JPH05309225A - Helium purifier - Google Patents

Helium purifier

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JPH05309225A
JPH05309225A JP4119300A JP11930092A JPH05309225A JP H05309225 A JPH05309225 A JP H05309225A JP 4119300 A JP4119300 A JP 4119300A JP 11930092 A JP11930092 A JP 11930092A JP H05309225 A JPH05309225 A JP H05309225A
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JP
Japan
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gas
pressure
compressor
passage
refining
Prior art date
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Pending
Application number
JP4119300A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masanobu Taneda
雅信 種田
Koken Otsu
康顕 大津
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH05309225A publication Critical patent/JPH05309225A/en
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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)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent the fluctuation in pressure on the upstream side of a purifying compressor by using simple and low cost structure. CONSTITUTION:Both a gas returning path 16 for returning gas discharged from a gas cylinder 17 to a gas bag 12 and a bypass path 44 for guiding the gas to the outlet side of a purifying compressor 22 are provided. Pressure regulating valves 46, 47 are installed in the paths 16, 44, respectively. When the pressure detected by a pressure regulating valve 48 is equal to or more than the pressure on the outlet side of the purifying compressor 22 on operation, gas is passed through the bypass path 44 and when the former pressure is below the latter, it is passed through the gas returning path 16.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、不純ヘリウムガスを回
収し、この回収ガスから高純度ヘリウムガスを精製する
ためのヘリウム精製装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a helium refining device for recovering impure helium gas and purifying high purity helium gas from the recovered gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】通常、液体ヘリウムの蒸発ガスは、回収
された後に液化機で液化され、再利用に供されるが、上
記液化機にヘリウムガスを導入するためには、この導入
ガスの純度を一定値以上の高レベルに保っておかなけれ
ばならない。
2. Description of the Related Art Usually, the vaporized gas of liquid helium is recovered and then liquefied in a liquefier for reuse, but in order to introduce helium gas into the liquefier, the purity of the introduced gas is required. Must be kept at a high level above a certain level.

【0003】従来、このような高純度のヘリウムガスを
得るためのヘリウム精製装置としては、低温吸着法によ
るもの、凝固法によるもの、圧力スイング吸着(以下、
PSAと称する。)法と分離膜法との組合せによるもの
等が知られている。このうち、低温吸着法によるものや
凝固法によるものでは、不純物の吸着や凝固に寒冷を要
するのに対し、上記PSA法等によるものでは常温操作
で精製を行うことができるため、その開発が活発に行わ
れている(例えば特開平1−266831号公報参
照)。
Conventionally, as a helium refining apparatus for obtaining such high-purity helium gas, a low temperature adsorption method, a coagulation method, a pressure swing adsorption (hereinafter, referred to as
It is called PSA. ) Method and separation membrane method are known. Among them, the low temperature adsorption method and the coagulation method require refrigeration to adsorb and coagulate impurities, whereas the PSA method and the like can be refined by operating at room temperature, and therefore their development is active. (See, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 1-266831).

【0004】この種の装置の一例を図2に示す。図にお
いて、ヘリウム回収通路100を通じて回収されたヘリ
ウム蒸発ガスは、内圧が一定(ほぼ大気圧)に保たれる
ガスバッグ102内に一旦集められ、このガスバッグ1
02から回収圧縮機104を経て圧縮状態でガスボンベ
106内に導入され、ここで貯留される。
An example of this type of device is shown in FIG. In the figure, the helium vaporized gas recovered through the helium recovery passage 100 is once collected in a gas bag 102 whose internal pressure is kept constant (approximately atmospheric pressure).
From 02, it is introduced into the gas cylinder 106 in a compressed state through the recovery compressor 104 and is stored therein.

【0005】液化の際には、上記ガスボンベ106内の
不純ガスが常温精製装置108に導入され、精製圧縮機
110によってフロン冷凍機112及び分離膜装置11
6に圧送される。フロン冷凍機112では、上記ガス中
の水分が除去され、この水分が除去されたガスがPSA
装置114に導入される。このPSA装置114では、
上記ガス中の不純成分(N2,O2など)が吸着、除去さ
れ、これにより精製された高純度ヘリウムガスが、圧縮
機118等を備えたヘリウム液化装置120へ導入され
る。ここで、吸着された不純ガス中にはある程度の高価
なヘリウムガスが残存しているので、この不純ガスは排
出及び洗浄工程において精製圧縮機110の上流側に直
接戻され、再び精製に供される。
During the liquefaction, the impure gas in the gas cylinder 106 is introduced into the room temperature refining device 108, and the refining compressor 110 causes the CFC refrigerator 112 and the separation membrane device 11 to operate.
Pumped to 6. In the Freon refrigerator 112, water in the gas is removed, and the gas from which the water is removed is PSA.
Introduced into device 114. In this PSA device 114,
Impurity components (such as N 2, O 2) adsorption of the gas, is removed, thereby a high-purity helium gas which has been purified is introduced into the helium liquefier 120 having a compressor 118 and the like. Here, since a certain amount of expensive helium gas remains in the adsorbed impure gas, this impure gas is directly returned to the upstream side of the refining compressor 110 in the discharging and cleaning steps and is again used for refining. It

