JPH07330313A - 高純度液体窒素の製造方法及び装置 - Google Patents
高純度液体窒素の製造方法及び装置Info
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- JPH07330313A JPH07330313A JP6325828A JP32582894A JPH07330313A JP H07330313 A JPH07330313 A JP H07330313A JP 6325828 A JP6325828 A JP 6325828A JP 32582894 A JP32582894 A JP 32582894A JP H07330313 A JPH07330313 A JP H07330313A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 液体窒素を直接精製するために液体窒素を処
理することを可能とする方法を提供することを目的とす
る。 【構成】 水素、一酸化炭素及び酸素の少なくとも１種
の不純物を実質的に含まない高純度液体窒素の製造方法
であって、精製されるべき液体窒素を、前記不純物の少
なくとも１種の吸着を許容する吸着剤と接触させること
により、前記高純度液体窒素が回収される方法。
理することを可能とする方法を提供することを目的とす
る。 【構成】 水素、一酸化炭素及び酸素の少なくとも１種
の不純物を実質的に含まない高純度液体窒素の製造方法
であって、精製されるべき液体窒素を、前記不純物の少
なくとも１種の吸着を許容する吸着剤と接触させること
により、前記高純度液体窒素が回収される方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水素、一酸化炭素及び
酸素の少なくとも１種の不純物を実質的に含まない高純
度液体窒素の製造方法、及びこの方法を使用する装置に
関する。
酸素の少なくとも１種の不純物を実質的に含まない高純
度液体窒素の製造方法、及びこの方法を使用する装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】液体又は気体窒素は、通常、１つ又はそ
れ以上の蒸留塔を含むコ−ルドボックス内で実施され
る、空気の極低温蒸留により製造される。
れ以上の蒸留塔を含むコ−ルドボックス内で実施され
る、空気の極低温蒸留により製造される。
【０００３】このように得られた窒素は、その用途の多
くに充分な純度を示す。
くに充分な純度を示す。
【０００４】しかし、特に半導体又は他の部品の製造の
ための電子産業、製薬産業、分析又は研究のような活性
なセクタ−は、高純度の窒素を必要とする。
ための電子産業、製薬産業、分析又は研究のような活性
なセクタ−は、高純度の窒素を必要とする。
【０００５】問題となる用途に応じて、窒素は、特に、
水素、一酸化炭素及び酸素の少なくとも１種の不純物を
実質的に含まないものであるべきである。
水素、一酸化炭素及び酸素の少なくとも１種の不純物を
実質的に含まないものであるべきである。
【０００６】そのとき、これらの不純物の最大含量は、
数ｐｐｂ（１０億分の１体積部）のオ−ダ−であること
が必要である。
数ｐｐｂ（１０億分の１体積部）のオ−ダ−であること
が必要である。
【０００７】不純物である水素及び一酸化炭素は、蒸留
される空気から、又は低温蒸留から生じた気体窒素から
通常は除去される。これを行うための精製プロセスが既
に提案されており、それによると、前記不純物は触媒の
存在下で充分な量の酸素と反応し、水及び一酸化炭素を
生成し、それらはその後、例えば吸着により除去され得
る。このタイプのプロセスは、例えば米国特許第４，８
６９，８８３号、特許出願ＥＰ−Ａ−４５４，５３１
号、及びＦＲ−Ｒ−２，６９０，３５７号に記載されて
いる。
される空気から、又は低温蒸留から生じた気体窒素から
通常は除去される。これを行うための精製プロセスが既
に提案されており、それによると、前記不純物は触媒の
存在下で充分な量の酸素と反応し、水及び一酸化炭素を
生成し、それらはその後、例えば吸着により除去され得
る。このタイプのプロセスは、例えば米国特許第４，８
６９，８８３号、特許出願ＥＰ−Ａ−４５４，５３１
号、及びＦＲ−Ｒ−２，６９０，３５７号に記載されて
いる。
【０００８】特許出願ＪＰ−Ａ−０５／０７９７５４号
は、液体窒素から、不純物である二酸化炭素、水、及び
一酸化炭素を除去する方法を記載している。この方法に
よると、蒸留塔からの液体窒素は吸収塔に導入され、次
いで液体窒素は吸収塔を通して蒸留塔に戻る。
は、液体窒素から、不純物である二酸化炭素、水、及び
一酸化炭素を除去する方法を記載している。この方法に
よると、蒸留塔からの液体窒素は吸収塔に導入され、次
いで液体窒素は吸収塔を通して蒸留塔に戻る。
【０００９】使用される吸着剤はＡ型ゼオライトであ
る。
る。
【００１０】非交換ゼオライトによる吸着により液体窒
素から一酸化炭素を除去する他の方法は、例えば米国特
許第４，７４６，３３２号に記載されている。
素から一酸化炭素を除去する他の方法は、例えば米国特
許第４，７４６，３３２号に記載されている。
【００１１】高純度窒素の製造のための方法はすべて、
出願人が気付いている限り、気体、通常は精製される空
気又は窒素に対し行われる。処理されるガスが大量であ
るため、これらの方法を実施するために必要な装置は、
特に気体が空気であるときには、一般にサイズが大き
い。
出願人が気付いている限り、気体、通常は精製される空
気又は窒素に対し行われる。処理されるガスが大量であ
るため、これらの方法を実施するために必要な装置は、
特に気体が空気であるときには、一般にサイズが大き
い。
【００１２】更に、コスト及び投資額を減少させる観点
から、窒素を液状で貯蔵し、輸送することが一般であ
る。もし高純度窒素を製造することを望む場合には、第
１の段階では蒸留される空気又は気体窒素を精製するこ
と、次いで第２の段階では精製された気体窒素を液化す
ることが必要である。
から、窒素を液状で貯蔵し、輸送することが一般であ
る。もし高純度窒素を製造することを望む場合には、第
１の段階では蒸留される空気又は気体窒素を精製するこ
と、次いで第２の段階では精製された気体窒素を液化す
ることが必要である。
【００１３】しかし、ガス状から液状への変化は、不純
物、主として酸素、及びときには一酸化炭素及び／又は
水素により、窒素が偶発的に再汚染される段階を含む。
