氩尾气的回收提纯方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种氩尾气的回收提纯方法和装置。氩尾气的回收提纯方法为：预处理氩尾气得到预处理后气体，吸附脱除预处理后气体中的H

【技术实现步骤摘要】
氩尾气的回收提纯方法和装置
本专利技术涉及工业尾气处理
，具体涉及一种氩尾气的回收提纯方法和装置。
技术介绍
目前使用氩气的行业越来越多，同时随着人们对产品质量要求的提高，对氩气纯度的要求也越来越高。例如在电子工业中使用的氩气（电子工业用氩气），其氩气纯度体积分数需达到99.9999%。工业上的氩尾气（即使用氩气的生产线排放的尾气）由氩气及其他多种杂质组分构成，对氩尾气进行回收提纯时，需要按特定的顺序依次去除各种杂质组分。对于氧气这种杂质组分，常用的脱除方案是：为了彻底除去氧气，通常加入过量氢气与氧气反应生成水。由于该方案脱除氧气时氢气过量，因此后续还需要去除氢气（例如可以采用低温法去除氢气），如果不除去氢气就会影响到最终得到的氩气纯度。当氩尾气中含有大量氧气，少量一氧化碳、二氧化碳、氮气和水时，若采用上述脱除氧气的方案，则还需配置能够提供大量氢气的设备（如制氢设备），使得整体方案更加复杂、成本较高且安全性降低。故对于含有大量氧气的氩尾气，较难对其进行回收再利用，有时甚至直接排放至大气中，不仅对环境造成了污染，也造成了很大的浪费。因此，有必要设计一种对含有大量氧气的工业氩尾气进行回收提纯的方案，以节约成本、提高经济效益、减小环境污染。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可以简单安全地回收提纯氩尾气中的氩气并制备成电子工业用氩气，从而节约成本、提高经济效益、减小环境污染的氩尾气的回收提纯方法。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种氩尾气的回收提纯方法，用于对含有氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳和水的氩尾气进行回收提纯而得到电子工业用氩气，所述氩尾气的回收提纯方法包括依次执行的以下步骤：步骤1：对所述氩尾气进行预处理得到去除了颗粒杂质并达到所需压力和所需温度的预处理后气体；步骤2：采用吸附剂吸附脱除所述预处理后气体中的水和二氧化碳得到纯化后气体；步骤3：精馏脱除所述纯化后气体中的氮气和一氧化碳得到精馏后气体；步骤4：向所述精馏后气体中加入氢气，并控制所加入氢气的体积含量为所述精馏后气体中氧气体积含量的2倍以下，使所述精馏后气体在催化剂存在的条件下发生加氢反应得到一级脱氧后气体，所述加氢反应后，进行冷却以脱除所述一级脱氧后气体中的水得到二级脱氧后气体，之后再使所述二级脱氧后气体经过脱氧吸附剂，得到脱氧后气体；步骤5：采用吸水剂吸附脱除所述脱氧后气体中的水得到所述电子工业用氩气。所述步骤4中，控制所述一级脱氧后气体中氧气的含量低于200ppm，控制所述脱氧后气体中氧气的含量低于1ppm。所述步骤4中，控制所加入氢气的体积含量为所述精馏后气体中氧气体积含量的n倍，n的取值范围为[1.95，2)，所述催化剂采用钯铂催化剂，并使所述加氢反应在50℃-100℃的温度条件下进行；所述步骤4中，使所述二级脱氧后气体通过填装有铜锰掺杂分子筛的脱氧吸附筒以脱除所述二级脱氧后气体中的氧气，控制所述脱氧吸附筒内的温度为40℃-200℃、压力为0.2MPa-0.8MPa。所述步骤1中，依次过滤、压缩、预冷所述氩尾气得到所述预处理后气体，过滤后的所述氩尾气的压力被压缩至0.5MPa-1.0MPa，压缩后的所述氩尾气的温度被预冷至8℃-14℃。所述步骤2中，所述吸附剂采用活性Al2O3和13X分子筛，在温度为10℃-20℃条件下进行吸附脱除。所述步骤5中，所述吸水剂采用活性Al2O3，在温度为30℃-45℃条件下进行所述吸附脱除。