【0006】一方、分離膜装置116では、導入された
ガス中の不純成分(N2,O2など)が濃縮され、系外へ
排出されるとともに、残ったガス、すなわちある程度の
純度をもったヘリウム精製ガスが精製圧縮機110の上
流側に直接戻される。
On the other hand, in the separation membrane device 116, introduced impurity components in a gas (such as N 2, O 2) is concentrated, while being discharged out of the system, the remaining gas, i.e. with a degree of purity The helium purified gas is directly returned to the upstream side of the refining compressor 110.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記精製圧縮機110
を良好に運転するための入口側圧力は、ある一定の定格
値に決まっており、この定格値は通常ほぼ大気圧とされ
ている。従って、上記装置においてガスボンベ106内
に収容された昇圧ガスをそのまま精製圧縮機110に導
入したのでは、精製圧縮機110の正常な運転は望めな
い。このため上記従来装置では、上記ガスボンベ106
から排出されたガスを上記精製圧縮機110の定格圧力
まで減圧するための圧力制御を行う必要があるが、この
ようにガスボンベ106からのガスの圧力を上記定格圧
力に正確に調節するのは非常に難しい。
The above-mentioned refining compressor 110.
The inlet side pressure for operating well is determined to a certain rated value, and this rated value is usually set to about atmospheric pressure. Therefore, if the pressurized gas stored in the gas cylinder 106 is directly introduced into the refining compressor 110 in the above apparatus, normal operation of the refining compressor 110 cannot be expected. Therefore, in the conventional device, the gas cylinder 106 is
It is necessary to perform pressure control to reduce the gas discharged from the gas to the rated pressure of the refining compressor 110, but it is extremely difficult to accurately adjust the pressure of the gas from the gas cylinder 106 to the rated pressure in this way. Difficult to do.

【0008】なお、このような圧力調節を行う手段とし
ては、上記ガスボンベ106から排出されたガスを全て
一旦ガスバッグ102に返却して大気圧に戻し、このガ
スバッグ102から新たに精製圧縮機110へガスを供
給する方法が考えられるが、この方法では、せっかく回
収圧縮機104で圧縮したガスを大気圧に戻して精製圧
縮機110で再び圧縮を行うことになるので、圧縮機1
04,110の必要動力は非常に大きなものとなり、無
駄なエネルギを消費してしまう。また、精製圧縮機11
0で多量のガスを圧縮しなければならないので、この精
製圧縮機110には大型のものを使用しなければなら
ず、イニシャルコストの増大も避けられない。
As means for performing such pressure adjustment, all the gas discharged from the gas cylinder 106 is once returned to the gas bag 102 and returned to the atmospheric pressure, and a new refining compressor 110 is newly supplied from this gas bag 102. A method of supplying gas to the compressor is conceivable. In this method, however, the gas compressed by the recovery compressor 104 is returned to the atmospheric pressure and compressed by the refining compressor 110 again.
The required power of 04 and 110 becomes very large, and wasteful energy is consumed. In addition, the refining compressor 11
Since a large amount of gas must be compressed at 0, a large compressor must be used as the refining compressor 110, and an increase in initial cost cannot be avoided.

【0009】本発明は、このような事情に鑑み、低コス
トの構造で、エネルギの浪費を避けながら、精製圧縮機
を良好に運転することができるヘリウム精製装置を提供
することを目的とする。
In view of such circumstances, it is an object of the present invention to provide a helium refining device which has a low cost structure and can operate the refining compressor favorably while avoiding the waste of energy.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、内圧が一定に
保持され、不純ヘリウムガスが導入されるガスバッグ
と、上記不純ヘリウムガスを加圧状態で収容する圧力容
器と、上記ガスバッグから導出されたガスを上記圧力容
器内に圧入する回収圧縮機と、上記圧力容器から排出さ
れたガスを圧縮する精製圧縮機と、圧縮されたガス中の
不純成分を吸着して残りの高純度ヘリウムガスを排出す
る圧力スイング吸着装置とを備えたヘリウム精製装置に
おいて、上記圧力容器とガスバッグとを接続するガス返
送通路と、ガスバッグと上記精製圧縮機の入口側とを接
続するガス供給通路と、圧力容器と上記精製圧縮機の出
口側とを接続するバイパス通路と、上記圧力容器内から
排出されたガスが上記ガス返送通路を通じてガスバッグ
内に返送される返送状態と上記圧力容器内から排出され
たガスが上記バイパス通路を通じて直接精製圧縮機の出
口側に導かれるバイパス状態とにそれぞれ通路切換を行
う通路切換手段とを備えたものである(請求項1)。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention comprises a gas bag in which an internal pressure is kept constant and impure helium gas is introduced, a pressure container for containing the impure helium gas in a pressurized state, and the gas bag A recovery compressor for press-fitting the derived gas into the pressure vessel, a refining compressor for compressing the gas discharged from the pressure vessel, and a residual high-purity helium that adsorbs an impure component in the compressed gas. In a helium purification device equipped with a pressure swing adsorption device for discharging gas, a gas return passage connecting the pressure container and the gas bag, and a gas supply passage connecting the gas bag and the inlet side of the purification compressor. A bypass passage connecting the pressure vessel and the outlet side of the refining compressor, and a gas returned from the pressure vessel is returned to the gas bag through the gas return passage. And a passage switching means for switching the passage between a state in which the gas discharged from the pressure vessel is directly introduced into the outlet side of the refining compressor through the bypass passage (claim 1). ..

