JPH09323027A

JPH09323027A - ガス気流から一酸化炭素を除去する方法及び装置

Info

Publication number: JPH09323027A
Application number: JP9046323A
Authority: JP
Inventors: Frederick W Giacobbe; フレデリック・ダブリュ・ジャコビー; Eric L Duchateau; エリック・エル・デュシャトー; Kevin P Mckean; ケビン・ピー・マッケアン
Original assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude; Air Liquide America Corp
Current assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude; Air Liquide America Corp
Priority date: 1996-02-29
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 1997-12-16
Also published as: US20030044338A1; US6531105B1; EP0792680A1; US20030152497A1

Abstract

(57)【要約】【課題】主要部を構成する不活性ガス及び少量部分を構
成する一酸化炭素を含有するガス気流から一酸化炭素を
除去するための装置及び方法を提供すること。【解決手段】本発明の方法では、供給ガス気流を、実質
的に全ての一酸化炭素を二酸化炭素に変換するのに効果
的な条件で反応容器の反応領域内の少なくとも主金属酸
化物と接触し、基本的に不活性ガスと二酸化炭素より成
り、実質的に一酸化炭素を含まない精製されたガス気流
を製造する。本発明の方法は、窒素気流中の酸素は濃度
が設定値付近で変化する従来の膜空気分離システムから
製造され、次いで、一酸化炭素濃度が燃焼プロセスへの
供給気流内の酸素濃度が変化することにより変化する燃
料ガス／燃焼プロセスを用いて窒素中の過剰の酸素を一
酸化炭素と二酸化炭素に変換することにより更に精製さ
れた窒素源から更に高度に精製されたガス窒素源を製造
するめの第三の方法として特に有用である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス気流から一酸
化炭素を除去する方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の膜システムは、空気からガス状の
窒素を産生するため、典型的には高純度窒素ガスを産生
するために使用される。窒素の純度のレベルは、９９容
量パーセント以上でありうる。しかし、高純度レベルで
の流速は、窒素の純度が増加するにつれてエネルギー要
求が有意に増加するので、利用するにはあまりに遅くな
りすぎる傾向がある。従って、高純度窒素ガスを生産す
るこの方法はあまり効果的ではない。

【０００３】他の方法として、膜システムを精製された
窒素の流出流速を増加するようにより経済的に操作する
ことができる。より高い窒素流出速度の影響は、より高
い濃度の酸素並びに他の不純物が「精製された」窒素ガ
ス気流に入り込み、これによってより純度の低い窒素ガ
ス気流を生成することである。膜システムが高い流出窒
素流速で操作される場合、最も好ましくない窒素ガス気
流中の不純物は、酸素である。酸素は酸化剤であるの
で、不活性ガスとしての多くの窒素の使用に有害であ
る。従って、酸素の存在は、熱処理を行う金属部分のよ
うな多くの適用で要求される不活性ガス環境、又は還元
雰囲気を生じるように使用されるガスでは望ましくな
い。

【０００４】膜分離の他の問題は、窒素生成気流中の酸
素の濃度が、ある瞬間から次の瞬間まで一定ではないこ
とである。即ち、窒素気流中の設定値又は標的酸素濃度
が２容積パーセントである場合、酸素の濃度は、実際に
は所定時間で１．８容量パーセントかそれ以下から２．
２容量パーセントかそれ以上まで変化しうる。

【０００５】膜生成機から流出する窒素気流中の残余酸
素は、メタン又は他のいくつかの炭化水素と高温活性触
媒（これは酸素と炭化水素の反応を促進する。）を含有
する化学反応器中で燃焼することによって残余の酸素を
燃焼させるか、又は消費して除去することができる。し
かし、最良の操作パラメータを使用した場合でも、炭化
水素での残余の酸素の燃焼は、一酸化炭素、二酸化炭
素、及び水蒸気のような他の不純物を生成しうる。この
方法は周知であり、Ranconらの米国特許第５，２４２，
５０９に開示されている。

【０００６】二酸化炭素及び水蒸気不純物は、相対的に
不活性であり、従ってこの精製された窒素ガス混合物の
多くの引き続きの使用にさしさわりはない。しかし、一
酸化炭素不純物は、還元剤であり、可能性として、有害
な汚染物質である。この問題は窒素の汚染源の残余酸素
不純物を燃焼除去することによって生産される精製され
た窒素の使用の重大な障害となりうる。更に、化学反応
器への供給が膜精製機からの窒素生成物気流である場
合、先に説明したように、窒素気流の酸素含量はある瞬
間からある瞬間まで変化し、従って一酸化炭素不純物は
ゼロから幾つかの明確な値まで変化するであろう。

【０００７】従って、空気、アルゴン、又は窒素のよう
なガスから一酸化炭素を除去するためのいくつかの方法
が開発されている。例えば、Frevel等の米国特許第３，
７５８，６６６には、まず吸着を行い、次いで触媒表面
での二酸化炭素への酸化によって空気から一酸化炭素を
除去する方法が開示されている。触媒にはアルナ支持体
上の金属パラジウムが含まれる。

【０００８】このような方法の他の例は、Kolts 等の米
国特許第４，８０８，３９４に開示されている、この特
許には、遊離の酸素と二酸化炭素で一酸化炭素の酸化を
促進する触媒の使用が開示されている。開示されている
触媒は、アルミナ支持体上の還元された白金及び／又は
パラジウムである。

【０００９】他の特許には、異なったタイプの触媒を使
用して酸素ガスで一酸化炭素を還元し、二酸化炭素を生
成する方法が開示されている。例えば、Upchurch等の米
国特許第４，９９１，１８１には、パラジウム族の金属
（還元条件）及び還元可能な金属酸化物を含有する触媒
が開示されている。これらの還元しうる金属酸化物の金
属元素は、スズ、チタニウム、マンガン、銅、又はセシ
ウムでありうる。

【００１０】上記方法の全てにおいて、貴金属触媒成分
は、還元状態又は金属状態である。従って、一酸化炭素
の二酸化炭素への変換を促進するために供給ガス気流に
酸素ガスを加える必要がある。酸素源は、出発のガス気
流自身であるか、より典型的には外部のガス気流であ
る。酸素ガスに加えて、これら方法は触媒の白金又はパ
ラジウム成分を再生（又は還元）するための水素を必要
とする。明らかに、酸素及び水素ガスの添加は、このよ
うな方法のコストを増加させる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の方法に
鑑みれば、酸素及び一酸化炭素のような望まない不純物
を含まない高純度の不活性ガス気流を生産するための効
果的で経済的な膜精製方法に対する必要性が、当分野に
おいて存在する。特に、水素又は追加の酸素ガスの必要
性がなく、且つ不活性ガスの流速を顧慮することなく効
果的に不活性ガス気流から一酸化炭素を除去する方法に
対する必要性が、当分野において存在する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に従えば、一酸化
炭素の還元の影響及びその可能な毒性の脅威を最小限に
するように、一酸化炭素で汚染された窒素又は他の不活
性ガスの気流を精製するための装置及び方法が提供され
る。

