JPH0838846A - 高圧の供給物流れから水素またはヘリウムを含んだ軽質成分を回収する方法 - Google Patents

高圧の供給物流れから水素またはヘリウムを含んだ軽質成分を回収する方法

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JPH0838846A
JPH0838846A JP7122566A JP12256695A JPH0838846A JP H0838846 A JPH0838846 A JP H0838846A JP 7122566 A JP7122566 A JP 7122566A JP 12256695 A JP12256695 A JP 12256695A JP H0838846 A JPH0838846 A JP H0838846A
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アクヒレシュ・カプアー
Ramachandran Krishnamurthy
ラマチャンドラン・クリシュナマーシー
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高圧供給物流れから水素またはヘリウムを含
んだ軽質成分を回収する方法を提供する。 【構成】 供給物流れ中の軽質成分含量の実質的にすべ
てが、少なくとも１つの膜ユニットによって分離され
る。供給物流れは軽質成分を約３０容量％以下の濃度に
て含み、そして高圧供給物流れ中の軽質成分が、軽質成
分の実質的にすべてを含有した半量未満の供給物流れが
少なくとも１つの膜ユニットを透過し、残りの過半量の
供給物流れが前記膜ユニットから高圧にて排出されるよ
うにして分離される。これにより、前記残りの過半量の
供給物流れから廃棄物流れが、そして前記半量未満の供
給物流れから軽質成分を多く含んだプロセス流れが生成
される。プロセス流れが圧縮され、そして圧力スイング
吸着プロセスに付されて、軽質成分含量の高い生成物流
れが生成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、３０％以下の軽質成分
濃度を有する供給物流れから水素またはヘリウムを含ん
だ軽質成分を回収する方法に関する。さらに詳細には、
本発明は、軽質成分が膜ユニットを透過してプロセス流
れを生成し、そしてこのプロセス流れを圧力スイング吸
着にて処理して、軽質成分の濃縮された生成物流れを得
るようにして、高圧の供給物流れから膜ユニットによっ
て軽質成分を取り出す方法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】水素
やヘリウム等の軽質成分は、種々の石油化学プロセスや
天然ガス処理の結果得られる高圧供給物流れ中に存在す
る。例えばメタン、Ｈe、Ｎ2、Ｏ2、Ｃ2、およびより高
次の炭化水素類（higher hydrocarbons）を含んだ天然
ガスから、低温蒸留によってメタンが回収される。蒸留
は、天然ガス流れを圧縮する工程、次いでこうした流れ
を精留に適した温度に冷却する工程を必要とする。流れ
を精留することにより、Ｈe 等の軽質成分が塔オーバー
ヘッドとして濃縮される。炭化水素が塔の底部に濃縮さ
れ、燃料流れとして取り出される。冷却を行うために、
廃棄物流れをターボ膨張させ、次いで熱交換器に向流の
形で通す。塔オーバーヘッド（軽質成分を多く含む）が
高圧供給物流れを構成し、この高圧供給物流れは、軽質
成分をさらに濃縮して生成物流れを形成させるために圧
力スイング吸着プロセスで処理することができる。他の
例は、水素と炭化水素類を含有した種々の製油所オフガ
スに関するものである。高い水素含量を有する生成物流
れを形成させるために、こうした製油所オフガスから、
圧力スイング吸着プロセスによってさらに処理すべき高
圧供給物流れが形成される。
【０００３】上記のような仕方で軽質成分を回収するに
は、充分に高い回収量を得るために、圧力スイング吸着
プロセスにおいて中間の再圧縮（intermediate recompr
ession）を必要とする。このような再圧縮におけるエネ
ルギー消費量は、高圧供給物流れの質量流量（言い換え
ると、圧力スイング吸着プロセスによって処理すべき供
給物の全質量流量）に依存する。さらに、高圧供給物流
れの過半量が、圧力スイング吸着プロセスから低圧にて
排出される。こうした低圧流れを、供給源もしくはこの
ような供給物流れを造るのに使用されるプロセスに、あ
るいは同時的に行われる他のプロセスに再循環させるた
めには、この低圧流れを供給物流れの高圧にまで再圧縮
しなければならない。したがって、圧力スイング吸着プ
ロセスからの低圧流れを再循環させようとすれば、さら
なるエネルギー消費が必要となる。
【０００４】後述するように、本発明は、供給源に戻す
のに使用することができるか、あるいはある圧力での組
み合わせプロセスにおいて使用することのできる供給物
流れから、水素やヘリウムを含んだ軽質成分を回収する
方法を提供する。本発明の方法は、従来技術のプロセス
