JPS61274723A - Ｋｒ−Ｎ↓２混合ガスの分離方法 - Google Patents
Ｋｒ−Ｎ↓２混合ガスの分離方法Info
- Publication number
- JPS61274723A JPS61274723A JP60118217A JP11821785A JPS61274723A JP S61274723 A JPS61274723 A JP S61274723A JP 60118217 A JP60118217 A JP 60118217A JP 11821785 A JP11821785 A JP 11821785A JP S61274723 A JPS61274723 A JP S61274723A
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- JP
- Japan
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- gas
- adsorption tower
- adsorbent
- mixed gas
- pressure
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- Pending
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/04—Purification or separation of nitrogen
- C01B21/0405—Purification or separation processes
- C01B21/0433—Physical processing only
- C01B21/045—Physical processing only by adsorption in solids
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、Ｋｒ（クリプトン）とＮ２（窒素）を主成分
とする混合ガスをＫｒガスとＮ２ガスとに分離する方法
に関するものである。
とする混合ガスをＫｒガスとＮ２ガスとに分離する方法
に関するものである。
使用済み燃料の再処理工程、あるいは、原子力発電所の
オフガス工程で排出される気体は。
オフガス工程で排出される気体は。
Ｎ２ガスに■（沃素）・３Ｈ（トリチウム）およびＫｒ
などの放射性同位元素が僅かに含捷れている。
などの放射性同位元素が僅かに含捷れている。
これらの同位元素の中で、■や３Ｈは各種除去処理方法
で容易に除去できるが、Ｋｒの除去には極めて難しい問
題がある。
で容易に除去できるが、Ｋｒの除去には極めて難しい問
題がある。
Ｎ２ガス中に含捷れるＫｒの除去方法としては。
「低温液化蒸溜法」や「溶媒吸収法」などが提案されて
いる。
いる。
低温液化蒸溜法とは、Ｋｒ（他にＮ２０． ＣＯ２，Ｘ
ｅ。
ｅ。
ＮＯｘなども微量に含壕れることか多い）を含むＫｒ
’Ｎ２混合ガスを数ａ ｔｍに昇圧し、かつ、 −１７
０℃程度の精留塔に導き、Ｋｒを液化して精留塔の底部
から分離採取する方法である。々お、Ｎ２ガスは精留塔
の頂部より除染する。Ｋｒを１回液化して取り出しただ
けでは数％の濃縮に止まるだめ９通常この液化をもう一
度行い、９０％程度に濃縮してＫｒを取り出すようにし
ている。
’Ｎ２混合ガスを数ａ ｔｍに昇圧し、かつ、 −１７
０℃程度の精留塔に導き、Ｋｒを液化して精留塔の底部
から分離採取する方法である。々お、Ｎ２ガスは精留塔
の頂部より除染する。Ｋｒを１回液化して取り出しただ
けでは数％の濃縮に止まるだめ９通常この液化をもう一
度行い、９０％程度に濃縮してＫｒを取り出すようにし
ている。
溶媒吸収法とは、 Ｋｒ Ｎ２混合ガスを塩素系の有機
溶媒中に通し、Ｋｒのみを溶媒に吸収させて分離する方
法である。塩素系の有機溶媒は、室温においてＫｒを吸
収し、高温においてＫｒを放出する性質があり、この性
質を利用してＫｒを分離回収するものである。
溶媒中に通し、Ｋｒのみを溶媒に吸収させて分離する方
法である。塩素系の有機溶媒は、室温においてＫｒを吸
