JPH04228409A - 大量アルゴンの精製法 - Google Patents
大量アルゴンの精製法Info
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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】本発明は、粗アルゴンからの酸素
除去の方法に関する。詳述すれば、空気からのアルゴン
の極低温分離により生成される粗アルゴン流れから酸素
を除去する方法に関する。
除去の方法に関する。詳述すれば、空気からのアルゴン
の極低温分離により生成される粗アルゴン流れから酸素
を除去する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】アルゴンは、鋼生産に必要な不活性雰囲
気としての不活性ガスであり、電球や金属の溶接と同様
に、様々の電子産業などに数多い用途をもつ。アルゴン
の主要供給源は大気であり、それの約１％がアルゴンで
ある。
気としての不活性ガスであり、電球や金属の溶接と同様
に、様々の電子産業などに数多い用途をもつ。アルゴン
の主要供給源は大気であり、それの約１％がアルゴンで
ある。
【０００３】工業的には、アルゴンは酸素および窒素生
産の極低温分離装置における貴重な副産物として生産さ
れる。極低温装置で生産された粗アルゴンには普通極微
量の窒素（０．０２乃至１％）と、かなりの量の酸素（
２乃至７％）が含まれる。この粗アルゴン流れは、窒素
と酸素の生産には精製が必要で、その後、特に不活性ガ
スとしての使用に適するものとなる。アルゴンの沸点（
８７．２８°Ｋ）と酸素の沸点（９０．１９°Ｋ）が接
近しているため、特にアルゴンと酸素との蒸留分離が困
難でエネルギー集約的である。
産の極低温分離装置における貴重な副産物として生産さ
れる。極低温装置で生産された粗アルゴンには普通極微
量の窒素（０．０２乃至１％）と、かなりの量の酸素（
２乃至７％）が含まれる。この粗アルゴン流れは、窒素
と酸素の生産には精製が必要で、その後、特に不活性ガ
スとしての使用に適するものとなる。アルゴンの沸点（
８７．２８°Ｋ）と酸素の沸点（９０．１９°Ｋ）が接
近しているため、特にアルゴンと酸素との蒸留分離が困
難でエネルギー集約的である。
【０００４】酸素は従来、この明細書においてデオキソ
法と呼ぶ白金触媒床の上で過剰酸素と接触させて水に接
触還元させた後、乾燥させて前記水を除去してから、二
重圧力蒸留により窒素と余分の水素とを除去する方法で
、粗アルゴンから除去されてきた。たとえば、典型的機
構を説明する１９６７年２月発行の「ケミカル．エンジ
ニアリング．プロセス」の第３５乃至３９頁、Ｒ．Ｅ．
ラティマー（Ｌａｔｉｍｅｒ）の「ディスティレーショ
ン．オブ．エア（Ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ａ
ｉｒ）参照のこと。
法と呼ぶ白金触媒床の上で過剰酸素と接触させて水に接
触還元させた後、乾燥させて前記水を除去してから、二
重圧力蒸留により窒素と余分の水素とを除去する方法で
、粗アルゴンから除去されてきた。たとえば、典型的機
構を説明する１９６７年２月発行の「ケミカル．エンジ
ニアリング．プロセス」の第３５乃至３９頁、Ｒ．Ｅ．
ラティマー（Ｌａｔｉｍｅｒ）の「ディスティレーショ
ン．オブ．エア（Ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ａ
ｉｒ）参照のこと。
【０００５】この方法で精製されたアルゴン流れには普
通、窒素、酸素および水素がｐｐｍで示される僅かな量
しか含まれていないが、この方法には有意の欠点がある
。第１に、普通のクリオ・デオキソ法で用いられる水素
は高価につく。たとえば、約２．８％の僅かの酸素しか
含まない粗アルゴン流れにも、加工する酸素１トン当り
約３モルの水素が消費される。１，０００標準立方フィ
ート（約２８，３２０ｌ）の水素の原価を８ドルとして
、アルゴン１トン当りの水素消費だけで＃９．２０の酸
素分離費がかかる。そのうえ、水素は必ずしも世界中ど
こでもいつでも入手できるものではない。
通、窒素、酸素および水素がｐｐｍで示される僅かな量
しか含まれていないが、この方法には有意の欠点がある
。第１に、普通のクリオ・デオキソ法で用いられる水素
は高価につく。たとえば、約２．８％の僅かの酸素しか
含まない粗アルゴン流れにも、加工する酸素１トン当り
約３モルの水素が消費される。１，０００標準立方フィ
ート（約２８，３２０ｌ）の水素の原価を８ドルとして
、アルゴン１トン当りの水素消費だけで＃９．２０の酸
素分離費がかかる。そのうえ、水素は必ずしも世界中ど
こでもいつでも入手できるものではない。
【０００６】アルゴン精製の前記クリオ・デオキソ法の
別の欠点は、前記デオキソ反応から生成される水を完全
に除去してからアルゴンを最終極低温蒸留塔に供給する
ことである。これは、アルゴン流れを極低温蒸留に先立
ってドライヤーを通して供給することを必要とする。こ
の付加工程に関連する資本ならびに運転費用は全費用に
有意に加算されてくる。
別の欠点は、前記デオキソ反応から生成される水を完全
に除去してからアルゴンを最終極低温蒸留塔に供給する
ことである。これは、アルゴン流れを極低温蒸留に先立
ってドライヤーを通して供給することを必要とする。こ
の付加工程に関連する資本ならびに運転費用は全費用に
有意に加算されてくる。
【０００７】そのうえ、最初の酸素除去に導入された余
分の水素そのものを除去回収してから純粋アルゴン流れ
を発生させる必要がある。この問題が全構想と方法操作
の複雑性と費用にさらに加わってくる。
分の水素そのものを除去回収してから純粋アルゴン流れ
を発生させる必要がある。この問題が全構想と方法操作
の複雑性と費用にさらに加わってくる。
【０００８】アルゴンガス流れ精製の他の技術も示唆さ
れてきた。たとえば、米国特許第４，１４４，０３８
号および４，４７７，２６５ 号は、アルミ１シリケー
ト沸石と分子篩を用いるアルゴンの酸素からの分離を示
唆する。このような方法ではアルゴンの回収よりも純度
をとる。
れてきた。たとえば、米国特許第４，１４４，０３８
号および４，４７７，２６５ 号は、アルミ１シリケー
ト沸石と分子篩を用いるアルゴンの酸素からの分離を示
唆する。このような方法ではアルゴンの回収よりも純度
をとる。
【０００９】米国特許第４，２３０，４６３ 号は、高
分子膜たとえばポリスルホン、ポリシロキサン、ポリア
リレンオキシド、ポリスチレン、ポリカーボネート、酢
酸セルロースその他同種類のものを用いて何組ものガス
、たとえば水素とアルゴンの分離と、高分子膜たとえば
ポリスルホンを用いてアルゴンから酸素の除去を示唆し
ている。極低温蒸留を必要とする混成法と膜分離の研究
