JPH11137969A - 水素同位体の分離・回収方法及びその装置 - Google Patents
水素同位体の分離・回収方法及びその装置Info
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- JPH11137969A JPH11137969A JP9313017A JP31301797A JPH11137969A JP H11137969 A JPH11137969 A JP H11137969A JP 9313017 A JP9313017 A JP 9313017A JP 31301797 A JP31301797 A JP 31301797A JP H11137969 A JPH11137969 A JP H11137969A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型の装置でありながら高い効率で高濃度の
水素同位体を回収することのできる水素同位体回収方法
及びその装置を提供する。 【解決手段】 同位体を混合している水素ガスを第１吸
着塔(１)に供給して軽水素吸着剤(２)に混合水素ガスを
吸蔵させる。第１吸着塔(１)を温度制御して軽水素吸着
剤(２)に吸蔵させた混合水素ガスを脱着させて第２吸着
塔(３)に移動し、第２吸着塔(３)の同位体吸着剤(４)に
吸蔵させる。第２吸着塔(３)を温度制御して同位体吸着
剤(４)に吸蔵させた混合水素ガスを脱着させ第１吸着塔
(１)に移送する。上記の工程を繰り返して第１吸着塔
(１)内に水素同位体を濃縮する。第１吸着塔(１)内で濃
縮された水素同位体を製品ガスとして取り出す。第２吸
着塔(３)内で分離された軽水素ガスを系外に排出する。
回収ガス量及び排出ガス量との合計量の原料ガスを追加
供給し、上記の操作を連続的に繰り返す。
水素同位体を回収することのできる水素同位体回収方法
及びその装置を提供する。 【解決手段】 同位体を混合している水素ガスを第１吸
着塔(１)に供給して軽水素吸着剤(２)に混合水素ガスを
吸蔵させる。第１吸着塔(１)を温度制御して軽水素吸着
剤(２)に吸蔵させた混合水素ガスを脱着させて第２吸着
塔(３)に移動し、第２吸着塔(３)の同位体吸着剤(４)に
吸蔵させる。第２吸着塔(３)を温度制御して同位体吸着
剤(４)に吸蔵させた混合水素ガスを脱着させ第１吸着塔
(１)に移送する。上記の工程を繰り返して第１吸着塔
(１)内に水素同位体を濃縮する。第１吸着塔(１)内で濃
縮された水素同位体を製品ガスとして取り出す。第２吸
着塔(３)内で分離された軽水素ガスを系外に排出する。
回収ガス量及び排出ガス量との合計量の原料ガスを追加
供給し、上記の操作を連続的に繰り返す。
Description
【０００１】
【発明の属する分野】本発明は、水素同位体を含む水素
ガスから特定の水素同位体を優先的に吸着する吸着剤を
用いて、水素同位体を効果的に分離、回収する方法及び
その装置に関する。
ガスから特定の水素同位体を優先的に吸着する吸着剤を
用いて、水素同位体を効果的に分離、回収する方法及び
その装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】水素ガス中には、質量数１の水素(以
下、軽水素という)の他に、質量数２のデュウテリウム
(重水素)や質量数３のトリチリウム(三重水素)等の水素
同位体が含まれている。この軽水素と異なる水素同位体
(以下、単に水素同位体という)の分離方法として、従来
から熱拡散法、蒸留法、膜分離法、レーザー法、吸着法
などが知られている。しかし、熱拡散法、蒸留法、膜分
離法、レーザー法などは、いずれも比較的高精度の装置
を要し、装置が大型化せざるを得ないという難点があっ
た。
下、軽水素という)の他に、質量数２のデュウテリウム
(重水素)や質量数３のトリチリウム(三重水素)等の水素
同位体が含まれている。この軽水素と異なる水素同位体
(以下、単に水素同位体という)の分離方法として、従来
から熱拡散法、蒸留法、膜分離法、レーザー法、吸着法
などが知られている。しかし、熱拡散法、蒸留法、膜分
離法、レーザー法などは、いずれも比較的高精度の装置
を要し、装置が大型化せざるを得ないという難点があっ
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、従来の吸着法
は、比較的、簡単な装置構成で水素中の同位元素を分離