収し、高温においてＫｒを放出する性質があり、この性
質を利用してＫｒを分離回収するものである。
低温液化蒸溜法では。
（１）混合ガスを一１７０℃まで冷却するだめ、その中
に含まれるＮ２０ 、 ＣＯ２，Ｘｅ、’ ＮＯｘ等が
氷結して配管や精留塔の流路を塞ぐこともある。このた
め、これらの物質を１ ｐｐｍ以下に予め抑さえておく
ことが必要になる。
に含まれるＮ２０ 、 ＣＯ２，Ｘｅ、’ ＮＯｘ等が
氷結して配管や精留塔の流路を塞ぐこともある。このた
め、これらの物質を１ ｐｐｍ以下に予め抑さえておく
ことが必要になる。
（２）混合ガス昇圧用の動力、冷却用液体窒素を必要と
し、ランニングコストが高い。
し、ランニングコストが高い。
（３） 精留塔の底部に溜まった液化Ｋｒからは０．
５ＭｅＶ程度のγ線が放出されているため、非常に大き
な遮蔽を施さなければならないし、最大仮想事故として
液化Ｋｒの短時間での昇温に伴う気化・昇圧の問題を考
慮しておく必要がある。
５ＭｅＶ程度のγ線が放出されているため、非常に大き
な遮蔽を施さなければならないし、最大仮想事故として
液化Ｋｒの短時間での昇温に伴う気化・昇圧の問題を考
慮しておく必要がある。
など、設備費・動力費・保守費が割り高になる欠点を有
している。
している。
一方、溶媒吸収法は。
（］） Ｋｒから出る放射線により有機溶媒が除々に
分解されるため、適宜補充しなければなら々い。
分解されるため、適宜補充しなければなら々い。
（２）高圧下での吸収に伴う漏洩防止対策を施さなけれ
ばならない。
ばならない。
（３）塩素系化合物による溶媒容器の腐食対策を施す必
要がある。
要がある。
などの欠点を有している。
なお、いずれの方法においても、 Ｉ Ｎｍ３のＫｒガ
スを回収するのに５ないし１０Ｋｗｈの電力を消費する
ことになる。
スを回収するのに５ないし１０Ｋｗｈの電力を消費する
ことになる。
本発明は、上記した従来法の不具合点を解決するために
なされたもので、Ｋｒ吸着剤を充填した吸着塔に−３０
℃ないし２５℃の温度下でＫｒ Ｎ２を主成分とする混
合ガスを大気圧以上で流入させ、上記混合ガスに含まれ
るＫｒガスをＫｒ吸着剤へ選択的に吸着させると共に上
記吸着塔の出口からＮ２富化ガスを流出させ、しかるの
ち、上記吸着塔内をＱ、５ａｔｍ以下に減圧してＫｒ富
化ガスを流出させるＫｒ Ｎ２混合ガスの分離方法であ
る。
なされたもので、Ｋｒ吸着剤を充填した吸着塔に−３０
℃ないし２５℃の温度下でＫｒ Ｎ２を主成分とする混
合ガスを大気圧以上で流入させ、上記混合ガスに含まれ
るＫｒガスをＫｒ吸着剤へ選択的に吸着させると共に上
記吸着塔の出口からＮ２富化ガスを流出させ、しかるの
ち、上記吸着塔内をＱ、５ａｔｍ以下に減圧してＫｒ富
化ガスを流出させるＫｒ Ｎ２混合ガスの分離方法であ
る。
また１本発明では、上記方法により得られたＫｒ富化ガ
ス、あるいは、Ｎ２富化ガスを再度Ｋｒ吸着塔に導き、
ＫｒとＮ２を高純度にて分離する方法を提供するもので
ある。
ス、あるいは、Ｎ２富化ガスを再度Ｋｒ吸着塔に導き、
ＫｒとＮ２を高純度にて分離する方法を提供するもので
ある。
Ｋｒ吸着剤が充填されたＫｒ吸着塔は、−３０℃ないし
２５℃の大気圧以上に加圧されだＫｒ Ｎ２を主成分と
する混合ガスの流入を受け、Ｋｒガスを選択的に吸着す
る。一方、 Ｋｒガスを吸収したＫｒ吸着塔内を０．５
ａｆ、ｍ以下に減圧すると、Ｋｒ吸着剤はＫｒガスを放
出する。従って、混合ガスを所定の条件でＫｒ吸着塔に
流入させると共に減圧すると。
２５℃の大気圧以上に加圧されだＫｒ Ｎ２を主成分と
する混合ガスの流入を受け、Ｋｒガスを選択的に吸着す
る。一方、 Ｋｒガスを吸収したＫｒ吸着塔内を０．５
ａｆ、ｍ以下に減圧すると、Ｋｒ吸着剤はＫｒガスを放
出する。従って、混合ガスを所定の条件でＫｒ吸着塔に
流入させると共に減圧すると。
Ｋｒガスは分離される。
また、この一度の分離で所望する分離度が得られないよ
うであれば１分離された一方のガス（いずれもＫｒ Ｎ
２の混合ガスと言える）を再びＫｒ吸着塔に入れて分離
することもできる。
