JP2000317245A - ガスの分離精製方法 - Google Patents
ガスの分離精製方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＰＳＡ法の処理を効率化し、コスト上昇を抑
えて処理量および回収率を高め、効率的な操業を安定し
て行う。 【解決手段】 炭化水素及びまたはＨ2 からなる可燃成
分と、ＣＯ2 及びまたはＮ2 からなる不燃成分で主に構
成される原料ガスから可燃成分を回収する際、３基以上
の吸着塔を用い、吸着剤の細孔径を可燃成分と不燃成分
の分子径の間として、吸着、減圧、脱着、昇圧の各工程
からなるサイクルを各塔間でずらして行う。減圧工程で
導出したガスをリサイクルガスとして原料ガスとともに
吸着工程で供給するのが好ましく、また脱着工程で導出
したガスを洗浄ガスとして減圧工程終了後に導入する洗
浄工程を行った後に脱着工程を行うのが好ましい。さら
に、吸着工程終了後の塔と脱着工程終了後の塔を連結す
る均圧工程を行うのがよい。 【効果】 コークス炉ガス等から高カロリーの都市ガス
を安定供給できる。
えて処理量および回収率を高め、効率的な操業を安定し
て行う。 【解決手段】 炭化水素及びまたはＨ2 からなる可燃成
分と、ＣＯ2 及びまたはＮ2 からなる不燃成分で主に構
成される原料ガスから可燃成分を回収する際、３基以上
の吸着塔を用い、吸着剤の細孔径を可燃成分と不燃成分
の分子径の間として、吸着、減圧、脱着、昇圧の各工程
からなるサイクルを各塔間でずらして行う。減圧工程で
導出したガスをリサイクルガスとして原料ガスとともに
吸着工程で供給するのが好ましく、また脱着工程で導出
したガスを洗浄ガスとして減圧工程終了後に導入する洗
浄工程を行った後に脱着工程を行うのが好ましい。さら
に、吸着工程終了後の塔と脱着工程終了後の塔を連結す
る均圧工程を行うのがよい。 【効果】 コークス炉ガス等から高カロリーの都市ガス
を安定供給できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数成分からなる
原料ガスを吸着塔に導入し、塔内の圧力を上下させるこ
とで特定成分のガスを吸着分離し、所望成分の製品ガス
を回収するＰＳＡ法（Pressure Swing Adsorption,圧力
スイング吸着法）において、処理量および回収率を高
め、かつ効率的な操業を安定して行うことのできるガス
の分離精製方法に関するものである。
原料ガスを吸着塔に導入し、塔内の圧力を上下させるこ
とで特定成分のガスを吸着分離し、所望成分の製品ガス
を回収するＰＳＡ法（Pressure Swing Adsorption,圧力
スイング吸着法）において、処理量および回収率を高
め、かつ効率的な操業を安定して行うことのできるガス
の分離精製方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】空気から酸素ガスあるいは窒素ガスを回
収するなど、複数成分の原料ガスから所望成分の製品ガ
スを回収する分離精製方法として、上記ＰＳＡ法が知ら
れている。この方法で、例えば成分ａと成分ｂからなる
ガスを原料ガスとし、成分ａを吸着し難く成分ｂを吸着
し易い吸着剤を使用して両成分を分離精製する場合、つ
ぎのような工程により行われる。
収するなど、複数成分の原料ガスから所望成分の製品ガ
スを回収する分離精製方法として、上記ＰＳＡ法が知ら
れている。この方法で、例えば成分ａと成分ｂからなる
ガスを原料ガスとし、成分ａを吸着し難く成分ｂを吸着
し易い吸着剤を使用して両成分を分離精製する場合、つ
ぎのような工程により行われる。
【０００３】成分ａを製品ガスとして回収するには、吸
着塔に原料ガスを導入して成分ｂを吸着させ成分ａを導
出する吸着工程と、塔内を減圧して吸着した成分ｂを導
出する減圧工程と、導出した成分ａの一部を戻して塔内
を元の圧にする昇圧工程とが順に繰返される。成分ｂを
製品ガスとして回収するには、上記吸着工程と減圧工程
の間に、前工程で導出した成分ｂの一部を塔内に戻して
残留する成分ａを追出す洗浄工程が入り、昇圧工程で
は、原料ガスまたは吸着工程で吸着塔を通過したガス
（成分ａ）等が使用される。
着塔に原料ガスを導入して成分ｂを吸着させ成分ａを導
出する吸着工程と、塔内を減圧して吸着した成分ｂを導
出する減圧工程と、導出した成分ａの一部を戻して塔内
を元の圧にする昇圧工程とが順に繰返される。成分ｂを
製品ガスとして回収するには、上記吸着工程と減圧工程
の間に、前工程で導出した成分ｂの一部を塔内に戻して
残留する成分ａを追出す洗浄工程が入り、昇圧工程で
は、原料ガスまたは吸着工程で吸着塔を通過したガス
（成分ａ）等が使用される。
【０００４】製品ガスを連続的に回収するには、吸着塔
を複数基設置し、これら各工程のサイクルが各吸着塔間
で順にずらして行われる。例えば、上記のように吸着−
減圧−昇圧の各工程をサイクルとし、成分ａを製品ガス
として回収する場合、３基の吸着塔Ａ，Ｂ，Ｃを使用
し、図１に示すように、吸着塔Ａが吸着工程のとき吸着
塔Ｂで昇圧工程、吸着塔Ｃで減圧工程が行われる。
を複数基設置し、これら各工程のサイクルが各吸着塔間
で順にずらして行われる。例えば、上記のように吸着−
減圧−昇圧の各工程をサイクルとし、成分ａを製品ガス
として回収する場合、３基の吸着塔Ａ，Ｂ，Ｃを使用
し、図１に示すように、吸着塔Ａが吸着工程のとき吸着
塔Ｂで昇圧工程、吸着塔Ｃで減圧工程が行われる。
【０００５】このようなＰＳＡ法において、特開平６−
３０４４３０号公報には、吸着剤の吸着能が余力を有す
る段階で次の吸着塔による吸着工程を開始し、各吸着塔
における吸着工程を重複させることにより、減圧工程と
