JPS6177613A - ヘリウムガスの精製方法 - Google Patents
ヘリウムガスの精製方法Info
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- JPS6177613A JPS6177613A JP59199723A JP19972384A JPS6177613A JP S6177613 A JPS6177613 A JP S6177613A JP 59199723 A JP59199723 A JP 59199723A JP 19972384 A JP19972384 A JP 19972384A JP S6177613 A JPS6177613 A JP S6177613A
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- Japan
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- air
- gaseous
- helium
- helium gas
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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
- C01B23/00—Noble gases; Compounds thereof
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
- Drying Of Gases (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ＰＳＡ法（圧力スイング吸着法）によってヘリ
ウムガスを精製する方法に関し、詳細には該圧力スイン
グ吸着装置に他の装置を組合わせることにより高純度ヘ
リウムガスの高回収率を実現させるヘリウムガス精製方
法に関するものである。
ウムガスを精製する方法に関し、詳細には該圧力スイン
グ吸着装置に他の装置を組合わせることにより高純度ヘ
リウムガスの高回収率を実現させるヘリウムガス精製方
法に関するものである。
まずヘリウムガスの汎用的な精製方法としては第２図（
説明図）に示す方法が挙げられる。
説明図）に示す方法が挙げられる。
水分や空気等の不純物を含んだヘリウムの原ガスはコン
プレッサ４で常温吸湿装置２へ送シ込まれる。ここで該
吸湿装置２中の吸湿剤によってヘリウム原ガス中の水分
を吸着し、水分の除去されたヘリウム原ガスは次工程へ
と供給される。尚ここで２つの吸湿器を用いるのは、一
方の吸湿器で吸湿工程を実施している間に、他方の吸湿
器では水分の脱着を行なって再生する為で、これらの吸
湿・再生工程を各吸湿器で交互に実施することによって
ヘリウム原ガスから連続的に吸湿を行なえる様に構成し
ている。水分が除去されたヘリウム原ガスは次に熱交換
器３によって予冷され低温吸着装置６へ送られる。ここ
ではヘリウムガス以外の成分（以下空気という）を低温
下で吸着除去させてしまいここを通過するヘリウムガス
の純度を高める。その為の冷却には液体窒素を利用し、
前述の常温吸湿装置２の場合と同様連続して空気の除去
を行なうために２組以上の低温吸着装置（以下空気吸着
器ということもある）を使用している。
プレッサ４で常温吸湿装置２へ送シ込まれる。ここで該
吸湿装置２中の吸湿剤によってヘリウム原ガス中の水分
を吸着し、水分の除去されたヘリウム原ガスは次工程へ
と供給される。尚ここで２つの吸湿器を用いるのは、一
方の吸湿器で吸湿工程を実施している間に、他方の吸湿
器では水分の脱着を行なって再生する為で、これらの吸
湿・再生工程を各吸湿器で交互に実施することによって
ヘリウム原ガスから連続的に吸湿を行なえる様に構成し
ている。水分が除去されたヘリウム原ガスは次に熱交換
器３によって予冷され低温吸着装置６へ送られる。ここ
ではヘリウムガス以外の成分（以下空気という）を低温
下で吸着除去させてしまいここを通過するヘリウムガス
の純度を高める。その為の冷却には液体窒素を利用し、
前述の常温吸湿装置２の場合と同様連続して空気の除去
を行なうために２組以上の低温吸着装置（以下空気吸着
器ということもある）を使用している。
即ち一方の吸着器で液体窒素による冷却を行ないつつ空