が、たとえばアメリカン．インスチチュート．オブ．ケ
ミカル．エンジニアーズの１９８７年夏季全国大会にお
けるジエンングス（ｇｅｎｎｉｎｇｓ）ほかによる「コ
ンセプチュアル．プロセシス．フォア．リカバリー．オ
ブ．アルゴン．ウィズ．メンブレインズ．イン．アン．
エアー．セパレーション．プロセス（Ｃｏｎｃｅｐｔｕ
ａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｆｏｒ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ
ｏｆ Ａｒｇｏｎ ｗｉｔｈＭｅｍｂｒａｎｅｓ ｉ
ｎ ａｎ Ａｉｒ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅ
ｓｓ） 」および、アメリカン．イススチチュート．オ
ブ．ケミカル．エンジニアーズのコロラド州デンバー夏
季全国大会におけるアグラワル（Ａｇｒａｗａｌ） ほ
かによる「メンブレイン．クリオジェニック．ハイブリ
ッド．スキーム．フォア．アルゴン．プロダクション．
フロム．エア（Ｍｅ−ｍｂｒａｎｅ・Ｃｒｙｏｇｅｎｉ
ｃ Ｈｙｂｒｉｄ Ｓｃｈｅｍｅ ｆｏｒ Ａｒｇｏｎ
Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｆｒｏｍ Ａｉｒ）」で見ら
れるように報告されてきた。 このような混成機構における選択性と回収率はどちらか
と言えば不良であった。大量のアルゴンは酸素と共に膜
を通って透過するので粗アルゴン蒸留塔に再循環させる
必要がある。
分子膜たとえばポリスルホン、ポリシロキサン、ポリア
リレンオキシド、ポリスチレン、ポリカーボネート、酢
酸セルロースその他同種類のものを用いて何組ものガス
、たとえば水素とアルゴンの分離と、高分子膜たとえば
ポリスルホンを用いてアルゴンから酸素の除去を示唆し
ている。極低温蒸留を必要とする混成法と膜分離の研究
が、たとえばアメリカン．インスチチュート．オブ．ケ
ミカル．エンジニアーズの１９８７年夏季全国大会にお
けるジエンングス（ｇｅｎｎｉｎｇｓ）ほかによる「コ
ンセプチュアル．プロセシス．フォア．リカバリー．オ
ブ．アルゴン．ウィズ．メンブレインズ．イン．アン．
エアー．セパレーション．プロセス（Ｃｏｎｃｅｐｔｕ
ａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｆｏｒ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ
ｏｆ Ａｒｇｏｎ ｗｉｔｈＭｅｍｂｒａｎｅｓ ｉ
ｎ ａｎ Ａｉｒ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅ
ｓｓ） 」および、アメリカン．イススチチュート．オ
ブ．ケミカル．エンジニアーズのコロラド州デンバー夏
季全国大会におけるアグラワル（Ａｇｒａｗａｌ） ほ
かによる「メンブレイン．クリオジェニック．ハイブリ
ッド．スキーム．フォア．アルゴン．プロダクション．
フロム．エア（Ｍｅ−ｍｂｒａｎｅ・Ｃｒｙｏｇｅｎｉ
ｃ Ｈｙｂｒｉｄ Ｓｃｈｅｍｅ ｆｏｒ Ａｒｇｏｎ
Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｆｒｏｍ Ａｉｒ）」で見ら
れるように報告されてきた。 このような混成機構における選択性と回収率はどちらか
と言えば不良であった。大量のアルゴンは酸素と共に膜
を通って透過するので粗アルゴン蒸留塔に再循環させる
必要がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】それ故に、産業界にお
いては、極低温空気分離で生成された粗アルゴンの精製
の改良法に対する要求が出ている。
いては、極低温空気分離で生成された粗アルゴンの精製
の改良法に対する要求が出ている。
【００１１】本発明の目的は、粗大量アルゴン流れ、詳
述すれば、空気の極低温、吸着または膜分離により生成
された流れからの酸素分離の方法を提供することがある
。
述すれば、空気の極低温、吸着または膜分離により生成
された流れからの酸素分離の方法を提供することがある
。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、粗大量
アルゴンガスを前記ガスの他の成分以上に酸素透過に選
択性のある高温固体電解質膜（ＳＥＭ）の供給側に送る
ことと、前記ガスを前記膜の透過側に通し選択性透過に
より酸素を分離すること、および酸素減損アルゴンガス
を前記膜の供給側から回収することから成る。前記酸素
減損アルゴンガスはそこで最終蒸留塔に送って、前記ガ
スに含まれる他の成分たとえば窒素からアルゴンを分離
できる。
アルゴンガスを前記ガスの他の成分以上に酸素透過に選
択性のある高温固体電解質膜（ＳＥＭ）の供給側に送る
ことと、前記ガスを前記膜の透過側に通し選択性透過に
より酸素を分離すること、および酸素減損アルゴンガス
を前記膜の供給側から回収することから成る。前記酸素
減損アルゴンガスはそこで最終蒸留塔に送って、前記ガ
スに含まれる他の成分たとえば窒素からアルゴンを分離
できる。
【００１３】好ましくは、空気の極低温分離で得られた
粗アルゴンを好ましくは約３０乃至８０ｐｓｉｇの圧力
に圧縮また約４５０乃至８００℃の温度に加熱すること
である。その後、前記圧縮、加熱アルゴン流れを固体電
解質膜装置に送って、前記膜の透過側で清掃ガスの使用
の有無にかかわらず酸素を除去して、透過酸素圧力を低
下させる。前記ＳＥＭからの酸素減損流出ガスをその後
冷却する。それを蒸留塔に送って、ガスの他の成分、た
とえば僅かな量の窒素でも除去して高純度アルゴン生成
物をつくることができる。
粗アルゴンを好ましくは約３０乃至８０ｐｓｉｇの圧力
に圧縮また約４５０乃至８００℃の温度に加熱すること
である。その後、前記圧縮、加熱アルゴン流れを固体電
解質膜装置に送って、前記膜の透過側で清掃ガスの使用
の有無にかかわらず酸素を除去して、透過酸素圧力を低
下させる。前記ＳＥＭからの酸素減損流出ガスをその後
冷却する。それを蒸留塔に送って、ガスの他の成分、た
とえば僅かな量の窒素でも除去して高純度アルゴン生成
物をつくることができる。
【００１４】本発明のＳＥＭは単独に利用してアルゴン
ガス流れから実質的完全に酸素を分離できるが、本発明
のＳＥＭは、必要の場合、水素・脱酸と併用もできる。
ガス流れから実質的完全に酸素を分離できるが、本発明
のＳＥＭは、必要の場合、水素・脱酸と併用もできる。
【００１５】
【作用】本発明を、添付図面を参照して、好ましい実施
例によりさらに詳細に説明するが、類似素子には同一数
字を付して示す。これらの実施例は本発明をなんら制限
するものではない。
例によりさらに詳細に説明するが、類似素子には同一数
