KR20110097648A - Purifying method and purifying apparatus for argon gas - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 아르곤 가스의 불순물 함유율을 효과적으로 저감시킴으로써, 그 후의 흡착 처리의 부하를 저감시키고, 정제에 필요한 에너지를 적게 하여 아르곤 가스를 고순도로 정제할 수 있는 실용적인 방법과 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
적어도 산소, 수소, 일산화탄소 및 질소를 불순물로서 함유하는 아르곤 가스를 정제할 때에, 아르곤 가스에 있어서의 산소 몰농도를 일산화탄소 몰농도와 수소 몰농도의 합의 1/2을 초과하는 값으로 설정하고, 다음에, 산소를 일산화탄소 및 수소와 반응시켜, 산소를 잔류시킨 상태에서 이산화탄소와 물을 생성하며, 다음에, 수분 함유율을 탈수 조작에 의해 저감시킨다. 다음에, 그 불순물 중 적어도 산소 및 이산화탄소를, 카본계 흡착제를 이용한 압력 스윙 흡착법에 의해 흡착시키고, 그런 후에, 그 불순물 중 적어도 질소를, -10℃∼-50℃에서의 서멀 스윙 흡착법에 의해 흡착시킨다.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a practical method and apparatus for effectively reducing argon gas impurity content, thereby reducing the load of subsequent adsorption treatment, reducing the energy required for purification, and purifying argon gas with high purity. do.
When purifying argon gas containing at least oxygen, hydrogen, carbon monoxide and nitrogen as impurities, the oxygen molar concentration in the argon gas is set to a value exceeding 1/2 of the sum of the molar carbon monoxide concentration and the hydrogen molar concentration. Oxygen is reacted with carbon monoxide and hydrogen to produce carbon dioxide and water in the state of remaining oxygen, and then the water content is reduced by dehydration operation. Next, at least oxygen and carbon dioxide among the impurities are adsorbed by a pressure swing adsorption method using a carbon-based adsorbent, and then at least nitrogen among the impurities is adsorbed by a thermal swing adsorption method at -10 ° C to -50 ° C. Let's do it.

Figure P1020110014598
Figure P1020110014598

Description

아르곤 가스의 정제 방법 및 정제 장치{PURIFYING METHOD AND PURIFYING APPARATUS FOR ARGON GAS}Purification method and purification apparatus of argon gas {PURIFYING METHOD AND PURIFYING APPARATUS FOR 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(pulling furnace), 세라믹 소결로, 제강용 진공 탈가스 설비, 태양전지용 실리콘 플라즈마 용해 장치, 다결정 실리콘 주조로와 같은 설비에 있어서는, 아르곤 가스가 노내(爐內) 분위기 가스 등으로서 사용되고 있다. 그러한 설비로부터 재이용을 위해 회수된 아르곤 가스는, 수소, 일산화탄소, 공기 등의 혼입에 의해 순도가 저하되고 있다. 이에 따라, 회수된 아르곤 가스의 순도를 높이기 위해서, 혼입된 불순물을 흡착제에 흡착시키는 것이 행해지고 있다. 또한, 그러한 불순물의 흡착을 효율적으로 행하기 위해서, 흡착 처리의 전처리로서 불순물 내의 산소와 가연 성분을 반응시키는 것이 제안되어 있다(특허문헌 1, 특허문헌 2 참조).For example, in facilities such as a silicon single crystal pulling furnace, a ceramic sintering furnace, a steelmaking vacuum degassing plant, a solar cell silicon plasma melting apparatus, and a polycrystalline silicon casting furnace, argon gas is an atmosphere gas in a furnace. It is used as. The purity of argon gas recovered for reuse from such a facility is reduced by mixing hydrogen, carbon monoxide, air, or the like. Accordingly, in order to increase the purity of the recovered argon gas, adsorbing the mixed impurities to the adsorbent is performed. Moreover, in order to perform adsorption | suction of such an impurity efficiently, reacting oxygen and a flammable component in an impurity as a pretreatment of an adsorption process is proposed (refer patent document 1, patent document 2).

특허문헌 1에 개시된 방법에 있어서는, 아르곤 가스에 있어서의 산소의 양을, 수소, 일산화탄소 등의 가연 성분을 완전 연소시키는 데 필요한 화학양론량보다도 약간 적게 되도록 조절하고, 다음에, 일산화탄소와 산소의 반응보다도 수소와 산소의 반응을 우선시키는 팔라듐 또는 금을 촉매로 하여 아르곤 가스에 있어서의 산소를 일산화탄소, 수소 등과 반응시킴으로써, 일산화탄소를 잔류시킨 상태에서 이산화탄소와 물을 생성하며, 다음에, 아르곤 가스에 함유되는 이산화탄소와 물을 상온에서 흡착제에 흡착시키고, 그런 후에, 아르곤 가스에 함유되는 일산화탄소와 질소를 -10℃∼-50℃의 온도에서 흡착제에 흡착시키고 있다.In the method disclosed in Patent Literature 1, the amount of oxygen in the argon gas is adjusted to be slightly less than the stoichiometric amount required to completely burn the combustible components such as hydrogen and carbon monoxide, and then the reaction of carbon monoxide and oxygen By reacting oxygen in argon gas with carbon monoxide, hydrogen and the like using palladium or gold as a catalyst which prioritizes the reaction of hydrogen and oxygen, carbon dioxide and water are produced while carbon monoxide remains, and then contained in argon gas. The resulting carbon dioxide and water are adsorbed to the adsorbent at normal temperature, and then carbon monoxide and nitrogen contained in the argon gas are adsorbed to the adsorbent at a temperature of -10 deg.

특허문헌 2에 개시된 방법에 있어서는, 아르곤 가스에 있어서의 산소의 양을, 수소, 일산화탄소 등의 가연 성분을 완전 연소시키는 데 충분한 양으로 하고, 다음에, 팔라듐계의 촉매를 이용하여 아르곤 가스에 있어서의 산소를 일산화탄소, 수소 등과 반응시킴으로써, 산소를 잔류시킨 상태에서 이산화탄소와 물을 생성하며, 다음에, 아르곤 가스에 함유되는 이산화탄소와 물을 상온에서 흡착제에 흡착시키고, 그런 후에, 아르곤 가스에 함유되는 산소와 질소를 -170℃ 정도의 온도에서 흡착제에 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 combustible components such as hydrogen and carbon monoxide, and then in the argon gas using a palladium-based catalyst. Oxygen is reacted with carbon monoxide, hydrogen, and the like to produce carbon dioxide and water in the state of remaining oxygen, and then adsorb the carbon dioxide and water contained in the argon gas to the adsorbent at room temperature, and then, contained in the argon gas. Oxygen and nitrogen are adsorbed to the adsorbent at a temperature of about -170 ° C.

특허문헌 1: 일본 특허 제3496079호 공보Patent Document 1: Japanese Patent No. 3496079 특허문헌 2: 일본 특허 제3737900호 공보Patent Document 2: Japanese Patent No. 3737900

특허문헌 1에 기재된 방법에서는, 전처리 단계에서 아르곤 가스에 있어서의 산소의 양을 수소, 일산화탄소 등을 완전 연소시키는 데 필요한 화학양론량보다도 적게 하고, 일산화탄소와 산소의 반응보다도 수소와 산소의 반응을 우선시키는 촉매를 이용함으로써 일산화탄소를 잔류시킨 상태에서 이산화탄소와 물을 생성하고 있다. 그러나, 미반응의 일산화탄소가 수증기와 수성 가스 시프트 반응을 일으킴으로써 수소가 재생성되어 수소의 저감이 요구되는 경우에 대응할 수 없다고 하는 결점이 있다. 또한, 특허문헌 1에 기재된 방법에서는, 불순물 내의 산소와 가연 성분을 반응시킨 후의 흡착 처리의 단계에서 이산화탄소와 물을 상온에서 흡착제에 흡착시킨 후에, 일산화탄소와 질소를 -10℃∼-50℃에서 흡착제에 흡착시키고 있다. 그러한 저온에서 일산화탄소와 질소를 흡착시킨 흡착제를 재생하는 경우, 일산화탄소는 질소에 비하여 흡착제로부터 이탈시키는 데 에너지를 필요로 하기 때문에 공업적으로 불리하다.In the method described in Patent Literature 1, the amount of oxygen in the argon gas in the pretreatment step is less than the stoichiometric amount required to completely burn hydrogen, carbon monoxide, and the like, and the reaction of hydrogen and oxygen is given priority over the reaction of carbon monoxide and oxygen. By using a catalyst to make carbon dioxide and water in a state where carbon monoxide remains. However, there is a drawback that the unreacted carbon monoxide causes water vapor and water gas shift reactions, so that hydrogen cannot be regenerated and reduction of hydrogen is required. In addition, in the method described in Patent Literature 1, carbon monoxide and nitrogen are adsorbed at -10 ° C to -50 ° C after adsorbing carbon dioxide and water to the adsorbent at normal temperature in the step of adsorption treatment after reacting oxygen in the impurity and the flammable component. Is adsorbed. In regenerating adsorbents that adsorb carbon monoxide and nitrogen at such low temperatures, carbon monoxide is industrially disadvantageous because it requires energy to escape from the adsorbent as compared to nitrogen.