することができるという利点はあるが、濃縮効率が低く
高濃度の水素同位体を回収することができないという問
題があった。
は、比較的、簡単な装置構成で水素中の同位元素を分離
することができるという利点はあるが、濃縮効率が低く
高濃度の水素同位体を回収することができないという問
題があった。
【０００４】本発明はこのような点に着目して、小型の
装置でありながら高い効率で高濃度の水素同位体を回収
することのできる水素同位体回収方法及びその装置を提
供することを目的とする。
装置でありながら高い効率で高濃度の水素同位体を回収
することのできる水素同位体回収方法及びその装置を提
供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の本発明は軽水素吸着剤を充填し
ている第１吸着塔と、同位体水素吸着剤を充填している
第２吸着塔を並置し、同位体を混合している水素ガスを
第１吸着塔に供給して軽水素吸着剤に同位体混合水素ガ
スを吸蔵させる軽水素吸着工程と、軽水素の吸蔵後に第
１吸着塔を温度制御して軽水素吸着剤に吸蔵させた同位
体混合水素ガスを脱着させたのち、この同位体混合水素
ガスを第２吸着塔に移動させて、同位体水素吸着剤に同
位体混合水素ガスを吸蔵させる同位体水素吸着工程と、
同位体水素の吸着後に第２吸着塔を温度制御して同位体
水素吸着剤に吸蔵させた同位体混合水素ガスを脱着させ
たのち、この同位体混合水素ガスを第１吸着塔に移送す
る返送工程と、この軽水素吸着工程、同位体水素吸着工
程、返送工程を繰り返して第１吸着塔内に水素同位体を
濃縮する濃縮工程と、第１吸着塔内で濃縮分離された水
素同位体を製品ガスとして取り出して回収容器に貯蔵す
る回収工程と、第２吸着塔内で分離された軽水素ガスを
排出ガスとして系外に排出する排気工程と、回収ガス量
及び排出ガス量との合計量の原料ガスを追加するように
した原料供給工程とからなることを特徴としている。
めに、請求項１に記載の本発明は軽水素吸着剤を充填し
ている第１吸着塔と、同位体水素吸着剤を充填している
第２吸着塔を並置し、同位体を混合している水素ガスを
第１吸着塔に供給して軽水素吸着剤に同位体混合水素ガ
スを吸蔵させる軽水素吸着工程と、軽水素の吸蔵後に第
１吸着塔を温度制御して軽水素吸着剤に吸蔵させた同位
体混合水素ガスを脱着させたのち、この同位体混合水素
ガスを第２吸着塔に移動させて、同位体水素吸着剤に同
位体混合水素ガスを吸蔵させる同位体水素吸着工程と、
同位体水素の吸着後に第２吸着塔を温度制御して同位体
水素吸着剤に吸蔵させた同位体混合水素ガスを脱着させ
たのち、この同位体混合水素ガスを第１吸着塔に移送す
る返送工程と、この軽水素吸着工程、同位体水素吸着工
程、返送工程を繰り返して第１吸着塔内に水素同位体を
濃縮する濃縮工程と、第１吸着塔内で濃縮分離された水
素同位体を製品ガスとして取り出して回収容器に貯蔵す
る回収工程と、第２吸着塔内で分離された軽水素ガスを
排出ガスとして系外に排出する排気工程と、回収ガス量
及び排出ガス量との合計量の原料ガスを追加するように
した原料供給工程とからなることを特徴としている。
【０００６】
【作用】本発明では、軽水素を優先的に吸蔵する軽水素
吸着剤を充填している第１吸着塔と、水素同位体を優先
的に吸蔵する同位体水素吸着剤を充填している第２吸着
塔との間で同位体混合水素ガスを往復させることによ
り、同位体効果により第１吸着塔内に水素同位体を濃縮
させることができることになる。
吸着剤を充填している第１吸着塔と、水素同位体を優先
的に吸蔵する同位体水素吸着剤を充填している第２吸着
塔との間で同位体混合水素ガスを往復させることによ
り、同位体効果により第１吸着塔内に水素同位体を濃縮
させることができることになる。
【０００７】そして、第１吸着塔から濃縮した同位体水
素を取り出して回収するとともに、第２吸着塔から分離
した軽水素を取り出し、その取り出した軽水素量と同位
体水素量との総和に見合う原料ガスをこの分離回収系に
補充することにより、半連続的に同位体水素を濃縮回収
することになる。
素を取り出して回収するとともに、第２吸着塔から分離
した軽水素を取り出し、その取り出した軽水素量と同位
体水素量との総和に見合う原料ガスをこの分離回収系に
補充することにより、半連続的に同位体水素を濃縮回収
することになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】図は、本発明の実施に使用する装