気成分を吸着させている間に、吸着の終了した別の吸着
器を液体窒素の放出・加温・真空引きに付して再生工種
を実施する。そして冷却され空気成分が除去された高精
度ヘリウムガスは熱交換器３に通して寒冷を回収してか
ら製品として取シ出される。以上の様な方法で精製され
たヘリウムガスは純度９９．９９５％以上のものとする
ことが可能である。
気成分を吸着させている間に、吸着の終了した別の吸着
器を液体窒素の放出・加温・真空引きに付して再生工種
を実施する。そして冷却され空気成分が除去された高精
度ヘリウムガスは熱交換器３に通して寒冷を回収してか
ら製品として取シ出される。以上の様な方法で精製され
たヘリウムガスは純度９９．９９５％以上のものとする
ことが可能である。
また他のヘリウムガス精製の方法としてＰＳＡ法（圧力
スイング吸着法）を利用することにより、水分や空気を
同時に除去するものもある。この方法は器内を昇圧させ
たときに水分及び空気の吸着を行ない、他方器内を減圧
させたときにバージ脱着を行なってヘリウムガスを精製
するものである。
スイング吸着法）を利用することにより、水分や空気を
同時に除去するものもある。この方法は器内を昇圧させ
たときに水分及び空気の吸着を行ない、他方器内を減圧
させたときにバージ脱着を行なってヘリウムガスを精製
するものである。
尚１つの器内で昇圧及び減圧を繰シ返す方法であるから
ヘリウム原ガスを連続して精製するためには複数の容器
を設けて効率的な操作を行なう。このＰＳＡ法を使用す
るヘリウムガス精製においては前記の液体窒素を用いた
方法に比較して簡単な装置・操作で高純度ヘリウムガス
を得ることができる。
ヘリウム原ガスを連続して精製するためには複数の容器
を設けて効率的な操作を行なう。このＰＳＡ法を使用す
るヘリウムガス精製においては前記の液体窒素を用いた
方法に比較して簡単な装置・操作で高純度ヘリウムガス
を得ることができる。
はじめに述べた液体窒素を使用するヘリウムガス精製方
法では空気成分の除去のために液体窒素を用い、１つの
除去器で■液体窒素冷却による空気成分の吸着■液体窒
素の放出■加温による空気成分の脱着■真空引きの各操
作を確実に繰シ返し行なう必要が有シ、これに伴ない急
激な圧力及び温度の変化をきたすものである。従って装
置管理並びに操作が複雑であ）、また安全性の面からも
好ましくない面があシ、更に液体窒素の消費量が大へん
多く、効率的な精製方法であるとは言えない。
法では空気成分の除去のために液体窒素を用い、１つの
除去器で■液体窒素冷却による空気成分の吸着■液体窒
素の放出■加温による空気成分の脱着■真空引きの各操
作を確実に繰シ返し行なう必要が有シ、これに伴ない急
激な圧力及び温度の変化をきたすものである。従って装
置管理並びに操作が複雑であ）、また安全性の面からも
好ましくない面があシ、更に液体窒素の消費量が大へん
多く、効率的な精製方法であるとは言えない。
他方ＰＳＡ法を使用すれば液体窒素を必要としないので
上記問題点の解決唸望めるが、ヘリウムガスの回収率が
悪く、特に不純物が多い時には回収率が低くなシ、ヘリ
ウムの資源確保という面から考えると重大な問題と言え
る。
上記問題点の解決唸望めるが、ヘリウムガスの回収率が
悪く、特に不純物が多い時には回収率が低くなシ、ヘリ
ウムの資源確保という面から考えると重大な問題と言え
る。
そこで本発明者らは高純度と高い回収率の両面を満足し
、なお装置の管理及び操作が簡単なヘリウムガス精製方
法の研究を重ねた結果、本発明を完成させるに至った。
、なお装置の管理及び操作が簡単なヘリウムガス精製方
法の研究を重ねた結果、本発明を完成させるに至った。
本発明は上記問題点を解決する為、常温吸湿装置・低温
空気除去装置及び圧力スイング吸着装置を用いてヘリウ
ムガスの精製を行ない、圧力開放により圧力スイング吸
着装置から放出された廃ガスを上記常温吸湿装置及び低
温空気除去装置に供給してへりクムガスの精製を行なう
ことに要旨が存在する。
空気除去装置及び圧力スイング吸着装置を用いてヘリウ
ムガスの精製を行ない、圧力開放により圧力スイング吸
着装置から放出された廃ガスを上記常温吸湿装置及び低
温空気除去装置に供給してへりクムガスの精製を行なう
ことに要旨が存在する。
本発明は装置の管理及び操作が複雑にならないＰＳＡ（
圧力スイング吸着）装置を採用して高純度のヘリウムガ
