[发明专利]一种电子级超纯二氧化碳的生产方法及其产品

说明书

本发明属于气体生产领域，特别涉及一种电子级超纯二氧化碳的生产方法，还涉及通过该生产方法制得的电子级超纯二氧化碳产品。该生产方法由液体二氧化碳汽化、加热、脱硫、催化转化、吸附干燥、制冷、提纯等操作单元组成，用于提纯工业级或食品级二氧化碳至电子级超纯二氧化碳。该电子级超纯二氧化碳的生产方法适于大规模工业化生产，安全可靠；并且，依据该生产方法制得的电子级超纯二氧化碳产品中CO₂的纯度高达99.9995％以上，因此，满足精密电子工业等领域的苛刻标准与大规模需求。总之，本发明所提供的电子级超纯二氧化碳的生产方法及其产品可得到广泛应用，具有良好的市场前景。

技术领域

本发明属于气体生产领域，特别涉及一种电子级超纯二氧化碳的生产方法，还涉及通过该生产方法制得的电子级超纯二氧化碳产品。

背景技术

众所周知，二氧化碳主要用于碳酸饮料、气体保护焊、三次采油、超临界流体萃取、气肥、保解、烟丝膨化等，其用量及应用范围都在逐年扩大，由此可见，二氧化碳的分离提纯技术显得尤为重要。二氧化碳的分离提纯技术是CO₂化学发展的基础，也是化工领域亟需发展的关键问题之一。随着电子、化工等行业的快速发展，二氧化碳在化工、电子、冶金、食品、机械等领域获得了广泛的应用，与此同时，对高纯二氧化碳的需求量也急剧增大。

其中，随着超大规模集成电路的制造技术的进步，特别是在对电子元件清洗的工艺中，相应地对二氧化碳的纯度提出了更高的要求。

在常规工业级或食品级二氧化碳的制备方法中，通常采用脱硫剂以降低产品中的硫含量，并以分子筛吸附水分，部分企业还通过单塔精馏塔顶排放不凝的氧氮气体。此外，食品级二氧化碳通常需要使用贵金属催化剂以燃烧降低二氧化碳中的碳氢化合物含量，然而，这些装置所生产的二氧化碳产品均是从精馏塔的下部获得，因而具有较多的高沸点杂质，从而导致由这些现有技术制得的二氧化碳产品的纯度往往达不到电子级的纯度。

目前，国内对于二氧化碳产品的最高标准为GB 1886.228-2016《食品安全国家标准/食品添加剂/二氧化碳》。该标准对于食品级CO₂规定了“感官要求3项、理化指标18项”，共计21项指标(折算后要求CO₂纯度≥99.9％)。然而，电子行业对CO₂的34项指标要求中，除了“苯、甲醇、乙醛、环氧乙烷、氯乙烯、氰化氢”6种物质外，已经覆盖了GB 1886.228-2016中的其它各项要求，且对CO₂总体纯度的要求远远高于该现有标准。

因此，研发出一种适于大规模工业化生产的电子级超纯二氧化碳的制备工艺及其相应的系统，成为当今化工研发人员的研究难点与热点之一。

发明内容

本发明旨在克服现有技术中存在的上述技术缺陷，并提供一种高效地利用普通工业级或食品级二氧化碳制取电子级超纯二氧化碳的方法及其相应的系统，以满足精密电子工业等领域中大规模使用超纯CO₂的需求。

因此，本发明的第一方面提供了一种电子级超纯二氧化碳的生产方法，其包括以下步骤：

将带压气态二氧化碳3输入至二氧化碳脱硫罐F1中，二氧化碳脱硫罐F1输出脱硫后的二氧化碳气体4；

所述脱硫后的二氧化碳气体4先进入回热器E1中预热，再进入加热器EH1加热至300～500℃，然后进入催化转化炉F2，催化转化炉F2输出脱烃后的二氧化碳气体6；

所述脱烃后的二氧化碳气体6先进入回热器E1中回收热量，再进入水冷却器WE2，然后进入再生式干燥器，再生式干燥器输出脱水后的二氧化碳气体9；

所述脱水后的二氧化碳气体9进入原料二氧化碳过冷器RU1，原料二氧化碳过冷器RU1输出过冷后的原料二氧化碳液体13；

所述过冷后的原料二氧化碳液体13经节流为原料二氧化碳液体14；