【００１３】本発明の一側面では、主要量の不活性ガス
（好ましくは窒素）及び副次量の一酸化炭素を含有する
ガス気流であって、一酸化炭素の量が実質的にゼロから
明確な量まで変化するガス気流から実質的に全ての一酸
化炭素を除去する方法を提供する。一態様では、この方
法は、実質的に全ての一酸化炭素を二酸化炭素に変換す
るのに効果的な条件で、ガス気流を反応領域で金属酸化
物と接触し、これによって実質的に一酸化炭素を含まな
い精製されたガス気流を生産することを特徴とする。好
ましくは、金属酸化物は、酸化パラジウム、酸化白金、
及び酸化ニッケルよりなる群から選択される。

【００１４】本発明の第二の側面は、主要量の不活性ガ
スと副次量の一酸化炭素を含有するガス気流から一酸化
炭素を除去するための装置である。該装置は、反応容
器、反応容器ガス導入口及び反応容器ガス排出口、少な
くとも一部に金属酸化物が充たされた内部に反応領域空
間を有する反応容器、実質的に全ての一酸化炭素を二酸
化炭素に変換するのに効果的な条件で、ガス気流を金属
酸化物に接触し、これによって実質的に一酸化炭素を含
まない純粋なガス気流を生産するめの十分な容積で存在
する金属酸化物によって特徴づけられる。

【００１５】好ましくは、反応容器には、酸化ガス導入
口、酸化ガス排出口、先に酸化されていた還元性金属を
再生させ、金属酸化物を新たに形成させることが含まれ
る。２以上の反応容器を、一酸化炭素が除去されるガス
気流に関して平行に流れる関係に配置した本発明の方法
及び装置が特に好ましい。平行に２つの反応容器がある
場合、第一の容器は一酸化炭素を除去する態様で機能
し、一方、第二の容器は本明細書で更に説明するように
再生を行う。

【００１６】本発明の装置及び方法は、１以上の金属酸
化物反応器を使用して、窒素又は他の不活性ガスから一
酸化炭素をより効果的且つ経済的に除去する手段を提供
する。本発明の装置及び方法の１つの利点は、供給ガス
気流に水素又は酸素ガスを加えることなく、且つ、供給
ガス気流の流速を顧慮することなく供給された窒素又は
他の不活性ガスの気流から一酸化炭素を除去する手段を
提供することにある。また、本発明の装置の反応容器に
供給されるガス気流は一酸化炭素の濃度を変化してもか
まわないので、従来の方法の主要な問題を解決できる。

【００１７】本発明の方法及び装置から生成されたガス
気流は、熱処理雰囲気、ウェーブはんだ及び逆流はんだ
のような方法の電子部品のパッケージング雰囲気、並び
に当業者が想像しうる他の雰囲気を含めた多くの使用を
することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の方法は、一酸化炭素によ
って汚染された何れかの不活性ガスから好ましくない量
の一酸化炭素を除去するのに使用されうるガス加工ステ
ップの使用を包含する。しかし、この方法に対する１つ
の好ましい使用は、空気の膜分離、次いで炭化水素加工
ステップ（即ち燃焼）で処理し、基本的に窒素、一酸化
炭素、及び二酸化炭素を含有する気流を産生することに
よって生産される窒素ガス気流（但し、窒素気流内の酸
素濃度が変化する。）から一酸化炭素を除去することで
ある。

【００１９】特に、本発明は、主要な量の不活性ガスと
副次量の一酸化炭素を含有する供給ガス気流から一酸化
炭素を除去するための方法に関する。該不活性ガスは好
ましくは窒素である。本発明の方法及び装置で除去され
うる供給ガス気流中の一酸化炭素の最大量は、５０００
ppmv（即ち、容積でのパーツパーミリオン。これ以後pp
m として簡単に標記する。）以上、例えば５０から３
０，０００ppm であるが、好ましくは５００ppm かそれ
以下である。供給気流中の一酸化炭素濃度は、供給され
た気流が炭化水素加工ステップから生成された窒素ガス
である場合変化しうる。

【００２０】本発明の方法は、供給されたガス気流を反
応領域内で金属酸化物と、本質的に不活性ガスと若干の
二酸化炭素よりなる精製されたガス気流を生成するのに
効果的な条件で接触し、これによって供給されたガス気
流に存在する実質的に全ての一酸化炭素を二酸化炭素に
変換することを具備する。精製されたガス気流は、実質
的に一酸化炭素を含まない。本明細書中で使用される
「実質的に一酸化炭素を含まない」という語句は、精製
されたガスの最終用途に依存するが、「実質的に含まな
い」という語は、精製されたガス気流中の一酸化炭素の
量が５ppm 以下、より好ましくは１ppm 以下であること
を意味する。これは、供給されるガス気流中の一酸化炭
素濃度が変化する場合でも該当する。精製されたガス気
流中の一酸化炭素の量を減少するために、より多量の金
属酸化物を使用するか、反応容器内の供給ガスの滞留時
間を増加させるか、又はこの両方を行うことができるで
あろう。温度及び／又は圧力の増加は、一酸化炭素と酸
素の間の反応を動力学的に促進し、二酸化炭素を産生さ
せるが、実施を注意深く監視しなければならない。引き
起こされうる問題のうち、温度の上昇が過剰であるとセ
ラミック支持体物質が焼結する可能性があるため変換プ
ロセスにとって有害であり、更に圧力上昇が過剰である
とよりコストのかかる圧力容器が必要となるであろう。

【００２１】Ｉ．金属酸化物金属酸化物は、好ましくは、酸化パラジウム（例えばＰ
ｄＯ、ＰｄＯ₂）及び酸化白金（例えばＰｔＯ及びＰｔ
Ｏ₂）のような貴金属酸化物から選択されることが好ま
しいが、酸化パラジウムが最も好ましい。酸化ニッケル
（例えばＮｉＯ、ＮｉＯ₂）も使用しうる。（本明細書
で議論するプロモータ金属酸化物と区別するために、本
明細書においてパラジウム、白金、及びニッケルの酸化
物を、「一次」金属酸化物とも称する。）金属酸化物の
混合物も使用しうる。ここで、金属酸化物の混合物を使
用するとは、単一の金属原子の酸化物の混合物を使用し
うることを意味する。ＰｔＯ／ＰｄＯ、ＰｔＯ₂／Ｐｄ
Ｏ₂、ＰｔＯ／ＰｄＯ₂、ＮｉＯ／ＰｔＯ等のような二
成分混合物、並びにＰｔＯ／ＰｄＯ／ＮｉＯ、ＰｔＯ₂
／ＰｄＯ₂／ＮｉＯ₂、ＰｔＯ／ＰｄＯ₂／ＮｉＯ、Ｎ
ｉＯ／ＰｔＯ／ＮｉＯ₂等のような三成分混合物を使用
しうる。金属酸化物は一般に、ＭＯ_xと記される。ここ
で、Ｍは金属原子を表し、Ｏは酸素原子を表し、ｘは各
金属原子に結合された酸素原子の数を表す。

【００２２】反応容器の反応領域に存在する全金属酸化
物をいう場合には、何れかの所定時間でＭＯ_xとして存
在する金属酸化物を表わす。ここで、ｘは酸素が完全に
消費されている場合の０から、金属酸化物が完全に再生
されている場合の２までの範囲でありうる。これらの二
極間の何れかの所定時間では、金属酸化物は、例えばＭ
Ｏ_0.5、ＭＯ_1.1、ＭＯ_1.7等として存在しうる。

