JPH11226335A - Lsxゼオライト上の吸着により不活性流体を精製する方法 - Google Patents
Lsxゼオライト上の吸着により不活性流体を精製する方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】用いる上で単純であり、適正なコストである、
その主要不純物が実質的に存在しない不活性流体を得る
ための有効なプロセスを提供すること。 【解決手段】その不純物窒素(N2 )、酸素(O2 )、
二酸化炭素(CO2 )、一酸化炭素(CO)および炭化
水素の少なくとも1種に対して、特にアルゴンまたはヘ
リウムである不活性流体を精製する方法であって、前記
不純物の少なくとも一部を1.15以下のシリカ対アル
ミニウム比を有するXゼオライトタイプの第1の吸着剤
を用いて除去し、多くとも10ppb、好ましくは多く
とも1ppbの不純物を含む精製された不活性流体を回
収する。
その主要不純物が実質的に存在しない不活性流体を得る
ための有効なプロセスを提供すること。 【解決手段】その不純物窒素(N2 )、酸素(O2 )、
二酸化炭素(CO2 )、一酸化炭素(CO)および炭化
水素の少なくとも1種に対して、特にアルゴンまたはヘ
リウムである不活性流体を精製する方法であって、前記
不純物の少なくとも一部を1.15以下のシリカ対アル
ミニウム比を有するXゼオライトタイプの第1の吸着剤
を用いて除去し、多くとも10ppb、好ましくは多く
とも1ppbの不純物を含む精製された不活性流体を回
収する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、不活性流体、特に
アルゴンまたはヘリウムを精製するための方法に関す
る。
アルゴンまたはヘリウムを精製するための方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】アルゴン、クリプトン、キセノンおよび
ヘリウムのような不活性流体は、電子産業においてます
ます用いられてきている。
ヘリウムのような不活性流体は、電子産業においてます
ます用いられてきている。
【0003】この理由のために、超純粋不活性流体、特
にアルゴンとヘリウム、すなわち、以下のタイプの不純
物、すなわち、酸素(O2 )、一酸化炭素(CO)、窒
素(N2 )、二酸化炭素(CO2 )、水素(H2 )およ
び炭化水素(メタンなど)のようなそれらが含む不純物
が実質的に存在しないものについて増大する需要があ
る。
にアルゴンとヘリウム、すなわち、以下のタイプの不純
物、すなわち、酸素(O2 )、一酸化炭素(CO)、窒
素(N2 )、二酸化炭素(CO2 )、水素(H2 )およ
び炭化水素(メタンなど)のようなそれらが含む不純物
が実質的に存在しないものについて増大する需要があ
る。
【0004】不活性流体の精製、特にその不純物窒素お
よび酸素に対する液体アルゴンまたはアルゴン気体の精
製を扱う多くの刊行物が存在し、その不純物は、正確に
は、酸素については1000ppbまで、窒素について
は500から2000ppbの、それらが製造される方
式に応じて変化し得る濃度でアルゴン中に見出され得
る。
よび酸素に対する液体アルゴンまたはアルゴン気体の精
製を扱う多くの刊行物が存在し、その不純物は、正確に
は、酸素については1000ppbまで、窒素について
は500から2000ppbの、それらが製造される方
式に応じて変化し得る濃度でアルゴン中に見出され得
る。
【0005】以下の刊行物は特に引用され得る。すなわ
ち、JP−A−5818777、JP−A−59223
203、JP−A−7138007、JP−A−316
4410、JP−A−5461091、AU−A−65
9759、US−A−5204075、EP−A−60
6848、US−A−5419891、US−A−51
59816、EP−A−514163、US−A−49
83194およびUS−A−3928004である。
ち、JP−A−5818777、JP−A−59223
203、JP−A−7138007、JP−A−316
4410、JP−A−5461091、AU−A−65
9759、US−A−5204075、EP−A−60
6848、US−A−5419891、US−A−51
59816、EP−A−514163、US−A−49
83194およびUS−A−3928004である。
【0006】これらの刊行物によれば、アルゴン中に含
まれる不純物N2 およびO2 は一般的に、以下のタイプ
のゼオライト、すなわち、場合に応じてカチオンLi、
K、Ca、Sr、Ba、Mgなどのようなカチオンによ
り交換されるX、A、モルデナイトまたはチャバザイト
上の吸着により除去される。
まれる不純物N2 およびO2 は一般的に、以下のタイプ
のゼオライト、すなわち、場合に応じてカチオンLi、
K、Ca、Sr、Ba、Mgなどのようなカチオンによ
り交換されるX、A、モルデナイトまたはチャバザイト
上の吸着により除去される。
【0007】しかしながら、不活性流体、特にアルゴン
を精製するためのこれらさまざまの方法は、もし一般的
にそれらが電子機器の分野において直接用いられ得る超
純粋流体を得るために適切でないとすれば、完全に満足
であるとはみなされ得ない。