字を付して示す。これらの実施例は本発明をなんら制限
するものではない。
【００１６】図１は、高温固体電解質膜（ＳＥＭ）を用
いてアルゴンガス流れ、たとえばＺｒＯ２、またＹ２Ｏ
３でドープされたＢｉ２Ｏ３または他の酸化物、もしく
はそれらの混合物から、実質的に全酸素を除去できる機
構を示す。精製アルゴン流れには１ｐｐｍ以下の酸素が
含まれる。その後、それを最終精製塔に送り窒素を除去
できる。この実施例は、水素を必要とせず、それ故に粗
アルゴン精製のグラスルーツプラントには最適である。 この実施例では前記デオキソユニットおよび乾燥器が排
除されているだけでなく、最終蒸留塔圧力も、窒素だけ
をアルゴンから分離する必要があるので９０ｐｓｉｇか
ら約４５ｐｓｉｇの圧力に減圧される。これは、圧縮力
を減じかつ、普通の方法で行うアルゴンの最終精製に必
要な２重圧力塔の代りにより単純な単一圧力塔を必要と
する。
いてアルゴンガス流れ、たとえばＺｒＯ２、またＹ２Ｏ
３でドープされたＢｉ２Ｏ３または他の酸化物、もしく
はそれらの混合物から、実質的に全酸素を除去できる機
構を示す。精製アルゴン流れには１ｐｐｍ以下の酸素が
含まれる。その後、それを最終精製塔に送り窒素を除去
できる。この実施例は、水素を必要とせず、それ故に粗
アルゴン精製のグラスルーツプラントには最適である。 この実施例では前記デオキソユニットおよび乾燥器が排
除されているだけでなく、最終蒸留塔圧力も、窒素だけ
をアルゴンから分離する必要があるので９０ｐｓｉｇか
ら約４５ｐｓｉｇの圧力に減圧される。これは、圧縮力
を減じかつ、普通の方法で行うアルゴンの最終精製に必
要な２重圧力塔の代りにより単純な単一圧力塔を必要と
する。
【００１７】図１において、低圧粗アルゴン流れ１０を
アルゴン熱交換器で熱入れする。熱入れ流れ１２を圧縮
機１３に送り、３０乃至８０ｐｓｉｇの圧力範囲、好ま
しくは４５ｐｓｉｇの圧力に圧縮する。流出流れ１４を
熱交換器１５で加熱し、そこからの流出流れ１６を始動
ヒーター１７を通過させて約４５０乃至８００℃の温度
にさらに加熱する。加熱流れ１８をＳＥＭ装置１９の供
給側に供給し、そこで、酸素が前記ＳＥＭを通って透過
側２０に入る選択透過により酸素量が約１ｐｐｍ以下に
減少する。
アルゴン熱交換器で熱入れする。熱入れ流れ１２を圧縮
機１３に送り、３０乃至８０ｐｓｉｇの圧力範囲、好ま
しくは４５ｐｓｉｇの圧力に圧縮する。流出流れ１４を
熱交換器１５で加熱し、そこからの流出流れ１６を始動
ヒーター１７を通過させて約４５０乃至８００℃の温度
にさらに加熱する。加熱流れ１８をＳＥＭ装置１９の供
給側に供給し、そこで、酸素が前記ＳＥＭを通って透過
側２０に入る選択透過により酸素量が約１ｐｐｍ以下に
減少する。
【００１８】膜工程は、２つの電極と、ＺｒＯ２または
Ｂｉ２Ｏ３をドープした材料のような固体電解質材料を
導電する適当な酸素イオンから成り、前記酸素イオンは
イオン化酸素を導電し、それを、酸素に対し無限の選択
性を実質的に有する膜を横切って輸送する。酸素輸送の
機構は次の通り、すなわち： Ｏ２＋４ｅ−→２０＝ （陰極）２０＝
→Ｏ２＋４ｅ− （陽極）純粋酸素は、
前記透過側から出て、前記ＳＥＭ装置からそれ自体の約
２０ｐｓｉｇの圧力によるか、あるいは窒素のように廃
ガスまたは気体窒素２５として上流空気分離装置から来
る適当な清掃ガスを用いるかして除去される。窒素流２
５を熱交換器１５で熱入れして、流出流れ２４を発生さ
せ、それを始動ヒーター１７で加熱して熱流２６を発生
させ、それをＳＥＭ供給側２０からの酸素を向流方向に
清掃２７に用いる。この清掃ガスは酸素分圧を有効に減
圧して前記アルゴン流れから酸素を高度に除去させるの
で、前記膜を横切って酸素をポンピングするに必要な電
力の削減になる。流出透過流れ２８を熱交換器１５で冷
却し、上流極低温装置に復帰させて、酸素と窒素のさら
なる分離に用いる。
Ｂｉ２Ｏ３をドープした材料のような固体電解質材料を
導電する適当な酸素イオンから成り、前記酸素イオンは
イオン化酸素を導電し、それを、酸素に対し無限の選択
性を実質的に有する膜を横切って輸送する。酸素輸送の
機構は次の通り、すなわち： Ｏ２＋４ｅ−→２０＝ （陰極）２０＝
→Ｏ２＋４ｅ− （陽極）純粋酸素は、
前記透過側から出て、前記ＳＥＭ装置からそれ自体の約
２０ｐｓｉｇの圧力によるか、あるいは窒素のように廃
ガスまたは気体窒素２５として上流空気分離装置から来
る適当な清掃ガスを用いるかして除去される。窒素流２
５を熱交換器１５で熱入れして、流出流れ２４を発生さ
せ、それを始動ヒーター１７で加熱して熱流２６を発生
させ、それをＳＥＭ供給側２０からの酸素を向流方向に
清掃２７に用いる。この清掃ガスは酸素分圧を有効に減
圧して前記アルゴン流れから酸素を高度に除去させるの
で、前記膜を横切って酸素をポンピングするに必要な電
力の削減になる。流出透過流れ２８を熱交換器１５で冷
却し、上流極低温装置に復帰させて、酸素と窒素のさら
なる分離に用いる。
【００１９】ＳＥＭ膜装置１９を流出するアルゴン流れ
２２を熱交換器１５で冷却し、そこからの流出液流れ３
２を冷却器３３でさらに冷却して、アルゴン熱交換器１
１に通す。
２２を熱交換器１５で冷却し、そこからの流出液流れ３
２を冷却器３３でさらに冷却して、アルゴン熱交換器１
１に通す。
【００２０】冷却して、実質的に酸素を含まないアルゴ
ン流れ３６をその後さらに冷却器３７で極低温に冷却し
てから、そこから窒素を除去する。極低温流れ３８を単
一圧力塔３９に送り、それを塔頂部で液体窒素４０の気
化４２により還流させ、塔底部で気体窒素流れ４４の冷
却により再沸騰させる。精製アルゴン４８を塔３９の底
部から抜取り、熱交換器４１で熱入れして生成物アルゴ
ン流れ５０を生成する。
ン流れ３６をその後さらに冷却器３７で極低温に冷却し
てから、そこから窒素を除去する。極低温流れ３８を単
一圧力塔３９に送り、それを塔頂部で液体窒素４０の気
化４２により還流させ、塔底部で気体窒素流れ４４の冷
却により再沸騰させる。精製アルゴン４８を塔３９の底
部から抜取り、熱交換器４１で熱入れして生成物アルゴ
ン流れ５０を生成する。
【００２１】窒素流れ５２は塔３９の上部を出て、アル
ゴン熱交換器１１を通過する。窒素流出流れ５４はそこ
で所望通りに処分できる。たとえば、それを廃ガス流れ
に落すか、あるいはガス抜きをするか、もしくは清掃ガ
スとして純粋気体窒素と前記ＳＥＭ装置またはその種の
他のものに利用できる。
ゴン熱交換器１１を通過する。窒素流出流れ５４はそこ
で所望通りに処分できる。たとえば、それを廃ガス流れ
に落すか、あるいはガス抜きをするか、もしくは清掃ガ
スとして純粋気体窒素と前記ＳＥＭ装置またはその種の
他のものに利用できる。
【００２２】前記塔底リボイラーからの熱入れ窒素流れ
４９を前記気化塔頂窒素流れ４２を混合して熱交換器３
