JP3026103B2 - アルゴンの回収方法 - Google Patents
アルゴンの回収方法Info
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- JP3026103B2 JP3026103B2 JP02297940A JP29794090A JP3026103B2 JP 3026103 B2 JP3026103 B2 JP 3026103B2 JP 02297940 A JP02297940 A JP 02297940A JP 29794090 A JP29794090 A JP 29794090A JP 3026103 B2 JP3026103 B2 JP 3026103B2
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- Japan
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- oxygen
- argon
- adsorption
- zeolite
- exhaust gas
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Aeration Devices For Treatment Of Activated Polluted Sludge (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アルゴンの回収方法に関し、特に水処理設
備の酸素曝気工程から排出される排ガス中に含まれるア
ルゴンを分離回収する方法に関する。
備の酸素曝気工程から排出される排ガス中に含まれるア
ルゴンを分離回収する方法に関する。
従来から、下水処理等において、廃水中に酸素を吹き
込んで、廃水中の汚染物質である有機物を、好気性微生
物により分解して除去することが行われている。このい
わゆる酸素曝気において、水中に吹き込む酸素として
は、深冷分離により得た酸素ガスあるいは液体酸素を気
化して用いることもできるが、コスト的な面から、現在
は合成ゼオライトを吸着剤として用いたPSA（Pressure
Swing Adsorption:圧力変動式吸着分離方法）で空気を
処理して得た酸素富化ガスが一般に使用されている。
込んで、廃水中の汚染物質である有機物を、好気性微生
物により分解して除去することが行われている。このい
わゆる酸素曝気において、水中に吹き込む酸素として
は、深冷分離により得た酸素ガスあるいは液体酸素を気
化して用いることもできるが、コスト的な面から、現在
は合成ゼオライトを吸着剤として用いたPSA（Pressure
Swing Adsorption:圧力変動式吸着分離方法）で空気を
処理して得た酸素富化ガスが一般に使用されている。
ところで、このような合成ゼオライトを吸着剤として
用いたPSAで得られた酸素富化ガスには、合成ゼオライ
トに対する吸着特性が酸素に類似したアルゴンが濃縮さ
れている。例えば、原料空気を処理して酸素濃度90％の
酸素富化ガスを得る場合、空気中のアルゴンも酸素と略
同様に濃縮されるため、上記酸素富化ガス中のアルゴン
濃度は空気中のアルゴン濃度の約４倍の４％程度とな
る。さらに、このような組成の酸素富化ガスを廃水中に
吹き込み酸素曝気を行うと、該酸素富化ガス中の酸素の
みが微生物により消費されるため、酸素曝気槽から放出
される排ガス中にはアルゴンが濃縮されることになる。
特に近年の酸素曝気槽では酸素の使用効率が約90％にも
達しているため、上記排ガス中のアルゴン濃度は、空気
中のアルゴン濃度に比べて10倍以上になっている。
用いたPSAで得られた酸素富化ガスには、合成ゼオライ
トに対する吸着特性が酸素に類似したアルゴンが濃縮さ
れている。例えば、原料空気を処理して酸素濃度90％の
酸素富化ガスを得る場合、空気中のアルゴンも酸素と略
同様に濃縮されるため、上記酸素富化ガス中のアルゴン
濃度は空気中のアルゴン濃度の約４倍の４％程度とな
る。さらに、このような組成の酸素富化ガスを廃水中に
吹き込み酸素曝気を行うと、該酸素富化ガス中の酸素の
みが微生物により消費されるため、酸素曝気槽から放出
される排ガス中にはアルゴンが濃縮されることになる。
特に近年の酸素曝気槽では酸素の使用効率が約90％にも
達しているため、上記排ガス中のアルゴン濃度は、空気
中のアルゴン濃度に比べて10倍以上になっている。
しかしながら、従来の水処理施設では、上記排ガス
は、脱臭処理等の後処理を行ってそのまま大気中に放出
されているのが実状であり、製鉄等のアルゴンを主成分
