JPS60155881A - Recovery device for argon from silicon furnace - Google Patents

Recovery device for argon from silicon furnace

Info

Publication number
JPS60155881A
JPS60155881A JP59010090A JP1009084A JPS60155881A JP S60155881 A JPS60155881 A JP S60155881A JP 59010090 A JP59010090 A JP 59010090A JP 1009084 A JP1009084 A JP 1009084A JP S60155881 A JPS60155881 A JP S60155881A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
argon
decarburization
silicon furnace
hydrocarbons
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP59010090A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0529834B2 (en
Inventor
染矢 和夫
喜多 修
友村 政臣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP59010090A priority Critical patent/JPS60155881A/en
Publication of JPS60155881A publication Critical patent/JPS60155881A/en
Publication of JPH0529834B2 publication Critical patent/JPH0529834B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B23/00Noble gases; Compounds thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、減圧式シリコン炉からのアルゴンを回収する
のに好適なシリコン炉からのアルゴン回収装置に関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to an argon recovery device from a silicon furnace suitable for recovering argon from a reduced pressure silicon furnace.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

従来、シリコン炉からのアルゴン回収は、減圧式シリコ
ン炉の場合、油回転真空ポンプが利用されるが、同炉か
らはオイルミストを含む炭化水素が多く発生し、アルゴ
ンを著しく汚染しているため、回収に不適当であり、こ
のため、常圧式シリコン炉からの排ガスのみが回収の対
象となっていた。
Traditionally, argon recovery from silicon furnaces uses oil rotary vacuum pumps in the case of depressurized silicon furnaces, but this furnace generates a lot of hydrocarbons including oil mist, which significantly pollutes the argon. Therefore, only exhaust gas from atmospheric silicon furnaces has been subject to recovery.

従来技術を第1図により説明する。。The prior art will be explained with reference to FIG. .

常圧式シリコン炉lからの排ガスは、圧縮機2にて数に
9/iGに昇圧され、加熱器3で所定の温険 度に昇渇参、脱炭・脱酸装置Hに送られる。
Exhaust gas from the normal pressure silicon furnace I is pressurized to 9/iG by the compressor 2, heated to a predetermined temperature level by the heater 3, and sent to the decarburization/deoxidation device H.

この排ガス1月こは、N2,0□を主体とする無機ガス
のほか、CH4を始めとする軽質炭化水素が含まれてい
るが、これらのガスは、例えば特公昭26−1330号
公報、特公昭49−4631号公報および自動車の排ガ
ス処理技術等に開示されているごとく、パラジウムや銅
等の金属触媒を充填した反応塔で、炭化水素および02
の除去を行う。
This exhaust gas contains light hydrocarbons such as CH4 in addition to inorganic gases mainly composed of N2,0□. As disclosed in Publication No. 49-4631 and automobile exhaust gas treatment technology, hydrocarbons and 02
Perform the removal of.

昇圧された排ガスに0□を添加し、脱炭反応塔4で炭化
水素の燃焼反応を行なわせる。反応例としてメタンの場
合を次に示す。
0□ is added to the pressurized exhaust gas, and a combustion reaction of hydrocarbons is carried out in the decarburization reaction tower 4. As a reaction example, the case of methane is shown below.

CHJ +202−CO2+2 [20+ 192 k
cal/mal−illll二次脱炭反応塔4、通常4
00℃以上の温度で反応を行なわせ、これらの炭化水素
は所定のアルゴン純度を確保するため、脱炭反応塔4出
口でl ppn1程度以下まで除去する必要がある。こ
のため、約1チ程度過剰の02をあらかじめ余分に添加
する。
CHJ +202-CO2+2 [20+ 192 k
cal/mal-illll secondary decarburization reaction tower 4, usually 4
In order to carry out the reaction at a temperature of 00° C. or higher and to ensure a predetermined argon purity, it is necessary to remove these hydrocarbons to about 1 ppn or less at the outlet of the decarburization reaction tower 4. For this reason, an excess of about 1 inch of 02 is added in advance.

この反応余剰02分は、アルゴンとは深冷分離装置での
分離が難かしいため、脱酸反応塔5ではH2を添加し、
以下の反応により反応余剰0□分の除去を行なわせる。
Since this reaction surplus 02 minutes is difficult to separate from argon in a cryogenic separator, H2 is added in the deoxidizing reaction tower 5.
The reaction surplus 0□ was removed by the following reaction.

H2+’02−H20+58kcal/mol −・・
・・(2)この場合も、脱酸反応塔5出[]で02を1
 ppm以下まで除去する必要があるため、約1%程度
過剰のH2をあらかじめ余分に添加する、。
H2+'02-H20+58kcal/mol -...
...(2) Also in this case, 02 is converted to 1 at the deoxidizing reaction tower 5 output []
Since it is necessary to remove it to below ppm, approximately 1% excess H2 is added in advance.

