JPH03170786A - 高純度窒素製造方法 - Google Patents
高純度窒素製造方法Info
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- JPH03170786A JPH03170786A JP2308017A JP30801790A JPH03170786A JP H03170786 A JPH03170786 A JP H03170786A JP 2308017 A JP2308017 A JP 2308017A JP 30801790 A JP30801790 A JP 30801790A JP H03170786 A JPH03170786 A JP H03170786A
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- F25J2215/42—Nitrogen or special cases, e.g. multiple or low purity N2
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-
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、空気の液化精溜法によって窒素を採取する窒
素製造方法に係り、殊に半導体製造に使用される高純度
窒素製造方法に関するものである。
素製造方法に係り、殊に半導体製造に使用される高純度
窒素製造方法に関するものである。
不活性ガスとしての窒素は、多くの産業分野で利用され
ているが、この大部分は空気を液化精溜によって採取さ
れている。即ち、原料空気を圧縮し、水分，炭酸ガス等
の不純物を除去した後、冷却し液化して精溜により窒素
を分離するものである。一般に半導体製造用として使用
される窒素ガスは、液体窒素を製造する空気分離方法に
より得られた液体窒素を半導体製造工場に供給し、これ
をガス化して冫肖費している。
ているが、この大部分は空気を液化精溜によって採取さ
れている。即ち、原料空気を圧縮し、水分，炭酸ガス等
の不純物を除去した後、冷却し液化して精溜により窒素
を分離するものである。一般に半導体製造用として使用
される窒素ガスは、液体窒素を製造する空気分離方法に
より得られた液体窒素を半導体製造工場に供給し、これ
をガス化して冫肖費している。
ところが、近時単精溜塔式の比較的小型の窒素製造装置
で窒素ガスを製造するようになってきた。
で窒素ガスを製造するようになってきた。
この窒素ガス製造方法においては、空気中の不純物を、
吸着等の手段で除去し、さらに精溜の際にも分離してい
る。従って不純物の大部分は除去されるので、比較的純
度の高い窒素ガスが得られるが、半導体製造分野で使用
される窒素ガスは、さらに高純度のものが要求されるよ
うになってきた。
吸着等の手段で除去し、さらに精溜の際にも分離してい
る。従って不純物の大部分は除去されるので、比較的純
度の高い窒素ガスが得られるが、半導体製造分野で使用
される窒素ガスは、さらに高純度のものが要求されるよ
うになってきた。
即ち、空気中の不純物のうち、従来の窒素ガス製造方法
では、除去困難な一酸化炭素，水素等が問題視されるよ
うになってきた。
では、除去困難な一酸化炭素，水素等が問題視されるよ
うになってきた。
一酸化炭素，水素等は、通常吸着による除去が困難であ
るし、精溜操作においても水素はその沸点が−２５２．
７℃であり窒素に対して沸点差が大きいため、単精溜塔
式の比較的小型の窒素製造装置による従来の窒素ガス製
造方法では、その殆んどは分離されず製品窒素ガスに同
伴される。また、一酸化炭素は周知のように窒素と近似
した沸点をもつため、経済的に精溜分離することは極め
て困難であった。
るし、精溜操作においても水素はその沸点が−２５２．
７℃であり窒素に対して沸点差が大きいため、単精溜塔
式の比較的小型の窒素製造装置による従来の窒素ガス製
造方法では、その殆んどは分離されず製品窒素ガスに同
伴される。また、一酸化炭素は周知のように窒素と近似
した沸点をもつため、経済的に精溜分離することは極め
て困難であった。
このため、実開昭５８−９３７９０号公報に開示される
ごとき高純度窒素製造方法が提案されている。この高純
度窒素製造方法は、原料空気の圧縮機の後段に設けた触