置例であり、図中符号(１)は、軽水素を優先的に吸着す
る吸着剤(２)としてのパラジュームを充填した軽水素吸
着塔、(３)は水素同位体を優先的に吸着する吸着剤(４)
としてのモレキュラーシーブ５Ａを充填した水素同位体
吸着塔である。この両吸着塔(１)(３)に充填される吸着
剤(２)(４)はそれぞれペレットやタブレットあるいは粉
体など適当なサイズに加工したものを使用している。
置例であり、図中符号(１)は、軽水素を優先的に吸着す
る吸着剤(２)としてのパラジュームを充填した軽水素吸
着塔、(３)は水素同位体を優先的に吸着する吸着剤(４)
としてのモレキュラーシーブ５Ａを充填した水素同位体
吸着塔である。この両吸着塔(１)(３)に充填される吸着
剤(２)(４)はそれぞれペレットやタブレットあるいは粉
体など適当なサイズに加工したものを使用している。
【０００９】両吸着塔(１)(３)の下端部同士は連通路
(５)で接続されている。この連通路(５)には原料ガス供
給路(６)が流路開閉弁(７)を介して接続してあり、この
接続点よりも第１吸着塔(１)側での連通路(５)に流路開
閉弁(８)、流路切換弁(９)、マスフローコントローラ(1
0)、流路遮断弁(11)が接続点側から順に配置してあり、
接続点よりも第２吸着塔(３)側での連通路(５)に流路開
閉弁(12)、流路遮断弁(13)が順に配置してある。
(５)で接続されている。この連通路(５)には原料ガス供
給路(６)が流路開閉弁(７)を介して接続してあり、この
接続点よりも第１吸着塔(１)側での連通路(５)に流路開
閉弁(８)、流路切換弁(９)、マスフローコントローラ(1
0)、流路遮断弁(11)が接続点側から順に配置してあり、
接続点よりも第２吸着塔(３)側での連通路(５)に流路開
閉弁(12)、流路遮断弁(13)が順に配置してある。
【００１０】第１吸着塔(１)の上端から水素同位体回収
路(14)が導出してあり、この水素同位体回収路(14)には
流路遮断弁(15)とマスフローコントローラ(16)が順に配
置してある。そして水素同位体回収路(14)の先端は水素
同位体の回収容器(17)に接続されている。
路(14)が導出してあり、この水素同位体回収路(14)には
流路遮断弁(15)とマスフローコントローラ(16)が順に配
置してある。そして水素同位体回収路(14)の先端は水素
同位体の回収容器(17)に接続されている。
【００１１】一方、第２吸着塔(３)の上端から軽水素排
出路(18)が導出してあり、この軽水素排出路(18)に流路
遮断弁(20)とマスフローコントローラ(21)が順に配置し
てある。なお、この軽水素排出路(18)から排出される軽
水素を回収容器(図示略)に接続して軽水素を回収貯蔵す
るようにしてもよい。
出路(18)が導出してあり、この軽水素排出路(18)に流路
遮断弁(20)とマスフローコントローラ(21)が順に配置し
てある。なお、この軽水素排出路(18)から排出される軽
水素を回収容器(図示略)に接続して軽水素を回収貯蔵す
るようにしてもよい。
【００１２】なお、軽水素を優先的に吸着する吸着剤
(２)としては、上述のパラジュームのほかに、Ｐｄ−Ｐ
ｔ、Ｐｄ−Ａｕ、Ｐｄ−Ａｇ等のパラジューム系吸着
剤、Ｚｒ、ＺｒＶ2、Ｚｒ2Ｆｅ、Ｚｒ3Ａｌ2、ＺｒＭｎ
2、ＺｒＮｉ、ＺｒＣｏ等のジルコニウム系吸着剤、Ｔ
ｉ、Ｔｉ1.2Ｍｎ1.8、ＴｉＦｅ、ＴｉＮｉ、ＴｉＣｒＭ
ｎ等のチタン系吸着剤、Ｕ、Ｍｇ2Ｎｉ等が使用でき
る。
(２)としては、上述のパラジュームのほかに、Ｐｄ−Ｐ
ｔ、Ｐｄ−Ａｕ、Ｐｄ−Ａｇ等のパラジューム系吸着
剤、Ｚｒ、ＺｒＶ2、Ｚｒ2Ｆｅ、Ｚｒ3Ａｌ2、ＺｒＭｎ
2、ＺｒＮｉ、ＺｒＣｏ等のジルコニウム系吸着剤、Ｔ
ｉ、Ｔｉ1.2Ｍｎ1.8、ＴｉＦｅ、ＴｉＮｉ、ＴｉＣｒＭ
ｎ等のチタン系吸着剤、Ｕ、Ｍｇ2Ｎｉ等が使用でき
る。
【００１３】また、水素同位体を優先的に吸着する同位
体水素吸着剤(４)としては、上述のモレキュラーシーブ
５Ａのほかにモレキュラーシーブ４Ａ、モレキュラーシ
ーブ１３Ｘ、ＬａＮｉ5、ＬａＮｉ5-XＭX（Ｍ：Ａｌ、
Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｎ）、Ｖ等を使用することができる。
体水素吸着剤(４)としては、上述のモレキュラーシーブ
５Ａのほかにモレキュラーシーブ４Ａ、モレキュラーシ
ーブ１３Ｘ、ＬａＮｉ5、ＬａＮｉ5-XＭX（Ｍ：Ａｌ、
Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｎ）、Ｖ等を使用することができる。
【００１４】次に、上記装置を使用しての水素同位体回
収操作を説明する。まず、予備操作として、両吸着塔
(１)(３)を真空排気するとともに、加熱により吸着剤を
活性化させておく。そして、ガス流路開閉弁(７)、流路
開閉弁(８)、流路遮断弁(11)を開弁し、マスフローコン
トローラ(10)により調整された流量で原料ガス(同位体
混合水素ガス)を第１吸着塔(１)内に室温で供給する。
原料ガスを第１吸着塔(１)に供給し終わると、ガス流路
開閉弁(７)、流路開閉弁(８)、流路遮断弁(11)を閉じ
て、原料ガスを第１吸着塔(１)に封入する。第１吸着塔
(１)に原料ガスを導入すると原料ガス中の軽水素が優先
的に軽水素吸着剤に吸着され、第１吸着塔(１)の空間内
では水素同位体が濃縮された状態で存在することにな
る。このとき、軽水素吸着剤(２)の内部でも同位体効果
により、濃度分布が発生している。
収操作を説明する。まず、予備操作として、両吸着塔
(１)(３)を真空排気するとともに、加熱により吸着剤を
活性化させておく。そして、ガス流路開閉弁(７)、流路
開閉弁(８)、流路遮断弁(11)を開弁し、マスフローコン
トローラ(10)により調整された流量で原料ガス(同位体
混合水素ガス)を第１吸着塔(１)内に室温で供給する。
原料ガスを第１吸着塔(１)に供給し終わると、ガス流路
開閉弁(７)、流路開閉弁(８)、流路遮断弁(11)を閉じ
て、原料ガスを第１吸着塔(１)に封入する。第１吸着塔
(１)に原料ガスを導入すると原料ガス中の軽水素が優先
的に軽水素吸着剤に吸着され、第１吸着塔(１)の空間内
では水素同位体が濃縮された状態で存在することにな
る。このとき、軽水素吸着剤(２)の内部でも同位体効果
により、濃度分布が発生している。
【００１５】第１吸着塔(１)内で十分吸着が行われた
後、第１吸着塔(１)を２００℃ないし３００℃まで昇温
して、軽水素吸着剤(２)に吸蔵されていた軽水素を脱離
させるとともに、第１吸着塔(１)内の圧力を上昇させ
る。第１吸着塔(１)の内圧が十分上昇すると、流路遮断
弁(11)、流路開閉弁(８)、流路開閉弁(12)、流路遮断弁
(13)を開弁するととも流路切換弁(９)を切換えて、第１
吸着塔(１)内のガスを液体窒素温度に冷却されている第
２吸着塔(３)にマスフローコントローラ(10)により調整
された流量で移送し、移送が終わると、流路遮断弁(1
1)、流路開閉弁(８)、流路開閉弁(12)、流路遮断弁(13)
を閉弁してガスを第２吸着塔(３)内に封入する。
後、第１吸着塔(１)を２００℃ないし３００℃まで昇温
して、軽水素吸着剤(２)に吸蔵されていた軽水素を脱離
させるとともに、第１吸着塔(１)内の圧力を上昇させ
る。第１吸着塔(１)の内圧が十分上昇すると、流路遮断
弁(11)、流路開閉弁(８)、流路開閉弁(12)、流路遮断弁
(13)を開弁するととも流路切換弁(９)を切換えて、第１
吸着塔(１)内のガスを液体窒素温度に冷却されている第
２吸着塔(３)にマスフローコントローラ(10)により調整
された流量で移送し、移送が終わると、流路遮断弁(1
1)、流路開閉弁(８)、流路開閉弁(12)、流路遮断弁(13)
を閉弁してガスを第２吸着塔(３)内に封入する。
【００１６】この第１吸着塔(１)から第２吸着塔(３)へ
のガス移送時には、第１吸着塔(１)での弱吸着ガスであ
る濃縮された水素同位体が先に第２吸着塔(３)へ供給さ
れ、強吸着ガスであった軽水素は後から第２吸着塔(３)
に供給されることになるから、第２吸着塔(３)では、先
に送られてきた水素同位体が吸着塔内の同位体水素吸着
剤(４)に吸着され軽水素の吸着量は減少する。
のガス移送時には、第１吸着塔(１)での弱吸着ガスであ
る濃縮された水素同位体が先に第２吸着塔(３)へ供給さ
れ、強吸着ガスであった軽水素は後から第２吸着塔(３)
に供給されることになるから、第２吸着塔(３)では、先
に送られてきた水素同位体が吸着塔内の同位体水素吸着
剤(４)に吸着され軽水素の吸着量は減少する。
【００１７】そして、第２吸着塔(３)内で十分吸蔵が行
われた後、第２吸着塔(３)を液体窒素温度から室温まで
上昇させ、ガスを水素同位体吸着剤から脱着させ、第２
吸着塔(３)内の圧力が十分上昇すると、流路遮断弁(1
3)、流路開閉弁(12)、流路開閉弁(11)、流路遮断弁(８)
を開弁するととも流路切換弁(９)を切換えて、第２吸着
