JPH0559770B2 - - Google Patents

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JPH0559770B2
JPH0559770B2 JP60109172A JP10917285A JPH0559770B2 JP H0559770 B2 JPH0559770 B2 JP H0559770B2 JP 60109172 A JP60109172 A JP 60109172A JP 10917285 A JP10917285 A JP 10917285A JP H0559770 B2 JPH0559770 B2 JP H0559770B2
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helium
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BOC Group Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、窒素又はヘリウム以外の貴ガスの
精製用の方法および装置に関し、そして特に窒素
又はヘリウム以外の貴ガスの精製に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION This invention relates to a method and apparatus for the purification of noble gases other than nitrogen or helium, and in particular to the purification of noble gases other than nitrogen or helium.

工業上の規模で窒素を製造する或る種の方法は
少なくとも微量の酸素ガスを含む生成物を生じさ
せる。産業において使用のため窒素を製造するた
めのもつとも広く使用した方法は液化点以下の温
度まで圧縮空気を冷却し、そしてそれからその得
られた液体を精留カラムに通し、そのカラムにお
いてその液体がカラムを下降するにつれて酸素豊
富になる下降する液体と蒸気がそのカラムを上昇
するにつれて窒素豊富になる蒸気との間の質量変
化が行なわれる。単一又は二個カラムが使用され
て、実質上純粋な窒素生成物を製造し、それから
貯蔵および輸送を容易にするように液化される。
このような窒素は典型的には数ppm程度の酸素を
含み、大部分の産業において使用するために適す
る。産業用使用のための窒素の要件は吸着床を使
用して高圧で圧縮空気流から酸素を選択的に吸着
し、それによつて非吸着ガスとし窒素豊富ガスを
集めることである。その吸着剤はそれから分離用
の入つてくる空気を受入れる圧力に非常に低圧に
される。典型的には、2つの吸着床は使用され、
そして一つは再生され、一方もう一方は圧縮空気
流から酸素を吸着するために使用される。しばし
ば圧力変動式吸着(PSA)として知られるこの
吸着方法は、一般に0.1%程度の低い酸素を含む
窒素豊富を製造することができ、その製造量はそ
の酸素濃度に直接に比例する。このような純度の
窒素は多くの産業に一般に受入れられるが、それ
は電子産業において受入れられない。
Certain methods of producing nitrogen on an industrial scale produce products containing at least trace amounts of oxygen gas. One of the most widely used methods for producing nitrogen for use in industry is to cool compressed air to a temperature below the liquefaction point and then pass the resulting liquid through a rectification column in which the liquid is A mass change is made between the descending liquid, which becomes richer in oxygen as it moves down the column, and the vapor, which becomes richer in nitrogen as it moves up the column. Single or dual columns are used to produce a substantially pure nitrogen product that is then liquefied for ease of storage and transportation.
Such nitrogen typically contains a few ppm of oxygen and is suitable for use in most industries. The requirement for nitrogen for industrial use is the use of adsorption beds to selectively adsorb oxygen from compressed air streams at high pressures, thereby collecting the non-adsorbed and nitrogen-rich gases. The adsorbent is then brought to a very low pressure to accept the incoming air for separation. Typically two adsorption beds are used,
One is then regenerated, while the other is used to adsorb oxygen from the compressed air stream. This adsorption method, often known as pressure swing adsorption (PSA), can produce nitrogen enrichments with oxygen concentrations typically as low as 0.1%, and the production is directly proportional to its oxygen concentration. Although nitrogen of such purity is generally acceptable in many industries, it is not acceptable in the electronic industry.

特に半導体および集積回路の製造においては不
適当である。
It is particularly unsuitable in the manufacture of semiconductors and integrated circuits.

そのガスから酸素を除外することによるこのよ
うな窒素を精製するためのプラントのためが要求
がある。この要求はその不純物酸素と水素とを反
応させ水蒸気を形成させる触媒反応器により普通
満たされる。
There is a need for a plant to purify such nitrogen by excluding oxygen from the gas. This requirement is normally met by a catalytic reactor that causes the impurity oxygen to react with hydrogen to form water vapor.