媒筒で、原料空気中の水素を原料空気中の共存酸素と反
応させて水とした後、この水を液化精溜工程の不純物除
去工程で除去するようにしている。
ごとき高純度窒素製造方法が提案されている。この高純
度窒素製造方法は、原料空気の圧縮機の後段に設けた触
媒筒で、原料空気中の水素を原料空気中の共存酸素と反
応させて水とした後、この水を液化精溜工程の不純物除
去工程で除去するようにしている。
ところで、触媒による反応は、一般に触媒性能の面から
は温度が高い程有利であるが、上記方法では、圧縮機で
原料空気が圧縮される際の圧縮熱だけを利用して触媒反
応を行っているため、８０〜１５０℃の比較的低温下で
反応させている。したがって、触媒反応効率が低かった
。
は温度が高い程有利であるが、上記方法では、圧縮機で
原料空気が圧縮される際の圧縮熱だけを利用して触媒反
応を行っているため、８０〜１５０℃の比較的低温下で
反応させている。したがって、触媒反応効率が低かった
。
本発明は、以上に述べた不都合を解決して、効率よくか
つ経済的に一酸化炭素，水素等を除去できるようにした
高純度窒素製造方法を提供することを目的としたもので
ある。
つ経済的に一酸化炭素，水素等を除去できるようにした
高純度窒素製造方法を提供することを目的としたもので
ある。
本発明は、上記目的を達或するため、圧縮空気を不純物
除去工程を経て液化精溜により分離し、窒素を採取する
窒素製造方法において、圧縮熱により昇温した前記圧縮
空気を、熱交換器にて加熱し、さらに加熱器にて約１９
０℃迄の温度領域に加熱した後、触媒筒へ導入して一酸
化炭素及び／又は水素を共存する酸素と反応させ、前記
熱交換器を経て前記不純物除去工程へ供給することを特
徴とする。
除去工程を経て液化精溜により分離し、窒素を採取する
窒素製造方法において、圧縮熱により昇温した前記圧縮
空気を、熱交換器にて加熱し、さらに加熱器にて約１９
０℃迄の温度領域に加熱した後、触媒筒へ導入して一酸
化炭素及び／又は水素を共存する酸素と反応させ、前記
熱交換器を経て前記不純物除去工程へ供給することを特
徴とする。
以下、本発明の一実施例を図によって説明すると、圧縮
機１に供給された原料空気は、所望圧力まで圧縮される
とともに、圧縮熱により８０〜１５０℃に昇温する。こ
の高温圧縮空気は、管２弁３を介して熱交換器４に入り
、後記する約１９０℃の高温圧縮空気と熱交換して加温
された後、管５を介して加熱器６に導入される。加熱器
６では、電熱．燃焼等任意の熱源を利用して、熱交換器
４で加温された高温圧縮空気を、触媒反応に必要な温度
約１９０℃迄加温する。なお、この加温温度は触媒の種
類，使用方法，除去対象ガスの種類によって異なるのは
周知の通りであり、従ってこれ等の条件を基に決められ
ることは勿論である。
機１に供給された原料空気は、所望圧力まで圧縮される
とともに、圧縮熱により８０〜１５０℃に昇温する。こ
の高温圧縮空気は、管２弁３を介して熱交換器４に入り
、後記する約１９０℃の高温圧縮空気と熱交換して加温
された後、管５を介して加熱器６に導入される。加熱器
６では、電熱．燃焼等任意の熱源を利用して、熱交換器
４で加温された高温圧縮空気を、触媒反応に必要な温度
約１９０℃迄加温する。なお、この加温温度は触媒の種
類，使用方法，除去対象ガスの種類によって異なるのは
周知の通りであり、従ってこれ等の条件を基に決められ
ることは勿論である。
実際の空気液化による高純度窒素製造における稼働条件
としては、高温圧縮空気が約１９０℃迄加熱されている
状態が最適な温度範囲である。即ち、触媒反応では、触
媒のみに注目すれば最適温度は対象ガスの種類と触媒の
種類によって決まり前述の如く触媒性能の面では温度が
高い程有利であるが、温度が高いと設備的な面からは、
高純度窒素製造方法を実施するための熱交換器，管．弁
等に耐熱性が要求され、設備費が高くなる。したがって
、上記約１９０℃迄の温度領域であれば、市販性，汎用
性のある一般の材料を用いることができ、一方触媒反応
にも有利である。
としては、高温圧縮空気が約１９０℃迄加熱されている
状態が最適な温度範囲である。即ち、触媒反応では、触
媒のみに注目すれば最適温度は対象ガスの種類と触媒の
種類によって決まり前述の如く触媒性能の面では温度が
高い程有利であるが、温度が高いと設備的な面からは、
