JPH0525801B2 - - Google Patents
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- JPH0525801B2 JPH0525801B2 JP2203036A JP20303690A JPH0525801B2 JP H0525801 B2 JPH0525801 B2 JP H0525801B2 JP 2203036 A JP2203036 A JP 2203036A JP 20303690 A JP20303690 A JP 20303690A JP H0525801 B2 JPH0525801 B2 JP H0525801B2
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Landscapes
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Description
本発明は空気を原料としてプレツシヤースイン
グ法により高濃度アルゴンを製造する方法に関す
るものである。 アルゴンは不活性ガスとして知られ、電気製品
用、溶接用、製鋼脱ガス用などに用いられる。 従来アルゴンは空気から深冷分離によつて製造
されているが、液体酸素製造プラント中に主精留
塔によつて液体空気を精留し、酸素留分のうちア
ルゴン濃度の高い部分のガスを抜出し、これを更
に精留することにより粗アルゴンを得る。更にこ
れにボンベから水素ガスを導入し、パラジウムな
どの触媒を具えた酸素除去装置により酸素を除去
し再び精留塔に通して精製し高純度のアルゴンが
得られていた。 アルゴンは化学的に不活性であり、しかも第１
表に示すようにその物性が酸素と酷似しているた
め分離しにくく精留するにも多くの段数を要す
る。
グ法により高濃度アルゴンを製造する方法に関す
るものである。 アルゴンは不活性ガスとして知られ、電気製品
用、溶接用、製鋼脱ガス用などに用いられる。 従来アルゴンは空気から深冷分離によつて製造
されているが、液体酸素製造プラント中に主精留
塔によつて液体空気を精留し、酸素留分のうちア
ルゴン濃度の高い部分のガスを抜出し、これを更
に精留することにより粗アルゴンを得る。更にこ
れにボンベから水素ガスを導入し、パラジウムな
どの触媒を具えた酸素除去装置により酸素を除去
し再び精留塔に通して精製し高純度のアルゴンが
得られていた。 アルゴンは化学的に不活性であり、しかも第１
表に示すようにその物性が酸素と酷似しているた
め分離しにくく精留するにも多くの段数を要す
る。
【表】
一方吸着剤を用いた分離法も提案されている。
例えばオーストラリヤ特許515010にはアルゴン、
酸素及び窒素を含むガス混合物からアルゴンを得
るため、同一の塔に酸素及び窒素に対して夫々吸
着性の異なるＡ・B2種の吸着剤を充填し、これ
に混合ガスを通して吸着−放圧−脱着−均圧−逆
洗−蓄圧−吸着の操作を繰返し所望純度以上のア
ルゴンを得る方法が記載されている。２種の吸着
剤によつて酸素及び窒素を夫々吸着しアルゴンの
濃度を高めようとするものであるが、これは単に
吸着剤の窒素、酸素、アルゴンに対する吸着容量
の差を利用したものであり空気の中から窒素、酸
素を順に吸着除去して行つてアルゴンを残す方法
である。 この方法は同一吸着塔に異種の吸着剤を充填し
てあるため、それぞれの最適条件となしにくく純
度の高いアルゴンガスとはならない。即ちＡ・Ｂ
のうちどちらかの最適条件をとれば例えば酸素は
充分吸着するが、他の吸着剤は最適条件とはなら
ないので窒素は充分吸着しない。従つて窒素がか
なりアルゴンに混つて出てくる。このような関係
があるので、充分な分離はできない。該明細書に
は純度について明確な記載はないがこのような方
法では、せいぜい50％程度のアルゴンしか回収で
きないものと推定される。 この様な状況に鑑み本発明者らは種々の吸着剤
の吸着特性について鋭意研究を重ねた結果、３Å
を中心とした細孔径を有するカーボンモレキユラ
ーシーブと５Åを中心とした細孔径を有するゼオ
ライトモレキユラーシーブとは吸着の初期段階に
おいては異なる性質を有していること、例えばカ
ーボンモレキユラーシーブでは数分間以上のごと
き長時間吸着させると選択吸着性が無くなつてし