触媒(典型的にはプラチナ)の選択により、そ
のプラントは室温で又は実質上室温以下の温度で
操作できる。電子産業において使用される時、例
えば水素は酸素のように受入れない不純物であ
る。その精製した窒素が水素を含まないことを確
保するための要求がある。過去において比較的複
雑なコントロールをもつたプラントを提供するこ
とによる入つて窒素中の酸素の量が正確に測定さ
れそして化学量論量よりもわずかに多い水素がそ
のプラントを通過させ、すべての酸素はそのガス
流中に十分な未反応な水素を残すことなしに反応
するを確保する試みがこの要件に満足させるため
になされた。水および水蒸気からなるその得られ
たガス流は、それから水蒸気を除去するために普
通の乾燥器(典型的ゼオライトモレキユラーシー
ブを使用する)を通して通過される。
Depending on the choice of catalyst (typically platinum), the plant can be operated at room temperature or substantially below room temperature. When used in the electronics industry, hydrogen, for example, is an unacceptable impurity, as is oxygen. There is a requirement to ensure that the purified nitrogen is free of hydrogen. In the past, by providing plants with relatively complex controls, the amount of oxygen in the incoming nitrogen was accurately measured and slightly more than the stoichiometric amount of hydrogen was passed through the plant, eliminating all the oxygen. Attempts were made to satisfy this requirement by ensuring that the gas reacted without leaving sufficient unreacted hydrogen in the gas stream. The resulting gas stream, consisting of water and water vapor, is then passed through a conventional dryer (using a typical zeolite molecular sieve) to remove the water vapor.

実際にすべての酸素と反応させるために必要な
正確な量の水素を確保するために必要なコントロ
ール系はそのプラントの費用を相当高価する。従
つて酸素含有不純物を含む窒素又はヘリウム以外
の貴ガスから該不純物を除去する太めの別の方法
および装置への要求がある。
The control systems required to ensure the exact amount of hydrogen needed to react with virtually all the oxygen add considerable cost to the plant. Therefore, there is a need for alternative methods and apparatus for removing oxygen-containing impurities from noble gases other than nitrogen or helium containing such impurities.

本発明に従えば酸素含有不純物を含む窒素ガス
又はヘリウム以外の貴ガスの圧縮された流れから
該不純物を除去する方法が提供される。その方法
は触媒反応器を通してその圧縮されたガス流を通
過させ、そしてその反応器の中で酸素不純物と化
学量論的に過剰の水素とを反応させ水素、水蒸気
および窒素又はヘリウム以外の貴ガスからなる反
応したガス流を形成し、そして水素および水蒸気
に対する透過性が窒素に対する透過性よりも実質
上大きい少なくとも1種の半透過性を含む膜分離
器を通すことからなり、それによつてその膜分離
器は、窒素又はヘリウム以外の貴ガスの1部分、
水蒸気の実質上すべておよび水素の実質上すべて
も選択的に透過させ、実質上純粋な窒素又はヘリ
ウム以外の貴ガス生成物を残す。
In accordance with the present invention, a method is provided for removing oxygen-containing impurities from a compressed stream of nitrogen gas or a noble gas other than helium. The method involves passing the compressed gas stream through a catalytic reactor and reacting oxygen impurities with a stoichiometric excess of hydrogen in the reactor to react hydrogen, water vapor and a noble gas other than nitrogen or helium. and passing it through a membrane separator comprising at least one semi-permeable membrane whose permeability to hydrogen and water vapor is substantially greater than its permeability to nitrogen; The separator contains a portion of the noble gas other than nitrogen or helium,
Substantially all of the water vapor and substantially all of the hydrogen are also selectively passed through, leaving substantially pure nitrogen or noble gas products other than helium.

本発明は酸素含有不純物によつて汚染された窒
素又はヘリウム以外の貴ガスからなる圧縮された
ガス流から前記不純物を除去する装置は、圧縮さ
れたガス流用の入口、水素用の入口および窒素又
はヘリウム以外の貴ガス、水素および水蒸気から
なる反応したガス流用の出口からなる触媒反応器
からなり、前記出口は膜分離手段の入口と連結し
ており、前記膜分離手段は水蒸気および水素に対
する透過性が窒素又はヘリウム以外の貴ガスに対
する透過性より比較的に大きい少なくとも1種の
半透過性膜を含み、それによつてその窒素又はヘ
リウム以外の貴ガスの一部分、その水蒸気の実質
上すべておよびその水素の実質上すべてはその反
応したガスから分離でき、実質上純粋な窒素生成
物を残すことを特徴とする装置に関する。
The present invention provides an apparatus for removing impurities from a compressed gas stream consisting of a noble gas other than nitrogen or helium contaminated with oxygen-containing impurities, comprising an inlet for the compressed gas stream, an inlet for hydrogen and an inlet for nitrogen or helium. a catalytic reactor comprising an outlet for a reacted gas stream consisting of a noble gas other than helium, hydrogen and water vapor, said outlet being connected to an inlet of a membrane separation means, said membrane separation means being permeable to water vapor and hydrogen; comprises at least one semi-permeable membrane having a relatively greater permeability to a noble gas other than nitrogen or helium, whereby a portion of the noble gas other than nitrogen or helium, substantially all of the water vapor and the hydrogen substantially all of the reacted gases can be separated from the reacted gases, leaving a substantially pure nitrogen product.

