氨精制系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种能够防止最终精制的氨的纯度发生大的偏差的氨精制系统。在氨精制系统（100）中，控制单元（2）以下述方式控制原料贮存罐（1）：在原料贮存罐（1）中的液相相对于内部空间的全部容积的容积比为预先设定的阈值以上时，从液相导出粗氨，在所述容积比低于所述阈值时，从气相导出粗氨。然后，吸附单元（4）通过吸附剂将从原料贮存罐（1）的气相导出的气体状粗氨中所含有的杂质、或者从气化器（3）导出的气体状氨中所含有的杂质吸附除去，导出气体状氨。
【专利说明】氨精制系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及对粗氨进行精制的氨精制系统。
【背景技术】
[0002]在半导体制造工序和液晶制造工序中，作为在氮化物被膜的制作等中使用的处理剂，使用高纯度的氨。这样的高纯度的氨是通过对粗氨进行精制除去杂质而得到的。
[0003]粗氨中作为杂质含有氢气、氮气、氧气、氩气、一氧化碳、二氧化碳等低沸点气体、烃等有机化合物、水分等，通常可获得的粗氨的纯度为98~99重量％左右。
[0004]作为粗氨中含有的烃等有机化合物，通常主要是碳原子数为I~4的烃，当制造用作氨的合成原料的氢气时，若裂化气中的油分的分离不充分、或者制造时受到由来自泵类的泵油导致的油污染，则有时也会混入沸点高的分子量大的烃类。另外，当氨中含有大量水分时，使用该氨制造的半导体等的功能有时会显著降低，因此需要尽量减少氨中的水分。
[0005]根据半导体制造工序和液晶制造工序中使用氨的工序的种类的不同，氨中的杂质的影响方式不同。作为氨的纯度，要求为99.9999重量％以上(各杂质浓度为IOOppb以下)，更优选为99.99999重量％左右。近年来，当用于制造氮化镓那样的发光体时，要求水分浓度低于30ppb。
[0006]作为除去粗氨中所含有的杂质的方法，已知有使用硅胶、合成沸石、活性炭等吸附剂来吸附除去杂质的方法 、蒸馏除去杂质的方法等。另外，还已知有组合吸附和蒸馏的方法。
[0007]例如，专利文献I中公开了下述的氨精制系统，其具备:用于从液体状粗氨中除去挥发性低的杂质的第I蒸馏塔、用于利用吸附剂将从第I蒸馏塔导出的气体状氨中所含有的杂质(主要为水分)吸附除去的吸附塔、和用于从吸附塔导出的气体状氨中除去挥发性高的杂质的第2蒸馏塔。
[0008]另外，专利文献2中公开了下述氨的精制方法:其组合水分的吸附塔、烃的吸附塔和蒸馏塔而获得高纯度氨。另外，专利文献3中公开了下述氨的精制方法:其通过用蒸馏塔除去沸点低的杂质后，用吸附塔从气体状的氨中除去水分，用催化部分离除去氧而获得高
纯度氨。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:日本特开2006-206410号公报
[0012]专利文献2:日本特表2008-505830号公报
[0013]专利文献3:日本特开2005-162546号公报
【发明内容】
[0014]发明要解决的课题
[0015]专利文献I~3中公开的对氨进行精制的技术中，对于粗氨中所含有的杂质，通过吸附塔吸附除去、或通过催化部中的催化反应除去，进而用蒸馏塔蒸馏除去来对氨进行精制。但是专利文献I~3中公开的对氨进行精制的技术中，没有考虑到粗氨贮存时杂质浓度不均。
[0016]粗氨被贮存在贮存罐等中。通过贮存罐内的液体状粗氨的填充量(贮存量),贮存罐中形成的气相的杂质(特别是挥发性高的杂质)浓度不同。贮存罐内的液体状粗氨的填充量越多，贮存罐中形成的气相中，挥发性高的杂质浓度越增。在这样的杂质浓度偏差大的状态下，即使将从贮存罐导出的粗氨用吸附塔、蒸馏塔等进行精制，最终精制的氨的纯度也会产生大的偏差。
[0017]因此，本发明的目的在于，提供能够防止最终精制的氨的纯度产生大的偏差的氨精制系统。
[0018]用于解决课题的手段
[0019]本发明涉及一种氨精制系统，其是对含有杂质的粗氨进行精制的氨精制系统，其特征在于，具备:
[0020]贮存部，其以形成气相和液相的方式在内部空间贮存粗氨，并从气相或液相导出该贮存的粗氨；
[0021]导出控制部，其计算出所述贮存部中液相的容积相对于所述内部空间的容积之比即容积比，在该容积比为预先设定的阈值以上时，控制所述贮存部以使得从液相导出一部分粗氨，在所述容积比 低于所述阈值时，控制所述贮存部以使得从气相导出粗氨；
[0022]气化部，其将一部分从所述贮存部的液相导出的液体状粗氨气化而导出气体状氨;和
[0023]吸附部，其通过吸附剂将从所述贮存部的气相导出的气体状粗氨中所含有的杂质、或者从所述气化部导出的气体状氨中所含有的杂质吸附除去，导出气体状氨。
[0024]另外，本发明的氨精制系统优选进一步具备部分冷凝部，其通过对从所述吸附部导出的氨进行部分冷凝而分离成气相成分和液相成分，由此将挥发性高的杂质以气相成分的形式分离除去，以液相成分的形式获得经精制的液体状氨。
[0025]另外，本发明的氨精制系统优选进一步具备蒸馏部，其通过对从所述吸附部导出的氨进行蒸馏而分离除去杂质，从而获得经精制的液体状氨。
[0026]另外，在本发明的氨精制系统中，所述吸附部优选具有多个吸附区域，该多个吸附区域中分别填充有选自活性炭、亲水性沸石、疏水性沸石、硅胶、以及活性氧化铝这五种吸附剂中的至少三种以上吸附剂。
[0027]发明效果
[0028]根据本发明，氨精制系统是对含有杂质的粗氨进行精制的系统，具备贮存部、导出控制部、气化部和吸附部。贮存部以形成气相和液相的方式在内部空间贮存粗氨，并从气相或液相导出该贮存的粗氨。导出控制部控制贮存部中粗氨的导出动作。
[0029]导出控制部计算出作为贮存部中液相的容积相对于所述内部空间的容积之比的容积比，在该容积比为预先设定的阈值以上时，控制贮存部以使得从液相导出粗氨。另外，在所述容积比低于所述阈值时，控制贮存部以使得从气相导出粗氨。换言之，导出控制部以下述方式构成:根据贮存部内部空间中液体状粗氨的填充量(贮存量)，切换贮存部中粗氨的导出状态(控制从气相和液相中的哪一相导出粗氨的导出动作)。由此，能够在杂质浓度偏差少的状态下从贮存部导出粗氨。因此，能够防止最终精制的氨的浓度发生大幅偏差。
[0030]另外，在本发明的氨精制系统中，气化部将一部分从贮存部的液相导出的液体状粗氨气化而导出气体状氨。由此，粗氨中所含有的挥发性低的杂质(例如水分、碳原子数为6以上的烃等)残留在液相中，从而能够导出减少了挥发性低的杂质的气体状氨。然后，吸附部通过吸附剂吸附除去从贮存部的气相导出的气体状粗氨中所含有的杂质、或者从气化部导出的气体状氨中所含有的杂质，从而导出气体状氨。通过该吸附部，能够高效地吸附除去粗氨中所含有的杂质(主要是水和有机化合物)。
[0031]另外，根据本发明，氨精制系统进一步具备部分冷凝部，该部分冷凝部通过对从吸附部导出的氨进行部分冷凝而分离成气相成分和液相成分，由此分离除去挥发性高的杂质作为气相成分，获得精制的液体状氨作为液相成分。由此，能够将氢气、氮气、氧气、気气、一氧化碳、二氧化碳等挥发性高的杂质以气相成分的形式分离除去，以液相成分的形式获得精制的液体状氨。所以，本发明的氨精制系统中，能够不进行与回流相伴的蒸馏，通过简化的方法精制氨，并且能够抑制能量消耗、高效地精制氨。
[0032]另外，根据本发明，氨精制系统进一步具备蒸馏部。该蒸馏部通过对从所述吸附部导出的氨进行蒸馏，由此分离除去杂质而获得精制的液体状氨。
