CN103153861B - 氨精制***以及氨的精制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够通过简化的方法对氨进行精制且可以抑制能量的消耗从而有效地对氨进行精制的氨精制***。氨精制***（100）包含油分吸附塔（2）、高沸点杂质吸附部（3）和气化器（5）。油分吸附塔（2）将液体状的粗氨中含有的油分通过活性炭吸附除去。高沸点杂质吸附部（3）将液体状的氨中含有的高沸点杂质通过合成沸石吸附除去。另外，气化器（5）将从高沸点杂质吸附部（3）导出的液体状的氨以规定的气化率进行气化而将低沸点杂质以气相成分的形式分离除去。

Description

氨精制***以及氨的精制方法

技术领域

本发明涉及对粗氨进行精制（提纯）的氨精制***以及氨的精制方法。

背景技术

在半导体制造工序以及液晶制造工序中，利用高纯度的氨作为用于氮化物被膜的制作等的处理剂。这样的高纯度的氨是通过对粗氨进行精制以除去杂质来得到的。

粗氨中含有甲烷、乙烷、丙烷等低级烃、具有更多的碳原子数的高级烃、水分、以及氢气、氮气、氧气、氩气、一氧化碳等低沸点气体作为杂质。通常能获得的粗氨的纯度为99.5重量%左右。

根据半导体制造工序以及液晶制造工序中的使用氨的工序的种类不同，氨中的杂质的影响方式不同，但作为氨的纯度，要求为99.9999重量%以上，更优选为99.99999重量%以上。

作为除去粗氨中含有的杂质的方法，已知有：使用硅胶、合成沸石、活性炭等吸附剂来吸附除去杂质的方法；蒸馏除去杂质的方法。

例如，在专利文献1中公开了一种氨精制***，其具备：从液体状的粗氨中除去高沸点杂质的第1蒸馏塔、将从第1蒸馏塔导出的气体状的氨中含有的杂质（主要为水分）通过吸附剂吸附除去的吸附塔、和由从吸附塔导出的气体状的氨中除去低沸点杂质的第2蒸馏塔。另外，在专利文献2中公开了利用由氧化钡构成的吸附剂将气体状的粗氨中含有的水分吸附除去后，进行蒸馏，由此对氨进行精制的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-206410号公报

专利文献2：日本特开2003-183021号公报

发明内容

发明所要解决的问题

在专利文献1、2中公开的对氨进行精制的技术中，将粗氨中含有的杂质通过吸附塔吸附除去，进一步通过蒸馏塔蒸馏除去，从而对氨进行精制。但从蒸馏塔导出的精制后的气体状的氨被冷凝从而以液体氨的形式被回收。即，在专利文献1、2公开的对氨进行精制的技术中，将粗氨中含有的杂质进行吸附、蒸馏除去，再进行冷凝，从而得到精制的液体氨，因此作为对氨进行精制的方法，不能说是简化的方法，对氨进行精制需要大量的能量。

因此，本发明的目的在于提供可以通过简化的方法对氨进行精制并且可以抑制能量的消耗从而有效地对氨进行精制的氨精制***以及氨的精制方法。

用于解决问题的手段

本发明为一种氨精制***，其是对含有杂质的粗氨进行精制的氨精制***，其特征在于，包含：

贮存部，其贮存液体状的粗氨；

第1吸附部，其将在上述贮存部中贮存的液体状的粗氨中含有的油分通过活性炭吸附除去，导出液体状的氨；

第2吸附部，其将从上述第1吸附部导出的液体状的氨中含有的沸点比氨高的高沸点杂质通过合成沸石吸附除去，导出液体状的氨；和

气化部，其将从上述第2吸附部导出的液体状的氨以规定的气化率进行气化而分离成气相成分和液相成分，由此将沸点比氨低的低沸点杂质以气相成分的形式分离除去，以液相成分的形式得到精制后的液体氨。

另外，关于本发明的氨精制***，优选的是，还包含对从上述第2吸附部导出的液体状的氨中含有的杂质的浓度进行分析的分析部，上述气化部基于由上述分析部得到的分析结果来设定将从上述第2吸附部导出的液体状的氨进行气化时的上述规定的气化率。

另外，关于本发明的氨精制***，优选上述气化部将对从上述第2吸附部导出的液体状的氨进行气化时的上述规定的气化率设定为5～20体积%。

另外，关于本发明的氨精制***，优选上述气化部将从上述第2吸附部导出的液体状的氨在-50～30℃的温度下进行气化而分离成气相成分和液相成分。

另外，关于本发明的氨精制***，优选上述第2吸附部具有：填充了作为合成沸石的MS-3A的第1吸附区域和填充了作为合成沸石的MS-13X的第2吸附区域。

另外，关于本发明的氨精制***，优选上述第2吸附部具有串联或并联连接的多个吸附部，该多个吸附部将从上述第1吸附部导出的液体状的氨中含有的高沸点杂质吸附除去。

另外，本发明为一种氨的精制方法，其是对含有杂质的粗氨进行精制的方法，其特征在于，包含：

贮存工序，其中贮存液体状的粗氨，

第1吸附工序，其中将在上述贮存工序中贮存的液体状的粗氨中含有的油分通过活性炭吸附除去；

第2吸附工序，其中将在上述第1吸附工序中吸附除去了油分后的液体状的氨中含有的沸点比氨高的高沸点杂质通过合成沸石吸附除去；和

气化工序，其中将在上述第2吸附工序中吸附除去了高沸点杂质后的液体状的氨以规定的气化率进行气化而分离成气相成分和液相成分，由此将沸点比氨低的低沸点杂质以气相成分的形式分离除去，以液相成分的形式得到精制后的液体氨。