특허문헌 2에 기재된 방법에서는, 전처리 단계에서 아르곤 가스에 있어서의 산소의 양을 수소, 일산화탄소 등을 완전 연소시키는 데 충분한 양으로 함으로써 산소를 잔류시킨 상태에서 이산화탄소와 물을 생성하고 있다. 그러나, 산소를 흡착시키기 위해서는 흡착시의 온도를 -170℃ 정도까지 저하시킬 필요가 있다. 즉, 흡착 처리의 전처리에서 산소를 잔류시키기 때문에, 흡착 처리시의 냉각 에너지가 증대되어 정제 부하가 커진다고 하는 문제가 있다.In the method described in Patent Literature 2, carbon dioxide and water are generated in a state where oxygen is left by setting the amount of oxygen in the argon gas to a sufficient amount to completely burn hydrogen, carbon monoxide, and the like in the pretreatment step. However, in order to adsorb oxygen, it is necessary to lower the temperature at the time of adsorption to about -170 degreeC. That is, since oxygen remains in the pretreatment of the adsorption treatment, there is a problem that the cooling energy during the adsorption treatment is increased to increase the purification load.

본 발명은, 상기와 같은 종래 기술의 문제를 해결할 수 있는 아르곤 가스의 정제 방법 및 정제 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method for purifying argon gas and a purifier that can solve the problems of the prior art as described above.

본 발명의 방법은, 적어도 산소, 수소, 일산화탄소 및 질소를 불순물로서 함유하는 아르곤 가스를 정제하는 방법으로서, 상기 아르곤 가스에 있어서의 산소 몰농도가 일산화탄소 몰농도와 수소 몰농도의 합의 1/2 이하인 경우는, 산소를 첨가함으로써 1/2을 초과하는 값으로 설정하고, 다음에, 상기 아르곤 가스에 있어서의 산소를 촉매를 이용하여 일산화탄소 및 수소와 반응시킴으로써, 산소를 잔류시킨 상태에서 이산화탄소와 물을 생성하며, 다음에, 상기 아르곤 가스에 있어서의 수분 함유율을 탈수 조작에 의해 저감시키고, 다음에, 상기 아르곤 가스에 있어서의 불순물 중 적어도 산소 및 이산화탄소를, 카본계 흡착제를 이용한 압력 스윙 흡착법에 의해 흡착시키며, 그런 후에, 상기 아르곤 가스에 있어서의 불순물 중 적어도 질소를, -10℃∼-50℃에서의 서멀 스윙 흡착법에 의해 흡착시키는 것을 특징으로 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, wherein the molar oxygen concentration in the argon gas is 1/2 or less of the sum of the molar carbon monoxide concentration and the hydrogen molar concentration. In this case, it is set to a value exceeding 1/2 by adding oxygen, and then, by reacting oxygen in the argon gas with carbon monoxide and hydrogen using a catalyst, carbon dioxide and water in the state where oxygen remains Next, the water content in the argon gas is reduced by dehydration operation. Next, at least oxygen and carbon dioxide among the impurities in the argon gas are adsorbed by a pressure swing adsorption method using a carbon-based adsorbent. After that, at least nitrogen in the impurities in the argon gas is charged at -10 ° C to -50 ° C. It is characterized by adsorbing by the thermal swing adsorption method.

본 발명에 따르면, 아르곤 가스에 있어서의 산소를 일산화탄소 및 수소와 반응시킴으로써 산소를 잔류시킨 상태에서 이산화탄소와 물을 생성하고, 다음에, 탈수 조작에 의해 아르곤 가스의 수분 함유율을 저감시키고 있다. 이에 따라, 아르곤 가스의 주된 불순물은 산소, 이산화탄소 및 질소라고 여겨지기 때문에, 압력 스윙 흡착법에 의한 불순물의 흡착시에 수분의 흡착이 불필요하게 되어 흡착 부하가 경감되고, 또한, 압력 스윙 흡착법에 의한 흡착제로서 산소 흡착 효과가 높은 카본계 흡착제가 이용된다. 이에 따라, PSA 유닛을 이용한 압력 스윙 흡착법에 의한 산소 흡착 효과를 높일 수 있기 때문에, 그 후의 TSA 유닛을 이용한 서멀 스윙 흡착법에 의한 산소의 흡착을 불필요하게 하고, 서멀 스윙 흡착법에 의한 불순물의 흡착 온도를 산소를 흡착시키는 경우에 비하여 높게 할 수 있다. 따라서, 흡착 처리의 전처리에서 산소를 잔류시켜도, 냉각 에너지를 증대시키지 않고, 아르곤 가스의 회수율 및 순도를 높일 수 있다.According to the present invention, carbon dioxide and water are generated in a state where oxygen is left by reacting oxygen in argon gas with carbon monoxide and hydrogen, and then the water content of argon gas is reduced by dehydration operation. Accordingly, since the main impurities of argon gas are considered to be oxygen, carbon dioxide and nitrogen, adsorption of moisture is unnecessary at the time of adsorption of impurities by the pressure swing adsorption method, thereby reducing the adsorption load and adsorbent by the pressure swing adsorption method. As the carbon-based adsorbent having a high oxygen adsorption effect is used. Since the oxygen adsorption effect by the pressure swing adsorption method using a PSA unit can be improved by this, the adsorption temperature of the oxygen by the thermal swing adsorption method using a subsequent TSA unit becomes unnecessary, and the adsorption temperature of the impurity by the thermal swing adsorption method is reduced. This can be made higher than in the case of adsorbing oxygen. Therefore, even if oxygen remains in the pretreatment of the adsorption treatment, the recovery rate and purity of argon gas can be increased without increasing the cooling energy.

본 발명에 있어서 압력 스윙 흡착법에 의한 산소 흡착 효과를 높이는 데에는, 상기 카본계 흡착제가 카본 분자체(Carbon Molecular sieve)인 것이 바람직하다.In the present invention, in order to increase the oxygen adsorption effect by the pressure swing adsorption method, the carbon-based adsorbent is preferably a carbon molecular sieve.

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 가스에 있어서의 산소 몰농도가 일산화탄소 몰농도와 수소 몰농도의 합의 1/2 이하인 경우는, 산소를 첨가함으로써 1/2을 초과하는 값으로 설정하는 농도 조절 장치와, 상기 반응기로부터 유출되는 상기 아르곤 가스의 수분 함유율을 탈수 조작을 행함으로써 저감시키는 건조기와, 상기 건조기에 접속되는 흡착 장치를 포함하고, 상기 반응기 내에서 상기 아르곤 가스에 있어서의 산소가 일산화탄소 및 수소와 반응함으로써, 산소가 잔류한 상태에서 이산화탄소와 물이 생성되도록, 상기 반응기에 촉매가 충전되며, 상기 흡착 장치는, 상기 아르곤 가스에 있어서의 불순물 중 적어도 산소 및 이산화탄소를, 카본계 흡착제를 이용한 압력 스윙 흡착법에 의해 흡착시키는 PSA 유닛품과, 상기 아르곤 가스에 있어서의 불순물 중 적어도 질소를, -10℃∼-50℃에서의 서멀 스윙 흡착법에 의해 흡착시키는 TSA 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.The apparatus of the present invention is an apparatus for purifying argon gas containing at least oxygen, hydrogen, carbon monoxide and nitrogen as impurities, wherein the molar oxygen concentration in the reactor into which the argon gas is introduced and the argon gas introduced into the reactor are When is equal to or less than 1/2 of the sum of the molar concentration of carbon monoxide and the molar concentration of hydrogen, the water content rate of the argon gas flowing out of the reactor and the concentration adjusting device set to a value exceeding 1/2 by adding oxygen are dehydrated. And an adsorption device connected to the dryer, wherein oxygen in the argon gas reacts with carbon monoxide and hydrogen in the reactor so that carbon dioxide and water are generated in the state where oxygen remains. And a catalyst is charged in the reactor, and the adsorption device is in the argon gas. Thermal swing at -10 ° C to -50 ° C for at least nitrogen of the PSA unit product for adsorbing at least oxygen and carbon dioxide among the impurities in the It is characterized by including a TSA unit which adsorbs by an adsorption method.