よりエネルギー使用量が少ない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、高圧供給物流
れから水素やヘリウムを含んだ軽質成分を回収する方法
を提供する。供給物流れ中の軽質成分含量の実質的にす
べてが、少なくとも１つの膜ユニットによって分離され
る。供給物流れは軽質成分を約３０容量％以下の濃度に
て含み、そして高圧供給物流れ中の軽質成分が、軽質成
分の実質的にすべてを含有した半量未満の供給物流れが
少なくとも１つの膜ユニットを透過し、残りの過半量の
供給物流れが前記膜ユニットから高圧にて排出されるよ
うにして分離される。これにより、前記残りの過半量の
供給物流れから廃棄物流れが、そして前記半量未満の供
給物流れから軽質成分を多く含んだプロセス流れが生成
される。プロセス流れが圧縮され、そして圧力スイング
吸着プロセスに付されて、軽質成分含量の高い生成物流
れが生成される。
【０００６】本発明によれば、軽質成分が膜ユニットを
透過する。その結果、プロセス流れは極めて小さな容量
流量を有する。この流量は、圧力スイング吸着プロセス
に必要な操作圧力にまで圧縮することができ、またこの
ようなプロセスからの中間流れ（intermediate flows）
を、従来技術の回収プロセスにおけるエネルギー消費量
の何分の一かのエネルギー消費量で中間圧縮に付すこと
ができる。さらに、高圧供給物流れのほとんどは膜から
高圧にて排出されるので、前述のように、再循環させる
ことによってさらに使用することができ、さらなる圧縮
はほとんどもしくは全く必要ない。本明細書において使
用している“高圧”とは、約７バール以上の圧力を意味
しており、“多く含んだ（enriched）”とは、流入供給
物の濃度以上の濃度（典型的には約４０〜５０容量％）
を意味しており、そして“かなり多く含んだ（highly e
nriched）”とは、“多く含んだ”より高い濃度（典型
的には約９８容量％以上）を意味している、という点に
留意しなければならない。さらに、約２０絶対バールと
いう高圧が、本発明による回収プロセスに付されるべき
高圧供給物流れの好ましい圧力である、という点に留意
しなければならない。
【０００７】本明細書は、出願者らが発明であると見な
す主題を指摘している特許請求の範囲にて結論を明示し
ているけれども、本発明は、添付の図面を参照しつつ考
察すればより理解が深まると考えられる。
【０００８】図面を参照すると、図１において、ヘリウ
ムを含有した天然ガス流れ、または水素を含有した石油
化学プロセス流れを処理すべく造られた装置が示されて
いる。前述のように、このような供給物流れに対する好
ましい圧力は約２０絶対バールである。実際、圧力が高
くなるほど、より良好な形で処理を行うことができる。
これら２つのタイプの供給物は、水素またはヘリウムに
加えて他の成分、すなわち炭化水素類や微量の重質汚染
物（heavy contaminants）を含有している。天然ガス流
れの場合、典型的な組成は、約３〜６％のヘリウム、約
３０％のメタン、そして残りは主として窒素であるが、
幾らかの二酸化炭素やさらには一酸化炭素を含有するこ
ともある。
【０００９】先ず高圧供給物流れを吸着ユニット１０に
通すことによって処理する。吸着ユニット１０は、供給
物流れから微量の重質汚染物（例えば、より高次の炭化
水素類（higher order hydrocarbons））の実質的にす
べてを取り除いて、このような汚染物と膜ユニット１２
とが接触するのを防止する。本明細書で使用している
“より高次の炭化水素類”とは、Ｃ3以上の炭化水素類
を意味している。吸着ユニット１０は、１つの床が吸着
作用を行っているときに他の床が再生されるよう、非同
調的な温度スイング吸着サイクルで作動する活性炭の一
連の床であってもよい。このような吸着ユニットによる
重質汚染物の除去により、高圧供給物流れ中に含まれて
いる微量重質汚染物含量のほとんどすべてが除去される
と考えられる。当技術者にとっては周知のことである
が、適切なプロセスにおいては、このような高次の炭化
水素類を含んだ供給物流れを製造することができる。こ
のような場合、本発明による装置と方法から吸着ユニッ
ト１０を取り除くことができる。
【００１０】高圧供給物流れは、ヒーター１１にて予備
加熱されてから膜ユニット１２中に導入され、そこでヘ
リウムまたは水素が分離される。ヒーター１１は、回収
量を増大させるために必要に応じて組み込まれる。ヒー
ター１１は、高圧供給物流れを生成させるのに使用され
るベースプロセス（base process）からの高温プロセス
流れを使用する熱交換器であるのが好ましい。適切な膜
は、膜分離ユニットを製造している種々のメーカーから
入手することのできるポリスルホンである。ヘリウムま
たは水素は膜をかなりの程度で透過するが、二酸化炭素
と酸素ははるかに遅い速度で膜を透過する。メタン、ア
ルゴン、窒素、およびエタンは排出される。この透過に
より、プロセス流れ１４と廃棄物流れ１６が生成され
る。プロセス流れ１４は、ヘリウムまたは水素を約５０
