[发明专利]硅烷纯化与灌装用冷阱系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅烷纯化与灌装设备，具体说是一种硅烷纯化与灌装用冷阱系统，属特种电子气体生产技术领域。

背景技术

    硅烷是一种特殊的电子气体，其性质活泼，与空气接触即自燃，产生二氧化硅等尘埃颗粒。现有技术中，硅烷生产与产品包装多采用膜式压缩机进行灌装。膜式压缩机的内部管道与膜片会由于与硅烷长期接触，在系统存在微漏气或硅烷中含有微量氧的作用下，在膜片和管道壁上中产生二氧化硅粉尘，轻则造成产品中颗粒指标超标，重则损坏膜片，堵塞管道，造成压缩机系统压力过高而无法工作，甚至损坏压缩机。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，在于克服现有技术存在的缺陷，提出了一种硅烷纯化与灌装用冷阱系统，采用串接冷阱罐，低温灌装硅烷，且具备气体纯化功能。

本发明硅烷纯化与灌装用冷阱系统，包括若干冷阱罐以及和冷阱罐等数量的液氮杜瓦，其特征是：所述冷阱罐为密闭罐体，罐体的顶部有进气管，罐体的侧上方设有出口管；冷阱罐的出口管与另一冷阱罐的进气管连接，照此将各冷阱罐串联；第一个冷阱罐的进气管并联两个阀门，一个是硅烷阀门，与硅烷气源连接，一个是真空与排空阀，与真空与排空系统连接；最后一个冷阱罐的出口管与汇流排连接，汇流排的各个出口接等待灌装硅烷的硅烷气瓶；冷阱罐可套装在液氮杜瓦内。

本发明采用串接冷阱罐，低温灌装硅烷，且具备气体纯化功能。能有效纯化硅烷气体，抑制二氧化硅粉尘的产生，保证灌装系统安全正常工作。

附图说明

图1是本发明硅烷纯化与灌装用冷阱系统结构以及完整硅烷灌装系统示意图。

图2是冷阱罐结构（剖面）示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，硅烷纯化与灌装用冷阱系统，包括四个冷阱罐以及和四个液氮杜瓦。如图2所示，所述冷阱罐为密闭罐体，罐体的顶部有进气管，罐体的侧上方设有出口管；冷阱罐的出口管与另一冷阱罐的进气管连接，照此将四个冷阱罐串联；第一个冷阱罐的进气管并联两个阀门，一个是硅烷阀门V1，与硅烷气源连接，一个是真空与排空阀V4，与真空与排空系统连接。第四个冷阱罐的出口管与汇流排连接，所谓汇流排是一根设有若干出口的管体，管体上有一个进口，该进口与第四个冷阱罐的出口管连接。汇流排的各个出口接等待灌装硅烷的硅烷气瓶。冷阱罐可套装在液氮杜瓦内，液氮杜瓦用于冷却冷阱罐。在第一个冷阱罐进气管前设有压力表，在第3、4冷阱罐之间设有压力表。硅烷气源与汇流排之间连接有直通管路，这是一个本发明之外的管路，用于直接灌装气体。

硅烷纯化与灌装用冷阱系统（简称系统）使用前，系统经过真空与高压检漏。对系统抽真空与氦气多次置换，排净系统中的空气。

一、低温灌装操作：

1、打开硅烷阀门V1，硅烷进入系统，把冷阱罐放置入液氮杜瓦中，使其冷却，随着冷阱罐温度的不断降低，系统压力也降低，进入冷阱罐中的硅烷不断液化。

2、当冷阱罐1中硅烷液化，液面升高到出口管（为虹吸管）位置时，液面不再升高，再液化的硅烷被引入到冷阱罐2中。

3、当冷阱罐2中硅烷液化，液面升高到出口管位置时，液面不再升高，再液化的硅烷被引入到冷阱罐3中。同样，冷阱罐3硅烷液面达出口管时，被引入到冷阱罐4中。

4、全部冷阱罐充满液态硅烷后，系统压力会升高，当系统压力表指示压力逐渐升高时，关闭硅烷阀门V1，移除套在冷阱罐上的液氮杜瓦8。

5、打开系统硅烷出口阀门V2，打开灌装阀门V3，当系统压力大于硅烷气瓶中压力时，打开硅烷气瓶瓶阀。

6、冷阱罐在室温下，温度不断升高，冷阱罐中的硅烷慢慢汽化，当硅烷全部汽化后，系统压力不再升高。

7、硅烷气瓶采用汇流排方式，当第一个气瓶灌装完成后，关闭阀门，打开第二个硅烷气瓶，第二个完成后再打开第三个气瓶，依此类推，直到最后一个，最后一个气瓶为空的气瓶，当系统停止工作时，系统中的硅烷全部灌入该瓶中，保证系统压力不高于1MPa。

8、步骤6完成后，如硅烷气瓶中硅烷未到灌装量，关闭阀门V2、V3，重复步骤2至6。

二、纯化操作：

1、打开硅烷阀门V1，硅烷进入系统，把冷阱罐体放置入液氮杜瓦瓶中，使其冷却，随着冷阱温度的不断降低，系统压力也降低，进入冷阱罐中的硅烷不断液化。

2、当冷阱罐1中硅烷液化，液面升高到出口管位置时，液面不再升高，液化的硅烷被引入到冷阱罐2中。