【0011】さらに、上記圧力容器から排出されるガス
の圧力を検出し、この圧力が一定値以上の場合にはバイ
パス状態、一定値以下の場合には返送状態に通路切換を
行うように上記通路切換手段を制御する切換制御手段を
備えたり(請求項2)、上記圧力スイング吸着装置で吸
着された不純ガスを上記ガスバッグに返還する不純ガス
返還通路を備えたりする(請求項3)ことにより、後述
のようなより優れた効果が得られる。
Further, the pressure of the gas discharged from the pressure vessel is detected, and when the pressure is equal to or higher than a certain value, the passage is switched to the bypass state and to the return state when the pressure is equal to or lower than the certain value. By providing a switching control means for controlling the switching means (claim 2) or by providing an impure gas return passage for returning the impure gas adsorbed by the pressure swing adsorption device to the gas bag (claim 3). A more excellent effect as described below can be obtained.

【0012】[0012]

【作用】請求項1記載の装置によれば、例えば圧力容器
から排出されるガスの圧力が一定値以下の場合、より具
体的には精製圧縮機の出口側圧力よりも低い場合には、
通路切換手段により通路状態を返送状態に切換えて上記
ガスをガスバッグに導き、このガスバッグからガス供給
通路を通じて精製圧縮機へ導くことにより、上記ガスバ
ッグを利用して精製圧縮機入口側の圧力を一定の圧力に
保つことができる。これに対し、例えば圧力容器から排
出されるガスの圧力が一定値以上の場合、より具体的に
は精製圧縮機の出口側圧力以上の場合には、通路切換手
段により通路状態をバイパス状態に切換えて上記ガスを
精製圧縮機の出口側に導くことにより、この精製圧縮機
の動力を消費することなくそのままPSA装置に高圧ガ
スを供給することができる。
According to the apparatus of claim 1, for example, when the pressure of the gas discharged from the pressure vessel is equal to or lower than a certain value, more specifically, lower than the outlet side pressure of the refining compressor,
By switching the passage state to the return state by the passage switching means, the gas is introduced into the gas bag, and the gas is introduced into the purification compressor through the gas supply passage. Can be kept at a constant pressure. On the other hand, for example, when the pressure of the gas discharged from the pressure vessel is equal to or higher than a certain value, more specifically, when it is equal to or higher than the outlet side pressure of the refining compressor, the passage state is switched to the bypass state by the passage switching means. By introducing the above gas to the outlet side of the refining compressor, the high-pressure gas can be directly supplied to the PSA device without consuming the power of the refining compressor.

【0013】さらに、請求項2記載の装置によれば、切
換制御手段により上記圧力容器から排出されるガスの圧
力が検出され、この圧力に基づいて上記のような切換制
御が自動的に行われる。
Further, according to the apparatus of the second aspect, the pressure of the gas discharged from the pressure vessel is detected by the switching control means, and the above switching control is automatically performed based on this pressure. ..

【0014】この装置において、上記PSA装置により
吸着された不純ガス中には、ある程度の高価なヘリウム
ガスが残存しているので、この不純ガスは上記精製圧縮
機の上流側に返還することが望ましいが、ここで請求項
3記載の装置によれば、PSA装置からの戻りガスが、
内圧が一定に保たれたガス回収用のガスバッグ内に導入
されるので、上記ガスの戻りによる精製圧縮機上流側の
圧力変動が防がれる。
In this apparatus, since some expensive helium gas remains in the impure gas adsorbed by the PSA apparatus, it is desirable to return this impure gas to the upstream side of the refining compressor. However, according to the device of claim 3, the return gas from the PSA device is
Since the gas is introduced into the gas bag for recovering the gas, the internal pressure of which is kept constant, the pressure fluctuation on the upstream side of the refining compressor due to the return of the gas can be prevented.

