KR101697793B1 - Purifying method and purifying apparatus for argon gas - Google Patents

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Abstract

본 발명은 회수된 불순물 함유 아르곤 가스의 순도를 합리적인 정제 처리에 의해 높임으로써, 정제용 촉매의 기능 저하를 방지하고, 정제 부하를 저감하며, 회수 설비의 관리 비용, 건설 비용의 저감에 공헌하는 방법과 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
적어도 산소, 수소, 일산화탄소, 및 질소를 불순물로서 함유하는 아르곤 가스를 정제할 때에, 상기 아르곤 가스에서의 산소 몰농도를 일산화탄소 몰농도와 수소 몰농도의 합의 1/2 미만으로 설정한다. 다음에, 수소와 산소의 반응보다 일산화탄소와 산소의 반응을 우선으로 하는 촉매를 이용하여, 상기 아르곤 가스에서의 산소를 일산화탄소 및 수소와 반응시킴으로써, 수소를 잔류시킨 상태로 이산화탄소와 물을 생성한다. 그 후에, 상기 아르곤 가스에서의 불순물의 함유율을 흡착제를 이용하여 저감시킨다.The present invention provides a method for improving the purity of the recovered impurity-containing argon gas by a rational refining process, thereby preventing the deterioration of the function of the refining catalyst, reducing the refining load, contributing to the reduction of the management cost and construction cost of the recovery facility And to provide a device.
The oxygen molar concentration in the argon gas is set to be less than 1/2 of the sum of the molar concentration of carbon monoxide and the molar concentration of hydrogen when purifying argon gas containing at least oxygen, hydrogen, carbon monoxide, and nitrogen as impurities. Next, oxygen in the argon gas is reacted with carbon monoxide and hydrogen by using a catalyst which gives priority to the reaction between carbon monoxide and oxygen rather than the reaction between hydrogen and oxygen, thereby producing carbon dioxide and water in a state in which hydrogen is left. Thereafter, the content ratio of the impurities in the argon gas is reduced by using an adsorbent.

Figure R1020110009527
Figure R1020110009527

Description

아르곤 가스의 정제 방법 및 정제 장치{PURIFYING METHOD AND PURIFYING APPARATUS FOR ARGON GAS}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a purifying method and purification apparatus for purifying an argon gas,

본 발명은, 불순물로서 적어도 산소, 수소, 일산화탄소, 및 질소를 함유하는 아르곤 가스를 정제하는 방법과 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for purifying argon gas containing at least oxygen, hydrogen, carbon monoxide, and nitrogen as impurities.

예컨대, 실리콘 단결정 인상로, 세라믹 소결로, 제강용 진공 탈가스 설비, 태양전지용 실리콘 플라즈마 용해 장치, 다결정 실리콘 주조로와 같은 설비에 있어서, 아르곤 가스가 노 내 분위기 가스 등으로서 사용되고 있다. 이와 같은 설비로부터 재이용을 위해 회수된 아르곤 가스는 수소, 일산화탄소, 공기 등의 혼입에 의해 순도가 저하되어 있다. 그래서, 회수된 아르곤 가스의 순도를 높이기 위해, 혼입한 불순물을 흡착제에 흡착시키는 것이 행해지고 있다. 또한 이와 같은 불순물의 흡착을 효율적으로 행하기 위해, 흡착 처리의 전처리로서 불순물 내의 산소와 가연 성분을 반응시키는 것이 제안되어 있다(특허문헌 1, 2 참조).For example, in equipment such as silicon single crystal pulling, ceramic sintering furnace, vacuum degassing facility for steelmaking, silicon plasma melting furnace for solar cell, and polycrystalline silicon casting, argon gas is used as atmosphere gas in the furnace. The purity of the argon gas recovered for reuse from such a facility is reduced by the incorporation of hydrogen, carbon monoxide, air, and the like. Therefore, in order to increase the purity of the recovered argon gas, impurities mixed therein are adsorbed on the adsorbent. In order to efficiently adsorb such impurities, it has been proposed to react oxygen and impurities in impurities as a pretreatment of adsorption treatment (see Patent Documents 1 and 2).

특허문헌 1에 개시된 방법에서는, 아르곤 가스에서의 산소의 양을, 수소, 일산화탄소 등의 가연 성분을 완전 연소시키는 데 필요한 화학양론량보다 약간 적어지도록 조절하고, 다음에, 일산화탄소와 산소의 반응보다 수소와 산소의 반응을 우선으로 하는 팔라듐 또는 금을 촉매로서, 아르곤 가스에서의 산소를 일산화탄소, 수소 등과 반응시킴으로서, 일산화탄소를 잔류시킨 상태로 이산화탄소와 물을 생성하며, 아르곤 가스에 함유되는 이산화탄소와 물을 상온에서 흡착제로 흡착시킨 후, 아르곤 가스에 함유되는 일산화탄소와 질소를 -10℃∼-50℃의 온도에서 흡착제로 흡착시키고 있다.In the method disclosed in Patent Document 1, the amount of oxygen in the argon gas is adjusted so as to be slightly smaller than the stoichiometric amount required for complete combustion of the combustible components such as hydrogen and carbon monoxide, and then, And argon gas are reacted with carbon monoxide or hydrogen to produce carbon dioxide and water in a state in which carbon monoxide remains, and the carbon dioxide and water contained in the argon gas After adsorption with an adsorbent at room temperature, carbon monoxide and nitrogen contained in the argon gas are adsorbed by the adsorbent at a temperature of -10 ° C to -50 ° C.

특허문헌 2에 개시된 방법에서는, 아르곤 가스에서의 산소의 양을, 수소, 일산화탄소 등의 가연 성분을 완전 연소시키는 데 충분한 양으로 하고, 팔라듐계의 촉매를 이용하여 아르곤 가스에서의 산소를 일산화탄소, 수소 등과 반응시킴으로써, 산소를 잔류시킨 상태로 이산화탄소와 물을 생성하며, 아르곤 가스에 함유되는 이산화탄소와 물을 상온에서 흡착제로 흡착시킨 후에, 아르곤 가스에 함유되는 산소와 질소를 -170℃ 정도의 온도에서 흡착제로 흡착시키고 있다.In the method disclosed in Patent Document 2, the amount of oxygen in the argon gas is set to an amount sufficient to completely combust the combustible components such as hydrogen and carbon monoxide, and oxygen in the argon gas is oxidized by using a palladium- And carbon dioxide and water contained in the argon gas are adsorbed by the adsorbent at room temperature. Thereafter, oxygen and nitrogen contained in the argon gas are reacted at a temperature of about -170 ° C Adsorbed by an adsorbent.

일본 특허 제3496079호 공보Japanese Patent No. 3496079 일본 특허 제3737900호 공보Japanese Patent No. 3737900

특허문헌 1에 기재된 방법에서는, 아르곤 가스에서의 산소의 양을, 수소, 일산화탄소 등을 완전 연소시키는 데 필요한 화학양론량보다 적게 하고, 일산화탄소와 산소의 반응보다 수소와 산소의 반응을 우선으로 하는 촉매를 이용하고 있다. 이 때문에, 그 반응에 의해 수소의 완전 연소가 도모되고, 미반응의 일산화탄소가 적극적으로 잔류된다. 그러나, 미량의 수소는 흡착 처리에 의해서는 제거가 곤란하지만, 아르곤 가스의 용도에서는 수소의 잔류가 허용되는 경우가 적지 않다. 한편, 일산화탄소는 촉매독(觸媒毒)이 되고 제올라이트 등의 일반적인 흡착제에 의해서는 이산화탄소보다 흡착이 곤란하다. 즉, 흡착 처리의 전(前)단계에서, 잔류시켜도 문제가 적은 수소의 완전 연소를 도모하는 한편, 촉매의 기능을 저하시킬 우려가 있어 흡착이 곤란한 일산화탄소를 적극적으로 잔류시키는 불합리한 처리를 행하고 있다.In the method described in Patent Document 1, the amount of oxygen in the argon gas is made smaller than the stoichiometric amount necessary for completely burning hydrogen, carbon monoxide and the like, and a catalyst which preferentially reacts hydrogen and oxygen rather than the reaction between carbon monoxide and oxygen . Therefore, complete combustion of hydrogen is achieved by the reaction, and unreacted carbon monoxide is positively left. However, although trace amounts of hydrogen are difficult to remove by the adsorption treatment, hydrogen is often allowed to remain in the use of argon gas. On the other hand, carbon monoxide becomes a catalyst poison and is more difficult to adsorb than carbon dioxide by general adsorbents such as zeolite. That is, in the previous stage of the adsorption treatment, unreasonable treatment is performed in which carbon monoxide, which is difficult to adsorb, is left unremoved due to the possibility of completely burning hydrogen with little problem even when it remains and deteriorating the function of the catalyst.

특허문헌 2에 기재된 방법에서는, 아르곤 가스에서의 산소의 양을, 수소, 일산화탄소 등을 완전 연소시키는 데 충분한 양으로 하고, 팔라듐계의 촉매를 이용하여 아르곤 가스에서의 산소를 일산화탄소, 수소 등과 반응시키고 있다. 이 때문에 그 반응에 의해 수소, 일산화탄소 등의 완전 연소가 도모되고, 아르곤 가스의 용도에서는 잔류가 문제가 되는 경우가 많은 산소가 적극적으로 잔류된다. 그러나, 전술한 바와 같이 아르곤 가스의 용도에서는 수소의 잔류가 허용되는 경우가 적지 않다. 한편, 산소를 흡착하기 위해서는 흡착시의 온도를 -170℃정도까지 저하시켜야 한다. 즉, 흡착 처리의 전(前)단계에서, 잔류시켜도 문제가 적은 수소의 완전 연소를 도모하고, 한편으로, 흡착 처리시의 냉각 에너지의 증대에 의해 정제 부하가 커지는 산소를 적극적으로 잔류시키는 불합리한 처리를 행하고 있다.In the method described in Patent Document 2, the amount of oxygen in argon gas is made sufficient to completely burn hydrogen, carbon monoxide, etc., and oxygen in argon gas is reacted with carbon monoxide, hydrogen or the like using a palladium catalyst have. For this reason, complete combustion of hydrogen, carbon monoxide, and the like is achieved by the reaction, and oxygen, which is often a problem in the use of argon gas, is positively left. However, as described above, in the use of argon gas, hydrogen is often allowed to remain. On the other hand, in order to adsorb oxygen, the temperature at the time of adsorption should be lowered to about -170 ° C. That is, in the preliminary stage of the adsorption treatment, the complete combustion of hydrogen is minimized even if it is remained, and on the other hand, an unreasonable treatment of positively retaining oxygen which increases the purification load by increasing the cooling energy during the adsorption treatment .

