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高压特气的技术背景和部分气体提纯的大致情形解析

更新时间:2022-07-25      点击次数:1315
随着市场对某些标准气体的组分含量要求越来越低,这是基于中国某些高纯气体尤其是空分气体的纯度不断提高。空分产品中N2、O2、Ar的纯度有的已经达到99.9999%,国家标准也因为生产、使用单位的水平提高而不断提升,按照标准中规定的检测指标,进行检测需要各种高质量的标准气体。
 
随着我国半导体、光电技术的飞速发展,研发提纯净化水平高、耐高压、使用方便、投资少、易推广的目标,对N2、H2、He、Ar、O2、NO气体配制用高压提纯技术及装置尤为重要。
 
一、氮气提纯技术
 
采用高效的脱氧催化剂,利用脱氧催化剂的氧化还原特点,脱除N2中的痕量O2,脱氧在室温下进行,催化剂失活后通氢还原,还原温度为350-450℃,其特点是有一定的水蒸汽排出。然后用大量的N2吹洗或抽空与通氮相结合的方式将H2吹净。
 
二、氢气、氦气提纯技术
 
提纯装置内充装两种耐低温的多孔吸附剂,经过良好的换热设计,在低温条件下吸附,可有效将H2、He中的杂质除去,其纯度可达99.9999%,由于条件十分的苛刻,操作者一定要经过严格的培训指导,否则极易发生安全事故。由于该方法可有效除去H2中的N2、CO、CH4等,也可以推广为规模化H2提纯方式,此类低温法是高纯H2生产的重要方法之一。
 
三、一氧化碳提纯技术
 
一氧化碳为底气的标准气体,市场需求尽管不大,但用户必需,该标气要求CO2、O2成分的含量较低,采用高纯CO配制从理论讲是可以的,但高纯CO的价格较高,同时高纯CO有时其中的CO2、O2含量也满足不了要求,为此,必须利用现有条件,在气体的超纯提纯上下工夫,通过完备的分析设备和分析技术,可以成功解决这一问题,根据标准气体的制造特点,采用脱氧和脱水在同一装置内内同时实现,设备工作压力15MPa,所用的催化剂为3种不同活性的复合型脱氧剂,其中的一种抗中毒容量大,测试效果十分明显,从中也获得CO脱O2、CO2技术,为电子级CO的生产提供了技术拓展基础。
 
四、氩气提纯技术
 
高纯氩气的分析检测,需要标准气体。根据GB/T10642高纯氩气国家标准,高纯氩气分为3个等级,其控制成分要求较地低,通常大空分分馏出来的液态Ar质量很好。氩气的净化除采用精馏的方法外,对充瓶后的氩多采用终端提纯的手段,吸气剂可以同氩气中的几乎所有的杂质反应,反应的程度取决于杂质的种类及反应温度,N2是比较难除的杂质,其它如O2、CO2、H2O杂质可通过其它的常规方法除净,为了节省价格不菲的吸气剂,在提纯设备流程设计时,应考虑气体的初级净化,由于吸气剂的激化温度高达500℃以上,又是在高压下工作,所以所用设备的安全问题,是必须要高度的重视,吸气剂由于参加了化学反应,在使用时不断的消耗,其吸气能力随着床层的降低而不断下降,当发现Ar的纯度下降,应考虑是否需要更换吸气剂。在Ar提纯时可采用国产的吸气剂,成本可降低较多。