JP3294067B2 - クリプトンの製造方法 - Google Patents
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- F25J3/04745—Krypton and/or Xenon
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- F25J3/04757—Producing pure krypton and/or xenon recovered from a crude krypton/xenon mixture using a hybrid system, e.g. using adsorption, permeation or catalytic reaction
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- F25J3/04412—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system in a classical double column flowsheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、空気分離装置の上部
精留塔主凝縮器の液化酸素中に含有されるクリプトンを
吸着法を主体として濃縮させることを繰り返し、高純度
のクリプトンを製造する方法に関する。
精留塔主凝縮器の液化酸素中に含有されるクリプトンを
吸着法を主体として濃縮させることを繰り返し、高純度
のクリプトンを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】放電管用封入ガスとして用いられるクリ
プトンは、空気中に１．１４ｐｐｍという僅かな量しか
含まれていないため、現在では大型の空気分離装置の上
部精留塔主凝縮器の液化酸素中から蒸留によってキセノ
ンと併産されている。上記液化酸素中から蒸留によって
回収する方法は、クリプトンの濃縮に伴って液化酸素中
の炭化水素、特にメタンが濃縮されて爆発の危険が生じ
る。その対策としては、従来から種々の方法が提案され
ており、例えば、炭化水素類の爆発の危険性のない程度
までキセノン、クリプトンの濃度を抑制し、触媒で炭化
水素類を燃焼除去したのち、蒸留によってクリプトン、
キセノンを濃縮する方法（（株）フジ・テクノシステム
技術資料（６１−２−１）、ｐ４３０〜４３１）、クリ
プトンとキセノンが濃縮された混合物中になお含まれる
酸素を放散塔の中で十分にアルゴンと置換したのち気化
し、次に炭化水素を触媒により燃焼して発生する二酸化
炭素と水を分離し、次いで混合物を分離塔で放圧し、そ
の底部からクリプトンとキセノンを液体の形で取出す方
法（特公昭４７−２２９３７号公報）、加圧下で高圧窒
素と酸素を置換したのち、クリプトン、キセノンを蒸留
により濃縮する方法（特開昭５７−９５５８３号公報）
等が提案されている。
プトンは、空気中に１．１４ｐｐｍという僅かな量しか
含まれていないため、現在では大型の空気分離装置の上
部精留塔主凝縮器の液化酸素中から蒸留によってキセノ
ンと併産されている。上記液化酸素中から蒸留によって
回収する方法は、クリプトンの濃縮に伴って液化酸素中
の炭化水素、特にメタンが濃縮されて爆発の危険が生じ
る。その対策としては、従来から種々の方法が提案され
ており、例えば、炭化水素類の爆発の危険性のない程度
までキセノン、クリプトンの濃度を抑制し、触媒で炭化
水素類を燃焼除去したのち、蒸留によってクリプトン、
キセノンを濃縮する方法（（株）フジ・テクノシステム
技術資料（６１−２−１）、ｐ４３０〜４３１）、クリ
プトンとキセノンが濃縮された混合物中になお含まれる
酸素を放散塔の中で十分にアルゴンと置換したのち気化
し、次に炭化水素を触媒により燃焼して発生する二酸化
炭素と水を分離し、次いで混合物を分離塔で放圧し、そ
の底部からクリプトンとキセノンを液体の形で取出す方
法（特公昭４７−２２９３７号公報）、加圧下で高圧窒
素と酸素を置換したのち、クリプトン、キセノンを蒸留
により濃縮する方法（特開昭５７−９５５８３号公報）
等が提案されている。
【０００３】一方、吸着方法でクリプトン、キセノンを
併産する方法としては、空気を９０〜１１０°Ｋの温度
で、それと同一の温度に保たれた孔径５〜１５０Åの細
孔を有する吸着剤に通し、キセノン、クリプトン、窒
素、酸素および炭化水素を吸着剤に吸着させ、次に吸着
剤の温度を１〜８時間の中に９０〜１１０°Ｋから２５
０〜２８０°Ｋに、次に２〜４時間の中に２５０〜２８
０°Ｋから５００〜６５０°Ｋに、段階的に上昇させる
ことにより、該ガスを脱着させることからなる、容量で
１〜４６％のクリプトン、容量で０．１〜４％のキセノ
ン、容量で９４．５〜４６％の窒素、容量で最大２％の
酸素、容量で最大２％の炭化水素を含むクリプトン−キ
セノン混合物を、空気から分離する方法（特開昭５１−
