JPH01151920A - 圧力スイング吸着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、２塔以上の吸着塔を用いて混合ガスから特
定成分（例えば−酸化炭素（Ｇｏ））を高収率で分離回
収することができる圧力スイング吸着方法に関するもの
である。

（従来技術） 従来、例えばＣＯが含まれた混合ガスからｃ。

を分離回収する圧力スイング吸着方法としては、昇圧工
程と吸着工程と均圧工程と洗浄工程と脱着工程とを有し
、吸着塔の洗浄工程において発生するパージ排ガスをそ
のまま廃棄するのではなく、このパージ排ガスを他の吸
着塔に導入してこのパージ排ガス中のＣＯ酸成分さらに
吸着させてｃ。

成分の回収率を向上させるようにしたものが知られてい
る。

上記従来の圧力スイング吸着方法を第３図に示す工程説
明図と、第４図に示すような２つの吸着塔Ａ、Ｂを有す
る装置とに基いて一方の吸着塔Δを中心に説明する。ま
ず昇圧工程では、原料ガス圧縮機１１によってｃｏ、Ｎ
２　、ＣＯ２、Ｎ２　ｆ７）混合ガスである原料ガスが
加圧されて供給管路２１および弁３１ａを通して上記一
方の吸着塔Ａに供給される。これによって吸着塔Ａは所
定の吸着圧力まで昇圧される。

つぎに吸着工程では、上記昇圧工程に引き続き原料ガス
が吸着塔Ａに供給されるとともに、弁３２ａが開かれる
。これによって吸着塔Ａ内の吸着剤（例えばゼオライト
、活性炭あるいはアルミナなど）に原料ガス中の吸着性
の高いＧｏ（易吸着成分）が加圧下で吸着され、吸着性
の低いＮ２およびＮ２　　（難吸着成分）が排出管路２
２および弁３２ａを通して大気中へ放出される。この吸
着工程は、吸着塔Ａの出口におけるＣＯ濃度が入口にお
ける原料ガス中のＣｏＩＩ度と同じになる直前に弁３１
ａと弁３２ａとを閉じることによって終了され、これに
よって吸着塔Ａはその内部が吸着圧力のままで封鎖され
る。

上記吸着塔Ａが上記昇圧工程および吸着工程にある間、
他方の吸着塔Ｂでは脱着工程が行われており、この脱着
工程により前工程までに吸着されたＣＯ酸成分真空ポン
プ１２によって減圧脱着され、このＣＯ酸成分回収管路
２３および弁３３ｂを通して製品ガス貯留槽４に製品ガ
スとして導入される。

上記吸着工程が終了すると、吸着塔Ａは連絡管路２４ａ
の弁３４ａを開くことによって均圧工程に入る。これに
よって吸着圧力まで昇圧された吸着塔Ａ内の原料ガスは
減圧状態の吸着塔Ｂに移動し、吸着塔Ａはほぼ大気圧ま
で減圧され、また吸着塔Ｂはほぼ大気圧まで昇圧される
。上記２つの吸着塔Ａ、Ｂがほぼ大気圧に互いに均圧し
た段階で弁３４ａを閉じる。

この後、吸着塔Ａは洗浄工程に入る。この洗浄工程では
、洗浄用ガス供給管路２５の弁３５ａと、連絡管路２４
ａの弁３４ａと、排出管路２２の弁３２ｂとが開かれて
製品ガス貯留槽４のＣＯ成分ガスが吸着塔Ａに導入され
る。このＣＯ成分ガスによって吸着塔Ａ内に残留する難
吸着成分がパージされ、このパージ排ガスは他方の吸着
塔Ｂに送給されてパージ排ガス中のＣＯ酸成分一部が吸
着塔Ｂ内の吸着剤に吸着される。この吸着塔ＢでＣＯ酸
成分吸着された残りのパージ排ガスはほぼ大気圧となる
ので排ガス圧縮機１３によって大気中に放出される。

洗浄工程で開いた弁３５ａ、３４ａ、３２ｂを閉じた後
、吸着塔Ａは脱着工程に入る。この脱着工程では、回収
管路２３の弁３３ａを開いて真空ポンプ１２を作動する
ことによって吸着塔Ａ内に吸着されたＣＯ酸成分減圧脱
着され、このＣＯ成分ガスが製品ガス貯留槽４に回収さ
れる。

この脱着工程が吸着塔Ａで行なわれている而、他方の吸
着塔Ｂでは昇圧工程と吸着工程とが行なわれている。そ
して上記地方の吸着塔Ｂが均圧工程に入ることによって
吸着塔Ａはほぼ大気圧まで昇圧され、他方の吸着塔Ｂが
洗浄工程に入ることによって吸着塔Ａでは上記吸着塔Ｂ
からのパージ排ガス中のＣＯ酸成分一部が吸着され、残
りのパージ排ガスが排出管路２２を通して大気へ放出さ
れる。この後、吸着塔Ａは昇圧工程に戻り、以下同様の
工程が繰返される。