전술한 바와 같은 불합리한 종래 기술에 의하면, 아르곤 가스의 회수 설비의 관리 비용이나 건설 비용이 증대하는 문제가 있다. 본 발명은, 이와 같은 종래 기술의 문제를 해결할 수 있는 아르곤 가스의 정제 방법 및 정제 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.According to the unreasonable prior art as described above, there arises a problem that the management cost and construction cost of the argon gas recovery facility are increased. An object of the present invention is to provide an argon gas purification method and a purification apparatus capable of solving the problems of the prior art.

본 발명의 방법은, 적어도 산소, 수소, 일산화탄소, 및 질소를 불순물로서 함유하는 아르곤 가스를 정제하는 방법으로서, 상기 아르곤 가스에서의 산소 몰농도를 일산화탄소 몰농도와 수소 몰농도의 합의 1/2 미만으로 설정하고, 수소와 산소의 반응보다 일산화탄소와 산소의 반응을 우선으로 하는 촉매를 이용하며, 상기 아르곤 가스에서의 산소를 일산화탄소 및 수소와 반응시킴으로써, 수소를 잔류시킨 상태로 이산화탄소와 물을 생성하고, 상기 아르곤 가스에서의 불순물의 함유율을 흡착제를 이용하여 저감시키는 것을 목적으로 한다.The method of the present invention is a method for purifying argon gas containing at least oxygen, hydrogen, carbon monoxide, and nitrogen as impurities, characterized in that the molar concentration of oxygen in the argon gas is less than 1/2 of the sum of the molar concentration of carbon monoxide and the molar concentration of hydrogen By using a catalyst in which the reaction between carbon monoxide and oxygen is given priority over the reaction between hydrogen and oxygen and by reacting oxygen in the argon gas with carbon monoxide and hydrogen to produce carbon dioxide and water in a state in which hydrogen is remained , And to reduce the content of impurities in the argon gas by using an adsorbent.

본 발명에 의하면, 아르곤 가스에서의 산소 몰농도를 일산화탄소 몰농도와 수소 몰농도의 합의 1/2 미만으로 설정하고, 수소와 산소의 반응보다 일산화탄소와 산소의 반응을 우선으로 하는 촉매를 이용하여 아르곤 가스에서의 산소를 일산화탄소, 수소와 반응시키고 있다. 이것에 의해, 잔류시켜도 문제가 적은 수소를 적극적으로 잔류시키고, 흡착 제거하는 경우는 냉각 에너지를 증대시키는 산소의 완전 연소를 도모할 수 있으며, 또한 촉매 기능을 저하시킬 우려가 있어 이산화탄소보다 흡착 곤란한 일산화탄소를 적극적으로 잔류시킬 필요도 없다. 이것에 의해, 정제 설비의 관리를 용이하게 하며 콤팩트화를 도모할 수 있고, 에너지 소비를 저감할 수 있다.According to the present invention, by setting the oxygen molar concentration in argon gas to less than 1/2 of the sum of the molar concentration of carbon monoxide and the molar concentration of hydrogen, and by using a catalyst that preferentially reacts with carbon monoxide and oxygen, Oxygen in the gas is reacted with carbon monoxide and hydrogen. As a result, in the case of adsorbing and removing hydrogen which is less problematic even if it is remained, oxygen can be completely burned to increase the cooling energy, and also the catalyst function may be lowered, and carbon monoxide There is no need to positively remain. This facilitates the management of the refining facility, makes it possible to achieve compactness, and can reduce energy consumption.

본 발명의 방법에서 수소와 산소의 반응보다 일산화탄소와 산소의 반응을 우선으로 하기 위해, 상기 촉매는 백금을 주성분으로서 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명의 방법에 있어서 이산화탄소, 물, 및 질소의 흡착을 효율적으로 행하기 위해, 상기 아르곤 가스에서의 불순물의 함유율을 흡착제를 이용하여 저감할 때에, 그 불순물 내의 적어도 이산화탄소와 물을 상온에서의 압력 스윙 흡착법에 의해 흡착한 후에, 그 불순물 내의 적어도 질소를 -10℃∼-50℃에서의 서멀 스윙 흡착법에 의해 흡착하는 것이 바람직하다.In order to give preference to the reaction between carbon monoxide and oxygen than the reaction between hydrogen and oxygen in the method of the present invention, the catalyst preferably contains platinum as a main component. In the method of the present invention, in order to efficiently adsorb carbon dioxide, water, and nitrogen, when the content of impurities in the argon gas is reduced by using an adsorbent, at least carbon dioxide and water in the impurities are pressurized at a room temperature After adsorption by the swing adsorption method, it is preferable that at least nitrogen in the impurities is adsorbed by the thermal swing adsorption method at -10 캜 to -50 캜.

본 발명의 방법에 있어서, 상기 아르곤 가스에서의 산소 몰농도를 일산화탄소 몰농도의 1/2을 초과하는 값으로 설정하는 것이 바람직하다.In the method of the present invention, it is preferable that the molar concentration of oxygen in the argon gas be set to a value exceeding ½ of the molar concentration of carbon monoxide.

이것에 의해, 촉매의 기능을 저하시킬 우려가 있는 일산화탄소의 완전 연소를 도모할 수 있다. 이 경우, 상기 아르곤 가스에서의 산소 몰농도를 설정할 때에, 산소 몰농도가 일산화탄소 몰농도와 수소 몰농도의 합의 1/2 이상인 경우는 수소를 첨가하고, 산소 몰농도가 일산화탄소 몰농도의 1/2 이하인 경우는 산소를 첨가하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 산소 몰농도를 설정할 때에 일산화탄소는 첨가되지 않기 때문에, 일산화탄소와 물과의 반응 부생성물이 아르곤 가스의 순도를 저하시키는 것을 방지할 수 있다.Thus, the complete combustion of carbon monoxide, which may deteriorate the function of the catalyst, can be achieved. In this case, when the molar concentration of oxygen in the argon gas is set, when the molar concentration of oxygen is 1/2 or more of the sum of the molar concentration of carbon monoxide and the molar concentration of hydrogen, hydrogen is added and the molar concentration of oxygen is 1/2 Or less, it is preferable to add oxygen. As a result, since carbon monoxide is not added when the molar concentration of oxygen is set, it is possible to prevent the reaction by-products of carbon monoxide and water from lowering the purity of the argon gas.

본 발명의 장치는, 적어도 산소, 수소, 일산화탄소, 및 질소를 불순물로서 함유하는 아르곤 가스를 정제하는 장치로서, 상기 아르곤 가스가 도입되는 반응기와, 상기 반응기에 도입되는 상기 아르곤 가스에서의 산소 몰농도를 일산화탄소 몰농도와 수소 몰농도의 합의 1/2 미만으로 설정하는 농도 조절 장치와, 상기 반응기에 접속되는 흡착 장치를 포함하고, 상기 반응기 안에서 상기 아르곤 가스에서의 산소가 일산화탄소 및 수소와 반응함으로써, 수소가 잔류한 상태로 이산화탄소와 물이 생성되도록, 수소와 산소의 반응보다 일산화탄소와 산소의 반응을 우선으로 하는 촉매가 상기 반응기에 충전되며, 상기 흡착 장치는, 상기 반응기로부터 유출되는 상기 아르곤 가스에서의 불순물의 함유율을 저감시키기 위한 흡착제를 포함하는 것을 특징으로 한다.An apparatus for purifying an argon gas containing at least oxygen, hydrogen, carbon monoxide, and nitrogen as an impurity, the apparatus comprising: a reactor into which the argon gas is introduced; A concentration adjusting device for setting the molar concentration of carbon monoxide to less than 1/2 of a sum of a molar concentration of carbon monoxide and a molar concentration of hydrogen, and an adsorption device connected to the reactor, wherein oxygen in the argon gas reacts with carbon monoxide and hydrogen, A catalyst is preferentially charged in the reactor so that carbon monoxide and water are produced in a state in which hydrogen remains, rather than a reaction between hydrogen and oxygen, with preference given to the reaction between carbon monoxide and oxygen, And an adsorbent for reducing the content of impurities in the adsorbent .

본 발명 장치에 의하면 본 발명의 방법을 실시할 수 있다.According to the present invention apparatus, the method of the present invention can be carried out.

