TW478957B - Method and apparatus for separating, removing, and recovering gas components - Google Patents

Description

478957 A7 〜___--- 五、發明說明（1 ) [發明背景] [發明領域] 本發明係有關一種自含有複數種氣體成分之氣體混合 物分離希求氣體成分的方法及裝置。 [相關技藝的說明] 必須防止包含放射性氣體如氣（T)，高度毒性氣體如戴 奥辛（dioxin)，揮發性氣體如氫（H)，或加速地球溫熱的氣 體如二氧化破，甲烷，或PFC(全氟化合物）的危險氣體排 玫至大氣中。因此，為了分離危險與有益氣體而處理含有 這些氣體的氣體混合物。 將要說明氣體分離的習知技術，如JPA-08108046及 JPA-092392274所揭示者。隨文附上其摘要的影本（附錄i 及附錄2) 〇 化合物低溫泵法 在10_7至10_8托耳（Ton*)之超高真空下準備於液態氦 溫度（-269°C )冷卻的兩塊平板，再將吸附劑供给至此兩塊 平板之一的表面。首先使含有包含氣之氫同位素及氦之氣 體混合物與無供給吸附劑之平板接觸時，比氦具有更高彿 點之氫同位素冷凝在此平板上。說通過此平板到達附有吸 附劑之另一平板並吸附在吸附劑上。 由於此方法係在高真空下進行，故與在大約1大氣壓 處理之氣體的情形相較下’欲處理之氣體的體積較為魔 大。此需明顯增加其上吸附氣體之冷卻平板的表面積，因 而不利地增加整個吸附裝置的尺寸。 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1 311734 478957 € 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（2 ) 壓力升降吸附法（後文稱為"PSA") PS A法廣泛地使用於分離各種氣體混合物。依據此方 法，對純化氩而言，例如，首先以作為吸附劑功能之分子 篩（molecular sieve)填充管柱。將含有氫及比氫具有更大分 子結構之氣體（如二氧化碳及甲院氣體）之混合物的原料氣 體喂入吸附管柱同時將原料氣體加壓至大約10至20大氣 壓，以使氫吸附在管柱上同時將殘留氣體排出管柱外。之 後’將管柱解壓至大氣壓力或更低之壓力，因而將氫解吸 (desorbing)以獲得高度純化的氫。此方法係利用依據成分 之部分壓力欲吸附在吸附劑上之成分量的改變。 然而’利用此方法，為了使被吸附之特殊氣體成分的 量最大化，吸附過程應在高壓下進行。為了此原因，必須 盡相當的努力以確保任何氣體不會自管柱漏出，因此，此 方法不適合於處理在高壓下會變成危險氣體之任何氣體。 使用氣體分離膜的方法 氩同位素及氦對高聚合物膜等具有極高的穿透率而能 依據其間之穿透率的差異自氧，氮，烴類等分離出。然而， 此方法無法分離具有大致上相同穿透率的氣體成分，如氣 同位素與氦。 [發明概述]

依據本發明，使用以吸附劑填充之至少三個吸附管挺 (adsorption column)。將含有對該吸附劑具有低親和性之氣 體成分A及對該吸附劑具有高親和性之氣體成分c的原料 氣體依序地喂至吸附管柱，同時將含有不同於氣體成分A — — III — — — — — — — — ·1111111 ·1111111· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 2 311734 478957 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 及C之氣體成分D的解吸氣體（desorption gas)喂至被供給 原料氣體者以外之各吸附管柱。 當將原料氣體供給至吸附管柱之一時，原料氣體中對 吸附劑具有較低親和性之氣體成分A比原料氣體中具有較 南親和性之氣體成分C更早退出吸附管柱。以此方式，氣 體成分A與C能彼此分離。 依據本發明之另一態樣，當富含氣體成分A之氣體自 各吸附管柱的出口排出時，自系統抽提（extract)m有的氣 體。當富含氣體成分c之氣體自各吸附管柱的出口排出 時’自系統抽全量。當含有氣體成分A與C之氣體混合 物自各吸附管柱的出口排出時，將所有的排出氣體混合物 反饋至被供給原料氣體之吸附管柱的入口。 