TWI549740B - 氬氣之純化方法及純化裝置 - Google Patents

Description

氬氣之純化方法及純化裝置

本發明係關於一種純化至少含有氧氣、氫氣、一氧化碳、烴及氮氣作為雜質之氬氣之方法與裝置。

例如於矽單晶提拉爐、陶瓷燒結爐、製鋼用真空脫氣設備、太陽電池用矽電漿熔解裝置、多晶矽鑄造爐之類之設備中，使用氬氣作為爐內環境氣體等。為了再利用而自此種設備所回收之氬氣因氫氣、一氧化碳、空氣等之混入而純度降低。因此，為了提高回收之氬氣之純度而進行使混入之雜質吸附於吸附劑之步驟。進而，為了高效地進行此種雜質之吸附而提出作為吸附處理之預處理，使雜質中之氧氣與可燃成分反應而改性為二氧化碳與水(參照專利文獻1、2)。

於專利文獻1所揭示之方法中，以稍少於使氫氣、一氧化碳等可燃成分完全燃燒所必需之化學計量之方式調節氬氣中之氧氣之量，繼而，將使氫氣與氧氣之反應優先於一氧化碳與氧氣之反應的鈀或金作為觸媒，使氬氣中之氧氣與一氧化碳、氫氣等反應，藉此，於殘留一氧化碳之狀態下生成二氧化碳與水。繼而，於常溫下使氬氣中含有之二氧化碳與水吸附於吸附劑，然後，於-10℃~-50℃之溫度下使氬氣中含有之一氧化碳與氮氣吸附於吸附劑。

於專利文獻2所揭示之方法中，將氬氣中之氧氣之量設為足夠使氫氣、一氧化碳等可燃成分完全燃燒之量，繼而 使用鈀系之觸媒使氬氣中之氧氣與一氧化碳、氫氣等反應，藉此於殘留氧氣之狀態下生成二氧化碳與水。繼而，於常溫下使氬氣中含有之二氧化碳與水吸附於吸附劑，然後，於-170℃左右之溫度下使氬氣中含有之氧氣與氮氣吸附於吸附劑。

又，提出有如下方法：於自單晶製造爐等排出之氬氣中含有油分之情形時，使用添加有活性碳等之除油筒、除油過濾器去除該油分，繼而，使導入至觸媒筒之氬氣中之氧氣與添加氫氣反應而轉化為水，繼而，將導入至吸附筒之氬氣中之水與二氧化碳吸附去除，然後藉由精餾操作而進行純化(參照專利文獻3)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利第3496079號公報

[專利文獻2]日本專利第3737900號公報

[專利文獻3]日本專利特開2000-88455號公報

於專利文獻1所記載之方法中，於使氬氣中之雜質中之氧氣與可燃成分反應後之吸附處理之階段中，於常溫下使二氧化碳與水吸附於吸附劑後，於-10℃~-50℃下使一氧化碳與氮氣吸附於吸附劑。於使在此種低溫下吸附一氧化碳與氮氣之吸附劑再生之情形時，一氧化碳與氮氣相比自吸附劑脫離需要能量，故而於工業上不利。

於專利文獻2所記載之方法中，藉由於預處理之階段將氬氣中作為雜質而含有之氧氣之量設為足夠使氫氣、一氧化碳等完全燃燒之量，從而於殘留氧氣之狀態下生成二氧化碳與水。然而，為了吸附氧氣，必需使吸附時之溫度降低至-170℃左右為止。即，由於在吸附處理之預處理中殘留氧氣，故而存在吸附處理時之冷卻能量增大、純化負荷變大之問題。

於專利文獻3所記載之方法中，使氬氣中含有之油分藉由吸附於活性碳而去除。然而，於回收氬氣時例如使用利用油以保持氣密性等之油旋轉真空泵之類之機器之情形時，即便有除油用分霧器，穿過分霧器之油分亦例如為5~20 mg/m³。如此，源自氬氣中含有之油分之烴非常多：甲烷為數百ppm，碳數為2~5之烴(C2~C5)以碳數為1之烴(C1)換算計為數千ppm。甲烷未吸附於活性碳且碳數為2~5之烴亦幾乎未吸附於活性碳而穿過觸媒筒，故而存在其後之精餾負荷增大之缺點。

本發明之目的在於提供一種可解決如上所述之先前技術之問題的氬氣之純化方法及純化裝置。

本發明方法之特徵在於：其係純化至少含有氧氣、氫氣、一氧化碳、烴及氮氣作為雜質之氬氣之方法，且判定上述氬氣中之氧氣量是否超過與上述氬氣中之所有氫氣、一氧化碳、及烴反應所必需之氧氣之設定量，於上述氬氣中之氧氣量為上述設定量以下之情形時，以超過上述設定 量之方式添加氧氣，繼而，使用觸媒使上述氬氣中之一氧化碳、氫氣、及烴與氧氣反應，藉此於殘留氧氣之狀態下生成二氧化碳與水，繼而，使上述氬氣與金屬接觸，藉此使上述氬氣中之氧氣與上述金屬反應而生成金屬氧化物，繼而，利用變壓式吸附法使上述氬氣中之二氧化碳、水、及氮氣吸附於吸附劑。

根據本發明，氬氣中作為雜質而含有之氫氣、一氧化碳、及烴係藉由與氬氣中之氧氣反應生成二氧化碳與水而去除。又，藉由該反應而殘留於氬氣中之氧氣係藉由用以氧化金屬而去除。藉此，可防止於吸附處理之預處理之階段於氬氣中殘留氧氣、氫氣、一氧化碳、烴。因此，於吸附劑之再生時無需使一氧化碳脫離，故而可降低再生能量。

於本發明中，作為上述金屬，較佳為使用除形成金屬羰基化合物之金屬以外之金屬。較佳用於本發明之金屬為銅、鋅、或該等之混合物。由於鐵、鉬、鎳、鉻、錳、鈷之類之金屬與氬氣中含有之一氧化碳反應而形成有害之金屬羰基化合物，故而此種金屬不佳為用於本發明。

於本發明方法中，於上述氬氣含有油分作為雜質之情形時，較佳為於上述使用觸媒之反應前使上述氬氣中之烴之一部分與油分吸附於活性碳中，然後進行上述氬氣中之氧氣量是否超過與上述氬氣中之所有氫氣、一氧化碳、及烴反應所必需之氧氣之設定量的上述判定。

藉此，於氬氣含有油分之情形時，可利用活性碳吸附該 油分，進而可利用活性碳吸附源自油分之烴之一部分，尤其是可利用活性碳有效地吸附碳數為1~5以外之烴。因此，藉由減少氬氣中之烴量，可減少藉由烴與氧氣之反應所生成之水與二氧化碳，並減輕其後之吸附負荷。