１１７９９７号公報）が提案されている。
併産する方法としては、空気を９０〜１１０°Ｋの温度
で、それと同一の温度に保たれた孔径５〜１５０Åの細
孔を有する吸着剤に通し、キセノン、クリプトン、窒
素、酸素および炭化水素を吸着剤に吸着させ、次に吸着
剤の温度を１〜８時間の中に９０〜１１０°Ｋから２５
０〜２８０°Ｋに、次に２〜４時間の中に２５０〜２８
０°Ｋから５００〜６５０°Ｋに、段階的に上昇させる
ことにより、該ガスを脱着させることからなる、容量で
１〜４６％のクリプトン、容量で０．１〜４％のキセノ
ン、容量で９４．５〜４６％の窒素、容量で最大２％の
酸素、容量で最大２％の炭化水素を含むクリプトン−キ
セノン混合物を、空気から分離する方法（特開昭５１−
１１７９９７号公報）が提案されている。
【０００４】また、クリプトンの製造方法としては、ク
リプトン、キセノンおよびメタン等を極微量含有する液
化酸素を濃縮塔に供給し、精留により濃縮する工程と、
該工程で得られた濃縮液をメタンパージ塔に導き該液中
のメタンを酸素ガスとの向流接触により塔頂より同伴パ
ージせしめると共に塔底に濃縮液を留出せしめる工程
と、留出濃縮液を気化した後、触媒燃焼筒で燃焼せしめ
生成した水分、炭酸ガスを吸着除去する工程と、該工程
で得られた混合ガスを脱酸精製処理したのちクリプトン
とキセノンに精留分離する工程とからなる方法（特開昭
５７−４３１８６号公報）が提案されている。
リプトン、キセノンおよびメタン等を極微量含有する液
化酸素を濃縮塔に供給し、精留により濃縮する工程と、
該工程で得られた濃縮液をメタンパージ塔に導き該液中
のメタンを酸素ガスとの向流接触により塔頂より同伴パ
ージせしめると共に塔底に濃縮液を留出せしめる工程
と、留出濃縮液を気化した後、触媒燃焼筒で燃焼せしめ
生成した水分、炭酸ガスを吸着除去する工程と、該工程
で得られた混合ガスを脱酸精製処理したのちクリプトン
とキセノンに精留分離する工程とからなる方法（特開昭
５７−４３１８６号公報）が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記特公昭４７−２２
９３７号公報、特開昭５７−９５５８３号公報ならびに
特開昭５１−１１７９９７号公報に開示の方法は、クリ
プトン−キセノン混合物を回収するものであって、高純
度、高収率でクリプトンを安価に製造することができな
いという問題点を有している。また、特開昭５７−４３
１８６号公報に開示の方法は、クリプトンとキセノンに
精留分離する旨記載されているが、どの程度の純度のク
リプトンが、どの程度の収率で得られるのか明示されて
いない。
９３７号公報、特開昭５７−９５５８３号公報ならびに
特開昭５１−１１７９９７号公報に開示の方法は、クリ
プトン−キセノン混合物を回収するものであって、高純
度、高収率でクリプトンを安価に製造することができな
いという問題点を有している。また、特開昭５７−４３
１８６号公報に開示の方法は、クリプトンとキセノンに
精留分離する旨記載されているが、どの程度の純度のク
リプトンが、どの程度の収率で得られるのか明示されて
いない。
【０００６】この発明の目的は、上記従来技術の欠点を
解消し、空気分離装置の上部精留塔主凝縮器から導出さ
れる液化酸素中のクリプトンを、吸着方法によって安全
かつ高純度、高収率で安価に製造できるクリプトンの製
造方法を提供することにある。
解消し、空気分離装置の上部精留塔主凝縮器から導出さ
れる液化酸素中のクリプトンを、吸着方法によって安全
かつ高純度、高収率で安価に製造できるクリプトンの製
造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意試験研究を重ねた。空気分離装置の上
部精留塔主凝縮器から導出されるクリプトン、キセノン
含有液化酸素を、先ずキセノンを選択的に吸着する吸着
剤を充填した吸着塔に導入してキセノンだけを吸着さ
せ、スルーしたクリプトンと炭化水素類を含有する酸素
ガスを、活性炭を充填した複数の吸着塔に導入して吸脱
着を行って順次クリプトンを濃縮すると共に、炭化水素
類を触媒で燃焼除去することによって、高純度クリプト
ンを高収率で安価に製造できることを究明し、この発明
に到達した。
を達成すべく鋭意試験研究を重ねた。空気分離装置の上
部精留塔主凝縮器から導出されるクリプトン、キセノン
含有液化酸素を、先ずキセノンを選択的に吸着する吸着
剤を充填した吸着塔に導入してキセノンだけを吸着さ
せ、スルーしたクリプトンと炭化水素類を含有する酸素
ガスを、活性炭を充填した複数の吸着塔に導入して吸脱
着を行って順次クリプトンを濃縮すると共に、炭化水素
類を触媒で燃焼除去することによって、高純度クリプト
ンを高収率で安価に製造できることを究明し、この発明
に到達した。
【０００８】すなわち、本願の第１項の発明は、空気分
離装置の上部精留塔主凝縮器からのクリプトン、キセノ
ン含有液化酸素をガス化し、キセノンを選択的に吸着す