[0033]另外，根据本发明，吸附部具有多个吸附区域，该多个吸附区域分别填充有选自活性炭、亲水性沸石、疏水性沸石、硅胶、以及活性氧化铝这五种吸附剂中的至少三种以上吸附剂。由此，吸附部能够高效地吸附除去从贮存部的气相导出的气体状粗氨中所含有的杂质、或者从气化部导出的气体状氨中所含有的杂质。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]本发明的目的、特点和优点通过下述详细的说明和附图而变得更加明确。
[0035]图1为表示本发明的第I实施方式的氨精制系统100的构成的图。
[0036]图2为表示本发明的第2实施方式的氨精制系统200的构成的图。
[0037]图3为表示本发明的第3实施方式的氨精制系统300的构成的图。
【具体实施方式】
[0038]下面参考附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。
[0039]图1为表示本发明的第I实施方式的氨精制系统100的构成的图。本实施方式的氨精制系统100是对含有杂质的液体状粗氨进行精制的系统。氨精制系统100通过包含作为贮存部的原料贮存罐1、作为导出控制部的控制单元2、作为气化部的气化器3、作为吸附部的吸附单元4、作为部分冷凝部的冷凝器5、以及回收罐61而构成。
[0040]原料贮存罐I为贮存粗氨的容器。本实施方式中，原料贮存容器I中贮存的粗氨的纯度为99重量％以上、优选纯度为99.0~99.9重量％。
[0041]原料贮存罐I只要是具有耐压性和耐腐蚀性的保温容器就没有特别限制。该原料贮存罐I将粗氨以液体状氨的形式贮存，并被控制成规定的温度和压力。原料贮存罐I具有圆柱状的内部空间，在该内部空间中贮存有液体状粗氨的状态下，在原料贮存罐I的上部形成有气相，在下部形成有液相。另外，原料贮存罐I中，为了使一部分在原料贮存罐I内贮存的液体状粗氨气化来使气相中的氨浓度升高，设有对液体状粗氨进行加热的加热装置11。
[0042]在原料贮存罐I上连接有排气配管70，该排气配管70连通原料贮存罐I与外部，成为用于将分配在气相中的挥发性高的杂质(例如氢气、氮气、氧气、気气、一氧化碳、二氧化碳等)排出到外部的流路。在该排气配管70上设有开放或封闭排气配管70中的流路的排气阀门701。本实施方式的氨精制系统100以能够实施下述排出动作的方式构成:通过开放排气阀门701，从贮存在原料贮存罐I内的粗氨中排出除去挥发性高的杂质。具体而言，液体状粗氨在原料贮存罐I内贮存0.5~3天后，使排气阀门701开放10~300分钟。由此，能够经由排气配管70将分配到在原料贮存罐I中形成的气相中的粗氨中挥发性高的杂质排出。
[0043]另外，本实施方式中，原料贮存罐I以能够将贮存的粗氨从气相和液相中的任一相中导出的方式构成。
[0044]在原料贮存罐I的下部(形成有液相的部分)连接有成为导出液体状粗氨的配管的第I配管71。第I配管71的与原料贮存罐I连接侧的相反侧的端部与气化器3连接。另外，在第I配管71上设有开放或封闭第I配管71中的流路的第I排气阀门711。贮存在原料贮存罐I中的粗氨在开放第I排气阀门711的状态下，从在原料贮存罐I中形成的液相中以液体状粗氨的形式导出。这样从原料贮存罐I导出的液体状粗氨流过第I配管71，供给至气化器3。从原料贮存罐I导出的液体状粗氨通过气化器3气化，以气体状氨的形式供给至流量调节器63。这样通过气化器3气化而成的气体状氨通过流量调节器63对流量进行调节，供给至吸附单元4。
[0045]另外，在原料贮存罐I的上部(形成有气相的部分)连接有成为导出气体状粗氨的配管的第2配管72。第2配管72的与原料贮存罐I连接侧的相反侧的端部与流量调节器63连接。另外，在第2配管72上设有开放或封闭第2配管72中的流路的第2排气阀门721。
[0046]贮存在原料贮存罐I中的粗氨在开放第2排气阀门721的状态下，从在原料贮存罐I中形成的气相中以气体状粗氨的形式导出。这样从原料贮存罐I导出的气体状粗氨流过第2配管72，供给至流量调节器63。然后，气体状粗氨通过流量调节器63对流量进行调节，供给至吸附单元4。
[0047]控制单元2控制原料贮存罐I中的粗氨的导出动作。该控制单元2计算出原料贮存罐I中液相的容积相对于内部空间的容积之比即容积比，在该容积比为预先设定的阈值以上时，控制原料贮存罐I的粗氨的导出动作以使得从原料贮存罐I中形成的液相导出液体状粗氨。另外，该控制单元2在所述容积比低于预先设定的所述阈值时，控制原料贮存罐I的粗氨的导出动作以使得从原料贮存罐I中形成的气相导出气体状粗氨。
[0048]本实施方式中，控制单元2具有检测部21和导出切换控制部22。检测部21例如通过液面传感器等实现，检测出贮存在原料贮存罐I内的液体状粗氨在内部空间中的液面高度。只要预先已知内部空间大小的尺寸，就能够利用液面高度计算出所述容积比。特别是在与底面平行的截面为恒定的内部空间中，液面高度相对于内部空间的高度之比与所述容积比相同，因此易于计算出容积比。
[0049]本实施方式中，原料贮存罐I中形成的内部空间为圆柱状，因此是与圆形的底面平行的截面为恒定的内部空间。所以，液面高度相对于内部空间的高度之比与所述容积比相同。于是，导出切换控制部22利用原料贮存罐I的内部空间的高度值和通过检测部21检测出的液面高度值计算出液面高度相对于内部空间高度之比((液面高度/内部空间高度)，以下称为“高度比”)作为相当于所述容积比的值。
[0050]进而，导出切换控制部22在上述高度比为预先设定的阈值(本实施方式中阈值=1/2)以上时，控制原料贮存罐I的粗氨的导出动作以使得从原料贮存罐I中形成的液相导出液体状粗氨。另外，导出切换控制部22在所述高度比低于预先设定的所述阈值时，控制原料贮存罐I的粗氨的导出动作以使得从原料贮存罐I中形成的气相导出气体状粗氨。
[0051]换言之，在原料贮存罐I内检测部21检测出液体状粗氨填充到原料贮存罐I的高度的1/2 (相当于所述阈值)以上的高度位置时，本实施方式的氨精制系统100按照如下方式构成:导出切换控制部22开放第I阀门711，同时封闭第2阀门721，液体状粗氨从原料贮存罐I中形成的液相流经第I配管71而导出。另外，在原料贮存罐I内检测部21检测出液体状粗氨填充到低于原料贮存罐I的高度的1/2 (相当于所述阈值)的高度位置时，氨精制系统100按下述方式构成:导出切换控制部22开放第2阀门721，同时封闭第I阀门711，气体状粗氨从原料贮存罐I中形成的气相流经第2配管72而导出。
[0052]根据原料贮存罐I内液体状粗氨的填充量(贮存量),原料贮存罐I中形成的气相杂质(特别是挥发性高的杂质)浓度不同。原料贮存罐I内的液体状粗氨的填充量越多，在原料贮存罐I中形成的气相中挥发性高的杂质的浓度变得越高。另外，原料贮存罐I内的液体状粗氨的填充量越少，在原料贮存罐I中形成的液相中挥发性低的杂质(例如水、碳原子数大的有机化合物)的浓度变得越高。即，从原料贮存罐I中形成的液相导出液体状粗氨时，随着原料贮 存罐I内液体状粗氨的填充量减少，挥发性低的杂质浓度高的粗氨从原料贮存罐I的液相导出。
[0053]于是，如前所述，本实施方式的氨精制系统100按如下所述构成:根据原料贮存罐I内的液体状粗氨的填充量，切换粗氨的导出状态(控制从气相和液相中的哪一相导出粗氨的导出动作)。由此，能够在杂质浓度的偏差少的状态下从原料贮存罐I导出粗氨。所以，能够防止最终精制的氨的纯度发生大的偏差。
[0054]气化器3将一部分从原料忙存罐I的液相导出的液体状粗氨气化。即，气化器3对液体状粗氨进行加热，以规定的气化率气化而分离成气相成分和液相成分，导出气体状的氨。气化器3对一部分液体状粗氨进行气化，因此粗氨中所含有的挥发性低的杂质(例如水分、碳原子数为6以上的烃等)在液相中残留，从而能够导出减少了挥发性低的杂质的气体状氨。
