JPS6230127B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6230127B2 JPS6230127B2 JP56039982A JP3998281A JPS6230127B2 JP S6230127 B2 JPS6230127 B2 JP S6230127B2 JP 56039982 A JP56039982 A JP 56039982A JP 3998281 A JP3998281 A JP 3998281A JP S6230127 B2 JPS6230127 B2 JP S6230127B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rare gas
- alloy
- powder
- gas
- purification
- 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.)
- Expired
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- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Gas Separation By Absorption (AREA)
Description
本発明は、希ガス中に含まれる不純物ガスを除
去し、希ガスの純度を向上させる方法に関するも
のである。希ガスの種類は、ヘリウム（He）、ネ
オン（Ne）、アルゴン（Ar）、クリプトン
（Kr）、キセノン（Xe）、ラドン（Rn）などであ
り、本発明ではそれらの単体ガスおよびそれらの
混合ガスを対象とする。 現在希ガスは、金属、電子、化学等の各種工業
分野において多量に使用されており、製品の信頼
性向上の点からより高純度の希ガスが要望されて
いる。したがつて高純度希ガスの需要も伸びつつ
ある。 本発明は、この高純度希ガスを品質よく、しか
も容易に得ることができる精製方法を提供するも
のである。 従来、これらの希ガスの精製方法に関しては、
吸収法、吸着法、拡散法、冷却分離法、化学反応
法などがあり、その精製目的や精製条件の差によ
つてこれらの方法が使い分けられていた。これら
の方法の中でも一般的に広く利用されている方法
は吸着法であり、Pd系触媒や、Ni系触媒、ゼオ
ライト系触媒などが主として採用されている。こ
れらの触媒は比較的高価であり、安価な触媒はそ
の吸着能力、再生法等に問題があつてより安価で
取り扱い容易な希ガスの精製方法が望まれてい
る。 本発明による精製方法も吸着法に属するもので
あるが、吸着剤として水素吸蔵用合金の水素化と
脱水素化の工程を少なくとも１回施した粉末を用
いた新規な精製方法であつて、これにより上記の
問題点を解決したものである。 従来からTi、Zr、Ca等の水素化物を形成する
金属がガスの乾燥剤や酸素除去用として用いられ
ているが、製法が困難なことや価格、特性面で問
題があつた。本発明は、これら金属単体でなく、
水素貯蔵用合金として知られている合金粉末を用
いて、先の問題点を解消したものであり、この点
でも全く新規な精製方法である。 本発明者らは、水素貯蔵用金属材料の中で、
Ti−Mn系、Ti−Fe系、希土類−Ni系などの合金
粉末が希ガス中の不純物ガス例えば、O2、N2、
CO、CO2、CH4、H2O等を吸着除去し、希ガス
の純度を向上させる効果が高い事を見い出した。
さらに具体的には、水素貯蔵用合金を作成した
後、それを機械的に粉砕するか、もしくはこれを
高圧水素雰囲気下で水素化反応を行つて金属水素
化物とする。この場合、金属水素化物は、水素化
反応によつて自動的に粉末化する。水素化した金
属水素化物粉末をさらに脱水素化反応をすること
によつてガス吸着用合金水素化物粉末ができる。
なお、この金属水素化物粉末は、吸着特性を高め
るために、水素化と脱水素化の一連の反応を２回
以上繰り返したり、不活性雰囲気中で、機械的粉
砕を施し、微粉末化させる方法も効果がある。 このようにして得られた合金水素化物粉末を第
１図に示す様な保持容器に充填して、精製器と
し、一方から原料希ガスを連続的に導入し、合金
水素化物粉末に効果的に接触させる。こうして精
製器の出口側より得られる精製希ガスを原料希ガ
