对高纯氖气制备技术的研讨

高纯氖气的定义是指其纯度不能低于99.999%，也就是说杂质含量应该小于10x10-6（体积

分数）。

为了获得高纯度的氖气，工业上提供的氖气中的杂质总量一般都小于100x10-6（体积分数）。

然而，为了进一步提高纯度，必须对工业纯氖气进行纯化，将杂质去除到10x10-6（体积分

数）以下。除了氦气外，工业纯氖气主要含有微量的氮气、氧气、氢气、水分、一氧化碳、

二氧化碳和烃类等杂质。这些杂质可以通过以下方法进行去除。

在氮从原料气体中脱除的过程中，有时会伴随着氧的脱除。为了吸收气体中的这些杂质，通

常会采用金属吸气剂。常用的金属吸气剂有钙、钛、铀和锆-铝-16等。采用金属钙作为吸气

剂时，可以同时吸收氮和氧，反应温度为650~680度。当进口气体的杂质浓度相当于40x10-6

（体积分数）空气时，出口杂质小于50x10-6（体积分数）。如果使用新鲜的钙，可以将出口

杂质降低至20x10-6（体积分数）。金属钙的利用率约为50%~60%。采用海绵状的金属钛或

锆-铝-16作为吸气剂时，可以同时吸收氧、氮、氢、水蒸气、一氧化碳、二氧化碳和烃类等杂

质。

氧气的脱除通常使用化学方法。常用的脱氧剂包括氧化锰和Ag-X分子筛等。氧化锰脱氧剂吸

收氧气，总反应式为6MnO+3O2→6MnO2。在温度为150度，空速为1000小时-1的条件下，

可以将0.1%体积分数的氧气脱除至2x10-6。而在常温下，可以使用Ag-X分子筛进行脱氧。使

用Ag-X分子筛后，杂质氧气含量可由44x10-6降至3x10-6。无论是氧化锰还是Ag-X分子筛的

脱氧剂使用后，都需要使用氢气进行还原，还原后的脱氧剂可以重新使用。

利用氧化铜或Pd-X分子筛进行氢气的去除。氧化铜脱氢可在350~400度的反应温度下进行，

空速为200h-1。氢气的体积分数可从1%降至1x10-6。氧化铜吸收氢气后，需要使用含氧2%

~5%的惰性气体进行再生，以便重新使用。使用Pd-X分子筛时，可将氖气中微量的氢气和一

氧化碳的体积分数从11x10-6脱除到0.1x10-6，反应条件为常温下。

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

述，使用金属吸气剂（例如锆-铝-16）可以同时去除氮气和碳氧化合物以及烃类等杂质，去

除效果可以达到1x10-6体积分数。

由于氖含有氧、氮、一氧化碳、二氧化碳和甲烷等杂质，其沸点较低。因此，可以采用低温

吸附法一次性去除所有这些杂质。吸附温度为液氮温度，可选择细孔硅胶、氧化铝或分子筛

作为吸附剂，去除深度可达到1x10-6的体积分数。

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