更に、液化が大きな注意をもって行われるときでさえ、
その貯蔵又は輸送位置からこのタイプの他の位置に輸送
されるときに、液体窒素は前記不純物により再汚染され
得る。
物、主として酸素、及びときには一酸化炭素及び／又は
水素により、窒素が偶発的に再汚染される段階を含む。
更に、液化が大きな注意をもって行われるときでさえ、
その貯蔵又は輸送位置からこのタイプの他の位置に輸送
されるときに、液体窒素は前記不純物により再汚染され
得る。
【００１４】更に、ガスに対して行われた精製は、大き
な圧力損失を生ずる。それ故、この圧力損失を避けるた
めに、液体窒素に対し直接精製を実施することは、適切
であろう。
な圧力損失を生ずる。それ故、この圧力損失を避けるた
めに、液体窒素に対し直接精製を実施することは、適切
であろう。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の課題
は、液体窒素を直接精製するために液体窒素を処理する
ことを可能とする方法を提供することにある。
は、液体窒素を直接精製するために液体窒素を処理する
ことを可能とする方法を提供することにある。
【００１６】本発明の第２の課題は、高価で大型の装置
の使用を必要としない液体窒素の精製方法を提供するこ
とにある。
の使用を必要としない液体窒素の精製方法を提供するこ
とにある。
【００１７】本発明の第３の課題は、液体窒素を貯蔵又
は輸送する任意の位置で実施し得る液体窒素の精製方法
を提供することにある。
は輸送する任意の位置で実施し得る液体窒素の精製方法
を提供することにある。
【００１８】本発明の第４の課題は、高純度液体窒素の
製造装置を提供することにある。
製造装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】従って、本発明は、水
素、一酸化炭素及び酸素の少なくとも１種の不純物を実
質的に含まない高純度液体窒素の製造方法であって、精
製されるべき液体窒素を、前記不純物の少なくとも１種
の吸着を許容する吸着剤と接触させ、前記高純度液体窒
素は、吸着剤が非交換ゼオライトであり、不純物が一酸
化炭素である方法が排除される条件で、回収される方法
を提供する。
素、一酸化炭素及び酸素の少なくとも１種の不純物を実
質的に含まない高純度液体窒素の製造方法であって、精
製されるべき液体窒素を、前記不純物の少なくとも１種
の吸着を許容する吸着剤と接触させ、前記高純度液体窒
素は、吸着剤が非交換ゼオライトであり、不純物が一酸
化炭素である方法が排除される条件で、回収される方法
を提供する。
【００２０】液体窒素に含まれる一酸化炭素の非交換ゼ
オライトによる吸着は、一酸化炭素の部分的除去を可能
とすることが示された。
オライトによる吸着は、一酸化炭素の部分的除去を可能
とすることが示された。
【００２１】そのような方法により回収された液体窒素
は、特に電子産業に対し適切ではない。
は、特に電子産業に対し適切ではない。
【００２２】本発明の方法に使用されるのに適切な吸着
剤は、天然及び合成ゼオライト、及び気孔質金属酸化物
から選ばれる。天然ゼオライトは、モルデナイトが有利
であり、合成ゼオライトは、ゼオライトＡ，Ｘ，Ｙタイ
プが有利である。
剤は、天然及び合成ゼオライト、及び気孔質金属酸化物
から選ばれる。天然ゼオライトは、モルデナイトが有利
であり、合成ゼオライトは、ゼオライトＡ，Ｘ，Ｙタイ
プが有利である。
【００２３】これらのゼオライトは周知であり、例えば
米国特許第２，８８２，２４４号又は米国特許第３，１
４０，９３３号に記載されている。
米国特許第２，８８２，２４４号又は米国特許第３，１
４０，９３３号に記載されている。
【００２４】本発明では、ゼオライト４Ａ，５Ａ，１０
Ａ，又は１３Ｘが好ましい。
Ａ，又は１３Ｘが好ましい。
【００２５】これらのゼオライトは、酸素の吸着、好ま
しくは水素の吸着に使用され得る。しかし、上述のよう
に、一酸化炭素の除去には適切ではない。
しくは水素の吸着に使用され得る。しかし、上述のよう
に、一酸化炭素の除去には適切ではない。
【００２６】本発明の有利な態様によると、特に吸着剤
がゼオライトのときに、吸着剤は少なくとも１種の金属
イオンと交換され得る。イオン交換は、通常の方法で実
施され得る。
がゼオライトのときに、吸着剤は少なくとも１種の金属
イオンと交換され得る。イオン交換は、通常の方法で実
施され得る。
【００２７】この交換は、天然又は合成ゼオライト内に
含まれるカチオンの少なくとも一部を少なくとも１種の
他のカチオンと置換することを目的とする。そのような
交換されたゼオライトは、前記不純物である一酸化炭素
の吸着に適切である。
含まれるカチオンの少なくとも一部を少なくとも１種の
他のカチオンと置換することを目的とする。そのような
交換されたゼオライトは、前記不純物である一酸化炭素
の吸着に適切である。
【００２８】金属イオンは、リチウム、カルシウム、バ
リウム又はストロンチウムのようなアルカリ土類金属、
亜鉛のような遷移金属、鉄、又は好ましくは銅又は銀か
ら選ばれた金属のイオンである。銅イオンが特に好まし
い。交換の程度は、イオンの性質の関数として変化し得
るが、出来るだけ高いのが有利である。例えば、問題の
イオンがリチウムならば、交換比は８０％より高く、よ
り好ましくは９０％より高く、１００％のオ−ダ−が有
利である。高い交換比に達するために、吸着剤は、２つ
又はそれ以上の連続交換操作に供される。
リウム又はストロンチウムのようなアルカリ土類金属、
亜鉛のような遷移金属、鉄、又は好ましくは銅又は銀か
ら選ばれた金属のイオンである。銅イオンが特に好まし
い。交換の程度は、イオンの性質の関数として変化し得
るが、出来るだけ高いのが有利である。例えば、問題の
イオンがリチウムならば、交換比は８０％より高く、よ
り好ましくは９０％より高く、１００％のオ−ダ−が有
利である。高い交換比に達するために、吸着剤は、２つ
又はそれ以上の連続交換操作に供される。
【００２９】本発明の最も好ましい吸着剤は、気孔質金
属酸化物である。
属酸化物である。
【００３０】「気孔質金属酸化物」なる語は、金属の酸
化物、及び多くの金属の酸化物を含む混合酸化物の両方
を意味する。ＳｉＯ2 単位を含むゼオライトは、本発明
の意味に含まれる金属酸化物ではない。
化物、及び多くの金属の酸化物を含む混合酸化物の両方
を意味する。ＳｉＯ2 単位を含むゼオライトは、本発明
の意味に含まれる金属酸化物ではない。
【００３１】金属酸化物としては、遷移金属、特に周期
