JPH10311674A - ヘリウム回収方法 - Google Patents
ヘリウム回収方法Info
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- JPH10311674A JPH10311674A JP9136209A JP13620997A JPH10311674A JP H10311674 A JPH10311674 A JP H10311674A JP 9136209 A JP9136209 A JP 9136209A JP 13620997 A JP13620997 A JP 13620997A JP H10311674 A JPH10311674 A JP H10311674A
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- F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration
- F25J2270/904—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration by liquid or gaseous cryogen in an open loop
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 空気が多量に混入したヘリウムガスから安価
に高純度ヘリウムガスを回収すること。 【解決手段】 空気が大量に混入したヘリウム濃度５〜
７０容量％の排ガスを昇圧したのち液体窒素を冷却源と
して冷却し、排ガス中の空気を液化分離した後、残余の
微量成分を活性炭等の吸着剤で除去して高純度ヘリウム
を得るヘリウム回収方法において、前記排ガスを昇圧し
たのち光ファイバー製造工程や光ガラス製造工程にガス
化したのち供給される液体窒素を冷却源として使用する
と共に、冷熱のみを利用された低温窒素ガスを加温器で
常温に昇温したのち光ファイバー製造工程や光ガラス製
造工程等に供給することによって、高価なヘリウムガス
を、安価で高品質で効率よく回収・精製して再使用でき
る。
に高純度ヘリウムガスを回収すること。 【解決手段】 空気が大量に混入したヘリウム濃度５〜
７０容量％の排ガスを昇圧したのち液体窒素を冷却源と
して冷却し、排ガス中の空気を液化分離した後、残余の
微量成分を活性炭等の吸着剤で除去して高純度ヘリウム
を得るヘリウム回収方法において、前記排ガスを昇圧し
たのち光ファイバー製造工程や光ガラス製造工程にガス
化したのち供給される液体窒素を冷却源として使用する
と共に、冷熱のみを利用された低温窒素ガスを加温器で
常温に昇温したのち光ファイバー製造工程や光ガラス製
造工程等に供給することによって、高価なヘリウムガス
を、安価で高品質で効率よく回収・精製して再使用でき
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバー製造
工程、光ガラス製造工程、深海潜水チャンバーから排出
される空気が大量に混入したヘリウムガスを、安価にし
て高品質ガスとして回収する方法に関する。
工程、光ガラス製造工程、深海潜水チャンバーから排出
される空気が大量に混入したヘリウムガスを、安価にし
て高品質ガスとして回収する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ヘリウムは、極低温装置の冷却源、光フ
ァイバー製造工程や光ガラス製造工程の冷却装置の冷媒
ガス、溶接時の保護ガス、化学産業における不活性雰囲
気ガス、潜水作業の呼吸ガス、ガスクロマトグラフィー
の担体ガス、漏水漏気発見のトレーサガス、バルーンガ
ス等としてますます重要になっている。ヘリウムは、自
然界の空気中に５．２ｐｐｍしか存在しないため、空気
中から経済的に引き合う価格で分離することはできな
い。このため、我が国では、アメリカのテキサス州など
限られた地域の天然ガスから分離され、液化されたヘリ
ウムを輸入しているのが現状である。したがって、近年
では、上記光ファイバー製造工程等で使用後、大気に放
出されたヘリウムを捕集し、再度精製して循環使用する
ことが要望されている。
ァイバー製造工程や光ガラス製造工程の冷却装置の冷媒
ガス、溶接時の保護ガス、化学産業における不活性雰囲
気ガス、潜水作業の呼吸ガス、ガスクロマトグラフィー
の担体ガス、漏水漏気発見のトレーサガス、バルーンガ
ス等としてますます重要になっている。ヘリウムは、自
然界の空気中に５．２ｐｐｍしか存在しないため、空気
中から経済的に引き合う価格で分離することはできな