る吸着剤を充填した複数の吸着塔に導入し、キセノンを
吸着させてクリプトンを該吸着塔からスルーさせること
によってキセノンと分離したのち、活性炭を充填した複
数の吸着塔に導入し、吸脱着を行うことによって順次ク
リプトンを濃縮すると共に炭化水素類を触媒により燃焼
除去し、高純度クリプトンを得ることを特徴とするクリ
プトンの製造方法である。
離装置の上部精留塔主凝縮器からのクリプトン、キセノ
ン含有液化酸素をガス化し、キセノンを選択的に吸着す
る吸着剤を充填した複数の吸着塔に導入し、キセノンを
吸着させてクリプトンを該吸着塔からスルーさせること
によってキセノンと分離したのち、活性炭を充填した複
数の吸着塔に導入し、吸脱着を行うことによって順次ク
リプトンを濃縮すると共に炭化水素類を触媒により燃焼
除去し、高純度クリプトンを得ることを特徴とするクリ
プトンの製造方法である。
【０００９】また、本願の第２項の発明は、空気分離装
置の上部精留塔主凝縮器から導出されるクリプトン、キ
セノン含有液化酸素をガス化し、酸素の液化温度より高
い温度で、かつキセノンを選択的に吸着する吸着剤を充
填した吸着塔に導入し、キセノンを吸着させてクリプト
ンを該吸着塔からスルーさせることによってキセノンと
分離したのち、活性炭を充填した吸着塔にクリプトンが
破過するまで流し、吸着したガス中の炭化水素が爆発限
界に入らないよう酸素を充圧しつつ脱着してクリプトン
を濃縮回収し、回収ガスを触媒塔に導入して炭化水素類
を燃焼除去したクリプトン濃縮ガスを、その液化温度よ
り高い温度に冷却し、かつ活性炭を充填した吸着塔にク
リプトンが破過するまで流し、その後製品ガスの一部で
吸着塔内をパージし、高純度クリプトンを得ることを特
徴とするクリプトンの製造方法である。
置の上部精留塔主凝縮器から導出されるクリプトン、キ
セノン含有液化酸素をガス化し、酸素の液化温度より高
い温度で、かつキセノンを選択的に吸着する吸着剤を充
填した吸着塔に導入し、キセノンを吸着させてクリプト
ンを該吸着塔からスルーさせることによってキセノンと
分離したのち、活性炭を充填した吸着塔にクリプトンが
破過するまで流し、吸着したガス中の炭化水素が爆発限
界に入らないよう酸素を充圧しつつ脱着してクリプトン
を濃縮回収し、回収ガスを触媒塔に導入して炭化水素類
を燃焼除去したクリプトン濃縮ガスを、その液化温度よ
り高い温度に冷却し、かつ活性炭を充填した吸着塔にク
リプトンが破過するまで流し、その後製品ガスの一部で
吸着塔内をパージし、高純度クリプトンを得ることを特
徴とするクリプトンの製造方法である。
【００１０】さらに、本願の第３項の発明は、空気分離
装置の上部精留塔主凝縮器から導出されるクリプトン、
キセノン含有液化酸素をガス化し、酸素の液化温度より
高い温度で、かつキセノンを選択的に吸着する吸着剤を
充填した吸着塔に導入し、キセノンを吸着させてクリプ
トンを該吸着塔からスルーさせることによってキセノン
と分離したのち、活性炭を充填した吸着塔にクリプトン
が破過するまで流し、吸着したガス中の炭化水素が爆発
限界に入らないよう酸素を充圧しつつ脱着してクリプト
ンを濃縮回収し、回収ガスを触媒塔に導入して炭化水素
類を触媒により燃焼除去したクリプトン濃縮ガスを、そ
の液化温度より高い温度に冷却し、かつ活性炭を充填し
た吸着塔にクリプトンが破過するまで流してクリプトン
を濃縮回収し、さらに塔内を高真空にして吸着されてい
るキセノンを除去し、その後クリプトン濃縮ガスをその
液化温度より高い温度に冷却し、かつ活性炭を充填した
吸着塔にクリプトンが破過するまで流したのち、製品ガ
スの一部で吸着塔内をパージし、高純度クリプトンを得
ることを特徴とするクリプトンの製造方法である。
装置の上部精留塔主凝縮器から導出されるクリプトン、
キセノン含有液化酸素をガス化し、酸素の液化温度より
高い温度で、かつキセノンを選択的に吸着する吸着剤を
充填した吸着塔に導入し、キセノンを吸着させてクリプ
トンを該吸着塔からスルーさせることによってキセノン
と分離したのち、活性炭を充填した吸着塔にクリプトン
が破過するまで流し、吸着したガス中の炭化水素が爆発
限界に入らないよう酸素を充圧しつつ脱着してクリプト
ンを濃縮回収し、回収ガスを触媒塔に導入して炭化水素
類を触媒により燃焼除去したクリプトン濃縮ガスを、そ
の液化温度より高い温度に冷却し、かつ活性炭を充填し
た吸着塔にクリプトンが破過するまで流してクリプトン
を濃縮回収し、さらに塔内を高真空にして吸着されてい
るキセノンを除去し、その後クリプトン濃縮ガスをその
液化温度より高い温度に冷却し、かつ活性炭を充填した
吸着塔にクリプトンが破過するまで流したのち、製品ガ
スの一部で吸着塔内をパージし、高純度クリプトンを得
ることを特徴とするクリプトンの製造方法である。
【００１１】
【作用】本願の第１項の発明においては、空気分離装置
の上部精留塔主凝縮器からのクリプトン、キセノン含有
液化酸素をガス化し、キセノンを選択的に吸着する吸着