を精製するためのこれらさまざまの方法は、もし一般的
にそれらが電子機器の分野において直接用いられ得る超
純粋流体を得るために適切でないとすれば、完全に満足
であるとはみなされ得ない。
【0008】これは、電子産業の基準となる仕様は、ア
ルゴンの場合では、不純物N2 、O2 および炭化水素の
ようなすべてのその主要不純物が実質的に存在しない、
すなわち、前記不純物のそれぞれについて1ppb台の
最大レベルを含む不活性流体を要求するからである。
ルゴンの場合では、不純物N2 、O2 および炭化水素の
ようなすべてのその主要不純物が実質的に存在しない、
すなわち、前記不純物のそれぞれについて1ppb台の
最大レベルを含む不活性流体を要求するからである。
【0009】現在のところ、ほとんどの公知の方法は、
特にアルゴンについては、部分的に精製された不活性流
体、すなわち100ppbを超える不純物、特にN2 お
よびO2 、および通常は1ppmを超えるO2 およびN
2 不純物を含むものを得ることを可能とするのみであ
る。
特にアルゴンについては、部分的に精製された不活性流
体、すなわち100ppbを超える不純物、特にN2 お
よびO2 、および通常は1ppmを超えるO2 およびN
2 不純物を含むものを得ることを可能とするのみであ
る。
【0010】しかしながら、その様なレベルの不純物は
電子機器の分野においては受容され得ない。と言うの
は、これらの不純物はプリント回路のような材料および
電子部品と反応し得るものであり、それらに損傷を引き
起こし得るものだからである。
電子機器の分野においては受容され得ない。と言うの
は、これらの不純物はプリント回路のような材料および
電子部品と反応し得るものであり、それらに損傷を引き
起こし得るものだからである。
【0011】更に、その炭化水素不純物、特にメタン
(CH4 )に対して、不活性流体を精製する問題は現在
まで解決されてこなかったかまたは完全には解決されて
こなかった。
(CH4 )に対して、不活性流体を精製する問題は現在
まで解決されてこなかったかまたは完全には解決されて
こなかった。
【0012】しかしながら、炭化水素タイプの不純物は
不活性流体、特にアルゴン、特に低温蒸留と工業的水素
の存在下での温熱触媒的脱酸素との組み合わせのプロセ
スを用いて製造されるアルゴン中に見出され、その水素
はしばしば、製造部位で実施される分析により示された
ような400ppbまでであり得るレベルで、すなわち
酸素不純物のレベルと匹敵し得るレベルで痕跡量のCH
4 タイプの不純物を含み、その酸素は、窒素とともに、
アルゴンの主要汚染物質であるとみなされる。
不活性流体、特にアルゴン、特に低温蒸留と工業的水素
の存在下での温熱触媒的脱酸素との組み合わせのプロセ
スを用いて製造されるアルゴン中に見出され、その水素
はしばしば、製造部位で実施される分析により示された
ような400ppbまでであり得るレベルで、すなわち
酸素不純物のレベルと匹敵し得るレベルで痕跡量のCH
4 タイプの不純物を含み、その酸素は、窒素とともに、
アルゴンの主要汚染物質であるとみなされる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、用いる上で単純であり、適正なコストであって、そ
の主要不純物、すなわちO2 、N2 および炭化水素が実
質的に存在しない、すなわち多くとも約1ppbの前記
不純物を含む、特にアルゴンである不活性流体を得るた
めの、好ましくはPSA(圧力スイング吸着)またはT
SA(温度スイング吸着)プロセスである有効なプロセ
スを提供することである。
は、用いる上で単純であり、適正なコストであって、そ
の主要不純物、すなわちO2 、N2 および炭化水素が実
質的に存在しない、すなわち多くとも約1ppbの前記
不純物を含む、特にアルゴンである不活性流体を得るた
めの、好ましくはPSA(圧力スイング吸着)またはT
SA(温度スイング吸着)プロセスである有効なプロセ
スを提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】従って、本発明は、不純
物の少なくとも一部を、1.15以下であるシリカ対ア
ルミニウム比を有するXゼオライトタイプの第1の吸着
剤を用いて除去し、多くとも10ppbの不純物を含む
精製された不活性流体を回収する、その不純物窒素(N
2 )、酸素(O2 )、二酸化炭素(CO2 )、一酸化炭
素(CO)および炭化水素の少なくとも1種に対して不
活性流体を精製するための方法に関する。その様なゼオ
ライトは通常は、LSX(低シリカX)ゼオライトと称
される。
物の少なくとも一部を、1.15以下であるシリカ対ア
ルミニウム比を有するXゼオライトタイプの第1の吸着
剤を用いて除去し、多くとも10ppbの不純物を含む
精製された不活性流体を回収する、その不純物窒素(N
2 )、酸素(O2 )、二酸化炭素(CO2 )、一酸化炭
素(CO)および炭化水素の少なくとも1種に対して不
活性流体を精製するための方法に関する。その様なゼオ
ライトは通常は、LSX(低シリカX)ゼオライトと称
される。
【0015】
【発明の実施の形態】個々の場合に応じて、本発明の方
法は1以上の以下の特徴を具備し得る。すなわち、 −フォージャサイトタイプのXゼオライトは、1.10