まうことが判つた。 即ちカーボンモレキユラーシーブの吸着特性は
長時間吸着させると結局窒素も酸素も等量吸着す
るが、短時間１〜２分の間は窒素より酸素が速く
細孔内に拡散するので、この吸着速度差を利用し
て分離操作を行なう必要がある。 一方ゼオライトモレキユラーシーブは酸素より
窒素を優先的に吸着する特性を有し、吸着操作時
間と窒素の吸着分離性能とは全く無関係である。 従つて前記カーボンモレキユラーシーブとゼオ
ライトモレキユラーシーブを同一吸着槽又は同一
機構内に充填してプレツシヤースイング（以下
PSAと略する。）を行なつても夫々の分離特性を
充分生かすことが出来ないことがわかつた。 本発明は両者の特性の差に生かす為に同一吸着
槽内あるいは同一機構内に両者を充填するのでは
なく全く別個の独立したPSA装置に別々に充填
し、それぞれの吸着剤に対する最適操作条件で窒
素及び酸素を段階的に分離除去し、アルゴンを取
得する。 即ち本発明の要旨は、空気を原料として、ゼオ
ライトモレキユラーシーブを充填した吸着装置お
よびカーボンモレキユラーシーブを充填した吸着
装置を用いて夫々独立してプレツシヤースイング
するに際し、以下の工程よりなることを特徴とす
る高濃度アルゴンの製造方法に関する。 Ａ） ゼオライトモレキユラーシーブを充填した
第１段装置を用い、空気を原料としてプレツシ
ヤースイングし、アルゴンを含有する高濃度酸
素を得る工程、 Ｂ） カーボンモレキユラーシーブを充填した第
２段装置により前記のアルゴンを含有する高濃
度酸素を通してプレツシヤースイングを行い、
中間濃度のアルゴンと高純度酸素に分離する工
程、 Ｃ） カーボンモレキユラーシーブを充填した第
３段装置により前記中間濃度のアルゴンを通し
てプレツシヤースイングを行い、粗アルゴンを
得る工程、および Ｄ） 該粗アルゴンをさらにゼオライトモレキユ
ラーシーブを充填した第４段装置に通してプレ
ツシヤースイングして窒素を分離し、高濃度ア
ルゴンを得る工程 本発明の標準的な実施態様の概要（第１図）を
説明すると、第１段のPSA装置にゼオライトモ
レキユラーシーブを充填し空気を原料として通過
させPSA操作を行なつて例えば酸素：94.5％、窒
素：１％、アルゴン：4.5％程度（３Kg/cm2）のア
ルゴンを含有する高濃度酸素を得る。このガスを
原料とし第２段のPSA装置にカーボンモレキユ
ラーシーブを充填し、短時間のPSA操作を行な
つて酸素を吸着し、アルゴンを約40％濃度に濃縮
する（中間濃度アルゴン）。このプロセスで原料
ガスより、純度97％程度の酸素ガスが脱着ガスと
して得られる（高純度酸素）。これはそれぞれの
吸着剤を独立したPSA機構に充填し別個にPSA
操作を行なつた効果であり、単に吸着させただ
け、あるいは異なつた吸着剤を一緒にしてPSA
操作を行なつた場合にはこのような結果は得られ
ない。 この第２段の装置は２塔式以上の多塔式を用い
得るが、４塔式以上では装置費が大となる割には
収率の向上が得られず、２塔式では逆に低下する
ので３塔式が最も有利である。例えば第２段装置
３塔式の場合のフローを示せば第２図の如くであ
りそのシーケンスは第２表に示すとおりである。
例えばオーストラリヤ特許515010にはアルゴン、
酸素及び窒素を含むガス混合物からアルゴンを得
るため、同一の塔に酸素及び窒素に対して夫々吸
着性の異なるＡ・B2種の吸着剤を充填し、これ
に混合ガスを通して吸着−放圧−脱着−均圧−逆
洗−蓄圧−吸着の操作を繰返し所望純度以上のア
ルゴンを得る方法が記載されている。２種の吸着
剤によつて酸素及び窒素を夫々吸着しアルゴンの
濃度を高めようとするものであるが、これは単に
吸着剤の窒素、酸素、アルゴンに対する吸着容量
の差を利用したものであり空気の中から窒素、酸
素を順に吸着除去して行つてアルゴンを残す方法
である。 この方法は同一吸着塔に異種の吸着剤を充填し
てあるため、それぞれの最適条件となしにくく純
度の高いアルゴンガスとはならない。即ちＡ・Ｂ
のうちどちらかの最適条件をとれば例えば酸素は
充分吸着するが、他の吸着剤は最適条件とはなら
ないので窒素は充分吸着しない。従つて窒素がか
なりアルゴンに混つて出てくる。このような関係
があるので、充分な分離はできない。該明細書に
は純度について明確な記載はないがこのような方
