JPH04222381A - 高純度アルゴンの製法 - Google Patents
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】アルゴンの回収と精製とは冶金お
よび電子産業にとっては空気分離産業の重要な側面であ
る。アルゴンはアルゴンサイドアーム塔が備わるリンデ
（Ｌｉｎｄｅ） 型二重蒸留塔を用いる極低温空気分離
の周知の方法により回収される。この方法は１９６７年
刊「ケミカル、エンジニアリング、プロセス」第６３（
２） 号、第３５乃至５９頁にＲ．Ｅ．ラティマー（Ｌ
ａｔｉｍｅｒ）による「ディスティレーション、オブ、
エアー」と題する論文で述べていることであるが、これ
は２乃至５モル％の酸素と１モル％以下の窒素を含む粗
アルゴン生成物を代表的に生産する。アルゴンは重要な
生成物であるので、その回収率を条件の合う純度レベル
で最大化することが望ましい。現在の熟練したプロセス
技術でも、約２．０モル％酸素以下の粗アルゴンは回収
率を概して条件に合わないレベルに下げることで初めて
生産できる。現在のプロセス技術における回収率と純度
との間の関係は周知であり、１９４９年刊オックスフォ
ード大学出版局発行のＭ．ルーマン（Ｒｕｈｅｍａｎｎ
）による「セパレーション、オブ、ガスィス」と題する
教科書の第２版、第２２３頁に述べられている。
よび電子産業にとっては空気分離産業の重要な側面であ
る。アルゴンはアルゴンサイドアーム塔が備わるリンデ
（Ｌｉｎｄｅ） 型二重蒸留塔を用いる極低温空気分離
の周知の方法により回収される。この方法は１９６７年
刊「ケミカル、エンジニアリング、プロセス」第６３（
２） 号、第３５乃至５９頁にＲ．Ｅ．ラティマー（Ｌ
ａｔｉｍｅｒ）による「ディスティレーション、オブ、
エアー」と題する論文で述べていることであるが、これ
は２乃至５モル％の酸素と１モル％以下の窒素を含む粗
アルゴン生成物を代表的に生産する。アルゴンは重要な
生成物であるので、その回収率を条件の合う純度レベル
で最大化することが望ましい。現在の熟練したプロセス
技術でも、約２．０モル％酸素以下の粗アルゴンは回収
率を概して条件に合わないレベルに下げることで初めて
生産できる。現在のプロセス技術における回収率と純度
との間の関係は周知であり、１９４９年刊オックスフォ
ード大学出版局発行のＭ．ルーマン（Ｒｕｈｅｍａｎｎ
）による「セパレーション、オブ、ガスィス」と題する
教科書の第２版、第２２３頁に述べられている。
【０００２】
【従来の技術】ソ連特許第ＳＵ１４１６８２０Ａ号明細
書で条件に適する回収率でアルゴン純度を増大させる２
域アルゴンサイドアーム塔を開示し、そこにおける第１
域には多数の篩トレイがあって前記域の上部における圧
力は大気に近い。この域の上部からの気体を熱入れ、圧
縮、冷却および第２域の下部に供給して、また酸素濃度
を減らした粗アルゴン流れをこの第２域から抜き取る。 この改質されたアルゴンの純度達成には付加熱交換と圧
縮装置を必要とする。
書で条件に適する回収率でアルゴン純度を増大させる２
域アルゴンサイドアーム塔を開示し、そこにおける第１
域には多数の篩トレイがあって前記域の上部における圧
力は大気に近い。この域の上部からの気体を熱入れ、圧
縮、冷却および第２域の下部に供給して、また酸素濃度
を減らした粗アルゴン流れをこの第２域から抜き取る。 この改質されたアルゴンの純度達成には付加熱交換と圧
縮装置を必要とする。
【０００３】２乃至５モル％の酸素を含有する典型的粗
アルゴン流れからの酸素除去は普通、白金またはパラジ
ウム触媒で水素と接触反応させて水をつくることで達成
される。そこでアルゴンを乾燥、極低温に冷却して残留
酸素と他の不純物を蒸留により除去する。周囲温度で脱
酸したアルゴンの多きい再循環流れ（再循環の粗アルゴ
ンに対する比が約１：１）を前記接触反応器に供給する
粗アルゴンと結合し、前記反応器の発熱量を安全レベル
に調節する。これは２乃至５モル％の酸素を含む供給材
料との高温の反応熱が反応器の過熱の原因になり得るか
らである。この再循環には圧縮器もしくは送風機が必要
である。そのうえ、過剰水素は酸素が十分にかつ確実に
除去されるために必要であり、しかも冷却、乾燥された
反応器流出液からの水素除去には蒸留塔にアルゴンの最
終精製用付加トレイの設置が必要となる。５ｐｐｍｖ以
下の酸素を含む高純度アルゴン生成物はこの周知の方法
で得られる。
アルゴン流れからの酸素除去は普通、白金またはパラジ
ウム触媒で水素と接触反応させて水をつくることで達成
される。そこでアルゴンを乾燥、極低温に冷却して残留
酸素と他の不純物を蒸留により除去する。周囲温度で脱
酸したアルゴンの多きい再循環流れ（再循環の粗アルゴ
ンに対する比が約１：１）を前記接触反応器に供給する
粗アルゴンと結合し、前記反応器の発熱量を安全レベル
に調節する。これは２乃至５モル％の酸素を含む供給材
料との高温の反応熱が反応器の過熱の原因になり得るか
らである。この再循環には圧縮器もしくは送風機が必要
である。そのうえ、過剰水素は酸素が十分にかつ確実に
除去されるために必要であり、しかも冷却、乾燥された
反応器流出液からの水素除去には蒸留塔にアルゴンの最
終精製用付加トレイの設置が必要となる。５ｐｐｍｖ以
下の酸素を含む高純度アルゴン生成物はこの周知の方法
で得られる。
【０００４】ヨーロッパ特許公報第０ ３３１ ０
２８Ａ１号では９９．９９９容量％の純度の高純度アル
ゴンを、９０乃至９９容量％のアルゴンを含む粗アルゴ
ン流れから回収する方法を開示する。そこにおいて蒸気
および液体粗アルゴン流れをアルゴンサイドアーム塔頂
からとってそれぞれを熱入れならびに気化させる。熱入
れ蒸気を無酸素アルゴン再循環流れと結合、圧縮、さら
に前記気化粗アルゴン流れと結合させる。前記結合アル
ゴン流れを水素含有流れと混合し、接触反応器を通過さ
せると、そこで酸素と水素が化合して水を形成する。そ
の水をドライヤーで除去し、結果としてできるアルゴン
流れを最終蒸流工程で精製して高純度アルゴン生成物を
産出する。
２８Ａ１号では９９．９９９容量％の純度の高純度アル
ゴンを、９０乃至９９容量％のアルゴンを含む粗アルゴ
ン流れから回収する方法を開示する。そこにおいて蒸気
および液体粗アルゴン流れをアルゴンサイドアーム塔頂
からとってそれぞれを熱入れならびに気化させる。熱入
れ蒸気を無酸素アルゴン再循環流れと結合、圧縮、さら
に前記気化粗アルゴン流れと結合させる。前記結合アル
ゴン流れを水素含有流れと混合し、接触反応器を通過さ
せると、そこで酸素と水素が化合して水を形成する。そ
の水をドライヤーで除去し、結果としてできるアルゴン
流れを最終蒸流工程で精製して高純度アルゴン生成物を
産出する。
【０００５】酸素はアルゴンと他の不活性ガスからゲッ
ターすることで除去でき、そこにおいて前記酸素は一般
的に触媒基質に支持され、また反応がまに詰め込まれた
１つ以上の還元金属と反応させられる。米国特許第３，
６９７，４４５号およびイギリス国特許第１，２６３，
１３２号は周囲温度以下の温度で不活性ガスから酸素を
除去するためのシリカ上に２５乃至５０重量％のニッケ
ルを含む高表面積ニッケルゲッター触媒を開示する。前
記触媒は酸素を約０．２ｐｐｍｖ以下に除去でき、かつ
温度２００乃至５００℃で水素と還元させて再生できる
。
ターすることで除去でき、そこにおいて前記酸素は一般
的に触媒基質に支持され、また反応がまに詰め込まれた
１つ以上の還元金属と反応させられる。米国特許第３，
６９７，４４５号およびイギリス国特許第１，２６３，
１３２号は周囲温度以下の温度で不活性ガスから酸素を
除去するためのシリカ上に２５乃至５０重量％のニッケ
ルを含む高表面積ニッケルゲッター触媒を開示する。前
記触媒は酸素を約０．２ｐｐｍｖ以下に除去でき、かつ
温度２００乃至５００℃で水素と還元させて再生できる
。
【０００６】３０重量％の銅をキャリヤー基質に含む酸
素除去用触媒についてはＢＡＳＦ社による「テクニカル
リーフレット、オン、キャタリストＲ３−１１」に説明
がある。前記触媒は最高２５０℃の温度でゲッターする
ことにより不活性ガスからの酸素除去に使用でき、前記
触媒は水素との還元で再生できる。酸素濃度が約０．５
乃至２．０モル％以上の時、供給材料を稀釈して温度を
２５０℃以下に維持する必要があるか、もしくは特別の
高温触媒の使用が必要である。
素除去用触媒についてはＢＡＳＦ社による「テクニカル
リーフレット、オン、キャタリストＲ３−１１」に説明
がある。前記触媒は最高２５０℃の温度でゲッターする
ことにより不活性ガスからの酸素除去に使用でき、前記
触媒は水素との還元で再生できる。酸素濃度が約０．５
乃至２．０モル％以上の時、供給材料を稀釈して温度を
２５０℃以下に維持する必要があるか、もしくは特別の
高温触媒の使用が必要である。
【０００７】酸素、ＣＯ、ＣＯ２、水素、水もしくは不
活性ガス中１０００ｐｐｍｖ以下でのそれらの混合物か
ら選ばれる不純物除去の１工程法が米国特許第４，７１
３，２２４号に開示されている。ガスを少くとも５重量
％のニッケルから成る触媒上を温度０乃至５０℃で横切
らせると、不純物が数ｐｐｍｖ以下の生成物を得る。触
媒は窒素と水素で１８０乃至２００℃の温度でパージす
ることで再生される。
活性ガス中１０００ｐｐｍｖ以下でのそれらの混合物か
ら選ばれる不純物除去の１工程法が米国特許第４，７１
３，２２４号に開示されている。ガスを少くとも５重量
％のニッケルから成る触媒上を温度０乃至５０℃で横切
らせると、不純物が数ｐｐｍｖ以下の生成物を得る。触
媒は窒素と水素で１８０乃至２００℃の温度でパージす
ることで再生される。
【０００８】フランス国特許公報第８４ ０００９６
号は酸素その他の成分から成る不純物を貴ガスから、前
記ガスをチタン・ジリコニウム合金の多孔性ペレットと
４００乃至９００℃の温度で接触させて除去することを
開示する。前記合金は真空または還元雰囲気にすること
によって飽和後再生できる。
号は酸素その他の成分から成る不純物を貴ガスから、前
記ガスをチタン・ジリコニウム合金の多孔性ペレットと
４００乃至９００℃の温度で接触させて除去することを
開示する。前記合金は真空または還元雰囲気にすること
によって飽和後再生できる。
【０００９】ソ連特許第２，９９５，８６４／２３−２
６号明細書は酸素不純物を不活性ガスから、前記ガスを
室温でクロム、亜鉛、アルミニウムおよび銅の酸化物を
含む還元した形の触媒と接触させて除去することを開示
する。使用済触媒は還元窒素・水素混合物と接触させて
再生される。
６号明細書は酸素不純物を不活性ガスから、前記ガスを
室温でクロム、亜鉛、アルミニウムおよび銅の酸化物を
含む還元した形の触媒と接触させて除去することを開示
する。使用済触媒は還元窒素・水素混合物と接触させて
再生される。
【００１０】酸素を不活性ガスから、十分に還元された
ニッケル触媒と室温で接触させて除去する方法は特願昭
４５−１２３７１１号に開示されている。前記触媒の調
製法を開示して、水素と３０乃至２００℃の温度で接触
させるその調製を開示する。
ニッケル触媒と室温で接触させて除去する方法は特願昭
４５−１２３７１１号に開示されている。前記触媒の調
製法を開示して、水素と３０乃至２００℃の温度で接触
させるその調製を開示する。
【００１１】Ｋｈｉｍ．Ｐｒｏｍ−ｓｔ（モスコー）（
６） 、第３７３−４頁にある「キャタリティック、ア
ンド、アドソープション、ケミカル、トリートメント、
フォア、リムーヴィング、オキシジエン、フローム、イ
ンナート、ガス（Ｃａｔａｌｙｔｉｃ ａｎｄ Ａ
ｄｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｒｅａ
ｔｍｅｎｔｆｏｒ Ｒｅｍｏｖｉｎｇ Ｏｘｙｇｅ
ｎ ｆｒｏｍ Ｉｎｅｒｔ Ｇａｓｅｓ） 」と
題する論文で、Ａ．Ｓ．バラバシ（Ｂａｒａｂａｓｈ）
ほかは酸素を不活性およびその他のガスから、ニッケル
・Ｃｌ２Ｏ３吸着剤と２０乃至２００℃の温度で接触さ
