專(zhuān)利名稱(chēng)：一種一氧化氮?dú)怏w的純化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體純化方法，尤其是一種一氧化氮?dú)怏w的純化方法，使用該純化方法可以制備出純度達(dá)99. 9%的一氧化氮?dú)怏w。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有生產(chǎn)一氧化氮的方法有多種，美國(guó)專(zhuān)利US3663167指出利用氨氣在空氣中氧化制備，但此種方法所需的條件較高、難以實(shí)現(xiàn)；美國(guó)US5670127指出利用硝酸與二氧化硫反應(yīng)產(chǎn)生一氧化氮?dú)怏w，此方法的缺點(diǎn)在于雜質(zhì)(二氧化硫)的含量過(guò)多，清除比較麻煩。由于一氧化氮易于與氧氣結(jié)合發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化氮，同時(shí)一氧化氮在堿液存在或高溫時(shí)自身會(huì)緩慢發(fā)生歧化反應(yīng)生成二氧化氮和氧化亞氮，因此現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外有多項(xiàng)技術(shù)研究意在從一氧化氮?dú)怏w流中清除二氧化氮、氧化亞氮，中國(guó)專(zhuān)利號(hào)為98108604. 7指出由聚氨基葡糖配體與Pt、Pd、i^、Ni、Cu、Ag、ai等過(guò)度金屬或它們的鹽類(lèi)生成的絡(luò)合物作為NO氣體吸附劑，再通過(guò)加熱稀釋來(lái)得到濃度> 95%的一氧化氮，可是一氧化氮純度太低不能用于高端需求。另有一些使用吸附劑從一氧化氮?dú)怏w流中清除二氧化氮雜質(zhì)的報(bào)道，如 US2568396和US41495858指出使用活性焦炭或活性木炭，但這些吸附劑共有的缺點(diǎn)就是易于促進(jìn)一氧化氮?dú)怏w發(fā)生歧化反應(yīng)，導(dǎo)致二氧化氮和氧化亞氮雜質(zhì)含量增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種可有效地提高一氧化氮的純度，降低能耗，可以有效地阻止一氧化氮發(fā)生歧化反應(yīng)的一氧化氮?dú)怏w的純化方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種一氧化氮?dú)怏w的純化方法，包括用稀硫酸分解亞硝酸鈉、堿液吸收、氣液分離、干燥分離得到氣體，經(jīng)干燥的氣體通過(guò)5A-13X分子混合分子篩吸附區(qū)，將吸附處理后的一氧化氮?dú)怏w導(dǎo)入包括冷凝器的精餾塔對(duì)一氧化氮進(jìn)行精餾處理， 精餾過(guò)程中的回流比是0.2，收集經(jīng)精餾處理后的氣體。優(yōu)選的是，所述5A-13X分子混合分子篩由5A分子篩與13X分子篩按照質(zhì)量比 1 1混合組成。優(yōu)選的是，所述冷凝器位于精餾塔的中部，冷凝器的工作溫度為-90 _88°C。優(yōu)選的是，所述精餾過(guò)程中精餾塔中部的溫度為-140°C -130°C，精餾塔頂部的溫度為-145 _152°C，精餾塔內(nèi)的工作壓力是表壓0. 05 0. IMPa0優(yōu)選的是，所述收集經(jīng)精餾處理后的氣體是冷凍收集，冷凍收集的冷媒是液氮。本發(fā)明的有益效果是可以在純化一氧化氮的過(guò)程中有效地利用熱源和冷源，精簡(jiǎn)了精餾設(shè)備復(fù)雜的工藝流程。達(dá)到應(yīng)有的效果，氣體純度在99. 9%以上。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合

本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。以下為本發(fā)明工藝涉及的化學(xué)反應(yīng)式H2S04+2NaN02 = Na2S04+2HN02 (不穩(wěn)定分解)2hn02 = no2 +no +h2o3ν02+η20 = ν0+2ην03HN03+NaN02 = NaN03+HN02以上化學(xué)式的綜合反應(yīng)式為h2s04+3NaN02 = Na2S04+NaN03+2N0 丨 +h2o本發(fā)明的主要雜質(zhì)有h20、n0cl、c02、s02、n2、n0dpn20。一氧化氮?dú)怏w的純化方法，如圖1所示，包括如下步驟1.向no反應(yīng)生成裝置中投入亞硝酸鈉與稀硫酸物料，制備出純度為95 99%的一氧化氮?dú)怏w，將no氣體依次通過(guò)堿液洗滌裝置、氣液分離裝置、干燥裝置、5a-13x混合分子篩吸附器，為了保持整個(gè)系統(tǒng)的表壓在0. 