发明效果

根据本发明，氨精制***是对含有杂质的粗氨进行精制的***，其包含贮存部、第1吸附部、第2吸附部和气化部。第1吸附部将贮存部中贮存的液体状的粗氨中含有的油分通过活性炭吸附除去。第2吸附部将从第1吸附部导出的液体状的氨中含有的高沸点杂质通过合成沸石吸附除去。另外，气化部将从第2吸附部导出的液体状的氨以规定的气化率进行气化而分离成气相成分和液相成分，由此将低沸点杂质以气相成分的形式分离除去，以液相成分的形式得到精制后的液体氨。

本发明的氨精制***中，气化部将吸附除去了油分、水分、高级烃等高沸点杂质后的液体状的氨以规定的气化率进行气化而分离成气相成分和液相成分，因此将甲烷、乙烷、丙烷等低级烃、以及氢气、氮气、氧气、氩气、一氧化碳等低沸点气体等低沸点杂质以气相成分的形式分离除去，可以以液相成分的形式得到精制后的液体氨。因此，本发明的氨精制***能够在没有像以往技术那样进行伴随着回流的蒸馏的情况下通过简化的方法对氨进行精制，并且可以抑制能量的消耗从而有效地对氨进行精制。

另外，根据本发明，氨精制***还包含分析部。该分析部对从第2吸附部导出的液体状的氨中含有的杂质的浓度进行分析。另外，气化部基于由分析部得到的分析结果来设定将从第2吸附部导出的液体状的氨进行气化时的气化率。这样，气化部根据由分析部得到的分析结果来设定将液体状的氨进行气化时的气化率，因此可以抑制能量的消耗从而有效地对氨进行精制。

另外，根据本发明，气化部将从第2吸附部导出的液体状的氨以5～20体积%的气化率进行气化而分离成气相成分和液相成分。由此，将吸附除去了油分以及高沸点杂质后的液体状的氨中含有的低沸点杂质以气相成分的形式分离除去，能够有效地以液相成分的形式得到精制后的液体氨。

另外，根据本发明，气化部将从第2吸附部导出的液体状的氨在-50～30℃的温度下进行气化而分离成气相成分和液相成分。由此，将吸附除去了油分以及高沸点杂质后的液体状的氨有效地进行气化，从而可以得到分离除去了低沸点杂质后的液体氨，并且可以提高该液体氨的纯度。

另外，根据本发明，第2吸附部具有：填充了作为合成沸石的MS-3A的第1吸附区域和填充了MS-13X的第2吸附区域。合成沸石MS-3A是对水分具有优良的吸附能力的吸附剂。MS-13X是对水分以及烃具有优良的吸附能力的吸附剂。通过形成具有填充了具有这样的吸附能力的MS-3A以及MS-13X的吸附区域的第2吸附部，可以将从第1吸附部导出的液体状的氨中含有的水分、高级烃等高沸点杂质有效地吸附除去。

另外，根据本发明，第2吸附部具有串联或并联连接的多个吸附部。在第2吸附部具有串联连接的多个吸附部的情况下，可以提高对于从第1吸附部导出的液体状的氨中含有的高沸点杂质的吸附除去能力。另外，在第2吸附部具有并联连接的多个吸附部的情况下，可以将从第1吸附部导出的液体状的氨以各自分开的状态导入到并联连接的多个吸附部，因此能够在一个吸附部进行吸附除去的期间对使用完了的其他吸附部进行再生处理以使得使用完了的其他吸附部能够再次进行吸附除去动作。

另外，根据本发明，氨的精制方法是对含有杂质的粗氨进行精制的方法，其包含贮存工序、第1吸附工序、第2吸附工序和气化工序。第1吸附工序中，将在贮存工序中贮存的液体状的粗氨中含有的油分通过活性炭吸附除去。第2吸附工序中，将在第1吸附工序中吸附除去了油分后的液体状的氨中含有的高沸点杂质通过合成沸石吸附除去。另外，气化工序中，将在第2吸附工序中吸附除去了高沸点杂质后的液体状的氨以规定的气化率进行气化而分离成气相成分和液相成分，由此将低沸点杂质以气相成分的形式分离除去，以液相成分的形式得到精制后的液体氨。

本发明的氨的精制方法中，气化工序中，将吸附除去了油分、以及水分、高级烃等高沸点杂质后的液体状的氨以规定的气化率进行气化而分离成气相成分和液相成分，因此将甲烷、乙烷、丙烷等低级烃、以及氢气、氮气、氧气、氩气、一氧化碳等低沸点气体等低沸点杂质以气相成分的形式分离除去，可以以液相成分的形式得到精制后的液体氨。因此，本发明的氨的精制方法能够在没有像以往技术那样进行伴随着回流的蒸馏的情况下通过简化的方法对氨进行精制，并且可以抑制能量的消耗从而有效地对氨进行精制。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的氨精制***100的构成的图。

图2是表示本发明的第2实施方式的氨精制***200的构成的图。

具体实施方式

图1是表示本发明的第1实施方式的氨精制***100的构成的图。本实施方式的氨精制***100为对含有杂质的液体状的粗氨进行精制的***。液体状的粗氨中含有油分、和甲烷、乙烷、丙烷等低级烃、具有更多碳原子数的高级烃、水分以及氢气、氮气、氧气、氩气、一氧化碳等低沸点气体作为杂质。即，液体状的粗氨中含有油分、沸点比氨（沸点为-33.44℃）低的低级烃、低沸点气体等低沸点杂质、和沸点比氨高的高级烃、水分等高沸点杂质。

氨精制***100的构成中包含作为贮存部的贮存罐1、作为第1吸附部的油分吸附塔2、作为第2吸附部的高沸点杂质吸附部3、分析部4、作为气化部的气化器5、以及回收罐6。另外，氨精制***100实现本发明的氨的精制方法，在贮存罐1中实施贮存工序，在油分吸附塔2中实施第1吸附工序，在高沸点杂质吸附部3中实施第2吸附工序，在气化器5中实施气化工序。