い。このため、我が国では、アメリカのテキサス州など
限られた地域の天然ガスから分離され、液化されたヘリ
ウムを輸入しているのが現状である。したがって、近年
では、上記光ファイバー製造工程等で使用後、大気に放
出されたヘリウムを捕集し、再度精製して循環使用する
ことが要望されている。
【０００３】空気を多量に含むヘリウムガスの精製方法
としては、原料ガス中の水分と炭酸ガスを予め除去した
のち、液体窒素で冷却した粗ヘリウム分離塔で空気分を
液体空気として除去後、低温での吸着剤、例えば、活性
炭にヘリウム以外の不純ガスを吸着させ、高純度のヘリ
ウムガスを得る方法（ガス分離・精製とその利用技術−
フジテクノシステム、Ｐ４３４）、窒素、メタン、その
他のガスを吸着する炭素モレキュラーシーブに導入され
るヘリウム含有天然ガスから圧力変動吸着法によりヘリ
ウム濃縮を行う際に、ヘリウム含有天然ガスを循環式に
４つの並列接続した吸着装置に導入し、これらの吸着装
置をそれぞれ順次３工程を包含する圧力形成相、吸着相
および４工程を包含する放圧相とし、かつ、３工程での
圧力形成および第３放圧工程と第４放圧工程とを向流で
実施する４工程での放圧を部分的に他の吸着装置との２
段階の圧力平衡により行う方法（特公平８−３２５４９
号公報）が提案されている。
としては、原料ガス中の水分と炭酸ガスを予め除去した
のち、液体窒素で冷却した粗ヘリウム分離塔で空気分を
液体空気として除去後、低温での吸着剤、例えば、活性
炭にヘリウム以外の不純ガスを吸着させ、高純度のヘリ
ウムガスを得る方法（ガス分離・精製とその利用技術−
フジテクノシステム、Ｐ４３４）、窒素、メタン、その
他のガスを吸着する炭素モレキュラーシーブに導入され
るヘリウム含有天然ガスから圧力変動吸着法によりヘリ
ウム濃縮を行う際に、ヘリウム含有天然ガスを循環式に
４つの並列接続した吸着装置に導入し、これらの吸着装
置をそれぞれ順次３工程を包含する圧力形成相、吸着相
および４工程を包含する放圧相とし、かつ、３工程での
圧力形成および第３放圧工程と第４放圧工程とを向流で
実施する４工程での放圧を部分的に他の吸着装置との２
段階の圧力平衡により行う方法（特公平８−３２５４９
号公報）が提案されている。
【０００４】また、他の方法としては、製造工程で回収
された不純物を含むヘリウムガスを冷却する工程、冷却
により液化した不純物とヘリウムガスを分離する工程、
気液分離された液体成分を排出する工程とを経てヘリウ
ムを精製する方法（特開平５−１７２４５７号公報）、
製造工程で回収された不純物を含むヘリウムガスを圧縮
して冷却したのち濾過工程に導入し、冷却されたヘリウ
ムガス中の油、水分、粒状物を除去したのち、さらに、
膜分離システム、吸着システム等から選択的に構成され
る精製装置に導入し、ヘリウムガス中の不純高沸点成分
を除去してヘリウムを精製する方法（特開平６−２１０
１５７号公報）が提案されている。
された不純物を含むヘリウムガスを冷却する工程、冷却
により液化した不純物とヘリウムガスを分離する工程、
気液分離された液体成分を排出する工程とを経てヘリウ
ムを精製する方法（特開平５−１７２４５７号公報）、
製造工程で回収された不純物を含むヘリウムガスを圧縮
して冷却したのち濾過工程に導入し、冷却されたヘリウ
ムガス中の油、水分、粒状物を除去したのち、さらに、
膜分離システム、吸着システム等から選択的に構成され
る精製装置に導入し、ヘリウムガス中の不純高沸点成分
を除去してヘリウムを精製する方法（特開平６−２１０
１５７号公報）が提案されている。
【０００５】さらに、他の方法としては、原料ガスを圧
縮したのち、液化点付近まで冷却したのち精留塔の下部
に導入し、精留塔で精留分離して頂部から窒素とヘリウ
ムガスの混合ガスを取出し、凝縮器を経て気液分離器に
導入して気液分離した液体窒素を精留塔の精留部最上段
に還流し、未凝縮気体をヘリウム粗精留塔の下部に導入
し、ヘリウム粗精留塔で精留分離されたヘリウムガスを
頂部より製品として取出す方法（特開平８−２６１６４
５号公報）が提案されている。
縮したのち、液化点付近まで冷却したのち精留塔の下部
に導入し、精留塔で精留分離して頂部から窒素とヘリウ
ムガスの混合ガスを取出し、凝縮器を経て気液分離器に
導入して気液分離した液体窒素を精留塔の精留部最上段
に還流し、未凝縮気体をヘリウム粗精留塔の下部に導入
し、ヘリウム粗精留塔で精留分離されたヘリウムガスを
頂部より製品として取出す方法（特開平８−２６１６４
５号公報）が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記ガス分離・精製と
その利用技術に開示の方法は、原料ガス中の水分と炭酸
