CN103635427A - 氨精制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供通过简单的方法能将氨精制、同时抑制能量的消耗而能高效地将氨精制的氨精制系统。氨精制系统（100）中，第1吸附塔（31）和第2吸附塔（32）将由原料贮存罐（1）导出的粗氨中含有的杂质吸附除去。第1吸附塔（31）和第2吸附塔（32）分别具有将塔顶吸附层、第1中间吸附层、第2中间吸附层和塔底吸附层层叠而成的构造。冷凝器（4）将从第1吸附塔（31）和第2吸附塔（32）导出的氨部分冷凝，分离成气相成分和液相成分，由此将挥发性高的杂质以气相成分的形式分离除去。

Description

氨精制系统

技术领域

本发明涉及对粗氨进行精制的氨精制系统。

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中的处理剂。这种高纯度的氨是通过对粗氨进行精制以除去杂质来得到的。

粗氨中含有氢、氮、氧、氩、一氧化碳、二氧化碳等低沸点气体、烃等有机化合物、水分等作为杂质，通常能获得的粗氨的纯度为98～99重量%左右。

作为粗氨中含有的烃等有机化合物，通常以碳原子数为1～4的有机化合物为主，但在制造作为氨的合成原料使用的氢气时，如果裂化气中的油分的分离不充分，或者在制造时受到来自泵类的泵油所产生的油污染，则有时也会混入沸点高、分子量大的烃类。另外，如果氨中含有大量水分，则有时会大幅降低使用该氨制造的半导体等的功能，需要尽量减少氨中的水分。

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，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（各杂质浓度为100ppb以下），更优选为约99.99999重量%。近年来，在用于制造氮化镓这样的发光体时，要求水分浓度低于30ppb。

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等。另外，还已知有将吸附和蒸馏组合的方法。

例如，在专利文献1中公开了一种氨精制系统，其具备：从液体状的粗氨中除去挥发性低的杂质的第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挥发性高的杂质的第2蒸馏塔。

另外，在专利文献2中公开了一种氨的精制方法，其将水分的吸附塔、烃的吸附塔以及蒸馏塔组合来得到高纯度的氨。另外，在专利文献3中公开了一种氨的精制方法，其利用蒸馏塔除去沸点低的杂质后，利用吸附塔从气体状的氨中除去水分，利用催化部将氧分离除去，由此得到高纯度的氨。

现有文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-206410号公报

专利文献2：日本特表2008-505830号公报

专利文献3：日本特开2005-162546号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1～3中公开的对氨进行精制的技术中，将粗氨中含有的杂质利用吸附塔吸附除去、或者利用催化部的催化反应进行除去，进而利用蒸馏塔蒸馏除去，将氨精制。但这样的专利文献1～3所公开的氨的精制方法中，从蒸馏塔导出的精制后的气体状的氨被冷凝从而以液体状的氨的形式被回收。即，在专利文献1～3中公开的氨的精制方法中，将粗氨中含有的杂质吸附、蒸馏除去，再进行冷凝，从而得到精制的液体状的氨，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能通过简化的方法对氨进行精制并且能抑制能量的消耗从而高效地对氨进行精制的氨精制系统。

用于解决课题的手段

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

贮存部，其贮存粗氨，并将该贮存的粗氨导出；

吸附部，其将从所述贮存部导出的粗氨中所含的杂质通过选自活性炭、亲水性沸石、疏水性沸石、硅胶和活性氧化铝中的吸附剂吸附除去而进行精制，将精制后的氨导出，所述吸附部具有1个或多个吸附部分，所述吸附部分通过在粗氨的流动方向上将含有第1吸附剂的第1吸附剂层、含有与所述第1吸附剂的种类不同的第2吸附剂的多个第2吸附剂层、和含有与所述第2吸附剂的种类不同的第3吸附剂的第3吸附剂层层叠而成；

部分冷凝部，其将从所述吸附部导出的精制后的氨部分冷凝而分离成气相成分和液相成分，由此将挥发性高的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状的氨。

另外，本发明的氨精制系统优选进一步具备气化部，所述气化部将从所述贮存部导出的液体状的粗氨的一部分气化，将气体状的氨导出，所述吸附部将从所述气化部导出的气体状的氨中含有的杂质通过所述吸附部分吸附除去。

另外，本发明的氨精制系统中，优选所述第1吸附剂为对水具有高吸附能力的吸附剂，所述第2吸附剂为对碳原子数小于5的有机化合物具有高吸附能力的吸附剂，所述第3吸附剂为对碳原子数为5以上的有机化合物和水具有高吸附能力的吸附剂。

另外，本发明的氨精制系统中，优选所述吸附部分中，从粗氨的流动方向上游侧朝向下游侧，所述第1吸附剂层、所述多个第2吸附剂层和所述第3吸附剂层按该顺序层叠。

另外，本发明的氨精制系统中，优选所述吸附部具有多个所述吸附部分，多个吸附部分串联或并联地连接。

发明效果

根据本发明，氨精制系统是对含有杂质的粗氨进行精制的系统，具备贮存部、吸附部和部分冷凝部。贮存部贮存粗氨，并将该贮存的粗氨导出。吸附部将从贮存部导出的粗氨中所含的杂质吸附除去进行精制，具有在粗氨的流动方向上将第1吸附剂层、多个第2吸附剂层和第3吸附剂层层叠而成的吸附部分。在吸附部的吸附部分中，第1吸附剂层是含有第1吸附剂的层、第2吸附剂层是含有第2吸附剂的层、第3吸附剂层是含有第3吸附剂的层。这里，第1吸附剂、第2吸附剂和第3吸附剂分别是选自活性炭、亲水性沸石、疏水性沸石、硅胶和活性氧化铝中的吸附剂。

从这样的至少具有将第1吸附剂层、多个第2吸附剂层和第3吸附剂层层叠而成的吸附部分的吸附部导出的氨被供给至部分冷凝部。部分冷凝部对从吸附部导出的氨部分冷凝，分离成气相成分和液相成分，由此将挥发性高的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状的氨。

本发明的氨精制系统中，通过将含第1吸附剂、第2吸附剂和第3吸附剂的吸附剂层层叠而成的吸附部分，将粗氨中所含有的杂质吸附除去，其中所述第1吸附剂、第2吸附剂和第3吸附剂为选自活性炭、亲水性沸石、疏水性沸石和硅胶的吸附剂，因此能高效地将粗氨中含有的杂质（主要是水和有机化合物）吸附除去。而且，部分冷凝部将由吸附部导出的氨部分冷凝，分离成气相成分和液相成分，因此能将氢、氮、氧、氩、一氧化碳、二氧化碳等挥发性高的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状的氨。因此，本发明的氨精制系统能在不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，并且能抑制能量的消耗、高效地对氨进行精制。

另外，根据本发明，氨精制系统进一步具备气化部。该气化部对由贮存部导出的液体状粗氨的一部分进行气化，将气体状的氨导出。而且，吸附部通过将第1吸附剂层、多个第2吸附剂层和第3吸附剂层层叠而成的吸附部分将由气化部导出的气体状的氨中含有的杂质吸附除去。由于气化部按照将从贮存部导出的液体状粗氨的一部分气化、将气体状的氨导出的方式构成，因此粗氨中含有的挥发性低的杂质（例如水分、碳原子数为6以上的烃等）残留在液相中，可将减少了挥发性低的杂质的气体状的氨导出。

另外，根据本发明，吸附部的吸附部分中的第1吸附剂层所含的第1吸附剂为对水具有高吸附能力的吸附剂，第2吸附剂层所含的第2吸附剂为对碳原子数小于5的有机化合物具有高吸附能力的吸附剂，第3吸附剂层所含的第3吸附剂为对碳原子数为5以上的有机化合物和水具有高吸附能力的吸附剂。这样，通过将对水、碳原子数小于5的有机化合物、碳原子数为5以上的有机化合物的吸附能力分别不同的吸附剂层层叠而成的吸附部分，将粗氨中含有的杂质吸附除去，因此能高效地将粗氨中含有的杂质（主要是水和有机化合物）吸附除去。

另外，根据本发明，吸附部的吸附部分中，从粗氨的流动方向上游侧朝向下游侧，第1吸附剂层、第2吸附剂层和第3吸附剂层按该顺序层叠。供至吸附部的粗氨在吸附部分中按第1吸附剂层、第2吸附剂层、第3吸附剂层的顺序流通。由于第1吸附剂层中含有对水具有高吸附能力的第1吸附剂，因此流经吸附部分的粗氨首先在第1吸附剂层中将水的大部分吸附除去。由此，相对于第1吸附剂层配置在氨的流动方向下游侧的第2吸附剂层和第3吸附剂层对有机化合物的吸附能力得到充分地发挥，能提高吸附部分对来自粗氨的杂质的吸附除去性能。

