CN108163823A - 一种制备4n纯度一氧化氮气体的方法 - Google Patents

一种制备4n纯度一氧化氮气体的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108163823A
CN108163823A CN201810194652.1A CN201810194652A CN108163823A CN 108163823 A CN108163823 A CN 108163823A CN 201810194652 A CN201810194652 A CN 201810194652A CN 108163823 A CN108163823 A CN 108163823A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nitric oxide
oxide gas
purity
preparing
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810194652.1A
Other languages
English (en)
Inventor
赵毅
赵趫
王天源
计燕秋
张琳
刘颖
裴凯
焦中鹏
石琳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian Kelide Optoelectronic Material Co Ltd
Original Assignee
Dalian Kelide Optoelectronic Material Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian Kelide Optoelectronic Material Co Ltd filed Critical Dalian Kelide Optoelectronic Material Co Ltd
Priority to CN201810194652.1A priority Critical patent/CN108163823A/zh
Publication of CN108163823A publication Critical patent/CN108163823A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/20Nitrogen oxides; Oxyacids of nitrogen; Salts thereof
    • C01B21/24Nitric oxide (NO)

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

本发明公开了一种制备4N纯度一氧化氮气体的方法,包括将稀硫酸滴加到亚硝酸钠溶液中生成一氧化氮粗品,经过碱洗、脱水、初级干燥以及使用改性分子筛深度干燥后,通过深冷吸附器吸附处理,可收集到4N纯度的一氧化氮气体。本发明的特征在于,一氧化氮气体,经过这一工艺流程可以深度去除水、氧化亚氮、二氧化氮等气体杂质,使产品纯度达到99.99%以上。采用经改性处理过分子筛可以有效抑制一氧化氮歧化反应的发生,并通过深冷吸附的方式去除一氧化氮因歧化而生成的氧化亚氮和二氧化氮杂质。