본 발명에 의하면, 회수된 불순물 함유 아르곤 가스의 순도를 합리적인 정제 처리에 의해 높임으로써, 정제용 촉매의 기능 저하를 방지하고, 정제 부하를 저감시키며, 회수 설비의 관리 비용, 건설 비용의 저감에 공헌하는 방법과 장치를 제공할 수 있다.According to the present invention, by improving the purity of the recovered impurity-containing argon gas by a rational refining process, it is possible to prevent deterioration of the function of the refining catalyst, reduce refining load, contribute to reduction of the management cost and construction cost of the recovery facility A method and an apparatus can be provided.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 아르곤 가스의 정제 장치의 구성 설명도.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 아르곤 가스의 정제 장치에서의 압력 스윙 흡착 장치의 구성 설명도.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 아르곤 가스의 정제 장치에서의 온도 스윙 흡착 장치의 구성 설명도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a configuration explanatory diagram of an argon gas purifying apparatus according to an embodiment of the present invention; Fig.
2 is an explanatory view of the configuration of a pressure swing adsorption apparatus in an argon gas purifying apparatus according to an embodiment of the present invention;
3 is a configuration explanatory view of a temperature swing adsorption apparatus in an argon gas purifying apparatus according to an embodiment of the present invention;

도 1에 도시하는 아르곤 가스의 정제 장치(α)는, 예컨대 다결정 실리콘 주조로와 같은 아르곤 가스 공급원(1)으로부터 공급되는 사용을 마친 아르곤 가스를 회수하여 재이용할 수 있도록 정제하는 것으로, 가열기(2), 반응기(3), 농도 조절 장치(4), 냉각기(5), 및 흡착 장치(6)를 구비한다.The apparatus for purifying argon gas (?) Shown in FIG. 1 purifies argon gas which has been supplied from an argon gas supply source 1, such as a polycrystalline silicon casting source, so that it can be reused. ), A reactor (3), a concentration adjusting device (4), a cooler (5), and an adsorption device (6).

공급원(α)으로부터 공급되는 아르곤 가스는, 도시되지 않는 필터 등에 의해 제진(除塵)되고, 가스 이송 수단으로서 블로어(7)를 통해 가열기(2)에 도입된다. 정제 대상의 아르곤 가스에 함유되는 불순물은 적어도 산소, 수소, 일산화탄소, 및 질소가 되지만, 이산화탄소나 탄화수소 등의 다른 불순물을 함유하고 있어도 좋다. 정제되는 아르곤 가스에서의 불순물의 농도는 특별히 한정되지 않고, 예컨대 5몰 ppm∼40000 몰 ppm 정도가 된다. 가열기(2)에 의한 아르곤 가스의 가열 온도는, 반응기(3)에서 일산화탄소가 촉매의 활성점에 흡착되어 수소와 산소의 반응을 저해하는 것을 방지하는 관점에서 200℃ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 촉매의 수명 단축을 방지하는 관점에서 300℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.The argon gas supplied from the supply source? Is dusted by a filter (not shown) or the like and is introduced into the heater 2 through the blower 7 as gas transferring means. The impurities contained in the argon gas to be purified are at least oxygen, hydrogen, carbon monoxide, and nitrogen, but may contain other impurities such as carbon dioxide and hydrocarbons. The concentration of the impurity in the argon gas to be purified is not particularly limited and is, for example, about 5 to 40,000 molar ppm. The heating temperature of the argon gas by the heater 2 is preferably 200 DEG C or higher from the viewpoint of preventing the carbon monoxide from adsorbing on the active site of the catalyst to inhibit the reaction between hydrogen and oxygen in the reactor 3, It is preferable to set the temperature to 300 DEG C or less from the viewpoint of preventing shortening of the service life.

가열기(2)에 의해 가열된 아르곤 가스는 반응기(3)에 도입된다. 농도 조절 장치(4)는, 가열기(2)를 통해 반응기(3)에 도입되는 아르곤 가스에서의 산소 몰농도를 일산화탄소 몰농도와 수소 몰농도의 합의 1/2 미만으로 설정한다. 본 실시형태의 농도 조절 장치(4)는 농도 측정기(4a), 수소 공급원(4b), 수소량 조정기(4c), 산소 공급원(4d), 산소량 조절기(4e), 및 컨트롤러(4f)를 갖는다. 농도 측정기(4a)는 가열기(2)에 도입되는 아르곤 가스에서의 산소 몰농도, 일산화탄소 몰농도, 수소 몰농도를 측정하고, 그 측정 신호를 컨트롤러(4f)에 보낸다. 컨트롤러(4f)는, 측정된 산소 몰농도가 일산화탄소 몰농도와 수소 몰농도의 합의 1/2 이상인 경우는, 1/2 미만으로 하는 데 필요한 수소량에 대응하는 제어 신호를 수소량 조정기(4c)에 보내고, 측정된 산소 몰농도가 일산화탄소 몰농도의 1/2 이하인 경우는, 1/2을 초과하도록 하는 데 필요한 산소량에 대응하는 제어 신호를 산소량 조절기(4e)에 보낸다. 수소량 조정기(4c)는, 수소 공급원(4b)으로부터 반응기(3)에 이르는 유로를, 제어 신호에 따른 양의 수소가 공급되도록 개도(開度) 조정한다. 산소량 조절기(4e)는, 산소 공급원(4d)으로부터 반응기(3)에 이르는 유로를, 제어 신호에 따른 양의 산소가 공급되도록 개도 조정한다. 이것에 의해, 정제 대상의 아르곤 가스에서의 산소 몰농도의 설정시에, 산소 몰농도가 일산화탄소 몰농도와 수소 몰농도의 합의 1/2 이상인 경우는 수소가 첨가되고, 산소 몰농도가 일산화탄소 몰농도의 1/2 이하인 경우는 산소가 첨가된다.The argon gas heated by the heater 2 is introduced into the reactor 3. The concentration adjusting device 4 sets the molar concentration of oxygen in the argon gas introduced into the reactor 3 through the heater 2 to be less than 1/2 of the sum of the molar concentration of carbon monoxide and the molar concentration of hydrogen. The concentration adjusting device 4 of this embodiment has a concentration measuring device 4a, a hydrogen supply source 4b, a hydrogen amount regulator 4c, an oxygen supply source 4d, a oxygen amount regulator 4e, and a controller 4f. The concentration measuring instrument 4a measures the oxygen molar concentration, the carbon monoxide molar concentration and the hydrogen molar concentration in the argon gas introduced into the heater 2, and sends the measurement signal to the controller 4f. When the measured oxygen molar concentration is not less than 1/2 of the sum of the molar concentration of carbon monoxide and the molar concentration of hydrogen, the controller 4f sends a control signal corresponding to the hydrogen amount required to be less than 1/2 to the hydrogen amount regulator 4c And when the measured oxygen molar concentration is not more than 1/2 of the molar concentration of carbon monoxide, a control signal corresponding to the amount of oxygen required to exceed 1/2 is sent to the oxygen amount regulator 4e. The hydrogen amount regulator 4c adjusts the opening of the flow path from the hydrogen supply source 4b to the reactor 3 so that a positive amount of hydrogen according to the control signal is supplied. The oxygen amount regulator 4e regulates the flow path from the oxygen supply source 4d to the reactor 3 to supply a positive amount of oxygen in accordance with the control signal. Thus, when the molar concentration of oxygen in the argon gas to be purified is set to be 1/2 or more of the sum of the molar concentration of carbon monoxide and the molar concentration of hydrogen, hydrogen is added and the molar concentration of carbon monoxide Oxygen is added.

반응기(3)에, 수소와 산소의 반응보다 일산화탄소와 산소의 반응을 우선으로 하는 촉매가 충전된다. 이것에 의해, 반응기(3) 안에서 아르곤 가스에서의 산소가 일산화탄소 및 수소와 200℃∼300℃의 온도하에서 반응하는 것에 의해, 수소가 잔류한 상태로 이산화탄소와 물이 생성된다. 촉매는 백금을 주성분으로서 포함하고, 본 실시형태에서는 알루미나에 의해 담지된 백금 촉매가 이용된다. 촉매는 백금에 한정되지 않고, 예컨대 백금 합금을 이용하여도 좋으며, 소량의 팔라듐 등의 타성분을 포함하여도 좋다.In the reactor (3), a catalyst which gives preference to the reaction between carbon monoxide and oxygen is charged rather than the reaction of hydrogen and oxygen. As a result, oxygen in the argon gas reacts with carbon monoxide and hydrogen at a temperature of 200 ° C to 300 ° C in the reactor 3, thereby producing carbon dioxide and water with hydrogen remaining. The catalyst includes platinum as a main component, and in this embodiment, a platinum catalyst supported by alumina is used. The catalyst is not limited to platinum. For example, a platinum alloy may be used, and a small amount of other components such as palladium may be contained.

냉각기(5)는 반응기(3)에 접속되고, 반응기(3)로부터 유출되는 아르곤 가스를 40℃ 정도까지 냉각시킨다. 냉각기(5)에 의해 냉각된 아르곤 가스가 흡착 장치(6)에 도입된다.The cooler 5 is connected to the reactor 3 and cools the argon gas flowing out of the reactor 3 to about 40 캜. The argon gas cooled by the cooler 5 is introduced into the adsorption device 6. [

흡착 장치(6)는, 반응기(3)로부터 유출되는 아르곤 가스에서의 불순물의 함유율을 저감시키기 위한 흡착제를 갖는다. 본 실시형태의 흡착 장치(6)는, 아르곤 가스에서의 불순물의 흡착을 상온에서의 압력 스윙 흡착법에 의해 행하는 PSA 유닛(10)과, -10℃∼-50℃에서의 서멀 스윙 흡착법에 의해 행하는 TSA 유닛(20)을 가지며, 압력 스윙 흡착법에서의 흡착 후에 서멀 스윙 흡착법에 의한 흡착을 행한다.The adsorption device (6) has an adsorbent for reducing the content of impurities in the argon gas flowing out of the reactor (3). The adsorption apparatus 6 of the present embodiment is a system in which adsorption of impurities in argon gas is carried out by a PSA unit 10 that performs adsorption of impurities at room temperature by a pressure swing adsorption method and a thermal swing adsorption method at -10 ° C to -50 ° C TSA unit 20, and performs adsorption by the thermal swing adsorption method after adsorption in the pressure swing adsorption method.