另外，根据本发明，吸附部分具有多个将第1吸附剂层、第2吸附剂层和第3吸附剂层层叠而成的吸附部分。多个吸附部分串联或并联地连接。当吸附部具有串联连接的多个吸附部分时，能提高对粗氨中所含的杂质的吸附除去能力。另外，当吸附部具有并联连接的多个吸附部分时，由于能将从贮存部导出的粗氨相对于并联连接的多个吸附部分分别以有区别的状态导入，因此在1个吸附部分中进行吸附除去的期间，能对已经使用过的其他吸附部分进行再生处理，使得在已经使用过的其他吸附部分中可进行再次吸附除去操作。

附图说明

本发明的目的、特色以及优点通过下述详细的说明和附图变得更加明确。

图1是表示本发明的第1实施方式的氨精制系统100的构成的图。

图2是表示本发明的第2实施方式的氨精制系统150的构成的图。

图3是表示本发明的第3实施方式的氨精制系统200的构成的图。

图4是表示本发明的第4实施方式的氨精制系统300的构成的图。

图5是表示本发明的第5实施方式的氨精制系统400的构成的图。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。

图1是表示本发明的第1实施方式的氨精制系统100的构成的图。本实施方式的氨精制系统100为对含有杂质的液体状的粗氨进行精制的系统。氨精制系统100包含作为贮存部的原料贮存罐1、作为气化部的气化器2、作为吸附部的吸附单元3、作为部分冷凝部的冷凝器4以及回收罐5而构成。

原料贮存罐1用于贮存粗氨。本实施方式中，在原料贮存罐1中贮存的粗氨的纯度为99重量%以上，优选纯度为99.0～99.9重量%。

原料贮存罐1只要是具有耐压性以及耐腐蚀性的保温容器即可，没有特别的限制。该原料贮存罐1以液体状的氨的形式贮存粗氨，并按成为规定的温度以及压力的方式进行了控制。原料贮存罐1具有圆柱状的内部空间，在其内部空间贮存有液体状的粗氨的状态下，在原料贮存罐1的上部形成了气相，在下部形成了液相。

原料贮存罐1中连接有排气配管80，其构成用于将原料贮存罐1与外部连通、将分配到气相中的挥发性高的杂质（例如氢、氮、氧、氩、一氧化碳、二氧化碳等）排出至外部的流路。该排气配管80中设有将排气配管80的流路开放或关闭的排气阀门801。本实施方式的氨精制系统100按照能通过开放排气阀门801实施将挥发性高的杂质从贮存在原料贮存罐1内的粗氨中排出除去的排出操作的方式构成。具体地说，将液体状的粗氨贮存在原料贮存罐1中0.5～3天后，将排气阀门801开放10～300分钟。由此，能将分配到形成于原料贮存罐1中的气相中的粗氨中的挥发性高的杂质介由排气配管80排出。

将贮存在原料贮存罐1中的粗氨导出到气化器2中。在将粗氨从原料贮存罐1中导出到气化器2中时，从形成于原料贮存罐1的液相中以液体状的粗氨的形式导出粗氨。有时原料的粗氨在各个制品批次中杂质浓度的偏差大。这样，在将杂质浓度的偏差大的粗氨从原料贮存罐1的气相中导出时，气相的成分组成的偏差很大，最终精制的氨的纯度有可能产生大的偏差。本实施方式的氨精制系统100以从原料贮存罐1的液相中导出液体状的粗氨的方式构成，因此即使在原料使用杂质浓度的偏差大的粗氨时，也能够防止最终精制的氨的纯度产生大的偏差。

在原料贮存罐1与气化器2之间连接有第1配管81，由原料贮存罐1导出的液体状的粗氨流经第1配管81而供给到气化器2中。在第1配管81上设置有开放或关闭第1配管81的流路的第1阀门811。在液体状的粗氨向气化器2中供给时，开放第1阀门811，液体状的粗氨从原料贮存罐1朝向气化器2流经第1配管81内。

气化器2将由原料贮存罐1导出的液体状的粗氨的一部分气化，即，气化器2将液体状的粗氨加热从而以规定的气化率进行气化，分离成气相成分和液相成分，并将气体状的氨导出。由于气化器2将液体状的粗氨的一部分气化，因此粗氨中含有的挥发性低的杂质（例如，水分、碳原子数为6以上的烃等）残留在液相中，从而能够将挥发性低的杂质减少了的气体状的氨导出。

本实施方式中，气化器2将由原料贮存罐1导出的液体状的粗氨以90～95体积%的气化率气化而分离成气相成分和液相成分。此时，由原料贮存罐1导出的液体状的粗氨中的90～95体积%为气相成分，5～10体积%为液相成分。

气化器2上连接有设置有第2阀门821的第2配管82和设置有排出阀门801A的排出配管80A。另外，第2配管82是由气化器2导出的气体状的氨朝向吸附单元3流动的配管，与流量调整器71连接。在气化器2中，从氨中以液相成分的形式分离除去的挥发性低的杂质在排出阀门801A开放的状态下，流经排出配管80A而排出到系统外部。另外，在气化器2中，以气相成分的形式得到的气体状的氨在第2阀门821开放的状态下，流经第2配管82而供给到流量调整器71中。

在流量调整器71上连接有第3配管83，该第3配管83在与连接于流量调整器71的一侧成相反侧的端部分支。第3配管83的所述端部的分支而成的一支连接到与后述第1吸附塔31的塔顶部相连的第4配管84上，分支而成的另一支连接到与后述第2吸附塔32的塔顶部相连的第5配管85上。

第4配管84上设有开放或关闭第4配管84的流路的第4阀门841。另外，第5配管85上设有开放或关闭第5配管85的流路的第5阀门851。通过流量调整器71调整了流量的气体状的氨在第4阀门841开放、且第5阀门851关闭的状态下，流经第3配管83和第4配管84，供给至第1吸附塔31。另外，通过流量调整器71调整了流量的气体状的氨在第5阀门851开放、且第4阀门841关闭的状态下，流经第3配管83和第5配管85，供给至第2吸附塔32。即，第1吸附塔31和第2吸附塔32介由第4配管84和第5配管85并联地连接。

吸附单元3将从气化器2导出的气体状的氨中含有的杂质吸附除去进行精制。吸附单元3包含作为吸附部分的第1吸附塔31和第2吸附塔32而构成。

第1吸附塔31具有从塔顶部朝向塔底部（氨的流动方向上游侧朝向下游侧）将塔顶吸附层311、第1中间吸附层312、第2中间吸附层313和塔底吸附层314按顺序层叠而成的层叠构造。

塔顶吸附层311是含有第1吸附剂的层，具有作为第1吸附剂层的功能。第1吸附剂为对水具有高吸附能力的多孔质吸附剂。作为这种第1吸附剂，例如可举出活性炭、MS-13X（细孔径

的多孔质合成沸石）、活性氧化铝等。本实施方式中，作为第1吸附剂，使用活性炭。

第1中间吸附层312是含有第2吸附剂的层，具有作为第2吸附剂层的功能。第2吸附剂为对碳原子数小于5的有机化合物（烃、醇、醚等）具有高吸附能力的多孔质吸附剂。作为这种第2吸附剂，例如可举出MS-3A（细孔径

的多孔质合成沸石）、MS-4A（细孔径

的多孔质合成沸石）、MS-5A（细孔径

的多孔质合成沸石）、MS-13X（细孔径

的多孔质合成沸石）等亲水性沸石、高氧化硅型（氧化硅/氧化铝之比高）沸石等疏水性沸石、硅胶等。另外，第2中间吸附层313与第1中间吸附层312同样，是含有第2吸附剂的层，具有作为第2吸附剂层的功能。但是，第1中间吸附层312和第2中间吸附层313由于是含有第2吸附剂的层而相同，但也可使用种类互不相同的吸附剂。

塔底吸附层314是含有第3吸附剂的层，具有作为第3吸附剂层的功能。第3吸附剂为对碳原子数为5以上的有机化合物（烃等）和水具有高吸附能力的多孔质吸附剂。作为这种第3吸附剂，可举出活性炭、MS-13X等。

对于第1吸附层31的层叠构造，举出具体例子进行说明。在第1具体例子中，塔顶吸附层311是含有活性炭（GG、KURARAY CHEMICAL株式会社制）作为第1吸附剂的层，第1中间吸附层312是含有亲水性沸石（MS-3A、Tosoh株式会社制）作为第2吸附剂的层，第2中间吸附层313是含有硅胶（シルビードN、水泽化学工业株式会社制）作为第2吸附剂的层，塔底吸附层314是含有活性炭（GG、KURARAY CHEMICAL株式会社制）作为第3吸附剂的层。

