JPH04170309A - Method for recovering argon - Google Patents

Method for recovering argon

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JPH04170309A
JPH04170309A JP2297940A JP29794090A JPH04170309A JP H04170309 A JPH04170309 A JP H04170309A JP 2297940 A JP2297940 A JP 2297940A JP 29794090 A JP29794090 A JP 29794090A JP H04170309 A JPH04170309 A JP H04170309A
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argon
zeolite
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separation means
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洙田 泰臣
Shigeru Shima
島 茂
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雅人 川井
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  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Aeration Devices For Treatment Of Activated Polluted Sludge (AREA)

Abstract

PURPOSE:To miniaturize equipment, to reduce power and to efficiently recover argon by introducing the waste gas from a specified oxygen aeration stage into an adsorptive separation means using zeolite through an adsorptive separation means using moleculer-sieve carbon. CONSTITUTION:The waste gas from the oxygen aeration stage of a water treating plant using an oxygen-enriched gas obtained by a first adsorptive separation means using zeolite as an adsorbent is introduced into a second adsorptive separation means using molecular-sieve carbon as the adsorbent, and then introduced into a second adsorptive separation means using zeolite as the adsorbent. The waste gas is then introduced into a third adsorptive separation means using zeolite as the adsorbent to remove the oxygen, carbon dioxide, nitrogen, etc., contained in the gas, and argon is recovered. Since this recovery method effectively utilizes the waste gas from an oxygen aeration tank which has been discharged as such, a water treating plant having this oxygen aeration tank is efficiently operated.

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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for recovering argon, and particularly to a method for separating and recovering argon contained in exhaust gas discharged from an oxygen aeration process of water treatment equipment.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

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
て用いることもてきるが、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P S A (Pr
essureSwing 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。
Conventionally, in sewage treatment and the like, oxygen is blown into wastewater to decompose and remove organic substances that are pollutants in the wastewater by aerobic microorganisms. In this so-called oxygen aeration, the oxygen blown into the water is
Oxygen gas obtained by cryogenic separation or liquid oxygen can be vaporized and used, but due to cost considerations, PSA (Pr
Oxygen-enriched gas obtained by treating air with essureSwing Adsorption (pressure swing adsorption separation method) is generally used.

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。
By the way, the oxygen-enriched gas obtained by PSA using such synthetic zeolite as an adsorbent is enriched with argon, which has similar adsorption characteristics to oxygen to synthetic zeolite. For example, by treating raw air to create an oxygen concentration of 90%
When obtaining an oxygen-enriched gas, argon in the air is also concentrated in substantially the same way as oxygen, so the argon concentration in the oxygen-enriched gas is about 4%, which is about four times the argon concentration in the air.

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、酸素暖気槽から放出され
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か約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。
Furthermore, when oxygen aeration is performed by blowing oxygen-enriched gas with such a composition into wastewater, only the oxygen in the oxygen-enriched gas is consumed by microorganisms, so there is no oxygen in the exhaust gas released from the oxygen warming tank. Argon will be concentrated. In particular, in recent oxygen aeration tanks, the oxygen usage efficiency has reached approximately 90%, so the argon concentration in the exhaust gas is more than 10 times the argon concentration in the air.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

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コ
゛ンは、アルゴン源として見逃されていた。
However, in conventional water treatment facilities, the above exhaust gas is
The reality is that the argon is released into the atmosphere after post-processing such as deodorization, but it is possible to collect and recycle argon in the exhaust gas emitted from processes such as steel manufacturing that use argon-based gases. While it is being used
Alcon in the gas discharged from the wastewater oxygen aeration process has been overlooked as an argon source.

そこで、本発明は、上記廃水の酸素暖気工程から排出さ
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。
Therefore, the present invention focuses on the argon that is concentrated in the gas discharged from the oxygen warming process of the wastewater, and aims to provide a method that can economically recover the argon.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

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、次いて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。
In order to achieve the above object, the argon recovery method of the present invention includes, as a first configuration, water treatment using an oxygen-enriched gas obtained by a first adsorption separation means using zeolite as an adsorbent. The exhaust gas discharged from the oxygen aeration process of the equipment is introduced into a second adsorption/separation means using molecular sieve carbon as an adsorbent, and then introduced into a third adsorption/separation means using zeolite as an adsorbent, It is characterized by removing oxygen, carbon dioxide, nitrogen, etc. contained in the exhaust gas.

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。
Furthermore, a second configuration of the present invention is to introduce the exhaust gas into a second adsorption/separation means using zeolite as an adsorbent,
The exhaust gas is then introduced into a third adsorption/separation means using molecular sieve carbon as an adsorbent to remove oxygen, carbon dioxide, nitrogen, etc. contained in the exhaust gas.