剤を充填した複数の吸着塔に導入し、キセノンを吸着さ
せてクリプトンを該吸着塔からスルーさせることによっ
てキセノンと分離したのち、活性炭を充填した複数の吸
着塔に導入し、吸脱着を行うことによって順次クリプト
ンを濃縮すると共に炭化水素類を触媒により燃焼除去す
ることによって、酸素をアルゴンや窒素と置換させなく
ても、炭化水素類の爆発の危険性がなく、高純度クリプ
トンを高収率で安価に製造することができる。
の上部精留塔主凝縮器からのクリプトン、キセノン含有
液化酸素をガス化し、キセノンを選択的に吸着する吸着
剤を充填した複数の吸着塔に導入し、キセノンを吸着さ
せてクリプトンを該吸着塔からスルーさせることによっ
てキセノンと分離したのち、活性炭を充填した複数の吸
着塔に導入し、吸脱着を行うことによって順次クリプト
ンを濃縮すると共に炭化水素類を触媒により燃焼除去す
ることによって、酸素をアルゴンや窒素と置換させなく
ても、炭化水素類の爆発の危険性がなく、高純度クリプ
トンを高収率で安価に製造することができる。
【００１２】また、本願の第２項の発明においては、キ
セノンと分離したクリプトン含有酸素ガスを、活性炭を
充填した吸着塔にクリプトンが破過するまで流し、吸着
したガス中の炭化水素が爆発限界に入らないよう酸素を
充圧しつつ脱着してクリプトンを濃縮回収し、回収ガス
を触媒塔に導入して炭化水素類を燃焼除去したクリプト
ン濃縮ガスを、その液化温度より高い温度に冷却し、か
つ活性炭を充填した吸着塔にクリプトンが破過するまで
流し、その後製品ガスの一部で吸着塔内をパージするこ
とによって、吸着塔内に残存するクリプトン、酸素を系
外に追い出し、より少ない塔数でクリプトンの高純度化
を達成することができる。
セノンと分離したクリプトン含有酸素ガスを、活性炭を
充填した吸着塔にクリプトンが破過するまで流し、吸着
したガス中の炭化水素が爆発限界に入らないよう酸素を
充圧しつつ脱着してクリプトンを濃縮回収し、回収ガス
を触媒塔に導入して炭化水素類を燃焼除去したクリプト
ン濃縮ガスを、その液化温度より高い温度に冷却し、か
つ活性炭を充填した吸着塔にクリプトンが破過するまで
流し、その後製品ガスの一部で吸着塔内をパージするこ
とによって、吸着塔内に残存するクリプトン、酸素を系
外に追い出し、より少ない塔数でクリプトンの高純度化
を達成することができる。
【００１３】本願の第３項の発明においては、キセノン
と分離したクリプトン含有酸素ガスを、活性炭を充填し
た吸着塔にクリプトンが破過するまで流し、吸着したガ
ス中の炭化水素が爆発限界に入らないよう酸素を充圧し
つつ脱着してクリプトンを濃縮回収し、回収ガスを触媒
塔に導入して炭化水素類を触媒により燃焼除去したクリ
プトン濃縮ガスを、その液化温度より高い温度に冷却
し、かつ活性炭を充填した吸着塔にクリプトンが破過す
るまで流してクリプトンを濃縮回収し、さらに塔内を高
真空にして吸着されているキセノンを除去し、その後ク
リプトン濃縮ガスをその液化温度より高い温度に冷却
し、かつ活性炭を充填した吸着塔にクリプトンが破過す
るまで流したのち、製品ガスの一部で吸着塔内をパージ
することによって、吸着塔内に残存するクリプトン、酸
素を系外に追い出し、より少ない塔数でクリプトンの高
純度化を達成することができる。
と分離したクリプトン含有酸素ガスを、活性炭を充填し
た吸着塔にクリプトンが破過するまで流し、吸着したガ
ス中の炭化水素が爆発限界に入らないよう酸素を充圧し
つつ脱着してクリプトンを濃縮回収し、回収ガスを触媒
塔に導入して炭化水素類を触媒により燃焼除去したクリ
プトン濃縮ガスを、その液化温度より高い温度に冷却
し、かつ活性炭を充填した吸着塔にクリプトンが破過す
るまで流してクリプトンを濃縮回収し、さらに塔内を高
真空にして吸着されているキセノンを除去し、その後ク
リプトン濃縮ガスをその液化温度より高い温度に冷却
し、かつ活性炭を充填した吸着塔にクリプトンが破過す
るまで流したのち、製品ガスの一部で吸着塔内をパージ
することによって、吸着塔内に残存するクリプトン、酸
素を系外に追い出し、より少ない塔数でクリプトンの高
純度化を達成することができる。
【００１４】この発明において、クリプトンを選択的に
吸着する吸着剤として活性炭を使用するのは、クリプト
ン含有酸素ガスを吸着塔に流し、塔出口からクリプトン
が流出し始めた時点でクリプトン含有酸素ガスの供給を
停止し、吸着したクリプトンを回収すれば、高収率でク
リプトンを得ることができると共に、メタン濃縮による
爆発の危険性を防止するためである。また、この発明に
おいて複数の吸着塔を使用するのは、クリプトン含有酸
素ガス中のクリプトンを順次濃縮すると共に、吸着塔の
排ガスをリサイクルさせることによって、系外に排出す
るクリプトンを最小限に抑制できるからである。
吸着する吸着剤として活性炭を使用するのは、クリプト
ン含有酸素ガスを吸着塔に流し、塔出口からクリプトン
が流出し始めた時点でクリプトン含有酸素ガスの供給を