法では、せいぜい50％程度のアルゴンしか回収で
きないものと推定される。 この様な状況に鑑み本発明者らは種々の吸着剤
の吸着特性について鋭意研究を重ねた結果、３Å
を中心とした細孔径を有するカーボンモレキユラ
ーシーブと５Åを中心とした細孔径を有するゼオ
ライトモレキユラーシーブとは吸着の初期段階に
おいては異なる性質を有していること、例えばカ
ーボンモレキユラーシーブでは数分間以上のごと
き長時間吸着させると選択吸着性が無くなつてし
まうことが判つた。 即ちカーボンモレキユラーシーブの吸着特性は
長時間吸着させると結局窒素も酸素も等量吸着す
るが、短時間１〜２分の間は窒素より酸素が速く
細孔内に拡散するので、この吸着速度差を利用し
て分離操作を行なう必要がある。 一方ゼオライトモレキユラーシーブは酸素より
窒素を優先的に吸着する特性を有し、吸着操作時
間と窒素の吸着分離性能とは全く無関係である。 従つて前記カーボンモレキユラーシーブとゼオ
ライトモレキユラーシーブを同一吸着槽又は同一
機構内に充填してプレツシヤースイング（以下
PSAと略する。）を行なつても夫々の分離特性を
充分生かすことが出来ないことがわかつた。 本発明は両者の特性の差に生かす為に同一吸着
槽内あるいは同一機構内に両者を充填するのでは
なく全く別個の独立したPSA装置に別々に充填
し、それぞれの吸着剤に対する最適操作条件で窒
素及び酸素を段階的に分離除去し、アルゴンを取
得する。 即ち本発明の要旨は、空気を原料として、ゼオ
ライトモレキユラーシーブを充填した吸着装置お
よびカーボンモレキユラーシーブを充填した吸着
装置を用いて夫々独立してプレツシヤースイング
するに際し、以下の工程よりなることを特徴とす
る高濃度アルゴンの製造方法に関する。 Ａ） ゼオライトモレキユラーシーブを充填した
第１段装置を用い、空気を原料としてプレツシ
ヤースイングし、アルゴンを含有する高濃度酸
素を得る工程、 Ｂ） カーボンモレキユラーシーブを充填した第
２段装置により前記のアルゴンを含有する高濃
度酸素を通してプレツシヤースイングを行い、
中間濃度のアルゴンと高純度酸素に分離する工
程、 Ｃ） カーボンモレキユラーシーブを充填した第
３段装置により前記中間濃度のアルゴンを通し
てプレツシヤースイングを行い、粗アルゴンを
得る工程、および Ｄ） 該粗アルゴンをさらにゼオライトモレキユ
ラーシーブを充填した第４段装置に通してプレ
ツシヤースイングして窒素を分離し、高濃度ア
ルゴンを得る工程 本発明の標準的な実施態様の概要（第１図）を
説明すると、第１段のPSA装置にゼオライトモ
レキユラーシーブを充填し空気を原料として通過
させPSA操作を行なつて例えば酸素：94.5％、窒
素：１％、アルゴン：4.5％程度（３Kg/cm2）のア
ルゴンを含有する高濃度酸素を得る。このガスを
原料とし第２段のPSA装置にカーボンモレキユ
ラーシーブを充填し、短時間のPSA操作を行な
つて酸素を吸着し、アルゴンを約40％濃度に濃縮
する（中間濃度アルゴン）。このプロセスで原料
ガスより、純度97％程度の酸素ガスが脱着ガスと
して得られる（高純度酸素）。これはそれぞれの
吸着剤を独立したPSA機構に充填し別個にPSA
操作を行なつた効果であり、単に吸着させただ
け、あるいは異なつた吸着剤を一緒にしてPSA
操作を行なつた場合にはこのような結果は得られ
ない。 この第２段の装置は２塔式以上の多塔式を用い
得るが、４塔式以上では装置費が大となる割には
収率の向上が得られず、２塔式では逆に低下する
ので３塔式が最も有利である。例えば第２段装置
３塔式の場合のフローを示せば第２図の如くであ
りそのシーケンスは第２表に示すとおりである。
【表】
【表】
第２図に於て吸着塔．．にはそれぞれ細
孔径３Åのカーボンモレキユラーシーブが充填さ
れている。第１段のゼオライトモレキユラーシー
ブを充填したPSA装置に空気を原料として送り
PSA操作を行なつて得た非吸着性ガスであるア
ルゴンを含有する高濃度酸素は圧縮機Ａを通つて
塔１に導かれ、酸素吸着后中間濃度アルゴンタン
クＣに蓄えられる。一方吸着された酸素は真空ポ
ンプＢを経て高純度酸素タンクＤに蓄える。この
操作を第２表に従つて切替弁１〜１６を逐次開閉
して行なう。 更に第３段のPSA装置に同じくカーボンモレ