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

본 발명에 따르면, 아르곤 가스의 불순물 함유율을 효과적으로 저감시킴으로써, 그 후의 흡착 처리의 부하를 저감시키고, 정제에 필요한 에너지를 적게 하여 아르곤 가스를 고순도로 정제할 수 있는 실용적인 방법과 장치를 제공할 수 있다.According to the present invention, by effectively reducing the impurity content of argon gas, it is possible to provide a practical method and apparatus that can reduce the load of subsequent adsorption treatment, reduce the energy required for purification, and purify argon gas with high purity. .

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 아르곤 가스의 정제 장치의 구성 설명도.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 아르곤 가스의 정제 장치에 있어서의 압력 스윙 흡착 장치의 구성 설명도.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 아르곤 가스의 정제 장치에 있어서의 온도 스윙 흡착 장치의 구성 설명도.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The figure explaining the structure of the refiner | purifier of argon gas which concerns on embodiment of this invention.
2 is an explanatory diagram of a configuration of a pressure swing adsorption device in an argon gas purification device according to an embodiment of the present invention.
3 is an explanatory diagram of a configuration of a temperature swing adsorption device in an argon gas purification device according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 아르곤 가스의 정제 장치(α)는, 예컨대 다결정 실리콘 주조로와 같은 아르곤 가스 공급원(1)으로부터 공급되는 사용된 아르곤 가스를 회수하여 재이용할 수 있도록 정제하는 것으로, 가열기(2), 반응기(3), 농도 조절 장치(4), 건조기(5), 냉각기(8) 및 흡착 장치(9)를 포함한다.The argon gas purification apparatus α shown in FIG. 1 is used to purify and reuse the used argon gas supplied from an argon gas source 1 such as a polycrystalline silicon casting furnace, for example. , Reactor 3, concentration control device 4, dryer 5, cooler 8, and adsorption device 9.

공급원(1)으로부터 공급되는 아르곤 가스는, 도시하지 않은 필터 등에 의해 제진(除塵)되고, 블로어 등의 가스 이송 수단(도시 생략)을 통해 가열기(2)에 도입된다. 정제 대상인 아르곤 가스에 함유된 미량의 불순물은 적어도 산소, 수소, 일산화탄소 및 질소라고 여겨지지만, 이산화탄소, 탄화수소, 물 등의 다른 불순물을 함유하고 있어도 좋다. 정제되는 아르곤 가스에 있어서의 불순물의 농도는 특별히 한정되지 않고, 예컨대 5몰 ppm∼40000몰 ppm 정도라고 여겨진다. 가열기(2)에 의한 아르곤 가스의 가열 온도는, 각 반응기(3, 6)에 있어서의 반응을 완전히 끝내기 위해서는 250℃ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 촉매의 수명 단축을 방지한다고 하는 관점에서 450℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.Argon gas supplied from the supply source 1 is damped by the filter etc. which are not shown in figure, and is introduce | transduced into the heater 2 via gas transfer means (not shown), such as a blower. The trace impurities contained in the argon gas to be purified are considered to be at least oxygen, hydrogen, carbon monoxide and nitrogen, but may contain other impurities such as carbon dioxide, hydrocarbons and water. The concentration of the impurity in the argon gas to be purified is not particularly limited, and is, for example, about 5 mol ppm to 40000 mol ppm. The heating temperature of the argon gas by the heater 2 is preferably 250 ° C. or more in order to completely terminate the reaction in each reactor 3, 6, and is 450 ° C. or less from the viewpoint of preventing shortening of the life of the catalyst. It is preferable to set it as.

가열기(2)에 의해 가열된 아르곤 가스는 반응기(3)에 도입된다. 농도 조절 장치(4)는, 반응기(3)에 도입되는 아르곤 가스에 있어서의 산소 몰농도가 일산화탄소 몰농도와 수소 몰농도의 합의 1/2 이하인 경우는, 산소를 첨가함으로써 1/2을 초과하는 값으로 설정한다. 본 실시형태의 농도 조절 장치(4)는, 농도 측정기(4a), 산소 공급원(4b), 산소량 조정기(4c) 및 컨트롤러(4d)를 갖는다. 농도 측정기(4a)는, 반응기(3)에 도입되는 아르곤 가스에 있어서의 산소 몰농도, 일산화탄소 몰농도 및 수소 몰농도를 측정하고, 그 측정 신호를 컨트롤러(4d)로 보낸다. 컨트롤러(4d)는, 측정된 산소 몰농도가 일산화탄소 몰농도와 수소 몰농도의 합의 1/2 이하인 경우는, 1/2을 초과하는 값으로 하는 데 필요한 산소량에 대응하는 제어 신호를 산소량 조정기(4c)로 보낸다. 산소량 조정기(4c)는, 산소 공급원(4b)으로부터 반응기(3)에 이르는 유로에 대하여, 제어 신호에 따른 양의 산소가 공급되도록 개방도를 조정한다. 이에 따라, 정제 대상인 아르곤 가스에 있어서의 산소 몰농도는 일산화탄소 몰농도와 수소 몰농도의 합의 1/2을 초과하는 값으로 설정된다.Argon gas heated by the heater (2) is introduced into the reactor (3). When the oxygen molar concentration in the argon gas introduced into the reactor 3 is 1/2 or less of the sum of the mole of carbon monoxide and the hydrogen molar concentration, the concentration adjusting apparatus 4 exceeds 1/2 by adding oxygen. Set to a value. The concentration adjusting apparatus 4 of the present embodiment includes a concentration measuring instrument 4a, an oxygen supply source 4b, an oxygen amount regulator 4c, and a controller 4d. The concentration measuring unit 4a measures the molar oxygen concentration, the carbon monoxide concentration and the hydrogen molar concentration in the argon gas introduced into the reactor 3, and sends the measurement signal to the controller 4d. When the measured oxygen molar concentration is 1/2 or less of the sum of the molar carbon monoxide concentration and the hydrogen molar concentration, the controller 4d outputs a control signal corresponding to the amount of oxygen necessary to set the value exceeding 1/2 to the oxygen amount regulator 4c. Send to). The oxygen amount regulator 4c adjusts the opening degree so that the amount of oxygen according to the control signal is supplied to the flow passage from the oxygen supply source 4b to the reactor 3. Accordingly, the molar oxygen concentration in the argon gas to be purified is set to a value exceeding 1/2 of the sum of the molar carbon monoxide concentration and the hydrogen molar concentration.

반응기(3)에, 산소를 수소 및 일산화탄소와 반응시키는 촉매가 충전된다. 이에 따라, 반응기(3) 내에서 아르곤 가스에 있어서의 산소가 일산화탄소 및 수소와 반응함으로써, 산소가 잔류한 상태에서 이산화탄소와 물이 생성된다. 또한, 다결정 실리콘 주조로 등으로부터 회수되는 아르곤 가스는 가연 성분으로서 탄화수소를 함유하지만, 그 몰농도는 수소와 일산화탄소의 합계 몰농도는 통상 1/100 이하이다. 따라서, 통상은 일산화탄소 몰농도와 수소 몰농도의 합의 1/2을 약간 초과하도록 산소 몰농도를 설정하면, 산소가 잔류한 상태에서 이산화탄소와 물을 생성할 수 있다. 반응기(3)에 충전되는 촉매는, 산소를 일산화탄소 및 수소와 반응시키는 것이라면 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 백금, 백금합금, 팔라듐 등을 알루미나 등에 담지한 촉매를 이용할 수 있다.In the reactor 3, a catalyst for reacting oxygen with hydrogen and carbon monoxide is charged. As a result, the oxygen in the argon gas reacts with carbon monoxide and hydrogen in the reactor 3, whereby carbon dioxide and water are generated in the state where oxygen remains. In addition, although argon gas recovered from a polycrystalline silicon casting furnace or the like contains a hydrocarbon as a combustible component, the molar concentration thereof is usually 1/100 or less of the total molar concentration of hydrogen and carbon monoxide. Therefore, when the oxygen molar concentration is usually set to slightly exceed 1/2 of the sum of the molar carbon monoxide concentration and the molar hydrogen concentration, carbon dioxide and water can be produced in the state where oxygen remains. The catalyst charged in the reactor 3 is not particularly limited as long as oxygen is reacted with carbon monoxide and hydrogen. For example, a catalyst in which platinum, platinum alloy, palladium and the like is supported may be used.

