JPS6040890B2

JPS6040890B2 - ガス中の水素、一酸化炭素や酸素などを除去する除去剤

Info

Publication number: JPS6040890B2
Application number: JP52062231A
Authority: JP
Inventors: 清永井
Original assignee: Taiyo Sanso Co Ltd
Current assignee: Taiyo Sanso Co Ltd
Priority date: 1977-05-30
Filing date: 1977-05-30
Publication date: 1985-09-13
Also published as: JPS53147669A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はガス中に混在する水素、一酸化炭素が酸素など
を除去する除去剤に関し、詳しくは不活性ガス中に水素
が混在するとき、又は水素と酸素、あるいは水素と一酸
化炭素と酸素が混在するときに、ガス中から混在する水
素、一酸化炭素、酸素などを除去する除去剤に関するも
のであり、例えば、原子力発電の高温ガス炉に用いられ
るヘリウムガス中から水素を除去し、増殖炉のナトリウ
ムをカバーするアルゴンカバーガス中から水素、トリチ
ウム、酸素等の不純物を除去する除去剤に関するもので
ある。

原子炉に用いられるこれら不活性ガス中に混在する水素
、トリチゥム、酸素等の不純物は、原子炉の炉芯に用い
られるグラフアィトに作用し、これを減耗させるので、
これら不純ガスを効果的に除去することが必要である。

従来ガス中から水素や酸素を除去する方法としては、酸
化鋼や銅の粉末を４００〜７００ｄｏの高温下にガスと
接触せしめ、銅の酸化および還元反応を用いる方法が行
われてきたが、酸化鋼や銅が高温下にシンタリングを生
じ易く、除去剤としての寿命が短いという欠点があり、
また除去効果も低かった。これに対し本発明者は、前に
酸化鋼または銅の粉末とパラジウムの粉末を混合し、成
形焼結することにより、１５０〜２５０ｑｏの低温でガ
スを処理して水素または酸素を除去することに成功し、
特顔昭５０−１４１８２４号として出願した。

本発明者は、引続きこの分野の研究開発を進めた結果、
酸化鋼又は銅の粉末とパラジウムの粉末とを混合せずに
、酸化鋼又は粉末よりなる成形体の表面にパラジウムを
付着せしめた構造にするこにより、ガス中の水素、一酸
化炭素および酸素などがまずパラジウムにより処理され
、パラジウムによって処理されなかった水素又は酸素が
内部の酸化鋼又は銅により処理されるため、先顔のパラ
ジウムの混在せしめた場合に比し、酸化鋼又は銅に接触
する水素又は酸素が大中に減少し、酸化鋼又は銅の反応
量が少なく、従って反応による消耗が少ないので、除去
剤としての寿命が長く、かつ、不純ガスの除去効果も向
上することを見出した。

即ち本発明は、酸化鋼又は銅の粉末よりなる成形体の表
面に、パラジウムを付着せしめたことを特徴とするガス
中の水素、一酸化炭素や酸素などを除去する除去剤であ
る。

本発明の除去剤は、まず、酸化鋼又は銅の粉末を球状、
ベレット、棒状あるいは中空円筒状等任意の形状に成形
する。

成形はクレー等のバインダーを用いて半練状態で成形し
た上で乾燥してもよいし、或いはバインダーを用いない
で成形し、シンタリングによって競結せしめてもよい。
得られた成形体の表面にパラジウムを付着せしめるには
、例えば浸澄法が用いられる。

即ち粒度５〜１５ぶれの酸化鋼又は銅の粉末よりなる成
形体を塩化パラジウムの様なパラジウム化合物の溶液中
に浸潰し、パラジウム化合物を還元して、成形体表面に
パラジウム層を析出せしめる。具体的には、例えば成形
体を８０こ０に加熱した水中に浸潰し、これに２０％塩
化パラジウムの塩酸溶液を加え、次いで３７％ホルマリ
ン水溶液を添加して縄拝し、懸濁状態で３０％ＮａＯＨ
水溶液を徐々に添加し、液が弱アルカリ性を呈するまで
添加する炉過によって成形体を取出し、乾燥し上、４０
０００に蝦糠する。また他の方法としては浸債の代わり
に成形体にパラジウムをまぶし、蝦糠して暁絵せしめる
こともできる。第１図はこのようにして得られた球状の
除去剤の外形で、第１図の１は第１図のＡ−Ａ断面図で
ある。

粒度５〜１５山肌の酸化鋼粉末９の重量部および粒度４
〜２０仏ののクレ−１広重量部よりなる直径約１．６柵
の球状成形体１にその表面にパラジウム２が約２５０仏
仇の層となって付着している。第２図は本発明の除去剤
の他の例で、直径約１．６帆、長さ約４肌のべレット成
形体１に、パラジウム２が付着している。第２図の２は
、第２図におけるＡ，一Ａ，で切断したものの斜視図で
ある。本発明の除去剤は充填塔の形式で用いられ、１５
０〜２５０ご○の温度でガスを流通せしめることにより
、混合ガス中の水素、一酸化炭素や酸素が除去される。
ガス中の不純物として水素の混合比の大きい場合には、
酸化鋼の粉末の成形体にパラジウムの付着した除去剤が
用いられる。