1 0. 2mpa范圍內(nèi)，需要使部分no氣體進(jìn)入精餾塔；2.打開(kāi)精餾塔的液氮控制閥門(mén)，讓-196°c的液氮經(jīng)精餾塔的熱交換器進(jìn)入精餾塔，液氮的冷量通過(guò)熱交換使精餾塔塔中的no氣體逐步降低溫度而液化，液化后的no液體從精餾塔的頂端下降，控制精餾塔塔頂溫度在-145 -152°c范圍內(nèi)。3.液氮經(jīng)精餾塔的熱交換器吸熱后，汽化為低溫氮?dú)?，氮?dú)馔ㄟ^(guò)管道將剩余的冷量傳遞給5a-13x混合分子篩，所述管道從5a-13x混合分子篩吸附器的內(nèi)部穿過(guò)。5a-13x 混合分子篩可部分吸附co2、h2o, no2、so2、nocun2o, n2等雜質(zhì)。4.伴隨著化學(xué)反應(yīng)的不斷進(jìn)行生成的no氣體也不斷導(dǎo)入位于精餾塔內(nèi)中下部的冷凝器，對(duì)no氣體進(jìn)行預(yù)冷凝分離，冷凝器的溫度控制在-90 -88°c范圍內(nèi)，由于塔頂液態(tài)no的下降和氣態(tài)no在精餾塔的中部相互結(jié)合而發(fā)生氣液熱交換，從而促使no氣體上升，n2o, no2等高沸點(diǎn)(相對(duì)no而言)雜質(zhì)的液化而下降至塔釜。5.上升至塔頂?shù)膎o氣體中如果存在有含量大于iooprii的隊(duì)0氣體雜質(zhì)時(shí)，可通過(guò)調(diào)節(jié)精餾塔上部的回流閥，控制回流比為1/5，使部分液態(tài)no直接下流到精餾塔中部，低溫液態(tài)no與上升的氣態(tài)no進(jìn)行進(jìn)一步的熱交換，可提高上升至塔頂?shù)臍鈶B(tài)no的純度，餾塔塔內(nèi)的工作壓力是表壓0. 05 0. IMPa,精餾塔中部溫度保持在_140°c _130°c范圍內(nèi)。6.將塔頂?shù)膎o氣體通過(guò)液氮冷凍回收到鋁制氣瓶中(鋁合金耐低溫抗高壓)，在液氮溫區(qū)no被凍結(jié)成固體，通過(guò)抽真空可進(jìn)一步去除部分雜質(zhì)，低溫回收的固體no通過(guò)吸收熱量直接汽化充裝氣瓶，no氣體純化處理后其中的雜質(zhì)的含量范圍為=h2o < ippm, co2 < ioppm, n2 < 50ppm, n2o < 50ppm, no2 < iooppm, nocl < ippm, so2 < ippm, no 氣體的純度為達(dá)到99. 9%以上。實(shí)施例1用濃度為30 %的20. okg稀硫酸分解9. okg的亞硝酸鈉和2. okg水的混合物生成 no氣體，no氣體經(jīng)堿液吸收、氣液分離、干燥分離得到氣體，經(jīng)干燥的氣體通過(guò)5a-13x分子混合分子篩吸附區(qū)，將吸附處理后的一氧化氮?dú)怏w導(dǎo)入包括工作溫度為-90 -88°c的冷凝器的精餾塔對(duì)一氧化氮進(jìn)行精餾處理，精餾過(guò)程中的回流比是0.2，收集經(jīng)精餾處理后的氣體。本實(shí)施例中氣體處理后，通過(guò)水分儀分析水分含量在lPPm，CO2通過(guò)色譜儀分析含量在IOPPm左右，通過(guò)比色法分析在IOOPPm以下，N2O的含量在50PPm以下，N2的含量在50PPm以下，和NOCl的含量均在IPRn以下。實(shí)施例2用濃度為35 %的17. Okg稀硫酸分解9. Okg的亞硝酸鈉和3. Okg水的混合物生成 NO氣體，NO氣體經(jīng)堿液吸收、氣液分離、干燥分離得到氣體，經(jīng)干燥的氣體通過(guò)5A-13X分子混合分子篩吸附區(qū)，將吸附處理后的一氧化氮?dú)怏w導(dǎo)入包括工作溫度為-90 -88°C的冷凝器的精餾塔對(duì)一氧化氮進(jìn)行精餾處理，精餾過(guò)程中的回流比是0.2，收集經(jīng)精餾處理后的氣體。本實(shí)施例中氣體處理后，通過(guò)水分儀分析水分含量在lPPm，CO2通過(guò)色譜儀分析含量在IOPPm左右，通過(guò)比色法分析在IOOPPm以下，N2O的含量在50PPm以下，N2的含量在50PPm以下，和NOCl的含量均在IPRn以下。實(shí)施例3用濃度為40 %的150kg稀硫酸分解90kg的亞硝酸鈉和30kg水的混合物生成NO 氣體，NO氣體經(jīng)堿液吸收、氣液分離、干燥分離得到氣體，經(jīng)干燥的氣體通過(guò)5A-13X分子混合分子篩吸附區(qū)，將吸附處理后的一氧化氮?dú)怏w導(dǎo)入包括工作溫度為-90 -88°C的冷凝器的精餾塔對(duì)一氧化氮進(jìn)行精餾處理，精餾過(guò)程中的回流比是0.2，收集經(jīng)精餾處理后的氣體。