[0055]本实施方式中，气化器3对于从原料贮存罐I的液相导出的液体状粗氨以90~95体积％的气化率进行气化，分离成气相成分和液相成分。在这种情况下，从原料贮存罐I导出的液体状粗氨的90~95体积％成为气相成分，5~10体积％成分液相成分。
[0056]在气化器3上连接有设有第3阀门731的第3配管73、和设有第4阀门741的第4配管74。此外，第3配管73是从气化器3导出的气体状氨向吸附单元4流动的配管，与流量调节器63连接。在气化器3中，作为液相成分从氨中分离除去的挥发性低的杂质在开放第4阀门741的状态下，流经第4配管74而排出到系统外部。另外，在气化器3中，作为气相成分获得的气体状氨在开放第3阀门731的状态下，流经第3配管73供给至流量调节器63。[0057]在流量调节器63上连接有第5配管75，该第5配管成为从原料贮存罐I的气相导出的气体状粗氨、或者从气化器3导出的气体状氨向吸附单元4流动的流路。在该第5配管75上连接有从第5配管75分支出来的第6配管76、第7配管77以及第8配管78。
[0058]第6配管76从第5配管75分支出来而与后述的第I吸附塔41的塔顶部连接。在该第6配管76上设有开放或封闭第6配管76中的流路的第6阀门761。第7配管77从第5配管75分支出来而与后述的第2吸附塔42的塔顶部连接。在该第7配管77上设有开放或封闭第7配管77中的流路的第7阀门771。第8配管78从第5配管75分支出来而与后述的第3吸附塔43的塔顶部连接。在该第8配管78上设有开放或封闭第8配管78中的流路的第8阀门781。
[0059]通过流量调节器63调节了流量的气体状氨在开放第6阀门761、且封闭第7阀门771和第8阀门781的状态下，流过第5配管75和第6配管76，供给至第I吸附塔41。另外，通过流量调节器63调节了流量的气体状氨在开放第7阀门771、且封闭第6阀门761和第8阀门781的状态下，流过第5配管75和第7配管77，供给至第2吸附塔42。另外，通过流量调节器63调节了流量的气体状氨在开放第8阀门781、且封闭第6阀门761和第7阀门771的状态下，流过第5配管75和第8配管78，供给至第3吸附塔43。
[0060]吸附单元4将从原料贮存罐I的气相导出的气体状粗氨中所含有的杂质、或者从气化部导出的气体状氨中所含有的杂质吸附除去来精制。吸附单元4含有作为吸附部分的第I吸附塔41、第2吸附塔42、以及第3吸附塔43而构成。
[0061]第I吸附塔41只要填充有能够吸附除去经由流量调节器63供给的气体状氨中所含有的杂质的吸附剂，则可以为任何构成。本实施方式中，第I吸附塔41具有下述结构:从塔顶部向塔底部(从氨的流动方向上游侧向下游侧)依次设有塔顶吸附区域411、塔中间吸附区域412、以及塔底吸附区域413。
[0062]塔顶吸附区域411、塔中间吸附区域412、以及塔底吸附区域413是选自活性炭、亲水性沸石、疏水性沸石、硅胶、以及活性氧化铝这五种吸附剂中的至少三种吸附剂分别填充而成的区域。作为亲水性沸石，可以举出MS-3A (细孔径为3 A的多孔质合成沸石)、MS-4A(细孔径为4 A的多孔质合成沸石)、MS-5A (细孔径为5 A的多孔质合成沸石)、MS-13X (细孔径为9 A的多孔质合成沸石)等，作为疏水性沸石，可以举出高硅型(二氧化硅/氧化铝比闻)沸石等。
[0063]塔顶吸附区域411主要是吸附除去水的吸附区域，是填充有选自对水具有高吸附能力的活性炭、MS-13X、活性氧化铝中的一种或多种多孔质吸附剂而成的吸附区域。塔中间吸附区域412主要是吸附除去碳原子数低于5的有机化合物的吸附区域，是填充有选自对碳原子数低于5的有机化合物具有高吸附能力的疏水性沸石、亲水性沸石、硅胶中的一种或多种多孔质吸附剂而成的吸附区域。塔底吸附区域413主要是吸附除去碳原子数为5以上的有机化合物和水的吸附区域，是填充有选自对碳原子数为5以上的有机化合物和水具有高吸附能力的活性炭、 MS-13X中的一种或多种多孔质吸附剂而成的吸附区域。
[0064]第2吸附塔42具有下述结构:从塔顶部向塔底部(从氨的流动方向上游侧向下游侦D依次设有塔顶吸附区域421、塔中间吸附区域422、以及塔底吸附区域423。在第2吸附塔42中，塔顶吸附区域421与第I吸附塔41的塔顶吸附区域411同样地构成，塔中间吸附区域422与第I吸附塔41的塔中间吸附区域412同样地构成，塔底吸附区域423与第I吸附塔41的塔底吸附区域413同样地构成。
[0065]第3吸附塔43具有下述结构:从塔顶部向塔底部(从氨的流动方向上游侧向下游侦D依次设有塔顶吸附区域431、塔中间吸附区域432、以及塔底吸附区域433。在第3吸附塔43中，塔顶吸附区域431与第I吸附塔41的塔顶吸附区域411同样地构成，塔中间吸附区域432与第I吸附塔41的塔中间吸附区域412同样地构成，塔底吸附区域433与第I吸附塔41的塔底吸附区域413同样地构成。
[0066]第I吸附塔41、第2吸附塔42以及第3吸附塔43中使用的吸附剂能够通过加热、减压、加热以及减压中的任一种处理，使吸附的杂质(水分和烃等有机化合物)脱离而再生。例如在通过加热处理使吸附在吸附剂上的杂质脱离时，在200~350°C的温度下加热即可。
[0067]另外，在本实施方式的氨精制系统100中，第I吸附塔41、第2吸附塔42以及第3吸附塔43的温度控制成O~60°C，压力控制成0.1~1.0MPa。在第I吸附塔41、第2吸附塔42以及第3吸附塔43的温度低于0°C时，有可能需要将在杂质的吸附除去时生成的吸附热除去的冷却，从而能量效率降低。在第I吸附塔41、第2吸附塔42以及第3吸附塔43的温度超过60°C时，吸附剂对杂质的吸附能力有可能降低。另外，在第I吸附塔41、第2吸附塔42以及第3吸附塔43的压力低于0.1MPa时，吸附剂对杂质的吸附能力有可能降低，在压力超过1.0MPa时，为了维持一定压力而需要大量的能量，从而能量效率有可能降低。
[0068]另外，第I吸附塔41、第2吸附塔42以及第3吸附塔43中的线速度(Iinearvelocity)优选为0.1~ 10.0m/秒。在线速度低于0.1m/秒时，吸附除去杂质需要长时间，因而不优选，在线速度超过10.0m/秒时，在吸附除去杂质时生成的吸附热无法充分除去，吸附剂对杂质的吸附能力有可能降低。此外，所述线速度是下述值:每单位时间将气体状氨供给至第I吸附塔41、第2吸附塔42以及第3吸附塔43的量换算成NTP中的气体体积，并除以各吸附塔的空塔截面积而求得。
[0069]另外，在本实施方式的氨精制系统100中，优选对从第I吸附塔41、第2吸附塔42以及第3吸附塔43导出的氨中所含有的杂质浓度进行分析。作为对氨中所含有的杂质浓度进行分析的装置，可以举出气相色谱分析装置(GC-PDD:脉冲放电型检测器)。作为该气相色谱分析装置的具体例，例如可以举出GL Sciences株式会社制的GC-4000。可以基于由气相色谱分析装置得到的分析结果，设定后述冷凝器5中的部分冷凝条件(设定冷凝率等)。
[0070]在第I吸附塔41的塔底部连接有从第I吸附塔41导出的气体状氨流过的第9配管79。在该第9配管79上设有开放或封闭第9配管79中的流路的第9阀门791。在第2吸附塔42的塔底部连接有从第2吸附塔42导出的气体状氨流过的第10配管80。在该第10配管80上设有开放或封闭第10配管80中的流路的第10阀门801。在第3吸附塔43的塔底部连接有从第3吸附塔43导出的气体状氨流过的第11配管81。在该第11配管81上设有开放或封闭第11配管81中的流路的第11阀门811。