この脱炭、脱酸反応器4.5で発生した11□0および
C02は、例えば深冷空気分離装置で処理される。即ち
、脱酸反応塔より出た排ガスを冷却器6および冷凍機7
で冷却した後、lI20およびCO2は脱水・脱CO2
装置であるモレキュラシーブやアルミナゲル等の吸着剤
を充填した温度差スイング式吸着塔(T 8 A、 )
 8で吸着除去され、深冷分離装置に送られる。この段
階では、排ガスはArとH2およびN2が主成分となる
The 11□0 and C02 generated in the decarburization and deoxidation reactor 4.5 are processed, for example, in a cryogenic air separation device. That is, the exhaust gas discharged from the deoxidizing reaction tower is passed through the cooler 6 and the refrigerator 7.
After cooling, lI20 and CO2 are dehydrated and deCO2
The device is a temperature difference swing type adsorption tower (T8A, ) filled with adsorbents such as molecular sieves and alumina gel.
It is adsorbed and removed in step 8 and sent to a cryogenic separator. At this stage, the main components of the exhaust gas are Ar, H2, and N2.

この吸着塔8は通常2基設置され、一般に4〜24時間
で切換使用され、一方が吸着中には他方は再生を行なっ
て交互に再利用されるが、この再生には、N2ガスを再
生加熱器9で200〜300℃に加熱して行なわれる。
Two adsorption towers 8 are normally installed, and they are generally switched over every 4 to 24 hours, and while one is adsorbing, the other is regenerated and reused alternately. This is carried out by heating to 200 to 300°C using a heater 9.

深冷分離装置では、必要寒冷量を精留塔11の液面調節
計13にて調節し、LN2の寒冷を利用してH2および
N2を含むArガスを熱交換器10で深冷温度まで冷却
し、精留塔11でH2,N2とA、rに精留分離を行な
い、製品アルゴンとして回収していた。
In the cryogenic separator, the required amount of refrigeration is adjusted by the liquid level controller 13 of the rectification column 11, and the Ar gas containing H2 and N2 is cooled to the cryogenic temperature by the heat exchanger 10 using the refrigeration of LN2. Then, in the rectification column 11, H2, N2, A, and r were separated by rectification and recovered as product argon.

深冷分離装置には、二のほか精留塔11のリボイラーお
よびコンデンサー用の窒素を循環する窒素ガス圧縮機1
2等が付属する。
In addition to 2, the cryogenic separation equipment includes a nitrogen gas compressor 1 that circulates nitrogen for the reboiler and condenser of the rectification column 11.
2nd prize is included.

しかしながら、この従来のアルゴン回収装置では、以下
の問題点があった。
However, this conventional argon recovery device has the following problems.

減圧式シリコン炉の場合、油回転式の真空ポンプが多用
されるが、同真空ポンプからは重質なオイルミスI・が
排出される。また、真空ポンプを使用しない常圧式シリ
コン炉の排ガスと比較して特徴的なことは、減圧式シリ
コン炉からの排ガス中に含まれるN2,0□を主体とす
る無機ガスのほか、CH,を始めとする軽質の炭化水素
の濃度が高いことがあげられる。これは、減圧式シリコ
ン炉に使用するイナートガスとしてのアルコン量が、常
圧式シリコン炉の半分以下であることに起因する。
In the case of a reduced-pressure silicon furnace, an oil rotary vacuum pump is often used, and heavy oil waste I is discharged from the vacuum pump. In addition, compared to the exhaust gas from a normal-pressure silicon furnace that does not use a vacuum pump, the exhaust gas from a reduced-pressure silicon furnace contains inorganic gases mainly composed of N2,0□, as well as CH, This is due to the high concentration of light hydrocarbons. This is because the amount of alcon used as inert gas in the reduced pressure silicon furnace is less than half that of the normal pressure silicon furnace.

