[其他]普氮制取超纯氮净化装置及工艺流程

说明书

本发明属气体净化技术领域。

在催化吸附法制取超纯N₂的已有技术中，计有：（1）活性金属反应剂法;（2）活性炭直接反应法;（3）富O₂控制加H₂法。其中：

活性金属反应剂法：

除O₂原理：N₂流中杂质O₂与活性金属反应剂化合反应而去除，如：

失效的金属反应剂需用H₂还原再生后循环使用。还原反应如下：

这一工艺技术一般要求两个装满活性金属反应剂的反应柱，一个与N₂流中O₂反应而去O₂，另一个通H₂还原再生，这样交替切换使用。

日本特许第950032号，特愿昭52-85106及特愿昭53-102927所采用的即是这种技术。

由于反应剂反应容量的限制以及反应容量会随O₂含量的增高而下降，故这一工艺要求原料气中O₂含量＜200ppm为宜。

活性炭直接反应法：

在活性炭中掺以一定的催化剂，使之满足下列反应：

并抑止CO的产生。

这一除O₂方法：原料气中O₂含量不受＜200ppm的限制，可以处理普N₂。净化后的N₂其残O₂量可＜1ppm。

这一方法：（1）要处理大量CO₂。分子筛吸附CO₂一般为1.5%即100g分子筛能吸附1.5gCO₂。（2）随着活性炭烧掉（与O₂反应）即反应剂减少于是会出现床层松动等问题，如不及时解决会影响除O₂效果。

富O₂控制加H₂法：

这一技术与本发明较为接近。

为去除O₂杂质于原料气中按O₂含量加入化学计量的H₂，进行下列催化反应：

这种计量加H₂除O₂法只消耗H₂故原料气中O₂含量不受＜200ppm的限制，可处理普N₂;处理能力亦不受反应剂反应容量的限制，只要催化剂不失活，杂质O₂即可充分消除。

然而在实际净化过程中原料气其流量总有波动，不可能是一定值，即Q（N₂）＝f（t）。

这样加H₂的量就难以及时跟踪N₂流量的变化而变化。因而实际上无法作到完全按化学计量控制加H₂，而当H₂超过化学计量时，将会混入成品气中而无法排除。

所谓富O₂控制加H₂法，即不全按化学计量补H₂而是稍小于此计量加H₂，如下式：

富余的O₂量（～800ppm）再接入活性金属反应剂法进一步制成超纯N₂。

1983年日本大阳酸素株式会社在其产品目录中的，

PSA式窒素ガス发生装置后级：