７と４１で熱入れした。流出ガス４６を戻して上流空気
分離装置で使用する。
４９を前記気化塔頂窒素流れ４２を混合して熱交換器３
７と４１で熱入れした。流出ガス４６を戻して上流空気
分離装置で使用する。
【００２３】図２は、酸素を粗アルゴンからほぼ完全に
除去する混成ＳＥＭ・デオキソ法を具体的に示す。この
実施例において、目的は前記ＳＥＭを酸素の大量除去（
約９０乃至９５％）に使用すること、また水素デオキソ
装置を用いてアルゴンから残存酸素を除去することであ
る。この実施例は、流出デオキソ装置の改装によく適合
し、それによって現存設備能力の増強と、水素消費の低
減に繋がる。
除去する混成ＳＥＭ・デオキソ法を具体的に示す。この
実施例において、目的は前記ＳＥＭを酸素の大量除去（
約９０乃至９５％）に使用すること、また水素デオキソ
装置を用いてアルゴンから残存酸素を除去することであ
る。この実施例は、流出デオキソ装置の改装によく適合
し、それによって現存設備能力の増強と、水素消費の低
減に繋がる。
【００２４】約２．８％の酸素を含む低圧粗アルゴン流
れ１０をアルゴン熱交換器１１で熱入れする。流出流れ
１２を圧縮機１３に送って約９０ｐｓｉｇの圧力にする
。排出流れ１４を熱交換器１５で約５６０乃至７５０℃
の温度範囲に加熱する。熱アルゴン流れ１６を始動ヒー
ター１７を通して２段固体電解質膜装置１９と２１の供
給側に送る。前記膜装置においては、その選択透過によ
りＳＥＭ装置１９と２１を通して酸素をアルゴン流れ１
８から除去して中間精製アルゴン流れ２３と流出精製ア
ルゴン流れ２２を生成する。透過流れは純粋酸素として
、それ自体の圧力または前記装置を向流方向に送られた
窒素１２４のような適当な清掃ガスと混合した圧力のい
ずれかにより、約２０ｐｓｉｇの圧力で透過側で出てく
る。前記ＳＥＭ装置からの流れ２２に含まれる酸素を約
０．１５％に減ずる。その後、この流れを熱交換器１５
に入れて冷却し、水素１３２と再循環水素・アルゴン流
れ１３４と混合する。前記３つの流れの混合物を触媒デ
オキソ装置１３５に送り、そこで前記酸素を、水素との
反応で約１ｐｐｍに減らして水を生成する。流出流れ１
３６を熱交換器１５で冷却し、流出流れ１３８を冷却器
１３９で冷却する。流出流れ１４０をグリコール冷却器
１４１でさらに冷却する。できた流れ１４２を分離器１
４３に送り、そこから水を流れ１４４として除去し、塔
頂脱水アルゴン流れ１４６を分子篩装置１４７に通して
最終乾燥をする。未除去窒素と過剰酸素の残留する脱水
流れアルゴン流れ１４８をアルゴン熱交換器１１で冷却
する。流出流れ１５０をその後、最終蒸留塔（図示せず
）に送り、そこから純粋アルゴンが得られる。若干のア
ルゴンを含む過剰水素を流れ１５４として前記最終蒸留
塔から戻して、アルゴン熱交換器１１で熱入れして水素
源流れ１３４として使用する。
れ１０をアルゴン熱交換器１１で熱入れする。流出流れ
１２を圧縮機１３に送って約９０ｐｓｉｇの圧力にする
。排出流れ１４を熱交換器１５で約５６０乃至７５０℃
の温度範囲に加熱する。熱アルゴン流れ１６を始動ヒー
ター１７を通して２段固体電解質膜装置１９と２１の供
給側に送る。前記膜装置においては、その選択透過によ
りＳＥＭ装置１９と２１を通して酸素をアルゴン流れ１
８から除去して中間精製アルゴン流れ２３と流出精製ア
ルゴン流れ２２を生成する。透過流れは純粋酸素として
、それ自体の圧力または前記装置を向流方向に送られた
窒素１２４のような適当な清掃ガスと混合した圧力のい
ずれかにより、約２０ｐｓｉｇの圧力で透過側で出てく
る。前記ＳＥＭ装置からの流れ２２に含まれる酸素を約
０．１５％に減ずる。その後、この流れを熱交換器１５
に入れて冷却し、水素１３２と再循環水素・アルゴン流
れ１３４と混合する。前記３つの流れの混合物を触媒デ
オキソ装置１３５に送り、そこで前記酸素を、水素との
反応で約１ｐｐｍに減らして水を生成する。流出流れ１
３６を熱交換器１５で冷却し、流出流れ１３８を冷却器
１３９で冷却する。流出流れ１４０をグリコール冷却器
１４１でさらに冷却する。できた流れ１４２を分離器１
４３に送り、そこから水を流れ１４４として除去し、塔
頂脱水アルゴン流れ１４６を分子篩装置１４７に通して
最終乾燥をする。未除去窒素と過剰酸素の残留する脱水
流れアルゴン流れ１４８をアルゴン熱交換器１１で冷却
する。流出流れ１５０をその後、最終蒸留塔（図示せず
）に送り、そこから純粋アルゴンが得られる。若干のア
ルゴンを含む過剰水素を流れ１５４として前記最終蒸留
塔から戻して、アルゴン熱交換器１１で熱入れして水素
源流れ１３４として使用する。
【００２５】本発明では、高温固体電解質膜（ＳＥＭ）
の適当なものであればどのような設計のものでも採用で
きる。たとえば、円筒多管式でその胴側に粗アルゴンを
配置する装置が使用可能である。固体電解質材料製の管
群に電子伝導電極をかぶせて、外部ＤＣ電源に接続する
。他に板枠式ハネカム（一体式層）幾何学的構成もある
。電源入力、電流密度、印加電圧および膜面積などすべ
て電解質電極材料、厚さ、およびイオン導電率に基き適
当に設計ならびに計算できる。
の適当なものであればどのような設計のものでも採用で
きる。たとえば、円筒多管式でその胴側に粗アルゴンを
配置する装置が使用可能である。固体電解質材料製の管
群に電子伝導電極をかぶせて、外部ＤＣ電源に接続する
。他に板枠式ハネカム（一体式層）幾何学的構成もある
。電源入力、電流密度、印加電圧および膜面積などすべ
て電解質電極材料、厚さ、およびイオン導電率に基き適
当に設計ならびに計算できる。
【００２６】
【実施例】表１、２および３は、３種類の異なるＳＥＭ
装置設計を示す。設計１はＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３を７５０
℃の温度で使用して純粋酸素を透過させる。設計２はＢ
ｉ２Ｏ３−Ｙ２Ｏ３を５６０℃の温度で用い純粋酸素を
透過する。設計３は、窒素清掃ガスを用いて、酸素透過
圧力を低下させ、それ故に電力消費を軽減することを除
き設計１と同一である。上記設計のすべては、酸素を粗
アルゴンガス流れから除去する通常の極低温・水素デオ
キソ法よりさらに原価効率がよい。たとえば、設計１は
既存デオキソ装置の改装に使用すると、約７０％の水素
費の節約ができるものと考えられる。設計２と３をグラ
スルーツプラントに使用すると、水素消費には全く費用
がかからない上に１０％もの資本経費節約が容易に実現
できる。
装置設計を示す。設計１はＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３を７５０
℃の温度で使用して純粋酸素を透過させる。設計２はＢ
ｉ２Ｏ３−Ｙ２Ｏ３を５６０℃の温度で用い純粋酸素を
透過する。設計３は、窒素清掃ガスを用いて、酸素透過