上記従来の圧力スイング吸着方法においては、洗浄工程
で例えば吸着塔へに供給される洗浄用ガスはＣＯ純度の
高い製品ガスであるために、吸着塔Ａの洗浄後のパージ
排ガスは上記製品ガスより低いがその製品ガスに近いＣ
Ｏ純度を有している。

したがって上記従来の方法では洗浄後のパージ排ガスを
他方の吸着塔Ｂに送給し、この吸着塔Ｂでパージ排ガス
中のｃｏ酸成分吸着するようにしているが、製品ガス貯
留槽４からの供給元圧が比較的低いために上記他方の吸
着塔ＢでのＣＯ酸成分回収が十分ではなく、このため上
記他方の吸着塔Ｂから排出管路２２を通して廃棄される
パージ排ガス中には多量のＣＯ酸成分含まれることにな
る。

この結果、ＣＯ酸成分回収率を十分に向上させることは
できないという問題がある。

そこで均圧工程においては、２つの吸着塔Ａ。

Ｂがほぼ大気圧となるまで互いに均圧させるのではなく
、第３図に１点鎖線で示すように吸着工程後の吸着塔Ａ
が大気圧まで減圧された状態で他方の吸着塔Ｂは大気圧
より低い圧力となるように設定する方法も提案されてい
る（例えば特開昭６１−３７９７０号公報参照）。この
方法によれば洗浄工程を上記他方の吸着塔Ｂの出口側の
弁３２ｂが閉じた状態で行っても、パージ排ガスを一方
の吸着塔Ａから他方の吸着塔Ｂに導入することができ、
これによってパージ排ガスは上記他方の吸着塔Ｂから廃
棄されることなく蓄えられる。

ところが、この方法では、吸着中の吸着塔Ａと脱着中の
吸着塔Ｂとの均圧時に、吸着塔Ｂが常圧へ復帰する以前
に吸着塔Ａが常圧まで減圧されるように吸着圧力値およ
び脱着圧力値を設定せねばならなず、これらの圧力の設
定に手間を要することになる。また均圧時間の設定、調
整に多大な労力を要するうえに、洗浄工程時に洗浄され
る吸着塔内圧力が徐々に高くなり、これにより洗浄効果
が低下するという問題点もある。

また製品ガス貯留槽４からの洗浄用ガスの供給圧力を比
較的高くすることも考えられる。ところが、この場合に
は洗浄圧力が時間の経過とともに轟くなるために吸着剤
の吸着特性により洗浄効果がその分悪くなり、この結果
、脱着回収されるＣＯ成分ガスの純度が低下する。

このほかに排出管路２２からのパージ排ガスを原料ガス
圧縮機１１の吸込み側に導入し、上記パージ排ガスを原
料ガスとして再使用することも考えられる。ところが、
この場合には原料ガス圧縮＊ｉｉの能力や図示しない前
処理工程（例えば水分の除去など）の能力を再使用する
分だけ大きくする必要があり、このため経済性に欠ける
という問題がある。

（発明の目的） この発明は、このような従来の問題を解決するためにな
されたものであり、特定成分の回収率を容易かつ確実に
向上することができ、しかも純度や経済性を損うことの
ない圧力スイング吸着方法を提供するものである。

（発明の構成） この発明は、昇圧工程と吸着工程と均圧工程と洗浄工程
と１８２着工程とを有し、少なくとも２以上の圧力スイ
ング吸着塔において上記工程を互いにずらせて繰返すこ
とによって混合ガス中の特定成分を吸着回収する圧力ス
イング吸着方法において、上記洗浄工程では脱着工程で
回収された特定成分ガスを洗浄用ガスとして均圧工程後
の吸着塔に導入し、ある吸着塔の洗浄工程ではこの吸着
塔と互いに異なる他の吸着塔の出口を閉じ、洗浄工程で
発生するパージ排ガスを上記他の吸着塔に導く際に、そ
のパージ排ガスを再加圧して上記他の吸着塔に送給する
ものである。

上記構成によれば、洗浄工程で洗浄用ガスが比較的小さ
い圧力で供給されても、そのパージ排ガスは洗浄工程の
吸着塔から他の吸着塔へ送給される際に再加圧されるの
で、出口を閏じた状態の他の吸着塔へ確実に導入するこ
とができ、しかも上記パージ排ガスは吸着剤に加圧状態
で吸着させることができ、このため上記他の吸着塔では
パージ排ガスを廃棄することな〈従来よりも多聞の特定
成分を吸着回収することができる。