としたガスを使用する工程から排出される排ガス中のア
ルゴンを回収して再利用することが行われているのに対
し、上記廃水の酸素曝気工程から排出されるガス中のア
ルゴンは、アルゴン源として見逃されていた。
は、脱臭処理等の後処理を行ってそのまま大気中に放出
されているのが実状であり、製鉄等のアルゴンを主成分
としたガスを使用する工程から排出される排ガス中のア
ルゴンを回収して再利用することが行われているのに対
し、上記廃水の酸素曝気工程から排出されるガス中のア
ルゴンは、アルゴン源として見逃されていた。
そこで、本発明は、上記廃水の酸素曝気工程から排出
されるガス中に濃縮されるアルゴンに注目し、これを経
済的に回収することのできる方法を提供することを目的
としている。
されるガス中に濃縮されるアルゴンに注目し、これを経
済的に回収することのできる方法を提供することを目的
としている。
上記した目的を達成するために、本発明のアルゴンの
回収方法は、第１の構成として、吸着剤としてゼオライ
トを用いた第一の吸着分離手段により得られた酸素富化
ガスを使用する水処理設備の酸素曝気工程から排出され
る排ガスを、分子篩カーボンを吸着剤として用いた第二
の吸着分離手段に導入し、次いでゼオライトを吸着剤と
して用いた第三の吸着分離手段に導入して、前記排ガス
中に含まれる酸素，炭酸ガス，窒素等を除去することを
特徴としている。
回収方法は、第１の構成として、吸着剤としてゼオライ
トを用いた第一の吸着分離手段により得られた酸素富化
ガスを使用する水処理設備の酸素曝気工程から排出され
る排ガスを、分子篩カーボンを吸着剤として用いた第二
の吸着分離手段に導入し、次いでゼオライトを吸着剤と
して用いた第三の吸着分離手段に導入して、前記排ガス
中に含まれる酸素，炭酸ガス，窒素等を除去することを
特徴としている。
また、本発明の第２の構成は、上記排ガスを、ゼオラ
イトを吸着剤として用いた第二の吸着分離手段に導入
し、次いで分子篩カーボンを吸着剤として用いた第三の
吸着分離手段に導入して、前記排ガス中に含まれる酸
素，炭酸ガス，窒素等を除去することを特徴としてい
る。
イトを吸着剤として用いた第二の吸着分離手段に導入
し、次いで分子篩カーボンを吸着剤として用いた第三の
吸着分離手段に導入して、前記排ガス中に含まれる酸
素，炭酸ガス，窒素等を除去することを特徴としてい
る。
上記排ガス中に存在する酸素，炭酸ガス及び窒素は、
分子篩カーボンを吸着剤として用いた吸着分離手段及び
ゼオライトを吸着剤として用いた吸着分離手段のいずれ
かでアルゴンと分離される。従って、上記両吸着分離手
段を順次行うことにより、排ガス中のアルゴンを分離回
収することができる。
分子篩カーボンを吸着剤として用いた吸着分離手段及び
ゼオライトを吸着剤として用いた吸着分離手段のいずれ
かでアルゴンと分離される。従って、上記両吸着分離手
段を順次行うことにより、排ガス中のアルゴンを分離回
収することができる。
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて、さらに
詳細に説明する。
詳細に説明する。
まず、第１図は本発明の第１実施例を示すもので、上
述の第１の構成に対応する実施例を示している。
述の第１の構成に対応する実施例を示している。
まず、酸素曝気に必要な酸素を得るための原料空気
は、第１の吸着分離手段（以下酸素PSAという）１に導
入される。この酸素PSA1は、主たる吸着剤としてゼオラ
イトを用い、原料空気中の酸素と窒素とを分離し、酸素
曝気用として、例えば酸素濃度90％程度の酸素富化ガス
を製出するもので、周知のように、上記ゼオライトを主
とした吸着剤を複数の吸着塔にそれぞれ充填し、該複数
の吸着塔を、順次吸着工程、再生工程、再加圧工程に切
換えて上記酸素富化ガスを連続的に得るものである。
は、第１の吸着分離手段（以下酸素PSAという）１に導
入される。この酸素PSA1は、主たる吸着剤としてゼオラ
イトを用い、原料空気中の酸素と窒素とを分離し、酸素
曝気用として、例えば酸素濃度90％程度の酸素富化ガス
を製出するもので、周知のように、上記ゼオライトを主
とした吸着剤を複数の吸着塔にそれぞれ充填し、該複数
の吸着塔を、順次吸着工程、再生工程、再加圧工程に切
換えて上記酸素富化ガスを連続的に得るものである。
上記酸素PSA1で得られた酸素富化ガスは、下水処理施
設等の酸素曝気槽２に導入され、該酸素曝気槽２内で水
と接触し、有機物分解用の微生物に酸素を供給して、酸
素の大部分が消費される。この酸素曝気槽２は、処理水
量により各種容量の単数又は複数の槽で構成され、水中