ガスを予め除去したのち、液体窒素で冷却した粗ヘリウ
ム分離塔で液体空気を除去後、低温での吸着分離により
不純ガスを吸着分離するため、寒冷としての液体窒素を
多量に消費する難点がある。また、液体窒素は、冷熱を
利用しただけでそのまま大気中に無駄に放出されてい
る。また、特公平８−３２５４９号公報に開示の方法
は、ヘリウム含有天然ガスから濃度７６〜９０％の濃縮
ヘリウムガスを回収するものであって、別途精製装置が
必要である。
その利用技術に開示の方法は、原料ガス中の水分と炭酸
ガスを予め除去したのち、液体窒素で冷却した粗ヘリウ
ム分離塔で液体空気を除去後、低温での吸着分離により
不純ガスを吸着分離するため、寒冷としての液体窒素を
多量に消費する難点がある。また、液体窒素は、冷熱を
利用しただけでそのまま大気中に無駄に放出されてい
る。また、特公平８−３２５４９号公報に開示の方法
は、ヘリウム含有天然ガスから濃度７６〜９０％の濃縮
ヘリウムガスを回収するものであって、別途精製装置が
必要である。
【０００７】上記特開平５−１７２４５７号公報、特開
平６−２１０１５７号公報に開示の方法は、いずれもヘ
リウム８０％以上を含有し、残りの不純物として空気を
含んでいる原料ガスを対象としたものであり、製品とし
てヘリウムガスだけが製造されるものである。しかも、
再精製の対象外となったヘリウム５０％以下を含有する
低濃度ヘリウムガスは、他の不純物と共に排ガスとして
処理されているのが現状である。
平６−２１０１５７号公報に開示の方法は、いずれもヘ
リウム８０％以上を含有し、残りの不純物として空気を
含んでいる原料ガスを対象としたものであり、製品とし
てヘリウムガスだけが製造されるものである。しかも、
再精製の対象外となったヘリウム５０％以下を含有する
低濃度ヘリウムガスは、他の不純物と共に排ガスとして
処理されているのが現状である。
【０００８】さらに、特開平８−２６１６４５号公報に
開示の方法は、粗精留塔が必要で、設備が複雑となる難
点を有し、低濃度ヘリウムを原料とし、流量が安定して
いる場合のみ有利である。
開示の方法は、粗精留塔が必要で、設備が複雑となる難
点を有し、低濃度ヘリウムを原料とし、流量が安定して
いる場合のみ有利である。
【０００９】一方、光ファイバー製造工場や光ガラス製
造工場では、ヘリウムと共に多量の窒素ガスが使用され
ているが、その窒素ガスの供給は、極低温液化ガス貯槽
に貯蔵された液体窒素を空温式の蒸発器でガス化して供
給するのが一般的である。
造工場では、ヘリウムと共に多量の窒素ガスが使用され
ているが、その窒素ガスの供給は、極低温液化ガス貯槽
に貯蔵された液体窒素を空温式の蒸発器でガス化して供
給するのが一般的である。
【００１０】本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解
消し、空気が多量に混入したヘリウムガスから安価に高
純度ヘリウムガスを回収できるヘリウム回収方法を提供
することにある。
消し、空気が多量に混入したヘリウムガスから安価に高
純度ヘリウムガスを回収できるヘリウム回収方法を提供
することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明のヘリウム回収方
法は、空気が大量に混入したヘリウム濃度５〜７０容量
％の排ガスを昇圧したのち液体窒素を冷熱源として冷却
し、排ガス中の空気を液化分離した後、残余の微量成分
を活性炭等の吸着剤で除去して高純度ヘリウムを得るヘ
リウム回収方法において、前記昇圧した排ガスの冷熱源
として光ファイバー製造工程や光ガラス製造工程にガス
化したのち供給される液体窒素を使用すると共に、冷熱
のみを利用された低温窒素ガスを加温器で常温に昇温し
たのち、光ファイバー製造工程や光ガラス製造工程等に
供給することとしている。このように、前記昇圧した排
ガスの冷熱源として光ファイバー製造工程や光ガラス製
造工程にガス化したのち供給される液体窒素を使用する
ことによって、前記昇圧した排ガスの冷却に使用する冷
熱は、従来大気に放出していたエネルギーを有効に利用
するので、冷熱コストをゼロと評価できる。また、冷熱
を利用された低温窒素ガスは、加温器で常温に昇温した
のち光ファイバー製造工程や光ガラス製造工程に供給す
ることによって、従来通りに使用することができるの
で、安価に高純度のヘリウムを回収することができる。
法は、空気が大量に混入したヘリウム濃度５〜７０容量
％の排ガスを昇圧したのち液体窒素を冷熱源として冷却
し、排ガス中の空気を液化分離した後、残余の微量成分
を活性炭等の吸着剤で除去して高純度ヘリウムを得るヘ