圧力を低下させ、それ故に電力消費を軽減することを除
き設計１と同一である。上記設計のすべては、酸素を粗
アルゴンガス流れから除去する通常の極低温・水素デオ
キソ法よりさらに原価効率がよい。たとえば、設計１は
既存デオキソ装置の改装に使用すると、約７０％の水素
費の節約ができるものと考えられる。設計２と３をグラ
スルーツプラントに使用すると、水素消費には全く費用
がかからない上に１０％もの資本経費節約が容易に実現
できる。
【００２７】
【表１】
粗アルゴン 除去Ｏ２ 電
力 面 積 印加電圧 除去Ｏ
２ Ｏ２濃度 （モル／
（ＫＷ） （平 方 （ボルト） ％
供給工程 入／出（ｐｐｍ） 時間）
フィート）―― ―――――
―――― ――― ――――
―――― ――――１ ２８０００／９１
９０ ．５７５５ ６．１６
３９．３ ０．２２
６９．８ ２ ９１９０／１４７０
．２３０ ２．４６ ４１
．７ ０．２２ ２７．１
３ １４７０／２１６ ．０３７１
０．４０ ４２．９
０．２２ ４．３７４ ２
１６／４３ ．００５１
０．０６ ４０．２ ０．２
２ ０．６０５ ４３／７．５
．００Ｙ０５ ０．０１
３９．８ ０．２８
０．１２ ６ ７．５／１．０
１．９１Ｅ−４ ０．００３
５０．０ ０．３０ ０
．０１――――――――――――――――――――――
――――――――――――――その他： ＳＥＭ装置全体の温度上昇 ： ２００°Ｆ（
約９３．３℃） 高温Ｈ−Ｘの面積
： １１０平方フィート ＳＥＭ総電力
： ９．０２ＫＷ ＳＥＭ
総面積 ： ２５４平方
フィート（１ｐｐｍＯ２）
＜１００平方
フィート（０．１５％Ｏ２）
力 面 積 印加電圧 除去Ｏ
２ Ｏ２濃度 （モル／
（ＫＷ） （平 方 （ボルト） ％
供給工程 入／出（ｐｐｍ） 時間）
フィート）―― ―――――
―――― ――― ――――
―――― ――――１ ２８０００／９１
９０ ．５７５５ ６．１６
３９．３ ０．２２
６９．８ ２ ９１９０／１４７０
．２３０ ２．４６ ４１
．７ ０．２２ ２７．１
３ １４７０／２１６ ．０３７１
０．４０ ４２．９
０．２２ ４．３７４ ２
１６／４３ ．００５１
０．０６ ４０．２ ０．２
２ ０．６０５ ４３／７．５
．００Ｙ０５ ０．０１
３９．８ ０．２８
０．１２ ６ ７．５／１．０
１．９１Ｅ−４ ０．００３
５０．０ ０．３０ ０
．０１――――――――――――――――――――――
――――――――――――――その他： ＳＥＭ装置全体の温度上昇 ： ２００°Ｆ（
約９３．３℃） 高温Ｈ−Ｘの面積
： １１０平方フィート ＳＥＭ総電力
： ９．０２ＫＷ ＳＥＭ
総面積 ： ２５４平方
フィート（１ｐｐｍＯ２）
＜１００平方
フィート（０．１５％Ｏ２）
【００２８】
【表２】
粗アルゴン 除去Ｏ２ 電
力 面 積 印加電圧 除去Ｏ
２ Ｏ２濃度 （モル／
（ＫＷ） （平 方 （ボルト） ％
供給工程 入／出（ｐｐｍ） 時間）
フィート）―― ―――――
―――― ――― ――――
―――― ――――１ ２８０００／９１
９０ ．５７５５ ４．４８
３９．７０ ０．１６
６７．８ ２ ９１９０／１４７０
．２３０ １．７９ ４２
．７６ ０．１６ ２７．１
３ １４７０／２１６ ．０３７１
０．２９ ４５．１７
０．１６ ４．３７４ ２
１６／４３ ．００５１
０．４７ ３９．９ ０．１
８ ０．６０５ ４３／７．５
．００１０５ ０．１１
４０．８ ０．２２
０．１２ ６ ７．５／１．０
１．９１Ｅ−４ ０．００２
４６．３ ０．２６ ０
．０２――――――――――――――――――――――
――――――――――――――その他： ＳＥＭ装置全体の温度上昇 ： ほぼ１４５°
Ｆ（約６２．８℃） 高温面積Ｈ−Ｘ
： １１０平方フィート ＳＥＭ総電力
： ６．６ＫＷ Ｓ
ＥＭ総面積 ： ２５５
平方フィート（＜１ｐｐｍＯ２）
＜１０
０平方フィート（０．１５％Ｏ２）
力 面 積 印加電圧 除去Ｏ
２ Ｏ２濃度 （モル／
（ＫＷ） （平 方 （ボルト） ％
供給工程 入／出（ｐｐｍ） 時間）
フィート）―― ―――――
―――― ――― ――――
―――― ――――１ ２８０００／９１
９０ ．５７５５ ４．４８
３９．７０ ０．１６
６７．８ ２ ９１９０／１４７０
．２３０ １．７９ ４２
．７６ ０．１６ ２７．１
３ １４７０／２１６ ．０３７１
０．２９ ４５．１７
０．１６ ４．３７４ ２
１６／４３ ．００５１
０．４７ ３９．９ ０．１
８ ０．６０５ ４３／７．５
．００１０５ ０．１１
４０．８ ０．２２
０．１２ ６ ７．５／１．０
１．９１Ｅ−４ ０．００２
４６．３ ０．２６ ０
．０２――――――――――――――――――――――
――――――――――――――その他： ＳＥＭ装置全体の温度上昇 ： ほぼ１４５°
Ｆ（約６２．８℃） 高温面積Ｈ−Ｘ
： １１０平方フィート ＳＥＭ総電力
： ６．６ＫＷ Ｓ
ＥＭ総面積 ： ２５５
平方フィート（＜１ｐｐｍＯ２）
＜１０
０平方フィート（０．１５％Ｏ２）
【００２９】
【表３】
粗アルゴン 清掃ガス 除去Ｏ２
電力 面 積 印加電圧 除去Ｏ２
Ｏ２濃度 Ｏ２濃度 （モル／
（ＫＷ） （平方 （ボルト）％供給工程 入／
出（ｐｐｍ） 入／出（ｐｐｍ） 時間）
フィート）―― ――――― ―――
― ――― ―――― ――――
――――１ ２８０００／９１９０ １３４
９０／４０７２０ ．５７５５ ５．０４
４０．６ ０．１８ ６７．８
２ ９１９０／１４７０ ２１７０／１３
４９０ ．２３０ １．６８ ４３．
２ ０．１５ ２７．１ ３
１４７０／２１６ ３１９／２１７０
．０３７１ ０．１８ ４４．８
０．１０ ４．３７４ ２１６／４３
６４／３１９１ ．００５１
０．０２ ４０．６ ０．０７５
０．６０ ５ ４３／７．５
１１．５／６４ ．００１０５ ０
．００４ ４３．８ ０．０７５
０．１２ ６ ５／１．０ ２／
１１．５ ．６００１９ ０．００１
４６．１ ０．１０ ０．０２
―――――――――――――――――――――――――
―――――――――――その他： ＳＥＭ装置全体の温度上昇 ： ほぼ８０°Ｆ
（約２６．７℃） 高温Ｈ−Ｘの面積
： ５００平方フィート 総電力（ＳＥＭお
よび清掃複合）：６．９３＋７＝ほぼ１４ＫＷ ＳＥ
Ｍ総面積 ： ２５９．
１平方フィート（＜１ｐｐｍＯ２）前記ＳＥＭ装置また
はセルは、固体電解質材料で適当なものあるいは、それ
らの混合物で、高温［たとえば１０００乃至２０００°
Ｆ（５３５乃至１１００℃）］で酸素イオンを輸送する
能力のあるものであればどのようなものでも構成できる
。電極に外部電力と電気回路を入力すると、膜のイオン
の性質で、酸素を低分圧域から高圧域に輸送または「ポ
ンピング」するようになる。このような膜の酸素に対す
る選択性は、イオン輸送の仕組みが他の燃焼性ガス成分