因此利用簡單結構及有效率的處理可有效率地且依序 地獲得氣體成分A與C。 如上所述，當將原料氣體供給至吸附管柱時，能自吸 附管柱分別地收集氣體成分A與C。此乃因為對吸附劑具 有較低親和性之成分A快速移動通過吸附管柱而對吸附劑 具有較高親和性之成分C慢速移動通過吸附管柱，此造成 當成分八與C自吸附管柱釋放時在時間上的差異。 依據本發明之方法視欲分離之特定氣體而能在各種附 加條件下應用之。當分離防止自系統漏出之氣體時，可附 加該分離係在系統内的壓力為大氣壓或更小的情況下進行 的條件。 於此情形下，可藉由真空泵達成各組份（fraction)的氣 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 311734 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂· 47895/ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（4 ) 體排出。 再者’當將自一吸附管柱抽提之氣體混合物供給至另 一吸附管柱時，可採用藉由控制氣體的流量及壓力之循環 管路中無需泵的操作方法： 而且’本發明的特點係能進行濃縮操作製程。依據此 濃縮操作製程’不抽提成分A或C，而是在系統内累積一 些時間。在系統内的氣體組成與原料氣體者顯著不同後， 才自系統抽提氣體。 [圖式的簡單說明] 本發明之這些及其他目的將以與隨附之圖式相關連之 下列說明闡述之，其中·· 第1圖為顯示依據本發明之一實施例之裝置的整個結 構圖； 第2圖為說明第1圖所示之實施例之操作時間的時間 圖； 第3、4、5及6圖分別顯示第i圖所示之實施例於製 程步驟1 -1至1 -4的操作條件圖； 第7圖為顯示習知結構之圖式； 第8圖為顯示依據本發明之另一實施例之裝置的整體 結構圖； 第9圖為說明第8圖所示之實施例之操作時間的時間 圖；以及 第1〇、11及12圖為分別顯示第8圖所示之實施例於 製程步驟1-1至1-3的操作條件圖。 ^--------^ — I------^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度舶中國國从桃Nb)A4規格⑽x 297公楚） 4 311734 478957 A7 B7 五、發明說明（5 ) [元件符號說明] la至4a，lb至4b，lc至4c抽提閥 If至4f 原料氣體入口閥 13B 導管 20A至20D感測器 1至4 吸附管柱 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1D至4D 供給閥 13A，13C抽提導管 14A至14C真空泵 24 控制器 [實施例] 本發明將依據下列實施例進一步詳細說明之。應了解 本發明並不侷限於下列實施例，可作修飾及變化而不偏離 本發明的範圍。 第1圖係圖式地敘述實施依據本發明方法之模擬移動 床型分離裝置（simulated moving bed type separation apparatus)的一實施例結構。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 參照第1圖，吸附管柱1至4以相同吸附劑填充之且 包含經由氣體混合物之個別抽提閥（extraction valve)lb至 4b連接至導管13B之個別出口。導管13B亦結合至原料 氣體導管13f。雖然導管13B具備真空泵14B，但此真空 栗14B能藉由設計操作條件而予以省略。原料氣體導管13f 經由原料氣體入口閥If至4f而分別結合至吸附管柱1至4 的入口。 解吸氣體（載體氣體）導管13D亦經由個別的供給閥id 至4D連接至個別的吸附管柱1至4。吸附管柱1至4於其 出口側經由組份A的個別抽提閥1 a至4a而連接至成分氣 體A的抽提導管1 3 A且亦經由組份C的個別抽提閥1 c至 311734 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 478957 A7 ____B7____ 五、發明說明（6 ) 4c而連接至成分氣體C的抽提導管13C。抽提導管13A及 • 13C分別具備氣體抽提用之真空泵14A及14C。