贮存罐1是贮存粗氨的罐。本实施方式中，在贮存罐1中贮存的粗氨的纯度为99.5重量%左右。

贮存罐1只要是具有耐压性以及耐腐蚀性的保温容器就行，没有特别的限制。该贮存罐1以液体状的氨的形式贮存粗氨，并被控制以使得温度以及压力达到恒定条件。在贮存罐1贮存了液体状的粗氨的状态下，在贮存罐1的上部形成气相，在下部形成液相。本实施方式中，将粗氨从贮存罐1中导出到油分吸附塔2中时，将粗氨从上述液相中以液体状的粗氨的形式导出。在贮存罐1与油分吸附塔2之间连接第1配管81，从贮存罐1导出的液体状的粗氨流过第1配管81而供给到油分吸附塔2中。

在第1配管81中设置有打开或关闭第1配管81中的流路的第1阀门811。液体状的粗氨向油分吸附塔2中供给时，第1阀门811打开，液体状的粗氨从贮存罐1朝向油分吸附塔2流过第1配管81内。

在从贮存罐1导出的液体状的粗氨中含有压缩机等设备用的润滑油等油分2～15ppm左右。可以用油分浓度计(OCMA-355、株式会社堀场制作所制)测定使粗氨气化后残留的成分来求出该液体状的粗氨中含有的油分的含量。

油分吸附塔2通过由活性炭构成的吸附剂将从贮存罐1导出的液体状的粗氨中含有的油分吸附除去。作为填充到油分吸附塔2中的活性炭，可以列举出：椰子壳活性炭(KURARAY GG、KURARAY CHEMICAL株式会社制)等。

从油分吸附塔2导出的液体状的氨流过第2配管82，从而供给到与高沸点杂质吸附部3连接的第3配管83中。

在第2配管82上设置有用于除去从油分吸附塔2朝向第3配管83流过的液体状的氨中含有的重金属的过滤器7。本实施方式中，过滤器7具有聚丙烯(PP)制的5μm过滤器和聚四氟乙烯(PTFE)/PP制的0.01μm过滤器串联连接的2层结构。需要说明的是，过滤器7并不限于与比油分吸附塔2更靠氨的流过方向下游侧直接连接地配置，也可以在后述的高沸点杂质吸附部3的氨的流过方向下游侧配置。另外，图1中，示出了在第2配管82上设置1个过滤器7的构成，但并不限于该构成，也可以将多个过滤器7与第2配管82并联连接。例如，在形成将2个过滤器7与第2配管82并联连接的构成的情况下，可以在将从油分吸附塔2导出的液体状的氨中含有的重金属通过一个过滤器7进行过滤分离除去的期间，进行使用完了的其他过滤器7的交换作业。

另外，在第2配管82上，在比过滤器7更靠氨的流过方向上游侧设置有打开或关闭第2配管82中的流路的第2阀门821。在液体状的氨从油分吸附塔2朝向第3配管83供给时，第2阀门821打开，液体状的氨通过过滤器7而流过第2配管82内。

流过第2配管82内供给到第3配管83中的液体状的氨被导入到高沸点杂质吸附部3中。高沸点杂质吸附部3将从油分吸附塔2导出并通过过滤器7的液体状的氨中含有的沸点比氨高的高沸点杂质通过由合成沸石构成的吸附剂吸附除去。本实施方式中，高沸点杂质吸附部3的构成中包含作为多个吸附部的第1吸附塔31、第2吸附塔32、第3吸附塔33以及第4吸附塔34。

第1吸附塔31以及第3吸附塔33与第3配管83并联连接。在第3配管83中设置有打开或关闭第3配管83中的流路的第3阀门831以及第4阀门832。在第3配管83中，第3阀门831配置在第1吸附塔31的上游侧(即，第1吸附塔31的塔顶部侧)，第4阀门832配置在第3吸附塔33的上游侧(即，第3吸附塔33的塔顶部侧)。在从油分吸附塔2导出并通过过滤器7的液体状的氨向第1吸附塔31中供给时，第3阀门831打开，第4阀门832关闭，液体状的氨从过滤器7朝向第1吸附塔31流过第3配管83内。另外，在从油分吸附塔2导出并通过过滤器7的液体状的氨向第3吸附塔33中供给时，第4阀门832打开，第3阀门831关闭，液体状的氨从过滤器7朝向第3吸附塔33流过第3配管83内。

这样，高沸点杂质吸附部3具有并联连接的第1吸附塔31以及第3吸附塔33，由此可以将从油分吸附塔2导出并通过过滤器7的液体状的氨以分别分开的状态导入到并联连接的第1吸附塔31以及第3吸附塔33中，因此例如能够在第1吸附塔31中进行吸附除去的期间对使用完了的第3吸附塔33进行再生处理以使得使用完了的第3吸附塔33能够再次进行吸附除去动作。

第2吸附塔32通过第4配管84与第1吸附塔31串联连接。即，在第4配管84的一端部与第1吸附塔31的塔底部连接，另一端部与第2吸附塔32的塔顶部连接。由此，从油分吸附塔2导出并通过过滤器7、导入到第1吸附塔31中的液体状的氨流过第4配管84而被导入到第2吸附塔32中。这样，高沸点杂质吸附部3通过具有串联连接的第1吸附塔31以及第2吸附塔32，可以将从油分吸附塔2导出并通过过滤器7的液体状的氨中含有的高沸点杂质在第1吸附塔31以及第2吸附塔32中吸附除去，因此可以提高对于高沸点杂质的吸附除去能力。