このため、真空ポンプ出口においては、軽質炭化水素の
ほか、オイルミストを含む重質炭化水素の濃度が高く、
減圧式シリコン炉排ガスの分析例からも、メタン濃度換
算でも30000 pI)m程度の濃度にまで達してい
る、1 減圧式シリコン炉排ガス組成分折倒 無機ガス(N、、0□等) 2mo1%軽質炭化水素(
CH4〜C5程度)CH,換算1 0 0 0 0 p
pm 重質炭化水素(C6以上)CH,換算 2 0 0 0 0 ppm アルゴンガス 残分 この排ガスを従来の脱炭反応塔にそのまま通して反応燃
焼させた際には、例えば次の場合を例にとると、 排ガス肘 : 1. OONmVhとするとメタン濃度
=3チ(炭化水素のメタン換算値)メタンfi :10
0x0.03 =3N@7h (同上)(旧式より 発熱ffl :3/224X192000=25700
0kcal/h アルゴンの比熱: 0.222 kcal /Nm’(
:。
Therefore, at the outlet of the vacuum pump, in addition to light hydrocarbons, there is a high concentration of heavy hydrocarbons including oil mist.
An example of analysis of the exhaust gas from a vacuum silicon furnace shows that even when converted to methane concentration, the concentration has reached approximately 30,000 pI)m. Light hydrocarbons (
CH4 to C5) CH, converted to 1 0 0 0 0 p
pm Heavy hydrocarbons (C6 and above) CH, converted to 20000 ppm Argon gas Residue When this exhaust gas is directly passed through a conventional decarburization reaction tower and reacted and combusted, for example, in the following case. When taken, exhaust gas elbow: 1. If OONmVh, methane concentration = 3chi (methane conversion value of hydrocarbon) methane fi: 10
0x0.03 = 3N@7h (same as above) (more heat than the old modelffl: 3/224X192000=25700
0kcal/h Specific heat of argon: 0.222 kcal/Nm'(
:.

触媒温度上昇: 25700/100XO222= 1
160 ℃ となり、反応塔入口温度を40’Cとすると、反応塔出
口では約1200℃程度にも達し、通常の材質では装置
構成」一対応できないという問題がある。
Catalyst temperature rise: 25700/100XO222= 1
If the temperature at the inlet of the reaction tower is 40'C, the temperature at the outlet of the reaction tower reaches about 1200°C, and there is a problem that the equipment configuration cannot be accommodated with ordinary materials.

脱炭反応塔4を耐高温特殊仕様にしたとしても、不純物
濃度の低い従来の常圧式シリコン炉を対象とした場合も
含め、次の問題が発生する。
Even if the decarburization reaction tower 4 is specially designed to withstand high temperatures, the following problems occur, including when using a conventional atmospheric pressure silicon furnace with a low impurity concentration.

排ガスは数十基のシリコン炉から排出されるので、シリ
コン炉の稼動状況により、排ガス中の炭化水素を始めと
する不純物濃度が変動しゃすく、脱炭・脱酸装置の脱炭
反応塔4での反応温度が安定せず、十分な反応を行なわ
せるためには、高価な触媒を多量に必要とした。
Since the exhaust gas is discharged from dozens of silicon furnaces, the concentration of impurities such as hydrocarbons in the exhaust gas fluctuates depending on the operation status of the silicon furnace. The reaction temperature was unstable, and a large amount of expensive catalyst was required to carry out a sufficient reaction.

また、脱酸反応塔5における反応熱で、過剰02の量に
もよるが、さらに200〜400℃程度脱炭反応塔4よ
り温度上昇するため、安定した反応を行なわせるために
は、脱炭反応塔411 Dでの冷却、すなわち、脱酸反
応塔5人口1y、応温度の調節ねきでは、反応制御が不
可能であった。
In addition, the reaction heat in the deoxidizing reaction tower 5 causes the temperature to further rise from the decarburizing reaction tower 4 by about 200 to 400°C, depending on the amount of excess 02. It was not possible to control the reaction by cooling in the reaction tower 411D, that is, by cooling the deoxidizing reaction tower 5 and without adjusting the temperature.

また、炭化水素濃度が高いという問題は、後流の脱水・
脱CO2装置でも発生し、排ガス中の炭化水素は、前記
反応工程ですべてC02およびN20となるため、ここ
で吸着除去されるが、CO2譲度炉前記の例で約3%と
非常に高いため、吸着塔への負荷が大きく、従来の吸着
塔の再生!j法では、再生に使用するN2ガスの旧が、
下記実施例に示すごとく、回収アルゴン量の約6@も必
要であり、窒素ガスコストがかかりすぎることから、ア
ルゴン回収は経済性からしても成立しない。
In addition, the problem of high hydrocarbon concentration is caused by dehydration and
Hydrocarbons in the exhaust gas are also generated in the CO2 removal equipment, and are all converted to CO2 and N20 in the above reaction process, so they are adsorbed and removed here. , the load on the adsorption tower is large, and the conventional adsorption tower is regenerated! In the J method, the old N2 gas used for regeneration is
As shown in the example below, the amount of recovered argon is about 6@, and the nitrogen gas cost is too high, so argon recovery is not economically viable.

以下に従来法による実施例を示す。Examples using conventional methods are shown below.

