JPH03164410A - 高濃度アルゴンの製造方法 - Google Patents
高濃度アルゴンの製造方法Info
- Publication number
- JPH03164410A JPH03164410A JP2203036A JP20303690A JPH03164410A JP H03164410 A JPH03164410 A JP H03164410A JP 2203036 A JP2203036 A JP 2203036A JP 20303690 A JP20303690 A JP 20303690A JP H03164410 A JPH03164410 A JP H03164410A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- argon
- stage
- molecular sieve
- oxygen
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 162
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 81
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 70
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 47
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 47
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 47
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 claims abstract description 37
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 35
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims abstract description 20
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 47
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 45
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 18
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 abstract 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 abstract 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 9
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 8
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- GWVKDXOHXJEUCP-UHFFFAOYSA-N [N].[O].[Ar] Chemical compound [N].[O].[Ar] GWVKDXOHXJEUCP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 101150014157 PSAL gene Proteins 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000011001 backwashing Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000006392 deoxygenation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (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】
本発明は空気を原料としてプレッシャースイング法によ
り高濃度アルゴンを製造する方法に関するものである。
り高濃度アルゴンを製造する方法に関するものである。
アルゴンは不活性ガスとして知られ、電気製品用、溶接
用、製鋼脱ガス用などに用いられる。
用、製鋼脱ガス用などに用いられる。
従来アルゴンは空気から深冷分離によって製造されてい
るが、液体酸素製造プラント中に主精留塔によって液体
空気を精留し、酸素留分のうちアルゴン濃度の高い部分
のガスを抜出し、これを更に精留することにより粗アル
ゴンを得る。更にこれにボンベから水素ガスを導入し、
パラジウムなどの触媒を具えた酸素除去装置により酸素