停止し、吸着したクリプトンを回収すれば、高収率でク
リプトンを得ることができると共に、メタン濃縮による
爆発の危険性を防止するためである。また、この発明に
おいて複数の吸着塔を使用するのは、クリプトン含有酸
素ガス中のクリプトンを順次濃縮すると共に、吸着塔の
排ガスをリサイクルさせることによって、系外に排出す
るクリプトンを最小限に抑制できるからである。
【００１５】なお、この発明によれば、空気分離装置か
ら出る液化酸素中のクリプトンばかりでなく、放射性ク
リプトンを含む使用済核燃料再処理工場の排ガスの低温
蒸留回収設備におけるクリプトンの分離も、主成分ガス
が酸素から酸窒素混合ガスに置き換わるだけで、吸着目
的成分がクリプトンであることは同一であり、同様に高
純度のクリプトンを高収率で安価に得ることができる。
ら出る液化酸素中のクリプトンばかりでなく、放射性ク
リプトンを含む使用済核燃料再処理工場の排ガスの低温
蒸留回収設備におけるクリプトンの分離も、主成分ガス
が酸素から酸窒素混合ガスに置き換わるだけで、吸着目
的成分がクリプトンであることは同一であり、同様に高
純度のクリプトンを高収率で安価に得ることができる。
【００１６】
【実施例】実施例１ 図１に示す工程図に示すとおり、酸素発生量が１５００
０Ｎｍ3／Ｈｒの全低圧式空気分離装置の精留塔１の主
凝縮器から１５０Ｎｍ3／Ｈｒの液化酸素を抜き取りガ
ス化したところ、酸素ガス中に含有するクリプトンは７
０ｐｐｍ、キセノンは３１ｐｐｍ、メタンは３８ｐｐ
ｍ、他の炭化水素は極微量であった。上記ガスを−１７
０℃に冷却したキセノンを選択的に吸着するシリカゲル
を充填した吸着塔２に導入し、キセノンを選択的に吸着
させ、クリプトンを含有する酸素ガスはスルーさせた。
キセノンが除去されたスルーガスは、−１７０℃に冷却
した活性炭を充填した吸着塔３にクリプトンが破過する
まで流したのち、−５０℃まで加温してクリプトン濃度
の低い脱着ガスを吸着塔３の出口から排出し、さらに７
０℃まで加温し１００Ｔｏｒｒまで減圧することでクリ
プトンを回収する。この間炭化水素が高濃度にならない
よう注意しながら、クリプトン濃縮ガスタンク４にクリ
プトン濃縮ガスを回収したところ、クリプトン２％、炭
化水素類０．５％の濃度であった。
０Ｎｍ3／Ｈｒの全低圧式空気分離装置の精留塔１の主
凝縮器から１５０Ｎｍ3／Ｈｒの液化酸素を抜き取りガ
ス化したところ、酸素ガス中に含有するクリプトンは７
０ｐｐｍ、キセノンは３１ｐｐｍ、メタンは３８ｐｐ
ｍ、他の炭化水素は極微量であった。上記ガスを−１７
０℃に冷却したキセノンを選択的に吸着するシリカゲル
を充填した吸着塔２に導入し、キセノンを選択的に吸着
させ、クリプトンを含有する酸素ガスはスルーさせた。
キセノンが除去されたスルーガスは、−１７０℃に冷却
した活性炭を充填した吸着塔３にクリプトンが破過する
まで流したのち、−５０℃まで加温してクリプトン濃度
の低い脱着ガスを吸着塔３の出口から排出し、さらに７
０℃まで加温し１００Ｔｏｒｒまで減圧することでクリ
プトンを回収する。この間炭化水素が高濃度にならない
よう注意しながら、クリプトン濃縮ガスタンク４にクリ
プトン濃縮ガスを回収したところ、クリプトン２％、炭
化水素類０．５％の濃度であった。
【００１７】このクリプトン濃縮ガス回収の際は、加温
を急激に行うと活性炭に吸着されている炭化水素類が脱
着し、数％にまで濃度上昇する危険性を防止するため、
数回の酸素ガス希釈と真空回収を繰り返す脱着操作を行
うことが必要である。なお、クリプトンを選択的に吸着
する吸着剤としてシリカゲル、ゼオライトを用いれば、
脱着操作における酸素ガスでの希釈は必要ないが、吸着
塔３が大型化するため、この実施例１では吸着塔３を小
型化する目的で、活性炭を用いた。クリプトン濃縮ガス
タンク４のクリプトン濃縮ガスは、触媒塔５に導入して
炭化水素類を燃焼除去し、生成する水分、炭酸ガスを除
去塔６で除去した。炭化水素類を燃焼除去したクリプト
ン濃縮ガスは、−１７０℃に冷却した活性炭を充填した
吸着塔７にクリプトンが破過するまで流したのち、−１
００℃まで加温してクリプトン濃度の低いものを吸着塔
７の出口から排出したのち、−１００℃で製品ガスタン
ク８から製品クリプトンガスの一部を吸着塔７に流し、
吸着塔７内の酸素をパージした後、７０℃まで加温して
クリプトンを回収した。回収したクリプトンの純度は、
９９．９％であった。
を急激に行うと活性炭に吸着されている炭化水素類が脱
着し、数％にまで濃度上昇する危険性を防止するため、
数回の酸素ガス希釈と真空回収を繰り返す脱着操作を行
うことが必要である。なお、クリプトンを選択的に吸着
する吸着剤としてシリカゲル、ゼオライトを用いれば、
脱着操作における酸素ガスでの希釈は必要ないが、吸着
塔３が大型化するため、この実施例１では吸着塔３を小
型化する目的で、活性炭を用いた。クリプトン濃縮ガス
タンク４のクリプトン濃縮ガスは、触媒塔５に導入して
炭化水素類を燃焼除去し、生成する水分、炭酸ガスを除
