JPH0780233A - 圧力変動式吸着精製方法 - Google Patents
圧力変動式吸着精製方法Info
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- JPH0780233A JPH0780233A JP5254968A JP25496893A JPH0780233A JP H0780233 A JPH0780233 A JP H0780233A JP 5254968 A JP5254968 A JP 5254968A JP 25496893 A JP25496893 A JP 25496893A JP H0780233 A JPH0780233 A JP H0780233A
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- adsorbent
- adsorption
- purification method
- carbon dioxide
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
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- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体工業、化学工業などで多量に使用され
る水素、一酸化炭素、窒素、アルゴンなどで不純物とし
て少なくとも二酸化炭素を含むガスから不純物を除去
し、高純度の精製ガスを得る。 【構成】 精製の対象となるガスを活性炭、ゼオライ
ト、アルミナ、分子篩活性炭などから選ばれる吸着材Ａ
と接触させ、次いで酸化亜鉛を主成分とする吸着材Ｂと
接触させる。
る水素、一酸化炭素、窒素、アルゴンなどで不純物とし
て少なくとも二酸化炭素を含むガスから不純物を除去
し、高純度の精製ガスを得る。 【構成】 精製の対象となるガスを活性炭、ゼオライ
ト、アルミナ、分子篩活性炭などから選ばれる吸着材Ａ
と接触させ、次いで酸化亜鉛を主成分とする吸着材Ｂと
接触させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧力変動式吸着精製方
法に関し、さらに詳細には、ガス中に含まれる不純物、
特に二酸化炭素を効率よく除去し、高純度の精製ガスを
得るための圧力変動式吸着精製方法に関する。
法に関し、さらに詳細には、ガス中に含まれる不純物、
特に二酸化炭素を効率よく除去し、高純度の精製ガスを
得るための圧力変動式吸着精製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年目覚ましく発展しつつある半導体製
造工業、各種合成化学工業などでは、製造工程中の雰囲
気ガスなどとして水素、窒素、酸素、ヘリウム、アルゴ
ンおよび一酸化炭素などのバルクガスが多量に使用され
ており、半導体の集積度の向上とともにこれらガスの純
度向上が強く望まれれている。このためガス中に含まれ
ている炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、酸素、窒素
および水分などの不純物を効率よく除去して高純度のガ
スを大量に、しかも低コストで製造する必要がある。
造工業、各種合成化学工業などでは、製造工程中の雰囲
気ガスなどとして水素、窒素、酸素、ヘリウム、アルゴ
ンおよび一酸化炭素などのバルクガスが多量に使用され
ており、半導体の集積度の向上とともにこれらガスの純
度向上が強く望まれれている。このためガス中に含まれ
ている炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、酸素、窒素
および水分などの不純物を効率よく除去して高純度のガ