从第2吸附塔32导出的液体状的氨流过第5配管85，供给到与气化器5连接的第10配管90中。

在第5配管85中设置有打开或关闭第5配管85中的流路的第5阀门851以及第6阀门852。在第5配管85中，第5阀门851配置在氨的流过方向上游侧(即，第2吸附塔32侧)，第6阀门852配置在氨的流过方向下游侧(即，第10配管90侧)。在从第2吸附塔32导出的液体状的氨向第10配管90供给时，第5阀门851以及第6阀门852打开，液体状的氨从第2吸附塔32朝向第10配管90流过第5配管85内。

另外，本实施方式的氨精制***100中，在第5阀门851与第6阀门852之间设置有从第5配管85分支出来、与分析部4连接的第8配管88。在该第8配管88中设置有打开或关闭第8配管88中的流路的第9阀门881。在从油分吸附塔2导出并通过过滤器7的液体状的氨被导入到第1吸附塔31以及第2吸附塔32中的情况下，第9阀门881经常打开，分析所需的极少量的氨朝向分析部4流过第8配管88内。

第4吸附塔34通过第6配管86与第3吸附塔33串联连接。即，第6配管86的一端部与第3吸附塔33的塔底部连接，另一端部与第4吸附塔34的塔顶部连接。由此，从油分吸附塔2导出并通过过滤器7、导入到第3吸附塔33中后的液体状的氨流过第6配管86而被导入到第4吸附塔34中。这样，高沸点杂质吸附部3通过具有串联连接的第3吸附塔33以及第4吸附塔34，可以将从油分吸附塔2导出并通过过滤器7的液体状的氨中含有的高沸点杂质在第3吸附塔33以及第4吸附塔34中吸附除去，因此可以提高对于高沸点杂质的吸附除去能力。

从第4吸附塔34导出的液体状的氨流过第7配管87，供给到与气化器5连接的第10配管90中。

在第7配管87中设置有打开或关闭第7配管87中的流路的第7阀门871以及第8阀门872。第7配管87中，第7阀门871配置在氨的流过方向上游侧(即，第4吸附塔34侧)，第8阀门872配置在氨的流过方向下游侧(即，第10配管90侧)。在从第4吸附塔34导出的液体状的氨向第10配管90供给时，第7阀门871以及第8阀门872打开，液体状的氨从第4吸附塔34朝向第10配管90流过第7配管87内。

另外，本实施方式的氨精制***100中，在第7阀门871与第8阀门872之间设置有从第7配管87分支出来、与分析部4连接的第9配管89。在该第9配管89中设置有打开或关闭第9配管89中的流路的第10阀门891。在从油分吸附塔2导出并通过过滤器7的液体状的氨被导入到第3吸附塔33以及第4吸附塔34中的情况下，第10阀门891经常打开，分析所需的极少量的氨朝向分析部4流过第9配管89内。

另外，本实施方式中，第1吸附塔31具有：填充了作为合成沸石的MS-3A（微孔径为3的多孔合成沸石）的第1吸附区域311和填充了作为合成沸石的MS-13X（微孔径为9的多孔合成沸石）的第2吸附区域312。在第1吸附塔31中，第1吸附区域311与第2吸附区域312串联连接，在塔顶部侧配置第1吸附区域311，在塔底部侧配置第2吸附区域312。

需要说明的是，第2吸附塔32、第3吸附塔33以及第4吸附塔34分别与第1吸附塔31同样地构成。具体而言，在第2吸附塔32中，在塔顶部侧配置填充了MS-3A的第1吸附区域321，在塔底部侧配置填充了MS-13X的第2吸附区域322。在第3吸附塔33中，在塔顶部侧配置填充了MS-3A的第1吸附区域331，在塔底部侧配置填充了MS-13X的第2吸附区域332。在第4吸附塔34中，在塔顶部侧配置填充了MS-3A的第1吸附区域341，在塔底部侧配置填充了MS-13X的第2吸附区域342。

合成沸石MS-3A是对水分具有优良的吸附能力的吸附剂，MS-13X是对水分以及烃具有优良的吸附能力的吸附剂。通过形成具有填充了具有这样的吸附能力的MS-3A的第1吸附区域以及填充了MS-13X的第2吸附区域的第1吸附塔31、第2吸附塔32、第3吸附塔33以及第4吸附塔34，可以将从油分吸附塔2导出并通过过滤器7的液体状的氨中含有的水分、高级烃等高沸点杂质有效地吸附除去。

本实施方式中使用的由MS-3A以及MS-13X等合成沸石构成的吸附剂可以通过加热、减压、加热以及减压中的任意一种处理使所吸附的杂质（水分以及烃）脱离而再生。例如，在通过加热处理使由吸附剂吸附的杂质脱离的情况下，在200～350℃的温度下进行加热即可。

本实施方式的氨精制***100中，第1吸附塔31、第2吸附塔32、第3吸附塔33以及第4吸附塔34的温度被控制为0～60℃，压力被控制为0.1～1.0MPa。在第1吸附塔31、第2吸附塔32、第3吸附塔33以及第4吸附塔34的温度低于0℃时，需要进行将在吸附除去杂质时产生的吸附热加以除去的冷却，从而能量效率有可能降低。在第1吸附塔31、第2吸附塔32、第3吸附塔33以及第4吸附塔34的温度超过60℃时，吸附剂对杂质的吸附能力有可能降低。另外，在第1吸附塔31、第2吸附塔32、第3吸附塔33以及第4吸附塔34的压力低于0.1MPa时，吸附剂对杂质的吸附能力有可能降低。在第1吸附塔31、第2吸附塔32、第3吸附塔33以及第4吸附塔34的压力超过1.0MPa时，为了维持在恒定压力下，需要大量的能量，能量效率有可能降低。