キユラーシーブを充填し、前記の中間濃度アルゴ
ンを原料として同様にPSA操作を行なつて酸素
を吸着除去しアルゴン85％濃度まで濃縮する（粗
アルゴン）。この間に窒素もアルゴンとほぼ同じ
組成割合を保持しながら濃縮される。従つてアル
ゴンと窒素との比は変らずさらに窒素を減少させ
るにはゼオライトモレキユラーシーブを充填した
第４段のPSA装置により窒素を吸着除去するか
他の精製法を必要とする。この第３段の装置は２
塔式で吸着−均圧−昇圧−脱着の４行程を切替え
てPSAを行う。第３段の脱着ガスには少なから
ぬアルゴンが含有されるため第２段の原料ガスと
してリサイクルさせアルゴンを回収するのがよ
い。 この２回にわたるカーボンモレキユラーシーブ
を充填した吸着装置でのPSAにより粗アルゴン
中の酸素は数％程度まで除去される。 さらにアルゴンを99％以上の濃度にまで純度を
上げる為には必要に応じ第４段PSA装置の前に
水素を酸素に対し２倍モル添加しパラジウムを担
持した脱酸素触媒で反応（デオキソ装置）させ酸
素を水として除去する。 第４段の脱着ガスを原料として第４段と同様に
ゼオライトモレキユラーシーブを充填した第５段
PSAによりアルゴンを回収し、回収アルゴンを
第４段の原料にリサイクルすることができる。こ
の第５段PSAの脱着ガスは窒素を主成分とした
アルゴン混合ガスであり、イナートガスとして利
用される。 またこの第４段のPSA装置のかわりに低温液
化装置を用いてアルゴンを液化させ、沸点の高い
アルゴンを分離除去すればさらに高純度のアルゴ
ンを得ることもできる。 本発明で用いるゼオライトモレキユラーシーブ
は細孔径５Åを中心とするものが適当であり、カ
ーボンモレキユラーシーブは細孔径３Åを中心と
するものが適当である。吸着圧力は0.3〜10Kg/cm2
の範囲が適当であり更に好ましくは、１〜３Kg/
cm2程度で行なうのが経済的である。一方脱着圧力
は低い程効率がよいわけであるが通常400トール
以下、好ましくは200トール以下の減圧にして脱
着を行なう。吸着、脱着は理論的には吸着量の関
係から吸着は低温で脱着は高温で行なう方が効率
がよいわけであるがPSAは断熱操作であり、吸
着熱（発熱）が脱着熱（吸熱）に利用されること
から、常温において効果的に行なわれる。 本発明でいう高濃度アルゴンとは純度少くとも
98％のアルゴンガスを指す。JISで定められてい
る溶接用アルゴンガスのような純度99.9％以上の
ような高純度のものも得られるが収率は低い。例
えば製鋼脱ガス用などの用途にはこの様な高純度
のものでなくとも98％程度のもので充分役に立つ
ので、本発明の方法はこの様な場合、特に経済的
な見地から有効である。本発明の方法に於ては、
第１段、第２段、第３段の各PSA装置を各１基
の吸着塔で行なうこともできるが通常各段階に複
数個の吸着塔を備えて吸着−均圧−放圧−減圧脱
着−均圧−蓄圧−吸着の各操作を各塔切り替えて
行なうのがよい。 PSA操作に於ては組成と収率に相関関係があ
り、純度を高くすると収率が減るので、要求され
る製品純度に応じて適宜操作条件（吸着圧力、脱
着圧力、タイムサイクル等）を選定する。 以下実施例により本発明をさらに詳細に説明す
るが本発明がこれに限定されるものではない。 実施例 １ （中間濃度アルゴンの製造） 吸着剤としてカーボンモレキユラーシーブを用
い、40mmφ×500mmｈの吸着塔を第２図に示す３
塔に組立て、第１段のPSA装置にゼオライトモ
レキユラーシーブを充填し、空気を原料として
PSA操作を行なつて得たアルゴンを含有する高
濃度酸素（アルゴン4.5％、酸素93.6％、窒素1.9
％）を原料として第２段PSA分離を行なつた。
吸着圧力（最高）は3.0Kg/cm2、脱着圧力は150ト
ールであり、タイムサイクルを第２表において、
吸着38.5秒、放圧〜脱着38.5秒、均圧1.5秒（１サ
イクル合計120秒）とした。非吸着性ガス抜出し
速度を0.8N／minとしたとき、中間濃度アルゴ
ンガス組成はアルゴン33.0％、酸素52.3％、窒素
14.7％であり、アルゴンの収率は69％であつた。 このときの放圧および脱着ガス（高純度酸素）
の組成はアルゴン1.5％、酸素97.9％、窒素0.5％