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 感測器20A，20B，20C及20D設置在個別吸附管柱1 至4的相對應出口處以偵測排出氣體中之A及C成分的濃 度。依據欲偵測的氣體而選擇適當的感測器作為這些感測 器 20A 至 20D。 再者，流量計22A，22B，22C係在真空泵14A，14B， 14C之前分別設置在導管13A，13B，13C上。 將藉由感測器20A，20B，20C或20D偵測之濃度的 信號指示傳送至控制器24，此控制器係控制閥1 f至4f， ID至4D，la至lc，2a至2c，3a至3c，及4a至4c的打 開及關閉以控制氣體的流動途徑而且亦控制真空泵14 A至 14C以控制流動速率。當原料氣體中所含之a或c成分的 量沒有重大改變時，可省略感測器20A，20B，20C，20D 而在計時器所設定之每個預定時間轉換操作。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 裝置的操作將基於第2圖所示之時間表說明之。於此 實施例中，打開所有的閥1D至4D，使得解吸氣體連續地 喂至所有的吸附管柱1至4。在步驟1-1至1-4期間，打開 閥If使得原料氣體供給至吸附管柱1，在步驟2-1至2-4 期間’打開閥2f使得原料氣體供給至吸附管柱2，在步驟 3-1至3-4期間，打開閥3f使得原料氣體供給至吸附管柱 3 ’以及在步驟4-1至4-4期間，打開閥4f使得原料氣體 供給至吸附管柱4。完成步驟1-1至1-4後，接續地重複實 質上相同的步驟同時將供給口移至下一個管柱。因此，此 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21Q x 297公爱） 6 311734 478957 五、發明說明（7 處僅說明步驟1-1至1-4。參昭筌3 s a固、，一城a + 少“、、弟j至6圖，以粗體線表示 氣體流動中的線，打開的閥，以及操作中的真空泵。總是 流動著的解吸氣體不說明。 (步驟1-1 : 30秒） 如第3圖所示’操作所有的真空泵14A，14B，14C> 打開閥If使得原料氣體供給至吸附管柱1β打開閥1〇及 2c由而自吸附管柱1及2抽提氣體成分c。再者，打開閥 4a由而自吸附管柱4抽提氣體成分A。再者，打開閥外 由而使自吸附管柱3排出之氣體混合物反饋至吸附管柱 1 〇 Νί (步驟1_2 : 30秒） 如第4圖所示，操作真空泵143及14C。打開閥lf 並將原料氣體供給至吸附管柱！。打開閥1(：及2c由而自 吸附管柱1及2抽提氣體成分c。由於關閉閥4a，而中斷 氣體成分A的抽提。打開閥3b及4b由而使自吸附管柱3 及4排出之氣體混合物反饋至吸附管柱1 ^ (步驟1·3 : 30秒） 如第5圖所示，操作真空泵14β及14C。打開閥if 並將原料氣體供給至吸附管柱1。打開閥1c，2c及3c由 而自吸附管柱1，2及3抽提氣體成分C。由於打開閥4b， 而使自吸附管柱4排出之氣體混合物反饋至吸附管柱i。 (步驟1-4 : 90秒） 如第6圖所示，操作所有的真空泵14A，14B，14C。 打開閥1 f使得原料氣體供給至吸附管柱1。打開閥2C及 本紙張尺度過用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 袈 訂· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 311734 ，經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478957 A7 '2Z________ 五、發明說明（8 ) 3c由而自吸附管柱2及3抽提氣體成分c。再者，打開閥 la由而自吸附管柱！抽提氣體成分Αβ由於打開閥朴，而 使自吸附管柱4排出之氣體混合物反饋至吸附管柱工。 另一方面，當觀察特定之吸附管柱}時，在步驟hi 中經由入口導入原料氣體的同時，由於自出口排出先前供 給之原料氣體以及解吸氣體D而使氣體成分c吸附在吸附 管柱1 t。此狀態持續經歷過步驟i-丨至1-3。藉由真空泵 i4C收集由此排出之氣體成分c作為組份c。吸附管柱1 内之氣體成分C的量隨著時間減少且在步驟u結束時僅 排出解吸氣體D。於步驟1_4，氣體成分a到達出口，缺 後與解吸氣體D —起自出口排出直至步驟2-1。