於本發明方法中，較佳為於上述利用變壓式吸附法之吸附後，利用-10℃~-50℃下之變溫式吸附法使殘留於上述氬氣中之氮氣吸附於吸附劑。藉此，可進一步減少上述氬氣中之氮氣之含量。又，由於無需利用變溫式吸附法吸附氧氣，故而可降低吸附處理時之冷卻能量。

於本發明方法中，較佳為於上述利用變壓式吸附法之吸附時使用沸石及活性氧化鋁作為上述吸附劑。由於活性氧化鋁不僅吸附水分而且亦吸附二氧化碳，故而提高沸石之氮氣吸附效果。

本發明裝置之特徵在於：其係純化至少含有氧氣、氫氣、一氧化碳、烴及氮氣作為雜質之氬氣之裝置，且其具備：第1反應器，其導入上述氬氣；第2反應器，其導入自上述第1反應器流出之氬氣；及吸附裝置，其導入自上述第2反應器流出之氬氣；並且於上述第1反應器中收容有使上述氬氣中之一氧化碳、氫氣、及烴與氧氣反應之觸媒；於上述第2反應器中收容有藉由與上述氬氣中之氧氣之反應而生成金屬氧化物之金屬；且上述吸附裝置具有利用變壓式吸附法吸附上述氬氣中之二氧化碳、水、及氮氣之PSA(Pressure Swing Adsorption，變壓式吸附)單元。

根據本發明裝置，於氬氣中之氧氣量超過與該氬氣中之 所有氫氣、一氧化碳、及烴反應所必需之設定量之情形時，可根據本發明方法直接純化該氬氣。又，於氬氣中之氧氣量為與該氬氣中之所有氫氣、一氧化碳、及烴反應所必需之設定量以下之情形時，可利用本發明裝置根據本發明方法直接純化以超過該設定量之方式添加氧氣後之氬氣。

於本發明裝置中，上述吸附裝置較佳為具有利用-10℃~-50℃下之變溫式吸附法吸附自上述PSA單元流出之上述氬氣中之氮氣的TSA(Thermal Swing Adsorption，變溫式吸附)單元。藉此，可進一步減少上述氬氣中之氮氣之含量。

於本發明裝置中較佳為具備對導入至上述第1反應器中之氬氣添加氧氣之氧氣供給器。藉此，可於氬氣中之氧氣量為與該氬氣中之所有氫氣、一氧化碳、及烴反應所必需之設定量以下之情形時利用本發明裝置以超出該設定量之方式添加氧氣。

本發明裝置較佳為具備導入上述氬氣之吸附塔，於上述吸附塔中收容有吸附上述氬氣中之烴之一部分與油分之活性碳，且將自上述吸附塔流出之上述氬氣導入至上述第1反應器中。藉此，可對應於氬氣包含油分作為雜質之情形。

根據本發明，可提供一種藉由於吸附處理之預處理階段減少氬氣之雜質含有率而降低吸附處理之負荷、減少純化 所需之能量、並可高純度地純化回收之氬氣、進而亦可有效地對應於氬氣包含烴及油分之情形的實用之方法與裝置。

圖1所示之氬氣之純化裝置α例如係回收自單晶矽、多晶矽鑄造爐之類之氬氣供給源1所供給之已使用之氬氣而以可再利用之方式進行純化者，且其具備：過濾器2、活性碳吸附塔3、加熱器4、具有第1反應器5a與第2反應器5b之反應裝置5、冷卻器6、及吸附裝置7。

純化對象之氬氣中所含有之微量之雜質至少為氧氣、氫氣、一氧化碳、烴及氮氣，但亦可含有油分、二氧化碳、水等其他雜質，於本實施形態中係設為含有油分者。純化對象之氬氣中之雜質之濃度並無特別限定，例如係設為5莫耳ppm~80000莫耳ppm左右。

自供給源1供給之氬氣於利用過濾器2(例如CKD公司製造之AF1000P)除塵後首先導入至活性碳吸附塔3中。於活性碳吸附塔3中收容有吸附氬氣中之烴之一部分與油分之活性碳。於第1反應器5a中之使用觸媒之反應前，氬氣中之烴之一部分與油分於活性碳吸附塔3中吸附於活性碳中。

判定使烴之一部分與油分吸附於活性碳後之氬氣中之氧氣量是否超過與該氬氣中之所有氫氣、一氧化碳、及烴反應所必需之氧氣之設定量。於本實施形態中，該設定量係設為與該氬氣中之所有氫氣、一氧化碳、及烴反應所必需 之氧氣之化學計量。

由於視氬氣中含有之烴之種類而使烴完全燃燒所必需之氧氣量不同，故而上述判定較佳為於預先藉由實驗求出氬氣中含有之雜質之組成與濃度後進行。例如，於氬氣所含有之烴為甲烷之情形時，氬氣中之氫氣、一氧化碳、及甲烷與氧氣反應而生成水與二氧化碳之反應式如下所示。

H₂+1/2O₂→H₂O

CO+1/2O₂→CO₂

CH₄+2O₂→CO₂+2H₂O

於該情形時，根據氬氣中之氧氣莫耳濃度是否超過等於氫氣莫耳濃度、一氧化碳莫耳濃度與甲烷莫耳濃度之和之值而判定氬氣中之氧氣量是否超過上述化學計量即可。當然，氬氣中含有之烴並不限定於甲烷，又，亦可含有兩種以上之烴。

上述設定量無需為上述化學計量，只要為上述化學計量以上即可，例如較佳為設為上述化學計量之1.05倍~1.1倍之值，藉由設為1.05倍以上，可使氬氣中之氧氣與所有氫氣、一氧化碳、及烴確實地反應，藉由設為1.1倍以下，可防止氧氣濃度高至必需以上。

於氬氣中之氧氣量為上述設定量以下之情形時，以超過上述設定量之方式對氬氣添加氧氣。於氬氣中之氧氣量超過上述設定量之情形時，無需進行氧氣添加。本實施形態之純化裝置α不具備用以對氬氣進行氧氣添加之構成，故而於氬氣中之氧氣量超過上述設定量之情形時直接純化該 氬氣，又，於該氧氣量為上述設定量以下之情形時，純化以超過該設定量之方式添加氧氣後之氬氣。再者，亦可藉由於圖1中如虛線所示般設置對導入至第1反應器5a中之氬氣添加氧氣之氧氣供給器8，從而於氬氣中之氧氣量為上述設定量以下之情形時能夠以超過上述設定量之方式對氬氣添加氧氣。氧氣供給器8例如可由具有流量控制閥之高壓氧氣容器之類之能夠以根據氬氣對第1反應器5a之導入流量之流量添加氧氣者而構成。再者，亦可設置自活性碳吸附塔3與氧氣供給器8間抽取氬氣之採樣線，抽取氧氣供給前之氬氣並導入至氧氣分析計(例如GE Sensing公司製造之DE-150ε)、一氧化碳分析計(例如Fuji Electric Systems公司製造之ZRE)、氫氣濃度分析計(例如GL Sciences公司製造之GC-PDD(Gas Chromatography-Pulsed Discharge Detector，氣相層析儀-脈衝放電檢測器))及總烴分析計(例如堀場公司製造之FIA-510)，又，於第1反應器5a與第2反應器5b間設置採樣線，抽取第1反應器5a中之反應後之氬氣並導入至氧氣分析計而連續監控氬氣中之雜質組成，藉此能夠更確實地添加微過剩之氧氣。

