JPH01148703A - アルゴンガスの回収方法 - Google Patents
アルゴンガスの回収方法Info
- Publication number
- JPH01148703A JPH01148703A JP62307275A JP30727587A JPH01148703A JP H01148703 A JPH01148703 A JP H01148703A JP 62307275 A JP62307275 A JP 62307275A JP 30727587 A JP30727587 A JP 30727587A JP H01148703 A JPH01148703 A JP H01148703A
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- JP
- Japan
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- argon
- stage
- gaseous
- adsorption
- adsorbent
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- Pending
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- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は溶鋼の真空脱ガス処理やアルゴン−酸素精錬処
理などアルゴンガスを大量に使用する処理において、発
生する排ガスから脱着および吸着操作によってアルゴン
ガスを回収する方法に関する。
理などアルゴンガスを大量に使用する処理において、発
生する排ガスから脱着および吸着操作によってアルゴン
ガスを回収する方法に関する。
アルゴンガスは溶銑および溶鋼の精錬処理ばかりでなく
、連続鋳造時のシール用のパージガスとして使用されて
いる。その他にも溶接用の雰囲気ガスとして使用される
など利用分野は拡大する一方である。アルゴンガスは大
気中に、０．９％含まれ、一般に深冷分離法によって酸
素・窒素と共に製造される。近年、酸素・窒素の利用量
が頭打ちにあるのに対して、アルゴンガスの需要は前述
の如く増加の一途を辿っており、再利用することによっ
てアルゴンガスの低価格化を図るべきである。
、連続鋳造時のシール用のパージガスとして使用されて
いる。その他にも溶接用の雰囲気ガスとして使用される
など利用分野は拡大する一方である。アルゴンガスは大
気中に、０．９％含まれ、一般に深冷分離法によって酸
素・窒素と共に製造される。近年、酸素・窒素の利用量
が頭打ちにあるのに対して、アルゴンガスの需要は前述
の如く増加の一途を辿っており、再利用することによっ
てアルゴンガスの低価格化を図るべきである。
アルゴン−酸素精錬排ガスからアルゴンガスを回収する
方法としては、特開昭６０−２３９３１９号公報に提案
されているばかりか、特開昭５５−５０４１９号公報に
転炉の底吹き用アルゴンガスの回収方法が提案されてい
る。また空気から高濃度のアルゴンガスをプレッシャー
スイング法によって製造する方法が特開昭５９−９２９
０７号公報に見られる。
方法としては、特開昭６０−２３９３１９号公報に提案
されているばかりか、特開昭５５−５０４１９号公報に
転炉の底吹き用アルゴンガスの回収方法が提案されてい
る。また空気から高濃度のアルゴンガスをプレッシャー
スイング法によって製造する方法が特開昭５９−９２９
０７号公報に見られる。
しかしながら低価格でアルゴンを回収する方法はなく、
排ガスは大気放散されているのが現状である。
排ガスは大気放散されているのが現状である。
アルゴンガスを回収するには高濃度でアルゴンを回収す
る方法を工夫するか、吸着性能を格段に向上させて回収
効率を上げる必要がある。
る方法を工夫するか、吸着性能を格段に向上させて回収
効率を上げる必要がある。
排ガスの回収は操業条件、設備上の制約などによって必
ずしも容易ではない。
ずしも容易ではない。
また吸着能−を増大させる方策として吸着工程をできる
だけ高圧にすることが望ましいが圧縮コンプレッサーの
動力費が大きくなるため経済的でない。低温はど吸着能
が向上することを利用して水素中の０１１４を１．０％
から０．３％に低下させるのに１２０〜９０にの低温Ｔ
ＳＡが用いられている。
だけ高圧にすることが望ましいが圧縮コンプレッサーの
動力費が大きくなるため経済的でない。低温はど吸着能
が向上することを利用して水素中の０１１４を１．０％
から０．３％に低下させるのに１２０〜９０にの低温Ｔ
ＳＡが用いられている。
また米国特許第２６６１８０８号明細書に吸着時の冷却
と脱着時の加熱をヒートポンプの原理によって結合させ
たものも提案されている。逆に加熱工程をマイクロ波を
利用する方法が特開昭５７−７８９２２号公報に示され
