JP2002126435A - ガスの分離精製方法及びその装置 - Google Patents
ガスの分離精製方法及びその装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体製造装置等の雰囲気ガスとして使用さ
れるクリプトンやキセノン等の高付加価値ガスをＰＳＡ
プロセスによって効率よく回収できるガスの分離精製方
法及びその装置を提供する。 【解決手段】 高付加価値ガスを含む混合ガスを原料ガ
スとして前記高付加価値ガスを圧力変動吸着分離法によ
り分離精製する方法において、前記圧力変動吸着分離法
として、平衡吸着量差に基づいてガス成分を分離する平
衡型圧力変動吸着分離法と、吸着速度差に基づいてガス
成分を分離する速度型圧力変動吸着分離法とを組合わせ
ることにより、前記高付加価値ガスを分離精製する。
れるクリプトンやキセノン等の高付加価値ガスをＰＳＡ
プロセスによって効率よく回収できるガスの分離精製方
法及びその装置を提供する。 【解決手段】 高付加価値ガスを含む混合ガスを原料ガ
スとして前記高付加価値ガスを圧力変動吸着分離法によ
り分離精製する方法において、前記圧力変動吸着分離法
として、平衡吸着量差に基づいてガス成分を分離する平
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成分を分離する速度型圧力変動吸着分離法とを組合わせ
ることにより、前記高付加価値ガスを分離精製する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスの分離精製方
法及びその装置に関し、詳しくは、付加価値の高いガス
を回収して精製する方法及び装置であって、特に、半導
体製造装置等に雰囲気ガスとして使用される付加価値の
高いクリプトンやキセノン等の希ガスを回収再利用する
のに最適なガスの分離精製方法及びその装置に関する。
法及びその装置に関し、詳しくは、付加価値の高いガス
を回収して精製する方法及び装置であって、特に、半導
体製造装置等に雰囲気ガスとして使用される付加価値の
高いクリプトンやキセノン等の希ガスを回収再利用する
のに最適なガスの分離精製方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路、液晶パネル、太陽電池
パネル、磁気ディスク等の半導体製品を製造する工程で
は、希ガス雰囲気中でプラズマを発生させ、該プラズマ
によって半導体製品の各種処理を行う装置、例えばスパ
ッタリング装置、プラズマＣＶＤ装置、リアクティブイ
オンエッチング装置等が広く用いられている。
パネル、磁気ディスク等の半導体製品を製造する工程で
は、希ガス雰囲気中でプラズマを発生させ、該プラズマ
によって半導体製品の各種処理を行う装置、例えばスパ
ッタリング装置、プラズマＣＶＤ装置、リアクティブイ
オンエッチング装置等が広く用いられている。
【０００３】このような処理装置は、処理の対象となる
基板等を処理チャンバー内に送入するときは窒素ガス雰
囲気としておき、プラズマ処理を行う時点で希ガスの
み、もしくは希ガスと反応に寄与するガスとを流して高
周波放電によりプラズマを発生させて処理を行い、次い
で窒素ガスを流してチャンバー内をパージするとともに
基板を取り出すというような方法で運転される。反応に
寄与するガスとして、例えばプラズマ酸化等の処理では
若干量の酸素が添加される。
基板等を処理チャンバー内に送入するときは窒素ガス雰
囲気としておき、プラズマ処理を行う時点で希ガスの
み、もしくは希ガスと反応に寄与するガスとを流して高
周波放電によりプラズマを発生させて処理を行い、次い
で窒素ガスを流してチャンバー内をパージするとともに
基板を取り出すというような方法で運転される。反応に
寄与するガスとして、例えばプラズマ酸化等の処理では
若干量の酸素が添加される。
【０００４】このような処理において使用される希ガス
として、従来は主としてアルゴンが用いられていたが、
近年は、より高度な用途としてイオン化ポテンシャルが
低いクリプトンやキセノンが注目されてきている。
として、従来は主としてアルゴンが用いられていたが、
近年は、より高度な用途としてイオン化ポテンシャルが
低いクリプトンやキセノンが注目されてきている。
【０００５】クリプトンやキセノンは、空気中の存在比
自体が極めて小さいこと及び分離工程が複雑なことから
極めて高価であり、このようなガスを使用するプロセス
では、使用済みのガスを回収して精製し、循環使用する
ことを前提として初めて経済性を持つといえる。
自体が極めて小さいこと及び分離工程が複雑なことから
極めて高価であり、このようなガスを使用するプロセス
では、使用済みのガスを回収して精製し、循環使用する
ことを前提として初めて経済性を持つといえる。
【０００６】分離精製の対象となる希ガスを含む混合ガ
スは、主として希ガスと窒素とからなり、プラズマ酸化
ではこれに若干量の酸素が含まれたものとなる。また、
プラズマＣＶＤでは金属水素化合物系ガスが、リアクテ
ィブイオンエッチングではハロゲン化炭素系ガスが追加
される。さらに、微量の不純物として、水分、一酸化炭
素、二酸化炭素、水素、炭化水素類等が含まれることも
ある。
スは、主として希ガスと窒素とからなり、プラズマ酸化
ではこれに若干量の酸素が含まれたものとなる。また、
プラズマＣＶＤでは金属水素化合物系ガスが、リアクテ
ィブイオンエッチングではハロゲン化炭素系ガスが追加
される。さらに、微量の不純物として、水分、一酸化炭
素、二酸化炭素、水素、炭化水素類等が含まれることも
ある。
【０００７】また、キセノンは、所定量の酸素（通常は
約３０％）と混合して麻酔ガスとして使用する用途も注
目されている。この場合の分離精製の対象となる混合ガ
スは、患者からの呼気であって、キセノンの他、酸素、
窒素、二酸化炭素、水分等を含む混合ガスである。この
場合、キセノンを再利用するためには、該混合ガス中の
窒素や二酸化炭素等を除去する必要がある。
約３０％）と混合して麻酔ガスとして使用する用途も注
目されている。この場合の分離精製の対象となる混合ガ
スは、患者からの呼気であって、キセノンの他、酸素、
窒素、二酸化炭素、水分等を含む混合ガスである。この
場合、キセノンを再利用するためには、該混合ガス中の
窒素や二酸化炭素等を除去する必要がある。
【０００８】混合ガスから特定成分を圧力変動吸着分離
（ＰＳＡ）プロセスにより回収、精製する従来技術に関
しては、例えば、文献「Pressure Swing Adsorption,19
94 VCH Publishers Inc.,D.M.Ruthven,S.Farooq,K.S.Kn
aebel共著」の６章において広範囲にわたり解説されて
いる。
（ＰＳＡ）プロセスにより回収、精製する従来技術に関
しては、例えば、文献「Pressure Swing Adsorption,19
94 VCH Publishers Inc.,D.M.Ruthven,S.Farooq,K.S.Kn
aebel共著」の６章において広範囲にわたり解説されて
いる。
【０００９】同文献の６．５節では、各種混合ガスから
水素を回収、精製する４塔式ＰＳＡプロセスが解説され
ている。この水素ＰＳＡプロセスは、水素が混合ガス中
の他の成分に比較して著しく吸着しにくいという性質を
利用している。同文献のTable６．２には４塔式水素Ｐ
ＳＡ精製システムの試験条件と性能データとが記載され
ている。これによれば、従来の水素ＰＳＡプロセスで
は、９９．９％以上の高い製品（水素）濃度を得ようと
すると、水素回収率は８０％未満になってしまうという
ことが開示されている。
水素を回収、精製する４塔式ＰＳＡプロセスが解説され
ている。この水素ＰＳＡプロセスは、水素が混合ガス中
の他の成分に比較して著しく吸着しにくいという性質を
利用している。同文献のTable６．２には４塔式水素Ｐ
ＳＡ精製システムの試験条件と性能データとが記載され
ている。これによれば、従来の水素ＰＳＡプロセスで
は、９９．９％以上の高い製品（水素）濃度を得ようと
すると、水素回収率は８０％未満になってしまうという
ことが開示されている。
【００１０】また、同文献の６．６節では、燃焼排ガス
から炭酸ガスを回収、精製する４塔式ＰＳＡプロセスが
解説されている。同文献のTable６．４には燃焼排ガス
から炭酸ガスを回収、精製するＰＳＡプロセスの性能デ
ータが記載されている。これによれば、従来の炭酸ガス
ＰＳＡプロセスでは、比較的低純度の約９９％の製品濃
度のときでさえ、炭酸ガスの回収率は、高い場合でも７
２％程度であったということが開示されている。
から炭酸ガスを回収、精製する４塔式ＰＳＡプロセスが
解説されている。同文献のTable６．４には燃焼排ガス
から炭酸ガスを回収、精製するＰＳＡプロセスの性能デ
ータが記載されている。これによれば、従来の炭酸ガス
ＰＳＡプロセスでは、比較的低純度の約９９％の製品濃
度のときでさえ、炭酸ガスの回収率は、高い場合でも７
２％程度であったということが開示されている。
【００１１】さらに、同文献の６．７節では、埋立地で
発生するガスからメタンを回収するＰＳＡプロセスが解
説されている。これによれば、従来のメタン回収ＰＳＡ
プロセスでは、９０％以上の回収率を得ようとしたと
き、製品中のメタン濃度は８９％であったということが
開示されている。
発生するガスからメタンを回収するＰＳＡプロセスが解
説されている。これによれば、従来のメタン回収ＰＳＡ
プロセスでは、９０％以上の回収率を得ようとしたと
き、製品中のメタン濃度は８９％であったということが
開示されている。
【００１２】一方、特開平６−１８２１３３号公報は、
希ガスの高収率回収精製方法及び装置を開示している。
この発明は、ヘリウムの回収精製に関する発明であり、
従来廃棄されていたＰＳＡプロセスからの排ガスを原料
ガスに混合してリサイクルしながらヘリウムを回収する
ため、高収率が得られるとしている。しかしながら、こ
の発明では、原料混合ガスの回分処理となっているた
め、連続的な原料混合ガスの処理ができなかった。
希ガスの高収率回収精製方法及び装置を開示している。
この発明は、ヘリウムの回収精製に関する発明であり、
従来廃棄されていたＰＳＡプロセスからの排ガスを原料
