JPH0422848B2 - - Google Patents

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JPH0422848B2
JPH0422848B2 JP2463983A JP2463983A JPH0422848B2 JP H0422848 B2 JPH0422848 B2 JP H0422848B2 JP 2463983 A JP2463983 A JP 2463983A JP 2463983 A JP2463983 A JP 2463983A JP H0422848 B2 JPH0422848 B2 JP H0422848B2
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JP
Japan
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argon
adsorption
gas composition
pressure
exhaust gas
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JP2463983A
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Japanese (ja)
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JPS59152210A (en
Inventor
Masaomi Tomomura
Koji Ootani
Toshio Yahagi
Shunsuke Nokita
Kazuo Someya
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS59152210A publication Critical patent/JPS59152210A/en
Publication of JPH0422848B2 publication Critical patent/JPH0422848B2/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B23/00Noble gases; Compounds thereof

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はアルゴン回収方法に係り、特にアルゴ
ン−酸素吹錬(Argon Oxygen
Decarburization略称AOD)炉などからの排ガス
に含まれるアルゴンのみを分離精製して回収する
方法に関する。 AOD炉におけるアルゴン・酸素吹錬法は、高
価なクロムを酸化させることなしに脱炭すること
ができ、良好な品質の製品を得られるので、高ク
ロム鋼の新しい溶鋼法として注目を浴び、精錬に
採用されている。 このAOD炉排ガス中のアルゴンは、60〜80%
と高濃度で含まれしかも高価なことから、該排ガ
スから分離回収され再使用される方法に在る。そ
のようなアルゴン回収方法として、例えば特公昭
52−28750には、排ガス中の一酸化炭素を酸化し、
生成した二酸化炭素を深冷法によつて固化し分離
することによつて、アルゴンを回収する方法が提
案され、特公昭50−8999には、AOD炉排ガス中
の一酸化炭素を銅・アンモニア錯体を用いて、ま
た、二酸化炭素をアルカリを用いれそれぞれ除く
ことによつて、アルゴンを回収する方法が開示さ
れている。前者の方法は、−100℃程度までの深冷
処理を必要とするので、装置構造の点に難を有す
る。一方、後者は、吸収と放散の操作を要するた
め、ユーテイリテイに難点を生じる。 本発明は、従来法における上記のような事情を
考慮し、効率良く経済的かつ工業的に実施できる
アルゴンの回収方法を提供することを目的にして
いる。それは、排ガス組成物に含まれる水素を、
共存する酸素を消費しつゝ吸着されやすい水分に
変えて、一酸化炭素等とともに、圧力差を利用し
た吸・脱着法に付き該ガス組成物から分離するこ
とにより、アルゴンを濃縮し回収する構想からな
る。 すなわち、本発明の特徴は、アルゴン・酸素吹
錬炉から排出され、アルゴンを主成分とし一酸化
炭素、水素および酸素等を含有してなる排ガス組
成物からアルゴンを回収する方法において、ガス
組成物を触媒に接触させることによつてそれに含
まれた水素を選択的に燃焼させる接触燃焼工程、
および、該工程を経たガス組成物からアルゴンを
除く成分を加圧下において吸着剤に吸着させるこ
とによつてアルゴンを濃縮し採取する吸着工程を