塔(３)内のガスを室温状態の第１吸着塔(１)にマスフロ
ーコントローラ(10)により調整された流量で移送し、移
送が終わると、流路遮断弁(13)、流路開閉弁(12)、流路
開閉弁(11)、流路遮断弁(８)を閉弁してガスを第１吸着
塔(１)内に封入する。
われた後、第２吸着塔(３)を液体窒素温度から室温まで
上昇させ、ガスを水素同位体吸着剤から脱着させ、第２
吸着塔(３)内の圧力が十分上昇すると、流路遮断弁(1
3)、流路開閉弁(12)、流路開閉弁(11)、流路遮断弁(８)
を開弁するととも流路切換弁(９)を切換えて、第２吸着
塔(３)内のガスを室温状態の第１吸着塔(１)にマスフロ
ーコントローラ(10)により調整された流量で移送し、移
送が終わると、流路遮断弁(13)、流路開閉弁(12)、流路
開閉弁(11)、流路遮断弁(８)を閉弁してガスを第１吸着
塔(１)内に封入する。
【００１８】第１吸着塔(１)での軽水素吸着、第１吸着
塔(１)から第２吸着塔(３)への移送、第２吸着塔(３)で
の同位体水素吸着、第２吸着塔(３)から第１吸着塔(１)
への返送を数回繰り返して、第１吸着塔(１)内の上部に
水素同位体を濃縮する。
塔(１)から第２吸着塔(３)への移送、第２吸着塔(３)で
の同位体水素吸着、第２吸着塔(３)から第１吸着塔(１)
への返送を数回繰り返して、第１吸着塔(１)内の上部に
水素同位体を濃縮する。
【００１９】第１吸着塔(１)内で水素同位体が十分に濃
縮されたら、第１吸着塔(１)を昇温し、第１吸着塔(１)
内の圧力が十分上昇したところで、水素同位体回収路(1
4)に配設した流路遮断弁(15)を開弁し、マスフローコン
トローラ(16)で調節された流量で第１吸着塔(１)内の水
素同位体を回収容器(17)に製品ガスとして回収貯蔵す
る。そして、一定量の製品ガスを抜きとった後、水素同
位体回収路(14)に配設した流路遮断弁(15)を閉弁し、残
りを第２吸着塔(３)に移送する。
縮されたら、第１吸着塔(１)を昇温し、第１吸着塔(１)
内の圧力が十分上昇したところで、水素同位体回収路(1
4)に配設した流路遮断弁(15)を開弁し、マスフローコン
トローラ(16)で調節された流量で第１吸着塔(１)内の水
素同位体を回収容器(17)に製品ガスとして回収貯蔵す
る。そして、一定量の製品ガスを抜きとった後、水素同
位体回収路(14)に配設した流路遮断弁(15)を閉弁し、残
りを第２吸着塔(３)に移送する。
【００２０】第２吸着塔(３)では、その上部に濃縮され
た軽水素が存在することから、第２吸着塔(３)を常温ま
で上昇させて吸蔵ガスを脱着させ、十分に昇圧した段階
で軽水素排出路(18)に配置した流路遮断弁(20)を開弁さ
せて、第２吸着塔(３)内の軽水素をマスフローコントロ
ーラ(21)で調節された流量で排出ガスとして排出する。
そして、第２吸着塔(３)から軽水素を一定量排出したの
ち、軽水素排出路(18)に配置した流路遮断弁(20)を閉弁
して、第２吸着塔(３)内のガスを第１吸着塔(１)に返送
するが、この返送時に、原料ガス供給路(６)の流路開閉
弁(７)を開いて、回収した水素同位体のガス量と排出し
た軽水素のガス量との合計量の原料ガスを導入する。
た軽水素が存在することから、第２吸着塔(３)を常温ま
で上昇させて吸蔵ガスを脱着させ、十分に昇圧した段階
で軽水素排出路(18)に配置した流路遮断弁(20)を開弁さ
せて、第２吸着塔(３)内の軽水素をマスフローコントロ
ーラ(21)で調節された流量で排出ガスとして排出する。
そして、第２吸着塔(３)から軽水素を一定量排出したの
ち、軽水素排出路(18)に配置した流路遮断弁(20)を閉弁
して、第２吸着塔(３)内のガスを第１吸着塔(１)に返送
するが、この返送時に、原料ガス供給路(６)の流路開閉
弁(７)を開いて、回収した水素同位体のガス量と排出し
た軽水素のガス量との合計量の原料ガスを導入する。
【００２１】ついで、製品ガスの抜き取り、余剰水素ガ
スの排出、原料ガスの補給を繰り返すことにより、同位
体混合水素ガス中から、重水素や三重水素等の水素同位
体を高い濃縮率(例えば１００倍から１００００倍)で半
連続的に分離回収することができる。
スの排出、原料ガスの補給を繰り返すことにより、同位
体混合水素ガス中から、重水素や三重水素等の水素同位
体を高い濃縮率(例えば１００倍から１００００倍)で半
連続的に分離回収することができる。
【００２２】なお、上記の実施態様では、一対の吸着塔