％程度含んでいる。プロセス流れの残部は、膜を透過し
た供給物の成分を含有している。廃棄物流れ１６は、膜
を透過しなかった供給物流れの成分を含有しているが、
本質的に供給物流れの圧力となっている。
【００１１】“本質的に”という用語は、吸着ユニット
１０、膜ユニット１２、および廃棄物流れ１６への供給
圧力と関連させて使用されている。なぜなら、配管によ
る圧力損失が必ず幾らかあるからである。本発明の装置
の設計においては、このような損失を最小限に抑えるこ
とが大切である。前述したように、供給物流れの圧力は
より高いのが好ましい。なぜなら、わずかな圧力損失が
あったとしても、廃棄物流れ１６はその供給源とほぼ同
じ圧力にて戻され、したがってさらなる処理を施すこと
なく戻すことができるからである。供給物流れの圧力が
２０絶対バールより低い場合、必要に応じてブロアー１
８を組み込んで、廃棄物流れ１６を所定の圧力で戻すこ
とができる。しかしながら、本発明は、高い圧力での運
転を意図しているので、廃棄物流れ１６が供給源に戻さ
れないとしても、廃棄物流れ１６を再圧縮する際にエネ
ルギーを消費する必要なく、例えばガスタービンによっ
て有用なエネルギーを抽出することができる。上記の説
明は、本発明にしたがって行われるプロセスのエネルギ
ー効率の１つの態様である。
【００１２】本発明においては、供給物流れ中のヘリウ
ムまたは水素の濃度が希薄であること（約３０容量％以
下）が重要である。好ましい濃度は約１５％以下であ
り、ヘリウムの回収では６％以下の濃度が特に好まし
い。このような希薄流れを膜ユニットによって分離する
結果、プロセス流れ１４の質量流量は、供給物流れの質
量流量の９〜１０％を含むにすぎない。このことはさら
に、供給物流れをさらに処理する際に必要とされるエネ
ルギーの量を限定することとなる。プロセス流れ１４中
の水素やヘリウムの回収量および濃度は、必要に応じて
真空ポンプ２０を組み込むことによって高めることがで
きる。プロセス流れ１４の質量流量は高くないので、真
空ポンプによる減圧操作はほとんど行う必要がない。さ
らに、真空ポンプによる減圧操作を施すとしても、必要
とされるエネルギー追加量は、従来技術のプロセスに比
べてごくわずかである。この他に考えられる回収量増大
方法は、膜ユニット１２の形を有する複数の膜ユニット
を、真空ポンプを膜ユニット間に配置した状態で真空ポ
ンプと直列に組み込むことである。
【００１３】膜ユニット１２（または場合によっては任
意の真空ポンプ２０）の後で、プロセス流れ１４に中間
再循環流れ（intermediate recycle stream）２２を加
えて、合流流れ２３を形成させることができる。次いで
この合流流れ２３が、圧縮ユニット２４と圧縮ユニット
２５によって圧縮される。圧縮ユニット２５は、合流流
れ２３を、あるいは必要に応じてプロセス流れ１４単独
を、圧力スイング吸着ユニット２６中での処理に適した
圧力にまで圧縮する。圧力スイング吸着（ＰＳＡ）ユニ
ット２６は、１つ以上の床２６が分離作用を果たしつ
つ、１つ以上の床２８が再生作用を受けるよう、非同調
的に作動する床２８を含む。各床２８は、メタン、窒
素、水、および二酸化炭素を優先的に吸着するための活
性炭を使用して造ることができる。供給物中に微量の一
酸化炭素が存在する場合、各床２８は、一酸化炭素を吸
着するためのカルシウムゼオライトセクション（例えば
５Ａ）を有するべきである。
【００１４】本発明に関しては、図示のＰＳＡユニット
２６において多くのＰＳＡプロセスが可能であるが、各
床２８が加圧工程を受け、このときに吸着が起こる。こ
の工程は、吸着剤の飽和限界に達するまで継続される。
飽和限界に達した時点において、各床２８に加圧均等化
工程（pressurization equalization step）が施され
て、優先的に吸着された成分の脱着が始まる。次いで、
真空ポンプ３０によって各床２８が減圧にされる。これ
により、各床２８は、優先的に吸着された成分の脱着を
促進するために、できるだけ低い分圧にて処理される。
各床２８は、吸着工程に使用される前に生成物再加圧工
程が施され、これにより各床２８の圧力が運転圧力にま
で徐々に上昇される。中間再循環流れ２２（床２８の間
から取り出される）はヘリウムまたは水素を多く含み、
これをプロセス流れ１４に加えると回収量が増大する。
【００１５】ＰＳＡユニット２６のアウトプットは、ヘ
リウムまたは水素を多く含んだ（典型的には９８％以
上）生成物流れ３２である。生成物流れ３２の圧力は圧
力スイング吸着プロセスの圧力であり、トレーラー充填
用のガス状生成物流れ３４として使用することもできる
し、あるいは液化ユニット３６によってさらに処理し
て、液体生成物流れ３８を生成させることもできる。
【００１６】実施例 以下の表１および表２の記載（表２は表１の続き）は、
図示の装置により行われたプロセスのコンピュータ・シ
ミュレーションから得られた、チャートの形の算出例で
ある。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【表２】