另外，第1吸附塔31、第2吸附塔32、第3吸附塔33以及第4吸附塔34中的线速度是：将每单位时间中液体状的氨供给到各吸附塔31、32、33、34的量换算成NTP（常温常压）下的气体体积并除以各吸附塔31、32、33、34的空塔截面积而求出的值的范围优选为0.01～0.5m/秒。在线速度低于0.01m/秒时，吸附除去杂质需要长时间，因此不优选；在线速度超过0.5m/秒时，吸附除去杂质时产生的吸附热没有被充分除去，吸附剂对杂质的吸附能力有可能降低。

从第2吸附塔32导出并流过第8配管88的液体状的氨或者从第4吸附塔34导出并流过第9配管89的液体状的氨被导入到分析部4中。

分析部4对从第2吸附塔32或第4吸附塔34导出的液体状的氨中含有的杂质的浓度进行分析。本实施方式中，分析部4为气相色谱分析装置（GC-PDD：脉冲放电型检测器）。作为气相分析装置，例如可以列举出：GC-4000（GL Sciences株式会社制）。本实施方式中，关于从第2吸附塔32或第4吸附塔34导出的液体状的氨，在分析部4中分析甲烷浓度以及氧气浓度。基于由该分析部4得到的分析结果，可以设定后述气化器5将从第2吸附塔32或者第4吸附塔34导出的液体状的氨进行气化时的气化率。

从第2吸附塔32导出并供给到第10配管90中的液体状的氨或者从第4吸附塔34导出并供给到第10配管90中的液体状的氨流过第10配管90而被导入气化器5中。

气化器5将从第2吸附塔32或第4吸附塔34导出的液体状的氨以规定的气化率进行气化而分离成气相成分和液相成分，由此将沸点比氨低的低沸点杂质以气相成分的形式分离除去，以液相成分的形式得到精制后的液体氨。

本实施方式中，气化器5基于由分析部4得到的分析结果来将从第2吸附塔32或第4吸附塔34导出的液体状的氨以5～20体积%的气化率进行气化而分离成气相成分和液相成分。在该情况下，从第2吸附塔32或第4吸附塔34导出的液体状的氨的5～20体积%为气相成分，80～95体积%为液相成分。

具体而言，气化器5在由分析部4得到的分析结果为甲烷以及氧气中的至少一种的浓度低于30ppb的情况下，将气化率设定为5体积%，在甲烷以及氧气中的至少一种的浓度为30ppb以上且低于50ppb的情况下，将气化率设定为10体积%，在甲烷以及氧气中的至少一种的浓度为50ppb以上且低于100ppb的情况下，将气化率设定为15体积%，在甲烷以及氧气中的至少一种的浓度为100ppb以上的情况下，将气化率设定为20体积%。

本实施方式的氨精制***100中，气化器5将通过油分吸附塔2吸附除去了油分、通过高沸点杂质吸附部3吸附除去了水分、高级烃等高沸点杂质后的液体状的氨以规定的气化率进行气化而分离成气相成分和液相成分，因此可以将甲烷、乙烷、丙烷等低级烃、以及氢气、氮气、氧气、氩气、一氧化碳等低沸点气体等低沸点杂质以气相成分的形式分离除去，以液相成分的形式得到精制后的液体氨。因此，本实施方式的氨精制***100能够在没有像以往技术那样进行伴随着回流的蒸馏的情况下通过简化的方法对氨进行精制，并且可以抑制能量的消耗从而有效地对氨进行精制。

另外，作为气化器5中的气化条件，只要是从第2吸附塔32或第4吸附塔34导出的液体状的氨以规定的气化率进行气化的条件就行，没有限定，可以适当设定温度、压力以及时间。本实施方式中，气化器5优选以将从第2吸附塔32或第4吸附塔34导出的液体状的氨在-50～30℃的温度下进行气化而分离成气相成分和液相成分的方式来构成。由此，将吸附除去了油分以及高沸点杂质后的液体状的氨有效地进行气化，从而可以得到分离除去了低沸点杂质后的液体氨，并且能够提高该液体氨的纯度。在对气化器5中的液体状的氨进行气化时的温度低于-50℃的情况下，进行冷却需要大量的能量，因此不优选；在对气化器5中的液体状的氨进行气化时的温度超过30℃的情况下，以液相成分的形式得到的液体氨中含有的杂质浓度增高，因此不优选。

另外，气化器5优选以将从第2吸附塔32或第4吸附塔34导出的液体状的氨在0.1～1.0MPa的压力下进行气化而分离成气相成分和液相成分的方式来构成。在对气化器5中的液体状的氨进行气化时的压力低于0.1MPa的情况下，使氨气化的温度降低，因此进行冷却需要大量的能量，从而不优选；在对气化器5中的液体状的氨进行气化时的压力超过1.0MPa的情况下，使氨气化的温度升高，因此在以液相成分的形式得到的液体氨中含有的杂质浓度提高，从而不优选。

在气化器5中，设置有第11阀门911的第11配管91与设置有第12阀门921的第12配管92连接。需要说明的是，第12配管92连接在气化器5与回收罐6之间。

在气化器5中，在第11阀门911打开的状态下，以气相成分的形式从氨中分离除去的低沸点杂质流过第11配管91而排出到***外部。另外，在气化器5中，在第12阀门921打开的状态下，以液相成分的形式得到的液体氨流过第12配管92而供给到回收罐6中。

回收罐6贮存在气化器5中以液相成分的形式得到的液体氨。该回收罐6优选将温度以及压力控制在恒定条件下以使得能够以液体氨的形式贮存。

图2是表示本发明的第2实施方式的氨精制***200的构成的图。本实施方式的氨精制***200与上述的氨精制***100类似，对对应的部分标注相同的参考符号，并省略说明。除了高沸点杂质吸附部201的构成与上述高沸点杂质吸附部3的构成不同之外，氨精制***200与氨精制***100相同。

