JPH0351646B2 - - Google Patents
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- JPH0351646B2 JPH0351646B2 JP57047780A JP4778082A JPH0351646B2 JP H0351646 B2 JPH0351646 B2 JP H0351646B2 JP 57047780 A JP57047780 A JP 57047780A JP 4778082 A JP4778082 A JP 4778082A JP H0351646 B2 JPH0351646 B2 JP H0351646B2
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- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は吸着剤を利用してアルゴンを含むガ
スからアルゴンを製造する方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing argon from a gas containing argon using an adsorbent.
一般に、アルゴンの製造は、空気深冷分離装置
からアルゴン含有量の比較的多い酸素を抜き出
し、これを粗アルゴン塔で精留して粗アルゴンと
し、この粗アルゴン中の酸素を脱酸したのち高純
アルゴン塔で精留することによつて行われてい
る。しかし、この方法は製造設備を多く必要と
し、運転が複雑であり、アルゴンの回収率も十分
でなく、エネルギー的にも不経済であるなどの欠
点がある。 Generally, argon production involves extracting oxygen with a relatively high argon content from an air cryogenic separator, rectifying it in a crude argon column to produce crude argon, and deoxidizing the oxygen in the crude argon. This is done by rectification in a pure argon column. However, this method has drawbacks such as requiring a large amount of production equipment, complicated operation, insufficient argon recovery rate, and being uneconomical in terms of energy.
また、上記以外のアルゴン製造法としては、ア
ルゴン、酸素、窒素の混合ガスを無加圧状態で２
種の吸着剤が充填された吸着塔に導入し、吸着塔
で窒素、酸素を吸着除去し、アルゴンを得る方法
がある。（特開昭52−122273号公報参照）しかし、
この方法では吸着剤の再生を真空ポンプを用いた
減圧操作による脱着によつて行つているため、配
管抵抗を小さくする必要があり、配管、弁等を大
型化せねばならず、設備費が増加する不都合があ
る。また、万一運転中漏れがあれば真空度が低下
し、脱着性能が低下し、製品アルゴンの純度や回
収率が低下する。さらに、吸着塔への混合ガスの
吸込みおよび製品アルゴン圧送のために２台のア
ルゴン圧縮機を用いており、設備費が高くなり、
メンテナンスに手間を要する欠点がある。 In addition, as an argon production method other than the above, a mixed gas of argon, oxygen, and nitrogen is
There is a method in which argon is obtained by introducing the species into an adsorption tower filled with an adsorbent and removing nitrogen and oxygen by adsorption in the adsorption tower. (Refer to Japanese Patent Application Laid-open No. 52-122273) However,
In this method, the adsorbent is regenerated by desorption by depressurization using a vacuum pump, so it is necessary to reduce piping resistance, and the piping, valves, etc. must be enlarged, which increases equipment costs. There is an inconvenience to doing so. Furthermore, if there is a leak during operation, the degree of vacuum will decrease, desorption performance will decrease, and the purity and recovery rate of the argon product will decrease. Furthermore, two argon compressors are used to suck the mixed gas into the adsorption tower and to pump the product argon, which increases equipment costs.
It has the disadvantage that maintenance is time consuming.
この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、
設備が簡単で運転が容易であり、エネルギー消費
が少なく、しかもアルゴンの回収率の高いアルゴ
ンの製造方法を提供することを目的とするもので
ある。 This invention was made in view of the above circumstances,
The object of the present invention is to provide a method for producing argon that requires simple equipment, is easy to operate, consumes little energy, and has a high recovery rate of argon.
以下、図面を参照してこの発明を詳しく説明す
る。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.
図面はこの発明のアルゴンの製造方法の一例を
示すものである。 The drawings show an example of the method for producing argon according to the present invention.