在第2具体例子中，塔顶吸附层311是含有活性炭（GG、KURARAYCHEMICAL株式会社制）作为第1吸附剂的层，第1中间吸附层312是含有亲水性沸石（MS-3A、Tosoh株式会社制）作为第2吸附剂的层，第2中间吸附层313是含有硅胶（シルビードN、水泽化学工业株式会社制）作为第2吸附剂的层，塔底吸附层314是含有MS-13X（SA-600A、Tosoh株式会社制）作为第3吸附剂的层。

在第3具体例子中，塔顶吸附层311是含有活性炭（GG、KURARAYCHEMICAL株式会社制）作为第1吸附剂的层，第1中间吸附层312是含有亲水性沸石（MS-4A、Tosoh株式会社制）作为第2吸附剂的层，第2中间吸附层313是含有疏水性沸石（HSZ-300、氧化硅/氧化铝比=10、Tosoh株式会社制）作为第2吸附剂的层，塔底吸附层314是含有MS-13X（SA-600A、Tosoh株式会社制）作为第3吸附剂的层。

在第4具体例子中，塔顶吸附层311是含有活性炭（GG、KURARAYCHEMICAL株式会社制）作为第1吸附剂的层，第1中间吸附层312是含有亲水性沸石（MS-4A、Tosoh株式会社制）作为第2吸附剂的层，第2中间吸附层313是含有疏水性沸石（HSZ-300、氧化硅/氧化铝比=10、Tosoh株式会社制）作为第2吸附剂的层，塔底吸附层314是含有MS-13X（SA-600A、Tosoh株式会社制）和活性炭（GG、KURARAY CHEMICAL株式会社制）作为第3吸附剂的层。

第2吸附塔32具有从塔顶部朝向塔底部（氨的流动方向上游侧朝向下游侧）将塔顶吸附层321、第1中间吸附层322、第2中间吸附层323和塔底吸附层324按顺序层叠而成的层叠构造。

塔顶吸附层321是与所述第1吸附塔31的塔顶吸附层311同样构成的、含有第1吸附剂的层，具有作为第1吸附剂层的功能。第1中间吸附层322是与所述第1吸附塔31的第1中间吸附层312同样构成的、含有第2吸附剂的层，具有作为第2吸附剂层的功能。第2中间吸附层323是与所述第1吸附塔31的第2中间吸附层313同样构成的、含有第2吸附剂的层，具有作为第2吸附剂层的功能。塔底吸附层324是与所述第1吸附塔31的塔底吸附层314同样构成的、含有第3吸附剂的层，具有作为第3吸附剂层的功能。

第1吸附塔31和第2吸附塔32中使用的第1吸附剂、第2吸附剂和第3吸附剂可以通过加热、减压、加热及减压之中的任一种处理使所吸附的杂质（水分和烃等有机化合物）脱离、进行再生。例如，当通过加热处理使吸附于吸附剂上的杂质脱离时，在200～350℃的温度下进行加热即可。

另外，本实施方式的氨精制系统100中，第1吸附塔31、第2吸附塔32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和第2吸附塔32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除去的冷却，从而能量效率有可能降低。第1吸附塔31和第2吸附塔32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31和第2吸附塔32的压力低于0.1MPa时，吸附剂对杂质的吸附能力有可能降低，压力超过1.0MPa时，为了维持在一定压力下，需要大量的能量，能量效率有可能降低。

另外，第1吸附塔31和第2吸附塔32中的线速度（linear velocity）优选为0.1～10.0m/秒。线速度低于0.1m/秒时，吸附除去杂质需要长时间，因此不优选，线速度超过10.0m/秒时，吸附除去杂质时产生的吸附热没有被充分地除去，吸附剂对杂质的吸附能力有可能降低。另外，所述线速度是：将每单位时间中气体状的氨供给到第1吸附塔31和第2吸附塔32的量换算成NTP下的气体体积并除以各吸附塔31、32的空塔截面积而求出的值。

另外，本实施方式的氨精制系统100中，优选对从第1吸附塔31和第2吸附塔32导出的氨中含有的杂质浓度进行分析。作为对氨中含有的杂质的浓度进行分析的装置，可举出气相色谱分析装置（GC-PDD：脉冲放电型检测器）。作为该气相色谱分析装置的具体例子，例如可举出GL Sciences株式会社制的GC-4000。基于该气相色谱分析装置所得到的分析结果，可以设定后述的冷凝器4的部分冷凝条件（冷凝率的设定等）。

在第1吸附塔31的塔底部连接有第6配管86，该第6配管86在与连接于第1吸附塔31的一侧成相反侧的端部分支。第6配管86的所述端部的分支而成的一支连接到与后述冷凝器4相连的第7配管87上，分支而成的另一支连接到与第2吸附塔32的塔顶部相连的第8配管88上。

第7配管87上设有开放或关闭第7配管87的流路的第7阀门871。另外，第8配管88上设有开放或关闭第8配管88的流路的第8阀门881。通过第1吸附塔31将杂质吸附除去了的气体状的氨在第7阀门871开放、且第8阀门881关闭的状态下，流经第6配管86和第7配管87，供给至冷凝器4。另外，通过第1吸附塔31将杂质吸附除去了的气体状的氨在第8阀门881开放、且第7阀门871关闭的状态下，流经第6配管86和第8配管88，供给至第2吸附塔32。即，第1吸附塔31和第2吸附塔32介由第6配管86和第8配管88串联地连接。

另外，在第2吸附塔32的塔底部连接有第9配管89，该第9配管89的与连接于第2吸附塔32的一侧成相反侧的端部连接于冷凝器4。第9配管89上设有开放或关闭第9配管89的流路的第9阀门891。该第9配管89上，在相对于第9阀门891为氨的流动方向下游侧上连接有由第9配管89分支出来的第10配管90。该第10配管90上设有开放或关闭第10配管90的流路的第10阀门901。进而，该第10配管90的与连接于第9配管89的一侧成相反侧的端部连接于第1吸附塔31的塔顶部。

通过第2吸附塔32将杂质吸附除去了的气体状的氨在第9阀门891开放、且第10阀门901关闭的状态下，流经第9配管89，供给至冷凝器4。另外，通过第2吸附塔32将杂质吸附除去了的气体状的氨在第9阀门891开放、且第10阀门901开放的状态下，流经第9配管89和第10配管90，供给至第1吸附塔31。

在如上构成的吸附单元3中，可以以4种模式改变第1吸附塔31与第2吸附塔32的连接。

第1种连接模式中，开放第4阀门841和第7阀门871，关闭第5阀门851、第8阀门881、第9阀门891和第10阀门901。在该第1种连接模式中，由气化器2导出且通过流量调整器71调整了流量的气体状的氨流经第4配管84而供给至第1吸附塔31。进而，由第1吸附塔31导出的精制后的气体状的氨流经第6配管86和第7配管87供给至冷凝器4。在这种第1种连接模式中，仅通过第1吸附塔31对由气化器2导出的气体状的氨进行精制。在第1吸附塔31中进行吸附除去的期间，能对已经使用过的第2吸附塔32进行再生处理，从而使得在已经使用过的第2吸附塔32中能再次进行吸附除去操作。

第2种连接模式中，开放第5阀门851和第9阀门891，关闭第4阀门841、第7阀门871、第8阀门881和第10阀门901。在该第2种连接模式中，由气化器2导出且通过流量调整器71调整了流量的气体状的氨流经第5配管85而供给至第2吸附塔32。进而，由第2吸附塔32导出的精制后的气体状的氨流经第9配管89而供给至冷凝器4。在这种第2种连接模式中，仅通过第2吸附塔32对由气化器2导出的气体状的氨进行精制。在第2吸附塔32中进行吸附除去的期间，能对已经使用过的第1吸附塔31进行再生处理，从而使得通过已经使用过的第1吸附塔31能够再次进行吸附除去操作。

第3种连接模式中，开放第4阀门841、第8阀门881和第9阀门891，关闭第5阀门851、第7阀门871和第10阀门901。在该第3种连接模式中，由气化器2导出且通过流量调整器71调整了流量的气体状的氨流经第4配管84而供给至第1吸附塔31。进而，由第1吸附塔31导出的精制后的气体状的氨流经第6配管86和第8配管88而供给至第2吸附塔3。然后，由第2吸附塔32导出的精制后的气体状的氨流经第9配管89而供给至冷凝器4。在这种第3种连接模式中，在第1吸附塔31和第2吸附塔32中对由气化器2导出的气体状的氨进行精制。由于能通过串联连接的第1吸附塔31和第2吸附塔32将由气体器2导出的气体状的氨中所含有的杂质吸附除去，因此能提高对于杂质的吸附除去能力。

