一種大流量高純液化氣體的輸送方法
2023-09-09 14:45:15
專利名稱：一種大流量高純液化氣體的輸送方法
技術領域：
本發明涉及一種液化氣體的輸送方法，尤其涉及一種大流量高純液化氣體的輸 送方法。
背景技術：
高純液化氣體通常是儲存於鋼瓶的液化壓縮氣體，是半導體行業重要的原料氣 體，如液氨、液氯等。常具有刺激性、可燃的等特性，其純度一般大於99. 999%。高純液化氣 體大流量(100升/分鐘以上)的輸送通常是指在大宗特氣供應系統(BSGS)中，採用Y-鋼 瓶、T-鋼瓶和ISO槽車等大包裝容器輸送的場合。其廣泛應用於8」以上超大規模集成電 路晶片生產、100MW以上的太陽能電池片生產、發光二極體MOCVD外延片生產、以及5代以 上液晶顯示器生產等行業。常規輸送方式是通過加熱液化氣體鋼瓶，高純液化氣體在鋼瓶內部蒸發。蒸汽出 鋼瓶經調壓，送到車間內部。因受到鋼瓶加熱溫度(<52°C)和加熱面積的限制，這種情況 下，鋼瓶的溫度分布常常很不均勻，很容易造成鋼瓶過熱並導致易溶栓啟動，從而導致高純 液化氣體洩漏。另外此種傳熱效率通常<40%，鋼瓶剩餘量較多，通常有5%-10%。按照消防 法規要求，高純液化氣體站通常距離生產車間較遠，需要使用1」或以上的大管徑的管道長 距離的輸送氣體，還需要對管線進行加熱，防止高純氣體液化。這種輸送方法管道採購、維 護成本高，可操作性差，無法滿足高純液化氣體、大流量的要求。大宗高純液化氣體供氣系統可充分滿足大流量需求，降低原料採購和現場維護成 本，減少氣體輸送設備數量和總投資，很大程度降低容器更換次數，並提升操作安全性，降 低汙染可能性。但大宗高純液化氣體供應同時也面臨一定挑戰，如大宗氣源通常置於室外， 需要考慮溫度、溼度變化對流量、品質和穩定性的影響，需要克服焦耳_湯姆遜效應對系統 的影響，對系統可靠性和安全性都有較高的要求。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種大流量高純液化氣體的輸送方法，實現大 流量高純液化氣體的輸送需求，並保證其安全性和可操作性。本發明為解決上述技術問題而採用的技術方案是提供一種大流量高純液化氣體 的輸送方法，包括液化氣體儲存模塊、增壓模塊、液化氣體輸送管道、蒸發器和調壓模塊，其 中，所述方法依次包括如下步驟從液化氣體儲存模塊引出液化氣體，使其進入增壓模塊； 由增壓模塊打出液化氣體，並通過液化氣體輸送管道輸送到蒸發器；在蒸發器中對液化氣 體汽化加熱；加熱後的過熱液化氣體經過調壓模塊，使其壓力降低到工藝需求後輸送至所 需機臺ο上述的大流量高純液化氣體的輸送方法，其中，所述液化氣體儲存模塊為鋼瓶、儲 罐或槽車。上述的大流量高純液化氣體的輸送方法，其中，所述增壓模塊採用液體泵輸送方式增壓，或者採用具有加熱功能的自增壓裝置，通過加熱增壓將液化氣體輸出。上述的大流量高純液化氣體的輸送方法，其中，所述液化氣體輸送管道為1/4 」或 3/8 」的小管徑管道。上述的大流量高純液化氣體的輸送方法，其中，所述蒸發器為配置有加熱裝置、溫 控裝置、安全閥的壓力容器，所述壓力容器底部設置有殘液排放口。上述的大流量高純液化氣體的輸送方法，其中，所述調壓模塊為調壓閥組，或者具 有調壓功能的緩衝裝置。上述的大流量高純液化氣體的輸送方法，其中，從液化氣體儲存模塊引出液化氣 體前使用切換吹掃模塊對液化氣體管線進行吹掃。上述的大流量高純液化氣體的輸送方法，其中，所述切換吹掃模塊採用電子秤自 動切換鋼瓶，採用文丘裡真空發生器完成更換鋼瓶前後的吹掃。上述的大流量高純液化氣體的輸送方法，其中，所述液化氣體儲存模塊、增壓模 塊、液化氣體輸送管道、蒸發器和調壓模塊均採用不鏽鋼316L材料，經過電解拋光，採用自 動焊接或金屬面密封方式相連。本發明對比現有技術有如下的有益效果本發明提供的大流量高純液化氣體的輸 送方法，由增壓模塊打出的液化氣體，通過液化氣體輸送管道輸送到蒸發器，採用蒸發器在 液化氣體儲存模塊外對液化氣體汽化加熱，避免直接加熱液化氣體儲存模塊，且省去了長 距離的氣體輸送，及相應的伴熱系統成本。整個系統遵循本質安全設計要求，使高純液化氣 體在鋼瓶外部蒸發，充分滿足大流量高純液化氣體的輸送需求，並保證其安全性和可操作 性。