リウム回収方法において、前記昇圧した排ガスの冷熱源
として光ファイバー製造工程や光ガラス製造工程にガス
化したのち供給される液体窒素を使用すると共に、冷熱
のみを利用された低温窒素ガスを加温器で常温に昇温し
たのち、光ファイバー製造工程や光ガラス製造工程等に
供給することとしている。このように、前記昇圧した排
ガスの冷熱源として光ファイバー製造工程や光ガラス製
造工程にガス化したのち供給される液体窒素を使用する
ことによって、前記昇圧した排ガスの冷却に使用する冷
熱は、従来大気に放出していたエネルギーを有効に利用
するので、冷熱コストをゼロと評価できる。また、冷熱
を利用された低温窒素ガスは、加温器で常温に昇温した
のち光ファイバー製造工程や光ガラス製造工程に供給す
ることによって、従来通りに使用することができるの
で、安価に高純度のヘリウムを回収することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明において原料ガスとして用
いる空気が多量に混入したヘリウム濃度５〜７０容量％
の排ガスとしては、光ファイバー製造工程や光ガラス製
造工程等から排出される排ガスを用いることができる。
この光ファイバー製造工場や光ガラス製造工場、半導体
製造工場等では、ヘリウムと共に酸素、窒素が使用され
ているが、窒素源として空温式の蒸発器で液体窒素をガ
ス化して供給しており、空温式の蒸発器の冷熱は従来そ
のまま大気中に放出されていた。本発明では、この従来
大気に放出していた液体窒素をガス化する際の冷熱を前
記昇圧した排ガスの冷熱源として利用するので、冷熱コ
ストをゼロと評価できる。
いる空気が多量に混入したヘリウム濃度５〜７０容量％
の排ガスとしては、光ファイバー製造工程や光ガラス製
造工程等から排出される排ガスを用いることができる。
この光ファイバー製造工場や光ガラス製造工場、半導体
製造工場等では、ヘリウムと共に酸素、窒素が使用され
ているが、窒素源として空温式の蒸発器で液体窒素をガ
ス化して供給しており、空温式の蒸発器の冷熱は従来そ
のまま大気中に放出されていた。本発明では、この従来
大気に放出していた液体窒素をガス化する際の冷熱を前
記昇圧した排ガスの冷熱源として利用するので、冷熱コ
ストをゼロと評価できる。
【００１３】本発明において原料ガスとして用いる空気
が多量に混入したヘリウム濃度５〜７０容量％の排ガス
は、先ず回収排ガス量の変動を吸収するためにガスホル
ダーに一旦貯蔵したのち、所定圧力、例えば、１５０ｋ
ｇ／ｃｍ2・Ｇでヘリウム回収精製装置に導入する。
が多量に混入したヘリウム濃度５〜７０容量％の排ガス
は、先ず回収排ガス量の変動を吸収するためにガスホル
ダーに一旦貯蔵したのち、所定圧力、例えば、１５０ｋ
ｇ／ｃｍ2・Ｇでヘリウム回収精製装置に導入する。
【００１４】昇圧した空気が多量に混入したヘリウム濃
度５〜７０容量％の排ガス中の水分と炭酸ガスを除去す
る前処理装置は、排ガス中の水分と炭酸ガスを除去でき
ればよく、特に限定されないが、炭酸ガスと水分を選択
的に吸着する吸着剤を充填した除炭乾燥器が適してい
る。また、ヘリウム濃度５〜７０容量％の排ガス中に光
ファイバー製造工程等においてＳｉＯ2パーティクルや
塩化物が混入している場合は、除塵用のフィルターおよ
び／または中和剤を充填した前処理装置を設置し、後段
のヘリウム精製器へ過大な負荷がかかることを防止する
ことが望ましい。
度５〜７０容量％の排ガス中の水分と炭酸ガスを除去す
る前処理装置は、排ガス中の水分と炭酸ガスを除去でき
ればよく、特に限定されないが、炭酸ガスと水分を選択
的に吸着する吸着剤を充填した除炭乾燥器が適してい
る。また、ヘリウム濃度５〜７０容量％の排ガス中に光
ファイバー製造工程等においてＳｉＯ2パーティクルや
塩化物が混入している場合は、除塵用のフィルターおよ
び／または中和剤を充填した前処理装置を設置し、後段
のヘリウム精製器へ過大な負荷がかかることを防止する
ことが望ましい。
【００１５】本発明において使用するヘリウム精製器
は、液体窒素の冷熱を用いての低温液化分離・吸着法を
用いる。低温液化分離・吸着法は、液体窒素が供給され
る容器に吸着剤を充填したヘリウム精製器を浸漬したも
ので、ヘリウム精製器に導入された水分と炭酸ガスが除
去された排ガスは、液体窒素の冷熱により冷却されて空
気分が液化して排ガス中から分離されるので系外に排出
し、残存する不純物を活性炭、炭素モレキュラーシーブ
等の吸着剤に吸着分離させて高純度ヘリウムを回収す
る。
は、液体窒素の冷熱を用いての低温液化分離・吸着法を
用いる。低温液化分離・吸着法は、液体窒素が供給され
る容器に吸着剤を充填したヘリウム精製器を浸漬したも
