DE68902707T2

DE68902707T2 - Reiniger von inerten gasen, besonders geeignet fuer die produktion von grossen mengen stickstoff ohne benutzung von wasserstoff oder sonstigen reduzierenden gasen.

Info

Publication number: DE68902707T2
Application number: DE8989111001T
Authority: DE
Inventors: William Thomas Kleinberg; Robert Michael Thorogood
Original assignee: Air Products and Chemicals Inc
Current assignee: Air Products and Chemicals Inc
Priority date: 1988-06-24
Filing date: 1989-06-16
Publication date: 1993-04-08
Anticipated expiration: 2009-06-17
Also published as: KR900000112A; ES2034511T3; CA1312449C; DE68902707D1; EP0350656A2; EP0350656B1; US4869883A; KR910003124B1; EP0350656A3; JPH0248406A

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reinigung von Stickstoff, der in einer Anlage zur Luftrennung erzeugt wurde, um Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Sauerstoff, Kohlendioxid und Wasser zu entfernen.

Hintergrund dieser Erfindung

Zur Entfernung von Verunreinigungen (entweder einzelne oder kombinierte Verunreinigungen) aus einem Inertgas ist eine Anzahl von Verfahren bekannt, dazu gehören die folgenden:
Das erste Verfahren verwendet Metall-"Fangstoffe", die typischerweise aus Mischungen von Zirconium, Aluminium, Eisen und Vanadium zusammengesetzt sind, um die Verunreinigungen durch Reaktion oder Chemisorption aus dem Inertgas zu entfernen. Ein wichtiger Nachteil dieses Verfahrens besteht in der Notwendigkeit, bei einer hohen Temperatur (400ºC) zu arbeiten, wobei die Temperaturen für die anfängliche Aktivierung sogar noch höher sind (500-700ºC). Außerdem weisen diese Materialien eine begrenzte Kapazität auf und können nur eine kurze Zeit lang regeneriert und wiederverwendet werden, ehe ihre Effektivität verlorengeht.
Das zweite Verfahren verwendet einen Katalysator der Platingruppe (z. B. Platin oder Palladium), um Sauerstoff durch Reaktion mit zugesetztem Wasserstoff bei Temperaturen von Umgebungstemperatur bis 300ºC aus dem Inertgas zu entfernen; dieses zweite Verfahren ist in US-Patent Nr. 3,535,074 beschrieben. In dieser speziellen Beschreibung wird ein zweites Absorptionsmittelbett, das Kupfer oder Nickel verwendet, für die Entfernung vorübergehender hoher Konzentrationen von Sauerstoff verwendet. Der zugesetzte Wasserstoff wird Destillation des Produktes entfernt.
Das dritte Verfahren verwendet reduziertes Kupfer oder Nickel enthaltende Betten bei Temperaturen von Umgebungstemperatur bis 250ºC, um Sauerstoff zu entfernen. Diese Betten werden durch Reduktion mit einem Wasserstoff enthaltenden Strom aus dem oxidierten Zustand regeneriert.
In der Technik wurden zwei Verfahren für die Entfernung kombinierter Verunreinigungen von Sauerstoff, Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserstoff beschrieben.
Das erste dieser beiden Verfahren ist in US-Patent Nr. 4,579,723 beschrieben, bei dem ein handelsübliches Katalysatormaterial (z. B. Engelhard Deoxo A, das Cr und Pt enthält) verwendet wird, damit Kohlenmonoxid und Wasserstoff bei Umgebungstemperatur mit Sauerstoff reagieren, wobei Kohlendioxid und Wasser gebildet wird. In einem zweiten Bett, das ein Fangstoff-Material (z. B. Dow Q1) enthält, das für die Entfernung von Sauerstoff und Kohlendioxid effektiv ist, werden der restliche Sauerstoff und das restliche Kohlendioxid entfernt. Das Wasser wird durch Adsorption in einem oder beiden Betten entfernt. Zur Aufrechterhaltung der Effektivität ist die Regenerierung der Betten mit einem Wasserstoff enthaltenden Strom bei etwa 200ºC erforderlich.
Beim zweiten dieser Verfahren wird ein Nickel enthaltendes Bett verwendet, um bei Umgebungstemperatur gleichzeitig Sauerstoff, Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Wasser und Kohlendioxid aus einem Inertgas zu entfernen. Dieses Verfahren ist in US-Patent Nr. 4,713,224 beschrieben. Das Nickel enthaltende Bett wird anschließend mit einem Wasserstoff enthaltenden Strom regeneriert.
Bei all den oben genannten Verfahren ist es erforderlich, daß diesem Verfahren Wasserstoff zugesetzt wird, entweder um die Verunreinigung primär zu entfernen oder für die Regenerierung. Diese Zugabe von Wasserstoff trägt zu den Kosten der Wasserstoffbeschickung und der bereitzustellenden Ausrüstung bei, um eine sichere Handhabung des Wasserstoffs zu gewährleisten.
Andere in der Technik bekannte Verfahren sind in US-Patenten Nr. 3,061,403, 3,682,585 und 4,459,270 und im australischen Patent Nr. 16826/53 beschrieben.

