JPH01290516A - Co及びco↓2ガスの分離方法 - Google Patents

Co及びco↓2ガスの分離方法

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JPH01290516A
JPH01290516A JP63117147A JP11714788A JPH01290516A JP H01290516 A JPH01290516 A JP H01290516A JP 63117147 A JP63117147 A JP 63117147A JP 11714788 A JP11714788 A JP 11714788A JP H01290516 A JPH01290516 A JP H01290516A
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JP
Japan
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gas
purge
adsorption
column
tower
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Pending
Application number
JP63117147A
Other languages
English (en)
Inventor
Moritaka Kato
守孝 加藤
Takashi Yokoyama
敬 横山
Hideaki Taira
英明 平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
Application filed by NKK Corp, Nippon Kokan Ltd filed Critical NKK Corp
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Publication of JPH01290516A publication Critical patent/JPH01290516A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/50Carbon dioxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/40Carbon monoxide

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

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〕 二の発明はPSA法を利用したCO及びCO2ガスの分
離方法に関するものである。
〔従来の技術〕
圧力変動吸着分離法、いわゆるPSA法は、加圧下に目
的とするガス成分だけを特殊な吸着剤に吸着させ、後こ
れを減圧して取出す分離方法である。
その−船釣な工程は、吸着工程、パージ工程及び脱着工
程からなっている。吸着工程は吸着剤の充填された吸着
塔に加圧された原料ガスを送入して目的成分ガス成分を
吸着させ、残った吸着排ガス(オフガス)を塔外に排出
する工程である。パージ工程は吸着工程の終了した塔内
に残存している目的成分以外の成分を除き目的とするガ
ス成分の純度を高めるため、高純度の目的成分ガス(パ
ージガス)を塔内に送気して洗浄する工程である。
続いて、塔内を減圧にして吸着剤から目的成分ガスを放
出させ、脱着工程を終える。脱着工程が終わった吸着塔
は吸着工程に戻り原料ガスが送入される。吸着工程の前
半部分が加圧工程として4工程に分けられる場合もある
この方法に用いられる装置には第2図に示すように通常
3〜4塔の吸着塔IA、IB、IC1IDを用い、それ
ぞれの塔に別の工程を行なわせて各工程を順次次の塔で
行なわせる循環方式がとられている。すなわち、まず第
1の吸着塔lAには原料ガス及び第4の吸着塔より排出
されるパージオフガスを送って吸着工程を行わせる。第
2の吸着塔IBは脱着工程にあって真空ポンプ2で吸気
されており、この脱着ガスは製品ガスとしてガスホルダ