高純度窒素製造方法を実施するための熱交換器，管．弁
等に耐熱性が要求され、設備費が高くなる。したがって
、上記約１９０℃迄の温度領域であれば、市販性，汎用
性のある一般の材料を用いることができ、一方触媒反応
にも有利である。
加熱器６で加温された高温圧縮空気は、ついで管７を経
て適宜な触媒の充填してなる触媒筒８に導入し、高温圧
縮空気に含有する一酸化炭素及び／又は水素を、同じく
高温圧縮空気に共存する酸素と反応させて、炭酸ガス及
び／又は水とした後、管９を経て前記熱交換器４に戻さ
れる。
て適宜な触媒の充填してなる触媒筒８に導入し、高温圧
縮空気に含有する一酸化炭素及び／又は水素を、同じく
高温圧縮空気に共存する酸素と反応させて、炭酸ガス及
び／又は水とした後、管９を経て前記熱交換器４に戻さ
れる。
一酸化炭素及び／又は水素を炭酸ガス及び／又は水とし
た高温圧縮空気は、熱交換器４で圧縮機１で圧縮された
原料空気と熱交換し、降温した後管１０，弁１１を経て
冷却器１２に入り、常温まで冷却されて管１３から、常
法により水分，炭素ガス等の不純物を除去して液化精溜
する液化精溜工程１４の不純物除去工程へ供給される。
た高温圧縮空気は、熱交換器４で圧縮機１で圧縮された
原料空気と熱交換し、降温した後管１０，弁１１を経て
冷却器１２に入り、常温まで冷却されて管１３から、常
法により水分，炭素ガス等の不純物を除去して液化精溜
する液化精溜工程１４の不純物除去工程へ供給される。
不純物除去工程では、通常の不純物除去処理により、原
料空気中に含有されていた一酸化炭素，水素は．炭酸ガ
ス，水分として、原料空気中に同伴されていた水分，炭
酸ガスと共に除去され、不純物を殆んど含まない高純度
窒素が液化精溜により得られる。
料空気中に含有されていた一酸化炭素，水素は．炭酸ガ
ス，水分として、原料空気中に同伴されていた水分，炭
酸ガスと共に除去され、不純物を殆んど含まない高純度
窒素が液化精溜により得られる。
なお、大気中に含有される一酸化炭素，水素量は，環境
によって大きく異なるので、これらの量が少なく触媒反
応による一酸化炭素，水素の反応工程を使用しないで済
む場合は、本実施例においては、原料空気を圧縮機１で
圧縮した後、弁１５．バイパス管１６を介して冷却器１
２へ供給することもできる。即ち、弁３．１１を閉じ、
バイパス管１６の弁１５を開くことにより行なわれる。
によって大きく異なるので、これらの量が少なく触媒反
応による一酸化炭素，水素の反応工程を使用しないで済
む場合は、本実施例においては、原料空気を圧縮機１で
圧縮した後、弁１５．バイパス管１６を介して冷却器１
２へ供給することもできる。即ち、弁３．１１を閉じ、
バイパス管１６の弁１５を開くことにより行なわれる。
又、本実施例に係る上記触媒反応工程は、圧縮機の最終
段に設けても中間段に設けても同様な効果が得られる。
段に設けても中間段に設けても同様な効果が得られる。
本発明の高純度窒素製造方法は、以上の通り、圧縮熱に
より昇温した前記圧縮空気を、熱交換器にて加熱し、さ
らに加熱器にて約１９０℃迄加熱した後、触媒筒へ導入
して一酸化炭素及び／又は水素を共存する酸素と反応さ
せ、前記熱交換器を経て液化精溜工程の不純物除去工程
へ供給するので、通常の窒素ガス製造方法における液化
精溜工程の不純物除去工程では除去が困難な、一酸化炭
素，水素を触媒反応により炭酸ガス．水にして、通常の
液化精溜工程の不純物除去工程で除去するものであるか
ら、効率よくかつ経済的である。しかも、約１９０℃迄
の温度領域により触媒反応を行うから、空気液化による
高純度窒素製造における稼働条件として最適であり、ま
た効率の良い触媒反応が行えるとともに、本発明方法に
用いられる装置構或を、市販性，汎用性のある一般の材
料で製作できる。さらに、触媒反応に必要な温度の大部
分を空気を液化分離するに不可欠な圧縮の際得られる熱
を有効に利用しているので、極めて僅かな熱源のみで高
純度の窒素ガスが製造でき、殊に半導体製造分野等に使
用される窒素ガスの製造方法として実用効果が大きいも
のである。
より昇温した前記圧縮空気を、熱交換器にて加熱し、さ
らに加熱器にて約１９０℃迄加熱した後、触媒筒へ導入
して一酸化炭素及び／又は水素を共存する酸素と反応さ
せ、前記熱交換器を経て液化精溜工程の不純物除去工程
へ供給するので、通常の窒素ガス製造方法における液化