Zusammenfassung dieser Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist ein Verfahren zur Reinigung eines umfangreichen Inertgasstroms, wobei dieser umfangreiche Inertgasstrom Verunreinigungen aus Sauerstoff, Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthält, und worin die molare Konzentration der Verunreinigungen aus Kohlenmonoxid plus Wasserstoff auf der Basis des Zeitmittels das Zweifache der molaren Konzentration der Sauerstoffverunreinigung übersteigt. Dieses Verfahren umfaßt die drei aufeinanderfolgenden Schritte:
(a) Reaktion des im umfangreichen Inertgasstrom vorhandenen Sauerstoffs mit dem im umfangreichen Inertgasstrom vorhandenen Kohlenmonoxid und Wasserstoff in Gegenwart eines Katalysators, der reduziertes Kupfer enthält, bei einer Temperatur von 150º bis 250ºC, um Kohlendioxid und Wasser zu bilden;
(b) Reaktion des unreagierten Kohlenmonoxids und Wasserstoffs vom Schritt (a) mit der Sauerstoffkomponente des Kupferoxid enthaltenden Katalysators bei einer Temperatur von 150º bis 250ºC, um Kohlendioxid, Wasser und reduziertes Kupfer zu bilden; und
(c) Entfernung des Wassers und des Kohlendioxids durch Adsorption auf einem Adsorptionsmittel, vorzugsweise auf einem Molekularsieb-Adsorptionsmittel.
Das sich während des Schritts (b) bildende reduzierte Kupfer wird diskontinuierlich mit einem sauerstoffhaltigen Strom bei einer Temperatur im Bereich zwischen etwa 50º und etwa 150ºC zu Kupferoxid reoxidiert. Das Adsorptionsmittel vom Schritt (c) wird in Intervallen mit einem Teil des gereinigten umfangreichen Inertgasstroms bei Temperaturen von etwa 150º bis etwa 250ºC regeneriert.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die einzige Figur ist eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die Herstellung von Halbleitern in der Elektronikindustrie umfaßt viele Verfahrensschritte, bei denen diese Materialien inerten Verfahrensgasen (insbesondere Stickstoff) ausgesetzt werden. In diesen Inertgasen enthaltene Verunreinigungen reagieren mit der Oberfläche des Halbleiters und erzeugen unerwünschte Eigenschaften. Dies stellt bei der Herstellung weiterentwickelter Halbleitervorrichtungen mit kennzeichnenden sehr geringen Größen, hoher Dichte der Einheit und umfangreicheren Größen der Chips ein besonderes Problem dar. Es ist folglich erforderlich, Inertgase mit minimalen Verunreinigungswerten herzustellen (vorzugsweise unter 10 vppb (Volumenteile pro Billion)).
Im Falle von Stickstoff sind große Gasmengen erforderlich; viele Anlagen verwenden bis zu 2830 Std.m³/h (100000 scfh). Aufgrund dieser großen Mengen besteht die bevorzugte Art und Weise der Herstellung dieses umfangreichen Gases in der Tieftemperatur-Luftrennung, die zu einem Produkt führt, das Verunreinigungen aus Sauerstoff, Wasserstoff und Kohlenmonoxid in Konzentrationen von ppm (Teilen pro Million) enthält, wobei die Summe der Verunreinigungen aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid die des Sauerstoffs deutlich übersteigt, wodurch sich das Problem ergibt, diese Verunreinigungen wirksam und sicher zu entfernen.
Die vorliegende Erfindung stellt ein verbessertes Verfahren zur Reinigung eines umfangreichen Qualitäts-Inertgases (Stickstoff) mit Werten der Verunreinigung von bis zu 30 vppm an Kohlenmonoxid plus Wasserstoff plus Sauerstoff dar, wobei der Gehalt an Kohlenmonoxid plus Wasserstoff das Zweifache des Sauerstoffgehalts übersteigt. Das resultierende Produkt des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält weniger als 0,1 vppm von jeder Verunreinigung in Form von Sauerstoff, Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Kohlendioxid und Wasser.
