JPH0531331A - 水素同位体の分離方法 - Google Patents
水素同位体の分離方法Info
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- JPH0531331A JPH0531331A JP3187416A JP18741691A JPH0531331A JP H0531331 A JPH0531331 A JP H0531331A JP 3187416 A JP3187416 A JP 3187416A JP 18741691 A JP18741691 A JP 18741691A JP H0531331 A JPH0531331 A JP H0531331A
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- Japan
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- deuterium
- hydrogen
- adsorption tower
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 水素と重水素を主成分とする混合気体より、
両者を分離する方法に関する。 【構成】 Ｘ型ゼオライトまたはＡ型ゼオライトを少な
くとも２塔の吸着塔に充填し、室温以下の温度で水素、
重水素を主成分とする混合気体を大気圧以上３ata 以下
で吸着塔に流入させて、混合気体に含まれる重水素を選
択的に吸着させ、吸着塔出口から高純度水素または水素
富化ガスを流出させ、一方重水素を吸着した吸着塔を大
気圧以下に減圧させて再生し、高純度の重水素または重
水素富化ガスを回収することを特徴とする低温・低圧条
件下での水素の同位体分離方法。
両者を分離する方法に関する。 【構成】 Ｘ型ゼオライトまたはＡ型ゼオライトを少な
くとも２塔の吸着塔に充填し、室温以下の温度で水素、
重水素を主成分とする混合気体を大気圧以上３ata 以下
で吸着塔に流入させて、混合気体に含まれる重水素を選
択的に吸着させ、吸着塔出口から高純度水素または水素
富化ガスを流出させ、一方重水素を吸着した吸着塔を大
気圧以下に減圧させて再生し、高純度の重水素または重
水素富化ガスを回収することを特徴とする低温・低圧条
件下での水素の同位体分離方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は水素、重水素を主成分と
する混合気体より選択的に重水素を吸着する吸着剤を用
いて、水素、重水素を主成分とする混合気体より重水素
を分離する方法に関するものである。
する混合気体より選択的に重水素を吸着する吸着剤を用
いて、水素、重水素を主成分とする混合気体より重水素
を分離する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】水素同位体の分離方法としては、熱拡
散法（特開昭６３〜２０５１２７号公報）、蒸留法
（特開昭５７〜１５３１８４号公報）、吸着法、膜
分離法（特開昭５９〜１７７１２０号公報）、レーザ
を用いた水素同位体分離法（特開昭５８〜７６１３０号
公報）などがあり、吸着法としては、（ａ）液体窒素
または水素温度と室温間の吸着量差を利用する温度スイ
ング法（ＰＳＡ）（特開昭５４〜３８２７４号公報）、
（ｂ）金属パラジウムを水素吸着剤として用い、圧力を
変化させて、水素を選択的に吸着する圧力スイング法
（ＰＳＡ）｛「 Separation of hydrogen isotopes via
single column pressure swing adsorption」Wong.
Ｙ．Ｗ．etc, Chem. Eng. Comnum. vol.15, No.516（ p
343〜356 ） ,82｝などがある。
散法（特開昭６３〜２０５１２７号公報）、蒸留法
（特開昭５７〜１５３１８４号公報）、吸着法、膜
分離法（特開昭５９〜１７７１２０号公報）、レーザ
を用いた水素同位体分離法（特開昭５８〜７６１３０号
公報）などがあり、吸着法としては、（ａ）液体窒素
または水素温度と室温間の吸着量差を利用する温度スイ
ング法（ＰＳＡ）（特開昭５４〜３８２７４号公報）、
（ｂ）金属パラジウムを水素吸着剤として用い、圧力を
変化させて、水素を選択的に吸着する圧力スイング法
（ＰＳＡ）｛「 Separation of hydrogen isotopes via
single column pressure swing adsorption」Wong.