圖1為本發明大流量高純液化氣體的輸送方法示意圖。
圖中
1液化氣體儲存模塊2切換吹掃模塊3增壓模塊
4液化氣體輸送管道5蒸發器6調壓模塊
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的描述。圖1為本發明大流量高純液化氣體的輸送方法示意圖。請參見圖1，本發明提供的大流量高純液化氣體的輸送方法，包括液化氣體儲存模 塊1、增壓模塊3、液化氣體輸送管道4、蒸發器5和調壓模塊6，其中，所述方法依次包括如 下步驟從液化氣體儲存模塊1引出液化氣體，使其進入增壓模塊3 ；由增壓模塊3打出液 化氣體，並通過液化氣體輸送管道4輸送到蒸發器5 ；在蒸發器5中加熱液化氣體使其汽 化；加熱後的過熱液化氣體經過調壓模塊6，使其壓力降低到工藝需求後輸送至所需機臺。上述的液化氣體儲存模塊1、增壓模塊3、液化氣體輸送管道4、蒸發器5和調壓模 塊6均採用不鏽鋼316L材料，經過電解拋光，採用自動焊接或金屬面密封方式(VCR)相連。
4CN 102109090 A
說明書
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液化氣體儲存模塊1為鋼瓶、儲罐或槽車；增壓模塊3採用液體泵輸送方式增壓，或者採用 具有加熱功能的自增壓裝置，通過加熱增壓將液化氣體輸出；蒸發器5為配置有加熱裝置、 溫控裝置、安全閥的壓力容器，所述壓力容器底部設置有殘液排放口 ；調壓模塊6為調壓閥 組，或者具有調壓功能的緩衝裝置，如緩衝罐。為了滿足電子行業工藝需求，更換鋼瓶前後，系統先使用切換吹掃模塊2對液化 氣體管線進行吹掃。切換吹掃模塊2包括自動切換系統和吹掃系統兩部分，自動切換系統 主要通過電子秤來實現，可防止蒸發量過大引起的鋼瓶溫度和壓力降低。吹掃氮氣藉助文 丘裡真空發生器，以完成更換鋼瓶前後的吹掃，既防止了系統汙染，又避免人員受到傷害。 吹掃完成後，系統由液化氣體儲存模塊1引出液化氣體，使其進入增壓模塊3，採用液體泵 輸送方式增壓，以避免加熱容器；由增壓模塊3打出的液化氣體，通過液化氣體輸送管道4 進入車間內的蒸發器5以完成汽化過程。這種在鋼瓶外部蒸發的方法，可避免鋼瓶過熱造 成的洩漏，且避免了長距離輸送氣體，及相應的伴熱系統成本。蒸發器5按照壓力容器設 計，配置安全閥，並具有加熱溫度高(100°C)，傳熱效率高的優點；同時，蒸發器5具備蒸餾 功能，可定期排除底部液相雜質，確保高純液化氣體純度；蒸發器5出口的飽和液化氣體通 過蒸發器5加熱到過熱液化氣體，這個過程可防止焦耳_湯姆遜效應導致的高純氣體液化， 有效地防止降溫導致的部件損壞。加熱後的過熱液化氣體經過調壓模塊6，使其壓力降低到 工藝需求，保證了在穩定的輸送壓力下將液化氣體輸送至所需機臺。另外，蒸發器5放置在車間內，液化氣體站由增壓模塊3打出液化氣體，並通過液 化氣體輸送管道4將液化氣體輸送到車間進行汽化。以輸送流量為2000升/分鐘的氨氣為 例，距離100m，在相同壓力損失0. 3bar的情況下，採用氣態輸送，需要1」直徑的管道，且管 道需要伴熱到20°C以上。而採用液氨管道輸送，僅需要1/4」(1/4英寸=0.8333釐米)或 3/8 」(1.25釐米)直徑的管道，而且不需要伴熱。這樣做既可以大大減小輸送管道直徑， 又不需要對管道進行加熱，節省建設投資。整個系統由可編程控制器全程控制與監視，保證 整個系統的安全穩定實施。