JPH0469563B2 - - Google Patents
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- JPH0469563B2 JPH0469563B2 JP62073816A JP7381687A JPH0469563B2 JP H0469563 B2 JPH0469563 B2 JP H0469563B2 JP 62073816 A JP62073816 A JP 62073816A JP 7381687 A JP7381687 A JP 7381687A JP H0469563 B2 JPH0469563 B2 JP H0469563B2
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Description
産業上の利用分野
この発明は例えばAr−O2吹錬炉やRH真空脱
ガス処理設備等におけるアルゴン含有排ガスから
アルゴンガスを回収する方法に関する。
背景技術
最近、製鋼工程中の精錬過程でアルゴンガスを
使用することが盛んに行なわれている。例えば、
Ar−O2吹錬法は、酸素と共にアルゴンを溶鋼中
へ吹込むことにより、高価なクロムを酸化するこ
となく脱炭を可能とするものであり、かつ良好な
品質が得られるので、高Cr鋼の新しい溶鋼法と
して注目を浴び精錬に採用されている。
同じく製鋼工程中の精錬過程で脱ガスを目的に
行なわれる溶鋼脱ガス法は、溶鋼を真空にさらす
ことにより溶鋼中の不純物として有害なＨ，Ｎ，
Ｏガスを減少させる処理を行なう際、溶鋼中に環
流ガスおよび羽口冷却ガスとして不活性ガスを流
しているが、特に低Ｎ鋼の溶製時には不活性ガス
としてアルゴンが用いられる。
また、前記Cr含有鋼に限らず普通の精錬にお
いても、脱炭効率を向上させる目的で、アルゴン
で溶鋼を撹拌しながら酸素精錬する方法が採用さ
れるようになつてきた。また、その使用量も増加
する傾向にある。
従来技術
このような用途に使用されるアルゴンガスは、
工業的には空気深冷分離装置から得られるアルゴ
ン含有ガスをアルゴン濃縮装置でさらに濃縮して
製造しているが、該アルゴンガスは空気中に0.93
％程度しか含まれていないため、今後前記需要に
見合う供給の不足も予想される。また、非常に高
価でもある。
そこで、このアルゴン使用量を低減するため、
使用済み含有排ガスからアルゴンを分離回収して
再利用する方法が試みられている。
例えば、深冷分離装置を利用する方法（特公昭
52−28750）、あるいは排出ガス中の微量のCO2を
吸収除去しアルゴンガスを回収する方法（特公昭
50−8999）等が提案されている。
しかし、これらの方法は、装置構造やユーテイ
リテイーあるいは操作性に難点があり、圧力変動
吸着法を利用する方法が有利と考えられている。
圧力変動吸着法によるアルゴンの回収方法とし
ては、第４図にその一例を示すごとく、アルゴン
含有排ガスを圧力変動吸着装置１に導入し、該排
ガスを圧力変動吸着法により吸着処理してアルゴ
ン濃縮ガスとして回収する方法であり、その制御
は、圧力変動吸着装置１の入側排ガスおよび出側
回収ガス（製品ガス）をそれぞれの調節弁２，３
の弁開度、圧力あるいは流量を固定して制御する
方法であり、排ガス組成が比較的安定で変動が小
さい場合に有効な方法である。
発明が解決しようとする問題点
従来の圧力変動吸着法は前記した通り、排ガス
組成が比較的安定で変動が小さい場合には問題な
いが、排ガス組成が変動する場合には下記(1)，(2)
式で表わされる製品アルゴン純度とアルゴン収率
が変動し、ある規定値以上の純度を得ようとする
と平均収率が低下するという問題がある。
製品アルゴン純度＝製品ガス中Ar濃度／製品ガス
中Ar濃度＋製品ガス中N2濃度×100％……(1)
アルゴン収率 ＝製品ガス流量×製品ガス中Ar濃
度／入側排ガス流量×入側排ガス中Ar濃度×100％……(
2)
その理由を以下に説明する。
すなわち、入側排ガス流量をFI1、製品ガス流
量をFO1に固定し、製品ガス中アルゴン濃度の変
化度合は小さいので近似的にCO1とする。この
時、入側排出ガス中アルゴン濃度がCILからCIHま
で変化すると収率は下記(3)式に示されるようにηA
からηBまで変化する。
ηA＝FO1・CO1／FI1・CIL×100，
ηB＝FO1・CO1／FI1・CIH×100 ……(3)
ここで、収率と純度との間には一般的に第５図
に示す相関関係があり、純度χ以上を得るように
入側排ガス流量および出側ガス流量（製品ガス流
量）を固定した場合、収率と純度の関係は第５図
のＡ点からＢ点まで変動し、収率はηAからηBまで
の間で低下する。したがつて、ある規定値以上の
純度を得ようとすると平均収率が低下する。
この発明は従来の前記圧力変動吸着法の問題点
を解決するためになされたものであり、組成の変
動するアルゴン含有排ガスから常に一定の収率で
アルゴンガスを回収し得る方法を提案せんとする
