JP4242507B2 - 超高純度ガスの製造方法及び製造装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、予備精製した原料流体を第１精留塔で精製し、得られた高純度流体を第２精留塔に導いて、更に精製することで超高純度ガスを製造する製造方法、及びその製造装置に関し、特に超高純度アルゴンの製造に有用である。
【０００２】
【従来の技術】
精留塔を利用した各種ガスの分離・精製（深冷分離）は、空気から各種成分を低温分離する技術や各種産業設備の排出ガスから有用ガスを高純度で回収する技術などに利用されている。精留塔の基本原理は、気液平衡にある気体と液体の組成が異なる現象を利用して、塔内の精留部を下降する還流液と、精留部を上昇する蒸気とを気液接触させながら、蒸発と凝縮を繰り返すことで、精留部の下側に高沸点成分が、上側に低沸点成分が濃縮されていくと言うものである。その際、塔頂部から還流液を降下させ、また塔底部から還流蒸気を発生させるため、通常、凝縮器とリボイラが、それぞれ精留塔の塔頂部と塔底部に設けられる。
【０００３】
このような精留塔を利用して、より高純度なガスを製造する場合、原料流体を第１精留塔で精製し、得られた高純度ガス等を第２精留塔に導いて、更に精製する方法が採られる場合が多い。従って、複数の精留塔を用いる各種形態の高純度ガスの製造方法が、これまで数多く出願されている。
【０００４】
このような技術は大きく分けると、第１精留塔から第２精留塔へと一方向に流体を供給するタイプと、第１精留塔と第２精留塔との間で、双方向に流体を供給するタイプが存在する。そして、超高純度アルゴンの製造に有用なものとしては、以下のものが存在する。
【０００５】
前者のタイプとして、例えば、特許第２５９４６０４号公報には、原料流体を第１精留塔に導いて精製後の塔底液を抜き出し、これを第２精留塔の中段に導いて、その塔頂部から超高純度ガスを回収する方法が記載されている。その際、第１精留塔と第２精留塔には、それぞれ凝縮器とリボイラが設けられており、２基の凝縮器と２基のリボイラとを独立して能力制御することによって、超高純度ガスの回収に適した精留条件を、各精留塔ごとに調整できるように構成している。
【０００６】
一方、後者のタイプとしては、第１精留塔と第２精留塔の塔底部との間で、気体と液体とを双方向に供給することでリボイラを省略する技術のみが、これまで存在した。例えば、特公平７−８５７６１号公報には、第１精留塔の原料流体の供給部より塔底側のガスの一部を、第２精留塔の塔底部に導きつつ、その塔底部から抜き出した液体を第１精留塔の塔底側に戻しながら、第２精留塔の塔頂部から超高純度物質を回収する方法が記載されている。また、その際、第１精留塔の凝縮器により発生した還流液の一部を第２精留塔の塔頂部に導いて、第２精留塔の還流液とする方法が記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記前者の如く、一方向に流体を供給するタイプでは、後者の如く双方向に流体を供給するタイプと異なり、第２精留塔の凝縮器又はリボイラを省略できないため、その分、装置構成が複雑になり、コスト面でも後者より有利とは言えない。また、両精留塔における還流量の振り分けを、各塔の凝縮器の能力調節で別々に行う必要があるため、その操作が煩雑になるという欠点もあった。
【０００８】
一方、上記後者の如く、第１精留塔と第２精留塔の塔底部との間で、気体と液体とを双方向に供給することでリボイラを省略するタイプでは、装置構成が簡素化し、コスト面で有利になるものの、超高純度流体の回収を可能にするための制御の融通性が小さいため、原料組成が変化した場合に製品ガスの純度が低下しやすいという欠点があった。即ち、原料組成が変化した場合にも、超高純度の製品ガスを得るためには、製品純度が低下しないように製品流体の回収量を調節する必要があるが、回収量の調節には、還流量とリボイル量とを独立に微妙に調整する必要があるところ、第２精留塔にリボイラが存在しないため、その調整が困難となり、製品純度を維持するのが困難となる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、装置構成が簡易でコスト面でも有利であり、しかも超高純度ガスの純度を高く維持することができる超高純度ガスの製造方法、及びその装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。即ち、本発明の製造方法は、予備精製した原料流体を第１精留塔で精製し、得られた高純度流体を第２精留塔に導いて、更に精製することで超高純度ガスを製造する工程を有する超高純度ガスの製造方法において、前記第１精留塔の前記原料流体の供給部より塔頂側の還流液の一部を、流量調節しつつ前記第２精留塔の塔頂部に導いてその還流液とし、その塔頂部のガスを前記第１精留塔の塔頂側に戻しながら、前記第２精留塔の精留部又は塔底部から超高純度物質を回収することを特徴とする。なお、「超高純度ガス」とは、１塔の精留塔による精製ガスより、更に高純度であるガスを指すものであり、相対的な意味のみを有する。
【００１１】
上記において、第１精留塔と第２精留塔との間での還流液とガスの流動は、各種の推進力を利用して行うことができるが、前記第１精留塔から還流液の一部を流量調節しつつ前記第２精留塔に導く際に、高低差を利用して前記還流液を流動させつつ、その経路に設けた弁の開度により還流液の流量を調節すると共に、前記第２精留塔の塔頂部からガスを前記第１精留塔の塔頂側に戻す際に、両塔の圧力差を利用して前記ガスの流動を行わせることが好ましい。
【００１２】
また、リボイルの方式も各種方式が採用できるが、前記第１精留塔の塔底液と前記第２精留塔の塔底液とを混合した後、減圧して前記第１精留塔の凝縮器の冷媒貯留部に導入し、その冷媒貯留部で気化したガスを圧縮機で圧縮した後、分岐した経路の各々に設けた弁で分配し、リボイルガスとして前記各塔の塔底部に供給すると共に、前記超高純度物質の回収を前記第２精留塔の精留部の中間から行うことが好ましい。
【００１３】