本発明による方法および装置は、正確な水素量
が添加されることを確保するために触媒反応器に
関連して複雑なコントロールを使用することを避
けることを可能にする。その触媒反応器はことわ
りがなければ普通の種種のものであつても良い。
The method and apparatus according to the invention makes it possible to avoid using complex controls in connection with the catalytic reactor to ensure that the correct amount of hydrogen is added. The catalytic reactor may be of any conventional type unless otherwise specified.

その窒素源はPSAの手段によつて空気から窒
素を分離するためのプラントであつても良い。
PSAプラントが使用される場合、水蒸気の実質
上すべてそして水素の実質上すべては、好ましく
は分離用の空気と混合される。このガス流は透過
物であり(すなわちそのガスは膜を透過する)、
そして比較的低圧で製造され、PSAプラントを
行なうコンプレツサーの上流又はコンプレツサー
の空気と好ましくは組合せられる。もし所望な
ら、水蒸気は膜分離プラントからPSAプラント
へ通過中その流れから除去できる。別法として
PSAプラントはモレキユラーシーブ又は水蒸気
を選択的に吸着させる他の手段を含んでいても良
い。
The nitrogen source may be a plant for separating nitrogen from air by means of PSA.
If a PSA plant is used, substantially all of the water vapor and substantially all of the hydrogen is preferably mixed with the separation air. This gas stream is permeate (i.e. the gas passes through the membrane);
It is then produced at relatively low pressure and is preferably combined with air upstream of or in the compressor running the PSA plant. If desired, water vapor can be removed from the stream during passage from the membrane separation plant to the PSA plant. alternatively
The PSA plant may include molecular sieves or other means of selectively adsorbing water vapor.

本発明の方法および装置は、本発明に従つて窒
素を精製するためのプラントを説明する概略図で
ある図面を参照して記載される。
The method and apparatus of the invention will be described with reference to the drawing, which is a schematic diagram illustrating a plant for purifying nitrogen according to the invention.

その開示されたプラントは、PSAにより空気
からN2を分離するための装置2、装置2によつ
て製造されたN2中のO2不純物と化学量論的に過
剰量のH2とを反応させるための触媒反応器4そ
してその触媒反応器4によつて製造されたガス流
から水素および水蒸気を分離するための膜分離器
6からなる。その装置2はコンプレツサー10、
吸着剤床12および14およびN2生成物貯蔵所
18からなる。その吸着剤床は入つて来る空気か
らO2を選択的に吸着するための炭素モレキユラ
ーシーブ16からなる。圧力調節器20は貯蔵所
の下流に設けられガスが予定圧以下でそこから流
れないようにする。その中に配置されたバルブ2
4および26をもつた入口マニホルド22は床1
2および14とコンプレツサー10の出口とを連
絡している。
The disclosed plant comprises an apparatus 2 for separating N 2 from air by PSA, reacting O 2 impurities in the N 2 produced by the apparatus 2 with a stoichiometric excess of H 2 ; It comprises a catalytic reactor 4 for producing hydrogen and a membrane separator 6 for separating hydrogen and water vapor from the gas stream produced by the catalytic reactor 4. The device 2 is a compressor 10,
It consists of adsorbent beds 12 and 14 and N2 product storage 18. The adsorbent bed consists of carbon molecular sieves 16 for selectively adsorbing O 2 from incoming air. A pressure regulator 20 is provided downstream of the reservoir to prevent gas from flowing therefrom below a predetermined pressure. Valve 2 placed in it
Inlet manifold 22 with 4 and 26 is connected to floor 1
2 and 14 and the outlet of the compressor 10.