[0071]另外，在第9配管79上连接有从第9配管79上分支出来的第12配管82。该第12配管82从第9配管79分支出来并与第7配管77连接，成为用于将从第I吸附塔41导出的气体状氨导入到第2吸附塔42中的流路。在第12配管82上设有开放或封闭第12配管82中的流路的第12阀门821。在第12配管82上连接有从第12配管82上分支出来的第13配管83。该第13配管83从第12配管82分支出来并与第8配管78连接，成为用于将从第I吸附塔41导出的气体状氨导入到第3吸附塔43中的流路。在第13配管83上设有开放或封闭第13配管83中的流路的第13阀门831。
[0072]另外，在第10配管80上连接有从第10配管80上分支出来的第14配管84和第15配管85。第14配管84从第10配管80分支出来并与第6配管76连接，成为用于将从第2吸附塔42导出的气体状氨导入到第I吸附塔41中的流路。在第14配管84上设有开放或封闭第14配管84中的流路的第14阀门841。第15配管85从第10配管80分支出来并与第8配管78连接，成为将从第2吸附塔42导出的气体状氨导入到第3吸附塔43中的流路。在第15配管85上设有开放或封闭第15配管85中的流路的第15阀门851。
[0073]另外，在第11配管81上连接有从第11配管81上分支出来的第16配管86。该第16配管86从第11配管81分支出来并与第6配管76连接，成为用于将从第3吸附塔43导出的气体状氨导入到第I吸附塔41中的流路。在第16配管86上设有开放或封闭第16配管86中的流路的第16阀门861。在第16配管86上连接有从第16配管86上分支出来的第17配管87。该第17配管87从第17配管87分支出来并与第7配管77连接，成为用于将从第3吸附塔43导出的气体状氨导入到第2吸附塔42中的流路。在第17配管87上设有开放或封闭第17配管87中的流路的第17阀门871。
[0074]另外，第9配管79、第10配管80以及第11配管81中，在气体状氨的流动方向下游侧端部上连接有第18配管88。对于该第18配管88供给从第I吸附塔41、第2吸附塔42以及第3吸附塔43中的任一吸附塔导出的气体状氨。然后，在第18配管88上设有从第18配管88分支出来而与冷凝器5连接的第19配管89。
[0075]在如上所述构成的氨精制系统100中，关于第I吸附塔41、第2吸附塔42以及第3吸附塔43的连接，有以下6种连接模式。
[0076]第I连接模式是使经流量调节器63调节了流量的气体状氨依次通过第I吸附塔41、第2吸附塔42的连接模 式。第I连接模式中，开放第6阀门761、第10阀门801以及第12阀门821，封闭第7阀门771、第8阀门781、第9阀门791、第11阀门811、第13阀门831、第14阀门841、第15阀门851、第16阀门861以及第17阀门871。
[0077]由此，从流量调节器63导出的气体状氨流过第6配管76而导入至第I吸附塔41中，从第I吸附塔41导出的气体状氨流过第9配管79和第12配管82导入至第2吸附塔42，从第2吸附塔42导出的气体状氨流过第10配管80而供给至第18配管88，气体状氨从该第18配管88导入到冷凝器5。
[0078]这样的第I连接模式中，能够用第I吸附塔41和第2吸附塔42吸附除去气体状氨中所含有的杂质，因此能够提高对杂质的吸附除去能力。此外，第I连接模式中，没有实施第3吸附塔43的吸附除去动作，因此能够对该第3吸附塔43进行再生处理。
[0079]第2连接模式是使从流量调节器63导出的气体状氨依次通过第I吸附塔41、第3吸附塔43的连接模式。第2连接模式中，开放第6阀门761、第11阀门811以及第13阀门831，封闭第7阀门771、第8阀门781、第9阀门791、第10阀门801、第12阀门821、第14阀门841、第15阀门851、第16阀门861以及第17阀门871。
[0080]由此，从流量调节器63导出的气体状氨流过第6配管76而导入至第I吸附塔41，从第I吸附塔41导出的气体状氨流过第9配管79、第12配管82以及第13配管83导入至第3吸附塔43，从第3吸附 塔43导出的气体状氨流过第11配管81而供给至第18配管88，气体状氨从该第18配管88导入到冷凝器5。[0081]这样的第2连接模式中，能够用第I吸附塔41和第3吸附塔43吸附除去气体状氨中所含有的杂质，因此能够提高对杂质的吸附除去能力。此外，第2连接模式中，没有实施第2吸附塔42中的吸附除去动作，因此能够对该第2吸附塔42进行再生处理。
[0082]第3连接模式是使从流量调节器63导出的气体状氨依次通过第2吸附塔42、第I吸附塔41的连接模式。第3连接模式中，开放第7阀门771、第9阀门791以及第14阀门841，封闭第6阀门761、第8阀门781、第10阀门801、第11阀门811、第12阀门821、第13阀门831、第15阀门851、第16阀门861以及第17阀门871。
[0083]由此，从流量调节器63导出的气体状氨流过第7配管77导入至第2吸附塔42，从第2吸附塔42导出的气体状氨流过第10配管80和第14配管84导入至第I吸附塔41，从第I吸附塔41导出的气体状氨流过第9配管79供给至第18配管88，气体状氨从该第18配管88导入到冷凝器5。
[0084]这样的第3连接模式中，能够用第I吸附塔41和第2吸附塔42吸附除去气体状氨中所含有的杂质，因此能够提高对杂质的吸附除去能力。此外，第3连接模式中，没有实施第3吸附塔43中的吸附除去动作，因此能够对该第3吸附塔43进行再生处理。
[0085]第4连接模式是使从流量调节器63导出的气体状氨依次通过第2吸附塔42、第3吸附塔43的连接模式。第4连接模式中，开放第7阀门771、第11阀门811以及第15阀门851，封闭第6阀门761、第8阀门781、第9阀门791、第10阀门810、第12阀门821、第13阀门831、第14阀门841、第16阀门861以及第17阀门871。
[0086]由此，从流量调节器63导出的气体状氨流过第7配管77导入至第2吸附塔42，从第2吸附塔42导出的气体状氨流过第10配管80和第15配管85导入至第3吸附塔43，从第3吸附塔43导出的气体状氨流过第11配管81供给至第18配管88，气体状氨从该第18配管88导入到冷凝器5。
[0087]这样的第4连接模式中，能够用第2吸附塔42和第3吸附塔43吸附除去气体状氨中所含有的杂质，因此能够提高对杂质的吸附除去能力。此外，第4连接模式中，没有实施第I吸附塔41中的吸附除去动作，因此能够对该第I吸附塔41进行再生处理。
[0088]第5连接模式是使从流量调节器63导出的气体状氨依次通过第3吸附塔43、第I吸附塔41的连接模式。第5连接模式中，开放第8阀门781、第9阀门791以及第16阀门861，封闭第6阀门761、第7阀门771、第10阀门801、第11阀门811、第12阀门821、第13阀门831、第14阀门841、第15阀门851以及第17阀门871。
[0089]由此，从流量调节器63导出的气体状氨流过第8配管78导入至第3吸附塔43，从第3吸附塔43导出的气体状氨流过第11配管81和第16配管86导入至第I吸附塔41，从第I吸附塔41导出的气体状氨流过第9配管79供给至第18配管88，气体状氨从该第18配管88导入到冷凝器5。
[0090]这样的第5连接模式中，能够用第I吸附塔41和第3吸附塔43吸附除去气体状氨中所含有的杂质，因此能够提高对杂质的吸附除去能力。此外，第5连接模式中，没有实施第2吸附塔42中的吸附除去动作，因此能够对该第2吸附塔42进行再生处理。