건조기(5)는, 반응기(3)로부터 유출되는 아르곤 가스의 수분 함유율을 탈수 조작을 행함으로써 저감시킨다. 건조기(5)로서는 시판되고 있는 것을 이용하면 좋으며, 예컨대 아르곤 가스를 가압하여 흡착제에 의해 수분을 제거하고, 흡착제를 감압 하에서 재생시키는 가압식 탈수 장치, 아르곤 가스를 가압 냉각시켜 응축된 수분을 제거하는 냉동식 탈수 장치, 아르곤 가스에 함유되는 수분을 탈수제에 의해 제거하며, 탈수제를 가열하여 재생시키는 가열 재생식 탈수 장치 등을 이용할 수 있고, 가열 재생식 탈수 장치가 수분 함유율을 효과적으로 저감시키는 데에 바람직하며, 아르곤 가스에 있어서의 수분을 약 99% 정도 제거할 수 있는 것이 좋다.The dryer 5 reduces the moisture content rate of the argon gas which flows out from the reactor 3 by performing dehydration operation. As the dryer 5, a commercially available one may be used. For example, a pressurized dehydration apparatus for pressurizing argon gas to remove water by the adsorbent and regenerating the adsorbent under reduced pressure, and for freezing to remove condensed water by pressurizing and cooling the argon gas. A dehydration device, a heat regeneration dehydration device for removing moisture contained in the argon gas by a dehydration agent, and heating and regenerating the dehydration agent may be used. A heat regeneration dehydration device is preferable for effectively reducing the water content. It is good to be able to remove about 99% of moisture in argon gas.

건조기(5)에 냉각기(8)를 통해 흡착 장치(9)가 접속된다. 건조기(5)에 의해 탈수 처리되어 수분 함유율이 저감된 아르곤 가스는, 냉각기(8)에 의해 냉각된 후에 흡착 장치(9)에 도입된다. 흡착 장치(9)는 PSA 유닛(10)과 TSA 유닛(20)을 갖는다. PSA 유닛(10)은, 아르곤 가스에 있어서의 불순물 중 적어도 산소 및 이산화탄소를, 카본계 흡착제를 이용한 상온에서의 압력 스윙 흡착법에 의해 흡착한다. TSA 유닛(20)은, 아르곤 가스에 있어서의 불순물 중 적어도 질소를, -10℃∼-50℃에서의 서멀 스윙 흡착법에 의해 흡착한다.The adsorption device 9 is connected to the dryer 5 via the cooler 8. The argon gas dewatered by the dryer 5 and reduced in water content is introduced into the adsorption device 9 after being cooled by the cooler 8. The adsorption device 9 has a PSA unit 10 and a TSA unit 20. The PSA unit 10 adsorbs at least oxygen and carbon dioxide among impurities in argon gas by a pressure swing adsorption method at room temperature using a carbon-based adsorbent. The TSA unit 20 adsorbs at least nitrogen of impurities in the argon gas by a thermal swing adsorption method at -10 ° C to -50 ° C.

PSA 유닛(10)은 공지의 것을 이용할 수 있다. 예컨대 도 2에 도시된 PSA 유닛(10)은 4탑식으로서, 반응기(3)로부터 유출되는 아르곤 가스를 압축하는 압축기(12)와, 4개의 제1∼제4 흡착탑(13)을 가지며, 각 흡착탑(13)에 카본계 흡착제가 충전되어 있다. 그 카본계 흡착제로서는, 산소 흡착 효과를 높이는 데에 있어서 카본 분자체가 바람직하다.The PSA unit 10 can use a well-known thing. For example, the PSA unit 10 shown in FIG. 2 is a four tower type, and has a compressor 12 for compressing the argon gas flowing out of the reactor 3, and four first to fourth adsorption towers 13, and each adsorption tower. Carbon-based adsorbent is filled in (13). As the carbon-based adsorbent, a carbon molecular sieve is preferable for enhancing the oxygen adsorption effect.

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(silencer; 13f)를 통해 대기중에 접속된다.The compressor 12 is connected to the inlet 13a of each adsorption tower 13 via the switching valve 13b. Each inlet 13a of the adsorption tower 13 is connected to the atmosphere through a switching valve 13e and a silencer 13f.

흡착탑(13)의 출구(13k) 각각은 전환 밸브(131)를 통해 유출 배관(13m)에 접속되고, 전환 밸브(13n)를 통해 승압 배관(13o)에 접속되며, 전환 밸브(13p)를 통해 균압·세정 유출측 배관(13q)에 접속되고, 유량 제어 밸브(13r)를 통해 균압·세정 유입측 배관(13s)에 접속된다.Each outlet 13k of the adsorption tower 13 is connected to the outflow pipe 13m through the switching valve 131, and is connected to the boosting pipe 13o through the switching valve 13n, and through the switching valve 13p. It is connected to the pressure equalizing / cleaning outflow piping 13q, and is connected to the pressure equalizing / cleaning inflow piping 13s via the flow control valve 13r.

유출 배관(13m)은, 압력 조절 밸브(13t)를 통해 TSA 유닛(20)에 접속되어, TSA 유닛(20)에 도입되는 아르곤 가스의 압력이 일정해진다.The outflow pipe 13m is connected to the TSA unit 20 via the pressure regulating 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 조절됨으로써, TSA 유닛(20)에 도입되는 아르곤 가스의 유량 변동이 방지된다.The boosting pipe 13o is connected to the outflow pipe 13m via the flow control valve 13u and the flow rate indicating controller 13v, and the TSA unit 20 is adjusted by adjusting the flow rate in the boosting pipe 13o constantly. Flow rate fluctuations of the argon gas introduced into the are prevented.

균압·세정 유출측 배관(13q)과 균압·세정 유입측 배관(13s)은, 한 쌍의 연결 배관(13w)을 통해 서로 접속되고, 각 연결 배관(13w)에 전환 밸브(13x)가 설치되어 있다.The equalization / cleaning outflow piping 13q and the equalization / cleaning inflow piping 13s are connected to each other via a pair of connecting piping 13w, and a switching valve 13x is provided in each of the connecting piping 13w. have.

PSA 유닛(10)의 제1∼제4 흡착탑(13) 각각에 있어서, 흡착 공정, 감압 I 공정(세정 가스 유출 공정), 감압 II 공정(균압 가스 유출 공정), 탈착 공정, 세정 공정(세정 가스 유입 공정), 승압 I 공정(균압 가스 유입 공정), 승압 II 공정이 순차적으로 행해진다.In each of the first to fourth adsorption towers 13 of the PSA unit 10, the adsorption step, the decompression step I (cleaning gas outflow step), the depressurization step II (uniform pressure gas outflow step), the desorption step, the cleaning step (cleaning gas) Inflow process), the boost I process (pressure equalizing gas inflow process), and the boost II process are performed sequentially.

즉, 제1 흡착탑(13)에 있어서 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. 이에 따라, 제1 흡착탑(13)에 있어서 도입된 아르곤 가스 중 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)으로 보내진다. 이 때, 유출 배관(13m)으로 보내진 아르곤 가스의 일부는, 승압 배관(13o), 유량 제어 밸브(13u)를 통해 별도의 흡착탑[본 실시형태에서는 제2 흡착탑(13)]으로 보내지고, 제2 흡착탑(13)에서 승압 II 공정이 행해진다.That is, in the first adsorption tower 13, only the switching valve 13b and the switching valve 13l are opened, and the argon gas supplied from the reactor 3 passes from the compressor 12 through the switching valve 13b to the first absorption tower. Is introduced in (13). As a result, at least carbon dioxide and water in the argon gas introduced in the first adsorption tower 13 are adsorbed to the adsorbent, so that the adsorption step is performed, and argon gas having a reduced content of impurities is discharged from the first adsorption tower 13 (13m). ) Is sent to the TSA unit 20. At this time, a part of argon gas sent to the outflow pipe 13m is sent to another adsorption tower (second adsorption tower 13 in this embodiment) through the booster piping 13o and the flow control valve 13u, The boost II process is performed in the 2 adsorption tower 13.

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. 이에 따라, 제1 흡착탑(13) 상부의 비교적 불순물 함유율이 적은 아르곤 가스가, 균압·세정 유입측 배관(13s)을 통해 제4 흡착탑(13)으로 보내지고, 제1 흡착탑(13)에서 감압 I 공정이 행해진다. 이 때, 제4 흡착탑(13)에서는 전환 밸브(13e)가 개방되어 세정 공정이 행해진다.Next, the switching valves 13b and 13l of the first adsorption tower 13 are closed, the switching valve 13p is opened, and the flow control valve of another adsorption tower (fourth adsorption tower 13 in this embodiment) ( 13r) is opened and one of the switching valves 13x is opened. As a result, argon gas having a relatively low impurity content in the upper portion of the first adsorption tower 13 is sent to the fourth adsorption tower 13 through the pressure equalizing / cleaning inlet pipe 13s, and the decompression I is performed in the first adsorption tower 13. The process is performed. At this time, in the 4th adsorption tower 13, the switching valve 13e is opened and a washing process is performed.

