JP2002060209A - 窒素精製方法及び精製装置 - Google Patents
窒素精製方法及び精製装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 窒素精製方法及び精製装置を提供すること。
【解決手段】 Zr−V−Fe、Zr−Fe、Zrを主
成分とするゲッター合金を200〜450℃で外部大気
と遮断、或いは高真空状態で窒素と反応させて精製列の
下部(2重列の場合、下部の列)に充填し、上部にPd
/Al2O3触媒を充填した後(2重列の場合、上部の
列)、200〜450℃で精製しようとする窒素ストリ
ームのうち、メタン成分を酸化させた後(必要なとき、
メタンと同じ当量の酸素供給必要)、窒素化されたゲッ
ターで水、二酸化炭素、一酸化炭素、酸素等の不純物を
除去する。Zr−V−Fe、Zr−Fe、Zrを主成分
とするゲッター合金を200〜450℃で外部大気と遮
断、或いは高真空状態で窒素と反応した合金を精製列下
部に、Pd/Al2O3触媒を上部に充填して列を設置し
たこと、或いは2つの別の列を構成した後、上部列には
Pd/Al2O3を充填し連結される下部列には窒素化さ
れたゲッター合金を充填する。
成分とするゲッター合金を200〜450℃で外部大気
と遮断、或いは高真空状態で窒素と反応させて精製列の
下部(2重列の場合、下部の列)に充填し、上部にPd
/Al2O3触媒を充填した後(2重列の場合、上部の
列)、200〜450℃で精製しようとする窒素ストリ
ームのうち、メタン成分を酸化させた後(必要なとき、
メタンと同じ当量の酸素供給必要)、窒素化されたゲッ
ターで水、二酸化炭素、一酸化炭素、酸素等の不純物を
除去する。Zr−V−Fe、Zr−Fe、Zrを主成分
とするゲッター合金を200〜450℃で外部大気と遮
断、或いは高真空状態で窒素と反応した合金を精製列下
部に、Pd/Al2O3触媒を上部に充填して列を設置し
たこと、或いは2つの別の列を構成した後、上部列には
Pd/Al2O3を充填し連結される下部列には窒素化さ
れたゲッター合金を充填する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒素精製方法及び
精製装置に関するものである。特に本発明は窒素精製用
合金を窒素化させたゲッター(getter)を使用
し、Pd/Al2O3触媒を使用してメタンを二酸化炭素
と水に酸化させて他の不純物と共に窒素化されたゲッタ
ーに吸着、除去することを特徴とする。
精製装置に関するものである。特に本発明は窒素精製用
合金を窒素化させたゲッター(getter)を使用
し、Pd/Al2O3触媒を使用してメタンを二酸化炭素
と水に酸化させて他の不純物と共に窒素化されたゲッタ
ーに吸着、除去することを特徴とする。
【0002】
【従来の技術】窒素は、電子産業、化学工業、鉄鋼及び
造船業等の分野でその需要が増加している有用なガスで
ある。圧縮器を使用して空気を圧縮し、その圧縮空気が
液化ガスになるときまで、単熱膨張を繰り返してから、
純度の高い液化窒素を形成するために高圧状態で分別蒸
流する方法は、工業過程で実施されている一般的な窒素
製造方法である。窒素は、液化状態、又はガス状態で容
器に充電されて市販されている。窒素は、代表的な不活
性ガスであり、金属の熱処理加工、半導体製造工程等で
大気ガスとして上述のいろいろな分野で広く使用されて
いる。特に、電子産業等の超精密微細加工に使用される
場合には、加工工程に入る直前に精製度を高めるため
に、不純物を除去して高純度を確保することが要求され
る。特に工業生産工程で大量使用する場合には、液化窒
素を気化(vaporize)させて配管を通して使用
される。このとき、気化された窒素のうち、含まれる酸
素、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、炭化水素、水等の
不純物をどのように迅速、確実に除去するかという問題
に直面するようになる。このうち、炭化水素は、半導体
中の収率に直接的な影響を及ぼさない程度に必ず除去さ
れなければならない成分である。
造船業等の分野でその需要が増加している有用なガスで
ある。圧縮器を使用して空気を圧縮し、その圧縮空気が
液化ガスになるときまで、単熱膨張を繰り返してから、
純度の高い液化窒素を形成するために高圧状態で分別蒸
流する方法は、工業過程で実施されている一般的な窒素
製造方法である。窒素は、液化状態、又はガス状態で容
器に充電されて市販されている。窒素は、代表的な不活
性ガスであり、金属の熱処理加工、半導体製造工程等で
大気ガスとして上述のいろいろな分野で広く使用されて
いる。特に、電子産業等の超精密微細加工に使用される