せて除去することを説明している。酸化ニッケルを水素
と２８０℃の温度で還元してその後の酸素除去に用いる
。
６） 、第３７３−４頁にある「キャタリティック、ア
ンド、アドソープション、ケミカル、トリートメント、
フォア、リムーヴィング、オキシジエン、フローム、イ
ンナート、ガス（Ｃａｔａｌｙｔｉｃ ａｎｄ Ａ
ｄｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｒｅａ
ｔｍｅｎｔｆｏｒ Ｒｅｍｏｖｉｎｇ Ｏｘｙｇｅ
ｎ ｆｒｏｍ Ｉｎｅｒｔ Ｇａｓｅｓ） 」と
題する論文で、Ａ．Ｓ．バラバシ（Ｂａｒａｂａｓｈ）
ほかは酸素を不活性およびその他のガスから、ニッケル
・Ｃｌ２Ｏ３吸着剤と２０乃至２００℃の温度で接触さ
せて除去することを説明している。酸化ニッケルを水素
と２８０℃の温度で還元してその後の酸素除去に用いる
。
【００１２】特開昭６２−２２，９２３号公報は酸素を
不活性ガスから、水素を前記不活性ガスに添加すること
と、前記ガスをパラジウム触媒の上を通して前記酸素の
大部分を水に添加することと、その後、残留酸素をゲッ
タすることで除去する銅または（および）ニッケル触媒
上を前記ガスを通すことによって除去する方法を開示す
る。前記触媒が極度の疲労に近づいた時、調節された量
の水素を前記銅または（および）ニッケル触媒に流れる
前記ガスに添加すると、触媒が再生される。最終生成物
中の水を必要の場合乾燥して除去する。
不活性ガスから、水素を前記不活性ガスに添加すること
と、前記ガスをパラジウム触媒の上を通して前記酸素の
大部分を水に添加することと、その後、残留酸素をゲッ
タすることで除去する銅または（および）ニッケル触媒
上を前記ガスを通すことによって除去する方法を開示す
る。前記触媒が極度の疲労に近づいた時、調節された量
の水素を前記銅または（および）ニッケル触媒に流れる
前記ガスに添加すると、触媒が再生される。最終生成物
中の水を必要の場合乾燥して除去する。
【００１３】米国特許第３，５３５，０７４号は酸素を
不活性ガスから、前記ガスに余分の水素を添加すること
と、前記ガスを白金族金属を含む触媒上に通すことによ
って除去し、そしてその後、前記ガスを銅または（およ
び）ニッケル触媒上に通して残留酸素を除去する。前記
銅または（および）ニッケル触媒は、供給ガスに酸素の
量が増加した場合の安全装置として役立つ。余分の水素
と水はそこで最終生成物から除去される。
不活性ガスから、前記ガスに余分の水素を添加すること
と、前記ガスを白金族金属を含む触媒上に通すことによ
って除去し、そしてその後、前記ガスを銅または（およ
び）ニッケル触媒上に通して残留酸素を除去する。前記
銅または（および）ニッケル触媒は、供給ガスに酸素の
量が増加した場合の安全装置として役立つ。余分の水素
と水はそこで最終生成物から除去される。
【００１４】ｐｐｍレベルの不純物たとえば不活性ガス
からの酸素、ＣＯ、ＣＯ２および水の除去を米国特許第
４，５７９，７２３号に開示する。ガスを最初に、ＣＯ
が酸素と反応してＣＯ２を形成するクロムと白金を含む
触媒の第１床を通過させると、水素が酸素と周囲温度で
反応して水を形成する。ガスをそこで銅、ニッケルおよ
びコバルトを含むゲッターから成る触媒の第２床を通過
させると酸素を除去しＣＯ２を捕捉する。水はおおむね
前記第１床に保持され、供給不活性ガス中の水の濃度が
予め決められたレベル以上の場合アルミナを前記第１床
に付加できる。
からの酸素、ＣＯ、ＣＯ２および水の除去を米国特許第
４，５７９，７２３号に開示する。ガスを最初に、ＣＯ
が酸素と反応してＣＯ２を形成するクロムと白金を含む
触媒の第１床を通過させると、水素が酸素と周囲温度で
反応して水を形成する。ガスをそこで銅、ニッケルおよ
びコバルトを含むゲッターから成る触媒の第２床を通過
させると酸素を除去しＣＯ２を捕捉する。水はおおむね
前記第１床に保持され、供給不活性ガス中の水の濃度が
予め決められたレベル以上の場合アルミナを前記第１床
に付加できる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】この発明は二塔式極低
温空気分離システムの低圧塔からの高アルゴン側流を回
収することと、この側流をアルゴンサイドアーム塔に通
して約０．８モル％以下の酸素を含む粗アルゴン流れを
回収することにより高純度アルゴンを生産する方法であ
る。前記粗アルゴン流れを、金属含有ゲッター触媒との
化学反応による酸素除去のゲッターシステムと酸素以外
の不純物除去のアルゴン精製蒸留塔との組合わせから成
る最終精製システムにおいてさらに精製し、このように
高純度アルゴン生成物を産出する。
温空気分離システムの低圧塔からの高アルゴン側流を回
収することと、この側流をアルゴンサイドアーム塔に通
して約０．８モル％以下の酸素を含む粗アルゴン流れを
回収することにより高純度アルゴンを生産する方法であ
る。前記粗アルゴン流れを、金属含有ゲッター触媒との
化学反応による酸素除去のゲッターシステムと酸素以外
の不純物除去のアルゴン精製蒸留塔との組合わせから成
る最終精製システムにおいてさらに精製し、このように
高純度アルゴン生成物を産出する。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この発明の一実施態様に
おいて、酸素以外の不純成分を粗アルゴン流れから極低
温蒸留により最初に除去し、精製粗アルゴン流れを産出
し、酸素をその後、前記酸素を化学的に吸収する金属含
有ゲッター触媒の第一床に前記流れを通して除去し、こ
のようにして高純度アルゴン生成物を産出する。この発
明の他の実施態様においては、酸素を前記金属含有ゲッ
ター触媒との反応によって粗アルゴン流れから最初に除
去し、残余不純物を極低温蒸留により除去する。
おいて、酸素以外の不純成分を粗アルゴン流れから極低
温蒸留により最初に除去し、精製粗アルゴン流れを産出
し、酸素をその後、前記酸素を化学的に吸収する金属含
有ゲッター触媒の第一床に前記流れを通して除去し、こ
のようにして高純度アルゴン生成物を産出する。この発
明の他の実施態様においては、酸素を前記金属含有ゲッ
ター触媒との反応によって粗アルゴン流れから最初に除
去し、残余不純物を極低温蒸留により除去する。
【００１７】
【作用】この発明は高純度アルゴンを、高圧塔と低圧塔
およびアルゴンサイドアーム塔から成る極低温蒸留シス
テムで最初に空気を分離することで高回収率で空気から
分離する方法である。酸素と窒素は選択されたプロセス
条件と装置の配置により様々な組み合わせと純度で回収
できる。側流を前記低圧塔から抜き取ってそれをアルゴ
ンサイドアーム塔に入れてさらに精留して粗アルゴン流
れを生産し、それを順番にさらに精留して酸素とその他
の異物を除去して高純度アルゴン生成物を産出する。こ
の発明におけるアルゴンサイドアーム塔は、約０．８モ
ル％以下の酸素を含む粗アルゴン生成物を生産するよう
設計され、操作される。約９０％以上のアルゴン回収率
はこの粗アルゴン純度であれば構造的充填物または構造
的充填物とアルゴンサイドアーム塔内の通常篩トレイと
の組合わせを用い、前記塔を、オーバーヘッド圧力で粗
液体酸素の前記アルゴンサイドアーム塔上部にあるリボ
イラー・凝縮器に流れる流量がこの流量を完全に気化し
てその露点に達するに必要な粗液体酸素の理論流量の約
１．０４乃至１．３６倍になるよう操作することで随意
に達成できる。前記アルゴンサイドアーム塔には、必要
最少酸素濃度を粗アルゴン生成物中に生産するに要する
少くとも最小必要理論工程数が備わる。１９９０年２月
２日付米国特許願第４７４４３１号にはこのアルゴン回
収プロセスが記載され、その出願の明細書はここで参考
として組み入れられている。構造的充填物は蒸気と液体
の主流に垂直の方向に混合を促進しまた、通常の蒸気・
液体接触装置たとえば篩トレイまたは気泡キャップトレ
イよりも有意に低い単位長さ当りの圧力降下を可能にす
る幾何学的に設置された充填物として定義される。前記
構造的充填物は技術上周知であり、様々な配置で商業的
に利用できる。
およびアルゴンサイドアーム塔から成る極低温蒸留シス
テムで最初に空気を分離することで高回収率で空気から
分離する方法である。酸素と窒素は選択されたプロセス
条件と装置の配置により様々な組み合わせと純度で回収
できる。側流を前記低圧塔から抜き取ってそれをアルゴ
ンサイドアーム塔に入れてさらに精留して粗アルゴン流
れを生産し、それを順番にさらに精留して酸素とその他
の異物を除去して高純度アルゴン生成物を産出する。こ
の発明におけるアルゴンサイドアーム塔は、約０．８モ
ル％以下の酸素を含む粗アルゴン生成物を生産するよう
設計され、操作される。約９０％以上のアルゴン回収率
はこの粗アルゴン純度であれば構造的充填物または構造
的充填物とアルゴンサイドアーム塔内の通常篩トレイと
の組合わせを用い、前記塔を、オーバーヘッド圧力で粗
液体酸素の前記アルゴンサイドアーム塔上部にあるリボ
イラー・凝縮器に流れる流量がこの流量を完全に気化し
てその露点に達するに必要な粗液体酸素の理論流量の約
１．０４乃至１．３６倍になるよう操作することで随意
に達成できる。前記アルゴンサイドアーム塔には、必要
最少酸素濃度を粗アルゴン生成物中に生産するに要する
少くとも最小必要理論工程数が備わる。１９９０年２月
２日付米国特許願第４７４４３１号にはこのアルゴン回
収プロセスが記載され、その出願の明細書はここで参考
として組み入れられている。構造的充填物は蒸気と液体
の主流に垂直の方向に混合を促進しまた、通常の蒸気・
液体接触装置たとえば篩トレイまたは気泡キャップトレ
イよりも有意に低い単位長さ当りの圧力降下を可能にす
る幾何学的に設置された充填物として定義される。前記
構造的充填物は技術上周知であり、様々な配置で商業的
に利用できる。
【００１８】この発明のアルゴンサイドアーム塔からの
粗アルゴンには典型的例として最高約１．０％の窒素と
上述の酸素純度が含まれている。これらの不純物はこの
発明においては、（１） 蒸留器と（２） １つ以上の
還元金属ゲッターとの反応の工程との組み合わせ（この
両工程で窒素と酸素とがそれぞれ除去される）により除
去される。化学反応または、これもゲッターリングと称
せられる化学吸着による酸素除去はこの発明により経済
的に可能である。これは粗アルゴン中の酸素成分が先行
技術アルゴン回収プロセスよりも非常に低いからである
。
粗アルゴンには典型的例として最高約１．０％の窒素と
上述の酸素純度が含まれている。これらの不純物はこの
発明においては、（１） 蒸留器と（２） １つ以上の
還元金属ゲッターとの反応の工程との組み合わせ（この
両工程で窒素と酸素とがそれぞれ除去される）により除
去される。化学反応または、これもゲッターリングと称
せられる化学吸着による酸素除去はこの発明により経済
的に可能である。これは粗アルゴン中の酸素成分が先行
技術アルゴン回収プロセスよりも非常に低いからである
。
【００１９】ここで図１を参照して、本質的に無水の加
圧空気と二酸化炭素流れは管路１０１を通ってプロセス
に入り２つの流れ１０２と１７１に分割される。流れ１
０２を熱交換器１０３で冷却し、前記冷却流れ１０４を
、後述するように最終アルゴン精製システムに任意に通
る流れ１０５と、高圧蒸留塔に流れる流れ１０６とに分
割する。流れ１０６を高窒素高圧オーバーヘッド流れ１
０９と、高酸素下部流れ１２９とに分割する。流れ１０
９を流れ１１１と１１２とに分割し、また流れ１１３を
流れ１１２から抜き取り、後述するように最終アルゴン
精製システムに通す。残余の流れ１１４を交換器１０３
で熱入れして、高圧窒素生成物１１５として排出する。 前記高圧窒素、流れ１１１の他方の部分を低圧蒸留塔１
１９の下部液体溜めに位置するリボイラー１１６の煮沸
液体酸素に対して凝縮する。凝縮窒素流れ１２１を塔１
０７に還流を供給する流れ１２３と、熱交換器１２５で
過冷却される流れ１２４とに分割する。結果として過冷