將自活性碳吸附塔3流出之氬氣經由加熱器4而導入至第1反應器5a中。為了完成第1反應器5a中之反應，利用加熱器4之氬氣之加熱溫度較佳為設為200℃以上，就防止觸媒之壽命縮短之觀點而言較佳為設為400℃以下。

於第1反應器5a中收容有觸媒，以便藉由使氬氣中之一氧化碳、氫氣、及烴與氧氣於第1反應器5a內反應而於殘 留氧氣之狀態下生成二氧化碳與水。收容於第1反應器5a中之觸媒只要為使氧氣與一氧化碳、氫氣及烴反應者則並無特別限定，例如可使用將鉑、鉑合金、鈀、釕、或該等之混合物等擔載於氧化鋁上之觸媒，於氬氣大量含有甲烷之類之低級烴之情形時較佳為將鈀擔載於氧化鋁上之觸媒。

將自第1反應器5a流出之氬氣導入至第2反應器5b。於第2反應器5b中收容有與氬氣接觸之金屬，藉由該金屬與氬氣中之殘留氧氣之反應而生成金屬氧化物。作為該金屬，較佳為除形成金屬羰基化合物之金屬以外之金屬，例如較佳為銅、鋅、或該等之混合物，且擔載於氧化鋁、二氧化矽之類之氧化物上。

自第2反應器5b流出之氬氣於藉由冷卻器6冷卻而減少水分後到達吸附裝置7。吸附裝置7具有PSA單元10與TSA單元20。PSA單元10利用常溫下之變壓式吸附法使氬氣中之至少二氧化碳、水、及氮氣吸附於吸附劑。將藉由冷卻器6而冷卻之氬氣導入至PSA單元10中。藉此，於第1反應器5a中生成之二氧化碳及水與氬氣中自最初起便含有之氮氣之一部分一併於PSA單元10中吸附於吸附劑。

PSA單元10可使用公知者。例如圖2所示之PSA單元10為2塔式，且具有壓縮氬氣之壓縮機12與第1、第2吸附塔13，於各吸附塔13中填充有吸附劑。於導入至吸附塔13之氬氣中主要含有水、二氧化碳、氮氣。於本實施形態中，為了提高氮氣吸附效果而使用沸石作為吸附劑，尤佳為 LiX型沸石、CaX型沸石之類之X型合成沸石。又，亦可於各吸附塔13之下部(氣體入口側)填充用於脫水之活性氧化鋁作為提高水分吸附效果之吸附劑。藉由於各吸附塔13中積層狀地填充沸石與活性氧化鋁，由於活性氧化鋁不僅吸附水分而且亦吸附二氧化碳，故而可提高沸石之氮氣吸附效果。於各吸附塔13中，較佳為於氣體入口側填充活性氧化鋁，於氣體出口側填充沸石，並將活性氧化鋁與沸石之重量比設為5/95~35/65。

於圖2中，吸附塔13之入口13a分別係經由切換閥13b而連接於原料配管13f，經由切換閥13c及消音器13e而連接於大氣中，並經由切換閥13d與下部均壓配管13g而相互連接。自第2反應器5b流出並藉由冷卻器6冷卻之氬氣於藉由壓縮機12壓縮後到達至原料配管13f。

吸附塔13之出口13k分別係經由切換閥13l而連接於流出配管13o，經由切換閥13m而連接於洗淨配管13p，並經由切換閥13n與上部均壓配管13q而相互連接。

流出配管13o係經由並列配置之止回閥13r與切換閥13s而連接於均壓槽14之入口。均壓槽14之出口係經由用以控制吸附塔13中之吸附壓力之壓力調節閥14a而連接於貯存槽15之入口。貯存槽15之出口係經由出口配管15a而連接於TSA單元20。又，流出配管13o與均壓槽14係經由流量控制閥13u、流量指示調節計13v而連接於洗淨配管13p，可將自吸附塔13流出之雜質濃度降低之氬氣經由洗淨配管13p並調節成一定流量而再次送至吸附塔13中。

於圖2所示之PSA單元10之第1、第2吸附塔13中分別依序進行吸附步驟、均壓步驟、脫附步驟、洗淨步驟、均壓步驟、升壓步驟。

即，藉由於第1吸附塔13中僅打開切換閥13b、131而將利用壓縮機12壓縮之氬氣經由切換閥13b導入至第1吸附塔13中。藉由使該導入之氬氣中之至少二氧化碳、氮氣、水分吸附於吸附劑而於第1吸附塔13中進行吸附步驟。於第1吸附塔13中雜質之含有率降低之氬氣經由流出配管13o而送至均壓槽14。此時，藉由於第2吸附塔13中僅打開切換閥13m、13c，而將自第1吸附塔13送至流出配管13o之氬氣之一部分經由洗淨配管13p、流量控制閥13u送至第2吸附塔13，於第2吸附塔13中進行洗淨步驟。

繼而，藉由於第1吸附塔13中關閉切換閥13b、131，於第2吸附塔13中關閉切換閥13m、13c並打開切換閥13n、13d，而於第1吸附塔13與第2吸附塔13中進行實現內部壓力之均勻化之均壓步驟。

繼而，藉由關閉切換閥13n、13d並於第1吸附塔13中打開切換閥13c，而於第1吸附塔13中進行使雜質自吸附劑脫附之脫附步驟，脫附之雜質與氣體一併經由消音器13e而排放至大氣中。此時，藉由於第2吸附塔13中打開切換閥13b、131、切換閥13s而經由切換閥13b導入利用壓縮機12壓縮之氬氣，經由切換閥13s與切換閥131導入均壓槽14中之雜質之含有率降低之氬氣，於第2吸附塔13中進行升壓步驟並且開始吸附步驟。