ガスに混合してリサイクルしながらヘリウムを回収する
ため、高収率が得られるとしている。しかしながら、こ
の発明では、原料混合ガスの回分処理となっているた
め、連続的な原料混合ガスの処理ができなかった。
【００１３】また、特開平１０−２７３３０７号公報に
は、「チャンバーをパージガスでパージし、これにより
希ガスとパージガスとを含んだガス状流出物を生成させ
ることによって、再使用のためチャンバーから回収す
る。パージガスは、水素、スチーム、アンモニア、二酸
化炭素、一酸化炭素、酸素及び２〜６個の炭素原子を有
する炭化水素から選ぶのが好ましい。好ましくは、膜分
離、凝縮、吸着、吸収、結晶化、またはこれらの組み合
わせによって、流出物から希ガス流れを分離する。」こ
とが開示されている。
は、「チャンバーをパージガスでパージし、これにより
希ガスとパージガスとを含んだガス状流出物を生成させ
ることによって、再使用のためチャンバーから回収す
る。パージガスは、水素、スチーム、アンモニア、二酸
化炭素、一酸化炭素、酸素及び２〜６個の炭素原子を有
する炭化水素から選ぶのが好ましい。好ましくは、膜分
離、凝縮、吸着、吸収、結晶化、またはこれらの組み合
わせによって、流出物から希ガス流れを分離する。」こ
とが開示されている。
【００１４】さらに、特開平１１−１５７８１４号公報
には、希ガス使用設備から排出される希ガスを含んだ排
ガスの回収系への取り込みと排出との切り替え操作に関
する方法が開示されている。しかし、本発明では、回収
した後の精製方法に関しては、「吸着式あるいは膜分離
方式等を用いることができるが、チタン、バナジウム、
ジルコニウム、ニッケル等の金属あるいは合金を用いた
ゲッター式精製装置が好適である。」ことを開示してい
るにすぎない。
には、希ガス使用設備から排出される希ガスを含んだ排
ガスの回収系への取り込みと排出との切り替え操作に関
する方法が開示されている。しかし、本発明では、回収
した後の精製方法に関しては、「吸着式あるいは膜分離
方式等を用いることができるが、チタン、バナジウム、
ジルコニウム、ニッケル等の金属あるいは合金を用いた
ゲッター式精製装置が好適である。」ことを開示してい
るにすぎない。
【００１５】特開２０００−１７１５８９号公報には、
放射性希ガスの回収方法として、天然ゼオライトを用い
たクリプトン／キセノンの回収法が開示されている。し
かし、本発明では、ヘリウムガス中の希ガスの吸着量は
開示しているが、その他の脱着、回収、再使用について
の開示はない。
放射性希ガスの回収方法として、天然ゼオライトを用い
たクリプトン／キセノンの回収法が開示されている。し
かし、本発明では、ヘリウムガス中の希ガスの吸着量は
開示しているが、その他の脱着、回収、再使用について
の開示はない。
【００１６】特開２０００−２６３１９号公報は、ポリ
オレフィン製造装置のオフガスからＰＳＡプロセスによ
って低級炭化水素類を回収する方法を開示している。こ
の発明においては、高い回収率を得るために、パージ排
ガスを原料ガスに混合するリサイクル操作を行なうとし
ている。しかしながら、この発明の実施の形態によれ
ば、低級炭化水素類濃度９９．９％のときの回収率は約
９０％であり、１０％が未回収となっている。
オレフィン製造装置のオフガスからＰＳＡプロセスによ
って低級炭化水素類を回収する方法を開示している。こ
の発明においては、高い回収率を得るために、パージ排
ガスを原料ガスに混合するリサイクル操作を行なうとし
ている。しかしながら、この発明の実施の形態によれ
ば、低級炭化水素類濃度９９．９％のときの回収率は約
９０％であり、１０％が未回収となっている。
【００１７】このように、従来は、混合ガス中の特定成
分をＰＳＡプロセスによって高純度で、９５〜９９％以
上の高回収率で連続的に回収する方法及び装置はなかっ
た。また、クリプトン，キセノンに関する公表された吸
着データは極めて少ない。例えば、Journal of Colloid
and Interface Science,Vol.29,No.1,January 1969に
は、活性炭及びゼオライト５Ａに対するクリプトンの２
５℃の吸着データが記載されている。これによると、ゼ
オライト５Ａに比較して活性炭系吸着剤の吸着量が多い
ことが判る。易吸着成分を高純度の製品として回収する
方法としては、例えば特開平３−１２２１２号公報に開
示があり、ここでは吸着−洗浄−脱着の３工程を主要な
工程として空気から窒素を分離回収する方法が記載され
ている。
分をＰＳＡプロセスによって高純度で、９５〜９９％以
上の高回収率で連続的に回収する方法及び装置はなかっ
た。また、クリプトン，キセノンに関する公表された吸
着データは極めて少ない。例えば、Journal of Colloid
and Interface Science,Vol.29,No.1,January 1969に
は、活性炭及びゼオライト５Ａに対するクリプトンの２
５℃の吸着データが記載されている。これによると、ゼ
オライト５Ａに比較して活性炭系吸着剤の吸着量が多い
ことが判る。易吸着成分を高純度の製品として回収する
方法としては、例えば特開平３−１２２１２号公報に開
示があり、ここでは吸着−洗浄−脱着の３工程を主要な
工程として空気から窒素を分離回収する方法が記載され
ている。
【００１８】前述のクリプトンに関する吸着データを元
に考えると、活性炭系吸着剤は、不純物成分である窒素
の吸着量に対して十分大きいクリプトン吸着量を持つの
で、特開平３−１２２１２号公報の方法は適用可能と考
えられる。しかし、本公報に記載された方法では、製品
の高純度化に多量の洗浄ガスを使用するため、製品の高
い回収率は望めない。
に考えると、活性炭系吸着剤は、不純物成分である窒素
の吸着量に対して十分大きいクリプトン吸着量を持つの
で、特開平３−１２２１２号公報の方法は適用可能と考
えられる。しかし、本公報に記載された方法では、製品
の高純度化に多量の洗浄ガスを使用するため、製品の高
い回収率は望めない。
【００１９】すなわち、従来の方法では、クリプトン，
キセノンのような希ガスを扱う系において経済性を十分
に高めることは困難であった。特に、半導体製造装置等
のチャンバー内を窒素ガスによってパージするか、ある
いは真空ポンプによって吸引することにより回収した混
合ガスであって、該混合ガスに含まれる希ガスが前述の
ようにクリプトンあるいはキセノンであり、かつ、その
含有濃度が概ね２５〜７５％である混合ガスから前記希
ガスを分離精製し、付加価値のある希ガスを回収するこ
とについては、従来技術として取り上げた前記先行技術
では解決できず、新たなる技術の開発が待たれていた。
キセノンのような希ガスを扱う系において経済性を十分
に高めることは困難であった。特に、半導体製造装置等
のチャンバー内を窒素ガスによってパージするか、ある
いは真空ポンプによって吸引することにより回収した混
合ガスであって、該混合ガスに含まれる希ガスが前述の
ようにクリプトンあるいはキセノンであり、かつ、その
含有濃度が概ね２５〜７５％である混合ガスから前記希
ガスを分離精製し、付加価値のある希ガスを回収するこ
とについては、従来技術として取り上げた前記先行技術
では解決できず、新たなる技術の開発が待たれていた。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の半
導体製造装置等においては、クリプトンあるいはキセノ
ン等の付加価値の高いガスを雰囲気ガスとして使用した
後、外部に放出していたため、雰囲気ガスのコストが著
しく高くなるという問題があった。また、該付加価値の
高い希ガスを半導体装置のチャンバーから回収し、ＰＳ
Ａプロセスによって高純度、かつ、９５％以上の高回収
率、より技術的に高度な９９％以上の高回収率で連続的
に回収することができなかったという問題があった。
導体製造装置等においては、クリプトンあるいはキセノ
ン等の付加価値の高いガスを雰囲気ガスとして使用した
後、外部に放出していたため、雰囲気ガスのコストが著
しく高くなるという問題があった。また、該付加価値の
高い希ガスを半導体装置のチャンバーから回収し、ＰＳ
Ａプロセスによって高純度、かつ、９５％以上の高回収
率、より技術的に高度な９９％以上の高回収率で連続的
に回収することができなかったという問題があった。
【００２１】そこで、本発明は、半導体製造装置等の雰
囲気ガスとして使用されるクリプトンやキセノン等の高
付加価値のガスを含む混合ガスを原料ガスとしてＰＳＡ
プロセスにより高付加価値のガスを効率よく回収精製す
ることができるガスの分離精製方法及びその装置を提供
することを目的としている。
囲気ガスとして使用されるクリプトンやキセノン等の高
付加価値のガスを含む混合ガスを原料ガスとしてＰＳＡ
プロセスにより高付加価値のガスを効率よく回収精製す
ることができるガスの分離精製方法及びその装置を提供
することを目的としている。
【００２２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のガスの分離精製方法は、高付加価値ガスを
含む混合ガスを原料ガスとして前記高付加価値ガスを圧
力変動吸着分離法により分離精製する方法において、前
記圧力変動吸着分離法として、平衡吸着量差に基づいて
ガス成分を分離する平衡型圧力変動吸着分離法と、吸着
速度差に基づいてガス成分を分離する速度型圧力変動吸
着分離法とを組合わせることにより、前記高付加価値ガ
スを分離精製することを特徴としている。
め、本発明のガスの分離精製方法は、高付加価値ガスを
含む混合ガスを原料ガスとして前記高付加価値ガスを圧
力変動吸着分離法により分離精製する方法において、前
記圧力変動吸着分離法として、平衡吸着量差に基づいて
ガス成分を分離する平衡型圧力変動吸着分離法と、吸着
速度差に基づいてガス成分を分離する速度型圧力変動吸
着分離法とを組合わせることにより、前記高付加価値ガ
スを分離精製することを特徴としている。
【００２３】さらに、本発明のガスの分離精製方法は、
前記原料ガスを前記平衡型圧力変動吸着分離法により易
吸着成分と難吸着成分とに分離し、該平衡型圧力変動吸
着分離法における前記難吸着成分を排ガスとして放出す