であり、酸素収率は94.7％であつた。 実施例 ２ （粗アルゴンの製造方法） 実施例１と同様にして得た中間濃度アルゴンガ
スを原料ガスとして第３段PSA分離を行なつた。
吸着塔として40mmφ×500mmｈにカーボンモレキ
ユラーシーブを充填した２塔を用いた。原料ガス
組成はアルゴン35.5％、酸素50％、窒素14.5％で
あつた。吸着圧力（最高）を2.0Kg/cm2、脱着圧力
を100トールとした。 タイムサイクルは吸着45秒、脱着48.5秒、均圧
1.5秒、昇圧3.5秒（１サイクル合計100秒）とし
た。非吸着性ガス抜出し速度を1.0N／minとし
たとき、粗アルゴンガス組成はアルゴン71.1％、
酸素2.67％、窒素26.2％であり、アルゴン収率は
53％であつた。脱着ガス組成はアルゴン22.7％、
酸素66.7％、窒素10.6％であつた。 実施例 ３ （粗アルゴンの製造方法） 原料ガスとして第１段ゼオライトモレキユラー
シーブPSAにより得られたアルゴンを含有する
高濃度酸素（アルゴン4.35％、酸素93.5％、窒素
2.15％）を用いた。 第２段は３塔、第３段は２塔の吸着塔を用い
た。 吸着圧力（最高）を３Kg/cm2とし、第２段脱着
圧力を150トール、第３段脱着圧力を100トールと
した。 第３段PSA脱着ガスを第２段PSA原料ガスに
リサイクルした。 第３段製品ガス組成（粗アルゴン）はアルゴン
71.8％、酸素2.5％窒素25.6％であり、アルゴン収
率は56％であつた。 第２段脱着ガス（高純度酸素）組成はアルゴン
2.0％、酸素96.6％、窒素1.3％であり、酸素収率
は99.9％であつた。 実施例 ４ （高濃度アルゴンの製造方法） 第３段PSA製品ガス（粗アルゴン）をデオキ
ソ装置で脱酸素し、次いで第４段ゼオライトモレ
キユラーシーブPSAにより窒素を分離して高濃
度アルゴンガスを得た。即ち、第４段脱着ガスを
第５段ゼオライトモレキユラーシーブPSAによ
り更に窒素を吸着分離し、第５段非吸着性ガスを
第４段PSAの原料供給ラインにリサイクルした。 第４段の入口ガスは第５段非吸着性（リサイク
ル）ガスと合せ、その組成はアルゴン78.1％、窒
素21.9％であつた。 第４段非吸着性ガスである高濃度アルゴン純度
は99％であり、入口ガスに対するアルゴン収率は
55％であり、第３段からのそれは79.8％であつ
た。 第４段および第５段は何れも３塔式であり、吸
着行程の間、脱着行程後のカラムに蓄圧するシー
ケンスで行なつた。 タイムサイクルは第４段、第５段共に吸着60
秒、脱着50秒、均圧10秒、蓄圧50秒とした。 第４段の吸着圧力は1.5Kg/cm2、脱着圧力50トー
ルとした。 第５段吸着圧は1.2Kg/cm2、脱着圧は50トールで
あつた。 第５段脱着ガス組成はアルゴン36.4％、窒素
63.6％であつた。
孔径３Åのカーボンモレキユラーシーブが充填さ
れている。第１段のゼオライトモレキユラーシー
ブを充填したPSA装置に空気を原料として送り
PSA操作を行なつて得た非吸着性ガスであるア
ルゴンを含有する高濃度酸素は圧縮機Ａを通つて
塔１に導かれ、酸素吸着后中間濃度アルゴンタン
クＣに蓄えられる。一方吸着された酸素は真空ポ
ンプＢを経て高純度酸素タンクＤに蓄える。この
操作を第２表に従つて切替弁１〜１６を逐次開閉
して行なう。 更に第３段のPSA装置に同じくカーボンモレ
キユラーシーブを充填し、前記の中間濃度アルゴ
ンを原料として同様にPSA操作を行なつて酸素
を吸着除去しアルゴン85％濃度まで濃縮する（粗
アルゴン）。この間に窒素もアルゴンとほぼ同じ
組成割合を保持しながら濃縮される。従つてアル
ゴンと窒素との比は変らずさらに窒素を減少させ
るにはゼオライトモレキユラーシーブを充填した
第４段のPSA装置により窒素を吸着除去するか
他の精製法を必要とする。この第３段の装置は２
塔式で吸着−均圧−昇圧−脱着の４行程を切替え
てPSAを行う。第３段の脱着ガスには少なから
ぬアルゴンが含有されるため第２段の原料ガスと
してリサイクルさせアルゴンを回収するのがよ
い。 この２回にわたるカーボンモレキユラーシーブ
を充填した吸着装置でのPSAにより粗アルゴン
中の酸素は数％程度まで除去される。 さらにアルゴンを99％以上の濃度にまで純度を
上げる為には必要に応じ第４段PSA装置の前に