上記において、前記原料流体は、精留に支障をきたさない程度に予備精製されているものであればよいが、原料流体が、純度９５容量％以上のアルゴンであって、より低沸点の物質と、より高沸点の物質とを不純物として含有するものであることが好ましい。
【００１４】
一方、本発明の製造装置は、原料流体の供給部を中間に備えた精留部、及びその精留部からのガスを液化して一部還流液として供給する凝縮器を有する第１精留塔と、超高純度製品の回収部を中間に備えた精留部を有する第２精留塔と、前記第１精留塔の供給部より塔頂側の還流液の一部を、開度調節可能な弁を介して前記第２精留塔の塔頂部に導く還流液供給管と、前記第２精留塔の塔頂部のガスを前記第１精留塔の塔頂側に導くガス供給管と、前記第１精留塔の塔底液と前記第２精留塔の塔底液とを混合した後、減圧して前記凝縮器の冷媒貯留部に導入し、その冷媒貯留部で気化したガスを圧縮機で圧縮した後、分岐した経路の各々に設けた弁で分配し、リボイルガスとして前記各塔の塔底部に供給するリサイクル経路とを備えたものである。
【００１５】
［作用効果］
本発明の製造方法によると、第１精留塔の原料流体の供給部より塔頂側の還流液の一部を、第２精留塔の塔頂部に導いてその還流液としつつ、その塔頂部からのガスを第１精留塔の塔頂側に戻しているため、第２精留塔の凝縮器を不要にすることができる。そして、従来は各塔の凝縮器の能力調節により還流液の割り振りを行っていたが、本発明では第２精留塔へ供給する還流液の流量調節により、簡易に当該割り振りを行うことができる。一方、各塔のリボイル量を独立して能力調節できるため、原料組成が変化した場合に、製品純度が低下しないように製品流体の回収量を調節する際、還流量とリボイル量とを独立に微妙に調整することができ、超高純度ガスの純度を高く維持することが可能になる。
【００１６】
その結果、装置構成が簡易でコスト面でも有利であり、しかも超高純度ガスの純度を高く維持することができる超高純度ガスの製造方法を提供することができた。
【００１７】
上記において、前記第１精留塔から還流液の一部を流量調節しつつ前記第２精留塔に導く際に、高低差を利用して前記還流液を流動させつつ、その経路に設けた弁の開度により還流液の流量を調節すると共に、前記第２精留塔の塔頂部からガスを前記第１精留塔の塔頂側に戻す際に、両塔の圧力差を利用して前記ガスの流動を行わせる場合、
付加設備を最小限に抑えながら、流動に必要な推進力を確保しつつ、弁の開度により還流液の割り振りを容易に行うことができる。
【００１８】
また、前記第１精留塔の塔底液と前記第２精留塔の塔底液とを混合した後、減圧して前記第１精留塔の凝縮器の冷媒貯留部に導入し、その冷媒貯留部で気化したガスを圧縮機で圧縮した後、分岐した経路の各々に設けた弁で分配し、リボイルガスとして前記各塔の塔底部に供給する場合、リボイル量の割り振り調節も容易に行うことができる。
【００１９】
また、前記原料流体が、純度９５容量％以上のアルゴンであって、より低沸点の物質と、より高沸点の物質とを不純物として含有するものである場合、
より高沸点の物質を略完全に第１精留塔で除去することができるため、より低沸点の物質を第２精留塔で除去することにより、超高純度のアルゴンを製造することができる。
【００２０】
一方、本発明の製造装置によると、上記の如き作用効果により、装置構成が簡易でコスト面にも有利であり、しかも超高純度ガスの純度を高く維持することができる。また、付加設備を最小限に抑えながら、流動に必要な推進力を確保しつつ、弁の開度により還流液の割り振りを容易に行うことができ、更にリサイクル経路によりリボイル手段の共用、凝縮器への冷媒供給、各塔のリボイル量の調節が可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、本発明の第１実施形態〜第３実施形態、第３実施形態を利用したアルゴン回収設備の順で説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態として、図１に示すような、最もシンプルな実施形態を例示する。
【００２３】
原料流体は経路Ｌ１より第１精留塔１０に供給されるが、これに先立って、図示してない設備により、通常、予備精製、冷却、圧縮等が行われる。予備精製では、精留塔で除去しにくい成分や、塵等の固体成分などの不純物が除去されたり、また、予め原料をかなりの高純度にするための精製操作が行われる。冷却と圧縮は、原料流体の温度と圧力を、精留塔１０に供給するのに適した範囲にするために行われ、通常、第１精留塔１０の供給部よりやや高い圧力まで圧縮され、その圧での液化温度の近傍まで冷却される。
【００２４】
第１精留塔１０の内部の原料流体の供給部より塔頂側（上側）には、精留部１２（濃縮部）が設けられており、供給部より塔底側（下側）には、精留部１１（回収部）が設けられている。精留部１１，１２の型式には、棚段式や充填式等があり、いずれの型式も採用できる。精留部１１，１２では、下降する還流液と上昇する蒸気とが気液接触しながら、蒸発と凝縮を繰り返すことで、精留部１１，１２の下側ほど高沸点不純物が、上側ほど製品及び低沸点不純物が濃縮される。第１精留塔１０の塔底部には外付型のリボイラ１４が設けられており、塔底部の経路Ｌ２より塔底液を抜き出して、蒸発させることにより、経路Ｌ３よりリボイルガスとして塔底部に戻している。その一部は、排出液としてＬ４より排出される。なお、リボイラ１４の型式や熱源は、いずれでもよい。
【００２５】
一方、第１精留塔１０の塔頂部には外付型の凝縮器１３が設けられており、塔頂部の経路Ｌ５より塔頂ガスを抜き出して、その一部を液化させることにより、経路Ｌ６より還流液として塔頂部に戻している。その際、濃縮された低沸点成分ガスは、排出ガスとして経路Ｌ７より排出される。なお、凝縮器１３の型式や冷媒等は、いずれでもよい。
【００２６】
本発明では、上記のようにして原料流体を第１精留塔１０で精製した後、得られた高純度流体を第２精留塔２０に導いて更に精製を行う。その際、第１精留塔１０の原料流体の供給部より塔頂側の還流液の一部を抜き出し、第２精留塔２０の塔頂部に導いてその還流液としつつ、その塔頂部のガスを第１精留塔１０の塔頂側に戻す。これにより、第２精留塔２０の凝縮器を不要にすることができる。