実施例 吸着塔 2基 処理アルゴンガス量: 6 N m’/ h吸着塔寸法
:216.3φx2000Jx2.8を吸着剤充填量:
41に97基 切換時間 =8時間 再生加熱器 1基 再生ガス流体二N2ガスdry 再生ガス量:36Nm”/11 再生ガス温度:300℃ 加熱時間 :4時間 このため従来法は、炭化水素濃度が低い常圧式シリコン
炉の場合にのみ限定されて成立し、減圧式シリコン炉か
ら排出されるアルゴンの回収は技術的に不可能であった
Example adsorption tower 2 units Processing argon gas amount: 6 N m'/h Adsorption tower dimensions: 216.3φ x 2000J x 2.8 Adsorbent filling amount:
41 to 97 units Switching time = 8 hours Regeneration heater 1 unit Regeneration gas fluid 2 N2 gas dry Regeneration gas amount: 36Nm”/11 Regeneration gas temperature: 300°C Heating time: 4 hours Therefore, in the conventional method, the hydrocarbon concentration This was only possible in the case of low-pressure silicon furnaces, and it was technically impossible to recover argon discharged from vacuum silicon furnaces.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、シリコン炉の排ガス中の不純物、特に
炭化水素の濃度が高い減圧式シリコン炉からのアルゴン
回収が可能な、シリコン炉からのアルゴン回収装置を提
供することにある。
An object of the present invention is to provide an argon recovery device from a silicon furnace that can recover argon from a reduced pressure silicon furnace in which the concentration of impurities, particularly hydrocarbons, in the exhaust gas of the silicon furnace is high.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、炭化水素を含むアルゴンを主成分とするシリ
コン炉からの排ガスな脱炭反応塔および脱酸反応塔より
なる脱炭・酸装置で炭化水素および酸素を除去し、吸着
塔よりなる脱水・脱CO2装置で水分および炭酸ガスを
除去した後深冷分離装置に送入し、精留分離してアルゴ
ンを回収するシリコン炉からのアルゴン回収装置におい
て、減圧式シリコン炉と前記脱炭・酸装置との間に重質
炭化水素除去装置を設置して、油回転真空ポンプに起因
する重質炭化水素を除去することにより、脱炭・酸装置
および脱水・脱CO2装置の負荷を蛯減して、減圧式シ
リコン炉からのアルゴン回収を可能にしたものである。
The present invention removes hydrocarbons and oxygen from exhaust gas from a silicon furnace mainly composed of argon containing hydrocarbons with a decarburization/acidification device consisting of a decarburization reaction tower and a deoxidation reaction tower, and removes hydrocarbons and oxygen with an adsorption tower.・In the argon recovery device from a silicon furnace, which removes moisture and carbon dioxide gas in a CO2 decarbonization device and then sends it to a cryogenic separation device and performs rectification separation to recover argon, By installing a heavy hydrocarbon removal device between the equipment and removing heavy hydrocarbons caused by the oil rotary vacuum pump, the load on the decarboxylation/acidification equipment and dehydration/CO2 removal equipment is reduced. This made it possible to recover argon from a vacuum silicon furnace.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の一実施例を第2図により説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

減圧式シリコン炉21を10Torr程度に減圧する油
回転式真空ポンプnからの排カスは、圧縮機nで数Kg
/inに封圧されて重質炭化水素除去装置ムに送られる
。この排ガス中には、常圧式の場合にも含まれる軽質炭
化水素に加えてオイルミストを含む重質炭化水素が含ま
れている。
The waste from the oil rotary vacuum pump n that reduces the pressure in the depressurized silicon furnace 21 to about 10 Torr is several kg by the compressor n.
It is sealed to a pressure of 1/2 inch and sent to a heavy hydrocarbon removal system. This exhaust gas contains heavy hydrocarbons including oil mist in addition to light hydrocarbons, which are also included in the case of the normal pressure type.

重質炭化水素除去装置夕では、金網やグラスウール等の
ろ5材を内蔵したオイルミスト分離器5で、衝突、拡散
原理で機械的にオイルミストを除去した後、活性炭やア
ルミナゲル等の吸着剤を充填した重質炭化水素除去塔部
で重質炭化水素を除去し、残りの軽質炭化水素を含む排
ガスは脱炭・脱酸装置i¥nに送られる。重質炭化水素
除去塔がは必要に応じ複数基設置されて切替使用される
In the heavy hydrocarbon removal equipment, the oil mist separator 5, which has a built-in filter material such as wire mesh or glass wool, mechanically removes oil mist using the principles of collision and diffusion, and then removes it using an adsorbent such as activated carbon or alumina gel. The heavy hydrocarbons are removed in the heavy hydrocarbon removal column filled with the following: The remaining exhaust gas containing light hydrocarbons is sent to the decarburization/deoxidation equipment i\n. Multiple heavy hydrocarbon removal towers are installed and used alternately as necessary.

脱炭・脱酸装置ででは加熱器列で昇温された排ガスは0
□を添加され、パラジウムや銅等の金属触媒を充填した
脱炭反応塔四で、常圧式と同様(1)式等の反応を行な
わせる。反応温度は炭化水素をlppm以下にするに必
要な反応温度が得られるよう前述の加熱器路で調節する
In the decarburization/deoxidation equipment, the exhaust gas heated in the heater row is 0.
In the decarburization reaction tower 4 filled with a metal catalyst such as palladium or copper, reactions such as formula (1) are carried out in the same way as in the normal pressure type. The reaction temperature is adjusted by the heater path described above to obtain the reaction temperature necessary to reduce the hydrocarbon content to 1 ppm or less.

