JPH05262506A - アルゴン製造方法及び装置 - Google Patents

アルゴン製造方法及び装置

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JPH05262506A
JPH05262506A JP4077142A JP7714292A JPH05262506A JP H05262506 A JPH05262506 A JP H05262506A JP 4077142 A JP4077142 A JP 4077142A JP 7714292 A JP7714292 A JP 7714292A JP H05262506 A JPH05262506 A JP H05262506A
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rectification column
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impure
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Bertrand Mollaret
ベルトラン・モラレ
Bernard Saulnier
ベルナール・ソールニエ
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】不純アルゴン製造精留塔2と接続された複式精
留塔での空気精留、接触変換による不純アルゴン中に存
在する酸素の除去3、吸着によるこの変換で得られた製
品の除去、及び精留による残存窒素の除去4を含むこの
方法の提供。 【構成】1000vpm以下の酸素を含む不純アルゴン
は精留によって製造され、接触変換は、高比表面をもっ
た特殊な担体に支持された少なくとも1種類の白金族金
属の粉末からなる触媒ベッド18を、不純アルゴンと過
剰な還元剤をほぼ室温で通過させることによって行われ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、不純アルゴン製造精留
塔に接続された複式精留塔での空気精留、過剰な還元剤
の存在での接触変換による不純アルゴン中に存在する酸
素の除去、前記変換からもたらされる製品の吸着による
除去、及び過剰な還元剤と残存窒素ガスとの精留による
除去によるアルゴン製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の公知の方法では、アルゴン約9
5%、窒素3%及び酸素2%の組成を有する不純アルゴ
ンは、高い温度でいわゆる“デオキソ”装置における酸
素除去によって精製される。この技術によれば、反応温
度は、低温度での炭素粒子の水素との反応によるメタン
の生成を防止し、爆発及びアルゴン汚染による危険を全
く避けるために約450℃に制御されるべきである。さ
らにデオキソ装置から出るガスは、アルミナでの乾燥を
すすめるために先ず水冷冷却器によって50〜80℃に
冷却されねばならない。したがって装置は比較的複雑で
ある。
【0003】これらの不利な点を克服するため、ヨーロ
ッパ特許出願公開第377、117号では、不純アルゴ
ン製造精留塔から完全に酸素を除去することが提案され
た。これは少なくとも150枚の理論精留板を有し、し
たがって地表レベルに取りつけられ、複式精留塔の低圧
精留塔の液体を上昇させるポンプを備えた精留塔を設け
ねばならないので、費用がかかる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は装置費及び運
転費が低減され、少なくともある種の利用ではデオキソ
と組合された不利な点を特に経済面で克服する、信頼で
きて効率的な方法を提供することを目的としている。本
発明はまた、そのような方法を行うことができるアルゴ
ン製造装置の提供も目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】このため本発明による方
法は、微量の、例えば1000vpm以下の、典型的に
は約100〜1000vpmの酸素を含む不純アルゴン
が精留によって製造されること、接触変換が、高比表面
をもった特殊な担体に支持される少なくとも1種類の白
金族金属粒子からなる触媒ベッドに、室温で不純アルゴ
ンと過剰な還元剤を通過させて行われることを特徴とし
ている。
【0006】他の特徴によれば、 −特殊な担体は、ゼオライト及び/又はアルミナ及び/
又はシリカであり、 −触媒は、昇温及び/又は減圧(場合によっては大気圧
以下)及び/又は精製されるガス又は精製されたガスに
よる希釈流もしくは精留塔からのガス、例えば複式精留
塔で製出された窒素による希釈流によって再生され、 −接触変換剤は水素又は一酸化炭素である。
【0007】このような方法を実施する本発明による装
置は、精留による不純アルゴン製造精留塔と接続された
空気精留複式精留塔、酸素接触変換装置の方へ不純アル
ゴンを圧送する圧縮機、変換によって製造される製品の
除去手段及び脱窒精留塔を有する種類の装置において、
不純アルゴン製造精留塔が、少なくとも80枚、典型的
には約80〜110枚の理論精留板を有すること、接触
変換装置が、高比表面をもった特殊な担体に支持される
少なくとも1種類の白金族金属粒子からなる触媒ベッド
を有し、ほぼ室温で運転されることを特徴としている。
【0008】他の特徴によれば、 −特殊な担体は、ゼオライト及び/又はアルミナ及び/
又はシリカであり、 −装置は、不純アルゴン製造精留塔からの不純アルゴン
と、前記除去手段によって製造されるガスとを向流熱交
換関係にする熱交換器を有し、 −接触変換装置の入口は、過剰な水素又は一酸化炭素源
と接続され、 −装置は、少なくとも同一容器内で一方の上に他方を重
ねるように配置された少なくとも一つの触媒ベッドと前
記除去手段を構成する一つの吸着剤ベッドを有する。 本発明の一実施態様は、添付の図面を参照して以下に説
明されるであろう。
【0009】
【実施例】本明細書において記載される圧力は絶対圧力
である。図面は、低圧すなわちほぼ大気圧でガス状酸素
OG、液体酸素OL、ガス状窒素NGを、ほぼ1.8×
105 Paの圧力で液体アルゴンALを製造するのに適
合した空気分離装置を示す。この装置は“尖塔”をもっ