を除去し再び精留塔に通して精製し高純度のアルゴンが
得られていた。
るが、液体酸素製造プラント中に主精留塔によって液体
空気を精留し、酸素留分のうちアルゴン濃度の高い部分
のガスを抜出し、これを更に精留することにより粗アル
ゴンを得る。更にこれにボンベから水素ガスを導入し、
パラジウムなどの触媒を具えた酸素除去装置により酸素
を除去し再び精留塔に通して精製し高純度のアルゴンが
得られていた。
アルゴンは化学的に不活性であり、しかも第１表に示す
ようにその物性が酸素と酷似しているため分離しにくく
精留するにも多くの段数を要する。
ようにその物性が酸素と酷似しているため分離しにくく
精留するにも多くの段数を要する。
ｃ以下余白〕
第１表
気体分子の物性定数
物性
アルゴン
窒素
酸素
比重１．７８３４ｇ／１
１．３８
（空気＝１）
融点 −１８９．２
沸点 −１８５．７
分子径
長さ ３．８４
巾
ｖａｎ ｄｅｒ Ｉｌａａｌｓ定数
ａｌＯ’ｃｍ ’ｍｏｌ−” １． ３５ｂ ｃａｌ
ｍｏｌ−’ ３２．３臨界定数 Ｔｃ／ｔ Ｐｃ／ａｔｍ Ｐｃ／ｇｅｍ−コ −１２２．４ −４７．０ ４１１ ３３．５ ０，５３３ ０．３１３ １． ２５０７ｇ／ １ １． ４２８９ｇ／ １． １０５３ −２０９．８ −２１８．４ −１９５．８ −１８２．９ ４．１ ３．０ ｌ．３９ ３９．２ ３．９ ２．８ ■．３６ ３１．９ 一１１８． ５ ４９．７ ０． ４３６ 一方吸着剤を用いた分離法も提案されている。
ｍｏｌ−’ ３２．３臨界定数 Ｔｃ／ｔ Ｐｃ／ａｔｍ Ｐｃ／ｇｅｍ−コ −１２２．４ −４７．０ ４１１ ３３．５ ０，５３３ ０．３１３ １． ２５０７ｇ／ １ １． ４２８９ｇ／ １． １０５３ −２０９．８ −２１８．４ −１９５．８ −１８２．９ ４．１ ３．０ ｌ．３９ ３９．２ ３．９ ２．８ ■．３６ ３１．９ 一１１８． ５ ４９．７ ０． ４３６ 一方吸着剤を用いた分離法も提案されている。
例えばオーストラリャ特許５１５０１０にはアルゴン、
酸素及び窒素を含むガス混合物からアルゴンを得るため
、同一の塔に酸素及び窒素に対して夫々吸着性の異なる
Ａ−８２種の吸着剤を充填し、これに混合ガスを通して
吸着一放圧一脱着一均圧一逆洗一蓄圧一吸着の操作を繰
返し所望純度以上のアルゴンを得る方法が記載されてい
る。２種の吸着剤によって酸素及び窒素を夫々吸着しア
ルゴンの濃度を高めようとするものであるが、これは単
に吸着剤の窒素、酸素、アルゴンに対する吸着容量の差
を利用したものであり空気の中から窒素、酸素を順に吸
着除去して行ってアルゴンを残す方法である。
酸素及び窒素を含むガス混合物からアルゴンを得るため
、同一の塔に酸素及び窒素に対して夫々吸着性の異なる
Ａ−８２種の吸着剤を充填し、これに混合ガスを通して
吸着一放圧一脱着一均圧一逆洗一蓄圧一吸着の操作を繰
返し所望純度以上のアルゴンを得る方法が記載されてい
る。２種の吸着剤によって酸素及び窒素を夫々吸着しア
ルゴンの濃度を高めようとするものであるが、これは単
に吸着剤の窒素、酸素、アルゴンに対する吸着容量の差
を利用したものであり空気の中から窒素、酸素を順に吸
着除去して行ってアルゴンを残す方法である。
この方法は同一吸着塔に異種の吸着剤を充填してあるた
め、それぞれの最適条件となしにくく純度の高いアルゴ
ンガスとはならない。即ちＡ−Ｈのうちどちらかの最適
条件をとれば例えば酸素は充分吸着するが、他の吸着剤
は最適条件とはならないので窒素は充分吸着しない。従
って窒素がかなりアルゴンに混って出てくる。このよう
な関係があるので、充分な分離はできない。該明細書に
は純度について明確な記載はないがこのような方法では
、せいぜい５０％程度のアルゴンしか回収できないもの
と推定される。この様な状況に鑑み本発明者らは種々の
吸着剤の吸着特性について鋭意研究を重ねた結果、３人
を中心とした細孔径を有するカーボンモレキュラーシー
ブと５人を中心とした細孔径を有するゼオライトモレキ
ュラーシーブとは吸着の初期段階においては異なる性質
を有していること、例えばカーボンモレヰユラーシーブ
では数分間以上のごとき長時間吸着させると選択吸着性
が無くなってしまうことが判った。即ち前記カーボンモ
レキコラーシーブとゼオライトモレキュラーシーブを同
一吸着槽又は同一機構内に充填してプレッシャースイン
グ（以下ＰＳＡと略する。）を行なっても夫々の分離特
性を充分生かすことが出来ないことがわかった。即ちカ
ーボンモレキュラーシーブの吸着特性は長時間吸着させ
ると結局窒素も酸素も等量吸着するが、短時間の間は窒
素より酸素が速く細孔内に拡敗するので、この吸着速度
差を利用して分離操作を行なう。従って、均圧サイクル
を含め、１〜２分間内の短時間吸着摸作時間を採用する
ことが酸素吸着分離の為には絶対的に必要である。
め、それぞれの最適条件となしにくく純度の高いアルゴ
ンガスとはならない。即ちＡ−Ｈのうちどちらかの最適
条件をとれば例えば酸素は充分吸着するが、他の吸着剤