含むことである。 詳しくは、前記した水素の燃焼処理は、ガス組
成物の空間速度15000h-1以下、燃焼温度(触媒温
度)100〜250℃の条件を保持しつゝ実施される。 本発明におけるAOD炉排出ガス組成物からの
アルゴン回収の流れは、第1図に示される。 AOD炉14にはその底部に接続された配管2
1と22からそれぞれアルゴンと酸素とが吹込ま
れる。そして、該炉14から排出されるガス組成
物は、管23によつて除塵器2に導かれ、こゝで
ダストを除かれ、さらに冷却器3において冷され
たのち、ブロワ4によつて排ガスタンク5に貯え
られる。 次いで、該タンク5から送り出された排ガス
は、接触燃焼器6および吸着塔9等からなるアル
ゴン回収装置10において、アルゴン以外の他の
含有成分を実質的に除去され、精製されたアルゴ
ンとして配管35,21を経て再びAOD炉14
に供給される。 第2図には、前記アルゴン回収装置の構成系統
が例示される。第2図において、管27により、
第1図の排ガスタンク5からとり出された排ガス
組成物が接触燃焼器6に導かれる。こゝでは、触
媒の作用によつてガス組成物中の水素が選択的に
燃焼される。その反応には該組成物に含有される
酸素のほか、必要に応じ管30から補給される酸
素が使用される。 接触燃焼処理をうけた排ガス組成物は、圧縮機
7によつて加圧され、それによつて生じた熱を冷
却器8により除去される。それから、該ガス組成
物は管32、電磁弁51,55または59を通つ
てそれぞれ吸着塔9a,9b、または9cに圧入
される。これらの吸着塔における加圧吸着処理に
よつて不純物を吸着除去され濃縮されたアルゴン
は、電磁弁53,57、または61から管33を
経て製品ガスタンク11に貯えられ、管35を介
して随時とり出される。 水素を燃焼する触媒としては白金・アルミナ、
パラジウム・アルミナなどがあるが、白金は、水
素と一酸化炭素の共存系に対しては、一酸化炭素
により強く被毒し顕著な活性低下を来すので好ま
しくない。一方、パラジウムは、白金に比較し一
酸化炭素による活性低下が少ないので、水素・一
酸化炭素共存系に対する触媒として、適当であ
る。これらの知見に基づき本発明においては、触
媒燃焼器にパラジウム・アルミナ触媒が使用され
る。該触媒によつて、一酸化炭素の共存下におい
ても水素を微少残留濃度にまで低減できる。実際
上は水素含量に対し酸素を化学当量よりやゝ過剰
になるように補給することによつて、水素を実質
的に除くことが可能かつ有利である。なお、触媒
担体はアルゴンに限定されず、他の公知の担体も
用いられる。 また、前記吸着塔には、アルゴンに比較して水
分、一酸化炭素、二酸化炭素や水分を、選択的に
吸着しやすい吸着剤が充填され、例えばゼオライ
ト5Aなどが使用できる。前記ゼオライト5Aの
排ガス成分に対する吸着選択性は、水素<アルゴ
ン=酸素<窒素<一酸化炭素<炭化水素<二酸化
炭素<水分の順となり、水素及び酸素以外の成分
が吸着除去できる。なお、以下の実施例ではゼオ
ライト5Aが用いられた。吸着圧力は、吸着剤の
性能に依存するが、ゲージ圧数気圧程度でよい。 次に、吸着操作すなわち圧力差吸脱着法による
サイクルは、第2図に示される3基一連の吸着塔
の例において、第1表のような6工程からなり、
各塔は均圧、加圧、吸着、脱着およびバージの5
段階を踏む。 均圧段階 パージにより吸着剤が再生された常圧
下の吸着塔内に、吸着段階にある他塔で濃縮さ
れた一部のアルゴンが導入され、両塔内の圧力
が平均化される。これによつて、次の加圧、吸
着段階に入るガス組成は、もとの排ガス組成物
よりもアルゴンに富むことになり、回収される
アルゴンの濃縮度と収率の向上を図ることがで
きる。 加圧段階 燃焼処理ずみの排ガス組成物が、均圧
化された塔内に所望の吸着操作圧力に達するま
で圧入される。 吸着段階 排ガス組成物中の一酸化炭素、二酸化
炭素、窒素および水分が吸着され、それによつ
て濃縮されて末吸着で残るアルゴンが、塔頂か
ら抜き出され回収される。 脱着段階 塔内圧力が大気圧まで降下されるとと
もに、前段階で吸着された一酸化炭素、二酸化
炭素、窒素および水分が放出される。塔内が大
気圧以下に減圧されて操業されることは、有効
である。 パージ段階 大気圧下にある塔内へ塔頂から、吸
着段階にある他塔の濃縮アルゴンの一部が導入
され、吸着剤を洗浄し再生させたのち、塔底か
らパージされる。
The present invention relates to an argon recovery method, and in particular to an argon-oxygen blowing method.
