JP5636261B2 - アンモニア精製システム - Google Patents
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Description
粗アンモニアを貯留する貯留手段と、
前記貯留手段から導出された粗アンモニアに含まれる不純物を吸着剤により吸着除去する吸着手段と、
アンモニアよりも沸点の低い低沸点不純物を蒸留除去する第1蒸留手段と、
アンモニアよりも沸点の高い高沸点不純物を蒸留除去する第2蒸留手段と、
アンモニアを凝縮して液体アンモニアとして回収する凝縮手段と、
前記吸着手段から導出されたアンモニアに含まれる不純物の濃度を分析する分析手段と、
前記吸着手段から導出されたアンモニアが流過する流路を形成する配管であって、
前記吸着手段と前記第1蒸留手段との間に接続される第1配管と、
前記第1蒸留手段と前記第2蒸留手段との間に接続される第2配管と、
前記第2蒸留手段と前記凝縮手段との間に接続される第3配管と、
前記第1配管から分岐し、前記第2配管に接続される第4配管と、
前記第2配管において、前記第4配管が接続される接続部よりもアンモニアの流過方向下流側で前記第2配管から分岐し、前記第3配管に接続される第5配管と、を含む配管と、
前記配管における流路を開放または閉鎖する流路開閉手段であって、
前記第1配管において、前記第1配管から前記第4配管に分岐する分岐部よりもアンモニアの流過方向上流側に設けられる第1バルブと、
前記第1配管において、前記第1配管から前記第4配管に分岐する分岐部よりもアンモニアの流過方向下流側に設けられる第2バルブと、
前記第2配管において、前記第2配管から前記第5配管に分岐する分岐部よりもアンモニアの流過方向下流側に設けられる第3バルブと、
前記第3配管において、前記第5配管が接続される接続部よりもアンモニアの流過方向上流側に設けられる第4バルブと、
前記第4配管に設けられる第5バルブと、
前記第5配管に設けられる第6バルブと、を含む流路開閉手段と、
前記分析手段による分析結果に基づいて、前記第1〜第6バルブの流路を開放または閉鎖する開閉動作を制御する流路開閉制御手段と、を備えることを特徴とするアンモニア精製システムである。
前記分析手段による分析結果における、低沸点不純物の濃度が、予め定められた、前記第1蒸留手段における蒸留除去の精製動作を行うか否かの判断の基準値である第1の所定値未満であり、かつ高沸点不純物の濃度が、予め定められた、前記第2蒸留手段における蒸留除去の精製動作を行うか否かの判断の基準値である第2の所定値未満であった場合、前記第1バルブ、前記第5バルブおよび前記第6バルブを開放させ、前記第2バルブ、前記第3バルブおよび前記第4バルブを閉鎖させる制御を行い、
前記分析手段による分析結果における、低沸点不純物の濃度が、前記第1の所定値以上であり、かつ高沸点不純物の濃度が、前記第2の所定値未満であった場合、前記第1バルブ、前記第2バルブおよび前記第6バルブを開放させ、前記第3バルブ、前記第4バルブおよび前記第5バルブを閉鎖させる制御を行い、
前記分析手段による分析結果における、低沸点不純物の濃度が、前記第1の所定値未満であり、かつ高沸点不純物の濃度が、前記第2の所定値以上であった場合、前記第1バルブ、前記第5バルブ、前記第3バルブおよび前記第4バルブを開放させ、前記第2バルブおよび前記第6バルブを閉鎖させる制御を行い、
前記分析手段による分析結果における、低沸点不純物の濃度が、前記第1の所定値以上であり、かつ高沸点不純物の濃度が、前記第2の所定値以上であった場合、前記第1バルブ、前記第2バルブ、前記第3バルブおよび前記第4バルブを開放させ、前記第5バルブおよび前記第6バルブを閉鎖させる制御を行うことを特徴とする。
前記複数の吸着部は、それぞれ区別された状態で、前記貯留手段から導出された粗アンモニアが導入されることを特徴とする。
前記吸着手段から導出されたアンモニアについて、ガスクロマトグラフ分析装置でメタン濃度を分析し、キャビティリングダウン分光分析装置で水分濃度を分析することを特徴とする。