PSA 유닛(10)은 공지의 것을 이용할 수 있다. 예컨대 도 2에 도시하는 PSA 유닛(10)은 4탑식이고, 반응기(3)로부터 유출되는 아르곤 가스를 압축하는 압축기(12)와, 4개의 제1∼제4 흡착탑(13)을 가지며, 각 흡착탑(13)에 흡착제가 충전되어 있다. 그 흡착제로서는 이산화탄소 및 수분의 흡착에 적합한 것이 이용되고, 예컨대 활성알루미나, 활성탄 및 CaA형 제올라이트가 이용된다.The PSA unit 10 may be any known one. For example, the PSA unit 10 shown in FIG. 2 is a four-tower type, and includes a compressor 12 for compressing argon gas flowing out of the reactor 3, four first to fourth adsorption towers 13, (13) is filled with an adsorbent. As the adsorbent, those suitable for adsorption of carbon dioxide and moisture are used, and for example, activated alumina, activated carbon and CaA type zeolite are used.

압축기(12)는, 각 흡착탑(13)의 입구(13a)에 전환 밸브(13b)를 통해 접속된다. 흡착탑(13)의 입구(13a) 각각은, 전환 밸브(13e) 및 소음기(13f)를 통해 대기중에 접속된다.The compressor 12 is connected to the inlet 13a of each adsorption tower 13 via a switching valve 13b. Each of the inlets 13a of the adsorption tower 13 is connected to the atmosphere through the switching valve 13e and the muffler 13f.

흡착탑(13)의 출구(13k) 각각은, 전환 밸브(13l)를 통해 유출 배관(13m)에 접속되고, 전환 밸브(13n)를 통해 승압 배관(13o)에 접속되며, 전환 밸브(13p)를 통해 균압·세정 가스 도출측 배관(13q)에 접속되고, 유량 제어 밸브(13r)를 통해 균압·세정 가스 도입측 배관(13s)에 접속된다.Each of the outlets 13k of the adsorption tower 13 is connected to the outflow pipe 13m through the switching valve 13l and is connected to the booster pipe 13o through the switching valve 13n, Cleaning gas introduction side piping 13q through the flow control valve 13r and connected to the pressure equalization / cleaning gas introduction side piping 13s via the flow control valve 13r.

유출 배관(13m)은 압력 조절 밸브(13t)를 통해 TSA 유닛(20)에 접속되고, TSA 유닛(20)에 도입되는 아르곤 가스의 압력이 일정하게 된다.The outflow pipe 13m is connected to the TSA unit 20 through the pressure control valve 13t and the pressure of the argon gas introduced into the TSA unit 20 becomes constant.

승압 배관(13o)은 유량 제어 밸브(13u), 유량 지시 조절계(13v)를 통해 유출 배관(13m)에 접속되고, 승압 배관(13o)에서의 유량이 일정하게 조절되는 것에 의해, TSA 유닛(20)에 도입되는 아르곤 가스의 유량 변동이 방지된다.The booster piping 13o is connected to the outflow pipe 13m through the flow control valve 13u and the flow rate indicating controller 13v and is controlled by the TSA unit 20 The flow rate of the argon gas introduced into the reaction chamber is prevented.

균압·세정 가스 도출측 배관(13q)과 균압·세정 가스 도입측 배관(13s)은, 한 쌍의 연결 배관(13W)을 통해 서로 접속되고, 각 연결 배관(13w)에 전환 밸브(13x)가 설치되어 있다.The pressure equalizing / cleaning gas outlet side pipe 13q and the pressure equalizing / cleaning gas inlet side pipe 13s are connected to each other via a pair of connecting pipes 13W. A switching valve 13x is connected to each connecting pipe 13w Is installed.

PSA 유닛(10)의 제1∼제4 흡착탑(13) 각각에서, 흡착 공정, 제1 감압 공정(세정 가스 도출 공정), 제2 감압 공정(균압 가스 도출 공정), 탈착 공정, 세정 공정(세정 가스 도입 공정), 제1 승압 공정(균압 가스 도입 공정), 제2 승압 공정이 순차 행해진다.The adsorption step, the first depressurization step (cleaning gas derivation step), the second depressurization step (equalized gas derivation step), the desorption step, and the cleaning step (cleaning step) are performed in each of the first to fourth adsorption columns 13 of the PSA unit 10, Gas introducing step), a first step-up step (an equalized gas introducing step), and a second step-up step are sequentially performed.

즉, 제1 흡착탑(13)에서 전환 밸브(13b)와 전환 밸브(13l)만이 개방되고, 반응기(3)로부터 공급되는 아르곤 가스는 압축기(12)로부터 전환 밸브(13b)를 통해 제1 흡착탑(13)에 도입된다. 이것에 의해, 제1 흡착탑(13)에서 도입된 아르곤 가스 내의 적어도 이산화탄소 및 수분이 흡착제에 흡착됨으로써 흡착 공정이 행해지고, 불순물의 함유율이 저감된 아르곤 가스가 제1 흡착탑(13)으로부터 유출 배관(13m)을 통해 TSA 유닛(20)에 보내진다. 이 때, 유출 배관(13m)에 보내진 아르곤 가스의 일부는, 승압 배관(13o), 유량 제어 밸브(13u)를 통해 별도의 흡착탑[본 실시형태에서는 제2 흡착탑(13)]에 보내지고, 제2 흡착탑(13)에서 제2 승압 공정이 행해진다.That is, only the switching valve 13b and the switching valve 13l are opened in the first adsorption tower 13 and the argon gas supplied from the reactor 3 is supplied from the compressor 12 via the switching valve 13b to the first adsorption tower 13). As a result, at least carbon dioxide and moisture contained in the argon gas introduced from the first adsorption tower 13 are adsorbed on the adsorbent, whereby an adsorption process is carried out and argon gas with a reduced content of impurities is introduced from the first adsorption column 13 into the outflow pipe 13m Lt; / RTI > At this time, a part of the argon gas sent to the outflow pipe 13m is sent to another adsorption tower (the second adsorption tower 13 in this embodiment) through the booster pipe 13o and the flow control valve 13u, 2 adsorption tower 13 performs the second step-up process.

다음에, 제1 흡착탑(13)의 전환 밸브(13b, 13l)를 폐쇄하고, 전환 밸브(13p)를 개방하며, 별도의 흡착탑[본 실시형태에서는 제4 흡착탑(13)]의 유량 제어 밸브(13r)를 개방하고, 전환 밸브(13x) 중 하나를 개방한다. 이것에 의해, 제1 흡착탑(13) 상부의 비교적 불순물 함유율이 적은 아르곤 가스가, 균압·세정 도입측 배관(13s)을 통해 제4 흡착탑(13)에 보내지고, 제1 흡착탑(13)에서 제1 감압 공정이 행해진다. 이 때, 제4 흡착탑(13)에서는 전환 밸브(13e)가 개방되고, 세정 공정이 행해진다.Next, the switching valves 13b and 13l of the first adsorption column 13 are closed, the switching valve 13p is opened, and the flow control valve (not shown) of another adsorption tower (the fourth adsorption column 13 in this embodiment) 13r, and opens one of the switching valves 13x. As a result, argon gas having a relatively low impurity content on the first adsorption column 13 is sent to the fourth adsorption tower 13 through the pressure equalization / cleaning introduction pipe 13s, 1 decompression process is performed. At this time, the switching valve 13e is opened in the fourth adsorption tower 13, and a cleaning process is performed.

다음에, 제1 흡착탑(13)의 전환 밸브(13p)와 제4 흡착탑(13)의 유량 제어 밸브(13r)를 개방한 채, 제4 흡착탑(13)의 전환 밸브(13e)를 폐쇄함으로써, 제1 흡착탑(13)과 제4 흡착탑(13) 사이에서 내부 압력이 서로 균일, 또는 거의 균일해질 때 까지 제4 흡착탑(13)에 가스의 회수를 실시하는 제2 감압 공정이 행해진다. 이 때, 전환 밸브(13x)는 경우에 따라 2개 모두 개방하여도 좋다.The switching valve 13e of the fourth adsorption column 13 is closed while the flow rate control valve 13r of the fourth adsorption column 13 is opened, A second depressurization step is performed in which the gas is collected in the fourth adsorption tower 13 until the internal pressures become uniform or substantially uniform between the first adsorption tower 13 and the fourth adsorption tower 13. [ At this time, both of the switching valves 13x may be opened in some cases.

다음에, 제1 흡착탑(13)의 전환 밸브(13e)를 개방하고, 전환 밸브(13p)를 폐쇄하는 것에 의해, 흡착제로부터 불순물을 탈착하는 탈착 공정이 행해지며, 불순물은 가스와 함께 소음기(13f)를 통해 대기중에 방출된다.Next, the switching valve 13e of the first adsorption column 13 is opened and the switching valve 13p is closed, thereby performing a desorption process for desorbing the impurities from the adsorbent. The impurities are sent to the muffler 13f ). ≪ / RTI >

다음에, 제1 흡착탑(13)의 유량 제어 밸브(13r)를 개방하고, 흡착 공정을 마친 상태의 제2 흡착탑(13)의 전환 밸브(13b, 13l)를 폐쇄하며, 전환 밸브(13p)를 개방한다. 이것에 의해, 제2 흡착탑(13)의 상부의 비교적 불순물 함유율이 적은 아르곤 가스가, 균압·세정 도입측 배관(13s)을 통해 제1 흡착탑(13)에 보내지고, 제1 흡착탑(13)에서 세정 공정이 행해진다. 제1 흡착탑(13)에서 세정 공정에서 이용된 가스는, 전환 밸브(13e), 소음기(13f)를 통해 대기중에 방출된다. 이 때, 제2 흡착탑(13)에서는 제1 감압 공정이 행해진다. 다음에 제2 흡착탑(13)의 전환 밸브(13p)와 제1 흡착탑(13)의 유량 제어 밸브(13r)를 개방한 채 제1 흡착탑의 전환 밸브(13e)를 폐쇄함으로써 제1 승압 공정이 행해진다. 이 때, 전환 밸브(13x)는 경우에 따라 2개 모두 개방하여도 좋다.Next, the flow control valve 13r of the first adsorption column 13 is opened to close the diversion valves 13b and 13l of the second adsorption column 13 in a state where the adsorption process is completed, and the diversion valve 13p Open. As a result, argon gas having a relatively low content of impurities in the upper portion of the second adsorption column 13 is sent to the first adsorption tower 13 through the pressure equalization / cleaning introduction pipe 13s, A cleaning process is performed. The gas used in the cleaning process in the first adsorption column 13 is discharged to the atmosphere through the switching valve 13e and the silencer 13f. At this time, the first depressurization step is performed in the second adsorption tower 13. The first pressure-rising step is performed by closing the switching valve 13p of the second adsorption column 13 and the flow control valve 13r of the first adsorption column 13 while closing the switching valve 13e of the first adsorption column All. At this time, both of the switching valves 13x may be opened in some cases.