却された流れ１２６を、後述するように、前記最終アル
ゴン精製システムに通される流れ１２７と、圧力降下の
後、低圧塔１１９上部に還流として送られる流れ１２８
とに分割する。任意に、流れ２０４を後述するように最
終アルゴン精製システムから戻して流れ１２４と結合さ
せる。
圧空気と二酸化炭素流れは管路１０１を通ってプロセス
に入り２つの流れ１０２と１７１に分割される。流れ１
０２を熱交換器１０３で冷却し、前記冷却流れ１０４を
、後述するように最終アルゴン精製システムに任意に通
る流れ１０５と、高圧蒸留塔に流れる流れ１０６とに分
割する。流れ１０６を高窒素高圧オーバーヘッド流れ１
０９と、高酸素下部流れ１２９とに分割する。流れ１０
９を流れ１１１と１１２とに分割し、また流れ１１３を
流れ１１２から抜き取り、後述するように最終アルゴン
精製システムに通す。残余の流れ１１４を交換器１０３
で熱入れして、高圧窒素生成物１１５として排出する。 前記高圧窒素、流れ１１１の他方の部分を低圧蒸留塔１
１９の下部液体溜めに位置するリボイラー１１６の煮沸
液体酸素に対して凝縮する。凝縮窒素流れ１２１を塔１
０７に還流を供給する流れ１２３と、熱交換器１２５で
過冷却される流れ１２４とに分割する。結果として過冷
却された流れ１２６を、後述するように、前記最終アル
ゴン精製システムに通される流れ１２７と、圧力降下の
後、低圧塔１１９上部に還流として送られる流れ１２８
とに分割する。任意に、流れ２０４を後述するように最
終アルゴン精製システムから戻して流れ１２４と結合さ
せる。
【００２０】高圧塔１０７下部からの粗液体酸素流れ１
２９を熱交換器１２５で過冷却し、また冷却流れ１３０
を任意に流れ１３１と１３２とに分離する。流れ１０８
を流れ１２９から後述するように粗アルゴン精製システ
ムでの使用に抜き取り、図１に示されるように流れ２０
１として戻す。任意的に、流れ２０２を後述するように
最終アルゴン精製システムから戻して流れ１２９と結合
させる。流れ１３１を任意に膨脹させて低圧塔１１９に
その中間点で供給する。流れ１３２を弁１３３を横切っ
て膨脹させ、そして前記膨脹流れ１３４を熱交換器１３
５で熱入れし、結果として出来る流れ１３６をアルゴン
サイドアーム塔１３７のリボイラー・凝縮器１３８の煮
沸側でさらに熱入れする。液体流れ１４０を低圧蒸留塔
１１９の中間点に供給し、また流れ１３６の気化によっ
て形成される蒸気流れ１３９を前記流れ１４０の供給点
近くの塔１１９に供給する。
２９を熱交換器１２５で過冷却し、また冷却流れ１３０
を任意に流れ１３１と１３２とに分離する。流れ１０８
を流れ１２９から後述するように粗アルゴン精製システ
ムでの使用に抜き取り、図１に示されるように流れ２０
１として戻す。任意的に、流れ２０２を後述するように
最終アルゴン精製システムから戻して流れ１２９と結合
させる。流れ１３１を任意に膨脹させて低圧塔１１９に
その中間点で供給する。流れ１３２を弁１３３を横切っ
て膨脹させ、そして前記膨脹流れ１３４を熱交換器１３
５で熱入れし、結果として出来る流れ１３６をアルゴン
サイドアーム塔１３７のリボイラー・凝縮器１３８の煮
沸側でさらに熱入れする。液体流れ１４０を低圧蒸留塔
１１９の中間点に供給し、また流れ１３６の気化によっ
て形成される蒸気流れ１３９を前記流れ１４０の供給点
近くの塔１１９に供給する。
【００２１】酸素と、少量の窒素を含むアルゴンを含有
する側流１４１をアルゴンサイドアーム蒸留塔１３７の
下部に供給して、粗アルゴンオーバーヘッド蒸気流１４
５と残液流１４３に分割し、その残液流を流れ１４１の
抜き取り点近くの低圧塔１１９に戻す。粗アルゴンオー
バーヘッド流れ１４５の一部分を流れ１４７として抜き
取り、残余部分をリボイラー・凝縮器１３８で凝縮して
還流としてアルゴン塔１３７に供給する液流１４４を産
出する。サイドアーム蒸留塔１３７にトレイ、構造的充
填物もしくはそれの組み合わせを備えさせて、約０．８
モル％以下の酸素を含む粗アルゴンオーバーヘッド蒸気
流の生成に十分な蒸気・液体接触と物質移動を促進する
ことができ。粗アルゴンオーバーヘッド蒸気流１４７を
熱交換器１３５における流れ１３４に対して凝縮させる
と、粗液体アルゴン流れ１４８は後述のようにアルゴン
精製システムに通る。代りに、粗液体アルゴンを流れ１
４４の一部として抜き取ることができる。代りに、粗ア
ルゴンオーバーヘッド蒸気流れ１４７をアルゴン精製シ
ステムへ直接通過させることができ、その場合、熱交換
器１３５と流れ１０５および２０１を必要としない。
する側流１４１をアルゴンサイドアーム蒸留塔１３７の
下部に供給して、粗アルゴンオーバーヘッド蒸気流１４
５と残液流１４３に分割し、その残液流を流れ１４１の
抜き取り点近くの低圧塔１１９に戻す。粗アルゴンオー
バーヘッド流れ１４５の一部分を流れ１４７として抜き
取り、残余部分をリボイラー・凝縮器１３８で凝縮して
還流としてアルゴン塔１３７に供給する液流１４４を産
出する。サイドアーム蒸留塔１３７にトレイ、構造的充
填物もしくはそれの組み合わせを備えさせて、約０．８
モル％以下の酸素を含む粗アルゴンオーバーヘッド蒸気
流の生成に十分な蒸気・液体接触と物質移動を促進する
ことができ。粗アルゴンオーバーヘッド蒸気流１４７を
熱交換器１３５における流れ１３４に対して凝縮させる
と、粗液体アルゴン流れ１４８は後述のようにアルゴン
精製システムに通る。代りに、粗液体アルゴンを流れ１
４４の一部として抜き取ることができる。代りに、粗ア
ルゴンオーバーヘッド蒸気流れ１４７をアルゴン精製シ
ステムへ直接通過させることができ、その場合、熱交換
器１３５と流れ１０５および２０１を必要としない。
【００２２】供給空気、流れ１７１の第２部分を圧縮機
１７３で圧縮し、外部冷却に対し冷却し、さらに熱交換
器１０３で冷却、膨脹器１７５で膨脹させ、そして流れ
１７７として低圧塔１１９にその中間点で通過させる。 いくつかの場合に、液体空気流１７６を主交換器１０３
から抜き取り、それをたとえば弁１７８を横切って膨脹
させ、そしてそれを高圧塔に送りそれによって液体生成
物を空気分離システムから抜き取ることができる。この
ような場合に、前記液体空気流れの一部１７９を最終ア
ルゴン精製システムで後述する使用のため抜き取ること
ができる。任意に、前記粗アルゴン精製システムからの
復帰流れ２７２または３３０を後述のように流れ１７７
に導入する。側流１６８を塔１１９から上部中間点で抜
き取り、熱交換器１２５と１０３で熱入れして冷却を回
収し、そして廃液流１６９として排出する。オーバーヘ
ッド窒素流れ１６１をこれらの同じ２基の交換器で熱入
れして、低圧窒素生成物流れ１６３として排出する。酸
素蒸気流１６５を塔１１９の下部水溜めの上部から抜き
取り、交換器１０３で熱入れして気体酸素生成物流れ１
６７を産出する。最後に、高圧窒素流れ１１４を交換器
１０３で熱入れし、そして高圧窒素生成物流れ１１５と
して排出する。
１７３で圧縮し、外部冷却に対し冷却し、さらに熱交換
器１０３で冷却、膨脹器１７５で膨脹させ、そして流れ
１７７として低圧塔１１９にその中間点で通過させる。 いくつかの場合に、液体空気流１７６を主交換器１０３
から抜き取り、それをたとえば弁１７８を横切って膨脹
させ、そしてそれを高圧塔に送りそれによって液体生成
物を空気分離システムから抜き取ることができる。この
ような場合に、前記液体空気流れの一部１７９を最終ア
ルゴン精製システムで後述する使用のため抜き取ること
ができる。任意に、前記粗アルゴン精製システムからの
復帰流れ２７２または３３０を後述のように流れ１７７
に導入する。側流１６８を塔１１９から上部中間点で抜
き取り、熱交換器１２５と１０３で熱入れして冷却を回
収し、そして廃液流１６９として排出する。オーバーヘ
ッド窒素流れ１６１をこれらの同じ２基の交換器で熱入
れして、低圧窒素生成物流れ１６３として排出する。酸
素蒸気流１６５を塔１１９の下部水溜めの上部から抜き
取り、交換器１０３で熱入れして気体酸素生成物流れ１
６７を産出する。最後に、高圧窒素流れ１１４を交換器
１０３で熱入れし、そして高圧窒素生成物流れ１１５と
して排出する。
【００２３】酸素が約０．８モル％以下の粗アルゴン純
度が約９０％以上の任意回収率で達成される時、アルゴ
ンサイドアーム塔１３７における理論工程数は、粗アル
ゴン生成物流れ１４５において所望酸素不純物の濃度生
成に必要な最少数でなければならない。流れ１３６の流
量はリボイラー・凝縮器１３８において流れ１３６を完
全に気化させ、結果として出る蒸気がその露点になり、
かつ流れ１４０の流量がゼロになるに必要な理論最少流
量の約１．４乃至約１．３６倍の範囲内である。これは
、アルゴンサイドアーム塔１３７において、構造的充填
物、または構造的構造物と通常の篩トレイとの組み合わ
せを用い、それによって前記塔を横切る全圧降下が結果
として前記塔上部の圧力となりそのため流れ１３６の流
量が所望の範囲に維持できるため達成できる。
度が約９０％以上の任意回収率で達成される時、アルゴ
ンサイドアーム塔１３７における理論工程数は、粗アル
ゴン生成物流れ１４５において所望酸素不純物の濃度生
成に必要な最少数でなければならない。流れ１３６の流
量はリボイラー・凝縮器１３８において流れ１３６を完
全に気化させ、結果として出る蒸気がその露点になり、
かつ流れ１４０の流量がゼロになるに必要な理論最少流
量の約１．４乃至約１．３６倍の範囲内である。これは
、アルゴンサイドアーム塔１３７において、構造的充填
物、または構造的構造物と通常の篩トレイとの組み合わ
せを用い、それによって前記塔を横切る全圧降下が結果
として前記塔上部の圧力となりそのため流れ１３６の流
量が所望の範囲に維持できるため達成できる。
【００２４】この発明の第１実施態様において、粗液体
アルゴン流れ１４８を図２に示されたプロセスにより精
製する。圧力が約２０乃至４５ｐｓｉａまた約０．８モ
ル％の酸素と最高約１．０モル％の窒素を含むアルゴン
流れ１４８を熱交換器２０３で粗液体酸素流れ１０８に
対し気化させて気体アルゴン流れ２０５と、図１の極低
温空気分離装置（ＡＳＵ）に戻される酸素流れ２０１を
産出する。択一に、熱交換器２０３における粗アルゴン
の気化を空気流１０５を用いることで達成でき、冷却後
、流れ２０２として図１の前記ＡＳＵに復帰させる。 操作のもう１つの代りの方法として、高圧窒素流れ１１
３を粗アルゴン気化仕事量に用い、そして冷却窒素流れ
２０４を図１に示される前記ＡＳＵに戻す。
アルゴン流れ１４８を図２に示されたプロセスにより精
製する。圧力が約２０乃至４５ｐｓｉａまた約０．８モ
ル％の酸素と最高約１．０モル％の窒素を含むアルゴン
流れ１４８を熱交換器２０３で粗液体酸素流れ１０８に
対し気化させて気体アルゴン流れ２０５と、図１の極低
温空気分離装置（ＡＳＵ）に戻される酸素流れ２０１を
産出する。択一に、熱交換器２０３における粗アルゴン
の気化を空気流１０５を用いることで達成でき、冷却後
、流れ２０２として図１の前記ＡＳＵに復帰させる。 操作のもう１つの代りの方法として、高圧窒素流れ１１
３を粗アルゴン気化仕事量に用い、そして冷却窒素流れ
２０４を図１に示される前記ＡＳＵに戻す。
【００２５】熱交換器２０３に入る粗アルゴン流れ１４
８の圧力は、熱交換器２０３と熱交換器１３５との間の
静水頭のため２０乃至４５ｐｓｉａであり、また前記交
換器１３５の出口における流れ１４８の圧力は典型的例
として約１８ｐｓｉａである。粗アルゴン蒸気流れ２０
５を交換器２０７と２１１で加熱し、ヒーター２１３で
さらに加熱して２００乃至４５０°Ｆ（約９３．３乃至
２３２．２℃）の温度で加熱粗アルゴン流れ２１５を産
出する。前記粗アルゴンは弁２１７とマニホールド２１
９を通って適当な触媒キャリヤー上の１つ以上の還元金
属ゲッター床のある反応器２２３に入る。前記還元金属
ゲッターは銅、ニッケル、またはそれらの化合物、もし
くは水素との還元により再生可能の他のゲッター金属で