本专利技术还提供一种可以较好地回收提纯氩尾气中的氩气并制备成超纯氩，从而节约成本、提高经济效益、减小环境污染的氩尾气的回收提纯装置，其方案是：一种氩尾气的回收提纯装置，用于对含有氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳和水的氩尾气进行回收提纯而得到电子工业用氩气，所述氩尾气的回收提纯装置包括：用于对所述氩尾气进行预处理得到去除了颗粒杂质并达到所需压力和所需温度的预处理后气体的预处理系统；用于采用吸附剂吸附脱除所述预处理后气体中的水和二氧化碳得到纯化后气体的纯化系统；用于精馏脱除所述纯化后气体中的氮气和一氧化碳得到精馏后气体的精馏系统；用于催化和吸附脱除所述精馏后气体中的氧气得到脱氧后气体的脱氧系统；用于采用吸水剂吸附脱除所述脱氧后气体中的水得到所述电子工业用氩气的脱水系统；所述预处理系统、所述纯化系统、所述精馏系统、所述脱氧系统和所述脱水系统依次连接；所述脱氧系统包括：向所述精馏后气体中加入氢气，并控制所加入氢气的体积含量为所述精馏后气体中氧气体积含量的2倍以下，使所述精馏后气体在催化剂存在的条件下发生加氢反应得到一级脱氧后气体的加氢催化脱氧系统；用于在所述加氢反应后，进行冷却以脱除所述一级脱氧后气体中的水得到二级脱氧后气体的冷却除水系统；用于使所述二级脱氧后气体经过脱氧吸附剂，得到脱氧后气体的吸附脱氧系统。所述加氢催化脱氧系统包括用于向所述精馏后气体中加氢的加氢管、用于加热加氢后的所述精馏后气体的回热器和/或电加热炉以及填装有钯铂催化剂并用于催化加氢后的所述精馏后气体发生加氢反应的催化炉；所述吸附脱氧系统包括两个交替进行吸附和再生的填装有铜锰掺杂分子筛脱氧吸附筒；所述吸附脱氧系统具有与所述冷却除水系统相连接并输入所述二级脱氧后气体的二级脱氧后气体入口、与所述脱水系统相连接并输出所述脱氧后气体的脱氧后气体出口、用于输入脱氧用再生气的脱氧再生气入口、用于输出所述脱氧再生气的脱氧再生气出口；所述二级脱氧后气体入口分别连接至两个所述脱氧吸附筒，两个所述脱氧吸附筒分别连接至所述脱氧后气体出口，所述脱氧再生气入口分别连接至两个所述脱氧吸附筒，两个所述脱氧吸附筒分别连接至所述脱氧再生气出口。所述脱氧再生气入口连接用于提供氢气与氩气的混合气体作为所述脱氧再生气的再生气供气装置，所述脱氧再生气出口连接至所述加氢催化脱氧系统，所述脱氧再生气中的氢气体积含量为1%-2%，或者所述脱氧再生气入口连接用于提供一氧化碳与氩气的混合气体作为所述脱氧再生气的再生气供气装置，所述脱氧再生气出口连接至所述预处理系统，所述脱氧再生气中的一氧化碳体积含量为1%-2%。所述预处理系统包括依次设置的用于过滤所述氩尾气而去除颗粒杂质的袋式过滤器、用于压缩过滤后的所述氩尾气而使所述氩尾气的压力达到所需压力的压缩机、用于预冷压缩后的所述氩尾气而使所述氩尾气的温度达到所需温度的预冷系统；所述预冷系统包括预冷机，或者所述预冷系统包括冷水机组与换热器的组合。所述纯化系统包括两个交替进行吸附和再生并填装有活性Al2O3和13X分子筛的纯化吸附筒；所述纯化系统具有与所述预处理系统相连接并输入所述预处理后气体的预处理后气体入口、与所述精馏系统相连接并输出所述纯化后气体的纯化后气体出口、用于输入纯化用再生气的纯化再生气入口、用于输出所述纯化用再生气的纯化再生气出口；所述预处理后气体入口分别连接至两个所述纯化吸附筒，两个所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氩尾气的回收提纯方法，用于对含有氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳和水的氩尾气进行回收提纯而得到电子工业用氩气，其特征在于：所述氩尾气的回收提纯方法包括依次执行的以下步骤：/n步骤1：对所述氩尾气进行预处理得到去除了颗粒杂质并达到所需压力和所需温度的预处理后气体；/n步骤2：采用吸附剂吸附脱除所述预处理后气体中的水和二氧化碳得到纯化后气体；/n步骤3：精馏脱除所述纯化后气体中的氮气和一氧化碳得到精馏后气体；/n步骤4：向所述精馏后气体中加入氢气，并控制所加入氢气的体积含量为所述精馏后气体中氧气体积含量的2倍以下，使所述精馏后气体在催化剂存在的条件下发生加氢反应得到一级脱氧后气体，所述加氢反应后，进行冷却以脱除所述一级脱氧后气体中的水得到二级脱氧后气体，之后再使所述二级脱氧后气体经过脱氧吸附剂，得到脱氧后气体；/n步骤5：采用吸水剂吸附脱除所述脱氧后气体中的水得到所述电子工业用氩气。/n