繼而，於第1吸附塔13中打開切換閥13m並關閉切換閥13s，藉此，自進行吸附步驟之第2吸附塔13送至流出配管130之氬氣之一部分經由洗淨配管13p、流量控制閥13u而送至第1吸附塔13，於第1吸附塔13中進行洗淨步驟。洗淨步驟所使用之氣體經由切換閥13c、消音器13e而排放至大氣中。

繼而，藉由於第1吸附塔13中關閉切換閥13c、13m，於第2吸附塔13中關閉切換閥13b、131，並打開切換閥13n、13d，而於第1吸附塔13與第2吸附塔13中進行實現內部壓力之均勻化之均壓步驟。

繼而，藉由關閉切換閥13n、13d，於第1吸附塔13中打開切換閥13b、131並打開切換閥13s，而導入利用壓縮機12壓縮之氬氣與均壓槽14中之雜質之含有率降低之氬氣，於第1吸附塔13中進行升壓步驟並且開始吸附步驟。此時，藉由於第2吸附塔13中打開切換閥13c，而於第2吸附塔13中進行使雜質自吸附劑脫附之脫附步驟，且雜質與氣體一併經由消音器13e而排放至大氣中。

藉由分別於第1、第2吸附塔13中依序重複上述各步驟，而將雜質含有率降低之氬氣經由均壓槽14、壓力調節閥14a、貯存槽15、出口配管15a送至TSA單元20。

再者，PSA單元10並不限定於圖2所示者，例如塔數除2以外，例如亦可為3或4。

將PSA單元10中包含未被吸附於吸附劑之氮氣之氬氣導入至TSA單元20中。TSA單元20係利用-10℃~-50℃下之變 溫式吸附法使氬氣中之至少氮氣吸附於吸附劑。

TSA單元20可使用公知者。例如圖3所示之TSA單元20為2塔式，且其包括：熱交換型預冷器21，其預冷自PSA單元10送來之氬氣；熱交換型冷卻器22，其進一步冷卻藉由預冷器21冷卻之氬氣；第1、第2吸附塔23；及熱交換部24，其覆蓋各吸附塔23。熱交換部24於吸附步驟時利用冷媒冷卻吸附劑，於脫附步驟時利用熱媒加熱吸附劑。各吸附塔23具有填充有吸附劑之大量之內管。作為該吸附劑，可使用適於氮氣之吸附者，例如較佳為使用利用鈣(Ca)或鋰(Li)進行離子交換之沸石系吸附劑，進而，尤佳為將離子交換率設為70%以上，且尤佳為將比表面積設為600 m²/g以上。

於圖3中，冷卻器22係經由切換閥23b而連接於各吸附塔23之入口23a。

吸附塔23之入口23a分別係經由切換閥23c連通於大氣中。

吸附塔23之出口23e分別係經由切換閥23f而連接於流出配管23g，經由切換閥23h而連接於冷卻、升壓用配管23i，經由切換閥23j而連接於洗淨用配管23k。

流出配管23g構成預冷器21之一部分，藉由自流出配管23g流出之經純化之氬氣而冷卻自PSA單元10送來之氬氣。經純化之氬氣自流出配管23g經由切換閥231而流出。

冷卻、升壓用配管23i、洗淨用配管23k係經由流量計23m、流量控制閥23o、切換閥23n而連接於流出配管23g。

熱交換部24係設為多管式，且包含：包圍構成吸附塔23之大量之內管之外管24a、冷媒供給源24b、冷媒用散熱器24c、熱媒供給源24d、熱媒用散熱器24e。又，設置有用以切換如下兩個狀態之複數個切換閥24f：使自冷媒供給源24b供給之冷媒經由外管24a、冷媒用散熱器24c而循環之狀態、及使自熱媒供給源24d供給之熱媒經由外管24a、熱媒用散熱器24e而循環之狀態。進而，由自冷媒用散熱器24c分支之配管構成冷卻器22之一部分，利用自冷媒供給源24b供給之冷媒而於冷卻器22中冷卻氬氣，並使該冷媒回流至槽24g中。

於圖3所示之TSA單元20之各第1、第2吸附塔23中依序進行吸附步驟、脫附步驟、洗淨步驟、冷卻步驟、升壓步驟。

即，於TSA單元20中，自PSA單元10所供給之氬氣於預冷器21、冷卻器22中冷卻後，經由切換閥23b而導入至第1吸附塔23中。此時，第1吸附塔23係藉由使冷媒於熱交換部24中循環而成為冷卻至-10℃~-50℃之狀態，關閉切換閥23c、23h、23j並打開切換閥23f，使氬氣中含有之至少氮氣吸附於吸附劑。藉此，於第1吸附塔23中進行吸附步驟，使雜質之含有率降低之純化氬氣自吸附塔23經由切換閥231流出，並送至成品槽(省略圖示)。

於在第1吸附塔23中進行吸附步驟期間，於第2吸附塔23中進行脫附步驟、洗淨步驟、冷卻步驟、升壓步驟。

即於第2吸附塔23中，於吸附步驟結束後，為了實施脫 附步驟而關閉切換閥23b、23f並打開切換閥23c。藉此於第2吸附塔23中，包含雜質之氬氣排放至大氣中，壓力大致降低至大氣壓為止。於該脫附步驟中，於第2吸附塔23中將吸附步驟時使冷媒循環之熱交換部24之切換閥24f切換成閉狀態而停止冷媒之循環，將自熱交換部24抽出冷媒並送回至冷媒供給源24b之切換閥24f切換成開狀態。

繼而，為了於第2吸附塔23中實施洗淨步驟，將第2吸附塔23之切換閥23c、23j與洗淨用配管23k之切換閥23n設為開狀態，將熱交換型預冷器21中之藉由熱交換而加熱之純化氬氣之一部分經由洗淨用配管23k而導入至第2吸附塔23中。藉此，於第2吸附塔23中實施雜質自吸附劑之脫附與利用純化氬氣之洗淨，且將該洗淨所使用之氬氣與雜質自切換閥23c一併排放至大氣中。於該洗淨步驟中，將用以使熱媒於第2吸附塔23中循環之熱交換部24之切換閥24f切換成開狀態。

繼而，為了於第2吸附塔23中實施冷卻步驟，將第2吸附塔23之切換閥23j與洗淨用配管23k之切換閥23n設為閉狀態，將第2吸附塔23之切換閥23h與冷卻、升壓用配管23i之切換閥23n設為開狀態，將自第1吸附塔23流出之純化氬氣之一部分經由冷卻、升壓用配管23i而導入至第2吸附塔23中。藉此，於第2吸附塔23內冷卻之純化氬氣經由切換閥23c而排放至大氣中。於該冷卻步驟中，將用以使熱媒循環之切換閥24f切換成閉狀態而停止熱媒循環，將自熱交換部24抽出熱媒並送回至熱媒供給源24d之切換閥24f切 換成開狀態。於熱媒之抽出結束後，將用以使冷媒於第2吸附塔23中循環之熱交換部24之切換閥24f切換成開狀態而設為冷媒循環狀態。該冷媒循環狀態持續至下一升壓步驟、及繼其之後之吸附步驟之結束為止。

