JPH04338207A - ガス混合物から気体不純物を分離する方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は吸着剤を利用してガス混
合物から特定の成分を選択的に分離するガス分離方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ガス混合物から特定の成分、特に不純物
を選択的に分離する方法として、吸着塔に充填した吸着
剤に不純物を吸着させ、吸着剤の吸着能が限界になった
ところで吸着層を減圧し、不純物をあまり含まないガス
でパージすることにより吸着剤から不純物を脱着して吸
着剤を再生するという方法が従来一般的に行われている
。

【０００３】なかでも分離後の清浄なガス損失を極力抑
えることのできるガス分離方法として、特公昭６２−４
７０５１には次のような方法が提案されている。

【０００４】その方法は、吸着剤に不純物を選択的かつ
断熱的に吸着させ、ついで圧力軽減と汚染度の少ないガ
スから実質的に純粋なガスまでのガスを用いての低圧で
の吸着剤のパージによる不純物の脱離と吸着剤の再生を
行い、再与圧し、この場合に吸着剤を含んでいる多数の
ゾーンを交互に周期的に使用してガス混合物からガス状
不純物を分離する方法であり、各周期が不純物を吸着し
て疲労した第１の吸着ゾーンから出発する多数の段階か
らなるものであって、これらが、前記第１の吸着ゾーン
のボイド空間内に存在する気相を、その入口が閉じてい
る間にその出口を介して膨張させることと、この膨張し
たガスを再生された吸着ゾーンの出口に、該再生された
ゾーンおよび前記の第１のゾーンの両方のゾーン内の圧
力均等化が達成されるまで導入することと、前記第１の
吸着ゾーンの該ボイド空間内に存在する前記ガスをこの
出口を通してさらに膨張させることと、このさらに膨張
したガスを、高ボイド率を有する不活性な非多孔性充て
ん剤を充てんした充てん塔中に導入することと、第２の
更に膨張したガスを第２の疲労した吸着ゾーンから前記
充てん塔の反対側に導入することによって、前記の最初
更に膨張したガスを前記ボイドから除去することと、前
記第１の吸着ゾーンを最終的にその入力を介して与圧解
除してこれを最低圧力とした後に、前記の除去したガス
の一部または全部を該第１の吸着ゾーン中に導入してこ
の第１の吸着ゾーンをパージし、そしてこの除去したガ
スに残りの部分がある場合にはこれを第２の再生された
ゾーン中へその入口を介して導入してこれを部分的に与
圧することと、膨張したガスを第３の疲労した吸着ゾー
ンから前記の第１の（ここでは再生されている）吸着ゾ
ーンの出口に、この第１の吸着ゾーンの入口をその第１
および第３の両方の吸着ゾーン内の圧力均等化が達成さ
れるまで閉じておきながら導入することと、生成品と同
質のガスを、生成品と同質のガス流から前記の第１の吸
着ゾーンの出口に、そのゾーンの入口をこの第１の吸着
ゾーン内の圧力が該生成品と同質のガス流の圧力と同じ
になるまでの間閉じておきながら導入することと、不純
物を含有する前記ガス混合物を前記の第１の吸着ゾーン
の入口から導入して該第１の吸着ゾーンの出口から取り
出すこと、とから成るものである、ガス混合物からガス
状不純物を分離する方法である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記方法は、生成ガス
の損失を抑えるという一般的特徴はあるものの、この方
法の優秀性はその操作条件や設計条件の選択のしかたに
よって大きく異なっており、どのような条件を選べば従
来より著しく向上した分離効果が得られるかがまだ充分
明らかになっていなかった。

【０００６】結果に影響のある諸条件としては、１．被
処理ガスのガス組成（除去すべき不純物のモル分圧）、
２．吸着槽に充填する吸着剤の除去対象不純物ガス吸着
平衡物性、３．吸着圧力とパージガス回収吸着塔並流減
圧最終圧力との比（吸着塔の再生度）、４．生成ガスの
製品純度（不純物のリーク度）、５．被処理ガスの温度
、および６．使用パージガス量 ７．対象除去不純物の吸脱着速度 などがあり、これらの条件を如何に選ぶかによって分離
効果が異なる。