ものである。
問題点を解決するための手段
この発明は従来の前記問題点を解決する手段と
して、アルゴン含有排ガスから圧力変動吸着法に
よりアルゴンガスを回収するに際し、排ガス中の
アルゴン濃度と回収ガス（製品ガス）中のアルゴ
ン濃度および圧力変動吸着装置の入側排ガス流量
を用い、アルゴン収率が一定になるように圧力変
動吸着装置の出側ガス流量（製品ガス流量）を算
出し、該算出値に基づいて圧力変動吸着装置の出
側ガス流量を制御し、
また、排ガス中のアルゴン濃度と回収ガス中の
アルゴン濃度および圧力変動吸着装置の出側排ガ
ス流量を用い、アルゴン収率が一定になるように
圧力変動吸着装置の入側ガス流量を算出し、該算
出値に基づいて圧力変動吸着装置の入側ガス流量
を制御することにより、圧力変動吸着装置に導入
されるアルゴン含有排ガスの組成が変動しても一
定の収率でアルゴンガスを回収できる方法を提案
したものである。
発明の図面に基づく開示
第１図はこの発明方法を実施するための圧力変
動吸着法によるアルゴン回収装置の一実施例を示
す概略図である。
すなわち、アルゴン使用設備１０から発生する
アルゴン含有排ガスを除塵器１１にて除塵後、誘
引送風機１２にて回収ホルダー１３に貯蔵し、送
風機１４または圧縮機にて昇圧後、圧力調節弁１
５を経て圧力変動吸着装置１６へ送られ、ここで
吸着処理されてアルゴン濃縮ガスとして回収され
る。
この発明のアルゴン収率を一定にするための制
御系は、圧力変動吸着装置１６の入側に設けた排
ガスアルゴン濃度計２０、排ガス流量計２１およ
び排ガス流量調節器２２と、圧力変動吸着装置１
６の出側に設けた製品ガス流量調節器２３、製品
ガス流量計２４および製品ガスアルゴン濃度計２
５と、収率が一定になるように圧力変動吸着装置
１６の出側ガス流量と入側ガス流量を算出し、該
算出値に基づいて排ガス流量調節器２２および製
品ガス流量調節器２３を制御する演算装置２６と
から構成される。
すなわち、圧力変動吸着装置１６に導入される
排ガス中のアルゴン濃度および排ガス流量がそれ
ぞれ排ガスアルゴン濃度計２０および排ガス流量
計２１により測定され、この測定値と製品ガスア
ルゴン濃度計２５により測定される製品ガスアル
ゴン濃度値が演算装置２６に入力され、ここでア
ルゴン収率が一定となるための製品ガス流量が下
記(4)式により算出され、この算出値に基づいて製
品ガス流量調節器２３が制御されることにより、
アルゴン収率一定でアルゴンの回収が行なわれ
る。
製品ガス流量＝アルゴン収率×入側排ガス流量×
入側排ガスAr濃度／100×製品ガスAr濃度……(4)
また、この発明では前記排ガス中のアルゴン濃
度および製品ガス中のアルゴン濃度と、製品ガス
流量計２４により測定される製品ガス流量を用
い、演算装置２６でアルゴン収率が一定となるた
めの入側排出ガス流量を下記(5)式により演算して
求め、この値に基づいて流量調節器２２が制御さ
れることにより、アルゴン収率一定でアルゴンの
回収が行なわれる。
入側排ガス流量＝100×製品ガス流量×製品ガスA
r濃度／アルゴン収率×入側排ガスAr濃度……(5)
以下、この発明の実施例について説明する。
実施例 １
真空脱ガス設備（環流式真空脱ガス設備）から
発生するアルゴン含有排ガスからアルゴンを回収
する場合について説明する。
第１図に示す設備を用い、第１表に示す組成を
有する排ガスを収率が一定になるように製品ガス
流量を演算して圧力変動吸着装置を制御しアルゴ
ンを回収した場合の操作条件と製品性状を第２表
に、そのチヤートを第２図ａにそれぞれ示す。そ
の際、前記演算式(4)式中のアルゴン収率を75％に
設定して圧力変動吸着装置を制御した。
また、比較のため、製品ガス流量を固定して圧
力変動吸着装置を制御してアルゴンを回収した場
合の操作条件と製品製状を第３表に、そのチヤー
トを第２図ｂにそれぞれ示す。
第２表より明らかなごとく、排ガスアルゴン濃
度が50〜70％まで変動するにもかかわらず製品ア
ルゴン純度98％以上の製品ガスが収率75％で安定
して得られた。
一方、従来法では排ガスアルゴン濃度50〜70％
の変動に対し、製品アルゴン純度98％以上を得る
ためのアルゴン収率は53〜77％（平均69％）まで
変化している。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD This invention relates to a method for recovering argon gas from argon-containing exhaust gas in, for example, an Ar-O 2 blowing furnace or a RH vacuum degassing treatment facility. BACKGROUND ART Recently, argon gas has been widely used in the refining process of steel manufacturing. for example,