Das Verfahren umfaßt drei aufeinanderfolgende Reinigungsstufen. Die erste Stufe verwendet einen Katalysator, der reduziertes Kupfer enthält, bei einer Temperatur von 150º bis 250ºC, damit Sauerstoff mit Kohlenmonoxid und/oder Wasserstoff zu Kohlendioxid und/oder Wasser reagiert. Dieser Kupferkatalysator wird durch den Überschuß der reduzierenden Gasverunreinigungen im Inertgas (und zwar Kohlenmonoxid und Wasserstoff) kontinuierlich in einem reduzierten Zustand gehalten. Die zweite Stufe ist ein Kupferoxid enthaltendes Bett, das ebenfalls bei 150º bis 250ºC betrieben wird, in dem der restliche Wasserstoff und das restliche Kohlenmonoxid zu Wasser und Kohlendioxid umgewandelt werden, indem sie mit der Sauerstoffkomponente des Kupferoxidkatalysators reagieren, wodurch reduziertes Kupfer erzeugt wird. Dieses Bett wird in Intervallen bei 50º bis 150ºC reoxidiert, wobei der sauerstoffhaltige Strom verwendet wird. Die dritte Stufe ist ein Adsorptionsmittelbett, das vorzugsweise in Molekularsieb für die Adsorption von Wasser und Kohlendioxid enthält. Dieses Adsorptionsmittelbett wird bei Umgebungsbedingungen betrieben. Dieses Molekularsiebbett wird bei Temperaturen von 150º bis 250ºC in Intervallen mit einem Teil des Stickstoffproduktstroms regeneriert.
Die Durchführung dieses Verfahrens wird am besten unter Bezugnahme auf die einzige Zeichnung beschrieben. Wie es in dieser Figur gezeigt ist, wird von der Lufttrennungsanlage 1 Inertgas (Stickstoff) in Form eines umfangreichen Gases erzeugt und durch die Leitung 2 mit einem Druck von 100 bis 1700 kPa (15 bis 250 psia), typischerweise 900 kPa (130 psia) entfernt. Dieses umfangreiche Inertgas in der Leitung 2 enthält zusätzlich zu anderen Spuren von Inertgasen, wie Argon, Helium und Neon, typischerweise von etwa 0,2 bis 2 vppm Sauerstoff, etwa 0,2 bis 2 vppm Kohlenmonoxid und etwa 0,2 bis 2 vppm Wasserstoff. Dieser umfangreiche Stickstoff wird nahezu bei Umgebungstemperatur durch die Leitung 2 zum Wärmeaustauscher 3 geleitet, worin er auf etwa 150ºC erwärmt wird, anschließend strömt er durch die Leitung 4 zur Heizvorrichtung 5, worin er auf etwa 175ºC erwärmt wird. Das erwärmte Inertgas wird dann durch die Leitung 6 zum Desoxidator-Gefäß 10 geleitet. Das Desoxidator-Gefäß 10 enthält den reduzierten Kupferkatalysator, der die Reaktion des Sauerstoffs mit Wasserstoff und/oder Kohlenmonoxid bewirkt, um Wasser und Kohlendioxid zu bilden. Während zeitweiliger Perioden dieses Verfahrens, bei denen unzureichend Wasserstoff oder Kohlenmonoxid vorhanden sind, um vollständig mit dem Sauerstoff zu reagieren, wird der restliche Sauerstoff durch Reaktion mit dem reduzierten Kupferkatalysator entfernt, um Kupferoxid zu bilden. Der durchschnittliche molare Überschuß an Wasserstoff und Kohlenmonoxid gegenüber Sauerstoff im umfangreichen Inertgas sichert eine kontinuierliche Reduktion des Kupferoxids, das zu Kupfer umgewandelt wird. Es besteht folglich kein Bedarf, dieses Bett zu regenerieren.
Das Gas vom Desoxidator 10, das nun Verunreinigungen in Form von Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasser enthält, wird über die Leitung 11 durch das Absperrventil 17 und durch die Leitung 19 zum Oxidationsmittelgefäß 20 geleitet. Dieses Oxidationsmittelgefäß 20 ist eines von einem Paar Oxidationsmittelgefäßen (mit dem Gefäß 21), die in einem Zyklus von einigen Tagen nacheinander betrieben werden. Das Oxidationsmittelgefäß 20 (oder alternativ 21) enthält den Kupferoxidkatalysator (z. B. BASF-Katalysator R3-11), der jegliche restliche Verunreinigungen aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid vollkommen zu Wasser und Kohlendioxid oxidiert.