다음에, 제1 흡착탑(13)의 전환 밸브(13p)와 제4 흡착탑(13)의 유량 제어 밸브(13r)를 개방한 상태에서 제4 흡착탑(13)의 전환 밸브(13e)를 폐쇄함으로써 제1 흡착탑(13)과 제4 흡착탑(13) 사이에서 내부 압력이 서로 균일하거나, 또는 거의 균일해질 때까지 제4 흡착탑(13)에 가스의 회수를 실시하는 감압 II 공정이 행해진다. 이 때, 전환 밸브(13x)는 경우에 따라 2개 모두 개방하여도 좋다.Next, the switching valve 13p of the first adsorption tower 13 and the flow control valve 13r of the fourth adsorption tower 13 are opened, thereby closing the switching valve 13e of the fourth adsorption tower 13. The pressure reduction II process of recovering gas to the fourth adsorption tower 13 is performed between the first adsorption tower 13 and the fourth adsorption tower 13 until the internal pressures are uniform or almost uniform. 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 폐쇄함으로써, 흡착제로부터 불순물을 탈착하는 탈착 공정이 행해지며, 불순물은 가스와 함께 소음기(13f)를 통해 대기중으로 방출된다.Next, by opening the switching valve 13e of the first adsorption tower 13 and closing the switching valve 13p, a desorption process of desorbing impurities from the adsorbent is performed, and the impurities are discharged together with the gas to silencer 13f. Through the atmosphere.

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. 이에 따라, 제2 흡착탑(13) 상부의 비교적 불순물 함유율이 적은 아르곤 가스가, 균압·세정 유입측 배관(13s)을 통해 제1 흡착탑(13)으로 보내지고, 제1 흡착탑(13)에서 세정 공정이 행해진다. 제1 흡착탑(13)에서 세정 공정에 이용된 가스는, 전환 밸브(13e), 소음기(13f)를 통해 대기중으로 방출된다. 이 때, 제2 흡착탑(13)에서는 감압 I 공정이 행해진다. 다음에 제2 흡착탑(13)의 전환 밸브(13p)와 제1 흡착탑(13)의 유량 제어 밸브(13r)를 개방한 상태에서 제1 흡착탑의 전환 밸브(13e)를 폐쇄함으로써 승압 I 공정이 행해진다. 이 때, 전환 밸브(13x)는 경우에 따라 2개 모두 개방하여도 좋다.Next, the flow control valve 13r of the 1st adsorption tower 13 is opened, the switching valves 13b and 13l of the 2nd adsorption tower 13 of the state which completed the adsorption process are closed, and the switching valve 13p is closed. Open. As a result, argon gas having a relatively low impurity content in the upper portion of the second adsorption tower 13 is sent to the first adsorption tower 13 through the pressure equalizing / cleaning inlet pipe 13s, and the cleaning step is performed in the first adsorption tower 13. This is done. The gas used for the washing | cleaning process in the 1st adsorption tower 13 is discharged | emitted to air | atmosphere through the switching valve 13e and the silencer 13f. At this time, the pressure reduction I process is performed in the 2nd adsorption tower 13. Next, the step-up I process was performed by closing the switching valve 13e of the first adsorption tower with the switching valve 13p of the second adsorption tower 13 and the flow control valve 13r of the first adsorption tower 13 open. All. At this time, both of the switching valves 13x may be opened in some cases.

그런 후에, 제1 흡착탑(13)의 유량 제어 밸브(13r)를 폐쇄하여, 일단, 공정이 없는 대기 상태가 된다. 이것은, 제4 흡착탑(13)의 승압 II 공정이 완료될 때까지 지속된다. 제4 흡착탑(13)의 승압이 완료되어 흡착 공정이 제3 흡착탑(13)으로부터 제4 흡착탑(13)으로 전환되면, 제1 흡착탑의 전환 밸브(13n)를 개방하여 흡착 공정에 있는 별도의 흡착탑[본 실시형태에서는 제4 흡착탑(13)]으로부터 유출 배관(13m)으로 보내진 아르곤 가스의 일부가, 승압 배관(13o), 유량 제어 밸브(13u)를 통해 제1 흡착탑(13)으로 보내지고, 제1 흡착탑(13)에서 승압 II 공정이 행해진다.Then, the flow control valve 13r of the 1st adsorption tower 13 is closed, and once, it will be in the standby state without a process. This is continued until the pressure raising II process of the 4th adsorption tower 13 is completed. When the boosting of the fourth adsorption tower 13 is completed and the adsorption process is switched from the third adsorption tower 13 to the fourth adsorption tower 13, the switching valve 13n of the first adsorption tower is opened to separate the adsorption tower in the adsorption process. In the present embodiment, a part of the argon gas sent from the fourth adsorption tower 13 to the outflow pipe 13m is sent to the first adsorption tower 13 via the booster pipe 13o and the flow control valve 13u. The boost II process is performed in the 1st adsorption tower 13.

상기한 각 공정이 제1∼제4 흡착탑(13) 각각에 있어서 순차 반복됨으로써 불순물 함유율이 저감된 아르곤 가스가 TSA 유닛(20)으로 연속하여 보내진다.Each of the above steps is sequentially repeated in each of the first to fourth adsorption towers 13 so that argon gas having reduced impurity content is continuously sent to the TSA unit 20.

또한, PSA 유닛(10)은 도 2에 도시된 것에 한정되지 않고, 예컨대 탑수는 4개 이외에 예컨대 2개일 수도 있고 3개일 수도 있다. In addition, the PSA unit 10 is not limited to that shown in FIG. 2, and the number of towers may be two or three, for example, in addition to four.

TSA 유닛(20)은 공지된 것을 이용할 수 있다. 예컨대 도 3에 도시된 TSA 유닛(20)은 2탑식으로서, PSA 유닛(10)으로부터 보내오는 아르곤 가스를 미리 냉각시키는 열교환형 예냉기(precooler: 21)와, 예냉기(21)에 의해 냉각된 아르곤 가스를 더 냉각시키는 열교환형 냉각기(22)와, 제1, 제2 흡착탑(23), 각 흡착탑(23)을 덮는 열교환부(24)를 갖는다. 열교환부(24)는, 흡착 공정시에는 냉매로 흡착제를 냉각시키고, 탈착 공정시에는 열매(熱媒)로 흡착제를 가열한다. 각 흡착탑(23)은, 흡착제가 충전된 다수의 내관을 갖는다. 그 흡착제로서는 질소 흡착에 알맞은 것이 이용되며, 교환 이온이 2가의 양이온인 X형 제올라이트나 Y형 제올라이트를 이용하는 것이 바람직하고, 예컨대 칼슘(Ca) 또는 리튬(Li)에 의해 이온 교환된 제올라이트계 흡착제를 이용할 수 있으며, 또한, 그 2가의 양이온은 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba) 중에서 선택되는 적어도 1종인 것이 보다 바람직하다.The TSA unit 20 may use a known one. For example, the TSA unit 20 shown in FIG. 3 is a two-column type, and is pre-cooled by a heat exchange type precooler 21 for pre-cooling the argon gas sent from the PSA unit 10 and a precooler 21. The heat exchange cooler 22 which further cools argon gas, and the heat exchange part 24 which covers the 1st, 2nd adsorption tower 23, and each adsorption tower 23 are provided. The heat exchanger 24 cools the adsorbent with a refrigerant during the adsorption step, and heats the adsorbent with a fruit during the desorption step. Each adsorption tower 23 has a plurality of inner tubes filled with an adsorbent. As the adsorbent, one suitable for nitrogen adsorption is used, and it is preferable to use X-type zeolite or Y-type zeolite whose exchange ion is a divalent cation. For example, a zeolite-based adsorbent ion-exchanged with calcium (Ca) or lithium (Li) is used. It is more preferable that the divalent cation is at least one selected from magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr) and barium (Ba).

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 via the opening-closing valve 23b.

흡착탑(23)의 입구(23a)의 각각은 개폐 밸브(23c)를 통해 대기중으로 연결된다.Each of the inlets 23a of the adsorption tower 23 is connected to the atmosphere through the 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 outlet 23e of the adsorption tower 23 is connected to the outflow pipe 23g through the on-off valve 23f, and is connected to the cooling / boosting pipe 23i via the on / off valve 23h, and opens / closes the valve 23j. Is connected to the washing pipe 23k.

유출 배관(23g)은 예냉기(21)의 일부를 구성하고, 유출 배관(23g)으로부터 유출되는 정제된 아르곤 가스에 의해 PSA 유닛(10)으로부터 보내오는 아르곤 가스가 냉각된다. 유출 배관(23g)으로부터 정제된 아르곤 가스가 1차측 압력 제어 밸브(231)를 통해 유출된다.The outflow piping 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 from the outflow piping 23g. The argon gas purified from the outflow pipe 23g flows out through the primary pressure control valve 231.