スを大量に、しかも低コストで製造する必要がある。
【０００３】これらのガスを大量に精製する方法とし
て、加熱再生方式による吸着精製方法および圧力変動式
吸着精製方法が知られている。このうち前者はガス中に
含まれる不純物の濃度がｐｐｍオーダーのような比較的
低い濃度のときに高純度の精製ガスを得るのには適して
いる。しかしながら、吸着筒の再生を加熱状態でおこな
い、再生後室温まで下げなければならないため、再生工
程に長時間を要し、従って、これに応じて精製可能時間
も長くする必要がある。このため吸着筒も大きくしなけ
ればならず、不純物の濃度が％オーダーのような高濃度
の場合には、さらに、装置が大型化するという問題があ
る。一方、圧力変動式吸着精製方法では加熱、冷却を必
要とせず、吸着剤の再生が短時間でおこなえることか
ら、加熱再生方式に比べて吸着筒も小型でよく、不純物
の濃度が％オーダーのような高濃度のガスの精製にはこ
の方法が一般的に用いられている。
て、加熱再生方式による吸着精製方法および圧力変動式
吸着精製方法が知られている。このうち前者はガス中に
含まれる不純物の濃度がｐｐｍオーダーのような比較的
低い濃度のときに高純度の精製ガスを得るのには適して
いる。しかしながら、吸着筒の再生を加熱状態でおこな
い、再生後室温まで下げなければならないため、再生工
程に長時間を要し、従って、これに応じて精製可能時間
も長くする必要がある。このため吸着筒も大きくしなけ
ればならず、不純物の濃度が％オーダーのような高濃度
の場合には、さらに、装置が大型化するという問題があ
る。一方、圧力変動式吸着精製方法では加熱、冷却を必
要とせず、吸着剤の再生が短時間でおこなえることか
ら、加熱再生方式に比べて吸着筒も小型でよく、不純物
の濃度が％オーダーのような高濃度のガスの精製にはこ
の方法が一般的に用いられている。
【０００４】圧力変動式吸着方法における吸着材として
は、通常は、活性炭、合成ゼオライト、天然ゼオライ
ト、アルミナ、分子篩活性炭などが知られており、ガス
の種類や除去すべき不純物の種類に応じて各吸着材が選
択され、これらを単独または複数種組合せて使用され
る。圧力変動式吸着精製方法を用いてガスの精製をおこ
なう場合には、不純物の吸着は吸着筒内のガスの入口側
より始まり、下流側に進むにつれて順次除去されてガス
が精製される。
は、通常は、活性炭、合成ゼオライト、天然ゼオライ
ト、アルミナ、分子篩活性炭などが知られており、ガス
の種類や除去すべき不純物の種類に応じて各吸着材が選
択され、これらを単独または複数種組合せて使用され
る。圧力変動式吸着精製方法を用いてガスの精製をおこ
なう場合には、不純物の吸着は吸着筒内のガスの入口側
より始まり、下流側に進むにつれて順次除去されてガス
が精製される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
吸着材を充填した圧力変動式吸着精製方法では、不純物
の物理的吸着作用の性質として、高濃度時では不純物の
除去容量が大きい反面、低濃度時における不純物の除去
能力が十分とはいえず、吸着筒の下流側に行くに従って
低濃度となった不純物の除去効率が低下するため、ガス
中の不純物を確実に除去するためには精製筒を長くする
必要があり、装置が大型化し、コストアップの原因とな
っている。また、吸着材の強度面からも、充填高さに制
限があり、実際に高純度の精製ガスを得るためには、吸
着筒を多段式にするなどの対策が必要となり、さらに、
装置が複雑化するという欠点があった。
吸着材を充填した圧力変動式吸着精製方法では、不純物
の物理的吸着作用の性質として、高濃度時では不純物の
除去容量が大きい反面、低濃度時における不純物の除去
能力が十分とはいえず、吸着筒の下流側に行くに従って