本實(shí)施例中氣體處理后，通過(guò)水分儀分析水分含量在lPPm，CO2通過(guò)色譜儀分析含量在IOPPm左右，通過(guò)比色法分析在IOOPPm以下，N2O的含量在50PPm以下，N2的含量在50PPm以下，和NOCl的含量均在IPRn以下。實(shí)施例4用濃度為45 %的1330kg稀硫酸分解900kg的亞硝酸鈉和300kg水的混合物生成 NO氣體，NO氣體經(jīng)堿液吸收、氣液分離、干燥分離得到氣體，經(jīng)干燥的氣體通過(guò)5A-13X分子混合分子篩吸附區(qū)，將吸附處理后的一氧化氮?dú)怏w導(dǎo)入包括工作溫度為-90 -88°C的冷凝器的精餾塔對(duì)一氧化氮進(jìn)行精餾處理，精餾過(guò)程中的回流比是0.2，收集經(jīng)精餾處理后的氣體。本實(shí)施例中氣體處理后，通過(guò)水分儀分析水分含量在lPPm，CO2通過(guò)色譜儀分析含量在IOPPm左右，通過(guò)比色法分析在IOOPPm以下，N2O的含量在50PPm以下，N2的含量在50PPm以下，和NOCl的含量均在IPRn以下。實(shí)施例5用濃度為40 %的190kg稀硫酸分解114kg亞硝酸鈉和38kg水的混合物生成NO 氣體，NO氣體經(jīng)堿液吸收、氣液分離、干燥分離得到氣體，經(jīng)干燥的氣體通過(guò)5A-13X分子混合分子篩吸附區(qū)，將吸附處理后的一氧化氮?dú)怏w導(dǎo)入包括工作溫度為-90 -88°C的冷凝器的精餾塔對(duì)一氧化氮進(jìn)行精餾處理，精餾過(guò)程中的回流比是0.2，收集經(jīng)精餾處理后的氣體。本實(shí)施例中氣體處理后，通過(guò)水分儀分析水分含量在lPPm，CO2通過(guò)色譜儀分析含量在IOPPm左右，通過(guò)比色法分析在IOOPPm以下，N2O的含量在50PPm以下，N2的含量在50PPm以下，和NOCl的含量均在IPRn以下。
權(quán)利要求
1.一種一氧化氮?dú)怏w的純化方法，包括用稀硫酸分解亞硝酸鈉、堿液吸收、氣液分離、 干燥分離得到氣體，其特征是經(jīng)干燥的氣體通過(guò)5A-13X分子混合分子篩吸附區(qū)，將吸附處理后的一氧化氮?dú)怏w導(dǎo)入包括冷凝器的精餾塔對(duì)一氧化氮進(jìn)行精餾處理，精餾過(guò)程中的回流比是0. 2，收集經(jīng)精餾處理后的氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一氧化氮?dú)怏w的純化方法，其特征是所述5A-13X分子混合分子篩由5A分子篩與13X分子篩按照質(zhì)量比1 1混合組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一氧化氮?dú)怏w的純化方法，其特征是所述冷凝器位于精餾塔的中部，冷凝器的工作溫度為-90 -88°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一氧化氮?dú)怏w的純化方法，其特征是所述精餾過(guò)程中精餾塔中部的溫度為_(kāi)140°C _130°C，精餾塔頂部的溫度為-145 _152°C，精餾塔內(nèi)的工作壓力是表壓0. 05 0. IMPa0
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一氧化氮?dú)怏w的純化方法，其特征是所述收集經(jīng)精餾處理后的氣體是冷凍收集，冷凍收集的冷媒是液氮。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種一氧化氮?dú)怏w的純化方法，包括用稀硫酸分解亞硝酸鈉、堿液吸收、氣液分離、干燥分離得到氣體，經(jīng)干燥的氣體通過(guò)5A-13X分子混合分子篩吸附區(qū)，將吸附處理后的一氧化氮?dú)怏w導(dǎo)入包括冷凝器的精餾塔對(duì)一氧化氮進(jìn)行精餾處理，精餾過(guò)程中的回流比是0.2，收集經(jīng)精餾處理后的氣體。本發(fā)明的有益效果是可以在純化一氧化氮的過(guò)程中有效地利用熱源和冷源，精簡(jiǎn)了精餾設(shè)備復(fù)雜的工藝流程。達(dá)到應(yīng)有的效果，氣體純度在99.9％以上。
文檔編號(hào)C01B21/24GK102556987SQ20101061454
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者夏致遠(yuǎn), 石平湘, 茹高藝, 郭海峰 申請(qǐng)人:佛山市華特氣體有限公司, 廣東華南特種氣體研究所有限公司