专利名称：氩气的精制方法及精制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及杂质至少含有氧、氢、一氧化碳及氮的氩气的精制方法和装置
背景技术：
在例如硅单晶提拉炉、陶瓷烧结炉、制钢用真空脱气设备、太阳能电池用硅等离子体熔化装置、多晶硅铸造炉等设备中，氩气被用作炉内气氛气体等。从这类设备回收再利用的氩气因混入氢、一氧化碳、空气等致使纯度降低。因此，为了提高回收的氩气的纯度，实施使吸附剂吸附混入的杂质的处理。还有，为了有效地进行该杂质的吸附，提出了使杂质中的氧与可燃成分反应来作为吸附处理的前处理的技术方案(参见专利文献1、2)。在专利文献1所揭示的方法中，将氩气中的氧量调节到仅比使氢、一氧化碳等可燃成分完全燃烧所需的化学计量学量稍少一点的程度，然后，以使氢和氧的反应优先于一氧化碳和氧的反应的钯或金为催化剂，使氩气中的氧与一氧化碳、氢等反应，藉此以残留有一氧化碳的状态生成二氧化碳和水，接着，在常温下使吸附剂吸附氩气所含的二氧化碳和水，之后，在-10°c -50°c的温度下使吸附剂吸附氩气所含的一氧化碳和氮。在专利文献2所揭示的方法中，使氩气中的氧量为足以使氢、一氧化碳等可燃成分完全燃烧的量，接着，使用钯系催化剂使氩气中的氧与一氧化碳、氢等反应，藉此以残留有氧的状态生成二氧化碳和水，接着，在常温下使吸附剂吸附氩气所含的二氧化碳和水，之后，在-170°C左右的温度下使吸附剂吸附氩气所含的氧和氮。专利文献1 日本专利第3496079号公报专利文献2 日本专利第3737900号公报
发明内容
专利文献1记载的方法中，在前处理阶段使氩气中的氧量少于使氢、一氧化碳等完全燃烧所需要的化学计量学量，使用使氢和氧的反应优先于一氧化碳和氧的反应的催化剂，藉此以残留一氧化碳的状态生成二氧化碳和水。但是，未反应的一氧化碳与水蒸汽发生水煤气轮换反应而再生成氢，存在无法应对要求减少氢的情况的缺陷。此外，专利文献1记载的方法中，在使杂质中的氧和可燃成分反应后的吸附处理的阶段，在常温下使吸附剂吸附二氧化碳和水后，在-10°C -50°C使吸附剂吸附一氧化碳和氮。将在这样的低温下吸附了一氧化碳和氮的吸附剂再生时，由于一氧化碳与氮相比从吸附剂脱离需要更大的能量， 因此不利于工业生产。专利文献2记载的方法中，在前处理阶段使氩气中的氧量为足以使氢、一氧化碳等完全燃烧的量，藉此以残留氧的状态生成二氧化碳和水。但是，为了吸附氧需要使吸附时的温度降至-170°C左右。即，由于在吸附处理的前处理中残留氧，因此吸附处理时的冷却耗能增大，存在精制负荷增大的问题。本发明的目的是提供能够解决上述现有技术的问题的氩气的精制方法及精制装置。
本发明的方法是作为杂质至少含有氧、氢、一氧化碳及氮的氩气的精制方法，其特征是，在所述氩气中的氧摩尔浓度为一氧化碳摩尔浓度和氢摩尔浓度之和的1/2以下时， 通过添加氧将其设定为超过1/2的值，接着，使用催化剂使所述氩气中的氧与一氧化碳及氢反应，以残留氧的状态生成二氧化碳和水，然后，通过脱水操作减少所述氩气中的水分含有率，接着，通过使用碳系吸附剂的压力回转吸附法至少吸附所述氩气中的杂质中的氧和二氧化碳，之后，通过-10°C -50°C下的热回转吸附法至少吸附所述氩气中的杂质中的氮。本发明通过使氩气中的氧与一氧化碳及氢反应，以残留氧的状态生成二氧化碳和水，接着，通过脱水操作减少氩气的水分含有率。