JPH0668109B2 - 一酸化炭素を主成分とするガスの精製方法 - Google Patents
一酸化炭素を主成分とするガスの精製方法Info
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- JPH0668109B2 JPH0668109B2 JP62086120A JP8612087A JPH0668109B2 JP H0668109 B2 JPH0668109 B2 JP H0668109B2 JP 62086120 A JP62086120 A JP 62086120A JP 8612087 A JP8612087 A JP 8612087A JP H0668109 B2 JPH0668109 B2 JP H0668109B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/40—Carbon monoxide
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
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- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Industrial Gases (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は一酸化炭素を主成分とするガスから微量の酸
素、塩素および塩素化合物、硫黄化合物等を除去する方
法に関し、特に特定の成分を添着した活性炭を触媒に用
いたガス精製方法に関する。
素、塩素および塩素化合物、硫黄化合物等を除去する方
法に関し、特に特定の成分を添着した活性炭を触媒に用
いたガス精製方法に関する。
＜従来技術とその問題点＞ 製鉄所の転炉、高炉、電気炉等から副生するガスは、一
酸化炭素を多く含むため、そのガスから一酸化炭素を濃
縮し、有機合成原料等に利用することが重要視されてい
る。この濃縮方法としては、共存する二酸化炭素、窒
素、酸素等を吸着や吸収によって除くのであるが、酸素
や塩素および塩素化合物、硫黄化合物等を完全には除く
ことができない。
酸化炭素を多く含むため、そのガスから一酸化炭素を濃
縮し、有機合成原料等に利用することが重要視されてい
る。この濃縮方法としては、共存する二酸化炭素、窒
素、酸素等を吸着や吸収によって除くのであるが、酸素
や塩素および塩素化合物、硫黄化合物等を完全には除く
ことができない。
微量の酸素や塩素および塩素化合物、硫黄化合物等をそ
のまま含んだ一酸化炭素を合成反応の原料とすると、触
媒の劣化等、反応に悪影響を及ぼすので、これらの不純
物を予め除去しておく必要がある。
のまま含んだ一酸化炭素を合成反応の原料とすると、触
媒の劣化等、反応に悪影響を及ぼすので、これらの不純
物を予め除去しておく必要がある。
一酸化炭素中の少量の酸素を除去するには、該ガスを銅
触媒や銅−亜鉛触媒（例えば特開昭60−161317号）と接
触させる方法が知られているが、これらは脱酸素のみを
目的としたものであって、脱酸素、脱塩素、脱硫黄化合
物等を同一の触媒で同時に行うものではない。
触媒や銅−亜鉛触媒（例えば特開昭60−161317号）と接
触させる方法が知られているが、これらは脱酸素のみを
目的としたものであって、脱酸素、脱塩素、脱硫黄化合
物等を同一の触媒で同時に行うものではない。
また、このような表面積の小さい触媒で脱塩素等を兼ね
させようとすると脱酸素活性の寿命が短くなってしまう
欠点があるため、脱酸素反応温度も150℃以上の比較的
高い温度で行う必要があった。
させようとすると脱酸素活性の寿命が短くなってしまう
欠点があるため、脱酸素反応温度も150℃以上の比較的
高い温度で行う必要があった。
＜発明の目的＞ 本発明の目的は、一酸化炭素を主成分とするガス中の微
量酸素、塩素および塩素化合物、硫黄化合物などの不純
物を同時に、また、大幅なエネルギーコストの上昇なし
にほぼ完全に除去する方法を提供しようとするものであ
る。
量酸素、塩素および塩素化合物、硫黄化合物などの不純
物を同時に、また、大幅なエネルギーコストの上昇なし
にほぼ完全に除去する方法を提供しようとするものであ
る。
＜発明の構成＞ 本発明は、一酸化炭素を主成分とする転炉ガスを圧力ス
イング法によって一酸化炭素を濃縮し、一酸化炭素濃度
96vol％以上で、酸素／塩素および塩素化合物（容量