【００２７】
本実施形態では、第１精留塔１０と第２精留塔２０との間に弁３１が介在する還流液供給管Ｌ８を設け、その高低差を利用して還流液を流動させつつ、弁３１の開度により還流液の導入量を調節可能にしてある。一方、第２精留塔２０の塔頂部のガスは、両塔の圧力差によりガス供給管Ｌ９を流動して、第１精留塔１０の塔頂側に戻される。
【００２８】
導入された還流液は、第１精留塔１０の場合と同様に、第２精留塔２０内の精留部２１を下降しつつ、上昇する蒸気と気液接触しながら、蒸発と凝縮を繰り返すことで、精留部２１の下側ほど製品が、上側ほど低沸点不純物が濃縮された状態となる。このため、第２精留塔２０の塔底部の上側空間から経路Ｌ１０にて超高純度の製品流体（製品ガス）を回収することができる。
【００２９】
第２精留塔２０の塔底部には外付型のリボイラ２２が設けられており、塔底部の経路Ｌ１１より塔底液を抜き出して蒸発させることにより、経路Ｌ１２よりリボイルガスとして塔底部に戻している。また、製品流体は、精留部２１の中間からも回収することができる。なお、リボイラ２２の型式や熱源は、いずれでもよい。
【００３０】
上記装置における精留操作の制御方法は、次の通りである。第１精留塔１０と第２精留塔２０とにおける精留操作の制御は、凝縮器１３の能力調節と、生成した還流液の弁３１による各塔への分配のバランス調節とにより行われる。つまり、第２精留塔２０へ供給する還流液の流量調節により、このバランス調節が行われ、第２精留塔２０では還流液の流量に応じた、リボイラ２２の能力調節や製品ガスの回収量の調節が行われ、その結果、第２精留塔２０の精留操作を最適に制御することができる。
【００３１】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態として、図２に示すように、第１実施形態における第１精留塔１０に精留部１５を更に付加したものを例示する。なお、他の部分については、第１実施形態と同様であるため、相違する部分についてのみ説明する。
【００３２】
この精留部１５は、精留部１２の上方（塔頂側）であって、還流液供給管Ｌ８とガス供給管Ｌ９との接続部よりも上側（塔頂側）の位置に設けられる。従って、第１実施形態では、凝縮器１３から塔頂部に戻された還流液が、そのまま還流液供給管Ｌ８から抜き出されるのに対して、第２実施形態では、凝縮器１３から塔頂部に戻された還流液が、精留部１５を下降する間に、低沸点不純物が更に除去されてから、還流液供給管Ｌ８にて抜き出されることになる。その結果、第２精留塔２０において低沸点不純物の除去が容易になる。
【００３３】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態として、図３に示すように、第１実施形態にリサイクル経路や熱交換器等を付加して、熱効率の向上や排ガス等の有効利用を図った実施形態を例示する。なお、基本的な部分については、第１実施形態と同様であるため、付加した部分についてのみ説明する。
【００３４】
本実施形態は、第１実施形態のリボイラ１４，２２の代わりに、凝縮器１３への冷媒供給機能を有するリサイクル経路を設けたことを特徴とする。このリサイクル経路では、まず第１精留塔１０の塔底液と第２精留塔２０の塔底液とを混合するが、かかる混合は、第２精留塔２０の塔底液を第１精留塔１０の塔底部へ経路Ｌ１１により流下させることにより行う。混合された第１精留塔１０の塔底液は、膨張弁１６まで流動し、膨張弁１６を経て減圧されることで、凝縮器１３の冷媒貯留部に導入されて冷却源となる。その際、不足する寒冷は、寒冷源より必要に応じて弁１７を介して経路Ｌ１３より供給される。冷媒貯留部で気化した塔底液は、熱交換器３２で加温された後、圧縮機３９で圧縮されると共に、少量はリサイクル経路に高沸点成分が濃縮しないように、圧縮機３９の上流側より弁３８を介して排出される。圧縮後に経路は二手に分岐され、各々の経路Ｌ１４，Ｌ１５に設けた弁３６，３７で流量調節して分配される。その後、熱交換器３２で冷却された後、リボイルガスとして経路Ｌ１２と経路Ｌ３から各塔の塔底部に供給される。
【００３５】
凝縮器１３としては、液状冷媒を貯留しつつその一部を蒸発させることで塔頂ガスを冷却して分縮させるタイプ（アルミ・プレートフィン型凝縮器）が好ましい。このような凝縮器１３を用いて、液状冷媒の貯留量及び圧力を制御することで、凝縮のための能力調節を容易に行うことができる。また、液状冷媒には高沸点不純物が濃縮し易いため、放出経路を設けて（図示省略）、液状冷媒を一部抜き出し、気化した後、放出することも可能である。
【００３６】
原料流体は、弁３４により流量調節され、熱交換器３２で冷却された後、経路Ｌ１より、第１精留塔１０に供給され、第１実施形態と同様の精留操作が行われる。その際、塔頂部に設けた凝縮器１３では、凝縮・液化しなかったガスが経路Ｌ７にて排出され、一方、液化したガスは還流液として塔頂部に戻される。経路Ｌ７にて排出されたガスは、熱交換器３２で寒冷回収された後、弁３３を介して排出される。
【００３７】
一方、第２精留塔２０の精留部２１の下方（塔底側）には、更に精留部２３が設けられ、その間に接続した経路Ｌ１０により、製品ガスの回収を行う。上記のようなリサイクル経路を構成すると、第２精留塔２０の塔底部の純度が低下し易いが、このような精留部２３を設けて、精留部２１との中間より製品を回収することにより、塔底部の不純物を製品ガスに混入しにくくすることができる。第２精留塔２０より回収された製品ガスは、熱交換器３２で寒冷回収された後、弁３５を介して排出される。
【００３８】
（アルゴン回収設備）
図４は、第３実施形態の製造方法を利用したアルゴン回収設備のフローシートの一例を示す。この設備は、単結晶シリコン引上装置１、予備精製ユニット６、冷却ユニット４０、除炭乾燥ユニット５０、低温精製部６０、及び高純度アルゴンタンク９０により、概ね構成されるが、低温精製部６０として、図３に示す装置が採用される。
【００３９】
