JP2004284834A - 六フッ化硫黄の精製方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】窒素中に六フッ化硫黄を含む混合ガスから六フッ化硫黄を高純度、高回収率で回収することができ、排出される窒素には六フッ化硫黄がほとんど含まれない状態にすることができる六フッ化硫黄の精製方法及び装置を提供する。
【解決手段】窒素に比較して六フッ化硫黄を選択的に吸着する活性炭を使用し、混合ガス中の六フッ化硫黄を活性炭に吸着させて活性炭に吸着しない窒素を排出するとともに、六フッ化硫黄を濃縮したガスを回収する第１の吸着操作と、六フッ化硫黄に比較して窒素を選択的に吸着する５Ａ型ゼオライトを使用し、混合ガス中の窒素を５Ａ型ゼオライトに吸着させて５Ａ型ゼオライトに吸着しない六フッ化硫黄を採取するとともに、窒素を濃縮したガスを回収する第２の吸着操作とを組み合わせて行うことにより、窒素中に六フッ化硫黄を含む混合ガス中の六フッ化硫黄を高純度に精製して回収する。
【選択図】 図１
【解決手段】窒素に比較して六フッ化硫黄を選択的に吸着する活性炭を使用し、混合ガス中の六フッ化硫黄を活性炭に吸着させて活性炭に吸着しない窒素を排出するとともに、六フッ化硫黄を濃縮したガスを回収する第１の吸着操作と、六フッ化硫黄に比較して窒素を選択的に吸着する５Ａ型ゼオライトを使用し、混合ガス中の窒素を５Ａ型ゼオライトに吸着させて５Ａ型ゼオライトに吸着しない六フッ化硫黄を採取するとともに、窒素を濃縮したガスを回収する第２の吸着操作とを組み合わせて行うことにより、窒素中に六フッ化硫黄を含む混合ガス中の六フッ化硫黄を高純度に精製して回収する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、六フッ化硫黄の精製方法及び装置に関し、特に、ガス絶縁開閉装置やガス絶縁変圧器等に絶縁ガスとして充填されている六フッ化硫黄（ＳＦ６）と窒素との混合ガスから六フッ化硫黄を分離して精製するための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
重電設備の遮断器や変圧器等には、電流遮断性能及び電気絶縁性能に優れている六フッ化硫黄が充填封入されている。この六フッ化硫黄は地球温暖化係数が二酸化炭素の約２万倍と極めて高く、遮断器や変圧器等の六フッ化硫黄封入機器を補修するときや、廃棄するときには、機器内に封入されている六フッ化硫黄を回収して再利用することが望まれている。
【０００３】
また、長期にわたる地球環境を考慮すると、六フッ化硫黄の使用量自体を削減することが望ましいため、この対策の一環として、六フッ化硫黄を少量添加した混合ガスを絶縁ガスとして使用することが検討され、例えば、窒素に少量の六フッ化硫黄を添加した混合ガスを使用する可能性が高い。六フッ化硫黄を回収する際、六フッ化硫黄の純度が高い場合は、比較的容易に液化して回収、保管することが容易であるが、このように、窒素に少量の六フッ化硫黄を添加した混合ガスでは、液化によって六フッ化硫黄を分離回収ことは困難である。一方、吸着剤を使用して各種ガスを分離する吸着分離法を適用し、六フッ化硫黄吸着装置と窒素吸着装置とを使用することにより、窒素に六フッ化硫黄を添加した混合ガスから六フッ化硫黄を分離回収するようにしたガス回収装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１０３６２６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に記載された装置では、六フッ化硫黄吸着装置で吸着したガスを六フッ化硫黄として回収しているが、これでは回収した六フッ化硫黄の純度や回収率が十分なものとはいえず、また、窒素吸着装置で吸着したガスを窒素として排出しているが、排出されるガス中に無視できない量の六フッ化硫黄が含まれる可能性がある。
【０００６】
そこで本発明は、窒素と六フッ化硫黄との混合ガスから六フッ化硫黄を分離回収して精製するにあたり、六フッ化硫黄を高純度、高回収率で回収することができ、排出される窒素には、六フッ化硫黄がほとんど含まれない状態にすることができる六フッ化硫黄の精製方法及び装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の六フッ化硫黄の精製方法は、窒素中に六フッ化硫黄を含む混合ガス中の前記六フッ化硫黄を吸着分離操作により精製する方法において、窒素に比較して六フッ化硫黄を選択的に吸着する活性炭を使用し、混合ガス中の六フッ化硫黄を活性炭に吸着させて活性炭に吸着しない窒素を排出するとともに、六フッ化硫黄を濃縮したガスを回収する第１の吸着操作と、六フッ化硫黄に比較して窒素を選択的に吸着する５Ａ型ゼオライトを使用し、混合ガス中の窒素を５Ａ型ゼオライトに吸着させて５Ａ型ゼオライトに吸着しない六フッ化硫黄を採取するとともに、窒素を濃縮したガスを回収する第２の吸着操作とを組み合わせて行うことを特徴としている。
【０００８】
さらに、本発明の六フッ化硫黄の精製方法は、前記第１の吸着操作で六フッ化硫黄を濃縮した回収ガスに対して前記第２の吸着操作を行うとともに、該第２の吸着操作で窒素を濃縮した回収ガスを前記第１の吸着操作に導入する前記混合ガスに循環混合すること、また、前記第２の吸着操作で窒素を濃縮した回収ガスに対して前記第１の吸着操作を行うとともに、該第１の吸着操作で六フッ化硫黄を濃縮した回収ガスを前記第２の吸着操作に導入する前記混合ガスに循環混合すること、さらに、前記第１の吸着操作で六フッ化硫黄を濃縮した回収ガス及び前記第２の吸着操作で窒素を濃縮した回収ガスと前記混合ガスとを混合し、前記第１の吸着操作及び前記第２の吸着操作を繰り返し行うことを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の六フッ化硫黄の精製装置は、第１の構成として、窒素中に六フッ化硫黄を含む混合ガス中の六フッ化硫黄を吸着分離操作により精製するための装置であって、混合ガス中の窒素に比較して六フッ化硫黄を選択的に吸着する活性炭を充填した吸着筒を有する第１の吸着分離手段と、前記混合ガス中の六フッ化硫黄に比較して窒素を選択的に吸着する５Ａ型ゼオライトを充填した吸着筒を有する第２の吸着分離手段と、前記混合ガスを前記第１の吸着分離手段の吸着筒に導入する経路と、該第１の吸着分離手段の吸着工程時に吸着筒から導出される窒素を排出する経路と、該第１の吸着分離手段の再生工程時に吸着筒から導出される六フッ化硫黄が濃縮された回収ガスを前記第２の吸着分離手段の吸着筒に導入する経路と、該第２の吸着分離手段の吸着工程時に吸着筒から導出される六フッ化硫黄を採取する経路と、該第２の吸着分離手段の再生工程時に吸着筒から導出される窒素が濃縮された回収ガスを前記混合ガスに混合循環させる経路とを備えていることを特徴としている。