るとともに、該平衡型圧力変動吸着分離法における前記
易吸着成分を前記速度型圧力変動吸着分離法により易吸
着成分と難吸着成分とに分離し、該速度型圧力変動吸着
分離法における前記難吸着成分を製品ガスとして採取す
ることを特徴とし、特に、前記速度型圧力変動吸着分離
法における前記易吸着成分を前記平衡型圧力変動吸着分
離法に循環させて再分離することを特徴としている。
前記原料ガスを前記平衡型圧力変動吸着分離法により易
吸着成分と難吸着成分とに分離し、該平衡型圧力変動吸
着分離法における前記難吸着成分を排ガスとして放出す
るとともに、該平衡型圧力変動吸着分離法における前記
易吸着成分を前記速度型圧力変動吸着分離法により易吸
着成分と難吸着成分とに分離し、該速度型圧力変動吸着
分離法における前記難吸着成分を製品ガスとして採取す
ることを特徴とし、特に、前記速度型圧力変動吸着分離
法における前記易吸着成分を前記平衡型圧力変動吸着分
離法に循環させて再分離することを特徴としている。
【００２４】また、前記原料ガスを前記速度型圧力変動
吸着分離法により易吸着成分と難吸着成分とに分離し、
該速度型圧力変動吸着分離法における前記難吸着成分を
製品ガスとして採取するとともに、該速度型圧力変動吸
着分離法における前記易吸着成分を前記平衡型圧力変動
吸着分離法により易吸着成分と難吸着成分とに分離し、
該平衡型圧力変動吸着分離法における前記難吸着成分を
排ガスとして放出することを特徴とし、特に、前記平衡
型圧力変動吸着分離法における前記易吸着成分を前記速
度型圧力変動吸着分離法に循環させて再分離することを
特徴としている。
吸着分離法により易吸着成分と難吸着成分とに分離し、
該速度型圧力変動吸着分離法における前記難吸着成分を
製品ガスとして採取するとともに、該速度型圧力変動吸
着分離法における前記易吸着成分を前記平衡型圧力変動
吸着分離法により易吸着成分と難吸着成分とに分離し、
該平衡型圧力変動吸着分離法における前記難吸着成分を
排ガスとして放出することを特徴とし、特に、前記平衡
型圧力変動吸着分離法における前記易吸着成分を前記速
度型圧力変動吸着分離法に循環させて再分離することを
特徴としている。
【００２５】さらに、前記原料ガスを前記速度型圧力変
動吸着分離法により易吸着成分と難吸着成分とに分離
し、該速度型圧力変動吸着分離法における前記易吸着成
分を排ガスとして放出するとともに、該速度型圧力変動
吸着分離法における前記難吸着成分を前記平衡型圧力変
動吸着分離法により易吸着成分と難吸着成分とに分離
し、該平衡型圧力変動吸着分離法における前記易吸着成
分を製品ガスとして採取することを特徴とし、特に、前
記平衡型圧力変動吸着分離法における前記難吸着成分を
前記速度型圧力変動吸着分離法に循環させて再分離する
ことを特徴としている。
動吸着分離法により易吸着成分と難吸着成分とに分離
し、該速度型圧力変動吸着分離法における前記易吸着成
分を排ガスとして放出するとともに、該速度型圧力変動
吸着分離法における前記難吸着成分を前記平衡型圧力変
動吸着分離法により易吸着成分と難吸着成分とに分離
し、該平衡型圧力変動吸着分離法における前記易吸着成
分を製品ガスとして採取することを特徴とし、特に、前
記平衡型圧力変動吸着分離法における前記難吸着成分を
前記速度型圧力変動吸着分離法に循環させて再分離する
ことを特徴としている。
【００２６】また、前記原料ガスの一部を前記平衡型圧
力変動吸着分離法により易吸着成分と難吸着成分とに分
離し、該平衡型圧力変動吸着分離法における前記難吸着
成分を排ガスとして放出するとともに、該平衡型圧力変
動吸着分離法における前記易吸着成分を前記原料ガスと
混合し、前記原料ガスの残部を前記速度型圧力変動吸着
分離法により易吸着成分と難吸着成分とに分離し、該速
度型圧力変動吸着分離法における前記難吸着成分を製品
ガスとして採取するとともに、該速度型圧力変動吸着分
離法における前記易吸着成分を前記原料ガスと混合する
ことを特徴とし、特に、前記原料ガスは、昇圧して前記
平衡型圧力変動吸着分離法及び前記速度型圧力変動吸着
分離法にそれぞれ供給し、前記該平衡型圧力変動吸着分
離法における前記易吸着成分及び前記速度型圧力変動吸
着分離法における前記易吸着成分は、昇圧前の原料ガス
と混合することを特徴としている。
力変動吸着分離法により易吸着成分と難吸着成分とに分
離し、該平衡型圧力変動吸着分離法における前記難吸着
成分を排ガスとして放出するとともに、該平衡型圧力変
動吸着分離法における前記易吸着成分を前記原料ガスと
混合し、前記原料ガスの残部を前記速度型圧力変動吸着
分離法により易吸着成分と難吸着成分とに分離し、該速
度型圧力変動吸着分離法における前記難吸着成分を製品
ガスとして採取するとともに、該速度型圧力変動吸着分
離法における前記易吸着成分を前記原料ガスと混合する
ことを特徴とし、特に、前記原料ガスは、昇圧して前記
平衡型圧力変動吸着分離法及び前記速度型圧力変動吸着
分離法にそれぞれ供給し、前記該平衡型圧力変動吸着分
離法における前記易吸着成分及び前記速度型圧力変動吸
着分離法における前記易吸着成分は、昇圧前の原料ガス
と混合することを特徴としている。
【００２７】本発明のガスの分離精製装置は、高付加価
値ガスを含む混合ガスを原料ガスとして前記高付加価値
ガスを圧力変動吸着分離装置により分離精製する装置に
おいて、前記圧力変動吸着分離装置として、平衡吸着量
差に基づいてガス成分を分離する平衡型圧力変動吸着分
離装置と、吸着速度差に基づいてガス成分を分離する速
度型圧力変動吸着分離装置とを備えていることを特徴と
している。
値ガスを含む混合ガスを原料ガスとして前記高付加価値
ガスを圧力変動吸着分離装置により分離精製する装置に
おいて、前記圧力変動吸着分離装置として、平衡吸着量
差に基づいてガス成分を分離する平衡型圧力変動吸着分
離装置と、吸着速度差に基づいてガス成分を分離する速
度型圧力変動吸着分離装置とを備えていることを特徴と
している。
【００２８】また、本発明のガスの分離精製装置は、前
記平衡型圧力変動吸着分離装置を前段に、前記速度型圧
力変動吸着分離装置を後段にして直列に組合わせるとと
もに、前段の前記平衡型圧力変動吸着分離装置には、該
平衡型圧力変動吸着分離装置における難吸着成分を排ガ
スとして導出する経路と、該平衡型圧力変動吸着分離装
置における易吸着成分を後段の前記速度型圧力変動吸着
分離装置に導入する経路とが設けられ、後段の前記速度
型圧力変動吸着分離装置には、該速度型圧力変動吸着分
離装置における難吸着成分を製品ガスとして導出する経
路と、該速度型圧力変動吸着分離装置における易吸着成
分を前段の前記平衡型圧力変動吸着分離装置の原料ガス
供給側に循環させる経路とが設けられていることを特徴
としている。
記平衡型圧力変動吸着分離装置を前段に、前記速度型圧
力変動吸着分離装置を後段にして直列に組合わせるとと
もに、前段の前記平衡型圧力変動吸着分離装置には、該
平衡型圧力変動吸着分離装置における難吸着成分を排ガ
スとして導出する経路と、該平衡型圧力変動吸着分離装
置における易吸着成分を後段の前記速度型圧力変動吸着
分離装置に導入する経路とが設けられ、後段の前記速度
型圧力変動吸着分離装置には、該速度型圧力変動吸着分
離装置における難吸着成分を製品ガスとして導出する経
路と、該速度型圧力変動吸着分離装置における易吸着成
分を前段の前記平衡型圧力変動吸着分離装置の原料ガス
供給側に循環させる経路とが設けられていることを特徴
としている。
【００２９】さらに、前記原料ガスを分岐させて前記平
衡型圧力変動吸着分離装置と前記速度型圧力変動吸着分
離装置とにそれぞれ供給する経路と、前記平衡型圧力変
動吸着分離装置における易吸着成分を前記速度型圧力変
動吸着分離装置に供給される原料空気に混合する経路
と、前記速度型圧力変動吸着分離装置における易吸着成
分を前記平衡型圧力変動吸着分離装置に供給される原料
空気に混合する経路とを備えていることを特徴としてい
る。
衡型圧力変動吸着分離装置と前記速度型圧力変動吸着分
離装置とにそれぞれ供給する経路と、前記平衡型圧力変
動吸着分離装置における易吸着成分を前記速度型圧力変
動吸着分離装置に供給される原料空気に混合する経路
と、前記速度型圧力変動吸着分離装置における易吸着成
分を前記平衡型圧力変動吸着分離装置に供給される原料
空気に混合する経路とを備えていることを特徴としてい
る。
【００３０】また、前記平衡型圧力変動吸着分離装置
は、吸着剤として活性炭を使用すること、前記速度型圧
力変動吸着分離装置は、吸着剤としてＮａ−Ａ型ゼオラ
イト又はカーボンモレキュラーシーブスを使用するこ
と、前記高付加価値ガスがクリプトン及びキセノンの少
なくともいずれか一種であることを特徴としている。
は、吸着剤として活性炭を使用すること、前記速度型圧
力変動吸着分離装置は、吸着剤としてＮａ−Ａ型ゼオラ
イト又はカーボンモレキュラーシーブスを使用するこ
と、前記高付加価値ガスがクリプトン及びキセノンの少
なくともいずれか一種であることを特徴としている。
【００３１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明のガス分離精製装
置の第１形態例を示す系統図である。このガス分離精製
装置は、高付加価値ガスとしてのクリプトンやキセノン
を回収して分離精製するためのものであって、平衡吸着
量差に基づいてガス成分を分離する平衡型圧力変動吸着
分離装置１０と、吸着速度差に基づいてガス成分を分離
する速度型圧力変動吸着分離装置２０とを備えている。
置の第１形態例を示す系統図である。このガス分離精製
装置は、高付加価値ガスとしてのクリプトンやキセノン
を回収して分離精製するためのものであって、平衡吸着
量差に基づいてガス成分を分離する平衡型圧力変動吸着
分離装置１０と、吸着速度差に基づいてガス成分を分離
する速度型圧力変動吸着分離装置２０とを備えている。
【００３２】前記平衡型圧力変動吸着分離装置１０は、
クリプトンやキセノンを易吸着成分とし、窒素を難吸着
成分とする吸着剤、例えば活性炭を充填した複数の吸着
筒１１ａ，１１ｂと、原料ガスを所定の吸着圧力に圧縮
するための圧縮機１２と、前記吸着筒１１ａ，１１ｂを
吸着工程と再生工程とに切替えるために所定位置に設け
られた複数の弁とを有している。