率表ＩＶＢ、ＶＢ、ＶＩＢ、ＶＩＩＩ及びＩＢ族の遷移
金属、及び２２〜７９の原子数の遷移金属の酸化物が使
用される。後者の中では、銅、ニッケル、マンガン、
銀、及び鉄の単独又は混合酸化物が好ましい。ホプカラ
イトのような混合銅マンガン酸化物を含む金属酸化物が
特に好ましい。本発明の方法の実施に特に適切なホプカ
ライトは、酸化マンガン、酸化第２銅、亜酸化銅、及び
炭酸マンガンの混合物を含む、プロラボフランス社によ
り市販されているタイプのものである。
率表ＩＶＢ、ＶＢ、ＶＩＢ、ＶＩＩＩ及びＩＢ族の遷移
金属、及び２２〜７９の原子数の遷移金属の酸化物が使
用される。後者の中では、銅、ニッケル、マンガン、
銀、及び鉄の単独又は混合酸化物が好ましい。ホプカラ
イトのような混合銅マンガン酸化物を含む金属酸化物が
特に好ましい。本発明の方法の実施に特に適切なホプカ
ライトは、酸化マンガン、酸化第２銅、亜酸化銅、及び
炭酸マンガンの混合物を含む、プロラボフランス社によ
り市販されているタイプのものである。
【００３２】本発明の吸着剤は、０．４ｎｍを越える、
好ましくは０．５〜１ｎｍの平均径、０．１ｃｍ3 ／ｇ
を越える、好ましくは０．１５〜０．５ｃｍ3 ／ｇの容
積の気孔を有する。本発明の吸着剤の比表面積は、一般
に１５０ｍ2 ／ｇを越える、好ましくは吸着剤がゼオラ
イトの場合には１５０〜３００ｍ2 ／ｇであり、吸着剤
が気孔質金属酸化物の場合には５００〜８００ｍ2 ／ｇ
である。
好ましくは０．５〜１ｎｍの平均径、０．１ｃｍ3 ／ｇ
を越える、好ましくは０．１５〜０．５ｃｍ3 ／ｇの容
積の気孔を有する。本発明の吸着剤の比表面積は、一般
に１５０ｍ2 ／ｇを越える、好ましくは吸着剤がゼオラ
イトの場合には１５０〜３００ｍ2 ／ｇであり、吸着剤
が気孔質金属酸化物の場合には５００〜８００ｍ2 ／ｇ
である。
【００３３】吸着剤は、粉末状、小さいロッド状、又は
好ましくはビ−ズ状である。これらのビ−ズの径は１〜
５ｍｍである。
好ましくはビ−ズ状である。これらのビ−ズの径は１〜
５ｍｍである。
【００３４】本発明の方法により精製される液体窒素
は、前記不純物それぞれを５ｐｐｍ未満、より一般的に
は一酸化炭素及び酸素のそれぞれを０．１５〜２ｐｐ
ｍ、水素不純物を５０ｐｐｂ未満含有し得る。
は、前記不純物それぞれを５ｐｐｍ未満、より一般的に
は一酸化炭素及び酸素のそれぞれを０．１５〜２ｐｐ
ｍ、水素不純物を５０ｐｐｂ未満含有し得る。
【００３５】それぞれの不純物の含量は、特に精製され
る液体窒素を生成するための方法の関数であり得る。
る液体窒素を生成するための方法の関数であり得る。
【００３６】本発明の方法により処理される液体窒素
は、前記不純物のそれぞれの非常に少量のみを含有す
る。このように、使用される吸着剤の性質及び特性に応
じて、１０ｐｐｂ未満の水素、２０ｐｐｂ未満又は５ｐ
ｐｂ未満の一酸化炭素及び／又は２５ｐｐｂ未満又は５
５ｐｐｂ未満の酸素を含有する高純度液体窒素を製造す
ることが可能となった。上述のような吸着剤の幾つか
は、ある不純物と他の不純物とで選択性がある。この点
において、金属酸化物、特にホプカライト型の金属酸化
物が、水素との関連よりも酸素及び一酸化炭素との関連
で、より選択的であることに注意すべきである。この場
合、実質的に前記不純物のそれぞれを含まない液体窒素
を得るために、２種又はそれ以上の吸着剤を組み合わせ
て用いることが有利であろう。
は、前記不純物のそれぞれの非常に少量のみを含有す
る。このように、使用される吸着剤の性質及び特性に応
じて、１０ｐｐｂ未満の水素、２０ｐｐｂ未満又は５ｐ
ｐｂ未満の一酸化炭素及び／又は２５ｐｐｂ未満又は５
５ｐｐｂ未満の酸素を含有する高純度液体窒素を製造す
ることが可能となった。上述のような吸着剤の幾つか
は、ある不純物と他の不純物とで選択性がある。この点
において、金属酸化物、特にホプカライト型の金属酸化
物が、水素との関連よりも酸素及び一酸化炭素との関連
で、より選択的であることに注意すべきである。この場
合、実質的に前記不純物のそれぞれを含まない液体窒素
を得るために、２種又はそれ以上の吸着剤を組み合わせ
て用いることが有利であろう。
【００３７】吸着剤により吸着されない不純物を除去す
る他の方法を用いてもよい。このように、吸着されない
不純物が水素であるならば、蒸留という古典的な方法に
より不純物が除去され得る。
る他の方法を用いてもよい。このように、吸着されない
不純物が水素であるならば、蒸留という古典的な方法に
より不純物が除去され得る。
【００３８】このように、使用される種々の吸着剤は、
単一の処理ゾ−ン、又はそれぞれが吸着剤を有する別々
の処理ゾ−ン内に配置され得る。そのような処理ゾ−ン
は、例えば反応器により構成される。しかし、前記不純
物の１つ又は２つ以上を実質的に含まない液体窒素は、
幾つかの用途に適切である。この不純物について選択的
である吸着剤は、それ自体、使用され得る。
単一の処理ゾ−ン、又はそれぞれが吸着剤を有する別々
の処理ゾ−ン内に配置され得る。そのような処理ゾ−ン
は、例えば反応器により構成される。しかし、前記不純
物の１つ又は２つ以上を実質的に含まない液体窒素は、
幾つかの用途に適切である。この不純物について選択的
である吸着剤は、それ自体、使用され得る。
【００３９】不純物の除去は、化学吸着及び／又は物理
吸着を用いて、吸着剤を接触して実施し得る。
吸着を用いて、吸着剤を接触して実施し得る。
【００４０】精製される液体窒素の温度は、その沸点よ
りも厳密に低い。この温度は、−１９６℃〜−１５０℃
であろう。一方、精製される液体窒素の圧力は、１．５
〜２５バ−ル、好ましくは３〜１５バ−ルである。当然
のことではあるが、温度及び圧力は、窒素が液状にあっ
てガス状ではないように選択される。
りも厳密に低い。この温度は、−１９６℃〜−１５０℃
であろう。一方、精製される液体窒素の圧力は、１．５
〜２５バ−ル、好ましくは３〜１５バ−ルである。当然
のことではあるが、温度及び圧力は、窒素が液状にあっ
てガス状ではないように選択される。
【００４１】吸着剤を通る液体窒素の直線速度は、１０
-3ｍ／ｓより高く、好ましくは１０-3〜５・１０-2ｍ／
ｓ、より好ましくはである３・１０-3〜１・１０-2ｍ／
ｓである。
-3ｍ／ｓより高く、好ましくは１０-3〜５・１０-2ｍ／
ｓ、より好ましくはである３・１０-3〜１・１０-2ｍ／
ｓである。
【００４２】不純物である酸素及び一酸化炭素は、使用
される温度で液状である。
される温度で液状である。