は最適条件とはならないので窒素は充分吸着しない。従
って窒素がかなりアルゴンに混って出てくる。このよう
な関係があるので、充分な分離はできない。該明細書に
は純度について明確な記載はないがこのような方法では
、せいぜい５０％程度のアルゴンしか回収できないもの
と推定される。この様な状況に鑑み本発明者らは種々の
吸着剤の吸着特性について鋭意研究を重ねた結果、３人
を中心とした細孔径を有するカーボンモレキュラーシー
ブと５人を中心とした細孔径を有するゼオライトモレキ
ュラーシーブとは吸着の初期段階においては異なる性質
を有していること、例えばカーボンモレヰユラーシーブ
では数分間以上のごとき長時間吸着させると選択吸着性
が無くなってしまうことが判った。即ち前記カーボンモ
レキコラーシーブとゼオライトモレキュラーシーブを同
一吸着槽又は同一機構内に充填してプレッシャースイン
グ（以下ＰＳＡと略する。）を行なっても夫々の分離特
性を充分生かすことが出来ないことがわかった。即ちカ
ーボンモレキュラーシーブの吸着特性は長時間吸着させ
ると結局窒素も酸素も等量吸着するが、短時間の間は窒
素より酸素が速く細孔内に拡敗するので、この吸着速度
差を利用して分離操作を行なう。従って、均圧サイクル
を含め、１〜２分間内の短時間吸着摸作時間を採用する
ことが酸素吸着分離の為には絶対的に必要である。
一方ゼオライトモレキコラーシーブは酸素より窒素を優
先的に吸着する特性を有し、吸着操作時間と窒素の吸着
分離性能とは全く無関係である。
先的に吸着する特性を有し、吸着操作時間と窒素の吸着
分離性能とは全く無関係である。
本発明はこの特性の差を生かす為に同一吸着槽内あるい
は同一機構内に両者を充填するのではなく全く別個の独
立したＰＳＡ装置に別々に充填し、それぞれの吸着剤に
対する最適操作条件で窒素及び酸素を段階的に分離除去
し、アルゴンを取得する。
は同一機構内に両者を充填するのではなく全く別個の独
立したＰＳＡ装置に別々に充填し、それぞれの吸着剤に
対する最適操作条件で窒素及び酸素を段階的に分離除去
し、アルゴンを取得する。
即ち本発明の要旨は空気を原料としてプレッシャースイ
ング法によりアルゴンを製造するに当り、ゼオライトモ
レキュラーシーブまたは／およびカーボンモレキュラー
シーブを別個の吸着装置に充填し、夫々に直列に空気を
通過させ、夫々独立してＰＳＡＬ同時に高純度酸素を取
得することを特徴とする高濃度アルゴンの製造方法であ
る。
ング法によりアルゴンを製造するに当り、ゼオライトモ
レキュラーシーブまたは／およびカーボンモレキュラー
シーブを別個の吸着装置に充填し、夫々に直列に空気を
通過させ、夫々独立してＰＳＡＬ同時に高純度酸素を取
得することを特徴とする高濃度アルゴンの製造方法であ
る。
本発明の標準的な実施態様の概要を説明すると、第１段
のＰＳＡ装置にゼオライトモレキュラーシーブを充填し
空気を原料として通過させＰＳＡ操作を行なって例えば
酸素＝９４％、窒素：１％、アルゴン＝５％程度のガス
を得る。このガスを原料とし第２段のＰＳＡ装置にカー
ボンモレキュラーシーブを充填し、短時間のＰＳＡＷ作
を行なって酸素を吸着し、アルゴンを約４０％濃度に濃
縮する。このプロセスで原料ガスより更に高濃度、純度
９７％程度の酸素ガスが脱着ガスとして得られ、原料ガ
スの酸素濃縮に寄与する。これはそれぞれの吸着剤を独
立したＰＳＡ機構に充填し別個にＰＳＡ操作を行なった
効果であり、単に吸着させただけ、あるいは異なった吸
着剤を一緒にしてＰＳＡ操作を行なった場合にはこのよ
うな結果は得られない。更に第３段のＰＳＡ装置に同じ
くカーボンモレヰコラーシーブを充填し、同様にＰＳＡ
操作を行なって酸素を吸着除去しアルゴン８５％濃度ま
で濃縮する。この間に窒素もアルゴンとほぼ同じ組戒割
合を保持しながら濃縮される。従ってアルゴンと窒素と
の比は変らずさらに窒素を減少させるには他の精製法を
必要とする。この２段階濃縮により酸素は数％程度まで
除去されるが、これを完全に除去する為には水素を酸素
に対し２倍モル添加しパラジウムを担持した脱酸素触媒
で反応させ水として除去する。また前記第２段の装置は
２塔式以上の多塔式を用い得るが、４塔式以上では装置
費が大となる割には収率の向上が得られず、２塔式では
逆に低下するので３塔式が最も有利である。例えば第２
段装置３塔式の場合のフローを示せば第１図の如くであ
りそのシーケンスは第２表に示すとおりである。
のＰＳＡ装置にゼオライトモレキュラーシーブを充填し
空気を原料として通過させＰＳＡ操作を行なって例えば
酸素＝９４％、窒素：１％、アルゴン＝５％程度のガス
を得る。このガスを原料とし第２段のＰＳＡ装置にカー
ボンモレキュラーシーブを充填し、短時間のＰＳＡＷ作
を行なって酸素を吸着し、アルゴンを約４０％濃度に濃
縮する。このプロセスで原料ガスより更に高濃度、純度
９７％程度の酸素ガスが脱着ガスとして得られ、原料ガ
スの酸素濃縮に寄与する。これはそれぞれの吸着剤を独
立したＰＳＡ機構に充填し別個にＰＳＡ操作を行なった