〔作 用〕[For production]

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。
Oxygen, carbon dioxide, and nitrogen present in the exhaust gas are separated from argon by either adsorption separation means using molecular sieve carbon as an adsorbent or adsorption separation means using zeolite as an adsorption agent.

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かできる。
Therefore, by sequentially performing both of the adsorption and separation means described above, argon in the exhaust gas can be separated and recovered.

〔実施例〕〔Example〕

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。
Hereinafter, the present invention will be explained in more detail based on embodiments shown in the drawings.

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。
First, FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, and shows an embodiment corresponding to the first configuration described above.

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PSAI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
を土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
First, the raw air to obtain the oxygen necessary for oxygen aeration is
The oxygen is introduced into a first adsorption separation means (hereinafter referred to as oxygen PSA) 1. This oxygen PSAI uses zeolite as the main adsorbent to separate oxygen and nitrogen in the raw air, and produces oxygen-enriched gas with an oxygen concentration of about 90% for oxygen aeration. In this way, the above-mentioned zeolite-based adsorbent is filled into a plurality of adsorption towers, and the plurality of adsorption towers are sequentially switched to an adsorption process, a regeneration process, and a repressurization process to continuously supply the oxygen-enriched gas. This is what you get.

上記酸素PSAI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、該酸素暖気槽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。
The oxygen-enriched gas obtained by the oxygen PSAI is introduced into an oxygen aeration tank 2 of a sewage treatment facility, etc., contacts water in the oxygen warming tank 2, supplies oxygen to microorganisms for decomposing organic matter,
Most of the oxygen is consumed.

この酸素曝気I!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
e12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かできる。
This oxygen aeration I! 2 consists of one or more tanks of various capacities depending on the amount of water to be treated, and is a closed type in order to increase the utilization efficiency of oxygen blown into the water and to recover exhaust gas. It is formed so that oxygen can be brought into contact with water repeatedly by providing wings or the like or by providing a circulation system. By forming oxygen aeration e12 in this way, the oxygen usage efficiency can be increased to 90%.
It can be raised to a certain extent.

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。
The exhaust gas discharged from the oxygen aeration tank 2 is recovered through an exhaust gas recovery system, and is temporarily stored in a buffer tank 3 in order to equalize fluctuations in the composition and flow rate of the exhaust gas. A predetermined flow rate of the exhaust gas in the buffer tank 3 is extracted, the pressure is increased by a compressor as necessary, and the exhaust gas is introduced into a second adsorption/separation means (hereinafter referred to as carbon PSA) 4. This carbon PSA4 uses molecular sieve carbon as the main adsorbent and alumina gel, silica gel, etc. as the secondary adsorbent to separate and remove oxygen, carbon dioxide, and moisture from exhaust gas. A plurality of adsorption towers are filled with the agent, and the plurality of adsorption towers are sequentially switched to an adsorption step, a pressure equalization step, a regeneration step, and a pressure equalization step to separate and remove oxygen, carbon dioxide, and water in the exhaust gas. Therefore, in the adsorption tower in this carbon PSA4,
By using the molecular sieve carbon in the upper part and a desiccant such as alumina gel, silica gel, etc. in the lower part, that is, the inlet side, the moisture in the exhaust gas can be removed at the same time, but if a cooling type dehumidifier is installed separately, The adsorption tower may be filled only with molecular sieve carbon.

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PSAI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
Furthermore, the waste gas derived from the adsorption tower in the regeneration process of the adsorption tower in this carbon PSA4 contains not only the oxygen and carbon dioxide gas after the separation, but also nitrogen and argon, and the argon concentration is usually is still significantly higher than atmospheric argon concentrations. Therefore, by circulating and merging the waste gas derived from the carbon PSA 4 with the raw material air introduced into the oxygen PSAI without directly releasing it into the atmosphere, the argon in the waste gas discharged from the oxygen aeration tank 2 can be efficiently removed. Argon can be recovered without waste, and the efficiency of recovering argon can be improved. In addition, the waste gas derived from the carbon PSA4 also contains a high concentration of oxygen separated by the carbon PSA4, so oxygen can also be used effectively by circulating and combining the waste gas with the raw air. I can do it.