【００１０】
さらに、本発明の六フッ化硫黄の精製装置における第２の構成は、窒素中に六フッ化硫黄を含む混合ガス中の六フッ化硫黄を吸着分離操作により精製するための装置であって、混合ガス中の窒素に比較して六フッ化硫黄を選択的に吸着する活性炭を充填した吸着筒を有する第１の吸着分離手段と、前記混合ガス中の六フッ化硫黄に比較して窒素を選択的に吸着する５Ａ型ゼオライトを充填した吸着筒を有する第２の吸着分離手段と、前記混合ガスを前記第２の吸着分離手段の吸着筒に導入する経路と、該第２の吸着分離手段の吸着工程時に吸着筒から導出される六フッ化硫黄を採取する経路と、該第２の吸着分離手段の再生工程時に吸着筒から導出される窒素が濃縮された回収ガスを前記第１の吸着分離手段の吸着筒に導入する経路と、該第１の吸着分離手段の吸着工程時に吸着筒から導出される窒素を排出する経路と、該第１の吸着分離手段の再生工程時に吸着筒から導出される六フッ化硫黄が濃縮された回収ガスを前記混合ガスに混合循環させる経路とを備えていることを特徴としている。
【００１１】
加えて、本発明の六フッ化硫黄の精製装置における第３の構成は、窒素中に六フッ化硫黄を含む混合ガス中の六フッ化硫黄を吸着分離操作により精製するための装置であって、混合ガス中の窒素に比較して六フッ化硫黄を選択的に吸着する吸着剤を充填した吸着筒を有する第１の吸着分離手段と、前記混合ガス中の六フッ化硫黄に比較して窒素を選択的に吸着する５Ａ型ゼオライトを充填した吸着筒を有する第２の吸着分離手段と、前記混合ガスを前記第１の吸着分離手段の吸着筒及び前記第２の吸着分離手段の吸着筒にそれぞれ導入する経路と、前記第１の吸着分離手段の吸着工程時に吸着筒から導出される窒素を排出する経路と、該第１の吸着分離手段の再生工程時に吸着筒から導出される六フッ化硫黄が濃縮された回収ガスを前記混合ガスに混合循環させる経路と、前記第２の吸着分離手段の吸着工程時に吸着筒から導出される六フッ化硫黄を採取する経路と、該第２の吸着分離手段の再生工程時に吸着筒から導出される窒素が濃縮された回収ガスを前記混合ガスに混合循環させる経路とを備えていることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の六フッ化硫黄の精製装置の第１形態例を示す系統図である。この精製装置は、窒素中に六フッ化硫黄を含む混合ガスから六フッ化硫黄を高純度に精製した状態で分離回収するためのものであって、窒素に比較して六フッ化硫黄を選択的に吸着する活性炭を充填した一対の第１吸着筒１１ａ、１１ｂを有する第１吸着分離手段１０と、六フッ化硫黄に比較して窒素を選択的に吸着する５Ａ型ゼオライトを充填した一対の第２吸着筒２１ａ、２１ｂを有する第２吸着分離手段２０とを備えており、第１吸着分離手段１０及び第２吸着分離手段２０を圧力変動吸着分離プロセスにより運転することによって窒素と六フッ化硫黄とを分離し、六フッ化硫黄を精製して採取するように形成されている。
【００１３】
第１吸着分離手段１０は、前記混合ガスを第１圧縮機１２を介して前記第１吸着筒１１ａ、１１ｂに導入する第１入口経路１３と、吸着工程時の第１吸着筒から導出される窒素を排出する第１出口経路１４と、再生工程時に吸着筒から導出される六フッ化硫黄が濃縮されたガス（以下、第１回収ガスという）を吸着塔入口側から導出する第１回収経路１５と、前記第１入口経路１３における各吸着筒入口側にそれぞれ設けられた第１入口弁１３ａ、１３ｂと、前記第１出口経路１４における各吸着筒出口側にそれぞれ設けられた第１出口弁１４ａ、１４ｂと、前記第１回収経路１５における各吸着筒入口側にそれぞれ設けられた第１回収弁１５ａ、１５ｂと、両第１吸着筒出口側同士を第１均圧弁１６ａ、１６ｂを介して接続する第１均圧経路１６とを備えている。
【００１４】
第２吸着分離手段２０は、第１吸着分離手段１０から第１回収経路１５に導出された第１回収ガスを第２圧縮機２２を介して前記第２吸着筒２１ａ、２１ｂに導入する第２入口経路２３と、吸着工程時の第２吸着筒から導出される六フッ化硫黄を採取するための第２出口経路２４と、再生工程時の第２吸着筒から導出される窒素が濃縮されたガス（以下、第２回収ガスという）を吸着塔入口側から導出する第２回収経路２５と、前記第２入口経路２３における各吸着筒入口側にそれぞれ設けられた第２入口弁２３ａ、２３ｂと、前記第２出口経路２４における各吸着筒出口側にそれぞれ設けられた第２出口弁２４ａ、２４ｂと、前記第２回収経路２５における各吸着筒入口側にそれぞれ設けられた第２回収弁２５ａ、２５ｂと、両第２吸着筒出口側同士を第２均圧弁２６ａ、２６ｂを介して接続する第２均圧経路２６とを備えている。
【００１５】
前記第２回収経路２５は、前記混合ガスを第１吸着筒１１ａ、１１ｂに導入するための前記第１入口経路１３に接続しており、第２回収経路２５に回収された第２回収ガスは、第１入口経路１３で混合ガスに循環混合した後、該第１入口経路１３から再び第１吸着分離手段１０に導入される。
【００１６】
また、前記第１入口経路１３と第２回収経路２５との接続部、第１回収経路１５と第２入口経路２３との接続部には、各ガスにおける圧力及び組成の平均化を図るための第１、第２バッファタンク３１，３２がそれぞれ設けられており、製品となる六フッ化硫黄を採取する第２出口経路２４には、製品六フッ化硫黄を一時貯留するための製品貯槽３３が設けられている。
【００１７】
次に、窒素中に六フッ化硫黄を添加した混合ガスから六フッ化硫黄を分離精製する手順を説明する。なお、各吸着分離手段において、吸着筒１１ａ、２１ａが吸着工程を行っており、吸着筒１１ｂ、２１ｂが再生工程を行っている段階を例に挙げて説明する。
【００１８】
まず、原料となる混合ガス（ＭＧ）は、原料ガス導入経路３４から第１入口経路１３に導入され、第１バッファタンク３１で前記第２回収ガスと混合した後、第１入口経路１３の第１圧縮機１２で第１吸着分離手段１０の吸着運転圧力に昇圧され、第１入口弁１３ａを通って第１吸着筒１１ａに流入する。混合ガス中の六フッ化硫黄は、窒素に比較して六フッ化硫黄を選択的に吸着する活性炭に吸着されて筒内に捕捉され、活性炭に吸着し難い窒素（Ｎ２）が第１吸着筒１１ａを通過し、第１出口弁１４ａを通って第１出口経路１４から排出される。
【００１９】