比）が10以上、酸素／硫黄化合物（容量比）が10以上の
酸素を含有するガスとした後、該ガスを銅または銅およ
びクロムを添着させた活性炭と反応温度50〜80℃で接触
させることにより、前記ガス中の塩素、塩素化合物およ
び硫黄化合物のうち少なくとも一種以上と酸素とを同時
に除去することを特徴とする一酸化炭素を主成分とする
ガスの精製方法を提供する。
イング法によって一酸化炭素を濃縮し、一酸化炭素濃度
96vol％以上で、酸素／塩素および塩素化合物（容量
比）が10以上、酸素／硫黄化合物（容量比）が10以上の
酸素を含有するガスとした後、該ガスを銅または銅およ
びクロムを添着させた活性炭と反応温度50〜80℃で接触
させることにより、前記ガス中の塩素、塩素化合物およ
び硫黄化合物のうち少なくとも一種以上と酸素とを同時
に除去することを特徴とする一酸化炭素を主成分とする
ガスの精製方法を提供する。
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明方法は、活性炭に特定の成分を添着させた添着活
性炭を触媒に用いて、転炉ガスを圧力スイング法を用い
ることにより得られた特定組成の原料ガス中の多種類の
不純物を同時に除去することに特徴がある。
性炭を触媒に用いて、転炉ガスを圧力スイング法を用い
ることにより得られた特定組成の原料ガス中の多種類の
不純物を同時に除去することに特徴がある。
また、銅−活性炭触媒は、第１表に示すように、通常の
銅−シリカ等の触媒よりは脱酸素活性がかなり高く、本
発明はこの特徴をも利用したものである。
銅−シリカ等の触媒よりは脱酸素活性がかなり高く、本
発明はこの特徴をも利用したものである。
本発明に用いる触媒は、活性炭に銅または銅に加えて酸
素保持能力のある金属であるCrを添着させた触媒であ
る。ここで、酸素保持能力のあるCrは、酸化還元能力が
あり、酸素をCO2とする反応に寄与する。
素保持能力のある金属であるCrを添着させた触媒であ
る。ここで、酸素保持能力のあるCrは、酸化還元能力が
あり、酸素をCO2とする反応に寄与する。
活性炭は表面積が200m2／ｇ以上、好ましくは500m2／ｇ
以上のものを用いる。
以上のものを用いる。
添着される金属は、酸化物として触媒全重量に対して１
〜30wt％、好ましくは５〜10wt％用いる。
〜30wt％、好ましくは５〜10wt％用いる。
1wt％未満であると、脱酸素効率が低く、30wt％超であ
ると、活性炭本来の細孔構造と大きい比表面積をそこな
い、酸素以外の不純物の除去効率が低くなる傾向となる
からである。
ると、活性炭本来の細孔構造と大きい比表面積をそこな
い、酸素以外の不純物の除去効率が低くなる傾向となる
からである。
上記の触媒は、公知の担持方法によって調製される。例
えば硝酸塩等の水溶液に固型活性炭を懸濁させ、水を蒸
発させた後、乾燥、さらに不活性ガス中で熱分解する。
この触媒をH2またはCOガス中で部分還元した後に使用す
るが、目的実ガス（本発明方法における精製される前CO
ガス）を、100℃程度で流して前還元しても充分に触媒
能力が発揮される。
えば硝酸塩等の水溶液に固型活性炭を懸濁させ、水を蒸
発させた後、乾燥、さらに不活性ガス中で熱分解する。
この触媒をH2またはCOガス中で部分還元した後に使用す
るが、目的実ガス（本発明方法における精製される前CO
ガス）を、100℃程度で流して前還元しても充分に触媒
能力が発揮される。
添着活性炭が一度部分還元されると、反応温度を室温か
ら60℃程度まで下げても充分に触媒反応が進行する。本
発明法の添着活性炭を原料ガスと接触させる温度は室温
〜150℃、より好ましくは50〜80℃である。
ら60℃程度まで下げても充分に触媒反応が進行する。本
発明法の添着活性炭を原料ガスと接触させる温度は室温
〜150℃、より好ましくは50〜80℃である。
本発明法は、主成分の一酸化炭素と微量含まれる酸素と
の間で、上記触媒により二酸化炭素を生ぜしめ、あわせ
て微量の塩素等を吸着除去するものであるが、生成した
二酸化炭素はほとんどの場合、合成反応には無害であ
り、少量でもあるので特に除去する必要はない。
の間で、上記触媒により二酸化炭素を生ぜしめ、あわせ
て微量の塩素等を吸着除去するものであるが、生成した
二酸化炭素はほとんどの場合、合成反応には無害であ
り、少量でもあるので特に除去する必要はない。
本発明方法に用いられる添着活性炭を用いる上記触媒
は、従来公知の銅系触媒に比べて、より低い反応温度で
も安定に高い脱酸素活性を示し、かつ同時に脱塩素、脱