The Ar- O2 blowing method enables decarburization without oxidizing expensive chromium by blowing argon together with oxygen into molten steel. It has attracted attention as a new method of melting steel and is being adopted for refining. The molten steel degassing method, which is also carried out for the purpose of degassing during the refining process during the steelmaking process, removes harmful H, N, and impurities in the molten steel by exposing the molten steel to a vacuum.
When performing treatment to reduce O gas, an inert gas is passed through the molten steel as a reflux gas and a tuyere cooling gas, and argon is particularly used as the inert gas when melting low N steel. In addition, not only for the above-mentioned Cr-containing steel but also for ordinary refining, a method of oxygen refining while stirring molten steel with argon has come to be adopted for the purpose of improving decarburization efficiency. Moreover, the amount used is also on the rise. Prior art Argon gas used in such applications is
Industrially, argon-containing gas obtained from an air cryogenic separation device is further condensed using an argon concentrator.
%, it is expected that there will be a shortage of supply to meet the demand in the future. It is also very expensive. Therefore, in order to reduce the amount of argon used,
Attempts have been made to separate and recover argon from used exhaust gas and reuse it. For example, a method using a cryogenic separator (Tokuko Showa)
52-28750), or a method of recovering argon gas by absorbing and removing trace amounts of CO2 in exhaust gas (Tokuko Showa).
50-8999) etc. have been proposed. However, these methods have drawbacks in device structure, utility, and operability, and methods using pressure fluctuation adsorption methods are considered advantageous. As an example of the method for recovering argon using the pressure fluctuation adsorption method, as shown in FIG. This is a method to recover the inlet exhaust gas and the outlet recovery gas (product gas) of the pressure fluctuation adsorption device 1 through the respective control valves 2 and 3.
