[发明专利]一种高纯一氧化碳电子气体的制备纯化方法

说明书

本发明提供了一种高纯一氧化碳电子气体的制备及纯化方法，包括一以下操作步骤：反应前使用高纯一氧化碳产品气灌充全产线，除去内部杂质气体。除杂完成后，使含纳米催化剂的乙醛水溶液进入装备有紫外光发射器的盘管反应器，反应后的液体经气液分离器分离为粗品气和稀乙醛溶液，液体返回原料罐。粗品气经干燥塔脱除水分后进入低温精馏塔，塔底脱除甲烷，塔顶得到99.995％的高纯一氧化碳电子气体。本发明工艺路线成本低，经济效益高，光催化裂解反应在常温常压下进行，安全可控，易于大规模工业化生产。

技术领域

本发明涉及一氧化碳生产技术领域，具体涉及一种高纯一氧化碳电子气体的制备纯化方法。

背景技术

一氧化碳作为一种重要的有机化工原料，可用于制备如氨、光气以及醇、酸、酐、酯、醛、醚胺、烷烃和烯烃、各类均相反应催化剂、以及提取高纯镍等。高纯一氧化碳(99.995％)主要用于半导体领域8英寸以上芯片的刻蚀，在多晶态钻石膜的生产中，为化学气相沉积(CVD)工艺过程提供碳源，以及用于医药中间体、标准气配制、一氧化碳激光器、环境监测和科学研究等领域。

目前合成高纯一氧化碳主要包括甲酸甲酯分解、甲醇裂解和甲酸分解三种路线。罗仕忠等(罗仕忠，杨先贵，李顺芬，等.一种高纯一氧化碳的制备方法:CN1422803[P].)使用高比表面积碱性载体催化剂(ZnO、MgO、CaO)，担载LiF、NaF、KF等碱金属氟化物所制得的催化剂,通过催化甲酸甲酯在250～300℃进行脱羰反应而制备纯度＞99.5％的一氧化碳。日本MGC公司使用性能极好的Cu-Zr-Zn或Cu-Zr-Zn-Al催化剂(姚永纯.制备高纯一氧化碳的新方法[J].低温与特气,1999,(1):11-14.)将甲醇脱氢反应合成甲酸甲酯工艺与甲酸甲酯热分解反应制取一氧化碳工艺结合起来，产品一氧化碳纯度98％。此外，使用H-丝光沸石催化甲酸脱水反应，工艺过程简单，甲酸转化率高，一氧化碳的产品纯度也较高。

以上方法制备的一氧化碳纯度均较高，但仍达不到高纯一氧化碳电子气体(99.995％)的标准，需要结合吸附分离和络合吸收脱除甲烷、氢气和二氧化碳杂质气体；而且，甲酸甲酯和甲醇裂解的催化剂成本较高，H-丝光沸石催化的甲酸脱水路线具有一定的经济性，但是甲酸易在催化剂表层产生析碳反应，不易实现规模化生产。

因此，提高一氧化碳产品纯度、降低一氧化碳合成成本、缩短合成和纯化路线以及工业化规模生产是高纯一氧化碳电子气体制备及纯化研究亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种高纯一氧化碳电子气体的制备纯化方法，该方法在反应器中使用乙醛水溶液进行光催化裂解，产生甲烷和一氧化碳，后续通过低温精馏进行分离，整体合成及纯化路线不引入其他气体杂质。使用低成本纳米氧化铝或者氧化硅作催化剂，未完全反应的乙醛溶液循环进入反应器，并定时补充浓乙醛溶液。整体反应安全可控，成本低廉，极易规模化生产。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高纯一氧化碳电子气体的制备纯化方法，其特征在于，包括以下操作步骤：

S1、反应前除杂：在反应前使用高纯一氧化碳产品气灌充整条生产线；

S2、从原料罐中将含纳米催化剂的乙醛水溶液通入盘管反应器，盘管反应器内设置紫外光发射器，含纳米催化剂的乙醛水溶液在盘管反应器内在常温常压条件下进行光催化裂解反应，具体反应方程式为：

CH₃CHO＝CO+CH₄

S3、反应后的混合物经气液分离器分离为粗品气和稀乙醛溶液，稀乙醛溶液返回原料罐；

S4、粗品气经干燥塔除水后进入低温精馏塔，在低温精馏塔塔底脱除甲烷，从低温精馏塔得到高纯一氧化碳电子气体；

S5、原料罐通过闪蒸罐除去废水，定时补充浓乙醛溶液，维持原料罐中的乙醛溶液浓度。