効果であり、単に吸着させただけ、あるいは異なった吸
着剤を一緒にしてＰＳＡ操作を行なった場合にはこのよ
うな結果は得られない。更に第３段のＰＳＡ装置に同じ
くカーボンモレヰコラーシーブを充填し、同様にＰＳＡ
操作を行なって酸素を吸着除去しアルゴン８５％濃度ま
で濃縮する。この間に窒素もアルゴンとほぼ同じ組戒割
合を保持しながら濃縮される。従ってアルゴンと窒素と
の比は変らずさらに窒素を減少させるには他の精製法を
必要とする。この２段階濃縮により酸素は数％程度まで
除去されるが、これを完全に除去する為には水素を酸素
に対し２倍モル添加しパラジウムを担持した脱酸素触媒
で反応させ水として除去する。また前記第２段の装置は
２塔式以上の多塔式を用い得るが、４塔式以上では装置
費が大となる割には収率の向上が得られず、２塔式では
逆に低下するので３塔式が最も有利である。例えば第２
段装置３塔式の場合のフローを示せば第１図の如くであ
りそのシーケンスは第２表に示すとおりである。
第１図に於て吸着塔Ｉ． ＩＩ． ＩＩＩにはそれぞ
れ細孔径３人のカーボンモレキュラーシーブが充填され
ている。原料ガスアルゴン（酸ｆｆｉ：９４．５％、ア
ルゴン：４．５％、窒素１％、３ｋｇ／ｃｄ）は圧縮機
Ａを通って塔１に導かれ、酸素吸着后粗アルゴンタンク
Ｃに蓄えられる。一方吸着された酸素は真空ポンプＢを
経て高純度酸素タンクＤに蓄える。この操作を第２表に
従って切替弁１〜１６を逐次開閉して行なう。
れ細孔径３人のカーボンモレキュラーシーブが充填され
ている。原料ガスアルゴン（酸ｆｆｉ：９４．５％、ア
ルゴン：４．５％、窒素１％、３ｋｇ／ｃｄ）は圧縮機
Ａを通って塔１に導かれ、酸素吸着后粗アルゴンタンク
Ｃに蓄えられる。一方吸着された酸素は真空ポンプＢを
経て高純度酸素タンクＤに蓄える。この操作を第２表に
従って切替弁１〜１６を逐次開閉して行なう。
第３段の装置は２塔式で吸着一均圧一昇圧一脱着の４行
程を切替えてＰＳＡを行う。第３段の脱着ガスは第２段
の原料ガスとしてリサイクルさせアルゴンを回収する。
程を切替えてＰＳＡを行う。第３段の脱着ガスは第２段
の原料ガスとしてリサイクルさせアルゴンを回収する。
酸素を水素添加により除去するのは前記と同様である。
この後さらにアルゴンを９９％以上の濃度にまで純度を
上げる為には必要に応じゼオライトモレキュラーシーブ
を充填した第４段ＰＳＡ装置により窒素を吸着除去する
。第４役の脱着ガスを原料として第４段と同様にゼオラ
イトモレキュラーシ−ブを充填した第５没ＰＳＡにより
アルゴンを回収し、回収アルゴンを第４役の原料にリサ
イクルすることができる。この第５段ＰＳＡの脱着ガス
は窒素を主成分としたアルゴン混合ガスであり、イナー
トガスとして利用される。
上げる為には必要に応じゼオライトモレキュラーシーブ
を充填した第４段ＰＳＡ装置により窒素を吸着除去する
。第４役の脱着ガスを原料として第４段と同様にゼオラ
イトモレキュラーシ−ブを充填した第５没ＰＳＡにより
アルゴンを回収し、回収アルゴンを第４役の原料にリサ
イクルすることができる。この第５段ＰＳＡの脱着ガス
は窒素を主成分としたアルゴン混合ガスであり、イナー
トガスとして利用される。
またこのＰＳＡ装置のかわりに低温液化装置を用いてア
ルゴンを液化させ、沸点の高いアルゴンを分離除去すれ
ばさらに高純度のアルゴンを得ることもできる。
ルゴンを液化させ、沸点の高いアルゴンを分離除去すれ
ばさらに高純度のアルゴンを得ることもできる。
第１段のゼオライトモレキュラーシーブ充填ＰＳＡ装置
で発生する４．５％アルゴンガスのかわりに、適当な空
気深冷装置の液化精留塔サイドカット成分たる１２％前
後のアルゴン混合ガスを原料として利用すれば第２段以
下の操作を更に効率的に行なうこともでき、これも本発
明の範囲である。
で発生する４．５％アルゴンガスのかわりに、適当な空
気深冷装置の液化精留塔サイドカット成分たる１２％前
後のアルゴン混合ガスを原料として利用すれば第２段以
下の操作を更に効率的に行なうこともでき、これも本発
明の範囲である。
゜本発明で用いるゼオライトモレキュラーシーブは細孔
径５人を中心とするものが適当であり、カーボンモレキ
ュラーシーブは細孔径３人を中心とするものが適当であ
る。吸着圧力は０．３〜１０ｋｇ ／ ｃｏｆの範囲が
適当であり更に好ましくは、１〜３ ｋｇ ／ ｃａｆ
程度で行なうのが経済的である。一方脱着圧力は低い程
効率がよいわけであるが通常４００トール以下、好まし
くは２００トール以下の減圧にして脱着を行なう。吸着
、脱着は理論的には吸着量の関係から吸着は低温で脱着
は高温で行なう方が効率がよいわけであるがＰＳＡは断
熱操作であり、吸着熱（発熱）が脱着熱（吸熱）に利用
されることから、常温において効果的に行なわれる。
径５人を中心とするものが適当であり、カーボンモレキ
ュラーシーブは細孔径３人を中心とするものが適当であ
る。吸着圧力は０．３〜１０ｋｇ ／ ｃｏｆの範囲が