には機能的に作用しない故に、非常に高い。
電力 面 積 印加電圧 除去Ｏ２
Ｏ２濃度 Ｏ２濃度 （モル／
（ＫＷ） （平方 （ボルト）％供給工程 入／
出（ｐｐｍ） 入／出（ｐｐｍ） 時間）
フィート）―― ――――― ―――
― ――― ―――― ――――
――――１ ２８０００／９１９０ １３４
９０／４０７２０ ．５７５５ ５．０４
４０．６ ０．１８ ６７．８
２ ９１９０／１４７０ ２１７０／１３
４９０ ．２３０ １．６８ ４３．
２ ０．１５ ２７．１ ３
１４７０／２１６ ３１９／２１７０
．０３７１ ０．１８ ４４．８
０．１０ ４．３７４ ２１６／４３
６４／３１９１ ．００５１
０．０２ ４０．６ ０．０７５
０．６０ ５ ４３／７．５
１１．５／６４ ．００１０５ ０
．００４ ４３．８ ０．０７５
０．１２ ６ ５／１．０ ２／
１１．５ ．６００１９ ０．００１
４６．１ ０．１０ ０．０２
―――――――――――――――――――――――――
―――――――――――その他： ＳＥＭ装置全体の温度上昇 ： ほぼ８０°Ｆ
（約２６．７℃） 高温Ｈ−Ｘの面積
： ５００平方フィート 総電力（ＳＥＭお
よび清掃複合）：６．９３＋７＝ほぼ１４ＫＷ ＳＥ
Ｍ総面積 ： ２５９．
１平方フィート（＜１ｐｐｍＯ２）前記ＳＥＭ装置また
はセルは、固体電解質材料で適当なものあるいは、それ
らの混合物で、高温［たとえば１０００乃至２０００°
Ｆ（５３５乃至１１００℃）］で酸素イオンを輸送する
能力のあるものであればどのようなものでも構成できる
。電極に外部電力と電気回路を入力すると、膜のイオン
の性質で、酸素を低分圧域から高圧域に輸送または「ポ
ンピング」するようになる。このような膜の酸素に対す
る選択性は、イオン輸送の仕組みが他の燃焼性ガス成分
には機能的に作用しない故に、非常に高い。
【００３０】若干の使用できるこの種の固体電解質材料
の実施例には、酸化ビスマス、ジルコニア、および様々
な酸化物たとえばイットリア、カルシャ、酸化バリウム
、その他同種類のものでドープした同種類のものが含ま
れる。好ましくはカルシャでドープした酸化ビスマスを
使用することである。さらに好ましくは、三二酸化ビス
マス基剤の材料をそれが非常に高いイオン導電率を具え
る故に使用する。
の実施例には、酸化ビスマス、ジルコニア、および様々
な酸化物たとえばイットリア、カルシャ、酸化バリウム
、その他同種類のものでドープした同種類のものが含ま
れる。好ましくはカルシャでドープした酸化ビスマスを
使用することである。さらに好ましくは、三二酸化ビス
マス基剤の材料をそれが非常に高いイオン導電率を具え
る故に使用する。
【００３１】高電力導電率と同様高酸素輸送特性を具え
る電極材料で適当なものであればどのようなものでも、
例えば銀、白金、酸化ランタン・ストロンチウム・マグ
ネシウム（ＳＬＭ）、酸化ランタム・ストロンチウム・
コバルト（ＬＳＣ）その他同種類のものが使用できる。 好ましくは酸化ＬＳＭをその高導電率と熱相溶性の故に
、固体電解質材料と一緒に使用することである。
る電極材料で適当なものであればどのようなものでも、
例えば銀、白金、酸化ランタン・ストロンチウム・マグ
ネシウム（ＳＬＭ）、酸化ランタム・ストロンチウム・
コバルト（ＬＳＣ）その他同種類のものが使用できる。 好ましくは酸化ＬＳＭをその高導電率と熱相溶性の故に
、固体電解質材料と一緒に使用することである。
【００３２】電解質膜には適当な厚さ、好ましくは約１
０乃至１０００マイクロメーター、最も好ましくは２０
乃至１００ミクロンの範囲で、また適当な酸素導電率、
たとえば約０．０１乃至２オーム−１ｃｍ−１の範囲、
好ましくは０．５乃至１オーム−１ｃｍ−１の範囲を具
えることである。電極も適当な厚さを具え、また電解質
膜のいずれの側に位置しても差支えない。電極は、好ま
しくは多孔質であって、適当な電流密度、好ましくは約
０．０５乃至２アンペア／ｃｍ２、最も好ましくは０．
５乃至アンペア／ｃｍ２で作用させることである。
０乃至１０００マイクロメーター、最も好ましくは２０
乃至１００ミクロンの範囲で、また適当な酸素導電率、
たとえば約０．０１乃至２オーム−１ｃｍ−１の範囲、
好ましくは０．５乃至１オーム−１ｃｍ−１の範囲を具
えることである。電極も適当な厚さを具え、また電解質
膜のいずれの側に位置しても差支えない。電極は、好ま
しくは多孔質であって、適当な電流密度、好ましくは約
０．０５乃至２アンペア／ｃｍ２、最も好ましくは０．
５乃至アンペア／ｃｍ２で作用させることである。
【００３３】薄手固体電解質フィルムから成り、電極の
ない無電極ＳＥＭセルも使用できる。適当な固体電解質
材料は、高酸素イオン導電率と電子導電率とが具わる混
合導体、たとえばＣｏ−Ｓｒ−Ｂｉ、Ｃｏ−Ｌａ−Ｂｉ
、Ｃｏ−Ｓｒ−Ｓｅ、Ｃｏ−Ｌａ−Ｃｅ酸化物その他同
種類のもので差支えなく、その酸素イオン導電率が約０
．０１乃至１オーム−１ｃｍ−１の範囲、電子導電率が
約１乃至３０オーム−１ｃｍ−１の範囲、最も好ましく
はイオン導電率が約０．５乃至１オーム−１ｃｍ−１ま
た電子導電率が１０乃至２５オーム−１ｃｍ−１の範囲
のものであること。前記無電極ＳＥＭセルは、好ましく
は、供給側での酸素圧力を、酸素イオン輸送に要する能
動的駆動力が外部印加電圧と電源の不在において達成で
きるように維持して操作することである。陽極で放出さ
れた電子は、電極と外部電気回路を通り抜けることなく
、前記混合導体フィルム自体を通って陰極側に逆流する
。このようなセルの１つの特別の利点は、電極付ＳＥＭ
セル装置に関連する過電圧損失の軽減である。
ない無電極ＳＥＭセルも使用できる。適当な固体電解質
材料は、高酸素イオン導電率と電子導電率とが具わる混
合導体、たとえばＣｏ−Ｓｒ−Ｂｉ、Ｃｏ−Ｌａ−Ｂｉ
、Ｃｏ−Ｓｒ−Ｓｅ、Ｃｏ−Ｌａ−Ｃｅ酸化物その他同
種類のもので差支えなく、その酸素イオン導電率が約０
．０１乃至１オーム−１ｃｍ−１の範囲、電子導電率が
約１乃至３０オーム−１ｃｍ−１の範囲、最も好ましく
はイオン導電率が約０．５乃至１オーム−１ｃｍ−１ま
た電子導電率が１０乃至２５オーム−１ｃｍ−１の範囲
のものであること。前記無電極ＳＥＭセルは、好ましく
は、供給側での酸素圧力を、酸素イオン輸送に要する能
動的駆動力が外部印加電圧と電源の不在において達成で
きるように維持して操作することである。陽極で放出さ
れた電子は、電極と外部電気回路を通り抜けることなく
、前記混合導体フィルム自体を通って陰極側に逆流する
。このようなセルの１つの特別の利点は、電極付ＳＥＭ
セル装置に関連する過電圧損失の軽減である。
【００３４】米国特許第３，４００，０５４ 号、４，
１３１，５１４ 号および４，７２５，３４６ 号で開
示された固体電解液で、その開示がこの明細書で参考と
して取り入れられているが、それと同種類のものも利用