に吹き込まれた酸素の利用効率を高めるため、及び排ガ
スを回収するために密閉式とされており、さらに槽中に
攪拌翼等を設けて、あるいは循環系統を設けて酸素を繰
り返し水と接触させることができるように形成されてい
る。このように酸素曝気槽２を形成することにより、酸
素の使用効率を90％程度まで上げることができる。
設等の酸素曝気槽２に導入され、該酸素曝気槽２内で水
と接触し、有機物分解用の微生物に酸素を供給して、酸
素の大部分が消費される。この酸素曝気槽２は、処理水
量により各種容量の単数又は複数の槽で構成され、水中
に吹き込まれた酸素の利用効率を高めるため、及び排ガ
スを回収するために密閉式とされており、さらに槽中に
攪拌翼等を設けて、あるいは循環系統を設けて酸素を繰
り返し水と接触させることができるように形成されてい
る。このように酸素曝気槽２を形成することにより、酸
素の使用効率を90％程度まで上げることができる。
上記酸素曝気槽２から排出される排ガスは、排ガス回
収系統を経て回収され、該排ガスの組成の変動や流量の
変動を均一化するため、バッファタンク３に一時貯留さ
れる。バッファタンク３内の排ガスは、所定流量が導出
され、必要に応じて圧縮機で昇圧され、第二の吸着分離
手段（以下カーボンPSAという）４に導入される。この
カーボンPSA4は、主たる吸着剤として分子篩カーボン、
従たる吸着剤としてアルミナゲル，シリカゲル等を用
い、排ガス中の酸素，炭酸ガス及び水分を分離除去する
ものであり、上記分子篩カーボンを主とした吸着剤を複
数の吸着塔にそれぞれ充填し、該複数の吸着塔を、順次
吸着工程、均圧工程、再生工程、均圧工程に切換えて上
記排ガス中の酸素，炭酸ガス及び水分を分離除去する。
従って、このカーボンPSA4における吸着塔には、上部に
上記分子篩カーボンを、下部、即ち入口側に乾燥剤、例
えばアルミナゲル，シリカゲル等を用いることにより、
排ガス中の水分も同時に除去することができるが、別に
冷却式除湿器を設けるならば、吸着塔には分子篩カーボ
ンのみを充填しても良い。
収系統を経て回収され、該排ガスの組成の変動や流量の
変動を均一化するため、バッファタンク３に一時貯留さ
れる。バッファタンク３内の排ガスは、所定流量が導出
され、必要に応じて圧縮機で昇圧され、第二の吸着分離
手段（以下カーボンPSAという）４に導入される。この
カーボンPSA4は、主たる吸着剤として分子篩カーボン、
従たる吸着剤としてアルミナゲル，シリカゲル等を用
い、排ガス中の酸素，炭酸ガス及び水分を分離除去する
ものであり、上記分子篩カーボンを主とした吸着剤を複
数の吸着塔にそれぞれ充填し、該複数の吸着塔を、順次
吸着工程、均圧工程、再生工程、均圧工程に切換えて上
記排ガス中の酸素，炭酸ガス及び水分を分離除去する。
従って、このカーボンPSA4における吸着塔には、上部に
上記分子篩カーボンを、下部、即ち入口側に乾燥剤、例
えばアルミナゲル，シリカゲル等を用いることにより、
排ガス中の水分も同時に除去することができるが、別に
冷却式除湿器を設けるならば、吸着塔には分子篩カーボ
ンのみを充填しても良い。
さらに、このカーボンPSA4における吸着塔の再生工程
で吸着塔から導出される廃ガス中には、上記分離後の酸
素及び炭酸ガスだけでなく、窒素及びアルゴンも含まれ
ており、通常、そのアルゴン濃度は未だ大気中のアルゴ
ン濃度よりかなり高い水準にある。従って、このカーボ
ンPSA4から導出される廃ガスをそのまま大気に放出する
こと無く、前記酸素PSA1に導入される原料空気に循環合
流させることにより、酸素曝気槽２から排出された排ガ
ス中のアルゴンを効率良く、無駄無く回収することが可
能となり、アルゴンの回収効率を向上させることができ
る。また、カーボンPSA4から導出される廃ガス中には、
該カーボンPSA4で分離した酸素も高濃度で含まれている
ため、廃ガスを原料空気に循環合流させることにより、
酸素も有効に利用することができる。
で吸着塔から導出される廃ガス中には、上記分離後の酸
素及び炭酸ガスだけでなく、窒素及びアルゴンも含まれ
ており、通常、そのアルゴン濃度は未だ大気中のアルゴ
ン濃度よりかなり高い水準にある。従って、このカーボ
ンPSA4から導出される廃ガスをそのまま大気に放出する
こと無く、前記酸素PSA1に導入される原料空気に循環合
流させることにより、酸素曝気槽２から排出された排ガ
ス中のアルゴンを効率良く、無駄無く回収することが可
能となり、アルゴンの回収効率を向上させることができ
る。また、カーボンPSA4から導出される廃ガス中には、
該カーボンPSA4で分離した酸素も高濃度で含まれている
ため、廃ガスを原料空気に循環合流させることにより、