ー4に貯えられる。第3の吸着塔ICはパージ工程にあ
り、ガスホルダー4からプロワ−3によりパージガスを
送ってパージ工程を行わせる。
第4の吸着塔IDでは、さらにパージ工程が行なわれて
おり、第3の吸着塔から排出されるガスを送って塔内を
洗浄する。
全塔のそれぞれの工程が終了すると各塔とも次の工程に
入り。第1の塔IAではパージ工程が、第2の塔IBで
は吸着工程が、第3の塔ICでは脱着工程が、そして第
4の塔IDではパージ工程゛が行なわれる。全塔のこれ
らの工程が終了するとそれぞれがその次の工程に入り、
1サイクルの工程が終了すると次のサイクルに入ってこ
れらが順次繰返されるのである。
ところで、前記ガスホルダー4は製品ガスを安定供給す
るとともにさらに高純度の製品ガスを得るためのパージ
ガスを常に一定量確保するために設けられたものである
。すなわち、脱着工程の前半においては多量の製品ガス
が肌着放出され、−方後半では極度に少なくなってしま
うためバッファータンクとしてガスホルダー4を設けて
常に一定量の製品ガス及びパージガスの供給を可能にし
ているのである。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、このガスホルダーは常圧で製品ガスを貯蔵し
ているため大容量のものになってしまい、PSA法用の
装置全体の面積に占める割合が大きく建設費も高くなっ
ていた。PSA法は高圧装置を使用しないで装置全体を
廉価にしたところに特徴があり、ガスホルダーに高圧タ
ンクを用いることはこのPSA法の価値を減殺し、コン
プレッサー、減圧弁等を含む圧力制御装置が新たに必要
になって設備費に加えて電力等の運転費も上昇する等の
問題があった。
〔課題を解決するための手段〕
本発明はこのような問題点を解決するべくなされたもの
であり、ガスホルダー内に製品ガスの吸着剤を充填する
ことによって常圧で使用できるPSA法の特徴を活かし
たまま高圧タンクを導入したと同じ効果を得たガスホル
ダーのコンパクト化に成功したものである。
すなわち、本発明は、CO又はCO□のいずれかである
目的成分を含む混合ガスを吸着塔に送入して目的成分を
該塔内に充填されている吸着剤に吸着させる吸着工程、
前記吸着工程の終了した塔内をガスホルダーに貯蔵して
おいた目的成分ガスで置換するパージ工程及び前記パー
ジ工程の終了した塔内を減圧にして目的成分を吸着剤か
ら脱着させて回収する脱着工程よりなるPSA法による
目的成分ガスの分離方法において、前記ガスホルダー内
に目的成分ガスを吸着しうる吸着剤を充填せしめたこと
を特徴とするCO又はCO□ガスの分離方法に関するも
のである。
ガスホルダーは従来のものよりIへ〜1八。程度の容量
のものでよい。このガスホルダーは常圧用のものでよい
が内部に吸着剤を充填できる構造になっていなければな
らない。塔内は脱着ガスが移動できる構造になっていれ
ばよく、吸着剤の支持板は適宜多段に設けることができ
る。このガスホルダーはガスを貯蔵できればその形状は
特に制限されるものではなく、円筒形のほか箱形などで
あってもよい。また、L/Dなども特に制限されない。
ガスの入口及び出口は同じところに接続してもよいが塔
内のガスの移動抵抗が大きい場合には互いに離れたとこ
ろに接続することが好ましい。
ガスホルダーに充填される吸着剤は目的成分ガスすなわ
ち製品ガスを吸着しうるちのであり、ゼオライトなどが
考えられる。
−iにはPSA法で利用されているものと同じでよい。
充填量はガスホルダーに貯蔵される製品ガスの設定量に
応じて定められることはいうまでもない。
このようなガスホルダーは新たに設けてもよいが、簡便
な方法として吸着塔を1塔ないし数塔増設してこれをガ
スホルダーとして利用する方法がある。
本発明の分離方法に利用される装置はガスホルダーに上
述のものを使用するほかは、従来のPSA法用の装置と
同じでよい。吸着塔は通常3〜4塔を一組として使用さ
れるが、場合によっては2塔のみを用いバッチ方式で運
転を行うこともできる。
原料ガスは目的とする製品ガスの種類に応じ、例えば−
酸化炭素ガスを分離取得する場合には転炉ガス、メタノ
