JPH0624737A - アンモニアガスの精製方法 - Google Patents

アンモニアガスの精製方法

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JPH0624737A
JPH0624737A JP20070192A JP20070192A JPH0624737A JP H0624737 A JPH0624737 A JP H0624737A JP 20070192 A JP20070192 A JP 20070192A JP 20070192 A JP20070192 A JP 20070192A JP H0624737 A JPH0624737 A JP H0624737A
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    • C01CAMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
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    • C01C1/02Preparation, purification or separation of ammonia
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 化学反応後のオフガスとして炭酸ガスや水分
を不純物として含有しているアンモニアガスから液体ア
ンモニアを得るにあたり、ガス圧縮液化前に不純物成分
である炭酸ガスを除去し、高純度の液体アンモニアを安
定して得ることのできるアンモニアガス精製方法を提供
する。 【構成】 不純物含有アンモニアガスを、固型アルカリ
の潮解性によって固型アルカリが溶解しない温度以上で
かつ固型アルカリの溶解温度以下の温度に保持した固型
アルカリ層を通過させることによりアンモニアガス中の
炭酸ガスを吸着除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】化学反応後のオフガスとして炭酸
ガスや水分を不純物として含有しているアンモニアガス
を精製する方法に関する。
【0002】
【従来技術】化学反応後のオフガスとして排出されるア
ンモニアガスには不純物として炭酸ガスや水分が含まれ
ている。従来、このようなアンモニアガスを液体アンモ
ニアとして回収する場合、オフガスを直接、圧縮・冷却
して液体アンモニアとして回収するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】不純物として炭酸ガス
を含有しているアンモニアガスを直接液化すると、その
工程中で炭酸ガスとして一部のアンモニアガスとが反応
してカルバミン酸アンモンや水分が同伴する場合には炭
酸アンモンを生成し、圧縮機のシリンダを痛めたり、熱
交換器にスケーリングが発生するという問題がある。ま
た、得られた液体アンモニア中にも炭酸ガス化合物の不
溶物が混入しており、高純度の液体アンモニアを得るこ
とができないという問題があった。本発明は、このよう
な点に着目し、ガス圧縮液化前に不純物成分である炭酸
ガスを除去し、高純度の液体アンモニアを安定して得る
ことのできるアンモニアガス精製方法を提供することを
目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明は、化学反応後のオフガスとして炭酸ガスや
水分を不純物として含有しているアンモニアガスを原料
として液体アンモニアを得るにあたり、不純物含有アン
モニアガスを、固型アルカリの潮解性によって固型アル
カリが溶解しない温度以上でかつ固型アルカリの溶解温
度以下の温度に保持した固型アルカリ層を通過させるこ
とによりアンモニアガス中の炭酸ガスを吸着除去、ある
いは、不純物含有アンモニアガスを冷却して、アンモニ
アガスと炭酸ガスとを反応させてカルバミン酸アンモン
を生成し、このカルバミン酸アンモンをフイルターで除
去するようにしたことを特徴としている。
【0005】
【作用】本第1発明では、化学反応後のオフガスとして
炭酸ガスや水分を不純物として含有しているアンモニア
ガスを原料として液体アンモニアを得るにあたり、不純
物含有アンモニアガスを、固型アルカリの潮解性によっ
て固型アルカリが溶解しない温度以上でかつ固型アルカ
リの溶解温度以下の温度に保持した固型アルカリ層を通
過させることによりアンモニアガス中の炭酸ガスを吸着
除去しているので、固型アルカリが潮解して固型アルカ
リ間で溶解付着塊状化現象が発生するのを抑止すること
ができることになる。