スと純度分析による比較を行つた。純度分析は、
日本工業規格（JIS）等で定められている通常の
方法によつた。その結果、原料希ガスと比較し
て、精製希ガスは、O2、N2、CO、CO2、CH4、
H2O等いずれの不純物ガスも大幅に減少してお
り、希ガスの精製効果が高いことを見い出した。
合金粉末は水素化処理をしない合金をそのまま機
械的に微粉化してもある程度の吸着特性を有する
が、好ましくは水素化、脱水素化処理を施すこと
によりさらに活性化を促進し吸着特性を高めるこ
とができる。 本発明による希ガスの精製方法には次の様な特
徴がある。すなわち、(1)不純物ガスに対する吸着
能力が非常に高く、あらゆる不純物ガスを同時に
除去できる、(2)複雑な吸着プロセスを必要としな
いため、それに伴なう精製装置の構成および操作
が容易である、(3)吸着剤の価格が比較的安価であ
る、(4)吸着剤の再生が比較的容易にできる、など
があげられる。 これらの特徴をさらに詳しく説明すると、まず
(1)の吸着能力については、純度分析において、ほ
ぼ不純物元素の検出が困難な程度までの純度を向
上でき、かつ除去したい不純物を選択することな
く、一種類の吸着剤で、達成できる。また(2)の吸
着プロセスについては、精製したい希ガスを通過
させる事のみで高い純化効果が得られるため、従
来のものに比較すれば、装置構成および操作、メ
ンテナンスが極めて容易である。例えば従来から
希ガス中のN2を除去する事は非常に困難であつ
たが、本発明の方法によれば、吸着剤がN2に対
しても強い吸着能力を有する事から容易に除去が
可能となる。 また、(3)の価格についても、高価な材料を使わ
ず、製造プロセスも容易なため、従来のものに比
較して低価格である。(4)に示した吸着剤の再生
は、通常の加熱脱ガス処理で、吸着特性を損なう
事なく容易に再生が可能である。合金は粉砕も容
易でかつ一連の水素化、脱水素化反応によつて、
微粉化される程度が従来の単体に比べれば、極端
に大きい事が、すぐれた吸着特性の原因になつて
いると考えられる。事実、水素化吸蔵用合金の中
でも、水素化反応による微粉化の度合が強いTi
とMnを主成分とする結晶形が六方晶のMgZn2型
に属するTi−Mn系合金は、他のTi−Fe系合金等
に比較して、吸着特性は良好なものであつた。 本発明の希ガス精製方法は、第１図に示す様な
粉末保持容器１に合金粉末２をなるべく希ガスと
有効に接触する様に充填することが基本となる
が、希ガスの種類や、精製ガス量および精製の程
度など各種条件によつて種々の応用が考えられ
る。 例えば、精製能力をより向上させる目的で第２
図に示すように、第１図の精製装置を多段にする
方法がある。第２図の様に多段式精製方法によつ
て、希ガスの品質はさらに向上させる事が可能で
ある。 次に本発明の具体的な実施例として、合金水素
化物にTiMn1.5合金を用い、希ガスとしてArガス
を用いた場合の精製方法について説明する。 水素貯蔵用合金の１つであるMgZn2型TiMn1.5
合金を、アーク溶解等の方法で作成し、これを５
〜20メツシユの大きさに機械的な粉砕をし、密閉
容器中で水素化処理し、TiMn1.5H2.45を得た。こ
の水素化物を数回水素化処理を繰り返した後、高
温下で真空脱ガス処理をし、吸着剤とした。この
脱水素化されたTiMn1.5合金は、水素化反応によ
つて多くは数ミクロンから数十ミクロンの微粉末
になつていた。このTi−Mn系合金を、第１図に
示すステンレス鋼からできた粉末保持容器１に適
当量充填した。なお精製ガスであるArガスがス
ムーズに流れ、かつ効果的に合金粉末２である
Ti−Mn系合金と接触する様に、スポンジ状の多
孔性合金を同時に容器１内に充填した。また、第
１図に示した様に容器の出入口には、さらに微細
な穴径を有する燃焼金属よりなる飛散防止フイル
ター３を配した。 以上の様な精製装置を作成し、一方より比較的
不純物を多く含む原料Arガスを連続的に精製装
置に送り込み、精製装置を通して得られるArガ
スを精製Arガスとして、それぞれのガスを一般
的な方法によつて純度分析した。次表に、原料
Arガスと精製Arガスの不純物分析結果の一例を
比較して示す。
去し、希ガスの純度を向上させる方法に関するも
のである。希ガスの種類は、ヘリウム（He）、ネ
オン（Ne）、アルゴン（Ar）、クリプトン