【００２３】２種類の異なった金属原子の金属酸化物の
混合物を使用する場合、存在する金属原子の全重量に対
する第一の金属原子の重量百分率は、１から９９重量パ
ーセント、より好ましくは約３０から７０重量パーセン
トの範囲でありうる。

【００２４】ＡｇＯ、ＨｇＯ、又はＣｄＯで促進される
ＣｕＯの使用を開示する米国特許第５，１８２，０８８
（これは参照文献として本明細書の一部をなす。）に説
明されているような「プロモータ」と一般に称される金
属酸化物が、上記の金属酸化物と共に存在しうる。この
ような金属酸化物のプロモータが存在する場合、「一
次」金属酸化物（即ち、Ｐｔ、Ｐｄ及びＮｉの酸化物）
に対するプロモータ金属酸化物の重量百分率は、少なく
とも約０．０１重量パーセント、より好ましくは少なく
とも約０．１重量パーセントである。一般に、約１０重
量パーセント以上のプロモータを使用する必要はない。
最も好ましくは、プロモータは、プロモータと一次金属
酸化物の全重量の約０．２から約５重量パーセントの範
囲の重量で存在する。

【００２５】金属酸化物プロモータを使用する場合、選
択した一次金属酸化物及び選択した金属酸化物プロモー
タを、両方を所望量で共沈殿させ、該物質を粉末形態に
乾燥し、次いでタブレットに該組成物を圧縮することに
よって調製することが好ましい。必要であれば、結合剤
を圧縮段階で使用しうる。これらの各段階は、各々当業
者に公知であり、異常な製造上の問題は生じない。

【００２６】支持体物質上の完全に還元された貴金属の
量は、支持体物質の約０．０１から約１０．０重量パー
セントの範囲であり、より好ましくは、支持体物質の重
量に基づいて約０．１から約１．０重量パーセントの範
囲であり、最も好ましくは、完全に還元された貴金属
は、支持体物質の重量に基づいて約０．５重量パーセン
トの量存在する。

【００２７】何れかの特定の理論に結びつけるつもりは
ないが、一酸化炭素は、金属酸化物を形成する予め金属
と化合している酸素を実際に除去するので、一酸化炭素
と金属酸化物との反応で二酸化炭素が生じると信じられ
ている。従って、金属酸化物は、一酸化炭素に対して酸
素源となり触媒としては働かない。金属酸化物は、これ
が反応の間に消費されるので、触媒ではなく化学反応剤
と考えられる。反応の間に金属酸化物は酸化物から還元
された金属へ変化する。

【００２８】貴金属酸化物は、２つの主な理由で他のタ
イプの金属酸化物よりも好ましい。第一の理由は、酸素
が幾つかの貴金属と反応し貴金属酸化物を生じることで
ある。第二の理由は、貴金属酸化物が酸化鉄又は酸化ク
ロムのような他の金属酸化物に比べて相対的に不安定な
ことである。貴金属ガスの不安定性は、一酸化炭素の二
酸化炭素への変換を低温で行いうることを意味する。こ
れは、貴金属酸化物がその化合した酸素を放し、他の種
類の金属酸化物よりも容易に一酸化炭素から二酸化炭素
を形成するためである。

【００２９】ＩＩ．金属酸化物の担体物質貴金属酸化物は当分野で周知の何れの物質にも担持され
る。適切な支持物質の例には、アルミナ、アルミノシリ
ケート、シリカ、シリカ−アルミナ混合物、硅藻土、チ
タニア押出し形成物、及びこれらの混合物よりなる群か
ら選択されるものが含まれるが、これらに限定されな
い。アルミナ（酸化アルミニウム）は最も好ましい支持
体物質である。酸化アルミニウムは、茶色、青色、セラ
ミック、熱処理及び融合酸化アルミニウムを含めた多く
の形態で商業的に利用可能である。これらの全て、又は
これらの何れかの組み合わせを触媒支持体として使用し
うる。

【００３０】本発明の実施では、典型的には、金属酸化
物と支持体は何れかの形、好ましくは管状の形の接触器
に置かれ、供給ガス気流を管の一端から導入し、管の他
方から排出するようにこれに通す。金属酸化物及び支持
体は、典型的には粒状物質として利用され、該粒状物質
のサイズは一般的には、約１．０マイクロメートルから
約１０．０マイクロメートルの範囲であることが好まし
く、接触器の有効直径の１／５を越えないことが好まし
い。支持体のサイズは接触器の有効直径の約１／１０以
上にならないことが特に好ましい。

【００３１】幾つかの装置及び方法の態様では、金属酸
化物／触媒床の上流、又は下流、又は上流と下流の両方
に支持体物質（この上には触媒はない）を配置すること
が好ましい。上流に配置することの１つの利点は、プレ
ーンな支持体が金属酸化物を導入した物質よりも高価で
ないこと、及び上流の位置で、これが、ガスが金属酸化
物を導入した支持体と接触する前にガスを予熱するため
の広い領域の予熱領域として作用することである。この
予熱過程に金属酸化物を導入した物質を使用することは
経済的ではない。もちろん、ガスを予熱する他の方法が
あるが、本方法は１つの容器内で予熱と反応の全てを行
うことができる。下流に配置することの利点は、プレー
ンな支持体物質を下流に設置することで、流れの方向
を、本方法の間に又はシステム内で行われなければなら
ない何れかの周期的な「洗浄」ステップの間の何れかの
理由で逆転しなければならないときにガスの流入のため
の他の予熱セクションが設けられることである。例え
ば、炭化水素又は一酸化炭素を使用すると反応システム
内で時々「炭素の付着」が起こり、この炭素を熱及び不
活性ガス内の非常に低濃度の酸素を用いて別のステップ
で燃焼除去しなければならない。

【００３２】ＩＩＩ. 本発明の方法の条件Ａ．一酸化炭素の二酸化炭素への変換供給されるガス気流内の一酸化炭素の二酸化炭素への変
換は、反応容器の反応領域（言い換えれば、金属酸化物
の存在下）で温度を上昇して、好ましくはほぼ周囲温度
（約２５℃）から約３５０℃、より好ましくは約１００
から約３００℃の範囲の温度で行われる。反応容器の反
応領域の圧力は、約１atm から約１５atm （約１０１ｋ
Ｐａから約１５２０ｋＰ）の範囲が好ましい。より高い
圧力の方がより低い圧力よりも有利である傾向がある。
しかし、より好ましい圧力範囲は（不純なガスの元の起
源が膜システムである場合）、約３atm から約１０atm
（約３０４ｋＰa から約１０１３ｋＰａ）の範囲であ
る。