氨精制***200中具备的高沸点杂质吸附部201将从油分吸附塔2导出并且通过过滤器7的液体状的氨中含有的沸点比氨高的高沸点杂质通过由合成沸石构成的吸附剂吸附除去。本实施方式中，高沸点杂质吸附部201的构成中包含作为多个吸附部的第1吸附塔2011、第2吸附塔2012以及第3吸附塔2013。

第1吸附塔2011、第2吸附塔2012以及第3吸附塔2013与上述第1吸附塔31具有同样的构成。具体而言，在第1吸附塔2011中，在塔顶部侧配置填充了MS-3A的第1吸附区域20111，在塔底部侧配置填充了MS-13X的第2吸附区域20112。在第2吸附塔2012中，在塔顶部侧配置填充了MS-3A的第1吸附区域20121，在塔底部侧配置填充了MS-13X的第2吸附区域20122。在第3吸附塔2013中，在塔顶部侧配置填充了MS-3A的第1吸附区域20131，在塔底部侧配置填充了MS-13X的第2吸附区域20132。

另外，本实施方式的氨精制***200中，第1吸附塔2011、第2吸附塔2012以及第3吸附塔2013的温度被控制为0～60℃，压力被控制为0.1～1.0MPa。第1吸附塔2011、第2吸附塔2012以及第3吸附塔2013的温度低于0℃时，需要进行将吸附除去杂质时产生的吸附热加以除去的冷却，从而能量效率有可能降低。第1吸附塔2011、第2吸附塔2012以及第3吸附塔2013的温度超过60℃时，吸附剂对杂质的吸附能力有可能降低。另外，第1吸附塔2011、第2吸附塔2012以及第3吸附塔2013的压力低于0.1MPa时，吸附剂对杂质的吸附能力有可能降低。第1吸附塔2011、第2吸附塔2012以及第3吸附塔2013的压力超过1.0MPa时，为了维持在恒定压力下，需要大量的能量，能量效率有可能降低。

另外，第1吸附塔2011、第2吸附塔2012以及第3吸附塔2013中的线速度是：将每单位时间内液体状的氨供给到各吸附塔2011、2012、2013中的量换算成NTP（常温常压）下的气体体积并除以各吸附塔2011、2012、2013的空塔截面积而求出的值的范围优选为0.01～0.5m/秒。在线速度低于0.01m/秒时，吸附除去杂质需要长时间，因此不优选；在线速度超过0.5m/秒时，吸附除去杂质时产生的吸附热没有被充分除去，吸附剂对杂质的吸附能力有可能降低。

另外，本实施方式中，在从油分吸附塔2导出并通过过滤器7的液体状的氨流过的第3配管83上连接有从第3配管83分支出来的第13配管202、第14配管203以及第15配管204。

第13配管202从第3配管83分支出来并与第1吸附塔2011的塔顶部连接。在该第13配管202中设置有打开或关闭第13配管202中的流路的第13阀门2021。第14配管203从第3配管83分支出来并与第2吸附塔2012的塔顶部连接。在该第14配管203中设置有打开或关闭第14配管203中的流路的第14阀门2031。第15配管204从第3配管83分支出来并与第3吸附塔2013的塔顶部连接。在该第15配管204中设置有打开或关闭第15配管204中的流路的第105阀门2041。

另外，在第1吸附塔2011的塔底部连接有从第1吸附塔2011导出的液体状的氨流过的第16配管205。在该第16配管205中设置有打开或关闭第16配管205中的流路的第16阀门2051。在第2吸附塔2012的塔底部连接有从第2吸附塔2012导出的液体状的氨流过的第17配管206。在该第17配管206中设置有打开或关闭第17配管206中的流路的第17阀门2061。在第3吸附塔2031的塔底部连接有从第3吸附塔2013导出的液体状的氨流过的第18配管207。在该第18配管207中设置有打开或关闭第18配管207中的流路的第18阀门2071。

另外，在第16配管205上连接有从第16配管205分支出来的第19配管208。该第19配管208从第16配管205分支出来并与第14配管203连接，成为用于将从第1吸附塔2011导出的液体状的氨导入到第2吸附塔2012中的流路。在第19配管208中设置有打开或者关闭第19配管208中的流路的第19阀门2081。在第19配管208上连接有从第19配管208分支出来的第20配管209。该第20配管209从第19配管208分支出来并与第15配管204连接，成为用于将从第1吸附塔2011导出的液体状的氨导入到第3吸附塔2013中的流路。在第20配管209中设置有打开或者关闭第20配管209中的流路的第20阀门2091。

另外，在第17配管206上连接有从第17配管206分支出来的第21配管210以及第22配管211。该第21配管210从第17配管206分支出来并与第13配管202连接，成为用于将从第2吸附塔2012导出的液体状的氨导入到第1吸附塔2011中的流路。在第21配管210中设置有打开或者关闭第21配管210中的流路的第21阀门2101。第22配管211从第17配管206分支出来并与第15配管204连接，成为用于将从第2吸附塔2012导出的液体状的氨导入到第3吸附塔2013中的流路。在第22配管211中设置有打开或者关闭第22配管211中的流路的第22阀门2111。

另外，在第18配管207上连接有从第18配管207分支出来的第23配管212。该第23配管212从第18配管207分支出来并与第13配管202连接，成为用于将从第3吸附塔2013导出的液体状的氨导入到第1吸附塔2011中的流路。在第23配管212中设置有打开或者关闭第23配管212中的流路的第23阀门2121。在该第23配管212上连接有从第23配管212分支出来的第24配管213。该第24配管213从第23配管212分支出来并与第14配管203连接，成为用于将从第3吸附塔2013导出的液体状的氨导入到第2吸附塔2012中的流路。在第24配管213中设置有打开或者关闭第24配管213中的流路的第24阀门2131。