クリプトンやキセノンを易吸着成分とし、窒素を難吸着
成分とする吸着剤、例えば活性炭を充填した複数の吸着
筒１１ａ，１１ｂと、原料ガスを所定の吸着圧力に圧縮
するための圧縮機１２と、前記吸着筒１１ａ，１１ｂを
吸着工程と再生工程とに切替えるために所定位置に設け
られた複数の弁とを有している。
【００３３】また、前記速度型圧力変動吸着分離装置２
０は、クリプトンやキセノンを難吸着成分とし、窒素を
易吸着とする吸着剤、例えばＮａ−Ａ型ゼオライトやカ
ーボンモレキュラーシーブスを充填した複数の吸着筒２
１ａ，２１ｂと、導入ガスを供給するための圧縮機２２
と、前記吸着筒２１ａ，２１ｂを吸着工程と再生工程と
に切換えるために所定位置にそれぞれ設けられた弁とを
有している。
０は、クリプトンやキセノンを難吸着成分とし、窒素を
易吸着とする吸着剤、例えばＮａ−Ａ型ゼオライトやカ
ーボンモレキュラーシーブスを充填した複数の吸着筒２
１ａ，２１ｂと、導入ガスを供給するための圧縮機２２
と、前記吸着筒２１ａ，２１ｂを吸着工程と再生工程と
に切換えるために所定位置にそれぞれ設けられた弁とを
有している。
【００３４】ここで、クリプトンと窒素との混合ガスを
原料ガスとし、平衡型圧力変動吸着分離装置１０の吸着
剤として活性炭を、速度型圧力変動吸着分離装置２０の
吸着剤としてＮａ−Ａ型ゼオライトを、それぞれ使用す
ることにより、原料ガス中のクリプトンと窒素とを分離
してクリプトンを精製する手順を説明する。なお、両装
置において、最初は吸着筒１１ａ、２１ａがそれぞれ吸
着工程を行っているものとする。
原料ガスとし、平衡型圧力変動吸着分離装置１０の吸着
剤として活性炭を、速度型圧力変動吸着分離装置２０の
吸着剤としてＮａ−Ａ型ゼオライトを、それぞれ使用す
ることにより、原料ガス中のクリプトンと窒素とを分離
してクリプトンを精製する手順を説明する。なお、両装
置において、最初は吸着筒１１ａ、２１ａがそれぞれ吸
着工程を行っているものとする。
【００３５】まず、平衡型圧力変動吸着分離装置１０に
おいて、原料ガス導入経路３１から導入されて圧縮機１
２で所定圧力に昇圧された原料ガスは、入口弁１３ａを
通って吸着筒１１ａに流入する。吸着筒１１ａ，１１ｂ
に充填されている活性炭は、図２の吸着等温線（温度２
９８Ｋ）に示すように、クリプトン（Ｋｒ）やキセノン
（Ｘｅ）に比べて窒素（Ｎ２）を吸着しにくいため、吸
着筒１１ａに流入した原料ガスの中の易吸着成分である
クリプトンが優先的に活性炭に吸着され、吸着されにく
い難吸着成分である窒素が吸着筒１１ａの出口端から出
口弁１４ａを通って一次排ガス放出経路３２に放出され
る。この間、他方の吸着筒１１ｂは再生工程を行ってお
り、吸着ガスが再生弁１５ｂから放出され、速度型圧力
変動吸着分離装置２０の圧縮機２２の吸入側（一次側）
経路３３に流れる。
おいて、原料ガス導入経路３１から導入されて圧縮機１
２で所定圧力に昇圧された原料ガスは、入口弁１３ａを
通って吸着筒１１ａに流入する。吸着筒１１ａ，１１ｂ
に充填されている活性炭は、図２の吸着等温線（温度２
９８Ｋ）に示すように、クリプトン（Ｋｒ）やキセノン
（Ｘｅ）に比べて窒素（Ｎ２）を吸着しにくいため、吸
着筒１１ａに流入した原料ガスの中の易吸着成分である
クリプトンが優先的に活性炭に吸着され、吸着されにく
い難吸着成分である窒素が吸着筒１１ａの出口端から出
口弁１４ａを通って一次排ガス放出経路３２に放出され
る。この間、他方の吸着筒１１ｂは再生工程を行ってお
り、吸着ガスが再生弁１５ｂから放出され、速度型圧力
変動吸着分離装置２０の圧縮機２２の吸入側（一次側）
経路３３に流れる。
【００３６】なお、吸着工程、再生工程の切替時には、
通常のＰＳＡプロセスと同様に、均圧弁１６ａ，１６ｂ
を有する均圧経路１７を使用した均圧操作や、再生工程
時に筒出口側からパージガスを導入するパージ再生操作
を行うことができる。
通常のＰＳＡプロセスと同様に、均圧弁１６ａ，１６ｂ
を有する均圧経路１７を使用した均圧操作や、再生工程
時に筒出口側からパージガスを導入するパージ再生操作
を行うことができる。
【００３７】吸着筒１１ａ内の活性炭へのクリプトン吸
着量が限界に達して筒出口からクリプトンが流出する前
に、入口弁１３ａ，１３ｂ、出口弁１４ａ，１４ｂ、再
生弁１５ａ，１５ｂが切換開閉されて両吸着筒１１ａ，
１１ｂの工程が切換えられ、吸着筒１１ａが再生工程
に、吸着筒１１ｂが吸着工程となる。
着量が限界に達して筒出口からクリプトンが流出する前
に、入口弁１３ａ，１３ｂ、出口弁１４ａ，１４ｂ、再
生弁１５ａ，１５ｂが切換開閉されて両吸着筒１１ａ，
１１ｂの工程が切換えられ、吸着筒１１ａが再生工程
に、吸着筒１１ｂが吸着工程となる。
【００３８】再生工程では、筒内の圧力が低下すること
によって活性炭に吸着していたクリプトンが脱着するの
で、再生工程で吸着筒から経路３３に導出されるガス
は、クリプトンを濃縮したガス（一次精製ガス）とな
る。この一次精製ガスは、圧縮機２２で所定圧力に昇圧
した後、入口弁２３ａを通って吸着工程にある吸着筒２
１ａに流入する。このとき、経路３３には、一次精製ガ
スの濃度や流量を均一化させるためのバッファタンクを
設けておくことができる。
によって活性炭に吸着していたクリプトンが脱着するの
で、再生工程で吸着筒から経路３３に導出されるガス
は、クリプトンを濃縮したガス（一次精製ガス）とな
る。この一次精製ガスは、圧縮機２２で所定圧力に昇圧
した後、入口弁２３ａを通って吸着工程にある吸着筒２
１ａに流入する。このとき、経路３３には、一次精製ガ
スの濃度や流量を均一化させるためのバッファタンクを
設けておくことができる。
【００３９】吸着筒２１ａ，２１ｂに充填されているＮ
ａ−Ａ型ゼオライト、いわゆるゼオライト４Ａは、図３
の吸着等温線に示すように、吸着量はクリプトン（Ｋ
ｒ）と窒素（Ｎ２）とは同程度であるが、図４の吸着速
度測定結果に示すように、クリプトン（Ｋｒ）やキセノ
ン（Ｘｅ）は窒素（Ｎ２）に比べて吸着速度が遅い（キ
セノンは吸着速度が極端に遅いため図４では欄外とな
る）ため、吸着筒２１ａに流入した一次精製ガスの中の
吸着速度が速くて吸着されやすい易吸着成分である窒素
がゼオライト４Ａに優先的に吸着され、吸着速度が遅く
てゼオライト４Ａに吸着されにくい難吸着成分であるク
リプトンが吸着筒２１ａの出口端から出口弁２４ａを通
って二次精製ガス導出経路３４に導出される。この二次
精製ガス導出経路３４に導出されたガスは、製品クリプ
トンとして製品貯槽３５に一時貯留された後、製品導出
経路３６を通って使用先に供給される。図４における縦
目盛りは、ある温度における平衡吸着量を１としたとき
の吸着可能残量を表している。
ａ−Ａ型ゼオライト、いわゆるゼオライト４Ａは、図３
の吸着等温線に示すように、吸着量はクリプトン（Ｋ
ｒ）と窒素（Ｎ２）とは同程度であるが、図４の吸着速
度測定結果に示すように、クリプトン（Ｋｒ）やキセノ
ン（Ｘｅ）は窒素（Ｎ２）に比べて吸着速度が遅い（キ
セノンは吸着速度が極端に遅いため図４では欄外とな
る）ため、吸着筒２１ａに流入した一次精製ガスの中の
吸着速度が速くて吸着されやすい易吸着成分である窒素
がゼオライト４Ａに優先的に吸着され、吸着速度が遅く
てゼオライト４Ａに吸着されにくい難吸着成分であるク
リプトンが吸着筒２１ａの出口端から出口弁２４ａを通
って二次精製ガス導出経路３４に導出される。この二次
精製ガス導出経路３４に導出されたガスは、製品クリプ
トンとして製品貯槽３５に一時貯留された後、製品導出
経路３６を通って使用先に供給される。図４における縦
目盛りは、ある温度における平衡吸着量を１としたとき
の吸着可能残量を表している。
【００４０】吸着筒２１ａが吸着工程を行っていると
き、吸着筒２１ｂは再生工程を行っている。この再生工
程は、再生弁２５ｂを開いて吸着筒２１ｂ内のガスを二
次排ガス導出経路３７に放出することにより行われる。
ここでも、吸着工程、再生工程の切替時に、通常のＰＳ
Ａプロセスと同様に、均圧弁２６ａ，２６ｂを有する均
圧経路２７を使用した均圧操作や、再生工程時に筒出口
側からパージガスを導入するパージ再生操作を行うこと
ができる。
き、吸着筒２１ｂは再生工程を行っている。この再生工
程は、再生弁２５ｂを開いて吸着筒２１ｂ内のガスを二
次排ガス導出経路３７に放出することにより行われる。
ここでも、吸着工程、再生工程の切替時に、通常のＰＳ
Ａプロセスと同様に、均圧弁２６ａ，２６ｂを有する均
圧経路２７を使用した均圧操作や、再生工程時に筒出口
側からパージガスを導入するパージ再生操作を行うこと
ができる。
【００４１】吸着筒２１ａ内のゼオライト４Ａへの窒素
吸着量が限界に達して筒出口から窒素が流出する前に、
入口弁２３ａ，２３ｂ、出口弁２４ａ，２４ｂ、再生弁
２５ａ，２５ｂが切換開閉されて両吸着筒２１ａ，２１
ｂの工程が切換えられ、吸着筒２１ａが再生工程に、吸
着筒２１ｂが吸着工程となる。
吸着量が限界に達して筒出口から窒素が流出する前に、
入口弁２３ａ，２３ｂ、出口弁２４ａ，２４ｂ、再生弁
２５ａ，２５ｂが切換開閉されて両吸着筒２１ａ，２１
ｂの工程が切換えられ、吸着筒２１ａが再生工程に、吸
着筒２１ｂが吸着工程となる。
【００４２】再生工程では、筒内の圧力が低下すること
によってゼオライト４Ａから脱着した窒素が放出される
だけでなく、筒内に存在する一次精製ガスも流出するの
で、この速度型圧力変動吸着分離装置２０の再生工程で
排出される二次排ガスには、相当量のクリプトンが含ま
れている状態となる。したがって、二次排ガス導出経路
３７に放出された二次排ガスを、圧縮機１２の一次側に
循環させて原料ガスと混合し、前記平衡型圧力変動吸着
分離装置１０で再分離を行うことにより、二次排ガス中
のクリプトンを一次精製ガス中に回収することができ
る。
によってゼオライト４Ａから脱着した窒素が放出される
だけでなく、筒内に存在する一次精製ガスも流出するの
で、この速度型圧力変動吸着分離装置２０の再生工程で
排出される二次排ガスには、相当量のクリプトンが含ま
れている状態となる。したがって、二次排ガス導出経路
３７に放出された二次排ガスを、圧縮機１２の一次側に
循環させて原料ガスと混合し、前記平衡型圧力変動吸着