【００３３】本発明の方法及び装置は、十分な量の熱金
属酸化物が反応領域に保持される限りほとんど任意の気
体の供給ガス流速で操作されうる。供給されるガスの流
速は、１平方インチゲージ（psig）あたり０．９ポンド
（１０８ｋＰａ）及び２５０℃で、１時間当たり１．０
標準立方フィート(scfh （standard cubic foot perhou
r）- １．０atm 及び７０°Ｆ) （０．０２６２８ｍ³
／時間−１．０atm 及び０．０℃）程度の低さ（アルミ
ナ支持体上に堆積させた０．５重量パーセントのパラジ
ウムの４６．８ｇを使用。）と、７５．５psig（６２２
ｋＰａ）及び２５０℃で、５６．９scfh（１．５０ｍ³
／時間）程度の高さ（アルミナ支持体上に堆積させた
０．５重量パーセントのパラジウムの１５．６ｇを使
用。）で試験したが、性能における有意な差はなかっ
た。最も高い流速と圧力が、これらの条件が加工システ
ムの効率を最大にするので好ましい。

【００３４】先に説明したように、本発明の装置は、１
以上の反応器又は反応容器を有し得、その少なくとも１
つに酸化された金属を含有する。反応容器は連続又はバ
ッチ式で操作される。

【００３５】供給されるガス気流は、一定の一酸化炭素
濃度を有するか、又は変化する一酸化炭素濃度を有しう
る。本発明の方法及び装置の１つの利点は、この一酸化
炭素の濃度が変化する場合（例えば、膜分離器からの窒
素気流中の酸素濃度が設定値又は目標の±１容積パーセ
ントの間で変化するので）、本発明の方法及び装置は、
実質的に全ての一酸化炭素を除去し、窒素と二酸化炭素
の気流を生じるであろうことである。

【００３６】本発明に従って生産される精製されたガス
気流は、好ましくは約１．０ppm 以下の一酸化炭素、よ
り好ましくは０．５ppm 以下の一酸化炭素を含有する。

【００３７】Ｂ．還元された金属酸化物の再生連続的に供給される酸素を、一酸化炭素を含有するガス
気流と混合しないと、金属酸化物が完全に還元されたと
きに一酸化炭素の二酸化炭素への変換が停止する。従っ
て、一酸化炭素の変換が進行し、主要部分の金属酸化物
が還元された後は、一酸化炭素の二酸化炭素への変換プ
ロセスは停止するであろう。

【００３８】そのときには、酸素を含んだ再生ガス、好
ましくは酸素が富化された再生ガス、を反応領域に導入
し、還元された金属を再生する。再生ガスを、部分的又
は完全に還元された金属酸化物床に通し、これを再酸化
する。再生が完了した後、一酸化炭素の酸化を再開しう
る。

【００３９】再生ガスは、還元された（又は部分的に還
元された）金属酸化物を金属酸化物の形態に無理なく迅
速に戻すことが可能な十分な濃度の酸素を含有すること
が好ましい。しかし、純粋な酸素は、システムのかなり
の温度上昇を伴う迅速な（又は一般に制御不可能な）酸
化反応が、不活性支持体（例えば、アルミナ）上に堆積
された金属酸化物の有効表面積をこの複合材料の幾分か
を焼結又は部分的に融解することにより減少させうるの
で、この酸化プロセスではさけることが好ましい。この
有効表面積の減少は反応剤の床の効率に恒久的なダメー
ジを与える。

【００４０】一般に、約２．０パーセントまでの酸素を
含む不活性ガス（例えば窒素、アルゴン、ヘリウム等）
を含有する再生ガスが、不活性支持体物質上に（比較的
低重量パーセントで）分散された完全に還元された活性
金属を酸化（又は再酸化）するのに安全に使用されう
る。もちろん、このタイプの方法を使用する場合には、
システムの操作温度及び圧力も考慮しなければならない
ことは当業者によって容易に理解されるであろう。言い
換えれば、酸化過程の間に安全に使用しうる多くの可能
な条件がある。これらの条件は、個々のシステムの大き
さ、活性及び不活性物質、及び容器の閉じこめ特性、並
びに適切で望ましい操作因子に依存する。何れの場合に
おいても、標準の熱力学的特性の情報、並びに酸素濃
度、ガス流量、システムの圧力、及び関連したシステム
の熱容量データを適切に使用することにより、このタイ
プの酸化反応によって予想されうる可能な最大の温度上
昇を容易に評価しうる。

【００４１】幾つかの実際の実験的再生試験で、酸素
（約５０から約１００ppm の範囲の濃度で）を含有する
窒素ガス混合物を使用し、アルミナ基質上に担持された
完全に還元されたパラジウムの床（０．５重量パーセン
ト）を再酸化した。この物質をステンレス鋼反応容器内
に密閉し、酸素ガスを約２．０scfh（０．０５２６ｍ³
／時間）の流速及び１．０atm （約１０１．３ｋＰａ）
よりもわずかに高い圧力で導入する前に約２５０℃に加
熱した。還元された物質の床の中心に設置した熱電対
は、反応プロセスの間中ずっと有意な温度上昇を示さな
かった。もちろん、より高い酸素濃度では、高温領域
（再生ガスの流れと同じ方向でシステムの床を通って実
際に移動する酸化過程の部位。）及びより有意な、床の
温度上昇が予想される。しかし、全てのパラメータを制
御することによってこの温度上昇を特に正確に制御する
ことができる。

【００４２】好ましい再生条件は、約０．５から２．０
パーセントの酸素を含有する窒素（又は他の何れかの不
活性ガス）を再生ガスとして使用し、約１．０から３．
０atm （約１０１．３から３０４ｋＰａ）で該ガス混合
物を約２００℃に冷却した、還元された金属酸化物床に
通すことである。損傷を起こすシステム温度の上昇がな
く、迅速な再酸化プロセスが行えるであろう。

【００４３】この他には、金属酸化物の主要部分に還元
を起こさせないように、酸素を含有するガス気流を供給
されるガス気流に沿って反応領域に導入し、in situ で
金属酸化物を再生することができる。この態様では、還
元される金属酸化物の量は容認し得ないレベルには達し
ない。従って、精製プロセスを連続的に行うことができ
る。またこの場合、金属酸化物は真の触媒として作用す
る。

【００４４】ＩＶ．図面の考察図面に話を変えると、図１は、膜精製システムを用いて
圧縮空気源から最初に分離された窒素気流から残留酸素
を除去する方法を示す。圧縮空気の供給気流１００を膜
精製機１０１に導入する。圧縮空気は約７８パーセント
の窒素、２１パーセントの酸素、及び１．０パーセント
のアルゴンを含有する。膜精製機１０１は、窒素に富
み、約０．５から５．０パーセントの酸素及び無視でき
る量の他の不純物又はアルゴンのような不活性ガスを含
有する非透過気流１０２Ａを産生する。非透過気流１０
２Ａは、２．０パーセント以下の酸素を含有する。しか
し、気流１０２Ａ内の酸素濃度は、設定値又は目標の±
１容積パーセントで変化しうる。

【００４５】次に、非透過気流１０２Ａを加熱された触
媒床（Ｉ）内で燃料ガス１０４、好ましくはメタンと混
合し、実質的に全ての残留酸素を燃焼する。触媒床
（Ｉ）内の触媒は、米国特許第５，２４２，５０９（こ
れは参照文献として本明細書の一部をなす。）に開示さ
れている白金又はパラジウムのような貴金属触媒であ
り、これは約４００℃から約９００℃の温度範囲で操作
される。加熱された触媒床から排出された生成ガス気流
１０５は、窒素、並びに一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸
気、及び少量のメタン及びアルゴンのような不純物を含
有する。得られたガス気流１０５中の一酸化炭素の濃度
は、約５０から５００ppm 又はこれ以上の範囲でありう
る。