【０００７】本発明の目的は、上記提案の方法を実施す
る際の運転条件、設計条件を設定することによりより優
れたガス分離法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、吸着床を有す
る吸着槽と受け払い順序維持型の保留槽を用いてガス混
合物から気体不純物を分離する方法であって、少なくと
も３つの吸着槽について下記ａないしｉの過程：ａ）第
１の吸着槽に被処理ガスをその入口から流入させ、生成
ガスをその出口から取り出し、第１の吸着槽が吸着余力
を失い生成ガスの純度が目標値を下回る前にこの流入お
よび取り出しを停止する過程、ｂ）吸着床が再生された
少なくとも１個の他の吸着槽の出口と過程ａを経た第１
の吸着槽の出口とを連絡して両吸着槽を均圧化すること
を該少なくとも１個の他の吸着槽につき順次行った後、
この連絡を解除する過程、ｃ）過程ｂを経た第１の吸着
槽の出口と受け払い順序維持型の保留槽の一端（該保留
槽中には、過程ａおよびｂを第１の吸着槽と同様にして
経た別の吸着槽の出口と保留槽の他端とを連絡すること
により受け入れたガスがはいっている）とを連絡するこ
とにより第１の吸着槽中のガスを該保留槽に流入させ、
その間該保留槽の他端を、過程ａ，ｂ，ｃおよび後記過
程ｅを第１の吸着槽と同様にして経た第２の吸着槽の出
口と連絡することにより、吸着された成分の破過がガス
中に生じ始めるまで流入したガス（このガスには必要に
より生成ガスの一部を追加流入させてもよい）で押し出
された保留槽のガスで第２の吸着槽をパージする過程、
ｄ）必要により第２の吸着槽のパージ弁を閉じて、第２
の吸着槽と第１の吸着槽とを均圧化した後、この連絡を
解除する過程、ｅ）第１の吸着槽の出口を閉じ、過程ｃ
またはｄを経た第１の吸着槽をその入口側のパージ弁か
ら最低圧力まで減圧することにより、第１の吸着槽の吸
着床に吸着された成分を脱着および除去する過程、ｆ）
過程ａおよびｂを第１の吸着槽と同様にして経た第３の
吸着槽の出口と前記保留槽の一端とを連絡することによ
り第３の吸着槽中のガスを、吸着された成分の破過がガ
ス中に生じ始めるまで該保留槽に流入させ、その間該保
留槽の他端を過程ｅを経た第１の吸着槽の出口と連絡す
ることにより、流入ガスにより押し出されたガス（この
ガスには必要により生成ガスの一部を追加流入させても
よい）で第１の吸着槽をパージする過程、ｇ）必要によ
り第１の吸着槽のパージ弁を閉じて第１の吸着槽と第３
の吸着槽とを均圧化した後、この連絡を解除する過程、
ｈ）過程ａまたは過程ａおよびｂを第１の吸着槽と同様
にして経た少なくとも１個の他の吸着槽の出口と過程ｆ
またはｇを経た第１の吸着槽の出口とを、両槽の入口を
閉じておいて連絡して上記少なくとも１個の他の吸着槽
のガスを流入させ（このガスには必要により生成ガスの
一部を追加流入させてもよい）て両吸着槽を少なくとも
１回の均圧操作を行った後、この連絡を解除する過程、
ｉ）生成ガスと同質のガスを、過程ｈを経た第１の吸着
槽に、その入口を閉じておいてその出口から流入させて
、第１の吸着槽の圧力と該生成ガスと同質のガスの流れ
の圧力を均圧化した後、この連絡を解除する過程、によ
り交互に周期的に吸着および脱着を繰り返す方法におい
て、ｊ）被処理ガスが水素と、除去対象不純物ガスの少
なくとも一つとの混合物であり、被処理ガス中の主たる
除去対象不純物の含量がモル分圧で１．５ＡＴＭ以上で
あり、ｋ）過程ａの吸着操作時の操作圧力が過程ｅにお
ける最低圧力の少なくとも６倍であり、過程ｃにおける
最低圧力の少なくとも４倍であって、かつｌ）吸着床の
主たる吸着剤が活性炭、モレキュラーシーブ、モレキュ
ラーシーブカーボンのうちの少なくとも一つであること
を特徴とするガス混合物から気体不純物を分離する方法
である。

【０００９】上記の諸条件を採用することによって、本
発明のガス分離方法は、受け払い順序維持型の保留槽を
系内に備えている特公昭６２−４７０５１に記載の方法
、もしくはその関連技術（並流減圧ガスを反転させた回
収ガスの一部または全量をパージガスとして使用してい
る方法）を使用する時の利点を大きく発揮することがで
きる。すなわち、パージガスとして使用する吸着槽より
の並流減圧ガス中の除去対象不純物濃度の最大値と最小
値の比が大きく（５以上も可能）なり、生成ガスとして
の水素回収率を大幅に向上させることができる。また、
被処理ガス中の不純物濃度が増大するとき、従来の方法
を採用した場合の水素回収率の低下の度合に比べると本
発明の方法ではその低下がごく僅かである。さらに驚く
べきことに、吸着塔より排出されるパージガスの一部を
吸着塔入口の被処理ガス中へ循環フィードすることによ
りさらに高い水素回収率を達成することが可能である。 このような循環フィードを従来法において行なった場合
、水素回収率の低下が大きく経済的ではなかった。