一方、再生工程を行っている他方の第１吸着筒１１ｂでは、第１入口弁１３ｂ及び第１出口弁１４ｂが閉じられるとともに、第１回収弁１５ｂが開かれ、これによって筒内の圧力が低下し、活性炭に吸着していた六フッ化硫黄が活性炭から脱着する。この六フッ化硫黄は、筒内に残る窒素と共に第１回収弁１５ｂを通って第１回収経路１５に回収される。このとき、再生工程の初期では比較的圧力の高い第１回収ガスが第１回収経路１５に流出し、後期には比較的圧力が低い第１回収ガスが第１回収経路１５に流出する。また、第１回収ガス中の六フッ化硫黄濃度は、初期には活性炭に未吸着の窒素が筒内から流出するために比較的低濃度であり、後期には脱着ガスの割合が多くなるので比較的高濃度となる。
【００２０】
第１吸着筒１１ｂ内が所定圧力に低下した後、通常のＰＳＡプロセスと同様に、第１出口弁１４ｂを開いて第１吸着筒１１ｂ内に第１出口経路１４から窒素を逆流させ、筒内に残留する六フッ化硫黄を第１回収経路１５に略完全に押し流すパージ操作や、第１均圧弁１６ａ、１６ｂを開いて第１均圧経路１６から第１吸着筒１１ａの出口ガス（窒素）を第１吸着筒１１ｂ内に逆流させる均圧操作等、その他の操作を行うことにより、六フッ化硫黄の回収効率をより向上させることができる。
【００２１】
第１吸着筒１１ａ、１１ｂの工程の切り替えは、第１吸着筒１１ａに充填した活性炭の六フッ化硫黄に対する吸着能力が限界に達し、第１吸着筒１１ａの出口端から六フッ化硫黄が流出し始める前に行い、各弁の開閉を所定の順序で切り替えて第１吸着筒１１ａを再生工程に、第１吸着筒１１ｂを吸着工程とする。以下、同様にして両第１吸着筒を吸着工程と再生工程とに順次切り替えることにより、六フッ化硫黄を濃縮した第１回収ガスを第１回収経路１５から得ることができる。
【００２２】
第１回収経路１５に回収された第１回収ガスは、第２バッファタンク３２で圧力及び組成が平均化された状態で、第２入口経路２３を通って第２圧縮機２２で第２吸着分離手段２０の吸着運転圧力に昇圧された後、第２入口弁２３ａを通って第２吸着筒２１ａに流入する。第１回収ガス中の窒素ガスは、六フッ化硫黄に比較して窒素を選択的に吸着する５Ａ型ゼオライトに吸着されて筒内に捕捉され、５Ａ型ゼオライトに吸着し難い六フッ化硫黄が第２吸着筒２１ａを通過し、第２出口弁２４ａを通って第２出口経路２４に流出し、原料混合ガスから分離精製された製品六フッ化硫黄（ＳＦ６）として採取される。製品貯槽３３に貯留された製品六フッ化硫黄は、必要に応じて液化設備に送られて液化される。
【００２３】
また、再生工程を行っている他方の第２吸着筒２１ｂでは、第２入口弁２３ｂ及び第２出口弁２４ｂが閉じられるとともに、第２回収弁２５ｂが開かれ、これによって筒内の圧力が低下し、５Ａ型ゼオライトに吸着していた窒素が脱着する。この窒素は、筒内に残る六フッ化硫黄と共に第２回収弁２５ｂを通って第２回収経路２５に回収され、第１バッファタンク３１に循環する。このとき、再生工程の初期では比較的圧力の高い第２回収ガスが第２回収経路２５に流出し、後期には比較的圧力が低い第２回収ガスが第２回収経路２５に流出する。また、第２回収ガス中の六フッ化硫黄濃度は、初期には５Ａ型ゼオライトに未吸着の六フッ化硫黄が筒内から流出するために比較的高濃度であり、後期には脱着ガスである窒素の割合が多くなるので比較的低濃度となる。
【００２４】
第２回収経路２５に回収された第２回収ガス中には、再生工程の初期に未吸着の六フッ化硫黄が筒内から回収されるため、窒素を主体としながらも六フッ化硫黄が未だ残留している。したがって、この第２回収ガスを前記第１バッファタンク３１を介して第１吸着分離手段１０に循環させ、再び前述の分離処理を繰り返し行うことにより、六フッ化硫黄の回収率を大幅に向上させることができる。
【００２５】
第２吸着筒２１ｂ内が所定圧力に低下した後、通常のＰＳＡプロセスと同様に、第２出口弁２４ｂを開いて第２吸着筒２１ｂ内に第２出口経路２４から六フッ化硫黄を逆流させ、筒内に残留する窒素を第２回収経路２５に略完全に押し流すパージ操作や、第２均圧弁２６ａ、２６ｂを開いて第２均圧経路２６から第２吸着筒２１ａの出口ガス（六フッ化硫黄）を第２吸着筒２１ｂ内に逆流させる均圧操作等、その他の操作を行うことにより、六フッ化硫黄の回収効率や精製効率をより向上させることができる。
【００２６】
この第２吸着筒２１ａ、２１ｂの工程の切り替えも、第２吸着筒２１ａに充填した５Ａ型ゼオライトの窒素に対する吸着能力が限界に達し、第２吸着筒２１ａの出口端から窒素が流出し始める前に行い、各弁の開閉を所定の順序で切り替えて第２吸着筒２１ａを再生工程に、第１吸着筒２１ｂを吸着工程とする。以下、同様にして両第１吸着筒を吸着工程と再生工程とに順次切り替えることにより、両吸着筒の第２出口経路２４から高純度に精製された六フッ化硫黄を製品として採取することができる。
【００２７】
このように、各吸着分離手段１０，２０において、未吸着の成分が必ず混入する吸着側成分を排出したり、採取したりすることなく、各吸着剤に吸着し難い成分を排出あるいは採取するようにしたことにより、分離精製対象となる六フッ化硫黄が窒素と共に排出されたり、製品として採取する六フッ化硫黄中に窒素が混入したりすることがほとんど無くなり、製品として高純度の六フッ化硫黄を効率よく得ることができる。
【００２８】
図２は本発明の精製装置の第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形態例で示した精製装置における構成要素と同一の構成要素には、それぞれ同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２９】
本形態例に示す六フッ化硫黄の精製装置は、前記第１形態例と同様に、吸着筒１１ａ、１１ｂ内に活性炭を充填した第１吸着分離手段１０と、吸着筒２１ａ、２１ｂ内に５Ａ型ゼオライトを充填した第２吸着分離手段２０とを組合わせたものであって、原料ガス導入経路３４を、第２吸着分離手段２０の第２入口経路２３に設けられた第２バッファタンク３２に接続している。
【００３０】
原料ガス導入経路３４から導入された原料混合ガス（ＭＧ）は、第１吸着分離手段１０の第１回収経路１５に回収された六フッ化硫黄が濃縮された状態の第１回収ガスと混合した後、第２吸着分離手段２０の第１第２圧縮機２２で昇圧されて吸着工程にある第２吸着筒２１ａ、２１ｂのいずれかに導入され、前記同様にして混合ガス中の窒素が５Ａ型ゼオライトに吸着することにより、第２出口経路２４から分離精製された製品六フッ化硫黄（ＳＦ６）が得られる。
【００３１】
第２吸着分離手段２０の第２回収経路２５に回収された第２回収ガスは、第１バッファタンク３１を経て第１吸着分離手段１０に導入され、第１吸着筒１１ａ、１１ｂに充填されている活性炭に混合ガス中の六フッ化硫黄が吸着することにより、第１出口経路１４から窒素（Ｎ２）が排出される。再生工程中にある第１吸着筒１１ａ、１１ｂから第１回収経路１５に回収された第１回収ガスは、第２バッファタンク３２に循環して原料混合ガスと混合し、再び第２吸着分離手段２０での分離処理が繰り返される。