場合には、加工工程に入る直前に精製度を高めるため
に、不純物を除去して高純度を確保することが要求され
る。特に工業生産工程で大量使用する場合には、液化窒
素を気化(vaporize)させて配管を通して使用
される。このとき、気化された窒素のうち、含まれる酸
素、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、炭化水素、水等の
不純物をどのように迅速、確実に除去するかという問題
に直面するようになる。このうち、炭化水素は、半導体
中の収率に直接的な影響を及ぼさない程度に必ず除去さ
れなければならない成分である。
【0003】このような不純物を除去して、窒素を高度
に精製するために今まで各種の窒素ガス精製装置が市販
されて使用されている。
に精製するために今まで各種の窒素ガス精製装置が市販
されて使用されている。
【0004】市販されているガス精製装置には、ニッケ
ル、クロム及び銅等の金属酸化物の酸化触媒を用いて一
酸化炭素、炭化水素、水素等を酸化して二酸化炭素及び
水に変化させた後、分子ふるい(Molecular
Sieve)や活性炭等を用いて不純物を吸着、除去す
ることによってガスの精製が行われた。
ル、クロム及び銅等の金属酸化物の酸化触媒を用いて一
酸化炭素、炭化水素、水素等を酸化して二酸化炭素及び
水に変化させた後、分子ふるい(Molecular
Sieve)や活性炭等を用いて不純物を吸着、除去す
ることによってガスの精製が行われた。
【0005】また、水素吸着型合金のTi−Mn系、T
i−Fe系、灰土類−Ni系合金等も使用されている
が、精製性能が低下される短所がある。
i−Fe系、灰土類−Ni系合金等も使用されている
が、精製性能が低下される短所がある。
【0006】米国特許第4、306、887号は、15
−30重量%の鉄と70−85重量%のジルコニウムと
からなる、窒素を吸着せず他の不純物を選択的に吸着す
る鉄−ジルコニウムゲッター合金を開示している。
−30重量%の鉄と70−85重量%のジルコニウムと
からなる、窒素を吸着せず他の不純物を選択的に吸着す
る鉄−ジルコニウムゲッター合金を開示している。
【0007】本発明の発明者らは、上記米国特許のゲッ
ター合金を加工して窒素ガスの精製性能を向上させよう
と努力した結果、本発明を完成した。
ター合金を加工して窒素ガスの精製性能を向上させよう
と努力した結果、本発明を完成した。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、メタン、一酸化炭素、二酸化炭素等の不純物を同時
に除去できる窒素精製方法及び精製装置を提供すること
にある。
は、メタン、一酸化炭素、二酸化炭素等の不純物を同時
に除去できる窒素精製方法及び精製装置を提供すること
にある。
【0009】本発明の他の目的は、従来のゲッター合金
の改善された精製性能を有するゲッター合金の加工方法
を提供することである。
の改善された精製性能を有するゲッター合金の加工方法
を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、Zr−
V−Fe、Zr−Fe、Zrを主成分とするゲッター合
金を200〜450℃の温度で外部大気と遮断、或いは
高真空状態で窒素と反応させて精製列の下部(2重列の
場合、下部の列)に充填し、上部にPd/Al 2O3触媒
を充填した後(2重列の場合、上部の列)、200〜4
50℃の温度で精製しようとする窒素ストリームのう
ち、メタン成分を酸化させた後(必要なとき、メタンと
同じ当量の酸素供給が必要)、窒素化されたゲッターで
水、二酸化炭素、一酸化炭素、酸素等の不純物を除去す
ることからなる窒素精製方法によって達成される。
V−Fe、Zr−Fe、Zrを主成分とするゲッター合
金を200〜450℃の温度で外部大気と遮断、或いは
高真空状態で窒素と反応させて精製列の下部(2重列の
場合、下部の列)に充填し、上部にPd/Al 2O3触媒
を充填した後(2重列の場合、上部の列)、200〜4
50℃の温度で精製しようとする窒素ストリームのう
ち、メタン成分を酸化させた後(必要なとき、メタンと
同じ当量の酸素供給が必要)、窒素化されたゲッターで
水、二酸化炭素、一酸化炭素、酸素等の不純物を除去す
ることからなる窒素精製方法によって達成される。
【0011】本発明の目的は、Zr−V−Fe、Zr−
Fe、Zrを主成分とするゲッター合金を200〜45
0℃の温度で外部大気と遮断、或いは高真空状態で窒素
と反応させた合金を精製列下部に、Pd/Al2O3触媒
を上部に充填して列を設置したこと、或いは2つの別の
列を構成した後、上部列にはPd/Al2O3を充填し、