うであれば１分離された一方のガス（いずれもＫｒ Ｎ
２の混合ガスと言える）を再びＫｒ吸着塔に入れて分離
することもできる。
以下９本発明の方法を図面を用いて詳細に説明していく
。
。
第１図は９本方法の基本的な概念図である。
使用済み燃料の再処理工程から排出されたＫｒ−Ｎ２を
主成分とする混合ガス１は、管２へ供給され、プロア３
を介してＫｒ吸着塔５へ大気圧以上の圧力で圧送される
。なお、４は温度調整器で。
主成分とする混合ガス１は、管２へ供給され、プロア３
を介してＫｒ吸着塔５へ大気圧以上の圧力で圧送される
。なお、４は温度調整器で。
吸着塔５に送られる混合ガス１の温度を一３０℃ないし
２５℃の必要とする温度に調整するものである。
２５℃の必要とする温度に調整するものである。
Ｋｒ吸着塔５には、 Ｋｒ吸着剤６が充填されており、
−！、た。混合ガス供給用弁７．Ｎ２ガス排出用弁８．
Ｋｒガス排出用弁９を有する管も接続されている。真空
ポンプ１０は、弁９を介してＫｒ吸着塔５に連通してお
り、とのＫｒ吸着塔５内を０．５ａｆｍ以下に減圧する
ものである。なお、熱交換器１１は、Ｋｒ吸着塔５の出
口に連通ずるＮ２富化ガスラインと混合ガス供給ライン
とを熱交換するもの。
−！、た。混合ガス供給用弁７．Ｎ２ガス排出用弁８．
Ｋｒガス排出用弁９を有する管も接続されている。真空
ポンプ１０は、弁９を介してＫｒ吸着塔５に連通してお
り、とのＫｒ吸着塔５内を０．５ａｆｍ以下に減圧する
ものである。なお、熱交換器１１は、Ｋｒ吸着塔５の出
口に連通ずるＮ２富化ガスラインと混合ガス供給ライン
とを熱交換するもの。
また熱交換器１２はＫｒ富化ガスラインと混合ガス供給
ラインとを熱交換するもので、冷熱を回収するためのも
のである。
ラインとを熱交換するもので、冷熱を回収するためのも
のである。
上記したＫｒ吸着剤６としては、活性炭、天然モルデナ
イ）、Ｎａ−Ａ３ゼオライトなどが考えられる。第２図
ないし第５図には、これらの吸着剤の性能実験を行った
結果を示しである。この実験に用いた分離装置の諸元は
次表の通りである。
イ）、Ｎａ−Ａ３ゼオライトなどが考えられる。第２図
ないし第５図には、これらの吸着剤の性能実験を行った
結果を示しである。この実験に用いた分離装置の諸元は
次表の通りである。
第２図は、製品出口、つまり弁８を介して排出されるガ
ス中に含まれるＫｒ濃度をプロットしたものである。曲
線Ａは活性炭９曲線Ｂは天然モルデナイト、曲線ＣはＮ
ａ−Ａ型ゼオライト５Ａを示している。Ｋｒ−＋Ｊ２混
合ガス系において、Ｎａ−Ａ型ゼオライト５Ａは窒素ガ
スを吸着してしまい、相対的にＫｒ濃度が増加する。従
って、活性炭と天然モルデナイトとが、Ｋｒ吸着剤とし
て好ましいことが分かる。
ス中に含まれるＫｒ濃度をプロットしたものである。曲
線Ａは活性炭９曲線Ｂは天然モルデナイト、曲線ＣはＮ
ａ−Ａ型ゼオライト５Ａを示している。Ｋｒ−＋Ｊ２混
合ガス系において、Ｎａ−Ａ型ゼオライト５Ａは窒素ガ
スを吸着してしまい、相対的にＫｒ濃度が増加する。従
って、活性炭と天然モルデナイトとが、Ｋｒ吸着剤とし
て好ましいことが分かる。
第８図はＫｒ吸着時の混合ガス温度、すなわち温度調整
器４の設定温度を決めるだめに行われた試験の結果であ
る。横軸に吸着温度、縦軸に窒素回収率（混合ガス中に
含まれる窒素ガスと弁８を介して排出される窒素ガスと
の比率）を取っである。曲線Ａが活性炭９曲線Ｂが天然
モルデナイトであるが、好ましい吸着温度は一３０℃な
いし２５℃の範囲にあると言える。
器４の設定温度を決めるだめに行われた試験の結果であ
る。横軸に吸着温度、縦軸に窒素回収率（混合ガス中に
含まれる窒素ガスと弁８を介して排出される窒素ガスと
の比率）を取っである。曲線Ａが活性炭９曲線Ｂが天然
モルデナイトであるが、好ましい吸着温度は一３０℃な
いし２５℃の範囲にあると言える。
第４図は吸着圧力、つまりブロア３で加圧されＫｒ吸着
塔５に流入される混合ガスの圧力による窒素回収率の変
動を示しである。大気圧以上であれば一応窒素ガス回収
（Ｋｒとの分離）ができるが、 ５ ａｔｍ以上が好ま
しいと言える。しかし、加圧のだめの動力費と分離でき