【００３２】
このように、原料となる混合ガスを先に第２吸着分離手段２０で処理することもできる。原料混合ガスを、第１形態例に示すように第１吸着分離手段１０に先に導入するか、第２形態例に示すように第２吸着分離手段２０に先に導入するかは、原料混合ガス中の六フッ化硫黄の濃度等の条件に応じて適宜選択することができる。
【００３３】
図３は本発明の精製装置の第３形態例を示す系統図である。本形態例に示す六フッ化硫黄の精製装置は、原料の混合ガスと、第１吸着分離手段１０からの第１回収ガスと、第２吸着分離手段２０からの第２回収ガスとを混合した状態で、第１吸着分離手段１０及び第２吸着分離手段２０にそれぞれ導入するように形成している。
【００３４】
すなわち、原料混合ガス（ＭＧ）を導入する原料ガス導入経路３４と、第１回収ガスを回収する第１回収経路１５と、第２回収ガスを回収する第２回収経路２５とをバッファタンク３５に合流させるとともに、該バッファタンク３５内の混合ガスを、共通の圧縮機３６で昇圧した後、第１吸着分離手段１０と第２吸着分離手段２０とに分岐させている。
【００３５】
したがって、バッファタンク３５で合流混合したガスは、圧縮機３６で昇圧された後、その一部が第１吸着分離手段１０において吸着工程にある第１吸着筒１１ａ、１１ｂのいずれかに導入され、残部が第２吸着分離手段２０において吸着工程にある第２吸着筒２１ａ、２１ｂのいずれかに導入される。各吸着分離手段１０，２０に導入された混合ガスは、前記同様に、第１吸着分離手段１０では活性炭による吸着分離処理によって窒素（Ｎ２）が第１出口経路１４から排出され、第２吸着分離手段２０では５Ａ型ゼオライトによる吸着分離処理によって分離精製された六フッ化硫黄（ＳＦ６）が第２出口経路２４から製品として得られる。
【００３６】
第１吸着分離手段１０から第１回収経路１５に回収された第１回収ガス及び第２吸着分離手段２０から第２回収経路２５に回収された第２回収ガスは、前記バッファタンク３５に循環して原料混合ガスと混合し、再び分離処理が行われる。このように、第１回収ガス及び第２回収ガスをバッファタンク３５に循環させて原料混合ガスと混合させることにより、バッファタンクや圧縮機の設置数を削減することができ、装置コストの低減や保守等の管理コストの低減が図れる。
【００３７】
【実施例】
図３に示す構成の精製装置を使用して窒素中に六フッ化硫黄を添加した混合ガスから六フッ化硫黄を分離精製する実験を行った。第１吸着分離手段１０は、内径７５ｍｍ、長さ６００ｍｍの吸着筒に活性炭を１ｋｇ充填し、半サイクル時間は３００秒、吸着工程圧力は７００ｋＰａ、再生工程圧力は１０２ｋＰａとした。また、第２吸着分離手段２０は、内径５０ｍｍ、長さ７００ｍｍの吸着筒に５Ａ型ゼオライトを０．７４ｋｇ充填し、半サイクル時間は３００秒、吸着工程圧力は４６５ｋＰａ、再生工程圧力は１０２ｋＰａとした。
【００３８】
この精製装置に、窒素中に六フッ化硫黄を１５．７％含む混合ガスを原料ガスとして流量１．２ＮＬ／ｍｉｎ（流量［ＮＬ／ｍｉｎ］は０℃、大気圧の標準状態に換算した流量である。以下同じ。）で導入した。その結果、第１吸着分離手段１０の第１出口経路１４から濃度９９．９％の窒素が１．０ＮＬ／ｍｉｎで排出され、第２出口経路２４からは、濃度９９．９９８％の六フッ化硫黄を０．２ＮＬ／ｍｉｎで採取できた。このとき、圧縮機３６の処理流量は１０．４ＮＬ／ｍｉｎであった。また、六フッ化硫黄の回収率は９９．５％であった。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、窒素中に六フッ化硫黄を含む混合ガス中の六フッ化硫黄を、高純度、高回収率で採取することができる。
【図面の簡単な説明】
【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。
【図２】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。
【図３】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。
【符号の説明】
１０…第１吸着分離手段、１１ａ、１１ｂ…第１吸着筒、１２…第１圧縮機、１３…第１入口経路、１３ａ、１３ｂ…第１入口弁、１４…第１出口経路、１４ａ、１４ｂ…第１出口弁、１５…第１回収経路、１５ａ、１５ｂ…第１回収弁、１６…第１均圧経路、１６ａ、１６ｂ…第１均圧弁、２０…第２吸着分離手段、２１ａ、２１ｂ…第２吸着筒、２２…第２圧縮機、２３…第２入口経路、２３ａ、２３ｂ…第２入口弁、２４…第２出口経路、２４ａ、２４ｂ…第２出口弁、２５…第２回収経路、２５ａ、２５ｂ…第２回収弁、２６…第２均圧経路、２６ａ、２６ｂ…第２均圧弁、３１…第１バッファタンク、３２…第２バッファタンク、３３…製品貯槽、３４…原料ガス導入経路、３５…バッファタンク、３６…圧縮機
【発明の属する技術分野】
本発明は、六フッ化硫黄の精製方法及び装置に関し、特に、ガス絶縁開閉装置やガス絶縁変圧器等に絶縁ガスとして充填されている六フッ化硫黄（ＳＦ６）と窒素との混合ガスから六フッ化硫黄を分離して精製するための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
重電設備の遮断器や変圧器等には、電流遮断性能及び電気絶縁性能に優れている六フッ化硫黄が充填封入されている。この六フッ化硫黄は地球温暖化係数が二酸化炭素の約２万倍と極めて高く、遮断器や変圧器等の六フッ化硫黄封入機器を補修するときや、廃棄するときには、機器内に封入されている六フッ化硫黄を回収して再利用することが望まれている。
【０００３】
また、長期にわたる地球環境を考慮すると、六フッ化硫黄の使用量自体を削減することが望ましいため、この対策の一環として、六フッ化硫黄を少量添加した混合ガスを絶縁ガスとして使用することが検討され、例えば、窒素に少量の六フッ化硫黄を添加した混合ガスを使用する可能性が高い。六フッ化硫黄を回収する際、六フッ化硫黄の純度が高い場合は、比較的容易に液化して回収、保管することが容易であるが、このように、窒素に少量の六フッ化硫黄を添加した混合ガスでは、液化によって六フッ化硫黄を分離回収ことは困難である。一方、吸着剤を使用して各種ガスを分離する吸着分離法を適用し、六フッ化硫黄吸着装置と窒素吸着装置とを使用することにより、窒素に六フッ化硫黄を添加した混合ガスから六フッ化硫黄を分離回収するようにしたガス回収装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１０３６２６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に記載された装置では、六フッ化硫黄吸着装置で吸着したガスを六フッ化硫黄として回収しているが、これでは回収した六フッ化硫黄の純度や回収率が十分なものとはいえず、また、窒素吸着装置で吸着したガスを窒素として排出しているが、排出されるガス中に無視できない量の六フッ化硫黄が含まれる可能性がある。