在第4种连接模式中，开放第4阀门841、第8阀门881、第9阀门891和第10阀门901，关闭第5阀门851和第7阀门871。在该第4种连接模式中，由气化器2导出且通过流量调整器71调整了流量的气体状的氨流经第4配管84而供给至第1吸附塔31。进而，由第1吸附塔31导出的精制后的气体状的氨流经第6配管86和第8配管88而供给至第2吸附塔32。然后，由第2吸附塔32导出的精制后的气体状的氨流经第9配管89和第10配管90再次供给至第1吸附塔31，反复进行利用第1吸附塔31和第2吸附塔32的吸附除去操作。进而，在将开放的第10阀门901关闭的时刻，由第2吸附塔32导出的气体状的氨流经第9配管89而供给至冷凝器4。在这种第4种连接模式中，能通过第1吸附塔31和第2吸附塔32对由气化器2导出的气体状的氨反复进行精制。

将由第1吸附塔31或第2吸附塔32导出的气体状的氨供给至冷凝器4。冷凝器4通过对由第1吸附塔31或第2吸附塔32导出的气体状的氨进行部分冷凝，分离成气相成分和液相成分，由此将氨中含有的氢、氮、氧、氩、一氧化碳、二氧化碳等挥发性高的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状的氨。

作为冷凝器4，可举出多管式冷凝器、平板式热交换器等。本实施方式中，作为冷凝器4使用多管式冷凝器。冷凝器4将由第1吸附塔31或第2吸附塔32导出的气体状的氨的70～99体积%冷凝而分离成气相成分和液相成分。此时，按照由第1吸附塔31或第2吸附塔32导出的气体状的氨的一部分即1～30体积%变为气相成分的方式进行冷凝，分离成气相成分和液相成分。由此，将吸附除去后的气体状的氨中含有的挥发性高的杂质作为气相成分分离除去，能收率良好地获得作为液相成分精制的液体状氨。

另外，作为冷凝器4的冷凝条件，只要是从第1吸附塔31或第2吸附塔32导出的气体状的氨的一部分成为液体的条件即可，没有限定，可以适当设定温度、压力以及时间。本实施方式中，优选冷凝器4按照在-77～40℃的温度下将从第1吸附塔31或第2吸附塔32导出的气体状的氨冷凝而分离成气相成分和液相成分的方式构成。由此，能将从第1吸附塔31或第2吸附塔32导出的气体状的氨高效地冷凝从而得到精制后的液体状氨，同时能提高该液体状氨的纯度。在对冷凝器4中的气体状的氨进行冷凝时的温度低于-77℃时，进行冷却需要大量的能量，因此不优选，而上述温度超过40℃时，氨的一部分冷凝而得到的液体状氨中含有的杂质浓度增高，因此不优选。

另外，优选冷凝器4按照在0.007～2.0MPa的压力下将从第1吸附塔31或第2吸附塔32导出的气体状的氨冷凝而分离成气相成分和液相成分的方式构成。在对冷凝器4中的气体状的氨进行冷凝时的压力低于0.007MPa时，使氨冷凝的温度降低，因而进行冷却需要大量的能量，因此不优选，而上述压力超过2.0MPa时，使氨冷凝的温度增高，因此氨的一部分冷凝而得到的液体状氨中含有的杂质浓度增高，因此不优选。

本实施方式的氨精制系统100中，由于冷凝器4将从第1吸附塔31或第2吸附塔32导出的气体状的氨的一部分冷凝而分离成气相成分和液相成分，因此能将挥发性高的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状氨。因此，即使不像以往技术那样设置蒸馏部，也能通过简化的系统对氨进行精制。

当通过精密蒸馏将粗氨中含有的杂质分离除去时，由于是同时进行回流的蒸馏，因此成为反复进行如下操作：利用蒸馏塔将液体状氨加热蒸发，制成气体状的氨，另一方面利用蒸馏塔的塔顶部的冷凝器使来自精馏塔的气体状的氨冷凝，制成液体状氨。因此，在精馏操作中需要将大量的能量投入到其操作中。

相对于此，当通过冷凝器4的部分冷凝将氨中含有的杂质分离除去时，由于仅使气体状的氨冷凝1次，因此其所需要的能量很少即可。如此，与利用精馏的氨的精制方法相比，利用冷凝器4的部分冷凝的精制方法不仅在短时间内可获得高纯度的氨、而且在能量方面也具有很大优点。

通过冷凝器4的部分冷凝作为液相成分获得的液体状氨迅速地从冷凝器4导出，按照仅未冷凝的气相成分存在于冷凝器4的内部的方式进行冷凝器4的运转，这在获得高纯度氨的方面是有必要的。

在冷凝器4上连接有设置有第11阀门911的第11配管91和设置有第12阀门921的第12阀门92。另外，第11配管91连接在冷凝器4与回收罐5之间。

在冷凝器4中，在第12阀门921开放的状态下，以气相成分的形式从氨中分离除去的挥发性高的杂质流经第12配管92排出到系统外。另外，在冷凝器4中，在第11阀门911开放的状态下，以液相成分的形式得到的液体状的氨流经第11配管91供给到回收罐5中。

回收罐5将在冷凝器4中以液相成分的形式得到的液体状的氨贮存。回收罐5上连接有构成将回收罐5与外部连通、用于将气相成分排出至外部的流路的第13配管93。在该第13配管93上设有开放或关闭第13配管93的流路的第13阀门931。本实施方式的氨精制系统100按照如下所述构成：通过在关闭第11阀门911的状态下，开放第13阀门931，从而能实施从贮存在回收罐5内的液体状氨中将挥发性高的杂质排出除去的排出操作。通过实施该回收罐5的排出操作，能进一步提高贮存在回收罐5中的液体状氨的纯度。

另外，回收罐5按照能将氨以液体状态贮存的方式将温度以及压力控制在一定条件下。回收罐5和冷凝器4上介由第14配管94连接有冷却液送液装置72。第14配管94中流过由冷却液送液装置72送入的冷却液，通过该冷却液的冷却能力将回收罐5和冷凝器4维持在规定温度。

回收罐5上介由设有第15阀门951的第15配管95连接有填充装置6。贮存在回收罐5中的液体状的氨通过开放第15阀门951而流经第15配管95，供给至填充装置6。如此供给至填充装置6的氨通过填充装置6填充在制品填充容器等中。

如上构成的本实施方式的氨精制系统100中，通过层叠有对水、碳原子数小于5的有机化合物、碳原子数为5以上的有机化合物的吸附能力分别不同的吸附剂层的第1吸附塔31和第2吸附塔32，将粗氨中含有的杂质吸附除去，因此能高效地将粗氨中含有的杂质（主要水和有机化合物）吸附除去。而且，冷凝器4将从第1吸附塔31或第2吸附塔32导出的氨部分冷凝，分离成气相成分和液相成分，因此将氢、氮、氧、氩、一氧化碳、二氧化碳等挥发性高的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状的氨。因而，本实施方式的氨精制系统100中，不像以往技术那样进行伴有回流的蒸馏，能通过简化的方法对氨进行精制，同时能抑制能量的消耗、高效地精制氨。

另外，吸附单元3的第1吸附塔31和第2吸附塔32中，从粗氨的流动方向上游侧朝向下游侧，含有第1吸附剂的塔顶吸附层311、321、含有第2吸附剂的第1中间吸附层312、322、含有第2吸附剂的第2中间层313、323和含有第3吸附剂的塔底吸附层314、324按该顺序层叠。塔顶吸附层311、321中含有对水具有高吸附能力的第1吸附剂，因此流经第1吸附塔31和第2吸附塔32的粗氨首先在塔顶吸附层311、321处将水的大部分吸附除去。由此，能充分发挥相对于塔顶吸附层311、321配置在氨的流动方向下游侧的第1中间吸附层312、322、第2中间吸附层313、323和塔底吸附层314、324对有机化合物的吸附能力，能提高利用第1吸附塔31和第2吸附塔32将杂质从粗氨中的吸附除去性。

本实施方式中，如上所述，第1吸附塔31和第2吸附塔32具有将对水、碳原子数小于5的有机化合物、碳原子数为5以上的有机化合物的吸附能力分别不同的吸附剂层层叠而成的层叠构造。作为与如此构成的第1吸附塔31和第2吸附塔32同样的、发挥对氨中含有的杂质的吸附除去能力的吸附塔的构成，可以考虑具有含有第1吸附剂的塔顶吸附层和配置在与该塔顶吸附层相比处于粗氨的流动方向下游侧的混合有第2吸附剂和第3吸附剂的混合层的吸附塔。