Description

一种制备4N纯度一氧化氮气体的方法
技术领域
本发明涉及一种气体纯化方法,尤其是一种工艺操作简单、成本低廉、可实现工业化生产的4N(99.99%)纯度一氧化氮气体的制备方法。
背景技术
目前一氧化氮气体除了在PVC生产、医疗行业中继续发挥重要作用外,近年来在半导体行业也是迅猛发展,其主要用于硅氧化膜的形成,氧化和化学气相沉积等。
目前生产和纯化一氧化氮气体的方法有很多,中国专利号201010614546.8指出,使用5A-13X分子筛吸附一氧化氮粗品再通过精馏的方式提纯,该方法只能得到3N纯度的产品,而且一氧化氮气体经过5A-13X分子筛后会发生强烈的歧化反应,生成N2O 和NO2,虽然可以通过精馏方式去除此两种杂质,但根据该专利所述的精馏过程需使用大量液氮作为冷源,能耗极大且有一定的危险性。
中国专利号201210439006.X指出,使用聚乙二醇二甲基丙烯酸脂作为吸附剂,经过多级吸附处理,可有效抑制一氧化氮歧化反应,得到4N纯度的产品。但是该方法所使用的聚乙二醇二甲基丙烯酸脂需从国外进口且价格昂贵,很难实现工业化生产。
另外,从国外使用吸附剂提纯一氧化氮气体的报道,如专利US41495858指出,使用活性炭,但在实践中发现,一氧化氮气体通过活性炭吸附剂后同样会发生严重的氧化还原反应,生产N2和CO2,影响产品的纯度。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术所存在的上述问题,提供一种工艺操作简单、成本低廉、可实现工业化的4N(99.99%)纯度一氧化氮气体的制备方法。
本发明的技术方案是,一种制备4N纯度一氧化氮气体的方法,包括将稀硫酸滴加到亚硝酸钠溶液中生成一氧化氮粗品,经过碱洗、脱水、初级干燥以及使用改性分子筛C2、C5深度干燥后,通过深冷吸附器吸附处理,可收集到4N纯度的一氧化氮气体。
进一步地,在上述技术方案中,所述改性分子筛C2、C5改性过程为:将分子筛 C2、C5浸泡在浓度为10%的硝酸溶液中,24小时后取出,在300℃条件下活化干燥8 小时。
进一步地,在上述技术方案中,所述吸附压力为0.1~0.2MPa,吸附温度为室温。
进一步地,在上述技术方案中,所述深冷吸附温度为-100~-115℃,冷源为酒精与液氮混合物。
进一步地,在上述技术方案中,所述深冷吸附器内装填的吸附剂为A型硅胶。
进一步地,在上述技术方案中,所述改性分子筛C2、C5中分子筛C2:C5用量比为1:1。
进一步地,在上述技术方案中,碱洗采用的碱洗装置,包括碱洗罐1、所述碱洗罐1底部设有放液阀2、所述碱洗罐1下端设有进气管3;所述碱洗罐1顶部设有出气孔6;所述碱洗罐1上端设有进液阀5,所述碱洗罐中部设有筛板4;所述筛板4水平设置,与进气、出气方向垂直。
进一步地,在上述技术方案中,筛板为圆形多孔结构,孔径为5mm。
进一步地,在上述技术方案中,进气管3为一根顶端封堵的伸入碱洗罐1内部的管,伸入碱洗罐1内部的管上设有多处孔径为5mm的小孔。
本发明选用了经过酸化改性的分子筛C2、C5作为吸附剂,可深度去除一氧化氮气体中的水分,同时大大降低了该气体的歧化反应,再通过深冷吸附的方式有效的去除 N2O和NO2等杂质,使产品的纯度达到4N水平。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图;
图2为碱洗装置。
具体实施方式
以下为本发明工艺涉及的化学反应式
H2SO4+3NaNO2→NaSO4+2NO+NaNO3+H2O
3NO→N2O+NO2
2NO+C→N2+CO2
向装有亚硝酸钠溶液的反应器中滴加稀硫酸,生成一氧化氮粗品,经过碱洗、脱水、初级干燥后粗品中水含量﹥30ppm,将气体通过分子筛C2、C5吸附,产品中水含量可降至1ppm以下,再使气体通过深冷吸附器吸附,气体中杂质含量N2O﹤30ppm和 NO2﹤30ppm,最后收集得到纯度为4N的一氧化氮气体。
气体通过分子筛进行深度除水是常见的气体干燥方式,但是由于一氧化氮其自身独特的活泼性,凡是通过分子筛干燥后都会发生强烈的歧化反应生成N2O和NO2,这对该气体的纯化带来极大的困难,我们经过大量的实验和筛选,最终选择经过酸化改性的分子筛C2、C5,此两种分子筛可有效抑制NO的歧化反应,仅使NO中N2O的增长率为20%。
经深度干燥的NO气体通过深冷吸附器后,由于N2O和NO2的沸点都高于-100℃,此两种杂质被保留在吸附器中,产品得到了再次纯化,实现了产品纯度的提升。
根据文献报道,NO气体通过活性炭吸附后可有效去除N2O和NO2杂质,但是我们在实践中发现,即使在-100℃~-115℃条件下,NO气体通过活性炭吸附剂也会发生反应生成N2和CO2杂质,因此最终我们选择A型硅胶作为深冷吸附剂。
实施例1
用浓度为35%的稀硫酸42.3kg滴加到含有亚硝酸钠25kg、水7kg的溶液中,生成NO气体,在22℃室温0.1MPa压力下该气体经过碱洗、脱水、初级干燥后通过C2、C5 分子筛深度干燥,再经过-105℃的深冷吸附器提纯,最后收集纯化后的气体。
收集到的气体通过水分仪分析水含量0.76ppm,通过气相色谱仪分析N2含量3.7ppm,O2含量1.3ppm,CO2含量0.4ppm,N2O含量28ppm,通过傅里叶红外光谱分析 NO2含量22ppm。
一氧化氮气体碱洗装置,包括碱洗罐1、所述碱洗罐1底部设有放液阀2、所述碱洗罐1下端设有进气管3;所述碱洗罐1顶部设有出气孔6;所述碱洗罐1上端设有进液阀5,所述碱洗罐中部设有筛板4;所述筛板4水平设置,与进气、出气方向垂直。
筛板为圆形多孔结构,孔径为5mm。
进气管3为一根顶端封堵的伸入碱洗罐1内部的管,伸入碱洗罐1内部的管上设有多处孔径为5mm的小孔。
一氧化氮碱洗装置,碱液装入过程如下:关闭放液阀2,打开进液阀5,进液阀5 入口向容器内加入一定浓度的碱液,关闭进液阀5。
本发明施例的一氧化氮碱洗装置的工作过程如下:低纯度一氧化氮气体(CO2含量=128ppm)由底部进气管3进入容器形成气泡,气泡上升过程中遇到筛板4时破碎、聚合并重新分配形成新的气泡上升到容器顶部,最后从液面逸出从出气孔6离开碱洗装置。对从出气孔6导出的气体分析结果为CO2含量=5.2ppm。
实施例2
用浓度为35%的稀硫酸64kg滴加到含有亚硝酸钠40kg、水12kg的溶液中,生成NO气体,在20℃室温0.2MPa压力下该气体经过碱洗、脱水、初级干燥后通过C2、C5分子筛深度干燥,再经过-114℃的深冷吸附器提纯,最后收集纯化后的气体。
收集到的气体通过水分仪分析水含量0.53ppm,通过气相色谱仪分析N2含量3.1ppm,O2含量1.7ppm,CO2含量0.2ppm,N2O含量22ppm,通过傅里叶红外光谱分析 NO2含量22ppm。