単結晶シリコン引上装置１には、シールドガスとして高純度アルゴンガス（沸点−１８６℃）が配管Ｐ１より供給される。単結晶シリコン引上装置１から真空ボンプ２によって排出されたガス（以下、「アルゴン排ガス」と呼ぶ）の中には、粉じんの他、Ｈ2 、Ｎ2 、Ｏ2 、ＣＯ、ＣＯ2 、炭化水素などが不純物として含まれている。炭化水素は、５０ｖｏｌＰＰＭ以下で主としてＣＨ4 である。なお、図４では、簡略化のため、単結晶シリコン引上装置１及び真空ポンプ２を１台づつしか図示していないが、実際には複数の装置が並列に配置される。これらの単結晶シリコン引上装置１から排出されるアルゴン排ガスの量は、単結晶シリコン引上装置１の運転台数などに応じて変化するので、一旦、ガスホルダ３に収容される。
【００４０】
ガスホルダ３に収容されたアルゴン排ガスは、サクションフィルタユニット４を介して、コンプレッサ５によって予備精製ユニット６に導入される。その際、サクションフィルタユニット４により、アルゴン排ガスから塵埃が取り除かれる。また、後続の酸化工程で要求される酸素量を補うため、サクションフィルタユニット４から出たアルゴン排ガスに、配管Ｐ３１を経て微量の空気が添加される。アルゴン排ガスは、コンプレッサ５で３．５〜９．０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ程度の圧力に昇圧される。この圧力の値は、後続の除炭乾燥工程における最適な運転条件あるいはアルゴン製品圧力等に応じて設定される。
【００４１】
コンプレッサ５を出たアルゴン排ガスは、予備精製ユニット６に導入される。予備精製ユニット６は、一酸化炭素酸化塔７及びデオキソ塔８を備え、デオキソ塔７には系外の水素ガスソースから配管Ｐ３２を介して脱酸素用のＨ2 が供給される。アルゴン排ガスは、先ず、一酸化炭素酸化塔７に導入され、Ｐｄ触媒によってＣＯが酸化されてＣＯ2 に変わる。次いで、Ｈ2 が添加された後、デオキソ塔８に導入される。デオキソ塔８では、Ｐｄ触媒によってＯ2 とＨ2 との反応が促進され、Ｏ2 がＨ2 Ｏに変わる。なお、デオキソ塔８においてＯ2 をほぼ完全に除去すべく添加されるＨ2 の流量は、理論上の所要量に対して過剰に設定される。
【００４２】
予備精製設備６を出たアルゴンガス（以下、「デオキソアルゴンガス」と呼ぶ）は、冷却ユニット４０に導入される。冷却ユニット４０は、水冷式の熱交換器４１、セパレータ４３、冷凍機４６を備えた熱交換器４５、及び水セパレータ４７から構成される。デオキソアルゴンガスは、先ず、熱交換器４１に導入され約４０℃まで冷却される。冷却されたデオキソアルゴンガスは、セパレータ４３に導入され、凝縮した水分が分離される。次いで、デオキソアルゴンガスは、熱交換器４５で約１０℃まで冷却される。冷却されたデオキソアルゴンガスは、水セパレータ４７に導入され、凝縮した水分が更に分離される。
【００４３】
冷却ユニット４０を出たデオキソアルゴンガスは、除炭乾燥ユニット５０に導入される。除炭乾燥ユニット５０は、交互に使用される一対の吸着塔５１及び５２から構成される。吸着塔５ｌ及び５２には、Ｈ2 Ｏ及びＣＯ2 を吸着するため、アルミナ及びモレキュラーシーブ等の充填物が充填されている。なお、一対の吸着塔５１及び５２は、圧カスィング吸着（ＰＳＡ）あるいは温度スイング吸着〈ＴＳＡ）の原理を利用して運転されるため、吸着剤の再生用に窒素ガス供給用の配管Ｐ５０と、排出用の配管Ｐ５１が接続されている。
【００４４】
除炭乾燥ユニット５０を出たデオキソアルゴンガスは、温度約１０℃、圧力約６．４ｋｇ／ｃｍ2 Ｇで、低温精製部６０の熱交換器３２に導入される。その時の組成は、例えばＮ2 ：２．０ｖｏｌ％、ＣＨ4 ：０．００５ｖｏｌ％、Ｈ2 ：０．５ｖｏｌ％で、残りはアルゴンである。
【００４５】
低温精製部６０では、前述の第３の実施形態の如き精留操作が行われ、超高純度のアルゴンガス（純度９９．９９９％以上）が製品ガスとして回収される。その際、寒冷源として、高純度の液体アルゴンが、タンク９０より供給される。製品ガスは配管Ｐ１５を通って製品フィルタ設備７０に導入され、単結晶シリコン引上装置１の導入に必要な清浄度のレベルまで除塵された後、再び単結晶シリコン引上装置１に供給される。なお、初期に又は不足分として単結晶シリコン引上装置１に供給される高純度アルゴンガスは、上記のタンク９０から弁Ｖ８を介して蒸発器９５に導入されてガス化したものが使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の製造方法に用いる装置の一例を示す概略構成図
【図２】第２実施形態の製造方法に用いる装置の一例を示す概略構成図
【図３】第３実施形態の製造方法に用いる装置の一例を示す概略構成図
【図４】第３実施形態を利用したアルゴン回収設備の一例を示す概略構成図
【符号の説明】
１０ 第１精留塔
１１ 精留部
１２ 精留部
１３ 凝縮器
１６ 膨張弁
２０ 第２精留塔
２１ 精留部
３１ 弁
３９ 圧縮機
Ｌ８ 還流液供給管
Ｌ９ ガス供給管
【発明の属する技術分野】
本発明は、予備精製した原料流体を第１精留塔で精製し、得られた高純度流体を第２精留塔に導いて、更に精製することで超高純度ガスを製造する製造方法、及びその製造装置に関し、特に超高純度アルゴンの製造に有用である。
【０００２】
【従来の技術】
精留塔を利用した各種ガスの分離・精製（深冷分離）は、空気から各種成分を低温分離する技術や各種産業設備の排出ガスから有用ガスを高純度で回収する技術などに利用されている。精留塔の基本原理は、気液平衡にある気体と液体の組成が異なる現象を利用して、塔内の精留部を下降する還流液と、精留部を上昇する蒸気とを気液接触させながら、蒸発と凝縮を繰り返すことで、精留部の下側に高沸点成分が、上側に低沸点成分が濃縮されていくと言うものである。その際、塔頂部から還流液を降下させ、また塔底部から還流蒸気を発生させるため、通常、凝縮器とリボイラが、それぞれ精留塔の塔頂部と塔底部に設けられる。
【０００３】
