一种超高纯氧气、氮气纯化方法技术

本发明专利技术涉及半导体、LED、光伏太阳能生产等领域，具体的涉及一种超高纯氧气、氮气纯化方法。主要技术方案如下：包括催化氧化工序、干燥脱氧工序、再生工序；所述的催化氧化工序为：原料气经过原料气入口进入换热器换热后进入催化脱烃器，原料气中的包含H2、CO、CH4、TCH的杂质在催化脱烃器内转化成H2O、CO2，原料气再次经换热器进入水冷却器降温；所述的催化脱烃器内设置加热系统和氧化催化剂；本发明专利技术可以对氧气或氮气中的H2O、CO、CO2、CH4、TCH等杂质深度脱出，还可脱除氮气中的氧气杂质解决了气体杂质影响电子行业生产器件，造成电子元件质量下降的问题。

An ultra high purity oxygen and nitrogen purification method

The invention relates to the fields of semiconductor, LED, photovoltaic solar production and so on, and specifically relates to a method of purification of ultra high pure oxygen and nitrogen. The following technical scheme: including catalytic oxidation process, drying process and deoxidation regeneration process; catalytic oxidation process for the raw material gas after the raw gas entrance into the heat exchanger after entering the catalytic hydrocarbon remover, raw gas contains H2, CO, CH4 and TCH impurities in catalytic hydrocarbon reactor into H2O, CO2, raw gas again by entering the water cooler heat exchanger; dehydrocarbon is arranged in the heating system and the catalytic oxidation catalyst; the invention of oxygen and nitrogen in H2O, CO, CO2, CH4, TCH and other impurities in depth can also emerge, oxygen removal of impurities in nitrogen to solve the gas impurities on the electronic industry production device, resulting in a decline in quality problems of electronic components.