This is a method in which the valve opening, pressure, or flow rate of the exhaust gas is fixed and controlled, and is effective when the exhaust gas composition is relatively stable and fluctuations are small. Problems to be Solved by the Invention As mentioned above, with the conventional pressure fluctuation adsorption method, there is no problem when the exhaust gas composition is relatively stable and fluctuations are small, but when the exhaust gas composition fluctuates, the following (1), ( 2)
There is a problem in that the product argon purity and argon yield, which are expressed by the formula, fluctuate, and that the average yield decreases when trying to obtain purity above a certain specified value. Product argon purity = Ar concentration in product gas / Ar concentration in product gas + N2 concentration in product gas × 100%...(1) Argon yield = Product gas flow rate × Ar concentration in product gas / Inlet exhaust gas flow rate × Inlet Ar concentration in side exhaust gas x 100%...(
2) The reason is explained below. That is, the inlet exhaust gas flow rate is fixed to FI 1 and the product gas flow rate is fixed to FO 1 , and since the degree of change in the argon concentration in the product gas is small, it is approximated to CO 1 . At this time, when the argon concentration in the inlet exhaust gas changes from CI L to CI H , the yield is η A as shown in equation (3) below.
varies from to η B. η A = FO 1 · CO 1 / FI 1 · CI L × 100, η B = FO 1 · CO 1 / FI 1 · CI H × 100 ... (3) Here, there is a difference between yield and purity. In general, there is a correlation shown in Figure 5. When the inlet exhaust gas flow rate and the outlet gas flow rate (product gas flow rate) are fixed to obtain a purity of χ or higher, the relationship between yield and purity is as shown in Figure 5. It varies from point A to point B, and the yield decreases between η A and η B. Therefore, when trying to obtain purity higher than a certain specified value, the average yield decreases. This invention was made to solve the problems of the conventional pressure fluctuation adsorption method, and aims to propose a method that can always recover argon gas at a constant yield from argon-containing exhaust gas whose composition varies. It is something. Means for Solving the Problems The present invention solves the above-mentioned conventional problems by determining the argon concentration in the exhaust gas and the recovered gas (product gas) when recovering argon gas from the argon-containing exhaust gas by a pressure fluctuation adsorption method. Using the argon concentration in the inside and the inlet exhaust gas flow rate of the pressure fluctuation adsorption device, calculate the outlet gas flow rate (product gas flow rate) of the pressure fluctuation adsorption device so that the argon yield is constant, and based on the calculated value. The outlet gas flow rate of the pressure fluctuation adsorption device is controlled, and the pressure is adjusted so that the argon yield is constant using the argon concentration in the flue gas, the argon concentration in the recovered gas, and the outlet exhaust gas flow rate of the pressure fluctuation adsorption device. By calculating the inlet gas flow rate of the fluctuating adsorption device and controlling the inlet gas flow rate of the pressure fluctuating adsorption device based on the calculated value, the composition of the argon-containing exhaust gas introduced into the pressure fluctuating adsorption device can be changed. proposed a method for recovering argon gas at a constant yield. Disclosure of the Invention Based on Drawings FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of an argon recovery apparatus using a pressure fluctuation adsorption method for carrying out the method of this invention. That is, the argon-containing exhaust gas generated from the argon-using equipment 10 is removed by a dust remover 11, stored in a collection holder 13 by an induced blower 12, and after being pressurized by a blower 14 or a compressor, the pressure regulating valve 1
5, the gas is sent to a pressure fluctuation adsorption device 16, where it is adsorbed and recovered as argon condensed gas. The control system for keeping the argon yield constant according to the present invention includes an exhaust gas argon concentration meter 20, an exhaust gas flow meter 21, and an exhaust gas flow rate regulator 22 provided on the inlet side of the pressure fluctuation adsorption device 16, and the pressure fluctuation adsorption device 1.