藉由真空 泵14 A收集排出之氣體成分a作為組份a。由於在步驟 2-1不再供給原料氣體至吸附管柱i而且在那之後僅自吸 附管柱1的入口供給解吸氣體D，故自出口排出吸附在吸 附管柱1内之氣體成分及解吸氣體D直至步驟4-4。然後， 氣體成分C亦到達出口，因此在步驟2-2至3-2期間排出 含有氣體成分A和C之氣體混合物及解吸氣體D<>將由此 排出之氣體混合物供給至被供給著原料之吸附管柱。當完 全排出氣體成分A時，於步驟3_3至1-3期間棑出氣體成 分C及解吸氣體D。 以此方式，首先排出對吸附劑具有低親和性之氣體成 分A ’然後排出含有氣體成分A及C兩者之氣體混合物， 之後再排出具有馬親和性之氣體成分C。 於此實施例中，自被供給著原料氣體之吸附管柱抽提 .—^--------^---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 8 311734 478957 五、發明說明（9 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 氣體總是藉由真空泵14C或14A進行之。因此，藉由控制 真空泵14C或14A以除了適當地調整泵14C或14A(真空 泵14B可省略）的抽提速率外亦調整原料氣體與用於循環 之氣體混合物間的比率。於此情形下，最好提供流率調整 閥以調整原料氣體及循環氣體的流率。 如上所述，隨著四個吸附管柱逐一操作的同時，亦進 行依據A及C成分之蓄積帶之（aceumuiating z〇ne)移動的 移動操作以逐一將原料氣體和解吸氣體的供給口以及A和 C成分及氣體混合物的抽提口依序地移至下一個吸附管 柱。 解吸氣鱧可依需要供給之，如當需要稀釋時，而當不 需要時則不需供給。再者，自各吸附管柱抽提之氣體混合 物的回流可在原料氣體的供給中斷時進行之。 尤其是於此實施例中，自一吸附管柱排出之全量被抽 提為氣體成分A或C，或被當作氣體混合物滴循環。因此 可藉由簡單的系統進行有效率的操作。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 為了與本發明比較之目的，第7圖描繪實施日本專利 公開公報第平9_239227號所揭示之發明之模擬移動床型 分離裝置的一實施例結構。 參照第7圖，以相同吸附劑填充之吸附管柱1至4經 由具有個別斷流閥5至7之個別導管9至11彼此連接以使 流體流動及斷流。設置在最後階段之吸附管柱4的背端經 由具有斷流閥8之導管12結合至設置在第一階段之吸附管 柱1的前端。藉由控制器（未示出）控制配置在鄰近吸附管 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 9 311734 478957 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（10 ) 柱間之連接導管上之斷流閥5至8的打開或關閉。 3有對吸附劑具有低親和性之氣體成分A及對吸附劑 具有高親和性之氣體成分C之原料氣體的供給導管13f經 由相對應之供給閥If至4f以及解吸氣體之供給導管13D 經由相對應之供給閥ID至4D分別連接至結合於吸附管柱 1至4之入口側的導管12及9至11。A成分抽提導管13 A 經由A組份之相對應抽提閥至4a，c成分抽提導管i3C 經由C組份之相對應抽提閥1 c至4 c，以及含有a成分及 C成分之氣體混合物之循環導管13B經由相對應抽提閥ib 至4b連接至結合於吸附管柱1至4之出口侧的導管9至 12。導管13A至13C分別具備氣體抽提用之真空泵14A 至140 與第7圖的裝置相較下可清楚得知，第1圖所示之裝 置具有大大地簡化之結構，其無需連接吸附管柱之導管9 至12，及具備導管之斷流閥5至8。 尤其，日本專利公開公報第平-9-239227號所揭示之系 統基本上環狀地結合複數個吸附管柱，由而藉由分離出排 出氣體的部分而抽提％氣體。於該種系統中，抽提全量之 He氣體需要斷流間。 因此，上述公報所揭示之系統在精神上可能類似於本 發明之裝置，但在操作及控制方法上不同於本發明之裝 置。 