低濃度となった不純物の除去効率が低下するため、ガス
中の不純物を確実に除去するためには精製筒を長くする
必要があり、装置が大型化し、コストアップの原因とな
っている。また、吸着材の強度面からも、充填高さに制
限があり、実際に高純度の精製ガスを得るためには、吸
着筒を多段式にするなどの対策が必要となり、さらに、
装置が複雑化するという欠点があった。
【０００６】特に、ガス中に不純物として二酸化炭素を
多量に含む場合には、二酸化炭素の低濃度領域が長く形
成され、しかも、吸着性の強い二酸化炭素が吸着するこ
とにより二酸化炭素よりも弱吸着成分である他の不純物
が脱着し、精製ガスの純度が低下するという欠点があっ
た。従って、これを防止し、二酸化炭素を完全に吸着さ
せるとともに脱着した不純物をその下流で改めて吸着除
去するために結局は装置の大型化が避けられないという
問題点があった。
多量に含む場合には、二酸化炭素の低濃度領域が長く形
成され、しかも、吸着性の強い二酸化炭素が吸着するこ
とにより二酸化炭素よりも弱吸着成分である他の不純物
が脱着し、精製ガスの純度が低下するという欠点があっ
た。従って、これを防止し、二酸化炭素を完全に吸着さ
せるとともに脱着した不純物をその下流で改めて吸着除
去するために結局は装置の大型化が避けられないという
問題点があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、ガス中に
比較的多量に含まれる二酸化炭素をその他の不純物とと
もに除去し、高純度の精製ガスを得る方法について鋭意
研究を重ねた結果、酸化亜鉛を主成分とする吸着材が加
圧下で二酸化炭素の吸着能力が大きく、特に低濃度域の
二酸化炭素を効率良く吸着し、しかも、低圧下での二酸
化炭素を初めとする不純物の脱着、すなわち吸着材の再
生が可能であることを見い出し、本発明に到達した。す
なわち本発明は、不純物として少なくとも二酸化炭素を
含むガスから不純物を除去し、精製ガスを得る圧力変動
式吸着精製方法において、該ガスを活性炭、合成ゼオラ
イト、天然ゼオライト、アルミナ、分子篩活性炭から選
ばれる１種または２種以上の吸着材Ａと接触させた後、
酸化亜鉛を主成分とする吸着材Ｂと接触させることを特
徴とする圧力変動式吸着精製方法である。本発明は不純
物として二酸化炭素、特に比較的多量の二酸化炭素が含
まれる水素、窒素、酸素、希ガスまたは一酸化炭素など
の精製に適用される。
比較的多量に含まれる二酸化炭素をその他の不純物とと
もに除去し、高純度の精製ガスを得る方法について鋭意
研究を重ねた結果、酸化亜鉛を主成分とする吸着材が加
圧下で二酸化炭素の吸着能力が大きく、特に低濃度域の
二酸化炭素を効率良く吸着し、しかも、低圧下での二酸
化炭素を初めとする不純物の脱着、すなわち吸着材の再
生が可能であることを見い出し、本発明に到達した。す
なわち本発明は、不純物として少なくとも二酸化炭素を
含むガスから不純物を除去し、精製ガスを得る圧力変動
式吸着精製方法において、該ガスを活性炭、合成ゼオラ
イト、天然ゼオライト、アルミナ、分子篩活性炭から選
ばれる１種または２種以上の吸着材Ａと接触させた後、
酸化亜鉛を主成分とする吸着材Ｂと接触させることを特
徴とする圧力変動式吸着精製方法である。本発明は不純
物として二酸化炭素、特に比較的多量の二酸化炭素が含
まれる水素、窒素、酸素、希ガスまたは一酸化炭素など
の精製に適用される。
【０００８】本発明において、活性炭、合成ゼオライ
ト、天然ゼオライト、アルミナ、分子篩活性炭など従来
から圧力変動式吸着精製に一般的に用いられている吸着
材（以下吸着材Ａと記す）と酸化亜鉛を主成分とする吸
着材（以下吸着材Ｂと記す）とが組み合わせられて使用
される。吸着材Ｂとしては、酸化亜鉛を主成分とするも