这种具有塔顶吸附层和混合层的吸附塔中，构成混合层的第2吸附剂和第3吸附剂只要在层内以均匀分散的状态进行填充即可，不需要对每种吸附剂进行层叠填充。

另外，作为与第1吸附塔31和第2吸附塔32同样的、发挥对氨中含有的杂质的吸附除去能力的构成，也可以考虑将第1吸附剂、第2吸附剂和第3吸附剂分别个别地填充而成的多个吸附塔串联连接的构成。在该方法中，对于杂质的吸附除去性完全没有影响。在串联连接多个吸附塔的构成中，将该多个吸附塔在水平方向上串联排列时，会发生设置面积变宽的问题，但在垂直方向上串联排列时，不会发生设置面积变宽的问题。当将多个吸附塔串联连接时，可以考虑吸附塔的大小、塔数的增加、连接配管的长度等设备费用来选择吸附塔的构成方式。

图2是表示本发明的第2实施方式的氨精制系统150的构成的图。本实施方式的氨精制系统150与上述的氨精制系统100类似，对对应的部分标注相同的参考符号，并省略说明。除了吸附单元151的构成与上述吸附单元3的构成不同之外，氨精制系统150与氨精制系统100相同。

吸附单元151将从气化器2导出的气体状的氨中含有的杂质吸附除去进行精制。本实施方式中，吸附单元151包含第1吸附塔1511、第2吸附塔1512以及第3吸附塔1513而构成。

第1吸附塔1511、第2吸附塔1512以及第3吸附塔1513与上述第1吸附塔31同样地构成。具体而言，第1吸附塔1511具有从塔顶部至塔底部（从氨的流动方向上游侧朝向下游侧）依次将塔顶吸附层15111、第1中间吸附层15112、第2中间吸附层15113和塔底吸附层15114层叠而成的层叠构造。

塔顶吸附层15111是含有第1吸附剂的层，具有作为第1吸附剂层的功能。第1吸附剂为对水具有高吸附能力的多孔质吸附剂。作为这种第1吸附剂，例如可举出活性炭等。

第1中间吸附层15112是含有第2吸附剂的层，具有作为第2吸附剂层的功能。第2吸附剂为对碳原子数小于5的有机化合物（烃、醇、醚等）具有高吸附能力的多孔质吸附剂。作为这种第2吸附剂，例如可举出MS-3A（细孔径的多孔质合成沸石）、MS-4A（细孔径

的多孔质合成沸石）、MS-5A（细孔径的多孔质合成沸石）、MS-13X（细孔径的多孔质合成沸石）等亲水性沸石、高氧化硅型（氧化硅/氧化铝之比高）沸石等疏水性沸石、硅胶等。另外，第2中间吸附层15113与第1中间吸附层15112同样，是含有第2吸附剂的层，具有作为第2吸附剂层的功能。但是，第1中间吸附层15112和第2中间吸附层15113由于是含有第2吸附剂的层而相同，但也可使用种类互不相同的吸附剂。

塔底吸附层15114是含有第3吸附剂的层，具有作为第3吸附剂层的功能。第3吸附剂为对碳原子数为5以上的有机化合物（烃等）和水具有高吸附能力的多孔质吸附剂。作为这种第3吸附剂可举出活性炭、MS-13X等。

第2吸附塔1512具有从塔顶部开始朝向塔底部（从氨的流动方向上游侧朝向下游侧）依次将塔顶吸附层15121、第1中间吸附层15122、第2中间吸附层15123和塔底吸附层15124层叠而成的层叠构造。

塔顶吸附层15121是与所述第1吸附塔31的塔顶吸附层311同样构成的、含有第1吸附剂的层，具有作为第1吸附剂层的功能。第1中间吸附层15122是与所述第1吸附塔31的第1中间吸附层312同样构成的、含有第2吸附剂的层，具有作为第2吸附剂层的功能。第2中间吸附层15123是与所述第1吸附塔31的第2中间吸附层313同样构成的、含有第2吸附剂的层，具有作为第2吸附剂层的功能。塔底吸附层15124是与所述第1吸附塔31的塔底吸附层314同样构成的、含有第3吸附剂的层，具有作为第3吸附剂层的功能。

本实施方式中，在由气化器2导出的气体状的氨流经的第3配管83上连接有由第3配管82分支出来的第15A配管152、第15B配管153和第15C配管154。

第15A配管152由第3配管83分支出来，连接于第1吸附塔1511的塔顶部。该第15A配管152上设有开放或关闭第15A配管152的流路的第15A阀门1521。第15B配管153由第3配管83分支出来，连接于第2吸附塔1512的塔顶部。该第15B配管153上设有开放或关闭第15B配管153的流路的第15B阀门1531。第15C配管154由第3配管83分支出来，连接于第3吸附塔1513的塔顶部。该第15C配管154上设有开放或关闭第15C配管154的流路的第15C阀门1541。

另外，第1吸附塔1511的塔底部连接有由第1吸附塔1511导出的气体状的氨流经的第15D配管155。该第15D配管155上设有开放或关闭第15D配管155的流路的第15D阀门1551。第2吸附塔1512的塔底部连接有由第2吸附塔1512导出的气体状的氨流经的第15E配管156。该第15E配管156上设有开放或关闭第15E配管156的流路的第15E阀门1561。第3吸附塔1513的塔底部连接有由第3吸附塔1513导出的气体状的氨流经的第15F配管157。该第15F配管157上设有开放或关闭第15F配管157的流路的第15F阀门1571。

另外，第15D配管155上连接有由第15D配管155分支出来的第15G配管158。该第15G配管158由第15D配管155分支出来，连接于第15B配管153，成为用于将由第1吸附塔1511导出的气体状的氨导入至第2吸附塔1512的流路。该第15G配管158上设有开放或关闭第15G配管158的流路的第15G阀门1581。该第15G配管158上连接有由第15G配管158分支出来的第15H配管159。该第15H配管159由第15G配管158分支出来，连接于第15C配管154，成为用于将由第1吸附塔1511导出的气体状的氨导入至第3吸附塔1513的流路。第15H配管159上设有开放或关闭第15H配管159的流路的第15H阀门1591。

另外，第15E配管156上连接有由第15E配管156分支出来的第15I配管160和第15J配管161。第15I配管160由第15E配管156分支出来，连接于第15A配管152，成为用于将由第2吸附塔1512导出的气体状的氨导入至第1吸附塔1511的流路。该第15I配管160上设有开放或关闭第15I配管160的流路的第15I阀门1601。第15J配管161由第15E配管156分支出来，连接于第15C配管154，成为用于将由第2吸附塔1512导出的气体状的氨导入至第3吸附塔1513的流路。该第15J配管161上设有开放或关闭第15J配管161的流路的第15J阀门1611。

另外，第15F配管157上连接有由第15F配管157分支出来的第15K配管162。该第15K配管162由第15F配管157分支出来，连接于第15A配管152，成为用于将由第3吸附塔1513导出的气体状的氨导入至第1吸附塔1511的流路。该第15K配管162上设有开放或关闭第15K配管162的流路的第15K阀门1621。该第15K配管162上连接有由第15K配管162分支出来的第15L配管163。该第15L配管163由第15K配管162分支出来，连接于第15B配管153，成为用于将由第3吸附塔1513导出的气体状的氨导入至第2吸附塔1512的流路。第15L配管163上设有开放或关闭第15L配管163的流路的第15L阀门1631。

另外，第15D配管155、第15E配管156和第15F配管157中，在气体状的氨的流动方向的下游侧端部连接有第15M配管164。向该第15M配管164中供给由第1吸附塔1511、第2吸附塔1512和第3吸附塔1513的任一个吸附塔中导出的气体状的氨。进而，在第15M配管164上设有由第15M配管164分支出来、连接于冷凝器4的第15N配管165。

如上构成的氨精制系统150中，关于第1吸附塔1511、第2吸附塔1512和第3吸附塔1513的连接，有以下6个连接模式。

第1种连接模式为使从气化器2导出的气体状的氨依次通过第1吸附塔1511、第2吸附塔1512的连接模式。在第1种连接模式中，使第15A阀门1521、第15E阀门1561以及第15G阀门1581开放，使第15B阀门1531、第15C阀门1541、第15D阀门1551、第15F阀门1571、第15H阀门1591、第15I阀门1601、第15J阀门1611、第15K阀门1621以及第15L阀门1631关闭。