第1圖描繪提供於實施本發明之分離裝置的一實施例 結構，因此，如第8圖所示，可改變吸附管柱及供給閱和 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I II-----裝-------訂----------線 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 478957 A7 B7 五、發明說明（11) 抽提閥的數目，視所欲分離之純度及回收比率而定。 例如，當進行第9圖所示之時間表之步驟丨至i 時將說明第8圖所示之本發明裝置的操作。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (步驟1-1 : 30秒） 如第10圖所示，操作所有的真空泵14A，14B，140 打開閥If使得原料氣體供給至吸附管柱1。打開闕lc由 而自吸附管柱1抽提氣體成分C。再者，打開閱3a由而自 吸附管柱3抽提氣體成分A。再者，打開閥2b由而將自吸 附管柱2排出之氣體混合物反馈至吸附管柱1。 (步驟1-2 : 30秒） 如第11圖所不’操作真空栗14B及14C。打開間if 並將原料氣體供給至吸附管柱1。打開閥lc由而自吸附管 柱1抽提氣體成分C。由於關閉閥3a，而中斷氣體成分八 的抽提。打開閥2b及3b由而將自吸附管柱2及3排出之 氣體混合物反饋至吸附管柱1。 (步驟1-3 : 120秒） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如第12圖所示，操作真空泵14B及14C。打開閥if 並將原料氣體供給至吸附管柱1。打開閥lc及2c由而自 吸附管杈1及2抽提氣體成分C。由於打開閥3b，而將自 吸附管杈3排出之氣體混合物反饋至吸附管柱1。 於步驟1-3,吸附管柱1内幾乎沒有殘留氣體成分c， 而後續步驟2-1期間由原料氣體分離出之氣體成分a自吸 附管柱1排出。因此，當製程進行至步驟2-1時，供給口 及抽提〇移動一個，由而能夠達成依據吸附帶的狀態之操 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 11 311734 478957 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（12 ) 作轉換。 於此實施例中，總是藉由真空泵14C進行自供給著原 料氣體之吸附管柱抽提氣體。因此，藉由控制真空泵14c， 除了適當地調整該泵的抽提速率外，亦調整原料氣體與用 於循環之氣體混合物間的比率，因此可省略真空泵丨4B。 於此情形下，取好提供流率調整閥以調整原料氣艘及/或循 環氣體的流率。 以此方式，隨著三個吸附管枉逐一操作的同時，亦進 行依據A及C成分之蓄積帶之移動的移動操作，以逐一將 原料氣體的供給口以及A和C成分及氣體混合物的抽提口 依序地移至下一個吸附管柱。 (第一實施例） 經由反覆第2圖之時間表中所界定之步驟使用第！圖 所示的裝置進行表1所示之原料氣體的分離，而獲得表2 所示之分離氣體。 於第1圖所示之裝置中，使用分子篩5A作為吸附劑 及使用氬氣（Ar)作為解吸氣體。 於此實施例中，氦氣（He)為對吸附劑具有較低親和性 之A成分及氫氣（H2)為對吸附劑具有較高親和性之c成 分。 四個吸附管柱各具有20mm之内徑及3000mm之填充 床長度（packed bed length)，且吸附管柱填充總量為3768ml 的吸附劑，其中重複地進行分離過程。 結果，與習知方法相較下，本發明方法以極為更容易 ---------裝-----I--訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 12 311734 478957 A7 B7 五、發明說明（13 ) 的方式及更高的性能達成氫氣與氦氣的分離。 [表1] 原料氣體的組成（體積％)

He 50 50 [表2] 組成（體積％) H2