【００１０】本発明の方法により、例えば、メタンガス
含有率が５％以上のリファイナリプラントオフガスを処
理した場合、従来法との対比で特に高い水素回収率を達
成することが可能である。

【００１１】本発明の方法は、エチレンプラントのオフ
ガスや、スチームリフォーミングガスからの水素の回収
にも適している。

【００１２】本発明で用いる受け払い順序維持型の保留
槽は、流路に対してガス濃度分布を持つガス混合物を、
その分布を維持したまま流入、貯蔵、流出させることが
できるものである。その機能を簡単に説明すると、過程
ｃにおいて第１の吸着槽中のガスを保留槽に流入させる
際、第１の吸着槽中の吸着床（以下第１の吸着床と呼ぶ
）に吸着された不純物（以下特定成分を不純物として説
明するが、これに限られるものではない。）が脱着する
ため、その初期における不純物濃度は相対的に低く、そ
の後期においては相対的に高く、保留槽に流入するガス
は不純物の濃度勾配を持つ（さきに流入した部分ほど不
純物濃度が低い。）。過程ｆにおいて、この濃度勾配を
持ったガスを流入時とは反対向きに流して第１の吸着槽
をパージする。このパージにより第１の吸着床の不純物
をさらに取り除くが、流入するガスの不純物濃度ははじ
めは高く、徐々に低くなるような勾配を持ち、第１の吸
着床の汚れがひどいときに相対的に汚いガスで、第１の
吸着床がきれいになってくるにつれてきれいなガスでパ
ージが行われるため、無駄のないパージが可能となる。

【００１３】保留槽は、特公昭６２−４７０５１に開示
されているような高ボイド率を有する不活性な非多孔性
充填剤を充填した充填槽の少なくとも一つで、隔壁で仕
切られた直列空間群、空間体、もしくは区画された直列
小空室などの如き、充填剤が充填されていない槽の少な
くとも一列、あるいはそれらの組み合わせ、すなわち、
保留槽の一部が充填物で満たされたものであってもよく
、どのような保留槽を用いても本発明の目的効果を達成
することができる。

【００１４】本発明の方法の対象となる被処理ガスは、
水素と、除去対象不純物ガスの少なくとも一つよりなる
混合物であって、除去対象不純物としては、メタン、メ
タン以外の気体状炭化水素、二酸化炭素、一酸化炭素な
どがある。除去対象不純物が一種の場合はその不純物の
被処理ガス中の含量がモル分圧で１．５ＡＴＭ以上であ
ることが必要である。また、除去対象不純物が二種以上
含まれている場合は、そのうちの主たる除去対象不純物
の被処理ガス中の含量がモル分圧で１．５ＡＴＭ以上で
あることが必要である。この場合、主たる除去対象不純
物としては、メタン、Ｃ２からＣ４までの炭化水素、二
酸化炭素、一酸化炭素のいずれであってもよい。除去対
象不純物の被処理ガス中の含量がモル分圧で１．５ＡＴ
Ｍ未満であると、充分な水素回収率が達成できなくなり
好ましくない。

【００１５】また、過程ａの吸着操作時の操作圧力が過
程ｅにおける最低圧力の少なくとも６倍および過程ｃに
おける最低圧力の少なくとの４倍であることが必要であ
り、過程ａの吸着操作時の操作圧力が過程ｅにおける最
低圧力の６倍未満であると、吸着塔パージ後の再生度合
が充分でなく、また過程ｃにおける最低圧力の４倍未満
であるといずれの場合でも回収パージガス中の対象除去
不純物の濃度勾配が小さくなり、パージガス反転による
水素回収率向上の効果はほとんどなくなってしまう。好
ましくは過程ａの吸着操作時の操作圧力が１０ないし５
０ｋｇ−ゲージであって、過程ｃにおける最低圧力が１
．５ないし６．５ｋｇ−ゲージである。吸着床の主たる
吸着剤は活性炭、モレキュラーシーブ、モレキュラーシ
ーブカーボンのうちの少なくとも一つを主とする必要が
あり、特に活性炭、モレキュラーシーブカーボンが好ま
しい。上記以外の吸着剤、例えば、シリカゲルなどを併
用してもよいが、主たる吸着剤が上記以外であると充分
な水素回収率は達成できなくなる。