ている。
と脱着時の加熱をヒートポンプの原理によって結合させ
たものも提案されている。逆に加熱工程をマイクロ波を
利用する方法が特開昭５７−７８９２２号公報に示され
ている。
しかしながら冷媒によって直接吸着剤を冷却する工程を
取り入れたプロセスは見られない。
取り入れたプロセスは見られない。
ＰＳＡとはＰＲＥＳＳＵＩＩＵ ５ＷＩＮＧ ＡＤＳＯ
ＲＰＴＩＯＮ （圧力スイング吸着法）の略称であっ
て、圧力差によって吸着と脱着を行う吸着装置のことで
−ある。第２図にＰＳＡサイクルとＴ Ｓ Ａ （ＴＨ
ＥＲＭＡＬ ５ＷＩＮＧＡＤＳＯＲＰＴＩＯＮ）サイク
ルの原理を示したが、アルゴンガス回収には主にＰＳＡ
が用いられる。ＴＳＡ法も考えられるが装置が大型とな
るためあまり経済的でない。第２図かられかるようにＰ
ＳＡサイクルは二つの圧力の間で不純物（ＣＯｚ、Ｃｏ
、 Ｎ’２ ；ｈ’スなど）の吸着と脱着を行い、純
粋なアルゴンガスを回収するものである。
ＲＰＴＩＯＮ （圧力スイング吸着法）の略称であっ
て、圧力差によって吸着と脱着を行う吸着装置のことで
−ある。第２図にＰＳＡサイクルとＴ Ｓ Ａ （ＴＨ
ＥＲＭＡＬ ５ＷＩＮＧＡＤＳＯＲＰＴＩＯＮ）サイク
ルの原理を示したが、アルゴンガス回収には主にＰＳＡ
が用いられる。ＴＳＡ法も考えられるが装置が大型とな
るためあまり経済的でない。第２図かられかるようにＰ
ＳＡサイクルは二つの圧力の間で不純物（ＣＯｚ、Ｃｏ
、 Ｎ’２ ；ｈ’スなど）の吸着と脱着を行い、純
粋なアルゴンガスを回収するものである。
吸着剤としては、ゼオライト系吸着剤、カーボンモレキ
ュラーシーブ、活性炭などが用いられるが、一般に低温
はど吸着性能は向上する。例えば第３図にゼオライト系
吸着剤のＮ２吸着量を温度に対してプロットしたものを
示した。他の吸着成分も同様の挙動を示すので常温以下
で吸着することができればコンパクトな設備にすること
ができるが、アルゴンの排ガスに適用することは従来法
では経済的な観点から不可能であった。
ュラーシーブ、活性炭などが用いられるが、一般に低温
はど吸着性能は向上する。例えば第３図にゼオライト系
吸着剤のＮ２吸着量を温度に対してプロットしたものを
示した。他の吸着成分も同様の挙動を示すので常温以下
で吸着することができればコンパクトな設備にすること
ができるが、アルゴンの排ガスに適用することは従来法
では経済的な観点から不可能であった。
なぜなら吸着剤として用いられるゼオライトの熱伝導率
は約０．０４２ｋｃａｌ／ボｈｒ″Ｃと低く、ガスと吸
着体との伝熱が極めて緩慢にしか進まないからである。
は約０．０４２ｋｃａｌ／ボｈｒ″Ｃと低く、ガスと吸
着体との伝熱が極めて緩慢にしか進まないからである。
したがって前述したヒートポンプを利用して冷却するた
めには非常に大きな伝熱面積とガス流量を必要とするこ
とになり、十分な効果を上げるとは考えにくい。本発明
はこの問題点に鑑み、吸着体の効率的な冷却を取り入れ
ることを提案するものである。
めには非常に大きな伝熱面積とガス流量を必要とするこ
とになり、十分な効果を上げるとは考えにくい。本発明
はこの問題点に鑑み、吸着体の効率的な冷却を取り入れ
ることを提案するものである。
吸着剤の冷却には前述したヒートポンプなどを利用する
間接冷却法と吸着剤と冷媒を直接接触させる直接冷却法
とが考えられる。間接冷却の場合フィンなど付けても伝
熱係数は１０〜５０ｋｃａｌ／ｒｒｒｈｒ’ｃと大きく
とれないため、ヒートポンプを利用するときは大きな伝
熱面積が必要となってあまり経済的でない。直接冷却の
場合は固−液熱伝達となるため伝熱係数は１００〜５０
００ｋｃａｌ／ｎ（ｈｒ″Ｃと大きくとれる。
間接冷却法と吸着剤と冷媒を直接接触させる直接冷却法
とが考えられる。間接冷却の場合フィンなど付けても伝
熱係数は１０〜５０ｋｃａｌ／ｒｒｒｈｒ’ｃと大きく
とれないため、ヒートポンプを利用するときは大きな伝
熱面積が必要となってあまり経済的でない。直接冷却の
場合は固−液熱伝達となるため伝熱係数は１００〜５０
００ｋｃａｌ／ｎ（ｈｒ″Ｃと大きくとれる。
冷媒としては吸着剤に吸着するものは不適である。例え
ば５Ａと呼ばれる合成ゼオライトにおいては有効直径が
５Å以上の分子（ｉｓｏ−化合物、４員環化合物）は吸
着されないが、５Å以下のｎ−パラフィンなどは吸着さ
れるため用いるこ４はできない。
ば５Ａと呼ばれる合成ゼオライトにおいては有効直径が
５Å以上の分子（ｉｓｏ−化合物、４員環化合物）は吸
着されないが、５Å以下のｎ−パラフィンなどは吸着さ
れるため用いるこ４はできない。
具体的には液体アルゴン、フロン系冷媒などの熱媒体が
可能である。
可能である。
冷却工程を含む本発明のＰＳＡサイクルを表１に示した
。常圧でアルゴン以外のＮＺ 、ＣＯ，ＧＯ，を吸着し
、真空ポンプによって脱着する。従来の均圧工程で冷媒
によって吸着剤を冷却する。同様のサイクルを少なくと