その中で配置されたバルブ30および32を持
つた類似のマニホルド28はタンクすなわち貯蔵
所18と床12および14とを連絡している。床
12および14はその中にそれぞれ配置されたそ
れぞれバルブ38および40を持つパイプライン
34および36によつてどちらかの端部(実際に
は頂部および底部)で相互連絡している。床12
および14にはその中にそれぞれ配置されたバル
ブ46および48を有する通気ライン42および
44が設けられている。
A similar manifold 28 with valves 30 and 32 disposed therein communicates tank or reservoir 18 with beds 12 and 14. Beds 12 and 14 are interconnected at either end (actually at the top and bottom) by pipelines 34 and 36 having respective valves 38 and 40 respectively disposed therein. floor 12
and 14 are provided with vent lines 42 and 44 having valves 46 and 48 respectively disposed therein.

空気からN2を分離するためそのPSA装置2の
運転において、24,30および48を除いたす
べてのバルブを閉とする。そのコンプレツサー1
0は床12へ圧縮空気を送る。その床内のモレキ
ユラーシーブ16は、その空気からO2を選択的
に吸着し、N2濃縮ガスが床12から貯蔵所18
に入る。床12がN299.5容量%を含むN2濃縮ガ
スを製造している間、前の操作サイクルから吸着
したO2を含む床14は大気にモレキユラーシー
ドをさらすことによつて再生される。このような
露出はO2を吸着させライン44を通つて大気に
通気される。予定時間の後、バルブ24,30お
よび48を閉じ、バルブ38および40を開き、
床12および14の圧力がほぼ等しくなるまでガ
スを床12から14に流す。この行程は床12が
コンプレツサーと連絡する期間のほんのわずかで
ある。このような均圧工程は、入つてくる空気か
らN2を分離するための準備のためN2を床14に
導入させる。均圧工程の終点で床12は再生にス
ウイツチされ床14が空気からN2を分離するた
めに使用される。従つて均圧工程の終点でバルブ
38および40は閉じそしてバルブ26,32お
よび46を開く。空気は床14を通り、そして
O2は床14内のモレキユラーシーブ16によつ
て空気から吸着される。N299.5容量%からN2
縮ガスは貯蔵所18内に入る。その時、床12は
O2を脱着させそして大気に放出することによつ
て再生される。予定時間の後、床12および14
の圧力は再び均一化されそしてそれから床12は
コンプレツサー10と連絡しそして生成物を貯蔵
所18に貯蔵し、一方床14は、再び再生され
る。その貯蔵所18は、床12および14は均一
化されている比較的短い期間触媒反応器にN2
供給することができる。貯蔵所18へN2の連続
的供給はないけれども、貯蔵所から窒素の連続的
供給は行なわれる。
In operation of the PSA device 2 to separate N2 from air, all valves except 24, 30 and 48 are closed. The compressor 1
0 sends compressed air to the floor 12. Molecular sieves 16 in the bed selectively adsorb O2 from the air and N2- enriched gas is transferred from bed 12 to storage 18.
to go into. While bed 12 produces N2 - enriched gas containing 99.5% by volume of N2 , bed 14 containing adsorbed O2 from the previous operating cycle is regenerated by exposing molecular seeds to the atmosphere. . Such exposure causes O 2 to adsorb and is vented to the atmosphere through line 44. After the scheduled time, close valves 24, 30 and 48 and open valves 38 and 40;
Gas flows from beds 12 to 14 until the pressures in beds 12 and 14 are approximately equal. This step is only a short period of time during which the bed 12 is in communication with the compressor. Such pressure equalization steps introduce N 2 into the bed 14 in preparation for separating it from the incoming air. At the end of the pressure equalization step, bed 12 is switched to regeneration and bed 14 is used to separate N2 from the air. Thus, at the end of the pressure equalization step, valves 38 and 40 are closed and valves 26, 32 and 46 are opened. The air passes through the floor 14 and
O 2 is adsorbed from the air by molecular sieves 16 within bed 14 . The N 2 enriched gas enters the reservoir 18 from 99.5% by volume of N 2 . At that time, floor 12
It is regenerated by desorbing O2 and releasing it to the atmosphere. After the scheduled time, floors 12 and 14
The pressure of is again equalized and then bed 12 communicates with compressor 10 and stores product in reservoir 18 while bed 14 is regenerated again. The reservoir 18 can supply N 2 to the catalytic reactor for a relatively short period of time while the beds 12 and 14 are homogenized. Although there is no continuous supply of N 2 to reservoir 18, there is a continuous supply of nitrogen from the reservoir.