【技术实现步骤摘要】
一种超高纯氧气、氮气纯化方法
本专利技术属于半导体、LED、光伏太阳能生产等领域，具体涉及光电子行业生产用保护气，更具体的为一种超高纯氧气、氮气纯化方法。
技术介绍
目前，我国纯化氧气、氮气采用最普遍的一种技术是前端加氢脱氧，后端干燥脱水。此项技术脱氧过程中会产生一定量的反应水，同时由于脱氧时采用过氢操作，脱氧效果完全依赖于加入的氢，故加氢必须过量，由此导致产品氮气中氢含量严重超标，直接排放会产生安全隐患并对环境造成很大的危害；且该技术只能脱除氮气中的氧、水，而对于H2、CO、CH4、TCH(总烃类)等杂质则不能去除，上述杂质对电子器件的生产起着重要影响，故不能满足国内大规模集成电路生产需求。
技术实现思路
为弥补现有技术的不足，本专利技术提供一种超高纯氧气、氮气纯化方法，对原料气中H2O、CO、CO2、N2、CH4、TCH等杂质深度脱除，解决了气体杂质影响电子行业生产器件，造成电子元件质量下降的问题。本专利技术的技术方案如下：一种超高纯氧气、氮气纯化方法，包括催化氧化工序、干燥脱氧工序、再生工序；所述的催化氧化工序为：原料气经过原料气入口进入换热器换热后进入催化脱烃器，原料气中的包含H2、CO、CH4、TCH的杂质在催化脱烃器内转化成H2O、CO2，原料气再次经换热器进入水冷却器降温；所述的催化脱烃器内设置加热系统和氧化催化剂；所述的干燥脱氧工序为：经水冷却器降温后的原料气进入脱氧干燥器；所述的脱氧干燥器包括脱氧干燥器A、脱氧干燥器B，所述的脱氧干燥器A、脱氧干燥器B循环作为脱氧反应器和再生反应器，所述的脱氧干燥器A、脱氧干燥器B内设有温度传感器、电加热器、储热机构；所述的脱氧干燥器A、脱氧干燥器B通过程控阀门连接再生气入口，所述的水冷却器分别与冷却水入口、阀门水冷却器A、阀门水冷却器B连接；所述的再生工序为：脱氧干燥器A、脱氧干燥器B内的脱氧剂在加热条件下，以通入再生气的方式进行再生；所述的催化氧化工序、干燥脱氧工序、再生工序通过控制系统实现，所述的控制系统包括中央控制单元、以及分别与中央控制单元连接的流量计、程控阀门、交流接触器、压力传感器、加温元件、报警装置。进一步的，所述的氧化催化剂为本领域常规材料。所述的脱氧剂为本领域常规材料，所述的脱氧剂为本领域常规材料，优选为申请号为201410407743.0中公开的脱氧剂。进一步的，所述的催化氧化工序中：经水冷却器降温至25℃-28℃。进一步的，所述的再生气为氮气、氢气或二者的混合物。进一步的，所述的原料气中的包含H2、CO、CH4、TCH的杂质在催化脱烃器内转化成H2O、CO2，转化过程的温度为330℃。本专利技术的有益效果如下：本专利技术可以对氧气或氮气中的H2O、CO、CO2、CH4、TCH等杂质深度脱除，还可脱除氮气中的氧气杂质解决了气体杂质影响电子行业生产器件，造成电子元件质量下降的问题。纯化系统干燥脱氧工序采用两塔纯化流程，其中一个吸附干燥器工作(吸收杂质)，另一个吸附干燥器则进行再生(或保压待用)，这样两个吸附干燥器交替工作和再生，从而可实现对原料气的连续净化。且本专利技术的纯化系统既可应用于氧气纯化，也可应用于氮气纯化，适用性好。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；其中：1、换热器，2、催化脱烃器，3、水冷却器，4、脱氧干燥器A，5、脱氧干燥器B，6、阀门水冷却器A，7、阀门水冷却器B，8、产品气出口，9、再生气入口，10、原料气入口，11、冷却水入口，12、冷却水排放口，13、废气排放出口、14、仪表气入口。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明：如图1所示：一种超高纯氧气、氮气纯化方法，包括催化氧化工序、干燥脱氧工序、再生工序；所述的催化氧化工序为：原料气经过原料气入口10进入换热器1换热后进入催化脱烃器2，原料气中的包含H2、CO、CH4、TCH的杂质在催化脱烃器2内转化成H2O、CO2，原料气再次经换热器1进入水冷却器3降温；所述的催化脱烃器2内设置加热系统和氧化催化剂；所述的干燥脱氧工序为：经水冷却器3降温后的原料气进入脱氧干燥器；所述的脱氧干燥器包括脱氧干燥器A4、脱氧干燥器B5，所述的脱氧干燥器A4、脱氧干燥器B5循环作为脱氧反应器和再生反应器，所述的脱氧干燥器A4、脱氧干燥器B5内设有温度传感器、电加热器、储热机构；所述的脱氧干燥器A4、脱氧干燥器B5通过程控阀门连接再生气入口9，所述的水冷却器3分别与冷却水入口11、阀门水冷却器A6、阀门水冷却器B7连接；所述的再生工序为：脱氧干燥器A4、脱氧干燥器B5内的脱氧剂在加热条件下，以通入再生气的方式进行再生；所述的催化氧化工序、干燥脱氧工序、再生工序通过控制系统实现，所述的控制系统包括中央控制单元、以及分别与中央控制单元连接的流量计、程控阀门、交流接触器、压力传感器、加温元件、报警装置。所述的氧化催化剂为本领域常规材料。所述的脱氧剂为本领域常规材料，优选为申请号为201410407743.0中公开的脱氧剂。