另外，对于第16配管205、第17配管206以及第18配管207，在液体状的氨的流过方向下游侧端部连接第25配管214。向该第25配管214中供给从第1吸附塔2011、第2吸附塔2012以及第3吸附塔2013中的任意一个吸附塔导出的液体状的氨。另外，在该第25配管214中设置有从第25配管214分支出来并与分析部4连接的第8配管88和从第25配管214分支出来并与气化器5连接的第10配管90。

在按照如上所述构成的氨精制***200中，关于第1吸附塔2011、第2吸附塔2012以及第3吸附塔2013的连接，有以下六种连接模式。

第1种连接模式为使从油分吸附塔2导出并通过过滤器7的液体状的氨依次通过第1吸附塔2011、第2吸附塔2012的连接模式。在第1种连接模式中，使第13阀门2021、第17阀门2061以及第19阀门2081打开，使第14阀门2031、第15阀门2041、第16阀门2051、第18阀门2071、第20阀门2091、第21阀门2101、第22阀门2111、第23阀门2121以及第24阀门2131关闭。由此，从油分吸附塔2导出并通过过滤器7的液体状的氨流过第13配管202而导入到第1吸附塔2011中，从第1吸附塔2011导出的液体状的氨流过第16配管205以及第19配管208而导入到第2吸附塔2012中，从第2吸附塔2012导出的液体状的氨流过第17配管206而供给到第25配管214中，液体状的氨从该第25配管214导入到分析部4以及气化器5中。在这样的第1种连接模式中，可以在第1吸附塔2011以及第2吸附塔2012中吸附除去液体状的氨中含有的高沸点杂质，因此能够提高对高沸点杂质的吸附除去能力。另外，在第1种连接模式中，没有进行第3吸附塔2013中的吸附除去操作，因此可以对该第3吸附塔2013进行再生处理。

第2种连接模式为使从油分吸附塔2导出并通过过滤器7的液体状的氨依次通过第1吸附塔2011、第3吸附塔2013的连接模式。在第2种连接模式中，使第13阀门2021、第18阀门2071以及第20阀门2091打开，使第14阀门2031、第15阀门2041、第16阀门2051、第17阀门2061、第19阀门2081、第21阀门2101、第22阀门2111、第23阀门2121以及第24阀门2131关闭。由此，从油分吸附塔2导出并通过过滤器7的液体状的氨流过第13配管202而导入到第1吸附塔2011中，从第1吸附塔2011导出的液体状的氨流过第16配管205、第19配管208以及第20配管209而导入到第3吸附塔2013中，从第3吸附塔2013导出的液体状的氨流过第18配管207而供给到第25配管214中，液体状的氨从该第25配管214导入到分析部4以及气化器5中。在这样的第2种连接模式中，可以在第1吸附塔2011以及第3吸附塔2013中吸附除去液体状的氨中含有的高沸点杂质，因此能够提高对高沸点杂质的吸附除去能力。另外，在第2种连接模式中，没有进行第2吸附塔2012中的吸附除去操作，因此可以对该第2吸附塔2012进行再生处理。

第3种连接模式为使从油分吸附塔2导出并通过过滤器7的液体状的氨依次通过第2吸附塔2012、第1吸附塔2011的连接模式。在第3种连接模式中，使第14阀门2031、第16阀门2051以及第21阀门2101打开，使第13阀门2021、第15阀门2041、第17阀门2061、第18阀门2071、第19阀门2081、第20阀门2091、第22阀门2111、第23阀门2121以及第24阀门2131关闭。由此，从油分吸附塔2导出并通过过滤器7的液体状的氨流过第14配管203而导入到第2吸附塔2012中，从第2吸附塔2012导出的液体状的氨流过第17配管206以及第21配管210而导入到第1吸附塔2011中，从第1吸附塔2011导出的液体状的氨流过第16配管205而供给到第25配管214中，液体状的氨从该第25配管214导入到分析部4以及气化器5中。在这样的第3种连接模式中，可以在第1吸附塔2011以及第2吸附塔2012中吸附除去液体状的氨中含有的高沸点杂质，因此能够提高对杂质的吸附除去能力。另外，在第3种连接模式中，没有进行第3吸附塔2013中的吸附除去操作，因此可以对该第3吸附塔2013进行再生处理。

第4种连接模式为使从油分吸附塔2导出并通过过滤器7的液体状的氨依次通过第2吸附塔2012、第3吸附塔2013的连接模式。在第4种连接模式中，使第14阀门2031、第18阀门2071以及第22阀门2111打开，使第13阀门2021、第15阀门2041、第16阀门2051、第17阀门2061、第19阀门2081、第20阀门2091、第21阀门2101、第23阀门2121以及第24阀门2131关闭。由此，从油分吸附塔2导出并通过过滤器7的液体状的氨流过第14配管203而导入到第2吸附塔2012中，从第2吸附塔2012导出的液体状的氨流过第17配管206以及第22配管211而导入到第3吸附塔2013中，从第3吸附塔2013导出的液体状的氨流过第18配管207而供给到第25配管214中，液体状的氨从该第25配管214导入到分析部4以及气化器5中。在这样的第4种连接模式中，可以在第2吸附塔2012以及第3吸附塔2013中吸附除去液体状的氨中含有的高沸点杂质，因此能够提高对高沸点杂质的吸附除去能力。另外，在第4种连接模式中，没有进行第1吸附塔2011中的吸附除去操作，因此可以对该第1吸附塔2011进行再生处理。