【００４３】本発明の方法の特に好ましい態様による
と、不純物の除去は、液体窒素が生成されたコ−ルドボ
ックスの外側で、吸着により行われる。事実、高純度液
体窒素を製造するためには、吸着剤は、低温、例えば液
体窒素の温度より低い温度に維持する必要はない。
と、不純物の除去は、液体窒素が生成されたコ−ルドボ
ックスの外側で、吸着により行われる。事実、高純度液
体窒素を製造するためには、吸着剤は、低温、例えば液
体窒素の温度より低い温度に維持する必要はない。
【００４４】不純物の除去の後、吸着剤は、再生ガスの
流れにより、通常の方法で再生され得る。このガスは、
精製される液体窒素と同一の方向に、又は好ましくは反
対の方向に、吸着剤を通過するのがよい。前記ガスは、
通常は、気体窒素、又は気体窒素と炭化水素又は好まし
くは水素のような還元性ガスとの混合物からなる。
流れにより、通常の方法で再生され得る。このガスは、
精製される液体窒素と同一の方向に、又は好ましくは反
対の方向に、吸着剤を通過するのがよい。前記ガスは、
通常は、気体窒素、又は気体窒素と炭化水素又は好まし
くは水素のような還元性ガスとの混合物からなる。
【００４５】そのような混合物は、５体積重量％の還元
性ガスを含むのがよい。使用される気体窒素は、精製さ
れる、又は精製された液体窒素の蒸発により得られ得
る。前記再生ガスの温度は、約２℃〜２５０℃がよい。
吸着剤がゼオライトのとき、この温度は、好ましくは室
温（５〜３５℃）に選択される。吸着剤が気孔質金属酸
化物の場合には、この温度は１５０〜２５０℃であるの
が好ましい。
性ガスを含むのがよい。使用される気体窒素は、精製さ
れる、又は精製された液体窒素の蒸発により得られ得
る。前記再生ガスの温度は、約２℃〜２５０℃がよい。
吸着剤がゼオライトのとき、この温度は、好ましくは室
温（５〜３５℃）に選択される。吸着剤が気孔質金属酸
化物の場合には、この温度は１５０〜２５０℃であるの
が好ましい。
【００４６】吸着剤は、平行に配置された２つの別々の
処理ゾ−ンに分割されてもよく、これらのゾ−ンの一方
は再生され、他方は精製されるべき液体窒素と接触す
る。
処理ゾ−ンに分割されてもよく、これらのゾ−ンの一方
は再生され、他方は精製されるべき液体窒素と接触す
る。
【００４７】液体窒素からの前記不純物の除去を考慮す
ると、吸着剤の第１の使用の前に、吸着剤は、特にそれ
が含む微量の水を除去するために、活性化され得る。
ると、吸着剤の第１の使用の前に、吸着剤は、特にそれ
が含む微量の水を除去するために、活性化され得る。
【００４８】これを行うために、吸着剤は１００〜５０
０℃の温度に供される。吸着剤がゼオライトのとき、活
性化は、４００℃のオ−ダ−の温度で、好ましくは窒素
でパ−ジしつつ、行われる。
０℃の温度に供される。吸着剤がゼオライトのとき、活
性化は、４００℃のオ−ダ−の温度で、好ましくは窒素
でパ−ジしつつ、行われる。
【００４９】吸着剤がホプカライトのような気孔質金属
酸化物の場合には、活性化は、１５０〜３００℃の温度
で、好ましくは２５０℃のオ−ダ−の温度で、好ましく
は窒素と水素及び／又は一酸化炭素からなる雰囲気でパ
−ジしつつ、行われる。
酸化物の場合には、活性化は、１５０〜３００℃の温度
で、好ましくは２５０℃のオ−ダ−の温度で、好ましく
は窒素と水素及び／又は一酸化炭素からなる雰囲気でパ
−ジしつつ、行われる。
【００５０】本発明の他の態様によると、本発明は、上
述の方法を実施する装置を提供する。そのような装置
は、水素、一酸化炭素及び酸素の少なくとも１種の不純
物を含む、少なくとも１つの反応器の入口に導管により
接続された、精製されるべき液体窒素源を具備し、それ
ぞれの反応器は前記不純物の１種又はそれ以上を除去す
ることを可能とする少なくとも１種の吸着剤を収容し、
前記反応器の出口には、接続導管が取付けられている。
述の方法を実施する装置を提供する。そのような装置
は、水素、一酸化炭素及び酸素の少なくとも１種の不純
物を含む、少なくとも１つの反応器の入口に導管により
接続された、精製されるべき液体窒素源を具備し、それ
ぞれの反応器は前記不純物の１種又はそれ以上を除去す
ることを可能とする少なくとも１種の吸着剤を収容し、
前記反応器の出口には、接続導管が取付けられている。
【００５１】本発明の特に有利な態様によると、精製さ
れるべき液体窒素源は、精製されるべき液体窒素が生成
されるコ−ルドボックスの外側に配置されている。
れるべき液体窒素源は、精製されるべき液体窒素が生成
されるコ−ルドボックスの外側に配置されている。
【００５２】図１は、液体窒素のための可動又は静止貯
蔵タンクからなる、精製されるべき液体窒素源を具備す
る。このタンクは、ポンプ６を備えた導管によって、前
記不純物の１種又はそれ以上を除去することを可能とす
る少なくとも１種の吸着剤を収容する反応器３の入口に
接続されている。
蔵タンクからなる、精製されるべき液体窒素源を具備す
る。このタンクは、ポンプ６を備えた導管によって、前
記不純物の１種又はそれ以上を除去することを可能とす
る少なくとも１種の吸着剤を収容する反応器３の入口に
接続されている。
【００５３】反応器３の出口には、精製された液体窒素
のための貯蔵タンク５内に現れる接続導管が設けられて
いる。
のための貯蔵タンク５内に現れる接続導管が設けられて
いる。
【００５４】液体窒素源１は純粋ではない窒素をそれが
使用される場所（図示せず）に放出する導管が設けられ
ている。
使用される場所（図示せず）に放出する導管が設けられ
ている。
【００５５】従って、図１に示す装置は、ユ−ザ−の必
要に応じて、精製された又は精製されていない液体窒素
の供給を可能とする。
要に応じて、精製された又は精製されていない液体窒素
の供給を可能とする。
【００５６】図１の装置は、窒素ユ−ザ−によりすでに
設置されたプラントに、１つの反応器３と接続導管２，
４を加えるものである。前記装置は、それ故、プラント
の位置に容易に設置することが可能である 図２は、トラックタンクのような、液体窒素のための可
動貯蔵タンク１１からなる、精製される液体窒素源を具
備する。
設置されたプラントに、１つの反応器３と接続導管２，
４を加えるものである。前記装置は、それ故、プラント
の位置に容易に設置することが可能である 図２は、トラックタンクのような、液体窒素のための可
動貯蔵タンク１１からなる、精製される液体窒素源を具
備する。
【００５７】可動貯蔵タンク１１は、導管２によって、
前記不純物の１種又はそれ以上を除去することを可能と