繼而，為了於第2吸附塔23中實施升壓步驟，藉由關閉第2吸附塔23之切換閥23c，並導入自第1吸附塔23流出之純化氬氣之一部分而使第2吸附塔23之內部升壓。該升壓步驟持續直至第2吸附塔23之內壓與第1吸附塔23之內壓大致相等為止。若升壓步驟結束，則關閉第2吸附塔23之切換閥23h與冷卻、升壓用配管23i之切換閥23n，藉此，第2吸附塔23之所有切換閥23b、23c、23f、23h、23j成為關閉之狀態，第2吸附塔23在下一之吸附步驟之前成為待機狀態。

與第1吸附塔23之吸附步驟同樣地實施第2吸附塔23之吸附步驟。於在第2吸附塔23中進行吸附步驟期間，於第1吸附塔23中與第2吸附塔23中同樣地進行脫附步驟、洗淨步驟、冷卻步驟、升壓步驟。

再者，TSA單元20並不限定於圖3所示者，例如塔數亦可為2以上，例如3或4。

根據上述純化裝置α，於將至少含有氧氣、氫氣、一氧化碳、烴及氮氣作為雜質之氬氣回收並純化時，判定氬氣中之氧氣量是否超過與氬氣中之全部氫氣、一氧化碳、及烴反應所必需之氧氣之設定量，於該氧氣量為上述設定量以下之情形時以超過設定量之方式添加氧氣，然後使用觸 媒使氬氣中之一氧化碳、氫氣、及烴與氧氣反應，藉此於殘留氧氣之狀態下生成二氧化碳與水。藉此，氬氣中之主要雜質成為二氧化碳、水、氧氣、及氮氣。繼而，藉由使氬氣與金屬接觸而使該金屬與氬氣中之氧氣反應並生成金屬氧化物。藉此，殘留於氬氣中之氧氣係藉由用於氧化金屬而被去除，氬氣之主要雜質成為水、二氧化碳及氮氣。繼而，利用變壓式吸附法使氬氣中之二氧化碳、水、及氮氣吸附於吸附劑，然後，利用-10℃~-50℃下之變溫式吸附法使氬氣中之氮氣吸附於吸附劑。即，可防止於吸附處理之預處理之階段中於氬氣中殘留氧氣、氫氣、一氧化碳、烴。因此，於吸附劑之再生時無需使一氧化碳脫離，故而可降低再生能量，又，無需利用變溫式吸附法吸附氧氣，故而可降低吸附處理時之冷卻能量。又，可藉由將沸石用作PSA單元10中之吸附劑而提高氮氣之吸附效果，故而可降低TSA單元20中之氮氣之吸附負荷，且高純度地純化回收之氬氣。進而，可藉由將活性氧化鋁與沸石用作PSA單元10中之吸附劑而進一步提高氮氣之吸附效果，故而可進一步降低TSA單元20中之氮氣之吸附負荷。

進而，根據上述純化裝置α，藉由使氬氣通過活性碳吸附塔3，可於第1反應器5a中之使用觸媒之反應前使氬氣中之烴之一部分與油分吸附於活性碳中。藉此，於氬氣含有油分之情形時，可利用活性碳吸附該油分，進而，可利用活性碳吸附源自油分之烴之一部分，尤其是可利用活性碳有效地吸附碳數為1~5以外之烴。因此，藉由減少氬氣中 之烴量，可減少由烴與氧氣之反應所生成之水與二氧化碳，並減輕其後之吸附裝置9中之吸附負荷。

作為變形例，亦可自純化裝置α去除TSA單元20。於該情形時，進行利用變壓式吸附法之吸附，但不進行利用變溫式吸附法之吸附。於如上所述未使用TSA單元20而純化回收之氬氣之情形時，為了提高利用變壓式吸附法之氮氣之吸附效果，較佳為將活性氧化鋁及沸石用作利用變壓式吸附法之吸附時所使用之吸附劑。進而，為了提高利用變壓式吸附法之氮氣之吸附效果，較佳為使用如圖4所示之4塔式PSA單元10'來代替圖2所示之2塔式PSA單元10。

圖4所示之4塔式PSA單元10'具有：壓縮自第2反應器5b流出之氬氣之壓縮機12'、及4個第1~第4吸附塔13'。各吸附塔13'中填充有與於2塔式PSA單元10中所使用之填充劑相同之吸附劑。

於圖4中，壓縮機12'係經由切換閥13b'而連接於各吸附塔13'之入口13a'。

吸附塔13'之入口13a'分別係經由切換閥13e'及消音器13f'而連接於大氣中。

吸附塔13'之出口13k'分別係經由切換閥131'而連接於流出配管13m'，經由切換閥13n'而連接於升壓配管13o'，經由切換閥13p'而連接於均壓、洗淨出料側配管13q'，經由切換閥13r'而連接於均壓、洗淨入料側配管13s'。

流出配管13m'係經由壓力調節閥13t'而連接於成品槽。

升壓配管13o'係經由流量控制閥13u'、流量指示調節計 13v'而連接於流出配管13m'，藉由將升壓配管13o'中之流量調節為一定而防止導入至成品槽之氬氣之流量變動。

均壓、洗淨出料側配管13q'與均壓、洗淨入料側配管13s'係經由一對連接配管13w'而相互連接，於各連接配管13w'上設置有切換閥13x'。

於圖4所示之PSA單元10'之各第1~第4吸附塔13'中依序進行吸附步驟、減壓I步驟(放出洗淨氣體步驟)、減壓II步驟(放出均壓氣體步驟)、脫附步驟、洗淨步驟(放入洗淨氣體步驟)、升壓I步驟(放入均壓氣體步驟)、升壓II步驟。以第1吸附塔13'為基準對各步驟進行如下說明。

即，於第1吸附塔13'中僅打開切換閥13b'與切換閥13l'，將自第2反應器5b供給之氬氣自壓縮機12'經由切換閥13b'而導入至第1吸附塔13'。藉此，於第1吸附塔13'中藉由使所導入之氬氣中之至少氮氣、一氧化碳、二氧化碳及水分吸附於吸附劑而進行吸附步驟，將雜質之含有率降低之氬氣自第1吸附塔13'經由流出配管13m'而送至成品槽。此時，送至流出配管13m'之氬氣之一部分經由升壓配管13o'、流量控制閥13u'而送至另一吸附塔(於本實施形態中為第2吸附塔13')，於第2吸附塔13'中進行升壓II步驟。