그 후에, 제1 흡착탑(13)의 유량 제어 밸브(13r)를 폐쇄하고 일단, 공정이 없는 대기 상태가 된다. 이것은, 제4 흡착탑(13)의 제2 승압 공정이 완료될 때까지 지속된다. 제4 흡착탑(13)의 승압이 완료하여, 흡착 공정이 제3 흡착탑(13)으로부터 제4 흡착탑(13)으로 전환되면, 제1 흡착탑의 전환 밸브(13h)를 개방하고, 흡착 공정에 있는 별도의 흡착탑[본 실시형태에서는 제4 흡착탑(13)]으로부터 유출 배관(13m)에 보내진 아르곤 가스의 일부가, 승압 배관(13o), 유량 제어 밸브(13u)를 통해 제1 흡착탑(13)에 보내지고, 제1 흡착탑(13)에서 제2 승압 공정이 행해진다.Thereafter, the flow control valve 13r of the first adsorption column 13 is closed, and at first, the process is in a standby state without any process. This continues until the second step-up process of the fourth adsorption column 13 is completed. When the pressure increase of the fourth adsorption column 13 is completed and the adsorption process is switched from the third adsorption column 13 to the fourth adsorption column 13, the switching valve 13h of the first adsorption column is opened, A part of the argon gas sent from the adsorption tower (the fourth adsorption column 13 in this embodiment) to the outflow pipe 13m is sent to the first adsorption column 13 through the booster pipe 13o and the flow rate control valve 13u And the second step-up process is performed in the first adsorption tower 13. [

전술한 각 공정이 제1∼제4 흡착탑(13) 각각에서 순차적으로 반복됨으로써, 불순물 함유율이 저감된 아르곤 가스가 TSA 유닛(20)에 연속하여 보내진다.Each of the above-described processes is sequentially repeated in each of the first to fourth adsorption towers 13, whereby argon gas with a reduced impurity content is continuously sent to the TSA unit 20. [

또한, PSA 유닛(10)은 도 2에 도시하는 것에 한정되지 않고, 예컨대 탑 수는 4개 이외라도 좋다.The PSA unit 10 is not limited to the one shown in Fig. 2. For example, the number of towers may be other than four.

TSA 유닛(20)은 공지의 것을 이용할 수 있다. 예컨대 도 3에 도시하는 본 실시형태의 TSA 유닛(20)은 2탑식이고, PSA 유닛(10)으로부터 보내져오는 아르곤 가스를 예비 냉각하는 열교환형 예냉기(21)와, 이 예냉기(21)에 의해 냉각된 아르곤 가스를 더 냉각하는 열교환형 냉각기(22)와, 제1, 제2 흡착탑(23), 각 흡착탑(23)을 덮는 열교환기(24)를 갖는다. 열교환기(24)는, 흡착 공정시에는 냉매로 흡착제를 냉각하고, 탈착 공정시에는 열매(熱媒)로 흡착제를 가열한다. 각 흡착탑(23)은, 흡착제가 충전된 다수의 내관을 갖는다. 그 흡착제로서는 질소의 흡착에 적합한 것이 이용되고, 예컨대 CaX형 제올라이트가 이용된다.The TSA unit 20 can use a known one. For example, the TSA unit 20 of this embodiment shown in Fig. 3 is of a two-column type and includes a heat exchange type precooler 21 for preliminarily cooling the argon gas sent from the PSA unit 10, And a heat exchanger 24 covering the first and second adsorption columns 23 and the adsorption columns 23. The heat exchange type refrigerant 22 is further cooled by the argon gas cooled by the argon gas. The heat exchanger 24 cools the adsorbent with the refrigerant during the adsorption process and heats the adsorbent with the heat medium during the desorption process. Each adsorption tower 23 has a plurality of inner tubes filled with an adsorbent. As the adsorbent, a material suited for the adsorption of nitrogen is used, and for example, CaX type zeolite is used.

냉각기(22)는, 각 흡착탑(23)의 입구(23a)에 개폐 밸브(23b)를 통해 접속된다.The cooler 22 is connected to the inlet 23a of each adsorption tower 23 through an open / close valve 23b.

흡착탑(23)의 입구(23a) 각각은, 개폐 밸브(23c)를 통해 대기중에 통한다. Each of the inlets 23a of the adsorption tower 23 is connected to the atmosphere through an on-off valve 23c.

흡착탑(23)의 출구(23e) 각각은, 개폐 밸브(23f)를 통해 유출 배관(23g)에 접속되고, 개폐 밸브(23h)를 통해 냉각·승압용 배관(23i)에 접속되며, 개폐 밸브(23j)를 통해 세정용 배관(23k)에 접속된다.Each of the outlets 23e of the adsorption tower 23 is connected to the outflow pipe 23g via the on-off valve 23f and connected to the cooling / booster pipe 23i through the on-off valve 23h, 23j to the cleaning pipe 23k.

유출 배관(23g)은 예냉기(21)의 일부를 구성하고, 유출 배관(23g)으로부터 유출되는 정제된 아르곤 가스에 의해 PSA 유닛(10)으로부터 보내져오는 아르곤 가스가 냉각된다. 유출 배관(23g)으로부터 정제된 아르곤 가스가 1차측 압력 제어 밸브(23l)를 통해 유출된다.The outflow pipe 23g constitutes a part of the precooler 21 and the argon gas sent from the PSA unit 10 is cooled by the purified argon gas flowing out of the outflow pipe 23g. The purified argon gas is discharged from the outlet pipe 23g through the primary pressure control valve 231. [

냉각·승압용 배관(23i), 세정용 배관(23k)은, 유량계(23m), 유량 제어 밸브(23o), 걔폐 밸브(23n)를 통해 유출 배관(23g)에 접속된다.The cooling / booster piping 23i and the cleaning piping 23k are connected to the outflow pipe 23g via the flow meter 23m, the flow control valve 23o and the shutoff valve 23n.

열교환기(24)는 다관식이 되고, 흡착탑(23)을 구성하는 다수의 내관을 둘러싸는 외관(24a), 냉매 공급원(24b), 냉매용 라디에이터(24c), 열매 공급원(24d), 열매용 라디에이터(24e)를 갖는다. 또한, 냉매 공급원(24b)으로부터 공급되는 냉매를 외관(24a), 냉매용 라디에이터(24c)를 통해 순환시키는 상태와, 열매 공급원(24d)으로부터 공급되는 열매를 외관(24a), 열매용 라디에이터(24e)를 통해 순환시키는 상태로 전환하기 위한 복수의 개폐 밸브(24f)가 설치되어 있다. 또한 냉매용 라디에이터(24c)로부터 분기되는 배관에 의해 냉각기(22)의 일부가 구성되고, 냉매 공급원(24b)으로부터 공급되는 냉매에 의해 아르곤 가스가 냉각기(22)에 있어서 냉각되며, 그 냉매는 탱크(24g)로 환류된다.The heat exchanger 24 is of a multi-tube type and includes an outer tube 24a surrounding a plurality of inner tubes constituting the adsorption tower 23, a refrigerant supply source 24b, a refrigerant radiator 24c, a heat source 24d, (24e). A state in which the refrigerant supplied from the refrigerant supply source 24b is circulated through the outer tube 24a and the refrigerant radiator 24c and the state where the refrigerant supplied from the heat supply source 24d is supplied to the outer tube 24a and the radiator 24e A plurality of opening / closing valves 24f are provided for switching to a state of circulating the refrigerant through the refrigerant circuit (not shown). A part of the cooler 22 is constituted by a pipe branched from the coolant radiator 24c and argon gas is cooled in the cooler 22 by the coolant supplied from the coolant supply source 24b, (24g).

TSA 유닛(20)의 제1, 제2 흡착탑(23) 각각에 있어서, 흡착 공정, 탈착 공정, 세정 공정, 냉각 공정, 승압 공정이 순차적으로 행해진다. In each of the first and second adsorption towers 23 of the TSA unit 20, an adsorption process, a desorption process, a cleaning process, a cooling process, and a pressure-increasing process are sequentially performed.

즉, TSA 유닛(20)에 있어서, PSA 유닛(10)으로부터 공급되는 아르곤 가스는 예냉기(21), 냉각기(22)에서 냉각된 후에, 개폐 밸브(23b)를 통해 제1 흡착탑(23)에 도입된다. 이 때, 제1 흡착탑(23)은 열교환기(24)에서 냉매가 순환함으로써 -10℃∼-50℃에 냉각되는 상태가 되고, 개폐 밸브(23c, 23h, 23j)는 폐쇄되며, 개폐 밸브(23f)는 개방되고, 아르곤 가스에 함유되는 적어도 질소는 흡착제에 흡착된다. 이것에 의해, 제1 흡착탑(23)에서 흡착 공정이 행해져, 불순물의 함유율이 저감된 정제 아르곤 가스가 흡착탑(23)으로부터 1차측 압력 제어 밸브(23l)를 통해 유출된다.That is, in the TSA unit 20, the argon gas supplied from the PSA unit 10 is cooled in the precooler 21, the cooler 22, and then the argon gas is supplied to the first adsorption tower 23 via the open / close valve 23b . At this time, the first adsorption tower 23 is cooled to -10 ° C to -50 ° C by circulation of the refrigerant in the heat exchanger 24, the open / close valves 23c, 23h, and 23j are closed, 23f are opened, and at least nitrogen contained in the argon gas is adsorbed to the adsorbent. As a result, the adsorption process is carried out in the first adsorption tower 23, and the purified argon gas in which the content of impurities is reduced flows out from the adsorption tower 23 through the primary pressure control valve 231.