適当であり更に好ましくは、１〜３ ｋｇ ／ ｃａｆ
程度で行なうのが経済的である。一方脱着圧力は低い程
効率がよいわけであるが通常４００トール以下、好まし
くは２００トール以下の減圧にして脱着を行なう。吸着
、脱着は理論的には吸着量の関係から吸着は低温で脱着
は高温で行なう方が効率がよいわけであるがＰＳＡは断
熱操作であり、吸着熱（発熱）が脱着熱（吸熱）に利用
されることから、常温において効果的に行なわれる。
本発明でいう高濃度アルゴンとは純度少くとも９８％の
アルゴンガスを指す。ＪＩＳで定められている溶接用ア
ルゴンガスのような純度９９．９％以上のような高純度
のものも得られるが収率は低い。例えば製鋼脱ガス用な
どの用途にはこの様な高純度のものでなくとも９８％程
度のもので充分役に立つので、本発明の方法はこの様な
場合、特に経済的な見地から有効である。本発明の方法
に於では、第１没、第２段、第３段の各ＰＳＡ装置を各
１基の吸着塔で行なうこともできるが通常各段階に複数
個の吸着塔を備えて吸着一均圧一放圧一減圧脱着一均圧
一蓄圧一吸着の各操作を各塔切り替えて行なうのがよい
。
アルゴンガスを指す。ＪＩＳで定められている溶接用ア
ルゴンガスのような純度９９．９％以上のような高純度
のものも得られるが収率は低い。例えば製鋼脱ガス用な
どの用途にはこの様な高純度のものでなくとも９８％程
度のもので充分役に立つので、本発明の方法はこの様な
場合、特に経済的な見地から有効である。本発明の方法
に於では、第１没、第２段、第３段の各ＰＳＡ装置を各
１基の吸着塔で行なうこともできるが通常各段階に複数
個の吸着塔を備えて吸着一均圧一放圧一減圧脱着一均圧
一蓄圧一吸着の各操作を各塔切り替えて行なうのがよい
。
ＰＳＡ操作に於では組戒と収率に相関関係があり、純度
を高くすると収率が減るので、要求される製品純度に応
じて適宜操作条件を選定する。
を高くすると収率が減るので、要求される製品純度に応
じて適宜操作条件を選定する。
（吸着圧力、脱着圧力、タイムサイクル等）以下実施例
により本発明をさらに詳細に説明するが本発明がこれに
限定されるものではない。
により本発明をさらに詳細に説明するが本発明がこれに
限定されるものではない。
実施例１
吸着媒としてカーボンモレキュラーシーブを用い、４０
ｍｍφＸ５００ｍｍｈの吸着塔を第１図に示す３塔に組
立て、アルゴンー酸素一窒素混合ガス（アルゴン４．５
％、酸素９３．６％、窒素１．９％）を原料として第２
段ＰＳＡ分離を行なった。吸着圧力（最高）は３．
０ｋｇ／ｃａｆ，脱着圧力は１５０トールであり、タイ
ムサイクルを第２表において、吸着３８．５秒、放圧〜
脱着３８．５秒、均圧１．５秒（ｌサイクル合計１２０
秒）とした。製品抜出し速度を０．８Ｎｌ／ｍｉｎとし
たとき、製品ガス組成はアルゴン３３．０％、ンの収率
は６９％であった。
ｍｍφＸ５００ｍｍｈの吸着塔を第１図に示す３塔に組
立て、アルゴンー酸素一窒素混合ガス（アルゴン４．５
％、酸素９３．６％、窒素１．９％）を原料として第２
段ＰＳＡ分離を行なった。吸着圧力（最高）は３．
０ｋｇ／ｃａｆ，脱着圧力は１５０トールであり、タイ
ムサイクルを第２表において、吸着３８．５秒、放圧〜
脱着３８．５秒、均圧１．５秒（ｌサイクル合計１２０
秒）とした。製品抜出し速度を０．８Ｎｌ／ｍｉｎとし
たとき、製品ガス組成はアルゴン３３．０％、ンの収率
は６９％であった。
このときの放圧および脱着ガス（酸素製品）の組戒はア
ルゴン１．５％、酸素９７．９％、窒素０．５％であり
、酸素収率は９４．７％であった。
ルゴン１．５％、酸素９７．９％、窒素０．５％であり
、酸素収率は９４．７％であった。
実施例２
実施例１のアルゴン製品ガスを原料ガスと想定して第３
段ＰＳＡ分離を行なった。吸着塔として４０ｍｍφＸ５
００ｍｈにカーボンモレキュラーシーブを充填した２塔
を用いた。原料ガス組戒はアルゴン３５．５％、酸素５
０％、窒素１４．５％であった。吸着圧力（最高）を２
． ０ｋｇ／ｃｒＩ、脱着圧力をｌ００トールとした
。
段ＰＳＡ分離を行なった。吸着塔として４０ｍｍφＸ５
００ｍｈにカーボンモレキュラーシーブを充填した２塔
を用いた。原料ガス組戒はアルゴン３５．５％、酸素５
０％、窒素１４．５％であった。吸着圧力（最高）を２
． ０ｋｇ／ｃｒＩ、脱着圧力をｌ００トールとした
。
タイムサイクルは吸着４５秒、脱着４８．５秒、均圧１
．５秒、昇圧３．５秒（１サイクル合計１００秒）とし
た。製品抜出し速度を１．０ＮＩ／ｍ ｉ ｎとしたと
き、製品ガス組戊はアルゴン７１．１％、酸素２．６７
％、窒素２６．２％であり、アルゴン収率は５３％であ
った。脱着ガス組或はアルゴン２２．７％、酸素６６．
７％、窒素１０．６％であった。
．５秒、昇圧３．５秒（１サイクル合計１００秒）とし
た。製品抜出し速度を１．０ＮＩ／ｍ ｉ ｎとしたと
き、製品ガス組戊はアルゴン７１．１％、酸素２．６７
％、窒素２６．２％であり、アルゴン収率は５３％であ
った。脱着ガス組或はアルゴン２２．７％、酸素６６．