繼而，關閉第1吸附塔13'之切換閥13b'、13l'，打開切換閥13p'，打開另一吸附塔(於本實施形態中為第4吸附塔13')之切換閥13r'，並打開切換閥13x'之中之1者。藉此，第1吸附塔13'之上部之雜質含有率相對較少之氬氣經由均壓、洗淨入料側配管13s'而送至第4吸附塔13'，於第1吸附塔13' 中進行減壓I步驟。此時，於第4吸附塔13'中打開切換閥13e'，進行洗淨步驟。

繼而，於打開第1吸附塔13'之切換閥13p'與第4吸附塔13'之切換閥13r'之狀態下，關閉第4吸附塔13'之切換閥13e'。藉此，於第4吸附塔13'中進行實施氣體之回收之減壓II步驟直至第1吸附塔13'與第4吸附塔13'之內部壓力變得均勻、或大致均勻為止。此時，根據情況亦可兩個切換閥13x'均打開。

繼而，藉由打開第1吸附塔13'之切換閥13e'並關閉切換閥13p'而進行使雜質自吸附劑脫附之脫附步驟，並將雜質與氣體一併經由消音器13f'而排放至大氣中。

繼而，打開第1吸附塔13'之切換閥13r'，關閉結束吸附步驟之狀態之第2吸附塔13'之切換閥13b'、131'，並打開切換閥13p'。藉此，第2吸附塔13'之上部之雜質含有率相對較少之氬氣經由均壓、洗淨入料側配管13s'而送至第1吸附塔13'，於第1吸附塔13'中進行洗淨步驟。於第1吸附塔13'中用於洗淨步驟之氣體經由切換閥13e'、消音器13f'而排放至大氣中。此時，於第2吸附塔13'中進行減壓I步驟。

繼而，藉由於打開第2吸附塔13'之切換閥13p'與第1吸附塔13'之切換閥13r'之狀態下關閉第1吸附塔13'之切換閥13e'而進行升壓I步驟。此時，根據情況亦可兩個切換閥13x'均打開。

然後，關閉第1吸附塔13'之切換閥13r'。藉此，暫時變成無步驟之待機狀態。該狀態係持續直至第4吸附塔13'之 升壓II步驟結束為止。於第4吸附塔13'之升壓結束且將吸附步驟自第3吸附塔13'切換至第4吸附塔13'時，打開第1吸附塔之切換閥13n'。藉此，藉由使自處於吸附步驟之另一吸附塔(於本實施形態中為第4吸附塔13')送至流出配管13m'之氬氣之一部分經由升壓配管13o'、流量控制閥13u'而送至第1吸附塔13'，從而於第1吸附塔13'中進行升壓II步驟。

藉由於各第1~第4吸附塔13'中依序重複進行上述各步驟，可連續地將雜質含有率降低之氬氣送至成品槽。

[實施例1]

使用上述純化裝置α進行氬氣之純化。

氬氣中作為雜質分別含有：2000莫耳ppm之氧氣、1000莫耳ppm之氫氣、900莫耳ppm之一氧化碳、1000莫耳ppm之氮氣、100莫耳ppm之二氧化碳、20莫耳ppm之水分、70莫耳ppm之作為烴之甲烷、以C1之烴換算計為600莫耳ppm之C2~C5之烴、10 g/m³之油分。

將該氬氣於標準狀態下以4.2 L/min之流量導入至活性碳吸附塔3中。將活性碳吸附塔2設為標稱直徑32 A之管狀，並填充1.0 L之Japan EnviroChemicals製造之GX6/8成型碳。

將自活性碳吸附塔3流出之氬氣導入至第1反應器5a中。於第1反應器5a中填充氧化鋁擔載之鈀觸媒(NE Chemcat製造之DASH-220D)50 mL，反應條件係設為溫度300℃、大氣壓、空間速度5000/h。

將自第1反應器5a流出之氬氣導入至第2反應器5b中。於第2反應器5b中填充氧化鋁擔載之銅與氧化鋅(利用氬氣稀釋之5%氫氣於250℃下還原Sud-Chemie製造之MDC-3而成者)50 mL，反應條件係設為溫度250℃、大氣壓、空間速度5000/h。

冷卻自第2反應器5b流出之氬氣，利用吸附裝置7減少其雜質含有率。

將PSA單元10設為2塔式，將各塔係設為標稱直徑32 A之管狀，並於各塔中填充1.0 L之LiX型沸石(Tosoh製造之NSA-700)作為吸附劑。PSA單元10之操作條件係設為吸附壓力0.8 MPaG、脫附壓力10 kPaG，週期時間80 sec/塔，並實施均壓5 sec。

將TSA單元20設為2塔式，並於各塔中填充1.25 L之CaX型沸石(水澤化學製造之812B)作為吸附劑。TSA單元20之操作條件係設為吸附壓力0.8 MPaG、吸附溫度-35℃、脫附壓力0.1 MPaG、脫附溫度40℃。

活性碳吸附塔3之出口、PSA單元10之出入口、及TSA單元20之出口中之氬氣之雜質組成如下所示。

‧ 活性碳吸附塔出口

氧氣：2000莫耳ppm、氫氣：1000莫耳ppm、一氧化碳：900莫耳ppm、氮氣：100莫耳ppm、二氧化碳：100莫耳ppm、水分：20莫耳ppm、甲烷：70莫耳ppm、C2~C5烴：以C1烴換算計430莫耳ppm、油分：未檢測出。

‧ PSA單元入口

氫氣：0.5莫耳ppm、氧氣：0.4莫耳ppm、一氧化碳：未達1莫耳ppm、二氧化碳：1500莫耳ppm、氮氣：1000莫耳ppm、水分：1500莫耳ppm、烴、油分：未檢測出。

‧ PSA單元出口

氫氣：0.5莫耳ppm、氧氣：0.3莫耳ppm、一氧化碳：未達1莫耳ppm、二氧化碳：未達1莫耳ppm、氮氣：110莫耳ppm、水分：未達1莫耳ppm。

‧ TSA單元出口

氫氣：0.5莫耳ppm、氧氣：0.2莫耳ppm、一氧化碳：未達1莫耳ppm、二氧化碳：未達1莫耳ppm、氮氣：未達1莫耳ppm、水分：未達1莫耳ppm。

再者，經純化之氬氣中之氧氣濃度係利用Delta F公司製造之微量氧氣濃度計型號DF-150E而測定，一氧化碳及二氧化碳之濃度係使用島津製作所製造之GC-FID(Gas Chromatography-Flame Ionization Detector，氣相層析儀-火焰游離偵測器)經由甲烷化器(Methanizer)而測定。關於氮氣濃度係使用GL science公司製造之GC-PID(Gas Chromatography-Photo Ionization Detector，氣相層析儀-光游離偵測器)而測定，烴係使用島津製作所製造之GC-FID而測定，關於油分係根據CKD製造之過濾器VFA1000之過濾量之增量而計算，水分係使用露點計而測定。