分離装置１０で再分離を行うことにより、二次排ガス中
のクリプトンを一次精製ガス中に回収することができ
る。
【００４３】なお、両圧力変動吸着分離装置１０，２０
において、吸着工程で吸着筒から流出する難吸着成分に
含まれる易吸着成分の濃度は、時間と共に増加する傾向
を持つので、決められた吸着工程時間の間に取出す難吸
着成分の量を調整することにより、最終的に二次精製ガ
ス導出経路３４から採取する製品クリプトン中に含まれ
る不純物としての窒素量を調整できるので、製品クリプ
トンに求められる純度と経済性とを考慮しながら吸着工
程時間や難吸着成分導出量を決定すればよい。
において、吸着工程で吸着筒から流出する難吸着成分に
含まれる易吸着成分の濃度は、時間と共に増加する傾向
を持つので、決められた吸着工程時間の間に取出す難吸
着成分の量を調整することにより、最終的に二次精製ガ
ス導出経路３４から採取する製品クリプトン中に含まれ
る不純物としての窒素量を調整できるので、製品クリプ
トンに求められる純度と経済性とを考慮しながら吸着工
程時間や難吸着成分導出量を決定すればよい。
【００４４】図５は、本発明のガス分離精製装置の第２
形態例を示す系統図である。なお、以下の説明におい
て、前記第１形態例の構成要素と同一の構成要素には同
一の符号を付して詳細な説明は省略する。
形態例を示す系統図である。なお、以下の説明におい
て、前記第１形態例の構成要素と同一の構成要素には同
一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４５】本形態例に示すガス分離精製装置は、前記
第１形態例と同様の平衡型圧力変動吸着分離装置１０と
速度型圧力変動吸着分離装置２０とを組合わせたもので
あって、原料ガス導入経路４１を、速度型圧力変動吸着
分離装置２０の圧縮機２２の一次側経路３３に設けた例
を示している。すなわち、速度型圧力変動吸着分離装置
２０を前段に、平衡型圧力変動吸着分離装置１０を後段
にして組合わせたものである。
第１形態例と同様の平衡型圧力変動吸着分離装置１０と
速度型圧力変動吸着分離装置２０とを組合わせたもので
あって、原料ガス導入経路４１を、速度型圧力変動吸着
分離装置２０の圧縮機２２の一次側経路３３に設けた例
を示している。すなわち、速度型圧力変動吸着分離装置
２０を前段に、平衡型圧力変動吸着分離装置１０を後段
にして組合わせたものである。
【００４６】原料ガス導入経路４１からの原料ガスは、
圧縮機２２で圧縮されて速度型圧力変動吸着分離装置２
０に導入され、該装置２０の吸着筒２１ａ，２１ｂに充
填したゼオライト４Ａによって難吸着成分のクリプトン
と易吸着成分の窒素とが分離し、難吸着成分のクリプト
ンが精製ガス導出経路３４ａから製品貯槽３５を経て製
品導出経路３６により使用先に供給される。
圧縮機２２で圧縮されて速度型圧力変動吸着分離装置２
０に導入され、該装置２０の吸着筒２１ａ，２１ｂに充
填したゼオライト４Ａによって難吸着成分のクリプトン
と易吸着成分の窒素とが分離し、難吸着成分のクリプト
ンが精製ガス導出経路３４ａから製品貯槽３５を経て製
品導出経路３６により使用先に供給される。
【００４７】そして、この速度型圧力変動吸着分離装置
２０から一次排ガス導出経路３７ａに導出された一次排
ガスは、圧縮機１２で圧縮されて平衡型圧力変動吸着分
離装置１０に導入され、該装置１０の吸着筒１１ａ，１
１ｂに充填した活性炭によって一次排ガス中の易吸着成
分のクリプトンと難吸着成分の窒素とが分離し、難吸着
成分の窒素が排ガス放出経路３２ａから排出される。
２０から一次排ガス導出経路３７ａに導出された一次排
ガスは、圧縮機１２で圧縮されて平衡型圧力変動吸着分
離装置１０に導入され、該装置１０の吸着筒１１ａ，１
１ｂに充填した活性炭によって一次排ガス中の易吸着成
分のクリプトンと難吸着成分の窒素とが分離し、難吸着
成分の窒素が排ガス放出経路３２ａから排出される。
【００４８】一方、平衡型圧力変動吸着分離装置１０の
再生工程で再生弁１５ａ，１５ｂから導出された二次精
製ガスは、経路３７ｂを通って圧縮機２２の一次側経路
３３に流れ、前記原料ガス導入経路４１から導入される
原料ガスと混合した後、速度型圧力変動吸着分離装置２
０に導入されて再分離される。
再生工程で再生弁１５ａ，１５ｂから導出された二次精
製ガスは、経路３７ｂを通って圧縮機２２の一次側経路
３３に流れ、前記原料ガス導入経路４１から導入される
原料ガスと混合した後、速度型圧力変動吸着分離装置２
０に導入されて再分離される。
【００４９】図６は、本発明のガス分離精製装置の第３
形態例を示す系統図であって、前記第１形態例と同様に
平衡型圧力変動吸着分離装置１０と速度型圧力変動吸着
分離装置２０とを組合わせるとともに、原料ガス導入経
路５１を２方向に分岐し、一方の経路５２を平衡型圧力
変動吸着分離装置１０の圧縮機１２の一次側に、他方の
経路５３を速度型圧力変動吸着分離装置２０の圧縮機２
２の一次側に、それぞれ接続したものである。
形態例を示す系統図であって、前記第１形態例と同様に
平衡型圧力変動吸着分離装置１０と速度型圧力変動吸着
分離装置２０とを組合わせるとともに、原料ガス導入経
路５１を２方向に分岐し、一方の経路５２を平衡型圧力
変動吸着分離装置１０の圧縮機１２の一次側に、他方の
経路５３を速度型圧力変動吸着分離装置２０の圧縮機２
２の一次側に、それぞれ接続したものである。
【００５０】すなわち、原料ガスの一部は、経路５２か
ら二次排ガス導出経路３７を流れる二次排ガスと合流し
た後、圧縮機１２で圧縮されて平衡型圧力変動吸着分離
装置１０に導入され、残部の原料ガスは、経路５３を通
り、圧縮機２２の一次側経路３３を流れる一次精製ガ
ス、即ち平衡型圧力変動吸着分離装置１０の易吸着成分
と合流した後、圧縮機２２で圧縮されて速度型圧力変動
吸着分離装置２０に導入される。速度型圧力変動吸着分
離装置２０の易吸着成分は、二次排ガス導出経路３７か
ら経路５２の原料ガスに混合して循環する。
ら二次排ガス導出経路３７を流れる二次排ガスと合流し
た後、圧縮機１２で圧縮されて平衡型圧力変動吸着分離
装置１０に導入され、残部の原料ガスは、経路５３を通
り、圧縮機２２の一次側経路３３を流れる一次精製ガ
ス、即ち平衡型圧力変動吸着分離装置１０の易吸着成分
と合流した後、圧縮機２２で圧縮されて速度型圧力変動
吸着分離装置２０に導入される。速度型圧力変動吸着分
離装置２０の易吸着成分は、二次排ガス導出経路３７か
ら経路５２の原料ガスに混合して循環する。
【００５１】図７は、本発明のガス分離精製装置の第４
形態例を示す系統図であって、平衡型圧力変動吸着分離
装置１０と速度型圧力変動吸着分離装置２０とを組合わ
せ、両吸着分離装置１０，２０に対して１台の圧縮機６
１からガスを供給するように形成するとともに、該圧縮
機６１の一次側にバッファタンク６２を設置し、このバ
ッファタンク６２に、原料ガス導入経路６３、平衡型圧
力変動吸着分離装置１０の再生工程で導出されるガスが
流れる経路６４、速度型圧力変動吸着分離装置２０の再
生工程で導出されるガスが流れる経路６５をそれぞれ接
続し、これらのガスを混合した状態で圧縮機６１から圧
送するように形成している。
形態例を示す系統図であって、平衡型圧力変動吸着分離
装置１０と速度型圧力変動吸着分離装置２０とを組合わ
せ、両吸着分離装置１０，２０に対して１台の圧縮機６
１からガスを供給するように形成するとともに、該圧縮
機６１の一次側にバッファタンク６２を設置し、このバ
ッファタンク６２に、原料ガス導入経路６３、平衡型圧
力変動吸着分離装置１０の再生工程で導出されるガスが
流れる経路６４、速度型圧力変動吸着分離装置２０の再
生工程で導出されるガスが流れる経路６５をそれぞれ接
続し、これらのガスを混合した状態で圧縮機６１から圧
送するように形成している。
【００５２】すなわち、原料ガス導入経路６３からバッ
ファタンク６２に流入した原料ガスは、経路６４，６５
から流入するガスと混合して圧縮機６１に吸引され、経
路６６を通って各吸着分離装置１０，２０の吸着工程に
ある吸着筒に導入される。また、各吸着分離装置１０，
２０の再生工程にある吸着筒から導出されたガスは、前
記経路６４，６５を通ってバッファタンク６２に循環し
て再分離される。このように形成することにより、圧縮
機の設置台数を削減することができる。
ファタンク６２に流入した原料ガスは、経路６４，６５
から流入するガスと混合して圧縮機６１に吸引され、経
路６６を通って各吸着分離装置１０，２０の吸着工程に
ある吸着筒に導入される。また、各吸着分離装置１０，
２０の再生工程にある吸着筒から導出されたガスは、前
記経路６４，６５を通ってバッファタンク６２に循環し
て再分離される。このように形成することにより、圧縮
機の設置台数を削減することができる。
【００５３】図８は、本発明のガス分離精製装置の第５
形態例を示す系統図であって、前記第１形態例とは逆
に、原料ガス供給側前段に速度型圧力変動吸着分離装置
２０を、後段に平衡型圧力変動吸着分離装置１０を組合
わせるとともに、平衡型圧力変動吸着分離装置１０にお
ける易吸着成分を製品として採取する例を示している。
形態例を示す系統図であって、前記第１形態例とは逆
に、原料ガス供給側前段に速度型圧力変動吸着分離装置
２０を、後段に平衡型圧力変動吸着分離装置１０を組合
わせるとともに、平衡型圧力変動吸着分離装置１０にお
ける易吸着成分を製品として採取する例を示している。
【００５４】本形態例では、原料ガス導入経路７１から
導入されたクリプトン、窒素混合ガスからなる原料ガス
は、速度型圧力変動吸着分離装置２０でゼオライト４Ａ
に対して難吸着成分であるクリプトンが吸着工程で出口
弁２４ａ，２４ｂから一次精製ガス経路３８に導出さ
れ、このガスが平衡型圧力変動吸着分離装置１０に導入
されている。このとき、吸着工程で導出される一次精製
ガスは、所定の吸着圧力で導出されるので、圧縮機で昇
圧することなく平衡型圧力変動吸着分離装置１０に導入
することが可能である。
導入されたクリプトン、窒素混合ガスからなる原料ガス
は、速度型圧力変動吸着分離装置２０でゼオライト４Ａ
に対して難吸着成分であるクリプトンが吸着工程で出口
弁２４ａ，２４ｂから一次精製ガス経路３８に導出さ
れ、このガスが平衡型圧力変動吸着分離装置１０に導入