Ｙ．Ｗ．etc, Chem. Eng. Comnum. vol.15, No.516（ p
343〜356 ） ,82｝などがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】水素と重水素の分離に
関し、従来法においては、以下のような問題点がある。
関し、従来法においては、以下のような問題点がある。
【０００４】（１）熱拡散法、蒸留法は濃縮係数が小さ
いため、設備を大型とする必要があり運転費もかかる。
レーザー法も製造コスト高である。
いため、設備を大型とする必要があり運転費もかかる。
レーザー法も製造コスト高である。
【０００５】（２）膜分離法は水素については、高純度
のものが得られるが、重水素の濃縮には不適である。吸
着法（ＰＳＡ：パラジウム）についても同じである。
のものが得られるが、重水素の濃縮には不適である。吸
着法（ＰＳＡ：パラジウム）についても同じである。
【０００６】（３）温度スイング式の吸着法は高濃縮率
で重水素を分離することができるが、温度スイングの幅
が液体水素または窒素から室温までと大きく、温度スイ
ングに時間がかかり運転コストが高い。また、温度スイ
ングにより吸着剤の劣化が早い。
で重水素を分離することができるが、温度スイングの幅
が液体水素または窒素から室温までと大きく、温度スイ
ングに時間がかかり運転コストが高い。また、温度スイ
ングにより吸着剤の劣化が早い。
【０００７】本発明は上記技術水準に鑑み、従来技術に
おけるような不具合のない水素同位体の分離方法を提供
しようとするものである。
おけるような不具合のない水素同位体の分離方法を提供
しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明はＸ型ゼオライト
またはＡ型ゼオライトを少なくとも２塔の吸着塔に充填
し、室温以下の温度で水素、重水素を主成分とする混合
気体を大気圧以上３ata 以下で吸着塔に流入させて、混
合気体に含まれる重水素を選択的に吸着させ、吸着塔出
口から高純度水素または水素富化ガスを流出させ、一
方、重水素を吸着した吸着塔を大気圧以下に減圧させて
再生し、高純度の重水素または重水素富化ガスを回収す
ることを特徴とする低温・低圧条件下での水素の同位体
分離方法である。
またはＡ型ゼオライトを少なくとも２塔の吸着塔に充填
し、室温以下の温度で水素、重水素を主成分とする混合
気体を大気圧以上３ata 以下で吸着塔に流入させて、混
合気体に含まれる重水素を選択的に吸着させ、吸着塔出
口から高純度水素または水素富化ガスを流出させ、一
方、重水素を吸着した吸着塔を大気圧以下に減圧させて
再生し、高純度の重水素または重水素富化ガスを回収す
ることを特徴とする低温・低圧条件下での水素の同位体
分離方法である。
【０００９】本発明で使用するＡ型ゼオライトはゼオラ
イトＡをカリウム（Ｋ）交換したものをいい、ポアサイ
ズは３Å以下のもの（ゼオライト３Ａともいう）であ
り、Ｘ型ゼオライトはＮａ−Ｘゼオライト（Ｎａ58Ａｌ
58Ｓｉ134 Ｏ384 ・２４０Ｈ2 Ｏ）であって、ポアサイ
ズは１０Å以下のものである。
イトＡをカリウム（Ｋ）交換したものをいい、ポアサイ
ズは３Å以下のもの（ゼオライト３Ａともいう）であ
り、Ｘ型ゼオライトはＮａ−Ｘゼオライト（Ｎａ58Ａｌ
58Ｓｉ134 Ｏ384 ・２４０Ｈ2 Ｏ）であって、ポアサイ
ズは１０Å以下のものである。
【００１０】
【実施例】本発明の一実施例を図１に示す水素同位体分
離装置によって説明する。図１において、入口ライン１
を通じて圧縮機２で１．０５〜３ata に加圧された水素
と重水素を主成分とする混合気体は、開状態のバルブ３
を通って吸着塔８に入る。この時、バルブ４，５は閉状
態である。
離装置によって説明する。図１において、入口ライン１
を通じて圧縮機２で１．０５〜３ata に加圧された水素
と重水素を主成分とする混合気体は、開状態のバルブ３
を通って吸着塔８に入る。この時、バルブ４，５は閉状
態である。
【００１１】吸着塔８に入った混合気体は吸着剤９で重
水素が吸着除去され、後方に行くに従い水素濃度が上昇
する。この後、混合気体は、バルブ６，７を通じて系外
へ排出され、製品水素として回収される。
水素が吸着除去され、後方に行くに従い水素濃度が上昇
する。この後、混合気体は、バルブ６，７を通じて系外
へ排出され、製品水素として回収される。
【００１２】一方、吸着塔８′は開状態のバルブ４′を
通じて真空ポンプ１０と連結されて減圧状態に引かれて
おり、このため、吸着塔８′中の吸着剤９′に吸着され
ていた重水素は容易に離脱されて製品タンク１１に導入
されるとともに吸着剤が再生される。この時バルブ
３′，５′，６′は閉状態である。
通じて真空ポンプ１０と連結されて減圧状態に引かれて
おり、このため、吸着塔８′中の吸着剤９′に吸着され
ていた重水素は容易に離脱されて製品タンク１１に導入