Decarburization (abbreviated as AOD) relates to a method of separating and purifying and recovering only argon contained in exhaust gas from a furnace, etc. The argon/oxygen blowing method in an AOD furnace can decarburize expensive chromium without oxidizing it and produce products of good quality, so it has attracted attention as a new molten steel method for high chromium steel. has been adopted. Argon in this AOD furnace exhaust gas is 60-80%
Since it is contained in high concentrations and is expensive, there is a method in which it is separated and recovered from the exhaust gas and reused. As such an argon recovery method, for example,
52-28750 oxidizes carbon monoxide in exhaust gas,
A method was proposed to recover argon by solidifying and separating the generated carbon dioxide using a cryogenic method, and in 1989-8999, a method was proposed to recover argon by converting carbon monoxide in AOD reactor exhaust gas into a copper-ammonia complex. A method is disclosed for recovering argon by removing carbon dioxide using an alkali. The former method requires deep cooling treatment to about -100°C, and therefore has problems in terms of device structure. On the other hand, the latter requires absorption and dissipation operations, which poses a problem in terms of utility. The present invention takes into account the above-mentioned circumstances in the conventional methods, and aims to provide a method for recovering argon that can be carried out efficiently, economically, and industrially. It removes the hydrogen contained in the exhaust gas composition,
The idea is to condense and recover argon by consuming coexisting oxygen and converting it into moisture that is easily adsorbed, and then separating it from the gas composition along with carbon monoxide, etc. using an adsorption/desorption method that utilizes a pressure difference. Consisting of That is, a feature of the present invention is a method for recovering argon from an exhaust gas composition discharged from an argon/oxygen blowing furnace and containing argon as a main component and containing carbon monoxide, hydrogen, oxygen, etc. a catalytic combustion process in which hydrogen contained in the hydrogen is selectively combusted by contacting the hydrogen with a catalyst;
It also includes an adsorption step of concentrating and collecting argon by adsorbing the components excluding argon from the gas composition that has undergone this step onto an adsorbent under pressure. Specifically, the hydrogen combustion treatment described above is carried out while maintaining the space velocity of the gas composition of 15000 h -1 or less and the combustion temperature (catalyst temperature) of 100 to 250°C. The flow of argon recovery from the AOD furnace exhaust gas composition in the present invention is shown in FIG. The AOD furnace 14 has a pipe 2 connected to its bottom.
Argon and oxygen are blown from ports 1 and 22, respectively. The gas composition discharged from the furnace 14 is led to the dust remover 2 through a pipe 23, where dust is removed, and further cooled in a cooler 3, and then exhausted by a blower 4. It is stored in the gas tank 5. Next, the exhaust gas sent out from the tank 5 is sent to an argon recovery device 10 consisting of a contact combustor 6, an adsorption tower 9, etc., where components other than argon are substantially removed, and purified argon is sent to a pipe 35. , 21 and then AOD furnace 14 again.
supplied to FIG. 2 shows an example of the configuration of the argon recovery device. In FIG. 2, by tube 27,
The exhaust gas composition taken out from the exhaust gas tank 5 in FIG. 1 is led to the catalytic combustor 6. Here, hydrogen in the gas composition is selectively combusted by the action of the catalyst. In addition to the oxygen contained in the composition, oxygen supplied from the tube 30 as necessary is used for the reaction. The exhaust gas composition subjected to the catalytic combustion treatment is pressurized by a compressor 7, and the heat generated thereby is removed by a cooler 8. The gas composition is then forced into the adsorption tower 9a, 9b or 9c through the pipe 32 and the solenoid valve 51, 55 or 59, respectively. The concentrated argon with impurities adsorbed and removed by the pressurized adsorption treatment in these adsorption towers is stored in the product gas tank 11 via the pipe 33 from the solenoid valve 53, 57, or 61, and is extracted from the product gas tank 11 as needed via the pipe 35. Served. Platinum and alumina are used as catalysts to burn hydrogen.