以下、好ましくは1台のシリカ対アルミニウム比を有す
る。
法は1以上の以下の特徴を具備し得る。すなわち、 −フォージャサイトタイプのXゼオライトは、1.10
以下、好ましくは1台のシリカ対アルミニウム比を有す
る。
【0016】−吸着剤は、同一の性質または異なる性質
の少なくとも10%、好ましくは少なくとも50%の金
属カチオンを含むXまたはLSXゼオライトである。
の少なくとも10%、好ましくは少なくとも50%の金
属カチオンを含むXまたはLSXゼオライトである。
【0017】−カチオンは、アルカリ金属(Li、Kな
ど)、アルカリ土類金属(Ca、Sr、Mgなど)およ
び遷移金属(Cu、Ag、Au、Znなど)またはそれ
らの混合物からなる群から選択され、好ましくはCaま
たはAgカチオンから選択される。
ど)、アルカリ土類金属(Ca、Sr、Mgなど)およ
び遷移金属(Cu、Ag、Au、Znなど)またはそれ
らの混合物からなる群から選択され、好ましくはCaま
たはAgカチオンから選択される。
【0018】−O2 不純物の少なくとも一部は、多孔性
金属酸化物および場合に応じて交換されたクリノプティ
ロライトから選択される第2の吸着剤を用いて除去され
る。
金属酸化物および場合に応じて交換されたクリノプティ
ロライトから選択される第2の吸着剤を用いて除去され
る。
【0019】−不純物は、−187℃ないし−135
℃、好ましくは−186℃ないし−146℃の温度で除
去される。
℃、好ましくは−186℃ないし−146℃の温度で除
去される。
【0020】−Xゼオライトは少なくとも70%、好ま
しくは75%から95%のカルシウムカチオンを含む。
しくは75%から95%のカルシウムカチオンを含む。
【0021】−Xゼオライトは5%から95%のカルシ
ウムカチオンおよび95%から5%のリチウムカチオ
ン、好ましくは80%から95%のリチウムカチオンを
含む。
ウムカチオンおよび95%から5%のリチウムカチオ
ン、好ましくは80%から95%のリチウムカチオンを
含む。
【0022】−ゼオライトは更に、カリウムおよび/ま
たはナトリウムカチオン、好ましくは0%から10%の
カリウムカチオンおよび/または1%から20%のナト
リウムカチオンを含む。
たはナトリウムカチオン、好ましくは0%から10%の
カリウムカチオンおよび/または1%から20%のナト
リウムカチオンを含む。
【0023】−不純物は105 Paないし3×106 P
a、好ましくは105 Paないし1.7×106 Paの
圧力で除去される。
a、好ましくは105 Paないし1.7×106 Paの
圧力で除去される。
【0024】−前記第1の吸着剤および第2の吸着剤は
同一の吸着装置に導入される。
同一の吸着装置に導入される。
【0025】−多くともほぼ1ppbの不純物を含む精
製された不活性流体が回収される。
製された不活性流体が回収される。
【0026】−不活性流体はアルゴン、ネオン、クリプ
トン、キセノン、ヘリウムなどから選択される。
トン、キセノン、ヘリウムなどから選択される。
【0027】−それは、不活性気体および/または還元
性気体混合物で少なくとも1種の吸着剤を再生する工程
を含む。
性気体混合物で少なくとも1種の吸着剤を再生する工程
を含む。
【0028】従って、吸着装置がLSXゼオライトの床
のみを含むとき、周囲温度のまたは100℃ないし20
0℃の温度に加熱された窒素のような不活性気体を用い
てこの床の再生を実施することが可能であり、続いて、
周囲温度で精製されたアルゴンで最終的なフラッシング
をするかまたは加熱される。逆に、吸着装置が更に、ホ
プカライトのような金属酸化物粒子の床を含むとき、そ
のときは、例えば窒素における2%水素のような水素を
含む気体混合物のような還元性流体でそれらをフラッシ
ングすることによりそのホプカライト粒子の再生を実施
することもまた適切であり、続いてアルゴンで最終的な
フラッシングをする。
のみを含むとき、周囲温度のまたは100℃ないし20
0℃の温度に加熱された窒素のような不活性気体を用い
てこの床の再生を実施することが可能であり、続いて、
周囲温度で精製されたアルゴンで最終的なフラッシング
をするかまたは加熱される。逆に、吸着装置が更に、ホ
プカライトのような金属酸化物粒子の床を含むとき、そ
のときは、例えば窒素における2%水素のような水素を
含む気体混合物のような還元性流体でそれらをフラッシ
ングすることによりそのホプカライト粒子の再生を実施
することもまた適切であり、続いてアルゴンで最終的な
フラッシングをする。
【0029】しかしながら、還元性気体によるその様な
フラッシングが実施されるとき、その固有の特性、すな
わち、特に交換されたLSXゼオライトの選択性および
吸着能力を損なうことを回避するために、この還元性気
体と、銀または銅のような遷移金属で交換されるLSX
ゼオライトとの間の接触を回避するかまたは最小化する
ために注意が払われるべきである。このことをなすため
に、意図が向流において再生することであるときは、交
換されたLSXゼオライトの床の下流に還元性気体を導
入することが好ましく、または逆に、US−A−457
9723において記載されている様に、特に2つの床の
間に便宜上位置するパージを補助として並流再生が実施