ので、ヘリウム精製器に導入された水分と炭酸ガスが除
去された排ガスは、液体窒素の冷熱により冷却されて空
気分が液化して排ガス中から分離されるので系外に排出
し、残存する不純物を活性炭、炭素モレキュラーシーブ
等の吸着剤に吸着分離させて高純度ヘリウムを回収す
る。
【００１６】
実施例１ 以下に本発明のヘリウム回収方法の詳細を実施の一例を
示す図１に基づいて説明する。図１は本発明のヘリウム
回収精製装置のブロックダイヤグラムである。図１にお
いて、１はガスホルダーで空気が多量に混入したヘリウ
ム濃度５〜７０容量％の光ファイバー製造工程や光ガラ
ス製造工程等の排ガスが５００ｍｍＡｑで配管２により
導入され、一旦貯蔵される。３はガスホルダー１内の前
記排ガスを１５０ｋｇ／ｃｍ2・Ｇに昇圧する高圧圧縮
機、４は炭酸ガスと水分を選択的に吸着する吸着剤を充
填した前処理装置で、高圧圧縮機３で１５０ｋｇ／ｃｍ
2・Ｇに昇圧され配管５により導入された前記排ガス中
の水分と炭酸ガスを吸着分離する。６、７は液体窒素容
器８、９に浸漬したヘリウム精製器で、ヘリウム以外の
不純ガスを吸着する活性炭が充填されている。液体窒素
容器８、９には、光ファイバー製造工程や光ガラス製造
工程等の既設の極低温液化ガス貯槽から配管１０により
７ｋｇ／ｃｍ2・Ｇの液体窒素が供給される。
示す図１に基づいて説明する。図１は本発明のヘリウム
回収精製装置のブロックダイヤグラムである。図１にお
いて、１はガスホルダーで空気が多量に混入したヘリウ
ム濃度５〜７０容量％の光ファイバー製造工程や光ガラ
ス製造工程等の排ガスが５００ｍｍＡｑで配管２により
導入され、一旦貯蔵される。３はガスホルダー１内の前
記排ガスを１５０ｋｇ／ｃｍ2・Ｇに昇圧する高圧圧縮
機、４は炭酸ガスと水分を選択的に吸着する吸着剤を充
填した前処理装置で、高圧圧縮機３で１５０ｋｇ／ｃｍ
2・Ｇに昇圧され配管５により導入された前記排ガス中
の水分と炭酸ガスを吸着分離する。６、７は液体窒素容
器８、９に浸漬したヘリウム精製器で、ヘリウム以外の
不純ガスを吸着する活性炭が充填されている。液体窒素
容器８、９には、光ファイバー製造工程や光ガラス製造
工程等の既設の極低温液化ガス貯槽から配管１０により
７ｋｇ／ｃｍ2・Ｇの液体窒素が供給される。
【００１７】ヘリウム精製器６、７に配管１１により導
入された水分と炭酸ガスの除去された排ガスは、液体窒
素容器８、９中の液体窒素の冷熱により冷却されて空気
分が液化分離し、ヘリウム精製器６、７から排出される
と共に、残存する不純物は、ヘリウム精製器６、７中に
充填した活性炭に低温下で吸着される。空気分が液化分
離されると共に不純物が吸着分離された高純度のヘリウ
ムガスは、ヘリウム精製器６、７を通過して配管１２を
経由し、高圧容器１３に１５０ｋｇ／ｃｍ2・Ｇで充填
される。また、一部の高純度ヘリウムガスは、減圧弁１
４により７ｋｇ／ｃｍ2・Ｇに減圧され、光ファイバー
製造工程や光ガラス製造工程等のヘリウム使用工場へ配
管１５により送られ使用される。
入された水分と炭酸ガスの除去された排ガスは、液体窒
素容器８、９中の液体窒素の冷熱により冷却されて空気
分が液化分離し、ヘリウム精製器６、７から排出される
と共に、残存する不純物は、ヘリウム精製器６、７中に
充填した活性炭に低温下で吸着される。空気分が液化分
離されると共に不純物が吸着分離された高純度のヘリウ
ムガスは、ヘリウム精製器６、７を通過して配管１２を
経由し、高圧容器１３に１５０ｋｇ／ｃｍ2・Ｇで充填
される。また、一部の高純度ヘリウムガスは、減圧弁１
４により７ｋｇ／ｃｍ2・Ｇに減圧され、光ファイバー
製造工程や光ガラス製造工程等のヘリウム使用工場へ配
管１５により送られ使用される。
【００１８】一方、ヘリウム精製器６または７からヘリ
ウム以外の不純物が流出しはじめる前の時点で、図示し
ない切替弁を操作し、水分と炭酸ガスの除去された排ガ
スの導入をヘリウム精製器７または６に切替えて連続運
転する。切替えられて排ガスの導入が停止したヘリウム
精製器６または７の吸着器は、図示しない切替弁を操作
し、活性炭から不純物を図示しないヒータで加熱して追
い出す再生作業を行い、次の切替えまで待機する。ヘリ
ウム精製器６または７の冷却に使用された液体窒素は、
液体窒素容器８または９中でガス化されるが、まだ常温
までは温度が上昇していないので、ガス化窒素ガスを配
管１６により加温器１７に導入して常温まで加温し、配
管１８により搬送してそのまま使用するか、窒素圧縮機
１９で７ｋｇ／ｃｍ2・Ｇに昇圧して配管２０により光
ファイバー製造工程や光ガラス製造工程等のヘリウム使