Das heiße Gas vom Oxidationsmittelgefäß 20, das arm an Sauerstoff, Kohlenmonoxid und Wasserstoff ist, wird über die Leitung 22 durch das Absperrventil 24 und anschließend durch die Leitung 25 zum Wärmeaustauscher 3 abgeleitet, worin es mit der umfangreichen Stickstoffgasbeschickung zum Reinigungsverfahren auf nahezu die Umgebungstemperatur abgekühlt wird. Das abgekühlte Gas, das Verunreinigungen aus Wasser und Kohlendioxid enthält, wird dann durch die Leitung 37 über das Absperrventil 38 und anschließend durch die Leitung 39 zum Adsorptionsmittelbett 41 geleitet, worin Wasser und Kohlendioxid durch Adsorption auf z. B. dem Molekularsieb vom Typ 13x entfernt werden. Das Adsorptionsmittelbett 41 bildet eins von einem Gefäßpaar (mit dem Gefäß 42), die in einer Zykluszeit von 12 bis 48 h nacheinander betrieben werden.
Vom Auslaß des Gefäßes 41 wird nacheinander durch die Leitung 43, das Absperrventil 45, die Leitung 46 und die Produktleitung 60 das gereinigte Inertgasprodukt gewonnen.
Ein Teil des Gasproduktes, von etwa 5 bis 10%, wird von der Leitung 46 durch die Leitung 47 als Regenerierungsgas abgezogen, es wird der elektrischen Heizvorrichtung 57 zugeführt, worin es auf etwa 230ºC erwärmt wird, und der Druck wird im Ventil 48 auf einen Druck verringert, der gerade ausreichend ist, um die Gasströmung durch das Adsorptionsmittelgefäß 42 zu vollziehen. Dieses erwärmte Gas mit geringem Druck wird durch die Leitung 49, durch das Absperrventil 50 und durch die Leitung 52 zum Adsorptionsmittelgefäß 42 geschickt, worin der kombinierte Effekt aus Wärme und reduziertem Druck ausgenutzt wird, um Kohlendioxid und Wasser vom Adsorptionsmittel zu desorbieren. Das Regenierungsgas wird durch die Leitung 53, das Absperrventil 54 und die Leitung 56 in die Atmosphäre abgegeben. Nachdem ausreichend Zeit vergangen ist, damit das Adsorptionsmittel erwärmt ist und Kohlendioxid und Wasser abgegeben sind, wird die elektrische Heizvorrichtung 57 abgeschaltet und die Gasströmung kühlt weiterhin das Gefäß 42 und das Adsorptionsmittel, das für den nächsten Adsorptionszyklus vorbereitet wird. Die Folge des Betriebs der Gefäße 41 und 42 wird geregelt, indem die Absperrventile 38, 40, 44, 45, 50, 51, 54 und 55 und die elektrische Heizvorrichtung 57 durch eine automatische Zeitsteuerung betätigt werden.
Die Regenerierung des Oxidationsmittels in den Gefäßen 20 und 21 wird in ähnlicher Weise wie beim Adsorptionsmittel, jedoch mit Zusatz von Sauerstoff durchgeführt. Ein Teil des das Gefäß 20 durch die Leitung 25 verlassenden heißen Gases, etwa 5%, wird durch die Leitung 26 entnommen, und sein Druck wird im Ventil 27 auf einen ausreichenden Druck verringert, damit das Regenerierungsgas durch das Gefäß 21 gedrückt und in die Atmosphäre abgegeben wird. Eine Strömung von reiner wasserfreier bzw. trockener Luft wird in dem Verhältnis zur Stickstoffströmung zugegeben, um eine Mischungskonzentration von etwa 1% Sauerstoff in Stickstoff zu erzeugen. Diese Mischung wird mit einer Temperatur von etwa 120ºC durch die Leitung 29, das Absperrventil 30 und die Leitung 32 zum Gefäß 21 geleitet, worin sie für die erneute Oxidation des teilweise reduzierten Kupferoxidkatalysators verwendet wird. Nachdem der Katalysator reoxidiert wurde, wird die Luftströmung abgeschaltet und das Gefäß mit gereinigtem Stickstoff gespült. Das Regenerierungsgas wird vom Gefäß 21 durch die Leitung 33, das Absperrventil 34 und die Leitung 36 in die Atmosphäre abgegeben. Die Folge des Betriebs der Gefäße 20 und 21 zur Oxidation und Regenerierung wird geregelt, indem die Absperrventile 17, 18, 23, 24, 30, 31, 34 und 35 durch eine Zykluszeitsteuerung oder durch manuelles Schalten der Ventilpositionen betätigt werden.
Um die Leistungsfähigkeit der vorliegenden Erfindung zu demonstrieren, wurde das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung einer Stickstoffbeschickung mit variierendem Gehalt an Verunreinigungen durchgeführt. Diese Versuche wurden so gestaltet, daß die Leistung der verschiedenen Stufen des Systems gemessen werden konnte. Alle Messungen wurden mit einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit von 565 Std.m³/h (20000 scfh) vorgenommen.