제1 흡착탑(23)에서 흡착 공정이 행해지고 있는 동안에, 제2 흡착탑(23)에서 탈착 공정, 세정 공정, 냉각 공정, 승압 공정이 진행된다.While the adsorption process is being performed in the first adsorption tower 23, the desorption process, the cleaning process, the cooling process, and the pressurization process are performed in the second adsorption tower 23.

즉 제2 흡착탑(23)에서는, 흡착 공정이 종료된 후, 탈착 공정을 실시하기 위해, 개폐 밸브(23b, 23f)가 폐쇄되고, 개폐 밸브(23c)가 개방된다. 이것에 의해 제2 흡착탑(23)에서는, 불순물을 포함한 헬륨 가스가 대기중에 방출되고, 압력이 대략 대기압까지 저하된다. 이 탈착 공정에서는, 제2 흡착탑(23)에서 흡착 공정시에 냉매를 순환시키고 있던 열교환기(24)의 개폐 밸브(24f)를 폐쇄 상태로 전환하여 냉매의 순환을 정지시키고, 냉매를 열교환기(24)로부터 추출하여 냉매 공급원(24b)으로 복귀시키는 개폐 밸브(24f)를 개방 상태로 전환한다.That is, in the second adsorption column 23, after the adsorption process is completed, the open / close valves 23b and 23f are closed and the open / close valve 23c is opened to perform the desorption process. As a result, in the second adsorption column 23, helium gas containing impurities is released into the atmosphere, and the pressure is lowered to about atmospheric pressure. In this desorption process, the open / close valve 24f of the heat exchanger 24, which circulated the refrigerant during the adsorption process in the second adsorption tower 23, is switched to the closed state to stop the circulation of the refrigerant, 24) to return to the refrigerant supply source (24b) is switched to the open state.

다음에, 제2 흡착탑(23)에서 세정 공정을 실시하기 위해, 제2 흡착탑(23)의 개폐 밸브(23c, 23j)와 세정용 배관(23k)의 개폐 밸브(23n)가 개방 상태가 되고, 열교환형 예냉기(21)에서의 열교환에 의해 가열된 정제 아르곤 가스의 일부가, 세정용 배관(23k)을 통해 제2 흡착탑(23)에 도입된다. 이것에 의해 제2 흡착탑(23)에서는, 흡착제로부터의 불순물의 탈착과 정제 아르곤 가스에 의한 세정이 실시되고, 그 세정에 이용된 아르곤 가스는 개폐 밸브(23c)로부터 불순물과 함께 대기중에 방출된다. 이 세정 공정에서는, 제2 흡착탑(23)으로 열매를 순환시키기 위한 열교환기(24)의 개폐 밸브(24f)를 개방 상태로 전환한다.Next, the open / close valves 23c and 23j of the second adsorption column 23 and the open / close valve 23n of the cleansing pipe 23k are opened to perform the cleaning process in the second adsorption column 23, A part of the purified argon gas heated by the heat exchange in the heat exchange type precooler 21 is introduced into the second adsorption tower 23 through the cleaning pipe 23k. As a result, in the second adsorption tower 23, desorption of the impurities from the adsorbent and cleaning with purified argon gas are performed, and the argon gas used for the cleaning is discharged to the atmosphere together with the impurities from the opening / closing valve 23c. In this cleaning step, the opening / closing valve 24f of the heat exchanger 24 for circulating the heat to the second adsorption tower 23 is switched to the open state.

다음에, 제2 흡착탑(23)에서 냉각 공정을 실시하기 위해, 제2 흡착탑(23)의 개폐 밸브(23c, 23j)와 세정용 배관(23k)의 개폐 밸브(23n)가 폐쇄 상태가 되고, 제2 흡착탑(23)의 개폐 밸브(23h)와 냉각·승압용 배관(23i)의 개폐 밸브(23n)가 개방 상태가 되며, 제1 흡착탑(23)으로부터 유출되는 정제 아르곤 가스의 일부가 냉각·승압용 배관(23i)를 통해 제2 흡착탑(23)에 도입된다. 이것에 의해, 제2 흡착탑(23) 안을 냉각한 정제 아르곤 가스는 개폐 밸브(23c)를 통해 대기중에 방출된다. 이 냉각 공정에서는, 열매를 순환시키기 위한 개폐 밸브(24f)를 폐쇄 상태로 전환하여 열매 순환을 정지시키고, 열매를 열교환기(24)로부터 추출하여 열매 공급원(24d)에 복귀시키는 개폐 밸브(24f)를 개방 상태로 전환한다. 열매의 추출 종료 후에, 제2 흡착탑(23)과 냉매를 순환시키기 위한 열교환기(24)의 개폐 밸브(24f)를 개방 상태로 전환하여, 냉매 순환 상태로 한다. 이 냉매 순환 상태는, 다음의 승압 공정, 그것에 계속되는 흡착 공정의 종료까지 계속한다.Next, in order to carry out the cooling step in the second adsorption column 23, the open / close valves 23c and 23j of the second adsorption column 23 and the open / close valve 23n of the cleansing pipe 23k are closed, The switching valve 23h of the second adsorption tower 23 and the switching valve 23n of the cooling and booster pipe 23i are opened and part of the purified argon gas flowing out of the first adsorption tower 23 is cooled Is introduced into the second adsorption tower 23 through the booster pipe 23i. As a result, the purified argon gas that has been cooled in the second adsorption tower 23 is released to the atmosphere through the on-off valve 23c. In this cooling step, an open / close valve 24f for switching the open / close valve 24f for circulating the heat to the closed state to stop the heat circulation, extracting the heat from the heat exchanger 24 and returning it to the heat source 24d, To an open state. After the completion of the extraction of the fruits, the open / close valve 24f of the heat exchanger 24 for circulating the second adsorption tower 23 and the refrigerant is switched to the open state to make the refrigerant circulation state. This refrigerant circulation state continues until the end of the next booster step and subsequent adsorption process.

다음에, 제2 흡착탑(23)에 있어서 승압 공정을 실시하기 위해, 제2 흡착탑(23)의 개폐 밸브(23c)가 폐쇄되고, 제1 흡착탑(23)으로부터 유출되는 정제 아르곤 가스의 일부가 도입됨으로써, 제2 흡착탑(23)의 내부가 승압된다. 이 승압 공정은, 제2 흡착탑(23)의 내압이 제1 흡착탑(23)의 내압과 거의 같아질 때까지 계속된다. 승압 공정이 종료되면, 제2 흡착탑(23)의 개폐 밸브(23h)와 냉각·승압용 배관(23i)의 개폐 밸브(23n)가 폐쇄되고, 이것에 의해 제2 흡착탑(23)의 모든 개폐 밸브(23b, 23c, 23f, 23h, 23j)가 폐쇄된 상태가 되며, 제2 흡착탑(23)은 다음 흡착 공정까지 대기 상태가 된다.Next, in order to carry out the step-up process in the second adsorption column 23, the opening / closing valve 23c of the second adsorption column 23 is closed and part of the purified argon gas flowing out of the first adsorption column 23 is introduced The inside of the second adsorption tower 23 is boosted. This step-up process continues until the internal pressure of the second adsorption tower 23 becomes approximately equal to the internal pressure of the first adsorption tower 23. Closing valve 23h of the second adsorption tower 23 and the opening and closing valve 23n of the cooling and booster pipe 23i are closed so that all of the opening and closing valves of the second adsorption tower 23 are closed, 23b, 23c, 23f, 23h, and 23j are closed, and the second adsorption tower 23 is in a standby state until the next adsorption process.

제2 흡착탑(23)의 흡착 공정은 제1 흡착탑(23)의 흡착 공정과 마찬가지로 실시된다. 제2 흡착탑(23)에서 흡착 공정이 행해지고 있는 동안에, 제1 흡착탑(23)에서 탈착 공정, 세정 공정, 냉각 공정, 승압 공정이 제2 흡착탑(23)에서와 마찬가지로 진행된다.The adsorption process of the second adsorption column 23 is performed in the same manner as the adsorption process of the first adsorption column 23. During the adsorption process in the second adsorption column 23, the desorption process, the cleaning process, the cooling process, and the pressure-increasing process in the first adsorption column 23 proceed in the same manner as in the second adsorption column 23.

또한, TSA 유닛(20)은 도 3에 도시하는 것에 한정되지 않고, 예컨대 탑수는 2 개 이상, 예컨대 3이어도 좋고 4여도 좋다.Further, the TSA unit 20 is not limited to the one shown in Fig. 3. For example, the number of the tanks may be two or more, for example, three or four.