There are palladium and alumina, but platinum is not preferable in systems where hydrogen and carbon monoxide coexist because it is strongly poisoned by carbon monoxide and causes a significant decrease in activity. On the other hand, palladium is suitable as a catalyst for a hydrogen/carbon monoxide coexistence system because its activity is less reduced by carbon monoxide than platinum. Based on these findings, a palladium-alumina catalyst is used in the catalytic combustor in the present invention. With this catalyst, hydrogen can be reduced to a minute residual concentration even in the presence of carbon monoxide. In practice, it is possible and advantageous to substantially remove hydrogen by supplementing the hydrogen content with oxygen in a slight chemical equivalent excess. Note that the catalyst carrier is not limited to argon, and other known carriers may also be used. Further, the adsorption tower is filled with an adsorbent that selectively adsorbs water, carbon monoxide, carbon dioxide, and water more easily than argon; for example, zeolite 5A can be used. The adsorption selectivity of the zeolite 5A for exhaust gas components is in the following order: hydrogen < argon = oxygen < nitrogen < carbon monoxide < hydrocarbons < carbon dioxide < water, and components other than hydrogen and oxygen can be adsorbed and removed. Note that zeolite 5A was used in the following examples. The adsorption pressure depends on the performance of the adsorbent, but may be about several gauge pressures. Next, the adsorption operation, that is, the cycle using the pressure difference adsorption/desorption method, consists of six steps as shown in Table 1 in the example of a series of three adsorption towers shown in FIG.
Each column has five functions: equalization, pressurization, adsorption, desorption, and barge.
Step by step. Pressure equalization stage Some of the argon concentrated in other towers in the adsorption stage is introduced into the adsorption tower under normal pressure, where the adsorbent has been regenerated by purging, and the pressures in both towers are averaged. As a result, the gas composition entering the next pressurization and adsorption stage will be richer in argon than the original exhaust gas composition, improving the concentration and yield of recovered argon. . Pressurization Stage The combustion treated exhaust gas composition is forced into the pressure equalized column until the desired adsorption operating pressure is reached. Adsorption stage Carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen and moisture in the exhaust gas composition are adsorbed, thereby concentrating the argon remaining after adsorption and being withdrawn from the top of the column and recovered. Desorption stage The pressure inside the column is lowered to atmospheric pressure and the carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen and moisture adsorbed in the previous stage are released. It is effective to operate the column at a reduced pressure below atmospheric pressure. Purge stage A portion of the concentrated argon from other columns in the adsorption stage is introduced into the tower under atmospheric pressure from the top, washes and regenerates the adsorbent, and then is purged from the bottom of the tower.

【表】 次に、第2図に示される吸着塔の運転操作の手
順を、第1表に従つて具体的に述べる。 第1工程では、吸着塔9a,9b、および9c
はそれぞれ吸着、均圧、そして脱着段階に入る。
その際、電磁弁53,54,58、および60は
開放、電磁弁51,52,55,56,57,5
9,61,62,63、および64は閉じられ
る。この弁操作によつて、吸着塔9a内にある排
ガス組成物から一酸化炭素、二酸化炭素、窒素お
よび水分が吸着剤に吸着され、残つたアルゴンは
電磁弁53、管33を通り製品ガスタンク11に
入る。 一方、吸着塔9bは均圧段階にあり、吸着塔9
aから電磁弁54、管34、電磁弁58を経て導
入される一部の濃縮アルゴンによつて、大気圧状
態から昇圧される。さらに、脱着段階にある吸着