냉각·승압용 배관(23i), 세정용 배관(23k)은, 유량계(23m), 유량 제어 밸브(23o), 개폐 밸브(23n)를 통해 유출 배관(23g)에 접속된다.The cooling and boosting piping 23i and the washing piping 23k are connected to the outflow piping 23g via the flowmeter 23m, the flow control valve 23o, and the opening / closing valve 23n.

열교환부(24)는 다관식으로 되어 있고, 흡착탑(23)을 구성하는 다수의 내관을 둘러싸는 외관(24a), 냉매 공급원(24b), 냉매용 라디에이터(24c), 열매 공급원(24d), 열매용 라디에이터(24e)로 구성된다. 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)에서 분기되는 배관에 의해 냉각기(22)의 일부가 구성되고, 냉매 공급원(24b)으로부터 공급되는 냉매에 의해 아르곤 가스가 냉각기(22)에서 냉각되며, 그 냉매는 탱크(24g)로 환류된다. The heat exchange part 24 is a multi-pipe type, and surrounds a plurality of inner tubes constituting the adsorption tower 23, the coolant supply source 24b, the coolant radiator 24c, the fruit supply source 24d, and the fruit It consists of a radiator 24e. The refrigerant supplied from the refrigerant supply source 24b is circulated through the external appearance 24a and the refrigerant radiator 24c, and the fruit supplied from the fruit supply source 24d is supplied with the external appearance 24a and the fruit radiator 24e. A plurality of opening / closing valves 24f for switching to the state to circulate through is provided. In addition, a part of the cooler 22 is formed by a pipe branched from the coolant radiator 24c, and the argon gas is cooled in the cooler 22 by the coolant supplied from the coolant supply source 24b, and the coolant is tanked. Reflux to (24 g).

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 step, a desorption step, a washing step, a cooling step, and a boosting step 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℃로 냉각되는 상태가 되고, 개폐 밸브(23c, 23h, 23j)는 폐쇄되며, 개폐 밸브(23f)는 개방되고, 아르곤 가스에 함유되는 적어도 질소가 흡착제에 흡착된다. 이에 따라, 제1 흡착탑(23)에서 흡착 공정이 행해지고, 불순물의 함유율이 저감된 정제 아르곤 가스가 흡착탑(23)으로부터 1차측 압력 제어 밸브(231)를 통해 유출된다.That is, in the TSA unit 20, after argon gas supplied from the PSA unit 10 is cooled in the precooler 21 and the cooler 22, the argon gas is supplied to the first adsorption tower 23 through the opening / closing valve 23b. Is introduced. At this time, the first adsorption tower 23 is cooled to -10 ° C to -50 ° C by circulating the refrigerant in the heat exchanger 24, and the open / close valves 23c, 23h, 23j are closed, and the open / close valve ( 23f) is opened and at least nitrogen contained in the argon gas is adsorbed to the adsorbent. Thereby, the adsorption process is performed in the 1st adsorption tower 23, and refine | purified argon gas from which the content rate of an impurity was reduced flows out from the adsorption tower 23 through the primary side 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 step is performed in the first adsorption tower 23, the desorption step, the washing step, the cooling step, and the step-up step are performed in the second adsorption tower 23.

즉, 제2 흡착탑(23)에서는, 흡착 공정이 종료된 후, 탈착 공정을 실시하기 때문에, 개폐 밸브(23b, 23f)가 폐쇄되고, 개폐 밸브(23c)가 개방된다. 이에 따라 제2 흡착탑(23)에서는, 불순물을 함유한 헬륨 가스가 대기중으로 방출되고, 압력이 거의 대기압까지 저하된다. 이 탈착 공정에서는, 제2 흡착탑(23)에서 흡착 공정시에 냉매를 순환시키고 있던 열교환부(24)의 개폐 밸브(24f)를 폐쇄 상태로 전환하여 냉매의 순환을 정지시키고, 냉매를 열교환부(24)로부터 빼내어 냉매 공급원(24b)으로 되돌리는 개폐 밸브(24L)를 개방 상태로 전환한다. That is, in the 2nd adsorption tower 23, since a desorption process is performed after an adsorption process is complete | finished, switching valve 23b, 23f is closed, and opening / closing valve 23c is opened. Thereby, in the 2nd adsorption tower 23, helium gas containing an impurity is discharge | released to air | atmosphere, and pressure falls to almost atmospheric pressure. In this desorption step, the opening and closing valve 24f of the heat exchange part 24 which has circulated the refrigerant in the adsorption step in the second adsorption tower 23 is switched to a closed state to stop the circulation of the refrigerant, and the refrigerant is exchanged with the heat exchange part ( The on-off valve 24L, which is taken out of 24 and returned to the refrigerant supply source 24b, is switched to the open state.

다음에, 제2 흡착탑(23)에서 세정 공정을 실시하기 위해서, 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. 이에 따라 제2 흡착탑(23)에 있어서는, 흡착제로부터의 불순물의 탈착과 정제 아르곤 가스에 의한 세정이 실시되고, 그 세정에 이용된 아르곤 가스는 개폐 밸브(23c)로부터 불순물과 함께 대기중으로 방출된다. 이 세정 공정에 있어서는, 제2 흡착탑(23)에서 열매를 순환시키기 위한 열교환부(24)의 개폐 밸브(24f)를 개방 상태로 전환한다. Next, in order to perform the cleaning process in the second adsorption tower 23, the opening / closing valves 23c and 23j of the second adsorption tower 23 and the opening / closing valve 23n of the cleaning pipe 23k are opened. A part of 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. Accordingly, in the second adsorption tower 23, desorption of impurities from the adsorbent and washing with purified argon gas are performed, and the argon gas used for the washing is discharged to the atmosphere together with the impurities from the on-off valve 23c. In this washing | cleaning process, the switching valve 24f of the heat exchange part 24 for circulating a fruit in the 2nd adsorption tower 23 is switched to an open state.

다음에, 제2 흡착탑(23)에서 냉각 공정을 실시하기 위해서, 제2 흡착탑(23)의 개폐 밸브(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)을 통해 제2 흡착탑(23)에 도입된다. 이에 따라, 제2 흡착탑(23)의 내부를 냉각시킨 정제 아르곤 가스는 개폐 밸브(23c)를 통해 대기중으로 방출된다. 이 냉각 공정에서는, 열매를 순환시키기 위한 개폐 밸브(24f)를 폐쇄 상태로 전환하여 열매 순환을 정지시키고, 열매를 열교환부(24)로부터 빼내어 열매 공급원(24d)으로 되돌리는 개폐 밸브(24f)를 개방 상태로 전환한다. 열매를 빼내는 것을 종료한 후에, 제2 흡착탑(23)에서 냉매를 순환시키기 위한 열교환부(24)의 개폐 밸브(24f)를 개방 상태로 전환하여 냉매 순환 상태로 한다. 이 냉매 순환 상태는, 다음 승압 공정, 이것에 계속되는 흡착 공정이 종료될 때까지 계속된다. Next, in order to perform a cooling process in the second adsorption tower 23, the opening / closing valve 23j of the second adsorption tower 23 and the opening / closing valve 23n of the cleaning pipe 23k are closed, and the second The opening / closing valve 23h of the adsorption tower 23 and the opening / closing valve 23n of the cooling / boosting piping 23i are in an open state, and a part of the purified argon gas flowing out of the first adsorption tower 23 is used for cooling and boosting. It is introduced into the second adsorption tower 23 through the pipe 23i. Accordingly, the purified argon gas cooled inside the second adsorption tower 23 is discharged into the atmosphere through the on / off valve 23c. In this cooling step, the on / off valve 24f for circulating the fruit is switched to the closed state to stop the fruit circulation, and the on / off valve 24f for removing the fruit from the heat exchanger 24 and returning it to the fruit supply source 24d is provided. Switch to the open state. After the fruit extraction is finished, the opening / closing valve 24f of the heat exchanger 24 for circulating the refrigerant in the second adsorption tower 23 is switched to an open state to bring the refrigerant into a circulation state. This refrigerant circulation state is continued until the next boosting step and the adsorption step following this are completed.

다음에, 제2 흡착탑(23)에서 승압 공정을 실시하기 위해서, 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 내압(內壓)이 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 perform the step-up process in the second adsorption tower 23, the opening / closing valve 23c of the second adsorption tower 23 is closed and a part of the purified argon gas flowing out of the first adsorption tower 23 is introduced. The inside of the second adsorption tower 23 is boosted. This boosting process is continued until the internal pressure of the 2nd adsorption tower 23 becomes substantially the same as the internal pressure of the 1st adsorption tower 23. When the boosting step is completed, the opening / closing valve 23h of the second adsorption tower 23 and the opening / closing valve 23n of the cooling / boosting piping 23i are closed, thereby all the opening / closing valves of the second adsorption tower 23 are closed. (23b, 23c, 23f, 23h, 23j) are in a closed state, and the second adsorption tower 23 is in a standby state until the next adsorption step.