酸素も有効に利用することができる。
上記カーボンPSA4で酸素及び炭酸ガスを分離した排ガ
スは、続いて第三の吸着分離手段（以下ゼオライトPSA
という）５に導入される。このゼオライトPSA5は、主た
る吸着剤としてゼオライトを用い、排ガス中の窒素を分
離除去するものであり、上記ゼオライトを主とした吸着
剤を複数の吸着塔にそれぞれ充填し、該複数の吸着塔
を、順次加圧吸着工程、再生工程、再加圧工程に切換え
て排ガス中の窒素を分離除去する。尚、前記加圧吸着工
程や再生工程時の圧力は、排ガスの組成，導出する回収
ガスの目標組成により適宜設定することができ、再生工
程においては、大気圧再生，真空ポンプを用いた真空再
生のいずれでも良く、さらに必要に応じて非吸着性のガ
スによるパージを行うこともできる。
スは、続いて第三の吸着分離手段（以下ゼオライトPSA
という）５に導入される。このゼオライトPSA5は、主た
る吸着剤としてゼオライトを用い、排ガス中の窒素を分
離除去するものであり、上記ゼオライトを主とした吸着
剤を複数の吸着塔にそれぞれ充填し、該複数の吸着塔
を、順次加圧吸着工程、再生工程、再加圧工程に切換え
て排ガス中の窒素を分離除去する。尚、前記加圧吸着工
程や再生工程時の圧力は、排ガスの組成，導出する回収
ガスの目標組成により適宜設定することができ、再生工
程においては、大気圧再生，真空ポンプを用いた真空再
生のいずれでも良く、さらに必要に応じて非吸着性のガ
スによるパージを行うこともできる。
このように、下水処理施設等の酸素曝気槽２から排出
される排ガスを、カーボンPSA4及びゼオライトPSA5に順
次導入することにより、高濃度にアルゴンを含む排ガス
中の酸素及び炭酸ガスがカーボンPSA4で、排ガス中の窒
素がゼオライトPSA5でそれぞれ除去され、ゼオライトPS
A5から、純度90％以上のアルゴンを回収することができ
る。回収するアルゴンの純度は、カーボンPSA4及びゼオ
ライトPSA5の操作条件により異なり、回収アルゴンの使
用目的により適宜な純度のアルゴンを回収することが可
能である。
される排ガスを、カーボンPSA4及びゼオライトPSA5に順
次導入することにより、高濃度にアルゴンを含む排ガス
中の酸素及び炭酸ガスがカーボンPSA4で、排ガス中の窒
素がゼオライトPSA5でそれぞれ除去され、ゼオライトPS
A5から、純度90％以上のアルゴンを回収することができ
る。回収するアルゴンの純度は、カーボンPSA4及びゼオ
ライトPSA5の操作条件により異なり、回収アルゴンの使
用目的により適宜な純度のアルゴンを回収することが可
能である。
また、排ガスを上記カーボンPSA4及びゼオライトPSA5
の両吸着分離手段で処理することにより、排ガス中の悪
臭成分もそれぞれの吸着剤に吸着されるので、該悪臭成
分の処理も容易になる。
の両吸着分離手段で処理することにより、排ガス中の悪
臭成分もそれぞれの吸着剤に吸着されるので、該悪臭成
分の処理も容易になる。
ここで、上記実施例の工程におけるアルゴンの回収操
作の一例を説明する。まず原料空気9000Nm3/hは、酸素P
SA1に導入されて吸着分離処理され、空気中の窒素を分
離して酸素90％，アルゴン４％，窒素その他６％の酸素
富化ガス1200Nm3/hとなる。この酸素富化ガスは、酸素
曝気槽２に導入され、酸素曝気処理により酸素が消費さ
れ、酸素50％，アルゴン15％，窒素27％，炭酸ガス８％
の排ガス100Nm3/hが排出される。この排ガスは、前記バ
ッファタンク３に一時貯留された後、圧縮機によりカー
ボンPSA4の操作圧力5kg/cm2Gに昇圧されてカーボンPSA4
に導入される。カーボンPSA4では、複数個の吸着塔に、
吸着剤として細孔径3A乃至4Aの分子篩カーボン250kgと
アルミナゲル50kgとをそれぞれ充填し、酸素及び炭酸ガ
スと共に水分を吸着剤に吸着させて分離する。尚、アル
ミナゲルは、吸着塔の入口部に充填し、ここで水分を除
去する。非吸着性のアルゴン及び窒素は吸着剤を通過
し、アルゴン35％，窒素64％，酸素１％のアルゴン富化
ガス15Nm3/hがカーボンPSA4から導出される。このアル
ゴン富化ガスは、続けて細孔径5Aのモレキュラーシーブ
ス5A10kgを複数よりなる吸着塔に充填したゼオライトPS
A5に導入され、含有する窒素が吸着剤に吸着されて分離
し、アルゴン97％，窒素１％，酸素２％の粗濃縮アルゴ
ン3Nm3/hが得られる。一方、前記カーボンPSA4の再生工
程において導出される廃ガス85Nm3/hは、その組成が、
酸素58.6％，アルゴン11.5％，窒素20.5％，炭酸ガス9.