用工場へ送り使用するか、あるいは配管２１により既設
の図示しない寒冷蒸発器の出側に導入されるよう構成さ
れている。
ウム以外の不純物が流出しはじめる前の時点で、図示し
ない切替弁を操作し、水分と炭酸ガスの除去された排ガ
スの導入をヘリウム精製器７または６に切替えて連続運
転する。切替えられて排ガスの導入が停止したヘリウム
精製器６または７の吸着器は、図示しない切替弁を操作
し、活性炭から不純物を図示しないヒータで加熱して追
い出す再生作業を行い、次の切替えまで待機する。ヘリ
ウム精製器６または７の冷却に使用された液体窒素は、
液体窒素容器８または９中でガス化されるが、まだ常温
までは温度が上昇していないので、ガス化窒素ガスを配
管１６により加温器１７に導入して常温まで加温し、配
管１８により搬送してそのまま使用するか、窒素圧縮機
１９で７ｋｇ／ｃｍ2・Ｇに昇圧して配管２０により光
ファイバー製造工程や光ガラス製造工程等のヘリウム使
用工場へ送り使用するか、あるいは配管２１により既設
の図示しない寒冷蒸発器の出側に導入されるよう構成さ
れている。
【００１９】上記のとおり構成したことによって、ガス
ホルダー１に一旦貯蔵された空気が多量に混入したヘリ
ウム濃度５〜７０容量％の光ファイバー製造工程や光ガ
ラス製造工程等の排ガスは、高圧圧縮機３で１５０ｋｇ
／ｃｍ2・Ｇに昇圧されたのち、配管５により炭酸ガス
と水分を選択的に吸着する吸着剤を充填した前処理装置
４に導入され、炭酸ガスと水分が除去される。炭酸ガス
と水分が除去された前記排ガスは、配管１１により例え
ば液体窒素容器８に浸漬されたヘリウム精製器６に導入
され、液体窒素の冷熱により冷却されて排ガス中の空気
分が液化して系外へ分離排出される。さらに、排ガス中
に残存する不純物は、ヘリウム精製器６を通過時に活性
炭に低温吸着されて除去され、精製された高純度ヘリウ
ム（純度９９．９９５％以上）となる。
ホルダー１に一旦貯蔵された空気が多量に混入したヘリ
ウム濃度５〜７０容量％の光ファイバー製造工程や光ガ
ラス製造工程等の排ガスは、高圧圧縮機３で１５０ｋｇ
／ｃｍ2・Ｇに昇圧されたのち、配管５により炭酸ガス
と水分を選択的に吸着する吸着剤を充填した前処理装置
４に導入され、炭酸ガスと水分が除去される。炭酸ガス
と水分が除去された前記排ガスは、配管１１により例え
ば液体窒素容器８に浸漬されたヘリウム精製器６に導入
され、液体窒素の冷熱により冷却されて排ガス中の空気
分が液化して系外へ分離排出される。さらに、排ガス中
に残存する不純物は、ヘリウム精製器６を通過時に活性
炭に低温吸着されて除去され、精製された高純度ヘリウ
ム（純度９９．９９５％以上）となる。
【００２０】ヘリウム精製器６を通過した高純度ヘリウ
ムは、配管１２により抜き出され、高圧容器１３に１５
０ｋｇ／ｃｍ2・Ｇで充填され、一部は減圧弁１４によ
り７ｋｇ／ｃｍ2・Ｇに減圧したのち、配管１５により
再度光ファイバー製造工場や光ガラス製造工場等のヘリ
ウム使用工場に搬送されて使用される。ヘリウム精製器
６の活性炭に吸着した不純物が飽和した時点で、図示し
ない切替弁を操作して炭酸ガスと水分が除去された前記
排ガスを液体窒素容器９に浸漬されたヘリウム精製器７
への導入に切替えて連続運転すると共に、ヘリウム精製
器６の吸着剤は不純物を加熱して追出す再生操作を行
い、次の切替えに備える。
ムは、配管１２により抜き出され、高圧容器１３に１５
０ｋｇ／ｃｍ2・Ｇで充填され、一部は減圧弁１４によ
り７ｋｇ／ｃｍ2・Ｇに減圧したのち、配管１５により
再度光ファイバー製造工場や光ガラス製造工場等のヘリ
ウム使用工場に搬送されて使用される。ヘリウム精製器
６の活性炭に吸着した不純物が飽和した時点で、図示し
ない切替弁を操作して炭酸ガスと水分が除去された前記
排ガスを液体窒素容器９に浸漬されたヘリウム精製器７
への導入に切替えて連続運転すると共に、ヘリウム精製
器６の吸着剤は不純物を加熱して追出す再生操作を行
い、次の切替えに備える。
【００２１】一方、液体窒素容器８で冷熱が使用された
液体窒素は、ガス化するが、まだ常温となっていないの
で、配管１６によりガス化した窒素ガスを加温器１７に
導入し、常温まで加温したのち、そのまま使用する場合
は配管１８により使用先に搬送するか、窒素圧縮機１９
で７ｋｇ／ｃｍ2・Ｇまで昇圧して配管２０により光フ
ァイバー製造工場や光ガラス製造工場等のヘリウム使用
工場に搬送するか、あるいは、配管２１により図示しな
い既設の空温式の蒸発器の出側に搬入する。
液体窒素は、ガス化するが、まだ常温となっていないの
で、配管１６によりガス化した窒素ガスを加温器１７に
導入し、常温まで加温したのち、そのまま使用する場合