【技术特征摘要】
1.一种氩尾气的回收提纯方法，用于对含有氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳和水的氩尾气进行回收提纯而得到电子工业用氩气，其特征在于：所述氩尾气的回收提纯方法包括依次执行的以下步骤：
步骤1：对所述氩尾气进行预处理得到去除了颗粒杂质并达到所需压力和所需温度的预处理后气体；
步骤2：采用吸附剂吸附脱除所述预处理后气体中的水和二氧化碳得到纯化后气体；
步骤3：精馏脱除所述纯化后气体中的氮气和一氧化碳得到精馏后气体；
步骤4：向所述精馏后气体中加入氢气，并控制所加入氢气的体积含量为所述精馏后气体中氧气体积含量的2倍以下，使所述精馏后气体在催化剂存在的条件下发生加氢反应得到一级脱氧后气体，所述加氢反应后，进行冷却以脱除所述一级脱氧后气体中的水得到二级脱氧后气体，之后再使所述二级脱氧后气体经过脱氧吸附剂，得到脱氧后气体；
步骤5：采用吸水剂吸附脱除所述脱氧后气体中的水得到所述电子工业用氩气。


2.根据权利要求1所述的氩尾气的回收提纯方法，其特征在于：所述步骤4中，控制所述一级脱氧后气体中氧气的含量低于200ppm，控制所述脱氧后气体中氧气的含量低于1ppm。


3.根据权利要求1所述的氩尾气的回收提纯方法，其特征在于：所述步骤4中，控制所加入氢气的体积含量为所述精馏后气体中氧气体积含量的n倍，n的取值范围为[1.95，2)，所述催化剂采用钯铂催化剂，并使所述加氢反应在50℃-100℃的温度条件下进行；
所述步骤4中，使所述二级脱氧后气体通过填装有铜锰掺杂分子筛的脱氧吸附筒以脱除所述二级脱氧后气体中的氧气，控制所述脱氧吸附筒内的温度为40℃-200℃、压力为0.2MPa-0.8MPa。


4.根据权利要求1所述的氩尾气的回收提纯方法，其特征在于：所述步骤1中，依次过滤、压缩、预冷所述氩尾气得到所述预处理后气体，过滤后的所述氩尾气的压力被压缩至0.5MPa-1.0MPa，压缩后的所述氩尾气的温度被预冷至8℃-14℃。


5.根据权利要求1所述的氩尾气的回收提纯方法，其特征在于：所述步骤2中，所述吸附剂采用活性Al2O3和13X分子筛，在温度为10℃-20℃条件下进行吸附脱除。


6.根据权利要求1所述的氩尾气的回收提纯方法，其特征在于：所述步骤5中，所述吸水剂采用活性Al2O3，在温度为30℃-45℃条件下进行所述吸附脱除。


7.一种氩尾气的回收提纯装置，用于对含有氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳和水的氩尾气进行回收提纯而得到电子工业用氩气，其特征在于：所述氩尾气的回收提纯装置包括：
用于对所述氩尾气进行预处理得到去除了颗粒杂质并达到所需压力和所需温度的预处理后气体的预处理系统；
用于采用吸附剂吸附脱除所述预处理后气体中的水和二氧化碳得到纯化后气体的纯化系统；
用于精馏脱除所述纯化后气体中的氮气和一氧化碳得到精馏后气体的精馏系统；
用于催化和吸附脱除所述精馏后气体中的氧气得到脱氧后气体的脱氧系统；
用于采用吸水剂吸附脱除所述脱氧后气体中的水得到所述电子工业用氩气的脱水系统；
所述预处理系统、所述纯化系统、所述精馏系统、所述脱氧系统和所述脱水系统依次连接；
所述脱氧系统包括：
向所述精馏后气体中加入氢气，并控制所加入氢气的体积含量为所述精馏后气体中氧气体积含量的2倍以下，使所述精馏后气体在催化剂存在的条件下发生加氢反应得到一级脱氧后气体的加氢催化脱氧系统；
用于在所述加氢反应后，进行冷却以脱除所述一级脱氧后气体中的水得到二级脱氧后气体的冷却除水系统；
用于使所述二级脱氧后气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：李青青，孙宁，赵翠玲，
申请(专利权)人：苏州市兴鲁空分设备科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32