He ------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 氦氣抽出 0.0 100.0 氫氣抽出 100.0 0.0 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (註）解吸氣體未含於組成（體積％)中。 (第二實施例） 經由反覆第9圖之時間表中所界定之步驟使用第8圖 所示之裝置進行表3所示之原料氣體的分離，而獲得表4 所示之分離氣體。 於第8圖所示之裝置中，使用分子篩5a作為吸附劑 及使用氬氣（Ar)作為解吸氣體。 於此實施例中，氦氣（He)為對吸附劑具有較低親和性之 A成分及鼠氣（Ds)為對吸附劑具有較高親和性之c成分。 二個吸附官柱各具有20mm之内徑:及3000mm之填充 床長度，且吸附管柱填充總量為2826ml的吸附劑，其令 重複地進行分離過程。結果，與習知方法相較下，本發明 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱） 13 311734

“經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4/8^/

五、發明說明（14 ) 方法以極為更容易的方式及更高的性能達成氘氣與氦氣的 分離。 [表3] 原料氣體的組成（體積 d2 He 90 10 [表4] ----—__ 組成（體積％) D2 He 氦氣抽出 0.0 100.0 氩氣抽出 100.0 0.0 (註）解吸氣體未含於組成（體積％)中 依據本發明，由於能藉由對吸附劑利用性具有高效率 之模擬移動床型分離裝置連續地執行氣體之希求分離，故 能使用小尺寸分離裝置，使得即使在使用此裝置於大量處 理時亦能降低裝置的安裝成本。本發明可達極高的分離， 因此無需在吸附過程加壓即可使用於完全分離。因此，即 使當處理極危險的氣體時，本發明亦能提供具有高安全性 的分離方法，此乃因分離能於系統内的壓力保持在大氣壓 下時進行之故。本發明之進一步優點為由於模擬移動床型 裝置的特點而能減少解吸氣體的用量。此能明顯地降低欲 藉由解吸氣體予以分離之成分的稀釋度。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） W 311734 I ---^ -----III ^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 478957 A7 B7__ 五、發明說明（15 ) 雖然本發明之較佳實施例已使用特定用語予以陳述’ 但該種陳述僅係用於說明之目的，應了解可作變化及更動 而不偏離隨附之申請專利範圍的精神或範圍。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 X 297公釐） 15 311734 478957 A7 B7 五、發明說明（2G) (19)日本特許廳 附錄1 日本專利摘要 -------------裝·—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (11)公開號：08108046A (43)申請案公開曰：30,04,96 (51)國際專利分類號B01D 59/26 B01D 53/04 (21) 申請案號：06244229 (7 1)申請人：曰本原子能量研究院 (22) 申請日：07,10.94 日本ORGANO公司

(72)發明人：ABETETSUTA HIROKI SEIJI

MURAKAMI YOSfflO MASUDA TAKAYUKI MATSUDA FUMIHIKO (54)氫同位素與氦氣的分離方法及其裝置 (57)摘要： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 目的：利用假移動床藉由移動氦氣與氩同位素的抽提口一 個塔至下游側而適當地進行吸收劑的假移動操作以分離氫 同位素與氦氣。 構成：填充著吸附劑之吸附塔2至4藉由分別具有切斷閥 5至7之導管線9至11予以連接，而最後面的塔4及最前 面的塔1係藉由具有切斷閥8之導管線12予以連接。將塔 1至4之族群分成供給原料氣體及抽提氦氣之第一區段， 解吸及抽提氫氣與氫同位素之第二區段，以及利用氦氣比 氫同位素更容易解吸的事實抽提富含氦氣之氣體之第三區 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 20 311734 478957 A7 _B7_ 五、發明說明（21 ) 段，再將氣體送至第一區段。再者，依據氩同位素與氦氣 之吸收帶的移動將原料氣體供給口及氦氣和氩同位素的抽 提口移動一個塔至下游側以適當地進行假移動操作。 ---------—裝— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 21 311734 478957