4％であり、多量のアルゴン及び酸素を含んでいるた
め、該廃ガス85Nm3/hを前記酸素PSA1に導入される原料
空気に循環させることにより、該廃ガス中のアルゴン及
び酸素の有効利用が図れる。
作の一例を説明する。まず原料空気9000Nm3/hは、酸素P
SA1に導入されて吸着分離処理され、空気中の窒素を分
離して酸素90％，アルゴン４％，窒素その他６％の酸素
富化ガス1200Nm3/hとなる。この酸素富化ガスは、酸素
曝気槽２に導入され、酸素曝気処理により酸素が消費さ
れ、酸素50％，アルゴン15％，窒素27％，炭酸ガス８％
の排ガス100Nm3/hが排出される。この排ガスは、前記バ
ッファタンク３に一時貯留された後、圧縮機によりカー
ボンPSA4の操作圧力5kg/cm2Gに昇圧されてカーボンPSA4
に導入される。カーボンPSA4では、複数個の吸着塔に、
吸着剤として細孔径3A乃至4Aの分子篩カーボン250kgと
アルミナゲル50kgとをそれぞれ充填し、酸素及び炭酸ガ
スと共に水分を吸着剤に吸着させて分離する。尚、アル
ミナゲルは、吸着塔の入口部に充填し、ここで水分を除
去する。非吸着性のアルゴン及び窒素は吸着剤を通過
し、アルゴン35％，窒素64％，酸素１％のアルゴン富化
ガス15Nm3/hがカーボンPSA4から導出される。このアル
ゴン富化ガスは、続けて細孔径5Aのモレキュラーシーブ
ス5A10kgを複数よりなる吸着塔に充填したゼオライトPS
A5に導入され、含有する窒素が吸着剤に吸着されて分離
し、アルゴン97％，窒素１％，酸素２％の粗濃縮アルゴ
ン3Nm3/hが得られる。一方、前記カーボンPSA4の再生工
程において導出される廃ガス85Nm3/hは、その組成が、
酸素58.6％，アルゴン11.5％，窒素20.5％，炭酸ガス9.
4％であり、多量のアルゴン及び酸素を含んでいるた
め、該廃ガス85Nm3/hを前記酸素PSA1に導入される原料
空気に循環させることにより、該廃ガス中のアルゴン及
び酸素の有効利用が図れる。
さらに、上記ゼオライトPSA5の再生工程から導出され
る廃ガス中にもまだ相当濃度のアルゴンが含有されてい
るので、この廃ガスも前記酸素PSA1の原料空気中に循環
させて含有するアルゴンを回収することができる。
る廃ガス中にもまだ相当濃度のアルゴンが含有されてい
るので、この廃ガスも前記酸素PSA1の原料空気中に循環
させて含有するアルゴンを回収することができる。
第２図は本発明の第２実施例を示すもので、前述の第
２の構成に対応する実施例を示している。本実施例は、
第二の吸着分離手段として、上記第一実施例における第
三の吸着分離手段であるゼオライトPSA5を使用し、第三
の吸着分離手段として、上記第一実施例における第二の
吸着分離手段であるカーボンPSA4を使用したものであ
る。
２の構成に対応する実施例を示している。本実施例は、
第二の吸着分離手段として、上記第一実施例における第
三の吸着分離手段であるゼオライトPSA5を使用し、第三
の吸着分離手段として、上記第一実施例における第二の
吸着分離手段であるカーボンPSA4を使用したものであ
る。
まず、原料空気は、前記第１実施例と同様に第一の吸
着分離手段である酸素PSA1で処理されて酸素富化ガスと
なり、酸素曝気用酸素ガスとして酸素曝気槽２に供給さ
れる。該酸素曝気槽２から排出された排ガスは、バッフ
ァタンク３に一時貯留された後、主たる吸着剤としてゼ
オライト、従たる吸着剤としてアルミナゲルを用いた第
二の吸着分離手段であるゼオライトPSA5に導入される。
このゼオライトPSA5では、ゼオライト及びアルミナゲル
に対する易吸着成分である窒素，炭酸ガス及び水分が吸
着分離され、非吸着成分である酸素及びアルゴンが導出
される。この酸素及びアルゴンを主成分とするガスは、
カーボンPSA4に導入され、酸素が分子篩カーボンに吸着
してアルゴンと酸素とが分離する。これにより、該カー
ボンPSA4から高濃度の回収アルゴンが得られる。
着分離手段である酸素PSA1で処理されて酸素富化ガスと
なり、酸素曝気用酸素ガスとして酸素曝気槽２に供給さ
れる。該酸素曝気槽２から排出された排ガスは、バッフ
ァタンク３に一時貯留された後、主たる吸着剤としてゼ
オライト、従たる吸着剤としてアルミナゲルを用いた第
二の吸着分離手段であるゼオライトPSA5に導入される。
このゼオライトPSA5では、ゼオライト及びアルミナゲル
に対する易吸着成分である窒素，炭酸ガス及び水分が吸
着分離され、非吸着成分である酸素及びアルゴンが導出
される。この酸素及びアルゴンを主成分とするガスは、
カーボンPSA4に導入され、酸素が分子篩カーボンに吸着