このような精留塔を利用して、より高純度なガスを製造する場合、原料流体を第１精留塔で精製し、得られた高純度ガス等を第２精留塔に導いて、更に精製する方法が採られる場合が多い。従って、複数の精留塔を用いる各種形態の高純度ガスの製造方法が、これまで数多く出願されている。
【０００４】
このような技術は大きく分けると、第１精留塔から第２精留塔へと一方向に流体を供給するタイプと、第１精留塔と第２精留塔との間で、双方向に流体を供給するタイプが存在する。そして、超高純度アルゴンの製造に有用なものとしては、以下のものが存在する。
【０００５】
前者のタイプとして、例えば、特許第２５９４６０４号公報には、原料流体を第１精留塔に導いて精製後の塔底液を抜き出し、これを第２精留塔の中段に導いて、その塔頂部から超高純度ガスを回収する方法が記載されている。その際、第１精留塔と第２精留塔には、それぞれ凝縮器とリボイラが設けられており、２基の凝縮器と２基のリボイラとを独立して能力制御することによって、超高純度ガスの回収に適した精留条件を、各精留塔ごとに調整できるように構成している。
【０００６】
一方、後者のタイプとしては、第１精留塔と第２精留塔の塔底部との間で、気体と液体とを双方向に供給することでリボイラを省略する技術のみが、これまで存在した。例えば、特公平７−８５７６１号公報には、第１精留塔の原料流体の供給部より塔底側のガスの一部を、第２精留塔の塔底部に導きつつ、その塔底部から抜き出した液体を第１精留塔の塔底側に戻しながら、第２精留塔の塔頂部から超高純度物質を回収する方法が記載されている。また、その際、第１精留塔の凝縮器により発生した還流液の一部を第２精留塔の塔頂部に導いて、第２精留塔の還流液とする方法が記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記前者の如く、一方向に流体を供給するタイプでは、後者の如く双方向に流体を供給するタイプと異なり、第２精留塔の凝縮器又はリボイラを省略できないため、その分、装置構成が複雑になり、コスト面でも後者より有利とは言えない。また、両精留塔における還流量の振り分けを、各塔の凝縮器の能力調節で別々に行う必要があるため、その操作が煩雑になるという欠点もあった。
【０００８】
一方、上記後者の如く、第１精留塔と第２精留塔の塔底部との間で、気体と液体とを双方向に供給することでリボイラを省略するタイプでは、装置構成が簡素化し、コスト面で有利になるものの、超高純度流体の回収を可能にするための制御の融通性が小さいため、原料組成が変化した場合に製品ガスの純度が低下しやすいという欠点があった。即ち、原料組成が変化した場合にも、超高純度の製品ガスを得るためには、製品純度が低下しないように製品流体の回収量を調節する必要があるが、回収量の調節には、還流量とリボイル量とを独立に微妙に調整する必要があるところ、第２精留塔にリボイラが存在しないため、その調整が困難となり、製品純度を維持するのが困難となる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、装置構成が簡易でコスト面でも有利であり、しかも超高純度ガスの純度を高く維持することができる超高純度ガスの製造方法、及びその装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。即ち、本発明の製造方法は、予備精製した原料流体を第１精留塔で精製し、得られた高純度流体を第２精留塔に導いて、更に精製することで超高純度ガスを製造する工程を有する超高純度ガスの製造方法において、前記第１精留塔の前記原料流体の供給部より塔頂側の還流液の一部を、流量調節しつつ前記第２精留塔の塔頂部に導いてその還流液とし、その塔頂部のガスを前記第１精留塔の塔頂側に戻しながら、前記第２精留塔の精留部又は塔底部から超高純度物質を回収することを特徴とする。なお、「超高純度ガス」とは、１塔の精留塔による精製ガスより、更に高純度であるガスを指すものであり、相対的な意味のみを有する。
【００１１】
上記において、第１精留塔と第２精留塔との間での還流液とガスの流動は、各種の推進力を利用して行うことができるが、前記第１精留塔から還流液の一部を流量調節しつつ前記第２精留塔に導く際に、高低差を利用して前記還流液を流動させつつ、その経路に設けた弁の開度により還流液の流量を調節すると共に、前記第２精留塔の塔頂部からガスを前記第１精留塔の塔頂側に戻す際に、両塔の圧力差を利用して前記ガスの流動を行わせることが好ましい。
【００１２】
また、リボイルの方式も各種方式が採用できるが、前記第１精留塔の塔底液と前記第２精留塔の塔底液とを混合した後、減圧して前記第１精留塔の凝縮器の冷媒貯留部に導入し、その冷媒貯留部で気化したガスを圧縮機で圧縮した後、分岐した経路の各々に設けた弁で分配し、リボイルガスとして前記各塔の塔底部に供給すると共に、前記超高純度物質の回収を前記第２精留塔の精留部の中間から行うことが好ましい。
【００１３】
上記において、前記原料流体は、精留に支障をきたさない程度に予備精製されているものであればよいが、原料流体が、純度９５容量％以上のアルゴンであって、より低沸点の物質と、より高沸点の物質とを不純物として含有するものであることが好ましい。
【００１４】
一方、本発明の製造装置は、原料流体の供給部を中間に備えた精留部、及びその精留部からのガスを液化して一部還流液として供給する凝縮器を有する第１精留塔と、超高純度製品の回収部を中間に備えた精留部を有する第２精留塔と、前記第１精留塔の供給部より塔頂側の還流液の一部を、開度調節可能な弁を介して前記第２精留塔の塔頂部に導く還流液供給管と、前記第２精留塔の塔頂部のガスを前記第１精留塔の塔頂側に導くガス供給管と、前記第１精留塔の塔底液と前記第２精留塔の塔底液とを混合した後、減圧して前記凝縮器の冷媒貯留部に導入し、その冷媒貯留部で気化したガスを圧縮機で圧縮した後、分岐した経路の各々に設けた弁で分配し、リボイルガスとして前記各塔の塔底部に供給するリサイクル経路とを備えたものである。
【００１５】
［作用効果］