【００１６】生成ガス中の主たる除去対象不純物の濃度
は３００ｐｐｍ以上であることが望ましい。この場合、
本発明の効果をより大きく発揮することができる。

【００１７】被処理ガス中の除去対象不純物の分圧が小
さい場合は、反対に製品純度が高い領域において効果を
発揮する。

【００１８】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。

【００１９】実施例１ 図１のフローシートのガス分離装置を用い図２に示す操
作によりガス分離を行った。

【００２０】図１は本発明の方法を４個の吸着槽と１個
の保留槽を用いて実施する場合の説明のためのフローシ
ートである。図中に含まれている主要構成要素は次の通
りである。

【００２１】Ａ〜Ｄ：吸着槽、 Ｒ：保留槽、 Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１：被処理ガス入口弁、Ａ２，Ｂ
２，Ｃ２，Ｄ２：オフガスパージ弁、Ａ３，Ｂ３，Ｃ３
，Ｄ３：保留槽との連絡弁、Ａ４，Ｂ４，Ｃ４，Ｄ４：
昇圧弁、 Ａ５，Ｂ５，Ｃ５，Ｄ５：生成ガス出口弁、Ｒ１，Ｒ２
：保留槽入出口弁、 Ｐ１：昇圧用生成ガス弁。

【００２２】図２は時間圧力線図である。

【００２３】吸着槽Ｂに注目してこれを第１の吸着槽と
してステップ毎に説明する。

【００２４】ステップ１〜４（過程ａ）：　　高圧下で
弁Ｂ１を介して被処理ガスを第１の吸着槽Ｂに導入し、
不純物を吸着して生成ガスを弁Ｂ５から取出す。吸着槽
が吸着余力を失い生成ガスの純度が目標値を下回る前に
弁Ｂ１およびＢ５を閉じて吸着を終了する。

【００２５】ステップ５（過程ｂ）：弁Ｂ４を介して吸
着槽Ｂを減圧し、そのガスを他の吸着槽Ｄの昇圧に用い
る。

【００２６】ステップ６：　　弁Ｂ３を介してさらに吸
着槽Ｂを減圧し、そのガスを弁Ｒ２を介して保留槽Ｒに
通気する。減圧ガス中に不純物の破過が生じはじめるま
で続ける。

【００２７】ステップ７（以上過程ｃ）：保留槽Ｒに貯
えられているガスを吸着槽Ｂの減圧ガスにより押し出す
ことにより弁Ｒ１経由、弁Ａ３を介して第２の吸着槽Ａ
に導入して不純物のパージを行う。

【００２８】ステップ８（過程ｄ）：第２の吸着槽Ａの
パージ弁Ａ２を閉じて吸着槽Ｂよりの過分のパージガス
により吸着槽Ｂと吸着槽Ａとの再均圧を行う。

【００２９】ステップ９（過程ｅ）：弁Ｂ３を閉じて弁
Ｂ２を開け、吸着槽Ｂを最低圧力まで落として不純物を
脱離する。

【００３０】ステップ１０（過程ｆ）：保留槽Ｒに貯え
られているガスを第３の吸着槽Ｃの減圧ガスにより押し
出すことにより弁Ｒ２経由、弁Ｂ３を介して吸着槽Ｂに
導入して不純物のパージを行う。

【００３１】ステップ１１（過程ｇ）：吸着槽Ｂのパー
ジ弁Ｂ２を閉じて第３の吸着槽Ｃよりの過分のパージガ
スにより吸着槽Ｃと吸着槽Ｂとの再均圧を行う。

【００３２】ステップ１２（過程ｈ）：第４の吸着槽Ｄ
からの減圧ガスと生成ガスの一部を弁Ｂ４を介して吸着
槽Ｂに受入れ昇圧する。

【００３３】ステップ１３〜１５（過程ｉ）：生成ガス
の一部を弁Ｐ１、弁Ｂ４を介して吸着槽Ｂに受入れ吸着
圧力まで昇圧する。

【００３４】被処理ガス組成（乾量基準ｖｏｌ％）は次
のとおりである。

【００３５】Ｈ２：７８．９，ＣＨ４：１５．５，Ｃ２
Ｈ６：３．９，Ｃ３Ｈ８：１．２，ｎ−Ｃ４Ｈ１０：０
．３，ｎ−およびｉ−Ｃ５Ｈ１２：０．１，Ｈ２Ｏ：０
．１被処理ガスは２９ｋｇ／ｃｍ２（絶対）および１５
℃において１５００Ｎｍ３／時間の流量で図１の分離装
置に導入され、９９．９ｖｏｌ％以上の純度の水素から
なる生成ガスが１０１９Ｎｍ３／時間の流量で得られた
。すなわち被処理ガス中の水素の約８６％が生成ガスと
して回収された。サイクル時間は３０分であり、オフガ
スは１．３ｋｇ／ｃｍ２（絶対）で放出された。本操作
における過程ａの吸着圧力と、過程ｃおよびｅにおける
最低圧力を表１に示す。