去塔６で除去した。炭化水素類を燃焼除去したクリプト
ン濃縮ガスは、−１７０℃に冷却した活性炭を充填した
吸着塔７にクリプトンが破過するまで流したのち、−１
００℃まで加温してクリプトン濃度の低いものを吸着塔
７の出口から排出したのち、−１００℃で製品ガスタン
ク８から製品クリプトンガスの一部を吸着塔７に流し、
吸着塔７内の酸素をパージした後、７０℃まで加温して
クリプトンを回収した。回収したクリプトンの純度は、
９９．９％であった。
【００１８】上記吸着塔７を製品クリプトンガスの一部
でパージしたときの排ガスを、クリプトン濃縮ガスタン
ク４に回収したところ、クリプトンの回収率は、９５％
まで向上することができた。前記活性炭を充填した吸着
塔３からのクリプトン濃縮ガスの回収における温度範囲
としては、酸素の液化温度以上で可能であるが、−１５
０〜−１８０℃程度でクリプトン濃度が高い。また、活
性炭を充填した吸着塔７からのクリプトンの回収におけ
る温度範囲としては、酸素の液化温度以上で可能である
が、−１５０〜−１８０℃程度でクリプトン濃度が高
い。さらに、吸着塔２、３、７の吸着圧力は、大気圧〜
３．０ｋｇ／ｃｍ2・Ｇで十分である。
でパージしたときの排ガスを、クリプトン濃縮ガスタン
ク４に回収したところ、クリプトンの回収率は、９５％
まで向上することができた。前記活性炭を充填した吸着
塔３からのクリプトン濃縮ガスの回収における温度範囲
としては、酸素の液化温度以上で可能であるが、−１５
０〜−１８０℃程度でクリプトン濃度が高い。また、活
性炭を充填した吸着塔７からのクリプトンの回収におけ
る温度範囲としては、酸素の液化温度以上で可能である
が、−１５０〜−１８０℃程度でクリプトン濃度が高
い。さらに、吸着塔２、３、７の吸着圧力は、大気圧〜
３．０ｋｇ／ｃｍ2・Ｇで十分である。
【００１９】実施例２ 図２の工程図に示すとおり、実施例１と同じく精留塔１
の主凝縮器から抜き出しガス化したクリプトン７０ｐｐ
ｍ、キセノン３１ｐｐｍ、メタン３８ｐｐｍ、他の炭化
水素極微量を含有する酸素ガスを、−１７０℃に冷却し
たキセノンを選択的に吸着するシリカゲルを充填した吸
着塔２に導入し、キセノンを選択的に吸着させ、クリプ
トンを含有する酸素ガスはスルーさせた。キセノンが除
去されたスルーガスは、−１７０℃に冷却した活性炭を
充填した吸着塔３にクリプトンが破過するまで流したの
ち、７０℃まで加温し１００Ｔｏｒｒまで減圧して炭化
水素が高濃度にならないよう注意しながら、クリプトン
濃縮ガスタンク４にクリプトン濃縮ガスを回収したとこ
ろ、クリプトン２％、炭化水素類０．５％の濃度であっ
た。
の主凝縮器から抜き出しガス化したクリプトン７０ｐｐ
ｍ、キセノン３１ｐｐｍ、メタン３８ｐｐｍ、他の炭化
水素極微量を含有する酸素ガスを、−１７０℃に冷却し
たキセノンを選択的に吸着するシリカゲルを充填した吸
着塔２に導入し、キセノンを選択的に吸着させ、クリプ
トンを含有する酸素ガスはスルーさせた。キセノンが除
去されたスルーガスは、−１７０℃に冷却した活性炭を
充填した吸着塔３にクリプトンが破過するまで流したの
ち、７０℃まで加温し１００Ｔｏｒｒまで減圧して炭化
水素が高濃度にならないよう注意しながら、クリプトン
濃縮ガスタンク４にクリプトン濃縮ガスを回収したとこ
ろ、クリプトン２％、炭化水素類０．５％の濃度であっ
た。
【００２０】クリプトン濃縮ガスタンク４のクリプトン
濃縮ガスは、触媒塔５に導入して炭化水素類を燃焼除去
し、生成する水分、炭酸ガスを除去塔６で除去した。炭
化水素類を燃焼除去したクリプトン濃縮ガスは、−１５
０℃に冷却した活性炭を充填した吸着塔７にクリプトン
が破過するまで流したのち、−１００℃まで加温してク
リプトン濃度の低いものを吸着塔７の出口から排出した
のち、−１００℃から７０℃まで加温して真空ポンプに
よりクリプトンをタンク９に回収した。回収したクリプ
トンの濃度は、９５％であった。その後吸着塔７を高真
空にすることによって吸着されているキセノンを大気に
放出する。このタンク９に回収したガスを−２０℃に冷
却した活性炭を充填した吸着塔１０にクリプトンが破過
するまで流したのち、製品ガスタンク８から製品クリプ
トンガスの一部を吸着塔１０に流し、吸着塔１０内の酸
素をパージした後、９０℃まで加温してクリプトンを回
収し、デオキソ１１を通過させて脱酸素を行い、製品タ
ンク８に回収した。回収したクリプトンの純度は、９
９．９９５％であった。
濃縮ガスは、触媒塔５に導入して炭化水素類を燃焼除去
し、生成する水分、炭酸ガスを除去塔６で除去した。炭
化水素類を燃焼除去したクリプトン濃縮ガスは、−１５
０℃に冷却した活性炭を充填した吸着塔７にクリプトン
が破過するまで流したのち、−１００℃まで加温してク
リプトン濃度の低いものを吸着塔７の出口から排出した
のち、−１００℃から７０℃まで加温して真空ポンプに
よりクリプトンをタンク９に回収した。回収したクリプ