７％、窒素１０．６％であった。
実施例３
第３段ＰＳＡ脱着ガスを第２段ＰＳＡ原料ガスにリサイ
クルした。
クルした。
第２段は３塔、第３段は２塔の吸着塔を用いた。
吸着圧力（最高）を３ｋｇ／ｃａｆとし、第２段脱着圧
力を１５０トール、第３段脱着圧力をｌ００トールとし
た。原料ガスとして第１段ゼオライトモレキュラーシー
ブＰＳＡの製品ガス（アルゴン４．３５％、酸素９３．
５％、窒素２．ｌ５％）を用いた。
力を１５０トール、第３段脱着圧力をｌ００トールとし
た。原料ガスとして第１段ゼオライトモレキュラーシー
ブＰＳＡの製品ガス（アルゴン４．３５％、酸素９３．
５％、窒素２．ｌ５％）を用いた。
第３段製品ガス組戒はアルゴン７１．８％、酸素２。５
％窒素２５．６％であり、アルゴン収率は５６％であっ
た。
％窒素２５．６％であり、アルゴン収率は５６％であっ
た。
第２段脱着ガス（酸素製品）組成はアルゴン２．０゜％
、酸素９６．６％、窒素１．３％であり、酸素収率は９
９．９％であった。
、酸素９６．６％、窒素１．３％であり、酸素収率は９
９．９％であった。
実施例４
第３段ＰＳＡ製品ガスをデオキソ装置で脱酸素し、次い
で第４段ゼオライトモレヰコラーシーブＰＳＡにより窒
素を分離してアルゴンガスを得た。
で第４段ゼオライトモレヰコラーシーブＰＳＡにより窒
素を分離してアルゴンガスを得た。
第４段脱着ガスを第５段ゼオライトモレキュラーシーブ
ＰＳＡにより更に窒素を分離し、第５役製品ガスを第４
段ＰｓＡの原料供給ラインにリサイクルした。第４段お
よび第５段は何れも３塔式であり、吸着行程の間、脱着
行程後のカラムに蓄圧するシーケンスで行なった。
ＰＳＡにより更に窒素を分離し、第５役製品ガスを第４
段ＰｓＡの原料供給ラインにリサイクルした。第４段お
よび第５段は何れも３塔式であり、吸着行程の間、脱着
行程後のカラムに蓄圧するシーケンスで行なった。
タイムサイクルは第４段、第５段共に吸着６０秒、脱着
５０秒、均圧１０秒、蓄圧５０秒とした。
５０秒、均圧１０秒、蓄圧５０秒とした。
第４段の吸着圧力は１ ． ５ ｋｇ／ｃｄ，脱着圧
力５０トールとした。第４段の入口ガス、第５段製品（
リサイクル）ガスと合せ、その組或はアルゴン７８．１
％、窒素２４．９％であった。
力５０トールとした。第４段の入口ガス、第５段製品（
リサイクル）ガスと合せ、その組或はアルゴン７８．１
％、窒素２４．９％であった。
製品アルゴン純度は９９％であり、入口ガスに対するア
ルゴン収率は５５％であり、第３段からのそれは７９．
８％であった。
ルゴン収率は５５％であり、第３段からのそれは７９．
８％であった。
第５段脱着ガス組成はアルゴン３６．４％、窒素６３．
６％であった。
６％であった。
なお、第５段吸着圧は１ ． ２ ｋｇｌｃｄｓ脱着
圧は５０トールであった。
圧は５０トールであった。
第１図は本発明の実施態様を示す第２段装置のフローシ
一トである。
一トである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）空気を原料としてプレッシャースィング法により
アルゴンを製造するに当り、ゼオライトモレキュラーシ
ーブまたは／およびカーボンモレキュラーシーブとを別
個の吸着装置に充填し夫々独立してプレッシャースィン
グし、高濃度アルゴンを取得すると同時に高純度酸素を
取得することを特徴とする高濃度アルゴンの製造方法。 （２）ゼオライトモレキュラーシーブを充填した第１段
装置を用い空気を原料としてプレッシャースィングし、
アルゴンを含有する高濃度酸素を得、ついでカーボンモ
レキュラーシーブを充填した第２段装置により中間濃度
のアルゴンと高純度酸素に分離し、更にカーボンモレキ
ュラーシーブを充填した第３段装置に前記中間濃度のア
ルゴンを通してプレッシャースィングを行ない粗アルゴ
ンを得た後さらに高濃度アルゴンに精製する特許請求の
範囲（１）記載の方法。 （３）第２段装置を３塔式とし第３段装置を２塔式とし
て、第３段脱着ガスを第２段入口ガスに混合循環させる
特許請求の範囲（１）または（２）記載の方法。 （４）空気深冷分離装置の液化精留塔サイドカット成分
たる１２％程度のアルゴンを含む混合ガスを第２段装置
の原料ガスとして用いる特許請求の範囲（２）または（
３）記載の方法。 （５）前記粗アルゴンをさらにゼオライトモレキュラー
シーブを充填した装置に通してプレッシャースィングし
て窒素を分離し高濃度アルゴンを得る特許請求の範囲（
２）または（３）記載の方法。 （６）前記粗アルゴンを低温液化装置によりアルゴンを
液化させ窒素を分離し高濃度アルゴンを得る特許請求の
範囲（２）または（３）記載の方法。 （７）前記粗アルゴンに水素を添加して脱酸素を行ない
高濃度アルゴンを得る特許請求の範囲（２）または（３
）記載の方法。 （８）吸着圧力が０．３〜１０ｋｇ／ｃｍ＾２である特
許請求の範囲（１）記載の方法。（９）脱着圧力が７６
０トール以下の減圧である特許請求の範囲（１）記載の
