氦精制方法及氦精制装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种适合利用ＰＳＡ法以高收率得到高纯度氦的氦精制方法和装置。在本发明专利技术的氦精制方法中，将原料气体（Ｇ０）输入到贮存槽（１０），另外，从贮存槽（１０）向充填有吸附剂的吸附塔（３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ）供给混合气体（Ｇ１）。而且，在各吸附塔内重复进行包括吸附工序和解吸工序的循环。在吸附工序中，在塔内为相对高压的状态下，向该吸附塔导入气体（Ｇ１），将气体（Ｇ１）中的杂质吸附于吸附剂，且将氦富化后的气体（Ｇ２）从该吸附塔中导出。在解吸工序中，将塔内降压，从吸附剂中解吸杂质，且从该吸附塔中导出气体。另外，解吸工序包括在从该工序的开始到中途从吸附塔中导出气体（Ｇ５）的第一解吸工序、和从吸附塔中导出气体（Ｇ６）的第二解吸工序，将气体（Ｇ５）返回到贮存槽（１０）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及利用变压吸附法精制氦的方法及装置。
技术介绍
作为光纤拉丝炉的冷却用的炉内气氛气体、及在金属热处理炉内冷却热处理后的金属的气体，有时采用氦。作为用于气球及飞船等的漂浮气体，大多采用氦。另外，作为MRI装置用的冷却用液体、及超导物质为体现超导现象而冷却该物质所使用的液体，也大多采用氦。例如，在这些用途中使用的氦因杂质混入而纯度降低。关于作为气体使用的氦以及从所使用的液体氦而汽化得到的氦，为了再利用而进行回收，并提出了通过变压吸附法(PSA法)来精制的方法。关于利用PSA法精制氦的技术，例如，在下述专利文献1、2中有所记载。专利文献1：(日本)特开平1-266831号公报专利文献2：(日本)特开2003-192315号公报例如，从光纤拉丝炉及金属热处理炉等中排放的含有氦为主要成分的使用过的气体的排出流量及杂质成分大多带有变动。因此，为了连续地对该排放气体进行精制处理，需要构筑可与该排放气体的流量变动及成分变动对应的处理系统。但是，在执行PSA法的PSA装置中，难以与供给到该装置的原料气体的显著的流量变动(即负荷变动)相对应。另外，PSA装置也不擅长与原料气体的成分变动相对应。另外，例如，从光纤拉丝炉等中排出的含有氦为主要成分的使用过的气体的氦浓度大多比较低，为50vol％以下。在现有技术中，对于这种氦浓度范围内的粗氦气，难以利用PSA法精制且实现高回收率。
技术实现思路
本专利技术就是鉴于这种情况而开发的，其目的在于，提供一种适合利用PSA法以高收率得到高纯度氦的氦精制方法及氦精制装置。根据本专利技术的第一方面，提供一种氦精制方法。在本方法中，将含有氦的混合气体输入到贮存槽，另外，从贮存槽向充填有吸附剂的吸附塔供给混合气体。而且，在吸附塔内重复进行包括吸附工序及解吸工序的循环。在吸附工序中，在吸附塔内为相对高压的状态下，向该吸附塔内导入混合气体，将该混合气体中的杂质吸附于所述吸附剂，且将氦富化后的精制气体从该吸附塔中导出。在解吸工序中，将吸附塔内降压，从吸附剂中解吸杂质，且从该吸附塔中导出气体。另外，解吸工序包括在从该解吸工序的开始到中途从吸附塔中导出第一气体的第一解吸工序、和从吸附塔中导出第二气体的、第一解吸工序之后的第二解吸工序，将第一气体导入贮存槽。在本方法中，既可以使用单一的吸附塔，也可以并用多个吸附塔。在本方法中，在吸附塔内，执行包括上述的吸附工序及解吸工序的变压吸附法(PSA法)，由此实现混合气体中的氦的富化或高纯度化。对于混合气体而言，暂时输入到贮存槽之后，再从该贮存槽向用于执行PSA法的吸附塔供给。即使在输入到贮存槽的作为原-->料气体的混合气体在其流量及成分上带有变动的情况下，流量变动及成分变动也通过将该混合气体暂时输入到贮存槽贮存及混合，从而在从该贮存槽中导出的混合气体中得到缓和或抑制(从这种流量变动及成分变动的缓和或抑制的观点出发，贮存槽的气体收容用容积优选可变)。因此，根据本方法，当进行氦的精制时，即使利用PSA法，也容易与原料气体的流量变动及成分变动相对应。此外，根据本方法，对于被高纯度化的氦而言，容易实现高收率。