專利名稱：混合及回收利用含氘氣體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種混合、回收、純化和再利用含氘混合物并用于制備光纖的方法。
背景技術(shù)：
玻璃光纖一般由預(yù)型體制成，而預(yù)型體用氧化硅前體通過化學(xué)氣相沉積法(CVD)制備。CVD過程常常采用氫氧焰作為熱源，以促進(jìn)前體與氧氣的反應(yīng)。這既可以通過直接氧化進(jìn)行(其中火焰從CVD反應(yīng)區(qū)分開)，也可以通過水解反應(yīng)進(jìn)行(其中前體和氧氣在氫氧焰內(nèi)部反應(yīng))。在任何一種情況下，水蒸氣都可能存在于沉積氧化硅中，這是因?yàn)樵现写嬖谒只蛘邭溲跹孀饔卯a(chǎn)生水。眾所周知，這少量的水局部存在于沉積氧化硅玻璃基底的特定缺陷位上，其含量足以引起纖維稍微衰減，但其程度仍是可以檢測(cè)出來的。衰減程度的增加將導(dǎo)致光纜中傳播的光譜出現(xiàn)一定程度的損失。即便在制備纖維的過程中用各種干燥步驟除去水分，纖維外圍環(huán)境中的氫經(jīng)過一定時(shí)間后仍然能擴(kuò)散到纖芯中，產(chǎn)生額外的光衰減中心。
抑制纖維中由于氫的存在而導(dǎo)致衰減上升的一種方法是采用氘，含有一個(gè)電子、一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子的氫的同位素。與氫一樣，氘也會(huì)進(jìn)入沉積氧化硅玻璃基底的缺陷位中。雖然這同樣會(huì)導(dǎo)致衰減上升，但它們的共振峰和拖尾峰位于目前用于傳播的光譜波段范圍之外。氘的存在可防止纖維進(jìn)一步吸收氫，從而有效地使纖維在使用壽命內(nèi)“不含水”。
在纖維制備過程中，可分兩個(gè)階段用氘處理或“浸泡”光纖預(yù)型體沉積后和纖維拉制后。典型的處理方法包括將預(yù)型體或纖維置于氘在惰性氣體中的靜止混合物中，通常是氮?dú)庵泻?-10％氘。氘的濃度對(duì)于擴(kuò)散過程非常重要，玻璃通過擴(kuò)散吸收氘，但混合物中進(jìn)入玻璃的氘非常少。用于處理的氣體中除氘之外的氣體要抽去并排掉，這意味著在纖維生產(chǎn)中不僅氘占很大成本，而且要有額外開銷。
因此，需要改進(jìn)混合含氘氣體混合物以及回收、純化和循環(huán)利用的工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了混合光纖生產(chǎn)用含氘混合物以及回收、純化和再利用這些含氘氣體混合物的工藝。
本發(fā)明還提供了生產(chǎn)光纖的工藝，其中包括用含氘氣體混合物浸泡光纖，以此對(duì)光纖進(jìn)行處理。廢的或未加利用的含氘氣體要從光纖室回收，并加以純化，然后將純化的含氘氣體與新鮮氘氣混合，并分析純度。如果純度足夠高，就可將含氘氣體混合物送入儲(chǔ)氣罐，然后向上送入光纖室。
本發(fā)明還涉及從光纖處理室中回收利用含氘氣體混合物，純化并使之與新鮮氘氣混合法，然后將此混合物直接加入處理室的方法。
這里所用術(shù)語“含氘”指混合氣中氘濃度約為1-100體積％。
附圖
簡述圖示為混合含氘氣體混合物的工藝示意圖。
具體實(shí)施例方式
混合含氘氣體混合物，以用于光纖制備的工藝包括如下步驟(f)從光纖處理室中回收含氘氣體混合物；(g)純化含氘氣體混合物；(h)將純化后的含氘氣體混合物送入儲(chǔ)氣容器；(i)將純化后的含氘氣體混合物從儲(chǔ)氣容器送入分析儀；(j)將純化后的含氘氣體混合物與新鮮氘氣混合；(k)分析含氘氣體混合物與氘氣的合并氣。
含氘氣體混合物包含氘氣和一種惰性氣體。所述惰性氣體選自氬氣、氖氣、氪氣、氙氣、氦氣或氮?dú)?，或它們的混合物，宜選氮?dú)狻?br> 所述分析是指分析含氘氣體混合物與氘氣的合并氣的純度。如果合并氣中沒有雜質(zhì)，則可合并氣送入儲(chǔ)氣容器，以便后來送入光纖處理室。
如果合并氣中存在一種或多種雜質(zhì)，則將合并氣送入純化單元。純化單元宜為純化合并氣的冷氮?dú)饬?，但也可以是吸附裝置、蒸餾裝置、吸附裝置或膜等分離工具。純化后的含氘合并氣可送入儲(chǔ)氣容器，以便后來送入光纖處理室。