してアルゴンと酸素とが分離する。これにより、該カー
ボンPSA4から高濃度の回収アルゴンが得られる。
また、上記ゼオライトPSA5における吸着塔の再生工程
で吸着塔から導出される廃ガス中には、上記分離後の窒
素，炭酸ガス及び水分の他にアルゴン及び酸素が含まれ
ており、特にアルゴンは大気中の濃度より相当高い水準
にある。従って、このゼオライトPSA5からの廃ガスを大
気へ放出することなしに、前記酸素PSA1に導入される原
料空気に循環合流させることにより、酸素曝気槽２から
排出された排ガス中のアルゴンを効率良く回収すること
が可能である。
で吸着塔から導出される廃ガス中には、上記分離後の窒
素，炭酸ガス及び水分の他にアルゴン及び酸素が含まれ
ており、特にアルゴンは大気中の濃度より相当高い水準
にある。従って、このゼオライトPSA5からの廃ガスを大
気へ放出することなしに、前記酸素PSA1に導入される原
料空気に循環合流させることにより、酸素曝気槽２から
排出された排ガス中のアルゴンを効率良く回収すること
が可能である。
ここで、上記第２実施例の工程におけるアルゴンの回
収操作の一例を説明する。尚、この回収操作では、回収
アルゴンの純度が、そのまま、例えば溶接用シールガス
として用いることができる程度になるように条件を設定
している。
収操作の一例を説明する。尚、この回収操作では、回収
アルゴンの純度が、そのまま、例えば溶接用シールガス
として用いることができる程度になるように条件を設定
している。
まず前記同様に、原料空気9000Nm3/hが酸素PSA1で処
理されて酸素90％，アルゴン４％，窒素その他６％の酸
素富化ガス1200Nm3/hとなり、次いで、酸素曝気槽２に
導入され、廃水浄化工程を経て該酸素曝気槽２から酸素
50％，アルゴン15％，窒素27％，炭酸ガス８％の排ガス
100Nm3/hが排出され、バッファタンク３に貯留される。
この排ガスは、圧縮機によりゼオライトPSA5の操作圧力
2kg/cm2に昇圧されてゼオライトPSA5に導入される。
理されて酸素90％，アルゴン４％，窒素その他６％の酸
素富化ガス1200Nm3/hとなり、次いで、酸素曝気槽２に
導入され、廃水浄化工程を経て該酸素曝気槽２から酸素
50％，アルゴン15％，窒素27％，炭酸ガス８％の排ガス
100Nm3/hが排出され、バッファタンク３に貯留される。
この排ガスは、圧縮機によりゼオライトPSA5の操作圧力
2kg/cm2に昇圧されてゼオライトPSA5に導入される。
このゼオライトPSA5では、吸着剤として細孔径5Aのモ
レキュラーシーブス5A100kgと共にアルミナゲル15kgを
使用し、この吸着剤を複数でなる吸着塔に、入口側にア
ルミナゲルを、出口側にモレキュラーシーブス5Aを充填
して構成し、窒素及び炭酸ガスと共に水分を吸着剤に吸
着させて分離し、アルゴン23％，酸素75％，窒素0.1％
のアルゴン富化ガス40Nm3/hを導出する。このアルゴン
富化ガスは、続けてカーボンPSA4に導入される。該カー
ボンPSA4は、細孔径3A乃至4Aの分子篩カーボン130kgを
複数の吸着塔に充填し、これを切換使用するよう構成さ
れており、含有する酸素が吸着分離され、アルゴン99
％，窒素0.4％，酸素0.6％の高純度アルゴン3.7Nm3/hが
回収される。一方、前記ゼオライトPSA5の再生工程にお
いて導出される廃ガス60Nm3/hは、その組成が、酸素33
％，アルゴン９％，窒素45％，炭酸ガス13％であり、多
量のアルゴン及び酸素を含んでいるため、前記酸素PSA1
に導入される原料空気に循環させ、該廃ガス中のアルゴ
ン及び酸素の有効利用を図る。
レキュラーシーブス5A100kgと共にアルミナゲル15kgを
使用し、この吸着剤を複数でなる吸着塔に、入口側にア
ルミナゲルを、出口側にモレキュラーシーブス5Aを充填
して構成し、窒素及び炭酸ガスと共に水分を吸着剤に吸
着させて分離し、アルゴン23％，酸素75％，窒素0.1％
のアルゴン富化ガス40Nm3/hを導出する。このアルゴン
富化ガスは、続けてカーボンPSA4に導入される。該カー
ボンPSA4は、細孔径3A乃至4Aの分子篩カーボン130kgを
複数の吸着塔に充填し、これを切換使用するよう構成さ
れており、含有する酸素が吸着分離され、アルゴン99
％，窒素0.4％，酸素0.6％の高純度アルゴン3.7Nm3/hが
回収される。一方、前記ゼオライトPSA5の再生工程にお
いて導出される廃ガス60Nm3/hは、その組成が、酸素33
％，アルゴン９％，窒素45％，炭酸ガス13％であり、多
量のアルゴン及び酸素を含んでいるため、前記酸素PSA1