ール分解ガス等が、そして炭酸ガスを分離取得する場合
にはボイラー等の燃焼廃ガスとか高炉の熱風炉ガス等が
適宜利用される。
本発明のCO及びC02ガスの分離方法における吸着工
程の操作条件は従来と同様でよい。パージ工程において
は、パージガスの送気量、送気速度等の条件は従来と同
様でよい。パージ工程が終了したら脱着工程にはいる。
この工程において、塔内の減圧、肌着ガスの送気速度等
は従来と同様でよい。ガスホルダー内の吸着剤は吸着能
力が低下したら賦活処理あるいは交換を行う。この管理
は吸着塔内の吸着剤と同様に行うことができる。
〔作用〕
パージ工程においてはガスホルダー内の吸着剤に吸着さ
れている目的成分ガスはパージガスブロワ−による減圧
で脱着されてパージガスとして所定の吸着塔に送入され
る。一方、脱着工程においては真空ポンプによる減圧で
吸着塔内の吸着剤から脱着されて送られてきた目的成分
ガスをガスホルダー内の吸着剤が吸着して貯蔵する。
本発明の方法においては吸着剤の吸着能力が大きいこと
を利用しており、常圧で貯蔵する場合に比べて同じ容量
で5〜30倍のガスを貯蔵することができる。
〔実施例〕
本発明の分離方法に使用される装置の一例を第1図に示
す。同図に示すように、この装置は他の吸着塔と同容量
のバッファー吸着塔5を1塔増設してこれをガスホルダ
ーとして用い、代わりにガスホルダー4を除去した点を
除いて第2図の装置と同じである。すなわち、4塔の吸
着塔IA、IB、Ic、IDの下部の入口には原料ガス
供給管6、脱着ガス引抜管7及びパージガス供給管8が
それぞれ弁9(9a、9b−’)、弁10(10a、1
0b−)、弁11(lla、llb・・・)を介して接
続され、一方、各吸着塔IA、IB、IC1IDの上部
の出口にはオフガス排出管12及びパージオフガス排出
管13がやはり弁14 (14a、14b・)、弁15
(15a、 L5b−=)を介して接続されている。
脱着ガス引抜管7の管路の途中に真空ポンプ2が設けら
れている点は第2図の装置と同じであるが、本装置にお
いては脱着ガス引抜管7のヘッダーの基部に弁16が設
けられており、またガスホルダー4がなくて真空ポンプ
2にパージガスブロワ−3が連設されている。パージガ
スブロワ−3の排風側はやはりパージガス供給管8に接
続されており、パージガス供給管8の途中には製品ガス
抜出管17が接続されている。また、パージガスブロワ
−3の排風側から真空ポンプ2のサクション側に流量調
節弁18を介してバイパス管が設けられており、この弁
18は製品ガス抜出管のガスの流量を検知して開閉され
るようになっている。また、パージガス供給管8のヘッ
ダーの基部にもその流量を検知して開閉する流量調節弁
19は設けられている。ガスホルダー用として新たに設
けられたバッフ1−吸着塔5の下部は脱着ガス引抜管7
の弁16と前記バイパス管接続部との中間の部位及びパ
ージガス供給管8の前記パージガスブロワ−3の排風側
の接続部と弁19との中間の部位にそれぞれ弁20.2
1を介して接続されている。一方、バッファー吸着塔5
の上部は圧力調節弁22を介して原料ガス供給管6の基
部に接続されている。この弁22はバッファー吸着塔5
の塔内圧を検知して開閉される。
このような装置を用いて本発明の方法を実施する方法の
一例を説明する。この例においては各塔は次の工程が順
次行われる。
上記において、パージ(I)工程はパージ(II)工程
にある塔のオフガスが送入される工程であり、パージ(
n)工程はパージガスがへソファー吸着塔から直接送入
される工程である。
まず、弁9a及び弁14aを開き、残りの弁10a、弁
11a及び弁15aは 閉じて第1塔IAの吸着工程を
行う。原料ガスは原料ガス供給管6から弁9aを通って
吸着塔IAの下部に入り、吸着剤層を通過したオフガス
は塔上部から弁14aを通ってオフガス排出管12から
排出される。第2塔IBは体の状態にあって全ての弁が
閉じている。第3塔ICはパージ(II)工程にあって
弁11C1弁15Cが開かれ、弁9C1弁10C及び弁
14Cが閉じている。第4塔IDはパージN)工程にあ