상기 정제 장치(α)에 의하면, 적어도 산소, 수소, 일산화탄소, 및 질소를 함유하는 아르곤 가스를 정제할 때에, 그 아르곤 가스에서의 산소 몰농도를 일산화탄소 몰농도와 수소 몰농도의 합의 1/2 미만으로 설정하고, 다음에, 수소와 산소의 반응보다 일산화탄소와 산소의 반응을 우선으로 하는 촉매를 이용하여, 그 아르곤 가스에서의 산소를 일산화탄소 및 수소와 반응시킴으로써 수소를 잔류시킨 상태로 이산화탄소와 물을 생성하고, 그 후에, 그 아르곤 가스에서의 불순물의 함유율을 흡착제를 이용하여 저감시킬 수 있다. 이것에 의해, 잔류시켜도 문제가 적은 수소를 적극적으로 잔류시키고, 흡착 제거하는 경우는 냉각 에너지를 증대시키는 산소의 완전 연소를 도모할 수 있다. 또한 촉매 기능을 저하시킬 우려가 있어 이산화탄소보다 흡착 곤란한 일산화탄소를 적극적으로 잔류시킬 필요도 없다. 이것에 의해, 정제 설비의 관리를 용이하게 하며 콤팩트화를 도모할 수 있고, 에너지 소비를 저감시킬 수 있다. 또한, 아르곤 가스에서의 불순물의 함유율을 흡착제를 이용하여 저감시킬 때에, 그 불순물 내의 적어도 이산화탄소와 물을 상온에서의 압력 스윙 흡착법에 의해 흡착한 후에, 그 불순물 내의 적어도 질소를 -10℃∼-50℃에서의 서멀 스윙 흡착법에 의해 흡착하기 때문에, 이산화탄소, 물, 및 질소의 흡착을 효율적으로 행할 수 있다. 또한, 아르곤 가스에서의 산소 몰농도를 일산화탄소 몰농도의 1/2을 초과하는 값으로 설정함으로써, 촉매의 기능을 저하시킬 우려가 있는 일산화탄소의 완전 연소를 도모할 수 있다. 또한 아르곤 가스에서의 산소 몰농도를 설정할 때에, 산소 몰농도가 일산화탄소 몰농도와 수소 몰농도의 합의 1/2 이상인 경우는 수소를 첨가하고, 산소 몰농도가 일산화탄소 몰농도의 1/2 이하인 경우는 산소를 첨가함으로써, 일산화탄소는 첨가되지 않기 때문에, 일산화탄소와 물과의 반응 부생성물이 아르곤 가스의 순도를 저하시키는 것을 방지할 수 있다.According to the purification apparatus (a), when refining argon gas containing at least oxygen, hydrogen, carbon monoxide and nitrogen, the oxygen molar concentration in the argon gas is less than 1/2 of the sum of the molar concentration of carbon monoxide and the molar concentration of hydrogen Next, by using a catalyst in which the reaction between carbon monoxide and oxygen is given priority over the reaction between hydrogen and oxygen, oxygen in the argon gas is reacted with carbon monoxide and hydrogen to leave carbon dioxide and water And thereafter, the content ratio of the impurities in the argon gas can be reduced by using the adsorbent. As a result, hydrogen which is less problematic even if it is left to remain positively remains, and when adsorption is removed, complete combustion of oxygen for increasing cooling energy can be achieved. In addition, there is a fear that the catalytic function is lowered, and there is no need to positively retain carbon monoxide which is more difficult to adsorb than carbon dioxide. This facilitates the management of the refining facility and makes it possible to make the refining facility compact and reduce the energy consumption. When at least carbon dioxide and water in the impurities are adsorbed by a pressure swing adsorption method at room temperature, at least nitrogen in the impurities is adsorbed at -10 ° C to -50 ° C C, the adsorption of carbon dioxide, water, and nitrogen can be performed efficiently. Further, by setting the molar concentration of oxygen in the argon gas to a value exceeding ½ of the molar concentration of carbon monoxide, the complete combustion of carbon monoxide, which may deteriorate the function of the catalyst, can be achieved. When the oxygen molar concentration in the argon gas is set to be 1/2 or more of the sum of the molar concentration of carbon monoxide and the molar concentration of hydrogen, hydrogen is added. When the molar concentration of oxygen is 1/2 or less of the molar concentration of carbon monoxide By adding oxygen, since carbon monoxide is not added, it is possible to prevent the reaction by-products of carbon monoxide and water from lowering the purity of the argon gas.

[실시예][Example]

상기 정제 장치(α)를 이용하여, 다결정 실리콘 주조로로부터 회수된 아르곤 가스를 정제하였다. 아르곤 가스는 불순물로서 질소를 3000몰 ppm, 산소를 550몰 ppm, 수소를 200몰 ppm, 일산화탄소를 1000몰 ppm, 이산화탄소를 10몰 ppm 각각 함유한다. 아르곤 가스를 블로어(7)에 의해 0.05 MPaG까지 승압시키고, 200 Nm3/h의 유량으로 가열기(2)에 도입하여 250℃로 온도 제어하여, 반응기(3)에 도입하였다. 반응기(3)는 직경 400 ㎜, 길이 1200 ㎜의 원통형이며, 알루미나에 의해 담지된 백금 촉매(NE 켐캬트사 제조 DASH-220)를 충전하였다. 반응기(3)에서의 반응에 의해, 아르곤 가스의 불순물 농도는, 질소가 3000몰 ppm, 산소가 1몰 ppm 이하, 수소가 100몰 ppm, 일산화탄소가 1몰 ppm 이하, 이산화탄소가 1010몰 ppm, 수분이 100몰 ppm이 되었다.Using the purifier (?), The argon gas recovered from the polycrystalline silicon casting furnace was purified. Argon gas contains 3000 ppm by mole of nitrogen, 550 ppm by mole of oxygen, 200 ppm by mole of hydrogen, 1000 ppm by mole of carbon monoxide and 10 ppm by mole of carbon dioxide, respectively, as impurities. The argon gas was raised to 0.05 MPaG by a blower 7, introduced into the heater 2 at a flow rate of 200 Nm 3 / h, temperature controlled at 250 캜, and introduced into the reactor 3. The reactor 3 was a cylindrical type having a diameter of 400 mm and a length of 1200 mm and was filled with a platinum catalyst (DASH-220 manufactured by NE Chemcatat) supported by alumina. By the reaction in the reactor 3, the impurity concentration of the argon gas is 3,000 molar ppm of nitrogen, 1 molar ppm or less of oxygen, 100 molar ppm of hydrogen, 1 molar ppm or less of carbon monoxide, 1010 molar ppm of carbon dioxide, Was 100 mole ppm.

그 아르곤 가스를 수냉식 쿨러에 의해 구성되는 냉각기(5)로 40℃까지 냉각한 후에, 압축기(12)를 통해 PSA 유닛(10)의 흡착탑(13) 중 하나에 도입하였다. 각 흡착탑(13)은 직경 600 ㎜, 길이 1800 ㎜의 원통형이며, 흡착제로서 CaA형 제올라이트(유니온쇼와사 제조 5 AHP)를 충전하였다. 각 흡착탑(13)에서는, 승압 공정, 흡착 공정, 세정 공정, 탈착 공정의 1사이클을 800초로 행하였다. 아르곤 가스는 압축기(12)로 0.8 MPaG까지 승압하였다. PSA 유닛(10)으로부터 유출되는 아르곤 가스의 유량은 120 Nm3/h가 되고, 아르곤중 불순물 농도는 질소가 150몰 ppm, 산소가 0.1몰 ppm 이하, 수소가 100몰 ppm, 일산화탄소가 0.5몰 ppm 이하, 수분과 이산화탄소가 0.5몰 ppm 이하가 되며, 이슬점은 -70℃ 이하가 되었다.The argon gas was cooled to 40 캜 by a cooler 5 constituted by a water-cooled cooler and introduced into one of the adsorption towers 13 of the PSA unit 10 through the compressor 12. Each adsorption tower 13 was cylindrical with a diameter of 600 mm and a length of 1800 mm, and CaA type zeolite (5 AHP manufactured by Union Showa Co., Ltd.) was filled as an adsorbent. In each adsorption tower 13, one cycle of the pressure increasing step, the adsorption step, the washing step, and the desorption step was performed for 800 seconds. The argon gas was boosted to 0.8 MPaG by the compressor (12). The flow rate of argon gas flowing out of the PSA unit 10 is 120 Nm 3 / h. The impurity concentration in argon is 150 mol ppm of nitrogen, 0.1 mol% or less of oxygen, 100 mol% of hydrogen, 0.5 mol% of carbon monoxide Hereinafter, the content of water and carbon dioxide was 0.5 mol ppm or less, and the dew point was -70 DEG C or less.

PSA 유닛(10)에 의해 정제된 아르곤 가스를, 예냉기(21), 냉각기(22)에서 냉각한 후에, TSA 유닛(20)의 한쪽 흡착탑(23)에 도입하였다. 각 흡착탑(23)은 직경 900 ㎜, 길이 1500 ㎜의 원통형이며, 그 내부에 흡착제로서 CaX형 제올라이트(도소사 제조 SA600A)가 충전된 50개의 내관을 갖는다. 열교환기(24)에 의해 한쪽 내관을 통과하는 아르곤 가스를 -35℃까지 냉각하고, 다른쪽 내관을 통과하는 아르곤 가스를 40℃까지 가열하였다. TSA 유닛(20)으로부터 유출되는 아르곤 가스의 유량은 110 Nm3/h가 되고, 아르곤 내의 불순물 농도는 질소가 O.1몰 ppm 이하, 산소가 O.1몰 ppm 이하, 수소가 110몰 ppm, 일산화탄소가 0.5몰 ppm 이하, 이산화탄소가 0.5몰 ppm 이하가 되며, 이슬점은 -70℃ 이하가 되고, 실질적인 불순물은 수소만으로 이루어졌다.The argon gas purified by the PSA unit 10 was introduced into one of the adsorption towers 23 of the TSA unit 20 after being cooled in the precooler 21 and the cooler 22. Each adsorption tower 23 is cylindrical with a diameter of 900 mm and a length of 1500 mm and has 50 inner tubes filled with CaX type zeolite (SA600A manufactured by Doso Corporation) as an adsorbent. The argon gas passing through one inner pipe was cooled to -35 DEG C by the heat exchanger 24 and the argon gas passing through the other inner pipe was heated to 40 DEG C. [ The flow rate of the argon gas flowing out of the TSA unit 20 is 110 Nm 3 / h, and the concentration of the impurities in the argon is 0.1 mol or less of nitrogen, 0.1 mol or less of oxygen, Carbon monoxide is 0.5 moleppm or less, carbon dioxide is 0.5 moleppm or less, the dew point is -70 占 폚 or less, and the substantial impurity is only hydrogen.