に導入される原料空気に循環させ、該廃ガス中のアルゴ
ン及び酸素の有効利用を図る。
また、前記カーボンPSA4の再生工程における廃ガス中
にも相当濃度のアルゴンが含まれているので、同様に酸
素PSA1の原料空気に循環させることにより、さらに回収
率を上げることが可能である。
にも相当濃度のアルゴンが含まれているので、同様に酸
素PSA1の原料空気に循環させることにより、さらに回収
率を上げることが可能である。
このように、ゼオライトを吸着剤として用いた酸素PS
A1で得られた酸素富化ガスを酸素源とする酸素曝気槽２
の排ガスを、カーボンPSA4及びゼオライトPSA5で処理す
ることにより、容易にアルゴンを回収することができ
る。特に本発明は、廃水処理における酸素曝気槽の廃水
浄化作用での自然の酸素消費によりアルゴンが濃縮され
ることを利用しているため、空気から直接アルゴンを分
離したり、あるいは酸素PSAで得られた酸素富化ガスか
らアルゴンを分離することに比べて処理ガス中の酸素分
が低いので、極めて効率良くアルゴンを回収することが
できる。また、カーボンPSA4及びゼオライトPSA5の操作
条件を選定することにより、回収するアルゴンの純度を
適宜に設定することができ、上述したように、例えば溶
接用シールガスとしてそのまま用いることが可能な純度
のアルゴンも得ることができる。
A1で得られた酸素富化ガスを酸素源とする酸素曝気槽２
の排ガスを、カーボンPSA4及びゼオライトPSA5で処理す
ることにより、容易にアルゴンを回収することができ
る。特に本発明は、廃水処理における酸素曝気槽の廃水
浄化作用での自然の酸素消費によりアルゴンが濃縮され
ることを利用しているため、空気から直接アルゴンを分
離したり、あるいは酸素PSAで得られた酸素富化ガスか
らアルゴンを分離することに比べて処理ガス中の酸素分
が低いので、極めて効率良くアルゴンを回収することが
できる。また、カーボンPSA4及びゼオライトPSA5の操作
条件を選定することにより、回収するアルゴンの純度を
適宜に設定することができ、上述したように、例えば溶
接用シールガスとしてそのまま用いることが可能な純度
のアルゴンも得ることができる。
上記実施例においては、いずれも廃水浄化工程の曝気
槽が通常の廃水処理用曝気槽であるので、該曝気槽をア
ルゴン回収を目的とした構造とすることにより、前記排
ガス中のアルゴン濃度をさらに高濃度とすることが可能
であり、高回収率とすることが可能である。
槽が通常の廃水処理用曝気槽であるので、該曝気槽をア
ルゴン回収を目的とした構造とすることにより、前記排
ガス中のアルゴン濃度をさらに高濃度とすることが可能
であり、高回収率とすることが可能である。
さらに、上記操作で得られた回収アルゴンを、深冷分
離プラントのアルゴン採取系統に混入することにより、
高純度アルゴンあるいは液化アルゴンを得ることができ
る。また、上記回収アルゴンに水素を添加し、微量に残
存する酸素を触媒反応により水に変換して除去し、次い
で液体酸素，液体窒素等の寒冷を利用してアルゴンを液
化して供給することもできるし、さらに窒素及び添加し
た水素等の低沸点成分を揮発除去して高純化してから、
高純度の製品液化アルゴンとすることもできる。
離プラントのアルゴン採取系統に混入することにより、
高純度アルゴンあるいは液化アルゴンを得ることができ
る。また、上記回収アルゴンに水素を添加し、微量に残
存する酸素を触媒反応により水に変換して除去し、次い
で液体酸素，液体窒素等の寒冷を利用してアルゴンを液
化して供給することもできるし、さらに窒素及び添加し
た水素等の低沸点成分を揮発除去して高純化してから、
高純度の製品液化アルゴンとすることもできる。
以上説明したように、本発明のアルゴンの回収方法
は、酸素PSAで得られた酸素富化ガスを使用した酸素曝
気工程から排出される排ガスを、カーボンPSA及びゼオ
ライトPSAに順次導入して、前記排ガス中に含まれる酸
素，炭酸ガス，窒素等を除去するので、空気を原料とし
てPSA操作によりアルゴンを回収する方法に比べて、水
処理の酸素曝気槽という廃水浄化作用での自然のアルゴ
ン濃縮効果を利用しているので、設備の小型化や動力の
削減が図れ、極めて効率良くアルゴンを得ることができ
る。特に本発明は、従来はそのまま放出されていた酸素
曝気槽の排ガスを有効に利用するため、該酸素曝気槽を
有する水処理施設の効率的運用も図れる。
は、酸素PSAで得られた酸素富化ガスを使用した酸素曝
気工程から排出される排ガスを、カーボンPSA及びゼオ
ライトPSAに順次導入して、前記排ガス中に含まれる酸
素，炭酸ガス，窒素等を除去するので、空気を原料とし