[實施例2]

除將對第1反應器5a之氬氣流量設為空間速度2500/h以外，以與實施例1相同之方式純化氬氣。該經純化之氬氣 於TSA單元20之出口中之雜質組成如下所示。

氫氣：0.2莫耳ppm、氧氣：0.1莫耳ppm、一氧化碳：未達1莫耳ppm、二氧化碳：未達1莫耳ppm、氮氣：未達1莫耳ppm、水分：未達1莫耳ppm。

[實施例3]

純化對象之氬氣中作為雜質分別含有：20莫耳ppm之氧氣、1000莫耳ppm之氫氣、900莫耳ppm之一氧化碳、100莫耳ppm之氮氣、100莫耳ppm之二氧化碳、20莫耳ppm之水分、70莫耳ppm之作為烴之甲烷、以C1之烴換算計為600莫耳ppm之C2~C5之烴、10 g/m³之油分。於對第1反應器5a之導入前於氬氣中添加氧氣2000莫耳ppm。此外以與實施例1相同之方式純化氬氣。該經純化之氬氣於TSA單元20之出口中之雜質組成如下所示。

氫氣：0.3莫耳ppm、氧氣：0.2莫耳ppm、一氧化碳：未達1莫耳ppm、二氧化碳：未達1莫耳ppm、氮氣：未達1莫耳ppm、水分：未達1莫耳ppm。

[實施例4]

使用上述純化裝置α進行氬氣之純化。

氬氣中作為雜質分別含有：2000莫耳ppm之氧氣、1000莫耳ppm之氫氣、900莫耳ppm之一氧化碳、1000莫耳ppm之氮氣、100莫耳ppm之二氧化碳、20莫耳ppm之水分、70莫耳ppm之作為烴之甲烷、以C1之烴換算計為600莫耳ppm之C2~C5之烴、10 g/m³之油分。

將該氬氣於標準狀態下以4.2 L/min之流量導入至活性碳 吸附塔3中。將活性碳吸附塔2設為標稱直徑32 A之管狀並填充1.0 L之Japan EnviroChemicals製造之GX6/8成型碳。

將自活性碳吸附塔3流出之氬氣導入至第1反應器5a中。於第1反應器5a中填充氧化鋁擔載之鈀觸媒(Ne-Chemcat製造之DASH-220D)50 mL，反應條件係設為溫度300℃、大氣壓、空間速度5000/h。

將自第1反應器5a流出之氬氣導入至第2反應器5b中。於第2反應器5b中填充氧化鋁擔載之銅與氧化鋅(利用氬氣稀釋之5%氫氣於250℃下還原SUD-Chemie製造之MDC-3而成者)50 mL，反應條件係設為溫度250℃、大氣壓、空間速度5000/h。

冷卻自第2反應器5b流出之氬氣，利用吸附裝置7減少其雜質含有率。

將PSA單元10設為2塔式，將各塔設為標稱直徑32 A之管狀，並於各塔中填充0.9 L之LiX型沸石(Tosoh製造之NSA-700)、0.1 L活性氧化鋁(住友化學公司製造之KHD-12)作為吸附劑。於各塔中使LiX型沸石與活性氧化鋁積層，將活性氧化鋁填充於入口側，將LiX型沸石填充於出口側。除此以外係設為與實施例1相同。

PSA單元10之出入口、及TSA單元20之出口中之氬氣之雜質組成如下所示。

‧ PSA單元入口

氫氣：0.5莫耳ppm、氧氣：0.4莫耳ppm、一氧化碳：未達1莫耳ppm、二氧化碳：1500莫耳ppm、氮氣：1000莫耳 ppm、水分：1500莫耳ppm、烴及油分：未檢測出。

‧ PSA單元出口

氫氣：0.5莫耳ppm、氧氣：0.3莫耳ppm、一氧化碳：未達1莫耳ppm、二氧化碳：未達1莫耳ppm、氮氣：1.4莫耳ppm、水分：未達1莫耳ppm。

‧ TSA單元出口

氫氣：0.5莫耳ppm、氧氣：0.3莫耳ppm、一氧化碳：未達1莫耳ppm、二氧化碳：未達1莫耳ppm、氮氣：未達1莫耳ppm、水分：未達1莫耳ppm。

[實施例5]

將PSA單元10'設為4塔式，並將各塔設為標稱直徑32 A之管狀。於各塔中填充1.0 L之LiX型沸石、0.05 L活性氧化鋁作為吸附劑。於各塔中使LiX型沸石與活性氧化鋁積層，將活性氧化鋁填充於入口側，將LiX型沸石填充於出口側。PSA單元10'之操作條件係設為吸附壓力0.8 MPaG、脫附壓力10 kPaG、週期時間100 sec/塔，並實施洗淨10 sec、均壓5 sec。又，未使用TSA單元20。除此以外係設為與實施例4相同。

PSA單元10之出入口中之氬氣之雜質組成如下所示。

‧ PSA單元入口

氫氣：0.5莫耳ppm、氧氣：0.4莫耳ppm、一氧化碳：未達1莫耳ppm、二氧化碳：1500莫耳ppm、氮氣：1000莫耳ppm、水分：1500莫耳ppm、烴及油分：未檢測出。

‧ PSA單元出口

氫氣：0.5莫耳ppm、氧氣：0.3莫耳ppm、一氧化碳：未達1莫耳ppm、二氧化碳：未達1莫耳ppm、氮氣：1.2莫耳ppm、水分：未達1莫耳ppm。

根據上述各實施例，可確認可高純度地純化回收之氬氣。

本發明並不限定於上述實施形態或實施例。例如，氬氣之回收所使用之機器並不限定於油旋轉真空泵之類之使用油之機器，亦可使用無油真空泵之類之未使用油之泵。於該情形時，亦可去除純化裝置α中之活性碳吸附塔3且不使氬氣中之烴之一部分與油分吸附於活性碳中，進行純化對象之氬氣中之氧氣量是否超過與該氬氣中之所有氫氣、一氧化碳、及烴反應所必需之氧氣之設定量的判定。