第5种连接模式为使从油分吸附塔2导出并通过过滤器7的液体状的氨依次通过第3吸附塔2013、第1吸附塔2011的连接模式。在第5种连接模式中，使第15阀门2041、第16阀门2051以及第23阀门2121打开，使第13阀门2021、第14阀门2031、第17阀门2061、第18阀门2071、第19阀门2081、第20阀门2091、第21阀门2101、第22阀门2111以及第24阀门2131关闭。由此，从油分吸附塔2导出并通过过滤器7的液体状的氨流过第15配管204而导入到第3吸附塔2013中，从第3吸附塔2013导出的液体状的氨流过第18配管207以及第23配管212而导入到第1吸附塔2011中，从第1吸附塔2011导出的液体状的氨流过第16配管205而供给到第25配管214中，液体状的氨从该第25配管214导入到分析部4以及气化器5中。在这样的第5种连接模式中，可以在第1吸附塔2011以及第3吸附塔2013中吸附除去液体状的氨中含有的高沸点杂质，因此能够提高对高沸点杂质的吸附除去能力。另外，在第5种连接模式中，没有进行第2吸附塔2012中的吸附除去操作，因此可以对该第2吸附塔2012进行再生处理。

第6种连接模式为使从油分吸附塔2导出并通过过滤器7的液体状的氨依次通过第3吸附塔2013、第2吸附塔2012的连接模式。在第6种连接模式中，使第15阀门2041、第17阀门2061以及第24阀门2131打开，使第13阀门2021、第14阀门2031、第16阀门2051、第18阀门2071、第19阀门2081、第20阀门2091、第21阀门2101、第22阀门2111以及第23阀门2121关闭。由此，从油分吸附塔2导出并通过过滤器7的液体状的氨流过第15配管204而导入到第3吸附塔2013中，从第3吸附塔2013导出的液体状的氨流过第18配管207、第23配管212以及第24配管213而导入到第2吸附塔2012中，从第2吸附塔2012导出的液体状的氨流过第17配管206而供给到第25配管214中，液体状的氨从该第25配管214导入到分析部4以及气化器5中。在这样的第6种连接模式中，可以在第2吸附塔2012以及第3吸附塔2013中吸附除去液体状的氨中含有的高沸点杂质，因此能够提高对高沸点杂质的吸附除去能力。另外，在第6种连接模式中，没有进行第1吸附塔2011中的吸附除去操作，因此可以对该第1吸附塔2011进行再生处理。

本发明在不脱离其精神或主要特征的情况下能够以其他各种方式实施。因此，上述实施方式不过是对各个方面进行简单的例示，本发明的范围为权利要求书中所示的范围，并不受说明书的任何约束。另外，属于权利要求书的变形和变更全部包含在本发明的范围内。

符号说明

1  贮存罐

2  油分吸附塔

3  高沸点杂质吸附部

4  分析部

5  气化器

6  回收罐

31,2011  第1吸附塔

32,2012  第2吸附塔

33,2013  第3吸附塔

34  第4吸附塔

100,200  氨精制***

311,321,331,341,20111,20121,20131  第1吸附区域

312,322,332,342,20112,20122,20132  第2吸附区域

Claims (6)

1.一种氨精制***，其是对含有杂质的粗氨进行精制的氨精制***，其特征在于，包含：

贮存部，其贮存液体状的粗氨；

第1吸附部，其将在所述贮存部中贮存的液体状的粗氨中含有的油分通过活性炭吸附除去，导出液体状的氨；

第2吸附部，其将从所述第1吸附部导出的液体状的氨中含有的沸点比氨高的高沸点杂质通过合成沸石吸附除去，导出液体状的氨，其中，所述第2吸附部具有：填充了作为合成沸石的MS-3A的第1吸附区域和填充了作为合成沸石的MS-13X的第2吸附区域，所述第2吸附部的温度被控制为0～60℃、压力被控制为0.1～1.0MPa；和

气化部，其将从所述第2吸附部导出的液体状的氨以规定的气化率进行气化而分离成气相成分和液相成分，由此将沸点比氨低的低沸点杂质以气相成分的形式分离除去，以液相成分的形式得到精制后的液体氨。

2.根据权利要求1所述的氨精制***，其特征在于，还包含对从所述第2吸附部导出的液体状的氨中含有的杂质的浓度进行分析的分析部，

所述气化部基于所述分析部得到的分析结果来设定将从所述第2吸附部导出的液体状的氨进行气化时的所述规定的气化率。

3.根据权利要求2所述的氨精制***，其特征在于，所述气化部将对从所述第2吸附部导出的液体状的氨进行气化时的所述规定的气化率设定为5～20体积％。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的氨精制***，其特征在于，所述气化部将从所述第2吸附部导出的液体状的氨在-50～30℃的温度下进行气化而分离成气相成分和液相成分。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的氨精制***，其特征在于，所述第2吸附部具有串联或并联连接的多个吸附部，该多个吸附部将从所述第1 吸附部导出的液体状的氨中含有的高沸点杂质吸附除去。

6.一种氨的精制方法，其是对含有杂质的粗氨进行精制的方法，其特征在于，包含：

贮存工序，其中贮存液体状的粗氨；

第1吸附工序，其中将在所述贮存工序中贮存的液体状的粗氨中含有的油分通过活性炭吸附除去；

第2吸附工序，其中将在所述第1吸附工序中吸附除去了油分后的液体状的氨中含有的沸点比氨高的高沸点杂质在温度为0～60℃且压力为0.1～1.0MPa的条件下通过作为合成沸石的MS-3A和MS-13X吸附除去；和

气化工序，其中将在所述第2吸附工序中吸附除去了高沸点杂质后的液体状的氨以规定的气化率进行气化而分离成气相成分和液相成分，由此将沸点比氨低的低沸点杂质以气相成分的形式分离除去，以液相成分的形式得到精制后的液体氨。