昇圧工程を短縮し、設備稼働率を向上させることが開示
されている。また特開平７−８０２３１号公報には、吸
着塔に原料ガスを供給する原料ブロワ、製品圧縮機、お
よび真空ポンプの回転数を制御し、操業条件に応じてこ
れら各設備の電力消費量をそれぞれ無段階に変動させる
ことにより、各１台の設備で操業条件に応じた対応を可
能とする操業方法が開示されている。
３０４４３０号公報には、吸着剤の吸着能が余力を有す
る段階で次の吸着塔による吸着工程を開始し、各吸着塔
における吸着工程を重複させることにより、減圧工程と
昇圧工程を短縮し、設備稼働率を向上させることが開示
されている。また特開平７−８０２３１号公報には、吸
着塔に原料ガスを供給する原料ブロワ、製品圧縮機、お
よび真空ポンプの回転数を制御し、操業条件に応じてこ
れら各設備の電力消費量をそれぞれ無段階に変動させる
ことにより、各１台の設備で操業条件に応じた対応を可
能とする操業方法が開示されている。
【０００６】また、合成ガス、天然ガス、燃焼ガス等の
各種ガス中からＣＯ2 を分離する手段として、ＰＳＡ法
のほか、吸収法や膜分離法が知られている。吸収法は溶
媒にＣＯ2 を吸収させて除去するもの、膜分離法は、Ｃ
Ｏ2 と他のガスに対して透過性に差を有する膜にガスを
通して分離するものである。
各種ガス中からＣＯ2 を分離する手段として、ＰＳＡ法
のほか、吸収法や膜分離法が知られている。吸収法は溶
媒にＣＯ2 を吸収させて除去するもの、膜分離法は、Ｃ
Ｏ2 と他のガスに対して透過性に差を有する膜にガスを
通して分離するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】近年、コークス炉ガス
などの副生ガスから不燃成分を分離し、高カロリーの燃
焼ガス、例えば都市ガスとして供給するニーズが高まっ
ている。副生ガスには、可燃成分としてＣＨ4 リッチの
炭化水素ガスとＨ2 の一方または双方が多量に含まれる
が、不燃成分としてＣＯ2 とＮ2 の一方または双方も含
まれるので、高カロリー化するにはこの不燃成分を分離
するための精製法が必要である。上記のような副生ガ
ス、特に可燃成分として炭化水素やＨ2 を多量に含有す
るガスを精製し、都市ガス等として供給する場合、不燃
成分のＣＯ2 やＮ2 を分離して可燃成分を回収するにあ
たり、その処理量および回収率を高め、かつ効率的な操
業を安定して行うことで処理コストを低減することが要
求される。
などの副生ガスから不燃成分を分離し、高カロリーの燃
焼ガス、例えば都市ガスとして供給するニーズが高まっ
ている。副生ガスには、可燃成分としてＣＨ4 リッチの
炭化水素ガスとＨ2 の一方または双方が多量に含まれる
が、不燃成分としてＣＯ2 とＮ2 の一方または双方も含
まれるので、高カロリー化するにはこの不燃成分を分離
するための精製法が必要である。上記のような副生ガ
ス、特に可燃成分として炭化水素やＨ2 を多量に含有す
るガスを精製し、都市ガス等として供給する場合、不燃
成分のＣＯ2 やＮ2 を分離して可燃成分を回収するにあ
たり、その処理量および回収率を高め、かつ効率的な操
業を安定して行うことで処理コストを低減することが要
求される。
【０００８】上記各公報に開示されている従来のＰＳＡ
法は、それなりの効果を発揮することができるが、製品
ガスの回収率向上に関しては十分とは言えず、改良の余
地を残していた。またＣＯ2 分離に関する上記吸収法お
よび膜分離法では、ＣＯ2 とＮ2 を同時に分離して炭化
水素とＨ2 を同時に回収することができないほか、吸収
法ではＣＯ2 を吸収した溶媒の後処理や、装置の起動お
よび停止に時間を要し、膜分離法では膜の経年劣化や交
換のため、大規模処理を行うにはコスト上昇が避けられ
ないといった問題がある。
法は、それなりの効果を発揮することができるが、製品
ガスの回収率向上に関しては十分とは言えず、改良の余
地を残していた。またＣＯ2 分離に関する上記吸収法お
よび膜分離法では、ＣＯ2 とＮ2 を同時に分離して炭化
水素とＨ2 を同時に回収することができないほか、吸収
法ではＣＯ2 を吸収した溶媒の後処理や、装置の起動お
よび停止に時間を要し、膜分離法では膜の経年劣化や交
換のため、大規模処理を行うにはコスト上昇が避けられ
ないといった問題がある。
【０００９】そこで本発明が解決しようとする課題は、
複数成分の原料ガスから特定成分ガスを分離し、所望成
分の製品ガスを回収するＰＳＡ法において、炭化水素ガ
スとＨ2 の一方または双方からなる可燃成分に、ＣＯ2
とＮ2 の一方または双方からなる不燃成分等が混入した
副生ガスなどの原料ガスから、不燃成分を分離して可燃
成分リッチの高カロリー製品ガスを回収し、都市ガス等
として供給するに際し、複数の不燃成分をも同時に分離
し、かつ複数の可燃成分をも同時に回収することで処理
を効率化し、処理コストの上昇を抑えて処理量および回
収率を高め、かつ効率的な操業を安定して行うことであ
る。
複数成分の原料ガスから特定成分ガスを分離し、所望成
分の製品ガスを回収するＰＳＡ法において、炭化水素ガ
スとＨ2 の一方または双方からなる可燃成分に、ＣＯ2
とＮ2 の一方または双方からなる不燃成分等が混入した
副生ガスなどの原料ガスから、不燃成分を分離して可燃
成分リッチの高カロリー製品ガスを回収し、都市ガス等
として供給するに際し、複数の不燃成分をも同時に分離
し、かつ複数の可燃成分をも同時に回収することで処理
を効率化し、処理コストの上昇を抑えて処理量および回
収率を高め、かつ効率的な操業を安定して行うことであ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明法は、原料ガス中の特定成分ガスを吸着する吸