する少なくとも１種の吸着剤を収容する反応器３の入口
に接続されている。前記反応器の出口には、精製された
液体窒素のための貯蔵タンク５内に現れる、バルブ１４
を備えた接続導管４が設けられている。
前記不純物の１種又はそれ以上を除去することを可能と
する少なくとも１種の吸着剤を収容する反応器３の入口
に接続されている。前記反応器の出口には、精製された
液体窒素のための貯蔵タンク５内に現れる、バルブ１４
を備えた接続導管４が設けられている。
【００５８】この容器は、バルブ１２を備えた導管８に
より、蒸発器９に接続されている。蒸発器９自体は、バ
ルブ１３を備えた導管１０により、前記接続導管４に接
続されている。
より、蒸発器９に接続されている。蒸発器９自体は、バ
ルブ１３を備えた導管１０により、前記接続導管４に接
続されている。
【００５９】図２に示す装置は、貯蔵タンク５に貯蔵さ
れる直前に、タンク１１から出る液体窒素の精製を可能
とする。
れる直前に、タンク１１から出る液体窒素の精製を可能
とする。
【００６０】貯蔵タンク５を、純粋ではない窒素を反応
器３内に収容された吸着剤と接触させることにより精製
された窒素で満たすために、バルブ１４が開かれ、バル
ブ１２及び１３が閉ざされる。充填操作の終りに、反応
器３の入口から導管２が除かれ、バルブ１４が閉ざさ
れ、バルブ１２及び１３が開かれる。貯蔵タンクからの
液体窒素は、蒸発器９に運ばれ、導管１０及び４を通し
て反応器３に運ばれた気体窒素を形成する。気体窒素流
が生成され、反応器内に存在する吸着剤をパ−ジし、再
生を可能とする。
器３内に収容された吸着剤と接触させることにより精製
された窒素で満たすために、バルブ１４が開かれ、バル
ブ１２及び１３が閉ざされる。充填操作の終りに、反応
器３の入口から導管２が除かれ、バルブ１４が閉ざさ
れ、バルブ１２及び１３が開かれる。貯蔵タンクからの
液体窒素は、蒸発器９に運ばれ、導管１０及び４を通し
て反応器３に運ばれた気体窒素を形成する。気体窒素流
が生成され、反応器内に存在する吸着剤をパ−ジし、再
生を可能とする。
【００６１】図２の装置は、高純度気体窒素をユ−ザ−
ステ−ションに供給することを可能とする。この目的に
対し、バルブ１３，１４が閉ざされ、バルブ１２が開か
れる。液体窒素は蒸発器９に運ばれ、形成される高純度
気体窒素は、蒸発器９に輸送され、形成される高純度気
体窒素は使用の場所に向かって矢印Ａの方向に輸送され
る。
ステ−ションに供給することを可能とする。この目的に
対し、バルブ１３，１４が閉ざされ、バルブ１２が開か
れる。液体窒素は蒸発器９に運ばれ、形成される高純度
気体窒素は、蒸発器９に輸送され、形成される高純度気
体窒素は使用の場所に向かって矢印Ａの方向に輸送され
る。
【００６２】図３に示す装置は、平行に配置され、導管
２により静止貯蔵タンク１に接続された２つの反応器
３，３´を具備しており、導管２は、２つの分岐管２
´，２”に分割されている。分岐管２´にはバルブ１５
が設けられ、分岐管２”にはバルブ１５´が設けられて
いる。それぞれの反応器３，３´には、それぞれパ−ジ
導管２７，２８が設けられている。それぞれの反応器
３，３´の出口には、導管１１６，１６´が備えられて
いる。導管１６，１６´のそれぞれは、蒸発器１８の出
口に接続された導管１７中に出ている。導管１６には、
バルブ２６を備えた分岐管２５が設けられている。
２により静止貯蔵タンク１に接続された２つの反応器
３，３´を具備しており、導管２は、２つの分岐管２
´，２”に分割されている。分岐管２´にはバルブ１５
が設けられ、分岐管２”にはバルブ１５´が設けられて
いる。それぞれの反応器３，３´には、それぞれパ−ジ
導管２７，２８が設けられている。それぞれの反応器
３，３´の出口には、導管１１６，１６´が備えられて
いる。導管１６，１６´のそれぞれは、蒸発器１８の出
口に接続された導管１７中に出ている。導管１６には、
バルブ２６を備えた分岐管２５が設けられている。
【００６３】蒸発器１８の出口には、導管１９が設けら
れ、この導管１９は、それぞれ反応器３，３´の出口に
出ている２つの分岐管１９´１９”に分かれている。分
岐管１９´１９”のそれぞれには、バルブ２２，２３が
取り付けられている。導管１９は、バルブ２１を備えた
分岐管２０を具備している。
れ、この導管１９は、それぞれ反応器３，３´の出口に
出ている２つの分岐管１９´１９”に分かれている。分
岐管１９´１９”のそれぞれには、バルブ２２，２３が
取り付けられている。導管１９は、バルブ２１を備えた
分岐管２０を具備している。
【００６４】操作に際しては、純粋ではない窒素の精製
のためには、反応器３，３´の一方が使用され、他のも
のは再生される。
のためには、反応器３，３´の一方が使用され、他のも
のは再生される。
【００６５】反応器３が再生の状態にあるとき、バルブ
１５，２１，２３，２４が閉ざされ、バルブ１５´，２
２，２６が開かれる。液体窒素は静止貯蔵タンク１から
反応器３´に輸送され、そこから精製されて出ていく。
精製された液体窒素の部分は、導管１６´及び２５によ
りユ−ザ−の場所（図示せず）に向かって輸送される。
精製された液体窒素の他の部分は、導管１６´及び１７
により、蒸発器１８に放出される。
１５，２１，２３，２４が閉ざされ、バルブ１５´，２
２，２６が開かれる。液体窒素は静止貯蔵タンク１から
反応器３´に輸送され、そこから精製されて出ていく。
精製された液体窒素の部分は、導管１６´及び２５によ
りユ−ザ−の場所（図示せず）に向かって輸送される。
精製された液体窒素の他の部分は、導管１６´及び１７
により、蒸発器１８に放出される。
【００６６】蒸発器１８内で形成された気体窒素は、導
管１９及び１９´により反応器３に輸送され、吸着剤を
再生することを可能とする向流のパ−ジ流を形成する。
気体窒素は、パ−ジ導管２７を通して反応器３から排出
される。反応器３内の吸着剤が再生されるとき、後者は
液体窒素の精製のために順に採用され、一方、反応器３
´内の吸着剤は再生される。これを行うためには、バル
ブ１５´，２１及び２２が閉ざされ、バルブ１５，２
３、２４及び２６が開かれる。
管１９及び１９´により反応器３に輸送され、吸着剤を
再生することを可能とする向流のパ−ジ流を形成する。
気体窒素は、パ−ジ導管２７を通して反応器３から排出
される。反応器３内の吸着剤が再生されるとき、後者は
液体窒素の精製のために順に採用され、一方、反応器３
´内の吸着剤は再生される。これを行うためには、バル