図3は、分析手段3による分析結果が、低沸点不純物および高沸点不純物の濃度が所定値未満である場合における、配管8内のアンモニアの流過状態を示す図である。第1のパターンにおいて、流路開閉制御手段101は、分析手段3による分析結果が、低沸点不純物の濃度が所定値(たとえば、メタンの濃度が30ppb)未満であり、かつ高沸点不純物の濃度が所定値(たとえば、水分の濃度が30ppb)未満であることを示す分析結果である場合、第1バルブ91、第5バルブ95および第6バルブ96を開放させ、第2バルブ92、第3バルブ93、第4バルブ94、および第7バルブ97を閉鎖させる制御を行う。なお、流路開閉制御手段101は、第1配管81から分岐して分析手段3に接続されて、分析手段3による分析に必要なごく少量のアンモニアが流過する第7配管87に設けられる第8バルブ98については、常時開放させる制御を行う。
図4は、分析手段3による分析結果が、低沸点不純物の濃度が所定値以上であり、かつ高沸点不純物の濃度が所定値未満である場合における、配管8内のアンモニアの流過状態を示す図である。第2のパターンにおいて、流路開閉制御手段101は、分析手段3による分析結果が、低沸点不純物の濃度が所定値(たとえば、メタンの濃度が30ppb)以上であり、かつ高沸点不純物の濃度が所定値(たとえば、水分の濃度が30ppb)未満であることを示す分析結果である場合、第1バルブ91、第2バルブ92および第6バルブ96を開放させ、第3バルブ93、第4バルブ94、第5バルブ95、および第7バルブ97を閉鎖させる制御を行う。なお、流路開閉制御手段101は、第1配管81から分岐して分析手段3に接続されて、分析手段3による分析に必要なごく少量のアンモニアが流過する第7配管87に設けられる第8バルブ98については、常時開放させる制御を行う。
図5は、分析手段3による分析結果が、低沸点不純物の濃度が所定値未満であり、かつ高沸点不純物の濃度が所定値以上である場合における、配管8内のアンモニアの流過状態を示す図である。第3のパターンにおいて、流路開閉制御手段101は、分析手段3による分析結果が、低沸点不純物の濃度が所定値(たとえば、メタンの濃度が30ppb)未満であり、かつ高沸点不純物の濃度が所定値(たとえば、水分の濃度が30ppb)以上であることを示す分析結果である場合、第1バルブ91、第5バルブ95、第3バルブ93および第4バルブ94を開放させ、第2バルブ92、第6バルブ96、および第7バルブ97を閉鎖させる制御を行う。なお、流路開閉制御手段101は、第1配管81から分岐して分析手段3に接続されて、分析手段3による分析に必要なごく少量のアンモニアが流過する第7配管87に設けられる第8バルブ98については、常時開放させる制御を行う。
図6は、分析手段3による分析結果が、低沸点不純物および高沸点不純物の濃度が所定値以上である場合における、配管8内のアンモニアの流過状態を示す図である。第4のパターンにおいて、流路開閉制御手段101は、分析手段3による分析結果が、低沸点不純物の濃度が所定値(たとえば、メタンの濃度が30ppb)以上であり、かつ高沸点不純物の濃度が所定値(たとえば、水分の濃度が30ppb)以上であることを示す分析結果である場合、第1バルブ91、第2バルブ92、第3バルブ93および第4バルブ94を開放させ、第5バルブ95、第6バルブ96、および第7バルブ97を閉鎖させる制御を行う。なお、流路開閉制御手段101は、第1配管81から分岐して分析手段3に接続されて、分析手段3による分析に必要なごく少量のアンモニアが流過する第7配管87に設けられる第8バルブ98については、常時開放させる制御を行う。
2 吸着手段
3 分析手段
4 第1蒸留塔
5 第2蒸留塔
6 コンデンサ
7 分析時回収用コンデンサ
8 配管
9 流路開閉手段
10 制御手段
21 第1吸着塔
22 第2吸着塔
31 ガスクロマトグラフ分析装置
32 キャビティリングダウン分光分析装置
101 流路開閉制御手段
102 稼動条件制御手段
200 アンモニア精製システム
Claims (6)
- 不純物が含まれる粗アンモニアを精製するシステムにおいて、
粗アンモニアを貯留する貯留手段と、
前記貯留手段から導出された粗アンモニアに含まれる不純物を吸着剤により吸着除去する吸着手段と、
アンモニアよりも沸点の低い低沸点不純物を蒸留除去する第1蒸留手段と、
アンモニアよりも沸点の高い高沸点不純物を蒸留除去する第2蒸留手段と、
アンモニアを凝縮して液体アンモニアとして回収する凝縮手段と、
前記吸着手段から導出されたアンモニアに含まれる不純物の濃度を分析する分析手段と、
前記吸着手段から導出されたアンモニアが流過する流路を形成する配管であって、
前記吸着手段と前記第1蒸留手段との間に接続される第1配管と、