【0015】[0015]

【実施例】本発明の一実施例を図1に基づいて説明す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0016】図において、10はガス回収通路であり、
このガス回収通路10はガスバッグ12に接続されてい
る。このガスバッグ12は、導入されるガスの量に応じ
て容積が自由に変化するものであり、従ってその内圧は
常に略一定(大気圧)に保持されている。
In the figure, 10 is a gas recovery passage,
The gas recovery passage 10 is connected to the gas bag 12. The volume of the gas bag 12 freely changes according to the amount of gas introduced, and therefore the internal pressure is always kept substantially constant (atmospheric pressure).

【0017】この装置は、ガス回収系と精製系とに大別
される。ガス回収系としては、上記ガスバッグ12にガ
ス貯留通路14及びガス返送通路16を介してガスボン
ベ17が接続されており、上記ガス貯留通路14の途中
には回収圧縮機18が設けられている。
This apparatus is roughly divided into a gas recovery system and a purification system. As a gas recovery system, a gas cylinder 17 is connected to the gas bag 12 via a gas storage passage 14 and a gas return passage 16, and a recovery compressor 18 is provided in the gas storage passage 14.

【0018】精製系としては、上記ガスバッグ12にガ
ス供給通路20を介して精製圧縮機22の入口側が接続
されており、この精製圧縮機22の出口側がガス導入通
路24を通じてフロン冷凍機26に接続されている。こ
のフロン冷凍機26は、通路28を介して、従来公知の
装置と同様のPSA装置30に接続されている。このP
SA装置30は、精製ガス導入通路39を介し、圧縮機
42等を備えたヘリウム液化装置40の適当な通路に接
続されている。一方、上記精製圧縮機22の出口側はガ
ス導入通路32を介して分離膜装置34にも接続されて
いる。
As a refining system, an inlet side of a refining compressor 22 is connected to the gas bag 12 via a gas supply passage 20, and an outlet side of the refining compressor 22 is connected to a CFC refrigerator 26 through a gas introduction passage 24. It is connected. The CFC refrigerator 26 is connected via a passage 28 to a PSA device 30 similar to a conventionally known device. This P
The SA device 30 is connected via a purified gas introduction passage 39 to an appropriate passage of a helium liquefier 40 including a compressor 42 and the like. On the other hand, the outlet side of the refining compressor 22 is also connected to a separation membrane device 34 via a gas introduction passage 32.

【0019】また、上記PSA装置30は不純ガス返還
通路36及び前記ガス返送通路16を介して上記ガスバ
ッグ12に接続されており、上記分離膜装置34も精製
ガス返還通路38を介して上記ガスバッグ12に接続さ
れている。
The PSA device 30 is connected to the gas bag 12 via an impure gas return passage 36 and the gas return passage 16, and the separation membrane device 34 is also connected to the gas via a purified gas return passage 38. It is connected to the bag 12.

【0020】さらに、この装置の第1の特徴として、上
記ガス返送通路16において、このガス返送通路16と
不純ガス返還通路36との接続部分よりもガスボンベ1
7に近い部分からバイパス通路44が分岐して精製圧縮
機22の出口側に接続されており、このバイパス通路4
4によって精製圧縮機22出口側とガスボンベ17とが
直接接続されている。そして、上記ガス返送通路16及
びバイパス通路44にそれぞれ圧力調節弁(通路切換手
段)46,47が設けられており、これらの圧力調節弁
46,47により、各通路16,44が連通状態と遮断
状態とに切換えられるようになっている。
Further, as a first feature of this apparatus, in the gas return passage 16, the gas cylinder 1 is provided more than the connecting portion between the gas return passage 16 and the impure gas return passage 36.
A bypass passage 44 branches from a portion near 7 and is connected to the outlet side of the refining compressor 22.
4, the outlet side of the refining compressor 22 and the gas cylinder 17 are directly connected. The gas return passage 16 and the bypass passage 44 are provided with pressure control valves (passage switching means) 46 and 47, respectively, and these pressure control valves 46 and 47 cut off the passages 16 and 44 from the communication state. The state can be switched to.