るガス量との関係からする圧力設定はなされるであろう
。
塔５に流入される混合ガスの圧力による窒素回収率の変
動を示しである。大気圧以上であれば一応窒素ガス回収
（Ｋｒとの分離）ができるが、 ５ ａｔｍ以上が好ま
しいと言える。しかし、加圧のだめの動力費と分離でき
るガス量との関係からする圧力設定はなされるであろう
。
なお、吸着圧力を８ａｔｍ以上に上げても意味はない。
再生圧力、つ１り真空ポンプ１０でＫｒ吸着塔５内を減
圧する圧力とＮ２回収率との関係は、第５図に示しであ
る。真空度が低い程Ｎ２回収率は上昇するが其だけ動力
費も高くなる。好ましくはＱ、５ａｔｍ以下である。
圧する圧力とＮ２回収率との関係は、第５図に示しであ
る。真空度が低い程Ｎ２回収率は上昇するが其だけ動力
費も高くなる。好ましくはＱ、５ａｔｍ以下である。
このような条件を第１図に示しだ装置で再現することに
より、Ｋｒ−Ｎ２混合ガスをＫｒとＮ２とに分離するこ
とができる。この例では、吸着塔を１つだけ設置してあ
り、混合ガス１の吸着塔５への圧入および減圧再生は、
バッチ的に処即される。もし、連続的に混合ガスの分離
を行うのであれば、吸着塔５を複数基準備して弁の切り
換えにより吸着・再生を順番に行わせればよい。
より、Ｋｒ−Ｎ２混合ガスをＫｒとＮ２とに分離するこ
とができる。この例では、吸着塔を１つだけ設置してあ
り、混合ガス１の吸着塔５への圧入および減圧再生は、
バッチ的に処即される。もし、連続的に混合ガスの分離
を行うのであれば、吸着塔５を複数基準備して弁の切り
換えにより吸着・再生を順番に行わせればよい。
上記したように、製品出口からＮ２富化ガスが排出され
るが、Ｋｒも１５ｐｐｎ１程度含まれている。
るが、Ｋｒも１５ｐｐｎ１程度含まれている。
１だ、Ｋｒ吸着塔５内を減圧して吸い出された再生ガス
中のＫｒ濃度は５００ ｐｐＭ程度に濃縮されている。
中のＫｒ濃度は５００ ｐｐＭ程度に濃縮されている。
Ｎ２富化ガス中のＫｒを更に減少させ、或いは、再生ガ
ス（Ｋｒ富化ガス）の濃度を更に上昇させるには、これ
らのガスを別途のＫｒ吸着塔へ同じような条件で入れて
吸着・再生させれば良い。
ス（Ｋｒ富化ガス）の濃度を更に上昇させるには、これ
らのガスを別途のＫｒ吸着塔へ同じような条件で入れて
吸着・再生させれば良い。
Ｎ２ガスの純度を高めるためには、製品出口から出るＮ
２富化ガスを別途のＫｒ吸着塔に導けばよいであろう。
２富化ガスを別途のＫｒ吸着塔に導けばよいであろう。
一方、Ｋｒの濃縮度を高めるには、Ｋｒ富化ガスをもう
一度Ｋｒ吸着塔に入れるようにすれば良い。
一度Ｋｒ吸着塔に入れるようにすれば良い。
この場合、混合ガスに比べてＫｒ富化ガスの量は少ない
ので、後段のＫｒ吸着塔の容積は小さくて良いであろう
。
ので、後段のＫｒ吸着塔の容積は小さくて良いであろう
。
本発明の分離方法によれば、ＫｒとＮ２ガスとを主成分
とする混合ガスを効率よく分離することができるように
なる。
とする混合ガスを効率よく分離することができるように
なる。
第１図は本発明の方法で用いる分離装置の概略説明図、
第２図は吸着剤の性能比較試験のグラフ、第３図は吸着
温度条件の比較のグラフ。 第４図は吸着圧力の比較のグラフ、第５図は再生圧力の
比較のグラフである。 １・・・混合ガス、３・・・プロア、４・・・温度調整
器。 ５・Ｋｒ吸着塔、６・・・Ｋｒ吸着剤、１０・・・真空
ポンプ汎主反力 θムつ
第２図は吸着剤の性能比較試験のグラフ、第３図は吸着
温度条件の比較のグラフ。 第４図は吸着圧力の比較のグラフ、第５図は再生圧力の
比較のグラフである。 １・・・混合ガス、３・・・プロア、４・・・温度調整
器。 ５・Ｋｒ吸着塔、６・・・Ｋｒ吸着剤、１０・・・真空
ポンプ汎主反力 θムつ
Claims (5)
- （１）Ｋｒ吸着剤を充填した吸着塔に−３０℃ないし２
５℃の温度下でＫｒ−Ｎ＿２を主成分とする混合ガスを
大気圧以上で流入させ、上記混合ガスに含まれるＫｒガ
スをＫｒ吸着剤へ選択的に吸着させると共に上記吸着塔
の出口からＮ＿２富化ガスを流出させ、しかるのち、上
