隨著市場對某些標準氣體的組分含量要求越來越低,這是基于中國某些高純氣體尤其是空分氣體的純度不斷提高。空分產品中N2、O2、Ar的純度有的已經達到99.9999%,國家標準也因為生產、使用單位的水平提高而不斷提升,按照標準中規定的檢測指標,進行檢測需要各種高質量的標準氣體。
隨著我國半導體、光電技術的飛速發展,研發提純凈化水平高、耐高壓、使用方便、投資少、易推廣的目標,對N2、H2、He、Ar、O2、NO氣體配制用高壓提純技術及裝置尤為重要。
一、氮氣提純技術
采用高效的脫氧催化劑,利用脫氧催化劑的氧化還原特點,脫除N2中的痕量O2,脫氧在室溫下進行,催化劑失活后通氫還原,還原溫度為350-450℃,其特點是有一定的水蒸汽排出。然后用大量的N2吹洗或抽空與通氮相結合的方式將H2吹凈。
二、氫氣、氦氣提純技術
提純裝置內充裝兩種耐低溫的多孔吸附劑,經過良好的換熱設計,在低溫條件下吸附,可有效將H2、He中的雜質除去,其純度可達99.9999%,由于條件十分的苛刻,操作者一定要經過嚴格的培訓指導,否則極易發生安全事故。由于該方法可有效除去H2中的N2、CO、CH4等,也可以推廣為規模化H2提純方式,此類低溫法是高純H2生產的重要方法之一。
三、一氧化碳提純技術
一氧化碳為底氣的標準氣體,市場需求盡管不大,但用戶必需,該標氣要求CO2、O2成分的含量較低,采用高純CO配制從理論講是可以的,但高純CO的價格較高,同時高純CO有時其中的CO2、O2含量也滿足不了要求,為此,必須利用現有條件,在氣體的超純提純上下工夫,通過完備的分析設備和分析技術,可以成功解決這一問題,根據標準氣體的制造特點,采用脫氧和脫水在同一裝置內內同時實現,設備工作壓力15MPa,所用的催化劑為3種不同活性的復合型脫氧劑,其中的一種抗中毒容量大,測試效果十分明顯,從中也獲得CO脫O2、CO2技術,為電子級CO的生產提供了技術拓展基礎。
四、氬氣提純技術
高純氬氣的分析檢測,需要標準氣體。根據GB/T10642高純氬氣國家標準,高純氬氣分為3個等級,其控制成分要求較地低,通常大空分分餾出來的液態Ar質量很好。氬氣的凈化除采用精餾的方法外,對充瓶后的氬多采用終端提純的手段,吸氣劑可以同氬氣中的幾乎所有的雜質反應,反應的程度取決于雜質的種類及反應溫度,N2是比較難除的雜質,其它如O2、CO2、H2O雜質可通過其它的常規方法除凈,為了節省價格不菲的吸氣劑,在提純設備流程設計時,應考慮氣體的初級凈化,由于吸氣劑的激化溫度高達500℃以上,又是在高壓下工作,所以所用設備的安全問題,是必須要高度的重視,吸氣劑由于參加了化學反應,在使用時不斷的消耗,其吸氣能力隨著床層的降低而不斷下降,當發現Ar的純度下降,應考慮是否需要更換吸氣劑。在Ar提純時可采用國產的吸氣劑,成本可降低較多。