ブ１５´，２１及び２２が閉ざされ、バルブ１５，２
３、２４及び２６が開かれる。
【００６７】ユ−ザ−が、液体窒素に加え、気体窒素の
使用を望む場合には、バルブ２１が開かれる。気体窒素
は、次いで導管２０を通してそのユ−ザ−の位置（図示
せず）に輸送される。
使用を望む場合には、バルブ２１が開かれる。気体窒素
は、次いで導管２０を通してそのユ−ザ−の位置（図示
せず）に輸送される。
【００６８】要求に応じて、バルブ２１は、それが反応
器３内の吸着剤であるとき、及び再生される反応器３´
内の吸着剤の両方のときに、開かれる。
器３内の吸着剤であるとき、及び再生される反応器３´
内の吸着剤の両方のときに、開かれる。
【００６９】図４に示す装置は、精製される液体窒素の
ための静止貯蔵タンク１を具備する。この静止貯蔵タン
ク１は、上で定義する吸着剤を収容する反応器３の出口
に、バルブ３０を備えた導管２により接続されている。
この反応器の出口は、導管４により、精製される液体窒
素のための可動タンク２９に接続されている。導管２に
は、バルブ３１を備えた分岐管３２が設けられている。
ための静止貯蔵タンク１を具備する。この静止貯蔵タン
ク１は、上で定義する吸着剤を収容する反応器３の出口
に、バルブ３０を備えた導管２により接続されている。
この反応器の出口は、導管４により、精製される液体窒
素のための可動タンク２９に接続されている。導管２に
は、バルブ３１を備えた分岐管３２が設けられている。
【００７０】バルブ３０は、可動タンク２９に充填する
ために開かれる。純粋でない液体窒素は、貯蔵タンク１
から導管２を通して反応器３に放出される。
ために開かれる。純粋でない液体窒素は、貯蔵タンク１
から導管２を通して反応器３に放出される。
【００７１】精製された液体窒素は、次いで反応器３か
ら可動タンク２９に放出される。
ら可動タンク２９に放出される。
【００７２】バルブ３１は開かれても閉ざされてもよ
い。タンク２９への充填と同時に開かれるとき、他の可
動又は静止タンクを純粋でない液体窒素で満たすことが
可能である。
い。タンク２９への充填と同時に開かれるとき、他の可
動又は静止タンクを純粋でない液体窒素で満たすことが
可能である。
【００７３】図５に示す装置は、不純物である一酸化炭
素、水素及び酸素を含む液体窒素が生成されるコ−ルド
ボックス１１１を示している。コ−ルドボックス１１１
は、２つの導管２´及び２”に分かれている導管２を備
えている。導管２´及び２”のそれぞれは、バルブ３
３，３４を備えている。導管２７は、前記不純物の少な
くとも１つの除去を許容する吸着剤を備えた反応器３の
出口に出ている。前記反応器３の出口には、接続導管４
が設けられている。
素、水素及び酸素を含む液体窒素が生成されるコ−ルド
ボックス１１１を示している。コ−ルドボックス１１１
は、２つの導管２´及び２”に分かれている導管２を備
えている。導管２´及び２”のそれぞれは、バルブ３
３，３４を備えている。導管２７は、前記不純物の少な
くとも１つの除去を許容する吸着剤を備えた反応器３の
出口に出ている。前記反応器３の出口には、接続導管４
が設けられている。
【００７４】ソレノイドバルブ３３又は３４が開かれる
かどうかに応じて、必要ならばコ−ルドボックス１１１
の出口に、高純度窒素又は前記不純物を含む窒素を生成
することが可能である。
かどうかに応じて、必要ならばコ−ルドボックス１１１
の出口に、高純度窒素又は前記不純物を含む窒素を生成
することが可能である。
【００７５】図７は、本発明の装置を示し、（ｉ）水素
よりも酸素及び一酸化炭素に対しより選択的である、ホ
プカライトのような吸着剤が充填された反応器３と、
（ｉｉ）液体窒素からの液体水素の分離のための蒸留塔
３６を具備している。
よりも酸素及び一酸化炭素に対しより選択的である、ホ
プカライトのような吸着剤が充填された反応器３と、
（ｉｉ）液体窒素からの液体水素の分離のための蒸留塔
３６を具備している。
【００７６】蒸留塔３６は、ダクト３９により反応器３
にリンクされている。蒸留塔３６はまた、リボイラ−３
７を具備し、前記塔３６から出る液体窒素からの窒素を
気化することを可能とする。
にリンクされている。蒸留塔３６はまた、リボイラ−３
７を具備し、前記塔３６から出る液体窒素からの窒素を
気化することを可能とする。
【００７７】精製される液体窒素は、ダクト４０によ
り、必要ならばポンプ３８により、反応器３内に導かれ
る。不純物である一酸化炭素及び水素は、反応器３を満
たす吸着剤に吸着される。
り、必要ならばポンプ３８により、反応器３内に導かれ
る。不純物である一酸化炭素及び水素は、反応器３を満
たす吸着剤に吸着される。
【００７８】反応器の出口では、液体窒素は蒸留塔３６
の高い部分に、ダクト３０により導かれる。液体窒素は
塔３６の出口で回収され、ダクト４２により液体窒素貯
蔵タンク（図示せず）に導かれる。
の高い部分に、ダクト３０により導かれる。液体窒素は
塔３６の出口で回収され、ダクト４２により液体窒素貯
蔵タンク（図示せず）に導かれる。
【００７９】精製された液体窒素の部分は、塔の出口に
おいて回収され、リボイラ−３７に導かれ、気体窒素を
形成する。気体窒素は、ダクト４０から来る液体窒素と
向流で、前記塔の下部に導入される 水素は、矢印４１の方向に排気される。
おいて回収され、リボイラ−３７に導かれ、気体窒素を
形成する。気体窒素は、ダクト４０から来る液体窒素と
向流で、前記塔の下部に導入される 水素は、矢印４１の方向に排気される。
【００８０】以下の実施例は、本発明を例示するもので
ある。それらは、図１に示す本発明の装置を用いること
により生成された。採用された反応器は、３２ｍｍの
径、５００ｍｍの高さである。
ある。それらは、図１に示す本発明の装置を用いること
により生成された。採用された反応器は、３２ｍｍの
径、５００ｍｍの高さである。
【００８１】不純物である一酸化炭素及び水素は、トレ
−スアナリティカル社により市販されているＲＧＡ３ク
ロマトグラフにより、２分ごとに測定された。不純物酸
素は、大阪酸素工業社により市販されているＯＳＫアナ
ライザ−により連続的に測定された。ＲＧＡ３クロマト
グラフの検出のしきい値は、水素については１０ｐｐｂ
未満であり、一酸化炭素については２っｐｂである。Ｏ
ＳＫアナライザ−の検出のしきい値は、酸素について２
ｐｐｂである。
−スアナリティカル社により市販されているＲＧＡ３ク
ロマトグラフにより、２分ごとに測定された。不純物酸
素は、大阪酸素工業社により市販されているＯＳＫアナ