も差支えない。反応器２２３において、酸素は前記金属
ゲッターと反応して、酸化金属ゲッターを産出するので
、それを化学吸着で有効に除去する。平均約２ｐｐｍｖ
以下の酸素を含む中間アルゴン生成物がマニホールド２
２５と弁２２９を通って、結果として出来る流れ２３１
を交換器２１１で粗アルゴン流れ２０９に対し冷却する
。流れ２３３を冷却器２３５と熱交換器２０７でさらに
冷却し、この冷却アルゴン流れ２３９はアルゴン精製蒸
留塔２４１に通る。
８の圧力は、熱交換器２０３と熱交換器１３５との間の
静水頭のため２０乃至４５ｐｓｉａであり、また前記交
換器１３５の出口における流れ１４８の圧力は典型的例
として約１８ｐｓｉａである。粗アルゴン蒸気流れ２０
５を交換器２０７と２１１で加熱し、ヒーター２１３で
さらに加熱して２００乃至４５０°Ｆ（約９３．３乃至
２３２．２℃）の温度で加熱粗アルゴン流れ２１５を産
出する。前記粗アルゴンは弁２１７とマニホールド２１
９を通って適当な触媒キャリヤー上の１つ以上の還元金
属ゲッター床のある反応器２２３に入る。前記還元金属
ゲッターは銅、ニッケル、またはそれらの化合物、もし
くは水素との還元により再生可能の他のゲッター金属で
も差支えない。反応器２２３において、酸素は前記金属
ゲッターと反応して、酸化金属ゲッターを産出するので
、それを化学吸着で有効に除去する。平均約２ｐｐｍｖ
以下の酸素を含む中間アルゴン生成物がマニホールド２
２５と弁２２９を通って、結果として出来る流れ２３１
を交換器２１１で粗アルゴン流れ２０９に対し冷却する
。流れ２３３を冷却器２３５と熱交換器２０７でさらに
冷却し、この冷却アルゴン流れ２３９はアルゴン精製蒸
留塔２４１に通る。
【００２６】反応器２２３における粗アルゴンの精製中
、弁２２１、２１８、２３０および２２７は閉鎖のまま
である。反応器２２３を通るアルゴンの流れは予定の時
間の間継続されるが、前記粗アルゴン中の酸素不純物の
レベルに左右される。典型的例として、前記時間は約１
時間乃至５００時間の範囲である。反応器２２３を通る
粗アルゴン流れはそこで弁２１７と２１９を閉鎖して中
断し、流れは弁２１８、反応器２２４および弁２３０の
方向に通る。弁２２２と２２８はこの時点で閉鎖する。 反応器２２４には反応器２２３に初期に入っていたもの
と同一の還元金属ゲッターを入れており、また前記ゲッ
ターは先の再生工程の後、この還元状態にある。粗アル
ゴンの反応器２２４への流れが継続する間に、前記反応
器２２３にある酸化ゲッターは弁２２１を開放すること
でまず反応器を減圧し、管路２２０を通してガス抜きし
、弁２２７を開放し、そして管路２７３を経由して窒素
または他の不活性ガス中に約０．５乃至３．０モル％の
酸素を含む流れをそれに通過させて再生される。前記水
素は前記酸化ゲッター金属と反応して水を形成し、それ
を管路２２０を通してこのシステムからパージングして
、反応器２２３に還元金属ゲッターを産出する。この再
生工程完了のうえ、純粋窒素または最終精製アルゴン生
成物の流れを管路２７３、弁２２７、反応器２２３、弁
２２１および管路２２０を通過させて、反応器からの残
留水と水素をパージングする。弁２２１と２２７をそこ
で閉鎖し、弁２２９を開放して反応器を中間アルゴン生
成物で加圧し、弁２２９を閉鎖すると、前記反応器はさ
らに次のアルゴン精製の準備が出来ている。任意に、前
記金属ゲッターシステムは平均して約１ｐｐｍｖ以下の
酸素を含む高純度アルゴン生成物を、減少反応器ガス滞
留時間とゲッター再生間の短縮オンストリーム時間との
組み合わせにより生産する設計と操作ができる。
、弁２２１、２１８、２３０および２２７は閉鎖のまま
である。反応器２２３を通るアルゴンの流れは予定の時
間の間継続されるが、前記粗アルゴン中の酸素不純物の
レベルに左右される。典型的例として、前記時間は約１
時間乃至５００時間の範囲である。反応器２２３を通る
粗アルゴン流れはそこで弁２１７と２１９を閉鎖して中
断し、流れは弁２１８、反応器２２４および弁２３０の
方向に通る。弁２２２と２２８はこの時点で閉鎖する。 反応器２２４には反応器２２３に初期に入っていたもの
と同一の還元金属ゲッターを入れており、また前記ゲッ
ターは先の再生工程の後、この還元状態にある。粗アル
ゴンの反応器２２４への流れが継続する間に、前記反応
器２２３にある酸化ゲッターは弁２２１を開放すること
でまず反応器を減圧し、管路２２０を通してガス抜きし
、弁２２７を開放し、そして管路２７３を経由して窒素
または他の不活性ガス中に約０．５乃至３．０モル％の
酸素を含む流れをそれに通過させて再生される。前記水
素は前記酸化ゲッター金属と反応して水を形成し、それ
を管路２２０を通してこのシステムからパージングして
、反応器２２３に還元金属ゲッターを産出する。この再
生工程完了のうえ、純粋窒素または最終精製アルゴン生
成物の流れを管路２７３、弁２２７、反応器２２３、弁
２２１および管路２２０を通過させて、反応器からの残
留水と水素をパージングする。弁２２１と２２７をそこ
で閉鎖し、弁２２９を開放して反応器を中間アルゴン生
成物で加圧し、弁２２９を閉鎖すると、前記反応器はさ
らに次のアルゴン精製の準備が出来ている。任意に、前
記金属ゲッターシステムは平均して約１ｐｐｍｖ以下の
酸素を含む高純度アルゴン生成物を、減少反応器ガス滞
留時間とゲッター再生間の短縮オンストリーム時間との
組み合わせにより生産する設計と操作ができる。
【００２７】ここで１００万容量部当り約２部（ｐｐｍ
ｖ）以下の酸素を含む冷却アルゴン流れ２３９をアルゴ
ンの最終精製を達成するアルゴン精製蒸留塔２４１に供
給する。平均約２ｐｐｍｖ以下の酸素と、５ｐｐｍｖ以
下の窒素を含むが、他の不純物を本質的に含まない高純
度アルゴンを残液流２４３として前記塔から排出する。 この流れの１部を生成物流れ２４５として処理し、残量
をリボイラー熱交換器２４９で前記ＡＳＵからの高圧窒
素流れ１１３に対し気化させる。蒸気流れ２５０をボイ
ルアップ蒸気として塔２４１の下部に戻し、凝縮窒素流
れ２５１を交換器２４９から排出する。アルゴンと窒素
を含むオーバーヘッド流れ２５３を塔２４１から排出し
て、還流凝縮器熱交換器２５５で部分凝縮して流れ２５
７を産出し、それを液流２５９と蒸気流２６１とに分割
する。流れ２５９は塔２４１に還流を供給し、流れ２６
１を熱交換器２０７で熱入れして冷却を回収に廃液流れ
２６３として排出する。代りに、流れ２６１は図１の塔
１１９の適当な場所に戻すことができ、それが窒素とア
ルゴンの回収率を増大させる。窒素流れ２５１は弁２６
５を通って膨脹させられ、またそれによって冷却され、
冷却流れ２６４を交換器２５５に熱入れして窒素流れ２
７１をつくり、それを図１の空気分離装置に戻す。流れ
２５３を凝縮する付加冷凍を空気分離装置からの液体窒
素の流れ１２７を弁２６７を通して膨脹させ、それを弁
２６５からの膨脹流体と結合させて交換器２５５への流
れ２６４の流量を増大させる。
ｖ）以下の酸素を含む冷却アルゴン流れ２３９をアルゴ
ンの最終精製を達成するアルゴン精製蒸留塔２４１に供
給する。平均約２ｐｐｍｖ以下の酸素と、５ｐｐｍｖ以
下の窒素を含むが、他の不純物を本質的に含まない高純
度アルゴンを残液流２４３として前記塔から排出する。 この流れの１部を生成物流れ２４５として処理し、残量
をリボイラー熱交換器２４９で前記ＡＳＵからの高圧窒
素流れ１１３に対し気化させる。蒸気流れ２５０をボイ
ルアップ蒸気として塔２４１の下部に戻し、凝縮窒素流
れ２５１を交換器２４９から排出する。アルゴンと窒素
を含むオーバーヘッド流れ２５３を塔２４１から排出し
て、還流凝縮器熱交換器２５５で部分凝縮して流れ２５
７を産出し、それを液流２５９と蒸気流２６１とに分割
する。流れ２５９は塔２４１に還流を供給し、流れ２６
１を熱交換器２０７で熱入れして冷却を回収に廃液流れ
２６３として排出する。代りに、流れ２６１は図１の塔
１１９の適当な場所に戻すことができ、それが窒素とア
ルゴンの回収率を増大させる。窒素流れ２５１は弁２６
５を通って膨脹させられ、またそれによって冷却され、
冷却流れ２６４を交換器２５５に熱入れして窒素流れ２
７１をつくり、それを図１の空気分離装置に戻す。流れ
２５３を凝縮する付加冷凍を空気分離装置からの液体窒
素の流れ１２７を弁２６７を通して膨脹させ、それを弁
２６５からの膨脹流体と結合させて交換器２５５への流
れ２６４の流量を増大させる。
【００２８】代りの流れを任意に用いて図２のボイラー
・凝縮器２４９と２５５で凝縮および気化熱仕事量を与
える。たとえば、供給空気流れ１０４の一部１０５を流
れ１１３の代りに用いてボイラー・凝縮器２４９内にリ
ボイラー効率を与え、また弁２６５を横切る膨脹後、ボ
イラー・凝縮器２５５内に凝縮器効率の少くとも一部を
与えることになる。結果として出る空気流れ２７２は前
記図１のＡＳＵ低圧塔１１９に復帰させることになる。 任意に、窒素含有流れ２６１を塔１１９の低圧部分の適
当な場所に戻してアルゴンまたは（および）窒素回収率
を増大させる。
・凝縮器２４９と２５５で凝縮および気化熱仕事量を与
える。たとえば、供給空気流れ１０４の一部１０５を流
れ１１３の代りに用いてボイラー・凝縮器２４９内にリ
ボイラー効率を与え、また弁２６５を横切る膨脹後、ボ
イラー・凝縮器２５５内に凝縮器効率の少くとも一部を
与えることになる。結果として出る空気流れ２７２は前
記図１のＡＳＵ低圧塔１１９に復帰させることになる。 任意に、窒素含有流れ２６１を塔１１９の低圧部分の適
当な場所に戻してアルゴンまたは（および）窒素回収率
を増大させる。
【００２９】アルゴン精製蒸留システム操作の代りのモ
ードを図３に示す。アルゴン流れ２３９は交換器２０７
で熱入れ後、リボイラー凝縮器２４９に入れてアルゴン
精製蒸留塔２４１から残液流２４３の一部２４７の気化
に用いると、アルゴン蒸気流２５０となり、ボイルアッ
プ蒸気として塔２４１に戻される。冷却アルゴン流れ２
４０はそこで膨脹させられて塔２４１に送られ酸素以外
の不純物を除去される。
ードを図３に示す。アルゴン流れ２３９は交換器２０７
で熱入れ後、リボイラー凝縮器２４９に入れてアルゴン
精製蒸留塔２４１から残液流２４３の一部２４７の気化
に用いると、アルゴン蒸気流２５０となり、ボイルアッ
プ蒸気として塔２４１に戻される。冷却アルゴン流れ２
４０はそこで膨脹させられて塔２４１に送られ酸素以外
の不純物を除去される。
【００３０】この発明の第２の実施態様を図４に示し、
そこでは、窒素と、酸素以外の不純物を蒸留により除去
し、その後、酸素を金属ゲッターと反応させて除去する
。ここで図４に戻り、図１のアルゴンサイドアーム塔か
らの粗液体アルゴンを流れ１４８としてアルゴン精製蒸
留塔３０１に送って、５ｐｐｍｖ以下の窒素を含み、酸
素と窒素以外の不純物を本質的に含まない残液流３０３
と、アルゴン、窒素および他の不純物を含むオーバーヘ
ッド流れ３１５を産出する。精製粗アルゴン残液流３０
３を熱交換器３０５で高圧窒素流１１３に対して気化さ
せ、蒸気流３０９と冷却窒素流れ３０７を産出する。 流れ３０９の一部を流れ３１１として通してボイルアッ
プ蒸気を塔３０１に供給、残留部分を流れ３１３として
熱交換器３３１および３３５で熱入れして、ヒーター３
３７でさらに加熱して流れ３３９を温度２００乃至４５
０°Ｆ（約９３．３乃至約２３２．２℃）で産出する。 オーバーヘッド流３１５を熱交換器３１７で、弁３２４
を横切る膨脹後の流れ３０７と弁３２５を横切る膨脹後
の液体窒素流れ１２７とから成る流れ３２７に対して少
くとも部分凝縮させる。熱入れ窒素を図１に示すように
流れ３２９として空気分離システムに戻す。択一に、液
体空気流１７９を前記ＡＳＵ主熱交換器１０３から抜き
取って液体窒素流１２７の代りに用いて冷却を熱交換器
１１７に供給し、また高圧空気流れ１０５を高圧窒素流
れ１１３の代りに熱交換器３０５で用いることができる
。この場合、熱入れ流れ３３０は図１に示すように低圧