トンの濃度は、９５％であった。その後吸着塔７を高真
空にすることによって吸着されているキセノンを大気に
放出する。このタンク９に回収したガスを−２０℃に冷
却した活性炭を充填した吸着塔１０にクリプトンが破過
するまで流したのち、製品ガスタンク８から製品クリプ
トンガスの一部を吸着塔１０に流し、吸着塔１０内の酸
素をパージした後、９０℃まで加温してクリプトンを回
収し、デオキソ１１を通過させて脱酸素を行い、製品タ
ンク８に回収した。回収したクリプトンの純度は、９
９．９９５％であった。
【００２１】なお、吸着塔１０を製品クリプトンガスの
一部でパージしたときの排ガスは、クリプトン濃縮ガス
タンク４またはタンク９に回収し、吸着塔７の排ガスの
うちクリプトン濃度の高い部分は、クリプトン濃縮ガス
タンク４に回収したところ、クリプトンの回収率を９５
％まで向上することができた。また、吸着塔３、７から
の回収における温度範囲は、実施例１に記載した温度と
同じであり、吸着塔１０からのクリプトン回収における
温度範囲は、−１００℃〜常温でクリプトン回収率が高
い。
一部でパージしたときの排ガスは、クリプトン濃縮ガス
タンク４またはタンク９に回収し、吸着塔７の排ガスの
うちクリプトン濃度の高い部分は、クリプトン濃縮ガス
タンク４に回収したところ、クリプトンの回収率を９５
％まで向上することができた。また、吸着塔３、７から
の回収における温度範囲は、実施例１に記載した温度と
同じであり、吸着塔１０からのクリプトン回収における
温度範囲は、−１００℃〜常温でクリプトン回収率が高
い。
【００２２】
【発明の効果】以上述べたとおり、この発明方法によれ
ば、吸着操作を主体としてクリプトンを重点的に濃縮す
るため、従来の精留を主体とするクリプトン製造方法に
比較し、高圧設備を必要とせず、また、アルゴンや窒素
で酸素を置換する必要もなく、炭化水素類の濃縮による
爆発の危険がなく、安全かつ高収率で安価に高純度のク
リプトンを製造することができる。
ば、吸着操作を主体としてクリプトンを重点的に濃縮す
るため、従来の精留を主体とするクリプトン製造方法に
比較し、高圧設備を必要とせず、また、アルゴンや窒素
で酸素を置換する必要もなく、炭化水素類の濃縮による
爆発の危険がなく、安全かつ高収率で安価に高純度のク
リプトンを製造することができる。
【図１】この発明の実施例１における工程図である。
【図２】この発明の実施例２における工程図である。
１ 精留塔 ２、３、７、１０ 吸着塔 ４ クリプトン濃縮ガスタンク ５ 触媒塔 ６ 除去塔 ８ 製品ガスタンク ９ タンク １１ デオキソ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−6814（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−50400（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−135707（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−100600（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−117997（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C01B 23/00 B01D 53/04 B01J 20/16
Claims (3)
- 【請求項１】 空気分離装置の上部精留塔主凝縮器の液
化酸素中に含有されるクリプトンを、キセノンを選択的
に吸着する吸着剤を充填した吸着塔に導入し、キセノン
を吸着させてクリプトンを該吸着塔からスルーさせるこ
とによってキセノンと分離したのち、活性炭を充填した
複数の吸着塔に導入し、吸脱着を行うことによって順次
クリプトンを濃縮したのち、触媒塔に導入して炭化水素
類を触媒により燃焼除去し、高純度クリプトンを得るこ
とを特徴とするクリプトンの製造方法。 - 【請求項２】 空気分離装置の上部精留塔主凝縮器から
導出されるクリプトン含有液化酸素をガス化し、酸素の
液化温度より高い温度で、かつキセノンを選択的に吸着
する吸着剤を充填した吸着塔に導入し、キセノンを吸着
させてクリプトンを該吸着塔からスルーさせることによ
ってキセノンと分離したのち、活性炭を充填した吸着塔
にクリプトンが破過するまで流し、吸着したガス中の炭
化水素が爆発限界に入らないよう酸素を充圧しつつ脱着
してクリプトンを濃縮回収し、回収ガスを触媒塔に導入
して炭化水素類を燃焼除去したクリプトン濃縮ガスを、
その液化温度より高い温度に冷却し、かつ活性炭を充填
した吸着塔にクリプトンが破過するまで流し、その後製
品ガスの一部で吸着塔内をパージし、高純度クリプトン
を得ることを特徴とするクリプトンの製造方法。 - 【請求項３】 空気分離装置の上部精留塔主凝縮器から
導出されるクリプトン含有液化酸素をガス化し、酸素の