−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PSA
5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。
- The exhaust gas from which oxygen and carbon dioxide gas have been separated by the carbon PSA 4 is then introduced into a third adsorption separation means (hereinafter referred to as zeolite PSA) 5. This zeolite PSA
No. 5 uses zeolite as the main adsorbent to separate and remove nitrogen from exhaust gas, and a plurality of adsorption towers are each filled with the above-mentioned zeolite-based adsorbent, and the plurality of adsorption towers are sequentially loaded. The nitrogen in the exhaust gas is separated and removed by switching to the pressure adsorption process, regeneration process, and repressurization process. The pressure during the pressurized adsorption step and the regeneration step can be appropriately set depending on the composition of the exhaust gas and the target composition of the recovered gas to be derived. Either of these may be used, and if necessary, purging with a non-adsorptive gas may be performed.

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P−,
S A 5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PSA
4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PSA5から、純度90%以上の
アルゴンを回収することがてきる。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。
In this way, the exhaust gas discharged from the oxygen aeration tank 2 of a sewage treatment facility etc. is treated with carbon PSA4 and zeolite P-,
By sequentially introducing the gas into S A 5, oxygen and carbon dioxide in the exhaust gas containing a high concentration of argon are
In step 4, nitrogen in the exhaust gas is removed by the zeolite PSA5, and argon with a purity of 90% or more can be recovered from the zeolite PSA5. The purity of the recovered argon varies depending on the operating conditions of the carbon PSA4 and the zeolite PSA5, and it is possible to recover argon of appropriate purity depending on the purpose for which the recovered argon is used.

また、排ガスを上記カーボンPSA4及びゼオライトP
sA5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。
In addition, the exhaust gas is
By treating with both adsorption and separation means of sA5, the malodorous components in the exhaust gas are also adsorbed by the respective adsorbents, so that the treatment of the malodorous components is also facilitated.

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900ONn1’/h
は、酸素PSAI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%。
Here, an example of the argon recovery operation in the process of the above embodiment will be explained. First, raw air 900ONn1'/h
is introduced into the oxygen PSAI and subjected to adsorption separation treatment to separate nitrogen from the air and produce 90% oxygen.

アルゴン4%、窒素その他6%の酸素富化ガス120O
Nr111/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100Nr//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5 kg / cシ
Gに昇圧され一〇カーボン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15Nry!’/hがカーボンPSA4から導出さ
れる。このアルゴンTh化ガスは、続けて細孔径5Aの
モレキュラーシーブス5A 10kgを複数よりなる吸
着塔に充填したゼオライトPSA5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3Nrrr/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85Nrrl’/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85Nrrl’/hを前
記酸素PSAI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。
Oxygen enriched gas 120O with 4% argon and 6% other nitrogen
It becomes Nr111/h. This oxygen-enriched gas is introduced into the oxygen aeration tank 2, and oxygen is consumed through oxygen aeration treatment.
50% oxygen, 15% argon, 27% nitrogen, 8% carbon dioxide
% exhaust gas 100Nr//h is discharged. This exhaust gas is temporarily stored in the buffer tank 3, and then pressurized to an operating pressure of 5 kg/c G by a compressor and introduced into the carbon PSA 4. In carbon PSA4, a plurality of adsorption towers are each filled with 250 kg of molecular sieve carbon with a pore diameter of 3A to 4A and 50 kg of alumina gel as adsorbents, and water is adsorbed and separated along with oxygen and carbon dioxide gas by the adsorbents. Note that the alumina gel is filled at the entrance of the adsorption tower, and water is removed there. Non-adsorbent argon and nitrogen pass through the adsorbent;
15Nry of argon-enriched gas with 35% argon, 64% nitrogen, and 1% oxygen! '/h is derived from carbon PSA4. This argon Th gas is then introduced into a zeolite PSA5 in which an adsorption tower consisting of a plurality of 10 kg of molecular sieves 5A with a pore diameter of 5A is packed, and the nitrogen contained therein is adsorbed by the adsorbent and separated, resulting in 97% argon,
3Nrrr/h of crude concentrated argon containing 1% nitrogen and 2% oxygen is obtained. On the other hand, the waste gas 85 Nrrl'/h derived in the carbon PSA 4 regeneration process has a composition of 58.6% oxygen, 11.5% argon, and 20% nitrogen.
5%, carbon dioxide gas 9.4%, and contains a large amount of argon and oxygen. This allows effective use of argon and oxygen.

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rII素PSAI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。
Furthermore, since the waste gas derived from the regeneration process of the zeolite PSA5 still contains a considerable concentration of argon, this waste gas is also circulated into the raw material air of the rII element PSAI to recover the argon it contains. can do.

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。
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention.
An example corresponding to the configuration is shown.

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PSA
5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。
This example uses zeolite PSA, which is the third adsorption separation means in the first example, as the second adsorption separation means.
5, and carbon PSA4, which is the second adsorption separation means in the first embodiment, is used as the third adsorption separation means.
This is what was used.