其理由在于，在本方法中，能够将在上述解吸工序中从吸附塔中持续导出的气体(排放气体)中、氦浓度相对高的排放气体返回到贮存槽，将该排放气体供给由PSA法进行的再度的氦富化(从贮存槽接收排放气体时避免与该贮存槽连通的吸附塔(解吸工序中)的内部压力(解吸压力)不正当地上升的观点出发，贮存槽的气体收容用容积也优选可变)。当从处于解吸工序的吸附塔中导出的排放气体的杂质含有率在解吸工序开始以后处于逐渐上升的趋势时，在本方法中，在该排放气体的杂质含有率充分低的期间内，可以进行将排放气体(第一气体)导入贮存槽的第一解吸工序，在排放气体的杂质含有率为规定以上的期间内，可以进行将排放气体(第二气体)排出到系统外的第二解吸工序。如上所述，本专利技术第一方面的氦精制方法适合利用PSA法以高收率得到高纯度氦。在本专利技术的第一方面中，从第一解吸工序向第二解吸工序切换的时机优选基于第一气体的氦浓度而决定。这种构成在对所获得的精制气体的氦浓度及收率实现最佳化方面是优选的。根据本专利技术的第二方面，提供一种氦精制方法。在本方法中，将含有氦的混合气体输入到贮存槽，另外，从贮存槽向充填有吸附剂的多个吸附塔供给混合气体，而且，在吸附塔内重复进行包括吸附工序、减压工序、解吸工序、清洗工序、及增压工序的循环。在吸附工序中，在吸附塔内为相对高压的状态下，向该吸附塔内导入混合气体，将该混合气体中的杂质吸附于吸附剂，且将氦富化后的精制气体从该吸附塔中导出。在减压工序中，将吸附塔内降压，从该吸附塔中导出气体。在解吸工序中，将吸附塔内降压，从吸附剂中解吸杂质，且从该吸附塔中导出气体。在清洗工序中，向吸附塔导入清洗气体，且从该吸附塔中导出气体。清洗工序的清洗气体为从处于减压工序的吸附塔中导出的气体。清洗工序包括在从该清洗工序的开始到中途从吸附塔中导出第一气体的第一清洗工序、和从该吸附塔中导出第二气体的、第一清洗工序之后的第二清洗工序，将第二气体导入贮存槽。在增压工序中，使吸附塔内的压力上升。在本方法中，在各吸附塔内，执行包括上述的吸附工序、减压工序、解吸工序、清洗工序、及增压工序的PSA法，由此实现混合气体中的氦的富化或高纯度化。对于混合气体而言，暂时输入到贮存槽之后，再从该贮存槽向用于执行PSA法的各吸附塔供给。即使在输入到贮存槽的作为原料气体的混合气体在其流量及成分上带有变动的情况下，流量变动及成分变动也通过将该混合气体暂时输入到贮存槽贮存及混合，从而在从该贮存槽中导出的混合气体中得到缓和或抑制(从这种流量变动及成分变动的缓和或抑制的观点出发，贮存槽的气体收容用容积优选可变)。因此，根据本方法，当进行氦的精制时，即使利用PSA法，也容易与原料气体的流量变动及成分变动相对应。此外，根据本方法，对于被高纯度化的氦而言，容易实现高收率。其理由在于，在本-->方法中，能够将在上述的清洗工序中从吸附塔中持续导出的气体(净化气体)中氦浓度相对高的净化气体导入贮存槽，将该净化气体供给由PSA法进行的再度的氦富化(从贮存槽接收净化气体时避免与该贮存槽连通的吸附塔(清洗工序中)的内部压力(清洗压力)不正当地上升的观点出发，贮存槽的气体收容用容积也优选可变)。当从处于清洗工序的吸附塔中导出的净化气体的杂质含有率在清洗工序开始以后处于逐渐降低的趋势时，在本方法中，直到净化气体的杂质含有率充分降低，都可以进行将净化气体(第一气体)排出到系统外的第一清洗工序，在净化气体的杂质含有率充分降低以后，可以进行将净化气体(第二气体)导入贮存槽的第二清洗工序。如上所述，本专利技术第二方面的氦精制方法适合利用PSA法以高收率得到高纯度氦。在本专利技术的第二方面中，从第一清洗工序向第二清洗工序切换的时机优选基于第一气体的氦浓度而决定。这种构成在对所获得的精制气体的氦浓度及收率实现最佳化方面是优选的。在本专利技术的第二方面中，优选的是，解吸工序包括在从该解吸工序的开始到中途从吸附塔中导出第三气体的第一解吸工序、和从该吸附塔中导出第四气体的、第一解吸工序之后的第二解吸工序，将第三气体导入贮存槽。在这种构成中，有助于以高收率得到高纯度氦。