着剤を充填した吸着塔が３基以上からなり、原料ガスを
昇圧状態の前記吸着塔に供給し、該原料ガス中の特定成
分ガスを吸着させ、吸着塔を通過するガスを製品ガスと
して回収する吸着工程と、吸着塔内を大気圧付近まで減
圧する減圧工程と、減圧後の吸着塔内を負圧にさらに減
圧し、吸着した前記特定成分ガスを脱離再生させる脱着
工程と、前記回収した製品ガスの一部を吸着塔に戻し
て、塔内を元の圧力に戻す昇圧工程とからなり、前記各
工程からなるサイクルを各吸着塔間でずらして行うガス
の分離精製方法において、前記原料ガスを、炭化水素と
Ｈ2の一方または双方からなる可燃成分と、ＣＯ2 とＮ
2 の一方または双方からなる不燃成分とで主として構成
されるガスとし、前記吸着剤の細孔径を、該可燃成分の
分子径と該不燃成分の分子径の間の径とした吸着剤を用
いることを特徴とするガスの分離精製方法である。そし
て、前記減圧工程で吸着塔から導出したガスを、リサイ
クルガスとして、吸着工程の吸着塔内に原料ガスととも
に供給することが好ましい。また、前記脱着工程で吸着
塔から導出したガスを、洗浄ガスとして、減圧工程終了
後の吸着塔内に導入する洗浄工程を行った後に脱着工程
を行うことが好ましい。さらに、前記吸着工程終了後の
吸着塔と、前記脱着工程終了後の吸着塔とを連結して、
両吸着塔内の圧力を均一化する均圧工程を行うことが好
ましい。
の本発明法は、原料ガス中の特定成分ガスを吸着する吸
着剤を充填した吸着塔が３基以上からなり、原料ガスを
昇圧状態の前記吸着塔に供給し、該原料ガス中の特定成
分ガスを吸着させ、吸着塔を通過するガスを製品ガスと
して回収する吸着工程と、吸着塔内を大気圧付近まで減
圧する減圧工程と、減圧後の吸着塔内を負圧にさらに減
圧し、吸着した前記特定成分ガスを脱離再生させる脱着
工程と、前記回収した製品ガスの一部を吸着塔に戻し
て、塔内を元の圧力に戻す昇圧工程とからなり、前記各
工程からなるサイクルを各吸着塔間でずらして行うガス
の分離精製方法において、前記原料ガスを、炭化水素と
Ｈ2の一方または双方からなる可燃成分と、ＣＯ2 とＮ
2 の一方または双方からなる不燃成分とで主として構成
されるガスとし、前記吸着剤の細孔径を、該可燃成分の
分子径と該不燃成分の分子径の間の径とした吸着剤を用
いることを特徴とするガスの分離精製方法である。そし
て、前記減圧工程で吸着塔から導出したガスを、リサイ
クルガスとして、吸着工程の吸着塔内に原料ガスととも
に供給することが好ましい。また、前記脱着工程で吸着
塔から導出したガスを、洗浄ガスとして、減圧工程終了
後の吸着塔内に導入する洗浄工程を行った後に脱着工程
を行うことが好ましい。さらに、前記吸着工程終了後の
吸着塔と、前記脱着工程終了後の吸着塔とを連結して、
両吸着塔内の圧力を均一化する均圧工程を行うことが好
ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明法は、図２の例のような吸
着塔１を３基以上使用して、原料ガス中の特定成分ガス
を分離し、所望の製品ガスを連続的に回収する。吸着塔
１は吸着剤２を内蔵し、第１開口３と第２開口４を設け
てあり、吸着工程、減圧工程、脱着工程、昇圧工程の順
のサイクルを、各吸着塔間でずらして行う。
着塔１を３基以上使用して、原料ガス中の特定成分ガス
を分離し、所望の製品ガスを連続的に回収する。吸着塔
１は吸着剤２を内蔵し、第１開口３と第２開口４を設け
てあり、吸着工程、減圧工程、脱着工程、昇圧工程の順
のサイクルを、各吸着塔間でずらして行う。
【００１２】吸着工程では、原料ガスを昇圧状態の吸着
塔１に第１開口３から供給し、該原料ガス中の特定成分
ガスを吸着剤２に吸着させ、第２開口４から製品ガスを
導出して回収する。減圧工程では、吸着塔１内を大気圧
付近まで減圧して、吸着剤２に吸着されず吸着塔１内に
残留している製品ガスリッチのガスを第１開口３から導
出する。脱着工程では、減圧後の吸着塔１内を大気圧よ
りも低い負圧にさらに減圧して、吸着剤２に吸着された
特定成分ガスを脱離させ、第１開口３から導出して吸着
剤２を再生させる。昇圧工程では、吸着工程で回収した
製品ガスの一部を第２開口４から吸着塔１内に戻して、
塔１内を吸着工程の昇圧状態に戻す。
塔１に第１開口３から供給し、該原料ガス中の特定成分
ガスを吸着剤２に吸着させ、第２開口４から製品ガスを
導出して回収する。減圧工程では、吸着塔１内を大気圧
付近まで減圧して、吸着剤２に吸着されず吸着塔１内に
残留している製品ガスリッチのガスを第１開口３から導
出する。脱着工程では、減圧後の吸着塔１内を大気圧よ
りも低い負圧にさらに減圧して、吸着剤２に吸着された
特定成分ガスを脱離させ、第１開口３から導出して吸着
剤２を再生させる。昇圧工程では、吸着工程で回収した
製品ガスの一部を第２開口４から吸着塔１内に戻して、
塔１内を吸着工程の昇圧状態に戻す。
【００１３】これら各工程からなるサイクルを、例えば
図３のように３基の吸着塔Ａ，Ｂ，Ｃを設けて順にずら
して行う。すなわち吸着塔Ａが吸着工程のとき、吸着塔
Ｂでは昇圧工程、吸着塔Ｃでは減圧工程と脱着工程を行
うことで、吸着工程が連続的に行われ、製品ガスが連続
的に回収されるようにする。このほか、吸着塔Ａが吸着
工程のとき、吸着塔Ｂで減圧工程と脱着工程、吸着塔Ｃ
で昇圧工程が行われるようにしてもよい。
図３のように３基の吸着塔Ａ，Ｂ，Ｃを設けて順にずら
して行う。すなわち吸着塔Ａが吸着工程のとき、吸着塔
Ｂでは昇圧工程、吸着塔Ｃでは減圧工程と脱着工程を行
うことで、吸着工程が連続的に行われ、製品ガスが連続
的に回収されるようにする。このほか、吸着塔Ａが吸着