って弁15dが開かれ、弁9d、弁10d1弁lid及
び弁14dが閉じている。バッファー吸着塔5は真空ポ
ンプ2で吸引されてCOガスが脱着され、このガスは一
部が製品ガスとして引抜かれ一部はパージガスとしてパ
ージガスブロワ−3によってパージガス供給管8に圧送
される。
第1塔IAの吸着工程が後半になると、第1塔IAは弁
15aを開き、弁14aを閉じて、オフガスを弁15a
を通って第2塔IBに送入させる。第2塔IBは加圧工
程にあって弁9b、弁10b、弁11b、弁14b及び
弁15bが閉じている。第3塔ICは、減圧回収(脱着
)工程にあって弁10Cが開かれ、弁9C1弁11C1
弁14C及び弁15Cは閉じている。第4塔IDはパー
ジ(旧工程にあって弁lid、弁15dが開かれ、弁9
d、弁10d及び弁14dが閉じている。
バッファー吸着塔5には第3塔ICから回収されたCO
ガスがパージガス供給管8から弁21を経て送入されC
Oガスの蓄積が行われている。吸着ガスの一部は製品ガ
スとして引抜かれる。
第1塔IAの吸着工程が終了したならパージ(1)工程
に入る。パージ(1)工程においては弁15aが開かれ
、弁9a、弁10a、弁11a及び弁14aが閉じられ
ると、第4塔IDのパージオフガスがパージオフ排出管
13からパージガスとして弁15dを通って吸着塔IA
に入る。吸着塔IAのパージオフガスは弁15aを通っ
て第2塔IBに排出される。
第2塔IBにおいては吸着工程、第3塔ICにおいては
体の状態にあり、第4塔IDにおいてはパージ(n)工
程がそれぞれ行われ、バラファー吸着塔5からはCOガ
スが排出され一部は製品ガスとして引抜かれ一部はパー
ジガスとして第4塔IDに送入される。
第1塔IAのパージ(1)工程が終了したらパージ(I
I)工程に入る。パージ(II)工程においては弁11
a、弁15aを開き、弁9a、弁10a、弁14a及び
弁15dを閉じると、パージガスはパージガス供給管8
から弁11aを通って吸着塔IAに入る。パージオフガ
スは弁15aを通って第2塔IBに排出される。
第2塔IBにおいては吸着工程、第3塔ICにおいては
加圧工程、第4塔IDにおいては減圧回収工程がそれぞ
れ行われ、バッファー吸着塔5においてはCOガスの蓄
積が行われている。
第1塔IAのパージ(II)工程が終了したら減圧回収
工程に入る。減圧回収工程においては弁10aを開き残
りの弁9a、弁11a、弁14a及び弁15aは閉じる
。真空ポンプ2を作動させると塔内が減圧になって目的
成分ガスが脱着してくる。脱着ガス量の変化を曲線1で
そして製品ガス抜き出し量及びパージガス量の和を直線
2で示すように減圧回収工程の前半では脱着ガス量が多
い。この肌着ガスは一定量づつ抜き出される製品ガス及
びパージガスならびに余剰分を貯蔵するバッファー吸着
塔5の3方向に送られる。このときは弁18及び弁20
は閉じられ弁19及び弁21が開かれている。脱着ガス
量の減少する後半では弁16及び弁21が閉じられ、弁
20が開かれて製品ガス及びパージガスはバッファー吸
着塔5から供給される。第2塔IBにおいてはパージ(
If)工程、第3塔ICにおいては吸着工程、また、第
4塔IDにおいては加圧工程がそれぞれ行われ、バッフ
ァー吸着塔5においてはCOガスの蓄積が行われている
第1塔IAの減圧回収工程終了時点になったなら、第1
塔IAは加圧工程前の休止の状態に入り全ての弁は閉じ
られる。この時第2塔IBにおいてはパージ(I[)工
程、第3塔ICにおいては、パージ(1)工程、第4塔
IDにおいては吸着工程がそれぞれ行われ、バッファー
吸着塔5においてはCOガスの放出が行われている。
第1塔IAの減圧回収工程が終了し、休止期間が柊った
ら加圧工程に入る。加圧工程においては弁9a、弁10
a、弁11a、弁14a及び弁15aを閉じると、第4
塔IDのオフガスが弁15dから入り、加圧される。こ
のとき第2塔IBにおいては減圧回収工程、第3塔IC
においてはパージ工程、そして第4塔IDにおいては吸
着工程がそれぞれ行われ、バッファー吸着塔5において
はCOガスの蓄積が行われている。
第1塔Iへの加圧工程が終了したら吸着工程に戻り、第