ある種の空気分離装置においては、製品窒素採
取量を最大とし、かつ製品酸素をも採取する装置
がある。この空気分離装置からの廃ガスは窒素、
酸素、アルゴンを主成分とする混合ガスであり、
原料空気中のアルゴンはほとんどがこの廃ガスに
含有される。例えば、アルゴン15％、酸素45％、
窒素40％の組成のこの廃ガスが原料ガスとして管
１からバツフアータンク２に導入される。そし
て、圧縮機３によつて約３Kg／cm2に加圧されて、
入口弁４ａを経て、第１吸着塔５ａおよび第２吸
着塔５ｂよりなる吸着装置５の第１吸着塔５ａに
導入される。吸着塔５ａおよび５ｂの入口側には
窒素を吸着するモレキユラーシーブスが充填され
（窒素吸着筒５ａ−MSおよび５ｂ−MS）、出口
側には酸素を吸着するカーボンシーブスが充填さ
れ（酸素吸着筒５ａ−CS、５ｂ−CS）、両吸着
剤が混り合わないように通気性の多孔質板などで
形成された仕切板６ａ，６ｂが設けられている。
加圧状態で第１吸着塔５ａに導入された原料ガス
は、まず窒素吸着筒５ａ−MSのモレキユラーシ
ーブスによつて窒素が、ついで酸素吸着筒５ａ−
CSのカーボンシーブスによつて酸素がそれぞれ
吸着除去されて製品アルゴンとなり、出口弁７
ａ、管８、流量調整弁９を経て供給先に送られ
る。上記吸着装置５による吸着操作温度は20〜40
℃に設定するのが望ましい。原料ガスは圧縮機に
よつて加圧され、加圧熱でその温度が上昇する
が、加圧された原料ガスは通常冷却水で20〜40℃
に冷却された後、吸着塔５ａに導入される。 Some types of air separation equipment maximize product nitrogen extraction and also extract product oxygen. The waste gas from this air separation device is nitrogen,
It is a mixed gas whose main components are oxygen and argon.
Most of the argon in the raw air is contained in this waste gas. For example, argon 15%, oxygen 45%,
This waste gas having a composition of 40% nitrogen is introduced into a buffer tank 2 through a pipe 1 as a raw material gas. Then, it is pressurized to about 3Kg/cm 2 by the compressor 3,
Via the inlet valve 4a, it is introduced into the first adsorption tower 5a of the adsorption device 5, which consists of the first adsorption tower 5a and the second adsorption tower 5b. The inlet sides of adsorption columns 5a and 5b are filled with molecular sieves that adsorb nitrogen (nitrogen adsorption columns 5a-MS and 5b-MS), and the outlet sides are filled with carbon sieves that adsorb oxygen (oxygen adsorption columns). The cylinders 5a-CS, 5b-CS) are provided with partition plates 6a and 6b made of air-permeable porous plates or the like to prevent both adsorbents from mixing.
The raw material gas introduced into the first adsorption tower 5a under pressure is first converted into nitrogen by the molecular sieves of the nitrogen adsorption column 5a-MS, and then into the oxygen adsorption column 5a-MS.
Oxygen is adsorbed and removed by the carbon sieves of CS to become product argon, and the outlet valve 7
a, pipe 8, and flow rate adjustment valve 9 to the destination. The adsorption operation temperature by the adsorption device 5 is 20 to 40
It is preferable to set it at ℃. The raw material gas is pressurized by a compressor, and its temperature rises due to the heat of compression, but the pressurized raw material gas is usually heated to 20 to 40 degrees Celsius with cooling water.
After being cooled to , it is introduced into the adsorption tower 5a.
この時、他方の第２吸着塔５ｂは吸着剤の再生
階段にある。すなわち、吸着段階が終了したの
ち、入口弁４ｂ、出口弁７ｂが閉じられ、排出弁
１０ｂ、弁１１が開かれ、第２吸着塔５ｂはほぼ
大気圧まで減圧される。これによつて、第２吸着
塔５ｂ内のカーボンシーブスおよびモレキユラー
シーブスに吸着されていた酸素、窒素は減圧脱着
され、塔５ｂ内の残留ガスとともに排出弁１０
ｂ、管１２、弁１１を通り、外部に放出される。
この際、第２吸着塔５ｂの出口側のカーボンシー
ブスから脱着した酸素は入口側のモレキユラーシ
ーブスを洗滌することになり、モレキユラーシー
ブスの再生が先行することになる。ついで、パー
ジ弁１３ｂが開かれ、製品アルゴンの一部が減圧
弁１４、管１５を経て、第２吸着塔５ｂの出口側
から第２吸着塔５ｂに導入され、カーボンシーブ
スおよびモレキユラーシーブスの洗滌脱着が行わ
れる。カーボンシーブスおよびモレキユラーシー
ブスから脱着した酸素、窒素およびアルゴンより
なる廃ガスは、第２吸着塔５ｂから排出弁１０ｂ
を経て、管１２、弁１１を通り放出されるが、洗
滌再生が進むにつれて、廃ガス中の窒素濃度は酸
素濃度に比べて、先に減少する。これは上述のよ
うにモレキユラーシーブスの洗滌が、カーボンシ
ーブスからの脱着酸素によつて先行されるためで
ある。そして、廃ガス中に窒素分が小量になり、
アルゴン分が決められた含有率になると、弁１１
が閉じられ、廃ガスは戻し弁１６、管１７を経
て、バツフアータンク２に返送される。この廃ガ
スの返送と放出との切換えは廃ガス中のアルゴン
濃度を勘案して決定され、廃ガス中のアルゴン濃
度が１〜５％の範囲にあるときには廃ガスを原料
系統に返送するのが望ましい。廃ガス中のアルゴ
ン濃度が１％よりも低い場合には、廃ガスを原料
系統に返送しても、原料ガス量が増加する割にア
ルゴン回収率があまり向上しない。一方、廃ガス
中のアルゴン濃度が５％以上となつたとき、その
吸着塔の再生が完了したとみなし、その吸着塔は