できる。
１３１，５１４ 号および４，７２５，３４６ 号で開
示された固体電解液で、その開示がこの明細書で参考と
して取り入れられているが、それと同種類のものも利用
できる。
【００３５】
【発明の効果】空気の極低温、吸着または膜分離装置か
らの大量粗アルゴン流れから本発明の方法により酸素を
除去する高温固体電解質膜の使用で、同一目的の従来の
水素デオキソ法にまさるかなりの利点を提供する。たと
えば、本発明は、高価につく水素と、水素貯蔵収容力の
必要性を排除または軽減する。デオキソ触媒装置とドラ
イヤーの必要性は排除されるか、少くなくなる。より単
純な最終精製蒸留塔は、アルゴン・窒素分離に利用でき
、水素・アルゴン回収と再循環が不必要になる。粗アル
ゴン圧縮必要量が４５対９０ｐｓｉｇの圧力に低められ
、全資本経費および運転経費も有意に低減できる。大量
のアルゴンとは、卓上規模、実験または試験室量と対照
的に工業的に通常取扱われるアルゴンの量を考えるべき
である。このような量のアルゴンには、本発明の方法が
以外にも、また都合よく効率的かつ経済的であることが
わかった。
らの大量粗アルゴン流れから本発明の方法により酸素を
除去する高温固体電解質膜の使用で、同一目的の従来の
水素デオキソ法にまさるかなりの利点を提供する。たと
えば、本発明は、高価につく水素と、水素貯蔵収容力の
必要性を排除または軽減する。デオキソ触媒装置とドラ
イヤーの必要性は排除されるか、少くなくなる。より単
純な最終精製蒸留塔は、アルゴン・窒素分離に利用でき
、水素・アルゴン回収と再循環が不必要になる。粗アル
ゴン圧縮必要量が４５対９０ｐｓｉｇの圧力に低められ
、全資本経費および運転経費も有意に低減できる。大量
のアルゴンとは、卓上規模、実験または試験室量と対照
的に工業的に通常取扱われるアルゴンの量を考えるべき
である。このような量のアルゴンには、本発明の方法が
以外にも、また都合よく効率的かつ経済的であることが
わかった。
【図１】本発明の方法の略図である。
【図２】デオキソ法を組み込んだ本発明の実施例の略図
である。
である。
１０ 低圧粗アルゴン流れ
１１ アルゴン熱交換器
１２ 熱入れ流れ
１３ 圧縮機
１４ 流出流れ
１５ 熱交換器
１６ 排出流れ
１７ 始動ヒーター
１８ 加熱流れ
１９ ＳＥＭ装置
２０ 透過側
２１ ＳＥＭ装置
２２ アルゴン流れ
２３ 中間精製アルゴン流れ
２４ 流出流れ
２５ 窒素流れ
２６ 熱流れ
２７ 清掃
２８ 流出透過流れ
３２ 流出流れ
３３ 冷却器
３４ 通路
３７ 熱交換器
３８ 極低温流れ
３９ 単一圧力蒸留塔
４０ 液体窒素
４１ 熱交換器
４２ 気化
４４ 気体窒素流れ
４６ 流出
４８ 精製アルゴン
４９ 熱入れ窒素
５０ 生成物アルゴン流れ
５２ 窒素流れ
５４ 窒素流出流れ
１２４ 窒素
１２６ 中間流れ
１２８ 流出流れ
１３２ 水素
１３４ 再循環水素・アルゴン流れ
１３５ 触媒デオキソ装置
１３６ 流出流れ
１３８ 流出流れ
１３９ 冷却器
１４０ 流出流れ
１４１ グリコール冷却器
１４２ 流れ
１４３ 分離装置
１４４ 流れ
１４６ 塔頂脱水アルゴン流れ
１４７ 分子篩装置
１４８ 脱水流れアルゴン流れ
１５０ 流出流れ
１５４ 流れ
Claims (14)
- 【請求項１】 大量アルゴンの精製法であって、空気
の極低温、吸着性または膜分離装置からの酸素を含む粗
大量アルゴンガスを回収することと、前記粗アルゴンガ
スを約４５０乃至８００℃の温度に加熱して、前記粗ア
ルゴンガスを約３０乃至８０ｐｓｉｇの圧力に圧縮する
ことと、前記加熱、圧縮したガスを、前記ガスの他の成
分以上に酸素の透過に選択性を有する高温固体電解質膜
に供給すること、および前記アルゴンガスから前記膜を
通す酸素の選択透過により酸素を分離することから成る
精製法。 - 【請求項２】 前記アルゴンガス流れ中の酸素を約１
ｐｐｍ以下に減少させることを特徴とする請求項１の精
製法。 - 【請求項３】 前記酸素ガスを２つ以上の膜に通して
透過することを特徴とする請求項２による精製法。 - 【請求項４】 前記膜が、酸素イオンと電子の混合導
電率を具える混合導体製であることを特徴とする請求項
１の精製法。 - 【請求項５】 前記酸素をドープしたジルコニア膜で
あることを特徴とする請求項４の精製法。 - 【請求項６】 前記酸素をドープした酸化ビスマス膜
に通して透過することを特徴とする請求項４の精製法。 - 【請求項７】 前記膜を酸化イットリウムでドープす
ることを特徴とする請求項５の精製法。 - 【請求項８】 前記膜を酸化イットリウムでドープす
ることを特徴とする請求項６の精製法。 - 【請求項９】 前記透過酸素圧力を下げるため清掃ガ
スを用いることを特徴とする請求項１の精製法。 - 【請求項１０】 前記請求項１の方法が、前記アルゴ
ンガスを前記膜から蒸留塔に供給して前記ガスの僅かな
他の成分からもアルゴンを分離することを特徴とする請
求項１の精製法。 - 【請求項１１】 前記蒸留塔中のアルゴンから窒素を
分離することを特徴とする請求項１０の精製法。 - 【請求項１２】 前記膜からのアルゴンガスを水素脱
酸にかけることを特徴とする請求項１の精製法。 - 【請求項１３】 前記請求項１２が、前記水素脱酸か
らのアルゴンガスを蒸留塔に供給してアルゴンを前記ガ
スの僅かな他の成分からも分離することを特徴とする請
求項１２の精製法。 - 【請求項１４】 前記蒸留塔中のアルゴンから窒素を
分離することを特徴とする請求項１３の精製法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US528997 | 1990-05-24 | ||
| US07/528,997 US5035726A (en) | 1990-05-24 | 1990-05-24 | Process for removing oxygen from crude argon |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04228409A true JPH04228409A (ja) | 1992-08-18 |
| JP2554293B2 JP2554293B2 (ja) | 1996-11-13 |
Family
ID=24108074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3145463A Expired - Lifetime JP2554293B2 (ja) | 1990-05-24 | 1991-05-21 | 大量アルゴンの精製法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5035726A (ja) |
| JP (1) | JP2554293B2 (ja) |
