JP2638897B2 - Arガスの回収方法 - Google Patents

Arガスの回収方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、Ar使用設備、例えばAr−O2吹錬炉やRH真空
脱ガス処理設備等におけるAr含有排ガスからArガスを回
収する方法に関する。
〔従来技術とその問題点〕
最近、製鋼工程中の製錬過程でArガスを使用すること
が盛んに行なわれてる。例えば、Ar−O2吹錬法は、O2
共にArを溶鋼中へ吹込むことにより、高価なCrを酸化す
ることなく脱炭を可能とするものであり、かつ良好な品
質が得られるので、高Cr鋼の新しい溶鋼法として注目を
浴び製錬に採用されている。
同じく製鋼工程中の製錬過程で脱ガスを目的に行なわ
れて溶鋼脱ガス法は、溶鋼を真空にさらすことにより溶
鋼中の不純物として有害なHN,Oガスを減少される処理を
行なう際、溶鋼中に還流ガスおよび羽口冷却ガスとして
不活性ガスを流しているが、特に低N鋼の溶製時には不
活性ガスとしてArが用いられる。
また、前記Cr含有鋼に限らず普通の精錬においても、
脱炭効率を向上させる目的で、Arで溶鋼を撹拌しながら
酸素精錬する方法が採用されるようになってきた。ま
た、その使用量も増加する傾向にある。
このような用途に使用されるArガスは、工業的には空
気深冷分離装置から得られるAr含有ガスをAr濃縮装置で
さらに濃縮して製造しているが、該Arガスは空気中に0.
93%程度しか含まれていないため、今後前記需要に見合
う供給の不足も予想される。また、非常に高価でもあ
る。
そこで、このAr使用量を低減するため、使用済み含有
排ガスからArを分離回収して再利用する方法が試みられ
ている。
例えば、Ar使用設備の排ガス系においては空気が侵入
し易く、希釈されてAr回収率が低下する為、空気侵入を
抑えるべくシールガスを用いる方法がある。このシール
ガスには、通常安価なN2ガスが用いられている。
その為、排ガス中にはN2が存在する場合が多い。しか
し、排ガス中のN2とArの分離は難しく、高価な圧力変動
吸着装置等が必要となる。
そこで排ガス中のN2濃度を下げる為に、RH真空脱ガス
設備のシール用ガスとしてCO2ガスを用いる方法(特開
昭61−9513)や、Ar−O2吹錬炉や排ガス系をブランケッ
ト用ガス(Ar,CO2ガス等)のジャケットによって外部空
気から遮閉する方法(特開昭50−98404)等が提案され
ている。しかし、これらの方法は排ガス系の設備改造が
必要となり、また、シールガスとしてN2ガスより高価な
ガスを使用すること等の欠点がある。
本発明は、前記の如き欠点を解消するためになされた
もので、Ar含有排ガスを分離回収するに際し、該排ガス
中の、特にN2を除去する為の高価な圧力変動吸着装置を
必要とせずにまた、排ガス中のN2濃度を下げるための設
備改造も必要とせずに、高純度のArを分離回収する方法
を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に係るArの回収方法は、Arを使用する設備から
排出されるAr含有排ガスからArを回収する方法におい
て、該排ガス中のCO、CO2、H2を除去して、N2、O2、Ar
含有濃縮ガスとした後、該濃縮ガスを原料空気に混入し
て熱交換器で純N2、純O2と熱交換させて低温とした後空
気深冷分離装置に導入してArガスを回収するようにした
ことを特徴とするものである。
以下、本発明方法を図面に基づいて具体的に説明す
る。
第1図は本発明方法の一実施の態様を示す系統図であ
る。図において、(1)はAr−O2吹錬炉やRH真空脱ガス
設備等のAr使用設備であり該設備(1)より発生するAr
含有排ガスは、誘引送風機(2)により吸引され、除塵
器(3)に送入されてダストが除かれたのち、排ガスホ
ルダー(4)に貯められる。その後、排ガスは送風機
(5)によってCO,CO2除去装置(6)及びH2除去装置
(7)に除去されてCO,CO2及びH2が除去される。CO,CO2
除去装置(6)はCO,CO2に対し選択的に吸着する吸着式
のものを使用する。
又、H2除去装置(7)は排ガス中の酸素と燃焼反応さ
せて除去する酸化除去装置を使用する。このようにして
CO,CO2,H2の除去されたN2,O2,Ar含有濃縮ガスは、後述
する空気深冷分離装置(8)に導入される。
ところで、前記CO,CO2除去装置(6)及びH2除去装置
(7)によりAr含有排ガス中のCOCO2,H2を除去して得ら
れるAr濃縮ガス中には除去されずに残存したN2及びO2
混存している。本発明では、この分離除去されないN2
びO2を空気深冷分離装置(8)に導入して分離除去する
ことによって高純度Arを回収するものである。