工程のとき、吸着塔Ｂで減圧工程と脱着工程、吸着塔Ｃ
で昇圧工程が行われるようにしてもよい。
【００１４】そして、原料ガスを、炭化水素とＨ2 の一
方または双方からなる可燃成分と、ＣＯ2 とＮ2 の一方
または双方からなる不燃成分とで主に構成されるガスと
し、吸着剤２の細孔径を、該可燃成分の分子径と該不燃
成分の分子径の間の径としたものを用いる。このような
吸着剤２を使用することで、原料ガス中の、ＣＯ2 とＮ
2 の一方または双方からなる不燃成分を分離し、炭化水
素とＨ2 の一方または双方からなる可燃成分リッチな製
品ガスを回収する。不燃成分がＣＯ2 およびＮ 2 の双方
を含む場合は、双方を同時に分離でき、可燃成分が炭化
水素およびＨ2の双方を含む場合は双方を同時に回収で
きる。
方または双方からなる可燃成分と、ＣＯ2 とＮ2 の一方
または双方からなる不燃成分とで主に構成されるガスと
し、吸着剤２の細孔径を、該可燃成分の分子径と該不燃
成分の分子径の間の径としたものを用いる。このような
吸着剤２を使用することで、原料ガス中の、ＣＯ2 とＮ
2 の一方または双方からなる不燃成分を分離し、炭化水
素とＨ2 の一方または双方からなる可燃成分リッチな製
品ガスを回収する。不燃成分がＣＯ2 およびＮ 2 の双方
を含む場合は、双方を同時に分離でき、可燃成分が炭化
水素およびＨ2の双方を含む場合は双方を同時に回収で
きる。
【００１５】なお、本発明法における減圧工程は、前記
従来技術における減圧工程とは異なる。前記従来技術に
おける減圧工程は、吸着剤２に吸着されたガスを吸引し
て導出するため、真空ポンプ等により塔１内を負圧とす
るのに対し、本発明における減圧工程では、吸着剤２に
吸着された特定成分ガスは導出せず、吸着されずに吸着
塔１内に残留するガスを導出するため、塔１内を大気圧
付近の常圧とする。また本発明法における脱着工程で
は、吸着剤２に吸着した特定成分ガスを吸引して導出す
るため、真空ポンプ等により塔１内を負圧にする。した
がって本発明法における工程は、従来技術の減圧工程に
相当する脱着工程の前に、吸着剤２に吸着されたガスは
吸引せず、塔１内に残留するガスを導出する工程（これ
を本発明法では減圧工程という）を設けている。
従来技術における減圧工程とは異なる。前記従来技術に
おける減圧工程は、吸着剤２に吸着されたガスを吸引し
て導出するため、真空ポンプ等により塔１内を負圧とす
るのに対し、本発明における減圧工程では、吸着剤２に
吸着された特定成分ガスは導出せず、吸着されずに吸着
塔１内に残留するガスを導出するため、塔１内を大気圧
付近の常圧とする。また本発明法における脱着工程で
は、吸着剤２に吸着した特定成分ガスを吸引して導出す
るため、真空ポンプ等により塔１内を負圧にする。した
がって本発明法における工程は、従来技術の減圧工程に
相当する脱着工程の前に、吸着剤２に吸着されたガスは
吸引せず、塔１内に残留するガスを導出する工程（これ
を本発明法では減圧工程という）を設けている。
【００１６】つぎに本発明法において、減圧工程で吸着
塔１から導出したガスを、リサイクルガスとして、吸着
工程の吸着塔１内に原料ガスとともに供給することが好
ましい。減圧工程では、吸着工程後の吸着塔１内で、吸
着剤２に吸着されずに残存する可燃成分リッチのガスが
第１開口３から導出されるので、このガスをリサイクル
ガスとし、他の吸着塔１での吸着工程において原料ガス
とともに、第１開口３から塔１内に導入することで、可
燃成分ガスの回収率を高めることができる。また本発明
法において、脱着工程で吸着塔１から導出したガスを、
洗浄ガスとして、減圧工程終了後の吸着塔１内に導入す
る洗浄工程を行った後に、脱着工程を行うことが好まし
い。例えば３基の吸着塔Ａ，Ｂ，Ｃを設けた工程例を示
すと、図４のようになる。この場合も、吸着塔Ａが吸着
のとき、吸着塔Ｂで減圧−洗浄−脱着、吸着塔Ｃで昇圧
となるようにずらしてもよい。
塔１から導出したガスを、リサイクルガスとして、吸着
工程の吸着塔１内に原料ガスとともに供給することが好
ましい。減圧工程では、吸着工程後の吸着塔１内で、吸
着剤２に吸着されずに残存する可燃成分リッチのガスが
第１開口３から導出されるので、このガスをリサイクル
ガスとし、他の吸着塔１での吸着工程において原料ガス
とともに、第１開口３から塔１内に導入することで、可
燃成分ガスの回収率を高めることができる。また本発明
法において、脱着工程で吸着塔１から導出したガスを、
洗浄ガスとして、減圧工程終了後の吸着塔１内に導入す
る洗浄工程を行った後に、脱着工程を行うことが好まし
い。例えば３基の吸着塔Ａ，Ｂ，Ｃを設けた工程例を示
すと、図４のようになる。この場合も、吸着塔Ａが吸着
のとき、吸着塔Ｂで減圧−洗浄−脱着、吸着塔Ｃで昇圧
となるようにずらしてもよい。
【００１７】減圧工程では、吸着塔１内を吸引せずに残
存ガスを導出するので、減圧工程終了後の吸着塔１内に
は、まだ可燃成分ガスが残存している。そこでこの好ま
しい態様では、脱着工程で導出したガスを洗浄ガスとし
て、減圧工程終了後の他の吸着塔１内に第１開口３から
導入する洗浄工程を行う。この洗浄工程では、吸着剤２
に吸着されず吸着剤２の間に残存している可燃成分ガス
を洗浄ガスが押出すとともに、洗浄ガス中の不燃成分は
吸着剤２の未吸着部に吸着されて、可燃成分が第２開口
４から回収されることになり、可燃成分ガスの回収率を
さらに高めることができる。
存ガスを導出するので、減圧工程終了後の吸着塔１内に
は、まだ可燃成分ガスが残存している。そこでこの好ま
しい態様では、脱着工程で導出したガスを洗浄ガスとし
て、減圧工程終了後の他の吸着塔１内に第１開口３から
導入する洗浄工程を行う。この洗浄工程では、吸着剤２