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PSAIて処理されて酸素富化ガス
となり、酸素暖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が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。
First, the raw material air is treated by the oxygen PSAI, which is the first adsorption/separation means, to become an oxygen-enriched gas, as in the first embodiment, and is supplied to the oxygen aeration tank 2 as oxygen gas for oxygen warming. The exhaust gas discharged from the oxygen aeration tank 2 is temporarily stored in a buffer tank 3, and then introduced into zeolite PSA5, which is a second adsorption separation means that uses zeolite as the main adsorbent and alumina gel as the secondary adsorbent. be done. In this zeolite PSA5, nitrogen is an easily adsorbed component to zeolite and alumina gel.

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。
Carbon dioxide gas and moisture are adsorbed and separated, and non-adsorbed components oxygen and argon are derived. This gas containing oxygen and argon as main components is introduced into the carbon PSA 4, and the oxygen is adsorbed on the carbon molecular sieve, thereby separating argon and oxygen. As a result, highly concentrated recovered argon can be obtained from the carbon PSA4.

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PSAI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。
In addition, the waste gas discharged from the adsorption tower in the regeneration process of the adsorption tower in the above-mentioned zeolite PSA5 contains argon and oxygen in addition to the nitrogen, carbon dioxide, and moisture after the separation. The concentration is considerably higher than that in the middle of the day. Therefore, the argon in the exhaust gas discharged from the oxygen aeration tank 2 can be efficiently recovered by circulating and combining the waste gas from the zeolite PSA5 with the raw material air introduced into the oxygen PSAI without releasing it into the atmosphere. It is possible to do so.

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。
Here, an example of the argon recovery operation in the process of the second embodiment will be explained. In this recovery operation, conditions are set so that the purity of the recovered argon is such that it can be used as is, for example, as a seal gas for welding.

まず前記同様に、原料空気900ONrri’/hが酸
素PSAI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120ONrI?/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
紅て該酸素曝気槽2がら酸素50%、アルゴン15%、
窒素27%、炭酸ガス8%の排ガス100Nrrl’/
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、圧縮機にょリゼオライトPSA5の操作圧力2
 kg / cJに昇圧されてゼオライトPSA5に導
入される。
First, in the same way as above, 900 ONrri'/h of raw material air is treated with oxygen PSAI and 120ONrI? /h, and then introduced into the oxygen aeration tank 2, and during the wastewater purification process, the oxygen aeration tank 2 contains 50% oxygen, 15% argon,
Exhaust gas of 27% nitrogen and 8% carbon dioxide 100Nrrl'/
h is discharged and stored in the buffer tank 3. This exhaust gas is generated at the operating pressure 2 of the compressor Nyori Zeolite PSA5.
The pressure is increased to kg/cJ and introduced into the zeolite PSA5.

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%、1
tHK75%。
This zeolite PSA5 has a pore size of 5A as an adsorbent.
Using 100 kg of Molecular Sieves 5A and 15 kg of alumina gel, this adsorbent is packed into an adsorption tower consisting of a plurality of alumina gel on the inlet side and Molecular Sieves 5A on the outlet side, and moisture is removed together with nitrogen and carbon dioxide gas. Separate by adsorbing on adsorbent, argon 23%, 1
tHK75%.

窒素0.1%のアルゴン富化ガス4ONrrl’/hを
導出する。このアルゴン富化ガスは、続けてカーボンP
SA4に導入される。該カーボンPSA4は、細孔径3
A乃至4Aの分子篩カーボン130眩を複数の吸着塔に
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3.7Nr111/
hが回収される。
4ONrrl'/h of argon-enriched gas with 0.1% nitrogen is introduced. This argon-enriched gas continues to contain carbon P.
Introduced in SA4. The carbon PSA4 has a pore diameter of 3
The structure is such that multiple adsorption towers are filled with molecular sieve carbon 130 A to 4A and used selectively, and the oxygen contained therein is adsorbed and separated, leaving 99% argon and 0.4% nitrogen.
%, high purity argon with 0.6% oxygen 3.7Nr111/
h is collected.

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6ONn1’/hは、その組成が、酸素3
3%、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PSAI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。
On the other hand, the composition of the waste gas 6ONn1'/h derived in the regeneration process of the zeolite PSA5 is oxygen 3
3%, argon 9%, nitrogen 45%, and carbon dioxide gas 13%, and since it contains a large amount of argon and oxygen, it is circulated in the raw material air introduced into the oxygen PSAI, and the argon and oxygen in the waste gas are We aim to make effective use of

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PSAI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。
Further, since the waste gas in the carbon PSA 4 regeneration process also contains a considerable concentration of argon, it is possible to further increase the recovery rate by similarly circulating it in the raw material air for oxygen PSAI.