藉此，氩气的主要杂质变为氧、二氧化碳及氮，因此用压力回转吸附法吸附杂质时无需吸附水分，使吸附负荷得到减轻，此外，作为压力回转吸附法的吸附剂使用氧的吸附效果高的碳系吸附剂。藉此，使用PSA单元的压力回转吸附法的氧吸附效果得到增强，因此，其后的使用TSA单元的热回转吸附法就无需吸附氧，与吸附氧时相比可以提高热回转吸附法的杂质的吸附温度。由此，即使在吸附处理的前处理中残留氧，也不会增大冷却耗能，能够提高氩气的回收率及纯度。本发明中基于提高压力回转吸附法的氧吸附效果，较好是所述碳系吸附剂为碳分子筛。本发明的装置是作为杂质至少含有氧、氢、一氧化碳及氮的氩气的精制装置，其特征是，具备被导入所述氩气的反应器、浓度调节装置、干燥机及与所述干燥机相连的吸附装置，该浓度调节装置在被导入所述的反应器的所述氩气中的氧摩尔浓度为一氧化碳摩尔浓度和氢摩尔浓度之和的1/2以下时添加氧将其设定为超过1/2的值，该干燥机进行脱水操作减少从所述反应器流出的所述氩气的水分含有率；向所述反应器填充催化剂，在所述反应器内使所述氩气中的氧与一氧化碳及氢反应，以氧残留的状态生成二氧化碳和水；所述吸附装置具有PSA单元和TSA单元，该PSA单元通过使用碳系吸附剂的压力回转吸附法至少吸附所述氩气中的杂质中的氧及二氧化碳，该TSA单元通过-10°C -50°C下的热回转吸附法至少吸附所述氩气中的杂质中的氮。利用本发明的装置可以实施本发明的方法。本发明可以提供能够通过有效地减少氩气中的杂质含有率以减少其后的吸附处理的负荷、减少精制所需的能量、以高纯度精制氩气的实用的方法和装置。
图1为本发明的实施方式的氩气的精制装置的结构示意图。图2为本发明的实施方式的氩气的精制装置中的压力回转吸附装置的结构示意图。图3为本发明的实施方式的氩气的精制装置的温度回转吸附装置的结构示意图。符号说明α 精制装置，3 反应器，4 浓度调节装置，5 干燥机，9 吸附装置，10 :PSA单元， 20 =TSA 单元。
具体实施方式
图1所示的氩气的精制装置α是将由例如多晶硅铸造炉这类氩气供给源1供给的使用过的氩气回收、精制、使之能够再利用的装置，具备加热器2、反应器3、浓度调节装置4、干燥机5、冷却器8及吸附装置9。由供给源α供给的氩气经未图示的过滤器等除尘、再通过鼓风机等气体输送装置(未图示)被导入加热器2。作为精制对象的氩气所含的微量的杂质至少为氧、氢、一氧化碳及氮，也可以含有二氧化碳、烃、水等其他杂质。对于待精制的氩气中的杂质的浓度没有特别的限定，例如为5摩尔ppm 40000摩尔ppm左右。为了完成各反应器3、6中的反应，加热器2的氩气的加热温度较好为250°C以上，从防止催化剂的寿命缩短的角度出发， 较好是在450°C以下。经加热器2加热过的氩气被导入反应器3。浓度调节装置4在被导入反应器3的氩气中的氧摩尔浓度为一氧化碳摩尔浓度和氢摩尔浓度之和的1/2以下时，添加氧将其设定为超过1/2的值。本实施方式的浓度调节装置4具有浓度测定器如、氧供给源4b、氧量调节器4c及控制器4d。浓度测定器如测定被导入反应器3的氩气中的氧摩尔浓度、一氧化碳摩尔浓度及氢摩尔浓度，将该测定信号送至控制器4d。控制器4d在所测得的氧摩尔浓度为一氧化碳摩尔浓度和氢摩尔浓度之和的1/2以下时，将对应达到超过1/2的值所需的氧量的控制信号送至氧量调节器4c。