に吸着されず吸着剤２の間に残存している可燃成分ガス
を洗浄ガスが押出すとともに、洗浄ガス中の不燃成分は
吸着剤２の未吸着部に吸着されて、可燃成分が第２開口
４から回収されることになり、可燃成分ガスの回収率を
さらに高めることができる。
【００１８】さらに本発明法において、吸着工程終了後
の吸着塔１と、脱着工程終了後の吸着塔１とを連結し
て、両吸着塔内の圧力を均一化する均圧工程を行うこと
が好ましい。例えば３基の吸着塔Ａ，Ｂ，Ｃを設けた工
程例を示すと、図５のようになる。この場合も、吸着塔
Ａが吸着のとき、吸着塔Ｂで均圧−減圧−洗浄−脱着、
吸着塔Ｃで均圧−昇圧となるようにずらしてもよい。こ
の好ましい態様によれば、吸着工程終了後の吸着塔１内
に残存する可燃成分が、脱着工程終了後の他の吸着塔１
内に移行することで、減圧工程で回収されるリサイクル
ガスが減少し、回収タンクやコンプレッサーなどのリサ
イクルライン機器の負荷が軽減される。
の吸着塔１と、脱着工程終了後の吸着塔１とを連結し
て、両吸着塔内の圧力を均一化する均圧工程を行うこと
が好ましい。例えば３基の吸着塔Ａ，Ｂ，Ｃを設けた工
程例を示すと、図５のようになる。この場合も、吸着塔
Ａが吸着のとき、吸着塔Ｂで均圧−減圧−洗浄−脱着、
吸着塔Ｃで均圧−昇圧となるようにずらしてもよい。こ
の好ましい態様によれば、吸着工程終了後の吸着塔１内
に残存する可燃成分が、脱着工程終了後の他の吸着塔１
内に移行することで、減圧工程で回収されるリサイクル
ガスが減少し、回収タンクやコンプレッサーなどのリサ
イクルライン機器の負荷が軽減される。
【００１９】またこの均圧工程は、洗浄工程を行わない
工程にも適用することができる。４基の吸着塔Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄを設けた設備により本発明法を行う工程例を図６
および図７に示す。図６は、洗浄工程を行わない場合の
例、図７は洗浄工程を行う場合の例である。
工程にも適用することができる。４基の吸着塔Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄを設けた設備により本発明法を行う工程例を図６
および図７に示す。図６は、洗浄工程を行わない場合の
例、図７は洗浄工程を行う場合の例である。
【００２０】つぎに本発明法を実施するための装置につ
いて、図８に示す系統図を例に説明する。この例は、４
基の吸着塔１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを使用し、吸着工
程、減圧工程、脱着工程、昇圧工程をサイクルとし、必
要に応じ洗浄工程およびまたは均圧工程を付加し、原料
ガスから不燃成分ガスを分離し、可燃成分リッチの製品
ガスを連続的に回収するものである。
いて、図８に示す系統図を例に説明する。この例は、４
基の吸着塔１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを使用し、吸着工
程、減圧工程、脱着工程、昇圧工程をサイクルとし、必
要に応じ洗浄工程およびまたは均圧工程を付加し、原料
ガスから不燃成分ガスを分離し、可燃成分リッチの製品
ガスを連続的に回収するものである。
【００２１】吸着工程では、吸着塔１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，
１Ｄからなる吸着系ａの第１開口３側のバルブ５および
第２開口４側のバルブ６を開にして、原料供給系ｂから
原料ガスを供給し、製品回収系ｃを経て製品ガスを回収
する。この工程では、コンプレッサー１５により、リサ
イクルガス供給系ｅを経て、後記減圧工程で導出されタ
ンク１２に溜められているリサイクルガスを同時に供給
する。減圧工程では、バルブ５および６を閉、バルブ７
を開にし、リサイクルガス導出系ｄを経て、タンク１２
に可燃成分リッチのガスをリサイクルガスとして溜め
る。
１Ｄからなる吸着系ａの第１開口３側のバルブ５および
第２開口４側のバルブ６を開にして、原料供給系ｂから
原料ガスを供給し、製品回収系ｃを経て製品ガスを回収
する。この工程では、コンプレッサー１５により、リサ
イクルガス供給系ｅを経て、後記減圧工程で導出されタ
ンク１２に溜められているリサイクルガスを同時に供給
する。減圧工程では、バルブ５および６を閉、バルブ７
を開にし、リサイクルガス導出系ｄを経て、タンク１２
に可燃成分リッチのガスをリサイクルガスとして溜め
る。
【００２２】脱着工程では、バルブ７を閉、バルブ８を
開にし、真空ポンプ１３により吸着ガス回収系ｆを経て
ガスホルダー１４に不燃成分リッチのガスを溜める。昇
圧工程では、バルブ５，７，８を閉、バルブ６，１１を
開にし、昇圧ガス供給系ｇを経て製品ガスの一部を吸着
塔１に供給して、塔１内の圧を吸着工程の所要圧に戻
す。これら各工程のサイクルは、バルブ操作を順にずら
すことで、吸着塔１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの各塔間で各
工程のサイクルを前述のように順にずらして実施し、連
続的に製品ガスを回収することができる。
開にし、真空ポンプ１３により吸着ガス回収系ｆを経て
ガスホルダー１４に不燃成分リッチのガスを溜める。昇
圧工程では、バルブ５，７，８を閉、バルブ６，１１を
開にし、昇圧ガス供給系ｇを経て製品ガスの一部を吸着
塔１に供給して、塔１内の圧を吸着工程の所要圧に戻
す。これら各工程のサイクルは、バルブ操作を順にずら
すことで、吸着塔１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの各塔間で各