[0091]第6连接模式是使从流量调节器63导出的气体状氨依次通过第3吸附塔43、第2吸附塔42的连接模式。第6连接模式中，开放第8阀门781、第10阀门801以及第17阀门871，封闭第6阀门761、 第7阀门771、第9阀门791、第11阀门811、第12阀门821、第13阀门831、第14阀门841、第15阀门851以及第16阀门861。
[0092]由此，从流量调节器63导出的气体状氨流过第8配管78导入至第3吸附塔43，从第3吸附塔43导出的气体状氨流过第11配管81、第16配管86以及第17配管87导入至第2吸附塔42，从第2吸附塔42导出的气体状氨流过第10配管80供给至第18配管88，气体状氨从该第18配管88导入到冷凝器5。
[0093]这样的第6连接模式中，能够用第2吸附塔42和第3吸附塔43吸附除去气体状氨中所含有的杂质，因此能够提高对杂质的吸附除去能力。此外，第6连接模式中，没有实施第I吸附塔41中的吸附除去动作，因此能够对该第I吸附塔41进行再生处理。
[0094]从第I吸附塔41、第2吸附塔42、或者第3吸附塔43导出的气体状氨供给至冷凝器5。冷凝器5通过将从第I吸附塔41、第2吸附塔42、或者第3吸附塔43导出的气体状氨部分冷凝而分离成气相成分和液相成分，由此将氨中所含有的氢气、氮气、氧气、気气、一氧化碳、二氧化碳等挥发性高的杂质以气相成分的形式分离除去，以液相成分的形式获得经精制的液体状氨。
[0095]作为冷凝器5，可以举出多管式冷凝器、平板式热交换器等，本实施方式中，采用多管式冷凝器作为冷凝器5。冷凝器5将从第I吸附塔41、第2吸附塔42或第3吸附塔43导出的气体状氨的70~99体积％冷凝而分离成气相成分和液相成分。在该情况下，按照从第I吸附塔41、第2吸附塔42或第3吸附塔43导出的气体状氨的一部分即I~30体积％成为气相成分的方式进行冷凝而分离成气相成分和液相成分。由此，能够将吸附除去后的气体状氨中所含有的挥发性高的杂质以气相成分的形式分离除去，以液相成分的形式高收率地得到精制后的液体状氨。
[0096]另外，作为冷凝器5中的冷凝条件，只要是从第I吸附塔41、第2吸附塔42或第3吸附塔43导出的气体状氨的一部分成为液体的条件，就没有限定，温度、压力和时间适当设定即可。本实施方式中，冷凝器5优选按照下述方式构成:将从第I吸附塔41、第2吸附塔42或第3吸附塔43导出的气体状氨在-77~40°C的温度下进行冷凝而分离成气相成分和液相成分。由此，能够将从第I吸附塔41、第2吸附塔42或第3吸附塔43导出的气体状氨高效地冷凝而得到精制后的液体状氨，同时能够提高该液体状氨的纯度。冷凝器5中对气体状氨进行冷凝时的温度低于_77°C时，由于冷却需要很多的能量，因而不优选；当超过40°C时，由于氨的一部分冷凝而得到的液体状氨中含有的杂质浓度增高，因此不优选。
[0097]另外，冷凝器5优选按照下述方式构成:将从第I吸附塔41、第2吸附塔42或第3吸附塔43导出的气体状氨在0.007~2.0MPa的压力下进行冷凝而分离成气相成分和液相成分。当冷凝器5中对气体状氨进行冷凝时的压力低于0.007MPa时，使氨冷凝的温度降低，因此冷却需要很多的能量，因而不优选；当超过2.0MPa时，由于使氨冷凝的温度增高，因此氨的一部分冷凝而得到的液体状氨中含有的杂质浓度增高，因而不优选。
[0098]本实施方式的氨精制系统100中，冷凝器5由于将从第I吸附塔41、第2吸附塔42或第3吸附塔43导出的气体状氨的一部分冷凝而分离成气相成分和液相成分，因此能够将挥发性高的杂质以气相成分的形式分离除去，以液相成分的形式得到精制后的液体状氨。因此，即使不像以往技术那样设置蒸馏部，也能够通过简化的系统对氨进行精制。
[0099]通过精密蒸馏将粗氨中所含有的杂质分离除去时，边实施回流边进行蒸馏，因此重复下述操作:用蒸馏塔使液体状氨加热蒸发而形成气体状氨，另一方面，用蒸馏塔的塔顶部的冷凝器使来自精馏塔的气体状氨冷凝而形成液体状氨。所以，在精馏操作时在该操作中投入大量能量。
[0100]相对于此，在通过冷凝器5的部分冷凝将氨中所含有的杂质分离除去时，仅使气体状氨冷凝I次，因此其所需的能量很少即可。这样可知，与利用精馏的氨的精制方法相t匕，利用冷凝器5中的部分冷凝的精制方法不仅可短时间地获得高纯度的氨，而且能量方面也有很大价值。
[0101]为了获得高纯度的氨，需要按照下述方式进行冷凝器5的运行:通过冷凝器5的部分冷凝而以液相成分的形式获得的液体状氨快速地从冷凝器5导出，在冷凝器5的内部仅存在未冷凝的气相成分。
[0102]在冷凝器5上连接有设置有第20阀门901的第20配管90、和设置有第21阀门911的第21配管91。此外，第20配管90连接在冷凝器5与回收罐61之间。
[0103]冷凝器5中，以气相成分的形式从氨分离除去的挥发性高的杂质在开放第21阀门911的状态下，通过第21配管91排出到体系外。另外，冷凝器5中，以液相成分的形式获得的液体状氨在开放第20阀门901的状态下，通过第20配管90供给至回收罐61。
[0104]回收罐61用于贮存在冷凝器5中作为液相成分获得的液体状氨。在回收罐61上连接有第22配管92，该第22配管92连通回收罐61与外部，成为用于将气相成分排出到外部的流路。在该第22配管92上设有开放或封闭第22配管92中的流路的第22阀门921。本实施方式的氨精制系统100以能够实施下述排出动作的方式构成:在封闭第20阀门901的状态下开放第22阀门921，由此从贮存在回收罐61内的液体状氨中排出除去挥发性高的杂质。通过实施该回收罐61中的排出动作，能够更加提高贮存在回收罐61内的液体状氨的纯度。
[0105]另外，回收罐61在一定条件下控制温度和压力，以使得能够以液体状态贮存氨。在回收罐61和冷凝器5上经由第23配管93连接有冷却液送液装置64。在第23配管93中流过从冷却液送液装置送过来的冷却液，通过该冷却液的冷却能力将回收罐61和冷凝器5维持在规定的温度。
[0106]在回收罐61上经由设有第24阀门941的第24配管94连接有填充装置62。贮存在回收罐61中的液体状氨通过开放第24阀门941而流过第24配管94供给至填充装置62。这样供给至填充装置62的氨通过填充装置62填充在制品填充容器等中。
[0107]如上所述构成的本实施方式的氨精制系统100按照根据原料罐I内的液体状粗氨的填充量来切换粗氨的导出状态的方式构成，因此，能以杂质浓度的偏差少的状态从原料贮存罐I导出粗氨。由此，能够防止最终精制的氨的纯度产生大的偏差。
[0108]此外，本实施方式的氨精制系统100中，通过填充有吸附剂的第I吸附塔41、第2吸附塔42及第3吸附塔43，吸附除去粗氨中所含有的杂质，因此能够高效地吸附除去粗氨中所含有的杂质(主要是水和有机化合物)。然后，冷凝器5将从第I吸附塔41、第2吸附塔42或第3吸附塔43导出的氨部分冷凝而分离成气相成分和液相成分，因此能够将氢气、氮气、氧气、氩气、一氧化碳、二氧化碳等挥发性高的杂质以气相成分的形式分离除去，以液相成分的形式获得经精制的液体状氨。所以，本实`施方式的氨精制系统100中，能够不像现有技术那样进行伴随回流的蒸馏，通过简化的方法精制氨，并且能够抑制能量消耗、高效地精制氨。[0109]图2为表示本发明的第2实施方式的氨精制系统200的构成的图。本实施方式的氨精制系统200与前述的氨精制系统100类似，关于对应的部分附加相同的参照符号并省略说明。氨精制系统200中，代替氨精制系统100具备的冷凝器5，具备作为蒸馏部发挥功能的第1蒸馏塔202和第2蒸馏塔203，进一步具备分析部201和全冷凝器204。另外，氨精制系统200具备吸附单元4A，该吸附单元4A的构成与前述吸附单元4的构成不同。对于氨精制系统200中的其它构成，与氨精制系统100相同。