このように、ゼオライトを吸着剤として用いた酸素PS
AI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PSA
5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暖気
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
中の酸素針が低いので、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。
In this way, oxygen PS using zeolite as an adsorbent
The exhaust gas from the oxygen aeration tank 2, which uses the oxygen-enriched gas obtained by AI as the oxygen source, is mixed with carbon PSA4 and zeolite PSA.
Argon can be easily recovered by processing in step 5. In particular, the present invention utilizes the fact that argon is concentrated due to natural oxygen consumption during the wastewater purification action of an oxygen warming tank in wastewater treatment, so argon can be directly separated from air or obtained by oxygen PSA. Compared to separating argon from oxygen-enriched gas, the oxygen concentration in the process gas is lower, so argon can be recovered extremely efficiently. Furthermore, by selecting the operating conditions for carbon PSA4 and zeolite PSA5, the purity of the recovered argon can be set appropriately. You can also get

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。
In all of the above examples, the aeration tank in the wastewater purification process is a normal aeration tank for wastewater treatment, so by making the aeration tank have a structure for the purpose of recovering argon, the argon concentration in the exhaust gas can be further reduced. It is possible to achieve a high concentration and a high recovery rate.

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てきるし、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てきる。
Furthermore, high purity argon or liquefied argon can be obtained by mixing the recovered argon obtained in the above operation into the argon collection system of the cryogenic separation plant. It is also possible to add hydrogen to the recovered argon, convert the trace amount of remaining oxygen into water through a catalytic reaction and remove it, and then liquefy the argon using liquid oxygen, liquid nitrogen, etc. and supply it. Furthermore, low-boiling point components such as nitrogen and added hydrogen can be volatilized and removed to highly purify the argon product, and then a high-purity liquefied argon product can be obtained.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

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て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。
As explained above, the argon recovery method of the present invention
Exhaust gas discharged from an oxygen aeration process using oxygen-enriched gas obtained from oxygen PSA is sequentially introduced into carbon PSA and zeolite PSA to remove oxygen, carbon dioxide, nitrogen, etc. contained in the exhaust gas. Therefore, compared to the method of recovering argon through PSA operation using air as a raw material, it utilizes the natural argon concentration effect of wastewater purification in the oxygen aeration tank of water treatment, which reduces the size of equipment and power consumption. This makes it possible to obtain argon extremely efficiently. In particular, the present invention effectively utilizes the exhaust gas from the oxygen aeration tank, which was conventionally released as it is, so that it is possible to efficiently operate a water treatment facility having the oxygen aeration tank.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

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PSA5・・ゼ
オライトPSA
FIG. 1 is a flowchart showing a first embodiment of the invention, and FIG. 2 is a flowchart showing a second embodiment of the invention. 1...Oxygen PSA 2...Oxygen aeration tank 3...
・Buffer tank 4... Carbon PSA5... Zeolite PSA

Claims (1)

【特許請求の範囲】 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。 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。
[Scope of Claims] 1. Exhaust gas discharged from the oxygen aeration process of water treatment equipment that uses oxygen-enriched gas obtained by the first adsorption separation means using zeolite as an adsorbent, is adsorbed with molecular sieve carbon. introducing it into a second adsorption separation means using zeolite as an adsorbent, and then introducing it into a third adsorption separation means using zeolite as an adsorbent to remove oxygen, carbon dioxide, nitrogen, etc. contained in the exhaust gas. An argon recovery method characterized by: 2. The exhaust gas discharged from the oxygen aeration process of water treatment equipment that uses the oxygen-enriched gas obtained by the first adsorption separation method using zeolite as an adsorbent is transferred to the second method using zeolite as an adsorbent. Argon is introduced into an adsorption separation means, and then introduced into a third adsorption separation means using molecular sieve carbon as an adsorbent to remove oxygen, carbon dioxide, nitrogen, etc. contained in the exhaust gas. Collection method.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010180067A (en) * 2009-02-03 2010-08-19 Sumitomo Seika Chem Co Ltd Method and apparatus for refining argon
JP2012101976A (en) * 2010-11-10 2012-05-31 Sumitomo Seika Chem Co Ltd Refining method and refining apparatus for argon gas
JP2013010679A (en) * 2011-05-30 2013-01-17 Sumitomo Seika Chem Co Ltd Method and apparatus for purifying argon gas

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