されるとともに吸着剤が再生される。この時バルブ
３′，５′，６′は閉状態である。
【００１３】吸着塔８の吸着剤９が飽和したら、バルブ
３を閉とし、バルブ５を開けて製品タンク１１に充填さ
れた重水素ガスを吸着塔８に導入し、吸着剤９の隙間に
存在する水素ガスを吸着塔８から追い出すパージを行
う。パージが終了すると、吸着塔８内の重水素濃度は著
しく上昇しており、続いてバルブ５，６を閉とした後、
バルブ４を開とし再生に切り換える。一方、再生が終わ
った吸着塔８′はバルブ４′，５′を閉とし、バルブ
３′，６′を開として混合ガスを導入する。吸着塔８と
８′は今迄述べた操作を交互に行うと、水素、重水素が
連続的に回収できる。
３を閉とし、バルブ５を開けて製品タンク１１に充填さ
れた重水素ガスを吸着塔８に導入し、吸着剤９の隙間に
存在する水素ガスを吸着塔８から追い出すパージを行
う。パージが終了すると、吸着塔８内の重水素濃度は著
しく上昇しており、続いてバルブ５，６を閉とした後、
バルブ４を開とし再生に切り換える。一方、再生が終わ
った吸着塔８′はバルブ４′，５′を閉とし、バルブ
３′，６′を開として混合ガスを導入する。吸着塔８と
８′は今迄述べた操作を交互に行うと、水素、重水素が
連続的に回収できる。
【００１４】なお、混合気体の導入部には圧縮式冷凍機
または液体窒素蒸発器のような冷却器１２が設置してあ
り、また熱交換器１３により、系外へ排出される冷熱を
回収することが可能となっており、吸着条件を低温に設
定できるようにしてある。
または液体窒素蒸発器のような冷却器１２が設置してあ
り、また熱交換器１３により、系外へ排出される冷熱を
回収することが可能となっており、吸着条件を低温に設
定できるようにしてある。
【００１５】この装置によれば、水素５０％、重水素５
０％の混合気体を導入すると、表１のように重水素ガス
が回収される。なお、入口の重水素濃度が低い場合また
は高純度の重水素ガスを必要とする場合は、このシステ
ムを複数段にすることにより、所定の製品ガス濃度を達
成できる。
０％の混合気体を導入すると、表１のように重水素ガス
が回収される。なお、入口の重水素濃度が低い場合また
は高純度の重水素ガスを必要とする場合は、このシステ
ムを複数段にすることにより、所定の製品ガス濃度を達
成できる。
【表１】
【００１６】
【発明の効果】本発明により、以下の効果が期待でき
る。 （１）Ｘ型またはＡ型ゼオライトを用い、圧力スイング
法により水素と重水素を主成分とする混合気体から、重
水素のみを高濃度の製品ガスとして回収することができ
る。 （２）本発明方法は圧縮機、冷凍機及び真空ポンプの動
力費のみであり、低コストで重水素の製造が可能であ
る。
る。 （１）Ｘ型またはＡ型ゼオライトを用い、圧力スイング
法により水素と重水素を主成分とする混合気体から、重
水素のみを高濃度の製品ガスとして回収することができ
る。 （２）本発明方法は圧縮機、冷凍機及び真空ポンプの動
力費のみであり、低コストで重水素の製造が可能であ
る。
【図１】本発明の一実施例を実施する水素同位体分離装
置の説明図
置の説明図
フロントページの続き (72)発明者 内田 聡 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 Ｘ型ゼオライトまたはＡ型ゼオライトを
少なくとも２塔の吸着塔に充填し、室温以下の温度で水
素、重水素を主成分とする混合気体を大気圧以上３ata
以下で吸着塔に流入させて、混合気体に含まれる重水素
を選択的に吸着させ、吸着塔出口から高純度水素または
水素富化ガスを流出させ、一方重水素を吸着した吸着塔
を大気圧以下に減圧させて再生し、高純度の重水素また
は重水素富化ガスを回収することを特徴とする低温・低
圧条件下での水素同位体の分離方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3187416A JP2960992B2 (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 水素同位体の分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3187416A JP2960992B2 (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 水素同位体の分離方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0531331A true JPH0531331A (ja) | 1993-02-09 |