た種類の複式精留塔1、不純アルゴン製造精留塔2、不
純アルゴンからの酸素分離装置3及び脱窒精留塔4を公
知のように有している。
【0010】不純アルゴン製造精留塔4の理論精留板数
を除いて、精留部1,2及び4は公知であり、簡単に説
明するにとどめよう。複式精留塔1は、例えば約6×1
5 Paで作動する中圧精留塔5、及びその上に載置さ
れた、例えば大気圧よりわずかに上の圧力で作動する低
圧精留塔6を含む。処理されるべき空気は中圧精留塔5
の底部に導入され、中圧精留塔5の頂部の蒸気(窒素)
は、蒸発凝縮器7によって低圧精留塔6の底部の液体
(酸素)と熱交換関係に置かれる。
【0011】低圧精留塔6は、順に高くなって行くレベ
ルで、それぞれ中圧精留塔5の底部、中間レベル及び頂
部から取出された3種類の膨張された液体、いわゆる
“リッチ液体”LR(酸素富化空気)、“下部プアー液
体”LP1(不純窒素)及び“上部プアー液体”LP2
(実質的な純窒素)を受入れる。廃ガスW(不純窒素)
は、下部プアー液体の注入点で低圧精留塔6から抜き出
され、製品窒素は、低圧精留塔6の上方端部を構成する
尖塔8の頂部から抜き出される。
【0012】リッチ液体の注入点より下のレベルで、導
管9を経ていわゆる“アルゴン抽気”と呼ばれるガスが
取出されて、不純アルゴン製造精留塔2の底部に導入さ
れる。この不純アルゴン製造精留塔2の塔底液体は、戻
し導管10を経て低圧精留塔6の同じレベルに送られ
る。不純アルゴン製造精留塔2は、膨張されたリッチ液
体より冷却される頂部凝縮器11を有し、導管12を経
て頂部から不純アルゴンを製出する。凝縮器11内で気
化されたリッチ液体は、低圧精留塔6に送られる。
【0013】不純アルゴン製造精留塔2は、少なくとも
80枚、典型的には約80〜110枚の理論精留板を有
し、圧力損失の目的については、きちんとしたライニン
グのようなライニングを備えるのが有利であり、国際特
許出願公開89/10527号に記載されているような
交差波形ライニングが一層有利である。不純アルゴン
は、アルゴン97%、窒素3%及び1000vpm(気
相におけるppm)、典型的には理論精留板枚数により
約100〜1000vpmの酸素を含む。
【0014】酸素分離装置3は、向流熱交換器13、圧
縮機14、水冷冷却器15、典型的には約6×105
aの圧力下にある水素源16及び平行に取りつけられた
少なくとも2本の瓶17を有する。これらの瓶のそれぞ
れは、一方を他方の上に直列に配置した二つのベッドを
有し、すなわち下部の第1ベッド18は後でさらに詳し
く述べられる触媒ベッドであり、上部の第2ベッド19
はアルミナのような水吸着剤ベッドである。
【0015】導管12内を流れる不純アルゴンは、熱交
換器13で約+30℃に加温され、圧縮機14で約6×
105 Paに加圧され、水冷冷却器15で約+15℃に
冷却され、水素源16によって供給される約6×105
Paの水素流と混合されて2本の瓶17の一方の底部に
導入される。水素は2H2 +O2 =2H2 Oの反応の化
学量論に比べて過剰であり、したがってすべての酸素
が、触媒ベッド18において水に変えられる。
【0016】この触媒ベッドから出る、アルゴン、窒
素、水素及び水のみを含むガスは水吸着剤ベッド19に
おいて乾燥され、部分的に精製され、約20℃だけ加温
されて、すなわち+35℃で瓶17から出る。このガス
はその後、熱交換器13で不純アルゴンとの向流で冷却
され、脱窒精留塔4の液溜め部凝縮器20で凝縮され、
膨張弁21で約1.8×105 Paに膨張されて、脱窒
精留塔4の中間レベルに注入される。
【0017】脱窒精留塔4は、膨張された下部プアー液
体で冷却される頂部凝縮器22を有し、下部プアー液体
は気化後に低圧精留塔6に送られ、脱窒精留塔の底部に
は、酸素及び水素の両方合わせてppbのオーダ、すな
わち10-3ppmの値に達するような非常に高純度の液
体アルゴンを製出する。脱窒精留塔4はまた、その頂部
に窒素及び水素からなるガスを製出し、導管23を経て
排出される。
【0018】瓶17の一方が変換/乾燥運転している
間、他方の瓶は再生される。この再生は、昇温及び/又
は減圧(場合によっては大気圧以下)及び/又は精製さ
れるガス又は精製されたガスによる希釈流もしくは精留
塔からのガス、例えば複式精留塔で製出された窒素によ
る希釈流によって行われる。
【0019】触媒ベッド18に含まれる触媒は、ゼオラ
イト、アルミナ又はシリカからなるのが有利な、高比表
面をもつ特殊な担体に支持された、白金族金属、すなわ
ちルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム
(Pd)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)及
び白金(Pt)からなる元素周期律表の第VIII族の少な
くとも1種類の金属の粒子で形成される。
【0020】金属元素を支持する作業は、それ自体公知
なイオン交換及び/又はイオン注入の技術によって行わ
れる。上に述べられた方法は、精製瓶17の過剰な加温
の危険を全く避けることができ、触媒ベッド18と水吸
着剤ベッド19との間に外部冷媒による冷却装置を必要
とせず、したがって両ベッドを同一の瓶内に重ねて配置
することができる。
【0021】変形として、水素は一酸化炭素(CO)で
置き変えることができ、この場合酸素は触媒ベッド18
で二酸化炭素(CO2 )に変えられ、CO2 は吸着剤ベ
ッド19で吸着によって除去されるが、吸着剤ベッド1
9はもちろん分子篩のような適切な吸着剤でつくられ
る。過剰なCOは脱窒精留塔4で窒素とともに除去され
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるアルゴン製造装置の一実施例のフ
ローシート
【符号の説明】
1 複式精留塔 2 不純アルゴン製造精留塔 3 不純アルゴンからの酸素分離装置 4 脱窒精留塔 5 中圧精留塔 6 低圧精留塔 7 蒸発凝縮器 8 尖塔 11 不純アルゴン製造精留塔2の頂部凝縮器 13 向流熱交換器 14 圧縮機 15 水冷冷却器 16 水素源 17 瓶 18 第1ベッド(触媒ベッド) 19 第2ベッド(水吸着剤ベッド) 20 脱窒精留塔4の液溜め部凝縮器 21 膨張弁 22 脱窒精留塔4の頂部凝縮器