【0006】また、本第2発明では、化学反応後のオフ
ガスとして炭酸ガスや水分を不純物として含有している
アンモニアガスを原料として液体アンモニアを得るにあ
たり、不純物含有アンモニアガスを冷却して、アンモニ
アガスと炭酸ガスとを反応させてカルバミン酸アンモン
を生成し、このカルバミン酸アンモンをフイルターで除
去するようにしているので、圧縮機のシリンダが傷つい
たり熱交換器にスケーリングが付着したりすることを防
止することができる。
【0007】
【実施例】図面は本発明方法の示すフローチャートを示
す。このアンモニアガス精製方法は、化学反応後のオフ
ガスとして排出されるアンモニアガスから不純物として
含有されている炭酸ガスを除去するものであり、含有し
ている炭酸ガスとアンモニアガスを反応させて反応生成
物を除去する不純物除去工程(A)と、ガス状不純物を除
去する脱炭工程(B)とで構成されている。
【0008】不純物除去工程(A)は、供給されて来た不
純物含有アンモニア(粗ガス)を液化しない程度の温度に
冷却する冷却工程(1)と、この冷却後の粗ガスをフィル
ターに通過させることにより反応生成物を除去する濾過
工程(2)とで構成してある。冷却工程(1)で粗ガスを液
化しない程度の温度、例えば運転圧がほぼ大気圧であれ
ば0℃まで冷却すると、次の反応式により、ガス中にカ
ルバミン酸アンモンの固型粒子が生成される CO2 + 2NH3 → NH2COONH4 + ΔH (但し、ΔHは発生熱量であり、25℃で−38.06 Kcal/mo
l である。)
【0009】この反応式は、発熱反応であるため、低温
ほど平衡的には右へ移行するが、必要以上冷却すると、
アンモニア液化が発生したり、冷凍機の所要動力が大き
くなったり、カルバミン酸アンモンの生成速度が遅くな
り冷却器からフィルタまでに大きなガス貯溜部を必要と
する等の問題が出てくる。そこで、本実施例ではガス温
度を0℃程度の低温となるように、冷凍機(3)を使用し
た冷却器(4)で粗ガスを冷却している。
【0010】濾過工程(2)では、フィルタ材料をケーシ
ングに充填した濾過槽(5)に冷却した粗ガスを通過させ
ることにより、粗ガス中のカルバミン酸アンモンを捕捉
除去する。なお、濾過槽(5)に充填するフィルタ材料と
しては、グラスウールやフッ素樹脂等の高分子材料で形
成したネットあるいは不織布等のカルバミン酸アンモン
の生成成長を確保するため適度な空間を有するものが望
ましい。
【0011】そして、カルバミン酸アンモンは59℃で
分解するので、濾過槽(5)にヒータで80〜100℃に
加熱した空気を供給してフィルタ材料を再生するための
再生装置(6)が付設してある。この再生装置(6)は外気
を送風するファン(7)と、この外気を加熱するためのヒ
ータ(8)とで構成してある。また再生後、フィルタ材料
が熱い間に粗ガスが流通すると、カルバミン酸アンモン
が分解することになるから、フィルタ材料を冷却するた
めの予冷装置(9)が濾過槽(6)に付設してある。この予
冷装置(9)は液体窒素ボンベ(10)からの液体窒素を気化
器(11)で気化させ、この気化窒素を濾過槽(6)に供給し
てフィルタ材料を予冷するとともに、濾過槽内をパージ
する。濾過槽(6)から排出される再生ガス及び予冷ガス
は除害装置(12)に案内され、再生ガス中に含まれるアン
モニアガス成分は除害装置で捕集中和処理される。
【0012】濾過槽(6)でカルバミン酸アンモンの形で
炭酸ガスを除去された粗ガスは、脱炭工程(B)に送り込
まれ、ここで粗ガス中に残存している炭酸ガスを除去さ
れる。脱炭工程(B)は予熱器(13)と炭酸ガス吸着槽(14)
とで構成してあり、予熱器(13)では粗ガスを少なくとも
60℃以上の温度に保持して炭酸ガスとアンモニアガス
とをフリーの状態にして吸着槽(14)に送り込むようにし
てある。
【0013】吸着槽(14)の内部には粒状水酸化ナトリウ
ムや粒状水酸化カリウム等の固型アルカリが粒状で充填
してある。水酸化ナトリウムや水酸化カリウムは潮解性
が強いことから、短時間のうちに粒状水酸化ナトリウム
や水酸化カリウム間に溶解付着塊状化が起こり、ガス通
過路の閉塞みられる。これは、次の反応によって生成し
た水分を捕集するために起こるものと考えられる。 2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2
【0014】そこで、吸着槽(14)の外側あるいは吸着槽
(14)内に電熱ヒータを付設して、吸着槽(14)内の固型ア
ルカリ層が固型アルカリの潮解性によって固型アルカリ
が溶解しない温度以上で、かつ固型アルカリの溶解温度
以下の温度(例えば100℃)程度に保持されるように加