【００３６】

【表１】 　　４個の吸着槽の各々は直径が０．７ｍ、高さが５．
０ｍで、上方の３／４の部分には平均粒径２．５ｍｍの
活性炭が、下方の１／４の部分には平均粒径１〜２ｍｍ
のシリカゲルが充填してあった。保留槽は、ラシヒリン
グが充填された、直径が１ｍで高さが４ｍの充填塔であ
った。

【００３７】比較例１ 図３のフローシートのガス分離装置を用い図４に示す操
作によりガス分離を行った。実施例１との違いは、保留
槽を設けずに分離操作を行なっている点である。

【００３８】被処理ガス組成（乾量基準ｖｏｌ％）は次
のとおりである。

【００３９】Ｈ２：７９．２，ＣＨ４：１５．３，Ｃ２
Ｈ６：３．８，Ｃ３Ｈ８：１．２，ｎ−Ｃ４Ｈ１０：０
．３，ｎ−およびｉ−Ｃ５Ｈ１２：０．１，Ｈ２Ｏ：０
．１被処理ガスは２９ｋｇ／ｃｍ２（絶対）および１５
℃において１５００Ｎｍ３／時間の流量で分離装置に導
入され、９９．９ｖｏｌ％以上の純度の水素からなる生
成ガスが９７４Ｎｍ３／時間の流量で得られた。すなわ
ち被処理ガス中の水素の約８２％が生成ガスとして回収
された。サイクル時間は３１分であり、オフガスは１．
３ｋｇ／ｃｍ２（絶対）で放出された。

【００４０】４槽の吸着槽の各々は直径が０．７ｍ、高
さ５．０ｍであり、上方の３／４の部分には平均粒径２
．５ｍｍの活性炭が、下方の１／４の部分には平均粒径
１〜２ｍｍのシリカゲルが充填してあった。

【００４１】実施例２ ６個の吸着槽からなることを除いては図１のフローシー
トのガス分離装置を用い、図５に示す操作によりガス分
離を行った。図５を説明すると、すなわち、４塔式の図
１との比較において、吸着過程では２塔が吸着操作に入
っている。また他の吸着塔との均圧操作が１回から２回
に増えている。

【００４２】被処理ガス組成（乾量基準ｖｏｌ％）は次
のとおりである。

【００４３】Ｈ２：７２．３，ＣＨ４：２２．８，Ｃ２
Ｈ６：３．３，Ｃ３Ｈ８：１．１，ｎ−Ｃ４Ｈ１０：０
．３，ｎ−およびｉ−Ｃ５Ｈ１２：０．１，Ｈ２Ｏ：０
．１被処理ガスは２９ｋｇ／ｃｍ２（絶対）および２０
℃において４６５０Ｎｍ３／時間の流量で分離装置に導
入され、９９．９ｖｏｌ％以上の純度の水素からなる生
成ガスが２９２５Ｎｍ３／時間の流量で得られた。すな
わち被処理ガス中の水素の約８７％が生成ガスとして回
収された。ステップ１からステップ１３までのサイクル
時間は１６分。オフガスは１．４ｋｇ／ｃｍ２（絶対）
で放出された。

【００４４】６槽の吸着槽の各々は直径が０．９ｍ、高
さ５ｍであり、上方の３／４の部分には平均粒径２．５
ｍｍの活性炭が、下方の１／４の部分には平均粒径１〜
２ｍｍのシリカゲルが充填してあった。保留槽は、ラシ
ヒリングが充填された、直径が０．８ｍで高さが１０ｍ
の充填塔であった。

【００４５】比較例２ ６個の吸着槽からなることを除いては図３のフローシー
トのガス分離装置を用い、図６に示す操作によりガス分
離を行った。図６を説明すると、すなわち、４塔式の図
４との比較において、吸着過程では２塔が吸着操作に入
っている。また他の吸着塔との均圧操作が１回から２回
に増えている。