のであり、例えば、酸化亜鉛の粉末に少量のグラファイ
ト、タルクなどの滑剤を混合して打錠成型したもの、酸
化亜鉛にアルミナセメントなどのバインダーと水を加え
て混煉して押出成型後、乾燥したもの（特開平１−１６
４４１８号公報）、あるいは、酸化亜鉛またはその前駆
物質である塩基性炭酸亜鉛とアルミナゾルおよびカリウ
ム、ナトリウム、アンモニウムなどの水酸化物、炭酸塩
などの混合物に水を加えて混煉して成型し、乾燥後、焼
成したもの（特開平２−４３９１７号公報）などが使用
できる。
ト、天然ゼオライト、アルミナ、分子篩活性炭など従来
から圧力変動式吸着精製に一般的に用いられている吸着
材（以下吸着材Ａと記す）と酸化亜鉛を主成分とする吸
着材（以下吸着材Ｂと記す）とが組み合わせられて使用
される。吸着材Ｂとしては、酸化亜鉛を主成分とするも
のであり、例えば、酸化亜鉛の粉末に少量のグラファイ
ト、タルクなどの滑剤を混合して打錠成型したもの、酸
化亜鉛にアルミナセメントなどのバインダーと水を加え
て混煉して押出成型後、乾燥したもの（特開平１−１６
４４１８号公報）、あるいは、酸化亜鉛またはその前駆
物質である塩基性炭酸亜鉛とアルミナゾルおよびカリウ
ム、ナトリウム、アンモニウムなどの水酸化物、炭酸塩
などの混合物に水を加えて混煉して成型し、乾燥後、焼
成したもの（特開平２−４３９１７号公報）などが使用
できる。
【０００９】吸着剤ＡおよびＢは後記のような圧力変動
式吸着精製装置の吸着筒に充填され二酸化炭素などの不
純物を含むガスと加圧下に接触せしめられる。吸着剤Ａ
の種類および充填量はガス中に含まれる不純物、主に二
酸化炭素以外の不純物の種類、含有量などに応じて選択
される。また、吸着剤Ｂの充填量は、主にガス中に含ま
れる二酸化炭素の濃度などに基づいて定められる。充填
方法としては、吸着剤Ａが吸着筒上流側、吸着剤Ｂがそ
の下流側に充填されるが、不純物の種類、濃度などによ
っては、必要に応じ、吸着剤Ｂの下流側にさらに吸着剤
Ａが充填される。
式吸着精製装置の吸着筒に充填され二酸化炭素などの不
純物を含むガスと加圧下に接触せしめられる。吸着剤Ａ
の種類および充填量はガス中に含まれる不純物、主に二
酸化炭素以外の不純物の種類、含有量などに応じて選択
される。また、吸着剤Ｂの充填量は、主にガス中に含ま
れる二酸化炭素の濃度などに基づいて定められる。充填
方法としては、吸着剤Ａが吸着筒上流側、吸着剤Ｂがそ
の下流側に充填されるが、不純物の種類、濃度などによ
っては、必要に応じ、吸着剤Ｂの下流側にさらに吸着剤
Ａが充填される。
【００１０】本発明において、圧力変動式吸着精製装置
は基本的には、通常のガスの精製に用いられているもの
であり、吸着材が充填された複数の吸着筒によって構成
され、例えば最も一般的な４筒式の装置であれば、吸
着工程、落圧工程、ブロー、再生工程、昇圧、仕
上げ工程、のように各工程が順次切り替えられるもので
ある。
は基本的には、通常のガスの精製に用いられているもの
であり、吸着材が充填された複数の吸着筒によって構成
され、例えば最も一般的な４筒式の装置であれば、吸
着工程、落圧工程、ブロー、再生工程、昇圧、仕
上げ工程、のように各工程が順次切り替えられるもので
ある。
【００１１】次に本発明を図面により例示し、さらに具
体的に説明する。図１は、圧力変動式吸着精製装置のフ
ローシートであり、図２は吸着筒Ａ〜Ｄにおける吸着、
再生切替操作パターン図である。図１において、ガスの
入口１および出口２を有する４本の吸着筒Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄそれぞれの入口１側に吸着材Ａ（符号３）が充填さ
れ、その下流側には吸着材Ｂ（符号４）が充填され、そ
れぞれの吸着筒の入口には、原料ガスの供給管５と接続