連結される下部列には窒素化されたゲッター合金を充填
することを特徴とする窒素精製装置によって達成され
る。
Fe、Zrを主成分とするゲッター合金を200〜45
0℃の温度で外部大気と遮断、或いは高真空状態で窒素
と反応させた合金を精製列下部に、Pd/Al2O3触媒
を上部に充填して列を設置したこと、或いは2つの別の
列を構成した後、上部列にはPd/Al2O3を充填し、
連結される下部列には窒素化されたゲッター合金を充填
することを特徴とする窒素精製装置によって達成され
る。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明をより詳しく説明す
る。
る。
【0013】窒素精製用Zr−V−Fe、Zr−Fe、
Zrを主成分とするゲッターを常温で容器に入れる。容
器は、窒素ガスが接触するようになる装置の内壁主成分
はガス吸着が最小化されるように表面が緻密でなめらか
に研磨された金属で形成し、腐食に応じて粉末の生ずる
ことがないことが望ましい。そのような金属材料の例と
して、ステインレス鋼とハステロイ(Hastello
y)、インコロイ(Incoloy)及びモネル金属
(Monel Metal)等を挙げるが、これに限定
されることなく、上記の条件に適合な金属材料であれ
ば、その他の金属材料も適切に選択、使用できる。
Zrを主成分とするゲッターを常温で容器に入れる。容
器は、窒素ガスが接触するようになる装置の内壁主成分
はガス吸着が最小化されるように表面が緻密でなめらか
に研磨された金属で形成し、腐食に応じて粉末の生ずる
ことがないことが望ましい。そのような金属材料の例と
して、ステインレス鋼とハステロイ(Hastello
y)、インコロイ(Incoloy)及びモネル金属
(Monel Metal)等を挙げるが、これに限定
されることなく、上記の条件に適合な金属材料であれ
ば、その他の金属材料も適切に選択、使用できる。
【0014】容器を200〜450℃に加熱してから、
その温度を維持しながら市販用純度(99.9999%
以上)の窒素気体を容器に導入させる。この窒素ガス導
入は、望ましくは0.1乃至10絶対圧力範囲の圧力で
行う。反応は、外部大気と遮断、又は高真空状態で行わ
れる。窒素が吸収されることによって合金が窒素化され
て黄金色に変色される。反応が完了すると、窒素反応容
器のうち残っている気体を簡単にポンピングさせたり、
パージングさせて除去できる。
その温度を維持しながら市販用純度(99.9999%
以上)の窒素気体を容器に導入させる。この窒素ガス導
入は、望ましくは0.1乃至10絶対圧力範囲の圧力で
行う。反応は、外部大気と遮断、又は高真空状態で行わ
れる。窒素が吸収されることによって合金が窒素化され
て黄金色に変色される。反応が完了すると、窒素反応容
器のうち残っている気体を簡単にポンピングさせたり、
パージングさせて除去できる。
【0015】精製列の下部(2重列の場合、下部の列)
に工程によって窒素化されたゲッターを充填し、上部に
Pd/Al2O3触媒を充填した後(2重列の場合、上部
の列)、200〜450℃の温度で精製しようとする窒
素ストリームのうちのメタン成分を酸化させる。使用さ
れる触媒の量は、精製される窒素ストリームに含まれる
メタンの含量によって違い、ゲッター合金重量に対して
0.001−10重量%の量を使用する。メタンの含量
が高い場合、必要によってメタンと同じ当量の酸素を供
給することができる。メタンは酸化されて二酸化炭素と
水に分解される。酸化された二酸化炭素と水、そして不
純物に含有された一酸化炭素と酸素等は下部に設けられ
たゲッターによって吸着、除去される。
に工程によって窒素化されたゲッターを充填し、上部に
Pd/Al2O3触媒を充填した後(2重列の場合、上部
の列)、200〜450℃の温度で精製しようとする窒
素ストリームのうちのメタン成分を酸化させる。使用さ
れる触媒の量は、精製される窒素ストリームに含まれる
メタンの含量によって違い、ゲッター合金重量に対して
0.001−10重量%の量を使用する。メタンの含量
が高い場合、必要によってメタンと同じ当量の酸素を供
給することができる。メタンは酸化されて二酸化炭素と
水に分解される。酸化された二酸化炭素と水、そして不
純物に含有された一酸化炭素と酸素等は下部に設けられ
たゲッターによって吸着、除去される。
【0016】既存の窒素化されたゲッターを使用した場
合は、精製しようとする窒素ストリームのうち、メタン
及びハイドロカーボン類等は除去が不可能であったが、
本発明のように上部にはPd/Al2O3、下部には窒素
化されたゲッターを連結して200〜450℃の範囲で
使用すると、窒素ストリームのうち、メタン、水、酸
素、一酸化炭素、二酸化炭素等の不純物を除去できる。