【００１９】上記の実施例において、高圧供給物流れ中
の微量の不純物は約２００ｐｐｍであることに留意しな
ければならない。さらに、真空ポンプ２０の下流におい
て、プロセス流れ１４の圧力は約１気圧である。
【００２０】好ましい実施態様を挙げて本発明を説明し
てきたが、当業者にとっては、本発明の精神と範囲を逸
脱することなく種々の変形や改良形が可能であることは
言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明によるプロセスの概略図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラマチャンドラン・クリシュナマーシー アメリカ合衆国ニューヨーク州10977，チ ェストナット・リッジ，ロス・アベニュー 13

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高圧の供給物流れから水素またはヘリウ
    ムを含んだ軽質成分を回収する方法であって、 （ａ） 前記高圧供給物流れ中に含有されている前記軽
    質成分の実質的にすべてを少なくとも１つの膜ユニット
    で分離する工程、 このとき前記高圧供給物流れが、前記軽質成分を約３０
    容量％以下の濃度にて含み、 前記高圧供給物流れ中に含有されている前記軽質成分の
    実質的にすべてを含有した半量未満の前記供給物流れが
    前記少なくとも１つの膜ユニットを透過し、残りの過半
    量の前記供給物流れが前記少なくとも１つの膜ユニット
    から高圧にて排出され、これによって前記残りの過半量
    の前記供給物流れから廃棄物流れが、そして前記半量未
    満の前記供給物流れから前記軽質成分を多く含んだプロ
    セス流れが生成されるようにして、前記高圧供給物流れ
    中に含有されている前記軽質成分が分離される； （ｂ） 前記プロセス流れを圧縮する工程； （ｃ） 前記少なくとも１つの膜ユニットと前記プロセ
    ス流れの圧縮工程との中間にて、前記プロセス流れを真
    空ポンプで減圧処理する工程；および （ｄ） 前記プロセス流れを圧力スイング吸着プロセス
    に付して、前記軽質成分を多く含んだ生成物流れを生成
    させる工程；を含む前記方法。
  2. 【請求項２】 前記の高圧供給物流れがさらに、より高
    次の炭化水素類および前記少なくとも１つの膜ユニット
    に損傷を与える恐れのある微量の汚染物を含み；前記少
    なくとも１つの膜ユニットによる分離の前に、前記高圧
    供給物流れを予備精製して前記微量汚染物の実質的にす
    べてを除去し；そして前記圧力スイング吸着プロセス
    が、前記のより高次の炭化水素類を除去するための吸着
    剤を含む；請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記廃棄物流れが排出され、再圧縮する
    ことなくさらに使用される、請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記廃棄物流れが約７〜２０バールの範
    囲の圧力を有し、その圧力を前記高圧供給物流れの流入
    圧力にまで上昇させるためにブロアーに通され、次いで
    さらに使用される、請求項１記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記圧力スイング吸着プロセスが中間の
    再循環流れを生成し、前記方法がさらに、前記中間の再
    循環流れと前記プロセス流れとを合わせて合流流れを形
    成させる工程；前記合流流れを圧縮する工程；および前
    記合流流れを前記圧力スイング吸着プロセスに付すこと
    によって、前記プロセス流れを前記圧力スイング吸着プ
    ロセスに付す工程；を含む、請求項１記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記生成物流れを液化して液体生成物流
    れを生成させる、請求項１記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記軽質成分がヘリウムであり、前記高
    圧供給物流れ中の軽質成分の濃度が約６％以下である、
    請求項１記載の方法。
JP7122566A 1994-05-26 1995-05-22 高圧の供給物流れから水素またはヘリウムを含んだ軽質成分を回収する方法 Pending JPH0838846A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013172416A1 (ja) * 2012-05-16 2013-11-21 石油資源開発株式会社 天然ガスの生産方法及び生産システム
CN111450667A (zh) * 2019-01-18 2020-07-28 气体产品与化学公司 用于轻质惰性气体的分离方法和设备