塔9cにおいては、前段階で吸着された排ガスの
成分が電磁弁60およびガス排出管36を介して
排出され、それに伴い塔内圧は降下している。 第2工程においては、吸着炉9aは引続き吸着
段階にあり、吸着塔9b,9cはそれぞれ加圧、
パージ段階に入る。その際、電磁弁53,54,
55,60および62は開かれ、同51,52,
56,57,58,59、および61は閉じられ
る。この弁操作によつて、前工程で均圧された吸
着塔9bには、排ガス組成物が圧縮機7、冷却器
8、ガス送入管32および電磁弁55を経て供給
され加圧される。さらに、パージ段階に入つた吸
着塔9cには、吸着塔9aから電磁弁54、管3
4および電磁弁62を通つて濃縮アルゴンが導入
され、吸着剤の再生を行う。再生処理後のパージ
ガスは、電磁弁60、管36を経て系外に排出さ
れる。 第3工程においては、吸着塔9a,9b、およ
び9cは、それぞれ脱着、吸着、および均圧段階
に入る。この場合には、電磁弁52,57,58
および62が開かれ、同51,53,54,5
5,56,59,60および61は閉じられる。
この弁操作によつて、吸着塔9aからは、前段階
で吸着された排ガス組成物の成分が電磁弁52お
よびガス排出管36を経て排出され、同時に塔内
圧は大気圧まで次第に低下する。吸着塔9bは吸
着段階にあつて、該塔からは濃縮されたアルゴン
が電磁弁57、管33を通つて製品ガスタンク1
1に回収される。また、吸着塔9cは均圧段階に
入り、吸着塔9bから濃縮アルゴンの一部が電磁
弁58と62を経て導入される。 同様にして、第4工程においては、吸着塔9
a,9b、および9cはそれぞれパージ、吸着、
加圧段階として操作される。その際には、電磁弁
のうち52,54,57,58および59が開か
れ、51,53,55,56,60および61が
閉じられる。 第5工程においては、吸着塔9aと9bはそれ
ぞれ均圧、脱着段階として、吸着塔9cは吸着段
階として操作される。その際に電磁弁54,5
6,61および62は開かれ、51,52,5
3,55,57,58,59および60は閉じら
れる。 また、第6工程においては、吸着塔9a,9
b、および9cはそれぞれ加圧、パージ、および
吸着段階として操作される。このとき、電磁弁の
うち51,56,58,61および62が開か
れ、同51,53,54,55,57,59およ
び60が閉じられる。 前述の説明において、均圧段階およびバージ段
階にある吸着塔に導入される濃縮アルゴンは、吸
着段階にある吸着塔から供給されたが、また、製
品ガスタンクから電磁弁64を通じて供給するこ
ともできる。 さらに、第5図に示されるように、管36に真
空ポンプ12を接続し、吸着されたガス成分を減
圧下に脱着させることができる。この方法によれ
ば、吸着剤が効率よく再生されるので、前述のパ
ージ段階は省略されてよく、従つてアルゴンの回
収率が向上する。 本発明においては、吸着塔の数はなんら限定さ
れず、第4図と第5図とは実施形態の例を示して
いるにずぎない。 さて、AOD炉から排出されるガスは、主成分
アルゴンをはじめ、一酸化炭素、二酸化炭素、窒
素、酸素、水素および水などを含む組成物であ
る。第1表に記された組成範囲のガス組成物につ
いて、パラジウム・アルミナ触媒が充填された燃
焼器における触媒層温度(燃焼温度)とガスの空
間速度とを第2表の範囲に設定して実測した結
果、排ガス組成物の空間速度と、水素の燃焼終了
温度TE Hおよび一酸化炭素の燃焼開始温度Tg cpとの
関係として、第3図が得られた。また、空間速度
15000h-1において、水素および一酸化炭素の未反
応で残存する分率C/C0の燃焼温度への依存性
は、第4図のようであつた。こゝで、C0は排ガ
ス組成物に含まれていたそれぞれのガスの初濃
度、Cは燃焼処理後のそれぞれのガス濃度であ
る。
[Table] Next, the operating procedure of the adsorption tower shown in FIG. 2 will be described in detail according to Table 1. In the first step, adsorption towers 9a, 9b, and 9c
enter the adsorption, pressure equalization, and desorption stages, respectively.
At that time, solenoid valves 53, 54, 58, and 60 are opened, and solenoid valves 51, 52, 55, 56, 57, and 5 are opened.
9, 61, 62, 63, and 64 are closed. Through this valve operation, carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen, and moisture are adsorbed by the adsorbent from the exhaust gas composition in the adsorption tower 9a, and the remaining argon passes through the electromagnetic valve 53 and the pipe 33 to the product gas tank 11. enter. On the other hand, the adsorption tower 9b is in the pressure equalization stage, and the adsorption tower 9b is in the pressure equalization stage.
The pressure is increased from atmospheric pressure by a portion of concentrated argon introduced from a through the solenoid valve 54, pipe 34, and solenoid valve 58. Further, in the adsorption tower 9c in the desorption stage, components of the exhaust gas adsorbed in the previous stage are discharged via the electromagnetic valve 60 and the gas discharge pipe 36, and the internal pressure of the tower is accordingly lowered. In the second step, the adsorption furnace 9a continues to be in the adsorption stage, and the adsorption towers 9b and 9c are pressurized and
Enter the purge stage. At that time, the solenoid valves 53, 54,
55, 60 and 62 were opened, and 51, 52,
56, 57, 58, 59, and 61 are closed. By this valve operation, the exhaust gas composition is supplied to the adsorption tower 9b, which has been pressure-equalized in the previous step, through the compressor 7, the cooler 8, the gas feed pipe 32, and the solenoid valve 55, and is pressurized. Furthermore, the adsorption tower 9c that has entered the purge stage is connected to the solenoid valve 54 and the pipe 3 from the adsorption tower 9a.