合は、精製しようとする窒素ストリームのうち、メタン
及びハイドロカーボン類等は除去が不可能であったが、
本発明のように上部にはPd/Al2O3、下部には窒素
化されたゲッターを連結して200〜450℃の範囲で
使用すると、窒素ストリームのうち、メタン、水、酸
素、一酸化炭素、二酸化炭素等の不純物を除去できる。
【0017】以下、実施例を通して本発明をより詳しく
説明する。
説明する。
【0018】実施例1 イタリア(Italy)のミラノ所在のサエズゲッター
ス社(SAES Getters S.P.A)で製造
販売している22−25%重量比の鉄と75−78%の
ジルコニウムとからなる合金をゲッターとして、3mm
直径と4mmの高さになした柱状小粒体(column shape
small particle body)形態のZr−Feゲッター40
0gを、総容量約1lのガラス容器及び圧力測定変換器
と相互交換された小型加圧容器に置いた。真空ポンプを
用いて空気を25ミリ−トル未満に排気させ、真空ポン
プのバルブを空け、約1300トル絶対圧に窒素を添加
した時間に対する函数(function)として、圧
力変化を記録して窒素吸収を観察した。反応が完結した
後、空気安定化反応を行った。
ス社(SAES Getters S.P.A)で製造
販売している22−25%重量比の鉄と75−78%の
ジルコニウムとからなる合金をゲッターとして、3mm
直径と4mmの高さになした柱状小粒体(column shape
small particle body)形態のZr−Feゲッター40
0gを、総容量約1lのガラス容器及び圧力測定変換器
と相互交換された小型加圧容器に置いた。真空ポンプを
用いて空気を25ミリ−トル未満に排気させ、真空ポン
プのバルブを空け、約1300トル絶対圧に窒素を添加
した時間に対する函数(function)として、圧
力変化を記録して窒素吸収を観察した。反応が完結した
後、空気安定化反応を行った。
【0019】ゲッターを精製器列の下部に装着し、上部
にはPd/Al2O3触媒を充填した。235.5ppm
の一酸化炭素、195.9ppmの二酸化炭素、21
8.8のメタンを不純物に含む窒素ガスの精製を400
℃で行った。不純物の含まれた窒素ガスは、摂氏25度
の温度と6kg/cm2の圧力(ゲージ圧)及び0.1
7l/分の流速で精製器に導入される。窒素ガスは、摂
氏400度に維持されたゲッター層を通過して排気口か
ら41kg/cm2の圧力(ゲージ圧)に排気される
が、不純物に対する準位は、窒素ガスが管流して40分
後にいろいろなガスに対して測定する。精製前後のデー
タを図1及び図2に表示した。
にはPd/Al2O3触媒を充填した。235.5ppm
の一酸化炭素、195.9ppmの二酸化炭素、21
8.8のメタンを不純物に含む窒素ガスの精製を400
℃で行った。不純物の含まれた窒素ガスは、摂氏25度
の温度と6kg/cm2の圧力(ゲージ圧)及び0.1
7l/分の流速で精製器に導入される。窒素ガスは、摂
氏400度に維持されたゲッター層を通過して排気口か
ら41kg/cm2の圧力(ゲージ圧)に排気される
が、不純物に対する準位は、窒素ガスが管流して40分
後にいろいろなガスに対して測定する。精製前後のデー
タを図1及び図2に表示した。
【0020】分析条件は次のようである。
【0021】 分析器(GC):HP−5890 Series II 検出器:FID(Methanizer) 列:PorapakQ オーブン温度:35℃の定温(constant) 検出温度:250℃ 注入A温度:50℃ 注入B温度:375℃ キャリア:He20ml/分
【0022】
【発明の効果】以上のように、本発明によるゲッター合
金は優秀な精製性能を示す。一酸化炭素ガス、二酸化炭
素ガス、そしてメタンガスを殆ど完全に除去した。
金は優秀な精製性能を示す。一酸化炭素ガス、二酸化炭
素ガス、そしてメタンガスを殆ど完全に除去した。
【図1】本発明の窒素精製装置で処理する前の窒素ガス
を分析したガスクロマトグラムである。
を分析したガスクロマトグラムである。
【図2】本発明の窒素精製装置で処理した後の窒素ガス
を分析したガスクロマトグラムである。
を分析したガスクロマトグラムである。
Claims (3)
- 【請求項1】 Zr−V−Fe、Zr−Fe、Zrを主
成分とするゲッター合金を200〜450℃の温度で外
部大気と遮断、或いは高真空状態で窒素と反応させて精
製列の下部(2重列の場合、下部の列)に充填し、上部
にPd/Al 2O3触媒を充填した後(2重列の場合、上
部の列)、200〜450℃の温度で精製しようとする
窒素ストリームのうち、メタン成分を酸化させた後、前
