主换热器和精馏塔底部的原料氮气进口连接，精馏塔底部的低纯度液氮出口和过冷器连接，过冷器和主冷凝蒸发器连接，过冷器和主冷凝蒸发器的连接管路上设有节流阀，主冷凝蒸发器的低纯度氮气出口和过冷器连接，过冷器和主换热器连接，主换热器和氮压机连接，氮压机和后冷却器连接，后冷却器和主换热器连接，主换热器和低纯度液氮罐连接，低纯度液氮罐连至过冷器和主冷凝蒸发器的连接管路上，连接处在过冷器和节流阀之间；

6、精馏塔顶部的高纯度氮气出口和主冷凝蒸发器连接，主冷凝蒸发器的高纯度液氮出口分别和精馏塔顶部、高纯度液氮罐连接；

7、所述工艺包括如下步骤：

8、1)、原料液氮罐中的原料液氮经原料液氮罐自增压汽化器增压后引入主换热器换热，被汽化为原料氮气，原料氮气由精馏塔底部的原料氮气进口进入精馏塔；

9、2)、原料氮气经精馏塔精馏后分离为低纯度液氮和高纯度氮气；

10、3)、低纯度液氮经过冷器过冷、节流阀节流后引入主冷凝蒸发器作为冷源，被汽化为低纯度氮气，低纯度氮气经过冷器、主换热器复热，后出冷箱引入氮压机增压、后冷却器冷却后进入主换热器换热，被液化为低纯度液氮，低纯度液氮引入低纯度液氮罐，低纯度液氮罐中的低纯度液氮一部分经节流阀节流后引入主冷凝蒸发器作为冷源，其余部分作为低纯度液氮产品；

11、高纯度氮气引入主冷凝蒸发器作为热源，被液化为高纯度液氮，高纯度液氮一部分引入精馏塔顶部作为回流液，其余部分引入高纯度液氮罐作为高纯度液氮产品。

12、进一步地，步骤1)原料液氮纯度为≤3ppmo2，≥1000ppmar。

13、进一步地，步骤2)低纯度液氮纯度为≥6ppmo2，≥1800ppmar；高纯度氮气纯度为≤3ppmar。

14、进一步地，步骤3)低纯度液氮产品纯度为≥6ppmo2，≥1800ppmar。

15、进一步地，步骤3)高纯度液氮产品纯度为≤3ppmar。

16、本发明的有益效果：

17、1、本发明采用单塔单冷凝精馏提纯工艺即可获得纯度为≤3ppmar的高纯氮产品，满足新的芯片生产工艺的要求(要求氮气产品ar含量控制在3ppm以下)，工艺流程简单，提取率高，操作方便。

18、2、本发明工艺流程无膨胀制冷系统，通过补充液氮源(低纯度液氮罐)为装置提供冷量；液氮源冷量来自回收原料液氮的冷量，避免常规用空浴式汽化器直接汽化原料液氮造成冷量白白浪费，通过回收原料液氮的冷量循环利用，无需膨胀制冷系统膨胀制冷，节能降耗。

19、3、本发明工艺流程在制取所需高纯度液氮产品的同时，可同步生产低纯度液氮产品，该低纯度液氮产品主要是氩含量高，可作为产品供对氩含量要求不高的用户使用，整个生产过程可实现无原料损耗。

技术特征：

1.一种芯片保护用高纯氮制取工艺，其特征在于，所述工艺所需装置包括原料液氮罐、主换热器、精馏塔、主冷凝蒸发器、过冷器、氮压机、后冷却器、低纯度液氮罐和高纯度液氮罐；

2.根据权利要求1所述的一种芯片保护用高纯氮制取工艺，其特征在于，步骤1)原料液氮纯度为≤3ppmo2，≥1000ppmar。

3.根据权利要求1所述的一种芯片保护用高纯氮制取工艺，其特征在于，步骤2)低纯度液氮纯度为≥6ppmo2，≥1800ppmar；高纯度氮气纯度为≤3ppmar。

4.根据权利要求1所述的一种芯片保护用高纯氮制取工艺，其特征在于，步骤3)低纯度液氮产品纯度为≥6ppmo2，≥1800ppmar。

5.根据权利要求1所述的一种芯片保护用高纯氮制取工艺，其特征在于，步骤3)高纯度液氮产品纯度为≤3ppmar。

技术总结本发明公开了一种芯片保护用高纯氮制取工艺，所述工艺所需装置包括原料液氮罐、主换热器、精馏塔、主冷凝蒸发器、过冷器、氮压机、后冷却器、低纯度液氮罐和高纯度液氮罐。本发明采用单塔单冷凝精馏提纯工艺即可获得纯度为≤3ppmAr的高纯氮产品，满足新的芯片生产工艺的要求(要求氮气产品Ar含量控制在3ppm以下)，工艺流程简单，提取率高，操作方便。技术研发人员：何森林,郭梦雨,张青,杨正军,韦霆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：技术公布日：2024/8/20