Concentrated argon is introduced through 4 and solenoid valve 62 to regenerate the adsorbent. The purge gas after the regeneration process is discharged to the outside of the system via the electromagnetic valve 60 and the pipe 36. In the third step, adsorption towers 9a, 9b, and 9c enter desorption, adsorption, and pressure equalization stages, respectively. In this case, the solenoid valves 52, 57, 58
and 62 were opened, and 51, 53, 54, 5
5, 56, 59, 60 and 61 are closed.
By this valve operation, the components of the exhaust gas composition adsorbed in the previous stage are discharged from the adsorption tower 9a via the electromagnetic valve 52 and the gas discharge pipe 36, and at the same time, the internal pressure of the tower gradually decreases to atmospheric pressure. The adsorption tower 9b is in the adsorption stage, and concentrated argon is passed from the tower through the solenoid valve 57 and the pipe 33 to the product gas tank 1.
1 will be collected. Further, the adsorption tower 9c enters the pressure equalization stage, and a portion of concentrated argon is introduced from the adsorption tower 9b via the electromagnetic valves 58 and 62. Similarly, in the fourth step, the adsorption tower 9
a, 9b, and 9c are purge, adsorption,
Operated as a pressurization stage. At that time, among the solenoid valves 52, 54, 57, 58 and 59 are opened, and 51, 53, 55, 56, 60 and 61 are closed. In the fifth step, adsorption towers 9a and 9b are operated as pressure equalization and desorption stages, respectively, and adsorption tower 9c is operated as an adsorption stage. At that time, the solenoid valves 54, 5
6, 61 and 62 are opened, 51, 52, 5
3, 55, 57, 58, 59 and 60 are closed. In addition, in the sixth step, adsorption towers 9a, 9
b, and 9c are operated as pressurization, purge, and adsorption stages, respectively. At this time, electromagnetic valves 51, 56, 58, 61 and 62 are opened, and electromagnetic valves 51, 53, 54, 55, 57, 59 and 60 are closed. In the previous description, the concentrated argon introduced into the adsorption tower in the pressure equalization stage and the barge stage was supplied from the adsorption tower in the adsorption stage, but it could also be supplied from the product gas tank through the solenoid valve 64. Furthermore, as shown in FIG. 5, a vacuum pump 12 can be connected to the pipe 36 to allow the adsorbed gas components to be desorbed under reduced pressure. According to this method, since the adsorbent is efficiently regenerated, the aforementioned purge step may be omitted, thus improving the argon recovery rate. In the present invention, the number of adsorption towers is not limited at all, and FIGS. 4 and 5 only show examples of embodiments. Now, the gas discharged from the AOD furnace is a composition containing argon as a main component, carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen, oxygen, hydrogen, water, and the like. For gas compositions in the composition ranges listed in Table 1, actual measurements were made by setting the catalyst layer temperature (combustion temperature) and gas space velocity in the ranges in Table 2 in a combustor filled with palladium-alumina catalysts. As a result, the relationship between the space velocity of the exhaust gas composition and the combustion end temperature T E H of hydrogen and the combustion start temperature T g cp of carbon monoxide was obtained as shown in FIG. Also, the spatial velocity
At 15,000 h -1 , the dependence of the unreacted remaining fraction of hydrogen and carbon monoxide, C/C 0 , on combustion temperature was as shown in FIG. Here, C 0 is the initial concentration of each gas contained in the exhaust gas composition, and C is the concentration of each gas after combustion treatment.