記吸着塔内を０．５ａｔｍ以下に減圧してＫｒ富化ガス
を流出させることを特徴とするＫｒ−Ｎ＿２混合ガスの
分離方法。 - （２）Ｋｒ吸着剤を充填した吸着塔に−３０℃ないし２
５℃の温度下でＫｒ−Ｎ＿２を主成分とする混合ガスを
大気圧以上で流入させ、上記混合ガスに含まれるＫｒガ
スをＫｒ吸着剤へ選択的に吸着させると共に上記吸着塔
の出口からＮ＿２富化ガスを流出させ、しかるのち、上
記吸着塔内を０．５ａｔｍ以下に減圧してＫｒ富化ガス
を流出させ、該Ｋｒ富化ガスを大気圧以上に加圧してＫ
ｒ吸着剤を充填した別の吸着塔に流入させ、上記Ｋｒ富
化ガスに含まれるＫｒガスをＫｒ吸着剤へ選択的に吸着
させた後、該吸着塔内を０．５ａｔｍ以下に減圧してＫ
ｒガスを流出させることを特徴とするＫｒ−Ｎ＿２混合
ガスの分離方法。 - （３）Ｋｒ吸着剤を充填した吸着塔に−３０℃ないし２
５℃の温度下でＫｒ−Ｎ＿２を主成分とする混合ガスを
大気圧以上で流入させ、上記混合ガスに含まれるＫｒガ
スをＫｒ吸着剤へ選択的に吸着させると共に上記吸着塔
の出口からＮ＿２富化ガスを流出させ、該Ｎ＿２富化ガ
スをＫｒ吸着剤を充填した別の吸着塔に大気圧以上で流
入させ、上記Ｎ＿２富化ガスに含まれるＫｒガスをＫｒ
吸着剤へ選択的に吸着させると共に該吸着塔の出口から
高純度のＮ＿２ガスを流出させ、一方、上記吸着塔内を
０．５ａｔｍ以下に減圧してＫｒガスを流出させること
を特徴とするＫｒ−Ｎ＿２混合ガスの分離方法。 - （４）上記Ｋｒ吸着剤が活性炭であることを特徴とする
特許請求の範囲１ないし３項記載のＫｒ−Ｎ＿２混合ガ
スの分離方法。 - （５）上記Ｋｒ吸着剤が天然モルデナイトであることを
特徴とする特許請求の範囲１ないし３項記載のＫｒ−Ｎ
＿２混合ガスの分離方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60118217A JPS61274723A (ja) | 1985-05-31 | 1985-05-31 | Ｋｒ−Ｎ↓２混合ガスの分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60118217A JPS61274723A (ja) | 1985-05-31 | 1985-05-31 | Ｋｒ−Ｎ↓２混合ガスの分離方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61274723A true JPS61274723A (ja) | 1986-12-04 |
Family
ID=14731114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60118217A Pending JPS61274723A (ja) | 1985-05-31 | 1985-05-31 | Ｋｒ−Ｎ↓２混合ガスの分離方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61274723A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5833737A (en) * | 1996-05-20 | 1998-11-10 | Institute Of Research And Innovation | Enrichment of krypton in oxygen/nitrogen mix gas |
-
1985
- 1985-05-31 JP JP60118217A patent/JPS61274723A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5833737A (en) * | 1996-05-20 | 1998-11-10 | Institute Of Research And Innovation | Enrichment of krypton in oxygen/nitrogen mix gas |
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