本發(fā)明還提供了制備光纖的方法，其中光纖用含氘氣體混合物處理，它包括如下步驟(e)在處理室中將光纖浸泡在含氘氣體混合物中；(f)從處理室回收殘余含氘氣體混合物；(g)純化回收的含氘氣體混合物，將其送入儲(chǔ)氣容器；(h)將純化后的含氘氣體混合物與新鮮氘氣混合，然后將含氘混合氣體送入分析儀；(i)分析含氘混合氣的純度，將含氘混合氣送入處理室，或再送純化。
含氘氣體混合物約含1-10％氘，余下的是上述惰性氣體。純化步驟還利用冷氮?dú)饬骰蛭窖b置、蒸餾裝置、吸附裝置或膜等分離工具。
在本發(fā)明方法和工藝中，用分析儀分析含氘混合氣，確定雜質(zhì)的含量，如烴和光纖制備中的其他副產(chǎn)物。分析儀通常是質(zhì)譜儀或熱導(dǎo)分析設(shè)備。當(dāng)該含氘混合氣的純度達(dá)到預(yù)定值時(shí)，即可將其送回儲(chǔ)氣容器，供以后用于浸泡光纖。
本發(fā)明還介紹了回收和再利用光纖處理室中的含氘氣體混合物的方法，它包括將含氘氣體混合物從處理室抽出；純化含氘氣體混合物；將純化的氘氣與新鮮氘氣混合；將純化氘氣與新鮮氘氣的合并氣送入處理室。
本方法的的優(yōu)點(diǎn)是，原本要抽去浪費(fèi)掉的廢氘氣可得到純化，并與新鮮氘氣混合；接著可將含氘氣體送回到光纖處理室中，用來對(duì)光纖進(jìn)行再浸泡，或浸泡新光纖。
現(xiàn)在看圖，圖示實(shí)施方式描述了本發(fā)明的基本操作。開始的時(shí)候，所需含氘氣體混合物可通過動(dòng)力混合來自氘儲(chǔ)藏槽10的氘氣形成，氘氣混合物經(jīng)過管線13進(jìn)入質(zhì)量流量控制裝置11，再經(jīng)管線12進(jìn)入管線82，而來自惰性氣體儲(chǔ)存罐20的惰性氣體，如氬氣、氖氣、氪氣、氙氣、氦氣或氮?dú)猓蛩鼈兊幕旌衔?，?jīng)管線24進(jìn)入質(zhì)量流量控制裝置21，再經(jīng)管線22加入管線82。質(zhì)量流量控制裝置11和21或類似流量控制裝置可分別用來調(diào)節(jié)流經(jīng)管線12和22的氣體?；旌衔锝?jīng)管線23送入氘分析儀30。分析儀可以是脫機(jī)或原位檢測(cè)器，圖中所示為原位裝置。如果混合物不合規(guī)格，則通過管線32，利用三通閥31和管線34、72向上送入儲(chǔ)氣槽80。如果混合氣符合規(guī)定，則將經(jīng)過三通閥31來自管線32和33的混合氣送入前面的儲(chǔ)氣槽40，以便在處理室50中用于制備光纖。
第一個(gè)儲(chǔ)氣槽40裝有含氘氣體混合物，包括來自處理室的氣體和新鮮氘氣，所有純度足夠的氣體流經(jīng)管線41、43進(jìn)入處理室50。注意，管線42與管線41和43相連，它表示用來自惰性氣體槽20的惰性氣(未示出)吹掃。在本發(fā)明的另一種實(shí)施方式中，不用儲(chǔ)氣槽40，來自處理室和新鮮氘氣的含到氘氣體混合物直接進(jìn)入處理室50。
從處理室50流出的含氘廢氣混合物包含烴和其他化合物組成的雜質(zhì)，它流經(jīng)管線51和53，為泵60所回收，然后向前經(jīng)管線61進(jìn)入合適的純化單元70，除氘氣和所需惰性氣體外，任何化合物都在此得到清除。管線52排放掉加工回路中其他任何不需要的氣體。只要有高凝固點(diǎn)雜質(zhì)需要清除，就可以用冷氮?dú)饬魇闺s質(zhì)凝固。純化單元70中的雜質(zhì)經(jīng)管線71排出。純化氣經(jīng)管線72流到儲(chǔ)氣槽80，它也可在此與來自管線34、經(jīng)分析不合格的含氘氣體混合物合并。純化含氘混合氣可存儲(chǔ)在儲(chǔ)氣槽80中，以備循環(huán)利用。
如果處理室50中的壓力低于儲(chǔ)氣槽80的壓力，則需要用真空泵回收廢含氘混合氣。或者，可用惰性氣體儲(chǔ)氣槽20中的惰性氣體作為吹掃氣，從處理室50中回收氘氣。一旦含氘混合氣回收到儲(chǔ)氣槽80中，就可作為進(jìn)料氣經(jīng)過質(zhì)量流量控制器81和管線82與來自儲(chǔ)器槽10的純氘氣混合，如果需要，可與儲(chǔ)氣槽20中的惰性氣體混合。
