高純氨生產工藝現狀

隨著電子工業的告訴發展，對電子級氣體的需求不斷增加，對其品質要求越來越高，高純氨是電子工業中重要的原料氣體之一，高純氨的指標要求大多在%（5N）以上，目前工藝中可是實現7N以上的純度。生產高純氨的原料是液氨，大多來源于以煤為原料的合成氨。液氨優等品氨的純度為%，其它的雜質主要有：油類、烴、H2O、O2、CO2、CO、H2、Ar、CH4等。
液氨凈化的工藝路線主要技術精餾和吸附工藝。按照氣組合方式的不同可分為：精餾工藝；吸附精餾組合工藝；吸附工藝。

一、 精餾工藝
按照氨及其雜質油類、烴、H2O、O2、CO2、CO、H2、Ar、CH4等的沸點的不同，將沸點比氨小的定義為輕組分，沸點比氨高的定義為重組分。將液氨一次送入輕組分塔和重組分塔進行凈化，輕組分塔通過精餾的方式將比氨沸點低的雜質如O2、CO2、CO、H2、Ar、CH4等輕組分從塔頂除去，塔底的液氨再進入重組分塔，液氨在低溫下氣化進入塔頂，重組分H20、烴、油類不能氣化通過逐級的冷凝回流，最終留在塔底，氨得到凈化。業內也有把輕塔和重塔拆分為幾個獨立小型精餾塔分別去除雜質，最終得到高純氨氣。
由于氨純化需要較高精度，精餾塔的效率要求較高，實際中都采用高效的規整填料塔，常用的有CY700，CY1000等。該工藝靠化工精餾過程來提純高純氨，整個生產過程連續化操作，使用大規模的生產。

二、 吸附精餾組合工藝
精餾對操作水平，連續化程度要求較高，且受氣液平衡限制，達到很高的純度需要理論板數較多，吸附則操作條件相對寬松，且除雜，精度較高。通常工藝組合方式的不同，吸附精餾組合工藝也有幾種路線：一種路線是，采用精餾工藝除去輕組分，重組分采用吸附法除去；另一種路線是簡單精餾作為除雜的基礎工藝，深度處理采用吸附法。

三、 吸附工藝
液氨通過汽化器低溫氣化為氨氣，部分油類、烴和水等不能氣化，留在汽化器中，氨氣再經過重組分吸附器，進一步吸附除掉重組分，然后進入輕組分吸附器，吸附掉O2、CO2、CO、H2、Ar、CH4等輕組分，可以達到%(5N)以上的純度。
常用的吸附劑有3A、4A、5A、13X分子篩、活性炭、硅膠、活性氧化鋁等。吸附劑吸附飽和后，可以通過熱再生的辦法使吸附的雜質組分釋放出來，吸附劑重新獲得吸附能力。吸附器的設置通常也是一用一備的。

四、 其他雜質的凈化
在氨凈化處理的過程中，設備、管道、吸附劑經過流體摩擦，往往會產生一定的固體塵埃，這在電子級的氣體當中也是不允許出現的，因此避免塵埃的產生也非常關鍵。對于設備、管道首先是選用高等級的不銹鋼材料，其次是對內部進行電化學拋光處理。吸附劑等裝置前后一般均需設計填料過濾器和高精度超濾器等。

五、 優缺點
1. 從能耗上來對比，精餾氣液平衡過程，有相變，能耗較高；吸附屬于無相變的物理過程，除再生過程外基本無需能量輸入。
2. 從純度上來對比，精餾塔有足夠的理論板書就可以達到足夠的精度，目前僅采用吸附也可以達到目前所需的純度，二者基本無區別。
3. 從穩定性對比，因大多裝置都不具備在線色譜的檢測能力，精餾工藝的操作可以通過溫度壓力等參數控制產品純度。而吸附裝置不具備通過其他參數在線精確控制純度的能力，且隨著生產的進行，吸附劑的吸附逐漸飽和，吸附效果不能長期穩定，產品質量有一定的波動。
4. 從投資上對比，精餾裝置龐大，一次投資較高，但其使用壽命長，使用中維護成本小。吸附裝置一次投資較小，但存在吸附劑再生效果逐漸下降的趨勢，吸附劑的更換是吸附裝置維護費用中占比的部分。

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