本発明の製造方法によると、第１精留塔の原料流体の供給部より塔頂側の還流液の一部を、第２精留塔の塔頂部に導いてその還流液としつつ、その塔頂部からのガスを第１精留塔の塔頂側に戻しているため、第２精留塔の凝縮器を不要にすることができる。そして、従来は各塔の凝縮器の能力調節により還流液の割り振りを行っていたが、本発明では第２精留塔へ供給する還流液の流量調節により、簡易に当該割り振りを行うことができる。一方、各塔のリボイル量を独立して能力調節できるため、原料組成が変化した場合に、製品純度が低下しないように製品流体の回収量を調節する際、還流量とリボイル量とを独立に微妙に調整することができ、超高純度ガスの純度を高く維持することが可能になる。
【００１６】
その結果、装置構成が簡易でコスト面でも有利であり、しかも超高純度ガスの純度を高く維持することができる超高純度ガスの製造方法を提供することができた。
【００１７】
上記において、前記第１精留塔から還流液の一部を流量調節しつつ前記第２精留塔に導く際に、高低差を利用して前記還流液を流動させつつ、その経路に設けた弁の開度により還流液の流量を調節すると共に、前記第２精留塔の塔頂部からガスを前記第１精留塔の塔頂側に戻す際に、両塔の圧力差を利用して前記ガスの流動を行わせる場合、
付加設備を最小限に抑えながら、流動に必要な推進力を確保しつつ、弁の開度により還流液の割り振りを容易に行うことができる。
【００１８】
また、前記第１精留塔の塔底液と前記第２精留塔の塔底液とを混合した後、減圧して前記第１精留塔の凝縮器の冷媒貯留部に導入し、その冷媒貯留部で気化したガスを圧縮機で圧縮した後、分岐した経路の各々に設けた弁で分配し、リボイルガスとして前記各塔の塔底部に供給する場合、リボイル量の割り振り調節も容易に行うことができる。
【００１９】
また、前記原料流体が、純度９５容量％以上のアルゴンであって、より低沸点の物質と、より高沸点の物質とを不純物として含有するものである場合、
より高沸点の物質を略完全に第１精留塔で除去することができるため、より低沸点の物質を第２精留塔で除去することにより、超高純度のアルゴンを製造することができる。
【００２０】
一方、本発明の製造装置によると、上記の如き作用効果により、装置構成が簡易でコスト面にも有利であり、しかも超高純度ガスの純度を高く維持することができる。また、付加設備を最小限に抑えながら、流動に必要な推進力を確保しつつ、弁の開度により還流液の割り振りを容易に行うことができ、更にリサイクル経路によりリボイル手段の共用、凝縮器への冷媒供給、各塔のリボイル量の調節が可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、本発明の第１実施形態〜第３実施形態、第３実施形態を利用したアルゴン回収設備の順で説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態として、図１に示すような、最もシンプルな実施形態を例示する。
【００２３】
原料流体は経路Ｌ１より第１精留塔１０に供給されるが、これに先立って、図示してない設備により、通常、予備精製、冷却、圧縮等が行われる。予備精製では、精留塔で除去しにくい成分や、塵等の固体成分などの不純物が除去されたり、また、予め原料をかなりの高純度にするための精製操作が行われる。冷却と圧縮は、原料流体の温度と圧力を、精留塔１０に供給するのに適した範囲にするために行われ、通常、第１精留塔１０の供給部よりやや高い圧力まで圧縮され、その圧での液化温度の近傍まで冷却される。
【００２４】
第１精留塔１０の内部の原料流体の供給部より塔頂側（上側）には、精留部１２（濃縮部）が設けられており、供給部より塔底側（下側）には、精留部１１（回収部）が設けられている。精留部１１，１２の型式には、棚段式や充填式等があり、いずれの型式も採用できる。精留部１１，１２では、下降する還流液と上昇する蒸気とが気液接触しながら、蒸発と凝縮を繰り返すことで、精留部１１，１２の下側ほど高沸点不純物が、上側ほど製品及び低沸点不純物が濃縮される。第１精留塔１０の塔底部には外付型のリボイラ１４が設けられており、塔底部の経路Ｌ２より塔底液を抜き出して、蒸発させることにより、経路Ｌ３よりリボイルガスとして塔底部に戻している。その一部は、排出液としてＬ４より排出される。なお、リボイラ１４の型式や熱源は、いずれでもよい。
【００２５】
一方、第１精留塔１０の塔頂部には外付型の凝縮器１３が設けられており、塔頂部の経路Ｌ５より塔頂ガスを抜き出して、その一部を液化させることにより、経路Ｌ６より還流液として塔頂部に戻している。その際、濃縮された低沸点成分ガスは、排出ガスとして経路Ｌ７より排出される。なお、凝縮器１３の型式や冷媒等は、いずれでもよい。
【００２６】
本発明では、上記のようにして原料流体を第１精留塔１０で精製した後、得られた高純度流体を第２精留塔２０に導いて更に精製を行う。その際、第１精留塔１０の原料流体の供給部より塔頂側の還流液の一部を抜き出し、第２精留塔２０の塔頂部に導いてその還流液としつつ、その塔頂部のガスを第１精留塔１０の塔頂側に戻す。これにより、第２精留塔２０の凝縮器を不要にすることができる。
【００２７】
本実施形態では、第１精留塔１０と第２精留塔２０との間に弁３１が介在する還流液供給管Ｌ８を設け、その高低差を利用して還流液を流動させつつ、弁３１の開度により還流液の導入量を調節可能にしてある。一方、第２精留塔２０の塔頂部のガスは、両塔の圧力差によりガス供給管Ｌ９を流動して、第１精留塔１０の塔頂側に戻される。
【００２８】
導入された還流液は、第１精留塔１０の場合と同様に、第２精留塔２０内の精留部２１を下降しつつ、上昇する蒸気と気液接触しながら、蒸発と凝縮を繰り返すことで、精留部２１の下側ほど製品が、上側ほど低沸点不純物が濃縮された状態となる。このため、第２精留塔２０の塔底部の上側空間から経路Ｌ１０にて超高純度の製品流体（製品ガス）を回収することができる。
【００２９】
第２精留塔２０の塔底部には外付型のリボイラ２２が設けられており、塔底部の経路Ｌ１１より塔底液を抜き出して蒸発させることにより、経路Ｌ１２よりリボイルガスとして塔底部に戻している。また、製品流体は、精留部２１の中間からも回収することができる。なお、リボイラ２２の型式や熱源は、いずれでもよい。