された切替バルブ６〜９および再生ガス出口管１０と接
続されたバルブ１１〜１４が取り付けられ、また、それ
ぞれの吸着筒の出口２には、精製ガスの出口管１５と接
続されたバルブ１６〜１９および均圧、再生ガスの導入
ラインのバルブ２０〜２３が設けられて圧力変動式吸着
精製装置とされている。
体的に説明する。図１は、圧力変動式吸着精製装置のフ
ローシートであり、図２は吸着筒Ａ〜Ｄにおける吸着、
再生切替操作パターン図である。図１において、ガスの
入口１および出口２を有する４本の吸着筒Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄそれぞれの入口１側に吸着材Ａ（符号３）が充填さ
れ、その下流側には吸着材Ｂ（符号４）が充填され、そ
れぞれの吸着筒の入口には、原料ガスの供給管５と接続
された切替バルブ６〜９および再生ガス出口管１０と接
続されたバルブ１１〜１４が取り付けられ、また、それ
ぞれの吸着筒の出口２には、精製ガスの出口管１５と接
続されたバルブ１６〜１９および均圧、再生ガスの導入
ラインのバルブ２０〜２３が設けられて圧力変動式吸着
精製装置とされている。
【００１２】ガスの精製および吸着材の再生は図２に示
したような切替操作手順に準じておこなわれる。例え
ば、吸着筒Ａが吸着（精製）工程の場合には原料ガスの
供給管５の切替バルブ６および精製ガスの出口管１５の
バルブ１６が開かれことによって濃度の高い二酸化炭素
およびその他の不純物を含む原料ガスは入口１から吸着
筒Ａに入り、最初に吸着材Ａ３と接触することにより、
ここで大部分の不純物が吸着除去されるが、濃度の低下
した二酸化炭素は完全に除去されずに残存する。次に吸
着材Ｂ４と接触することによって、二酸化炭素はその他
の微量の不純物とともに吸着除去されてガスは高純度に
精製され、精製ガスは出口管１５から抜き出される。
したような切替操作手順に準じておこなわれる。例え
ば、吸着筒Ａが吸着（精製）工程の場合には原料ガスの
供給管５の切替バルブ６および精製ガスの出口管１５の
バルブ１６が開かれことによって濃度の高い二酸化炭素
およびその他の不純物を含む原料ガスは入口１から吸着
筒Ａに入り、最初に吸着材Ａ３と接触することにより、
ここで大部分の不純物が吸着除去されるが、濃度の低下
した二酸化炭素は完全に除去されずに残存する。次に吸
着材Ｂ４と接触することによって、二酸化炭素はその他
の微量の不純物とともに吸着除去されてガスは高純度に
精製され、精製ガスは出口管１５から抜き出される。
【００１３】吸着筒Ａで所定時間の吸着（精製）工程が
終わると、切替えバルブ６および１６が閉じられると同
時に、切替えバルブ８および１８がが開かれて原料ガス
は吸着材が再生、再昇圧されて待機中の吸着筒Ｃに切り
替えて供給され、ここで吸着精製が続けられる。
終わると、切替えバルブ６および１６が閉じられると同
時に、切替えバルブ８および１８がが開かれて原料ガス
は吸着材が再生、再昇圧されて待機中の吸着筒Ｃに切り
替えて供給され、ここで吸着精製が続けられる。
【００１４】一方、吸着が終了し、高加圧状態にある吸
着筒Ａは吸着材の再生のために落圧されるが、このとき
の放出ガスは、再生を終了した他の吸着筒の加圧および
再生中の他の吸着筒の再生用ガスとして有効に使用され
る。すなわち、バルブ２０、および２１が開かれること
によって、吸着筒Ａは再生後、低均圧の段階にある吸着
筒Ｂとの間で均圧化（高均圧）され、次に、バルブ２１
が閉じられ、２３、１４が開かれてブローを終了した吸
着筒Ｄを再生する。さらにバルブ１４を閉として再生の
終了した吸着筒Ｄとの間で均圧化（低均圧）させる。引
続き、再生ガス出口管１０と接続されたバルブ１１を開
いてブローし、筒内を大気圧近辺まで落圧させるととも
に吸着工程、および高均圧化の終了した吸着筒Ｃのバル