Claims (8)

1.一种制备4N纯度一氧化氮气体的方法,包括将稀硫酸滴加到亚硝酸钠溶液中生成一氧化氮粗品,经过碱洗、脱水、初级干燥,其特征在于:经初级干燥的气体依次通过改性分子筛C2、C5进行深度干燥后,再经过深冷吸附器吸附处理,可以收集到4N纯度的产品;
所述改性分子筛C2、C5改性过程为:将分子筛C2、C5浸泡在浓度为10%的硝酸溶液中,24小时后取出,在300℃条件下活化干燥8小时。
2.根据权利要求1,所述的制备4N纯度一氧化氮气体的方法,其特征在于:所述的气体通过各吸附器的压力为0.1~0.2MPa,吸附温度为室温。
3.根据权利要求1,所述的制备4N纯度一氧化氮气体的方法,其特征在于:所述的深冷吸附器的温度控制在-100~-115℃,冷源为乙醇和液氮的混合物。
4.根据权利要求1,所述的制备4N纯度一氧化氮气体的方法,其特征在于:所述的深冷吸附器内装填的吸附剂为A型硅胶。
5.根据权利要求1,所述的制备4N纯度一氧化氮气体的方法,其特征在于:所述改性分子筛C2、C5中分子筛C2:C5用量比为1:1。
6.根据权利要求1所述的制备4N纯度一氧化氮气体的方法,其特征在于:碱洗采用的碱洗装置,包括碱洗罐、所述碱洗罐底部设有放液阀,所述碱洗罐下端设有进气管;所述碱洗罐顶部设有出气孔;所述碱洗罐上端设有进液阀,所述碱洗罐中部设有筛板;所述筛板水平设置,与进气、出气方向垂直。
7.根据权利要求6所述制备4N纯度一氧化氮气体的方法,其特征在于:筛板为圆形多孔结构,孔径为5mm。
8.根据权利要求6所述制备4N纯度一氧化氮气体的方法,其特征在于:进气管为一根顶端封堵的伸入碱洗罐内部的管,伸入碱洗罐内部的管上设有多处孔径为5mm的小孔。
CN201810194652.1A 2018-03-09 2018-03-09 一种制备4n纯度一氧化氮气体的方法 Pending CN108163823A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810194652.1A CN108163823A (zh) 2018-03-09 2018-03-09 一种制备4n纯度一氧化氮气体的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810194652.1A CN108163823A (zh) 2018-03-09 2018-03-09 一种制备4n纯度一氧化氮气体的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108163823A true CN108163823A (zh) 2018-06-15