されるとき、LSXゼオライトの床との接触に至る前に
それを抽出する。
フラッシングが実施されるとき、その固有の特性、すな
わち、特に交換されたLSXゼオライトの選択性および
吸着能力を損なうことを回避するために、この還元性気
体と、銀または銅のような遷移金属で交換されるLSX
ゼオライトとの間の接触を回避するかまたは最小化する
ために注意が払われるべきである。このことをなすため
に、意図が向流において再生することであるときは、交
換されたLSXゼオライトの床の下流に還元性気体を導
入することが好ましく、または逆に、US−A−457
9723において記載されている様に、特に2つの床の
間に便宜上位置するパージを補助として並流再生が実施
されるとき、LSXゼオライトの床との接触に至る前に
それを抽出する。
【0030】好ましくは、本発明は、例えば、その沸点
より約30℃高い温度を有する極めて低い温度での2相
性液体アルゴンまたはアルゴン気体の精製に適用され
る。
より約30℃高い温度を有する極めて低い温度での2相
性液体アルゴンまたはアルゴン気体の精製に適用され
る。
【0031】本発明は、精製される流体を供給するため
の手段および少なくとも1種の吸着剤の少なくとも1基
の粒子の床を含む少なくとも1基の吸着装置を具備する
前述のプロセスを実施することを可能とするプラントに
もまた関する。
の手段および少なくとも1種の吸着剤の少なくとも1基
の粒子の床を含む少なくとも1基の吸着装置を具備する
前述のプロセスを実施することを可能とするプラントに
もまた関する。
【0032】第1の態様において、吸着装置は、少なく
ともCH4 およびN2 不純物を除去することを意図した
LSXタイプの吸着剤の少なくとも1基の第1の床およ
びO2 不純物の少なくとも一部を除去することを意図し
たホプカライトタイプの吸着剤の1基の第2の床を含
む。
ともCH4 およびN2 不純物を除去することを意図した
LSXタイプの吸着剤の少なくとも1基の第1の床およ
びO2 不純物の少なくとも一部を除去することを意図し
たホプカライトタイプの吸着剤の1基の第2の床を含
む。
【0033】異なる性質の吸着剤の2つの床は、個々の
場合に応じて、単に格子により分離される一方で互いに
上下に設置され得るものであり、または代わりに、何も
ない空間により互いから離間され得る、すなわち、ゼオ
ライトが遷移金属で交換されるとき、刊行物US−A−
4579723において表される様に、所定の高さまた
は再分布(redistribution)ゾーンを有
する。
場合に応じて、単に格子により分離される一方で互いに
上下に設置され得るものであり、または代わりに、何も
ない空間により互いから離間され得る、すなわち、ゼオ
ライトが遷移金属で交換されるとき、刊行物US−A−
4579723において表される様に、所定の高さまた
は再分布(redistribution)ゾーンを有
する。
【0034】第2の態様において、吸着装置は、LSX
およびホプカライトタイプの吸着剤粒子の混合物を含む
単一の床を含む。
およびホプカライトタイプの吸着剤粒子の混合物を含む
単一の床を含む。
【0035】有利には、金属フィルターまたはセラミッ
クフィルターのような機械的ろ過手段が、吸着剤ビーズ
の摩擦/摩耗により作り出される微粒子またはダストを
保持するようにそれぞれの吸着装置の下流に配置され
る。
クフィルターのような機械的ろ過手段が、吸着剤ビーズ
の摩擦/摩耗により作り出される微粒子またはダストを
保持するようにそれぞれの吸着装置の下流に配置され
る。
【0036】本発明の方法およびプラントは特にアルゴ
ンである超純粋不活性流体を得ることを可能とし、それ
はその不純物が実質的に存在せず、電子産業の仕様に見
合う、すなわち、約1ppm未満の前記不純物を含む。
ンである超純粋不活性流体を得ることを可能とし、それ
はその不純物が実質的に存在せず、電子産業の仕様に見
合う、すなわち、約1ppm未満の前記不純物を含む。
【0037】本発明は、これから、例示として与えられ
るがいかなる限定も含意しない例を補助として説明され
るであろう。
るがいかなる限定も含意しない例を補助として説明され
るであろう。
【0038】図2は、本発明による方法を実施すること
が可能な、液体アルゴンのような液体状態における不活
性流体を精製するための装置を表す。
が可能な、液体アルゴンのような液体状態における不活
性流体を精製するための装置を表す。
【0039】より正確には、図2はここでは純粋でない
液体アルゴンである精製される不活性流体を含むタンカ
ーを示し、そのタンカー1は本発明による流体精製装置
に出口ホース1’を経由して接続される。ホース1’か
ら前記装置への流体の移動は、弁V1により制御され
る。
液体アルゴンである精製される不活性流体を含むタンカ
ーを示し、そのタンカー1は本発明による流体精製装置
に出口ホース1’を経由して接続される。ホース1’か
ら前記装置への流体の移動は、弁V1により制御され
る。
【0040】図2における装置は、純粋でない液体アル
ゴンが精製される吸着装置2を具備し、その吸着装置2
は、酸素タイプの不純物の少なくとも一部を除去するこ
とを意図する、ホプカライトのような多孔性金属酸化物
の第1の床3および多孔性金属酸化物の第1の床3によ
り保持されない不純物を除去することを意図するLSX