氧量调节器如对从氧供给源4b至反应器3的流路作开度调整，以供给与控制信号相对应的量的氧。藉此，作为精制对象的氩气中的氧摩尔浓度被设定为超过一氧化碳摩尔浓度和氢摩尔浓度之和的1/2的值。在反应器3内填充使氧与氢及一氧化碳反应的催化剂。藉此，通过在反应器3内使氩气中的氧与一氧化碳及氢反应，以氧残留的状态生成二氧化碳和水。还有，从多晶硅铸造炉等回收的氩气含有作为可燃成分的烃，但其摩尔浓度通常为氢和一氧化碳的合计摩尔浓度的1/100以下。由此，如果通常将氧摩尔浓度设定为仅略微超过一氧化碳摩尔浓度和氢摩尔浓度之和的1/2，则能够以氧残留的状态生成二氧化碳和水。填充入反应器3的催化剂只要是使氧与一氧化碳及氢反应的催化剂则没有特别的限定，可以使用例如钼、钼合金、 钯等负载于氧化铝等的催化剂。干燥机5通过进行脱水操作减少从反应器3流出的氩气的水分含有率。干燥机 5可以使用市售的干燥机，例如可以使用将氩气加压用吸附剂除去水分，在减压下再生吸附剂的加压式脱水装置；将氩气加压冷却除去凝结的水分的冷冻式脱水装置；用脱水剂除去氩气所含的水分，加热脱水剂使其再生的加热再生式脱水装置等；加热再生式脱水装置在有效地减少水分含有率方面较为理想，最好是能够将氩气中的水分除去约99%左右的装置。吸附装置9通过冷却器8与干燥机5相连。经干燥机5脱水处理而减少了水分含有率的氩气经冷却器8冷却后被导入吸附装置9。吸附装9置具有PSA单元10和TSA单元 20。该PSA单元10通过使用碳系吸附剂的常温下的压力回转吸附法至少吸附氩气中的杂质中的氧及二氧化碳，该TSA单元20通过-10°C -50°C下的热回转吸附法至少吸附氩气中的杂质中的氮。PSA单元10可以使用公知的装置。例如，图2所示的PSA单元10是4塔式，具有将从反应器3流出的氩气压缩的压缩机12和4个第1 第4吸附塔13，在各吸附塔13填充碳系吸附剂。该碳系吸附剂从提高氧吸附效果出发优选碳分子筛。
压缩机12通过转换阀13b与各吸附塔13的入口 13a连接。吸附塔13的入口 13a 各自通过转换阀1 及消音器13f连接到大气中。吸附塔13的出口 1 各自通过转换阀131与流出配管I^i相连，通过转换阀13η 与升压配管13ο相连，通过转换阀13ρ与均压 清洗出口侧配管13q相连，通过流量控制阀 13r与均压·清洗入口侧配管13s相连。流出配管1 !通过压力调节阀13t与TSA单元20相连，被导入TSA单元20的氩气的压力被恒定。升压配管13ο通过流量控制阀13u、流量指示调节计13v与流出配管1 !相连，升压配管13ο中的流量被调节为恒定，藉此防止被导入TSA单元20的氩气的流量变动。均压·清洗出口侧配管13q和均压·清洗入口侧配管13s通过一对连接配管13w 相互连接，在各连接配管13w设有转换阀13x。PSA单元10的第1 第4吸附塔13各自依次进行吸附工序、减压I工序(清洗气体输出工序)、减压II工序(均压气体输出工序)、脱附工序、清洗工序(清洗气体输入工序)、升压I工序(均压气体输入工序)、升压II工序。S卩，在第1吸附塔13中，仅打开转换阀1 和转换阀131，从反应器3供给的氩气从压缩机12经转换阀1 被导入第1吸附塔13。藉此，在第1吸附塔13中进行导入的氩气中的至少二氧化碳及水分被吸附剂吸附的吸附工序，杂质的含有率得到了减少的氩气从第1吸附塔13经流出配管1 !被送至TSA单元20。