【００４６】次に、得られたガス気流１０５を、実質的
に全ての一酸化炭素を二酸化炭素に変換しうる金属酸化
物を含有した反応床（II）に通す。変換の後、生成物ガ
ス気流１０６を反応床（II）から取り出す。このガス１
０６は、基本的に窒素、二酸化炭素、及び水蒸気からな
る。二酸化炭素及び水蒸気は、引き続き吸着ステップ又
はより精製された窒素ガス気流を生産するプロセス（図
示せず）で容易に除去することができる。

【００４７】好ましくは、触媒床（Ｉ）に（ガス気流１
０４を経て）加えられるメタンは、気流１０２中の過剰
の酸素と完全に反応するのに必要な実際の化学量論量の
ほんのわずかに過剰である。気流１０２Ａが約９８パー
セントの窒素と２．０パーセントの酸素を含有する場
合、触媒床Ｉから排出されるガス混合物（１０５）は、
基本的に、約９７パーセントの窒素、１．０パーセント
の二酸化炭素、２．０パーセントの水蒸気、少量の一酸
化炭素（約５０から５，０００ppm ）、及びアルゴン及
び痕跡量のメタンのような少量の他の不純物よりなる。

【００４８】メタンと酸素の上昇された温度での化学量
論的反応は以下の通りである。

【００４９】ＣＨ₄（ｇ）＋２Ｏ₂（ｇ）＝ＣＯ
₂（ｇ）＋２Ｈ₂Ｏ（ｇ）しかし、実際に存在する全ての酸素と完全に反応するの
に必要な量以上の過剰量（化学量論量以上）の炭化水素
がある場合、一酸化炭素が何れかの炭化水素の燃焼の間
に形成される傾向がある。これは図３にグラフで示され
ている。図３では、触媒反応器への供給気流１０２Ａ内
の酸素濃度を時間に対してプロットした。また、気流１
０５中の一酸化炭素の濃度を時間に対してプロットし
た。酸素の濃度は、例えば、膜空気分離器からの窒素の
生成気流中で２容積パーセントの設定濃度付近で周期的
に変化するので、供給された気流１０５中の一酸化炭素
の量は、ゼロと正の間で変化するであろう。有利には、
本発明の方法及び装置は、示されているように一酸化炭
素の濃度が変化した場合であっても、供給される気流１
０５から一酸化炭素を除去するように操作されうる。

【００５０】反応床（II）は酸素を含有する追加のガス
気流を用いずに操作されうるが、透過気流１０２Ａの一
部１０３は開口バルブ１０４によって加熱された触媒床
（Ｉ）を迂回し、加熱された触媒床（Ｉ）から出た一酸
化炭素を含有するガス気流１０５とこれを混合して一酸
化炭素の二酸化炭素への変換の間に形成される還元され
た金属をin situ で再生する。従って、気流１０３の一
部を、気流１０５と同時に反応床（II）に通す場合、反
応床（II）での一酸化炭素の二酸化炭素への変換を連続
的に行うことができ、還元された金属を再生するのに反
応床（II）をオフラインにする必要がない。

【００５１】この他の態様として、気流１０５の流れ
は、反応床（II）内の金属酸化物が許容され得ないレベ
ルまで還元されたときバルブ１１１を閉じることによっ
て停止されうる。このとき、非透過気流１０２Ａの一部
１０３は、バルブ１１４を開くことによって再度反応床
（II）に直接導入され、還元された金属を再生すること
ができる。再生の間に、気流１０３内の全て又は実質的
に全ての酸素が還元された金属と反応し、金属酸化物を
形成する。還元された金属も、酸素との非常に良好な反
応剤であることに注意すべきである。結果として、反応
床（II）からの再生流出物は、実質的に純粋な窒素を含
有し、これは生成ガス気流１０６と混合されうる。更に
気流１０３以外では、温度が支持体物質を過熱しないよ
うに制御される場合には、気流１０２Ｂが反応床（II）
を再生するために使用される。

【００５２】図１に関する注釈特定のガス放出物の近似モル数ガス床Ｉ床II 窒素ＡＡ二酸化炭素ＢＢ＋Ｃ一酸化炭素Ｃゼロ（０．５ppm 以下）水蒸気ＤＤ全モル数Ｎ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋ＤＮ＝Ａ＋（Ｂ＋Ｃ）＋Ｄガス放出物の近似容積（又はモル）百分率ガス床Ｉ床II 窒素１００（Ａ／Ｎ）１００（Ａ／Ｎ）二酸化炭素１００（Ｂ／Ｎ）１００（Ｂ＋Ｃ）／Ｎ一酸化炭素１００（Ｃ／Ｎ）ゼロ（０．５ppm 以下）水蒸気１００（Ｄ／Ｎ）１００（Ｄ／Ｎ）注：容積及びモル百分率は同じである。

【００５３】床Ｉ及び床IIから出て行く特定のガス濃度
の変化は、主に二酸化炭素と一酸化炭素に関する。実際
に、床IIから出て行くガスの二酸化炭素濃度は床Ｉから
出て行くガス気流内のその濃度よりもほんの僅かに高い
だけであるが、一酸化炭素の濃度の変化はより大きいこ
とが好ましい。例えば、床Ｉから出て行く最初の二酸化
炭素と一酸化炭素濃度が、（それぞれ）約２０，０００
及び５００ppm である場合、床IIから出て行く最終の二
酸化炭素及び一酸化炭素の濃度は、（それぞれ）約２
０，５００及び０．５ppm 以下となるであろう。この二
酸化炭素濃度の変化は、ファクター２０，５００／２
０，０００又は約１．０２５で表されうる（即ち、二酸
化炭素はわずかに増加するのみである。）。一酸化炭素
濃度比の対応する変化は、約０．５／５００又は０．０
０１である（即ち、一酸化炭素濃度が１０００倍減少す
る。）。

【００５４】図２は、図１で説明した特徴と同様の多く
の特徴を示す。しかし、図２は気流１０５中の一酸化炭
素を二酸化炭素に変換するための１つの反応床に代えて
２つの反応床を有する。酸化された金属も含む反応床
（III ）は、バルブ１１２、１１４、１１６及び１１８
を用いて反応床（II）及び反応床（III ）との間で周期
的に切り換えることが可能である。これらの各床は、一
方が酸素を含有する気流１０３で酸化されるが、他の床
は窒素が富化された気流１０５を変換して精製された窒
素ガス気流１０８を生じる。精製されたガス気流１０８
は、ほとんど純粋な窒素と非常に少量の二酸化炭素と水
を含有するが、特に一酸化炭素は含有しない。しかし、
不活性であるか、又は非常に低濃度レベルの他の気体不
純物も存在しうる。ライン１０７及び１０９は、それぞ
れ、反応床（II）及び（III ）のパージガス気流であ
る。これらのパージガス気流は、個々の床の性能の初期
化、試験、評価、及びモニターに使用されうる。これら
は通常バルブ１２０及び１２１を閉じることによって閉
鎖される。