【０００６】
そこで本発明は、窒素と六フッ化硫黄との混合ガスから六フッ化硫黄を分離回収して精製するにあたり、六フッ化硫黄を高純度、高回収率で回収することができ、排出される窒素には、六フッ化硫黄がほとんど含まれない状態にすることができる六フッ化硫黄の精製方法及び装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の六フッ化硫黄の精製方法は、窒素中に六フッ化硫黄を含む混合ガス中の前記六フッ化硫黄を吸着分離操作により精製する方法において、窒素に比較して六フッ化硫黄を選択的に吸着する活性炭を使用し、混合ガス中の六フッ化硫黄を活性炭に吸着させて活性炭に吸着しない窒素を排出するとともに、六フッ化硫黄を濃縮したガスを回収する第１の吸着操作と、六フッ化硫黄に比較して窒素を選択的に吸着する５Ａ型ゼオライトを使用し、混合ガス中の窒素を５Ａ型ゼオライトに吸着させて５Ａ型ゼオライトに吸着しない六フッ化硫黄を採取するとともに、窒素を濃縮したガスを回収する第２の吸着操作とを組み合わせて行うことを特徴としている。
【０００８】
さらに、本発明の六フッ化硫黄の精製方法は、前記第１の吸着操作で六フッ化硫黄を濃縮した回収ガスに対して前記第２の吸着操作を行うとともに、該第２の吸着操作で窒素を濃縮した回収ガスを前記第１の吸着操作に導入する前記混合ガスに循環混合すること、また、前記第２の吸着操作で窒素を濃縮した回収ガスに対して前記第１の吸着操作を行うとともに、該第１の吸着操作で六フッ化硫黄を濃縮した回収ガスを前記第２の吸着操作に導入する前記混合ガスに循環混合すること、さらに、前記第１の吸着操作で六フッ化硫黄を濃縮した回収ガス及び前記第２の吸着操作で窒素を濃縮した回収ガスと前記混合ガスとを混合し、前記第１の吸着操作及び前記第２の吸着操作を繰り返し行うことを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の六フッ化硫黄の精製装置は、第１の構成として、窒素中に六フッ化硫黄を含む混合ガス中の六フッ化硫黄を吸着分離操作により精製するための装置であって、混合ガス中の窒素に比較して六フッ化硫黄を選択的に吸着する活性炭を充填した吸着筒を有する第１の吸着分離手段と、前記混合ガス中の六フッ化硫黄に比較して窒素を選択的に吸着する５Ａ型ゼオライトを充填した吸着筒を有する第２の吸着分離手段と、前記混合ガスを前記第１の吸着分離手段の吸着筒に導入する経路と、該第１の吸着分離手段の吸着工程時に吸着筒から導出される窒素を排出する経路と、該第１の吸着分離手段の再生工程時に吸着筒から導出される六フッ化硫黄が濃縮された回収ガスを前記第２の吸着分離手段の吸着筒に導入する経路と、該第２の吸着分離手段の吸着工程時に吸着筒から導出される六フッ化硫黄を採取する経路と、該第２の吸着分離手段の再生工程時に吸着筒から導出される窒素が濃縮された回収ガスを前記混合ガスに混合循環させる経路とを備えていることを特徴としている。
【００１０】
さらに、本発明の六フッ化硫黄の精製装置における第２の構成は、窒素中に六フッ化硫黄を含む混合ガス中の六フッ化硫黄を吸着分離操作により精製するための装置であって、混合ガス中の窒素に比較して六フッ化硫黄を選択的に吸着する活性炭を充填した吸着筒を有する第１の吸着分離手段と、前記混合ガス中の六フッ化硫黄に比較して窒素を選択的に吸着する５Ａ型ゼオライトを充填した吸着筒を有する第２の吸着分離手段と、前記混合ガスを前記第２の吸着分離手段の吸着筒に導入する経路と、該第２の吸着分離手段の吸着工程時に吸着筒から導出される六フッ化硫黄を採取する経路と、該第２の吸着分離手段の再生工程時に吸着筒から導出される窒素が濃縮された回収ガスを前記第１の吸着分離手段の吸着筒に導入する経路と、該第１の吸着分離手段の吸着工程時に吸着筒から導出される窒素を排出する経路と、該第１の吸着分離手段の再生工程時に吸着筒から導出される六フッ化硫黄が濃縮された回収ガスを前記混合ガスに混合循環させる経路とを備えていることを特徴としている。
【００１１】
加えて、本発明の六フッ化硫黄の精製装置における第３の構成は、窒素中に六フッ化硫黄を含む混合ガス中の六フッ化硫黄を吸着分離操作により精製するための装置であって、混合ガス中の窒素に比較して六フッ化硫黄を選択的に吸着する吸着剤を充填した吸着筒を有する第１の吸着分離手段と、前記混合ガス中の六フッ化硫黄に比較して窒素を選択的に吸着する５Ａ型ゼオライトを充填した吸着筒を有する第２の吸着分離手段と、前記混合ガスを前記第１の吸着分離手段の吸着筒及び前記第２の吸着分離手段の吸着筒にそれぞれ導入する経路と、前記第１の吸着分離手段の吸着工程時に吸着筒から導出される窒素を排出する経路と、該第１の吸着分離手段の再生工程時に吸着筒から導出される六フッ化硫黄が濃縮された回収ガスを前記混合ガスに混合循環させる経路と、前記第２の吸着分離手段の吸着工程時に吸着筒から導出される六フッ化硫黄を採取する経路と、該第２の吸着分離手段の再生工程時に吸着筒から導出される窒素が濃縮された回収ガスを前記混合ガスに混合循環させる経路とを備えていることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の六フッ化硫黄の精製装置の第１形態例を示す系統図である。この精製装置は、窒素中に六フッ化硫黄を含む混合ガスから六フッ化硫黄を高純度に精製した状態で分離回収するためのものであって、窒素に比較して六フッ化硫黄を選択的に吸着する活性炭を充填した一対の第１吸着筒１１ａ、１１ｂを有する第１吸着分離手段１０と、六フッ化硫黄に比較して窒素を選択的に吸着する５Ａ型ゼオライトを充填した一対の第２吸着筒２１ａ、２１ｂを有する第２吸着分離手段２０とを備えており、第１吸着分離手段１０及び第２吸着分離手段２０を圧力変動吸着分離プロセスにより運転することによって窒素と六フッ化硫黄とを分離し、六フッ化硫黄を精製して採取するように形成されている。
【００１３】