본 발명은 상기 실시형태나 실시예에 한정되지 않는다. 예컨대 본 발명에 의해 정제된 아르곤 가스에서의 수소 농도를 저감시켜야 하는 경우, 도 1에서 점선으로 도시하는 바와 같은 수소 제거 장치(30)를 설치하여도 좋다. 수소 제거 장치(30)는, 예컨대 폴리이미드막과 같은 수소 투과성이 있는 가스 분리막에 의해 아르곤 가스와 수소를 분리하는 것이나, 구리, 니켈 등의 금속 산화물을 포함한 촉매가 충전된 반응기 안에서, 그 금속 산화물과 반응시켜 수소를 제거하는 것 등에 의해 구성할 수 있다. 또한, 금속 산화물과 수소의 반응에 의해 생성된 수분은, 예컨대 촉매의 하류측에 알루미나겔이나 제올라이트 등의 흡습제를 충전하여 제거된다. 수소 제거 장치(30)는, 도 1과 같이 TSA 유닛(20)의 하류에 배치하여도 좋고, PSA 유닛(10)과 TSA 유닛(20) 사이에 배치하여도 좋다. TSA 유닛(20)의 하류에, 직경 300 ㎜의 원통형 반응기를 갖는 수소 제거 장치(30)를 설치하고, 그 반응기에 산화구리를 주성분으로 한 촉매를 충전하며, 상기 실시예에 의해 정제된 아르곤 가스를 통과시킨 바, 아르곤 가스의 유량은 110 Nm3/h가 되고, 아르곤 내의 불순물 농도는, 질소가 O.1몰 ppm 이하, 산소가 O.1몰 ppm 이하, 수소가 O.5몰 ppm 이하, 일산화탄소가 0.5몰 ppm 이하, 이산화탄소가 0.5몰 ppm 이하가 되며, 이슬점은 -70℃ 이하가 되고, 수소의 제거를 확인할 수 있었다. 이와 같은 수소 제거 장치(30)를 설치함으로써, 아르곤 가스에 함유되는 수소의 저감이 요구되는 용도에도 대응할 수 있다.The present invention is not limited to the above-described embodiments and examples. For example, when it is necessary to reduce the hydrogen concentration in the argon gas purified by the present invention, the hydrogen removing apparatus 30 as shown by the dotted line in Fig. 1 may be provided. The hydrogen removing device 30 is a device for separating argon gas and hydrogen from a gas permeable membrane such as a polyimide membrane or a reactor filled with a catalyst containing a metal oxide such as copper or nickel, And then hydrogen is removed. The moisture generated by the reaction between the metal oxide and hydrogen is removed by filling the downstream side of the catalyst with a moisture absorbent such as alumina gel or zeolite. The hydrogen removing apparatus 30 may be disposed downstream of the TSA unit 20 as shown in Fig. 1 or may be disposed between the PSA unit 10 and the TSA unit 20. Fig. A hydrogen removing device 30 having a cylindrical reactor 300 mm in diameter is provided downstream of the TSA unit 20 and the reactor is filled with a catalyst mainly composed of copper oxide and the argon gas The flow rate of argon gas is 110 Nm 3 / h, and the concentration of impurities in argon is 0.1 mol or less of nitrogen, 0.1 mol or less of oxygen, 0.5 mol or less of hydrogen , Carbon monoxide was 0.5 moleppm or less, carbon dioxide was 0.5 moleppm or less, and the dew point was -70 占 폚 or less, confirming the removal of hydrogen. By providing such a hydrogen removing device 30, it is possible to cope with a use in which reduction of hydrogen contained in the argon gas is required.

α: 정제 장치 3: 반응기
4: 농도 조절 장치 6: 흡착 장치
10: PSA 유닛 20: TSA 유닛?: Purification apparatus 3: Reactor
4: Concentration control device 6: Adsorption device
10: PSA unit 20: TSA unit

Claims (8)

적어도 산소, 수소, 일산화탄소, 및 질소를 불순물로서 함유하는 아르곤 가스를 정제하는 방법으로서,
상기 아르곤 가스에서의 산소 몰농도를 일산화탄소 몰농도와 수소 몰농도의 합의 1/2 미만으로, 또한 일산화탄소 몰농도의 1/2을 초과하는 값으로 설정하고,
상기 아르곤 가스에서의 산소 몰농도를 설정할 때에, 산소 몰농도가 일산화탄소 몰농도와 수소 몰농도의 합의 1/2 이상인 경우는 수소를 첨가하며, 산소 몰농도가 일산화탄소 몰농도의 1/2 이하인 경우는 산소를 첨가하고,
수소와 산소의 반응보다 일산화탄소와 산소의 반응을 우선으로 하는 촉매를 이용하며, 상기 아르곤 가스에서의 산소를 일산화탄소 및 수소와 반응시킴으로써 수소를 잔류시킨 상태로 이산화탄소와 물을 생성하고,
상기 아르곤 가스에서의 불순물의 함유율을 흡착제를 이용하여 저감시키며,
상기 촉매는 백금을 포함하는 것을 특징으로 하는 아르곤 가스의 정제 방법.
A method for purifying argon gas containing at least oxygen, hydrogen, carbon monoxide, and nitrogen as impurities,
The molar concentration of oxygen in the argon gas is set to a value less than 1/2 of the sum of the molar concentration of carbon monoxide and the molar concentration of hydrogen and a molar concentration of carbon monoxide,
When the molar concentration of oxygen in the argon gas is set, hydrogen is added when the molar concentration of oxygen is 1/2 or more of the sum of the molar concentration of carbon monoxide and the molar concentration of hydrogen. When the molar concentration of oxygen is 1/2 or less of the molar concentration of carbon monoxide Oxygen was added,
A method of producing carbon dioxide and water by reacting oxygen in the argon gas with carbon monoxide and hydrogen to cause hydrogen to remain in the catalyst, wherein the reaction between carbon monoxide and oxygen is preferentially used rather than the reaction between hydrogen and oxygen,
The content of impurities in the argon gas is reduced by using an adsorbent,
Wherein the catalyst comprises platinum.
제1항에 있어서, 상기 아르곤 가스에서의 불순물의 함유율을 흡착제를 이용하여 저감시킬 때에, 그 불순물 중 적어도 이산화탄소와 물을 상온에서의 압력 스윙 흡착법에 의해 흡착한 후에, 적어도 그 불순물 내의 질소를 -10℃∼-50℃에서의 서멀 스윙 흡착법에 의해 흡착하는 것을 특징으로 하는 아르곤 가스의 정제 방법.
The method according to claim 1, wherein, when the content of impurities in the argon gas is reduced by using an adsorbent, at least carbon dioxide and water in the impurities are adsorbed by a pressure swing adsorption method at room temperature, Wherein the adsorbent is adsorbed by a thermal swing adsorption method at 10 캜 to -50 캜.
적어도 산소, 수소, 일산화탄소, 및 질소를 불순물로서 함유하는 아르곤 가스를 정제하는 장치로서,
상기 아르곤 가스가 도입되는 반응기와,
상기 반응기에 도입되는 상기 아르곤 가스에서의 산소 몰농도를 일산화탄소 몰농도와 수소 몰농도의 합의 1/2 미만으로, 또한 일산화탄소 몰농도의 1/2를 초과하는 값으로 설정하는 농도 조절 장치와,
상기 반응기에 접속되는 흡착 장치를 포함하고,
상기 아르곤 가스에서의 산소 몰농도를 설정할 때에, 산소 몰농도가 일산화탄소 몰농도와 수소 몰농도의 합의 1/2 이상인 경우는 수소를 첨가하며, 산소 몰농도가 일산화탄소 몰농도의 1/2 이하인 경우는 산소를 첨가하고,
상기 반응기 내에서 상기 아르곤 가스에서의 산소가 일산화탄소 및 수소와 반응함으로써, 수소가 잔류한 상태로 이산화탄소와 물이 생성되도록, 수소와 산소의 반응보다 일산화탄소와 산소의 반응을 우선으로 하는 촉매가 상기 반응기에 충전되며,
상기 흡착 장치는, 상기 반응기로부터 유출되는 상기 아르곤 가스에서의 불순물의 함유율을 저감시키기 위한 흡착제를 포함하고,
상기 촉매는 백금을 포함하는 것을 특징으로 하는 아르곤 가스의 정제 장치.An apparatus for refining argon gas containing at least oxygen, hydrogen, carbon monoxide, and nitrogen as impurities,
A reactor into which the argon gas is introduced,
A concentration adjusting device for setting an oxygen molar concentration in the argon gas introduced into the reactor to a value less than 1/2 of a sum of a molar concentration of carbon monoxide and a molar concentration of hydrogen and a molar concentration of carbon monoxide,
And an adsorption device connected to the reactor,
When the molar concentration of oxygen in the argon gas is set, hydrogen is added when the molar concentration of oxygen is 1/2 or more of the sum of the molar concentration of carbon monoxide and the molar concentration of hydrogen. When the molar concentration of oxygen is 1/2 or less of the molar concentration of carbon monoxide Oxygen was added,
A catalyst which gives priority to the reaction between carbon monoxide and oxygen rather than the reaction of hydrogen and oxygen so that the oxygen in the argon gas reacts with the carbon monoxide and hydrogen in the reactor so that the carbon monoxide and the water are produced with the hydrogen remaining, Lt; / RTI >
The adsorption device includes an adsorbent for reducing the content of impurities in the argon gas flowing out of the reactor,
Characterized in that the catalyst comprises platinum. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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