제2 흡착탑(23)의 흡착 공정은 제1 흡착탑(23)의 흡착 공정과 동일하게 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 2nd adsorption tower 23 is performed similarly to the adsorption process of the 1st adsorption tower 23. While the adsorption process is being performed in the second adsorption tower 23, the desorption process, the cleaning process, the cooling process, and the boosting process proceed in the first adsorption tower 23 as in the second adsorption tower 23.

또한, TSA 유닛(20)은 도 3에 도시된 것에 한정되지 않고, 예컨대 탑수는 2개 이상, 예컨대 3개일 수도 있고 4개일 수도 있다. In addition, the TSA unit 20 is not limited to that shown in FIG. 3, for example, the number of towers may be two or more, such as three or four.

상기 정제 장치(α)에 따르면, 적어도 산소, 수소, 일산화탄소 및 질소를 함유하는 아르곤 가스를 정제할 때에, 그 아르곤 가스에 있어서의 산소 몰농도가 일산화탄소 몰농도와 수소 몰농도의 합의 1/2 이하인 경우는, 산소를 첨가함으로써 일산화탄소 몰농도와 수소 몰농도의 합의 1/2을 초과하는 값으로 설정한 후에, 그 아르곤 가스에 있어서의 산소를, 촉매를 이용하여 일산화탄소 및 수소와 반응시킴으로써, 산소를 잔류시킨 상태에서 이산화탄소와 물을 생성하고, 다음에, 그 아르곤 가스에 있어서의 수분 함유율을 탈수 조작에 의해 저감시키고 있다. 이에 따라, 아르곤 가스의 주된 불순물은 산소, 이산화탄소 및 질소라고 여겨지기 때문에, 그 후의 압력 스윙 흡착법에 의한 불순물의 흡착시에 수분의 흡착이 불필요하게 되어 흡착 부하가 경감되고, 또한, 압력 스윙 흡착법에 의한 흡착제로서 산소 흡착 효과가 높은 카본계 흡착제가 이용된다. 이에 따라, 압력 스윙 흡착법에 의한 산소 흡착 효과를 높일 수 있기 때문에, 그 후의 서멀 스윙 흡착법에 의한 산소의 흡착을 불필요하게 하고, 서멀 스윙 흡착법에 의한 불순물의 흡착 온도를, 산소를 흡착시키는 경우에 비하여 높게 할 수 있다. 따라서, 흡착 처리의 전처리에서 산소를 잔류시켜도, 냉각 에너지를 증대시키지 않고, 아르곤 가스의 회수율 및 순도를 높일 수 있다.According to the said purification device (alpha), when refine | purifying the argon gas containing oxygen, hydrogen, carbon monoxide, and nitrogen at least, the oxygen molar concentration in the argon gas is 1/2 or less of the sum of molar carbon monoxide concentration and hydrogen molar concentration. In this case, after the oxygen is added to a value exceeding 1/2 of the sum of the molar concentration of carbon monoxide and the molar concentration of hydrogen, oxygen in the argon gas is reacted with carbon monoxide and hydrogen by using a catalyst to produce oxygen. Carbon dioxide and water are produced in the state which remained, and then the water content in the argon gas is reduced by dehydration operation. Accordingly, since the main impurities of argon gas are considered to be oxygen, carbon dioxide, and nitrogen, adsorption of moisture is unnecessary at the time of adsorption of impurities by the subsequent pressure swing adsorption method, so that the adsorption load is reduced, and the pressure swing adsorption method is further reduced. Is a carbon-based adsorbent with high oxygen adsorption effect. As a result, the oxygen adsorption effect by the pressure swing adsorption method can be enhanced, so that adsorption of oxygen by the subsequent thermal swing adsorption method is unnecessary, and the adsorption temperature of impurities by the thermal swing adsorption method is higher than that in the case of adsorbing oxygen. Can be made higher. Therefore, even if oxygen remains in the pretreatment of the adsorption treatment, the recovery rate and purity of argon gas can be increased without increasing the cooling energy.

실시예 1Example 1

상기 정제 장치(α)를 이용하여 아르곤 가스의 정제를 행하였다. 아르곤 가스는 불순물로서 산소를 500 몰 ppm, 수소를 20 몰 ppm, 일산화탄소를 1800 몰 ppm, 질소를 1000 몰 ppm, 이산화탄소를 20 몰 ppm, 수분을 20 몰 ppm 각각 함유한다. 이 아르곤 가스를 표준 상태에서 3.74 ℓ/min의 유량으로 반응기(3)에 도입하고, 또한, 그 아르곤 가스에 산소를 표준 상태에서 3.4 ㎖/min의 유량으로 첨가하였다. 반응기(3)에, 알루미나 담지의 플래티늄 촉매를 45 ㎖ 충전하고, 반응 조건은 온도 300℃, 대기압, 공간 속도 5000/h로 하였다.The argon gas was refine | purified using the said refiner ((alpha)). Argon gas contains 500 mol ppm of oxygen, 20 mol ppm of hydrogen, 1800 mol ppm of carbon monoxide, 1000 mol ppm of nitrogen, 20 mol ppm of carbon dioxide, and 20 mol ppm of water as impurities. This argon gas was introduced into the reactor 3 at a flow rate of 3.74 L / min in a standard state, and oxygen was further added to the argon gas at a flow rate of 3.4 mL / min in a standard state. The reactor 3 was charged with 45 ml of alumina-supported platinum catalysts, and the reaction conditions were 300 ° C., atmospheric pressure, and space velocity 5000 / h.

반응기(3)로부터 유출되는 아르곤 가스를, 건조기(5)로서의 냉동식 탈수 장치를 이용하여 -35℃까지 냉각시켜 수분을 제거함으로써 탈수 조작을 행하고, 아르곤 가스의 수분 함유율을 저감시켰다.The argon gas which flowed out from the reactor 3 was cooled to -35 degreeC using the refrigeration dehydration apparatus as the dryer 5, and water was removed and dehydration operation was performed, and the water content rate of argon gas was reduced.

건조기(5)로부터 유출되는 아르곤 가스를 냉각기(8)에서 냉각시킨 후에, 흡착 장치(9)에 의해 불순물의 함유율을 저감시켰다. PSA 유닛(10)은 3탑식으로 하여 각 탑에 흡착제로서 직경 2 ㎜의 원기둥형 성형탄의 카본 분자체(니혼 엔바이로 케미컬즈에서 제조한 3k-172)를 1.25 ℓ 충전하고, 흡착 압력은 0.9 MPa, 탈착 압력은 0.1 MPa로 하였다.After the argon gas flowing out from the dryer 5 was cooled in the cooler 8, the adsorption device 9 reduced the content of impurities. The PSA unit 10 is a three-column type, and each column is filled with 1.25 L of carbon molecular sieve (3k-172 manufactured by Nippon Enviro Chemicals) of cylindrical coal briquettes having a diameter of 2 mm as an adsorbent, and the adsorption pressure is 0.9. MPa and the desorption pressure were 0.1 MPa.

PSA 유닛(10)에 의해 정제된 아르곤 가스를 TSA 유닛(20)에 도입하였다. TSA 유닛(20)은 2탑식으로 하여 각 탑에 흡착제로서 CaX형 제올라이트를 1.5 ℓ 충전하고, 흡착 압력은 0.8 MPa, 흡착 온도는 -35℃, 탈착 압력은 0.1 MPa, 탈착 온도는 40℃로 하였다. Argon gas purified by the PSA unit 10 was introduced into the TSA unit 20. The TSA unit 20 was a two-column type, and 1.5 L of CaX zeolite was charged to each column as an adsorbent, the adsorption pressure was 0.8 MPa, the adsorption temperature was -35 ° C, the desorption pressure was 0.1 MPa, and the desorption temperature was 40 ° C. .

TSA 유닛(20)으로부터 유출되는 정제된 아르곤 가스의 조성을 이하의 표 1에 나타낸다. 또한, 정제된 아르곤 가스에 있어서의 산소 농도는 Teledyne사에서 제조한 미량 산소 농도계 형식 311에 의해 특정하고, 일산화탄소 및 이산화탄소의 농도는 시마즈세이사꾸쇼에서 제조한 GC-FID를 이용하여 메타나이저를 통해 측정하였다. 수소 농도에 대해서는 GLscience사에서 제조한 GC-PID를 이용하여 측정하였다.The composition of the purified argon gas flowing out from the TSA unit 20 is shown in Table 1 below. In addition, the oxygen concentration in the purified argon gas is specified by a trace oxygen concentration meter type 311 manufactured by Teledyne, and the concentrations of carbon monoxide and carbon dioxide are obtained through a metamerizer using GC-FID manufactured by Shimadzu Corporation. Measured. The hydrogen concentration was measured using GC-PID manufactured by GLscience.