ゼオライトの第2の床4を含む。床3および4は再分布
ゾーン5により分離される。すなわち、床3および4は
前記再分布ゾーン5に対応して互いからの所定の距離で
配置される。
ゴンが精製される吸着装置2を具備し、その吸着装置2
は、酸素タイプの不純物の少なくとも一部を除去するこ
とを意図する、ホプカライトのような多孔性金属酸化物
の第1の床3および多孔性金属酸化物の第1の床3によ
り保持されない不純物を除去することを意図するLSX
ゼオライトの第2の床4を含む。床3および4は再分布
ゾーン5により分離される。すなわち、床3および4は
前記再分布ゾーン5に対応して互いからの所定の距離で
配置される。
【0041】吸着装置2において精製された液体アルゴ
ンは次いで、ラインを経由して、吸着装置2において位
置する吸着剤粒子の摩擦摩耗の結果現れ得るダストおよ
び微粒子を除去することを意図するここでは焼結された
金属であるろ過手段7に排出される。
ンは次いで、ラインを経由して、吸着装置2において位
置する吸着剤粒子の摩擦摩耗の結果現れ得るダストおよ
び微粒子を除去することを意図するここでは焼結された
金属であるろ過手段7に排出される。
【0042】液体アルゴンが可能的には含み得るダスト
が除去された超純粋液体アルゴンは次いで、ラインを経
由して、ユーザー部位10に運ばれるかまたは、もし適
切であれば貯蔵容器9において貯蔵される。
が除去された超純粋液体アルゴンは次いで、ラインを経
由して、ユーザー部位10に運ばれるかまたは、もし適
切であれば貯蔵容器9において貯蔵される。
【0043】通常、タンカー1を荷おろしするのを始め
る前に、ホース1’および弁V1、V2およびV3の間
に位置するライン区画を大気11および13にパージす
るように注意が払われる。
る前に、ホース1’および弁V1、V2およびV3の間
に位置するライン区画を大気11および13にパージす
るように注意が払われる。
【0044】吸着剤が再生されるとき、採用される手順
は以下の例において記載されるものである。すなわち、
例えば、容器9から採取された気化された液体アルゴ
ン、または貯蔵容器12から採取された液体窒素もしく
は窒素気体のような100℃を超える温度での不活性流
体流でLSXゼオライト床4をフラッシュする。前記不
活性流体は、それがその中のLSXゼオライト床4を再
生するために吸着装置2に導入される前にヒーター8に
おいて100℃を超える温度に加熱される。
は以下の例において記載されるものである。すなわち、
例えば、容器9から採取された気化された液体アルゴ
ン、または貯蔵容器12から採取された液体窒素もしく
は窒素気体のような100℃を超える温度での不活性流
体流でLSXゼオライト床4をフラッシュする。前記不
活性流体は、それがその中のLSXゼオライト床4を再
生するために吸着装置2に導入される前にヒーター8に
おいて100℃を超える温度に加熱される。
【0045】更に、ホプカライト床は水素と窒素との気
体混合物(2%水素を有する)のような還元性流体を用
いて再生される。水素は、貯蔵容器6から採取され、次
いで適切なタップ14により再分布ゾーン5のレベルで
吸着装置2に導入され、次いでLSXゼオライト装填物
から溶出される不活性流体と混合される。
体混合物(2%水素を有する)のような還元性流体を用
いて再生される。水素は、貯蔵容器6から採取され、次
いで適切なタップ14により再分布ゾーン5のレベルで
吸着装置2に導入され、次いでLSXゼオライト装填物
から溶出される不活性流体と混合される。
【0046】前記ホプカライト床が再生されるとき、還
元気体(H2 /N2 )とLSXゼオライト床との間の接
触は可能な限り回避される。
元気体(H2 /N2 )とLSXゼオライト床との間の接
触は可能な限り回避される。
【0047】2つの床3および4は向流で再生されるこ
とが注意されるべきである。パージ流体は、ラインおよ
びパージ手段11およびV3を経由して大気に排出され
る。
とが注意されるべきである。パージ流体は、ラインおよ
びパージ手段11およびV3を経由して大気に排出され
る。
【0048】2つの吸着材床4および3が再生された
後、吸着装置2は、容器9から採取される気化された液
体アルゴンで向流においてそれをフラッシュすることに
より精製可能な状態に回復される。
後、吸着装置2は、容器9から採取される気化された液
体アルゴンで向流においてそれをフラッシュすることに
より精製可能な状態に回復される。
【0049】その部分として、図3は、図3におけるプ
ラントがLSXタイプのゼオライトの単一の床4’のみ
を含む吸着装置2を具備するということ以外は、図2に
おけるものと実質的に同一の工業的プラントを表す。
ラントがLSXタイプのゼオライトの単一の床4’のみ
を含む吸着装置2を具備するということ以外は、図2に
おけるものと実質的に同一の工業的プラントを表す。
【0050】更に、タップライン14、分布ゾーン5お
よび水素源6はもはやこの場合には存在しないことが見
られ得る。
よび水素源6はもはやこの場合には存在しないことが見
られ得る。
【0051】装置の他の部分は図2におけるものと実質
的に同一であるので、それらは以下で再び説明されない
であろう。
的に同一であるので、それらは以下で再び説明されない