| CA (1) | CA2042852C (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008538533A (ja) * | 2005-04-22 | 2008-10-30 | プラクスエア・テクノロジー・インコーポレイテッド | ガス・ストリームの精製方法 |
| JP2012106871A (ja) * | 2010-11-15 | 2012-06-07 | Canon Machinery Inc | 酸素分圧制御方法及び制御装置 |
Families Citing this family (53)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5226931A (en) * | 1991-10-24 | 1993-07-13 | Canadian Liquid Air Ltd. -Air Liquide Canada Ltee. | Process for supplying nitrogen from an on-site plant |
| US5441610A (en) * | 1992-02-28 | 1995-08-15 | Renlund; Gary M. | Oxygen supply and removal method and apparatus |
| US5240480A (en) * | 1992-09-15 | 1993-08-31 | Air Products And Chemicals, Inc. | Composite mixed conductor membranes for producing oxygen |
| US5308382A (en) * | 1993-04-16 | 1994-05-03 | Praxair Technology, Inc. | Container inerting |
| WO1995005885A1 (en) * | 1993-08-26 | 1995-03-02 | Ceramatec, Inc. | Crude argon purification (system one) |
| US5399246A (en) * | 1993-08-26 | 1995-03-21 | Ceramatec, Inc. | Inert gas purification |
| US5447555A (en) * | 1994-01-12 | 1995-09-05 | Air Products And Chemicals, Inc. | Oxygen production by staged mixed conductor membranes |
| US5547494A (en) * | 1995-03-22 | 1996-08-20 | Praxair Technology, Inc. | Staged electrolyte membrane |
| US5557951A (en) * | 1995-03-24 | 1996-09-24 | Praxair Technology, Inc. | Process and apparatus for recovery and purification of argon from a cryogenic air separation unit |
| KR100275822B1 (ko) * | 1995-05-18 | 2000-12-15 | 조안 엠. 젤사 | 압력 구동식 고체전해질 막을 통한 가스분리방법(pressure driven solid electrolyte membrane gas separation method) |
| DE69619299T2 (de) * | 1995-06-07 | 2002-10-10 | Air Products And Chemicals, Inc. | Sauerstoffproduktion mit Ionentransportmembranen und Energierückgewinnung |
| US5562754A (en) * | 1995-06-07 | 1996-10-08 | Air Products And Chemicals, Inc. | Production of oxygen by ion transport membranes with steam utilization |
| US5837125A (en) | 1995-12-05 | 1998-11-17 | Praxair Technology, Inc. | Reactive purge for solid electrolyte membrane gas separation |
| US5730003A (en) * | 1997-03-26 | 1998-03-24 | Praxair Technology, Inc. | Cryogenic hybrid system for producing high purity argon |
| US6117210A (en) * | 1997-04-29 | 2000-09-12 | Praxair Technology, Inc. | Solid electrolyte systems for producing controlled purity oxygen |
| US5820655A (en) * | 1997-04-29 | 1998-10-13 | Praxair Technology, Inc. | Solid Electrolyte ionic conductor reactor design |
| NO308400B1 (no) | 1997-06-06 | 2000-09-11 | Norsk Hydro As | Kraftgenereringsprosess omfattende en forbrenningsprosess |
| NO308398B1 (no) | 1997-06-06 | 2000-09-11 | Norsk Hydro As | Fremgangsmate for utforelse av katalytiske eller ikke-katalytiske prosesser hvori oksygen er ±n av reaktantene |
| US6106591A (en) | 1997-06-23 | 2000-08-22 | Praxair Technology, Inc. | Process for reducing carbon production in solid electrolyte ionic conductor systems |
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