氦气的纯化方法及纯化装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103523822103523822A(43)申请公布日2014.01.22(21)申请号201310167349.X(22)申请日2013.05.08(30)优先权数据2012-1483082012.07.02JP(71)申请人住友精化株式会社地址日本兵库县(72)发明人坂本纯一中谷光利(74)专利代理机构上海专利商标事务所有限公司31100代理人侯莉(51)Int.Cl.C01G23/00(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书12页说明书12页附图4页附图4页(54)发明名称氦气的纯化方法及纯化装置(57)摘要本发明利用低成本且紧凑的设备，无需很大的纯化能量就能有效且高效地减少氦气中的杂质含有率。氦气至少含有氢、一氧化碳、氮和氧作为杂质，最初含有的氧量比与最初含有的全部的氢和一氧化碳反应所需的化学计算量多。利用催化剂使最初含有的氢和一氧化碳与最初含有的氧反应。添加氢，该氢的量少于与由此残留在氦气中的全部的氧反应所需的化学计算量。接着，利用催化剂使残留在氦气中的氧与添加的氢反应。接着，通过脱水操作来减少氦气的水分含有率。然后，通过变压吸附法使残留在氦气中的至少是二氧化碳、氮和氧吸附于吸附剂。CN103523822ACN103528ACN103523822A权利要求书1/2页1.氦气的纯化方法，其特征在于，在纯化至少含有氢、一氧化碳、氮和氧作为杂质、最初含有的氧量比与最初含有的全部的氢和一氧化碳反应所需的化学计算量多的氦气时，包括：第一反应工序，该工序中，利用催化剂使所述氦气中最初含有的氢和一氧化碳与最初含有的氧反应；氢添加工序，该工序中，向所述氦气中添加氢，该氢的量少于与通过实施所述第一反应工序而残留在所述氦气中的全部的氧反应所需的化学计算量；第二反应工序，该工序中，利用催化剂使通过实施所述第一反应工序而残留在所述氦气中的氧与所述氢添加工序中添加的氢反应；脱水工序，该工序中，通过脱水操作来减少实施所述第二反应工序后的所述氦气的水分含有率；变压吸附工序，该工序中，通过变压吸附法使所述脱水操作后残留在所述氦气中的至少是二氧化碳、氮和氧吸附于吸附剂。2.如权利要求1所述的氦气的纯化方法，其特征在于，所述氢添加工序中添加的氢量是与通过实施所述第一反应工序而残留在所述氦气中的全部的氧反应所需的化学计算量的95％以上且少于100％。3.如权利要求1或2所述的氦气的纯化方法，其特征在于，通过在实施所述第二反应工序后将所述氦气冷却来实施所述脱水工序。4.如权利要求1或2所述的氦气的纯化方法，其特征在于，使用活性氧化铝、沸石类吸附剂和碳分子筛作为所述吸附剂，使二氧化碳吸附于活性氧化铝后，使氮吸附于沸石类吸附剂。5.如权利要求3所述的氦气的纯化方法，其特征在于，使用活性氧化铝、沸石类吸附剂和碳分子筛作为所述吸附剂，使二氧化碳吸附于活性氧化铝后，使氮吸附于沸石类吸附剂。6.如权利要求1或2所述的氦气的纯化方法，其特征在于，在所述变压吸附工序后包括变温吸附工序，该工序中，通过-10℃～-50℃下的变温吸附法使所述氦气中残留的氮和氧吸附于吸附剂。7.如权利要求3所述的氦气的纯化方法，其特征在于，在所述变压吸附工序后包括变温吸附工序，该工序中，通过-10℃～-50℃下的变温吸附法使所述氦气中残留的氮和氧吸附于吸附剂。8.如权利要求4所述的氦气的纯化方法，其特征在于，在所述变压吸附工序后包括变温吸附工序，该工序中，通过-10℃～-50℃下的变温吸附法使所述氦气中残留的氮和氧吸附于吸附剂。9.如权利要求5所述的氦气的纯化方法，其特征在于，在所述变压吸附工序后包括变温吸附工序，该工序中，通过-10℃～-50℃下的变温吸附法使所述氦气中残留的氮和氧吸附于吸附剂。10.氦气的纯化装置，其是纯化至少含有氢、一氧化碳、氮和氧作为杂质、最初含有的氧量比与最初含有的全部的氢和一氧化碳反应所需的化学计算量多的氦气的装置，其特征在于，包括：加热器，该加热器加热所述氦气；2CN103523822A权利要求书2/2页反应装置，该反应装置具有第一反应区域、第二反应区域、以及所述第一反应区域和所述第二反应区域的连接区域，所述第一反应区域填充有用于使氢和一氧化碳与氧反应的催化剂，所述第二反应区域填充有用于使氢与氧反应的催化剂；氢添加装置，该氢添加装置包括氢供给源、分析器和氢量调整器，所述分析器求出氦气的氧浓度，所述氢量调整器根据求得的氧浓度来调整从所述氢供给源供给的氢量；脱水装置；吸附装置，该吸附装置与所述脱水装置连接；所述反应装置设置有与所述加热器连接的气体导入口、与所述脱水装置连接的气体流出口、与所述分析器连接的气体抽出口、经由所述氢量调整器与所述氢供给源连接的氢添加