この排ガスは、脱炭反応塔加面様金属触媒を充填した脱
酸反応塔30においても、出口酸素濃度を11)pm以
下とするに適切な反応温度が得られるよう、予冷器31
とバイパス管32の流量調節により予冷される。予冷さ
れた排ガスは、I]2を添加され脱酸反応塔間で常圧式
と同様(2)式の反応を行なわせる。
This exhaust gas is passed through a precooler 31 so that an appropriate reaction temperature can be obtained to keep the outlet oxygen concentration at 11) pm or less even in the deoxidizing reaction tower 30 packed with a metal catalyst.
It is precooled by adjusting the flow rate of the bypass pipe 32. I]2 is added to the precooled exhaust gas, and the reaction of formula (2) is carried out between the deoxidizing reaction towers in the same way as in the atmospheric pressure type.

この脱炭、脱酸反応塔A、30で発生したlI20およ
びCO2は、冷却器33で冷却された後、脱水・脱CO
2装厘褒でモレキュラソーブやアルミナゲルを充填した
吸着塔35で吸着除去され、深冷分離装置数に送られる
The lI20 and CO2 generated in the decarburization and deoxidation reaction tower A, 30 are cooled in the cooler 33, and then dehydrated and deoxidized.
Two loads are adsorbed and removed in an adsorption tower 35 filled with molecular sorb or alumina gel, and sent to a cryogenic separation device.

脱水・脱CO2装置聾としては、第3図に吸着操作原理
を示したような、通常使用される温度差スイング式(T
SA)を適用した場合でも、前段でオイルミストを含む
重質炭化水素を分離しているので、前述の排ガス例で、
排ガス中には1俤程度のCO2を含んでいるだけであり
、CO2吸着塔35の再生に必要なN2ガス量は、回1
(ソアルゴンINの約25倍程度であり、(疋来の方法
に比べてもN2ガス消費量を半減することができ、アル
ゴンガスに比べN2ガスの単価が安いことから、二のま
までも経過的にアルゴン回収は成立する。
As a dehydration/CO2 removal device, a commonly used temperature difference swing type (T
Even if SA) is applied, heavy hydrocarbons including oil mist are separated in the previous stage, so in the exhaust gas example above,
The exhaust gas contains only about 1 ton of CO2, and the amount of N2 gas required to regenerate the CO2 adsorption tower 35 is
(It is about 25 times that of Soargon IN, and (compared to the previous method, the N2 gas consumption can be halved, and the unit price of N2 gas is cheaper than argon gas, so even if the method is Argon recovery is possible.

更に好ましくは、晴着装置として第4図に咬着操作原理
を示したような、吸着と脱着時の圧力差を利用して吸着
剤の再生をはかる例えば特開昭56−78615号公報
に開示されているような圧力差スイング式吸着装置(P
 S A )を使用することにより、更に再生窒素ガス
量の低減が可能となる。
More preferably, the adsorption device is a device that regenerates the adsorbent by utilizing the pressure difference between adsorption and desorption, as shown in FIG. Pressure difference swing type adsorption device (P
By using S A ), it is possible to further reduce the amount of regenerated nitrogen gas.

この吸着塔は2基ないし3基以上設置し、通常10〜2
0分で切換使用され、再生は常温のN2ガスを利用する
ことができる。
Two or more adsorption towers are installed, and usually 10 to 2 adsorption towers are installed.
It is switched to use at 0 minutes, and N2 gas at room temperature can be used for regeneration.

深冷分離装置♀は、熱交換器37、精留塔あ、窪素ガス
圧縮機39等から構成されるが、深冷分離装置i(、3
6において、必要寒冷量を液面調節計40にて調節され
てチャージされたLN2は、寒冷回収されて常温のN、
ガスとして出てくるが、このN2ガスをその才まCO2
吸着塔あの再生ガスとして利用できるように導管41を
設けることにより、再利用が可能となり、更に経済性が
増大する。
The cryogenic separator ♀ is composed of a heat exchanger 37, a rectification column A, a silicon gas compressor 39, etc., but the cryogenic separator i (, 3
In step 6, the required amount of refrigeration is adjusted by the liquid level controller 40, and the charged LN2 is recovered as a refrigeration and converted into room-temperature N,
It comes out as a gas, but this N2 gas is also used as CO2.
By providing the conduit 41 so that the adsorption tower can be used as regeneration gas, reuse becomes possible, further increasing economic efficiency.

以下、本発明の具体的な実施例について説明する。Hereinafter, specific examples of the present invention will be described.