此时，被送至流出配管13m的氩气的一部分经升压配管13ο、流量控制阀1 被送至其他的吸附塔(本实施方式为第2吸附塔 13)，在第2吸附塔13中进行升压II工序。接着，关闭第1吸附塔13的转换阀13b、131，打开转换阀13p，打开其他吸附塔(本实施方式中为第4吸附塔13)的流量控制阀13r，打开转换阀13x中的1个。藉此，第1吸附塔13的上部的杂质含有率较少的氩气经均压·清洗入口侧配管13s被送至第4吸附塔 13，在第1吸附塔13进行减压I工序。此时，在第4吸附塔13中转换阀1 被打开，进行
清洗工序。接着，在打开第1吸附塔13的转换阀13p和第4吸附塔13的流量控制阀13r的状态下，关闭第4吸附塔13的转换阀13e，藉此在第4吸附塔13进行实施气体的回收的减压II工序，直至第1吸附塔13和第4吸附塔13之间的内部压力达到相互均一或者达到基本均一。此时，转换阀13x可以根据情况2个均打开。然后，打开第1吸附塔13的转换阀13e，关闭转换阀13p，藉此进行从吸附剂脱附杂质的脱附工序，杂质与气体一起经消音器13f放出至大气中。接着，打开第1吸附塔13的流量控制阀13r，关闭完成了吸附工序的状态的第2吸附塔13的转换阀13b、131，打开转换阀13p。藉此，第2吸附塔13的上部的杂质含有率较少的氩气经均压 清洗入口侧配管13s被送至第1吸附塔13，在第1吸附塔13进行清洗工序。在第1吸附塔13被用于清洗工序的气体经转换阀13e、消音器13f被放出至大气中。 此时，在第2吸附塔13中进行减压I工序。接着，在打开第2吸附塔13的转换阀13p和第 1吸附塔13的流量控制阀13r的状态下关闭第1吸附塔的转换阀13e，藉此进行升压I工序。此时，转换阀13x可以根据情况2个均打开。之后，关闭第1吸附塔13的流量控制阀13r，暂时处于无工序的待机状态。该状态持续到第4吸附塔13的升压II工序结束。如果第4吸附塔13的升压结束，吸附工序从第3吸附塔13切换到第4吸附塔13，则打开第1吸附塔的转换阀13η，从处于吸附工序的其他吸附塔(本实施方式为第4吸附塔13)送至流出配管13m的氩气的一部分经升压配管 13ο、流量控制阀1 被送至第1吸附塔13，在第1吸附塔13进行升压II工序。上述各工序在第1 第4吸附塔13分别依次重复，藉此减少了杂质含有率的氩气被连续送至TSA单元20。还有，PSA单元10不限定于图2所示的单元，例如塔数除了 4以外，还可以是例如 2或3。TSA单元20可以使用公知的装置。例如，图3所示的TSA单元20是2塔式，具有将从PAS单元10送出的氩气预冷的热交换型预冷器21 ；将经预冷器21冷却的氩气进一步冷却的热交换型冷却器22 ；覆盖第1、第2吸附塔23、各吸附塔23的热交换部M。热交换部M在吸附工序时用冷媒冷却吸附剂，在脱附工序时用热媒加热吸附剂。各吸附塔23具有填充了吸附剂的多个内管。该吸附剂使用适合于氮吸附的吸附剂，优选使用交换离子为2 价阳离子的X型沸石或Y型沸石，例如可以使用用钙(Ca)或锂(Li)进行了离子交换的沸石系吸附剂，还有，该2价阳离子更好是选自镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)中的至少1 种。冷却器22通过开闭阀23b与各吸附塔23的入口 23a相连。吸附塔23的入口 23a各自通过开闭阀23c通至大气中。