は配管１８により使用先に搬送するか、窒素圧縮機１９
で７ｋｇ／ｃｍ2・Ｇまで昇圧して配管２０により光フ
ァイバー製造工場や光ガラス製造工場等のヘリウム使用
工場に搬送するか、あるいは、配管２１により図示しな
い既設の空温式の蒸発器の出側に搬入する。
【００２２】ガスホルダー１の空気が多量に混入したヘ
リウム濃度５〜７０容量％の排ガスは、上記操作を繰り
返すことによって連続的に精製されて高純度ヘリウムが
回収される。この排ガスの精製に使用する冷熱は、従来
空温式の蒸発器でガス化していた液体窒素の冷熱を有効
利用するので、冷熱コストはゼロと評価できる。
リウム濃度５〜７０容量％の排ガスは、上記操作を繰り
返すことによって連続的に精製されて高純度ヘリウムが
回収される。この排ガスの精製に使用する冷熱は、従来
空温式の蒸発器でガス化していた液体窒素の冷熱を有効
利用するので、冷熱コストはゼロと評価できる。
【００２３】実施例２ ヘリウム３０％、空気７０％からなる原料ガス１０Ｎｍ
3／Ｈｒを、高圧圧縮機で１５０ｋｇ／ｃｍ2・Ｇに昇圧
して前処理装置で水分と炭酸ガスを除去したのち、３ｋ
ｇ／ｃｍ2・Ｇの液体窒素で冷却された活性炭充填のヘ
リウム精製器に導入し、空気を液化分離すると共に、不
純物を活性炭で吸着し、純度９９．９９５％以上のヘリ
ウムガス２．９Ｎｍ3／Ｈｒを得た。ヘリウム精製器で
冷熱を利用された液体窒素は、ガス化するので加温器に
導入して常温まで加温し、光ファイバー製造工程に３ｋ
ｇ／ｃｍ2・Ｇで搬送して使用に供した。
3／Ｈｒを、高圧圧縮機で１５０ｋｇ／ｃｍ2・Ｇに昇圧
して前処理装置で水分と炭酸ガスを除去したのち、３ｋ
ｇ／ｃｍ2・Ｇの液体窒素で冷却された活性炭充填のヘ
リウム精製器に導入し、空気を液化分離すると共に、不
純物を活性炭で吸着し、純度９９．９９５％以上のヘリ
ウムガス２．９Ｎｍ3／Ｈｒを得た。ヘリウム精製器で
冷熱を利用された液体窒素は、ガス化するので加温器に
導入して常温まで加温し、光ファイバー製造工程に３ｋ
ｇ／ｃｍ2・Ｇで搬送して使用に供した。
【００２４】
【発明の効果】本発明のヘリウム回収方法は、従来空温
式の蒸発器を用いてガス化していた液体窒素の冷熱を有
効利用するので、冷熱コストがゼロと評価できると共
に、冷熱を利用されてガス化した窒素ガスは、必要圧力
まで昇圧して従来通りに使用でき、しかも、液体窒素を
用いての低温液化分離・吸着法であるため、回収ヘリウ
ムガスの純度は９９．９９５％以上であり、高価なヘリ
ウムガスを、安価で高品質で効率よく回収・精製して再
使用できる。
式の蒸発器を用いてガス化していた液体窒素の冷熱を有
効利用するので、冷熱コストがゼロと評価できると共
に、冷熱を利用されてガス化した窒素ガスは、必要圧力
まで昇圧して従来通りに使用でき、しかも、液体窒素を
用いての低温液化分離・吸着法であるため、回収ヘリウ
ムガスの純度は９９．９９５％以上であり、高価なヘリ
ウムガスを、安価で高品質で効率よく回収・精製して再
使用できる。
【図１】本発明のヘリウム回収精製装置のブロックダイ
ヤグラムである。
ヤグラムである。
１ ガスホルダー ２、５、１０、１１、１２、１５、１６、１８、２０、
２１ 配管 ３ 高圧圧縮機 ４ 前処理装置 ６、７ ヘリウム精製器 ８、９ 液体窒素容器 １３ 高圧容器 １４ 減圧弁 １７ 加温器 １９ 窒素圧縮機
２１ 配管 ３ 高圧圧縮機 ４ 前処理装置 ６、７ ヘリウム精製器 ８、９ 液体窒素容器 １３ 高圧容器 １４ 減圧弁 １７ 加温器 １９ 窒素圧縮機
Claims (2)
- 【請求項１】 空気が大量に混入したヘリウム濃度５〜
７０容量％の排ガスを昇圧したのち液体窒素を冷却源と
して冷却し、排ガス中の空気を液化分離した後、残余の
微量成分を活性炭等の吸着剤で除去して高純度ヘリウム
を得るヘリウム回収方法において、前記排ガスを昇圧し
たのち光ファイバー製造工程や光ガラス製造工程にガス
化したのち供給される液体窒素を冷却源として使用する
と共に、冷熱のみを利用された低温窒素ガスを加温器で
常温に昇温したのち光ファイバー製造工程や光ガラス製
造工程等に供給することを特徴とするヘリウム回収方
法。 - 【請求項２】 空気が大量に混入したヘリウム濃度５〜
７０容量％の排ガス中にＳｉＯ2パーティクルや塩化物
が混入している場合、予めフィルターおよび／または前
処理装置で除去することを特徴とする請求項１記載のヘ