【表】 これらの図面から、次のことが知られる。 空間速度15000h-1以上において水素を完全に燃
焼させるには触媒層の温度250℃以上に高める必
要がある。その場合には、水素の燃焼が完了する
以前に一酸化炭素の燃焼も起るので、燃焼に伴う
発熱量が大きく触媒層温度の上昇を招くうえに、
該処理後、次の吸着工程に入る前に該ガス組成物
から大量の熱エネルギーを除かねばならない。一
方、ガスの空間速度15000h-1以下においては、触
媒層温度が100℃以下になると水素の燃焼が十分
に行なわれない。 従つて、水素を選択的に燃焼させるためには、
空間速度15000h-1以下、燃焼(触媒層)温度100
〜250℃の条件が保持されることが好ましい。 上記のような条件ならびに第1表に準じた操作
法に従つて、AOD炉からの排ガス組成物を処理
した。そのときのガス組成および装置条件は第3
表のとおりである。
[Table] The following is known from these drawings. In order to completely burn hydrogen at a space velocity of 15,000 h -1 or higher, it is necessary to raise the temperature of the catalyst layer to 250°C or higher. In that case, the combustion of carbon monoxide also occurs before the combustion of hydrogen is completed, so the amount of heat generated by combustion is large, causing a rise in the catalyst layer temperature, and
After the treatment, a large amount of thermal energy must be removed from the gas composition before entering the next adsorption step. On the other hand, when the gas space velocity is below 15000 h -1 and the catalyst layer temperature is below 100°C, hydrogen cannot be burned sufficiently. Therefore, in order to selectively burn hydrogen,
Space velocity 15000h -1 or less, combustion (catalyst layer) temperature 100
Preferably, conditions of ~250°C are maintained. The exhaust gas composition from the AOD furnace was treated according to the conditions as described above and the operating method according to Table 1. The gas composition and equipment conditions at that time are
As shown in the table.

【表】 実測した結果、接触燃焼器の出口から採用され
たガス組成物に含まれた水素は濃度0.01%以下、
酸素は濃度0.1%以下であつた。また、該ガス組
成物を吸着処理することによつて、アルゴンが濃
度95〜99.5%、収率50〜65%で回収された。な
お、回収されたアルゴンガス中の組成は、窒素が
3.5%以下、酸素が0.1%以下、一酸化炭素が0.1%
以下、水素が0.01%以下であつた。 さらに、脱着段階において吸着塔内を50〜150
mmHgまで減圧にして操業し、パージ段階を省略
して実施した結果、濃度95〜99.5%のアルゴンが
収率50〜75%で回収された。 前述のように、アルゴン−酸素吹錬炉からの排
出ガス組成物に、本発明の接触燃焼処理および圧
力差吸着処理の2段処理を適用することによつて
水素を含まない高濃度アルゴン高収率で回収する
ことができる。なお、一酸化炭素も濃縮されるの
で、回収して燃料、化学原料として利用する途が
開かれる。
[Table] As a result of actual measurements, the concentration of hydrogen contained in the gas composition adopted from the outlet of the catalytic combustor was 0.01% or less.
The concentration of oxygen was less than 0.1%. Further, by adsorbing the gas composition, argon was recovered at a concentration of 95 to 99.5% and a yield of 50 to 65%. The composition of the recovered argon gas is that nitrogen is
3.5% or less, oxygen 0.1% or less, carbon monoxide 0.1%
Below, the hydrogen content was 0.01% or less. Furthermore, during the desorption stage, the inside of the adsorption tower is
Operating at reduced pressure to mmHg and omitting the purge step resulted in recovery of 95-99.5% argon in 50-75% yield. As mentioned above, by applying the two-stage treatment of the catalytic combustion treatment and the pressure difference adsorption treatment of the present invention to the exhaust gas composition from the argon-oxygen blowing furnace, a high yield of highly concentrated argon containing no hydrogen can be obtained. It can be recovered at a certain rate. Furthermore, since carbon monoxide is also concentrated, it opens the door to its recovery and use as fuel and chemical raw materials.

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

第1図はアルゴン−酸素吹錬炉に本発明を適用
した場合の流れ図、第2図は接触燃焼工程と圧力
差吸脱着工程の説明用系統図であり、第3図は接
触燃焼工程のガス空間速度と水素燃焼点および一
酸化燃焼開始点との関係を示し、第4図は空間速
度15000h-1における水素および一酸化炭素の燃焼
の触媒層温度への依存性を示す。また、第5図
は、脱着を減圧下で行う場合の圧力差吸脱着工程
の系統図の例である。 14……アルゴン−酸素吹錬炉、2……除塵
器、3……冷却器、4……ブロワ、5……タン
ク、6……接触燃焼装置、7……圧縮機、8……
冷却器、9……吸着塔、11……製品ガスタン
ク、12……真空ポンプ、51〜64……電磁
弁、65,66……絞り弁。
Fig. 1 is a flowchart when the present invention is applied to an argon-oxygen blowing furnace, Fig. 2 is a system diagram for explaining the catalytic combustion process and pressure difference adsorption/desorption process, and Fig. 3 is a flowchart for explaining the catalytic combustion process and the pressure difference adsorption/desorption process. The relationship between the space velocity and the hydrogen combustion point and the monoxide combustion start point is shown, and FIG. 4 shows the dependence of hydrogen and carbon monoxide combustion on the catalyst layer temperature at a space velocity of 15000 h -1 . Moreover, FIG. 5 is an example of a system diagram of a pressure difference adsorption/desorption process when desorption is performed under reduced pressure. 14... Argon-oxygen blowing furnace, 2... Dust remover, 3... Cooler, 4... Blower, 5... Tank, 6... Catalytic combustion device, 7... Compressor, 8...