を使用して最後まで濃縮するようにしたが、原料ガス中
の同位体濃度が低い場合には、複数対の吸着塔を配置し
て複数段に使用して、所定の濃度を得るようにしてもよ
い。
を使用して最後まで濃縮するようにしたが、原料ガス中
の同位体濃度が低い場合には、複数対の吸着塔を配置し
て複数段に使用して、所定の濃度を得るようにしてもよ
い。
【００２３】さらに、上記の実施態様では、第１吸着塔
(１)を室温から２００℃ないし３００℃の範囲で温度変
化させ、第２吸着塔(３)を液体窒素温度から室温の範囲
で温度変化させているが、第２吸着塔(３)に充填する同
位体水素吸着剤(４)の種類によっては、室温から３００
℃の範囲で温度変化させるようにしてもよい。
(１)を室温から２００℃ないし３００℃の範囲で温度変
化させ、第２吸着塔(３)を液体窒素温度から室温の範囲
で温度変化させているが、第２吸着塔(３)に充填する同
位体水素吸着剤(４)の種類によっては、室温から３００
℃の範囲で温度変化させるようにしてもよい。
【００２４】
【発明の効果】本発明方法では、軽水素を優先的に吸蔵
する軽水素吸着剤を充填している第１吸着塔と、水素同
位体を優先的に吸蔵する同位体水素吸着剤を充填してい
る第２吸着塔との間で同位体混合水素ガスを往復させ
て、各吸着剤で吸着−脱着を繰り返すことにより、同位
体効果により第１吸着塔内に水素同位体を濃縮させるこ
とができ、水素同位体を高純度の生産ガスとして回収す
ることができる。
する軽水素吸着剤を充填している第１吸着塔と、水素同
位体を優先的に吸蔵する同位体水素吸着剤を充填してい
る第２吸着塔との間で同位体混合水素ガスを往復させ
て、各吸着剤で吸着−脱着を繰り返すことにより、同位
体効果により第１吸着塔内に水素同位体を濃縮させるこ
とができ、水素同位体を高純度の生産ガスとして回収す
ることができる。
【００２５】第１吸着塔から濃縮した同位体水素を取り
出して回収するとともに、第２吸着塔から分離した軽水
素を取り出し、その取り出した軽水素量と同位体水素量
との総和に見合う原料ガスをこの分離回収系に補充する
ようにしているから、半連続的に同位体水素を濃縮回収
することができる。
出して回収するとともに、第２吸着塔から分離した軽水
素を取り出し、その取り出した軽水素量と同位体水素量
との総和に見合う原料ガスをこの分離回収系に補充する
ようにしているから、半連続的に同位体水素を濃縮回収
することができる。
【００２６】さらに、本発明装置は、相反する性質を有
する吸着剤をそれぞれ充填している一対の吸着塔を接続
するだけであり、その操作も各吸着塔の温度を調整変化
させるだけであるから、イニシアルコストやランニング
コストを低コストに押さえることができ、小規模な設備
で確実に水素同位体を製造することができる。
する吸着剤をそれぞれ充填している一対の吸着塔を接続
するだけであり、その操作も各吸着塔の温度を調整変化
させるだけであるから、イニシアルコストやランニング
コストを低コストに押さえることができ、小規模な設備
で確実に水素同位体を製造することができる。
【図１】本発明装置の一実施例を示す概略構成図であ
る。
る。
１…第１吸着塔、２…軽水素吸着剤、３…第２吸着塔、
４…同位体水素吸着剤、５…連通路、６…原料ガス供給
路、14…水素同位体回収路、17…回収貯蔵容器、18…軽
水素排出路。
４…同位体水素吸着剤、５…連通路、６…原料ガス供給
路、14…水素同位体回収路、17…回収貯蔵容器、18…軽
水素排出路。
Claims (4)
- 【請求項１】 軽水素を優先的に吸蔵する軽水素吸着剤
(２)を充填してなる第１吸着塔(１)と、水素同位体を優
先的に吸蔵する同位体水素吸着剤(４)を充填してなる第
２吸着塔(３)と並置し、同位体を混合している水素ガス
を第１吸着塔(１)に供給し、軽水素吸着剤(２)に同位体
混合水素ガスを吸蔵させる吸着工程と、軽水素の吸蔵後
に第１吸着塔(１)を温度制御して軽水素吸着剤(２)に吸
蔵させた同位体混合水素ガスを脱着させたのち、この同
位体混合水素ガスを第２吸着塔(３)に移動させて、同位
体混合水素ガスを同位体水素吸着剤(４)に吸蔵させる同
位体水素吸着工程と、水素同位体の吸着後に第２吸着塔
(３)を温度制御して同位体水素吸着剤(４)に吸蔵させた
同位体混合水素ガスを脱着させたのち、この同位体混合
水素ガスを第１吸着塔(１)に移送する返送工程と、この
軽水素吸着工程、同位体水素吸着工程、返送工程を繰り