吸附塔23的出口 2 各自通过开闭阀23f与流出配管23g相连，通过开闭阀23h 与冷却·升压用配管23i相连，通过开闭阀23j与清洗用配管23k相连。流出配管23g构成预冷器21的一部分，利用从流出配管2 流出的已精制的氩气冷却从PSA单元10输送来的氩气。已精制的氩气经一次侧压力控制阀231从流出配管23g 流出。冷却·升压用配管23i、清洗用配管23k通过流量计23m、流量控制阀23ο、开闭阀 23η与流出配管23g相连。热交换部M采用多管式，由外管Ma、冷媒供给源Mb、冷媒用散热器Mc、热媒供给源Md、热媒用散热器2 构成，该外管2 包围构成吸附塔23的多个内管。此外，设有多个开闭阀Mf，该开闭阀24f用于切换从冷媒供给源24b供给的冷媒通过外管Ma、冷媒用散热器2如循环的状态和从热媒供给源24d供给的热媒通过外管Ma、热媒用散热器2 循环的状态。还有，由从冷媒用散热器2 分支的配管构成冷却器22的一部分，利用由冷媒供给源24b供给的冷媒在冷却器22中冷却氩气，该冷媒被回流至容器Mg。在TSA单元20的第1、第2吸附塔23中分别依次进行吸附工序、脱附工序、清洗工序、冷却工序、升压工序。即，在TSA单元20中，从PSA单元10供给的氩气经预冷器21、冷却器22冷却后， 通过开闭阀2 被导入第1吸附塔23。此时，第1吸附塔23通过在热交换器M中冷媒进行循环而形成为被冷却至-10°C -50°C的状态，开闭阀23c、2!3h、23j被关闭，开闭阀23f 被打开，至少氩气所含的氮被吸附剂吸附。藉此，在第1吸附塔23进行吸附工序，杂质的含有率得到了减少的精制氩气从吸附塔23经一次侧压力控制阀231流出。在第1吸附塔23中进行吸附工序期间，在第2吸附塔23进行脱附工序、清洗工序、冷却工序、升压工序。S卩，在第2吸附塔23中，吸附工序结束后，为了实施脱附工序，开闭阀2!3b、23f被关闭，开闭阀23c被打开。藉此，在第2吸附塔23中含有杂质的氦气被释放至大气中，压力基本降至大气压。该脱附工序中，将在第2吸附塔23进行吸附工序时使冷媒循环的热交换部M的开闭阀24f切换为关闭状态，停止冷媒的循环，将从热交换部M抽出冷媒返回到冷媒供给源Mb的开闭阀24f切换为打开状态。接着，为了在第2吸附塔23实施清洗工序，使第2吸附塔23的开闭阀23c、23j和清洗用配管23k的开闭阀23η呈打开状态，经热交换型预冷器21中的热交换加热了的精制氩气的一部分通过清洗用配管23k被导入第2吸附塔23。藉此，在第2吸附塔23实施杂质从吸附剂的脱附和利用精制氩气的清洗，被用于该清洗的氩气从开闭阀23c与杂质一起被放出至大气中。该清洗工序中，在第2吸附塔23将用于使热媒循环的热交换部M的开闭阀24f切换至打开状态。接着，为了在第2吸附塔23实施冷却工序，使第2吸附塔23的开闭阀23 j和清洗用配管23k的开闭阀23η呈关闭状态，使第2吸附塔23的开闭阀2 和冷却 升压用配管 23 的开闭阀23η呈打开状态，从第1吸附塔23流出的精制氩气的一部分经冷却·升压用配管23i被导入第2吸附塔23。藉此，将冷却了第2吸附塔23内部的精制氩气经开闭阀 23c被放出至大气中。在该冷却工序中，将用于使热媒循环的开闭阀24f切换为关闭状态使热媒循环停止，将从热交换部M抽出热媒返回至热媒供给源24d的开闭阀Mf切换至打开状态。