雖然已經(jīng)結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但很顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不難看出本發(fā)明可有許多別的形式和修改方式。本發(fā)明附屬權(quán)利要求一般應(yīng)理解為覆蓋了所有這種顯而易見的形式和修改方式，只要它們包含在本發(fā)明真正的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種制備光纖的方法，所述光纖用含氘氣體混合物處理，它包括如下步驟(a)在處理室中將光纖浸泡在所述含氘氣體混合物中；(b)從所述處理室回收所述殘余含氘氣體混合物；(c)如果需要，純化所述回收的含氘氣體混合物，將其送入儲(chǔ)氣容器；(d)將所述純化后的含氘氣體混合物與新鮮氘氣混合，然后將所述含氘混合氣體送入分析儀；(e)分析所述含氘混合氣的純度，將所述含氘混合氣送入處理室，或再純化。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述含氘氣體混合物包含約1-10體積％氘氣。
3.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述含氘氣體混合物包含惰性氣體。
4.權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述惰性氣體選自氬氣、氖氣、氪氣、氙氣、氦氣、氮?dú)夂退鼈兊幕旌衔铩?br> 5.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述純化利用冷氮?dú)饬鬟M(jìn)行。
6.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述分析儀選自質(zhì)譜儀和或熱導(dǎo)分析儀。
7.權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，它包括混合制備光纖用含氘氣體混合物，所述混合方法包括如下步驟(a)從所述光纖處理室中回收所述含氘氣體混合物；(b)如果需要，純化所述含氘氣體混合物；(c)將所述純化后的含氘氣體混合物送入儲(chǔ)氣容器；(d)將所述純化后的含氘氣體混合物從所述儲(chǔ)氣容器送入分析儀；(e)將所述純化后的含氘氣體混合物與新鮮氘氣混合；(f)分析所述含氘氣體混合物與氘氣的合并氣。
8.權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，它還包括回收和再利用光纖處理室中含氘氣體混合物的工藝，所述工藝包括將所述含氘氣體混合物從所述處理室抽出；純化所述含氘氣體混合物；將所述純化的氘氣與新鮮氘氣混合；將所述純化氘氣與所述新鮮氘氣的合并氣送入所述處理室。
9.權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于所述分析是指分析含氘氣體混合物與所述氘氣的合并氣的純度。
10.權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于所述純化利用冷氮?dú)饬鬟M(jìn)行。
全文摘要
介紹了混合光纖生產(chǎn)用含氘氣體混合物以及回收、純化和再利用這些混合物的方法。還介紹了制備光纖的工藝，其中光纖用含氘氣體混合物進(jìn)行浸泡處理。從光纖室回收廢的或未加利用的含氘氣體，并加以純化。然后將純化的含氘氣體與新鮮氘氣混合，并分析純度。如果純度足夠高，就可將含氘氣體混合物送入儲(chǔ)氣罐，然后向上送入光纖室。此外，經(jīng)過純化的含氘氣體與新鮮氘氣的合并氣可直接加入處理室。
文檔編號(hào)C03C25/64GK1576250SQ20041006997
公開日2005年2月9日 申請(qǐng)日期2004年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月17日
發(fā)明者A·I·雪利, S·-C·黃 申請(qǐng)人:波克股份有限公司