工程のサイクルを前述のように順にずらして実施し、連
続的に製品ガスを回収することができる。
【００２３】洗浄工程は、バルブ８を閉、バルブ９を開
にし、ガスホルダー１４に溜められた不燃成分リッチの
ガスを洗浄ガスとし、コンプレッサー１６により洗浄ガ
ス供給系ｈを経て減圧工程終了後の吸着塔１に導入す
る。このとき、バルブ６を閉、バルブ１０を開とし、第
２開口４から導出される可燃成分リッチの製品ガスを、
リサイクルガス導出系ｉを経てタンク１２に導入する。
にし、ガスホルダー１４に溜められた不燃成分リッチの
ガスを洗浄ガスとし、コンプレッサー１６により洗浄ガ
ス供給系ｈを経て減圧工程終了後の吸着塔１に導入す
る。このとき、バルブ６を閉、バルブ１０を開とし、第
２開口４から導出される可燃成分リッチの製品ガスを、
リサイクルガス導出系ｉを経てタンク１２に導入する。
【００２４】均圧工程は、均圧系ｊにより、吸着工程終
了後の吸着塔１と脱着工程終了後の吸着塔１とを連結す
る。これら各工程を付加する場合も、バルブ操作をずら
すことで、吸着塔１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの各塔間で各
工程のサイクルを、前述のように順にずらして実施し、
連続的に製品ガスを回収することができる。
了後の吸着塔１と脱着工程終了後の吸着塔１とを連結す
る。これら各工程を付加する場合も、バルブ操作をずら
すことで、吸着塔１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの各塔間で各
工程のサイクルを、前述のように順にずらして実施し、
連続的に製品ガスを回収することができる。
【００２５】本発明法により、ＣＨ4 リッチの炭化水素
ガスとＨ2 ガスの一方または双方からなる可燃成分に、
ＣＯ2 とＮ2 の一方または双方からなる不燃成分等が混
入したるコークス炉ガス改質ガス、ＬＰＧ改質ガスなど
の混合ガスを原料ガスとし、不燃成分を分離して、可燃
成分リッチの製品ガスを連続的に回収し、高カロリーの
都市ガスとして供給することができる。その場合、吸着
塔１にはカーボンモレキュラーシーブスを吸着剤２とし
て内蔵させ、ＣＯ2 およびＮ2 の両ガスを同時に吸着さ
せることができる。
ガスとＨ2 ガスの一方または双方からなる可燃成分に、
ＣＯ2 とＮ2 の一方または双方からなる不燃成分等が混
入したるコークス炉ガス改質ガス、ＬＰＧ改質ガスなど
の混合ガスを原料ガスとし、不燃成分を分離して、可燃
成分リッチの製品ガスを連続的に回収し、高カロリーの
都市ガスとして供給することができる。その場合、吸着
塔１にはカーボンモレキュラーシーブスを吸着剤２とし
て内蔵させ、ＣＯ2 およびＮ2 の両ガスを同時に吸着さ
せることができる。
【００２６】工程で操作する塔内圧力の一例を挙げる
と、吸着工程では５〜７ＫＧ、減圧工程では０ＫＧ、脱
着工程では−１ＫＧ程度とすることで、ＣＯ2 およびＮ
2 を同時に分離し、処理量および回収率を高めた、効率
的な操業を安定して行うことができる。そして、ガスホ
ルダー１４に回収された不燃成分リッチのガスには、回
収されなかった炭化水素とＨ2 の一方または双方が含ま
れているので、ボイラー燃料用などに使用することがで
きる。
と、吸着工程では５〜７ＫＧ、減圧工程では０ＫＧ、脱
着工程では−１ＫＧ程度とすることで、ＣＯ2 およびＮ
2 を同時に分離し、処理量および回収率を高めた、効率
的な操業を安定して行うことができる。そして、ガスホ
ルダー１４に回収された不燃成分リッチのガスには、回
収されなかった炭化水素とＨ2 の一方または双方が含ま
れているので、ボイラー燃料用などに使用することがで
きる。
【００２７】なお、本発明法において使用可能な吸着剤
２は、上記カーボンモレキュラーシーブスに限られるも
のではない。吸着剤の具備特性としては、例えば、吸着
剤表面の吸着サイト（吸着が行われる場所）が、炭化水
素ガスおよびＨ2 ガスが入らないように細孔入口が絞り
込まれ、ＣＯ2 ガスおよびＮ2 ガスが細孔に入って吸着
できるようなものであればよい。このような他の吸着剤
として、例えばゼオライトを使用することができる。
２は、上記カーボンモレキュラーシーブスに限られるも
のではない。吸着剤の具備特性としては、例えば、吸着
剤表面の吸着サイト（吸着が行われる場所）が、炭化水
素ガスおよびＨ2 ガスが入らないように細孔入口が絞り
込まれ、ＣＯ2 ガスおよびＮ2 ガスが細孔に入って吸着
できるようなものであればよい。このような他の吸着剤
として、例えばゼオライトを使用することができる。
【００２８】
【実施例】図８のような系統図の装置を使用して、ＣＨ
4 リッチの炭化水素ガス、Ｈ2 、ＣＯ2 、Ｎ2 を含有す
るコークス炉ガスを原料ガスとし、ＣＯ2 およびＮ2 を
分離除去して、炭化水素ガスおよびＨ2 を主成分とする
製品ガスを連続的に回収した。吸着塔１にはカーボンモ
レキュラーシーブスを吸着剤２として内蔵させた。吸着
塔１の第１開口３からの供給ガス量は５０００Nm3 /h、
第２開口４からの導出ガス量は４０５０Nm3 /hである。
吸着塔１の内圧は、吸着工程では５〜７ＫＧ、減圧工程
では０ＫＧ、脱着工程では−１ＫＧとした。原料ガスの
組成は、容量％でＣＨ4 リッチなどの炭化水素ガスが７
８％、Ｈ2４％、ＣＯ2 １８％で、ほかに微量のＮ2 お
よび水分を含む。
4 リッチの炭化水素ガス、Ｈ2 、ＣＯ2 、Ｎ2 を含有す
るコークス炉ガスを原料ガスとし、ＣＯ2 およびＮ2 を
分離除去して、炭化水素ガスおよびＨ2 を主成分とする
製品ガスを連続的に回収した。吸着塔１にはカーボンモ
レキュラーシーブスを吸着剤２として内蔵させた。吸着