【0021】さらに、この装置の第2の特徴として、各
ガスボンベ17の直下流側には、各ガスボンベ17から
排出されるガスの圧力を検出する圧力調節計(切換制御
手段)48が接続されており、この圧力調節計48は、
検出圧力が上記精製圧縮機22運転時の出口側圧力(本
実施例では 15kg/cm2;以下、単に圧縮機出口側圧力と
称する。)より低い場合には、圧力調節弁46を開いて
その二次側圧力を略大気圧に調節するとともに圧力調節
弁47を全閉し、検出圧力が上記圧縮機出口側圧力以上
の場合には、圧力調節弁46を全閉するとともに圧力調
節弁47を開いてその二次側圧力を上記圧縮機出口側圧
力と同等の圧力に調節するように構成されている。
Further, as a second feature of this apparatus, a pressure regulator (switch control means) 48 for detecting the pressure of the gas discharged from each gas cylinder 17 is connected to the immediate downstream side of each gas cylinder 17. This pressure regulator 48 is
When the detected pressure is lower than the outlet side pressure (15 kg / cm 2 in this embodiment; hereinafter simply referred to as the compressor outlet side pressure) during the operation of the refining compressor 22, the pressure control valve 46 is opened. The secondary side pressure is adjusted to substantially atmospheric pressure and the pressure control valve 47 is fully closed. When the detected pressure is equal to or higher than the compressor outlet side pressure, the pressure control valve 46 is fully closed and the pressure control valve 47 is closed. It is configured to open and adjust its secondary pressure to a pressure equivalent to the compressor outlet pressure.

【0022】次に、この装置の作用について説明する。Next, the operation of this device will be described.

【0023】まず、上記ヘリウム液化装置40において
液化運転が行われない状態では、ガス回収通路10を通
じて回収された不純ガスがガスバッグ12内に導入さ
れ、さらにガス貯留通路14及び回収圧縮機18を通じ
てガスボンベ17内に貯留される。
First, in a state where the helium liquefier 40 is not liquefied, the impure gas recovered through the gas recovery passage 10 is introduced into the gas bag 12, and further through the gas storage passage 14 and the recovery compressor 18. It is stored in the gas cylinder 17.

【0024】その後、液化運転を開始する際には、圧力
調節計48でガスボンベ17からの排出ガスの圧力が検
出される。この排出ガスの圧力が圧縮機出口側圧力を上
回っている場合には、圧力調節弁46が全閉されて圧力
調節弁47が開かれる。これにより、上記排出ガスは、
バイパス通路44を通じ、圧力調節弁47で圧縮機出口
側圧力と同等の圧力まで減圧された状態で精製圧縮機2
2の出口側に直接導かれ、ガス導入通路24,32をそ
れぞれ介してフロン冷凍機26及び分離膜装置34の双
方に送られる。
Thereafter, when the liquefaction operation is started, the pressure regulator 48 detects the pressure of the exhaust gas from the gas cylinder 17. When the pressure of this exhaust gas exceeds the pressure on the outlet side of the compressor, the pressure control valve 46 is fully closed and the pressure control valve 47 is opened. As a result, the exhaust gas is
Through the bypass passage 44, the refining compressor 2 in a state where the pressure is adjusted to a pressure equivalent to the compressor outlet side pressure by the pressure control valve 47.
It is directly guided to the outlet side of 2 and sent to both the Freon refrigerator 26 and the separation membrane device 34 via the gas introduction passages 24 and 32, respectively.

【0025】フロン冷凍機26に送られたガスは、その
中に含まれる水分がフロン冷凍機26で凝固により除去
され、乾燥した状態でPSA装置30に導入される。こ
のPSA装置30では、混合ガス中の酸素、窒素をはじ
めとする不純成分が吸着、除去され、これにより精製さ
れた高純度ヘリウムガスは、精製ガス導入通路39を通
じてヘリウム液化装置40に導入され、液化に供され
る。これに対し、吸着された不純成分は、ある程度ヘリ
ウムを含んだ状態で、排出及び洗浄工程において不純ガ
ス返還通路及びガス返送通路16を介してガスバッグ1
2に返還され、再び精製に供される。
Water contained in the gas sent to the Freon refrigerator 26 is removed by coagulation in the Freon refrigerator 26 and introduced into the PSA apparatus 30 in a dried state. In this PSA apparatus 30, the impure components such as oxygen and nitrogen in the mixed gas are adsorbed and removed, and the high-purity helium gas purified by this is introduced into the helium liquefier 40 through the purified gas introduction passage 39. Used for liquefaction. On the other hand, the adsorbed impure component contains a certain amount of helium, and is passed through the impure gas return passage and the gas return passage 16 in the discharge and cleaning steps to form the gas bag 1
It is returned to No. 2 and used for refining again.

【0026】一方、分離膜装置34に送られたガスは、
その中の不純成分のみが濃縮され、系外に排出される。
排出されなかったガス、すなわちある程度の純度をもつ
ヘリウム精製ガスは、精製ガス返還通路38を通じてガ
スバッグ12内に返還され、再び精製に供される。
On the other hand, the gas sent to the separation membrane device 34 is
Only the impure component in it is concentrated and discharged out of the system.
The gas that has not been discharged, that is, the helium purified gas having a certain degree of purity, is returned into the gas bag 12 through the purified gas return passage 38 and is again provided for purification.