【００５５】この他に、本発明の方法及び装置は、供給
されるガス気流１０５が分離され、複数の供給ガス気流
１０５ａ、１０５ｂ．．．１０５ｎを形成する平行化計
画を使用しうる。各々の供給ガス気流は、対応する反応
容器の複数の対応する反応領域を通り、対応する複数の
精製された窒素気流１０８ａ、１０８ｂ．．．１０８ｎ
を生じる。これらは合わされても、また合わされなくと
もよく、最終的に精製された気流１０８を形成しうる。

【００５６】本発明の追加の及び重要な側面は、このガ
ス精製方法が、不活性ガスの全流速を非常に小さくして
行うことができることである。反応床の１つに十分な金
属酸化物を供給する限り、気流１０５の流速は、広範囲
にわたって変化しうる。本発明の主な利点は、下流の窒
素に要求される流速の変化に適合するように導入される
酸素の流速、従って、上流の供給ガスの流速を連続的に
調節するのに必要な相対的に複雑な分析と制御システム
が必要ないことである。

【００５７】

【実施例】以下の例は、本発明の更なる例示であり、上
記の請求の範囲を不当に制限するものであると解釈すべ
きではない。部及び百分率は全て、特に示さない限り重
量である。

【００５８】例Ｉ．酸化パラジウムの形成及びＣＯか
らＣＯ₂への変換でのこれの使用酸化パラジウムが、１）２５０℃で形成されうること、
２）２５０℃で一酸化炭素が二酸化炭素に変換されうる
ことを証明するために別々に幾つかの実験を行った。

【００５９】これらの実験の内の１つで、Ｅ２５２Ｐ／
Ｄの商標名でDeGassa から入手可能なアルミナ上に０．
５パーセントのパラジウムを有するものを２０７．１ｇ
充填した試験反応容器を水素で前処理し、（収容され
た）物質を完全に還元した。次に、この物質を窒素と酸
素の混合物を流しながら２５０℃で完全に酸化した。該
混合物は約２．３scfh（０．０６０ｍ³／時間）で流
し、窒素内の初期酸素濃度は約８５ppm であった。この
酸化反応が完結した後（約７．５時間。これは「触媒」
反応器に入り、該反応容器から排出されるガス気流中の
酸素濃度を測定することによって決定された。）、主な
不純物として一酸化炭素のみ（約２００ppm）を含有す
る他の窒素ガス気流（約２．３scfh（０．０６０ｍ³／
時間）の流量）を、２５０℃に維持された同じ床の完全
に酸化された物質に流した。排出されたガス気流中の一
酸化炭素濃度が０．５ppm を下回るまでに約１２．５時
間を要した。また、二酸化炭素濃度を排出ガスでも同時
にモニターした。二酸化炭素濃度はこの精製プロセスを
開始した後、約６．５時間まで排出ガス気流中で有為に
増加しないことが見出された。この二酸化炭素の進展の
開始の遅れは、一酸化炭素−二酸化炭素変換プロセスの
間に「触媒」床内で二酸化炭素の吸着が起こることによ
ると考えられる。この例で示した濃度、流速、及び反応
時間はまた、酸化パラジウムを形成するための気相から
の酸素の移動と、これに続く（引き続きのステップで）
二酸化炭素を形成するための酸化パラジウムと一酸化炭
素の間の酸素のほぼ定量的な移動に大きく影響する。

【００６０】別の実験で、約２．３scfh（０．０６０ｍ
³／時間）で流れる窒素と酸素の異なった混合物を用い
て同じ試験反応器を（２５０℃で）試験した。ここで、
窒素中の初期酸素濃度は約７６ppm であった。この酸化
反応が完結した後（約９．０時間）、主不純物として一
酸化炭素のみ（約２００ppm ）を含む他の窒素ガス気流
（約２．３scfhで流した。）を２５０℃に維持した同じ
床の完全に酸化された物質に流した。この場合、排出ガ
ス気流中の一酸化炭素濃度が０．５ppm を下回るまでに
約１３．５時間を要した。同時に排出ガス中の二酸化炭
素の濃度もモニターした。一酸化炭素の濃度はこの精製
プロセスの開始後約７時間までこの排出ガス気流中で有
為に増加しなかった。

【００６１】これらの実験結果は、酸化パラジウムが、
１）２５０℃で形成されること、及び２）２５０℃で一
酸化炭素が二酸化炭素に定量的に酸化されることを示し
ている。

【００６２】例II．０．５パーセント酸化パラジウム
を用いた一酸化炭素の酸化この実験では、以下のパラメータを用いて、例Ｉで使用
したのと同じ触媒の別のバッチを使用した。

【００６３】反応領域に導入される「触媒」の量＝４
６．８ｇ反応領域の長さ＝７．６２cm（３．０in）セラミック予備加熱（入口）領域の量＝２７５．９ｇセラミック予備加熱（入口）領域の長さ＝１６．４cm
（６．５in）セラミック排出（出口）領域の量＝１２８．４ｇセラミック排出（出口）領域の長さ＝７．６cm（３．０
in）セラミックの全量＝４０４．３ｇセラミックの全長＝２４．１cm（９．５in）反応器の全長＝３９．９cm（１５．７in）内部熱電対（ガスの出口末端から）＝１１．４cm（４．
５in）反応領域温度＝２５０℃ 表１はこのパラメータを使用して集めたデータである。

【００６４】

【表１】ａ）入口の濃度を概算した。出口濃度を測定した。反応
器シリンダー内の初期ＣＯ：［ＣＯ］＝２９５ppm ；反
応器シリンダー内の初期Ｏ₂：［Ｏ₂］＝２９６ppm
、；Ｎ₂を空気換算で補正した。ＦＭ＝１．０２１；
圧力矯正（psig）＝Ｐ＋０．３；ガス流速をＮ₂及び圧
力に対して補正した。約８０ppm のＯ₂を含有するＮ₂
を２．０scfh（０．０５３ｍ³／時間）で２４時間流し
ながら、充填した反応器を２５０℃に予め条件設定し
た。

【００６５】ｂ）Ｐ入口は３３．０psig（３２９ｋＰ
ａ）であり、Ｐ出口は２３．４psig（２６３ｋＰａ）で
あった。

【００６６】例III ．０．５パーセント酸化パラジウ
ムを用いた一酸化炭素の酸化この実験では、以下のパラメータを用いて、例Ｉ及びII
で使用したのと同じ触媒の別のバッチを使用した。

【００６７】反応領域に導入される「触媒」の量＝１
５．６ｇ反応領域の長さ＝２．５４cm（１．０in）セラミック予備加熱（入口）領域の量＝２４７．９ｇセラミック予備加熱（入口）領域の長さ＝１５．１cm
（５．９６in）セラミック排出（出口）領域の量＝１５７．５ｇセラミック排出（出口）領域の長さ＝９．６３cm（３．
７９in）セラミックの全量＝４０５．４ｇセラミックの全長＝２４．８cm（９．７５in）反応器の全長＝３９．１cm（１５．４in）反応器ＯＤ／ＩＤ＝３．８１／３．２１cm（１．５０／
１．２６in）内部熱電対（ガスの出口末端から）＝１１．２cm（４．
４in）反応領域温度＝２５０℃ 表２はこのパラメータを使用して集めたデータである。