リウム回収方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13620997A JP3639087B2 (ja) | 1997-05-09 | 1997-05-09 | ヘリウム回収方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13620997A JP3639087B2 (ja) | 1997-05-09 | 1997-05-09 | ヘリウム回収方法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10311674A true JPH10311674A (ja) | 1998-11-24 |
| JPH10311674A5 JPH10311674A5 (ja) | 2005-03-17 |
| JP3639087B2 JP3639087B2 (ja) | 2005-04-13 |
Family
ID=15169875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13620997A Expired - Fee Related JP3639087B2 (ja) | 1997-05-09 | 1997-05-09 | ヘリウム回収方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3639087B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6792774B2 (en) * | 2002-03-07 | 2004-09-21 | Alcatel | Method of treating gaseous waste from an optical fiber preform fabrication unit |
| CN102597670A (zh) * | 2009-10-26 | 2012-07-18 | 西班牙高等科研理事会 | 氦回收设备 |
| JP2012162444A (ja) * | 2011-01-21 | 2012-08-30 | Sumitomo Seika Chem Co Ltd | ヘリウムガスの精製方法および精製装置 |
| JP2013124193A (ja) * | 2011-12-13 | 2013-06-24 | Sumitomo Seika Chem Co Ltd | ヘリウムガスの精製方法および精製装置 |
| JP2018118893A (ja) * | 2017-01-27 | 2018-08-02 | 大陽日酸株式会社 | 熱回収型酸素窒素供給システム |
| CN114520456A (zh) * | 2020-11-19 | 2022-05-20 | 中国科学院微电子研究所 | 冷却系统、准分子激光器以及曝光设备 |
-
1997
- 1997-05-09 JP JP13620997A patent/JP3639087B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6792774B2 (en) * | 2002-03-07 | 2004-09-21 | Alcatel | Method of treating gaseous waste from an optical fiber preform fabrication unit |
| CN102597670A (zh) * | 2009-10-26 | 2012-07-18 | 西班牙高等科研理事会 | 氦回收设备 |
| CN102597670B (zh) * | 2009-10-26 | 2015-12-16 | 西班牙高等科研理事会 | 氦回收设备 |
| JP2012162444A (ja) * | 2011-01-21 | 2012-08-30 | Sumitomo Seika Chem Co Ltd | ヘリウムガスの精製方法および精製装置 |
| JP2013124193A (ja) * | 2011-12-13 | 2013-06-24 | Sumitomo Seika Chem Co Ltd | ヘリウムガスの精製方法および精製装置 |
| JP2018118893A (ja) * | 2017-01-27 | 2018-08-02 | 大陽日酸株式会社 | 熱回収型酸素窒素供給システム |
| CN114520456A (zh) * | 2020-11-19 | 2022-05-20 | 中国科学院微电子研究所 | 冷却系统、准分子激光器以及曝光设备 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3639087B2 (ja) | 2005-04-13 |
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