塔１１９に戻されることになる。熱交換器３１７からの
凝縮流れ３１９を流れ３２１と３２３とに分割する。 流れ３２１は塔３０１に還流を供給、一方流れ３２３は
熱入れされて熱交換器３３１に冷却を回収し廃液流３２
３として排出される。代りとして流れ３２３を塔１１９
の低圧部分にある適当な場所に戻してアルゴンまたは（
および）窒素回収率を増大させる。
そこでは、窒素と、酸素以外の不純物を蒸留により除去
し、その後、酸素を金属ゲッターと反応させて除去する
。ここで図４に戻り、図１のアルゴンサイドアーム塔か
らの粗液体アルゴンを流れ１４８としてアルゴン精製蒸
留塔３０１に送って、５ｐｐｍｖ以下の窒素を含み、酸
素と窒素以外の不純物を本質的に含まない残液流３０３
と、アルゴン、窒素および他の不純物を含むオーバーヘ
ッド流れ３１５を産出する。精製粗アルゴン残液流３０
３を熱交換器３０５で高圧窒素流１１３に対して気化さ
せ、蒸気流３０９と冷却窒素流れ３０７を産出する。 流れ３０９の一部を流れ３１１として通してボイルアッ
プ蒸気を塔３０１に供給、残留部分を流れ３１３として
熱交換器３３１および３３５で熱入れして、ヒーター３
３７でさらに加熱して流れ３３９を温度２００乃至４５
０°Ｆ（約９３．３乃至約２３２．２℃）で産出する。 オーバーヘッド流３１５を熱交換器３１７で、弁３２４
を横切る膨脹後の流れ３０７と弁３２５を横切る膨脹後
の液体窒素流れ１２７とから成る流れ３２７に対して少
くとも部分凝縮させる。熱入れ窒素を図１に示すように
流れ３２９として空気分離システムに戻す。択一に、液
体空気流１７９を前記ＡＳＵ主熱交換器１０３から抜き
取って液体窒素流１２７の代りに用いて冷却を熱交換器
１１７に供給し、また高圧空気流れ１０５を高圧窒素流
れ１１３の代りに熱交換器３０５で用いることができる
。この場合、熱入れ流れ３３０は図１に示すように低圧
塔１１９に戻されることになる。熱交換器３１７からの
凝縮流れ３１９を流れ３２１と３２３とに分割する。 流れ３２１は塔３０１に還流を供給、一方流れ３２３は
熱入れされて熱交換器３３１に冷却を回収し廃液流３２
３として排出される。代りとして流れ３２３を塔１１９
の低圧部分にある適当な場所に戻してアルゴンまたは（
および）窒素回収率を増大させる。
【００３１】ここで圧力が約２０乃至４５ｐｓｉａ、温
度が２００乃至４５０°Ｆ（約９３．３乃至約２３２．
２℃）にあって、最高約０．８モル％の酸素と最高５ｐ
ｐｍｖの窒素を含み、本質的に他の不純物の無い加熱ア
ルゴン流れ３３９は弁３４１とマニホールド３４３を通
って、適当な触媒キャリヤの上の１つ以上の還元金属ゲ
ッターの床のある反応器に入る。前記還元金属ゲッター
には酸素を吸着し、水素で再生可能な銅、ニッケルまた
は他の金属を含んでも差支えない。反応器３４７では、
酸素が前記金属ゲッターと反応して酸化金属ゲッターを
産出するので、それを化学吸着により効率よく除去する
。平均約２ｐｐｍｖ以下の酸素を含む高純度アルゴン生
成物がマニホールド３４９と弁３５３を通過して、その
結果出る流れ３５７を交換器３３５で粗アルゴン流れ３
３３に対し冷却する。流れ３５９を冷却器３６１と熱交
換器３３１でさらに冷却し、気体高純度アルゴン生成物
流れ３６３を産出する。
度が２００乃至４５０°Ｆ（約９３．３乃至約２３２．
２℃）にあって、最高約０．８モル％の酸素と最高５ｐ
ｐｍｖの窒素を含み、本質的に他の不純物の無い加熱ア
ルゴン流れ３３９は弁３４１とマニホールド３４３を通
って、適当な触媒キャリヤの上の１つ以上の還元金属ゲ
ッターの床のある反応器に入る。前記還元金属ゲッター
には酸素を吸着し、水素で再生可能な銅、ニッケルまた
は他の金属を含んでも差支えない。反応器３４７では、
酸素が前記金属ゲッターと反応して酸化金属ゲッターを
産出するので、それを化学吸着により効率よく除去する
。平均約２ｐｐｍｖ以下の酸素を含む高純度アルゴン生
成物がマニホールド３４９と弁３５３を通過して、その
結果出る流れ３５７を交換器３３５で粗アルゴン流れ３
３３に対し冷却する。流れ３５９を冷却器３６１と熱交
換器３３１でさらに冷却し、気体高純度アルゴン生成物
流れ３６３を産出する。
【００３２】反応器３４７で粗アルゴンの精製中は、弁
３４５、３５１、３４２および３５４が閉鎖のままであ
る。反応器３４７を通るアルゴンの流れは、粗アルゴン
中の酸素不純物のレベルによるが予定時間の間継続され
、その時間は典型的例として約１時間乃至５００時間の
範囲である。粗アルゴン流れをそこで弁３４１および３
５３を閉鎖して中断し、流れを弁３４２、管路３４４、
反応器３４８および弁３５４に向けて通す。弁３４１、
３４６、３５２および３５３はこの時点で閉鎖されたま
まである。反応器３４８には反応器３４７に初期に含ま
れていたものと同じ金属ゲッターが含まれ、前記ゲッタ
ーは先の再生の工程後の還元状態にある。反応器３４８
への粗アルゴンの流量が継続している間、反応器３４７
内の酸化ゲッターは、弁３４５を開放して管路３６４を
通って前記反応器を減圧することと、弁３５１を開放す
ること、および管路３６７を経由してそれに、窒素また
は他の不活性ガス中に約０．５乃至３．０モル％の酸素
を含む流れを通すことによって再生される。水素は前記
酸化金属ゲッターと反応して水を形成し、それは管路３
６４を通ってこのシステムからパージングされ、反応器
３４７に還元金属ゲッターを産出する。この再生工程完
了のうえ、純粋窒素または最終精製アルゴン生成物の流
れを管路３６７、弁３５１、反応器３４７、弁３４５お
よび管路３６４を通して、残留水と水素を前記反応器か
らパージングする。弁３４５と３５１をそこで閉鎖、弁
３５３を開放して反応器を減圧すると、反応器は次のア
ルゴン精製の準備ができている。任意に、金属ゲッター
システムは平均約１ｐｐｍｖ以下の酸素を含む高純度ア
ルゴン生成物の生産に、減少反応器滞留時間とゲッター
再生間の短縮オンストリーム時間との組み合わせにより
設計、操作ができる。
３４５、３５１、３４２および３５４が閉鎖のままであ
る。反応器３４７を通るアルゴンの流れは、粗アルゴン
中の酸素不純物のレベルによるが予定時間の間継続され
、その時間は典型的例として約１時間乃至５００時間の
範囲である。粗アルゴン流れをそこで弁３４１および３
５３を閉鎖して中断し、流れを弁３４２、管路３４４、
反応器３４８および弁３５４に向けて通す。弁３４１、
３４６、３５２および３５３はこの時点で閉鎖されたま
まである。反応器３４８には反応器３４７に初期に含ま
れていたものと同じ金属ゲッターが含まれ、前記ゲッタ
ーは先の再生の工程後の還元状態にある。反応器３４８
への粗アルゴンの流量が継続している間、反応器３４７
内の酸化ゲッターは、弁３４５を開放して管路３６４を
通って前記反応器を減圧することと、弁３５１を開放す
ること、および管路３６７を経由してそれに、窒素また
は他の不活性ガス中に約０．５乃至３．０モル％の酸素
を含む流れを通すことによって再生される。水素は前記
酸化金属ゲッターと反応して水を形成し、それは管路３
６４を通ってこのシステムからパージングされ、反応器
３４７に還元金属ゲッターを産出する。この再生工程完
了のうえ、純粋窒素または最終精製アルゴン生成物の流
れを管路３６７、弁３５１、反応器３４７、弁３４５お
よび管路３６４を通して、残留水と水素を前記反応器か
らパージングする。弁３４５と３５１をそこで閉鎖、弁
３５３を開放して反応器を減圧すると、反応器は次のア
ルゴン精製の準備ができている。任意に、金属ゲッター
システムは平均約１ｐｐｍｖ以下の酸素を含む高純度ア
ルゴン生成物の生産に、減少反応器滞留時間とゲッター
再生間の短縮オンストリーム時間との組み合わせにより
設計、操作ができる。
【００３３】アルゴン生成物は熱交換器３１７で流れ３
６３を凝縮して液体として供給し、高純度液体アルゴン
生成物流れ３６５の産出ができる。この凝縮に必要な冷
却は、冷却窒素流れ３０７を弁３２４に通して膨脹させ
ることと、空気分離装置からの液体窒素１２７の流れを
弁３２５に通して膨脹させることと、前記２つの結果と
して出来る膨脹流れを流れ３２７に入れて結合させるこ
と、およびこの流れを交換器３１７に通して気体窒素流
れ３２９を産出しそれを空気分離装置に戻すことによっ
て供給できる。液体アルゴン生成物を流れ３６５として
排出する。代りとして、液体空気流１７９を前記ＡＳＵ
主熱交換器１０３から抜き取り、液体窒素流れ１２７の
代りとして使用して冷却を熱交換器３１７に供給できる
。
６３を凝縮して液体として供給し、高純度液体アルゴン
生成物流れ３６５の産出ができる。この凝縮に必要な冷
却は、冷却窒素流れ３０７を弁３２４に通して膨脹させ
ることと、空気分離装置からの液体窒素１２７の流れを
弁３２５に通して膨脹させることと、前記２つの結果と
して出来る膨脹流れを流れ３２７に入れて結合させるこ
と、およびこの流れを交換器３１７に通して気体窒素流
れ３２９を産出しそれを空気分離装置に戻すことによっ
て供給できる。液体アルゴン生成物を流れ３６５として
排出する。代りとして、液体空気流１７９を前記ＡＳＵ
主熱交換器１０３から抜き取り、液体窒素流れ１２７の
代りとして使用して冷却を熱交換器３１７に供給できる
。
【００３４】
【実施例】熱と物質収支をこの発明の第１態様として上
述したプロセスの工業設計に作成した。このプロセスの
アルゴン回収と精製部を図５の略工程図に示し、基本プ
ロセス流れの性質を表１に示す。ここで図５を参照する
と、低圧蒸留塔からの側流、たとえば先述した側流をア
ルゴンサイドアーム塔４０３の下部に供給する。この供
給材料流れには約１５モル％のアルゴンが酸素中に含ま
れ、流れの圧力は約１８ｐｓｉａ、温度は−２９４°Ｆ
（約−１４５．５℃）である。流れを塔４０３で精留し
、７００ｐｐｍｖの窒素と２０００ｐｐｍｖ以下の酸素
を含むアルゴンオーバーヘッド蒸気流４０７を産出する
。この流れの一部をリボイラー・凝縮器４１３で煮沸粗
液体酸素に対して凝縮して還流４１５をアルゴンサイド
アーム塔４０３に供給する。残留部分、流れ４０９をリ
ボイラー・凝縮器４２３で煮沸粗液体酸素に対して凝縮
して、中間アルゴン流れ４１１を供給する。リボイラー
・凝縮器４１３と４２３への煮沸粗液体酸素は流れ４１
７により供給されるが、それは高圧塔の下部からの過冷
粗液体酸素とリボイラー・凝縮器４３１からの液化空気
流れ４３７とから成る結合流れである。
述したプロセスの工業設計に作成した。このプロセスの
アルゴン回収と精製部を図５の略工程図に示し、基本プ
ロセス流れの性質を表１に示す。ここで図５を参照する
と、低圧蒸留塔からの側流、たとえば先述した側流をア
ルゴンサイドアーム塔４０３の下部に供給する。この供
給材料流れには約１５モル％のアルゴンが酸素中に含ま
れ、流れの圧力は約１８ｐｓｉａ、温度は−２９４°Ｆ
（約−１４５．５℃）である。流れを塔４０３で精留し
、７００ｐｐｍｖの窒素と２０００ｐｐｍｖ以下の酸素
を含むアルゴンオーバーヘッド蒸気流４０７を産出する
。この流れの一部をリボイラー・凝縮器４１３で煮沸粗
液体酸素に対して凝縮して還流４１５をアルゴンサイド
アーム塔４０３に供給する。残留部分、流れ４０９をリ
ボイラー・凝縮器４２３で煮沸粗液体酸素に対して凝縮
して、中間アルゴン流れ４１１を供給する。リボイラー
・凝縮器４１３と４２３への煮沸粗液体酸素は流れ４１
７により供給されるが、それは高圧塔の下部からの過冷
粗液体酸素とリボイラー・凝縮器４３１からの液化空気
流れ４３７とから成る結合流れである。
【００３５】
【表１】
熱
および物質の収支
実施例１
（図５）流れ→
４０１ ４０
５ ４０９ ４１１
４１７ ４２７圧力、ｐｓｉａ
１８．４ １８．４ １７．０
１７．０ ７４．７ １８．８
温度°Ｆ −２９４．３ −
２９４．３ −３００．０ −３００．０
−２９０．８ −３０４．４流量、モル／時間
１７２７ １６５６ ７１
７１ ２２２１ １５
１組成物モル％ （ｐｐｍｖ） 窒 素 （５８．０）
（１６．０） （７００） （７００）