| JP2960992B2 JP2960992B2 (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=16205664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3187416A Expired - Fee Related JP2960992B2 (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 水素同位体の分離方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2960992B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11137969A (ja) * | 1997-11-14 | 1999-05-25 | Iwatani Industrial Gases Corp | 水素同位体の分離・回収方法及びその装置 |
| WO2016031896A1 (ja) * | 2014-08-29 | 2016-03-03 | 国立大学法人信州大学 | 重水素低減水の製造方法、重水と軽水の分離方法、および重水素濃縮水の製造方法 |
| US10471389B2 (en) | 2015-03-31 | 2019-11-12 | Shinsu University | Method for producing deuterium depleted water, method for separating heavy water and light water, and method for producing deuterium concentrated water |
| CN113105055A (zh) * | 2021-04-14 | 2021-07-13 | 湖北楚儒同位素科技有限公司 | 一种超低氘含量水的制备工艺及装置 |
| WO2023170797A1 (ja) * | 2022-03-08 | 2023-09-14 | 国立大学法人東北大学 | 重水素含有ガスの製造方法、及びガス分離装置 |
-
1991
- 1991-07-26 JP JP3187416A patent/JP2960992B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11137969A (ja) * | 1997-11-14 | 1999-05-25 | Iwatani Industrial Gases Corp | 水素同位体の分離・回収方法及びその装置 |
| WO2016031896A1 (ja) * | 2014-08-29 | 2016-03-03 | 国立大学法人信州大学 | 重水素低減水の製造方法、重水と軽水の分離方法、および重水素濃縮水の製造方法 |
| JPWO2016031896A1 (ja) * | 2014-08-29 | 2017-06-29 | 国立大学法人信州大学 | 重水素低減水の製造方法、重水と軽水の分離方法、および重水素濃縮水の製造方法 |
| AU2015309833B2 (en) * | 2014-08-29 | 2018-12-20 | Kotobuki Holdings Co., Ltd. | Method for producing deuterium-depleted water, method for separating heavy water and light water, and method for producing deuterium-enriched water |
| US10471389B2 (en) | 2015-03-31 | 2019-11-12 | Shinsu University | Method for producing deuterium depleted water, method for separating heavy water and light water, and method for producing deuterium concentrated water |
| TWI682902B (zh) * | 2015-03-31 | 2020-01-21 | 國立大學法人信州大學 | 氘耗乏水之製造方法、重水與輕水之分離方法及氘濃縮水之製造方法 |
| CN113105055A (zh) * | 2021-04-14 | 2021-07-13 | 湖北楚儒同位素科技有限公司 | 一种超低氘含量水的制备工艺及装置 |
| WO2023170797A1 (ja) * | 2022-03-08 | 2023-09-14 | 国立大学法人東北大学 | 重水素含有ガスの製造方法、及びガス分離装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2960992B2 (ja) | 1999-10-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990706 |
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