（Kr）、キセノン（Xe）、ラドン（Rn）などであ
り、本発明ではそれらの単体ガスおよびそれらの
混合ガスを対象とする。 現在希ガスは、金属、電子、化学等の各種工業
分野において多量に使用されており、製品の信頼
性向上の点からより高純度の希ガスが要望されて
いる。したがつて高純度希ガスの需要も伸びつつ
ある。 本発明は、この高純度希ガスを品質よく、しか
も容易に得ることができる精製方法を提供するも
のである。 従来、これらの希ガスの精製方法に関しては、
吸収法、吸着法、拡散法、冷却分離法、化学反応
法などがあり、その精製目的や精製条件の差によ
つてこれらの方法が使い分けられていた。これら
の方法の中でも一般的に広く利用されている方法
は吸着法であり、Pd系触媒や、Ni系触媒、ゼオ
ライト系触媒などが主として採用されている。こ
れらの触媒は比較的高価であり、安価な触媒はそ
の吸着能力、再生法等に問題があつてより安価で
取り扱い容易な希ガスの精製方法が望まれてい
る。 本発明による精製方法も吸着法に属するもので
あるが、吸着剤として水素吸蔵用合金の水素化と
脱水素化の工程を少なくとも１回施した粉末を用
いた新規な精製方法であつて、これにより上記の
問題点を解決したものである。 従来からTi、Zr、Ca等の水素化物を形成する
金属がガスの乾燥剤や酸素除去用として用いられ
ているが、製法が困難なことや価格、特性面で問
題があつた。本発明は、これら金属単体でなく、
水素貯蔵用合金として知られている合金粉末を用
いて、先の問題点を解消したものであり、この点
でも全く新規な精製方法である。 本発明者らは、水素貯蔵用金属材料の中で、
Ti−Mn系、Ti−Fe系、希土類−Ni系などの合金
粉末が希ガス中の不純物ガス例えば、O2、N2、
CO、CO2、CH4、H2O等を吸着除去し、希ガス
の純度を向上させる効果が高い事を見い出した。
さらに具体的には、水素貯蔵用合金を作成した
後、それを機械的に粉砕するか、もしくはこれを
高圧水素雰囲気下で水素化反応を行つて金属水素
化物とする。この場合、金属水素化物は、水素化
反応によつて自動的に粉末化する。水素化した金
属水素化物粉末をさらに脱水素化反応をすること
によつてガス吸着用合金水素化物粉末ができる。
なお、この金属水素化物粉末は、吸着特性を高め
るために、水素化と脱水素化の一連の反応を２回
以上繰り返したり、不活性雰囲気中で、機械的粉
砕を施し、微粉末化させる方法も効果がある。 このようにして得られた合金水素化物粉末を第
１図に示す様な保持容器に充填して、精製器と
し、一方から原料希ガスを連続的に導入し、合金
水素化物粉末に効果的に接触させる。こうして精
製器の出口側より得られる精製希ガスを原料希ガ
スと純度分析による比較を行つた。純度分析は、
日本工業規格（JIS）等で定められている通常の
方法によつた。その結果、原料希ガスと比較し
て、精製希ガスは、O2、N2、CO、CO2、CH4、
H2O等いずれの不純物ガスも大幅に減少してお
り、希ガスの精製効果が高いことを見い出した。
合金粉末は水素化処理をしない合金をそのまま機
械的に微粉化してもある程度の吸着特性を有する
が、好ましくは水素化、脱水素化処理を施すこと
によりさらに活性化を促進し吸着特性を高めるこ
とができる。 本発明による希ガスの精製方法には次の様な特
徴がある。すなわち、(1)不純物ガスに対する吸着
能力が非常に高く、あらゆる不純物ガスを同時に
除去できる、(2)複雑な吸着プロセスを必要としな
いため、それに伴なう精製装置の構成および操作
が容易である、(3)吸着剤の価格が比較的安価であ
る、(4)吸着剤の再生が比較的容易にできる、など
があげられる。 これらの特徴をさらに詳しく説明すると、まず
(1)の吸着能力については、純度分析において、ほ
ぼ不純物元素の検出が困難な程度までの純度を向
上でき、かつ除去したい不純物を選択することな
く、一種類の吸着剤で、達成できる。また(2)の吸
着プロセスについては、精製したい希ガスを通過
させる事のみで高い純化効果が得られるため、従
来のものに比較すれば、装置構成および操作、メ
ンテナンスが極めて容易である。例えば従来から
希ガス中のN2を除去する事は非常に困難であつ
たが、本発明の方法によれば、吸着剤がN2に対
しても強い吸着能力を有する事から容易に除去が
可能となる。 また、(3)の価格についても、高価な材料を使わ