Cooler, 9... Adsorption tower, 11... Product gas tank, 12... Vacuum pump, 51-64... Solenoid valve, 65, 66... Throttle valve.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 アルゴン−酸素吹錬炉から排出されたアルゴ
ンを主成分とし一酸化炭素、水素および酸素等を
含有してなる排ガス組成物からアルゴンを回収す
る方法において、温度が100℃から250℃に保持さ
れた触媒層に空間速度が15000h-1以下の排ガス組
成物を接触させて水素を選択的に燃焼させる接触
燃焼工程と、該工程を経たガス組成物からアルゴ
ンを除く成分を加圧下において吸着剤に吸着させ
ることによつてアルゴンを濃縮し採集する吸着工
程を含むことを特徴とするアルゴンの回収方法。 2 触媒としてパラジウムを用いることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載のアルゴンの回収
方法。 3 合成ゼオライト系吸着剤が充填された複数個
の吸着塔を用い、且つ、 前記吸着工程が、吸着塔に排ガス組成物を圧入
する(加圧)段階、アルゴンを除く該ガス組成物
の成分を加圧下に吸着させることによつてアルゴ
ンを濃縮し取出す(吸着)段階、吸着塔内を大気
圧まで減圧することによつて前記被吸着成分を脱
着する(脱着)段階、脱着後の吸着剤を前記濃縮
されたアルゴンの一部を用いて洗い再生する(パ
ージ)段階、および、吸着剤が再生された塔と吸
着を終えた塔とを連通させることによつて両塔内
圧力を均等にする(均圧)段階から成ることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載のアルゴンの
回収方法。 4 脱着段階において、吸着塔内を大気圧以下に
まで減圧することによつて被吸着成分を脱着する
とともに吸着剤を再生し、前記パージ段階を省略
したことを特徴とする特許請求の範囲第3項記載
のアルゴンの回収方法。
[Claims] 1. A method for recovering argon from an exhaust gas composition mainly composed of argon and containing carbon monoxide, hydrogen, oxygen, etc., discharged from an argon-oxygen blowing furnace, wherein the temperature is 100°C. A catalytic combustion process in which hydrogen is selectively combusted by bringing an exhaust gas composition with a space velocity of 15,000 h -1 or less into contact with a catalyst layer maintained at 250°C from A method for recovering argon, comprising an adsorption step of concentrating and collecting argon by adsorbing it to an adsorbent under pressure. 2. The method for recovering argon according to claim 1, characterized in that palladium is used as a catalyst. 3. A plurality of adsorption towers filled with synthetic zeolite-based adsorbents are used, and the adsorption step includes a step of pressurizing (pressurizing) the exhaust gas composition into the adsorption tower, in which the components of the gas composition except argon are removed. A step of concentrating and extracting argon by adsorption under pressure (adsorption), a step of desorbing the adsorbed component by reducing the pressure inside the adsorption tower to atmospheric pressure (desorption), and a step of desorbing the adsorbent after desorption. A washing and regenerating (purging) step using a part of the concentrated argon, and equalizing the pressure in both columns by communicating the column in which the adsorbent has been regenerated and the column in which adsorption has been completed. A method for recovering argon according to claim 1, characterized in that the method comprises a (pressure equalization) step. 4. Claim 3, characterized in that in the desorption stage, the adsorption column is depressurized to below atmospheric pressure to desorb the adsorbed components and regenerate the adsorbent, and the purge stage is omitted. Argon recovery method described in section.
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