であろう。
【0052】図2および3は液体形態におけるアルゴン
を精製するための装置に関するけれども、同様のまたは
同一の装置は、例えば、液体、気体または2相形態にお
けるアルゴンまたは特にヘリウムのような別の不活性流
体を精製するために製造され得るであろう。
を精製するための装置に関するけれども、同様のまたは
同一の装置は、例えば、液体、気体または2相形態にお
けるアルゴンまたは特にヘリウムのような別の不活性流
体を精製するために製造され得るであろう。
【0053】従って、1以上の熱交換器が吸着装置2と
弁V1との間に組み込まれ得るものであり、これらの熱
交換器は、アルゴン気体を精製する意図がある場合にお
いて液体アルゴンを気化し、このようにして、続いて吸
着装置2において精製されるであろうアルゴン気体を得
ることが意図される。
弁V1との間に組み込まれ得るものであり、これらの熱
交換器は、アルゴン気体を精製する意図がある場合にお
いて液体アルゴンを気化し、このようにして、続いて吸
着装置2において精製されるであろうアルゴン気体を得
ることが意図される。
【0054】その上、吸着装置の1つが製造相、すなわ
ち精製相にある一方で、他方は再生相にあるように並行
して操作する、1基ではなく、2基以上の吸着装置2を
有することもまた可能である。
ち精製相にある一方で、他方は再生相にあるように並行
して操作する、1基ではなく、2基以上の吸着装置2を
有することもまた可能である。
【0055】
【実施例】以下の実施例において、分析はAPIMSタ
イプ(大気圧イオン質量分光分析)の分析装置で実施さ
れ、その検出しきい値は以下のようである。すなわち、
COについては約0.05ppb、CH4 については約
0.01ppb、O2 については約0.005ppb、
CO2 については約0.001ppbおよびN2 につい
ては約1ppb。
イプ(大気圧イオン質量分光分析)の分析装置で実施さ
れ、その検出しきい値は以下のようである。すなわち、
COについては約0.05ppb、CH4 については約
0.01ppb、O2 については約0.005ppb、
CO2 については約0.001ppbおよびN2 につい
ては約1ppb。
【0056】実施例1 アルゴン気体は、低温空気蒸留とデオキソ法とを組み合
わせるハイブリッドプロセスにより製造される。
わせるハイブリッドプロセスにより製造される。
【0057】この方式で製造されたアルゴン気体の分析
では、それは、不純物として約350ppbのCH4 、
1400ppbのN2 および400ppbのO2 を含む
ことを示す。次いで、それは、200ppbのCOで人
工的に汚染される。
では、それは、不純物として約350ppbのCH4 、
1400ppbのN2 および400ppbのO2 を含む
ことを示す。次いで、それは、200ppbのCOで人
工的に汚染される。
【0058】ついで、純粋でないアルゴン気体は、前記
純粋でないアルゴンを、以下のものを連続的に通過させ
ることにより精製に供される。すなわち、 −カルシウムで90%まで交換され、Si/Al比=1
を有するLSXゼオライト(CaLSX)の第1の床
で、少なくともCH4 、N2 およびCO不純物を保持す
ることが意図された第1の床。
純粋でないアルゴンを、以下のものを連続的に通過させ
ることにより精製に供される。すなわち、 −カルシウムで90%まで交換され、Si/Al比=1
を有するLSXゼオライト(CaLSX)の第1の床
で、少なくともCH4 、N2 およびCO不純物を保持す
ることが意図された第1の床。
【0059】−O2 不純物を除去するためのホプカライ
トの第2の床。
トの第2の床。
【0060】この精製は、ほぼ−160℃および7×1
05 Pa台の圧力で実施される。
05 Pa台の圧力で実施される。
【0061】2つの吸着材床は、同一の吸着装置または
ボトルの中に配置される。
ボトルの中に配置される。
【0062】この方式で精製されたアルゴンは回収さ
れ、再分析され、その結果は、そのCH4 、N2 、CO
およびO2 不純物のアルゴンにおけるレベルは多くとも
ほぼ1ppbであることを示す。
れ、再分析され、その結果は、そのCH4 、N2 、CO
およびO2 不純物のアルゴンにおけるレベルは多くとも
ほぼ1ppbであることを示す。
【0063】実施例2 実施例2は、それが液体アルゴンで実施され、ボトル、
すなわち吸着装置が、この時は異なる性質の吸着剤粒子
の混合物(LSX/ホプカライト混合物)からなる単一
の床を含むということ以外は実施例1と同様である。
すなわち吸着装置が、この時は異なる性質の吸着剤粒子
の混合物(LSX/ホプカライト混合物)からなる単一
の床を含むということ以外は実施例1と同様である。
【0064】この事例において、精製温度は−163℃
であり、圧力は7×105 Paである。
であり、圧力は7×105 Paである。
【0065】得られた結果は実施例1におけるものと同
一であり、したがって、上記不純物について液体アルゴ
ンまたはアルゴン気体の精製における本発明の方法の有
効性を例証する。
一であり、したがって、上記不純物について液体アルゴ
ンまたはアルゴン気体の精製における本発明の方法の有
効性を例証する。
【0066】実施例3 この実施例は実施例2と同様であるがしかし、以下の不