水素を酸素に対し２倍モル添加しパラジウムを担
持した脱酸素触媒で反応（デオキソ装置）させ酸
素を水として除去する。 第４段の脱着ガスを原料として第４段と同様に
ゼオライトモレキユラーシーブを充填した第５段
PSAによりアルゴンを回収し、回収アルゴンを
第４段の原料にリサイクルすることができる。こ
の第５段PSAの脱着ガスは窒素を主成分とした
アルゴン混合ガスであり、イナートガスとして利
用される。 またこの第４段のPSA装置のかわりに低温液
化装置を用いてアルゴンを液化させ、沸点の高い
アルゴンを分離除去すればさらに高純度のアルゴ
ンを得ることもできる。 本発明で用いるゼオライトモレキユラーシーブ
は細孔径５Åを中心とするものが適当であり、カ
ーボンモレキユラーシーブは細孔径３Åを中心と
するものが適当である。吸着圧力は0.3〜10Kg/cm2
の範囲が適当であり更に好ましくは、１〜３Kg/
cm2程度で行なうのが経済的である。一方脱着圧力
は低い程効率がよいわけであるが通常400トール
以下、好ましくは200トール以下の減圧にして脱
着を行なう。吸着、脱着は理論的には吸着量の関
係から吸着は低温で脱着は高温で行なう方が効率
がよいわけであるがPSAは断熱操作であり、吸
着熱（発熱）が脱着熱（吸熱）に利用されること
から、常温において効果的に行なわれる。 本発明でいう高濃度アルゴンとは純度少くとも
98％のアルゴンガスを指す。JISで定められてい
る溶接用アルゴンガスのような純度99.9％以上の
ような高純度のものも得られるが収率は低い。例
えば製鋼脱ガス用などの用途にはこの様な高純度
のものでなくとも98％程度のもので充分役に立つ
ので、本発明の方法はこの様な場合、特に経済的
な見地から有効である。本発明の方法に於ては、
第１段、第２段、第３段の各PSA装置を各１基
の吸着塔で行なうこともできるが通常各段階に複
数個の吸着塔を備えて吸着−均圧−放圧−減圧脱
着−均圧−蓄圧−吸着の各操作を各塔切り替えて
行なうのがよい。 PSA操作に於ては組成と収率に相関関係があ
り、純度を高くすると収率が減るので、要求され
る製品純度に応じて適宜操作条件（吸着圧力、脱
着圧力、タイムサイクル等）を選定する。 以下実施例により本発明をさらに詳細に説明す
るが本発明がこれに限定されるものではない。 実施例 １ （中間濃度アルゴンの製造） 吸着剤としてカーボンモレキユラーシーブを用
い、40mmφ×500mmｈの吸着塔を第２図に示す３
塔に組立て、第１段のPSA装置にゼオライトモ
レキユラーシーブを充填し、空気を原料として
PSA操作を行なつて得たアルゴンを含有する高
濃度酸素（アルゴン4.5％、酸素93.6％、窒素1.9
％）を原料として第２段PSA分離を行なつた。
吸着圧力（最高）は3.0Kg/cm2、脱着圧力は150ト
ールであり、タイムサイクルを第２表において、
吸着38.5秒、放圧〜脱着38.5秒、均圧1.5秒（１サ
イクル合計120秒）とした。非吸着性ガス抜出し
速度を0.8N／minとしたとき、中間濃度アルゴ
ンガス組成はアルゴン33.0％、酸素52.3％、窒素
14.7％であり、アルゴンの収率は69％であつた。 このときの放圧および脱着ガス（高純度酸素）
の組成はアルゴン1.5％、酸素97.9％、窒素0.5％
であり、酸素収率は94.7％であつた。 実施例 ２ （粗アルゴンの製造方法） 実施例１と同様にして得た中間濃度アルゴンガ
スを原料ガスとして第３段PSA分離を行なつた。
吸着塔として40mmφ×500mmｈにカーボンモレキ
ユラーシーブを充填した２塔を用いた。原料ガス
組成はアルゴン35.5％、酸素50％、窒素14.5％で
あつた。吸着圧力（最高）を2.0Kg/cm2、脱着圧力
を100トールとした。 タイムサイクルは吸着45秒、脱着48.5秒、均圧
1.5秒、昇圧3.5秒（１サイクル合計100秒）とし
た。非吸着性ガス抜出し速度を1.0N／minとし
たとき、粗アルゴンガス組成はアルゴン71.1％、
酸素2.67％、窒素26.2％であり、アルゴン収率は
53％であつた。脱着ガス組成はアルゴン22.7％、
酸素66.7％、窒素10.6％であつた。 実施例 ３ （粗アルゴンの製造方法） 原料ガスとして第１段ゼオライトモレキユラー
シーブPSAにより得られたアルゴンを含有する