再生から吸着へと切換えられる。これによつて、
実質的にアルゴンと酸素よりなる廃ガスが原料系
統に返送されることになり、アルゴンのロスが最
小限となる。かくして、第２吸着塔５ｂの再生は
完了し、ついで製品アルゴンで再加圧されて、次
の吸着を待つことになる。そして、以下２つの吸
着塔５ａ，５ｂを順次切替えてゆくことにより、
製品アルゴンが連続的に得られることになる。こ
の方法により得られる製品アルゴン濃度は98〜
99.9vol.％であり、原料ガス中からのアルゴン回
収率は90〜80％である。 At this time, the other second adsorption tower 5b is in the adsorbent regeneration stage. That is, after the adsorption stage is completed, the inlet valve 4b and the outlet valve 7b are closed, the discharge valve 10b and the valve 11 are opened, and the pressure of the second adsorption tower 5b is reduced to approximately atmospheric pressure. As a result, the oxygen and nitrogen adsorbed on the carbon sieves and molecular sieves in the second adsorption tower 5b are desorbed under reduced pressure, and together with the residual gas in the tower 5b, the exhaust valve 10
b, passes through the pipe 12 and valve 11 and is released to the outside.
At this time, the oxygen desorbed from the carbon sieves on the outlet side of the second adsorption tower 5b washes the molecular sieves on the inlet side, and the molecular sieves are regenerated first. Next, the purge valve 13b is opened, and a part of the product argon is introduced into the second adsorption tower 5b from the outlet side of the second adsorption tower 5b through the pressure reducing valve 14 and the pipe 15, and is introduced into the second adsorption tower 5b from the carbon sieves and molecular sieves. Washing and removal are performed. The waste gas consisting of oxygen, nitrogen and argon desorbed from the carbon sieves and molecular sieves is transferred from the second adsorption tower 5b to the discharge valve 10b.
The nitrogen concentration in the waste gas decreases earlier than the oxygen concentration as the cleaning and regeneration progresses. This is because, as mentioned above, the cleaning of the molecular sieves is preceded by the desorbed oxygen from the carbon sieves. Then, the amount of nitrogen in the exhaust gas becomes small,
When the argon content reaches a predetermined content rate, the valve 11
is closed, and the waste gas is returned to the buffer tank 2 via the return valve 16 and pipe 17. The switching between returning and releasing the waste gas is determined by taking into account the argon concentration in the waste gas, and when the argon concentration in the waste gas is in the range of 1 to 5%, it is recommended to return the waste gas to the raw material system. desirable. When the argon concentration in the waste gas is lower than 1%, even if the waste gas is returned to the raw material system, the argon recovery rate does not improve much even though the amount of raw material gas increases. On the other hand, when the argon concentration in the waste gas reaches 5% or more, it is assumed that the regeneration of the adsorption tower has been completed, and the adsorption tower is switched from regeneration to adsorption. By this,
Waste gas consisting essentially of argon and oxygen will be returned to the feedstock system, minimizing argon losses. Thus, the regeneration of the second adsorption tower 5b is completed, and then it is repressurized with product argon and awaits the next adsorption. Then, by sequentially switching the two adsorption towers 5a and 5b,
Product argon will be obtained continuously. The product argon concentration obtained by this method is 98 ~
99.9vol.%, and the recovery rate of argon from the raw material gas is 90-80%.