純物、すなわち、500ppbのO2 、200ppbの
COおよび500ppbのCH4 を含む超冷却液体クリ
プトンの精製に関する。
純物、すなわち、500ppbのO2 、200ppbの
COおよび500ppbのCH4 を含む超冷却液体クリ
プトンの精製に関する。
【0067】汚染された液体クリプトンは、前記クリプ
トンを2重床(LSX+ホプカライト)を通過させるこ
とにより、−153℃の温度および7×105 Paの圧
力で精製される。
トンを2重床(LSX+ホプカライト)を通過させるこ
とにより、−153℃の温度および7×105 Paの圧
力で精製される。
【0068】2ppb未満のO2 、COおよびCH4 を
含むクリプトンが回収される、すなわち、用いられる分
析装置の検出しきい値を下回る不純物の量である(O2
についてはOSKタイプの分析装置ならびにCOおよび
CH4 についてはRGA5分析装置:検出しきい値は2
ppb未満)。
含むクリプトンが回収される、すなわち、用いられる分
析装置の検出しきい値を下回る不純物の量である(O2
についてはOSKタイプの分析装置ならびにCOおよび
CH4 についてはRGA5分析装置:検出しきい値は2
ppb未満)。
【0069】実施例4 超冷却液体アルゴンが、−185℃台の温度および8×
105 Paの圧力で精製される。
105 Paの圧力で精製される。
【0070】精製されていないアルゴン、すなわち、精
製前のアルゴンは、ほぼ100ppbのCO、500p
pbのO2 、100ppbのCO2 、500ppbのC
H4および2000ppbのN2 を含む。
製前のアルゴンは、ほぼ100ppbのCO、500p
pbのO2 、100ppbのCO2 、500ppbのC
H4および2000ppbのN2 を含む。
【0071】精製プロセスは、カルシウムカチオンで9
0%まで交換されたLSXゼオライトの床およびホプカ
ライト床、すなわち銅と酸化マンガンの混合物を用い
る。2つの床は同一の吸着装置に組み込まれるがしか
し、図2において表されているように再分布ゾーンとし
ての約10cmの高さにより分離される。
0%まで交換されたLSXゼオライトの床およびホプカ
ライト床、すなわち銅と酸化マンガンの混合物を用い
る。2つの床は同一の吸着装置に組み込まれるがしか
し、図2において表されているように再分布ゾーンとし
ての約10cmの高さにより分離される。
【0072】得られた結果は図1において表され、それ
は、縦軸上に、精製後の液体アルゴンにおいて含まれる
N2 、CO2 、O2 、COおよびCH4 不純物(ppb
として)のレベル(C)を与え、横軸上に、精製プロセ
スの持続時間(T)(時間として)を与える。
は、縦軸上に、精製後の液体アルゴンにおいて含まれる
N2 、CO2 、O2 、COおよびCH4 不純物(ppb
として)のレベル(C)を与え、横軸上に、精製プロセ
スの持続時間(T)(時間として)を与える。
【0073】本発明の方法が、少なくとも連続して5時
間にわたって液体アルゴンにおいてほぼ1ppb台の不
前記純物のレベルを保証することは明らかに理解し得る
ことであり、このことは、電子産業の仕様と完全に合致
する。
間にわたって液体アルゴンにおいてほぼ1ppb台の不
前記純物のレベルを保証することは明らかに理解し得る
ことであり、このことは、電子産業の仕様と完全に合致
する。
【0074】実施例5 試験は実施例4におけるものと同一の条件下で実施さ
れ、ほぼ200ppbのCO、1000ppbのO2 、
1000ppbのCH4 、100ppbのCO2および
4000ppbのN2 を含む液体アルゴンで実施され、
実施例4におけるように、多くともほぼ1ppbの前記
不純物を含む精製された液体アルゴンを導いた。
れ、ほぼ200ppbのCO、1000ppbのO2 、
1000ppbのCH4 、100ppbのCO2および
4000ppbのN2 を含む液体アルゴンで実施され、
実施例4におけるように、多くともほぼ1ppbの前記
不純物を含む精製された液体アルゴンを導いた。
【0075】実施例6 精製後、実施例4および5で用いられた吸着装置は以下
の方式で、200から250℃の温度および大気圧で再
生に供せられた。すなわち、 a)窒素のような不活性気体で吸着材床をフラッシュ
し、 b)金属酸化物を還元するためにH2 /N2 混合物(2
%H2 )でホプカライト床をフラッシュし、 c)残留水素をパージするために窒素のような不活性気
体でフラッシュし、 d)吸着装置を冷却し、再状態調整するためにすでに精
製されたアルゴン気体でフラッシュする。
の方式で、200から250℃の温度および大気圧で再
生に供せられた。すなわち、 a)窒素のような不活性気体で吸着材床をフラッシュ
し、 b)金属酸化物を還元するためにH2 /N2 混合物(2
%H2 )でホプカライト床をフラッシュし、 c)残留水素をパージするために窒素のような不活性気
体でフラッシュし、 d)吸着装置を冷却し、再状態調整するためにすでに精
製されたアルゴン気体でフラッシュする。
【0076】LSXゼオライトのみが用いられるとき、
LSXゼオライトの床は、不活性流体でフラッシュし、
場合によってはアルゴン気体で最終フラッシュをし、パ