その触媒反応器4はそのPSA装置からの窒素
が通過する触媒床からなる普通の反応器である。
その触媒反応器4はこのようなN2用入口50お
よびH2用入口52を有する。その触媒は好まし
くはプラチナである。実際上化学論量よりも過剰
のH2が供給される。その水素は酸素不純物と反
応して水蒸気を形成する。N2、少量のH2および
水蒸気からなる触媒反応したガス流は出口54か
ら反応器を出しそして膜分離器6に入る。その膜
分離器はその中に1群のチユーブ62が配置され
ているほぼシリンダー状閉鎖ハウジング60から
なる。そのチユーブ62の下端はガスを透過する
ため出口72と連絡している。チユーブを置いて
いるハウジング60の底部でヘツダー66に流体
が漏らない方法で連結されている。チユーブ62
各々はそのチユーブの壁面が半透膜として作用す
る1mm以下の内直径を有する毛管からなる。典型
的には、しかし必要ではないが、その膜はポリメ
チルペンテンから形成される。そのチユーブの上
端は密封される。ヘツダー70には第1図に示さ
れる装置の操作中精製用N2が流れる。実際には、
その触媒反応したガス流は、チユーブ72によつ
て占められないハウジング60中の空間を上方に
通過する。そのH2および水蒸気はN2が膜を通る
速度よりも速い速度で毛管チユーブ62の壁を通
つて拡散する。非透過ガスはパイプライン76を
通つて生成物として出口を出る。その触媒反応し
たガス流から実質上すべてのH2および水蒸気を
除去することが可能となる。もし必要ならば1個
以上のこのような分離ユニツトが使用できる。
The catalytic reactor 4 is a conventional reactor consisting of a catalyst bed through which nitrogen from the PSA unit passes.
The catalytic reactor 4 has such an inlet 50 for N 2 and an inlet 52 for H 2 . The catalyst is preferably platinum. A practically stoichiometric excess of H 2 is supplied. The hydrogen reacts with oxygen impurities to form water vapor. A catalytically reacted gas stream consisting of N 2 , a small amount of H 2 and water vapor leaves the reactor through outlet 54 and enters membrane separator 6 . The membrane separator consists of a generally cylindrical closed housing 60 in which a group of tubes 62 are arranged. The lower end of the tube 62 communicates with an outlet 72 for gas permeation. The tube is connected in a fluid tight manner to a header 66 at the bottom of the housing 60 in which it resides. tube 62
Each consists of a capillary tube with an internal diameter of less than 1 mm, the wall of which tube acts as a semipermeable membrane. Typically, but not necessarily, the membrane is formed from polymethylpentene. The upper end of the tube is sealed. Header 70 receives purifying N 2 during operation of the apparatus shown in FIG. in fact,
The catalyzed gas flow passes upwardly through the space in housing 60 not occupied by tube 72. The H2 and water vapor diffuse through the walls of capillary tube 62 at a faster rate than the rate at which N2 passes through the membrane. Non-permeate gas exits as product through pipeline 76. It becomes possible to remove substantially all H 2 and water vapor from the catalyzed gas stream. More than one such separation unit can be used if necessary.