【００６８】

【表２】ａ）反応器シリンダー内の初期ＣＯ：［ＣＯ］＝２９５
ppm ；反応器シリンダー内の初期Ｏ₂：［Ｏ₂］＝２９
４ppm 、；Ｎ₂を空気換算で補正した。ＦＭ＝１．０２
１；ガス流速をＮ₂及び圧力に対して補正した。約８０
ppm のＯ₂を含有するＮ₂を２．０scfh（０．０５３ｍ
³／時間）で６０時間流しながら、充填した反応器を２
５０℃に予め条件設定した。内部熱電対：触媒床の頂
点から約０．３２cm（１／８in）下。

【００６９】ｂ）Ｐ入口は５．６psig（１４０ｋＰａ）
であり、Ｐ出口は５．０psig（１３６ｋＰａ）であっ
た。

【００７０】ｃ）Ｐ入口は３５．６psig（３４７ｋＰ
ａ）であり、Ｐ出口は３１．０psig（３１５ｋＰａ）で
あった。

【００７１】ｄ）Ｐ入口は７５．５psig（６２２ｋＰ
ａ）であり、Ｐ出口は６６．０psig（５５６ｋＰａ）で
あった。

【００７２】例IV．セラミック床のみを用いた一酸化
炭素の酸化この例では、支持体物質に「触媒」を用いな
かった。以下のパラメータを使用した。

【００７３】反応器に導入された「触媒」の量＝０．０
ｇ触媒領域の長さ＝０．０（０．０in）セラミックの全量＝４０５．５ｇセラミック領域の長さ＝２４．８cm（９．７５in）反応器の全長＝３９．９cm（１５．７in）内部熱電対（ガス出口末端から）＝１１．４cm（４．５
in）システムの温度＝２５０℃ 結果を表３にまとめた。

【００７４】

【表３】ａ）入口の濃度を概算した。出口濃度を測定した。反応
器シリンダー内の初期ＣＯ：［ＣＯ］＝２９５ppm ；反
応器シリンダー内の初期Ｏ₂：［Ｏ₂］＝２９６ppm
、；Ｎ₂を空気換算で補正した。ＦＭ＝１．０２１；
圧力矯正（psig）＝Ｐ＋０．３；ガス流速をＮ₂及び圧
力に対して補正した。約８０ppm のＯ₂を含有するＮ₂
を２．０scfh（０．０５２６ｍ³／時間）で２４時間流
しながら、充填した反応器を２５０℃に予め条件設定し
た。

【００７５】このデータは、セラミックのパッキング
が、２５０℃、及びＰ＝９．４psig（１６６ｋＰａ）で
約７．８scfh（０．２０６ｍ³／時間）以上の流速での
一酸化炭素の二酸化炭素への変換に効果がないことを示
している（即ち、先の２つの例で示されているような、
測定及び記録された変化を起こすのに「触媒」が存在し
なければならない。）。

【００７６】例Ｉ〜IVの結果のまとめ実験データから、上記例Ｉは、酸化パラジウムが２５０
℃で形成され、２５０℃で一酸化炭素から酸化炭素への
変換が可能であることを示している。上記例IIは、３．
０インチの深さの触媒床を含む小スケールの実験室的反
応器を用い、２５０℃で操作して一酸化炭素からに酸化
炭素への触媒変換が行えることを示している。約２４sc
fh（０．６３ｍ³／時間）までのガス流量及び約３３ps
ig（３２９ｋＰａ）をこの試験で使用した。上記例III
は、１．０インチ（２．５４cm）の深さの触媒床のみを
含む小スケールの実験室的反応器を用い、２５０℃で操
作して一酸化炭素からに酸化炭素への触媒変換が行える
ことを示している。約５７scfh（１．５ｍ³／時間）ま
でのガス流量及び約７５psig（６２２ｋＰａ）をこの試
験で使用した。上記例IVは、金属酸化物が存在する場合
にこの変換プロセスが効果的である条件と同様の条件下
で、触媒の支持体物質（アルミナタイプのセラミック物
質）単独では一酸化炭素から二酸化炭素への変換がほと
んど全く起こらないという事実を示している。このデー
タ（表３）は、実際には、この方法で実際に選択された
「触媒」が、実際に起こる反応を担っていることを示
す。

【００７７】本発明は、特定の好ましい態様に関して説
明されている。しかし、当業者によって理解されるよう
に、上記の特許請求の範囲で定義された本発明の範囲か
ら逸脱することなく変更及び修飾を行うことができる。

【００７８】

【発明の効果】本発明の装置及び方法は、１以上の金属
酸化物反応容器を使用して、窒素又は他の不活性ガスか
ら一酸化炭素をより効果的且つ経済的に除去する手段を
提供する。本発明の装置及び方法の１つの利点は、供給
ガス気流に水素又は酸素ガスを加えることなく、且つ、
供給ガス気流の流速を顧慮することなく供給された窒素
又は他の不活性ガスの気流から一酸化炭素を除去する手
段を提供することにある。また、本発明の装置の反応容
器に供給されるガス気流が一酸化炭素の濃度を変化して
もかまわない。

【００７９】本発明の方法及び装置から生成されたガス
気流には、熱処理雰囲気、ウェーブはんだ及び逆流はん
だのような方法の電子部品のパッケージング雰囲気、並
びに当業者が想像しうる他の雰囲気を含めた多くの使用
をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に従った装置で供給ガス気流か
ら一酸化炭素を除去するための（スケールを減少させ
た）概略フローダイヤグラムである。

【図２】図２は、図１で説明したのと同様の特徴を示す
が、図２は供給ガス気流中の一酸化炭素を二酸化炭素に
変換するための１つの反応床の代わりに２つの反応床を
有する。

【図３】図３は、従来技術の反応器に供給された不純な
窒素内の酸素濃度の変化の結果をグラフとして表したも
のである。

【符号の説明】

１００…空気１０１…膜精製機１０２Ａ…非透過気流１０２Ｂ …気流１０３…酸素を含有する気流１０４…燃料１０５…窒素が富化された気流１０６、１０８…精製された窒素ガス気流１０７、１０９…ライン１１０、１１１、１１２、１１４、１１６、１１８、１
２０、１２１…バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 594201825 エアー・リキッド・アメリカ・コーポレーションアメリカ合衆国、テキサス州 77056、ヒューストン、スイート 1800、ボスト・オーク・ブールバード 2700 (72)発明者フレデリック・ダブリュ・ジャコビーアメリカ合衆国、イリノイ州 60450、ナパービル、ハントレイ・ドライブ 1086 (72)発明者エリック・エル・デュシャトーアメリカ合衆国、イリノイ州 60514、クラーレンドン・ヒルズ、コー・ロード 211 (72)発明者ケビン・ピー・マッケアンアメリカ合衆国、テキサス州 75028、フラワー・マウンド、ベントリー・ドライブ 2128