されている。このとき、吸着工程で導出される一次精製
ガスは、所定の吸着圧力で導出されるので、圧縮機で昇
圧することなく平衡型圧力変動吸着分離装置１０に導入
することが可能である。
【００５５】平衡型圧力変動吸着分離装置１０では、活
性炭に対して易吸着成分であるクリプトンが再生工程で
吸着筒から再生弁１５ａ，１５ｂを通って二次精製ガス
導出経路３９に導出され、製品貯槽３５から製品導出経
路３６を通って使用先に供給される。
性炭に対して易吸着成分であるクリプトンが再生工程で
吸着筒から再生弁１５ａ，１５ｂを通って二次精製ガス
導出経路３９に導出され、製品貯槽３５から製品導出経
路３６を通って使用先に供給される。
【００５６】また、平衡型圧力変動吸着分離装置１０の
吸着工程にある吸着筒から導出されるガスは、出口弁１
４ａ，１４ｂから二次排ガス導出経路３７に導出され、
圧縮機２２の一次側に循環し、原料ガスと混合して速度
型圧力変動吸着分離装置２０で再分離される。そして、
速度型圧力変動吸着分離装置２０の再生工程の吸着筒か
ら再生弁２５ａ，２５ｂを通って導出されるガス（窒
素）は、一次排ガス放出経路３２を通って放出される。
吸着工程にある吸着筒から導出されるガスは、出口弁１
４ａ，１４ｂから二次排ガス導出経路３７に導出され、
圧縮機２２の一次側に循環し、原料ガスと混合して速度
型圧力変動吸着分離装置２０で再分離される。そして、
速度型圧力変動吸着分離装置２０の再生工程の吸着筒か
ら再生弁２５ａ，２５ｂを通って導出されるガス（窒
素）は、一次排ガス放出経路３２を通って放出される。
【００５７】なお、二次排ガス導出経路３７から速度型
圧力変動吸着分離装置２０に循環する二次排ガスは、二
次排ガス導出経路３７に設けた圧縮機（図示せず）で圧
縮してから速度型圧力変動吸着分離装置２０に導入する
ようにしてもよい。また、製品導出経路３６には、クリ
プトン圧送用の圧縮機を必要に応じて設けることができ
る。
圧力変動吸着分離装置２０に循環する二次排ガスは、二
次排ガス導出経路３７に設けた圧縮機（図示せず）で圧
縮してから速度型圧力変動吸着分離装置２０に導入する
ようにしてもよい。また、製品導出経路３６には、クリ
プトン圧送用の圧縮機を必要に応じて設けることができ
る。
【００５８】上記第２〜第５形態例においても、各圧力
変動吸着分離装置１０，２０は、前記第１形態例と同様
にして各吸着筒１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂを吸着
工程と再生工程とに切換えてクリプトンと窒素とを連続
的に分離し、原料ガス中のクリプトンを分離精製する。
変動吸着分離装置１０，２０は、前記第１形態例と同様
にして各吸着筒１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂを吸着
工程と再生工程とに切換えてクリプトンと窒素とを連続
的に分離し、原料ガス中のクリプトンを分離精製する。
【００５９】なお、上記各形態例では、最も簡単な原料
ガス組成としてクリプトンと窒素との混合ガスを例示し
たが、キセノンと窒素との混合ガスの場合も同様にして
分離回収することができ、クリプトンとキセノンとを両
方含んでいてもよい。さらに、本発明で分離精製可能な
高付加価値ガスとしては、純度の高い同位体を含むガ
ス、例えば、１Ｈ２，Ｄ２，３Ｈｅ，１３ＣＯ，Ｃ１８
Ｏ２，Ｃ１７Ｏ２，１８Ｏ２，１７Ｏ２，Ｈ
２ １８Ｏ２，Ｈ２ １７Ｏ２，Ｄ２Ｏ，１５Ｎ２，１５Ｎ
２Ｏ，１５ＮＯ，１５ＮＯ２等を挙げることができる。
ガス組成としてクリプトンと窒素との混合ガスを例示し
たが、キセノンと窒素との混合ガスの場合も同様にして
分離回収することができ、クリプトンとキセノンとを両
方含んでいてもよい。さらに、本発明で分離精製可能な
高付加価値ガスとしては、純度の高い同位体を含むガ
ス、例えば、１Ｈ２，Ｄ２，３Ｈｅ，１３ＣＯ，Ｃ１８
Ｏ２，Ｃ１７Ｏ２，１８Ｏ２，１７Ｏ２，Ｈ
２ １８Ｏ２，Ｈ２ １７Ｏ２，Ｄ２Ｏ，１５Ｎ２，１５Ｎ
２Ｏ，１５ＮＯ，１５ＮＯ２等を挙げることができる。
【００６０】また、一次排ガスとして放出されるガス、
即ち高付加価値ガス以外のガスとして、酸素、水分、一
酸化炭素、二酸化炭素、水素、炭化水素類も、前述の窒
素と同様にして高付加価値ガスから分離できる。また、
原料ガスの導入位置は、原料ガスとなる混合ガスの組成
や流量等の条件に応じて適宜に選択すればよい。さら
に、各圧力変動吸着分離装置の構成も適宜選定すること
ができ、例えば３筒以上の多筒式にしたりすることもで
きる。
即ち高付加価値ガス以外のガスとして、酸素、水分、一
酸化炭素、二酸化炭素、水素、炭化水素類も、前述の窒
素と同様にして高付加価値ガスから分離できる。また、
原料ガスの導入位置は、原料ガスとなる混合ガスの組成
や流量等の条件に応じて適宜に選択すればよい。さら
に、各圧力変動吸着分離装置の構成も適宜選定すること
ができ、例えば３筒以上の多筒式にしたりすることもで
きる。
【００６１】図９は、本発明のガス分離精製装置の第６
形態例を示す系統図であって、平衡型圧力変動吸着分離
装置１０と速度型圧力変動吸着分離装置２０とを組合わ
せたガス分離精製装置の前段に、前処理用分離装置８０
を設置した例を示す系統図である。
形態例を示す系統図であって、平衡型圧力変動吸着分離
装置１０と速度型圧力変動吸着分離装置２０とを組合わ
せたガス分離精製装置の前段に、前処理用分離装置８０
を設置した例を示す系統図である。
【００６２】本形態例は、例えば、麻酔ガスとして使用
するキセノンを患者の呼気中から分離精製する場合のよ
うに、ガス分離精製装置に供給する混合ガス（原料ガ
ス）中に比較的多量の水分や二酸化炭素が含まれている
ガスを処理するのに適している。
するキセノンを患者の呼気中から分離精製する場合のよ
うに、ガス分離精製装置に供給する混合ガス（原料ガ
ス）中に比較的多量の水分や二酸化炭素が含まれている
ガスを処理するのに適している。
【００６３】前処理用分離装置８０は、一対の吸着筒８
１ａ，８１ｂと、入口弁８２ａ，８２ｂ、出口弁８３
ａ，８３ｂ、再生ガス入口弁８４ａ，８４ｂ、再生ガス
出口弁８５ａ，８５ｂを有するものであって、吸着筒８
１ａ，８１ｂ内には、水分及び二酸化炭素を除去する吸
着剤、例えばゼオライトやカーボンモレキュラーシーブ
ス等が充填されており、例えば温度変動吸着分離法によ
り、原料ガス中の水分及び二酸化炭素を分離するように
形成されている。
１ａ，８１ｂと、入口弁８２ａ，８２ｂ、出口弁８３
ａ，８３ｂ、再生ガス入口弁８４ａ，８４ｂ、再生ガス
出口弁８５ａ，８５ｂを有するものであって、吸着筒８
１ａ，８１ｂ内には、水分及び二酸化炭素を除去する吸
着剤、例えばゼオライトやカーボンモレキュラーシーブ
ス等が充填されており、例えば温度変動吸着分離法によ
り、原料ガス中の水分及び二酸化炭素を分離するように
形成されている。
【００６４】すなわち、原料ガス導入経路３１からの原
料ガスは、圧縮機１２で圧縮された後に前処理用分離装
置８０に導入され、該前処理用分離装置８０で水分及び
二酸化炭素を除去されてからガス分離精製装置の平衡型
圧力変動吸着分離装置１０及び速度型圧力変動吸着分離
装置２０に順次導入され、二次精製ガス導出経路３４に
導出される。この二次精製ガス導出経路３４に導出され
たガスは、製品キセノンとして製品貯槽３５に一時貯留
された後、製品導出経路３６から使用先に供給される。
料ガスは、圧縮機１２で圧縮された後に前処理用分離装
置８０に導入され、該前処理用分離装置８０で水分及び
二酸化炭素を除去されてからガス分離精製装置の平衡型
圧力変動吸着分離装置１０及び速度型圧力変動吸着分離
装置２０に順次導入され、二次精製ガス導出経路３４に
導出される。この二次精製ガス導出経路３４に導出され
たガスは、製品キセノンとして製品貯槽３５に一時貯留
された後、製品導出経路３６から使用先に供給される。
【００６５】このように、前処理用分離装置８０で水分
や二酸化炭素、その他の不純物成分をあらかじめ除去し
ておくことにより、各種吸着剤に吸着しやすい水分等が
ガス分離精製装置の系内に蓄積することを防止できる。
なお、前処理用分離装置８０を設置するガス分離精製装
置の構成は任意であり、例えば、前記第１〜第５形態例
のいずれの形式でもよい。
や二酸化炭素、その他の不純物成分をあらかじめ除去し
ておくことにより、各種吸着剤に吸着しやすい水分等が
ガス分離精製装置の系内に蓄積することを防止できる。
なお、前処理用分離装置８０を設置するガス分離精製装
置の構成は任意であり、例えば、前記第１〜第５形態例
のいずれの形式でもよい。
【００６６】
【実施例】実施例１ 図１に示す構成のガス分離精製装置を使用して希ガスを
分離精製する実験を行った。平衡型圧力変動吸着分離装
置１０は、内径７０ｍｍ、長さ１０００ｍｍの吸着筒に
吸着剤として活性炭を１．７ｋｇ充填し、平衡分離操作
の半サイクル時間は４２０秒、吸着工程圧力は６０４ｋ
Ｐａ、再生工程圧力は１０２ｋＰａとした。また、速度
型圧力変動吸着分離装置２０は、内径７０ｍｍ、長さ１
０００ｍｍの吸着筒に吸着剤としてゼオライト４Ａを
２．６ｋｇ充填し、平衡分離操作の半サイクル時間は３
００秒、吸着工程圧力は８２８ｋＰａ、再生工程圧力は
１０２ｋＰａとした。
分離精製する実験を行った。平衡型圧力変動吸着分離装
置１０は、内径７０ｍｍ、長さ１０００ｍｍの吸着筒に
吸着剤として活性炭を１．７ｋｇ充填し、平衡分離操作
の半サイクル時間は４２０秒、吸着工程圧力は６０４ｋ
Ｐａ、再生工程圧力は１０２ｋＰａとした。また、速度
型圧力変動吸着分離装置２０は、内径７０ｍｍ、長さ１
０００ｍｍの吸着筒に吸着剤としてゼオライト４Ａを
２．６ｋｇ充填し、平衡分離操作の半サイクル時間は３
００秒、吸着工程圧力は８２８ｋＰａ、再生工程圧力は
１０２ｋＰａとした。
【００６７】このガス分離精製装置に、クリプトン；５
１．５％、窒素４８．５％の混合ガスを原料ガスとして
流量２Ｌ／ｍｉｎ（流量［Ｌ／ｍｉｎ］は０℃、１気圧
換算値、以下同じ）で導入した。その結果、平衡型圧力
変動吸着分離装置１０の一次排ガス放出経路３２から濃
度９７％の窒素が１Ｌ／ｍｉｎで放出され、二次精製ガ