（実施例） 第２図に示すこの発明を実施するための装置は、第４図
に示す従来の装置に対して２つの吸着塔Ａ。

Ｂで発生するパージ排ガスを一方から他方へ互いに加圧
して送給する加圧管路２６を設けたものである。この加
圧管路２６にはパージ排ガス圧縮機１４が設けられ、吸
着塔Ａ、Ｂの出口は弁３６ａ。

３６ｂを介して上記パージ排ガス圧縮機１４の吸込み側
と接続され、また上記吸着塔Ａ、、Ｂの入口は弁３７ａ
、３７ｂを介してパージ排ガス圧縮１１１４の吐出側と
接続されている。また第２図に示す装置には、第４図に
示す従来の装置に設けられている排ガス圧縮ｅ１１３が
省略されている。

第１図に示す実施例の特徴は、一方の吸着塔の洗浄工程
で発生するパージ排ガスを他方の吸着塔に送給するのに
、第３図に示す従来の方法においては連絡管路２４ａ、
２４ｂを通して送給するようにしているのに対し、この
実施例では上記加圧管路２６を通して送給するようにし
た点にある。

すなわち一方の吸着塔Ａの均圧工程によって２つの吸着
塔Ａ、Ｂをほぼ大気圧まで均圧した後、連絡管路２４ａ
の弁３４ａを閉じる。これによってすべての弁３１ａ　
〜３７ａ、３１ｂ　〜３７ｂ。

は閏じられる。この後、上記一方の吸着塔への洗浄工程
では、洗浄用ガス供給管路２５の弁３５ａを開くととも
に、加圧管路２６の吸着塔Ａの出口側の弁３６ａと他方
の吸着塔Ｂの入口側の弁３７ａとを開いてパージ排ガス
圧縮機１４を作動させる。すると、吸着塔Ａの洗浄によ
って生じるパージ排ガスはパージ排ガス圧縮機１４によ
って吸着塔Ａから吸引されるとともに、そのパージ排ガ
スは加圧されて他方の吸着塔Ｂに蓄圧される。この後、
洗浄工程を終えた一方の吸着塔Ａは脱着工程、パージ排
ガスが蓄圧された他方の吸着塔Ｂは原料ガスによる昇圧
工程にそれぞれ移る。

したがってこの他方の吸着塔Ｂでは、大気圧より高い圧
力下でパージ排ガス中のＣＯ酸成分吸着回収を行うなう
ことができるので、従来の大気圧下で吸着させる場合よ
りも多量のＣＯ酸成分吸着回収することができる。この
結果ＣＯ成分回収における収率を従来よりも向上させる
ことができる。

また、これまで廃棄されていたパージ排ガスは廃棄され
ることなく上記他方の吸着塔Ｂに昇圧用ガスの一部とし
て蓄圧されるので、従来方法における上記パージ排ガス
の放出用の排ガス圧縮機１３（第４図参照）を省略する
ことができる。

またパージ排ガス圧縮機１４によって洗浄工程の吸着塔
Ａからパージ排ガスを吸引するようにしているので、他
方の吸着塔Ｂの排出管路２２側の弁３２ｂを閉じた状態
に°しても上記パージ排ガスを確実に上記他方の吸着塔
に導入することができる。同様にパージ排ガス圧縮１ｆ
ｉ１４によってパージ排ガスを他方の吸着塔Ｂに送給す
るようにしているので、均圧工程で上記吸着塔Ｂを大気
圧より低い状態に設定する必要もない。

なお上記実施例においては、ＣＯを含む原料ガスから特
定成分としてＣＯを分離回収する場合について説明した
が、これに限らず、例えばＮ２と０２とＡｒ（アルゴン
）とからなる原料ガスから特定成分として例えばＮ２を
分離回収する場合にも適用することができる。

また上記実施例においては、２つの吸着塔Ａ。

Ｂから構成される装置を用いているが、これに限らず、
例えば４つの吸着塔からなる装置において互いに工程を
ずらせて連続運転させるようにしてもよい。

（具体例） 第２図に示す装置を用いてＣＯが７０％、ＣＯ２が１５
％、Ｎ２が１５％の組成の原料ガスからＣＯを分離回収
する場合について第１図に示す工程にしたがって試験し
た。なお吸着剤としては活性アルミナに銅化合物を添着
させたものを使用した。

まず一方の吸着塔Ａにおいて吸着圧力２　Ｄ／ｃｉＧで
昇圧工程および吸着工程を行った後に、均圧工程により
上記吸着塔Ａを大気圧まで減圧する。

つぎに減圧した吸着塔Ａに製品ガス貯留槽４から製品ガ
スを圧力０．１幻／ｄＧで流して吸着塔Ａを洗浄し、洗
浄後大気圧となって吸着塔Ａの出口から出てくるパージ
排ガスをパージ排ガス圧縮機１４によって０．３に９／
ｄＧまで加圧して他方の吸着塔Ｂに蓄圧してＣＯ酸成分
吸着回収させる。