ず、製造プロセスも容易なため、従来のものに比
較して低価格である。(4)に示した吸着剤の再生
は、通常の加熱脱ガス処理で、吸着特性を損なう
事なく容易に再生が可能である。合金は粉砕も容
易でかつ一連の水素化、脱水素化反応によつて、
微粉化される程度が従来の単体に比べれば、極端
に大きい事が、すぐれた吸着特性の原因になつて
いると考えられる。事実、水素化吸蔵用合金の中
でも、水素化反応による微粉化の度合が強いTi
とMnを主成分とする結晶形が六方晶のMgZn2型
に属するTi−Mn系合金は、他のTi−Fe系合金等
に比較して、吸着特性は良好なものであつた。 本発明の希ガス精製方法は、第１図に示す様な
粉末保持容器１に合金粉末２をなるべく希ガスと
有効に接触する様に充填することが基本となる
が、希ガスの種類や、精製ガス量および精製の程
度など各種条件によつて種々の応用が考えられ
る。 例えば、精製能力をより向上させる目的で第２
図に示すように、第１図の精製装置を多段にする
方法がある。第２図の様に多段式精製方法によつ
て、希ガスの品質はさらに向上させる事が可能で
ある。 次に本発明の具体的な実施例として、合金水素
化物にTiMn1.5合金を用い、希ガスとしてArガス
を用いた場合の精製方法について説明する。 水素貯蔵用合金の１つであるMgZn2型TiMn1.5
合金を、アーク溶解等の方法で作成し、これを５
〜20メツシユの大きさに機械的な粉砕をし、密閉
容器中で水素化処理し、TiMn1.5H2.45を得た。こ
の水素化物を数回水素化処理を繰り返した後、高
温下で真空脱ガス処理をし、吸着剤とした。この
脱水素化されたTiMn1.5合金は、水素化反応によ
つて多くは数ミクロンから数十ミクロンの微粉末
になつていた。このTi−Mn系合金を、第１図に
示すステンレス鋼からできた粉末保持容器１に適
当量充填した。なお精製ガスであるArガスがス
ムーズに流れ、かつ効果的に合金粉末２である
Ti−Mn系合金と接触する様に、スポンジ状の多
孔性合金を同時に容器１内に充填した。また、第
１図に示した様に容器の出入口には、さらに微細
な穴径を有する燃焼金属よりなる飛散防止フイル
ター３を配した。 以上の様な精製装置を作成し、一方より比較的
不純物を多く含む原料Arガスを連続的に精製装
置に送り込み、精製装置を通して得られるArガ
スを精製Arガスとして、それぞれのガスを一般
的な方法によつて純度分析した。次表に、原料
Arガスと精製Arガスの不純物分析結果の一例を
比較して示す。
【表】
表からわかる様に、TiMn1.5合金は、いずれの
不純物ガスに対しても高い吸着能力を示す。 次に第２の実施例として、第１の実施例の方法
による精製装置を、第２図に示す様にガスの流れ
に対して５個直列に配列した多段式精製方法によ
る効果を述べる。原料Arは第１の実施例と同様
のものを用いたが、得られる精製ArガスはO2＜
0.1ppm、N2＜1ppm、CO＜0.1ppm、CO2＜
0.1ppm、CH4＜0.1ppm、H2O＜1ppmといずれ
の不純物も分析計の検出限界以下になるという結
果であつた。これによつて、多段式精製方法は極
めて有効な方法であると言える。 実施例ではArガスの精製について説明した
が、Ar以外の希ガスの精製やTiMn系合金以外の
TiFe系合金、LaNi5系合金などの吸着能力などに
ついても同様な効果が得られる。ただし、Ti−
Mn系がそれらの合金材料の中では最良のもので
あつた。 このように、合金粉末を吸着剤とする本発明の
希ガスの精製方法は比較的安価な材料を用いて非
常に簡単な構成や操作で、優れた精製効果を持つ
ものである。
不純物ガスに対しても高い吸着能力を示す。 次に第２の実施例として、第１の実施例の方法
による精製装置を、第２図に示す様にガスの流れ
に対して５個直列に配列した多段式精製方法によ
る効果を述べる。原料Arは第１の実施例と同様
のものを用いたが、得られる精製ArガスはO2＜
0.1ppm、N2＜1ppm、CO＜0.1ppm、CO2＜
0.1ppm、CH4＜0.1ppm、H2O＜1ppmといずれ
の不純物も分析計の検出限界以下になるという結
果であつた。これによつて、多段式精製方法は極
めて有効な方法であると言える。 実施例ではArガスの精製について説明した
が、Ar以外の希ガスの精製やTiMn系合金以外の