ライザ−により連続的に測定された。ＲＧＡ３クロマト
グラフの検出のしきい値は、水素については１０ｐｐｂ
未満であり、一酸化炭素については２っｐｂである。Ｏ
ＳＫアナライザ−の検出のしきい値は、酸素について２
ｐｐｂである。
【００８２】
実施例１ 反応器は、ベイヤ−社により市販されているゼオライト
５Ａで満たされている。これらのゼオライトは、１．６
〜３．５ｍｍの径のビ−ズの形である。ゼオライトは、
気体窒素の下で４００℃で１０時間処理することにより
活性化される。
５Ａで満たされている。これらのゼオライトは、１．６
〜３．５ｍｍの径のビ−ズの形である。ゼオライトは、
気体窒素の下で４００℃で１０時間処理することにより
活性化される。
【００８３】精製される液体窒素は、以下のものを含ん
でいる。
でいる。
【００８４】水素： ５０ｐｐｂ 一酸化炭素： ７００ｐｐｂ 酸素： １５０ｐｐｂ 液体窒素の温度は−１７０℃であり、その圧力は１０バ
−ルである。
−ルである。
【００８５】反応器は、この温度を一定に維持するよう
に充分に絶縁されている。
に充分に絶縁されている。
【００８６】反応器をでるときに液体窒素中に存在する
不純物の含量が、３０分間測定された。
不純物の含量が、３０分間測定された。
【００８７】この期間を通して、３０ｐｐｂの一酸化炭
素が検出され、水素は検出されなかった。水素は検出さ
れなかった。
素が検出され、水素は検出されなかった。水素は検出さ
れなかった。
【００８８】処理された液体窒素の酸素含量は、１２０
ｐｐｂよりも高い。
ｐｐｂよりも高い。
【００８９】非交換のＡタイプゼオライトのみが、一酸
化炭素の部分的除去を可能にすることに気付くかもしれ
ない。しかし、この吸着は、良好な水素の除去を可能に
する。
化炭素の部分的除去を可能にすることに気付くかもしれ
ない。しかし、この吸着は、良好な水素の除去を可能に
する。
【００９０】実施例２ 銅により交換されたゼオライト５Ａは、２つの連続交換
を行うことにより製造され、それぞれは次のように実施
される。
を行うことにより製造され、それぞれは次のように実施
される。
【００９１】凝縮器を支持する４リットルの丸底フラス
コに、実施例１のゼオライト５００ｇを導入する。次い
で、ＣｕＣｌ2 の１モル溶液を加え、６０℃に２時間加
熱する。
コに、実施例１のゼオライト５００ｇを導入する。次い
で、ＣｕＣｌ2 の１モル溶液を加え、６０℃に２時間加
熱する。
【００９２】固形物を濾過し、脱ミネラル化水で洗浄し
て中性化し、８０℃で一昼夜乾燥する。
て中性化し、８０℃で一昼夜乾燥する。
【００９３】得られたゼオライトを１００％に近い交換
比で銅と交換する。
比で銅と交換する。
【００９４】このゼオライトを４００℃で気体窒素でパ
−ジすることにより活性化する。
−ジすることにより活性化する。
【００９５】実施例１に示す特性を示す液体窒素と、次
いでゼオライトと接触させる。
いでゼオライトと接触させる。
【００９６】反応器の出口で得られた精製液体窒素につ
いて、測定を行った。
いて、測定を行った。
【００９７】水素及び一酸化炭素は検出されなかった。
酸素含量は１２０ｐｐｂよりも高かった。
酸素含量は１２０ｐｐｂよりも高かった。
【００９８】実施例２ １．６〜３．５ｍｍの径のビ−ズ状のゼオライトＹ３５
０ｇを、７３５ｍｌの蒸留水中硝酸銀９１ｇの溶液によ
り交換する。交換比は８０％である。このように製造さ
れたゼオライトＹを反応器内に置く。このゼオライトを
実施例１に示すように活性化する。
０ｇを、７３５ｍｌの蒸留水中硝酸銀９１ｇの溶液によ
り交換する。交換比は８０％である。このように製造さ
れたゼオライトＹを反応器内に置く。このゼオライトを
実施例１に示すように活性化する。
【００９９】銀で交換されたゼオライトＹを、実施例１
に示す特性を示す液体窒素を接触させる。反応器の出口
で回収された液体窒素について、３０分間測定を行っ
た。液体窒素は、水素及び一酸化炭素の検出は示さず、
酸素含量は１２５ｐｐｂであった。
に示す特性を示す液体窒素を接触させる。反応器の出口
で回収された液体窒素について、３０分間測定を行っ
た。液体窒素は、水素及び一酸化炭素の検出は示さず、
酸素含量は１２５ｐｐｂであった。
【０１００】実施例４ 小ロッド状のモルデナイト５００ｇを、凝縮器を支持す
る１リットルの丸底フラスコに配置し、６０℃に維持さ
れた容器内に置く。１３３ｇの硝酸銀を蒸留水に溶解す
ることにより得た２５０ｍｌの硝酸銀溶液をフラスコに
導入する。
る１リットルの丸底フラスコに配置し、６０℃に維持さ
れた容器内に置く。１３３ｇの硝酸銀を蒸留水に溶解す
ることにより得た２５０ｍｌの硝酸銀溶液をフラスコに
導入する。
【０１０１】反応を３時間生じさせる。冷却後、ゼオラ
イトを焼結ガラス上に濾過し、洗浄濾液が中性になるま
で蒸留水で洗浄する。試料を炉で８０℃で一昼夜乾燥す
る。
イトを焼結ガラス上に濾過し、洗浄濾液が中性になるま
で蒸留水で洗浄する。試料を炉で８０℃で一昼夜乾燥す
る。
【０１０２】４５０℃の窒素雰囲気中で２時間、連続し
てパ−ジしつつ、ゼオライトを活性化する。次いで、ゼ
オライトを反応器中に配置し、精製される液体窒素と接
触させる。この液体窒素は、２００ｐｐｂの酸素、５０
ｐｐｂの水素、７００ｐｐｂの一酸化炭素を含有する。
てパ−ジしつつ、ゼオライトを活性化する。次いで、ゼ
オライトを反応器中に配置し、精製される液体窒素と接
触させる。この液体窒素は、２００ｐｐｂの酸素、５０
ｐｐｂの水素、７００ｐｐｂの一酸化炭素を含有する。
【０１０３】液体窒素は１０バ−ルであり、−１７０℃
の温度である。
の温度である。
【０１０４】液体窒素を反応器中を輸送し、その出口で
回収し、その不純物を６０分間測定する。液体窒素は、
１２５ｐｐｂの酸素を含有し、水素及び一酸化炭素は検
出されなかった。
回収し、その不純物を６０分間測定する。液体窒素は、
１２５ｐｐｂの酸素を含有し、水素及び一酸化炭素は検
出されなかった。
【０１０５】実施例５ プロラボ社により市販されている以下の特性を示すホプ
カライトが反応器内に配置される。
カライトが反応器内に配置される。
【０１０６】粒径： １〜３．３ｍｍ 嵩密度： １．２ 組成： ＭｎＯ2 ％ ５７ Ｃｕ2 Ｏ及びＣｕＯ％ １３ ＭｎＣＯ3 ３０ ホプカライトを、９５％の窒素と５％の水素（体積）を
含む混合ガスで２５０℃で活性化された後、反応器内に
配置する。
含む混合ガスで２５０℃で活性化された後、反応器内に
配置する。
【０１０７】処理された液体窒素は、実施例４と同様で