ス精製を実施すると共に、液体窒素を連続的に使って空
気成分の除去を行なう低温空気除去装置７及び水分の除
去に適した常温吸湿装置２を併設することによりヘリウ
ムガスの回収率及び精製率をどちらも満足し、更に安全
でコストの低い操業を可能にした。またＰＳＡ装置の廃
ガスを廃棄処分Ｋまわさず原ガスに混入して再回収工程
へ付すことにより、原ガス中の不純物が多すときでも高
回収率を維持することができた。即ちヘリウムの損失は
低温空気除去装置７で液体空気中に溶解するものと常温
吸湿装置２による損失のみとなシ、これらの損失量は殆
んど無視し得るほどわずかなものである。
圧力スイング吸着）装置を採用して高純度のヘリウムガ
ス精製を実施すると共に、液体窒素を連続的に使って空
気成分の除去を行なう低温空気除去装置７及び水分の除
去に適した常温吸湿装置２を併設することによりヘリウ
ムガスの回収率及び精製率をどちらも満足し、更に安全
でコストの低い操業を可能にした。またＰＳＡ装置の廃
ガスを廃棄処分Ｋまわさず原ガスに混入して再回収工程
へ付すことにより、原ガス中の不純物が多すときでも高
回収率を維持することができた。即ちヘリウムの損失は
低温空気除去装置７で液体空気中に溶解するものと常温
吸湿装置２による損失のみとなシ、これらの損失量は殆
んど無視し得るほどわずかなものである。
本発明の代表的な実施例を第１区（説明図）に示し説明
する。水分や空気を含んだヘリウム原ガスはまずコンプ
レッサ４によって加圧された常温吸湿装置２へ送られ左
右いずれかの吸湿器によって水分の除去が行なわれる。
する。水分や空気を含んだヘリウム原ガスはまずコンプ
レッサ４によって加圧された常温吸湿装置２へ送られ左
右いずれかの吸湿器によって水分の除去が行なわれる。
尚他方の吸湿器はこの間に再生されておシ、この各工程
の変更はパルプｖｔＳ−ｖ６までの操作によって行う。
の変更はパルプｖｔＳ−ｖ６までの操作によって行う。
そして水分が除去されたヘリウムガスは熱交換器３へ供
給され、連続的に供給されている液体窒素によって冷却
される。低沸点のヘリウムガス以外の空気成分はここで
凝縮されて液体空気貯溜器７ｂの底部に貯まシヘリウム
ガスと分離される。尚この工程の 。
給され、連続的に供給されている液体窒素によって冷却
される。低沸点のヘリウムガス以外の空気成分はここで
凝縮されて液体空気貯溜器７ｂの底部に貯まシヘリウム
ガスと分離される。尚この工程の 。
以前に空気成分を含んだヘリウム原ガスを予冷しておけ
ば、液体窒素による冷却効果が高くなシ空気の除去効率
が向上することは言うまでもない。
ば、液体窒素による冷却効果が高くなシ空気の除去効率
が向上することは言うまでもない。
その例えとして例えばこの低温空気除去装置７を通過し
た低温のヘリウムガスを利用することにより通過前の原
ガスを予冷することかできる。以上述べた常温吸湿装置
２及び低温空気除去装置７を通過したヘリウム原ガスは
ある程度空気成分が少なくなっておシ、これをＰＳＡ装
置８に供給して高純度のヘリウムガスを生成する。一方
ＰＳＡ装置８に吸着された空気成分はＰＳＡの脱着工程
でヘリウムガスと共に脱着されコンプレッサ４の吸込側
へ供給され、再度精製される。
た低温のヘリウムガスを利用することにより通過前の原
ガスを予冷することかできる。以上述べた常温吸湿装置
２及び低温空気除去装置７を通過したヘリウム原ガスは
ある程度空気成分が少なくなっておシ、これをＰＳＡ装
置８に供給して高純度のヘリウムガスを生成する。一方
ＰＳＡ装置８に吸着された空気成分はＰＳＡの脱着工程
でヘリウムガスと共に脱着されコンプレッサ４の吸込側
へ供給され、再度精製される。
本装置の特徴は空気成分の系外への放出がｖＴからの液
体空気のみであるため、系外へ放出されるヘリウムガス
をきわめて微少にすることができることにある。さらに
ＰＳＡ装置８の以前に空気の液化除去装置を備えている
ので、原ガスの不純物濃度が変動した場合にもＰ Ｓ
Ａ装置８へ入る空気成分濃度を一定に保つことができて
安定した性能が確保できることである。第１図の装置を
用いてヘリウムガス精製の実験を行ない下記の様な結果
を得た。
体空気のみであるため、系外へ放出されるヘリウムガス
をきわめて微少にすることができることにある。さらに
ＰＳＡ装置８の以前に空気の液化除去装置を備えている