塔１の第１開口３からの供給ガス量は５０００Nm3 /h、
第２開口４からの導出ガス量は４０５０Nm3 /hである。
吸着塔１の内圧は、吸着工程では５〜７ＫＧ、減圧工程
では０ＫＧ、脱着工程では−１ＫＧとした。原料ガスの
組成は、容量％でＣＨ4 リッチなどの炭化水素ガスが７
８％、Ｈ2４％、ＣＯ2 １８％で、ほかに微量のＮ2 お
よび水分を含む。
【００２９】炭化水素ガス＋Ｈ2 の回収率は、吸着−脱
着−昇圧の各工程をサイクルとする従来例では８５〜９
０％、吸着−減圧−脱着−昇圧の各工程をサイクルと
し、減圧工程で導出したガスをリサイクルガスとして吸
着工程で導入した第１発明例では９５〜９７％に向上
し、さらに洗浄工程を付加した場合には、９８〜９９％
に向上した。また均圧工程を付加することにより、電力
原単位が向上した。設備の運転および停止は自動で行う
ことができ、起動に要する時間は約２０分であった。吸
着剤のカーボンモレキュラーシーブスは、水分による劣
化はなく、長期の連続運転に耐えることができた。
着−昇圧の各工程をサイクルとする従来例では８５〜９
０％、吸着−減圧−脱着−昇圧の各工程をサイクルと
し、減圧工程で導出したガスをリサイクルガスとして吸
着工程で導入した第１発明例では９５〜９７％に向上
し、さらに洗浄工程を付加した場合には、９８〜９９％
に向上した。また均圧工程を付加することにより、電力
原単位が向上した。設備の運転および停止は自動で行う
ことができ、起動に要する時間は約２０分であった。吸
着剤のカーボンモレキュラーシーブスは、水分による劣
化はなく、長期の連続運転に耐えることができた。
【００３０】
【発明の効果】本発明法により、複数成分の原料ガスか
ら特定成分の混入ガスを分離し、所望成分の製品ガスを
回収するＰＳＡ法において、炭化水素ガスとＨ2 ガスの
一方または双方からなる可燃成分と、ＣＯ2 とＮ2 の一
方または双方からなる不燃成分とで主に構成される原料
ガスから該不燃成分を分離し、該可燃成分リッチの製品
ガスを回収するに際し、複数の不燃成分をも同時に分離
し、かつ複数の可燃成分をも同時に回収することで処理
を効率化し、処理コストの上昇を抑えて処理量および回
収率を高め、かつ効率的な操業を安定して行うができ
る。したがって本発明法により、コークス炉ガス、改質
ガス、ＬＰＧ改質ガスなどを原料として、高カロリーの
都市ガスを安定供給できる。
ら特定成分の混入ガスを分離し、所望成分の製品ガスを
回収するＰＳＡ法において、炭化水素ガスとＨ2 ガスの
一方または双方からなる可燃成分と、ＣＯ2 とＮ2 の一
方または双方からなる不燃成分とで主に構成される原料
ガスから該不燃成分を分離し、該可燃成分リッチの製品
ガスを回収するに際し、複数の不燃成分をも同時に分離
し、かつ複数の可燃成分をも同時に回収することで処理
を効率化し、処理コストの上昇を抑えて処理量および回
収率を高め、かつ効率的な操業を安定して行うができ
る。したがって本発明法により、コークス炉ガス、改質
ガス、ＬＰＧ改質ガスなどを原料として、高カロリーの
都市ガスを安定供給できる。
【図１】従来のＰＳＡ法の例を示す工程図である。
【図２】本発明法において使用する吸着塔の例を示す断
面図である。
面図である。
【図３】本発明法の例を示す工程図である。
【図４】本発明法の別の例を示す工程図である。
【図５】本発明法の別の例を示す工程図である。
【図６】本発明法の別の例を示す工程図である。
【図７】本発明法の別の例を示す工程図である。
【図８】本発明法を実施するための装置例を示す系統図
である。
である。
１…吸着塔 ２…吸着剤 ３…第１開口 ４…第２開口 ５，６，７，８，９，１０，１１…バルブ １２…タンク １３…真空ポンプ １４…ガスホルダー １５，１６…コンプレッサー
フロントページの続き (72)発明者 小菅 克志 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内 (72)発明者 幸 良之 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内 Ｆターム(参考） 4D012 CA07 CB16 CD07 CF06 CG01 CJ01 CJ07 4H060 AA02 BB32 CC18 DD02 DD07 FF03
Claims (4)
- 【請求項１】 原料ガス中の特定成分ガスを吸着する吸
着剤を充填した吸着塔が３基以上からなり、原料ガスを
昇圧状態の前記吸着塔に供給し、該原料ガス中の特定成
分ガスを吸着させ、吸着塔を通過するガスを製品ガスと
して回収する吸着工程と、吸着塔内を大気圧付近まで減
圧する減圧工程と、減圧後の吸着塔内を負圧にさらに減
圧し、吸着した前記特定成分ガスを脱離再生させる脱着
工程と、前記回収した製品ガスの一部を吸着塔に戻し
て、塔内を元の圧力に戻す昇圧工程とからなり、前記各
工程からなるサイクルを各吸着塔間でずらして行うガス
の分離精製方法において、前記原料ガスを、炭化水素と
Ｈ2 の一方または双方からなる可燃成分と、ＣＯ2 とＮ
2 の一方または双方からなる不燃成分とで主として構成
されるガスとし、前記吸着剤の細孔径を、該可燃成分の
分子径と該不燃成分の分子径の間の径とした吸着剤を用
いることを特徴とするガスの分離精製方法。 - 【請求項２】 前記減圧工程で吸着塔から導出したガス
を、リサイクルガスとして、吸着工程の吸着塔内に原料
ガスとともに供給することを特徴とする請求項１記載の
ガスの分離精製方法。 - 【請求項３】 前記脱着工程で吸着塔から導出したガス
を、洗浄ガスとして、減圧工程終了後の吸着塔内に導入
する洗浄工程を行った後に脱着工程を行うことを特徴と
