對高純氖氣制備技術的研討

高純氖氣的定義是指其純度不能低于99.999%，也就是說雜質含量應該小于10x10-6（體積

分數）。

為了獲得高純度的氖氣，工業上提供的氖氣中的雜質總量一般都小于100x10-6（體積分數）。

然而，為了進一步提高純度，必須對工業純氖氣進行純化，將雜質去除到10x10-6（體積分

數）以下。除了氦氣外，工業純氖氣主要含有微量的氮氣、氧氣、氫氣、水分、一氧化碳、

二氧化碳和烴類等雜質。這些雜質可以通過以下方法進行去除。

在氮從原料氣體中脫除的過程中，有時會伴隨著氧的脫除。為了吸收氣體中的這些雜質，通

常會采用金屬吸氣劑。常用的金屬吸氣劑有鈣、鈦、鈾和鋯-鋁-16等。采用金屬鈣作為吸氣

劑時，可以同時吸收氮和氧，反應溫度為650~680度。當進口氣體的雜質濃度相當于40x10-6

（體積分數）空氣時，出口雜質小于50x10-6（體積分數）。如果使用新鮮的鈣，可以將出口

雜質降低至20x10-6（體積分數）。金屬鈣的利用率約為50%~60%。采用海綿狀的金屬鈦或

鋯-鋁-16作為吸氣劑時，可以同時吸收氧、氮、氫、水蒸氣、一氧化碳、二氧化碳和烴類等雜

質。

氧氣的脫除通常使用化學方法。常用的脫氧劑包括氧化錳和Ag-X分子篩等。氧化錳脫氧劑吸

收氧氣，總反應式為6MnO+3O2→6MnO2。在溫度為150度，空速為1000小時-1的條件下，

可以將0.1%體積分數的氧氣脫除至2x10-6。而在常溫下，可以使用Ag-X分子篩進行脫氧。使

用Ag-X分子篩后，雜質氧氣含量可由44x10-6降至3x10-6。無論是氧化錳還是Ag-X分子篩的

脫氧劑使用后，都需要使用氫氣進行還原，還原后的脫氧劑可以重新使用。

利用氧化銅或Pd-X分子篩進行氫氣的去除。氧化銅脫氫可在350~400度的反應溫度下進行，

空速為200h-1。氫氣的體積分數可從1%降至1x10-6。氧化銅吸收氫氣后，需要使用含氧2%

~5%的惰性氣體進行再生，以便重新使用。使用Pd-X分子篩時，可將氖氣中微量的氫氣和一

氧化碳的體積分數從11x10-6脫除到0.1x10-6，反應條件為常溫下。

含碳化合物主要指的是碳氧化合物和碳氫化合物，如一氧化碳、二氧化碳和甲烷等。如前所

述，使用金屬吸氣劑（例如鋯-鋁-16）可以同時去除氮氣和碳氧化合物以及烴類等雜質，去

除效果可以達到1x10-6體積分數。

由于氖含有氧、氮、一氧化碳、二氧化碳和甲烷等雜質，其沸點較低。因此，可以采用低溫

吸附法一次性去除所有這些雜質。吸附溫度為液氮溫度，可選擇細孔硅膠、氧化鋁或分子篩

作為吸附劑，去除深度可達到1x10-6的體積分數。

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