[0110]吸附单元4A将从流量调节器63导出的气体状氨中所含有的杂质吸附除去而进行精制。本实施方式中，吸附单元4A包含第1吸附塔41A、第2吸附塔42A、以及第3吸附塔43A而构成。
[0111]第1吸附塔41A只要填充有能够将经由流量调节器63供给的气体状氨中所含有的杂质吸附除去的吸附剂，则可以为任何构成。本实施方式中，第1吸附塔41A具有下述结构:从塔顶部向塔底部(从氨的流动方向上游侧向下游侧)依次设有塔顶吸附区域411A和塔底吸附区域412A。
[0112]塔顶吸附区域411A和塔底吸附区域412A是选自活性炭、亲水性沸石、疏水性沸石、硅胶、以及活性氧化铝这五种吸附剂中的至少两种吸附剂分别填充而成的区域。
[0113]塔顶吸附区域411A主要是吸附除去水的吸附区域，是填充有选自对水具有高吸附能力的活性炭、MS-13X、活性氧化铝中的一种或多种多孔质吸附剂而成的吸附区域。塔底吸附区域412A主要是吸附除去有机化合物和水的吸附区域，是填充有选自对碳原子数低于5的有机化合物具有高吸附能力的疏水性沸石、亲水性沸石、硅胶、对碳原子数为5以上的有机化合物和水具有高吸附能力的活性炭、MS-13X中的一种或多种多孔质吸附剂而成的吸附区域。
[0114]第2吸附塔42A具有下述结构:从塔顶部向塔底部(从氨的流动方向上游侧向下游侦D依次设有塔顶吸附区域421A和塔底吸附区域422A。在第2吸附塔42A中，塔顶吸附区域421A与第1吸附塔41A的塔顶吸附区域411A同样地构成，塔底吸附区域422A与第I吸附塔41A的塔底吸附区域412A同样地构成。
[0115]第3吸附塔43A具有下述结构:从塔顶部向塔底部(从氨的流动方向上游侧向下游侦D依次设有塔顶吸附区域431A和塔底吸附区域432A。在第3吸附塔43A中，塔顶吸附区域431A与第1吸附塔41A的塔顶吸附区域411A同样地构成，塔底吸附区域432A与第1吸附塔41A的塔底吸附区域412A同样地构成。
[0116]另外，在本实施方式的氨精制系统200中，在供给从第I吸附塔41A、第2吸附塔42A以及第3吸附塔43A中的任一个吸收塔导出的气体状氨的第18配管88上，设有从第18配管88分支出来而与分析部201连接的第30配管210、和从第18配管88分支出来而与第I蒸馏塔202连接的第19配管89。
[0117]流过第18配管88的氨通过开放第30阀门2101而流过第30配管导入到分析部201。
[0118]分析部201对从吸附单元4A导出的气体状氨中所含有的杂质浓度进行分析。分析部201包含气相色谱分析装置(GC-PDD:脉冲放电型检测器)和光腔衰荡光谱分析装置(CRDS)。作为气相色谱分 析装置，例如可以举出GL Sciences株式会社制的GC-4000，作为光腔衰荡光谱分析装置，例如可以举出Tiger Optics公司制的MTO-LP-H2O。[0119]本实施方式中，对于从吸附单元4A导出的气体状氨，用气相色谱分析装置对挥发性高的有机化合物(例如甲烷)浓度进行分析，用光腔衰荡光谱分析装置对水分浓度进行分析。氨精制系统200中，基于由分析部201得到的分析结果，控制氨的流路对于第I蒸馏塔202和第2蒸馏塔203的开关动作。
[0120]第I蒸馏塔202将从吸附单元4A导出的气体状氨中所含有的、沸点比氨低的低沸点杂质蒸馏除去。第I蒸馏塔202从下面起依次形成底部空间部2025、下部蒸馏部2024、中央空间部2023、上部蒸馏部2022、上部空间部2021，在底部空间部2025中设有重沸器，在上部空间部2021中设有冷凝器。从外部向重沸器中供给例如加热水等加热介质来支持试样的重沸，从外部向冷凝器中供给例如冷却水等制冷剂来支持试样的冷凝。
[0121]导入至第I蒸馏塔202的中央空间部2023中的气体状氨沿上部蒸馏部2022上升，与流下的回流液进行气液接触而进行精馏。即，上升的气相中所含有的氨在回流液中溶解液化，溶解在回流液中的沸点比氨低的低沸点杂质被气化。此时，除去低沸点杂质而冷凝精制的氨流下到底部空间部2025后，将向上部蒸馏部2022的上部回流的一部分除去，从底部空间部2025导出。另一方面，低沸点杂质上升到上部空间2021而成为浓缩气体，被冷凝器冷却处理而连续地作为废气排出。
[0122]第2蒸馏塔203将从吸附单元4A或第I蒸馏塔202导出的氨中所含有的、沸点比氨高的高沸点杂质蒸馏除去。第2蒸馏塔203与第I蒸馏塔202具有相同的结构，形成底部空间部2035、下部蒸馏部2034、中央空间部2033、上部蒸馏部2032、上部空间部2031，在底部空间部2035中设有重沸器，在上部空间部2031中设有冷凝器。
[0123]导入至第2蒸馏塔203的中央空间部2033中的氨边与沿下部蒸馏部2034上升的氨气进行气液接触，边移动到底部空间部2035。此处被重沸而气化的氨边与流下的溶液进行气液接触，边经由下部蒸馏部2034、中央空间部2033以及上部蒸馏部2032而被精制。此时，经蒸馏精制的氨到达上部空间部2031后，被冷凝器冷却处理而从上部空间部2031导出。另一方面，高沸点杂质流下到底部空间部2035而成为浓缩液，从底部空间部2035作为废液排出。
[0124]全冷凝器204将通过第I蒸馏塔202和第2蒸馏塔203蒸馏精制而得到的氨冷凝而作为液体状氨回收，回收的液体状氨贮存在回收罐61中。
[0125]另外，本实施方式的氨精制系统200具备形成从吸附单元4A导出的氨流过的流路的以下配管:设有第31阀门2111的第31配管211、设有第32阀门2121的第32配管212、设有第33阀门2131的第33配管213、设有第34阀门2141的第34配管214、以及设有第35阀门2151的第35配管215。
[0126]第31配管211的一个端部与第19配管89连接，第19配管89从供给由吸附单元4A导出的气体状氨的第18配管88分支出来，第31配管211的另一端部与第I蒸馏塔202连接。第32配管212连接在第I蒸馏塔202与第2蒸馏塔203之间。第33配管213连接在第2蒸馏塔203与 全冷凝器204之间。第34配管214从第31配管211分支出来并与第32配管212连接。第35配管215在第32配管212上，在与连接第34配管214的连接部相比氨流动方向下游侧，从第32配管212分支出来并与第33配管213连接。
[0127]此外，第31阀门2111在第31配管211上，设在与从第31配管211向第34配管214分支的分支部相比氨流动方向的下游侧。第32阀门2121在第32配管212上，设在与从第32配管212向第35配管215分支的分支部相比氨流动方向的下游侧。第33阀门2131在第33配管213上，设在与连接第35配管215的连接部相比氨流动方向的上游侧。第34阀门2141设置第34配管214上。第35阀门2151设在第35配管215上。
[0128]本实施方式的氨精制系统200中，基于由分析部201得到的分析结果，控制氨流路相对于第I蒸馏塔202和第2蒸馏塔203的开关动作。下面列举4种控制模式进行具体说明。
[0129]第I控制模式是通过分析部201获得低沸点杂质和高沸点杂质的浓度低于规定值的分析结果时的控制模式。第I控制模式中，由分析部201得到的分析结果为显示出低沸点杂质的浓度低于规定值(例如甲烷的浓度为30ppb)、且高沸点杂质的浓度低于规定值(例如水分的浓度为30ppb)的分析结果时，开放第34阀门2141和第35阀门2151，封闭第31阀门2111、第32阀门2121和第33阀门2131。
[0130]这样，基于由分析部201得到的分析结果来控制流路的开关动作的氨精制系统200对于从吸附单元4A导出的氨，不进行第I蒸馏塔202和第2蒸馏塔203中的蒸馏除去的精制动作，使从吸附单元4A导出的氨通过第34配管214、第32配管212、第35配管215以及第33配管213而导入至全冷凝器204，作为液体状氨回收。