실시예 2Example 2

산소의 첨가 유량을 표준 상태에서 5.00 ㎖/min로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 아르곤 가스를 정제하였다. 그 정제된 아르곤 가스의 조성을 이하의 표 1에 나타낸다.Argon gas was purified in the same manner as in Example 1 except that the addition flow rate of oxygen was set to 5.00 ml / min in the standard state. The composition of the purified argon gas is shown in Table 1 below.

실시예 3Example 3

TSA 유닛(20)에서 이용하는 흡착제를 MgX형 제올라이트로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 아르곤 가스를 정제하였다. 그 정제된 아르곤 가스의 조성을 이하의 표 1에 나타낸다.Argon gas was purified in the same manner as in Example 1 except that the adsorbent used in the TSA unit 20 was used as the MgX zeolite. The composition of the purified argon gas is shown in Table 1 below.

실시예 4Example 4

TSA 유닛(20)에서의 흡착 온도를 -50℃로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 아르곤 가스를 정제하였다. 그 정제된 아르곤 가스의 조성을 이하의 표 1에 나타낸다.Argon gas was purified in the same manner as in Example 1 except that the adsorption temperature in the TSA unit 20 was -50 ° C. The composition of the purified argon gas is shown in Table 1 below.

비교예 1Comparative Example 1

산소의 첨가 유량을 표준 상태에서 1 ㎖/min로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 아르곤 가스를 정제하였다. 그 정제된 아르곤 가스의 조성을 이하의 표 1에 나타낸다.The argon gas was purified in the same manner as in Example 1 except that the flow rate of oxygen addition was 1 ml / min in the standard state. The composition of the purified argon gas is shown in Table 1 below.

비교예 2Comparative Example 2

PSA 유닛(10)에서 이용하는 흡착제를 CaA형 제올라이트로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 아르곤 가스를 정제하였다. 그 정제된 아르곤 가스의 조성을 이하의 표 1에 나타낸다.Argon gas was purified in the same manner as in Example 1 except that the adsorbent used in the PSA unit 10 was used as a CaA zeolite. The composition of the purified argon gas is shown in Table 1 below.

비교예 3Comparative Example 3

건조기에 의한 탈수 조작을 행하지 않은 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 아르곤 가스를 정제하였다. 그 정제된 아르곤 가스의 조성을 이하의 표 1에 나타낸다.Argon gas was purified in the same manner as in Example 1 except that the dehydration operation with a drier was not performed. The composition of the purified argon gas is shown in Table 1 below.

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 표 1로부터, 각 실시예에 따르면 각 비교예보다도 아르곤 가스 순도가 높고, 비교예 2, 비교예 3보다도 산소 농도가 낮으며, 비교예 1보다도 일산화탄소 농도가 낮고, 비교예 1, 비교예 3보다도 수소 농도가 낮은 것을 확인할 수 있다.From the above Table 1, according to each Example, argon gas purity is higher than each Comparative Example, oxygen concentration is lower than Comparative Example 2, Comparative Example 3, carbon monoxide concentration is lower than Comparative Example 1, Comparative Example 1, Comparative Example 3 It can be confirmed that the hydrogen concentration is lower than.

α : 정제 장치, 3 : 반응기, 4 : 농도 조절 장치, 5 : 건조기, 9 : 흡착 장치, 10 : PSA 유닛, 20 : TSA 유닛α: refining device, 3: reactor, 4: concentration controller, 5: dryer, 9 adsorption device, 10: PSA unit, 20: TSA unit

Claims (3)

적어도 산소, 수소, 일산화탄소 및 질소를 불순물로서 함유하는 아르곤 가스를 정제하는 방법으로서,
상기 아르곤 가스에 있어서의 산소 몰농도가 일산화탄소 몰농도와 수소 몰농도의 합의 1/2 이하인 경우는, 산소를 첨가함으로써 1/2을 초과하는 값으로 설정하고,
다음에, 상기 아르곤 가스에 있어서의 산소를 촉매를 이용하여 일산화탄소 및 수소와 반응시킴으로써, 산소를 잔류시킨 상태에서 이산화탄소와 물을 생성하며,
다음에, 상기 아르곤 가스에 있어서의 수분 함유율을 탈수 조작에 의해 저감시키고,
다음에, 상기 아르곤 가스에 있어서의 불순물 중 적어도 산소 및 이산화탄소를, 카본계 흡착제를 이용한 압력 스윙 흡착법에 의해 흡착시키며,
그런 후에, 상기 아르곤 가스에 있어서의 불순물 중 적어도 질소를, -10℃∼-50℃에서의 서멀 스윙 흡착법에 의해 흡착시키는 것인 아르곤 가스의 정제 방법.
A method of purifying argon gas containing at least oxygen, hydrogen, carbon monoxide and nitrogen as impurities,
When the molar oxygen concentration in the argon gas is 1/2 or less of the sum of the molar concentration of carbon monoxide and the molar hydrogen concentration, it is set to a value exceeding 1/2 by adding oxygen,
Next, oxygen in the argon gas is reacted with carbon monoxide and hydrogen using a catalyst to produce carbon dioxide and water in the state of remaining oxygen,
Next, the water content in the argon gas is reduced by dehydration operation,
Next, at least oxygen and carbon dioxide among the impurities in the argon gas are adsorbed by a pressure swing adsorption method using a carbon-based adsorbent,
Thereafter, at least nitrogen among the impurities in the argon gas is adsorbed by the thermal swing adsorption method at -10 ° C to -50 ° C.
제1항에 있어서, 상기 카본계 흡착제가 카본 분자체(Carbon Molecular sieve)인 것인 아르곤 가스의 정제 방법.The method of claim 1, wherein the carbon-based adsorbent is a carbon molecular sieve. 적어도 산소, 수소, 일산화탄소 및 질소를 불순물로서 함유하는 아르곤 가스를 정제하는 장치로서,
상기 아르곤 가스가 도입되는 반응기와,
상기 반응기에 도입되는 상기 아르곤 가스에 있어서의 산소 몰농도가 일산화탄소 몰농도와 수소 몰농도의 합의 1/2 이하인 경우는, 산소를 첨가함으로써 1/2을 초과하는 값으로 설정하는 농도 조절 장치와,
상기 반응기로부터 유출되는 상기 아르곤 가스의 수분 함유율을 탈수 조작을 행함으로써 저감시키는 건조기와,
상기 건조기에 접속되는 흡착 장치를 포함하고,
상기 반응기 내에서 상기 아르곤 가스에 있어서의 산소가 일산화탄소 및 수소와 반응함으로써, 산소가 잔류한 상태에서 이산화탄소와 물이 생성되도록, 상기 반응기에 촉매가 충전되며,
상기 흡착 장치는, 상기 아르곤 가스에 있어서의 불순물 중 적어도 산소 및 이산화탄소를, 카본계 흡착제를 이용한 압력 스윙 흡착법에 의해 흡착시키는 PSA 유닛과, 상기 아르곤 가스에 있어서의 불순물 중 적어도 질소를, -10℃∼-50℃에서의 서멀 스윙 흡착법에 의해 흡착시키는 TSA 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 아르곤 가스의 정제 장치.
An apparatus for purifying argon gas containing at least oxygen, hydrogen, carbon monoxide and nitrogen as impurities,
A reactor into which the argon gas is introduced,
When the oxygen molar concentration in the argon gas introduced into the reactor is 1/2 or less of the sum of the molar carbon monoxide concentration and the hydrogen molar concentration, a concentration adjusting device which sets the value to more than 1/2 by adding oxygen,
A dryer for reducing the water content of the argon gas flowing out of the reactor by performing a dehydration operation;
An adsorption device connected to the dryer,
In the reactor, the oxygen in the argon gas reacts with carbon monoxide and hydrogen, so that a catalyst is charged in the reactor so that carbon dioxide and water are produced in the state where oxygen remains,
The adsorption device includes a PSA unit which adsorbs at least oxygen and carbon dioxide among the impurities in the argon gas by a pressure swing adsorption method using a carbon-based adsorbent, and at least nitrogen in the impurities in the argon gas at -10 ° C. The argon gas refiner | purifier characterized by including the TSA unit made to adsorb | suck by the thermal swing adsorption method at --50 degreeC.
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