硫黄化合物の機能を長期間示すという特徴がある。これ
は本触媒の表面積が非常に大きいため、塩素等は活性炭
表面に主として吸着し、脱酸素に重要な銅と化合しにく
いことによるものであろう。
は、従来公知の銅系触媒に比べて、より低い反応温度で
も安定に高い脱酸素活性を示し、かつ同時に脱塩素、脱
硫黄化合物の機能を長期間示すという特徴がある。これ
は本触媒の表面積が非常に大きいため、塩素等は活性炭
表面に主として吸着し、脱酸素に重要な銅と化合しにく
いことによるものであろう。
本発明方法に用いられる一酸化炭素を主成分とする原料
ガスは、一酸化炭素濃度90vol％以上のものが好まし
く、転炉ガス、高炉ガス等を圧力スイング法（PSA法）
によって濃縮した一酸化炭素濃度96vol％以上のガスが
好適に用いられる。
ガスは、一酸化炭素濃度90vol％以上のものが好まし
く、転炉ガス、高炉ガス等を圧力スイング法（PSA法）
によって濃縮した一酸化炭素濃度96vol％以上のガスが
好適に用いられる。
また本発明は、酸素と他不純物成分との比率（容量比）
が、酸素／塩素および塩素化合物が10以上、より好まし
くは100以上、酸素／硫黄化合物が10以上、より好まし
くは100以上の場合に有効である。これは塩素、塩素化
合物、硫黄化合物の濃度が酸素濃度より大であると、経
時的な触媒劣化を生じ、酸素と一酸化炭素との反応が阻
害されるためである。原料ガスと触媒との接触は通常用
いられる方法でよく、空間速度100hr-1〜50,000hr-1が
好ましい。
が、酸素／塩素および塩素化合物が10以上、より好まし
くは100以上、酸素／硫黄化合物が10以上、より好まし
くは100以上の場合に有効である。これは塩素、塩素化
合物、硫黄化合物の濃度が酸素濃度より大であると、経
時的な触媒劣化を生じ、酸素と一酸化炭素との反応が阻
害されるためである。原料ガスと触媒との接触は通常用
いられる方法でよく、空間速度100hr-1〜50,000hr-1が
好ましい。
＜実施例＞ 以下に実施例により本発明を更に具体的に説明する。
本発明は、その要旨を越えない限り以下の実施例に限定
されるものではない。
されるものではない。
（実施例１） 転炉ガスを圧力スイング法（PSA法）によって濃縮した
一酸化炭素濃度約98％、酸素濃度400〜500ppm、塩素約
0.2ppm、SO2約0.1ppm、有機硫黄化合物約0.1ppmの原料
ガスを60℃、９気圧にて銅を酸化物として約5wt％、ク
ロムを酸化物として約2.8wt％、活性炭に通常の担持法
により添着した触媒上にSV600hr-1で通し精製した。
一酸化炭素濃度約98％、酸素濃度400〜500ppm、塩素約
0.2ppm、SO2約0.1ppm、有機硫黄化合物約0.1ppmの原料
ガスを60℃、９気圧にて銅を酸化物として約5wt％、ク
ロムを酸化物として約2.8wt％、活性炭に通常の担持法
により添着した触媒上にSV600hr-1で通し精製した。
精製ガスの酸素濃度をハーシエ型酸素濃度計で測定した
ところ、酸素は完全に除去され、塩素、硫黄化合物も湿
式ガス分析法において検出限界以下までに除去された。
ところ、酸素は完全に除去され、塩素、硫黄化合物も湿
式ガス分析法において検出限界以下までに除去された。
この触媒を約10ヶ月間連続使用したが、精製ガス中の酸
素に完全に除去されており塩素、硫黄化合物も検出限界
以下であった。
素に完全に除去されており塩素、硫黄化合物も検出限界
以下であった。
（実施例２） 実施例１と同様の原料ガスを同様の触媒を用いてSV11
300hr-1、60℃の条件下で約１ヶ月間の連続ガス精製試
験を行ったが、この間酸素は完全に除去され、塩素、硫
黄化合物も検出限界以下に除去されていた。
300hr-1、60℃の条件下で約１ヶ月間の連続ガス精製試
験を行ったが、この間酸素は完全に除去され、塩素、硫
黄化合物も検出限界以下に除去されていた。
（実施例３） 第２表に示す組成を有する触媒を調製し、一酸化炭素を
主成分とするガスに酸素、塩素、硫化水素を添加した下
記のモデルガスにより精製実験を行った。この実験にお
いて不純物は何れも分析計の検出限界以下に除去され
た。
主成分とするガスに酸素、塩素、硫化水素を添加した下
記のモデルガスにより精製実験を行った。この実験にお
いて不純物は何れも分析計の検出限界以下に除去され
た。
（１）触媒の調製 活性炭への添着量が所定の濃度になるように調製した硝
酸銅の水溶液中に表面積約800m2／ｇを有する４メッシ