も３塔以上の吸着塔でくり返すことによって連続的に計
ガスを回収することができる。本発明のポイントは均圧
工程に冷却工程を組み入れる点であり、以下に詳述する
ことにする。第１図は冷媒として液体Ａｒを使用した具
体例を示している。
。常圧でアルゴン以外のＮＺ 、ＣＯ，ＧＯ，を吸着し
、真空ポンプによって脱着する。従来の均圧工程で冷媒
によって吸着剤を冷却する。同様のサイクルを少なくと
も３塔以上の吸着塔でくり返すことによって連続的に計
ガスを回収することができる。本発明のポイントは均圧
工程に冷却工程を組み入れる点であり、以下に詳述する
ことにする。第１図は冷媒として液体Ａｒを使用した具
体例を示している。
排ガス中のアルゴンガスを回収するといっても１００％
回収することは不可能であり、５０〜７０％回収率が経
済的であると言われている。したがって深冷分離法によ
って幾分かは液体アルゴンを補給してやらなければなら
ないことを考えて冷媒として液体アルゴンを使用した場
合について具体的に以後説明する。■は液体アルゴンタ
ンクである。従来はこれを蒸発させて製品アルゴンガス
２として真空脱ガス処理などに使用され、その排ガス３
は大気放散されていた。本発明は前記排ガス３を吸着塔
４に導入して、アルゴンを回収し、再び製品アルゴンガ
ス２として再循環をはかろうというものである。吸着塔
４の工程はパルプ５，６゜７．８の開閉によって表１に
示すサイクルをくり返すことを基本にしており、冷却工
程で液体アルゴンが噴射されるしくみになっている。液
体アルゴンは吸着剤から蒸発潜熱を奪って気化し均圧用
のアルゴンガスとなるため一石二鳥である。すなわち均
圧と冷却を同時に行ない、しかも均圧用のアルゴンガス
を他に要さない点が特長である。９は真空ポンプで脱着
工程用である。なおフロン系冷媒も同様に使用可能であ
るがアルゴンガスから回収する設備をさらに設置する必
要がある。
回収することは不可能であり、５０〜７０％回収率が経
済的であると言われている。したがって深冷分離法によ
って幾分かは液体アルゴンを補給してやらなければなら
ないことを考えて冷媒として液体アルゴンを使用した場
合について具体的に以後説明する。■は液体アルゴンタ
ンクである。従来はこれを蒸発させて製品アルゴンガス
２として真空脱ガス処理などに使用され、その排ガス３
は大気放散されていた。本発明は前記排ガス３を吸着塔
４に導入して、アルゴンを回収し、再び製品アルゴンガ
ス２として再循環をはかろうというものである。吸着塔
４の工程はパルプ５，６゜７．８の開閉によって表１に
示すサイクルをくり返すことを基本にしており、冷却工
程で液体アルゴンが噴射されるしくみになっている。液
体アルゴンは吸着剤から蒸発潜熱を奪って気化し均圧用
のアルゴンガスとなるため一石二鳥である。すなわち均
圧と冷却を同時に行ない、しかも均圧用のアルゴンガス
を他に要さない点が特長である。９は真空ポンプで脱着
工程用である。なおフロン系冷媒も同様に使用可能であ
るがアルゴンガスから回収する設備をさらに設置する必
要がある。
表２に実施例を示す。溶鋼の脱ガス、品質向上などを目
的にした真空脱ガス設備において使用するアルゴンガス
を回収したときの実施例である。
的にした真空脱ガス設備において使用するアルゴンガス
を回収したときの実施例である。
比較例１は従来法と同様の室温におけるアルゴン排ガス
の吸着を示し、アルゴンの純度９９．５％を維持するた
めには回収率は２５％と低下してしまう。
の吸着を示し、アルゴンの純度９９．５％を維持するた
めには回収率は２５％と低下してしまう。
実施例１は本発明による冷媒として液体アルゴンを利用
したもので、９９．５％純度アルゴンの回収率が８０％
と向上するため液体アルゴンは残りの２０％を補給用と
して使用すればよいことになる。
したもので、９９．５％純度アルゴンの回収率が８０％
と向上するため液体アルゴンは残りの２０％を補給用と
して使用すればよいことになる。
Ｒ１１の冷媒を用いたヒートポンプを利用した例を比較
例２に示す。直接冷媒と吸着剤が接触するのでなく、気
体が伝熱媒体となるためあまり効率的でないことが判る
。
例２に示す。直接冷媒と吸着剤が接触するのでなく、気
体が伝熱媒体となるためあまり効率的でないことが判る
。
以上説明した如く、本発明によれば冷媒によって吸着性
能が格段に向上し、均圧工程と冷却工程を組み合わすこ
とによって従来にない高効率なアルゴンガスの吸着分離
方法を得ることができる。
能が格段に向上し、均圧工程と冷却工程を組み合わすこ
とによって従来にない高効率なアルゴンガスの吸着分離
方法を得ることができる。
本発明によれば、従来回収効率が悪くて経済的な理由か
ら大気放散されていた排ガス中のアルゴンガスを非常に
コンパクトな設備で回収することができる極めて有用な
方法である。
ら大気放散されていた排ガス中のアルゴンガスを非常に