【0027】このような精製が進むうち、ガスボンベ1
7内のガス量が減って圧力調節計48による検出圧力が
上記圧縮機出口側圧力を下回ると、圧力調節弁46が開
かれて圧力調節弁47が閉じられ、圧力調節弁46で大
気圧に減圧されたガスがガス返送通路16を通じてガス
バッグ12内に導入される。そして、このガスバッグ1
2内のガス、すなわち略大気圧に保持されたガスがガス
供給通路20の精製圧縮機22に送られ、この精製圧縮
機22で良好に圧縮された後に、上記と同様にしてフロ
ン圧縮機26及び分離膜装置34に送られる。
While such refining proceeds, the gas cylinder 1
When the amount of gas in 7 decreases and the pressure detected by the pressure regulator 48 falls below the compressor outlet side pressure, the pressure regulating valve 46 is opened and the pressure regulating valve 47 is closed, and the pressure regulating valve 46 brings the pressure to atmospheric pressure. The depressurized gas is introduced into the gas bag 12 through the gas return passage 16. And this gas bag 1
The gas inside 2 is sent to the refining compressor 22 in the gas supply passage 20, and the gas is kept at approximately atmospheric pressure, and after being satisfactorily compressed by the refining compressor 22, the Freon compressor 26 is processed in the same manner as above. And sent to the separation membrane device 34.

【0028】以上のように、この装置では、ガスボンベ
17からの排出ガス圧力を検出し、この圧力が圧縮機出
口側圧力を下回る場合には、このガス圧力を回収用のガ
スバッグ12を利用して大気圧に戻してから精製圧縮機
22に導入することにより、この精製圧縮機22吸込み
側の圧力を制御するための特別な手段を設けることな
く、常に安定した状態で精製圧縮機22を運転すること
ができる。
As described above, in this device, the pressure of the exhaust gas from the gas cylinder 17 is detected, and when this pressure is lower than the compressor outlet side pressure, this gas pressure is utilized in the gas bag 12 for recovery. By returning the pressure to the atmospheric pressure after introduction to the refining compressor 22, the refining compressor 22 is always operated in a stable state without providing any special means for controlling the pressure on the suction side of the refining compressor 22. can do.

【0029】しかも、上記ガスボンベ17からの排出ガ
ス圧力が圧縮機出口側圧力以上である場合には、このガ
スを減圧することなく、上記精製圧縮機22を通さずに
直接PSA装置26や分離膜装置30にガスを供給する
ことにより精製圧縮機22の必要動力を削減することが
できる。また、精製圧縮機22のガス処理量の削減によ
り、この精製圧縮機22には従来よりも処理能力の低い
圧縮機を用いることができ、これにより装置のイニシャ
ルコストも削減することができる。
Moreover, when the pressure of the gas discharged from the gas cylinder 17 is equal to or higher than the pressure on the outlet side of the compressor, the pressure of this gas is not reduced and the PSA unit 26 or the separation membrane is directly passed through the purification compressor 22. By supplying gas to the device 30, the power required for the refining compressor 22 can be reduced. Further, by reducing the gas processing amount of the refining compressor 22, a compressor having a processing capacity lower than that of the conventional compressor can be used for the refining compressor 22, and thus the initial cost of the apparatus can also be reduced.

【0030】本実施例装置では、上記バイパスを行わず
にガスボンベ17からのガスを全てガスバッグ12に戻
した場合、精製圧縮機22として113Nm2/h以上の処理能
力をもつ圧縮機を用いる必要があるが、上記バイパスを
行って運転した場合、バイパス通路42に72Nm2/hのガ
スを流すため、精製圧縮機22のガス処理量を上記113N
m2/hから41Nm2/hまで削減できることを確認することが
できた。
In the apparatus of this embodiment, when all the gas from the gas cylinder 17 is returned to the gas bag 12 without performing the bypass, it is necessary to use a compressor having a processing capacity of 113 Nm 2 / h or more as the refining compressor 22. However, when operating by performing the above-mentioned bypass, 72 Nm 2 / h of gas is made to flow in the bypass passage 42, so the gas treatment amount of the refining compressor 22 is set to 113 N above.
We were able to confirm that it was possible to reduce from m 2 / h to 41 Nm 2 / h.

【0031】さらに、この実施例装置では、PSA装置
30で吸着したガスをガスバッグ12に戻すようにして
いるので、このガスの戻しによる精製圧縮機22の吸込
み側圧力の変動を防ぐことができ、これにより精製圧縮
機22の運転状態をより安定させることができる利点が
ある。
Furthermore, in this embodiment, since the gas adsorbed by the PSA device 30 is returned to the gas bag 12, it is possible to prevent the suction side pressure of the refining compressor 22 from fluctuating due to the return of this gas. Therefore, there is an advantage that the operating state of the refining compressor 22 can be further stabilized.