ス導出経路３４からは、濃度９９．９％のクリプトンを
１Ｌ／ｍｉｎで採取できた。このとき、二次排ガス導出
経路３７を流れる二次排ガスは、クリプトン濃度が４３
％で、流量が約４Ｌ／ｍｉｎであった。
１．５％、窒素４８．５％の混合ガスを原料ガスとして
流量２Ｌ／ｍｉｎ（流量［Ｌ／ｍｉｎ］は０℃、１気圧
換算値、以下同じ）で導入した。その結果、平衡型圧力
変動吸着分離装置１０の一次排ガス放出経路３２から濃
度９７％の窒素が１Ｌ／ｍｉｎで放出され、二次精製ガ
ス導出経路３４からは、濃度９９．９％のクリプトンを
１Ｌ／ｍｉｎで採取できた。このとき、二次排ガス導出
経路３７を流れる二次排ガスは、クリプトン濃度が４３
％で、流量が約４Ｌ／ｍｉｎであった。
【００６８】実施例２ 図５に示す構成のガス分離精製装置を使用して希ガスを
分離精製する実験を行った。平衡型圧力変動吸着分離装
置１０には吸着剤として活性炭を吸着筒１筒当たり２．
０ｋｇ充填し、速度型圧力変動吸着分離装置２０には吸
着剤としてゼオライト４Ａを吸着筒１筒当たり５．０ｋ
ｇ充填した。
分離精製する実験を行った。平衡型圧力変動吸着分離装
置１０には吸着剤として活性炭を吸着筒１筒当たり２．
０ｋｇ充填し、速度型圧力変動吸着分離装置２０には吸
着剤としてゼオライト４Ａを吸着筒１筒当たり５．０ｋ
ｇ充填した。
【００６９】このガス分離精製装置に、クリプトン３０
％、窒素７０％の混合ガスを原料ガスとして２Ｌ／ｍｉ
ｎで導入した。その結果、平衡型圧力変動吸着分離装置
１０の一次排ガス放出経路３２から濃度９９．９％の窒
素が１．４Ｌ／ｍｉｎで放出され、二次精製ガス導出経
路３４からは、濃度９９．９９％のクリプトンを０．６
Ｌ／ｍｉｎで採取できた。このとき、二次排ガス導出経
路３７を流れる二次排ガスは、クリプトン濃度が３７％
で、流量が約９．４Ｌ／ｍｉｎであった。
％、窒素７０％の混合ガスを原料ガスとして２Ｌ／ｍｉ
ｎで導入した。その結果、平衡型圧力変動吸着分離装置
１０の一次排ガス放出経路３２から濃度９９．９％の窒
素が１．４Ｌ／ｍｉｎで放出され、二次精製ガス導出経
路３４からは、濃度９９．９９％のクリプトンを０．６
Ｌ／ｍｉｎで採取できた。このとき、二次排ガス導出経
路３７を流れる二次排ガスは、クリプトン濃度が３７％
で、流量が約９．４Ｌ／ｍｉｎであった。
【００７０】実施例３ 図６に示す構成のガス分離精製装置を使用して希ガスを
分離精製する実験を行った。平衡型圧力変動吸着分離装
置１０には吸着剤として活性炭を吸着筒１筒当たり４．
０ｋｇ充填し、速度型圧力変動吸着分離装置２０には吸
着剤としてゼオライト４Ａを吸着筒１筒当たり４．０ｋ
ｇ充填した。
分離精製する実験を行った。平衡型圧力変動吸着分離装
置１０には吸着剤として活性炭を吸着筒１筒当たり４．
０ｋｇ充填し、速度型圧力変動吸着分離装置２０には吸
着剤としてゼオライト４Ａを吸着筒１筒当たり４．０ｋ
ｇ充填した。
【００７１】このガス分離精製装置に、クリプトン７０
％、窒素３０％の混合ガスを原料ガスとして２Ｌ／ｍｉ
ｎで導入した。その結果、平衡型圧力変動吸着分離装置
１０の一次排ガス放出経路３２から濃度９９．９％の窒
素が０．６Ｌ／ｍｉｎで放出され、二次精製ガス導出経
路３４からは、濃度９９．９９％のクリプトンを１．４
Ｌ／ｍｉｎで採取できた。このとき、二次排ガス導出経
路３７を流れる二次排ガスは、クリプトン濃度が８０％
で、流量が約６Ｌ／ｍｉｎであった。
％、窒素３０％の混合ガスを原料ガスとして２Ｌ／ｍｉ
ｎで導入した。その結果、平衡型圧力変動吸着分離装置
１０の一次排ガス放出経路３２から濃度９９．９％の窒
素が０．６Ｌ／ｍｉｎで放出され、二次精製ガス導出経
路３４からは、濃度９９．９９％のクリプトンを１．４
Ｌ／ｍｉｎで採取できた。このとき、二次排ガス導出経
路３７を流れる二次排ガスは、クリプトン濃度が８０％
で、流量が約６Ｌ／ｍｉｎであった。
【００７２】実施例４ 図７に示す構成のガス分離精製装置を使用して希ガスを
分離精製する実験を行った。平衡型圧力変動吸着分離装
置１０には吸着剤として活性炭を吸着筒１筒当たり３．
０ｋｇ充填し、速度型圧力変動吸着分離装置２０には吸
着剤としてゼオライト４Ａを吸着筒１筒当たり４．０ｋ
ｇ充填した。
分離精製する実験を行った。平衡型圧力変動吸着分離装
置１０には吸着剤として活性炭を吸着筒１筒当たり３．
０ｋｇ充填し、速度型圧力変動吸着分離装置２０には吸
着剤としてゼオライト４Ａを吸着筒１筒当たり４．０ｋ
ｇ充填した。
【００７３】このガス分離精製装置に、クリプトン５０
％、窒素５０％の混合ガスを原料ガスとして２Ｌ／ｍｉ
ｎで導入した。その結果、平衡型圧力変動吸着分離装置
１０の一次排ガス放出経路３２から濃度９９．９％の窒
素が１．０Ｌ／ｍｉｎで放出され、二次精製ガス導出経
路３４からは、濃度９９．９９％のクリプトンを１．０
Ｌ／ｍｉｎで採取できた。
％、窒素５０％の混合ガスを原料ガスとして２Ｌ／ｍｉ
ｎで導入した。その結果、平衡型圧力変動吸着分離装置
１０の一次排ガス放出経路３２から濃度９９．９％の窒
素が１．０Ｌ／ｍｉｎで放出され、二次精製ガス導出経
路３４からは、濃度９９．９９％のクリプトンを１．０
Ｌ／ｍｉｎで採取できた。
【００７４】実施例５ 図８に示す構成のガス分離精製装置を使用して希ガスを
分離精製する実験を行った。平衡型圧力変動吸着分離装
置１０には吸着剤として活性炭を吸着筒１筒当たり３．
０ｋｇ充填し、速度型圧力変動吸着分離装置２０には吸
着剤としてゼオライト４Ａを吸着筒１筒当たり４．０ｋ
ｇ充填した。
分離精製する実験を行った。平衡型圧力変動吸着分離装
置１０には吸着剤として活性炭を吸着筒１筒当たり３．
０ｋｇ充填し、速度型圧力変動吸着分離装置２０には吸
着剤としてゼオライト４Ａを吸着筒１筒当たり４．０ｋ
ｇ充填した。
【００７５】このガス分離精製装置に、クリプトン５０
％、窒素５０％の混合ガスを原料ガスとして２Ｌ／ｍｉ
ｎで導入した。その結果、平衡型圧力変動吸着分離装置
１０の一次排ガス放出経路３２から濃度９９．９％の窒
素が１．０Ｌ／ｍｉｎで放出され、二次精製ガス導出経
路３４からは、濃度９９．９９％のクリプトンを１．０
Ｌ／ｍｉｎで採取できた。
％、窒素５０％の混合ガスを原料ガスとして２Ｌ／ｍｉ
ｎで導入した。その結果、平衡型圧力変動吸着分離装置
１０の一次排ガス放出経路３２から濃度９９．９％の窒
素が１．０Ｌ／ｍｉｎで放出され、二次精製ガス導出経
路３４からは、濃度９９．９９％のクリプトンを１．０
Ｌ／ｍｉｎで採取できた。
【００７６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
クリプトンやキセノンのような付加価値の高いガスを雰
囲気ガスとして使用する半導体製造装置等から排出され
る混合ガス中の高付加価値ガスを、高純度、高回収率で
効率よく回収することができるので、半導体製造装置等
における雰囲気ガスのコストを著しく低減することがで
きる。
クリプトンやキセノンのような付加価値の高いガスを雰
囲気ガスとして使用する半導体製造装置等から排出され
る混合ガス中の高付加価値ガスを、高純度、高回収率で
効率よく回収することができるので、半導体製造装置等
における雰囲気ガスのコストを著しく低減することがで
きる。
【図１】 本発明のガス分離精製装置の第１形態例を示
す系統図である。
す系統図である。
【図２】 活性炭におけるクリプトン、キセノン及び窒
素の吸着等温線図である。
素の吸着等温線図である。
【図３】 ゼオライト４Ａにおけるクリプトン及び窒素
の吸着等温線図である。
の吸着等温線図である。
【図４】 ゼオライト４Ａにおけるクリプトン及び窒素
の吸着速度を示す図である。
の吸着速度を示す図である。
【図５】 本発明のガス分離精製装置の第２形態例を示
す系統図である。
す系統図である。
【図６】 本発明のガス分離精製装置の第３形態例を示
す系統図である。
す系統図である。
【図７】 本発明のガス分離精製装置の第４形態例を示
す系統図である。
す系統図である。
【図８】 本発明のガス分離精製装置の第５形態例を示
す系統図である。
す系統図である。
【図９】 本発明のガス分離精製装置の第６形態例を示
す系統図である。
す系統図である。
１０…平衡型圧力変動吸着分離装置、１１ａ，１１ｂ…
吸着筒、１２…圧縮機、１３ａ，１３ｂ…入口弁、１４
ａ，１４ｂ…出口弁、１５ａ，１５ｂ…再生弁、１６
ａ，１６ｂ…均圧弁、１７…均圧経路、２０…速度型圧
力変動吸着分離装置、２１ａ，２１ｂ…吸着筒、２２…
圧縮機、２３ａ，２３ｂ…入口弁、２４ａ，２４ｂ…出
口弁、２５ａ，２５ｂ…再生弁、２６ａ，２６ｂ…均圧
弁、２７…均圧経路、３１，４１，５１，６３，７１…
原料ガス導入経路、３２…一次排ガス放出経路、３３…
圧縮機２２の一次側経路、３４…二次精製ガス導出経
路、３５…製品貯槽、３６…製品導出経路、３７…二次
排ガス導出経路、３８…一次精製ガス経路、３９…二次
精製ガス導出経路、６１…圧縮機、６２…バッファタン
ク、８０…前処理用分離装置
吸着筒、１２…圧縮機、１３ａ，１３ｂ…入口弁、１４
ａ，１４ｂ…出口弁、１５ａ，１５ｂ…再生弁、１６
ａ，１６ｂ…均圧弁、１７…均圧経路、２０…速度型圧
力変動吸着分離装置、２１ａ，２１ｂ…吸着筒、２２…
圧縮機、２３ａ，２３ｂ…入口弁、２４ａ，２４ｂ…出
口弁、２５ａ，２５ｂ…再生弁、２６ａ，２６ｂ…均圧
弁、２７…均圧経路、３１，４１，５１，６３，７１…
原料ガス導入経路、３２…一次排ガス放出経路、３３…
圧縮機２２の一次側経路、３４…二次精製ガス導出経
路、３５…製品貯槽、３６…製品導出経路、３７…二次
排ガス導出経路、３８…一次精製ガス経路、３９…二次
精製ガス導出経路、６１…圧縮機、６２…バッファタン
ク、８０…前処理用分離装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長坂 徹 東京都港区西新橋１−16−７ 日本酸素株 式会社内 (72)発明者 林田 茂 東京都港区西新橋１−16−７ 日本酸素株 式会社内 Ｆターム(参考） 4D012 CA20 CB16 CD07 CG01 CH03 CJ01 CJ02 CK10
Claims (15)
- 【請求項１】 高付加価値ガスを含む混合ガスを原料ガ
スとして前記高付加価値ガスを圧力変動吸着分離法によ