５９．７ ３０．６アルゴン
１４．４ １０．５
９９．７ ９９．７ １．７
２．０酸 素
８５．６ ８９．５ ０．２
０．２ ３８．６ ６７
．４流れ→ ４２９
４３３ ４３９ ４４１
４５３ ４５７圧力、ｐｓｉａ
１８．８ ２８．２ ２
７．２ ２５．２ ２２．２
２１．２温度°Ｆ −３０４．
４ −２９０．６ ６０
３００ ３５６．７ １０９．９流量
、モル／時間 ２０７０ ７１
７１ ７１ ６９
６９組成物モル％ （ｐｐｍｖ） 窒 素 ６３．１
（７００） （７００） （７００）
（７００） （７００）アルゴン
１．６ ９９．７
９９．７ ９９．７ ９９．９
９９．９酸 素
３５．３ ０．２ ０．２
０．２ （＜２） （＜
２）
および物質の収支
実施例１
（図５）流れ→
４０１ ４０
５ ４０９ ４１１
４１７ ４２７圧力、ｐｓｉａ
１８．４ １８．４ １７．０
１７．０ ７４．７ １８．８
温度°Ｆ −２９４．３ −
２９４．３ −３００．０ −３００．０
−２９０．８ −３０４．４流量、モル／時間
１７２７ １６５６ ７１
７１ ２２２１ １５
１組成物モル％ （ｐｐｍｖ） 窒 素 （５８．０）
（１６．０） （７００） （７００）
５９．７ ３０．６アルゴン
１４．４ １０．５
９９．７ ９９．７ １．７
２．０酸 素
８５．６ ８９．５ ０．２
０．２ ３８．６ ６７
．４流れ→ ４２９
４３３ ４３９ ４４１
４５３ ４５７圧力、ｐｓｉａ
１８．８ ２８．２ ２
７．２ ２５．２ ２２．２
２１．２温度°Ｆ −３０４．
４ −２９０．６ ６０
３００ ３５６．７ １０９．９流量
、モル／時間 ２０７０ ７１
７１ ７１ ６９
６９組成物モル％ （ｐｐｍｖ） 窒 素 ６３．１
（７００） （７００） （７００）
（７００） （７００）アルゴン
１．６ ９９．７
９９．７ ９９．７ ９９．９
９９．９酸 素
３５．３ ０．２ ０．２
０．２ （＜２） （＜
２）
【００３６】
【表２】（表１の続き）
流れ→ ４６１
４６７ ４７５ ４８０
４８７ ４９１圧力、ｐｓｉａ
１９．２ ２０．２ ７２．
９ ７２．８ ３１
１８．８温度°Ｆ −２８８．
６ −２９７．０ −２９０．４ −３１
０ −３０７．９ −３０５ 流量、モ
ル／時間 ６９ ６８
７９ ９９ １７８
＜１組成物モル％ （ｐｐｍｖ） 窒 素 （７００）
（＜５） 平衡 平衡
平衡 ４９アルゴン
９９．９ 平衡 （２００）
（２００） （２００） ５１ 酸
素 （＜２）
（＜２） （２） （２）
（２） − 流れ４１７は弁４
１９を横切り７４．７ｐｓｉａの圧力から約１８．８ｐ
ｓｉａに膨脹され、流れ４２１となってリボイラー・凝
縮器４１３と４２３で冷却される。気化粗液体酸素と残
留液をそれぞれ流れ４２９と４２７として温度−３０４
°Ｆ（約１５１．１℃）で低圧塔に戻す。中間アルゴン
流れ４１１をリボイラー・凝縮器４３１で気化し、熱交
換器４３８で６０°Ｆ（約１５．６℃）に熱入れし、そ
れをさらに熱交換器４５５とヒーター４４０で熱入れし
て流れ４４１を３００°Ｆ（約１４８．９℃）の温度で
産出する。この流れは弁４４３とマニホールド４４５を
７１ポンドモル／時間の流量で通過して反応器４４７に
入る。前記反応器を当初は還元状態にある３０００ポン
ドのＢＡＳＦ触媒Ｒ３−１１で満たす。酸素は前記還元
銅と作用して酸化銅を産出し、そして除去酸素の１モル
当り７４．２ｋｃａｌを放出する。 ここで２ｐｐｍｖ以下の酸素と７００ｐｐｍｖの窒素を
含むアルゴンが反応器４４７を約３５７°Ｆ（約１８０
．６℃）の温度で出てマニホールド４４９、弁４５１、
管路４５３、熱交換器４５５、冷却器４５９および熱交
換器４３８を通って流れる。アルゴンが反応器４４７を
通って流れる間、弁４９５、４９６、５００および５０
１は閉鎖のままである。流れ４６１は、ここで約−２８
８°Ｆ（約１４２．２℃）の温度でアルゴン精製蒸留塔
４６３に流入し、そこで窒素および他の不純物が除去さ
れる。最終高純度生成物液体アルゴン流れ４６７には平
均濃度２ｐｐｍｖ以下の酸素と、５ｐｐｍｖ以下の窒素
とが含まれる。このアルゴンは高圧塔への空気供給にお
けるアルゴンの９１％の回収率を示す。残液流４６５の
一部をリボイラー・凝縮器４７１の高圧塔からの気体窒
素流れに対し７２．９ｐｓｉａの圧力で気化させて、ボ
イルアップ流れ４７３を産出し、それを塔４６３に戻す
。４９モル％のアルゴンと５１モル％の窒素を１８．８
ｐｓｉａの圧力で含むオーバーヘッド蒸気流４８５を熱
交換器４８３で凝結させ、その結果出来る流れ４８９の
一部を還流流れ４９３として前記塔に戻す。−３０５°
Ｆ（約１５１．７℃）の温度にある残余の流れ４９１を
交換器４３８で熱入れして廃液流４９５としてガス抜き
する。液体窒素流れ４７７と液体窒素流れ４８０を、双
方約７３ｐｓｉａの圧力で弁４７９と４８１にそれぞれ
通して膨脹させ、その結合流れ４８２を熱交換器４８３
を通過させて、アルゴン精製塔オーバーヘッド流れ４８
５を凝結させる。ここで３１ｐｓｉａの圧力と−３０８
°Ｆ（約１５３．３℃）の温度にある気化窒素流れ４８
７を空気分離装置に戻すと低圧窒素生成物の一部となる
。
４６７ ４７５ ４８０
４８７ ４９１圧力、ｐｓｉａ
１９．２ ２０．２ ７２．
９ ７２．８ ３１
１８．８温度°Ｆ −２８８．
６ −２９７．０ −２９０．４ −３１
０ −３０７．９ −３０５ 流量、モ
ル／時間 ６９ ６８
７９ ９９ １７８
＜１組成物モル％ （ｐｐｍｖ） 窒 素 （７００）
（＜５） 平衡 平衡
平衡 ４９アルゴン
９９．９ 平衡 （２００）
（２００） （２００） ５１ 酸
素 （＜２）
（＜２） （２） （２）
（２） − 流れ４１７は弁４
１９を横切り７４．７ｐｓｉａの圧力から約１８．８ｐ
ｓｉａに膨脹され、流れ４２１となってリボイラー・凝
縮器４１３と４２３で冷却される。気化粗液体酸素と残
留液をそれぞれ流れ４２９と４２７として温度−３０４
°Ｆ（約１５１．１℃）で低圧塔に戻す。中間アルゴン
流れ４１１をリボイラー・凝縮器４３１で気化し、熱交
換器４３８で６０°Ｆ（約１５．６℃）に熱入れし、そ
れをさらに熱交換器４５５とヒーター４４０で熱入れし
て流れ４４１を３００°Ｆ（約１４８．９℃）の温度で
産出する。この流れは弁４４３とマニホールド４４５を
７１ポンドモル／時間の流量で通過して反応器４４７に
入る。前記反応器を当初は還元状態にある３０００ポン
ドのＢＡＳＦ触媒Ｒ３−１１で満たす。酸素は前記還元
銅と作用して酸化銅を産出し、そして除去酸素の１モル
当り７４．２ｋｃａｌを放出する。 ここで２ｐｐｍｖ以下の酸素と７００ｐｐｍｖの窒素を
含むアルゴンが反応器４４７を約３５７°Ｆ（約１８０
．６℃）の温度で出てマニホールド４４９、弁４５１、
管路４５３、熱交換器４５５、冷却器４５９および熱交
換器４３８を通って流れる。アルゴンが反応器４４７を
通って流れる間、弁４９５、４９６、５００および５０
１は閉鎖のままである。流れ４６１は、ここで約−２８
８°Ｆ（約１４２．２℃）の温度でアルゴン精製蒸留塔
４６３に流入し、そこで窒素および他の不純物が除去さ
れる。最終高純度生成物液体アルゴン流れ４６７には平
均濃度２ｐｐｍｖ以下の酸素と、５ｐｐｍｖ以下の窒素
とが含まれる。このアルゴンは高圧塔への空気供給にお
けるアルゴンの９１％の回収率を示す。残液流４６５の
一部をリボイラー・凝縮器４７１の高圧塔からの気体窒
素流れに対し７２．９ｐｓｉａの圧力で気化させて、ボ
イルアップ流れ４７３を産出し、それを塔４６３に戻す
。４９モル％のアルゴンと５１モル％の窒素を１８．８
ｐｓｉａの圧力で含むオーバーヘッド蒸気流４８５を熱
交換器４８３で凝結させ、その結果出来る流れ４８９の
一部を還流流れ４９３として前記塔に戻す。−３０５°
Ｆ（約１５１．７℃）の温度にある残余の流れ４９１を
交換器４３８で熱入れして廃液流４９５としてガス抜き
する。液体窒素流れ４７７と液体窒素流れ４８０を、双
方約７３ｐｓｉａの圧力で弁４７９と４８１にそれぞれ
通して膨脹させ、その結合流れ４８２を熱交換器４８３
を通過させて、アルゴン精製塔オーバーヘッド流れ４８
５を凝結させる。ここで３１ｐｓｉａの圧力と−３０８
°Ｆ（約１５３．３℃）の温度にある気化窒素流れ４８
７を空気分離装置に戻すと低圧窒素生成物の一部となる
。
【００３７】アルゴンの流れを反応器４４７を通して２
４時間流し続け、その流れをその後、弁４４３と４５１
を閉鎖し、弁５００と５０１を開放することで反応器に
切換えるが、弁４９７と４９８は閉鎖のままにしておく
。反応器５０３には先に還元した銅ゲッター触媒が含ま
れ、それは前記アルゴン流れから酸素を除去する。弁４
９６をそこで開放して反応器４４７を減圧し、また弁４
９５をその後開放すると、窒素に含まれた約１．０モル
％の酸素から成る２５０°Ｆ（約１２１．１℃）の熱再
生ガスが管路２９４を通って流れて反応器４４７を通過
する。水素は触媒の酸化銅と反応して水と元素銅を形成
して、その水は弁４９６とガス抜き管路４９９を通って
このシステムからパージングされる。再生が完了すると
、反応器４４７は弁４５１を通して低酸素アルゴン生成
物でパージングされて、水、水素および窒素を反応器か
ら除去し、それをその後、弁４９６を閉鎖することで加
圧し、次のサイクルの準備ができる。
４時間流し続け、その流れをその後、弁４４３と４５１
を閉鎖し、弁５００と５０１を開放することで反応器に
切換えるが、弁４９７と４９８は閉鎖のままにしておく
。反応器５０３には先に還元した銅ゲッター触媒が含ま
れ、それは前記アルゴン流れから酸素を除去する。弁４
９６をそこで開放して反応器４４７を減圧し、また弁４
９５をその後開放すると、窒素に含まれた約１．０モル
％の酸素から成る２５０°Ｆ（約１２１．１℃）の熱再
生ガスが管路２９４を通って流れて反応器４４７を通過
する。水素は触媒の酸化銅と反応して水と元素銅を形成
して、その水は弁４９６とガス抜き管路４９９を通って
このシステムからパージングされる。再生が完了すると
、反応器４４７は弁４５１を通して低酸素アルゴン生成
物でパージングされて、水、水素および窒素を反応器か
ら除去し、それをその後、弁４９６を閉鎖することで加
圧し、次のサイクルの準備ができる。
【００３８】
【発明の効果】この発明は改良粗アルゴン回収プロセス
を有効な最終蒸留とゲッター工程を前記粗アルゴン回収
プロセスに組み入れて利用し、残留窒素と酸素をそれぞ
れ粗アルゴンから除去するので、高純度アルゴン生成物
を単純化精製プロセスにおいて高回収率で産出する。先
行アルゴン回収システムは典型的例として、２乃至５モ
ル％の酸素を含む粗アルゴン生成物を産出する。この時
のアルゴン回収率は空気供給の６０乃至９５％の範囲内
である。比較的高純度の粗アルゴンは比較的低いアルゴ
ンの回収率に限り達成される。これらの酸素濃度レベル
では、酸素除去の共通して用いられる方法は白金または
パラジウム触媒の上で９００°Ｆ（約４６２．２℃）に
近い温度で水素と接触反応させて水を産出することであ
る。このアルゴンをそこで冷却、乾燥、そしてさらに冷
却して極低温にして残留水素と他の不純物を蒸留により
除去する。周囲温度脱酸アルゴンの大再循環流（再循環
の粗アルゴンに対する比が約１対１）を接触反応器への
粗アルゴン供給と結合させて反応器の発熱量を安全レベ
ルで監理する。圧縮機または送風機がこの再循環に必要
となる。そのうえ、過剰水素が十分な酸素除去に必要で
、冷却、乾燥反応器排出液からの過剰水素の除去には最
終アルゴン精製の付加高圧蒸留塔が必要である。この高
圧蒸留塔からの付加水素を一般的には熱入れして、脱酸
反応器に再循環させる。
を有効な最終蒸留とゲッター工程を前記粗アルゴン回収
プロセスに組み入れて利用し、残留窒素と酸素をそれぞ
れ粗アルゴンから除去するので、高純度アルゴン生成物
を単純化精製プロセスにおいて高回収率で産出する。先
行アルゴン回収システムは典型的例として、２乃至５モ
ル％の酸素を含む粗アルゴン生成物を産出する。この時