【0032】なお、本発明はこのような実施例に限定さ
れるものではなく、例として次のような態様を採ること
も可能である。
The present invention is not limited to such an embodiment, and the following modes can be adopted as an example.

【0033】(1) 上記実施例では、ガス返送通路16及
びバイパス通路44に圧力調節弁46,47を用いたも
のを示したが、ガスバッグ12への導入圧力の許容範囲
が比較的広い場合には、上記圧力調節弁46の代わりに
単なる開閉切換弁を設けるようにしてもよいし、PSA
装置30への導入圧力の許容範囲が比較的広い場合に
は、上記圧力制御弁47の代わりに単なる開閉切換弁を
設けるようにしてもよい。
(1) In the above embodiment, the pressure return valves 16 and 47 are provided with the pressure control valves 46 and 47, but when the allowable range of the pressure introduced into the gas bag 12 is relatively wide. May be provided with a simple open / close switching valve instead of the pressure control valve 46.
When the allowable range of the pressure introduced into the device 30 is relatively wide, a simple switching valve may be provided instead of the pressure control valve 47.

【0034】(2) 上記実施例では、圧力調節計48によ
って通路切換を自動的に行うものを示したが、この圧力
調節計48の代わりに単なる圧力計を設け、その測定値
に基づいて手動で通路切換を行うようにしてもよい。ま
た、ガスボンベ17からの排出ガス圧力と経過時間との
間に一定の関係がある場合には、上記圧力調節計48の
代わりにタイマーを設け、運転開始直後はバイパス通路
47にガスを通し、運転開始から所定時間が経過した時
点(すなわち排出ガス圧力が圧縮機出口側圧力以下まで
下がった時点)からガス返送通路16にガスを通すよう
な通路切換を行うようにしてもよい。
(2) In the above embodiment, the passage is automatically switched by the pressure regulator 48, but a simple pressure gauge is provided instead of the pressure regulator 48, and a manual operation is performed based on the measured value. The passage may be switched by. Further, when there is a constant relationship between the pressure of the exhaust gas from the gas cylinder 17 and the elapsed time, a timer is provided instead of the pressure regulator 48, and gas is passed through the bypass passage 47 immediately after the start of operation to operate. The passage may be switched so that the gas is passed through the gas return passage 16 from the time when a predetermined time has passed from the start (that is, the time when the exhaust gas pressure has dropped below the pressure on the outlet side of the compressor).

【0035】[0035]

【発明の効果】以上のように本発明は、圧力容器からの
排出ガス圧力が精製圧縮機の運転時出口側圧力を下回る
場合には、このガス圧力をガスバッグに戻してから精製
圧縮機に導入するようにしているので、この精製圧縮機
吸込み側の圧力を制御するための特別な手段を設けるこ
となく、既設の回収用ガスバッグを有効に利用して、常
に安定した状態で精製圧縮機を運転することができる。
これに対し、上記圧力容器からの排出ガス圧力が圧縮機
出口側圧力以上である場合には、このガスを減圧するこ
となく、上記精製圧縮機を通さずに直接PSA装置へ供
給するようにしているので、その分精製圧縮機の必要動
力を削減することができるとともに、この精製圧縮機の
ガス処理量を削減することにより、この精製圧縮機に従
来よりも処理能力の低い圧縮機を用いることができ、こ
れにより装置のイニシャルコストも削減することができ
る効果がある。
As described above, according to the present invention, when the exhaust gas pressure from the pressure vessel is lower than the outlet side pressure during the operation of the refining compressor, the gas pressure is returned to the gas bag before the refining compressor is operated. Since the purification compressor is introduced, the existing collection gas bag is effectively used without providing any special means for controlling the pressure on the suction side of the purification compressor, and the purification compressor is always in a stable state. Can drive.
On the other hand, when the exhaust gas pressure from the pressure vessel is equal to or higher than the compressor outlet side pressure, this gas is directly supplied to the PSA device without passing through the refining compressor without reducing the pressure. Therefore, the power required for the refining compressor can be reduced by that amount, and by reducing the gas processing amount of this refining compressor, it is possible to use a compressor having a lower processing capacity than before. Therefore, there is an effect that the initial cost of the device can be reduced.

【0036】さらに、請求項2記載の装置によれば、上
記圧力容器から排出されるガスの圧力を検出する切換制
御手段により、上記通路切換が自動的に行われるので、
装置の自動化、さらには無人化を進めることができる効
果がある。
Further, according to the apparatus of the second aspect, the passage switching is automatically performed by the switching control means for detecting the pressure of the gas discharged from the pressure vessel.
There is an effect that automation of the device and further unmanned can be promoted.