2塔IBでは加圧工程、第3塔lCでは減圧回収工程、
そして第4塔IDではパージ工程がそれぞれ行われる。
第1塔IAの吸着工程が終了したらパージ工程に移り、
第2塔IBでは吸着工程、第3塔ICでは加圧工程、そ
して第4塔IDでは減圧回収工程が行われ、これが順次
繰返される。
この方法を用いて、ガス組成が、C072容量%、CO
□13容量%、N214容量%、Hzl容星%の転炉ガ
スを原料ガスとして用い、操作条件を吸着工程の広大ガ
ス15ONm’/l1r(最大)、パージガスffi 
10〜40 N m 3/ Hr、吸着工程の最終塔内
圧50Torr、バッファー吸着塔のガス量約7Nm’
としてガス分離を行い、ガス組成が、C099,5容量
%、CO。
0.4容量%、N、0.1容量%、H20容量%の製品
ガスを得た。
〔発明の効果] 本発明の方法によれば、従来のPSA法のガス分離方法
では必要であった広大な敷地と建設費のかかるガスホル
ダーを大巾に小型化することができ、ガス分離装置の所
要敷地面積が約半分ですみ、建設費も大巾に削減するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法によって使用される装置の一例を
、第2図は従来の方法で使用されていた装置の一例をそ
れぞれフローシートの形で示したものである。 第3図は脱着工程における脱着ガス生成量の変化と脱着
ガス使用量を示すグラフである。 IA、IB、IC1ID・・・吸着塔 2・・・真空ポンプ 3・・・パージガスブロワ− 5・・・パンファー吸着塔(ガスホルダー)6・・・原
料ガス供給管 7・・・脱着ガス引抜管 8・・・パージガス供給管 12・・・オフガス排出管 13・・・パージオフガス排出管 17・・・製品ガス抜出管 特許出願人  日本鋼管株式会社 代 理 人  弁理士 田中 政浩

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)CO又はCO_2のいずれかである目的成分を含
    む混合ガスを吸着塔に送入して目的成分を該塔内に充填
    されている吸着剤に吸着させる吸着工程、前記吸着工程
    の終了した塔内をガスホルダーに貯蔵しておいた目的成
    分ガスで置換するパージ工程及び前記パージ工程の終了
    した塔内を減圧にして目的成分を吸着剤から脱着させて
    回収する脱着工程よりなるPSA法による目的成分ガス
    の分離方法において、前記ガスホルダー内に目的成分ガ
    スを吸着しうる吸着剤を充填せしめたことを特徴とする
    CO又はCO_2ガスの分離方法
  2. (2)前記吸着塔を増設して吸着塔の1塔ないし数塔を
    前記ガスホルダーとして利用する請求項(1)に記載の
    CO又はCO_2ガスの分離方法
JP63117147A 1988-05-16 1988-05-16 Co及びco↓2ガスの分離方法 Pending JPH01290516A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011005493A (ja) * 2010-08-20 2011-01-13 Sumitomo Seika Chem Co Ltd 一酸化炭素分離方法および一酸化炭素分離装置
JP2016052286A (ja) * 2014-09-04 2016-04-14 本田技研工業株式会社 二酸化炭素回収装置
JP2016052285A (ja) * 2014-09-04 2016-04-14 本田技研工業株式会社 二酸化炭素回収装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011005493A (ja) * 2010-08-20 2011-01-13 Sumitomo Seika Chem Co Ltd 一酸化炭素分離方法および一酸化炭素分離装置
JP2016052286A (ja) * 2014-09-04 2016-04-14 本田技研工業株式会社 二酸化炭素回収装置
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