前記第1蒸留手段と前記第2蒸留手段との間に接続される第2配管と、
前記第2蒸留手段と前記凝縮手段との間に接続される第3配管と、
前記第1配管から分岐し、前記第2配管に接続される第4配管と、
前記第2配管において、前記第4配管が接続される接続部よりもアンモニアの流過方向下流側で前記第2配管から分岐し、前記第3配管に接続される第5配管と、を含む配管と、
前記配管における流路を開放または閉鎖する流路開閉手段であって、
前記第1配管において、前記第1配管から前記第4配管に分岐する分岐部よりもアンモニアの流過方向上流側に設けられる第1バルブと、
前記第1配管において、前記第1配管から前記第4配管に分岐する分岐部よりもアンモニアの流過方向下流側に設けられる第2バルブと、
前記第2配管において、前記第2配管から前記第5配管に分岐する分岐部よりもアンモニアの流過方向下流側に設けられる第3バルブと、
前記第3配管において、前記第5配管が接続される接続部よりもアンモニアの流過方向上流側に設けられる第4バルブと、
前記第4配管に設けられる第5バルブと、
前記第5配管に設けられる第6バルブと、を含む流路開閉手段と、
前記分析手段による分析結果に基づいて、前記第1〜第6バルブの流路を開放または閉鎖する開閉動作を制御する流路開閉制御手段と、を備えることを特徴とするアンモニア精製システム。 - 前記流路開閉制御手段は、
前記分析手段による分析結果における、低沸点不純物の濃度が、予め定められた、前記第1蒸留手段における蒸留除去の精製動作を行うか否かの判断の基準値である第1の所定値未満であり、かつ高沸点不純物の濃度が、予め定められた、前記第2蒸留手段における蒸留除去の精製動作を行うか否かの判断の基準値である第2の所定値未満であった場合、前記第1バルブ、前記第5バルブおよび前記第6バルブを開放させ、前記第2バルブ、前記第3バルブおよび前記第4バルブを閉鎖させる制御を行い、
前記分析手段による分析結果における、低沸点不純物の濃度が、前記第1の所定値以上であり、かつ高沸点不純物の濃度が、前記第2の所定値未満であった場合、前記第1バルブ、前記第2バルブおよび前記第6バルブを開放させ、前記第3バルブ、前記第4バルブおよび前記第5バルブを閉鎖させる制御を行い、
前記分析手段による分析結果における、低沸点不純物の濃度が、前記第1の所定値未満であり、かつ高沸点不純物の濃度が、前記第2の所定値以上であった場合、前記第1バルブ、前記第5バルブ、前記第3バルブおよび前記第4バルブを開放させ、前記第2バルブおよび前記第6バルブを閉鎖させる制御を行い、
前記分析手段による分析結果における、低沸点不純物の濃度が、前記第1の所定値以上であり、かつ高沸点不純物の濃度が、前記第2の所定値以上であった場合、前記第1バルブ、前記第2バルブ、前記第3バルブおよび前記第4バルブを開放させ、前記第5バルブおよび前記第6バルブを閉鎖させる制御を行うことを特徴とする請求項1に記載のアンモニア精製システム。 - 前記配管は、前記吸着手段と前記貯留手段との間に接続され、前記分析手段による分析が終了するまで、前記吸着手段から導出されたアンモニアが前記貯留手段に向けて流過する流路を形成する第6配管を含むことを特徴とする請求項1または2に記載のアンモニア精製システム。
- 前記吸着手段は、粗アンモニアに含まれる不純物を吸着剤により吸着除去する複数の吸着部を有し、
前記複数の吸着部は、それぞれ区別された状態で、前記貯留手段から導出された粗アンモニアが導入されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のアンモニア精製システム。 - 前記分析手段は、ガスクロマトグラフ分析装置およびキャビティリングダウン分光分析装置を含み、
前記吸着手段から導出されたアンモニアについて、ガスクロマトグラフ分析装置でメタン濃度を分析し、キャビティリングダウン分光分析装置で水分濃度を分析することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載のアンモニア精製システム。 - 前記吸着剤が、合成ゼオライト、活性炭から選ばれる少なくとも1種の無機多孔質吸着剤であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載のアンモニア精製システム。
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