実施例1 排ガス中の炭化水素がメタン換算で30000ppm 
(内重質炭化水素が20000 ppm )とし、その
他の条件は次のとおりとする。
Example 1 Hydrocarbons in exhaust gas are 30,000 ppm in terms of methane
(in which heavy hydrocarbons are 20,000 ppm), and other conditions are as follows.

排ガスit : 100 Nm’/h メタン濃度: ] 0000 ppm (軽質炭化水素の、メタン換算値) メタン量: 100 x O,0] Nm”/ b (
同上)(1)式より 発熱量: 1/22.4X’+92000=8570k
cal/hアルゴンの比熱: 0.222 kcal/
Nm”C触媒温度上昇: 8570/100xO,22
2=386℃脱炭反応塔四入ロ渇度が200℃の場合脱
炭反応塔9出口温度: 200−1−386=586℃
となるが、前述の加熱器部の負荷は自動調節されて、脱
炭反応塔四の反応温度を500℃にセットした場合は、 脱炭反応塔四人口温度: 500−386=114℃に
調節されることになる。これは予冷器31にて約200
℃に予冷する。脱酸反応塔(9)では排ガス量 :10
100N/h 余剰02濃度= 1% 余剰02量 : ] 0Ox0.01=INm’/h(
2)式より 発熱量: 2.0/22.4X58000=51.80
kcal/h触媒温度」−竹: 5180/100X0
.222=233℃したがって、 脱酸反応塔張出口温度: 200−1−233=433
℃となる。
Exhaust gas it: 100 Nm'/h Methane concentration: ] 0000 ppm (methane equivalent value of light hydrocarbons) Methane amount: 100 x O,0] Nm"/b (
Same as above) From equation (1), calorific value: 1/22.4X'+92000=8570k
cal/h Specific heat of argon: 0.222 kcal/
Nm”C catalyst temperature rise: 8570/100xO, 22
2 = 386°C When the decarburization reaction tower 4 input temperature is 200°C, the decarburization reaction tower 9 outlet temperature: 200-1-386 = 586°C
However, when the load on the heater section mentioned above is automatically adjusted and the reaction temperature of decarburization reaction tower 4 is set to 500℃, the temperature of decarburization reaction tower 4 is adjusted to 500-386 = 114℃. will be done. This is approximately 200 at precooler 31.
Pre-cool to ℃. In the deoxidizing reaction tower (9), the amount of exhaust gas: 10
100N/h Surplus 02 concentration = 1% Surplus 02 amount: ] 0Ox0.01=INm'/h(
2) Calorific value from formula: 2.0/22.4X58000=51.80
kcal/h catalyst temperature”-Bamboo: 5180/100X0
.. 222=233℃ Therefore, deoxidizing reaction tower outlet temperature: 200-1-233=433
℃.

重質炭化水素除去袋[,24の設置によって、排ガス中
のオイルミス]・を含む重質炭化水素を除去することに
より、脱炭・脱酸装置ぞ入口の炭化水素量を10000
 ppmに低減することができ、同装置に使用される触
媒の限を大幅に低減することができる。また、脱炭、脱
酸反応塔対、30共に600℃程度以下とすることがで
き、装置の材料上の問題も生じない。
By installing a heavy hydrocarbon removal bag [24], the amount of hydrocarbons at the inlet of the decarburization/deoxidation equipment can be reduced to 10,000 by removing heavy hydrocarbons, including oil mist in the exhaust gas.
ppm, and the limits of the catalyst used in the device can be significantly reduced. Further, both the decarburization and deoxidation reaction tower pairs 30 can be kept at about 600° C. or lower, and there are no problems with the materials of the equipment.

更に、脱炭反応塔四人「1に反応温度を自動的に調節す
る方法を用いることにより、排ガスの量および組成の変
動時にも安定した反応条件を確保することができる。
Furthermore, by using a method of automatically adjusting the reaction temperature in the decarburization reactor, stable reaction conditions can be ensured even when the amount and composition of exhaust gas fluctuate.

また、脱酸反応塔(資)入口に反応温度を適切に調こと
により、排ガスはの増減2組成の変化にも安定して追従
することができる。
In addition, by appropriately controlling the reaction temperature at the inlet of the deoxidizing reaction tower (capital), the exhaust gas can stably follow changes in composition.