典型的にはPSA分離装置2によつて作られた
ガスはO21容量%を含む。典型的にはこのO2と反
応する必要な化学量論量の水素量より10%過剰の
水素量がその触媒反応器4に供給される。すなわ
ち主要分離器6内を通るガスは水蒸気2容量%お
よびH2容量%を含むがO2を含まない。そのガス
流の残部はN2である。その流れ中のN2の幾分か
はH2および水蒸気と共にチユーブ62の壁を通
る。その透過ガスの1部分はコンプレツサー10
およびPSA装置2に循環され、その残部はライ
ン74から大気に放出されることが好ましい。こ
れは吸着剤床12および14にこのようなN2
共に供給されたH2および水蒸気がそのN2と共に
そこを通る傾向にあるので、N2の収量を最大に
することを助ける。すなわちチユーブ72の壁を
通るH2は部分的に再使用され、触媒反応器4の
操作コストを低下させる。その膜分離器は独立の
コンプレツサーを必要とせず、分離器6のチユー
ブ側に高圧を与えるためPSA装置のコンプレツ
サーに依存できることが又好ましい。膜分離器6
からの透過ガスは部分的にPSA装置2のコンプ
レツサー10に循環される場合、その膜分離器6
に入るガス中の水蒸気量を減少させるようにその
循環ガスから水蒸気を除去するため通常のドライ
ヤーを設置することが望ましいかも知れない。別
法としてその膜分離器のガス生成物出口には微量
の水蒸気を除去するようにドライヤーを設けても
よい。
Typically the gas produced by the PSA separator 2 contains 1% by volume of O2 . Typically, a 10% excess of the required stoichiometric amount of hydrogen to react with this O 2 is fed to the catalytic reactor 4 . That is, the gas passing through the main separator 6 contains 2% by volume of water vapor and % by volume of H2 , but no O2 . The remainder of the gas stream is N2 . Some of the N 2 in the flow passes through the walls of tube 62 along with H 2 and water vapor. A portion of the permeate gas is compressor 10
and the PSA device 2, with the remainder preferably being discharged to the atmosphere via line 74. This helps maximize N 2 yield since H 2 and water vapor fed to adsorbent beds 12 and 14 with such N 2 will tend to pass therethrough with the N 2 . That is, the H 2 passing through the walls of the tube 72 is partially reused, reducing the operating costs of the catalytic reactor 4. It is also preferred that the membrane separator does not require a separate compressor and can rely on the compressor of the PSA device to provide high pressure on the tube side of the separator 6. Membrane separator 6
The permeate gas from the membrane separator 6 is partially recycled to the compressor 10 of the PSA unit 2.
It may be desirable to install a conventional dryer to remove water vapor from the circulating gas so as to reduce the amount of water vapor in the gas entering the system. Alternatively, the gas product outlet of the membrane separator may be provided with a dryer to remove traces of water vapor.

添附図面に示された態様の各種の変更が可能で
ある。例えばコンプレツサーへの透過ガスを循環
する代りに床12および14に直接に循環させて
も良い。そのガスは再生を経る期間その床に通さ
れる。この方法ではガスはパージガスとして作用
し、再生工程中床からのO2の置換を助ける。
Various modifications of the embodiments shown in the accompanying drawings are possible. For example, instead of circulating the permeate gas to the compressor, it may be circulated directly to beds 12 and 14. The gas is passed through the bed for a period of time to undergo regeneration. In this method, the gas acts as a purge gas and helps displace O2 from the bed during the regeneration process.

その発明はN2の精製について説明されたが、
それに限定されない。例えばPSA方法によつて
アルゴンを製造することが可能である。本発明の
方法および装置はこのようなアルゴンから酸素不
純物を除去するために使用できる。
Although the invention was described for the purification of N2 ,
It is not limited to that. For example, it is possible to produce argon by the PSA method. The method and apparatus of the present invention can be used to remove oxygen impurities from such argon.

