ガス精製装置
深冷水素精製装置
製品概要
液体窒素を冷源とする深冷型の水素精製装置です。複数の吸着塔を並列に配し、低温精製と高温再生の二モードで交互に運転することで、常温吸着では処理しにくい水素中の CH₄、N₂、Ar を深く除去します。流量は 10～1000 Nm³/h、使用寿命は 20 年以上です。
特長・仕様
指標表（適用ガス：H₂）
| 不純物 | 入口 INLET (ppm) | BSS7-C 出口 (ppb) |
|---|---|---|
| 方式 | — | ADS（液体窒素による深冷） |
| H₂O | < 5 | < 1 |
| O₂ | < 3 | < 1 |
| CO | < 1 | < 1 |
| CO₂ | < 1 | < 1 |
| N₂ | < 1 | < 1 |
| Ar | < 1 | < 1 |
| CH₄ | < 0.5 | < 1 |
| NMHC | < 1 | < 1 |
| 微粒子 PARTICLES | — | ≤ 1 pcs/m³ (@0.003μm) |
| 流量範囲 | — | 10–1000 Nm³/h |
表は標準型番の指標と構成のみを示しています。その他の特殊仕様についてはお問い合わせください。
詳細説明
深冷を用いる理由
吸着剤の不純物吸着容量は温度が下がるにつれて著しく高まります。CH₄、N₂、Ar のような沸点が低く極性の弱い分子は、常温では吸着剤との相互作用が弱すぎて常温吸着では有効に捕捉できません。吸着塔を液体窒素温度域まで下げて初めて、これらの分子を安定に捕らえられるようになります。 これは本シリーズが製品ライン全体の中で持つ独自の位置づけでもあります。アルゴンは深冷でしか処理できない唯一の不純物です。触媒ルート（BSS9 など）はメタンに対応でき、ゲッタールート（BSS7-G など）は窒素とメタンに対応できますが、いずれも単原子のアルゴンには手が出ません。工程紹介
BSS7-C シリーズは複数の吸着塔を並列に配し、液体窒素を冷源として低温精製と高温再生の二モードで交互に運転します。一方の吸着塔が低温精製状態にあるとき、他方が高温再生を行うことで連続供給を実現し、使用寿命は 20 年以上です。適用場面
水素中の CH₄、N₂、Ar に ppb レベルの要求がある半導体、光ファイバー、特殊材料のプロセスです。プロセスが H₂O、O₂、CO、CO₂ のみを問題にする場合は、通常は常温型の BSS7 シリーズで十分であり、液体窒素の運転コストを負担する必要はありません。適用プロセスと業界
・先端プロセスのエピタキシャル：キャリアガス中の全不純物への要求が最も厳しい工程 ・光ファイバープリフォーム：アルゴン残留が堆積層の屈折率均一性に影響します ・化合物半導体 MOCVD：窒素のバックグラウンドがドーピング制御を妨げます ・高度な研究と計量：理論限界に近い純度の水素が必要な用途 ・回収水素の再精製：回収ガス源は不純物の種類が新規ガスより複雑で、深冷のカバー範囲が最も広い現場配置と設置のポイント
・液体窒素の供給が前提条件：安定した液体窒素供給と貯槽、真空断熱配管、液位監視が必要です。既存の液体窒素系統がない工場では、この部分の構築コストが精製装置本体を上回ることも少なくありません ・低温部の断熱と着霜対策：コールドボックス周辺での着霜と結露水の電気機器への滴下を避けてください ・低温傷害の防護：低温配管とバルブには表示と隔離を行い、人が直接触れないようにしてください ・再生部と低温部の熱的分離：切替時の熱衝撃が装置寿命の鍵となるため、設計された昇降温カーブに従って運転してください ・水素の安全規則も同様に適用：換気、検知、緊急遮断、防爆区分はいずれも省略できません ・出口側にアルゴン分析能力のある測定器を配置：一般的な微量水分・酸素分析計ではアルゴンは見えません。検収には適切な測定器が必要ですメンテナンスと再生
・吸着塔はシステムが自動でスケジュールして再生します。吸着材料の設計寿命は 20 年以上 ・液体窒素の消費量と運転コストは全体評価に組み込む必要があります。これが深冷ルートと常温ルートの最大の違いです ・日常メンテナンスの重点：液位と断熱状態、低温バルブの動作、昇降温カーブが正常であるかの確認 ・長期停止後の復旧は手順に従って緩やかに降温し、熱応力による損傷を避けてください近い機種との選び分け
| 機種 | 除去できる難処理不純物 | 液体窒素 | 流量 | 運転コスト |
|---|---|---|---|---|
| BSS7-C（本機種） | CH₄、N₂、Ar | 必要 | 10–1000 Nm³/h | 高 |
| BSS7-G／BSS7-H | CH₄、N₂ | 不要 | 10–300 Nm³/h | 中 |
| BSS7-A | いずれも対象外 | 不要 | 10–1000 Nm³/h | 低 |