更にまた、前段階でオイルミストを含む重質炭化水素を
除去することにより、温度差スイング式による吸着塔を
採用した場合でも、従来の方法に比べてN2ガス使用■
を半減することができるが、更に、脱水・脱C02装置
褒に圧力差スイング式吸着塔を使用した場合には、温度
差スインタ式吸着塔で必要であった内生加熱器や冷凍機
を省略することができ、吸着剤の再生のために必要なN
2ガス量は温度差スイング式ではアルゴン■の約25倍
必要であったのを更に半減することができる。
Furthermore, by removing heavy hydrocarbons including oil mist in the previous stage, even when using a temperature swing type adsorption tower, the use of N2 gas is reduced compared to conventional methods.
In addition, if a pressure difference swing type adsorption tower is used for the dehydration/deCO2 removal equipment, the internal heater and refrigerator that are required with the temperature difference swing type adsorption tower can be omitted. and the N required for regeneration of the adsorbent
The amount of 2 gas required in the temperature difference swing type is about 25 times that of argon (2), but this can be further halved.

実施例2(TSA方式) %式% 処理アルゴンガス駄: 6 N m’/ l+吸着塔寸
法:216.3φX1700J?X2.8を吸着剤充填
量:35に9/基 切換時間 =8時間 再生加熱器 1基 再生ガス流体二N2ガスdry 再生ガスffi : 15 N m’/ h再生ガス温
度:300℃ 加熱時間 :4時間 実施例3 (’P S A方式) %式% 処理アルゴンガス量: l 8 Nm”/h吸着塔寸法
 :216.3φX2601X2.8を吸着剤充填量:
53に9/基 切換時間 :10分 再生ガス流体:N2ガンdry 再生ガス量 :2ONm’/h 深冷分離装置差の寒冷として使用したN2を直接再生ガ
スに使用することにより、再に経済性を高めることがで
きた。すなわち、排ガス量の変動に応じて再生のN2ガ
スを増減した方が経済的であるが、圧力差スイング式吸
着塔の場合は、再生に必要なN2ガス量が、深冷分離装
置共の寒冷として必要なT、N2(ilよりも少な4て
もよいことから、排ガス量に応じて、容易に調節可能な
LN2量により、間接的に再生に必要なN2ガス量を増
減することができる。
Example 2 (TSA method) % Formula % Processing argon gas: 6 N m'/l + adsorption tower dimensions: 216.3φX1700J? X2.8 to adsorbent filling amount: 35 to 9/group Switching time = 8 hours Regeneration heater 1 unit Regeneration gas fluid 2N2 gas dry Regeneration gas ffi: 15 N m'/h Regeneration gas temperature: 300℃ Heating time: 4-hour Example 3 ('PSA method) % Formula % Processing argon gas amount: 1 8 Nm"/h Adsorption tower dimensions: 216.3φX2601X2.8 Adsorbent filling amount:
53 to 9/unit switching time: 10 minutes Regeneration gas fluid: N2 gun dry Regeneration gas amount: 2ONm'/h By using N2 used as cold in the cryogenic separator directly as regeneration gas, it is economical again. was able to increase. In other words, it is more economical to increase or decrease the amount of N2 gas for regeneration according to fluctuations in the amount of exhaust gas, but in the case of a pressure difference swing type adsorption tower, the amount of N2 gas required for regeneration is Since T and N2 (il) may be less than 4, the amount of N2 gas required for regeneration can be indirectly increased or decreased by the amount of LN2, which can be easily adjusted according to the amount of exhaust gas.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は以上述べたように、減圧式シリコン炉と脱炭・
酸装置との間にオイルミスト等の重質炭化水素を除去す
る重質炭化水素除去装置を設置して、排ガス中の重質炭
化水素を除去することにより、脱炭・酸装置および脱水
・脱C02装置の負荷を軽減するようにしたものである
から、従来の装置では技術的に不可能であった減圧式シ
リコン炉からのアルゴン回収を経済的に可能にすること
ができる。
As described above, the present invention utilizes a reduced pressure silicon furnace and a decarburization/decarburization process.
A heavy hydrocarbon removal device that removes heavy hydrocarbons such as oil mist is installed between the decarburization/acidation device and dehydration/dehydration device to remove heavy hydrocarbons from exhaust gas. Since the load on the C02 device is reduced, it is possible to economically recover argon from a vacuum silicon furnace, which was technically impossible with conventional devices.