【００４６】被処理ガス組成（乾量基準ｖｏｌ％）は次
のとおりである。

【００４７】Ｈ２：７１．９，ＣＨ４：２３．１，Ｃ２
Ｈ６：３．４，Ｃ３Ｈ８：１．１，ｎ−Ｃ４Ｈ１０：０
．３，ｎ−およびｉ−Ｃ５Ｈ１２：０．１，Ｈ２Ｏ：０
．１被処理ガスは２９ｋｇ／ｃｍ２（絶対）および２０
℃において４６５０Ｎｍ３／時間の流量で分離装置に導
入され、９９．９ｖｏｌ％以上の純度の水素からなる生
成ガスが２７２５Ｎｍ３／時間の流量で得られた。すな
わち被処理ガス中の水素の約８１．５％が生成ガスとし
て回収された。ステップ１からステップ１３までのサイ
クル時間は１６分。オフガスは１．４ｋｇ／ｃｍ２（絶
対）で放出された。

【００４８】６槽の吸着槽の各々は直径が０．９ｍ、高
さ５ｍであり、上方の３／４の部分には平均粒径２．５
ｍｍの活性炭が、下方の１／４の部分には平均粒径１〜
２ｍｍのシリカゲルが充填してあった。

【００４９】実施例３ ６個の吸着槽からなることを除いては図１のフローシー
トのガス分離装置を用い、図５に示す操作によりガス分
離を行った。

【００５０】被処理ガス組成（乾量基準ｖｏｌ％）は次
のとおりである。

【００５１】Ｈ２：８９．２，ＣＨ４：４．７，Ｃ２Ｈ
６：４．３，Ｃ３Ｈ８：１．３，ｎ−Ｃ４Ｈ１０：０．
３，ｎ−およびｉ−Ｃ５Ｈ１２：０．１，Ｈ２Ｏ：０．
１被処理ガスは２９ｋｇ／ｃｍ２（絶対）および３０℃
において４６５０Ｎｍ３／時間の流量で分離装置に導入
され、９９．９ｖｏｌ％以上の純度の水素からなる生成
ガスが３０９５Ｎｍ３／時間の流量で得られた。すなわ
ち被処理ガス中の水素の約９１％が生成ガスとして回収
された。ステップ１からステップ１３までのサイクル時
間は２４分。 オフガスは１．４ｋｇ／ｃｍ２（絶対）で放出された。

【００５２】６槽の吸着槽の各々は直径が０．９ｍ、高
さ５ｍであり、上方の３／４の部分には平均粒径２．５
ｍｍの活性炭が、下方の１／４の部分には平均粒径１〜
２ｍｍのシリカゲルが充填してあった。保留槽は、ラシ
ヒリングが充填された、直径が０．８ｍで高さが１０ｍ
の充填塔であった。

【００５３】比較例３ ６個の吸着槽からなることを除いては図３のフローシー
トのガス分離装置を用い、図６に示す操作によりガス分
離を行った。

【００５４】被処理ガス組成（乾量基準ｖｏｌ％）は次
のとおりである。

【００５５】Ｈ２：８９．０，ＣＨ４：４．８，Ｃ２Ｈ
６：４．３，Ｃ３Ｈ８：１．４，ｎ−Ｃ４Ｈ１０：０．
３，ｎ−およびｉ−Ｃ５Ｈ１２：０．１，Ｈ２Ｏ：０．
１被処理ガスは２９ｋｇ／ｃｍ２（絶対）および３０℃
において４６５０Ｎｍ３／時間の流量で分離装置に導入
され、９９．９ｖｏｌ％以上の純度の水素からなる生成
ガスが３６８３Ｎｍ３／時間の流量で得られた。すなわ
ち被処理ガス中の水素の約８９％が生成ガスとして回収
された。ステップ１からステップ１３までのサイクル時
間は２５分。 オフガスは１．４ｋｇ／ｃｍ２（絶対）で放出された。

【００５６】６槽の吸着槽の各々は直径が０．９ｍ、高
さ５ｍであり、上方の３／４の部分には平均粒径２．５
ｍｍの活性炭が、下方の１／４の部分には平均粒径１〜
２ｍｍのシリカゲルが充填してあった。

【００５７】実施例４ 図１のフローシートのガス分離装置を用い、図７に示す
操作によりガス分離を行った。

【００５８】被処理還元ガス組成（乾量基準ｖｏｌ％）
は次のとおりである。

【００５９】Ｈ２：４８．７，Ｎ２：３．２，ＣＯ：１
９．７，ＣＯ２：２７．６，Ｈ２Ｏ：０．１被処理ガス
は７ｋｇ／ｃｍ２（絶対）および１５℃において１６５
０Ｎｍ３／時間の流量で分離装置に導入され、Ｈ２：６
０，Ｎ２：６，ＣＯ：２９（各ｖｏｌ％）からなる生成
ガスが１０５０Ｎｍ３／時間の流量で得られた。サイク
ル時間は２６分。オフガスは１．３ｋｇ／ｃｍ２（絶対
）で放出された。