由此，从气化器2导出的气体状的氨流经第15A配管152而导入第1吸附塔1511中，从第1吸附塔1511导出的气体状的氨流经第15D配管155以及第15G配管158而导入第2吸附塔1512中，从第2吸附塔1512导出的气体状的氨流经第15E配管156而供给到第15M配管164中，气体状的氨从该第15M配管164导入冷凝器4中。

这种第1种连接模式中，由于能在第1吸附塔1511以及第2吸附塔1512中吸附除去气体状的氨中含有的杂质，因此能够提高对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1513中的吸附除去操作，因此能对该第3吸附塔1513进行再生处理。

第2种连接模式为使从气化器2导出的气体状的氨依次通过第1吸附塔1511、第3吸附塔1513的连接模式。在第2种连接模式中，使第15A阀门1521、第15F阀门1571以及第15H阀门1591开放，使第15B阀门1531、第15C阀门1541、第15D阀门1551、第15E阀门1561、第15G阀门1581、第15I阀门1601、第15J阀门1611、第15K阀门1621以及第15L阀门1631关闭。

由此，从气化器2导出的气体状的氨流经第15A配管152而导入第1吸附塔1511中，从第1吸附塔1511导出的气体状的氨流经第15D配管155、第15G配管158以及第15H配管159而导入第3吸附塔1513中，从第3吸附塔1513导出的气体状的氨流经第15F配管157而供给到第15M配管164中，气体状的氨从该第15M配管164导入冷凝器4中。

这种第2种连接模式中，能在第1吸附塔1511以及第3吸附塔1513中吸附除去气体状的氨中含有的杂质，因此能够提高对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1512中的吸附除去操作，因此能对该第2吸附塔1512进行再生处理。

第3种连接模式为使从气化器2导出的气体状的氨依次通过第2吸附塔1512、第1吸附塔1511的连接模式。在第3种连接模式中，使第15B阀门1531、第15D阀门1551以及第15I阀门1601开放，使第15A阀门1521、第15C阀门1541、第15E阀门1561、第15F阀门1571、第15G阀门1581、第15H阀门1591、第15J阀门1611、第15K阀门1621以及第15L阀门1631关闭。

由此，从气化器2导出的气体状的氨流经第15B配管153而导入第2吸附塔1512中，从第2吸附塔1512导出的气体状的氨流经第15E配管156以及第15I阀门160而导入第1吸附塔1511中，从第1吸附塔1511导出的气体状的氨流经第15D配管155而供给到第15M配管164中，气体状的氨从该第15M配管164导入冷凝器4中。

这种第3种连接模式中，能在第1吸附塔1511以及第2吸附塔1512中吸附除去气体状的氨中含有的杂质，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1513中的吸附除去操作，因此能对该第3吸附塔1513进行再生处理。

第4种连接模式为使从气化器2导出的气体状的氨依次通过第2吸附塔1512、第3吸附塔1513的连接模式。在第4种连接模式中，使第15B阀门1531、第15F阀门1571以及第15J阀门1611开放，使第15A阀门1521、第15C阀门1541、第15D阀门1551、第15E阀门1561、第15G阀门1581、第15H阀门1591、第15I阀门1601、第15K阀门1621以及第15L阀门1631关闭。

由此，从气化器2导出的气体状的氨流经第15B配管153而导入第2吸附塔1512中，从第2吸附塔1512导出的气体状的氨流经第15E配管156以及第15J配管161而导入第3吸附塔1513中，从第3吸附塔1513导出的气体状的氨流经第15F配管157而供给到第15M配管164中，气体状的氨从该第15M配管164导入冷凝器4中。

这种第4种连接模式中，能在第2吸附塔1512以及第3吸附塔1513中吸附除去气体状的氨中含有的杂质，因此能够提高对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1511中的吸附除去操作，因此能对该第1吸附塔1511进行再生处理。

第5种连接模式为使从气化器2导出的气体状的氨依次通过第3吸附塔1513、第1吸附塔1511的连接模式。在第5种连接模式中，使第15C阀门1541、第15D阀门1551以及第15K阀门1621开放，使第15A阀门1521、第15B阀门1531、第15E阀门1561、第15F阀门1571、第15G阀门1581、第15H阀门1591、第15I阀门1601、第15J阀门1611以及第15L阀门1631关闭。

由此，从气化器2导出的气体状的氨流经第15C配管154而导入第3吸附塔1513中，从第3吸附塔1513导出的气体状的氨流经第15F配管157以及第15K配管162而导入第1吸附塔1511中，从第1吸附塔1511导出的气体状的氨流经第15D配管155而供给到第15M配管164中，气体状的氨从该第15M配管164导入冷凝器4中。

这种第5种连接模式中，能在第1吸附塔1511以及第3吸附塔1513中吸附除去气体状的氨中含有的杂质，因此能够提高对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1512中的吸附除去操作，因此能对该第2吸附塔1512进行再生处理。

第6种连接模式为使从气化器2导出的气体状的氨依次通过第3吸附塔1513、第2吸附塔1512的连接模式。在第6种连接模式中，使第15C阀门1541、第15E阀门1561以及第15L阀门1631开放，使第15A阀门1521、第15B阀门1531、第15D阀门1551、第15F阀门1571、第15G阀门1581、第15H阀门1591、第15I阀门1601、第15J阀门1611以及第15K阀门1621关闭。

由此，从气化器2导出的气体状的氨流经第15C配管154而导入第3吸附塔1513中，从第3吸附塔1513导出的气体状的氨流经第15F配管157、第15K配管162以及第15L配管163而导入第2吸附塔1512中，从第2吸附塔1512导出的气体状的氨流经第15E配管156而供给到第15M配管164中，气体状的氨从该第15M配管164导入冷凝器4中。

这种第6种连接模式中，能在第2吸附塔1512以及第3吸附塔1513中吸附除去气体状的氨中含有的杂质，因此能够提高对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1511中的吸附除去操作，因此能对该第1吸附塔1511进行再生处理。

图3为表示本发明的第3实施方式所涉及的氨精制系统200的构成的图。本实施方式的氨精制系统200与所述的氨精制系统100类似，对对应的部分标注相同的参考符号，并省略说明。除了吸附单元201的构成与上述吸附单元3的构成不同之外，氨精制系统200与氨精制系统100相同。

吸附单元201将从气化器2导出的气体状的氨中含有的杂质吸附除去进行精制。本实施方式中，吸附单元201包含第1吸附塔2011、第2吸附塔2012、第3吸附塔2013和第4吸附塔2014而构成。

第1吸附塔2011及第3吸附塔2013并联地连接于第20配管202上。在第20配管202上设有开放或关闭第20配管202的流路的第21阀门2021和第22阀门2022。在第20配管202中，第21阀门2021配置于第1吸附塔2011的上游侧（即、第1吸附塔2011的塔顶部侧），第22阀门2022配置于第3吸附塔2013的上游侧（即、第3吸附塔2013的塔顶部侧）。在将由气化器2导出的气体状的氨供给至第1吸附塔2011时，开放第21阀门2021、关闭第22阀门2022，气体状的氨从气化器2朝向第1吸附塔2011流经第20配管202内。另外，将由气化器2导出的气体状的氨供给至第3吸附塔2013时，开放第22阀门2022、关闭第21阀门2021，气体状的氨从气化器2朝向第3吸附塔2013流经第20配管202内。

如此，吸附单元201通过具有并列连接的第1吸附塔2011和第3吸附塔2013，能够以相互区别的状态将由气化器2导出的气体状的氨导入至并联连接的第1吸附塔2011和第3吸附塔2013中，因此，例如，在第1吸附塔2011中进行吸附除去的期间，能对已经使用过的第3吸附塔2013进行再生处理，从而使得能够在已经使用过的第3吸附塔2013中再次进行吸附除去操作。

第2吸附塔2012介由第21配管203与第1吸附塔2011串联地连接。即，在第21配管203中，一端部连接于第1吸附塔2011的塔底部，另一端部连接于第2吸附塔2012的塔顶部。由此，由气化器2导出且被导入至第1吸附塔2011的气体状的氨在开放第23阀门2031的状态下流经第21配管203而被导入至第2吸附塔2012中。如此，吸附单元201通过具有串联连接的第1吸附塔2011和第2吸附塔2012，能够在第1吸附塔2011和第2吸附塔2012中将由气化器2导出的气体状的氨中含有的杂质吸附除去，因此能提高对于杂质的吸附除去能力。