所述的催化氧化工序中：经水冷却器3降温至25℃-28℃。所述的再生气为氮气、氢气或二者的混合物。所述的原料气中的包含H2、CO、CH4、TCH的杂质在催化脱烃器2内转化成H2O、CO2，转化过程的温度为330℃。以下对本专利技术的纯化系统的工作过程进行说明：纯化工艺由催化氧化工序(O)和两塔干燥脱氧工序(W)两个工序组成。原料气首先进入催化氧化工序，在氧化催化剂的作用下，将原料气中的H2、CO、CH4，TCH等杂质，转化为H2O和CO2；然后进入干燥脱氧工序深度脱除气体中的H2O、CO2(O2)等杂质，干燥脱氧工序采用的脱氧剂脱除杂质有一定容量，当脱氧剂吸收杂质达到饱和后，可通入氮氢混合气对其进行再生，在纯化的原料气为氧气时，再生步骤仅通入氮气，使得脱氧剂仅吸收原料气中的H2O、CO2，而不吸收O2。干燥脱氧工序采用两塔纯化流程，其中一个脱氧干燥器工作(吸收杂质)，另一个脱氧干燥器则进行再生(或保压待用)，这样两个脱氧干燥器交替工作和再生，从而可实现对原料气的连续净化。具体分为以下步骤：1)催化氧化工序主要由催化脱烃器2、换热器1、水冷却器3等设备组成，催化脱烃器2内装氧化催化剂，为主要工序设备，催化脱烃器2自带加热系统，氧化催化剂的杂质脱除机理为：H2、CO、CH4在催化剂的作用下与气体中的氧气发生反应得到转化脱除：当气体中的氧气不足时，杂质还可以与氧化态的催化剂发生反应，得到转化脱除：CO+H2+CH4+AO2————H2O+CO2+AO(“AO2”代指氧化态的催化剂，“AO”代指还化态的催化剂。)当原料气中的氧气过量时，还原态的催化剂可与氧气发生反应又生成氧化态的催化剂：经过氧化催化剂的原料气，其中的H2、CO、CH4、TCH等杂质被脱除到10ppb以下；2)经过催化氧化工序后，原料气进入干燥脱氧工序。本工序中采用申请号为201410407743.0中公开的脱氧剂，杂质脱除深度高，抗波动能力强；脱氧干燥器集成内加热器，升温速度快，内置储热机构，短时间断电，不影响产气指标。工序由脱氧吸附器、阀门组(自动设备采用气开膜片阀)、再生气冷却器、以及相关的流量计仪表等组成。脱氧干燥器内装脱氧剂，气体中的氧气在常温下与还原态的脱氧剂发生反应而得到脱除：脱氧：O2+AO——AO2；脱氧剂吸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超高纯氧气、氮气纯化方法，其特征在于：包括催化氧化工序、干燥脱氧工序、再生工序；所述的催化氧化工序为：原料气经过原料气入口(10)进入换热器(1)换热后进入催化脱烃器(2)，原料气中的包含H2、CO、CH4、TCH的杂质在催化脱烃器(2)内转化成H2O、CO2，催化反应后的原料气经换热器(1)进入水冷却器(3)降温；所述的催化脱烃器(2)内设置加热系统和氧化催化剂；所述的干燥脱氧工序为：经水冷却器(3)降温后的原料气进入脱氧干燥器；所述的脱氧干燥器包括脱氧干燥器A(4)、脱氧干燥器B(5)，所述的脱氧干燥器A(4)、脱氧干燥器B(5)循环作为脱氧反应器和再生反应器，所述的脱氧干燥器A(4)、脱氧干燥器B(5)内设有温度传感器、电加热器、储热机构；所述的脱氧干燥器A(4)、脱氧干燥器B(5)通过程控阀门连接再生气入口(9)，所述的水冷却器(3)分别与冷却水入口(11)、阀门水冷却器A(6)、阀门水冷却器B(7)连接；所述的再生工序为：脱氧干燥器A(4)、脱氧干燥器B(5)内的脱氧剂在加热条件下，以通入再生气的方式进行再生；所述的催化氧化工序、干燥脱氧工序、再生工序通过控制系统实现，所述的控制系统包括中央控制单元、以及分别与中央控制单元连接的流量计、程控阀门、交流接触器、压力传感器、加温元件、报警装置。...

【技术特征摘要】
1.一种超高纯氧气、氮气纯化方法，其特征在于：包括催化氧化工序、干燥脱氧工序、再生工序；所述的催化氧化工序为：原料气经过原料气入口(10)进入换热器(1)换热后进入催化脱烃器(2)，原料气中的包含H2、CO、CH4、TCH的杂质在催化脱烃器(2)内转化成H2O、CO2，催化反应后的原料气经换热器(1)进入水冷却器(3)降温；所述的催化脱烃器(2)内设置加热系统和氧化催化剂；所述的干燥脱氧工序为：经水冷却器(3)降温后的原料气进入脱氧干燥器；所述的脱氧干燥器包括脱氧干燥器A(4)、脱氧干燥器B(5)，所述的脱氧干燥器A(4)、脱氧干燥器B(5)循环作为脱氧反应器和再生反应器，所述的脱氧干燥器A(4)、脱氧干燥器B(5)内设有温度传感器、电加热器、储热机构；所述的脱氧干燥器A(4)、脱氧干燥器B(5)通过程控阀门连接再生气入口(9)，所述的水冷却器(3)分...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘皖南，朱玉秋，高嵩，于洋，赵霖，邱长春，
申请(专利权)人：大连中鼎化学有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21