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】不活性ガスの主要部分及び一酸化炭素の
副次的部分を含有する供給ガス気流から一酸化炭素を除
去するための方法であって、前記方法が、実質的に全て
の前記一酸化炭素を二酸化炭素に変換し、前記不活性ガ
スと二酸化炭素を含有し、実質的に一酸化炭素を含有し
ない精製されたガス気流を生産するのに効果的な条件で
反応容器の反応領域内の金属酸化物と前記供給気流を接
触することを特徴とする方法。
【請求項２】請求項１に記載の方法であって、前記供
給ガス気流が５０ppm 以下の一酸化炭素でないことを更
に特徴とする方法。
【請求項３】請求項２に記載の方法であって、前記供
給ガス気流が５０から３０，０００ppm の一酸化炭素で
あることを更に特徴とする方法。
【請求項４】請求項１に記載の方法であって、前記供
給ガス気流が濃度の変化する一酸化炭素であることを更
に特徴とする方法。
【請求項５】請求項１に記載の方法であって、前記精
製されたガス気流が１．０ppm 以下の一酸化炭素となる
ことを更に特徴とする方法。
【請求項６】請求項１に記載の方法であって、実質的
に全ての前記金属酸化物が、前記供給ガス気流と接触さ
れる間に還元され、還元された金属を形成し、前記還元
された金属が、実質的に全ての前記還元された金属を酸
化するのに効果的な条件で前記還元された金属を酸素を
含有する再生ガス気流と接触して前記金属酸化物を形成
することによって再生されることを更に特徴とする方
法。
【請求項７】請求項１に記載の方法であって、前記供
給ガス気流が分離され、複数の供給ガス気流を形成し、
前記ガス気流の各々が、対応する複数の反応容器の対応
する複数の反応領域を通過することを更に特徴とする方
法。
【請求項８】請求項１に記載の方法であって、少なく
とも１つの反応床が前記金属酸化物を含有し、前記供給
ガスと接触され、前記一酸化炭素を前記二酸化炭素に変
換し、少なくとも１の他の反応床が前記還元された金属
を含有し、酸素を含有する再生ガス気流と接触され、実
質的に全ての前記還元された金属を再生して酸化された
金属を形成させることを更に特徴とする方法。
【請求項９】請求項１に記載の方法であって、前記不
活性ガスが窒素であることを更に特徴とする方法。
【請求項１０】請求項６に記載の方法であって、前記
酸素を含有する再生ガス気流が、前記供給ガス気流と共
に前記反応領域を通り、前記還元された金属をin situ
で再生することを更に特徴とする方法。
【請求項１１】請求項１に記載の方法であって、前記
反応領域が周囲温度から３５０℃の範囲の温度で操作さ
れることを更に特徴とする方法。
【請求項１２】請求項１１に記載の方法であって、前
記反応領域が１００から３００℃の温度で操作されるこ
とを更に特徴とする方法。
【請求項１３】請求項１に記載の方法であって、前記
金属酸化物が、酸化パラジウム、酸化白金、酸化ニッケ
ル、及びこれらの混合物より成る群から選択される主要
部分の一次金属酸化物、及び酸化銅、酸化銀、酸化カド
ミウム又はこれらの何れかの適切な組み合わせより成る
群から選択される副次部分のプロモータ金属酸化物であ
ることを更に特徴とする方法。
【請求項１４】請求項１３に記載の方法であって、前
記主金属酸化物が酸化パラジウムであることを更に特徴
とする方法。
【請求項１５】請求項１４に記載の方法であって、前
記酸化パラジウムがアルミナ又は他の適切な不活性支持
体物質に支持されることを更に特徴とする方法。
【請求項１６】請求項１５に記載の方法であって、前
記パラジウム（還元された状態で）が、アルミナ又は他
の不活性支持体物質の０．０１と１０．０重量パーセン
トの間であることを更に特徴とする方法。
【請求項１７】請求項１６に記載の方法であって、前
記（還元された）パラジウムが、アルミナ又は他の不活
性支持体物質の０．１と１．０重量パーセントの間であ
ることを更に特徴とする方法。
【請求項１８】請求項１に記載の方法であって、前記
不活性ガスが窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセ
ノン、クリプトン、及びこれらの混合物であることを更
に特徴とする方法。
【請求項１９】窒素の主要部分及び一酸化炭素の副次
的部分を含有する供給ガス気流から一酸化炭素を除去す
るための方法であって、前記方法が、（ａ）前記ガス気流を金属酸化物と、前記一酸化炭素と
前記金属酸化物とが効果的に反応する条件で反応容器の
反応領域に前記供給ガス気流を通すことによって接触
し、実質的に全ての前記一酸化炭素を二酸化炭素に変換
し、還元された金属及び精製されたガス気流を産生する
こと、該精製されたガス気流が窒素と二酸化炭素を含有
するが、一酸化炭素を実質的に含まず、前記条件が周囲
温度から約３５０℃の範囲の温度を含むこと、（ｂ）前記還元された金属を、前記還元された金属を酸
化して前記酸化された金属を形成するのに効果的な条件
で前記還元された金属を酸素を含有する再生ガス気流と
接触して再生すること、を具備した方法。
【請求項２０】請求の範囲第１９項に記載の方法であ
って、前記供給ガス気流中の一酸化炭素濃度が３０から
５０，０００ppm まで変化することを更に特徴とする方
法。
【請求項２１】主要量の不活性ガス及び副次量の一酸
化炭素を含有するガス気流から一酸化炭素を除去するた
めの装置であって、該装置が、反応容器、反応容器ガス
流入口、反応容器ガス流出口、少なくとも部分的に金属
酸化物で充たされた内部反応領域空間、実質的に全ての
一酸化炭素を二酸化炭素に変換するのに効果的な条件で
ガス気流と金属酸化物を接触し、これによって実質的に
一酸化炭素を含まない精製されたガス気流を製造するた
めに十分な容積で存在する金属酸化物を特徴とする装
置。
【請求項２２】請求の範囲第２１項に記載の装置であ
って、該反応容器が酸化ガス流入口及び酸化ガス排出口
を含み、以前には酸化されていた還元された金属を再生
し、改めて金属酸化物を形成することを可能にすること
を更に特徴とする装置。
【請求項２３】請求の範囲第２１項に記載の装置であ
って、対応する複数の反応領域を有する複数の反応容器
を含有し、該反応容器が一酸化炭素が除去されうる供給
ガス気流に関して平行な関係で流れるように配置される
ことを更に特徴とする装置。
【請求項２４】請求項２３に記載の装置であって、少
なくとも１つの前記複数の反応容器が、一酸化炭素除去
モードで機能するのに適しており、一方、１以上の反応
容器が再生モードで同時に操作されるのに適しているこ
とを更に特徴とする装置。
【請求項２５】請求項２３に記載の装置であって、前
記複数の反応容器の全てが、同時に一酸化炭素除去モー
ドで、次いで同時に再生モードで機能するのに適してい
ることを更に特徴とする装置。
【請求項２６】請求項２１に記載の装置であって、前
記金属酸化物が、酸化パラジウム、酸化白金、酸化ニッ
ケル、及びこれらの混合物より成る群から選択される主
要部分の一次金属酸化物、及び酸化銅、酸化銀、酸化カ
ドミウム又は何れかのこれらの混合物より成る群から選
択される副次的部分のプロモータ金属酸化物であること
を更に特徴とする装置。