由第2吸附塔2012导出的气体状的氨在开放第24阀门2041的状态下流经第22配管204而被供给至冷凝器4中。

第4吸附塔2014介由第23配管205而与第3吸附塔2013串联地连接。即，在第23配管205中，一端部连接于第3吸附塔2013的塔底部，另一端部连接于第4吸附塔2014的塔顶部。由此，由气化器2导出且被导入至第3吸附塔2013的气体状的氨在开放第25阀门2051的状态下流经第23配管205而被导入至第4吸附塔2014中。如此，吸附单元201通过具有串联连接的第3吸附塔2013和第4吸附塔2014，能够在第3吸附塔2013和第4吸附塔2014中将由气化器2导出的气体状的氨中含有的杂质吸附除去，因此能提高对于杂质的吸附除去能力。

由第4吸附塔2014导出的气体状的氨在开放第26阀门2061的状态下流经第24配管206而被供给至冷凝器4中。

氨精制系统200的吸附单元201的第1吸附塔2011具有从塔顶部朝向塔底部（从氨的流动方向上游侧朝向下游侧）依次将塔顶吸附层20111、第1中间吸附层20112、第2中间吸附层20113、第3中间吸附层20114和塔底吸附层20115层叠而成的层叠构造。

塔顶吸附层20111是与所述吸附单元3的第1吸附塔31的塔顶吸附层311同样构成的、含有第1吸附剂的层，具有作为第1吸附剂层的功能。第1中间吸附层20112是与所述第1吸附塔31的第1中间吸附层312同样构成的、含有第2吸附剂的层，具有作为第2吸附剂层的功能。第2中间吸附层20113是与所述第1吸附塔31的第2中间吸附层313同样构成的、含有第2吸附剂的层，具有作为第2吸附剂层的功能。第3中间吸附层20114是与所述第1吸附塔31的第1中间吸附层312和第2中间吸附层313同样构成的、含有第2吸附剂的层，具有作为第2吸附剂层的功能。但是，第1中间吸附层20112、第2中间吸附层20113和第3中间吸附层20114由于是含有第2吸附剂的层而相同，但也可使用种类互不相同的吸附剂。塔底吸附层20115是与所述第1吸附塔31的塔底吸附层314同样构成的、含有第3吸附剂的层，具有作为第3吸附剂层的功能。

对于第1吸附塔2011的层叠构造，举出具体例子进行说明。在第1具体例子中，塔顶吸附层20111是含有活性炭（GG、KURARAY CHEMICAL株式会社制）作为第1吸附剂的层，第1中间吸附剂层20112是含有硅胶（シルビードN、水泽化学工业株式会社制）作为第2吸附剂的层，第2中间吸附剂层20113是含有亲水性沸石（MS-3A、Tosoh株式会社制）作为第2吸附剂的层，第3中间吸附剂层20114是含有疏水性沸石（HSZ-300、氧化硅/氧化铝比=10、Tosoh株式会社制）作为第2吸附剂的层，塔底吸附层20115是含有活性炭（GG、KURARAY CHEMICAL株式会社制）作为第3吸附剂的层。

在第2具体例子中，塔顶吸附层20111是含有活性炭（GG、KURARAYCHEMICAL株式会社制）作为第1吸附剂的层，第1中间吸附剂层20112是含有亲水性沸石（MS-3A、Tosoh株式会社制）作为第2吸附剂的层，第2中间吸附剂层20113是含有硅胶（シルビードN、水泽化学工业株式会社制）作为第2吸附剂的层，第3中间吸附剂层20114是含有疏水性沸石（HiSiv、ユニオン昭和株式会社制）作为第2吸附剂的层，塔底吸附层20115是含有MS-13X（Tosoh株式会社制）作为第3吸附剂的层。

如上构成的本实施方式的氨精制系统200中，通过将对水、碳原子数小于5的有机化合物、碳原子数为5以上的有机化合物的吸附能力分别不同的吸附剂层层叠而成的第1吸附塔2011、第2吸附塔2012、第3吸附塔2013和第4吸附塔2014，将粗氨中含有的杂质吸附除去，因此能高效地将粗氨中含有的杂质（主要水和有机化合物）吸附除去。而且，冷凝器4由于对由第2吸附塔2012或第4吸附塔2014导出的氨部分冷凝、分离成气相成分和液相成分，因此将氢、氮、氧、氩、一氧化碳、二氧化碳等挥发性高的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状的氨。因而，本实施方式的氨精制系统200中，不像以往技术那样进行伴有回流的蒸馏，能通过简化的方法对氨进行精制，同时能抑制能量的消耗，高效地精制氨。

图4为表示本发明第4实施方式所涉及的氨精制系统300的构成的图。本实施方式的氨精制系统300与所述的氨精制系统100类似，对对应的部分标注相同的参考符号，并省略说明。除了原料贮存罐1A的构成与上述原料贮存罐1的构成不同之外，氨精制系统300与氨精制系统100相同。

氨精制系统300所具备的原料贮存罐1A以液体状的氨的形式贮存粗氨，并按照成为规定的温度以及压力的方式进行控制。原料贮存罐1A具有圆柱状的内部空间，在其内部空间贮存了液体状的粗氨的状态下，在原料贮存罐1A的上部形成气相，在下部形成液相。

本实施方式中，原料贮存罐1A将贮存的粗氨朝向吸附单元3导出。另外，氨精制系统300中不具备所述的气化器2。由原料贮存罐1A将粗氨导出至吸附单元3时，挥发性低的杂质（例如水分、碳原子数超过6的烃等）的大部分残留在液相中，从形成于原料贮存罐1A中的气相中导出气体状的粗氨。在原料贮存罐1A中，为了使贮存在原料贮存罐1A内的液体状的粗氨的一部分气化、提高气相中的氨浓度，设置有对液体状的粗氨进行加热的加热装置302。

在原料贮存部1A的上部（形成有气相的部分）连接有气体状氨导出配管301。气体状氨导出配管301的与原料贮存罐1A相连的一侧的相反侧的端部连接于流量调整器71。另外，在气体状氨导出配管301上设有开放或关闭气体状氨导出配管301的流路的开关阀门3011。

贮存在原料贮存罐1A中的粗氨在使开关阀门3011开放的状态下，由形成于原料贮存罐1A的气相中作为气体状粗氨导出。如此，由原料贮存罐1A导出的气体状粗氨流经气体状氨导出配管301，供给至流量调整器71。然后，气体状的粗氨通过流量调整器71调整流量，供给至具有第1吸附塔31和第2吸附塔32的吸附单元3。供给至吸附单元3的气体状粗氨通过第1吸附塔31和第2吸附塔32将杂质吸附除去而进行精制。进而，在第1吸附塔31和第2吸附塔32中经精制的气体状的氨在冷凝器4中被部分冷凝，将挥发性高的杂质分离除去。

如上构成的本实施方式的氨精制系统300中，通过将对水、碳原子数小于5的有机化合物、碳原子数为5以上的有机化合物的吸附能力分别不同的吸附剂层层叠而成的第1吸附塔31和第2吸附塔32，将气体状的粗氨中含有的杂质吸附除去，因此能高效地将粗氨中含有的杂质（主要是水和有机化合物）吸附除去。而且，冷凝器4由于将由第1吸附塔31或第2吸附塔32导出的氨部分冷凝，分离成气相成分和液相成分，因此将氢、氮、氧、氩、一氧化碳、二氧化碳等挥发性高的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状的氨。因而，本实施方式的氨精制系统300中，不像以往技术那样进行伴有回流的蒸馏，能通过简化的方法对氨进行精制，同时能抑制能量的消耗，高效地精制氨。

图5为表示本发明第5实施方式所涉及的氨精制系统400的构成的图。本实施方式的氨精制系统400与所述的氨精制系统100类似，对对应的部分标注相同的参考符号，并省略说明。除了原料贮存罐1B的构成与上述原料贮存罐1的构成不同之外，氨精制系统400与氨精制系统100相同。

氨精制系统400所具备的原料贮存罐1B以液体状的氨的形式贮存粗氨，并按照成为规定的温度以及压力的方式进行控制。原料贮存罐1B具有圆柱状的内部空间，在其内部空间贮存有液体状的粗氨的状态下，在原料贮存罐1B的上部形成气相，在下部形成液相。此外，在原料贮存罐1B中，为了使贮存在原料贮存罐1B内的液体状粗氨的一部分气化、提高气相中的氨浓度，设置有对液体状粗氨进行加热的加热装置403。