高濃度酸素（アルゴン4.35％、酸素93.5％、窒素
2.15％）を用いた。 第２段は３塔、第３段は２塔の吸着塔を用い
た。 吸着圧力（最高）を３Kg/cm2とし、第２段脱着
圧力を150トール、第３段脱着圧力を100トールと
した。 第３段PSA脱着ガスを第２段PSA原料ガスに
リサイクルした。 第３段製品ガス組成（粗アルゴン）はアルゴン
71.8％、酸素2.5％窒素25.6％であり、アルゴン収
率は56％であつた。 第２段脱着ガス（高純度酸素）組成はアルゴン
2.0％、酸素96.6％、窒素1.3％であり、酸素収率
は99.9％であつた。 実施例 ４ （高濃度アルゴンの製造方法） 第３段PSA製品ガス（粗アルゴン）をデオキ
ソ装置で脱酸素し、次いで第４段ゼオライトモレ
キユラーシーブPSAにより窒素を分離して高濃
度アルゴンガスを得た。即ち、第４段脱着ガスを
第５段ゼオライトモレキユラーシーブPSAによ
り更に窒素を吸着分離し、第５段非吸着性ガスを
第４段PSAの原料供給ラインにリサイクルした。 第４段の入口ガスは第５段非吸着性（リサイク
ル）ガスと合せ、その組成はアルゴン78.1％、窒
素21.9％であつた。 第４段非吸着性ガスである高濃度アルゴン純度
は99％であり、入口ガスに対するアルゴン収率は
55％であり、第３段からのそれは79.8％であつ
た。 第４段および第５段は何れも３塔式であり、吸
着行程の間、脱着行程後のカラムに蓄圧するシー
ケンスで行なつた。 タイムサイクルは第４段、第５段共に吸着60
秒、脱着50秒、均圧10秒、蓄圧50秒とした。 第４段の吸着圧力は1.5Kg/cm2、脱着圧力50トー
ルとした。 第５段吸着圧は1.2Kg/cm2、脱着圧は50トールで
あつた。 第５段脱着ガス組成はアルゴン36.4％、窒素
63.6％であつた。
第１図は、実施態様の概要を示した図である。
第２図は、本発明の実施態様を示す第２段装置の
フローシートである。
第２図は、本発明の実施態様を示す第２段装置の
フローシートである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 空気を原料として、ゼオライトモレキユラー
シーブを充填した吸着装置およびカーボンモレキ
ユラーシーブを充填した吸着装置を用いて夫々独
立してプレツシヤースイングするに際し、以下の
工程よりなることを特徴とする高濃度アルゴンの
製造方法。 Ａ） ゼオライトモレキユラーシーブを充填した
第１段装置を用い、空気を原料としてプレツシ
ヤースイングし、アルゴンを含有する高濃度酸
素を得る工程、 Ｂ） カーボンモレキユラーシーブを充填した第
２段装置により前記のアルゴンを含有する高濃
度酸素を通してプレツシヤースイングを行い、
中間濃度のアルゴンと高純度酸素に分離する工
程、 Ｃ） カーボンモレキユラーシーブを充填した第
３段装置により前記中間濃度のアルゴンを通し
てプレツシヤースイングを行い、粗アルゴンを
得る工程、および Ｄ） 該粗アルゴンをさらにゼオライトモレキユ
ラーシーブを充填した第４段装置に通してプレ
ツシヤースイングして窒素を分離し、高濃度ア
ルゴンを得る工程。 ２ 第２段装置を３塔式とし、第３段装置を２塔
式として、第３段脱着ガスを第２段入口ガスに混
合循環させる特許請求の範囲１記載の方法。 ３ 前記粗アルゴンに水素を添加して脱酸素を行
い高濃度アルゴンを得る特許請求の範囲１または
２記載の方法。 ４ ゼオライトモレキユラーシーブを充填した第
４段装置の脱着ガスを原料としてさらにゼオライ
トモレキユラーシーブを充填した第５段装置によ
りアルゴンを回収し、該回収アルゴンを第４段装
置の原料ガスにリサイクルする特許請求の範囲
１、２または３記載の方法。 ５ 第４段装置および第５段装置がそれぞれ３塔
式からなる特許請求の範囲４記載の方法。 ６ プレツシヤースイングにおける吸着圧力が
0.3〜10Kg/cm2である特許請求の範囲１〜５記載の
方法。 ７ プレツシヤースイングにおける脱着圧力が
760トール以下の減圧である特許請求の範囲１〜