のアルゴン回収率は空気供給の６０乃至９５％の範囲内
である。比較的高純度の粗アルゴンは比較的低いアルゴ
ンの回収率に限り達成される。これらの酸素濃度レベル
では、酸素除去の共通して用いられる方法は白金または
パラジウム触媒の上で９００°Ｆ（約４６２．２℃）に
近い温度で水素と接触反応させて水を産出することであ
る。このアルゴンをそこで冷却、乾燥、そしてさらに冷
却して極低温にして残留水素と他の不純物を蒸留により
除去する。周囲温度脱酸アルゴンの大再循環流（再循環
の粗アルゴンに対する比が約１対１）を接触反応器への
粗アルゴン供給と結合させて反応器の発熱量を安全レベ
ルで監理する。圧縮機または送風機がこの再循環に必要
となる。そのうえ、過剰水素が十分な酸素除去に必要で
、冷却、乾燥反応器排出液からの過剰水素の除去には最
終アルゴン精製の付加高圧蒸留塔が必要である。この高
圧蒸留塔からの付加水素を一般的には熱入れして、脱酸
反応器に再循環させる。
【００３９】この発明のプロセスにおいて、粗アルゴン
は酸素成分が０．８モル％以下で生産される。この粗ア
ルゴン中の低酸素濃度のゆえに、原価効率のさらによい
ゲッタープロセスを用いて残留酸素を除去することが可
能となる。これは逆に、先行技術の方法に必要とされる
再循環システムの除去を可能にし、また必要となる低温
は接触反応器に用いるステンレス鋼の代りに炭素鋼の使
用を可能にする。最も有意には、この発明は先行技術方
法の再循環に必要とされる費用と電力を排除し、極低温
蒸留塔と高温脱酸反応器とを結合する熱交換器を単純化
する。加えて、この発明の方法は水素の酸素含有流れと
の混合を必要とせず、これは水素や酸素を含む発焔性混
合物が排除されるので本質的に安全である。そのうえ、
先行技術方法と違って、この発明において反応器の後ろ
の乾燥器の必要がない。それは水がゲッター反応器の再
生にのみ形成されて、廃棄物パージ流れに排出されるか
らである。反応器流出液中の過剰水素と先行技術プロセ
スにおいて必要とされる反応器供給材料中の酸素の容量
の分析器がこの発明において排除される。最後に、望ま
れる場合、１ｐｐｍｖ以下の酸素を含む超高純度アルゴ
ンを直接アルゴン精製システムからの生産が可能である
。これは付加精製装置がこの純度レベルに合わせるため
必要である先行技術精製法では不可能である。
は酸素成分が０．８モル％以下で生産される。この粗ア
ルゴン中の低酸素濃度のゆえに、原価効率のさらによい
ゲッタープロセスを用いて残留酸素を除去することが可
能となる。これは逆に、先行技術の方法に必要とされる
再循環システムの除去を可能にし、また必要となる低温
は接触反応器に用いるステンレス鋼の代りに炭素鋼の使
用を可能にする。最も有意には、この発明は先行技術方
法の再循環に必要とされる費用と電力を排除し、極低温
蒸留塔と高温脱酸反応器とを結合する熱交換器を単純化
する。加えて、この発明の方法は水素の酸素含有流れと
の混合を必要とせず、これは水素や酸素を含む発焔性混
合物が排除されるので本質的に安全である。そのうえ、
先行技術方法と違って、この発明において反応器の後ろ
の乾燥器の必要がない。それは水がゲッター反応器の再
生にのみ形成されて、廃棄物パージ流れに排出されるか
らである。反応器流出液中の過剰水素と先行技術プロセ
スにおいて必要とされる反応器供給材料中の酸素の容量
の分析器がこの発明において排除される。最後に、望ま
れる場合、１ｐｐｍｖ以下の酸素を含む超高純度アルゴ
ンを直接アルゴン精製システムからの生産が可能である
。これは付加精製装置がこの純度レベルに合わせるため
必要である先行技術精製法では不可能である。
【００４０】この発明のプロセスを用いて約９０％以上
のアルゴン回収率を達成する反面、約０．８モル％以下
の酸素を含む粗アルゴンの同時生産と、これをさらに精
製して２ｐｐｍｖ以下の酸素を含む最終製品にすること
も可能である。これはアルゴンサイドアーム塔の少くと
も一部に構造的充填物の利用と、前記塔を先に説明のよ
うに、アルゴンサイドアーム塔１３７内の理論工程数を
粗アルゴン生成物流れ１４７中の酸素不純物の所望濃度
の生産に必要な最少数になるような操作とによって達成
される。粗酸素流１３６の流量が、流れ１３６をアルゴ
ンサイドアーム塔リボイラー・凝縮器１３８内で気化し
、結果として出来る蒸気がその露点であり、また前記サ
イドアーム塔１３７からの液流の流量がゼロになるに必
要な理論最少流量の約１．０４乃至約１．３６倍の範囲
内である。
のアルゴン回収率を達成する反面、約０．８モル％以下
の酸素を含む粗アルゴンの同時生産と、これをさらに精
製して２ｐｐｍｖ以下の酸素を含む最終製品にすること
も可能である。これはアルゴンサイドアーム塔の少くと
も一部に構造的充填物の利用と、前記塔を先に説明のよ
うに、アルゴンサイドアーム塔１３７内の理論工程数を
粗アルゴン生成物流れ１４７中の酸素不純物の所望濃度
の生産に必要な最少数になるような操作とによって達成
される。粗酸素流１３６の流量が、流れ１３６をアルゴ
ンサイドアーム塔リボイラー・凝縮器１３８内で気化し
、結果として出来る蒸気がその露点であり、また前記サ
イドアーム塔１３７からの液流の流量がゼロになるに必
要な理論最少流量の約１．０４乃至約１．３６倍の範囲
内である。
【図１】粗アルゴン生成物の回収のこの発明の極低温空
気分離プロセスの略工程系統図である。
気分離プロセスの略工程系統図である。
【図２】粗アルゴンを精製するこの発明のプロセスの略
工程系統図である。
工程系統図である。
【図３】粗アルゴンを精製するこの発明の代替プロセス
の略工程系統図である。
の略工程系統図である。
【図４】粗アルゴンを精製するこの発明の別の代替プロ
セスの略工程統計図である。
セスの略工程統計図である。
【図５】この発明の実施例の略工程系統図である。
１０１ 管路
１０２ 流れ
１０３ 熱交換器
１０４ 冷却流
１０５、１０６ 空気流
１０７ 高圧蒸留塔
１０８ 流れ
１０９ 高窒素高圧オーバーヘッド流れ１１１、１１
２、１１３ 流れ １１５ 高圧窒素生成物 １１６ リボイラー・凝縮器 １１９ 低圧蒸留塔 １２１ 凝縮窒素流れ １２３、１２４ 流れ １２５ 熱交換器 １２６、１２７、１２８ 流れ １２９ 粗液体酸素流れ １３０ 冷却流 １３１、１３２ 流れ １３３ 弁 １３４ 膨脹流れ １３５ 熱交換器 １３６ 流れ １３７ アルゴンサイドアーム塔 １３８ リボイラー・凝縮器 １３９ 蒸気流 １４０ 液流 １４１ 流れ １４３ 残液流 １４４ 液流 １４５、１４７ 粗アルゴンオーバーヘッド蒸気流１
４８ 粗液体アルゴン流れ １６３ 低圧窒素生成物流れ １６５ 酸素蒸気流れ １６７ 気体酸素生成物流れ １６８ 側流 １６９ 廃液流 １７１ 流れ １７３ 圧縮機 １７５ 膨脹器 １７６ 液体空気流 １７７ 流れ １７８ 弁 １７９ 液体アルゴン流れの一部 ２０１、２０２ 流れ ２０３ 熱交換器 ２０４ 冷却窒素流れ ２０５ 粗アルゴン蒸気流れ ２０７ 熱交換器 ２０９ 粗アルゴン流れ ２１１ 熱交換器 ２１３ ヒーター ２１５ 加熱粗アルゴン流れ ２１７、２１８ 弁 ２１９ マニホールド ２２０、２２１ 管路 ２２２ 弁 ２２３、２２４ 反応器 ２２５ マニホールド ２２７、２２８、２２９、２３０ 弁２３１、２３３
流れ ２３５ 冷却器 ２３９、２４０ 冷却アルゴン流れ ２４１ アルゴン精製塔 ２４３ 残液流 ２４５ 生成物流れ ２４７ ２４３の一部 ２４９ リボイラー熱交換器 ２５０ 蒸気流 ２１５ 凝縮窒素流れ ２５２ オーバーヘッド流れ ２５５ 還流凝縮器熱交換器 ２５７ 流れ ２５９ 液流 ２６１ 蒸気流 ２６３ 廃液流 ２６４ 冷却流れ ２６５、２６７ 弁 ２７０ 窒素流 ２７１ 空気流れ ２７２ 空気流 ２７３ 管路 ３０１ アルゴン精製蒸留塔 ３０３ 残液流 ３０５ 熱交換器 ３０７ 冷却窒素流れ ３０９ 蒸気流 ３１１ 流れ ３１５ オーバーヘッド流れ ３１７ 熱交換器 ３１９ 凝縮流れ ３２１、３２３ 流れ ３２４、３２５ 弁 ３２７、３２９ 流れ ３３０ 復帰流れ ３３１ 熱交換器 ３３２ 廃液流 ３３３ 粗アルゴン流れ ３３５ 熱交換器 ３３７ ヒーター ３３９ 流れ ３４１、３４２ 弁 ３４３ マニホールド ３４４ 管路 ３４５、３４６ 弁 ３４７、３４８ 反応器 ３４９ マニホールド ３５１、３５２、３５３、３５４ 弁３５７、３５９
流れ ３６３ 気体高純度アルゴン生成物流れ３６７ 管
路 ４０１ 側流 ４０３ アルゴンサイドアーム塔 ４０７ アルゴンオーバーヘッド蒸気流４０９ 流
れ ４１０ アルゴン流れ ４１３ リボイラー・凝縮器 ４１５ 還流 ４１７ 流れ ４１９ 弁 ４２１ 流れ ４２３ リボイラー・凝縮器 ４２７、４２９ 流れ ４３１ リボイラー・凝縮器 ４３７ 液化空気流れ ４３８ 熱交換器 ４４０ ヒーター ４４１ 流れ ４１３ 弁 ４１５ マニホールド ４５１ 弁 ４５３ 管路 ４５５ 熱交換器 ４５９ 冷却器 ４６１ 流れ ４６３ アルゴン精製蒸留塔 ４６５ 残液流 ４６７ 最終高圧生成物液体アルゴン流れ４７１
リボイラー・凝縮器 ４７３ ボイルアップ蒸気流れ ４７５ 気体窒素流れ ４７７ 液体窒素流れ ４７９ 弁 ４８０ 液体窒素流れ ４８１ 弁 ４８２ 結合流 ４８３ 熱交換器 ４８５ 蒸気流 ４８６、４８７ 弁 ４８９ 流れ ４９１ 流れ ４９３ 還流 ４９４ 管路 ４９５、４９６、４９７、４９８ 弁４９９ ガス
抜き管路 ５００、５０１ 弁 ５０３ 反応器
２、１１３ 流れ １１５ 高圧窒素生成物 １１６ リボイラー・凝縮器 １１９ 低圧蒸留塔 １２１ 凝縮窒素流れ １２３、１２４ 流れ １２５ 熱交換器 １２６、１２７、１２８ 流れ １２９ 粗液体酸素流れ １３０ 冷却流 １３１、１３２ 流れ １３３ 弁 １３４ 膨脹流れ １３５ 熱交換器 １３６ 流れ １３７ アルゴンサイドアーム塔 １３８ リボイラー・凝縮器 １３９ 蒸気流 １４０ 液流 １４１ 流れ １４３ 残液流 １４４ 液流 １４５、１４７ 粗アルゴンオーバーヘッド蒸気流１
４８ 粗液体アルゴン流れ １６３ 低圧窒素生成物流れ １６５ 酸素蒸気流れ １６７ 気体酸素生成物流れ １６８ 側流 １６９ 廃液流 １７１ 流れ １７３ 圧縮機 １７５ 膨脹器 １７６ 液体空気流 １７７ 流れ １７８ 弁 １７９ 液体アルゴン流れの一部 ２０１、２０２ 流れ ２０３ 熱交換器 ２０４ 冷却窒素流れ ２０５ 粗アルゴン蒸気流れ ２０７ 熱交換器 ２０９ 粗アルゴン流れ ２１１ 熱交換器 ２１３ ヒーター ２１５ 加熱粗アルゴン流れ ２１７、２１８ 弁 ２１９ マニホールド ２２０、２２１ 管路 ２２２ 弁 ２２３、２２４ 反応器 ２２５ マニホールド ２２７、２２８、２２９、２３０ 弁２３１、２３３
流れ ２３５ 冷却器 ２３９、２４０ 冷却アルゴン流れ ２４１ アルゴン精製塔 ２４３ 残液流 ２４５ 生成物流れ ２４７ ２４３の一部 ２４９ リボイラー熱交換器 ２５０ 蒸気流 ２１５ 凝縮窒素流れ ２５２ オーバーヘッド流れ ２５５ 還流凝縮器熱交換器 ２５７ 流れ ２５９ 液流 ２６１ 蒸気流 ２６３ 廃液流 ２６４ 冷却流れ ２６５、２６７ 弁 ２７０ 窒素流 ２７１ 空気流れ ２７２ 空気流 ２７３ 管路 ３０１ アルゴン精製蒸留塔 ３０３ 残液流 ３０５ 熱交換器 ３０７ 冷却窒素流れ ３０９ 蒸気流 ３１１ 流れ ３１５ オーバーヘッド流れ ３１７ 熱交換器 ３１９ 凝縮流れ ３２１、３２３ 流れ ３２４、３２５ 弁 ３２７、３２９ 流れ ３３０ 復帰流れ ３３１ 熱交換器 ３３２ 廃液流 ３３３ 粗アルゴン流れ ３３５ 熱交換器 ３３７ ヒーター ３３９ 流れ ３４１、３４２ 弁 ３４３ マニホールド ３４４ 管路 ３４５、３４６ 弁 ３４７、３４８ 反応器 ３４９ マニホールド ３５１、３５２、３５３、３５４ 弁３５７、３５９
流れ ３６３ 気体高純度アルゴン生成物流れ３６７ 管