返して第１吸着塔(１)内に水素同位体を濃縮する濃縮工
程と、第１吸着塔(１)から濃縮分離された水素同位体を
製品ガスとして取り出して回収貯蔵容器(17)に貯蔵する
回収工程と、第２吸着塔(３)内で分離された軽水素ガス
を排出ガスとして系外に排出する排気工程と、回収ガス
量及び排出ガス量との合計量の原料ガスを追加する原料
供給工程とからなる特徴とする水素同位体の分離・回収
方法。 - 【請求項２】 軽水素吸着剤(２)がＰｄ、Ｐｄ−Ｐｔ、
Ｐｄ−Ａｕ、Ｐｄ−Ａｇ、あるいはＺｒ、ＺｒＶ2、Ｚ
ｒ2Ｆｅ、Ｚｒ3Ａｌ2、ＺｒＭｎ2、ＺｒＮｉ、ＺｒＣ
ｏ、あるいはＴｉ、Ｔｉ1.2Ｍｎ1.8、ＴｉＦｅ、ＴｉＮ
ｉ、ＴｉＣｒＭｎ、あるいはＵ、あるいはＭｇ2Ｎｉか
ら選ばれた少なくとも一種であり、水素同位体吸着剤
(４)がモレキュラーシーブ４Ａ、モレキュラーシーブ５
Ａ、モレキュラーシーブ１３Ｘ、ＬａＮｉ5、ＬａＮｉ
5-XＭX（Ｍ：Ａｌ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｎ）、あるいはＶか
ら選ばれた少なくとも一種である請求項１に記載の水素
同位体の分離・回収方法。 - 【請求項３】 軽水素吸着剤(２)を充填している第１吸
着塔(１)を室温から３００℃の範囲で、また同位体水素
吸着剤(４)を充填している第２吸着塔(３)を液体窒素温
度から３００℃の範囲で温度制御するようにした請求項
１または請求項２に記載の水素同位体の分離・回収方
法。 - 【請求項４】 軽水素を優先的に吸蔵する軽水素吸着剤
(２)を充填してなる第１吸着塔(１)と、同位体水素を優
先的に吸蔵する同位体水素吸着剤(４)を充填してなる第
２吸着塔(３)とを並設し、両吸着塔(１)(３)の下端同士
を連通路(５)で接続するとともに、この連通路(５)に原
料ガス供給路(６)を接続し、第１吸着塔(１)の上端から
導出した水素同位体回収路(14)を回収貯蔵容器(17)に接
続し、第２吸着塔(３)の上端から軽水素排出路(18)を導
出し、両吸着塔(１)(３)を温度調整可能に構成した水素
同位体の分離・回収装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9313017A JPH11137969A (ja) | 1997-11-14 | 1997-11-14 | 水素同位体の分離・回収方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9313017A JPH11137969A (ja) | 1997-11-14 | 1997-11-14 | 水素同位体の分離・回収方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11137969A true JPH11137969A (ja) | 1999-05-25 |
Family
ID=18036230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9313017A Pending JPH11137969A (ja) | 1997-11-14 | 1997-11-14 | 水素同位体の分離・回収方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11137969A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012036749A1 (en) * | 2010-09-15 | 2012-03-22 | Savannah River Nuclear Solutions, Llc | Process for separating hydrogen isotopes |
| JP2017504785A (ja) * | 2013-11-13 | 2017-02-09 | サヴァンナ リヴァー ニュークリア ソリューションズ リミテッド ライアビリティ カンパニー | トリチウム水の除染 |
| US11058994B2 (en) | 2019-01-18 | 2021-07-13 | Savannah River National Solutions, LLC | Tritium cleanup system and method |