第１吸着分離手段１０は、前記混合ガスを第１圧縮機１２を介して前記第１吸着筒１１ａ、１１ｂに導入する第１入口経路１３と、吸着工程時の第１吸着筒から導出される窒素を排出する第１出口経路１４と、再生工程時に吸着筒から導出される六フッ化硫黄が濃縮されたガス（以下、第１回収ガスという）を吸着塔入口側から導出する第１回収経路１５と、前記第１入口経路１３における各吸着筒入口側にそれぞれ設けられた第１入口弁１３ａ、１３ｂと、前記第１出口経路１４における各吸着筒出口側にそれぞれ設けられた第１出口弁１４ａ、１４ｂと、前記第１回収経路１５における各吸着筒入口側にそれぞれ設けられた第１回収弁１５ａ、１５ｂと、両第１吸着筒出口側同士を第１均圧弁１６ａ、１６ｂを介して接続する第１均圧経路１６とを備えている。
【００１４】
第２吸着分離手段２０は、第１吸着分離手段１０から第１回収経路１５に導出された第１回収ガスを第２圧縮機２２を介して前記第２吸着筒２１ａ、２１ｂに導入する第２入口経路２３と、吸着工程時の第２吸着筒から導出される六フッ化硫黄を採取するための第２出口経路２４と、再生工程時の第２吸着筒から導出される窒素が濃縮されたガス（以下、第２回収ガスという）を吸着塔入口側から導出する第２回収経路２５と、前記第２入口経路２３における各吸着筒入口側にそれぞれ設けられた第２入口弁２３ａ、２３ｂと、前記第２出口経路２４における各吸着筒出口側にそれぞれ設けられた第２出口弁２４ａ、２４ｂと、前記第２回収経路２５における各吸着筒入口側にそれぞれ設けられた第２回収弁２５ａ、２５ｂと、両第２吸着筒出口側同士を第２均圧弁２６ａ、２６ｂを介して接続する第２均圧経路２６とを備えている。
【００１５】
前記第２回収経路２５は、前記混合ガスを第１吸着筒１１ａ、１１ｂに導入するための前記第１入口経路１３に接続しており、第２回収経路２５に回収された第２回収ガスは、第１入口経路１３で混合ガスに循環混合した後、該第１入口経路１３から再び第１吸着分離手段１０に導入される。
【００１６】
また、前記第１入口経路１３と第２回収経路２５との接続部、第１回収経路１５と第２入口経路２３との接続部には、各ガスにおける圧力及び組成の平均化を図るための第１、第２バッファタンク３１，３２がそれぞれ設けられており、製品となる六フッ化硫黄を採取する第２出口経路２４には、製品六フッ化硫黄を一時貯留するための製品貯槽３３が設けられている。
【００１７】
次に、窒素中に六フッ化硫黄を添加した混合ガスから六フッ化硫黄を分離精製する手順を説明する。なお、各吸着分離手段において、吸着筒１１ａ、２１ａが吸着工程を行っており、吸着筒１１ｂ、２１ｂが再生工程を行っている段階を例に挙げて説明する。
【００１８】
まず、原料となる混合ガス（ＭＧ）は、原料ガス導入経路３４から第１入口経路１３に導入され、第１バッファタンク３１で前記第２回収ガスと混合した後、第１入口経路１３の第１圧縮機１２で第１吸着分離手段１０の吸着運転圧力に昇圧され、第１入口弁１３ａを通って第１吸着筒１１ａに流入する。混合ガス中の六フッ化硫黄は、窒素に比較して六フッ化硫黄を選択的に吸着する活性炭に吸着されて筒内に捕捉され、活性炭に吸着し難い窒素（Ｎ２）が第１吸着筒１１ａを通過し、第１出口弁１４ａを通って第１出口経路１４から排出される。
【００１９】
一方、再生工程を行っている他方の第１吸着筒１１ｂでは、第１入口弁１３ｂ及び第１出口弁１４ｂが閉じられるとともに、第１回収弁１５ｂが開かれ、これによって筒内の圧力が低下し、活性炭に吸着していた六フッ化硫黄が活性炭から脱着する。この六フッ化硫黄は、筒内に残る窒素と共に第１回収弁１５ｂを通って第１回収経路１５に回収される。このとき、再生工程の初期では比較的圧力の高い第１回収ガスが第１回収経路１５に流出し、後期には比較的圧力が低い第１回収ガスが第１回収経路１５に流出する。また、第１回収ガス中の六フッ化硫黄濃度は、初期には活性炭に未吸着の窒素が筒内から流出するために比較的低濃度であり、後期には脱着ガスの割合が多くなるので比較的高濃度となる。
【００２０】
第１吸着筒１１ｂ内が所定圧力に低下した後、通常のＰＳＡプロセスと同様に、第１出口弁１４ｂを開いて第１吸着筒１１ｂ内に第１出口経路１４から窒素を逆流させ、筒内に残留する六フッ化硫黄を第１回収経路１５に略完全に押し流すパージ操作や、第１均圧弁１６ａ、１６ｂを開いて第１均圧経路１６から第１吸着筒１１ａの出口ガス（窒素）を第１吸着筒１１ｂ内に逆流させる均圧操作等、その他の操作を行うことにより、六フッ化硫黄の回収効率をより向上させることができる。
【００２１】
第１吸着筒１１ａ、１１ｂの工程の切り替えは、第１吸着筒１１ａに充填した活性炭の六フッ化硫黄に対する吸着能力が限界に達し、第１吸着筒１１ａの出口端から六フッ化硫黄が流出し始める前に行い、各弁の開閉を所定の順序で切り替えて第１吸着筒１１ａを再生工程に、第１吸着筒１１ｂを吸着工程とする。以下、同様にして両第１吸着筒を吸着工程と再生工程とに順次切り替えることにより、六フッ化硫黄を濃縮した第１回収ガスを第１回収経路１５から得ることができる。
【００２２】
第１回収経路１５に回収された第１回収ガスは、第２バッファタンク３２で圧力及び組成が平均化された状態で、第２入口経路２３を通って第２圧縮機２２で第２吸着分離手段２０の吸着運転圧力に昇圧された後、第２入口弁２３ａを通って第２吸着筒２１ａに流入する。第１回収ガス中の窒素ガスは、六フッ化硫黄に比較して窒素を選択的に吸着する５Ａ型ゼオライトに吸着されて筒内に捕捉され、５Ａ型ゼオライトに吸着し難い六フッ化硫黄が第２吸着筒２１ａを通過し、第２出口弁２４ａを通って第２出口経路２４に流出し、原料混合ガスから分離精製された製品六フッ化硫黄（ＳＦ６）として採取される。製品貯槽３３に貯留された製品六フッ化硫黄は、必要に応じて液化設備に送られて液化される。
【００２３】
また、再生工程を行っている他方の第２吸着筒２１ｂでは、第２入口弁２３ｂ及び第２出口弁２４ｂが閉じられるとともに、第２回収弁２５ｂが開かれ、これによって筒内の圧力が低下し、５Ａ型ゼオライトに吸着していた窒素が脱着する。この窒素は、筒内に残る六フッ化硫黄と共に第２回収弁２５ｂを通って第２回収経路２５に回収され、第１バッファタンク３１に循環する。このとき、再生工程の初期では比較的圧力の高い第２回収ガスが第２回収経路２５に流出し、後期には比較的圧力が低い第２回収ガスが第２回収経路２５に流出する。また、第２回収ガス中の六フッ化硫黄濃度は、初期には５Ａ型ゼオライトに未吸着の六フッ化硫黄が筒内から流出するために比較的高濃度であり、後期には脱着ガスである窒素の割合が多くなるので比較的低濃度となる。
【００２４】
第２回収経路２５に回収された第２回収ガス中には、再生工程の初期に未吸着の六フッ化硫黄が筒内から回収されるため、窒素を主体としながらも六フッ化硫黄が未だ残留している。したがって、この第２回収ガスを前記第１バッファタンク３１を介して第１吸着分離手段１０に循環させ、再び前述の分離処理を繰り返し行うことにより、六フッ化硫黄の回収率を大幅に向上させることができる。