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

第1図は従来技術ににるシリコン炉からのアルゴン回収
装置の系統図、第2図は本発明の一実施例を示すシリコ
ン炉からのアルゴン回収装置の系統図、第3図は湿度差
スイング式吸着原理を示した線図、第4図は圧力差スイ
ング式吸着原理を示した線図である。
Fig. 1 is a system diagram of an argon recovery device from a silicon furnace according to the prior art, Fig. 2 is a system diagram of an argon recovery device from a silicon furnace showing an embodiment of the present invention, and Fig. 3 is a humidity difference swing. FIG. 4 is a diagram showing the pressure difference swing type adsorption principle.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、炭化水素を含むアルゴンを主成分とするシリコン炉
からの排ガスな脱炭反応塔および脱酸反応塔よりなる脱
炭・酸装置で炭化水素および酸素を除去し、吸着塔より
なる脱水・脱CO2装置で水分および炭酸ガスを除去し
た後深冷分離装置に送入し、精留分離してアルゴンを回
収するシリコン炉からのアルゴン回収装置において、減
圧式シリコン炉と前記脱炭・酸装置との間に重質炭化水
素除去装置を設置したことを特徴とするシリコン炉から
のアルゴン回収装置。 2 重質炭化水素除去装置をオイルミストを機械的に除
去するオイルミスト分離機と、オイルミスト分離機で除
去した残りの重質炭化水素を吸着除去する重質炭化水素
除去塔で構成した特許請求の範囲第1項記載のシリコン
炉からのアルゴン回収装置。 3 脱炭・酸装置の脱炭反応塔の人口側に反応温度を調
節する加熱器を設け、脱酸反応塔の入口側に反応温度を
調節する予冷器を設けた特許請求の範囲第1項または第
2項記載のシリコン炉からのアルゴン回収装置。 4、脱水・脱CO2装置として圧力差ス・イング式吸着
塔を用いた特許請求の範囲第1項または第2項または$
3項記載のシリコン炉からのアルゴン回収装置、。
[Scope of Claims] 1. Hydrocarbons and oxygen are removed and adsorbed in a decarburization/acidification device consisting of a decarburization reaction tower and a deoxidation reaction tower, which is exhaust gas from a silicon furnace mainly composed of argon containing hydrocarbons. In an argon recovery device from a silicon furnace, in which water and carbon dioxide are removed in a dehydration/deCO2 device consisting of a tower, the argon is sent to a cryogenic separation device, and rectified and separated to recover argon. An argon recovery device from a silicon furnace, characterized in that a heavy hydrocarbon removal device is installed between a decarburization/acidification device. 2. A patent claim in which the heavy hydrocarbon removal device is composed of an oil mist separator that mechanically removes oil mist, and a heavy hydrocarbon removal column that adsorbs and removes the remaining heavy hydrocarbons removed by the oil mist separator. An apparatus for recovering argon from a silicon furnace according to item 1. 3. Claim 1, wherein a heater for adjusting the reaction temperature is provided on the intake side of the decarburization reaction tower of the decarburization/acidification device, and a precooler for adjusting the reaction temperature is provided on the inlet side of the deacidification reaction tower. Or an argon recovery device from a silicon furnace according to item 2. 4. Claim 1 or 2, or $
An argon recovery device from a silicon furnace according to item 3.
JP59010090A 1984-01-25 1984-01-25 Recovery device for argon from silicon furnace Granted JPS60155881A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59010090A JPS60155881A (en) 1984-01-25 1984-01-25 Recovery device for argon from silicon furnace

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59010090A JPS60155881A (en) 1984-01-25 1984-01-25 Recovery device for argon from silicon furnace

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60155881A true JPS60155881A (en) 1985-08-15
JPH0529834B2 JPH0529834B2 (en) 1993-05-06

Family

ID=11740629

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59010090A Granted JPS60155881A (en) 1984-01-25 1984-01-25 Recovery device for argon from silicon furnace

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60155881A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02116691U (en) * 1989-03-01 1990-09-18

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1183309A (en) * 1997-09-04 1999-03-26 Nippon Air Rikiide Kk Argon refining method and argon refining device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02116691U (en) * 1989-03-01 1990-09-18

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0529834B2 (en) 1993-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW453974B (en) Method and apparatus for purification of argon
US4861351A (en) Production of hydrogen and carbon monoxide
US3216178A (en) Process for regenerating an adsorbent bed
JPH0639230A (en) Method for recovering argon from waste gas produced in argon-oxygen-carbon removing process
JP3020842B2 (en) Argon purification method and apparatus
JPH0459926B2 (en)
JP2534614B2 (en) Gas purification equipment
KR19990077911A (en) Method and apparatus for producing clean dry air having application to air separation
JPH0313161B2 (en)
JP2782356B2 (en) Argon recovery method
JPS60155881A (en) Recovery device for argon from silicon furnace
US6240745B1 (en) Process and plant for the purification and cryogenic separation of air without precooling
CN108557787A (en) A kind of recycling crude argon method of purification again
JPS6129768B2 (en)
JPH0243684B2 (en)
JP3841792B2 (en) Pretreatment method in air separation apparatus and apparatus used therefor
JP3268193B2 (en) Method for producing shielded argon for welding from furnace exhaust gas
JPH0579754A (en) Manufacturing method of high purity nitrogen
JP3532466B2 (en) Air separation device
JPH07166B2 (en) CO adsorption separation method
JPS638395B2 (en)
JP2012082080A (en) Argon refining method and argon refining apparatus
JPH1015331A (en) Heat regeneration type pressure swing adsorbing apparatus
JP3191113B2 (en) Argon recovery method
JPS62125285A (en) Method of recovering argon

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term