てPSA操作によりアルゴンを回収する方法に比べて、水
処理の酸素曝気槽という廃水浄化作用での自然のアルゴ
ン濃縮効果を利用しているので、設備の小型化や動力の
削減が図れ、極めて効率良くアルゴンを得ることができ
る。特に本発明は、従来はそのまま放出されていた酸素
曝気槽の排ガスを有効に利用するため、該酸素曝気槽を
有する水処理施設の効率的運用も図れる。
第１図は本発明の第１実施例を示すフローチャート、第
２図は本発明の第２実施例を示すフローチャートであ
る。 １……酸素PSA、２……酸素曝気槽 ３……バッファタンク、４……カーボンPSA ５……ゼオライトPSA
２図は本発明の第２実施例を示すフローチャートであ
る。 １……酸素PSA、２……酸素曝気槽 ３……バッファタンク、４……カーボンPSA ５……ゼオライトPSA
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−92907（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−275707（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C01B 23/00 B01D 53/04
Claims (2)
- 【請求項１】吸着剤としてゼオライトを用いた第一の吸
着分離手段により得られた酸素富化ガスを使用する水処
理設備の酸素曝気工程から排出される排ガスを、分子篩
カーボンを吸着剤として用いた第二の吸着分離手段に導
入し、次いでゼオライトを吸着剤として用いた第三の吸
着分離手段に導入して、前記排ガス中に含まれる酸素，
炭酸ガス，窒素等を除去することを特徴とするアルゴン
の回収方法。 - 【請求項２】吸着剤としてゼオライトを用いた第一の吸
着分離手段により得られた酸素富化ガスを使用する水処
理設備の酸素曝気工程から排出される排ガスを、ゼオラ
イトを吸着剤として用いた第二の吸着分離手段に導入
し、次いで分子篩カーボンを吸着剤として用いた第三の
吸着分離手段に導入して、前記排ガス中に含まれる酸
素，炭酸ガス，窒素等を除去することを特徴とするアル
ゴンの回収方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02297940A JP3026103B2 (ja) | 1990-11-02 | 1990-11-02 | アルゴンの回収方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02297940A JP3026103B2 (ja) | 1990-11-02 | 1990-11-02 | アルゴンの回収方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04170309A JPH04170309A (ja) | 1992-06-18 |
| JP3026103B2 true JP3026103B2 (ja) | 2000-03-27 |
Family
ID=17853066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02297940A Expired - Lifetime JP3026103B2 (ja) | 1990-11-02 | 1990-11-02 | アルゴンの回収方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3026103B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5101540B2 (ja) * | 2009-02-03 | 2012-12-19 | 住友精化株式会社 | アルゴン精製方法およびアルゴン精製装置 |
| JP5500650B2 (ja) * | 2010-11-10 | 2014-05-21 | 住友精化株式会社 | アルゴンガスの精製方法および精製装置 |
| JP5761751B2 (ja) * | 2011-05-30 | 2015-08-12 | 住友精化株式会社 | アルゴンガスの精製方法および精製装置 |
-
1990
- 1990-11-02 JP JP02297940A patent/JP3026103B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04170309A (ja) | 1992-06-18 |
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