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不純アルゴン製造精留塔に接続された複
    式精留塔での空気精留、過剰な還元剤の存在での接触変
    換による不純アルゴン中に存在する酸素の除去、吸着に
    よる前記変換での製品の除去、および精留による過剰な
    還元剤と残存窒素ガスとの除去によるアルゴンの製造方
    法において、精留により1000vpm以下の酸素を含
    む不純アルゴンを製造すること、及び接触変換が、高比
    表面をもった特殊な担体に支持された少なくとも1種類
    の白金族金属粒子からなる触媒ベッドに、不純アルゴン
    と過剰な還元剤を室温に近い温度で通過させて行われる
    ことを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 不純アルゴンが、約100〜1000v
    pmの酸素を含むことを特徴とする請求項1記載の方
    法。
  3. 【請求項3】 特殊な担体が、ゼオライト及び/又はア
    ルミナ及び/又はシリカであることを特徴とする請求項
    1記載の方法。
  4. 【請求項4】 触媒が、昇温及び/又は場合によっては
    大気圧以下への減圧及び/又は精製されるガス又は精製
    されたガスによる希釈流もしくは複式精留塔で製出され
    た窒素のような精留塔からのガスによる希釈流によって
    再生されることを特徴とする請求項記載の方法。
  5. 【請求項5】 還元剤が水素又は一酸化炭素であること
    を特徴とする請求項1記載の方法。
  6. 【請求項6】 精留によるアルゴン製造精留塔と接続さ
    れた空気精留複式精留塔、酸素接触変換手段の方へ不純
    アルゴンを圧送する圧縮機、変換製品の除去手段、及び
    脱窒精留塔を有する種類のアルゴン製造装置において、
    前記不純アルゴン製造精留塔が少なくとも80枚の理論
    精留板を有すること、及び接触変換手段が、高比表面を
    もった特殊な担体に支持される少なくとも1種類の白金
    族金属で形成された触媒ベッドを有し、室温近くで運転
    されることを特徴とする装置。
  7. 【請求項7】 不純アルゴン製造精留塔が、約80〜1
    10枚の理論精留板を有することを特徴とする請求項6
    記載の装置。
  8. 【請求項8】 特殊な担体が、ゼオライト及び/又はア
    ルミナ及び/又はシリカであることを特徴とする請求項
    6記載の装置。
  9. 【請求項9】 不純アルゴン製造精留塔からの不純アル
    ゴンと、前記除去手段によって製造されるガスとを向流
    熱交換関係にすることのできる熱交換器を有することを
    特徴とする請求項6記載の装置。
  10. 【請求項10】 接触変換手段の入口が、水素又は一酸
    化炭素源と接続されることを特徴とする請求項6記載の
    装置。
  11. 【請求項11】 少なくとも同一容器内で一方の上に他
    方が配置された、少なくとも一つの触媒ベッドと前記除
    去手段を構成する一つの吸着剤ベッドを有することを特
    徴とする請求項6記載の装置。
JP4077142A 1991-04-16 1992-03-31 アルゴン製造方法及び装置 Pending JPH05262506A (ja)

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FR9104623A FR2675567A1 (fr) 1991-04-16 1991-04-16 Procede et installation de production d'argon.

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JP (1) JPH05262506A (ja)
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