Beispiel 1

Leistung des Desoxidators und des Oxidationsmittelgefäßes bei einem umfangreichen Gas mit typischer Reinheit Verunreinigung Zusammensetzung der Beschickung Zusammensetzung des Produktes Sauerstoff: vppm Wasserstoff: vppm Kohlenmonoxid: vppm Inertstoffe*Geschätzte Empfindlichkeit des Analysegerätes 0,02 vppm **Grenzempfindlichkeit des Analysegerätes

Beispiel 2

Leistung des Desoxidators und des Oxidationsmittelgefäßes bei einer inerten Beschickung mit geringer Wasserstoff-/hoher Kohlenmonoxid-Verunreinigung Verunreinigung Zusammensetzung der Beschickung Zusammensetzung des Produktes Sauerstoff: vppm Wasserstoff: vppm Kohlenmonoxid: vppm Inertstoffe **Grenzempfindlichkeit des Analysegerätes

Beispiel 3

Leistung des Desoxidators und des Oxidationsmittelgefäßes bei einer inerten Beschickung mit zeitweilig hoher Sauerstoff-/geringer Wasserstoff-Verunreinigung Verunreinigung Zusammensetzung der Beschickung Zusammensetzung des Produktes Sauerstoff: vppm Wasserstoff: vppm Kohlenmonoxid: vppm Inertstoffe **Grenzempfindlichkeit des Analysegerätes
Diese Beispiele zeigen die Leistungsfähigkeit dieses Verfahrens, bei normalerweise zu erwartenden Bedingungen des Wasserstoffs im Beschickungsgas, als auch bei geringen Wasserstoffkonzentrationen, wobei Kohlenmonoxid als überschüssiges Reduktionsgas vorhanden ist, und bei zeitweiligen Bedingungen mit einem Sauerstoffüberschuß zu arbeiten.