熱する。この場合、固型アルカリと炭酸ガスとの反応は
発熱反応であるからこの点を考慮した吸着槽(14)の温度
コントロールが必要になる。なお、加熱源としてはスチ
ームを使用してもよい。
【0015】吸着槽(14)をアンモニアガス中に1%の炭
酸ガスを含んだ試料ガスを常温(20〜21℃)で粒状水
酸化ナトリウム中に空間速度1000〜5000h-1
通過させたところ、吸着槽内の水酸化ナトリウムの理論
固定炭酸ガス量に対して4〜5%に相当する炭酸ガス量
を含むガスを通過させた時点で吸着槽(14)でのガス通過
圧損が急上昇した。
【0016】そこで、水酸化ナトリウム層を100℃に
保持し、アンモニアガス中に1%の炭酸ガスを含んだ常
温の試料ガスを空間速度1000〜5000h-1で通過
させた。この結果、吸着層での圧損の上昇もなく、出口
での炭酸ガス濃度をガスクロマトグラフィで確認したと
ころその濃度は10ppm 以下になっていた。また、吸着
槽からの取出ガスをシリカゲルを重点させた塔の重量変
化を測定したところ炭酸ガスと固体アルカリとの反応の
際に生成する水分に相当する重量の増加が計測されたこ
とからも固体アルカリ槽で形成される生成水分は固体ア
ルカリ槽に蓄積されずにガス槽に保持されていることが
確認できた。
【0017】一方、アンモニアガス中に1%の炭酸ガス
を含んだ試料ガスを0℃に冷却し、5分の滞留時間に相
当する空間を付設した濾過槽に冷却した試料ガスを通
し、濾過槽出口での炭酸ガス濃度をガスクロマトグラフ
ィで確認したところその炭酸ガス量は130ppm になっ
ていた。
【0018】
【発明の効果】本第1発明では、化学反応後のオフガス
として炭酸ガスや水分を不純物として含有しているアン
モニアガスを原料として液体アンモニアを得るにあた
り、不純物含有アンモニアガスを、固型アルカリの潮解
性によって固型アルカリが溶解しない温度以上でかつ固
型アルカリの溶解温度以下の温度に保持した固型アルカ
リ層を通過させることによりアンモニアガス中の炭酸ガ
スを吸着除去しているので、固型アルカリが潮解して固
型アルカリ間で溶解付着塊状化現象が発生するのを抑止
することができ、圧損の発生をなくし、固型アルカリを
全量有効に利用することができる。
【0019】また、本第2発明では、化学反応後のオフ
ガスとして炭酸ガスや水分を不純物として含有している
アンモニアガスを原料として液体アンモニアを得るにあ
たり、不純物含有アンモニアガスを冷却して、アンモニ
アガスと炭酸ガスとを反応させてカルバミン酸アンモン
を生成し、このカルバミン酸アンモンをフイルターで除
去するようにしているので、圧縮機のシリンダが傷つい
たり熱交換器にスケーリングが付着したりすることを防
止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法の示すフローチャートを示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 化学反応後のオフガスとして炭酸ガスや
    水分を不純物として含有しているアンモニアガスから液
    体アンモニアを得るにあたり、不純物含有アンモニアガ
    スを、固型アルカリの潮解性によって固型アルカリが溶
    解しない温度以上でかつ固型アルカリの溶解温度以下の
    温度に保持した固型アルカリ層を通過させることにより
    アンモニアガス中の炭酸ガスを吸着除去するようにした
    ことを特徴とするアンモニアガスの精製方法。
  2. 【請求項2】 化学反応後のオフガスとして炭酸ガスや
    水分を不純物として含有しているアンモニアガスを冷却
    して、アンモニアガスと炭酸ガスとを反応させてカルバ
    ミン酸アンモンを生成させ、このカルバミン酸アンモン
    をフイルターで除去することにより、アンモニアガスガ
    スから炭酸ガスを除去するように構成したアンモニアガ
    スの精製方法。
  3. 【請求項3】 化学反応後のオフガスとして炭酸ガスや
    水分を不純物として含有しているアンモニアガスを冷却
    して、アンモニアガスと炭酸ガスとを反応させてカルバ
    ミン酸アンモンを生成させ、このカルバミン酸アンモン
    をフイルターで除去したのち、固型アルカリの潮解性に
    よって固型アルカリが溶解しない温度以上でかつ固型ア
    ルカリの溶解温度以下の温度に保持した固形アルカリ層
    を通過させることを特徴とするアンモニアガスの精製方
    法。
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