热媒的抽出结束后，在第2吸附塔23将用于使冷媒循环的热交换部M的开闭阀24f 切换为打开状态，形成冷媒循环状态。该冷媒循环状态持续到接着的升压工序以及再往下的吸附工序的结束为止。接着，为了在第2吸附塔23实施升压工序，第2吸附塔23的开闭阀23c被关闭， 从第1吸附塔23流出的精制氩气的一部分被导入，藉此使第2吸附塔23的内部升压。该升压工序持续到第2吸附塔23的内压与第1吸附塔23的内压基本相等为止。升压工序一结束，第2吸附塔23的开闭阀2 和冷却·升压用配管23i的开闭阀23η就被关闭，藉此第2吸附塔23的全部的开闭阀2;3b、23c、23f、2;3h、23j都呈关闭的状态，第2吸附塔23呈待机状态直至下一吸附工序。第2吸附塔23的吸附工序与第1吸附工序23的吸附工序同样地实施。在第2吸附塔23进行吸附工序期间，在第1吸附塔23与第2吸附塔23同样地进行脱附工序、清洗
工序、冷却工序、升压工序。还有，TSA单元20不限于图3所示的单元，例如塔数可以为2以上，例如可以为3 或4。利用上述精制装置α精制至少含有氧、氢、一氧化碳及氮的氩气时，在该氩气中的氧摩尔浓度为一氧化碳摩尔浓度和氢摩尔浓度之和的1/2以下时，通过添加氧将氧摩尔浓度设定为超过一氧化碳摩尔浓度和氢摩尔浓度之和的1/2的值后，使用催化剂使该氩气中的氧与一氧化碳及氢反应，藉此以残留有氧的状态生成二氧化碳和水，接着，通过脱水操作减少该氩气中的水分含有率。藉此，氩气的主要杂质变为氧、二氧化碳及氮，因此其后所用的压力回转吸附法吸附杂质时无需吸附水分，吸附负荷得到减轻，此外，作为压力回转吸附法的吸附剂使用氧的吸附效果高的碳系吸附剂。藉此，使用压力回转吸附法的氧吸附效果得到增强，因此，其后所用的热回转吸附法就无需吸附氧，与吸附氧时相比可以提高热回转吸附法的杂质的吸附温度。由此，即使在吸附处理的前处理中残留氧，也不会增大冷却耗能，能够提高氩气的回收率及纯度。实施例1使用上述精制装置α进行了氩气的精制。氩气中作为杂质分别含有500摩尔ppm 的氧、20摩尔ppm的氧、1800摩尔ppm的一氧化碳、1000摩尔ppm的氮、20摩尔ppm的二氧化碳、20摩尔ppm的水分。在标准状态下将该氩气以3. 74L/min的流量导入反应器3，再在标准状态下以3. 4mL/min的流量向该氩气中添加氧。在反应器3中填充45mL氧化铝负载的粗钼催化剂，反应条件为温度300°C、大气压、空间速度5000/h。 将从反应器3流出的氩气使用作为干燥机5的冷冻式脱水装置冷却至_35°C，除去水分，藉此进行脱水操作，减少氩气的水分含有率。从干燥机5流出的氩气经冷却器8冷却后，通过吸附装置9减少杂质的含有率。 PSA单元10采用3塔式，在各塔填充1. 25L作为吸附剂的直径2mm的圆柱状成型碳的碳分子筛(日本岩拜化学公司(日本工口夕^力X)制3k-172)，吸附压力为0.9MPa、 脱附压力为0. IMPa0将经PSA单元10精制的氩气导入TSA单元20。TSA单元20采用2塔式，在各塔填充1.5L作为吸附剂的CaX型沸石，吸附压力为0. 8MPa、吸附温度为-35°C、脱附压力为 0. IMPa、脱附温度为40°C。从TSA单元20流出的经精制的氩气的组成示于下表1。此外，经精制的氩气中的氧浓度用美国泰勒达因(Teledyne)公司制微量氧浓度计型号311测得，一氧化碳及二氧化碳的浓度使用岛津制作所株式会社制GC-FID通过甲烷化装置(methanizer)测得。