[0131]第2控制模式是通过分析部201获得低沸点杂质的浓度为规定值以上、且高沸点杂质的浓度低于规定值的分析结果时的控制模式。第2控制模式中，由分析部201得到的分析结果为显示出低沸点杂质的浓度为规定值(例如甲烷的浓度为30ppb)以上、且高沸点杂质的浓度低于规定值(例如水分的浓度为30ppb)的分析结果时，开放第31阀门2111和第35阀门2151，封闭第32阀门2121、第33阀门2131和第34阀门2141。
[0132]这样，基于由分析部201得到的分析结果，控制流路的开关动作的氨精制系统200对于从吸附单元4A导出的氨，进行第I蒸馏塔202中的蒸馏除去的精制动作，不进行第2蒸馏塔203中的蒸馏除去的精制动作，使从吸附单元4A导出的氨通过第31配管211、第32配管212、第35配管215以及第33配管213而导入至全冷凝器204，作为液体状氨回收。
[0133]第3控制模式是由分析部201获得低沸点杂质的浓度低于规定值、且高沸点杂质的浓度为规定值以上的分析结果时的控制模式。第3控制模式中，由分析部201得到的分析结果为显示出低沸点杂质的浓度低于规定值(例如甲烷的浓度为30ppb)、且高沸点杂质的浓度为规定值(例如水分的浓度为30ppb)以上的分析结果时，开放第34阀门2141、第32阀门2121和第33阀门2131，封闭第31阀门2111和第35阀门2151。
[0134]这样，基于由分析部201得到的分析结果，控制流路的开关动作的氨精制系统200对于从吸附单元4A导出的氨，进行第2蒸馏塔203中的蒸馏除去的精制动作，不进行第I蒸馏塔202中的蒸馏除去的精制动作，使从吸附单元4A导出的氨通过第34配管214、第32配管212、以及第33配管213导入至全冷凝器204，作为液体状氨回收。
[0135]第4控制模式是通过分析部201获得低沸点杂质和高沸点杂质的浓度为规定值以上的分析结果时的控制模式。第4控制模式中，由分析部201得到的分析结果为显示出低沸点杂质的浓度为规定值(例如甲烷的浓度为30ppb)以上、且高沸点杂质的浓度为规定值(例如水分的浓度为30ppb)以上的分析结果时，开放第31阀门2111、第32阀门2121和第33阀门2131，封闭第34阀门2141和第35阀门2151。
[0136]这样，基于由分析部201得到的分析结果，控制流路的开关动作的氨精制系统200对于从吸附单元4A导出的氨进行第I蒸馏塔202和第2蒸馏塔203中的蒸馏除去的精制动作，使从吸附单元4A导出的氨通过第31配管211、第32配管212、以及第33配管213导入至全冷凝器204，作为液体状氨回收。
[0137] 按以上方式构成的本实施方式的氨精制系统200中，能够用分析部201对从吸附单元4A导出的氨中所含有的杂质浓度进行分析，根据其分析结果，进行第I蒸馏塔202和第2蒸馏塔203中的蒸馏除去的精制动作，因此能够省略不需要的蒸馏除去的精制动作，由此，能够抑制能量消耗、高效地精制粗氨。
[0138]图3为表示本发明的第3实施方式的氨精制系统300的构成的图。本实施方式的氨精制系统300与前述的氨精制系统100类似，关于对应的部分附加相同的参照符号并省略说明。氨精制系统300的吸附单元301的构成与前述吸附单元4的构成不同，除此之外，与氨精制系统100相同。
[0139]吸附单元301将从流量调节器63导出的气体状氨中所含有的杂质吸附除去而进行精制。本实施方式中，吸附单元301通过包含第I吸附塔3011、第2吸附塔3012、以及第3吸附塔3013而构成。
[0140]第I吸附塔3011具有下述层叠结构:从塔顶部向塔底部(从氨的流动方向上游侧向下游侧)依次设有塔顶吸附区域30111、第I中间吸附层30112、第2中间吸附层30113、以及塔底吸附层30114。
[0141]塔顶吸附层30111是含有第I吸附剂的层，具有作为第I吸附剂层的功能。第I吸附剂是对水具有高吸附能力的多孔质吸附剂。作为这样的第I吸附剂，例如可以举出活性炭、MS-13X (细孔径为9 A的多孔质合成沸石)以及活性氧化铝等。
[0142]第I中间吸附层30112是含有第2吸附剂的层，具有作为第2吸附剂层的功能。第2吸附剂是对碳原子数低于5的有机化合物(烃、醇、醚等)具有高吸附能力的多孔质吸附剂。作为这样的第2吸附剂，例如可以举出MS-3A(细孔径为3 A的多孔质合成沸石)、MS-4A(细孔径为4 A的多孔质合成沸石)、MS-5A (细孔径为5 A的多孔质合成沸石)、MS-13X (细孔径为9 A的多孔质合成沸石)等亲水性沸石、高硅型(二氧化硅/氧化铝比高)沸石等疏水性沸石、硅胶等。另外，第2中间吸附层30113与第I中间吸附层30112同样地是含有第2吸附剂的层，具有作为第2吸附剂层的功能。其中，第I中间吸附层30112与第2中间吸附层30113虽然同是含有第2吸附剂的层，但使用种类互不相同的吸附剂。
[0143]塔底吸附层30114是含有第3吸附剂的层，具有作为第3吸附剂层的功能。第3吸附剂是对碳原子数为5以上的有机化合物(烃等)和水具有高吸附能力的多孔质吸附剂。作为这样的第3吸附剂，例如可以举出活性炭、MS-13X等。
[0144]对于第I吸附塔3011中的层叠结构，列举具体例进行说明。第I具体例中，塔顶吸附层30111是含有活性炭(GG, Kuraray Chemical株式会社制)作为第I吸附剂的层，第I中间吸附层30112是含有亲水性沸石(MS-3A，东曹株式会社制)作为第2吸附剂的层，第2中间吸附层30113是含有硅胶(SILBEAD，水泽化学工业株式会社制)作为第2吸附剂的层，塔底吸附层30114是含有活性炭(GG, Kuraray Chemical株式会社制)作为第3吸附剂的层。
[0145]第2具体例中，塔顶吸附层30111是含有活性炭(GG,Kuraray Chemical株式会社制)作为第I吸附剂的层，第I中间吸附层30112是含有亲水性沸石(MS-3A，东曹株式会社制)作为第2吸附剂的层，第2中间吸附层30113是含有硅胶(SILBEAD，水泽化学工业株式会社制)作为第2吸附剂的层，塔底吸附层30114是含有MS-13X (SA-600A，东曹株式会社制)作为第3吸附剂的层。
[0146]第3具体例中，塔顶吸附层30111是含有活性炭(GG, Kuraray Chemical株式会社制)作为第I吸附剂的层，第I中间吸附层30112是含有亲水性沸石(MS-4A，东曹株式会社制)作为第2吸附剂的层，第2中间吸附层30113是含有疏水性沸石(HSZ-300，二氧化硅/氧化铝比=10，东曹株式会社制)作为第2吸附剂的层，塔底吸附层30114是含有MS-13X(SA-600A,东曹株式会社制)作为第3吸附剂的层。
[0147]第4具体例中，塔顶吸附层30111是含有活性炭(GG, Kuraray Chemical株式会社制)作为第I吸附剂的层，第I中间吸附层30112是含有亲水性沸石(MS-4A，东曹株式会社制)作为第2吸附剂的层，第2中间吸附层30113是含有疏水性沸石(HSZ-300，二氧化硅/氧化铝比=10，东曹株式会社制)作为第2吸附剂的层，塔底吸附层30114是含有MS-13X(SA-600A,东曹株式会社制)和活性炭(GG, Kuraray Chemical株式会社制)的层叠体作为第3吸附剂的层。