液化氣體外部加熱反應速度快，鋼瓶殘餘量少(少於2%)，加熱效率高(電熱效率 在95%以上)。整套大流量高純液化氣體輸送系統不僅充分滿足了大流量需求，同時大大降 低原料採購單位成本，減少氣體輸送設備數量和總投資，降低容器更換次數，提升操作安全 性，降低汙染可能性，並降低容器更換所產生質量波動，保證了大流量(>1000升/分鐘)液 化氣體在輸送過程中的安全穩定性，改善了可操作性。雖然本發明已以較佳實施例揭示如上，然其並非用以限定本發明，任何本領域技 術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的修改和完善，因此本發明的保護範 圍當以權利要求書所界定的為準。
權利要求
1.一種大流量高純液化氣體的輸送方法，包括液化氣體儲存模塊(1)、增壓模塊(3)、 液化氣體輸送管道(4)、蒸發器(5)和調壓模塊(6)，其特徵在於，所述方法依次包括如下步 驟從液化氣體儲存模塊(1)引出液化氣體，使其進入增壓模塊(3)；由增壓模塊(3)打出液化氣體，並通過液化氣體輸送管道(4)輸送到蒸發器(5);在蒸發器(5)中對液化氣體汽化加熱；加熱後的過熱液化氣體經過調壓模塊(6)，使其壓力降低到工藝需求後輸送至所需機臺。
2.如權利要求1所述的大流量高純液化氣體的輸送方法，其特徵在於，所述液化氣體 儲存模塊(1)為鋼瓶、儲罐或槽車。
3.如權利要求1所述的大流量高純液化氣體的輸送方法，其特徵在於，所述增壓模塊 (3)採用液體泵輸送方式增壓，或者採用具有加熱功能的自增壓裝置，通過加熱增壓將液化 氣體輸出。
4.如權利要求1所述的大流量高純液化氣體的輸送方法，其特徵在於，所述液化氣體 輸送管道(4)為1/4 」或3/8 」的小管徑管道。
5.如權利要求1所述的大流量高純液化氣體的輸送方法，其特徵在於，所述蒸發器(5) 為配置有加熱裝置、溫控裝置、安全閥的壓力容器，所述壓力容器底部設置有殘液排放口。
6.如權利要求1所述的大流量高純液化氣體的輸送方法，其特徵在於，所述調壓模塊 (6)為調壓閥組，或者具有調壓功能的緩衝裝置。
7.如權利要求1所述的大流量高純液化氣體的輸送方法，其特徵在於，從液化氣體儲 存模塊(1)引出液化氣體前使用切換吹掃模塊(2)對液化氣體管線進行吹掃。
8.如權利要求6所述的大流量高純液化氣體的輸送方法，其特徵在於，所述切換吹掃 模塊(2)採用電子秤自動切換鋼瓶，採用文丘裡真空發生器完成更換鋼瓶前後的吹掃。
9.如權利要求1 7任一項所述的大流量高純液化氣體的輸送方法，其特徵在於，所述 液化氣體儲存模塊(1)、增壓模塊(3)、液化氣體輸送管道(4)、蒸發模器(5)和調壓模塊(6) 均採用不鏽鋼316L材料，經過電解拋光，採用自動焊接或金屬面密封方式相連。
全文摘要
本發明公開了一種大流量高純液化氣體的輸送方法，包括液化氣體儲存模塊、增壓模塊、液化氣體輸送管道、蒸發器和調壓模塊，所述方法依次包括如下步驟從液化氣體儲存模塊引出液化氣體，使其進入增壓模塊；由增壓模塊打出液化氣體，並通過液化氣體輸送管道將液化氣體輸送到蒸發器；在蒸發器中對液化氣體汽化加熱；加熱後的過熱液化氣體經過調壓模塊，使其壓力降低到工藝需求後輸送至所需機臺。本發明提供的大流量高純液化氣體的輸送方法，由增壓模塊打出液化氣體，並通過液化氣體輸送管道將液化氣體輸送到蒸發器，採用蒸發器在液化氣體儲存模塊外對液化氣體汽化加熱，避免直接加熱液化氣體儲存模塊和長距離的輸送液體，且滿足高純、大流量的氣體輸送要求。
文檔編號F17D1/04GK102109090SQ201010596149
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月20日 優先權日2010年12月20日
發明者張敏, 李東升, 龔小雷 申請人:上海正帆半導體設備有限公司, 上海正帆科技有限公司