ュから６メッシュの破砕ヤシガラ活性炭を投入し、撹拌
した後、約10時間静置した。
酸銅の水溶液中に表面積約800m2／ｇを有する４メッシ
ュから６メッシュの破砕ヤシガラ活性炭を投入し、撹拌
した後、約10時間静置した。
次に水分を蒸発後、固型分を取り出し、110℃で乾燥処
理した。さらに不活性ガス中で120から300℃で焼成し
た。
理した。さらに不活性ガス中で120から300℃で焼成し
た。
触媒の成分量は金属最終酸化物としての量を示す。
（２）モデルガステスト 第２表に示すそれぞれの触媒を内径28mmのステンレス製
の反応塔に高さ130mmまで充填した。この反応塔にCO約9
8vol％、その他N2およびCO2ガスを含み、相対湿度約50
％（30℃）のガスにH2S,Cl2が各1ppm、O2約400ppmにな
るように調製したモデルガスをSV5000hr-1、温度70
℃、圧力約1Kg／cm2Gで通し、反応塔出口ガス中のH2S,C
l2,O2を分析したところ、約10000時間経過後もこれらの
不純物は分析検出限界以下に除去されていた。
の反応塔に高さ130mmまで充填した。この反応塔にCO約9
8vol％、その他N2およびCO2ガスを含み、相対湿度約50
％（30℃）のガスにH2S,Cl2が各1ppm、O2約400ppmにな
るように調製したモデルガスをSV5000hr-1、温度70
℃、圧力約1Kg／cm2Gで通し、反応塔出口ガス中のH2S,C
l2,O2を分析したところ、約10000時間経過後もこれらの
不純物は分析検出限界以下に除去されていた。
＜発明の効果＞ 本発明においては、以上のように活性炭に銅等を添着さ
せた触媒を用いて、一酸化炭素を主たる成分とするガス
中の微量の酸素、塩素等を温和な反応条件下において充
分に除去することができ、触媒の寿命も長く、その工業
的利用価値は極めて大である。
せた触媒を用いて、一酸化炭素を主たる成分とするガス
中の微量の酸素、塩素等を温和な反応条件下において充
分に除去することができ、触媒の寿命も長く、その工業
的利用価値は極めて大である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 虫明 光徳 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 仲原 喜行 大阪府大阪市西成区千本北２丁目19番16号 (72)発明者 阪中 隆 兵庫県西宮市枝川町11番74―201号 (72)発明者 西薗 光隆 大阪府大阪市西淀川区花川２丁目19番８号 花川アーバンライフ403号 (72)発明者 谷 甚次 大阪府豊中市緑丘３丁目３番３号 (56)参考文献 特開 昭58−132085（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−132518（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−153519（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−153520（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】一酸化炭素を主成分とする転炉ガスを圧力
スイング法によって一酸化炭素を濃縮し、一酸化炭素濃
度96vol％以上で、酸素／塩素および塩素化合物（容量
比）が10以上、酸素／硫黄化合物（容量比）が10以上の
酸素を含有するガスとした後、該ガスを銅または銅およ
びクロムを添着させた活性炭と反応温度50〜80℃で接触
させることにより、前記ガス中の塩素、塩素化合物およ
び硫黄化合物のうち少なくとも一種以上と酸素とを同時
に除去することを特徴とする一酸化炭素を主成分とする
ガスの精製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62086120A JPH0668109B2 (ja) | 1987-04-08 | 1987-04-08 | 一酸化炭素を主成分とするガスの精製方法 |
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| JP62086120A JPH0668109B2 (ja) | 1987-04-08 | 1987-04-08 | 一酸化炭素を主成分とするガスの精製方法 |
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