本实施方式中，原料贮存部1B按照从气相和液相中的任一相中均能导出所贮存的粗氨的方式构成。

根据原料贮存罐1B内的液体状粗氨的填充量（贮存量），形成于原料贮存罐1B的气相的杂质（特别是挥发性高的杂质）浓度不同。原料贮存罐1B内的液体状粗氨的填充量越多，则形成于原料贮存罐1B中的气相中，挥发性高的杂质浓度越高。另外，原料贮存罐1B内的液体状粗氨的填充量越少，则在形成于原料贮存罐1B中的液相中，挥发性低的杂质（例如水、碳原子数大的有机化合物）的浓度越高。即，由形成于原料贮存罐1B的液相中导出液体状的粗氨时，随着原料贮存罐1B内的液体状粗氨的填充量的减少，成为将挥发性低的杂质浓度高的粗氨从原料贮存罐1B的液相中导出。

因此，本实施方式的氨精制系统400按照如下所述构成：根据原料贮存罐1B内的液体状粗氨的填充量，切换粗氨的导出状态（从气相和液相中的哪一相中导出粗氨的导出操作的控制）。氨精制系统400按照下述方式构成：计算原料贮存罐1B内的液相的容积相对于内部空间的容积之比即容积比，当该容积比为预先规定的阈值以上时，按照从形成于原料贮存罐1B中的液相中导出液体状的粗氨的方式构成；当该容积比小于所述阈值时，按照从形成于原料贮存罐1B中的气相中导出气体状的粗氨的方式构成。

具体地说，在氨精制系统400中，检测贮存在原料贮存罐1B内的液体状粗氨在内部空间的液面高度。只要预先知道内部空间的尺寸大小，则可以使用液面高度计算所述容积比。特别是，在与底面平行的截面固定的内部空间中，由于液面高度相对于内部空间的高度之比与所述容积比相同，因此容积比的计算变得容易。

本实施方式中，形成于原料贮存罐1B内的内部空间由于是圆柱状，因此是与圆形底面平行的截面固定的内部空间。因此，液面高度相对于内部空间的高度之比与所述容积比相同。因而，氨精制系统400使用原料贮存罐1B的内部空间的高度值和液面高度值，计算出液面高度相对于内部空间高度之比（（液面高度/内部空间高度），以下称作“高度比”）作为相当于所述容积比的值。

进而，氨精制系统400中，在所述高度比为预先规定的阈值（本实施方式中，阈值=1/2）以上时，按照从形成于原料贮存罐1B中的液相中将液体状粗氨导出的方式控制原料贮存罐1B的粗氨的导出操作。另外，氨精制系统400中，当所述高度比小于预先规定的阈值时，按照从形成于原料贮存罐1B中的气相中将气体状的粗氨导出的方式控制原料贮存罐1B的粗氨的导出操作。

换而言之，本实施方式的氨精制系统400当在原料贮存罐1B内检测到液体状粗氨填充至原料贮存罐1B的高度的1/2(相当于所述阈值)以上的高度位置时，按照从形成于原料贮存罐1B中的液相中将液体状粗氨导出的方式构成。另外，氨精制系统400当在原料贮存罐1B内检测到液体状粗氨填充至小于原料贮存罐1B的高度的1/2(相当于所述阈值)的高度位置时，按照从形成于原料贮存罐1B中的气相中将气体状粗氨导出的方式构成。

如此，通过按照根据原料贮存罐1B内的液体状粗氨的填充量切换粗氨的导出状态的方式构成，能够以杂质浓度的偏差少的状态将粗氨从原料贮存罐1B中导出。由此，能防止最终精制的氨的纯度发生大的偏差。

在原料贮存罐1B的下部（形成有液相的部分）连接有液体状氨导出配管401。液体状氨导出配管401的与原料贮存罐401B相连的一侧的相反侧的端部连接于气化器2。另外，在液体状氨导出配管401上设有开放或关闭液体状氨导出配管401的流路的开关阀门4011。贮存在原料贮存罐1B中的粗氨在开关阀门4011开放的状态下，从形成于原料贮存罐1B的液相中作为液体状粗氨导出。如此，由原料贮存罐1B导出的液体状粗氨流经液体状氨导出配管401而供给至气化器2。由原料贮存罐1B导出的液体状粗氨被气化器2气化，作为气体状的氨供给至流量调整器71。如此，通过气化器2气化的气体状的氨通过流量调整器71调整流量，供给至具有第1吸附塔31和第2吸附塔32的吸附单元3。

另外，在原料贮存罐1B的上部（形成有气相的部分）连接有气体状氨导出配管402。气体状氨导出配管402的与原料贮存罐1B相连的一侧的相反侧的端部连接于流量调整器71。另外，在气体状氨导出配管402上设有开放或关闭气体状氨导出配管402的流路的开关阀门4021。

贮存在原料贮存罐1B中的粗氨在开关阀门4021开放的状态下由形成于原料贮存罐1B中的气相中作为气体状粗氨导出。如此，由原料贮存罐1B导出的气体状粗氨流经气体状氨导出配管402供给至流量调整器71。进而，气体状粗氨通过流量调整器71调整流量，供给至具有第1吸附塔31和第2吸附塔32的吸附单元3。

本实施方式的氨精制系统400中，供给至吸附单元3的气体状的氨通过第1吸附塔31和第2吸附塔32将杂质吸附除去而进行精制。进而，在第1吸附塔31和第2吸附塔32中经精制的气体状的氨在冷凝器4中被部分冷凝，将挥发性高的杂质分离除去。

如上构成的本实施方式的氨精制系统400中，通过将对水、碳原子数小于5的有机化合物、碳原子数为5以上的有机化合物的吸附能力分别不同的吸附剂层层叠而成的第1吸附塔31和第2吸附塔32，将气体状的粗氨中含有的杂质吸附除去，因此能高效地将粗氨中含有的杂质（主要是水和有机化合物）吸附除去。而且，冷凝器4由于将由第1吸附塔31或第2吸附塔32导出的氨部分冷凝，分离成气相成分和液相成分，因此将氢、氮、氧、氩、一氧化碳、二氧化碳等挥发性高的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状的氨。因而，本实施方式的氨精制系统400中，不像以往技术那样进行伴有回流的蒸馏，能通过简化的方法对氨进行精制，同时能抑制能量的消耗，高效地精制氨。

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，并不受说明书本文的任何约束。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、1A、1B  原料贮存罐

2  气化器

3、151、201  吸附单元

4  冷凝器

5  回收罐

6  填充装置

31、1511、2011  第1吸附塔

32、1512、2012  第2吸附塔

100、150、200、300、400  氨精制系统

1513、2013  第3吸附塔

2014  第4吸附塔

311、321、15111、15121、15131、20111、20121、20131、20141  塔顶吸附层

312、322、15112、15122、15132、20112、20122、20132、20142  第1中间吸附层

313、323、15113、15123、15133、20113、20123、20133、20143  第2中间吸附层

314、324、15114、15124、15134、20115、20125、20135、20145  塔底吸附层

20114、20124、20134、20144  第3中间吸附层

Claims (5)

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

贮存部，其贮存粗氨，并将该贮存的粗氨导出；

吸附部，其将从所述贮存部导出的粗氨中所含的杂质通过选自活性炭、亲水性沸石、疏水性沸石、硅胶和活性氧化铝中的吸附剂吸附除去而进行精制，将精制后的氨导出，所述吸附部具有1个或多个吸附部分，所述吸附部分通过在粗氨的流动方向上将含有第1吸附剂的第1吸附剂层、含有与所述第1吸附剂的种类不同的第2吸附剂的多个第2吸附剂层、和含有与所述第2吸附剂的种类不同的第3吸附剂的第3吸附剂层层叠而成；

部分冷凝部，其将从所述吸附部导出的精制后的氨部分冷凝而分离成气相成分和液相成分，由此将挥发性高的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状的氨。

2.根据权利要求1所述的氨精制系统，其特征在于，其进一步具备气化部，所述气化部将从所述贮存部导出的液体状的粗氨的一部分气化，将气体状的氨导出，

所述吸附部将从所述气化部导出的气体状的氨中含有的杂质通过所述吸附部分吸附除去。

3.根据权利要求1或2所述的氨精制系统，其特征在于，所述第1吸附剂为对水具有高吸附能力的吸附剂，所述第2吸附剂为对碳原子数小于5的有机化合物具有高吸附能力的吸附剂，所述第3吸附剂为对碳原子数为5以上的有机化合物和水具有高吸附能力的吸附剂。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的氨精制系统，其特征在于，所述吸附部分中，从粗氨的流动方向上游侧朝向下游侧，所述第1吸附剂层、所述多个第2吸附剂层和所述第3吸附剂层按该顺序层叠。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的氨精制系统，其特征在于，所述吸附部具有多个所述吸附部分，多个吸附部分串联或并联地连接。

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