コンパクトな設備で回収することができる極めて有用な
方法である。
第１図は冷媒として液体アルゴンを使用した具体例を示
した概略図、第２図はＰＳＡサイクルとＴＳＡサイクル
を比較説明した図、第３図はゼオライト系吸着剤の温度
によるＮ２吸着量変化を示す図表である。 １・・・液体アルゴンタンク、２・・・製品アルゴン。 ３・・・排ガス、４・・・吸着塔、５，６，７．８・・
・バルブ、９・・・真空ポンプ。 第１図
した概略図、第２図はＰＳＡサイクルとＴＳＡサイクル
を比較説明した図、第３図はゼオライト系吸着剤の温度
によるＮ２吸着量変化を示す図表である。 １・・・液体アルゴンタンク、２・・・製品アルゴン。 ３・・・排ガス、４・・・吸着塔、５，６，７．８・・
・バルブ、９・・・真空ポンプ。 第１図
Claims (1)
- アルゴンガスを含有する混合ガスから吸着、脱着、均圧
の各工程を繰り返してアルゴンガスを回収する方法にお
いて、均圧工程で、冷却媒体により吸着剤を冷却するこ
とを特徴とするアルゴンガスの回収方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62307275A JPH01148703A (ja) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | アルゴンガスの回収方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62307275A JPH01148703A (ja) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | アルゴンガスの回収方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01148703A true JPH01148703A (ja) | 1989-06-12 |
Family
ID=17967163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62307275A Pending JPH01148703A (ja) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | アルゴンガスの回収方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01148703A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5601634A (en) * | 1993-09-30 | 1997-02-11 | The Boc Group, Inc. | Purification of fluids by adsorption |
| EP0811576A3 (fr) * | 1996-06-07 | 1998-12-23 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Procédé et dispositif de préparation d'un fluide cryogénique à l'état liquide de haute pureté |
| JP4866551B2 (ja) * | 2003-05-15 | 2012-02-01 | ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー． | 印刷システム |
-
1987
- 1987-12-04 JP JP62307275A patent/JPH01148703A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5601634A (en) * | 1993-09-30 | 1997-02-11 | The Boc Group, Inc. | Purification of fluids by adsorption |
| EP0811576A3 (fr) * | 1996-06-07 | 1998-12-23 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Procédé et dispositif de préparation d'un fluide cryogénique à l'état liquide de haute pureté |
| JP4866551B2 (ja) * | 2003-05-15 | 2012-02-01 | ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー． | 印刷システム |
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