其理由在于，在本方法中，能够将在上述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氦精制方法，其特征在于：将含有氦的混合气体输入到贮存槽，从所述贮存槽向充填有吸附剂的吸附塔供给所述混合气体，在所述吸附塔内重复进行包括如下工序的循环：吸附工序，其在所述吸附塔内为相对高压的状态下，向该吸附塔内导入所述混合气体，将该混合气体中的杂质吸附于所述吸附剂，且将氦富化后的精制气体从该吸附塔中导出；解吸工序，其将所述吸附塔内降压，从所述吸附剂中解吸所述杂质，且从该吸附塔中导出气体，所述解吸工序包括在从该解吸工序的开始到中途从所述吸附塔中导出第一气体的第一解吸工序、和从所述吸附塔中导出第二气体的、所述第一解吸工序之后的第二解吸工序，将所述第一气体导入所述贮存槽。

【技术特征摘要】
JP 2009-5-29 2009-1297711.一种氦精制方法，其特征在于：将含有氦的混合气体输入到贮存槽，从所述贮存槽向充填有吸附剂的吸附塔供给所述混合气体，在所述吸附塔内重复进行包括如下工序的循环：吸附工序，其在所述吸附塔内为相对高压的状态下，向该吸附塔内导入所述混合气体，将该混合气体中的杂质吸附于所述吸附剂，且将氦富化后的精制气体从该吸附塔中导出；解吸工序，其将所述吸附塔内降压，从所述吸附剂中解吸所述杂质，且从该吸附塔中导出气体，所述解吸工序包括在从该解吸工序的开始到中途从所述吸附塔中导出第一气体的第一解吸工序、和从所述吸附塔中导出第二气体的、所述第一解吸工序之后的第二解吸工序，将所述第一气体导入所述贮存槽。2.如权利要求1所述的氦精制方法，其特征在于：从所述第一解吸工序向所述第二解吸工序切换的时机基于所述第一气体的氦浓度而决定。3.一种氦精制方法，其特征在于：将含有氦的混合气体输入到贮存槽，从所述贮存槽向选自充填有吸附剂的多个吸附塔中的吸附塔供给所述混合气体，在所述多个吸附塔的各塔内重复进行包括如下工序的循环：吸附工序，其在所述吸附塔内为相对高压的状态下，向该吸附塔内导入所述混合气体，将该混合气体中的杂质吸附于所述吸附剂，且将氦富化后的精制气体从该吸附塔中导出；减压工序，其将吸附塔内降压，从该吸附塔中导出气体；解吸工序，其将吸附塔内降压，从所述吸附剂中解吸所述杂质，且从该吸附塔中导出气体；清洗工序，其向吸附塔导入清洗气体，且从该吸附塔中导出气体；增压工序，其使吸附塔内的压力上升，所述清洗工序的所述清洗气体是从处于所述减压工序的吸附塔中导出的气体，所述清洗工序包括在从该清洗工序的开始到中途从吸附塔中导出第一气体的第一清洗工序、和从该吸附塔中导出第二气体的、所述第一清洗工序之后的第二清洗工序，将所述第二气体导入所述贮存槽。4.如权利要求3所述的氦精制方法，其特征在于：从所述第一清洗工序向所述第二清洗工序切换的时机基于所述第一气体的氦浓度而决定。5.如权利要求3或4所述的氦精制方法，其特征在于：所述解吸工序包括在从该解吸工序的开始到中途从吸附塔中导出第三气体的第一解吸工序、和从该吸附塔中导出第四气体的、所述第一解吸工序之后的第二解吸工序，将所述第四气体导入所述贮存槽。6.如权利要求5所述的氦精制方法，其特征在于：从所述第一解吸工序向所述第二解吸工序切换的时机基于所述第三气体的氦浓度而决定。7.如权利要求3～6中任一项所述的氦精制方法，其特征在于：所述减压工序包括在从该减压工序的开始到中途从吸附塔中导出第五气体的第一减压工序、和从该吸附塔中导出第六气体的、所述第一减压工序之后的第二减压工序，将所述第五气体作为所述清洗气体导入处于所述清洗工序的吸附塔，将所述第六气体导入处于所述增压工序的吸附塔。8.如权利要求7所述的氦精制方法，其特征在于：在将处于所述解吸工序的吸附塔内部的最低压力设定为0％、且将处于所述吸附工序的吸附塔内部的最高压力设定为100％的情况下，所述第一减压工序结束时的吸附塔内部的第一中间压力在35～80％的范围内，且所述第二减压工序结束时的吸附塔内部的第二中间压力比所述第一中间压力小，在15～50％的范围内。9.如权利要求7或8所述的氦精制方法，其特征在于：所述增压工序包括将从处于所述第二减压工序的吸附塔中导出的...

【专利技术属性】
技术研发人员：三宅正训，福岛真由美，住田俊彦，
申请(专利权)人：住友精化株式会社，
类型：发明
国别省市：JP