液化温度より高い温度で、かつキセノンを選択的に吸着
する吸着剤を充填した吸着塔に導入し、キセノンを吸着
させてクリプトンを該吸着塔からスルーさせることによ
ってキセノンと分離したのち、活性炭を充填した吸着塔
にクリプトンが破過するまで流し、吸着したガス中の炭
化水素が爆発限界に入らないよう酸素を充圧しつつ脱着
してクリプトンを濃縮回収し、回収ガスを触媒塔に導入
して炭化水素類を触媒により燃焼除去したクリプトン濃
縮ガスを、その液化温度より高い温度に冷却し、かつ活
性炭を充填した吸着塔にクリプトンが破過するまで流し
てクリプトンを濃縮回収し、さらに塔内を高真空にして
吸着されているキセノンを除去し、その後クリプトン濃
縮ガスをその液化温度より高い温度に冷却し、かつ活性
炭を充填した吸着塔にクリプトンが破過するまで流した
のち、製品ガスの一部で吸着塔内をパージし、高純度ク
リプトンを得ることを特徴とするクリプトンの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17443395A JP3294067B2 (ja) | 1995-06-15 | 1995-06-15 | クリプトンの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17443395A JP3294067B2 (ja) | 1995-06-15 | 1995-06-15 | クリプトンの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH092808A JPH092808A (ja) | 1997-01-07 |
| JP3294067B2 true JP3294067B2 (ja) | 2002-06-17 |
Family
ID=15978450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17443395A Expired - Fee Related JP3294067B2 (ja) | 1995-06-15 | 1995-06-15 | クリプトンの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3294067B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102389683A (zh) * | 2011-08-15 | 2012-03-28 | 西北核技术研究所 | 一种用活性炭分离氪和氙的方法和装置 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6694775B1 (en) | 2002-12-12 | 2004-02-24 | Air Products And Chemicals, Inc. | Process and apparatus for the recovery of krypton and/or xenon |
| WO2008111488A1 (ja) * | 2007-03-09 | 2008-09-18 | Taiyo Nippon Sanso Corporation | キセノンの濃縮方法および濃縮装置 |
| CA3098869A1 (en) | 2018-05-08 | 2019-11-28 | Curium Us Llc | Systems and methods for production of xenon-133 |
| CN109292743A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-02-01 | 瀚沫能源科技（上海）有限公司 | 一种液氧中浓缩氪氙浓缩物的设备及其方法 |
| US11460246B2 (en) | 2019-12-18 | 2022-10-04 | Air Products And Chemicals, Inc. | Recovery of krypton and xenon from liquid oxygen |
-
1995
- 1995-06-15 JP JP17443395A patent/JP3294067B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102389683A (zh) * | 2011-08-15 | 2012-03-28 | 西北核技术研究所 | 一种用活性炭分离氪和氙的方法和装置 |
| CN102389683B (zh) * | 2011-08-15 | 2014-05-28 | 西北核技术研究所 | 一种用活性炭分离氪和氙的方法和装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH092808A (ja) | 1997-01-07 |
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