氢浓度使用日本GL science公司制GC-PID测得。实施例2除了使氧的添加流量在标准状态下为5. 00mL/min以外，与实施例1同样地精制氩气。该经精制的氩气的组成示于下表1。实施例3除了将在TSA单元20使用的吸附剂改为MgX型沸石以外，与实施例1同样地精制氩气。该经精制的氩气的组成示于下表1。实施例4除了将在TSA单元20的吸附温度改为-50°C以外，与实施例1同样地精制氩气。 该经精制的氩气的组成示于下表1。比较例1除了使氧的添加流量在标准状态下为lmL/min以外，与实施例1同样地精制氩气。 该经精制的氩气的组成示于下表1。比较例2除了将在PSA单元10使用的吸附剂改为CaA型沸石以外，与实施例1同样地精制氩气。该经精制的氩气的组成示于下表1。比较例3除了未进行干燥机的脱水操作以外，与实施例1同样地精制氩气。该经精制的氩气的组成示于下表1。表权利要求
1.氩气的精制方法，它是作为杂质至少含有氧、氢、一氧化碳及氮的氩气的精制方法， 其特征在于，在所述氩气中的氧摩尔浓度为一氧化碳摩尔浓度和氢摩尔浓度之和的1/2以下时，通过添加氧将其设定为超过1/2的值，接着，使用催化剂使所述氩气中的氧与一氧化碳及氢反应，以残留氧的状态生成二氧化碳和水，然后，通过脱水操作减少所述氩气中的水分含有率，接着，通过使用碳系吸附剂的压力回转吸附法至少吸附所述氩气中的杂质中的氧和二氧化碳，之后，通过-10°C -50°C下的热回转吸附法至少吸附所述氩气中的杂质中的氮。
2.如权利要求1所述的氩气的精制方法，其特征在于，所述碳系吸附剂为碳分子筛。
3.氩气的精制装置，它是作为杂质至少含有氧、氢、一氧化碳及氮的氩气的精制装置， 其特征在于，具备被导入所述氩气的反应器、浓度调节装置、干燥机及与所述干燥机相连的吸附装置，该浓度调节装置在被导入所述反应器的所述氩气中的氧摩尔浓度为一氧化碳摩尔浓度和氢摩尔浓度之和的1/2以下时添加氧将其设定为超过1/2的值，该干燥机进行脱水操作减少从所述反应器流出的所述氩气的水分含有率；向所述反应器填充催化剂，在所述反应器内使所述氩气中的氧与一氧化碳及氢反应，以氧残留的状态生成二氧化碳和水； 所述吸附装置具有PSA单元和TSA单元，该PSA单元通过使用碳系吸附剂的压力回转吸附法至少吸附所述氩气中的杂质中的氧及二氧化碳，该TSA单元通过-10°C -50°C下的热回转吸附法至少吸附所述氩气中的杂质中的氮。
全文摘要
本发明提供能够通过有效地减少氩气的杂质含有率以减少其后的吸附处理的负荷、减少精制所需的能量、以高纯度精制氩气的实用的方法和装置。在精制作为杂质至少含有氧、氢、一氧化碳及氮的氩气时，将氩气中的氧摩尔浓度设定为超过一氧化碳摩尔浓度和氢摩尔浓度之和的1/2的值，接着，使氧与一氧化碳及氢反应，以残留氧的状态生成二氧化碳和水，然后，通过脱水操作减少水分含有率。接着，通过使用碳系吸附剂的压力回转吸附法至少吸附该杂质中的氧和二氧化碳，之后，通过-10℃～-50℃下的热回转吸附法至少吸附该杂质中的氮。
文档编号C01B23/00GK102190290SQ20111004841
公开日2011年9月21日 申请日期2011年2月21日 优先权日2010年2月25日
发明者中谷光利, 北岸信之, 坂本纯一, 岸井充 申请人:住友精化株式会社