JP2020523548A (ja) * 2017-06-08 2020-08-06 サウジ アラビアン オイル カンパニー ガス状流からのヘリウム回収

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0945163A1 (en) * 1997-10-09 1999-09-29 Gkss-Forschungszentrum Geesthacht Gmbh A process for the separation/recovery of gases
US6179900B1 (en) 1997-10-09 2001-01-30 Gkss Forschungszentrum Geesthacht Gmbh Process for the separation/recovery of gases
EP0908219B1 (en) * 1997-10-09 1999-12-08 Gkss-Forschungszentrum Geesthacht Gmbh Multi-stage process for the separation/recovery of gases
AR021966A1 (es) 1998-12-22 2002-09-04 Texaco Development Corp Utilizacion de membranas y expansores/compresores en gasificacion
FR2836058A1 (fr) * 2002-02-18 2003-08-22 Air Liquide Procede de separation d'un melange gazeux et installation de mise en oeuvre d'un tel procede
CA2633676C (en) * 2005-12-21 2014-07-29 Uop Llc The use of mofs in pressure swing adsorption
RU2605593C2 (ru) * 2014-10-27 2016-12-20 Юоп Ллк Способ извлечения гелия и устройство для его осуществления
EP3238808B1 (de) * 2016-04-28 2019-03-13 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und verfahrenstechnische anlage zum gewinnen von helium aus einem helium-haltigen einsatzgas
NL2021677B1 (nl) * 2018-09-20 2020-05-07 Green Vision Holding Bv Werkwijze en inrichting voor het scheiden van een gasmengsel volgens een pressure swing adsorption process (psa process)
US11680521B2 (en) 2019-12-03 2023-06-20 Saudi Arabian Oil Company Integrated production of hydrogen, petrochemicals, and power
US11572517B2 (en) 2019-12-03 2023-02-07 Saudi Arabian Oil Company Processing facility to produce hydrogen and petrochemicals
US11193072B2 (en) 2019-12-03 2021-12-07 Saudi Arabian Oil Company Processing facility to form hydrogen and petrochemicals
US11492255B2 (en) 2020-04-03 2022-11-08 Saudi Arabian Oil Company Steam methane reforming with steam regeneration
US11583824B2 (en) 2020-06-18 2023-02-21 Saudi Arabian Oil Company Hydrogen production with membrane reformer
US11492254B2 (en) 2020-06-18 2022-11-08 Saudi Arabian Oil Company Hydrogen production with membrane reformer
US11422122B2 (en) 2020-06-22 2022-08-23 Saudi Arabian Oil Company Measuring water content of petroleum fluids using dried petroleum fluid solvent