【００６０】４槽の吸着槽の各々は直径が１．４ｍ、高
さ５ｍであり、上方の３／４の部分には平均粒径２．５
ｍｍの活性炭が、下方の１／４の部分には平均粒径１〜
２ｍｍのシリカゲルが充填してあった。保留槽は、ラシ
ヒリングが充填された、直径が１ｍで高さが７ｍの充填
塔であった。

【００６１】実施例５ ６個の吸着槽からなることを除いては図１のフローシー
トのガス分離装置を用い、図５に示す操作により、吸着
槽より排出されるパージガスの一部を吸着槽入口被処理
ガス中に圧縮後フィードするガス分離を行った。

【００６２】被処理ガス組成（乾量基準ｖｏｌ％）は次
のとおりである。

【００６３】Ｈ２：７９．２，ＣＨ４：１４．５，Ｃ２
Ｈ６：４．６，Ｃ３Ｈ８：１．２，ｎ−Ｃ４Ｈ１０：０
．３，ｎ−およびｉ−Ｃ５Ｈ１２：０．１，Ｈ２Ｏ：０
．１被処理ガスは２９ｋｇ／ｃｍ２（絶対）および１５
℃においてメークアップフィードガス量４６５０Ｎｍ３
／時間、吸着槽より排出されるパージガスの内の１２０
４Ｎｍ３／時間を分離装置に循環導入され、９９．９ｖ
ｏｌ％以上の純度の水素からなる生成ガスが３２９６Ｎ
ｍ３／時間の流量で得られた。すなわち結果的に被処理
ガス中の水素の約９２．５％が生成ガスとして回収され
た。 サイクル時間は　　分。オフガスは１．５ｋｇ／ｃｍ２
（絶対）で放出された。

【００６４】６槽の吸着槽の各々は直径が０．９６ｍ、
高さ５ｍであり、上方の３／４の部分には平均粒径２．
５ｍｍの活性炭が、下方の１／４の部分には平均粒径１
〜２ｍｍのシリカゲルが充填してあった。保留槽は、ラ
シヒリングが充填された、直径が１ｍで高さが５．５ｍ
の充填塔であった。

【００６５】

【発明の効果】本発明によれば、吸着によるガス混合物
からの特定成分の分離を無駄なく、効率よく行え、しか
もそのための設備の製作、設置が軽量のため容易であり
、点検保守も容易であり、従って分離操作を従来に比べ
て低コストで行えるようになる。また、パージガスの一
部を循環フィードすることによって、さらに回収率を高
めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施するための装置のフローシ
ートである。

【図２】図１の装置を用いる場合の１サイクルにおける
時間圧力線図の例を示すものである。

【図３】従来の方法を実施するための装置のフローシー
トである。

【図４】図３の装置を用いる場合の１サイクルにおける
時間圧力線図の例を示すものである。

【図５】図１を６槽構成の吸着槽とした場合の１サイク
ルにおける時間圧力線図の例を示すものである。

【図６】図３を６槽構成の吸着槽とした場合の１サイク
ルにおける時間圧力線図の例を示すものである。

【図７】図１の装置を用いる場合の１サイクルにおける
時間圧力線図の他の例を示すものである。

【符号の説明】

Ａ〜Ｄ　　吸着槽 Ｒ　　保留槽 Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１　　被処理ガス入口弁Ａ２，Ｂ
２，Ｃ２，Ｄ２　　オフガスパージ弁Ａ３，Ｂ３，Ｃ３
，Ｄ３　　保留槽との連絡弁Ａ４，Ｂ４，Ｃ４，Ｄ４　
　昇圧弁 Ａ５，Ｂ５，Ｃ５，Ｄ５　　生成ガス出口弁Ｒ１，Ｒ２
　　保留槽入出口弁 Ｐ１　　昇圧用生成ガス弁