【００２５】
第２吸着筒２１ｂ内が所定圧力に低下した後、通常のＰＳＡプロセスと同様に、第２出口弁２４ｂを開いて第２吸着筒２１ｂ内に第２出口経路２４から六フッ化硫黄を逆流させ、筒内に残留する窒素を第２回収経路２５に略完全に押し流すパージ操作や、第２均圧弁２６ａ、２６ｂを開いて第２均圧経路２６から第２吸着筒２１ａの出口ガス（六フッ化硫黄）を第２吸着筒２１ｂ内に逆流させる均圧操作等、その他の操作を行うことにより、六フッ化硫黄の回収効率や精製効率をより向上させることができる。
【００２６】
この第２吸着筒２１ａ、２１ｂの工程の切り替えも、第２吸着筒２１ａに充填した５Ａ型ゼオライトの窒素に対する吸着能力が限界に達し、第２吸着筒２１ａの出口端から窒素が流出し始める前に行い、各弁の開閉を所定の順序で切り替えて第２吸着筒２１ａを再生工程に、第１吸着筒２１ｂを吸着工程とする。以下、同様にして両第１吸着筒を吸着工程と再生工程とに順次切り替えることにより、両吸着筒の第２出口経路２４から高純度に精製された六フッ化硫黄を製品として採取することができる。
【００２７】
このように、各吸着分離手段１０，２０において、未吸着の成分が必ず混入する吸着側成分を排出したり、採取したりすることなく、各吸着剤に吸着し難い成分を排出あるいは採取するようにしたことにより、分離精製対象となる六フッ化硫黄が窒素と共に排出されたり、製品として採取する六フッ化硫黄中に窒素が混入したりすることがほとんど無くなり、製品として高純度の六フッ化硫黄を効率よく得ることができる。
【００２８】
図２は本発明の精製装置の第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形態例で示した精製装置における構成要素と同一の構成要素には、それぞれ同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２９】
本形態例に示す六フッ化硫黄の精製装置は、前記第１形態例と同様に、吸着筒１１ａ、１１ｂ内に活性炭を充填した第１吸着分離手段１０と、吸着筒２１ａ、２１ｂ内に５Ａ型ゼオライトを充填した第２吸着分離手段２０とを組合わせたものであって、原料ガス導入経路３４を、第２吸着分離手段２０の第２入口経路２３に設けられた第２バッファタンク３２に接続している。
【００３０】
原料ガス導入経路３４から導入された原料混合ガス（ＭＧ）は、第１吸着分離手段１０の第１回収経路１５に回収された六フッ化硫黄が濃縮された状態の第１回収ガスと混合した後、第２吸着分離手段２０の第１第２圧縮機２２で昇圧されて吸着工程にある第２吸着筒２１ａ、２１ｂのいずれかに導入され、前記同様にして混合ガス中の窒素が５Ａ型ゼオライトに吸着することにより、第２出口経路２４から分離精製された製品六フッ化硫黄（ＳＦ６）が得られる。
【００３１】
第２吸着分離手段２０の第２回収経路２５に回収された第２回収ガスは、第１バッファタンク３１を経て第１吸着分離手段１０に導入され、第１吸着筒１１ａ、１１ｂに充填されている活性炭に混合ガス中の六フッ化硫黄が吸着することにより、第１出口経路１４から窒素（Ｎ２）が排出される。再生工程中にある第１吸着筒１１ａ、１１ｂから第１回収経路１５に回収された第１回収ガスは、第２バッファタンク３２に循環して原料混合ガスと混合し、再び第２吸着分離手段２０での分離処理が繰り返される。
【００３２】
このように、原料となる混合ガスを先に第２吸着分離手段２０で処理することもできる。原料混合ガスを、第１形態例に示すように第１吸着分離手段１０に先に導入するか、第２形態例に示すように第２吸着分離手段２０に先に導入するかは、原料混合ガス中の六フッ化硫黄の濃度等の条件に応じて適宜選択することができる。
【００３３】
図３は本発明の精製装置の第３形態例を示す系統図である。本形態例に示す六フッ化硫黄の精製装置は、原料の混合ガスと、第１吸着分離手段１０からの第１回収ガスと、第２吸着分離手段２０からの第２回収ガスとを混合した状態で、第１吸着分離手段１０及び第２吸着分離手段２０にそれぞれ導入するように形成している。
【００３４】
すなわち、原料混合ガス（ＭＧ）を導入する原料ガス導入経路３４と、第１回収ガスを回収する第１回収経路１５と、第２回収ガスを回収する第２回収経路２５とをバッファタンク３５に合流させるとともに、該バッファタンク３５内の混合ガスを、共通の圧縮機３６で昇圧した後、第１吸着分離手段１０と第２吸着分離手段２０とに分岐させている。
【００３５】
したがって、バッファタンク３５で合流混合したガスは、圧縮機３６で昇圧された後、その一部が第１吸着分離手段１０において吸着工程にある第１吸着筒１１ａ、１１ｂのいずれかに導入され、残部が第２吸着分離手段２０において吸着工程にある第２吸着筒２１ａ、２１ｂのいずれかに導入される。各吸着分離手段１０，２０に導入された混合ガスは、前記同様に、第１吸着分離手段１０では活性炭による吸着分離処理によって窒素（Ｎ２）が第１出口経路１４から排出され、第２吸着分離手段２０では５Ａ型ゼオライトによる吸着分離処理によって分離精製された六フッ化硫黄（ＳＦ６）が第２出口経路２４から製品として得られる。
【００３６】
第１吸着分離手段１０から第１回収経路１５に回収された第１回収ガス及び第２吸着分離手段２０から第２回収経路２５に回収された第２回収ガスは、前記バッファタンク３５に循環して原料混合ガスと混合し、再び分離処理が行われる。このように、第１回収ガス及び第２回収ガスをバッファタンク３５に循環させて原料混合ガスと混合させることにより、バッファタンクや圧縮機の設置数を削減することができ、装置コストの低減や保守等の管理コストの低減が図れる。
【００３７】
【実施例】
図３に示す構成の精製装置を使用して窒素中に六フッ化硫黄を添加した混合ガスから六フッ化硫黄を分離精製する実験を行った。第１吸着分離手段１０は、内径７５ｍｍ、長さ６００ｍｍの吸着筒に活性炭を１ｋｇ充填し、半サイクル時間は３００秒、吸着工程圧力は７００ｋＰａ、再生工程圧力は１０２ｋＰａとした。また、第２吸着分離手段２０は、内径５０ｍｍ、長さ７００ｍｍの吸着筒に５Ａ型ゼオライトを０．７４ｋｇ充填し、半サイクル時間は３００秒、吸着工程圧力は４６５ｋＰａ、再生工程圧力は１０２ｋＰａとした。
【００３８】