【００３０】
上記装置における精留操作の制御方法は、次の通りである。第１精留塔１０と第２精留塔２０とにおける精留操作の制御は、凝縮器１３の能力調節と、生成した還流液の弁３１による各塔への分配のバランス調節とにより行われる。つまり、第２精留塔２０へ供給する還流液の流量調節により、このバランス調節が行われ、第２精留塔２０では還流液の流量に応じた、リボイラ２２の能力調節や製品ガスの回収量の調節が行われ、その結果、第２精留塔２０の精留操作を最適に制御することができる。
【００３１】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態として、図２に示すように、第１実施形態における第１精留塔１０に精留部１５を更に付加したものを例示する。なお、他の部分については、第１実施形態と同様であるため、相違する部分についてのみ説明する。
【００３２】
この精留部１５は、精留部１２の上方（塔頂側）であって、還流液供給管Ｌ８とガス供給管Ｌ９との接続部よりも上側（塔頂側）の位置に設けられる。従って、第１実施形態では、凝縮器１３から塔頂部に戻された還流液が、そのまま還流液供給管Ｌ８から抜き出されるのに対して、第２実施形態では、凝縮器１３から塔頂部に戻された還流液が、精留部１５を下降する間に、低沸点不純物が更に除去されてから、還流液供給管Ｌ８にて抜き出されることになる。その結果、第２精留塔２０において低沸点不純物の除去が容易になる。
【００３３】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態として、図３に示すように、第１実施形態にリサイクル経路や熱交換器等を付加して、熱効率の向上や排ガス等の有効利用を図った実施形態を例示する。なお、基本的な部分については、第１実施形態と同様であるため、付加した部分についてのみ説明する。
【００３４】
本実施形態は、第１実施形態のリボイラ１４，２２の代わりに、凝縮器１３への冷媒供給機能を有するリサイクル経路を設けたことを特徴とする。このリサイクル経路では、まず第１精留塔１０の塔底液と第２精留塔２０の塔底液とを混合するが、かかる混合は、第２精留塔２０の塔底液を第１精留塔１０の塔底部へ経路Ｌ１１により流下させることにより行う。混合された第１精留塔１０の塔底液は、膨張弁１６まで流動し、膨張弁１６を経て減圧されることで、凝縮器１３の冷媒貯留部に導入されて冷却源となる。その際、不足する寒冷は、寒冷源より必要に応じて弁１７を介して経路Ｌ１３より供給される。冷媒貯留部で気化した塔底液は、熱交換器３２で加温された後、圧縮機３９で圧縮されると共に、少量はリサイクル経路に高沸点成分が濃縮しないように、圧縮機３９の上流側より弁３８を介して排出される。圧縮後に経路は二手に分岐され、各々の経路Ｌ１４，Ｌ１５に設けた弁３６，３７で流量調節して分配される。その後、熱交換器３２で冷却された後、リボイルガスとして経路Ｌ１２と経路Ｌ３から各塔の塔底部に供給される。
【００３５】
凝縮器１３としては、液状冷媒を貯留しつつその一部を蒸発させることで塔頂ガスを冷却して分縮させるタイプ（アルミ・プレートフィン型凝縮器）が好ましい。このような凝縮器１３を用いて、液状冷媒の貯留量及び圧力を制御することで、凝縮のための能力調節を容易に行うことができる。また、液状冷媒には高沸点不純物が濃縮し易いため、放出経路を設けて（図示省略）、液状冷媒を一部抜き出し、気化した後、放出することも可能である。
【００３６】
原料流体は、弁３４により流量調節され、熱交換器３２で冷却された後、経路Ｌ１より、第１精留塔１０に供給され、第１実施形態と同様の精留操作が行われる。その際、塔頂部に設けた凝縮器１３では、凝縮・液化しなかったガスが経路Ｌ７にて排出され、一方、液化したガスは還流液として塔頂部に戻される。経路Ｌ７にて排出されたガスは、熱交換器３２で寒冷回収された後、弁３３を介して排出される。
【００３７】
一方、第２精留塔２０の精留部２１の下方（塔底側）には、更に精留部２３が設けられ、その間に接続した経路Ｌ１０により、製品ガスの回収を行う。上記のようなリサイクル経路を構成すると、第２精留塔２０の塔底部の純度が低下し易いが、このような精留部２３を設けて、精留部２１との中間より製品を回収することにより、塔底部の不純物を製品ガスに混入しにくくすることができる。第２精留塔２０より回収された製品ガスは、熱交換器３２で寒冷回収された後、弁３５を介して排出される。
【００３８】
（アルゴン回収設備）
図４は、第３実施形態の製造方法を利用したアルゴン回収設備のフローシートの一例を示す。この設備は、単結晶シリコン引上装置１、予備精製ユニット６、冷却ユニット４０、除炭乾燥ユニット５０、低温精製部６０、及び高純度アルゴンタンク９０により、概ね構成されるが、低温精製部６０として、図３に示す装置が採用される。
【００３９】
単結晶シリコン引上装置１には、シールドガスとして高純度アルゴンガス（沸点−１８６℃）が配管Ｐ１より供給される。単結晶シリコン引上装置１から真空ボンプ２によって排出されたガス（以下、「アルゴン排ガス」と呼ぶ）の中には、粉じんの他、Ｈ2 、Ｎ2 、Ｏ2 、ＣＯ、ＣＯ2 、炭化水素などが不純物として含まれている。炭化水素は、５０ｖｏｌＰＰＭ以下で主としてＣＨ4 である。なお、図４では、簡略化のため、単結晶シリコン引上装置１及び真空ポンプ２を１台づつしか図示していないが、実際には複数の装置が並列に配置される。これらの単結晶シリコン引上装置１から排出されるアルゴン排ガスの量は、単結晶シリコン引上装置１の運転台数などに応じて変化するので、一旦、ガスホルダ３に収容される。
【００４０】
ガスホルダ３に収容されたアルゴン排ガスは、サクションフィルタユニット４を介して、コンプレッサ５によって予備精製ユニット６に導入される。その際、サクションフィルタユニット４により、アルゴン排ガスから塵埃が取り除かれる。また、後続の酸化工程で要求される酸素量を補うため、サクションフィルタユニット４から出たアルゴン排ガスに、配管Ｐ３１を経て微量の空気が添加される。アルゴン排ガスは、コンプレッサ５で３．５〜９．０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ程度の圧力に昇圧される。この圧力の値は、後続の除炭乾燥工程における最適な運転条件あるいはアルゴン製品圧力等に応じて設定される。