する請求項１または２記載のガスの分離精製方法。 - 【請求項４】 前記吸着工程終了後の吸着塔と、前記脱
着工程終了後の吸着塔とを連結して、両吸着塔内の圧力
を均一化する均圧工程を行うことを特徴とする請求項
１，２または３記載のガスの分離精製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11127758A JP2000317245A (ja) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | ガスの分離精製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11127758A JP2000317245A (ja) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | ガスの分離精製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000317245A true JP2000317245A (ja) | 2000-11-21 |
Family
ID=14967969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11127758A Withdrawn JP2000317245A (ja) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | ガスの分離精製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000317245A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002355520A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-10 | Tokyo Gas Co Ltd | 水素精製用４塔式圧力スイング吸着装置の昇圧流量制御方法 |
| JP2002355519A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-10 | Tokyo Gas Co Ltd | 水素精製用４塔式圧力スイング吸着装置の安定運転方法 |
| JP2002355522A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-10 | Tokyo Gas Co Ltd | 水素精製用４塔式ｐｓａ装置におけるオフガスタンクからのオフガス圧力の制御方法 |
| JP2002355521A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-10 | Tokyo Gas Co Ltd | ４塔式圧力スイング吸着装置におけるオフガス流量制御方法 |
| WO2015008837A1 (ja) * | 2013-07-19 | 2015-01-22 | 大阪瓦斯株式会社 | 圧力変動吸着式水素製造方法 |
-
1999
- 1999-05-07 JP JP11127758A patent/JP2000317245A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002355520A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-10 | Tokyo Gas Co Ltd | 水素精製用４塔式圧力スイング吸着装置の昇圧流量制御方法 |
| JP2002355519A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-10 | Tokyo Gas Co Ltd | 水素精製用４塔式圧力スイング吸着装置の安定運転方法 |
| JP2002355522A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-10 | Tokyo Gas Co Ltd | 水素精製用４塔式ｐｓａ装置におけるオフガスタンクからのオフガス圧力の制御方法 |
| JP2002355521A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-10 | Tokyo Gas Co Ltd | ４塔式圧力スイング吸着装置におけるオフガス流量制御方法 |
| WO2015008837A1 (ja) * | 2013-07-19 | 2015-01-22 | 大阪瓦斯株式会社 | 圧力変動吸着式水素製造方法 |
| JP2015038015A (ja) * | 2013-07-19 | 2015-02-26 | 大阪瓦斯株式会社 | 圧力変動吸着式水素製造方法 |
| KR20160047472A (ko) * | 2013-07-19 | 2016-05-02 | 오사까 가스 가부시키가이샤 | 압력 변동 흡착식 수소 제조 방법 |
| US9675927B2 (en) | 2013-07-19 | 2017-06-13 | Osaka Gas Co., Ltd. | Method for hydrogen production by pressure swing adsorption |
| KR101961233B1 (ko) | 2013-07-19 | 2019-03-22 | 오사까 가스 가부시키가이샤 | 압력 변동 흡착식 수소 제조 방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060801 |