答:大規模集成電路,電視攝像管,激光通訊光導纖維以及分析測試等高科技領域,要求氧的純度達到99.995%,甚至要求氧的純度達到99.99999%。我國高純氧的國家標準規定:氧純度不低于99.999%,其中氬含量不大于2×10-6,氮含量不大于5×10-6,甲烷和二氧化碳的含量不大于1×10-6,水含量不大于2×10-6(全部為體積分數)。
高純度氧的用量不大,通常采用在大中型空分塔附設高純氧塔方法來制取。高純氧可以液氧為原料和氣氧為原料。
1)以液氧為原料。從主塔主冷中引出液氧,其液氧純度為99.5%~99.7%,其他為氮、氬、氪、氙及碳氫化合物。液氧為高純氧塔的回流液。塔底的冷凝蒸發器,以主塔的主冷凝蒸發器頂部所引出的中壓氮作熱源,從塔底的冷凝蒸發器的低壓側,可獲得高純氣氧或液氧,其含量可達到99.995%,再進入氧終端純化器,用分子篩吸附清除一氧化碳、甲烷、二氧化碳及其他微量雜質,獲得99.999%以上的高純氧氣產品,最后采用膜式壓縮機充入經過處理的鋼瓶。
2)以氣氧作原料。有兩種流程:一種流程是采用兩個附加高純氧塔。從主塔主冷引出的99.5%的氣氧,進入第一精餾塔的下部,塔頂設有冷凝器,以主塔來的液空作為冷源,將上升蒸氣冷凝,作為回流液。在塔頂引出氣體(已不含比氧沸點高的雜質)進入第二精餾塔的中部。第二精餾塔設上、下冷凝器。上部冷凝器以主冷為冷源;下部冷凝器以下塔富氧蒸氣作為冷凝液,通過精餾,去除比氧沸點低的氬、氮等雜質。塔頂引出廢氣,塔底獲得高純氣氧,最后經膜式壓縮機壓縮充瓶。
第二種流程是采用預凈化設備和一個高純氧塔。從主冷塔引出99.5%~99.6%的氣氧進入催化反應器,用常溫催化法清除碳氫化化合物。催化劑為鈀或鉑,反應溫度為450℃;如催化劑為銀_鋁,則反應溫度為550℃。反應后生成的二氧化碳和水,再用5A分子篩來清除。而后經熱交換器冷卻,進入純氧塔底部。塔頂冷凝器以外供液氮作為冷源。在塔底冷凝器中,將含有氦、氙、碳氫化合物的液氧排放;下冷凝器頂部引出氖、氦、氫等雜質;上冷凝器頂部排除含氮、氬的氣氧。在純氧塔偏底部塔板上引出高純度氣氧。
以液氧和以氣氧制取高純度氧的兩種方法對比可見:以液氧為原料制取高純氧的工藝流程簡單易行。另外,采用液氧制取99.999%高純氧時,只采用單臺高純塔,需另設置終端純化器。