TiFe系合金、LaNi5系合金などの吸着能力などに
ついても同様な効果が得られる。ただし、Ti−
Mn系がそれらの合金材料の中では最良のもので
あつた。 このように、合金粉末を吸着剤とする本発明の
希ガスの精製方法は比較的安価な材料を用いて非
常に簡単な構成や操作で、優れた精製効果を持つ
ものである。
第１図は本発明の希ガスの精製方法を示す精製
装置の構成図、第２図は多段式精製方法を示す図
である。 １……容器、２……合金水素化物粉末。
装置の構成図、第２図は多段式精製方法を示す図
である。 １……容器、２……合金水素化物粉末。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 希ガス中に含まれる不純物ガスを除去する方
法において、水素吸蔵用合金の水素化と脱水素化
を少なくとも１回施した粉末を密閉可能な開口を
有する容器内に充填し、原料希ガスを上記容器内
に導き、不純物ガスを前記粉末に吸着除去させて
高純度の希ガスを得るようにした事を特徴とする
希ガスの精製方法。 ２ 希ガスを前記容器の複数個に対して直列に流
すようにした特許請求の範囲第１項記載の希ガス
の精製方法。 ３ 前記粉末がTiとMnを主成分とするMgZn2型
Ti−Mn系合金水素化物粉末である特許請求の範
囲第１項又は第２項の何れかに記載の希ガスの精
製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56039982A JPS57156314A (en) | 1981-03-18 | 1981-03-18 | Purification of rare gas |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56039982A JPS57156314A (en) | 1981-03-18 | 1981-03-18 | Purification of rare gas |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57156314A JPS57156314A (en) | 1982-09-27 |
| JPS6230127B2 true JPS6230127B2 (ja) | 1987-06-30 |
Family
ID=12568148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56039982A Granted JPS57156314A (en) | 1981-03-18 | 1981-03-18 | Purification of rare gas |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57156314A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN85100505B (zh) * | 1985-04-01 | 1987-04-15 | 中国科学院上海冶金研究所 | 从核反应堆废气氢中分离与浓缩氪氙技术 |
| JPS62212208A (ja) * | 1986-03-11 | 1987-09-18 | Iwaya Gas Kaihatsu Kenkyusho:Kk | 原料メタンガスの精製方法 |
| JPH03126607A (ja) * | 1989-10-09 | 1991-05-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 希ガスの精製方法 |
| US6299670B1 (en) | 1999-06-10 | 2001-10-09 | Saes Pure Gas, Inc. | Integrated heated getter purifier system |
-
1981
- 1981-03-18 JP JP56039982A patent/JPS57156314A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57156314A (en) | 1982-09-27 |
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