ので、原ガスの不純物濃度が変動した場合にもＰ Ｓ
Ａ装置８へ入る空気成分濃度を一定に保つことができて
安定した性能が確保できることである。第１図の装置を
用いてヘリウムガス精製の実験を行ない下記の様な結果
を得た。
（実験例１）
ヘリウＡ ９５ ％ を空気４．９ｔｓ、水０．１チの
不純ヘリウムを原ガスとして１５気圧で処理した結果ヘ
リウム純度 ：９９．９９９チ ヘリウム回収率： ９９チ 液体窒素使用量：従来装置比５５％低減を達成した。
不純ヘリウムを原ガスとして１５気圧で処理した結果ヘ
リウム純度 ：９９．９９９チ ヘリウム回収率： ９９チ 液体窒素使用量：従来装置比５５％低減を達成した。
（実験例２）
ヘリウム７１％、空気２８％、水１％の不純ヘリウムを
原ガスとして１５気圧で処理した結果ヘリウム純度 ：
９９．９９９チ ヘリウム回収率： ９７チ 液体窒素使用量：従来装置比６５％低減を達成した。
原ガスとして１５気圧で処理した結果ヘリウム純度 ：
９９．９９９チ ヘリウム回収率： ９７チ 液体窒素使用量：従来装置比６５％低減を達成した。
（実験例３）
ヘリウム７１チ、空気２８褒、水１％の不純ヘリウムを
原ガスとし、常温吸湿装置２及び低温空気除去装置７を
５０気圧で、又ＰＳＡ装置を１２気圧で処理した結果 ヘリウム純度 ：９９．９９９％ ヘリウム回収率： ９８襲 液体窒素使用量：従来装置比６８％低減を達成した。
原ガスとし、常温吸湿装置２及び低温空気除去装置７を
５０気圧で、又ＰＳＡ装置を１２気圧で処理した結果 ヘリウム純度 ：９９．９９９％ ヘリウム回収率： ９８襲 液体窒素使用量：従来装置比６８％低減を達成した。
第３図に本発明方法の他の実施例を示して説明する。ヘ
リウム原ガスはまずＰＳＡ装置８に供給されて水分及び
空気の同時除去を行ない、ＰＳＡ装置８を通過したヘリ
ウムガスは製品として取シ出す。一方ここからパージさ
れた脱着ガス（ヘリウムガス・水・空気の混合ガ凶はコ
ンプレッサ５によって常温吸湿装置２に供給され水分除
去された後、低温空気除去装置７によって空気成分を除
去し残留ヘリウムガスを再び原ガス供給口へ戻してヘリ
ウム原ガス濃度を高めると共に残留ヘリウムガスの確実
な回収を行なう。この様に各単位装置の配置は自由に換
え得るが常温吸湿装置２と低温空気除去装置７の順序を
入れ換えることは、低温空気除去装置７中で水の凝固に
よる管の閉塞を発生させる恐れが有シ好ましくない。ま
た効率的なヘリウム精製のためにはコンプレッサ４によ
る圧縮率を上げ九ル、或は液体窒素をプロアによって引
抜くことによ多温度を下げること等が効果的である。
リウム原ガスはまずＰＳＡ装置８に供給されて水分及び
空気の同時除去を行ない、ＰＳＡ装置８を通過したヘリ
ウムガスは製品として取シ出す。一方ここからパージさ
れた脱着ガス（ヘリウムガス・水・空気の混合ガ凶はコ
ンプレッサ５によって常温吸湿装置２に供給され水分除
去された後、低温空気除去装置７によって空気成分を除
去し残留ヘリウムガスを再び原ガス供給口へ戻してヘリ
ウム原ガス濃度を高めると共に残留ヘリウムガスの確実
な回収を行なう。この様に各単位装置の配置は自由に換
え得るが常温吸湿装置２と低温空気除去装置７の順序を
入れ換えることは、低温空気除去装置７中で水の凝固に
よる管の閉塞を発生させる恐れが有シ好ましくない。ま
た効率的なヘリウム精製のためにはコンプレッサ４によ
る圧縮率を上げ九ル、或は液体窒素をプロアによって引
抜くことによ多温度を下げること等が効果的である。
本発明の方法を採用することにより、ＰＳＡ装置８の廃
ガスを系内に再循環させるのでヘリウムガスの損失を最
小限に抑えることができ、高い回収率を実現できる。尚
従来の方法の如く不連続的に液体窒素を使用する低温吸
着装置に換わって連続的に液体窒素を使用する低温空気
除去装置を用いる為設備及びコストの低減が可能となっ
たばか）ではなく、液体窒素の放出・真空引きといった
操作がなくなって急激な圧力変化及び温度変化がなく運
転時の安全性を確保することができた。
ガスを系内に再循環させるのでヘリウムガスの損失を最
小限に抑えることができ、高い回収率を実現できる。尚
従来の方法の如く不連続的に液体窒素を使用する低温吸
着装置に換わって連続的に液体窒素を使用する低温空気
除去装置を用いる為設備及びコストの低減が可能となっ
たばか）ではなく、液体窒素の放出・真空引きといった