ージする間に、例えば周囲温度のような低温および大気
圧で再生され得ることが注意されるべきである。
LSXゼオライトの床は、不活性流体でフラッシュし、
場合によってはアルゴン気体で最終フラッシュをし、パ
ージする間に、例えば周囲温度のような低温および大気
圧で再生され得ることが注意されるべきである。
【図1】アルゴン精製の結果得られた不純物レベルを示
すグラフ図表である。
すグラフ図表である。
【図2】本発明によるアルゴンを精製するための装置を
表す。
表す。
【図3】LSXタイプのゼオライトの単一の床のみを含
む吸着装置2を具備する本発明によるアルゴンを精製す
るための装置を表す。
む吸着装置2を具備する本発明によるアルゴンを精製す
るための装置を表す。
1…タンカー 1’…ホース 2…吸着装置 3…第1の床 4…第2の床 5…再分布ゾーン 7…ろ過手段 8…ヒーター 6,9,12…貯蔵容器 10…ユーザー部位 11,13…大気 14…タップ V1,V2,V3…弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 レネ・ラルドー フランス国、91160 ソールクス・レ・シ ャルトルー、リュ・サディ・カルノ 144
Claims (14)
- 【請求項1】 その不純物窒素(N2 )、酸素
(O2 )、二酸化炭素(CO2 )、一酸化炭素(CO)
および炭化水素の少なくとも1種について不活性流体を
精製する方法であって、前記不純物の少なくとも一部を
1.15以下のシリカ対アルミニウム比を有するXゼオ
ライトタイプの第1の吸着剤を用いて除去し、多くとも
10ppbの不純物を含む精製された不活性流体を回収
することを特徴とする不活性気体を精製する方法。 - 【請求項2】 Xゼオライトが1.10以下、好ましく
は1台のシリカ対アルミニウム比を有することを特徴と
する請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 吸着剤が、少なくとも10%、好ましく
は少なくとも50%の同一の性質または異なる性質のカ
チオンを含むXまたはLSXゼオライトであることを特
徴とする請求項1および2のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項4】 カチオンが、カルシウム、銀、銅、スト
ロンチウム、バリウム、リチウム、金、亜鉛、カリウ
ム、ナトリウム、マグネシウムまたはそれらの混合物か
らなる群から選択されることを特徴とする請求項1から
3のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項5】 Xゼオライトが少なくとも70%、好ま
しくは75%から95%のカルシウムカチオンを含むこ
とを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載の方
法。 - 【請求項6】 Xゼオライトが5%から95%のカルシ
ウムカチオンおよび95%から5%のリチウムカチオ
ン、好ましくは80%から95%のリチウムカチオンを
含むことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記
載の方法。 - 【請求項7】 ゼオライトが更に、カリウムおよび/ま
たはナトリウムカチオン、好ましくは0%から10%の
カリウムカチオンおよび/または1%から20%のナト
リウムカチオンを含むことを特徴とする請求項5および
6のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項8】 O2 不純物の少なくとも一部が、多孔性
金属酸化物および場合に応じて交換されたクリノプティ
ロライトから選択される第2の吸着剤を用いて除去され
ることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項記載
の方法。 - 【請求項9】 不純物が−187℃ないし−135℃の
温度で除去されることを特徴とする請求項1から8のい
ずれか1項記載の方法。 - 【請求項10】 不純物が105 Paないし3×106
Paの圧力で除去されることを特徴とする請求項1から
9のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項11】 前記第1の吸着剤および第2の吸着剤
が同じ吸着装置に導入されることを特徴とする請求項1
から10のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項12】 多くともほぼ1ppbの不純物を含む
精製された不活性流体が回収されることを特徴とする請
求項1から11のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項13】 不活性流体がアルゴン、ネオン、クリ
プトン、キセノンおよびヘリウムから選択されることを
特徴とする請求項1から12のいずれか1項記載の方
法。 - 【請求項14】 不活性気体および/または還元性気体
で少なくとも1種の吸着剤を再生する工程を具備するこ
とを特徴とする請求項1から13のいずれか1項記載の
方法。
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