このようなアルゴンの製造方法においては、各
吸着塔５ａ，５ｂの入口側に窒素を吸着するモレ
キユラーシーブスを、出口側に酸素を吸着するカ
ーボンシーブスを充填したので、これら吸着剤の
再生時、カーボンシーブスから減圧脱着した酸素
によつてモレキユラーシーブスが洗滌脱着される
ため、製品アルゴンの洗滌に用いられる量が少な
くなり、製品アルゴンのロスが少なくなる。ま
た、モレキユラーシーブスを入口側に配置したこ
とによつて、上述のようにモレキユラーシーブス
からの窒素脱着が先行するため、脱着の初期にお
いてほとんどの窒素が吸着塔５ａ，５ｂから排出
され、吸着塔内はアルゴンと酸素のみとのなる。
製品アルゴン中には少量の酸素の混入が許容され
るため、（例えば溶接用アルゴンとする場合など）
カーボンシーブスの製品アルゴンによる洗滌脱着
を完全に行う必要がなくなり、洗滌用アルゴン量
がすくなくてすむとともに、洗滌用アルゴンの大
部分を戻し弁１６、管１７を通してバツフアータ
ンク２に返送できるため、アルゴンの損失が極め
て少なくなる。さらに、圧縮機１台によつて動力
のすべてをまかなつているので、装置が簡単とな
り、設備費も低く、メンテナンスも容易となる。 In this argon production method, the inlet side of each adsorption tower 5a, 5b is filled with molecular sieves that adsorb nitrogen, and the outlet side is filled with carbon sieves that adsorb oxygen. Since the molecular sieves are washed and desorbed by the oxygen desorbed under reduced pressure from the carbon sieves, the amount of product argon used for washing is reduced, and the loss of product argon is reduced. Furthermore, by arranging the molecular sieves on the inlet side, nitrogen desorption from the molecular sieves occurs first as described above, so that most of the nitrogen is discharged from the adsorption towers 5a and 5b in the early stage of desorption. The interior of the adsorption tower contains only argon and oxygen.
A small amount of oxygen is allowed in the product argon (for example, when using argon for welding).
Carbon Thieves products It is no longer necessary to completely clean and desorb with argon, the amount of argon for cleaning can be reduced, and most of the argon for cleaning can be returned to the buffer tank 2 through the return valve 16 and pipe 17. losses will be extremely small. Furthermore, since all of the power is provided by one compressor, the equipment is simple, equipment costs are low, and maintenance is easy.
なお、上記実施例では、１個の吸着塔内にモレ
キユラーシーブスとカーボンシーブスとを混り合
ないようにして充填しているが、これに限らずモ
レキユラーシーブスと、カーボンシーブスとを別
個の吸着筒に充填しこれら吸着筒を配管で連結し
て吸着塔としてもよい。また、本発明において好
適な吸着剤を例示すると、窒素吸着剤としては合
成ゼオライトとして多くの市販品があるが、ユニ
アンカーバイド リンデ社のモレキユラーシーブ
ス、商品名MS−5A（ca−Ａ型）、MS−13X（Na
−Ｘ型）、MS−10X（Ca−Ｘ型）、モルデナイト
及びこれらと同一または類似性状の品が好適に使
用される。これらの窒素吸着剤は一般に酸素製造
用PSA法の窒素吸着剤として使用されているも
のである。 In the above embodiment, the molecular sieves and carbon sieves are packed in one adsorption tower in such a way that they do not mix, but the invention is not limited to this. It is also possible to fill separate adsorption cylinders and connect these adsorption cylinders with piping to form an adsorption tower. In addition, to exemplify adsorbents suitable for the present invention, there are many commercially available nitrogen adsorbents such as synthetic zeolites. ), MS−13X(Na
-X type), MS-10X (Ca-X type), mordenite, and products with the same or similar properties as these are preferably used. These nitrogen adsorbents are generally used as nitrogen adsorbents in the PSA method for oxygen production.
また酸素吸着剤としては、西独 BF社のモレ
キユラーカーボンシーブス、細孔径３ÅのCMS
であるタケダ（株）製モルシーボン3A（商品名）
など又はこれらと同一あるいは類似性状の品が好
適に使用される。これらの酸素吸着剤は一般に窒
素製造用PSA法の酸素吸着剤として使用されて
いるものである。 In addition, as an oxygen adsorbent, molecular carbon sieves manufactured by BF, West Germany, and CMS with a pore diameter of 3 Å are used.