操作がなくなって急激な圧力変化及び温度変化がなく運
転時の安全性を確保することができた。
第１図は本発明の代表的な実施例を示す説明図、第２図
は従来のヘリウム精製の例を示す説明図であシ、第３図
は本発明を利用したその他の実施例の１つを示す説明図
である。 ２・・・常温吸湿装置 ３・・・熱交換器４．５・・
・コンプレッサ ６・・・低温吸着装置７・・・低温空
気除去装置 長８・・・ＰＳＡ（圧力スイング
吸着）装置■、〜ＶＳＳ・・・パルプ
は従来のヘリウム精製の例を示す説明図であシ、第３図
は本発明を利用したその他の実施例の１つを示す説明図
である。 ２・・・常温吸湿装置 ３・・・熱交換器４．５・・
・コンプレッサ ６・・・低温吸着装置７・・・低温空
気除去装置 長８・・・ＰＳＡ（圧力スイング
吸着）装置■、〜ＶＳＳ・・・パルプ
Claims (1)
- 常温吸湿装置・低温空気除去装置及び圧力スイング吸着
装置を用いてヘリウムガスの精製を行ない、圧力スイン
グ吸着装置から圧力開放により放出された廃ガスを上記
常温吸湿装置及び低温空気除去装置に供給してから再び
圧力スイング吸着装置に供給してヘリウムガスの精製を
行なうことを特徴とするヘリウムガス精製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59199723A JPS6177613A (ja) | 1984-09-25 | 1984-09-25 | ヘリウムガスの精製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59199723A JPS6177613A (ja) | 1984-09-25 | 1984-09-25 | ヘリウムガスの精製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6177613A true JPS6177613A (ja) | 1986-04-21 |
Family
ID=16412537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59199723A Pending JPS6177613A (ja) | 1984-09-25 | 1984-09-25 | ヘリウムガスの精製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6177613A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0832549B2 (ja) * | 1987-05-20 | 1996-03-29 | ベルクヴエルクスフエルバント ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | ヘリウム濃縮法 |
| WO2015146211A1 (ja) * | 2014-03-28 | 2015-10-01 | 住友精化株式会社 | ヘリウムガスの精製方法および精製システム |
-
1984
- 1984-09-25 JP JP59199723A patent/JPS6177613A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0832549B2 (ja) * | 1987-05-20 | 1996-03-29 | ベルクヴエルクスフエルバント ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | ヘリウム濃縮法 |
| WO2015146211A1 (ja) * | 2014-03-28 | 2015-10-01 | 住友精化株式会社 | ヘリウムガスの精製方法および精製システム |
| KR20160138377A (ko) * | 2014-03-28 | 2016-12-05 | 스미또모 세이까 가부시키가이샤 | 헬륨 가스의 정제 방법 및 정제 시스템 |
| JPWO2015146211A1 (ja) * | 2014-03-28 | 2017-04-13 | 住友精化株式会社 | ヘリウムガスの精製方法および精製システム |
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