【００４１】
コンプレッサ５を出たアルゴン排ガスは、予備精製ユニット６に導入される。予備精製ユニット６は、一酸化炭素酸化塔７及びデオキソ塔８を備え、デオキソ塔７には系外の水素ガスソースから配管Ｐ３２を介して脱酸素用のＨ2 が供給される。アルゴン排ガスは、先ず、一酸化炭素酸化塔７に導入され、Ｐｄ触媒によってＣＯが酸化されてＣＯ2 に変わる。次いで、Ｈ2 が添加された後、デオキソ塔８に導入される。デオキソ塔８では、Ｐｄ触媒によってＯ2 とＨ2 との反応が促進され、Ｏ2 がＨ2 Ｏに変わる。なお、デオキソ塔８においてＯ2 をほぼ完全に除去すべく添加されるＨ2 の流量は、理論上の所要量に対して過剰に設定される。
【００４２】
予備精製設備６を出たアルゴンガス（以下、「デオキソアルゴンガス」と呼ぶ）は、冷却ユニット４０に導入される。冷却ユニット４０は、水冷式の熱交換器４１、セパレータ４３、冷凍機４６を備えた熱交換器４５、及び水セパレータ４７から構成される。デオキソアルゴンガスは、先ず、熱交換器４１に導入され約４０℃まで冷却される。冷却されたデオキソアルゴンガスは、セパレータ４３に導入され、凝縮した水分が分離される。次いで、デオキソアルゴンガスは、熱交換器４５で約１０℃まで冷却される。冷却されたデオキソアルゴンガスは、水セパレータ４７に導入され、凝縮した水分が更に分離される。
【００４３】
冷却ユニット４０を出たデオキソアルゴンガスは、除炭乾燥ユニット５０に導入される。除炭乾燥ユニット５０は、交互に使用される一対の吸着塔５１及び５２から構成される。吸着塔５ｌ及び５２には、Ｈ2 Ｏ及びＣＯ2 を吸着するため、アルミナ及びモレキュラーシーブ等の充填物が充填されている。なお、一対の吸着塔５１及び５２は、圧カスィング吸着（ＰＳＡ）あるいは温度スイング吸着〈ＴＳＡ）の原理を利用して運転されるため、吸着剤の再生用に窒素ガス供給用の配管Ｐ５０と、排出用の配管Ｐ５１が接続されている。
【００４４】
除炭乾燥ユニット５０を出たデオキソアルゴンガスは、温度約１０℃、圧力約６．４ｋｇ／ｃｍ2 Ｇで、低温精製部６０の熱交換器３２に導入される。その時の組成は、例えばＮ2 ：２．０ｖｏｌ％、ＣＨ4 ：０．００５ｖｏｌ％、Ｈ2 ：０．５ｖｏｌ％で、残りはアルゴンである。
【００４５】
低温精製部６０では、前述の第３の実施形態の如き精留操作が行われ、超高純度のアルゴンガス（純度９９．９９９％以上）が製品ガスとして回収される。その際、寒冷源として、高純度の液体アルゴンが、タンク９０より供給される。製品ガスは配管Ｐ１５を通って製品フィルタ設備７０に導入され、単結晶シリコン引上装置１の導入に必要な清浄度のレベルまで除塵された後、再び単結晶シリコン引上装置１に供給される。なお、初期に又は不足分として単結晶シリコン引上装置１に供給される高純度アルゴンガスは、上記のタンク９０から弁Ｖ８を介して蒸発器９５に導入されてガス化したものが使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の製造方法に用いる装置の一例を示す概略構成図
【図２】第２実施形態の製造方法に用いる装置の一例を示す概略構成図
【図３】第３実施形態の製造方法に用いる装置の一例を示す概略構成図
【図４】第３実施形態を利用したアルゴン回収設備の一例を示す概略構成図
【符号の説明】
１０ 第１精留塔
１１ 精留部
１２ 精留部
１３ 凝縮器
１６ 膨張弁
２０ 第２精留塔
２１ 精留部
３１ 弁
３９ 圧縮機
Ｌ８ 還流液供給管
Ｌ９ ガス供給管
Claims (4)
- 予備精製した原料流体を第１精留塔で精製し、得られた高純度流体を第２精留塔に導いて、更に精製することで超高純度ガスを製造する工程を有する超高純度ガスの製造方法において、前記第１精留塔の前記原料流体の供給部より塔頂側の還流液の一部を、流量調節しつつ前記第２精留塔の塔頂部に導いてその還流液とし、その塔頂部のガスを前記第１精留塔の塔頂側に戻しながら、前記第２精留塔の精留部から超高純度物質を回収し、
前記第１精留塔の塔底液と前記第２精留塔の塔底液とを混合した後、減圧して前記第１精留塔の凝縮器の冷媒貯留部に導入し、その冷媒貯留部で気化したガスを圧縮機で圧縮した後、分岐した経路の各々に設けた弁で分配し、リボイルガスとして前記各塔の塔底部に供給すると共に、前記超高純度物質の回収を前記第２精留塔の精留部の中間から行うことを特徴とする超高純度ガスの製造方法。 - 前記第１精留塔から還流液の一部を流量調節しつつ前記第２精留塔に導く際に、高低差を利用して前記還流液を流動させつつ、その経路に設けた弁の開度により還流液の流量を調節すると共に、前記第２精留塔の塔頂部からガスを前記第１精留塔の塔頂側に戻す際に、両塔の圧力差を利用して前記ガスの流動を行わせる請求項１記載の製造方法。
- 前記原料流体が、純度９５容量％以上のアルゴンであって、より低沸点の物質と、より高沸点の物質とを不純物として含有するものである請求項１または２記載の製造方法。
- 原料流体の供給部を中間に備えた精留部、及びその精留部からのガスを液化して一部還流液として供給する凝縮器を有する第１精留塔と、超高純度製品の回収部を中間に備えた精留部を有する第２精留塔と、前記第１精留塔の供給部より塔頂側の還流液の一部を、開度調節可能な弁を介して前記第２精留塔の塔頂部に導く還流液供給管と、前記第２精留塔の塔頂部のガスを前記第１精留塔の塔頂側に導くガス供給管と、前記第１精留塔の塔底液と前記第２精留塔の塔底液とを混合した後、減圧して前記凝縮器の冷媒貯留部に導入し、その冷媒貯留部で気化したガスを圧縮機で圧縮した後、分岐した経路の各々に設けた弁で分配し、リボイルガスとして前記各塔の塔底部に供給するリサイクル経路とを備えた超高純度ガスの製造装置。
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