【0037】また、請求項3記載の装置では、上記圧力
スイング吸着装置で吸着された不純ガスを上記ガスバッ
グに返還するようにしたものであるので、上記ガスの戻
りによる精製圧縮機上流側の圧力変動を防ぎ、これによ
り、精製圧縮機の運転状態をより安定した状態に保つこ
とができる効果がある。
Further, in the apparatus according to the third aspect, the impure gas adsorbed by the pressure swing adsorption apparatus is returned to the gas bag, so that the purification compressor upstream side due to the return of the gas. There is an effect that the pressure fluctuation is prevented, and thereby the operation state of the refining compressor can be kept more stable.

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

【図1】本発明の一実施例におけるヘリウム精製装置の
フローシートである。
FIG. 1 is a flow sheet of a helium refining device according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来のヘリウム精製装置のフローシートであ
る。
FIG. 2 is a flow sheet of a conventional helium refining device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12 ガスバッグ 16 ガス返送通路 18 回収圧縮機 20 ガス導入通路 22 精製圧縮機 30 PSA装置(圧力スイング吸着装置) 34 分離膜装置 36 不純ガス返還通路 44 バイパス通路 46,47 圧力調節弁(通路切換手段) 48 圧力調節計(切換制御手段) 12 gas bag 16 gas return passage 18 recovery compressor 20 gas introduction passage 22 purification compressor 30 PSA device (pressure swing adsorption device) 34 separation membrane device 36 impure gas return passage 44 bypass passage 46, 47 pressure control valve (passage switching means) ) 48 pressure controller (switch control means)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内圧が一定に保持され、不純ヘリウムガ
スが導入されるガスバッグと、上記不純ヘリウムガスを
加圧状態で収容する圧力容器と、上記ガスバッグから導
出されたガスを上記圧力容器内に圧入する回収圧縮機
と、上記圧力容器から排出されたガスを圧縮する精製圧
縮機と、圧縮されたガス中の不純成分を吸着して残りの
高純度ヘリウムガスを排出する圧力スイング吸着装置と
を備えたヘリウム精製装置において、上記圧力容器とガ
スバッグとを接続するガス返送通路と、ガスバッグと上
記精製圧縮機の入口側とを接続するガス供給通路と、圧
力容器と上記精製圧縮機の出口側とを接続するバイパス
通路と、上記圧力容器内から排出されたガスが上記ガス
返送通路を通じてガスバッグ内に返送される返送状態と
上記圧力容器内から排出されたガスが上記バイパス通路
を通じて直接精製圧縮機の出口側に導かれるバイパス状
態とにそれぞれ通路切換を行う通路切換手段とを備えた
ことを特徴とするヘリウム精製装置。
1. A gas bag in which the internal pressure is kept constant and impure helium gas is introduced, a pressure container for containing the impure helium gas in a pressurized state, and a gas derived from the gas bag for the pressure container. A recovery compressor that is press-fitted into the interior, a refining compressor that compresses the gas discharged from the pressure vessel, and a pressure swing adsorption device that adsorbs the impure components in the compressed gas and discharges the remaining high-purity helium gas. In a helium refining apparatus including: a gas return passage that connects the pressure vessel and a gas bag; a gas supply passage that connects the gas bag and an inlet side of the refining compressor; a pressure vessel and the refining compressor. And a return passage in which the gas discharged from the pressure vessel is returned to the gas bag through the gas return passage and the bypass passage connecting the outlet side of the pressure vessel and the bypass passage. A helium refining apparatus comprising: passage switching means for respectively switching the passage to a bypass state in which the discharged gas is directly guided to the outlet side of the refining compressor through the bypass passage.
【請求項2】 請求項1記載のヘリウム精製装置におい
て、上記圧力容器から排出されるガスの圧力を検出し、
この圧力が一定値以上の場合にはバイパス状態、一定値
以下の場合には返送状態に通路切換を行うように上記通
路切換手段を制御する切換制御手段を備えたことを特徴
とするヘリウム精製装置。
2. The helium purification device according to claim 1, wherein the pressure of the gas discharged from the pressure vessel is detected,
A helium refining device provided with a switching control means for controlling the passage switching means so that the passage is switched to a bypass state when the pressure is a certain value or more and a return state when the pressure is less than the certain value. ..
【請求項3】 請求項1または2記載のヘリウム精製装
置において、上記圧力スイング吸着装置で吸着された不
純ガスを上記ガスバッグに返還する不純ガス返還通路を
備えたことを特徴とするヘリウム精製装置。
3. The helium refining apparatus according to claim 1, further comprising an impure gas return passage for returning the impure gas adsorbed by the pressure swing adsorption apparatus to the gas bag. ..
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Cited By (2)

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JP2013508259A (en) * 2009-10-26 2013-03-07 コンセホ・スペリオル・デ・インベスティガシオネス・シエンティフィカス(Csic) Helium recovery plant
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