５記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2203036A JPH03164410A (ja) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | 高濃度アルゴンの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2203036A JPH03164410A (ja) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | 高濃度アルゴンの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03164410A JPH03164410A (ja) | 1991-07-16 |
| JPH0525801B2 true JPH0525801B2 (ja) | 1993-04-14 |
Family
ID=16467289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2203036A Granted JPH03164410A (ja) | 1990-07-30 | 1990-07-30 | 高濃度アルゴンの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03164410A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5601634A (en) * | 1993-09-30 | 1997-02-11 | The Boc Group, Inc. | Purification of fluids by adsorption |
| JPH08165104A (ja) * | 1994-12-09 | 1996-06-25 | Kanebo Ltd | 高純度酸素ガスの分離法 |
| KR20020051314A (ko) * | 2000-12-22 | 2002-06-29 | 이구택 | 활성탄을 이용한 고순도 아르곤가스 정제방법 |
| TWI476038B (zh) * | 2010-02-10 | 2015-03-11 | Sumitomo Seika Chemicals | 氬氣之純化方法及純化裝置 |
| TWI478761B (zh) * | 2010-02-25 | 2015-04-01 | Sumitomo Seika Chemicals | 氬氣之純化方法及純化裝置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5252181A (en) * | 1975-07-17 | 1977-04-26 | Boc Ltd | Method and apparatus for separating gaseous mixtures |
| JPS52122273A (en) * | 1976-02-27 | 1977-10-14 | Boc Ltd | Method and apparatus for increasing ratio of ingredient gas |
| JPS58167411A (ja) * | 1982-03-25 | 1983-10-03 | Nippon Sanso Kk | アルゴンの製造方法 |
-
1990
- 1990-07-30 JP JP2203036A patent/JPH03164410A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5252181A (en) * | 1975-07-17 | 1977-04-26 | Boc Ltd | Method and apparatus for separating gaseous mixtures |
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| JPS58167411A (ja) * | 1982-03-25 | 1983-10-03 | Nippon Sanso Kk | アルゴンの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03164410A (ja) | 1991-07-16 |
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