方法。 （１０）ゼオライトモレキュラーシーブを充填した第４
段装置により窒素を吸着分離して高濃度アルゴンを得、
第４段脱着ガスを原料としてさらにゼオライトモレキュ
ラーシーブを充填した第５段装置によりアルゴンを濃縮
し、第４段装置の原料ガスにリサイクルする特許請求の
範囲（１）または（５）記載の方法。 （１１）第４段装置および第５段装置がそれぞれ３塔式
からなる特許請求の範囲（１０）記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2203036A JPH03164410A (ja) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | 高濃度アルゴンの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2203036A JPH03164410A (ja) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | 高濃度アルゴンの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03164410A true JPH03164410A (ja) | 1991-07-16 |
| JPH0525801B2 JPH0525801B2 (ja) | 1993-04-14 |
Family
ID=16467289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2203036A Granted JPH03164410A (ja) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | 高濃度アルゴンの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03164410A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08165104A (ja) * | 1994-12-09 | 1996-06-25 | Kanebo Ltd | 高純度酸素ガスの分離法 |
| US5601634A (en) * | 1993-09-30 | 1997-02-11 | The Boc Group, Inc. | Purification of fluids by adsorption |
| KR20020051314A (ko) * | 2000-12-22 | 2002-06-29 | 이구택 | 활성탄을 이용한 고순도 아르곤가스 정제방법 |
| JP2011184287A (ja) * | 2010-02-10 | 2011-09-22 | Sumitomo Seika Chem Co Ltd | アルゴンガスの精製方法および精製装置 |
| JP2011195434A (ja) * | 2010-02-25 | 2011-10-06 | Sumitomo Seika Chem Co Ltd | アルゴンガスの精製方法および精製装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5252181A (en) * | 1975-07-17 | 1977-04-26 | Boc Ltd | Method and apparatus for separating gaseous mixtures |
| JPS52122273A (en) * | 1976-02-27 | 1977-10-14 | Boc Ltd | Method and apparatus for increasing ratio of ingredient gas |
| JPS58167411A (ja) * | 1982-03-25 | 1983-10-03 | Nippon Sanso Kk | アルゴンの製造方法 |
-
1990
- 1990-07-30 JP JP2203036A patent/JPH03164410A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5252181A (en) * | 1975-07-17 | 1977-04-26 | Boc Ltd | Method and apparatus for separating gaseous mixtures |
| JPS52122273A (en) * | 1976-02-27 | 1977-10-14 | Boc Ltd | Method and apparatus for increasing ratio of ingredient gas |
| JPS58167411A (ja) * | 1982-03-25 | 1983-10-03 | Nippon Sanso Kk | アルゴンの製造方法 |
Cited By (5)