洗浄後の吸着塔Ａを真空ポンプ１２によって５０Ｔｏｒ
ｒまで減圧してＣＯ酸成分脱着回収する。脱着工程終了
後の吸着塔Ａを他方の吸着塔Ｂの均圧工程によってほぼ
大気圧まで昇圧し、その後上記他方の吸着塔Ｂの洗浄工
程でのパージ排ガスをパージ排ガス圧縮機１４によって
吸着塔Ａに導入して吸着塔Ａを０．３Ｋｇ／ａＪＧまで
昇圧する。これで１サイクルを終了し、再び上記昇圧工
程に戻り原料ガス圧縮機１１によって吸着圧力２　Ｋｇ
　／　ｃｄ　Ｇまで昇圧させる。

上記１サイクルを８分間で運転した結果、運転開始後約
８０分間で製品ガスのＣｏ純度は９９゜７％となり、ま
た００回収率は８５％を維持することができた。

（第１の比較例） 第４図に示す従来の装置を用いて上記具体例と同組成の
原料ガスからＣｏを分離回収する場合について第３図に
示す従来の工程にしたがって試験した。この場合、洗浄
工程としては、吸着塔Ａに製品ガス貯留槽４から製品ガ
スを圧力０．２Ｋｙ／ｃｄＧで流して吸着項八を洗浄し
、洗浄後０．１Ｋｇ／ｄＧとなって吸着塔Ａの出口から
出てくるパージ排ガスを他方の吸着塔Ｂに流入させてＣ
Ｏ成分を吸着回収させ、この他方の吸着塔日の出口から
大気圧となって出てくる排ガスを排ガス圧縮機１３によ
って廃棄させるようにした。

この結果、製品ガスのＣＯ純度は９８．９％となり、０
０回収率は７８％であった。

（第２の比較例） 第１の比較例における洗浄工程として他方の吸着塔Ｂの
出口側の弁３２ｂを閉じた状態で行った。

このため、吸＠塔Ａに製品ガス貯留槽４から製品ガスを
圧力０．４に！Ｆ／ｃｊＧで流して吸着塔Ａを洗浄し、
吸着塔Ａの出口から出てくるパージ排ガスを他方の吸着
塔Ｂに流入させてＣＯ酸成分吸着回収させるようにした
。なおこの場合、洗浄工程の初めに吸着塔Ａの出口から
出てくるパージ排ガスの圧力は比較的低いが、その圧力
は時間の経過とともに高くなり、最終的には０．４に９
／ｃｄＧになる。

この結果、製品ガスのＣＯ純度は９８．５％となり、０
０回収率は８４％であった。

（発明の効果） この発明の圧力スイング吸着方法によれば、洗浄用ガス
が比較的小さい圧力で吸着塔に供給されても、その吸着
塔からのパージ排ガスは他の吸着塔へ送給される際に再
加圧されるので、出口が閉じた状態の他の吸着塔へ確実
に導入することができ、しかも他の吸着塔はその出口を
閉じた状態にあるので上記パージ排ガスは吸着塔内に加
圧状態で保持される。このため上記他の吸着塔ではパー
ジ排ガスを廃棄することなくパージ排ガス中の特定成分
を従来よりも多量に吸着回収することができる。

したがって均圧工程で上記他の吸着塔を大気圧より低い
圧力に設定する必要もなく、通常の吸着性能を有する吸
着剤で特定成分の回収率を容易かつ確実に向上すること
ができ、しかも純度や経済性を損うことはない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の各工程と吸１１内の定性的
な圧力とを経時的に示ず工程説明図、第２図は第１図の
工程を実施する装置の概略構成図、第３図は従来の方法
の各工程と吸着塔内の定性的な圧力とを経時的に示す工
程説明図、第４図は第３図の工程を実施する装置の概略
構成図である。 Ａ、Ｂ・・・吸着塔（圧力スイング吸着塔）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、昇圧工程と吸着工程と均圧工程と洗浄工程と脱着工
   程とを有し、少なくとも２以上の圧力スイング吸着塔に
   おいて上記工程を互いにずらせて繰返すことによつて混
   合ガス中の特定成分を吸着回収する圧力スイング吸着方
   法において、上記洗浄工程では脱着工程で回収された特
   定成分ガスを洗浄用ガスとして均圧工程後の吸着塔に導
   入し、ある吸着塔の洗浄工程ではこの吸着塔と互いに異
   なる他の吸着塔の出口を閉じ、洗浄工程で発生するパー
   ジ排ガスを上記他の吸着塔に導く際に、そのパージ排ガ
   スを再加圧して上記他の吸着塔に送給することを特徴と
   する圧力スイング吸着方法。