[实用新型]一种氮气、氩气、氧气超纯纯化系统

说明书

本实用新型涉及半导体芯片制造领域中使用的大宗气体的纯化。一种氮气、氩气、氧气超纯纯化系统，包含催化氧化系统、吸附系统和控制系统；所述催化氧化系统包含催化反应器、催化加热器、催化冷却器，催化反应器内部装填氧化催化剂；吸附系统包含一备一用两个吸附反应器、相应的阀门、相应的管路、再生气加热器、再生气冷却器和控制系统；所述吸附反应器装填充脱氧剂床层和镍催化剂床层；所述催化系统与原料气入口连接，催化系统出口与吸附系统原料气进口连接，吸附系统出口与产品气出口连接。本实用新型工艺简单，不需要额外在原料气中加入过量的氧，延长吸附工序的再生周期，脱氧剂对氧、水、二氧化碳的吸附容量大，降低纯化器的运行成本。

技术领域

本实用新型涉及半导体芯片制造领域中使用的大宗气体的纯化，具体为氮气、氩气、氧气采用的纯化系统。

背景技术

半导体芯片制造工艺中对氮气、氩气、氧气等大宗气体的需求主要来自于深冷空分，其中作为杂质的氧、水、二氧化碳、一氧化碳、氢和非甲烷烃类含量在ppm级，而芯片制造工艺中对各项杂质的含量要求普遍在1ppb以下，因此需要对大宗气体进行进一步纯化使之满足工艺需求。

目前的吸附工艺纯化中，只能对氧、水、二氧化碳进行去除，如果需要进一步去除一氧化碳、氢、甲烷和非甲烷烃类，则需要在吸附工序前端增加催化氧化工序，催化氧化工序需要把气体加热到250-300摄氏度，再通过贵金属催化剂床层，目的是把气体中的一氧化碳、氢、甲烷和非甲烷烃类氧化成水和二氧化碳然后在后端吸附工序上脱除。

目前的催化氧化工艺上采用活性氧化铝作为载体担钯制造氧化催化剂，由于原料气中氧的含量是一个波动状态，这样在进行反应时需要在原料气上配氧以保证气体中氧浓度高于所需反应量的氧含量2ppm以上，以保证任何时刻还原性组分被氧化成二氧化碳和水。因此大部分时间相当于认为使原料其中的氧增加2ppm再到后端吸附工序脱除，造成了吸附工序吸附容量的浪费，缩短了吸附工序的再生周期，提高了纯化器的运行成本。

发明内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中采用催化氧化加常温吸附工艺进行气体的纯化时，保证催化氧化反应能够顺利进行，而在原料气中加入的过量氧，会严重消耗后端吸附工序的吸附容量，从而缩短了吸附工序的再生周期，提高了纯化器的运行成本的问题，提供使一种氮气、氩气、氧气超纯纯化系统，结构简单紧凑，催化氧化工艺反应时不需要在原料气中额外配氧，延长吸附工序的再生周期，降低纯化运行成本。

为解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种氮气、氩气、氧气超纯纯化系统，包含催化氧化系统、吸附系统和控制系统；所述催化氧化系统包含催化反应器、催化加热器、催化冷却器，催化反应器内部装填的氧化催化剂；吸附系统包含一备一用两个吸附反应器、相应的阀门、相应的管路、再生气加热器、再生气冷却器和控制系统；所述吸附反应器装填充镍催化剂床层和脱氧剂床层；所述催化系统与原料气入口连接，催化系统出口与吸附系统原料气进口连接，吸附系统出口与产品气出口连接。

所述吸附反应器进气口通过管路和阀门与催化系统出口连接，吸附反应器出气口通过产品气输出管路和阀门与产品气出口连接；产品气输入管路上旁路连通再生气输出管路，再生气输出管路上安装有冷却器和阀门，再生气输出管路连通放气口；产品气输出管路旁路连接再生气输入管路，再生气输入管路上安装有加热器和阀门。

所述再生气输入管路通过管路连接氢气入口，且管路上安装有氢气入口阀。

所述阀门采用电子级隔膜阀或波纹管阀。

所述控制系统包括CPU中央控制单元，CUP中央控制单元分别与流量开关、压力传感器、温度传感器、继电器、接触器、显示面板连接。

所述吸附反应器处于再生阶段时，加热器将再生气体加热到280摄氏度，再输入吸附反应器。

本实用新型与本领域同类产品相比较，具有突出的实质性特点：