一种三氟化氮用热能回收型组合蒸馏装置的制作方法

1.本实用新型属于化工产品生产设备技术领域，具体涉及一种三氟化氮用热能回收型组合蒸馏装置。


背景技术：

2.三氟化氮(nitrogen trifluoride)化学式nf3，在常温下是一种无色、无臭、性质稳定的气体，是一种强氧化剂。三氟化氮在微电子工业中作为一种优良的等离子蚀刻气体，在离子蚀刻时裂解为活性氟离子，这些氟离子对硅和钨化合物，高纯三氟化氮具有优异的蚀刻速率和选择性(对氧化硅和硅)，它在蚀刻时，在蚀刻物表面不留任何残留物，是非常良好的清洗剂，同时在芯片制造、高能激光器方面得到了大量的运用。
3.随着三氟化氮的应用范围越来越广，应用行业对三氟化氮的产量和纯度也有了较高的要求，但是，目前制备和提纯三氟化氮的设备出产率较低，而且结构复杂，纯度不高。因此，设计出一种三氟化氮用热能回收型组合蒸馏装置意义重大。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种三氟化氮用热能回收型组合蒸馏装置，该装置采用多效蒸馏，能够得到高纯度的产物，且将前一组提纯装置中的冷凝装置中的多余热量输送到后一组提纯装置中的再沸器中使用，实现了热量的二次利用，可推广应用。
5.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种三氟化氮用热能回收型组合蒸馏装置，包括多组提纯装置，每组所述提纯装置包括蒸馏装置、冷凝装置、再沸器和压缩机，所述多组提纯装置串联设置，所述蒸馏装置上端连接有冷凝装置下端连接有再沸器，前一组提纯装置中的冷凝装置与后一组提纯装置中的再沸器相连接，前一组提纯装置中的再沸器与后一组提纯装置中的冷凝装置相连接，且前一组提纯装置中的再沸器与后一组提纯装置中的冷凝装置之间还连接有压缩机；所述蒸馏装置的内部设有若干料液导流管，所述再沸器的底端设有两根支撑腿和杂质排出口，所述杂质排出口位于所述两根支撑腿之间。
6.优选地，所述提纯装置的组数为3组，且串联连通，两个相连的提纯装置之间设一个压缩机，3组提纯装置中的蒸馏装置分别定义为首效蒸馏装置、二效蒸馏装置和三效蒸馏装置，所述首效蒸馏装置上端连接的冷凝装置通过第一连通管与所述二效蒸馏装置下端连接的再沸器相连，所述首效蒸馏装置下端连接的再沸器通过第二连通管与所述二效蒸馏装置上端连接的冷凝装置相连，所述二效蒸馏装置上端连接的冷凝装置通过第四连通管与三效蒸馏装置下端连接的再沸器相连，所述二效蒸馏装置下端连接的再沸器通过第五连通管与三效蒸馏装置上端连接的冷凝装置相连，所述第二连通管和所述第五连通管上均安装有压缩机。
7.优选地，所述第一连通管上设有第一阀门，所述第二连通管上设有第二阀门，所述
第四连通管和第五连通管上均设有阀门。
8.优选地，所述冷凝装置顶端设有气体出料口。
9.优选地，与位于末端的提纯装置中的冷凝装置连接的所述气体出料口连接有气体储存罐。
10.优选地，所述杂质排出口底端通过第三连通管连接，所述第三连通管出口连接有回收装置。
11.优选地，所述第三连通管上设有第三阀门。
12.本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
13.1、本实用新型通过采用在蒸馏装置的上端连接有冷凝装置，下端连接有再沸器，蒸馏装置采用多效连接的方式相连，保证了三氟化氮可以经过多次蒸馏从而得到高纯度的产物。
14.2、本实用新型通过采用前一组提纯装置中的冷凝装置通过连通管与后一组提纯装置中的再沸器相连，前一组提纯装置中的再沸器通过连通管与后一组提纯装置中的冷凝装置相连，使前一组提纯装置中冷凝装置放热产生的热量输送到后一组提纯装置中再沸器中被二次使用，在工艺流程正常运行的同时达到了节约能源的目的。
15.3、本实用新型通过采用在杂质排出口处通过第三连通管连接有回收装置，保证了杂质物料可再次被回收提纯利用，符合可持续发展的原则。
16.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
附图说明
17.图1是本实用新型的结构示意图。
18.附图标记说明：
19.1—蒸馏装置；2—冷凝装置；3—再沸器；4—第一连通管；5—第二连通管；6—第一阀门；7—第二阀门；8—料液导流管；9—支撑腿；10—杂质排出口；11—气体出料口；12—气体储存罐；13—回收装置；14—第三阀门；15—第三连通管。
具体实施方式