Α7 _Β7_五、發明說明（22 ) (19)日本特許廳 附錄2 曰本專利摘要 (11)公開號：09239227Α (43)申請案公開曰：16,09,97 (51)國際專利分類號B01D 53/04 C01B 4/00 C01B 23/00 G21F 9/02 (21) 申請案號：08048690 (7 1)申請人：曰本原子能量研究院 (22) 申請曰：06.03.96 (72)發明人：ABE TETSUYA HIROKI SEIJI MURAKAMI YOSfflO (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ί 言 Γ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 MASUDA TAKAYUKI MATSUDAFUMIHIKO (54)氣體成分的分離方法 (57)摘要： 欲解決的問題··將含有具有放射性之氣體如氚（T)，對人體 顯示極強毒性之氣體如戴奥辛或當漏出至空氣時有極高爆 炸危險性之氣體如氩氣（Η)的混合氣體分離成高度危險氣 體與其他氣體。 解決方法：將吸附塔群以原料氣體流動方向分成第一，第 二及第三區段，再使用氬氣（Α〇或氮氣（Ν2)作為解吸氣體 對氦氣（He)與氩氣（Η2)的混合氣體施加氣體成分分離處 理。以此方法，將含有對吸附劑具有弱吸附親和性之氣體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 22 311734 478957 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（23) 成分He及對吸附劑具有強親和性之氣體成分He的原料氣 體供給至第一區段以藉由第一吸附劑吸附H2，再取出欲供 給至第一區段之下一個吸附劑的He氣體以吸附He。將氬 氣（A〇及氮氣（N2)供給至第二區段以由吸附劑吸附H2。將 部份此解吸H2氣體供給至第三區段以吸附H2，在解吸He 後，與原料氣體合併。 W μιΛ ’ 二卜 丫 ·Η， LfiSi 霍爾2 1 【扣 Mud He «2 Ml X Η«μΛ & w f M) am . v?s· Hi isBsuh / 蕙 , ΛΙΜΧ m ， > Η» inaM] HdUiA ua Mi Λ ㈣ © , fa MeTfil 「Αγ2Γ3 丨 HMg 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 23 311734 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------* 訂----- #

Claims (1)

1. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 16 478957 六、申請專利範圍 1 · 一種使用填充著吸附劑之至少三個吸附管柱將原料氣 體分離成複數種組份之方法，包括下列步驟： 依序將含有對該吸附劑具有低親和性之氣體成八 A及對該吸附劑具有高親和性之氣體成分c之原料1 體供給至該吸附管柱同時將含有不同於該氣體成分A 及C之氣體成分D之解吸氣體供給至包含被供給著談 原料氣體之吸附管柱的各附管柱； 當自該等吸附管柱之任一者之出口排出包含富含 氣體成分A之氣體時，將自該吸附管柱排出之所有氣體 自系統抽提； ’ 當自該等吸附管柱之任一者之出口排出包含富含 氣體成分C之氣體時，將自該吸附管柱排出之所有氣體 自系統抽提；以及 當自該等吸附管柱之任一者之出口排出含有氣體 成分A及C之氣體混合物時，將自該吸附管柱排出之 所有氣體反饋至被供給著原料氣體之吸附管柱。 2·如申請專利範圍第1項之方法，包括下列步驟： (a) 當將該原料氣體供給至該等吸附管柱之一者之 入口時，自該吸附管柱的出口抽提包含富含氣體成分A 之組份或包含富含氣體成分C之組份； (b) 與上述步驟平行地，將該解吸氣體供給至其 他吸附管柱之至少一者之入口，自此吸附管柱的出口抽 提含有該氣體成分八及C之氣體混合物，再進一步將 該氣體混合物導入被供給著原料氣體之吸附管柱中，·以 Μ我張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） 311734