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　吸着床を有する吸着槽と受け払い順序
   維持型の保留槽を用いてガス混合物から気体不純物を分
   離する方法であって、少なくとも３つの吸着槽について
   下記ａないしｉの過程： ａ）第１の吸着槽に被処理ガスをその入口から流入させ
   、生成ガスをその出口から取り出し、第１の吸着槽が吸
   着余力を失い生成ガスの純度が目標値を下回る前にこの
   流入および取り出しを停止する過程、ｂ）吸着床が再生
   された少なくとも１個の他の吸着槽の出口と過程ａを経
   た第１の吸着槽の出口とを連絡して両吸着槽を均圧化す
   ることを該少なくとも１個の他の吸着槽につき順次行っ
   た後、この連絡を解除する過程、ｃ）過程ｂを経た第１
   の吸着槽の出口と受け払い順序維持型の保留槽の一端（
   該保留槽中には、過程ａおよびｂを第１の吸着槽と同様
   にして経た別の吸着槽の出口と保留槽の他端とを連絡す
   ることにより受け入れたガスがはいっている）とを連絡
   することにより第１の吸着槽中のガスを該保留槽に流入
   させ、その間該保留槽の他端を、過程ａ，ｂ，ｃおよび
   後記過程ｅを第１の吸着槽と同様にして経た第２の吸着
   槽の出口と連絡することにより、吸着された成分の破過
   がガス中に生じ始めるまで流入したガス（このガスには
   必要により生成ガスの一部を追加流入させてもよい）で
   押し出された保留槽のガスで第２の吸着槽をパージする
   過程、ｄ）必要により第２の吸着槽のパージ弁を閉じて
   、第２の吸着槽と第１の吸着槽とを均圧化した後、この
   連絡を解除する過程、ｅ）第１の吸着槽の出口を閉じ、
   過程ｃまたはｄを経た第１の吸着槽をその入口側のパー
   ジ弁から最低圧力まで減圧することにより、第１の吸着
   槽の吸着床に吸着された成分を脱着および除去する過程
   、ｆ）過程ａおよびｂを第１の吸着槽と同様にして経た
   第３の吸着槽の出口と前記保留槽の一端とを連絡するこ
   とにより第３の吸着槽中のガスを、吸着された成分の破
   過がガス中に生じ始めるまで該保留槽に流入させ、その
   間該保留槽の他端を過程ｅを経た第１の吸着槽の出口と
   連絡することにより、流入ガスにより押し出されたガス
   （このガスには必要により生成ガスの一部を追加流入さ
   せてもよい）で第１の吸着槽をパージする過程、ｇ）必
   要により第１の吸着槽のパージ弁を閉じて第１の吸着槽
   と第３の吸着槽とを均圧化した後、この連絡を解除する
   過程、ｈ）過程ａまたは過程ａおよびｂを第１の吸着槽
   と同様にして経た少なくとも１個の他の吸着槽の出口と
   過程ｆまたはｇを経た第１の吸着槽の出口とを、両槽の
   入口を閉じておいて連絡して上記少なくとも１個の他の
   吸着槽のガスを流入させ（このガスには必要により生成
   ガスの一部を追加流入させてもよい）て両吸着槽を少な
   くとも１回の均圧操作を行った後、この連絡を解除する
   過程、ｉ）生成ガスと同質のガスを、過程ｈを経た第１
   の吸着槽に、その入口を閉じておいてその出口から流入
   させて、第１の吸着槽の圧力と該生成ガスと同質のガス
   の流れの圧力を均圧化した後、この連絡を解除する過程
   、により交互に周期的に吸着および脱着を繰り返す方法
   において、ｊ）被処理ガスが水素と、除去対象不純物ガ
   スの少なくとも一つとの混合物であり、被処理ガス中の
   主たる除去対象不純物の含量がモル分圧で１．５ＡＴＭ
   以上であり、ｋ）過程ａの吸着操作時の操作圧力が過程
   ｅにおける最低圧力の少なくとも６倍および過程ｃにお
   ける最低圧力の少なくとも４倍であって、かつｌ）吸着
   床の主たる吸着剤が活性炭、モレキュラーシーブ、モレ
   キュラーシーブカーボンのうちの少なくとも一つである
   ことを特徴とするガス混合物から気体不純物を分離する
   方法。
2. 【請求項２】　　過程ａの吸着操作時の操作圧力が１０
   ないし５０ｋｇ−ゲージであって、過程ｃまたはｄにお
   ける最低圧力が１ないし６．５ｋｇ−ゲージである請求
   項１記載の方法。
3. 【請求項３】　　除去対象不純物がメタン、メタン以外
   の気体状炭化水素、二酸化炭素および一酸化炭素よりな
   る群より選ばれた１種または２種以上のガスである請求
   項１または２に記載の方法。
4. 【請求項４】　　主たる除去対象不純物がメタンガスで
   ある請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
5. 【請求項５】　　主たる除去対象不純物がＣ２ないしＣ
   ４までの炭化水素の一つである請求項１ないし３のいず
   れか１項に記載の方法。
6. 【請求項６】　　主たる除去対象不純物が二酸化炭素で
   ある請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
7. 【請求項７】　　主たる除去対象不純物が一酸化炭素で
   ある請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
8. 【請求項８】　　生成ガス中の主たる除去対象不純物の
   濃度が３００ｐｐｍ以上である請求項１ないし７のいず
   れか１項に記載の方法。