气站充装高纯氩气及高纯氮气纯化工艺实施难点及解决措施

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高纯氮气氩气产品概述

高纯氮气氩气产品主要指纯度在99.999%或以上，氧气含量小于0.001%的氩气产品。常用的高纯氮气氩气产品纯度控制方法主要为常温吸附法、低温精馏法或者高温吸附法等。其中常温吸附法或者高温吸附法主要是依据常温或高温吸附分离机理，将低温液体储槽内液氮、液氩作为原料气。经过非蒸散性金属、分子筛吸附剂、非金属吸气剂，进行气体杂质分离的一种方法；而低温精馏法主要依据低温制冷精馏机理，依托现有空气分离装置，在精馏塔内实现分离的一种方法

        2.

高纯氮气氩气产品纯度控制工艺流程分析

        2.1

总体纯化工艺流程设计

根据高纯氮气氩气产品实际生产情况，由于空气分离设备在生产高纯氮气氩气产品时需要经过较长时间的运行状态，无法适用于间断生产模式。再加上空气分离设备在长时间运行中会存在部分氧、水杂质，无法保证高纯氮气氩气产品生产质量与国家标准相符。因此，可以选择常温吸附法作为高纯氮气氩气提纯工艺。基于常温吸附提纯的高纯氮气氩气产品总体纯化工艺流程主要为：首先利用低温液体储槽内液氮、液氩，经过非金属吸气剂、非蒸散性金属、分子筛吸附剂，吸

附液氮、液氩中多余杂质；其次，利用装置配置的真空泵，对装冲汇流排、气瓶、充装软管进行抽真空处理。并利用配套气瓶干燥装置，完全清除气瓶内多余水分；最后，利用隔膜式压缩机，将高纯氮气氩气产品压缩充瓶。

        2.2

关键单元纯化工艺流程确定

在基于常温吸附式提纯工艺的高纯氮气氩气产品生产过程中，清除液氮、液氩中杂质气体组分是非常重要的一个模块。该模块所用纯化设备主要包括电加热器、吸附塔、净化塔三个模块。其在实际运行过程中，主要通过吸附塔内分子筛吸附剂，吸附液氮、液氩中多余杂质，如乙炔、水分子、二氧化碳等。同时利用电加热器，加热净化塔内非蒸散性金属、非金属吸气剂，吸附液氮、液氩中杂质气体组分。如碳氢化合物、甲烷、氧、氢气等。

        3.

高纯氮气氩气产品纯度控制工艺实施难点及解决措施

        3.1

原料气系统管道及流量控制难度大

一方面，在液氮、液氩原料气系统运行过程中，虽然输入低温液氮、液氩储槽中原料纯度合格，但是在高纯氮气氩气产品纯化设备初次运行及间断运行期间，由于液氮、液氩管道内极易出现空气滞留，存在较大的高纯氮气氩气产品纯度下降风险。基于此，为保证液氮、液氩原料纯度，可对液氮、液氩纯化装置输送管道进行适当改进。即在手动进气阀前方增设一吹出阀门，在液氮、液氩原料流经输送管道前吹除多余杂质。如在高纯氮气氩气产品纯化装置间断运行阶段，可

以全部开启提纯装置手动进气阀及原料输气管。并关闭吹除阀，促使液氮、液氩原料输送管内原料进气压力超出0.35MPa。避免空气杂质气体渗入对高纯氮气氩气产品纯度的不利影响。

另一方面，在高纯氮气氩气产品生产过程中，由于缺乏完整的入口原料气体流量计、出口产品气体流量计及进气调节阀，导致阀门始终位于全部开启状态。这种情况下，极易初始高纯氮气氩气产品纯化设备参与纯化液氮、液氩原料超出设计流量，增加纯化设备负担，降低纯化效果。基于此，为避免液氮液氩原料输送管道进气阀门开度调节不当导致的纯度下降问题，可以高纯氮气氩气产品纯化装置在线氧分析仪数据变化幅度为依据，在液氮液氩原料输入管道增设调节阀。若该阀门位于全部开启状态，则可降低高纯氮气氩气产品纯化装置手动进气阀阀门开度。以保证高纯氮气氩气产品纯化装置内物质氧含量分析值在0.65*10-6

针对上述问题，可以高纯氮气氩气产品纯化装置在线氧分析仪中显示的数值为依据。以低温液氩液氮储槽压力为要点，将高纯氮气氩气产品纯化装置运行压力重新调整至0.38MPa。同时在控制高纯氮气氩气产品纯度一定的情况下，将高纯氮气氩气产品隔膜压缩机入口气体过滤器、管道进行重新拆卸清理，促使隔膜压缩机出口压力上升至15.0MPa（设计压力），增加杂质吸附时间，提高高纯氮气氩气产品纯度。

        4.总结

综上所述，基于高纯氮气氩气产品在气体生产市场中的突出优势，相关技术人员应以合格的高纯氮气氩气产品生产为目标，加强对高纯氮气氩气产品生产过程的控制。从隔膜压缩机及低温液氮液氩储槽操作控制、工作压力调整、吸附塔再生温度及时间精确控制、原料气系统优化改进等方面，对高纯氮气氩气产品生产纯度进行全方位控制，为高纯氮气氩气产品生产、销售开辟更大、更新的市场。