Product gas flow rate regulator 23, product gas flow meter 24, and product gas argon concentration meter 2 provided on the outlet side of 6
5, calculate the outlet side gas flow rate and the inlet side gas flow rate of the pressure fluctuation adsorption device 16 so that the yield is constant, and control the exhaust gas flow rate regulator 22 and the product gas flow rate regulator 23 based on the calculated values. It is composed of an arithmetic unit 26 that performs the following operations. That is, the argon concentration in the exhaust gas introduced into the pressure fluctuation adsorption device 16 and the exhaust gas flow rate are measured by the exhaust gas argon concentration meter 20 and the exhaust gas flow meter 21, respectively, and the measured values and the product measured by the product gas argon concentration meter 25 are measured. The gas argon concentration value is input to the arithmetic unit 26, where the product gas flow rate for making the argon yield constant is calculated using the following equation (4), and the product gas flow rate regulator 23 is controlled based on this calculated value. By being
Argon is recovered with a constant argon yield. Product gas flow rate = Argon yield x Inlet exhaust gas flow rate x
Inlet side exhaust gas Ar concentration/100×Product gas Ar concentration...(4) Furthermore, in this invention, the argon concentration in the exhaust gas, the argon concentration in the product gas, and the product gas flow rate measured by the product gas flow meter 24 are The inlet exhaust gas flow rate for making the argon yield constant is calculated by the calculation unit 26 using the following equation (5), and the flow rate regulator 22 is controlled based on this value, thereby controlling the argon collection. Argon is recovered at a constant rate. Inlet exhaust gas flow rate = 100 x product gas flow rate x product gas A
r concentration/argon yield×inlet exhaust gas Ar concentration (5) Examples of the present invention will be described below. Example 1 A case will be described in which argon is recovered from argon-containing exhaust gas generated from a vacuum degassing facility (reflux type vacuum degassing facility). Operating conditions for recovering argon by using the equipment shown in Figure 1 and controlling the pressure fluctuation adsorption device by calculating the product gas flow rate so that the yield is constant from the exhaust gas having the composition shown in Table 1. The product properties are shown in Table 2, and its chart is shown in Figure 2a. At that time, the pressure fluctuation adsorption device was controlled by setting the argon yield in the arithmetic expression (4) to 75%. For comparison, the operating conditions and product form when argon is recovered by controlling the pressure fluctuation adsorption device with a fixed product gas flow rate are shown in Table 3, and a chart thereof is shown in FIG. 2b, respectively. As is clear from Table 2, a product gas with a product argon purity of 98% or more was stably obtained at a yield of 75% even though the exhaust gas argon concentration varied from 50 to 70%. On the other hand, in the conventional method, the exhaust gas argon concentration is 50 to 70%.
, the argon yield to obtain product argon purity of 98% or higher varies from 53 to 77% (69% on average).
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】
実施例 ２
実施例１と同じ排ガスから収率が一定になるよ
うに入側排ガス流量を演算して圧力変動吸着装置
を制御しアルゴンを回収した場合の操作条件と製
品性状第４表に、そのチヤートを第３図にそれぞ
れ示す。その際、前記(5)式中のアルゴン収率を75
％に設定した。
第４表より明らかなごとく、本実施例において
もアルゴン純度98％以上の製品ガスが収率75％で
安定して得られた。[Table] Example 2 Table 4: Operating conditions and product properties when argon is recovered from the same exhaust gas as in Example 1 by calculating the inlet exhaust gas flow rate and controlling the pressure fluctuation adsorption device so that the yield is constant. The chart is shown in Figure 3. At that time, the argon yield in the above formula (5) is set to 75
It was set to %. As is clear from Table 4, a product gas with an argon purity of 98% or higher was stably obtained at a yield of 75% in this example as well.
【表】
発明の効果
以上説明したごとく、この発明方法によれば、
圧力変動吸着装置の入側排ガス流量、または出側
製品ガス流量を一定の条件で制御することによ
り、排出ガス組成が変動しても常に一定の収率で
純度の高いアルゴンを回収することができるの
で、アルゴン使用量の低減に大なる効果を奏する
ものである。[Table] Effects of the invention As explained above, according to the method of this invention,
By controlling the inlet exhaust gas flow rate or the outlet product gas flow rate of the pressure fluctuation adsorption device under certain conditions, it is possible to always recover highly pure argon at a constant yield even if the exhaust gas composition fluctuates. Therefore, it is highly effective in reducing the amount of argon used.