Family

ID=62511131

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810194652.1A Pending CN108163823A (zh) 2018-03-09 2018-03-09 一种制备4n纯度一氧化氮气体的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108163823A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111547690A (zh) * 2020-06-19 2020-08-18 大连大特气体有限公司 一种高纯度的电子级一氧化氮生产装置
CN113753868A (zh) * 2021-10-14 2021-12-07 苏州金宏气体股份有限公司 一氧化氮气体的提纯方法、提纯装置和生产装置
CN115178222A (zh) * 2022-08-01 2022-10-14 中船(邯郸)派瑞特种气体股份有限公司 一种高纯一氧化氮的制备装置和制备方法
CN117225304A (zh) * 2023-11-13 2023-12-15 河南心连心深冷能源股份有限公司 一种制备高纯一氧化氮的装置及方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102556987A (zh) * 2010-12-30 2012-07-11 佛山市华特气体有限公司 一种一氧化氮气体的纯化方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102556987A (zh) * 2010-12-30 2012-07-11 佛山市华特气体有限公司 一种一氧化氮气体的纯化方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111547690A (zh) * 2020-06-19 2020-08-18 大连大特气体有限公司 一种高纯度的电子级一氧化氮生产装置
CN111547690B (zh) * 2020-06-19 2024-03-29 大连大特气体有限公司 一种高纯度的电子级一氧化氮生产装置
CN113753868A (zh) * 2021-10-14 2021-12-07 苏州金宏气体股份有限公司 一氧化氮气体的提纯方法、提纯装置和生产装置
CN115178222A (zh) * 2022-08-01 2022-10-14 中船(邯郸)派瑞特种气体股份有限公司 一种高纯一氧化氮的制备装置和制备方法
CN115178222B (zh) * 2022-08-01 2023-08-08 中船(邯郸)派瑞特种气体股份有限公司 一种高纯一氧化氮的制备装置和制备方法
CN117225304A (zh) * 2023-11-13 2023-12-15 河南心连心深冷能源股份有限公司 一种制备高纯一氧化氮的装置及方法
CN117225304B (zh) * 2023-11-13 2024-02-09 河南心连心深冷能源股份有限公司 一种制备高纯一氧化氮的装置及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108163823A (zh) 一种制备4n纯度一氧化氮气体的方法
JP3524527B2 (ja) 吸着剤およびこれを用いた窒素製造方法ならびに製造装置
US4781735A (en) Enrichment in oxygen gas
CN104492375B (zh) 一种从工业尾气中回收co的吸附剂及其制备方法和应用
JP2008537720A (ja) 三フッ化窒素の精製
CN105858606A (zh) 一种超纯氢的全温程变压吸附纯化方法
CN113350968A (zh) 一种用于合成氢回收尾气成分的提氢装置及工艺
CN211799895U (zh) 一种分离含有氯化氢和氢气混合气体的工艺系统
CN103664502B (zh) 一种八氟丙烷纯化方法
JPWO2016158549A1 (ja) 重水素低減水の製造方法、重水と軽水の分離方法、および重水素濃縮水の製造方法
CN109019595A (zh) 管式炉中生物质低压一步热解制备高性能活性炭的方法
CN110394026A (zh) 大规模变压吸附梯级空气分离装置
Budner et al. Study and modelling of the vacuum swing adsorption (VSA) process employed in the production of oxygen
CN102924225B (zh) 一种选择吸附分离混合二氯甲苯的方法
CN103832975B (zh) 从含氯和氧的混合气中回收氯气和氧气的方法
CN212024774U (zh) 一种制备4n纯度硫化氢气体的系统
CN102849681A (zh) 一种脱除氯化氢气体中所含氯气的方法
CN102091501A (zh) 一种上下均压的变压吸附方法
CN1019475B (zh) 变压吸附法从混合气中提取二氧化碳
CN1704336A (zh) 氨纯化处理方法及装置
CN105949028B (zh) 材料tut-o2作为吸附剂在分离乙烯中低浓度乙烷中的应用
KR20190054742A (ko) 흡착 공정을 위한 흡착탑 시스템 및 흡착 공정을 이용한 혼합 가스 분리 방법
CN111333037B (zh) 一种制备高纯度硫化氢气体的系统及方法
CN203247086U (zh) 一种制氧设备
CN1465523A (zh) 从至少含有一氧化碳、二氧化碳、氮和氢的混合气中提纯一氧化碳的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180615