气体分离方法和气体分离装置与流程

本发明涉及气体分离方法和气体分离装置。

背景技术：

1、在通过高频放电使等离子体产生的产业领域、工业设备等中使用了氪、氙等高附加价值气体。作为纯化这些高附加价值气体的方法，已知有以压力吸附式从包含多种气体成分的原料气体分离出第一气体成分和第二气体成分的气体分离方法（专利文献1）。

2、专利文献1中提出了通过结合平衡型变压吸附分离法和速度型变压吸附分离法来分离纯化氪、氙等的方案。

3、专利文献1：日本特开2002-126435号公报

4、稀有气体为高附加价值气体，因此从经济角度出发，稀有气体使用设备的含有稀有气体的排出气体的再利用很重要。然而，稀有气体使用设备的排出气体中的各气体成分的浓度会随着稀有气体使用设备的运转状态而有很大的变化。

5、专利文献1虽然组合了不同的吸附分离法，来兼顾原料气体的稀有气体以外的成分的去除（稀有气体的高纯度化）与稀有气体的去除（稀有气体以外的成分的高纯度化），但若来自稀有气体使用设备的排出气体中的各成分的浓度发生变化，则会产生以下的问题。

6、‧在排出气体中的稀有气体成分的比率降低，而稀有气体成分以外的气体成分的比率增加的情况下，应该以去除稀有气体成分以外的气体成分的吸附分离的吸附剂来加以吸附去除的气体成分的浓度相对地增大。因此，吸附塔内的压力降低，并且变得无法充分地去除稀有气体成分以外的气体成分。其结果是，分离后的稀有气体的纯度会降低。

7、‧在排出气体中的稀有气体成分的比率增加，而稀有气体成分以外的气体成分的比率降低的情况下，应该以去除稀有气体成分的吸附分离的吸附剂来加以吸附去除的稀有气体成分的浓度相对地增大。因此，吸附塔内的压力降低，并且变得无法充分地去除稀有气体成分。其结果是，分离后的稀有气体以外的成分的纯度会降低，即稀有气体的回收率会降低。

8、作为对于上述的问题点的对策，也想到了根据排出气体的组成的变动而变更吸附塔的分离条件的方法。然而，在吸附塔的分离条件的控制中，伴随着压缩机的喷出流量的变频控制、以及吸附工序、再生工序的切换时间的变更。进而，通过切换时间的变更，会使得作为专利文献1的特征的在吸附塔的再生工序中排出的各气体成分的混合气体返回至原料气体的时间点或气体量发生变化。由此，原料气体的组成会进一步发生变动，作为其结果，会需要非常繁杂的控制负担。

9、如以上说明那样，在以往的气体分离方法中，若想要对稀有气体使用设备的排出气体进行再利用，则很难使分离后的稀有气体的纯度、稀有气体的回收率两者稳定提高。

技术实现思路

1、本发明提供一种能够在对稀有气体使用设备的排出气体进行再利用的同时，使分离后的稀有气体的纯度和稀有气体的回收率两者稳定提高的气体分离方法和气体分离装置。

2、为了解决上述问题，本发明提供以下气体分离方法和气体分离装置。

3、[1] 一种气体分离方法，为以压力吸附式从包含多种气体成分的原料气体中分离第一气体成分和第二气体成分的气体分离方法，其特征在于，将从所述原料气体分离之后的所述第一气体成分作为第一导入气体而导入至所述原料气体，并且将从所述原料气体分离之后的所述第二气体成分作为第二导入气体而导入至所述原料气体，基于从稀有气体使用设备排出的排出气体中的所述第一气体成分和所述第二气体成分的各流量，分别控制所述第一导入气体的流量vr1和所述第二导入气体的流量vr2。