Molcibon 3A (product name) manufactured by Takeda Corporation
or products with the same or similar properties as these are preferably used. These oxygen adsorbents are generally used as oxygen adsorbents in the PSA method for nitrogen production.
以上説明したように、この発明のアルゴンの製
造方法によれば、アルゴンの回収率が高められる
とともに製造装置が簡素化され、設備費用も低
く、運転が容易となり、メンテナンスも簡単とな
る。また、従来の精留法のように冷却、加熱を繰
り返す必要がなく、エネルギー消費も少なく、経
済性に富むなどの利点が得られる。 As explained above, according to the argon production method of the present invention, the recovery rate of argon is increased, the production equipment is simplified, the equipment cost is low, the operation is easy, and the maintenance is simple. Further, unlike conventional rectification methods, there is no need for repeated cooling and heating, and there are advantages such as low energy consumption and high economic efficiency.
図面は、この発明のアルゴンの製造方法の一例
を示す系統図である。
３……圧縮機、５……吸着装置、５ａ……第１
吸着塔、５ｂ……第２吸着塔、６……仕切板、１
１……弁、１４……減圧弁、１６……戻し弁、１
７……管。
The drawing is a system diagram showing an example of the argon manufacturing method of the present invention. 3... Compressor, 5... Adsorption device, 5a... First
Adsorption tower, 5b...Second adsorption tower, 6...Partition plate, 1
1... Valve, 14... Pressure reducing valve, 16... Return valve, 1
7...Tube.
Claims (1)
ガスを原料ガスとし、○イこの原料ガスを約３Kg／
cm2に加圧して窒素吸着剤が充填された窒素吸着筒
から酸素吸着剤が充填された酸素吸着筒へ順次流
して製品アルゴンを得る工程、および上記吸着筒
の再生に際し、○ロ両吸着筒をほぼ大気圧まで減圧
し、窒素、酸素を脱着させ、酸素吸着筒からの脱
着酸素ガスで窒素吸着筒を洗滌再生する工程、○ハ
製品アルゴンの一部を酸素吸着筒から窒素吸着筒
へ順次流し、酸素着筒および窒素吸着筒を洗滌再
生し、洗滌廃ガス中のアルゴン含有量によつて廃
ガスを放出するかまたは前記加圧を行う前の原料
ガス系統に返送する工程の上記○イ、○ロ、○ハの工程
によつてアルゴンを製造することを特徴とするア
ルゴンの製造方法。1 A mixed gas containing argon, oxygen, and nitrogen as the main components is used as the raw material gas, and approximately 3 kg/kg of this raw material gas is
In the process of obtaining product argon by sequentially flowing from a nitrogen adsorption cylinder filled with a nitrogen adsorbent under pressure to cm 2 to an oxygen adsorption cylinder filled with an oxygen adsorption agent, and when regenerating the above adsorption cylinder, both ○ and B adsorption cylinders are used. The process of reducing the pressure to almost atmospheric pressure, desorbing nitrogen and oxygen, and cleaning and regenerating the nitrogen adsorption column with the desorbed oxygen gas from the oxygen adsorption column. The above-mentioned step ○ in the process of flushing, washing and regenerating the oxygen adsorption cylinder and nitrogen adsorption cylinder, and releasing the waste gas depending on the argon content in the washing waste gas or returning it to the raw material gas system before the pressurization is performed. A method for producing argon, characterized by producing argon through the steps of , ○B, and ○C.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57047780A JPS58167410A (en) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | Peparation of argon |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57047780A JPS58167410A (en) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | Peparation of argon |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58167410A JPS58167410A (en) | 1983-10-03 |
| JPH0351646B2 true JPH0351646B2 (en) | 1991-08-07 |
Family
ID=12784881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57047780A Granted JPS58167410A (en) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | Peparation of argon |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58167410A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60239309A (en) * | 1984-05-11 | 1985-11-28 | Seitetsu Kagaku Co Ltd | Process for recovering argon |
| US5601634A (en) * | 1993-09-30 | 1997-02-11 | The Boc Group, Inc. | Purification of fluids by adsorption |
| KR970008347B1 (en) * | 1994-04-12 | 1997-05-23 | 한국에너지기술연구소 | Adsorptive separation method and apparatus for separating argon and hydrogen in high concentration from ammonia purge gas |
-
1982
- 1982-03-25 JP JP57047780A patent/JPS58167410A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58167410A (en) | 1983-10-03 |
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