導入されたガス中の水素は表層のパラジウムに吸収され
、その一部はガス中に共存する酸素と反応して水となり
、一酸化炭素は炭酸ガスに変換し、実質的に酸素は消費
される。禾反応の水素および一酸化炭素は除去剤内部で
酸化鋼と反応して、水および炭酸ガスに変換される。酸
素の濃度が水素濃度に比して高いガスの場合には、銅の
粉末の成形体にパラジウムを付着せしめた除去剤が用い
られる。

この場合、ガス中の酸素はパラジウムに吸収された水素
と反応して水となり、また一酸化炭素も酸化されて炭酸
ガスに変換し、これにより水素および一酸化炭素は実質
的に消費される。残存する酸素は除去剤内部で銅と反応
して酸化鋼を生成して除去される。本発明の除去剤によ
れば、ガス中の水素、一酸化炭素および酸素はまず表層
のパラジウムにより相互に反応して変換し、消費されな
かった残りの水素、酸素または一酸化炭素が内部の酸化
銅又は銅と反応することにより除去される。

従って酸化鋼または銅の消費が少なく、除去剤として寿
命が長く、かつ、不純ガスの除去効果も優れている。な
お、本発明の除去剤の対象とするガスは原子炉のヘリウ
ム、アルゴンに限らず、一般に広く利用できるものであ
り、また、不純ガスとして水素、一酸化炭素、酸素の他
、トリチウム、オゾン等本発明の除去剤で除去できる物
質も含まれる。実施例１酸化銅（粒度５〜１５Ａｍ）
の粉末９の重量部とクレー（粒度４〜２０仏の）の粉末
１の重量部とで、直径約１．６肋、長さ約４側のべレッ
トを成形した。

べレットを８０００の水中に浸潰し、２０％塩化パラジ
ウム塩酸水溶液を加え、３７％ホルマリン水溶液を加え
て損拝しながら３０％ＮａＯＨ水溶液を滴下して弱アル
カリ性になるまで中和した。ベレットを収出し、乾燥し
、４００つ０で蝦焼してパラジウム付着べレットを得た
。得られた除去剤のパラジウム付着層の厚さは約２５０
ｒｍであった。口径４３豚、高さ４２５柵の充填塔の上
記で得られた除去剤２９０夕を充填した。

層高は約２４仇舷であった。ヘリウム９９．８機筋容量
％、水素０．０６８４容量％、酸素０．０２２接容量％
、一酸化炭素０．０２０４容量％の混合ガスを充填塔入
口圧３ｋ９／地○、流量１．６Ｎ〆／ｈｒ、搭内温度２
２０００で下向流で充填塔を通過せしめた。排出ガスを
ＨＩＤ型ガスクロマトグラフで分析した結果、水素濃度
０．４ｐｐｍ、酸素濃度０．かｐｍ、炭酸ガス濃度８７
ｐｐｍであった。

実施例２実施例１で使用した除去剤の充填塔に、水素ガスを含有
する窒素ガスを２２０ｑ○で流して還元を行った。

水素ガス濃度は当初０．弦容量％とし、発熱量を温度計
によって監視しながら充填塔温度が２５０００をこえな
い範囲で水素濃度を上げ、最終的には水素濃度を１筋容
量％まで高めた。流したガス量が１．鮒〆に達したとこ
ろでガスの流通を止め、塔内を真空に引き、あらためて
ヘリウムガスを充填した。ヘリウム９９．２総７容量％
、水素０．０５５３容量％、酸素０．６２笠容量％、一
酸化炭素０．０３妥容量％の混合ガスを、入□圧力３ｋ
ｇ′のＧ、流量１．鮒〆／ｈて、塔内温度２００ｏｏで
流通せしめた。

排出ガスをＨＩＤ型ガスクロマトグラフで分析した結果
、水素濃度は検知できず、ｌｐｐｍ以下であった。

酸素濃度は０．沙ｐｍ、炭酸ガスは３３ｐｐｍであった
。３時間の流通後、導入ガスを実施例１のものに切換え
、同じく３時間処理した後、再び還元して実施例２を繰
返した。

この様にして実施例１と２とを交互に切換えて、それぞ
れ２００回続けたが、除去剤の劣化は認められなかった
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の球状除去剤外見図、第１図の１‘まそ
のＡ−Ａ断面図である。第２図は本発明のべレツト状除去剤外見図、第２図の１
はＡ，一Ａ，断面をみせた斜視図である。図示された要
部と符号との対応は次のとおりである。１・・・・・・
酸化鋼又は銅の粉末の成形体、２…・・・パラジウム。第１図第１図ｈｌ第２図第２図＾Ｉ

Claims

【特許請求の範囲】

１酸化銅又は銅の粉末よりなる成形体の表面に、パラ
ジウムを付着せしめたことを特徴とするガス中の水素、
一酸化炭素が酸素などを除去する除去剤。