ここで、CO及びH2は、空気深冷分離の際に製品純N2
に残存してしまうのでCOは1ppm以下、H2は1ppm以下とな
る様に、前処理除去するのが好ましい。又、CO2は空気
中に存在する0.03%程度の微量であれば後述する空気深
冷分離装置(8)内の熱交換器(11)で冷却固化分離さ
れるが、空気中の量に比べ多量の場合には該熱交換器
(11)での固化量が増加し詰まってしまうので、0.5%
以下となるように前処理除去するのが好ましい。しかる
後に空気深冷分離装置(8)に導入する。
次に、空気深冷分離法による空気分離装置について説
明する。
(8)は空気深冷分離法による空気分離装置を示し、
この空気深冷分離法における純Arの製造は下記に示す
(A)〜(I)の工程部分からなる。
(A)空気を吸入し、バグフィルター(9)により空気
中の風塵等を除去する。
(B)原料空気を原料空気圧縮機(10)により、5kg/cm
2に圧縮する。又、必要により原料空気を水洗塔(図示
せず)において水洗及び冷却する (C)熱交換器(11)で原料空気と純N2、純O2を熱交換
させ、原料空気を低温とすることでCO2等を固体として
分離する。
(D)圧縮した原料空気の一部を膨張タービン(12)に
より膨張させ、寒冷源とする。
(E)空気分離塔(13)の下塔下部より原料空気を入
れ、沸点(液化点)の差を利用して、O2、N2、Arに分離
する。一方、原料空気に含まれる炭化水素は炭化水素吸
着器(図示せず)によって、又液体O2中に含まれるCmHn
は、CmHn吸着器(図示せず)によって吸着される。
(F)製品N2は、空気分離塔(13)の上塔上部より引抜
かれ、製品O2は、上塔下部から引き抜かれる。又、上塔
中部からは、フィードガスとして、Arの純度が12%程度
で、N2をほとんど含まないガスを引抜く。
(G)フィードガスを粗Ar塔(14)で、前記空気分離塔
(13)同様の原理で分離し、96%程度の粗Arを分離す
る。
(H)粗Ar中のO2を常温Ar精製装置(15)でH2と反応さ
せて水とし、脱湿器(16)で脱湿してO2分を除去する。
(I)高純Ar塔(17)で、N2及び過剰に加えたH2を分離
して精製Arを採取する。
以上、(A)〜(I)の工程によって空気から高純度
Arを連続的に取出すことが出来る。
〔発明の実施例〕
Ar−O2吹錬炉により第1表に示す操業条件で精錬し、
その時排気された第2表に示すAr含有排ガスを、排ガス
ホルダーに貯えた後、CO,CO2除去装置及びH2除去装置に
供給してCO,CO2及びH2を除去した結果、第3表に示す組
成のN2,O2,Ar含有濃縮ガスが得られた。
次にこのN2,O2,Ar含有濃縮ガス20,000Nm3/Hを原料空
気70,000Nm3/Hに混合して空気深冷分離装置に導入した
結果、1,000Nm3/Hの99.999%の高純度Arが安定して得ら
れた。尚、該Ar含有排ガスを混合せずに原料空気90,000
Nm3/Hを深冷分離した時の純Ar発生量は550Nm3/Hであっ
たので、450Nm3/Hの純Arが増量回収された。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明方法によればAr含有排ガ
ス中の分離困難なN2については、既設の空気深冷分離装
置を利用することにより高価な圧力変動吸着装置を使用
せずに分離回収出来、また、排ガス中のN2濃度を下げる
為の設備改造も不要となることにより、回収効率の高い
しかも高純度のArガスを低コストで分離回収することが
出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法の一実施例を示す概略説明図であ
る。 1……Ar使用設備、2……誘引送風機 3……除塵機、4……排ガスホルダー 5……送風機、6……CO、CO2除去装置 7……H2除去装置、8……空気深冷分離装置 9……フィルター、10……原料空気圧縮機 11……熱交換器、12……膨張タービン 13……空気分離塔、14……粗Ar塔 15……常温Ar精製装置、16……脱湿器 17……高純Ar塔

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Arを使用する設備から排出されるAr含有排
    ガスからArを回収する方法において、該排ガス中のCO、
    CO2、H2を除去してN2、O2、Ar含有濃縮ガスとした後、
    該濃縮ガスを原料空気に混入して熱交換器で純N2、純O2
    と熱交換させて低温とした後空気深冷分離装置に導入
    し、Arガスを回収するようにしたことを特徴とするArガ
    スの回収方法。
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