記窒素化されたゲッターで水、二酸化炭素、一酸化炭
素、酸素等の不純物を除去することからなることを特徴
とする窒素精製方法。 - 【請求項2】 前記メタン成分の酸化を促進するため
に、少量の酸素を付加することを特徴とする請求項1に
記載の窒素精製方法。 - 【請求項3】 Zr−V−Fe、Zr−Fe、Zrを主
成分とするゲッター合金を200〜450℃の温度で外
部大気と遮断、或いは高真空状態で窒素と反応した合金
を精製列下部に、Pd/Al2O3触媒を上部に充填して
列を設置したこと、或いは2つの別の列を構成した後、
上部列にはPd/Al2O3を充填し、連結される下部列
には窒素化されたゲッター合金を充填したことを特徴と
する窒素精製装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020000046417A KR100356611B1 (ko) | 2000-08-10 | 2000-08-10 | 질소 정제 방법 및 정제 장치 |
KR2000-46417 | 2000-08-10 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002060209A true JP2002060209A (ja) | 2002-02-26 |
Family
ID=19682686
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000370234A Pending JP2002060209A (ja) | 2000-08-10 | 2000-12-05 | 窒素精製方法及び精製装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002060209A (ja) |
KR (1) | KR100356611B1 (ja) |
FR (1) | FR2812823A1 (ja) |
TW (1) | TW539644B (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102588567B1 (ko) * | 2021-07-16 | 2023-10-16 | 주식회사 원익홀딩스 | Zr계 게터의 표면 불순물 제거 방법 |
KR20250033453A (ko) | 2023-08-30 | 2025-03-10 | (주)오디씨티 | 질소가스용 정제유닛 및 이를 포함하는 질소가스용 정제시스템 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS623006A (ja) * | 1985-06-28 | 1987-01-09 | 大陽酸素株式会社 | 窒素の超精製装置、並びに精製方法 |
IT1227219B (it) * | 1988-09-26 | 1991-03-27 | Getters Spa | Apparecchiatura e metodo relativo per asportare impurezze gassose da gas inerti ed assicurare livelli estremamente bassi di idrogeno |
DE3926015A1 (de) * | 1989-08-05 | 1991-02-07 | Messer Griesheim Gmbh | Verfahren zur feinreinigung von gasen |
-
2000
- 2000-08-10 KR KR1020000046417A patent/KR100356611B1/ko not_active Expired - Lifetime
- 2000-11-24 TW TW089125007A patent/TW539644B/zh not_active IP Right Cessation
- 2000-12-05 JP JP2000370234A patent/JP2002060209A/ja active Pending
- 2000-12-06 FR FR0015786A patent/FR2812823A1/fr not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW539644B (en) | 2003-07-01 |
FR2812823A1 (fr) | 2002-02-15 |
KR100356611B1 (ko) | 2002-10-18 |
KR20020013059A (ko) | 2002-02-20 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040303 |