4、[2] 根据[1]所述的气体分离方法，其中，进一步分别将下述的气体流量和s1及下述的气体流量和s2控制为规定值，

5、气体流量和s1为所述排出气体中的所述第一气体成分的流量vf1与所述第一导入气体的流量vr1的合计值，

6、气体流量和s2为所述排出气体中的所述第二气体成分的流量vf2与所述第二导入气体的流量vr2的合计值。

7、[3] 根据[1]或[2]所述的气体分离方法，其中，所述第一气体成分为氪或氙。

8、[4] 根据[1]至[3]中任一项所述的气体分离方法，其中，所述第二气体成分包含选自氢、氮、氧、氦、氖和氩中的至少一种以上。

9、[5] 根据[1]所述的气体分离方法，其中，

10、从所述稀有气体使用设备排出的排出气体还包含第三气体成分，

11、在将从所述原料气体分离出的所述第一气体成分作为第一导入气体而导入至所述原料气体，并且将从所述原料气体分离出的所述第二气体成分作为第二导入气体而导入至所述原料气体后，从所述原料气体中去除所述第三气体成分。

12、[6] 根据[5]所述的气体分离方法，其中，所述第三气体成分为有机化合物。

13、[7] 一种气体分离装置，具备：分离部，以压力吸附式从包含多种气体成分的原料气体中分离第一气体成分和第二气体成分；原料气体容器，储存所述原料气体；第一供给配管，将从稀有气体使用设备排出的排出气体供给至所述原料气体容器；第二供给配管，连接所述原料气体容器与所述分离部；第一分离气体容器，储存由所述分离部分离出的所述第一气体成分；第二分离气体容器，储存由所述分离部分离出的所述第二气体成分；第一导入配管，将所述第一分离气体容器内的所述第一气体成分作为第一导入气体而导入至所述原料气体；第二导入配管，将所述第二分离气体容器内的所述第二气体成分作为第二导入气体而导入至所述原料气体；第一流量控制器，设置于所述第一导入配管；第二流量控制器，设置于所述第二导入配管；流量信息获取装置，用于获取在所述第一供给配管流动的所述第一气体成分和所述第二气体成分的流量的信息；以及运算装置，分别与所述第一流量控制器、所述第二流量控制器和所述流量信息获取装置电连接。

14、[8] 根据[7]所述的气体分离装置，其中，所述流量信息获取装置包含选自以下中的至少一种以上：设置于所述第一供给配管的流量计；设置于所述第一供给配管的测定第一气体成分的浓度的浓度计；设置于所述第一供给配管的测定第二气体成分的浓度的浓度计；从所述稀有气体使用设备电接收从所述稀有气体使用设备排出的第一气体成分的流量信息的接收机；以及从所述稀有气体使用设备电接收在所述稀有气体使用设备中使用的第二气体成分的流量信息的接收机。

15、[9] 根据[7]或[8]所述的气体分离装置，其中，在所述第一导入配管进一步设置有测定所述第一导入配管内的第一气体成分的浓度的第一浓度计，所述第一浓度计也与所述运算装置电连接。

16、[10] 根据[7]至[9]中任一项所述的气体分离装置，其中，在所述第二导入配管进一步设置有测定所述第二导入配管内的第二气体成分的浓度的第二浓度计，所述第二浓度计也与所述运算装置电连接。

17、[11] 根据[7]至[10]中任一项所述的气体分离装置，其中，所述第一气体成分为氪或氙。

18、[12] 根据[7]至[11]中任一项所述的气体分离装置，其中，所述第二气体成分包含选自氢、氮、氧、氦、氖和氩中的至少一种以上。

19、[13] 根据[9]所述的气体分离装置，其中，从所述稀有气体使用设备排出的排出气体还包含第三气体成分，

20、在所述第一供给配管的所述第一浓度计的后段进一步设置有去除第三气体成分的第三气体去除装置，

21、所述第一导入配管以及所述第二导入配管与所述第一浓度计和所述第三气体去除装置之间的所述第一供给配管连接。

22、[14] 根据[13]所述的气体分离装置，其中，所述第三气体成分为有机化合物。

23、根据本发明，能够在对稀有气体使用设备的排出气体进行再利用的同时，使分离后的稀有气体的纯度、稀有气体的回收率两者稳定提高。