この精製装置に、窒素中に六フッ化硫黄を１５．７％含む混合ガスを原料ガスとして流量１．２ＮＬ／ｍｉｎ（流量［ＮＬ／ｍｉｎ］は０℃、大気圧の標準状態に換算した流量である。以下同じ。）で導入した。その結果、第１吸着分離手段１０の第１出口経路１４から濃度９９．９％の窒素が１．０ＮＬ／ｍｉｎで排出され、第２出口経路２４からは、濃度９９．９９８％の六フッ化硫黄を０．２ＮＬ／ｍｉｎで採取できた。このとき、圧縮機３６の処理流量は１０．４ＮＬ／ｍｉｎであった。また、六フッ化硫黄の回収率は９９．５％であった。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、窒素中に六フッ化硫黄を含む混合ガス中の六フッ化硫黄を、高純度、高回収率で採取することができる。
【図面の簡単な説明】
【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。
【図２】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。
【図３】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。
【符号の説明】
１０…第１吸着分離手段、１１ａ、１１ｂ…第１吸着筒、１２…第１圧縮機、１３…第１入口経路、１３ａ、１３ｂ…第１入口弁、１４…第１出口経路、１４ａ、１４ｂ…第１出口弁、１５…第１回収経路、１５ａ、１５ｂ…第１回収弁、１６…第１均圧経路、１６ａ、１６ｂ…第１均圧弁、２０…第２吸着分離手段、２１ａ、２１ｂ…第２吸着筒、２２…第２圧縮機、２３…第２入口経路、２３ａ、２３ｂ…第２入口弁、２４…第２出口経路、２４ａ、２４ｂ…第２出口弁、２５…第２回収経路、２５ａ、２５ｂ…第２回収弁、２６…第２均圧経路、２６ａ、２６ｂ…第２均圧弁、３１…第１バッファタンク、３２…第２バッファタンク、３３…製品貯槽、３４…原料ガス導入経路、３５…バッファタンク、３６…圧縮機
Claims (7)
- 窒素中に六フッ化硫黄を含む混合ガス中の前記六フッ化硫黄を吸着分離操作により精製する方法において、窒素に比較して六フッ化硫黄を選択的に吸着する活性炭を使用し、混合ガス中の六フッ化硫黄を活性炭に吸着させて活性炭に吸着しない窒素を排出するとともに、六フッ化硫黄を濃縮したガスを回収する第１の吸着操作と、六フッ化硫黄に比較して窒素を選択的に吸着する５Ａ型ゼオライトを使用し、混合ガス中の窒素を５Ａ型ゼオライトに吸着させて５Ａ型ゼオライトに吸着しない六フッ化硫黄を採取するとともに、窒素を濃縮したガスを回収する第２の吸着操作とを組み合わせて行うことを特徴とする六フッ化硫黄の精製方法。
- 前記第１の吸着操作で六フッ化硫黄を濃縮した回収ガスに対して前記第２の吸着操作を行うとともに、該第２の吸着操作で窒素を濃縮した回収ガスを前記第１の吸着操作に導入する前記混合ガスに循環混合することを特徴とする請求項１記載の六フッ化硫黄の精製方法。
- 前記第２の吸着操作で窒素を濃縮した回収ガスに対して前記第１の吸着操作を行うとともに、該第１の吸着操作で六フッ化硫黄を濃縮した回収ガスを前記第２の吸着操作に導入する前記混合ガスに循環混合することを特徴とする請求項１記載の六フッ化硫黄の精製方法。
- 前記第１の吸着操作で六フッ化硫黄を濃縮した回収ガス及び前記第２の吸着操作で窒素を濃縮した回収ガスと前記混合ガスとを混合し、前記第１の吸着操作及び前記第２の吸着操作を繰り返し行うことを特徴とする請求項１記載の六フッ化硫黄の精製方法。
- 窒素中に六フッ化硫黄を含む混合ガス中の六フッ化硫黄を吸着分離操作により精製するための装置であって、混合ガス中の窒素に比較して六フッ化硫黄を選択的に吸着する活性炭を充填した吸着筒を有する第１の吸着分離手段と、前記混合ガス中の六フッ化硫黄に比較して窒素を選択的に吸着する５Ａ型ゼオライトを充填した吸着筒を有する第２の吸着分離手段と、前記混合ガスを前記第１の吸着分離手段の吸着筒に導入する経路と、該第１の吸着分離手段の吸着工程時に吸着筒から導出される窒素を排出する経路と、該第１の吸着分離手段の再生工程時に吸着筒から導出される六フッ化硫黄が濃縮された回収ガスを前記第２の吸着分離手段の吸着筒に導入する経路と、該第２の吸着分離手段の吸着工程時に吸着筒から導出される六フッ化硫黄を採取する経路と、該第２の吸着分離手段の再生工程時に吸着筒から導出される窒素が濃縮された回収ガスを前記混合ガスに混合循環させる経路とを備えていることを特徴とする六フッ化硫黄の精製装置。
- 窒素中に六フッ化硫黄を含む混合ガス中の六フッ化硫黄を吸着分離操作により精製するための装置であって、混合ガス中の窒素に比較して六フッ化硫黄を選択的に吸着する活性炭を充填した吸着筒を有する第１の吸着分離手段と、前記混合ガス中の六フッ化硫黄に比較して窒素を選択的に吸着する５Ａ型ゼオライトを充填した吸着筒を有する第２の吸着分離手段と、前記混合ガスを前記第２の吸着分離手段の吸着筒に導入する経路と、該第２の吸着分離手段の吸着工程時に吸着筒から導出される六フッ化硫黄を採取する経路と、該第２の吸着分離手段の再生工程時に吸着筒から導出される窒素が濃縮された回収ガスを前記第１の吸着分離手段の吸着筒に導入する経路と、該第１の吸着分離手段の吸着工程時に吸着筒から導出される窒素を排出する経路と、該第１の吸着分離手段の再生工程時に吸着筒から導出される六フッ化硫黄が濃縮された回収ガスを前記混合ガスに混合循環させる経路とを備えていることを特徴とする六フッ化硫黄の精製装置。
- 窒素中に六フッ化硫黄を含む混合ガス中の六フッ化硫黄を吸着分離操作により精製するための装置であって、混合ガス中の窒素に比較して六フッ化硫黄を選択的に吸着する吸着剤を充填した吸着筒を有する第１の吸着分離手段と、前記混合ガス中の六フッ化硫黄に比較して窒素を選択的に吸着する５Ａ型ゼオライトを充填した吸着筒を有する第２の吸着分離手段と、前記混合ガスを前記第１の吸着分離手段の吸着筒及び前記第２の吸着分離手段の吸着筒にそれぞれ導入する経路と、前記第１の吸着分離手段の吸着工程時に吸着筒から導出される窒素を排出する経路と、該第１の吸着分離手段の再生工程時に吸着筒から導出される六フッ化硫黄が濃縮された回収ガスを前記混合ガスに混合循環させる経路と、前記第２の吸着分離手段の吸着工程時に吸着筒から導出される六フッ化硫黄を採取する経路と、該第２の吸着分離手段の再生工程時に吸着筒から導出される窒素が濃縮された回収ガスを前記混合ガスに混合循環させる経路とを備えていることを特徴とする六フッ化硫黄の精製装置。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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2003
- 2003-03-19 JP JP2003075999A patent/JP2004284834A/ja active Pending
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