路 ４０１ 側流 ４０３ アルゴンサイドアーム塔 ４０７ アルゴンオーバーヘッド蒸気流４０９ 流
れ ４１０ アルゴン流れ ４１３ リボイラー・凝縮器 ４１５ 還流 ４１７ 流れ ４１９ 弁 ４２１ 流れ ４２３ リボイラー・凝縮器 ４２７、４２９ 流れ ４３１ リボイラー・凝縮器 ４３７ 液化空気流れ ４３８ 熱交換器 ４４０ ヒーター ４４１ 流れ ４１３ 弁 ４１５ マニホールド ４５１ 弁 ４５３ 管路 ４５５ 熱交換器 ４５９ 冷却器 ４６１ 流れ ４６３ アルゴン精製蒸留塔 ４６５ 残液流 ４６７ 最終高圧生成物液体アルゴン流れ４７１
リボイラー・凝縮器 ４７３ ボイルアップ蒸気流れ ４７５ 気体窒素流れ ４７７ 液体窒素流れ ４７９ 弁 ４８０ 液体窒素流れ ４８１ 弁 ４８２ 結合流 ４８３ 熱交換器 ４８５ 蒸気流 ４８６、４８７ 弁 ４８９ 流れ ４９１ 流れ ４９３ 還流 ４９４ 管路 ４９５、４９６、４９７、４９８ 弁４９９ ガス
抜き管路 ５００、５０１ 弁 ５０３ 反応器
Claims (17)
- 【請求項１】（ａ） 高アルゴン側流を極低温空気分離
蒸留システムの低圧塔から回収する工程で、前記システ
ムが高圧塔、前記低圧塔、アルゴンサイドアーム塔およ
び主熱交換器とから成り、 （ｂ） 前記高アルゴン側流を前記アルゴンサイドアー
ム塔に通すことと、それから約０．８モル％以下の酸素
を含む粗アルゴン流れを抜き取る工程と、（ｃ） 酸素
を金属含有ゲッター触媒と化学反応させて除去するゲッ
ターシステムと、酸素以外の不純物を除去するアルゴン
精製蒸流塔、および前記最終精製システムからの前記高
純度アルゴン流れの抜き取りとの組合わせから成る最終
精製システムに前記粗アルゴン流れを通す工程、とから
成る高純度アルゴンの製法。 - 【請求項２】 前記アルゴンサイドアーム塔の少くと
も一部分に構造的充填物が設けられてあり、その中の気
相と液相との間の物資移動をさせることを特徴とする請
求項１による高純度アルゴンの製法。 - 【請求項３】 前記粗アルゴン流れの第１部分を前記
高圧塔の下部からの粗液体酸素の気化流れとの間接熱交
換により凝縮し、還流として前記アルゴンサイドアーム
塔に復帰させることと、前記粗液体酸素の流れの流量が
、前記粗液体酸素の流れの理論最少流量を完全に気化し
てその露点に達するに必要な前記理論最少数量の約１．
０４乃至約１．３６倍の範囲内であることを特徴とする
請求項２による高純度アルゴンの製法。 - 【請求項４】 前記粗アルゴン流れの第二部分を前記
粗液体酸素の気化流れとの間接熱交換により凝縮するこ
とを特徴とする請求項３による高純度アルゴンの製法。 - 【請求項５】 前記空気供給流れに対する前記粗アル
ゴン生成物中のアルゴン回収率が少くとも約９０％であ
ることを特徴とする請求項３による高純度アルゴンの製
法。 - 【請求項６】 前記金属ゲッター触媒が銅、ニッケル
およびそれらの化合物から成る基より選ばれる金属から
成ることを特徴とする請求項１による高純度アルゴンの
製法。 - 【請求項７】 前記アルゴン精製蒸留塔のボイルアッ
プ蒸気が、前記極低温空気分離蒸留システムからの第一
液流れと、前記アルゴン精製蒸留塔からの残液流れとの
間の間接熱交換により供給されて、冷却第一液流と高ア
ルゴン蒸気流をつくることと、前記高アルゴン蒸気流れ
の少くとも一部を前記ボイルアップ蒸気として前記アル
ゴン精製蒸留塔の下部に復帰させることと、前記第一液
流が前記高圧塔からまたは前記高圧塔への冷却空気供給
流れの一部からの高圧窒素から成ることを特徴とする請
求項１による高純度アルゴンの製法。 - 【請求項８】 前記アルゴン精製蒸留塔のオーバーヘ
ッド還流凝縮器冷却の仕事量の少くとも一部を前記塔か
らのオーバーヘッド蒸気流と、前記冷却第一液流の膨脹
により得られるさらに冷却した第一液流との間の間接熱
交換により供給することを特徴とする請求項７による高
純度アルゴンの製法。 - 【請求項９】 前記アルゴン精製蒸留塔のオーバーヘ
ッド凝縮器冷却仕事量の少くとも一部を前記塔からのオ
ーバーヘッド蒸気流と、前記高圧塔からの液体窒素の流
れを膨脹させるか、または前記極低温空気分離蒸留シス
テムの前記主熱交換器から抜き取った液体空気の流れを
膨脹させることで得られる第二の液流との間の間接熱交
換により供給されることを特徴とする請求項７よる高純
度アルゴンの製法。 - 【請求項１０】 前記酸素と前記他の不純物を前記粗
アルゴン生成物から除去するに際し、 （ａ） 前記粗アルゴン生成物を加熱することと、前記
粗アルゴン生成物をガスとして前記金属含有ゲッター触
媒の第一床に通過させ、それによって酸素を前記触媒に
より化学吸着させて、それから中間アルゴン生成物を抜
き取ることと、 （ｂ） 前記中間アルゴン生成物を冷却し、それを前記
アルゴン精製蒸留塔に通し、さらにそこから前記高純度
アルゴン生成物と、アルゴンおよび酸素以外の不純物か
ら成る副生成物流れを抜き取ることと、によって除去す
ることを特徴とする請求項１による高純度アルゴンの製
法。 - 【請求項１１】 前記金属含有ゲッター触媒の第一床
が少くとも２つの平行床の１つであり、その各床は；（
ａ） 前記粗アルゴン生成物を、酸素が前記金属含有ゲ
ッター触媒と反応して酸化金属ゲッターを形成する前記
床に通過させ、そしてそこから前記中間アルゴン生成物
を抜き取ることと、 （ｂ） 前記床を単離させて、前記粗アルゴン生成物を
前記金属含有ゲッター触媒の別床に通すことと、（ｃ）
前記床をそれからのガス抜き取りによって減圧するこ
とと、 （ｄ） 約０．５乃至３．０モル％の水素を含む不活性
ガスの流れを前記床に通し、それによって前記水素が前
記酸化金属ゲッターと反応して水と還元金属含有ゲッタ
ー触媒とを形成させること、 （ｅ） 前記床を不活性ガスでパージングしてそこから
残留水分と水素とを洗い流すことと、 （ｆ） 前記床を前記中間アルゴン生成物の流れで加圧
することと、工程ａ）の反復、とを順番にかけられるこ
とを特徴とする請求項１０による高純度アルゴンの製法
。 - 【請求項１２】 前記高純度アルゴン生成物を液体と
して前記アルゴン精製蒸留塔より抜き取ることを特徴と
する請求項１０による高純度アルゴンの製法。 - 【請求項１３】 前記粗アルゴン生成物を前記高圧塔
からの高圧窒素と、前記高圧塔への高圧空気供給、およ
び前記高圧塔からの粗液体酸素とから成る基より選ばれ
る流れとの間接熱交換により加熱することを特徴とする
請求項１０による高純度アルゴンの製法。 - 【請求項１４】 前記アルゴン精製蒸留塔のボイルア
ップ蒸気を前記中間アルゴン生成物の冷却流れと、前記
アルゴン精製蒸留塔からの残液流れとの間の間接熱交換
により供給し、さらに冷却された中間アルゴン生成物と
高アルゴン蒸気流を生産して、前記高アルゴン蒸気流の
少くとも一部を前記アルゴン精製蒸留塔の下部への前記
ボイルアップ蒸気として復帰させ、また前記のさらに冷
却された中間アルゴン生成物が前記アルゴン精製蒸留塔
への供給材料を供給することを特徴とする請求項１０に
よる高純度アルゴンの製法。 - 【請求項１５】 前記酸素と前記他の不純物成分を除
去するに際し、 （ａ） 前記粗アルゴン生成物を前記アルゴン精製蒸留
塔に通して、そこから不純物としての酸素と、アルゴン
および酸素以外の不純物とから成る副生成物とを含む精
製粗アルゴン流れを抜き取ることと、 （ｂ） 前記精製粗アルゴン流れの少くとも一部を加熱
し、前記加熱精製粗アルゴン流れをガスとして前記金属
含有ゲッター触媒の第一床に通過させて、酸素を前記触
媒によって化学吸着させて、そこから前記高純度アルゴ
ン生成物を抜き取る工程と、により除去することを特徴
とする請求項１による高純度アルゴンの製法。 - 【請求項１６】 前記金属含有ゲッター触媒の第一層
が少くとも２つの平行床の１つであり、その各床は；（
ａ） 前記加熱精製粗アルゴン流れを、酸素が前記金属
含有ゲッター触媒と反応して酸化金属ゲッターを形成す
る前記床に通過させてそこから前記中間アルゴン生成物
を抜き取ることと、 （ｂ） 前記床を単離して前記加熱精製粗アルゴン流れ
を前記金属含有ゲッター触媒の別床に通すことと、（ｃ
） 前記床をそれからのガス抜き取りにより減圧するこ
とと、 （ｄ） 約０．５乃至３．０モル％の水素を含む不活性
ガスを前記床に通して、前記水素が前記酸化金属ゲッタ
ーと反応して水と還元金属含有ゲッター触媒とを形成す
ることと、 （ｅ） 前記床を不活性ガスの流れでパージングして、
そこから残留水分と水素とを洗い流すこと、（ｆ） 前
記床を前記高純度アルゴン生成物の流れで加圧すること
と、工程（ａ） を反復する工程を受けさせることを特
徴とする請求項１５による高純度アルゴンの製法。 - 【請求項１７】 前記高純度アルゴン生成物を冷却し
て液化させ、そこにおいて前記高純度アルゴン生成物の
液化に必要な冷却の少くとも一部分を前記高圧塔からの
膨脹液体窒素の流れ、もしくは前記極低温空気分離蒸留
システムの前記主熱交換器から抜き取った膨脹液体空気
の流れとの間接熱交換により供給することを特徴とする
請求項１５による高純度アルゴンの製法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/475,070 US4983194A (en) | 1990-02-02 | 1990-02-02 | Production of high purity argon |
| US475070 | 1990-02-02 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04222381A true JPH04222381A (ja) | 1992-08-12 |
Family
ID=23886121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3075927A Pending JPH04222381A (ja) | 1990-02-02 | 1991-01-29 | 高純度アルゴンの製法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4983194A (ja) |
| EP (1) | EP0444422B1 (ja) |
| JP (1) | JPH04222381A (ja) |
| KR (1) | KR930001207B1 (ja) |
| CA (1) | CA2035052A1 (ja) |
| DE (1) | DE69100489D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011093716A (ja) * | 2009-10-27 | 2011-05-12 | Japan Pionics Co Ltd | 希ガスの精製方法 |
Families Citing this family (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5202096A (en) * | 1990-01-19 | 1993-04-13 | The Boc Group, Inc. | Apparatus for low temperature purification of gases |
| US5076823A (en) * | 1990-03-20 | 1991-12-31 | Air Products And Chemicals, Inc. | Process for cryogenic air separation |
| US5159816A (en) * | 1991-05-14 | 1992-11-03 | Air Products And Chemicals, Inc. | Method of purifying argon through cryogenic adsorption |
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