US11385217B2 (en) 2020-07-29 2022-07-12 Saudi Arabian Oil Company Online measurement of dispersed oil phase in produced water
US11786913B2 (en) 2021-05-14 2023-10-17 Saudi Arabian Oil Company Y-shaped magnetic filtration device
US11578016B1 (en) 2021-08-12 2023-02-14 Saudi Arabian Oil Company Olefin production via dry reforming and olefin synthesis in a vessel
US11787759B2 (en) 2021-08-12 2023-10-17 Saudi Arabian Oil Company Dimethyl ether production via dry reforming and dimethyl ether synthesis in a vessel
US11718575B2 (en) 2021-08-12 2023-08-08 Saudi Arabian Oil Company Methanol production via dry reforming and methanol synthesis in a vessel
US11548784B1 (en) 2021-10-26 2023-01-10 Saudi Arabian Oil Company Treating sulfur dioxide containing stream by acid aqueous absorption
US11926799B2 (en) 2021-12-14 2024-03-12 Saudi Arabian Oil Company 2-iso-alkyl-2-(4-hydroxyphenyl)propane derivatives used as emulsion breakers for crude oil
US11617981B1 (en) 2022-01-03 2023-04-04 Saudi Arabian Oil Company Method for capturing CO2 with assisted vapor compression

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4690695A (en) * 1986-04-10 1987-09-01 Union Carbide Corporation Enhanced gas separation process
US5224350A (en) * 1992-05-11 1993-07-06 Advanced Extraction Technologies, Inc. Process for recovering helium from a gas stream
FR2692245B1 (fr) * 1992-06-10 1995-01-20 Air Liquide Procédé et installation de production combinée d'ammoniac de synthèse et d'hydrogène pur.

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013172416A1 (ja) * 2012-05-16 2013-11-21 石油資源開発株式会社 天然ガスの生産方法及び生産システム
WO2013171856A1 (ja) * 2012-05-16 2013-11-21 石油資源開発株式会社 天然ガスの処理方法及び処理装置
CN104334829A (zh) * 2012-05-16 2015-02-04 石油资源开发株式会社 天然气的生产方法及生产系统
US9417008B2 (en) 2012-05-16 2016-08-16 Japan Petroleum Exploration Co., Ltd. Production method and production system for natural gas
JP2020523548A (ja) * 2017-06-08 2020-08-06 サウジ アラビアン オイル カンパニー ガス状流からのヘリウム回収
CN111450667A (zh) * 2019-01-18 2020-07-28 气体产品与化学公司 用于轻质惰性气体的分离方法和设备
CN111450667B (zh) * 2019-01-18 2022-04-12 气体产品与化学公司 用于轻质惰性气体的分离方法和设备

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AU2026095A (en) 1995-12-07
EP0684066A3 (en) 1996-05-22

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