20.如图1所示，本实用新型包括多组提纯装置，每组所述提纯装置包括蒸馏装置1、冷凝装置2、再沸器3和压缩机，所述多组提纯装置串联设置，所述蒸馏装置1上端连接有冷凝装置2下端连接有再沸器3，前一组提纯装置中的冷凝装置2与后一组提纯装置中的再沸器3相连接，前一组提纯装置中的再沸器3与后一组提纯装置中的冷凝装置2相连接，且前一组提纯装置中的再沸器3与后一组提纯装置中的冷凝装置2之间还连接有压缩机；所述蒸馏装置1的内部设有若干料液导流管8，所述再沸器3的底端设有两根支撑腿9和杂质排出口10，所述杂质排出口10位于所述两根支撑腿9之间。
21.本实施例中，提纯装置的组数为3组，且串联连通，两个相连的提纯装置之间设一个压缩机，3组提纯装置中的蒸馏装置1分别定义为首效蒸馏装置1、二效蒸馏装置1和三效蒸馏装置1，所述首效蒸馏装置1上端连接的冷凝装置2通过第一连通管4与所述二效蒸馏装置1下端连接的再沸器3相连，所述首效蒸馏装置1下端连接的再沸器3通过第二连通管5与所述二效蒸馏装置1上端连接的冷凝装置2相连，所述二效蒸馏装置1上端连接的冷凝装置2
通过第四连通管与三效蒸馏装置下端连接的再沸器3相连，所述二效蒸馏装置1下端连接的再沸器3通过第五连通管与三效蒸馏装置上端连接的冷凝装置2相连，所述第二连通管5和所述第五连通管上均安装有压缩机。
22.本实施例中，所述第一连通管4上设有第一阀门6，所述第二连通管5上设有第二阀门7，所述第四连通管和第五连通管上均设有阀门；所述蒸馏装置1上端的冷凝装置2顶端设有气体出料口11；与位于末端的提纯装置中的冷凝装置2连接的气体出料口11的出口连接有气体储存罐12，气体储存罐12储存提纯后的高纯度三氟化氮气体。
23.本实施例中，所述杂质排出口10底端通过第三连通管15连接，所述第三连通管15出口连接有回收装置13，所述第三连通管15上设有第三阀门14。回收装置13保证了杂质物料可再次被回收提纯利用，符合可持续发展的原则。
24.本实施例中，采用在蒸馏装置1的上端连接有冷凝装置2，下端连接有再沸器3，蒸馏装置1采用三效连接的方式相连，保证了三氟化氮可以经过三次蒸馏从而得到高纯度的产物。
25.采用本实施例的三氟化氮用热能回收型组合蒸馏装置的过程包括以下步骤：
26.首先将粗品三氟化氮加压至所需压力，使之变为液态，然后将其导入到首效蒸馏装置1上端连接的冷凝装置2中，经过冷凝装置2的液态三氟化氮会放热，液态三氟化氮流经首效蒸馏装置1中的若干料液导流管8后进入到首效蒸馏装置1下端连接的再沸器3中，首效蒸馏装置1的再沸器3为外界功能，只进行热传导，液态三氟化氮在再沸器3中重新变为气体，通过第二连通管5进入到二效蒸馏装置1的冷凝装置2中，在第二连通管5靠近二效冷凝装置2的部分设有压缩机，压缩机将气态的三氟化氮重新加压变为液态，然后进入到二效蒸馏装置1的冷凝装置2中，液态三氟化氮流经二效蒸馏装置1后进入下端连接的再沸器中3，液态三氟化氮在再沸器3中重新变为气体，再通过第四连通管和压缩机变为液体进入三效蒸馏装置1上端连接的冷凝装置2中，液态三氟化氮在三效蒸馏装置1中进行三氟化氮的蒸馏工艺；
27.首效蒸馏装置1上端的冷凝装置2上端连接的气体出料口11排出的杂质气体为大部分o2和n2，首效蒸馏装置1下端的再沸器3下端连接的杂质排出口10排出的杂质为no2。
28.二效蒸馏装置1上端的冷凝装置2上端连接的气体出料口11排出的杂质气体为剩余小部分o2和n2，二效蒸馏装置1下端的再沸器3下端连接的杂质排出口10排出的杂质为no2。
29.三效蒸馏装置1上端的冷凝装置2上端连接的气体出料口11排出的是高纯三氟化氮气体，高纯三氟化氮气体进入气体储存罐12中储存，三效蒸馏装置1下端的再沸器3下端连接的杂质排出口10排出的杂质为no2。
30.特别的，首效蒸馏装置1的冷凝装置2通过第一连通管4与二效蒸馏装置1的再沸器3相连，液态三氟化氮经首效蒸馏装置1的冷凝装置2会放热，产生的热量经第一连通管4进入二效蒸馏装置1的再沸器3中再次利用，二效蒸馏装置1的冷凝装置2通过第四连通管与三效蒸馏装置1的再沸器3连接，液态三氟化氮经二效蒸馏装置1的冷凝装置2会放热，产生的热量经第四连通管4进入三效蒸馏装置1的再沸器3中再次利用，能够保证能源的回收利用，节约了资源。
31.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制。凡是根
据实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。