り分離精製する方法において、前記圧力変動吸着分離法
として、平衡吸着量差に基づいてガス成分を分離する平
衡型圧力変動吸着分離法と、吸着速度差に基づいてガス
成分を分離する速度型圧力変動吸着分離法とを組合わせ
ることにより、前記高付加価値ガスを分離精製すること
を特徴とするガスの分離精製方法。 - 【請求項２】 前記原料ガスを前記平衡型圧力変動吸着
分離法により易吸着成分と難吸着成分とに分離し、該平
衡型圧力変動吸着分離法における前記難吸着成分を排ガ
スとして放出するとともに、該平衡型圧力変動吸着分離
法における前記易吸着成分を前記速度型圧力変動吸着分
離法により易吸着成分と難吸着成分とに分離し、該速度
型圧力変動吸着分離法における前記難吸着成分を製品ガ
スとして採取することを特徴とする請求項１記載のガス
の分離精製方法。 - 【請求項３】 前記速度型圧力変動吸着分離法における
前記易吸着成分を前記平衡型圧力変動吸着分離法に循環
させて再分離することを特徴とする請求項２記載のガス
の分離精製方法。 - 【請求項４】 前記原料ガスを前記速度型圧力変動吸着
分離法により易吸着成分と難吸着成分とに分離し、該速
度型圧力変動吸着分離法における前記難吸着成分を製品
ガスとして採取するとともに、該速度型圧力変動吸着分
離法における前記易吸着成分を前記平衡型圧力変動吸着
分離法により易吸着成分と難吸着成分とに分離し、該平
衡型圧力変動吸着分離法における前記難吸着成分を排ガ
スとして放出することを特徴とする請求項１記載のガス
の分離精製方法。 - 【請求項５】 前記平衡型圧力変動吸着分離法における
前記易吸着成分を前記速度型圧力変動吸着分離法に循環
させて再分離することを特徴とする請求項４記載のガス
の分離精製方法。 - 【請求項６】 前記原料ガスを前記速度型圧力変動吸着
分離法により易吸着成分と難吸着成分とに分離し、該速
度型圧力変動吸着分離法における前記易吸着成分を排ガ
スとして放出するとともに、該速度型圧力変動吸着分離
法における前記難吸着成分を前記平衡型圧力変動吸着分
離法により易吸着成分と難吸着成分とに分離し、該平衡
型圧力変動吸着分離法における前記易吸着成分を製品ガ
スとして採取することを特徴とする請求項１記載のガス
の分離精製方法。 - 【請求項７】 前記平衡型圧力変動吸着分離法における
前記難吸着成分を前記速度型圧力変動吸着分離法に循環
させて再分離することを特徴とする請求項６記載のガス
の分離精製方法。 - 【請求項８】 前記原料ガスの一部を前記平衡型圧力変
動吸着分離法により易吸着成分と難吸着成分とに分離
し、該平衡型圧力変動吸着分離法における前記難吸着成
分を排ガスとして放出するとともに、該平衡型圧力変動
吸着分離法における前記易吸着成分を前記原料ガスと混
合し、前記原料ガスの残部を前記速度型圧力変動吸着分
離法により易吸着成分と難吸着成分とに分離し、該速度
型圧力変動吸着分離法における前記難吸着成分を製品ガ
スとして採取するとともに、該速度型圧力変動吸着分離
法における前記易吸着成分を前記原料ガスと混合するこ
とを特徴とする請求項１記載のガスの分離精製方法。 - 【請求項９】 前記原料ガスは、昇圧して前記平衡型圧
力変動吸着分離法及び前記速度型圧力変動吸着分離法に
それぞれ供給し、前記該平衡型圧力変動吸着分離法にお
ける前記易吸着成分及び前記速度型圧力変動吸着分離法
における前記易吸着成分は、昇圧前の原料ガスと混合す
ることを特徴とする請求項１記載のガスの分離精製方
法。 - 【請求項１０】 高付加価値ガスを含む混合ガスを原料
ガスとして前記高付加価値ガスを圧力変動吸着分離装置
により分離精製する装置において、前記圧力変動吸着分
離装置として、平衡吸着量差に基づいてガス成分を分離
する平衡型圧力変動吸着分離装置と、吸着速度差に基づ
いてガス成分を分離する速度型圧力変動吸着分離装置と
を備えていることを特徴とするガスの分離精製装置。 - 【請求項１１】 前記平衡型圧力変動吸着分離装置を前
段に、前記速度型圧力変動吸着分離装置を後段にして直
列に組合わせるとともに、前段の前記平衡型圧力変動吸
着分離装置には、該平衡型圧力変動吸着分離装置におけ
る難吸着成分を排ガスとして導出する経路と、該平衡型
圧力変動吸着分離装置における易吸着成分を後段の前記
速度型圧力変動吸着分離装置に導入する経路とが設けら
れ、後段の前記速度型圧力変動吸着分離装置には、該速
度型圧力変動吸着分離装置における難吸着成分を製品ガ
スとして導出する経路と、該速度型圧力変動吸着分離装
置における易吸着成分を前段の前記平衡型圧力変動吸着
分離装置の原料ガス供給側に循環させる経路とが設けら
れていることを特徴とする請求項１０記載のガスの分離
精製装置。 - 【請求項１２】 前記原料ガスを分岐させて前記平衡型
圧力変動吸着分離装置と前記速度型圧力変動吸着分離装
置とにそれぞれ供給する経路と、前記平衡型圧力変動吸
着分離装置における易吸着成分を前記速度型圧力変動吸
着分離装置に供給される原料空気に混合する経路と、前
記速度型圧力変動吸着分離装置における易吸着成分を前
記平衡型圧力変動吸着分離装置に供給される原料空気に
混合する経路とを備えていることを特徴とする請求項１
０記載のガスの分離精製装置。 - 【請求項１３】 前記平衡型圧力変動吸着分離装置は、
吸着剤として活性炭を使用することを特徴とする請求項
１０，１１又は１２記載のガスの分離精製装置。 - 【請求項１４】 前記速度型圧力変動吸着分離装置は、
吸着剤としてＮａ−Ａ型ゼオライト又はカーボンモレキ
ュラーシーブスを使用することを特徴とする請求項１
０，１１，１２又は１３記載のガスの分離精製装置。 - 【請求項１５】 前記高付加価値ガスがクリプトン及び
キセノンの少なくともいずれか一種であることを特徴と
する請求項１０，１１，１２，１３又は１４記載のガス
の分離精製装置。
Priority Applications (9)
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|---|---|---|---|
| JP2000320544A JP3891773B2 (ja) | 2000-10-20 | 2000-10-20 | ガスの分離精製方法及びその装置 |
| CNB018053491A CN1176736C (zh) | 2000-10-20 | 2001-10-19 | 气体的分离纯化方法及其装置 |
| IL15032201A IL150322A (en) | 2000-10-20 | 2001-10-19 | Gas separating and purifying method and its apparatus |
| KR1020027007868A KR100612536B1 (ko) | 2000-10-20 | 2001-10-19 | 가스의 분리정제방법 및 그 장치 |
| PCT/JP2001/009189 WO2002032550A1 (fr) | 2000-10-20 | 2001-10-19 | Procede de separation et de purification de gaz et appareil associe |
| DE60127574T DE60127574T2 (de) | 2000-10-20 | 2001-10-19 | Gastrennungs- und reinigungsverfahren und seine vorrichtung |
| EP01976766A EP1334758B1 (en) | 2000-10-20 | 2001-10-19 | Gas separating and purifying method and its apparatus |
| TW090126088A TW495371B (en) | 2000-10-20 | 2001-10-19 | Gas separating purifying method, and its apparatus |
| US10/148,903 US6752851B2 (en) | 2000-10-20 | 2001-10-19 | Gas separating and purifying method and its apparatus |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000320544A JP3891773B2 (ja) | 2000-10-20 | 2000-10-20 | ガスの分離精製方法及びその装置 |
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|---|---|
| JP2002126435A true JP2002126435A (ja) | 2002-05-08 |
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ID=18798814
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|---|---|---|---|
| JP2000320544A Expired - Fee Related JP3891773B2 (ja) | 2000-10-20 | 2000-10-20 | ガスの分離精製方法及びその装置 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP1334758B1 (ja) |
| JP (1) | JP3891773B2 (ja) |
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| CN (1) | CN1176736C (ja) |
| DE (1) | DE60127574T2 (ja) |
| IL (1) | IL150322A (ja) |
| TW (1) | TW495371B (ja) |
| WO (1) | WO2002032550A1 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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