[0148]第2吸附塔3012具有下述层叠结构:从塔顶部向塔底部(从氨的流动方向上游侧向下游侧)依次设有塔顶吸附层30121、第I中间吸附层30122、第2中间吸附层30123、以及塔底吸附层30124。塔顶吸附层30121是含有与前述第I吸附塔3011的塔顶吸附层30111同样构成的第I吸附剂的层，具有作为第I吸附剂层的功能。第I中间吸附层30122是含有与前述第1吸附塔3011的第I中间吸附层30112同样构成的第2吸附剂的层，具有作为第2吸附剂层的功能。第2中间吸附层30123是含有与前述第I吸附塔3011的第2中间吸附层30113同样构成的第2吸附剂的层，具有作为第2吸附剂层的功能。塔底吸附层30124是含有与前述第I吸附塔3011的塔底吸附层30114同样构成的第3吸附剂的层，具有作为第3吸附剂层的功能。
[0149]第3吸附塔3013具有下述层叠结构:从塔顶部向塔底部(从氨的流动方向上游侧向下游侧)依次设有塔顶吸附层30131、第I中间吸附层30132、第2中间吸附层30133、以及塔底吸附层30134。塔顶吸附层30131是含有与前述第I吸附塔3011的塔顶吸附层30111同样构成的第I吸附剂的层，具有作为第I吸附剂层的功能。第I中间吸附层30132是含有与前述第I吸附塔3011的第I中间吸附层30112同样构成的第2吸附剂的层，具有作为第2吸附剂层的功能。第2中间吸附层30133是含有与前述第I吸附塔3011的第2中间吸附层30113同样构成的第2吸附剂的层，具有作为第2吸附剂层的功能。塔底吸附层30134是含有与前述第I吸附塔3011的塔底吸附层30114同样构成的第3吸附剂的层，具有作为第3吸附剂层的功能。
[0150]按以上方式构成的本实施方式的氨精制系统300中，通过层叠有对水、碳原子数低于5的有机化合物、碳原子数为5以上的有机化合物的吸附能力分别不同的吸附剂层的第I吸附塔3011、第2吸附塔3012、以及第3吸附塔3013，吸附除去粗氨中所含有的杂质，因此能够高效地吸附除去粗氨中所含有的杂质(主要是水和有机化合物)。并且，冷凝器5将从第I吸附塔3011、第2吸附塔3012、以及第3吸附塔3013导出的氨部分冷凝而分离成气相成分和液相成分，因此能够将氢气、氮气、氧气、氩气、一氧化碳、二氧化碳等挥发性高的杂质以气相成分的形式分离除去，以液相成分的形式获得经精制的液体状氨。所以，本实施方式的氨精制系统300中，能够不像以往技术那样进行伴随回流的蒸馏，通过简化的方法精制氨，并且能够抑制能量消耗、高效地精制氨。[0151]另外，吸附单元301的第I吸附塔3011、第2吸附塔3012、以及第3吸附塔3013从粗氨的流动方向上游侧向下游侧依次层叠有:含有第I吸附剂的塔顶吸附层30111、30121、30131，含有第2吸附剂的第I中间吸附层30112、30122、30132，含有第2吸附剂的第2中间吸附层30113、30123、30133，以及含有第3吸附剂的塔底吸附层30114、30124、30134。塔顶吸附层30111、30121、30131中含有对水具有高吸附能力的第I吸附剂，因此流过第I吸附塔3011、第2吸附塔3012、以及第3吸附塔3013的粗氨首先在塔顶吸附层30111、30121,30131中吸附除去大部分水。由此能够充分地发挥相对于塔顶吸附层30111、30121、30131配置在氨的流动方向下游侧的第I中间吸附层30112、30122、30132、第2中间吸附层30113、30123、30133、以及塔底吸附层30114、30124、30134对于有机化合物的吸附能力，能够提高利用第I吸附塔3011、第2吸附塔3012、以及第3吸附塔3013从粗氨中吸附除去杂质的吸附除去性。
[0152]本实施方式中，如上所述，第I吸附塔3011、第2吸附塔3012、以及第3吸附塔3013具有将对水、碳原子数低于5的有机化合物、碳原子数为5以上的有机化合物的吸附能力分别不同的吸附剂层层叠而成的层叠结构。作为与这样构成的第I吸附塔3011、第2吸附塔3012、以及第3吸附塔3013同样的、发挥对于氨中所含有的杂质的吸附除去能力的吸附塔的构成，可以考虑下述吸附塔，其具有含有第I吸附剂的塔顶吸附层、和配置在与该塔顶吸附层相比粗氨的流动方向的下游侧且混合有第2吸附剂和第3吸附剂的混合层。
[0153]这样的具有塔顶吸附层和混合层的吸附塔中，构成混合层的第2吸附剂和第3吸附剂只要在层内以均匀分散的状态填充即可，不需要对于每种吸附剂进行层叠填充。
[0154]另外，作为与第I吸附塔3011、第2吸附塔3012、以及第3吸附塔3013同样的、发挥对于氨中所含有的杂质的吸附除去能力的构成，也可以考虑使分别个别地填充有第I吸附剂、第2吸附剂以及第3吸附剂的多个吸附塔串联连接的构成。该方法对于杂质的吸附除去性完全没有影响。在使多个吸附塔串联连接的构成中，将该多个吸附塔在水平方向串联排列时，会产生设置面积变宽的问题，在垂直方向串联排列时，不会产生设置面积变宽的问题。在使多个吸附塔串联连接时，可以考虑吸附塔的大小、塔数增加、连接配管的长度等的设备费用来选择吸附塔的构成方式。
[0155]本发明在不脱离其精神或主要特征的情况下可通过其他各种方式实施。因此，上文所述的实施方式从所有方式来看仅是例示，本发明的范围示于权利要求书，不受说明书内容的任何限制。进而，属于权利要求书的变形或变更也全部在本发明的范围内。
[0156]符号说明
[0157]I原料贮存罐
[0158]2控制单元
[0159]3气化器
[0160]4，4A，301 吸附单元
[0161]5冷凝器
[0162]21检测部[0163]22导出切换控制部
[0164]41，41A，3011第 1 吸附塔
[0165]42，42A，3012第 2 吸附塔
[0166]43，43A，3013第 3 吸附塔
[0167]61回收罐
[0168]62填充装置
[0169]100，200，300氨精制系统
[0170]201分析部
[0171]202第1蒸馏塔
[0172]203第2蒸馏塔
[0173]204全冷凝器
【权利要求】
1.一种氨精制系统，其对含有杂质的粗氨进行精制，其特征在于，具备: 贮存部，其以形成气相和液相的方式在内部空间贮存粗氨，并从气相或液相导出该贮存的粗氨； 导出控制部，其计算出所述贮存部中的液相的容积相对于所述内部空间的容积之比即容积比，在该容积比为预先设定的阈值以上时，控制所述贮存部以使得从液相导出一部分粗氨，在所述容积比低于所述阈值时，控制所述贮存部以使得从气相导出粗氨； 气化部，其将一部分从所述贮存部的液相导出的液体状粗氨气化而导出气体状氨；和 吸附部，其通过吸附剂将从所述贮存部的气相导出的气体状粗氨中所含有的杂质、或者从所述气化部导出的气体状氨中所含有的杂质吸附除去，导出气体状氨。
2.根据权利要求1所述的氨精制系统，其特征在于，进一步具备部分冷凝部，该部分冷凝部通过对从所述吸附部导出的氨进行部分冷凝而分离成气相成分和液相成分，由此将挥发性高的杂质以气相成分的形式分离除去，以液相成分的形式获得经精制的液体状氨。
3.根据权利要求1所述的氨精制系统，其特征在于，进一步具备蒸馏部，该蒸馏部通过对从所述吸附部导出的氨进行蒸馏而分离除去杂质，从而获得经精制的液体状氨。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的氨精制系统，其特征在于，所述吸附部具有多个吸附区域，该多个吸附区域中分别填充有选自活性炭、亲水性沸石、疏水性沸石、硅胶、以及活性氧化铝这五种吸附剂 中的至少三种以上吸附剂。
【文档编号】C01C1/02GK103619756SQ201280011738
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2012年12月19日 优先权日:2012年6月21日
【发明者】田井慎一, 森本茂, 津野修司 申请人:住友精化株式会社