1‧‧‧氬氣供給源

2‧‧‧過濾器

3‧‧‧活性碳吸附塔

4‧‧‧加熱器

5‧‧‧反應裝置

5a‧‧‧第1反應器

5b‧‧‧第2反應器

6‧‧‧冷卻器

7‧‧‧吸附裝置

8‧‧‧氧氣供給器

10‧‧‧PSA單元

10'‧‧‧PSA單元

12‧‧‧壓縮機

12'‧‧‧壓縮機

13‧‧‧第1、第2吸附塔

13'‧‧‧第1~第4吸附塔

13a‧‧‧吸附塔之入口

13a'‧‧‧吸附塔之入口

13b‧‧‧切換閥

13b'‧‧‧切換閥

13c‧‧‧切換閥

13d‧‧‧切換閥

13e‧‧‧消音器

13e'‧‧‧切換閥

13f‧‧‧原料配管

13f'‧‧‧消音器

13g‧‧‧下部均壓配管

13k‧‧‧吸附塔之出口

13k'‧‧‧吸附塔之出口

13l‧‧‧切換閥

13l'‧‧‧切換閥

13m‧‧‧切換閥

13m'‧‧‧流出配管

13n‧‧‧切換閥

13n'‧‧‧切換閥

13o‧‧‧流出配管

13o'‧‧‧升壓配管

13p‧‧‧洗淨配管

13p'‧‧‧切換閥

13q‧‧‧上部均壓配管

13q'‧‧‧均壓、洗淨出料側配管

13r‧‧‧止回閥

13r'‧‧‧切換閥

13s‧‧‧切換閥

13s'‧‧‧均壓、洗淨入料側配管

13t'‧‧‧壓力調節閥

13u‧‧‧流量控制閥

13u'‧‧‧流量控制閥

13v‧‧‧流量指示調節計

13v'‧‧‧流量指示調節計

13w'‧‧‧連接配管

13x'‧‧‧切換閥

14‧‧‧均壓槽

14a‧‧‧壓力調節閥

15‧‧‧貯存槽

15a‧‧‧出口配管

20‧‧‧TSA單元

21‧‧‧熱交換型預冷器

22‧‧‧熱交換型冷卻器

23‧‧‧第1、第2吸附塔

23a‧‧‧吸附塔之入口

23b‧‧‧切換閥

23c‧‧‧切換閥

23e‧‧‧吸附塔之出口

23f‧‧‧切換閥

23g‧‧‧流出配管

23h‧‧‧切換閥

23i‧‧‧冷卻、升壓用配管

23j‧‧‧切換閥

23k‧‧‧洗淨用配管

23l‧‧‧切換閥

23m‧‧‧流量計

23n‧‧‧切換閥

23o‧‧‧流量控制閥

24‧‧‧熱交換部

24a‧‧‧外管

24b‧‧‧冷媒供給源

24c‧‧‧冷媒用散熱器

24d‧‧‧熱媒供給源

24e‧‧‧熱媒用散熱器

24f‧‧‧切換閥

24g‧‧‧槽

α‧‧‧純化裝置

圖1係本發明之實施形態之氬氣之純化裝置之構成說明圖。

圖2係本發明之實施形態之氬氣之純化裝置中之2塔式PSA單元之構成說明圖。

圖3係本發明之實施形態之氬氣之純化裝置中之TSA單元之構成說明圖。

圖4係本發明之變形例之4塔式PSA單元之構成說明圖。

1‧‧‧氬氣供給源

2‧‧‧過濾器

3‧‧‧活性碳吸附塔

4‧‧‧加熱器

5‧‧‧反應裝置

5a‧‧‧第1反應器

5b‧‧‧第2反應器

6‧‧‧冷卻器

7‧‧‧吸附裝置

8‧‧‧氧氣供給器

10‧‧‧PSA單元

20‧‧‧TSA單元

α‧‧‧純化裝置

Claims (8)

1. 一種氬氣之純化方法，其係純化至少含有氧氣、氫氣、一氧化碳、烴及氮氣作為雜質之氬氣之方法；並且判定上述氬氣中之氧氣量是否超過與上述氬氣中之所有氫氣、一氧化碳、及烴反應所必需之氧氣之設定量；於上述氬氣中之氧氣量為上述設定量以下之情形時，以超過上述設定量之方式添加氧氣；繼而，使用觸媒使上述氬氣中之一氧化碳、氫氣、及烴與氧氣反應，藉此於殘留氧氣之狀態下生成二氧化碳與水；繼而，使上述氬氣與金屬接觸，藉此使上述氬氣中之氧氣與上述金屬反應而生成金屬氧化物；繼而，利用變壓式吸附法使上述氬氣中之二氧化碳、水、及氮氣吸附於吸附劑；且於上述利用變壓式吸附法之吸附後，利用-10℃~-50℃下之變溫式吸附法使殘留於上述氬氣中之氮氣吸附於吸附劑。
2. 如請求項1之氬氣之純化方法，其中上述氬氣含有油分作為雜質；於上述使用觸媒之反應前，使上述氬氣中之烴之一部分與油分吸附於活性碳中；然後，進行上述氬氣中之氧氣量是否超過與上述氬氣中之所有氫氣、一氧化碳、及烴反應所必需之氧氣之設定量的上述判定。
3. 如請求項1或2之氬氣之純化方法，其使用除形成金屬羰基化合物之金屬以外之金屬作為上述金屬。
4. 如請求項3之氬氣之純化方法，其中上述金屬為銅、鋅、或該等之混合物。
5. 如請求項1或2之氬氣之純化方法，其於上述利用變壓式吸附法之吸附時，使用沸石及活性氧化鋁作為上述吸附劑。
6. 一種氬氣之純化裝置，其特徵在於：其係純化至少含有氧氣、氫氣、一氧化碳、烴及氮氣作為雜質之氬氣之裝置；且其具備：第1反應器，其導入上述氬氣；第2反應器，其導入自上述第1反應器流出之氬氣；及吸附裝置，其導入自上述第2反應器流出之氬氣；並且於上述第1反應器中收容有使上述氬氣中之一氧化碳、氫氣、及烴與氧氣反應之觸媒；於上述第2反應器中收容有藉由與上述氬氣中之氧氣之反應而生成金屬氧化物之金屬；且上述吸附裝置具有利用變壓式吸附法吸附上述氬氣中之二氧化碳、水、及氮氣之PSA單元、及利用-10℃~-50℃下之變溫式吸附法吸附自上述PSA單元流出之上述氬氣中之氮氣的TSA單元。
7. 如請求項6之氬氣之純化裝置，其具備對導入至上述第1反應器之氬氣添加氧氣之氧氣供給器。
8. 如請求項6或7之氬氣之純化裝置，其具備導入上述氬氣 之吸附塔；於上述吸附塔中收容有吸附上述氬氣中之烴之一部分與油分之活性碳；且自上述吸附塔流出之上述氬氣被導入至上述第1反應器中。