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

第1図は本発明装置の概略図である。 FIG. 1 is a schematic diagram of the apparatus of the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 酸素を含む不純物を含むガス状窒素又はヘリ
ウム以外の貴ガスの圧縮流から前記不純物を除去
する方法において、触媒反応器を通してその圧縮
されたガス流を通過させそしてその中でその酸素
不純物と化学量論的に過剰の水素とを反応させ、
水素、水蒸気および窒素又はヘリウム以外の貴ガ
スからなる反応したガス流を形成し、その反応し
たガス流を、水素および水蒸気に対する透過性が
窒素に対する透過性よりも大きい少なくとも1種
の半透膜を含む膜分離器を通してその反応したガ
ス流を通過させ、それによつてその膜分離器は、
その反応したガス流から選択透過性によつて窒素
又はヘリウム以外の貴ガスの1部分、水蒸気の実
質上すべておよび水素の実質上すべてを除去し、
実質上純粋な窒素流又はヘリウム以外の貴ガスを
残すことを含むガス精製方法。 2 その窒素源は圧力変動式吸着法の手段による
空気分離の工場である特許請求の範囲第1項記載
の方法。 3 窒素の1部分、その水蒸気の実質上大部分お
よびその水素の実質上大部分からなる前記ガス混
合物の少なくとも1部分は分離用空気と混合され
る特許請求の範囲第2項記載の方法。 4 その混合物は圧力変動式吸着工場プラントを
行なうコンプレツサーの上流で行なわれる特許請
求の範囲第3項記載の方法。 5 水蒸気は分離用空気と混合される上流の前記
ガス混合物から除去される特許請求の範囲第2項
〜4項いずれか記載の方法。 6 圧力変動式吸着の手段による空気分離プラン
トは水蒸気を選択的に吸着するモレキユラーシー
ブを含む特許請求の範囲第2〜4いずれか1項記
載の方法。 7 酸素含有不純物によつて汚染された窒素又は
ヘリウム以外の貴ガスからなる圧縮されたガス流
から前記不純物を除去する装置は、圧縮されたガ
ス流用の入口、水素用の入口および窒素又はヘリ
ウム以外の貴ガス、水素および水蒸気からなる反
応したガス流用の出口からかる触媒反応器からな
り、前記出口は膜分離手段の入口と連結してお
り、前記膜分離手段は水蒸気および水素に対する
透過性が窒素又はヘリウム以外の貴ガスに対する
透過性より比較的に大きい少なくとも1種の半透
過性膜を含み、それによつてその窒素又はヘリウ
ム以外の貴ガスの1部分、その水蒸気の実質上す
べておよびその水素の実質上すべてはその反応し
たガスから分離でき、実質上純粋な窒素生成物を
残すことを特徴とする装置。 8 圧力変動式の手段を用いる空気分離による窒
素の製造用のプラントをさらに含み、前記プラン
トの製造出口はその触媒反応器の製造入口と連結
している特許請求の範囲第7項記載の装置。 9 その膜分離手段は前記プラントの入口と連結
している透過ガス用の出口を有する特許請求の範
囲第8項記載の装置。 10 前記プラントは水蒸気を選択的に吸着する
モレキユラーシーブを含む特許請求の範囲第8又
は9項記載の装置。 11 透過ガスから水蒸気を除去するため手段を
含む特許請求の範囲第8又は9項記載の装置。
[Scope of Claims] 1. A method for removing impurities from a compressed stream of gaseous nitrogen or a noble gas other than helium containing impurities, including oxygen, by passing the compressed gas stream through a catalytic reactor; The oxygen impurity is reacted with a stoichiometric excess of hydrogen,
forming a reacted gas stream consisting of hydrogen, water vapor and a noble gas other than nitrogen or helium; passing the reacted gas stream through at least one semipermeable membrane having a permeability to hydrogen and water vapor greater than that to nitrogen; passing the reacted gas stream through a membrane separator comprising:
removing by permselectivity from the reacted gas stream a portion of noble gases other than nitrogen or helium, substantially all of the water vapor, and substantially all of the hydrogen;
A gas purification process that involves leaving a substantially pure nitrogen stream or a noble gas other than helium. 2. The method of claim 1, wherein the nitrogen source is an air separation plant by means of pressure swing adsorption. 3. The method of claim 2, wherein at least a portion of said gas mixture consisting of a portion of nitrogen, a substantially majority of its water vapor and a substantially majority of its hydrogen is mixed with separation air. 4. A process according to claim 3, wherein the mixture is carried out upstream of a compressor carrying out a pressure swing adsorption factory plant. 5. A method according to any of claims 2 to 4, wherein water vapor is removed from the gas mixture upstream of being mixed with separation air. 6. The method according to any one of claims 2 to 4, wherein the air separation plant by means of pressure swing adsorption comprises a molecular sieve that selectively adsorbs water vapor. 7. Apparatus for removing a compressed gas stream consisting of a noble gas other than nitrogen or helium contaminated with oxygen-containing impurities shall include an inlet for the compressed gas stream, an inlet for hydrogen and an inlet for a noble gas other than nitrogen or helium. a catalytic reactor comprising an outlet for a reacted gas stream consisting of a noble gas, hydrogen and water vapor, said outlet being connected to an inlet of a membrane separation means, said membrane separation means having a permeability to water vapor and hydrogen of or at least one semi-permeable membrane having a relatively greater permeability to a noble gas other than helium, whereby a portion of the nitrogen or noble gas other than helium, substantially all of the water vapor and the hydrogen An apparatus characterized in that substantially all of the reacted gases can be separated, leaving a substantially pure nitrogen product. 8. Apparatus according to claim 7, further comprising a plant for the production of nitrogen by air separation using pressure swing means, the production outlet of said plant being connected to the production inlet of said catalytic reactor. 9. Apparatus according to claim 8, wherein the membrane separation means has an outlet for permeate gas connected to the inlet of the plant. 10. The apparatus according to claim 8 or 9, wherein the plant includes a molecular sieve that selectively adsorbs water vapor. 11. Apparatus according to claim 8 or 9, comprising means for removing water vapor from the permeate gas.
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