| WO2024074721A3 (en) * | 2022-10-07 | 2024-06-27 | Tokamak Energy Ltd | Hydrogen isotope separation system and method |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49113097A (ja) * | 1973-02-14 | 1974-10-28 | ||
| JPS57204223A (en) * | 1981-06-10 | 1982-12-14 | Japan Atom Energy Res Inst | Method for separating and enriching tritium from hydrogen isotope |
| JPH01180223A (ja) * | 1988-01-07 | 1989-07-18 | Japan Metals & Chem Co Ltd | 水素同位元素の分離回収法及びその装置 |
| JPH0377626A (ja) * | 1989-08-15 | 1991-04-03 | Toshiba Corp | 水素同位体精製装置 |
| JPH0531331A (ja) * | 1991-07-26 | 1993-02-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 水素同位体の分離方法 |
| JPH07289853A (ja) * | 1994-04-26 | 1995-11-07 | Nippon Steel Corp | 水素ガス同位体の分離濃縮装置 |
| JPH10128072A (ja) * | 1996-10-29 | 1998-05-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | トリチウム水、重水のゼオライトを用いた分離方法 |
-
1997
- 1997-11-14 JP JP9313017A patent/JPH11137969A/ja active Pending
Patent Citations (7)
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| WO2012036749A1 (en) * | 2010-09-15 | 2012-03-22 | Savannah River Nuclear Solutions, Llc | Process for separating hydrogen isotopes |
| US8470073B2 (en) | 2010-09-15 | 2013-06-25 | Savannah River Nuclear Solutions, Llc | Apparatus and process for separating hydrogen isotopes |
| JP2017504785A (ja) * | 2013-11-13 | 2017-02-09 | サヴァンナ リヴァー ニュークリア ソリューションズ リミテッド ライアビリティ カンパニー | トリチウム水の除染 |
| US10381121B2 (en) | 2013-11-13 | 2019-08-13 | Savannah River Nuclear Solutions, Llc | Decontamination of tritiated water |
| US11087897B2 (en) | 2013-11-13 | 2021-08-10 | Savannah River Nuclear Solutions, Llc | Decontamination of tritiated water |
| US11058994B2 (en) | 2019-01-18 | 2021-07-13 | Savannah River National Solutions, LLC | Tritium cleanup system and method |
| WO2024074721A3 (en) * | 2022-10-07 | 2024-06-27 | Tokamak Energy Ltd | Hydrogen isotope separation system and method |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080226 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080701 |