Beispiel 4

Nachdem einige Monate mit einer umfangreichen Gasbeschickung mit einer normalen Verfahrenszusammensetzung (und zwar Beispiel 1) und einer umfangreicheren und empfindlichen analytischen Ausrüstung gearbeitet wurde, wurde in einem anschließenden Versuch stromabwärts des Adsorptionsmittelsystems ein reines Inertgasprodukt der folgenden Zusammensetzung gemessen: Verunreinigung Gehalt des Produktes Typ des Analysegerätes Sauerstoff: vppb Wasserstoff: vppb Kohlenmonoxid: vppb Kohlendioxid: vppb Wasser: vppb Inertstoffe Analysegerät "Teledyne 356 02" Analyt. Spurendetektor für Reduktionsgas Gaschromatograph von Hewlett Packard mit Flammenionisationsdetektor "Ondyne"-Kapazitanz-Zelle von Endress + Hauser ** Grenzempfindlichkeit des Analysegerätes
Diese Ergebnisse zeigen die Fähigkeit der Reinigungsvorrichtung, Stickstoff mit ultrareiner Qualität zu erhaltn, um die dringlichsten Anforderungen der Halbleiterindustrie zu erfüllen.
Wie es ersichtlich ist, löst dieses Verfahren das Problem der ökonomischen und sicheren Reinigung eines umfangreichen Inertgases durch Anwendung eines Dreistufensystems zur Entfernung der Verunreinigungen, bei dem weder Wasserstoff noch ein anderes reduzierendes Gas zugesetzt wird. In der ersten Stufe wird der natürliche Überschuß an Wasserstoff und Kohlenmonoxid, der im umfangreichen Stickstoffgas zu finden ist, das von der Tieftemperatur-Luftrennung erzeugt wird, für die Reaktion des Sauerstoffs zu Wasser und Kohlendioxid und für die Aufrechterhaltung der reduzierenden Atmosphäre über dem reduzierten Kupferkatalysator verwendet. In der zweiten Stufe wird ein Oxidationsmittelbett des Kupferoxidkatalysators verwendet, um den restlichen Wasserstoff und das restliche Kohlenmonoxid zu Wasser und Kohlendioxid umzuwandeln. Dieses Bett wird unter Verwendung eines verdünnten Sauerstoffstroms regeneriert. Die dritte Stufe verwendet ein Adsorptionsmittel (z. B. Molekularsieb 13x), um das restliche Wasser und das restliche Kohlendioxid bei Umgebungstemperatur zu entfernen. Die Regenerierung des Adsorptionsmittels wird mit einem Teil des gereinigten Produktstroms durchgeführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist einige Merkmale auf, durch die es sich vom Stand der Technik unterscheidet, dazu gehören folgende:
1) Wasserstoff muß der Beschickung oder für die Regenerierung der Reaktorbetten nicht zugesetzt werden. Dies beseitigt die Kosten und die Gefahrenmomente, die aus einer Ausrüstung zur Behandlung des Wasserstoffs resultieren.
2) Die Arbeitsfolge mit einem Desoxidator der ersten Stufe und einem der zweiten Stufe ist neu.
3) Das Verfahren erlaubt es, daß die Beschickung entweder Wasserstoff oder Kohlenmonoxid als reduzierende Verunreinigung in einem Zeitmittel enthalten kann, das über dem der Sauerstoffverunreinigung liegt. Die Verwendung des Desoxidators der ersten Stufe mit Kupfer gestattet einen zeitweiligen Überschuß der Sauerstoffverunreinigung gegenüber dem reduzierenden Gas, die auf der Oberfläche des Kupferkatalysators als Kupferoxid festgehalten wird.
4) Die Verwendung des Desoxidators der zweiten Stufe gestattet die Umwandlung des restlichen Wasserstoffs und des restlichen Kohlenmonoxids zu leicht entfernbaren adsorbierbaren Verunreinigungen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wurde unter Bezugnahme auf eine bestimmte Ausführungsform beschrieben. Diese Ausführungsform soll nicht als Einschränkung des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung angesehen werden, dieser Schutzumfang sollte durch die nachfolgenden Ansprüche ermittelt werden.

Claims

1) Verfahren zur Reinigung eines umfangreichen Inertgasstromes, wobei dieser umfangreiche Inertgasstrom Verunreinigungen aus Sauerstoff, Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthält, und worin das Zeitmittel der molaren Konzentration der Verunreinigungen aus Kohlenmonoxid plus Wasserstoff das zweifache der molaren Konzentration der Sauerstoffverunreinigung übersteigt, welches die aufeinanderfolgenden Schritte umfaßt:

a) Reaktion des im umfangreichen Inertgasstrom vorhandenen Sauerstoffes mit dem im umfangreichen Inertgasstrom vorhandenen Kohlenmonoxid und Wasserstoff in Gegenwart eines Katalysators, der reduziertes Kupfer enthält, bei einer Temperatur von 150 bis 250ºC, um Kohlendioxid und Wasser zu bilden;

b) Reaktion des unreagierten Kohlenmonoxids und Wasserstoffes vom Schritt a) mit dem Kupferoxid enthaltenden Katalysator bei einer Temperatur von 150 bis 250ºC, um Kohlendioxid und Wasser zu bilden und dadurch einen Teil des Kupferoxids im Kupferoxid enthaltenden Katalysator zu reduzieren, um reduziertes Kupfer zu bilden; und

c) Entfernung von Wasser und Kohlendioxid durch Adsorption des Wassers und des Kohlendioxids auf einem Adsorptionsmittel.

2) Verfahren nach Anspruch 1, worin das Adsorptionsmittel vom Schritt c) ein Molekularsieb-Adsorptionsmittel ist.

3) Verfahren nach Anspruch 1, das außerdem die erneute Oxidation des reduzierten Kupfers vom Schritt b) durch Kontakt des reduzierten Kupfers mit einem sauerstoffhaltigen Strom bei einer Temperatur im Bereich von etwa 50 bis etwa 150ºC umfaßt.

4) Verfahren nach Anspruch 1, das außerdem die Regenerierung des Adsorptionsmittels vom Schritt c) durch Kontakt dieses Adsorptionsmittels mit einem Teil des durch das Verfahren hergestellten gereinigten umfangreichen Inertgasstrom bei einer Temperatur im Bereich von etwa 150 bis etwa 250ºC umfaßt.