第１図はこの発明方法を実施するための圧力変
動吸着法によるアルゴン回収装置の一実施例を示
す概略図、第２図および第３図はこの発明の実施
例における排ガスアルゴン濃度、入側排ガス流
量、製品ガス流量、アルゴン純度およびアルゴン
収率のチヤート図、第４図は圧力変動吸着法の基
本的な装置構成を示す概略図、第５図は同上装置
のアルゴン収率と製品アルゴン純度の関係を示す
図である。
１０……アルゴン使用設備、１６……圧力変動
吸着装置、２０……排ガスアルゴン濃度計、２１
……排ガス流量計、２２……排ガス流量調節器、
２３……製品ガス流量調節器、２４……製品ガス
流量計、２５……製品ガスアルゴン濃度計、２６
……演算装置。
Fig. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of an argon recovery device using a pressure fluctuation adsorption method for carrying out the method of this invention, and Figs. 2 and 3 show exhaust gas argon concentration and inlet exhaust gas in an embodiment of this invention. Chart diagram of flow rate, product gas flow rate, argon purity, and argon yield. Figure 4 is a schematic diagram showing the basic equipment configuration of the pressure fluctuation adsorption method. Figure 5 is a chart diagram of the argon yield and product argon purity of the same equipment. It is a figure showing a relationship. 10... Argon usage equipment, 16... Pressure fluctuation adsorption device, 20... Exhaust gas argon concentration meter, 21
...Exhaust gas flow meter, 22...Exhaust gas flow rate regulator,
23... Product gas flow rate regulator, 24... Product gas flow meter, 25... Product gas argon concentration meter, 26
...A computing device.
Claims (1)
りアルゴンガスを回収する方法において、排ガス
中のアルゴン濃度と回収ガス中のアルゴン濃度お
よび圧力変動吸着装置入側排ガス流量を用い、ア
ルゴン収率が一定になるよう圧力変動吸着装置出
側ガス流量を算出し、該算出値に基づいて出側ガ
ス流量を制御することを特徴とするアルゴンガス
の回収方法。 ２ アルゴン含有排ガスから圧力変動吸着法によ
りアルゴンガスを回収する方法において、排ガス
中のアルゴン濃度と回収ガス中のアルゴン濃度お
よび圧力変動吸着装置出側回収ガス流量を用い、
アルゴン収率が一定となるよう圧力変動吸着装置
入側ガス流量を算出し、該算出値に基づいて入側
ガス流量を制御することを特徴とするアルゴンガ
スの回収方法。[Claims] 1. In a method for recovering argon gas from argon-containing exhaust gas by a pressure fluctuation adsorption method, the argon concentration in the exhaust gas, the argon concentration in the recovered gas, and the exhaust gas flow rate at the entrance of the pressure fluctuation adsorption device are used to recover argon gas. A method for recovering argon gas, comprising: calculating the gas flow rate on the outlet side of a pressure fluctuation adsorption device so that the rate is constant, and controlling the gas flow rate on the outlet side based on the calculated value. 2. In a method of recovering argon gas from argon-containing exhaust gas by pressure fluctuation adsorption method, using the argon concentration in the exhaust gas, the argon concentration in the recovered gas, and the flow rate of the recovered gas at the outlet of the pressure fluctuation adsorption device,
A method for recovering argon gas, comprising: calculating an inlet gas flow rate of a pressure fluctuation adsorption device so that the argon yield is constant, and controlling the inlet gas flow rate based on the calculated value.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62073816A JPS63239105A (en) | 1987-03-26 | 1987-03-26 | Method for recovering gaseous argon |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62073816A JPS63239105A (en) | 1987-03-26 | 1987-03-26 | Method for recovering gaseous argon |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63239105A JPS63239105A (en) | 1988-10-05 |
| JPH0469563B2 true JPH0469563B2 (en) | 1992-11-06 |
Family
ID=13529060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62073816A Granted JPS63239105A (en) | 1987-03-26 | 1987-03-26 | Method for recovering gaseous argon |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63239105A (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1987
- 1987-03-26 JP JP62073816A patent/JPS63239105A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63239105A (en) | 1988-10-05 |
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