精溜工程の不純物除去工程では除去が困難な、一酸化炭
素，水素を触媒反応により炭酸ガス．水にして、通常の
液化精溜工程の不純物除去工程で除去するものであるか
ら、効率よくかつ経済的である。しかも、約１９０℃迄
の温度領域により触媒反応を行うから、空気液化による
高純度窒素製造における稼働条件として最適であり、ま
た効率の良い触媒反応が行えるとともに、本発明方法に
用いられる装置構或を、市販性，汎用性のある一般の材
料で製作できる。さらに、触媒反応に必要な温度の大部
分を空気を液化分離するに不可欠な圧縮の際得られる熱
を有効に利用しているので、極めて僅かな熱源のみで高
純度の窒素ガスが製造でき、殊に半導体製造分野等に使
用される窒素ガスの製造方法として実用効果が大きいも
のである。
図は本発明方法の一実施例を説明するための系統図であ
る。
る。
Claims (1)
- １、圧縮空気を不純物除去工程を経て液化精溜により分
離し、窒素を採取する窒素製造方法において、圧縮熱に
より昇温した前記圧縮空気を、熱交換器にて加熱し、さ
らに加熱器にて約１９０℃迄の温度領域に加熱した後、
触媒筒へ導入して一酸化炭素及び／又は水素を共存する
酸素と反応させ、前記熱交換器を経て前記不純物除去工
程へ供給することを特徴とする高純度窒素製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2308017A JPH03170786A (ja) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | 高純度窒素製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2308017A JPH03170786A (ja) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | 高純度窒素製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03170786A true JPH03170786A (ja) | 1991-07-24 |
| JPH0565782B2 JPH0565782B2 (ja) | 1993-09-20 |
Family
ID=17975884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2308017A Granted JPH03170786A (ja) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | 高純度窒素製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03170786A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0606081A1 (en) * | 1993-01-06 | 1994-07-13 | Praxair Technology, Inc. | Purification system using heat of compression |
| CN111609669A (zh) * | 2020-05-22 | 2020-09-01 | 启东柯兰机电设备有限公司 | 一种获得多种空气产物的空气分离设备 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS5893790U (ja) * | 1981-12-18 | 1983-06-25 | 日本酸素株式会社 | 高純度窒素製造装置 |
-
1990
- 1990-11-14 JP JP2308017A patent/JPH03170786A/ja active Granted
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Also Published As
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| JPH0565782B2 (ja) | 1993-09-20 |
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