| 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 |
| JPH08165104A (ja) * | 1994-12-09 | 1996-06-25 | Kanebo Ltd | 高純度酸素ガスの分離法 |
| KR20020051314A (ko) * | 2000-12-22 | 2002-06-29 | 이구택 | 활성탄을 이용한 고순도 아르곤가스 정제방법 |
| JP2011184287A (ja) * | 2010-02-10 | 2011-09-22 | Sumitomo Seika Chem Co Ltd | アルゴンガスの精製方法および精製装置 |
| JP2011195434A (ja) * | 2010-02-25 | 2011-10-06 | Sumitomo Seika Chem Co Ltd | アルゴンガスの精製方法および精製装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0525801B2 (ja) | 1993-04-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4529412A (en) | Process for obtaining high concentration argon by pressure-swing-adsorption | |
| CN112174102B (zh) | 一种bog气体多级分离提取高纯氦气的装置及方法 | |
| US4756723A (en) | Preparation of high purity oxygen | |
| US5125934A (en) | Argon recovery from argon-oxygen-decarburization process waste gases | |
| US5220797A (en) | Argon recovery from argon-oxygen-decarburization process waste gases | |
| CN103585856B (zh) | 一种多回流的变压吸附方法 | |
| AU646704B2 (en) | Hydrogen and carbon monoxide production by hydrocarbon steam reforming and pressure swing adsorption purification | |
| EP0302658B1 (en) | Process for producing high purity oxygen gas from air | |
| US5100447A (en) | Argon recovery from partial oxidation based ammonia plant purge gases | |
| JPS61222905A (ja) | 酸素富化空気の製法 | |
| CA1238868A (en) | Method for obtaining high-purity carbon monoxide | |
| CN110217794B (zh) | 一种高纯二氧化碳的生产方法及其生产装置 | |
| US4750925A (en) | Argon recovery from hydrogen depleted ammonia plant purge gas utilizing a combination of cryogenic and non-cryogenic separating means | |
| US9708188B1 (en) | Method for argon production via cold pressure swing adsorption | |
| CN102049170B (zh) | 一种vpsa空气分离制富氧流程 | |
| KR100605549B1 (ko) | 산소발생장치 및 그 제어방법 | |
| CN100423811C (zh) | 从混合气中分离回收吸附相产品的变压吸附方法 | |
| JPS60176901A (ja) | 吸着法を使用して少なくとも水素を含む混合ガス中の水素等を濃縮・精製する方法 | |
| CN116605853B (zh) | 一种采用三段法从空气中制备高纯氩气的方法 | |
| CN116390797A (zh) | 用于从低品级氢气生产超高纯氢气的工艺和设备 | |
| JPH0525801B2 (ja) | ||
| JP3219612B2 (ja) | 混合ガスより一酸化炭素及び水素を併産する方法 | |
| CN220424946U (zh) | 一种二氧化碳提纯装置 | |
| CN117965216B (zh) | 用于含氧煤层气的安全回收甲烷并提纯的方法 | |
| CN216472232U (zh) | 一种低浓度氢气的荒煤气提纯氢气的节能工艺系统 |