   I I I I I I I--裝 i I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -!]· -線· 478957 六、申請專利範圍 及 ⑷與上述步驟⑷及（b)平行地，將該解吸氣體供給 至又另一吸附管柱的入口，再自此吸附管柱的出口抽提 is田3氣體成分八之組份或包含富含氣體成分〔 組份。 3. 如申料利範圍第2項之方法，其t依據氣體成分a 及c之蓄積帶的移動將該製程步驟（3)，（…及…）所採用 的吸附管柱逐一位移。 4. 如申請專利範圍第3項之方法，其中將該解吸氣體連續 地供給至各該吸附管柱。 5·如申明專利範圍第i項之方法，其中在操作期間各該吸 附管柱内的壓力保持在大氣壓力或更低。 6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中自各該吸附管柱之 出口抽提氣體係使用真空泵進行之。 7. 如申請專利範圍第丨項之方法，其中用於將自各該吸附 管柱之出口排出的氣艎反饋至原料氣體管線的循環管 線不具備泵。 8. 如申請專利範圍第3項之方法，其中進一步包括不進行 氣體成分A或C之抽提的步驟。 9· 一種氣體分離裝置，包括填充著吸附劑之用於獲得，包 含富含氣體成分A之氣體及包含富含氣體成分c之氣 體、用於自含有氣體成分A及氣體成分C之原料氣體 分離包含富含氣體成分A之氣體及包含富含氣體成分 C之氣體的至少三個吸附管柱，包括： 本紙張尺度適巾關家料（CNS)A4祕（210 X 297公釐） I 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 478957 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

   本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 18 申請專利範圍 供給原料氣體至各該吸附管柱之原料氣體供給管 線’該原料氣體管線連接至配置在個別吸附管柱之相對 應入口上以控制對各吸附管柱之原料氣體供應之原料 氣體入口閥； 供給解吸氣體至各該吸附管柱之解吸氣體供給管 線’該解吸氣體管線連接至配置在個別吸附管柱之相對 應入口上以控制對各吸附管柱之解吸氣體供應之解吸 氣體入口閥； A成分之真空泵，連接至配置在個別吸附管柱之相 對應出口上之A成分抽提閥，係用於將自各該吸附管柱 抽提之包含富含氣體成分A之氣體自系統棑出； C成分之真空泵，連接至配置在個別吸附管柱之相 對應出口上之C成分抽提閥，係用於將自各該吸附管柱 抽提之包含富含氣體成分C之氣體自系統排出；以及 循環管線，連接皇配置在個別吸附管柱之相對應出 口上之循環閥，係用於將自各該吸附管柱排出之氣體供 給至該原料氣體管線， 其中 當自各該吸附管柱之出口排出包含富含氣體成分 A之氣體時，使用A成分之真空泵將自吸附管柱排出之 所有氣體自系統抽提； 當自各該吸附管柱之出口排出包含富含氣體成分 C之氣體時，使用C成分之真空泵將自吸附管柱棑出之 所有氣體自系統抽提；以及 311734 478957 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 當自各該吸附管柱之出口排出含有氣體成分八及 C之氣體混合物時，使自吸附管柱排出之所有氣體經由 循環管線反饋至原料氣體管線。 10. 如申請專利範圍第9項之裝置’其中將該解吸氣體連續 地供給至各該吸附管柱。 11. 如申請專利範圍第9項之裝置，其中在操作期間各該吸 附管柱内的壓力保持在大氣壓力或更低。 12·如申請專利範圍第9項之裝置，用於將自各該吸附管枉 之出口排出之氣體反饋至原料氣體管線之循環管線不 具備泵。 丨丨丨丨丨丨— 裝·丨 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 &紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 19 311734