ある。
ある。
【０１０８】反応器を出る液体窒素の不純物含量を６０
分間測定する。水素は除去されなかったが、一酸化炭素
と酸素含量は検出されなかった。
分間測定する。水素は除去されなかったが、一酸化炭素
と酸素含量は検出されなかった。
【図１】 貯蔵タンク内に収容された液体窒素中に存在
する不純物の除去のための装置を示す図。
する不純物の除去のための装置を示す図。
【図２】 貯蔵タ−ミナルにある液体窒素中に存在する
不純物の除去のための装置を示す図。
不純物の除去のための装置を示す図。
【図３】 平行に配置された２つの吸着反応器を具備す
る、液体窒素中に存在する不純物の除去のための装置を
示す図。
る、液体窒素中に存在する不純物の除去のための装置を
示す図。
【図４】 液体窒素の精製のための手段を備え、この窒
素の輸送のためのタンクに接続された、液体窒素の貯蔵
タンクを示す図。
素の輸送のためのタンクに接続された、液体窒素の貯蔵
タンクを示す図。
【図５】 液体窒素を精製する手段に接続された、空気
のガス分離のためのコ−ルドボックスを示す図。
のガス分離のためのコ−ルドボックスを示す図。
【図６】 高純度液体窒素のボトルフィ−ドで動作する
空気のガス分離のための装置を示す図。
空気のガス分離のための装置を示す図。
【図７】 水素の除去のための蒸留塔と組み合わされ
た、酸素及び一酸化炭素を除去するための装置を示す
図。
た、酸素及び一酸化炭素を除去するための装置を示す
図。
１…液体窒素源、２，４…接続導管、３…反応器、５…
貯蔵タンク、８，９…導管、９…蒸発器、１１…可動貯
蔵タンク、１２，１３…バルブ。
貯蔵タンク、８，９…導管、９…蒸発器、１１…可動貯
蔵タンク、１２，１３…バルブ。
Claims (20)
- 【請求項１】 水素、一酸化炭素及び酸素の少なくとも
１種の不純物を実質的に含まない高純度液体窒素の製造
方法であって、精製されるべき液体窒素を、前記不純物
の少なくとも１種の吸着を許容する吸着剤と接触させ、
前記高純度液体窒素は、吸着剤が非交換ゼオライトであ
り、不純物が一酸化炭素である方法が排除される条件
で、回収される方法。 - 【請求項２】 前記吸着剤は、天然及び合成ゼオライ
ト、及び気孔質金属酸化物から選ばれる請求項１に記載
の方法。 - 【請求項３】 前記ゼオライトは、モルデナイト、又は
ゼオライトＡ，Ｘ，Ｙ、好ましくはゼオライト４Ａ，５
Ａ，１０Ａ，又は１３Ｘのような合成セオライトである
請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 前記ゼオライトは、リチウム、カルシウ
ム、バリウム又はストロンチウムのようなアルカリ土類
金属、亜鉛、鉄、銀、又は好ましくは銅からなる群から
選ばれた少なくとも１種の金属イオンと交換される請求
項２又は３に記載の方法。 - 【請求項５】 前記ゼオライトは、銅イオンと交換され
る請求項４に記載の方法。 - 【請求項６】 前記気孔質金属酸化物は、少なくとも１
種の遷移金属酸化物を含む請求項２に記載の方法。 - 【請求項７】 前記気孔質金属酸化物は、ホプカライト
のような混合銅マンガン酸化物を含む請求項６に記載の
方法。 - 【請求項８】 前記吸着剤は、０．４ｎｍより大きいか
又は等しく、好ましくは０．５〜１ｎｍである請求項１
〜７のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項９】 不純物は、実質的に一酸化炭素及び酸素
からなる請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記不純物の吸着は、液体窒素が生成
されるコ−ルドボックスの外側で行われる請求項１〜９
のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項１１】 前記吸着剤は、不純物の吸着後に再生
させる請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項１２】 前記吸着剤は、平行に配置された２つ
の別々の処理ゾ−ンに分割されており、これらのゾ−ン
の一方は再生され、他方は精製されるべき液体窒素と接
触させる請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項１３】 精製されるべき液体窒素は１．５〜２
５バ−ル好ましくは３〜１５バ−ルの圧力にある請求項
１〜１２のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項１４】 前記吸着剤により精製されるべき液体
窒素の直線速度は、１０-3ｍ／ｓより高く、好ましくは
１０-3〜５・１０-2ｍ／ｓである請求項１〜１３のいず
れか１項に記載の方法。 - 【請求項１５】 水素、一酸化炭素及び酸素の少なくと
も１種の不純物を含む、少なくとも１つの反応器（３，
３´）の入口に導管（２）により接続された、精製され
るべき液体窒素源（１，１１，１１１）を具備し、それ
ぞれの反応器は前記不純物の１種又はそれ以上を除去す
ることを可能とする少なくとも１種の吸着剤を収容し、
前記反応器の出口には、接続導管（４，１６，１６´）
が取付けられている請求項１〜１３のいずれか１項に記
載の方法に使用する装置。 - 【請求項１６】 前記精製されるべき液体窒素源（１，
１１，１１１）は、精製されるべき液体窒素が生成され
るコ−ルドボックスの外側に配置されている請求項１５
に記載の装置。 - 【請求項１７】 前記精製されるべき液体窒素源（１，
１１，１１１）は、液体窒素又はコ−ルドボックス（１
１１）のための可動（１１）又は静止（１）貯蔵タンク
からなる請求項１５に記載の装置。 - 【請求項１８】 前記導管（４，１６，１６´）は、精
製された液体窒素のための可動（２９）又は静止（５）
貯蔵タンク、又は液体窒素（３５）のボトルフィ−ドで
動作する液体窒素生成装置に接続されている請求項１５
〜１７のいずれか１項に記載の装置。 - 【請求項１９】 前記精製されるべき液体窒素源は、平
行に配置されている、前記吸着剤を収容する２つの反応
器（３，３´）に接続されている請求項１５〜１８のい
ずれか１項に記載の装置。 - 【請求項２０】 前記反応器（３，３´）は、液体窒素
から水素を分離する蒸留塔（３６）にリンクされている
請求項１５及び１６のいずれか１項に記載の装置。
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