ブ２２を開いてガスの一部を精製時とは逆の方向に流す
ことにより吸着材から脱着した二酸化炭素、その他の不
純物が再生ガス出口管１０から排出され、吸着材が再生
される。再生の終わった吸着筒Ａは減圧を終了した吸着
筒Ｃとの間で均圧化（低均圧）、続いて吸着が終了し、
高加圧状態にある吸着筒Ｂとの間で均圧化（高均圧）さ
れ、さらに精製水素ガスで昇圧して仕上げられて次の吸
着工程に備えられる。
着筒Ａは吸着材の再生のために落圧されるが、このとき
の放出ガスは、再生を終了した他の吸着筒の加圧および
再生中の他の吸着筒の再生用ガスとして有効に使用され
る。すなわち、バルブ２０、および２１が開かれること
によって、吸着筒Ａは再生後、低均圧の段階にある吸着
筒Ｂとの間で均圧化（高均圧）され、次に、バルブ２１
が閉じられ、２３、１４が開かれてブローを終了した吸
着筒Ｄを再生する。さらにバルブ１４を閉として再生の
終了した吸着筒Ｄとの間で均圧化（低均圧）させる。引
続き、再生ガス出口管１０と接続されたバルブ１１を開
いてブローし、筒内を大気圧近辺まで落圧させるととも
に吸着工程、および高均圧化の終了した吸着筒Ｃのバル
ブ２２を開いてガスの一部を精製時とは逆の方向に流す
ことにより吸着材から脱着した二酸化炭素、その他の不
純物が再生ガス出口管１０から排出され、吸着材が再生
される。再生の終わった吸着筒Ａは減圧を終了した吸着
筒Ｃとの間で均圧化（低均圧）、続いて吸着が終了し、
高加圧状態にある吸着筒Ｂとの間で均圧化（高均圧）さ
れ、さらに精製水素ガスで昇圧して仕上げられて次の吸
着工程に備えられる。
【００１５】
実施例１ 図１で示したと同じ構成の装置を用い、不純物として主
に二酸化炭素およびその他の不純物を含む水素ガスの精
製をおこなった。 （吸着材Ｂの調製）塩基性炭酸亜鉛を５００ｇ、酸化ア
ルミニウム（触媒化成（株）製、カタロイドＡＰ）５
２．４ｇ、無水炭酸カリウム３０．２ｇをニーダーに入
れて混合した後、水２８０ｇを加えて混練した。このも
のを直径１．９ｍｍに押し出し成形し、乾燥後マッフル
炉にて３５０℃で１時間焼成することにより、吸着材を
調製した。
に二酸化炭素およびその他の不純物を含む水素ガスの精
製をおこなった。 （吸着材Ｂの調製）塩基性炭酸亜鉛を５００ｇ、酸化ア
ルミニウム（触媒化成（株）製、カタロイドＡＰ）５
２．４ｇ、無水炭酸カリウム３０．２ｇをニーダーに入
れて混合した後、水２８０ｇを加えて混練した。このも
のを直径１．９ｍｍに押し出し成形し、乾燥後マッフル
炉にて３５０℃で１時間焼成することにより、吸着材を
調製した。
【００１６】（吸着材の充填）直径８．３ｃｍ、充填層
高２．０ｍのステンレスチューブ製の吸着筒Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄのそれぞれに、原料ガスの入口側より順に吸着材
Ａとしてアルミナ（水沢化学（株）製、ネオビードＳ
Ａ）を２００ｍｍ、造粒ヤシ殼活性炭（武田薬品工業
製、白鷺Ｇ２Ｘ−７／１２）を１３００ｍｍ、上記で調
製した吸着材Ｂを５００ｍｍ充填した。
高２．０ｍのステンレスチューブ製の吸着筒Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄのそれぞれに、原料ガスの入口側より順に吸着材
Ａとしてアルミナ（水沢化学（株）製、ネオビードＳ
Ａ）を２００ｍｍ、造粒ヤシ殼活性炭（武田薬品工業
製、白鷺Ｇ２Ｘ−７／１２）を１３００ｍｍ、上記で調
製した吸着材Ｂを５００ｍｍ充填した。
【００１７】（水素ガスの精製）不純物として、二酸化
炭素２４ｖｏｌ％、水分０．５ｖｏｌ％を含有する水素
ガスを８８．５Ｎｌ／ｍｉｎで供給しながら１０Ｋｇｆ
／ｃｍ2 の加圧下で精製をおこなった。各吸着筒の切替
えのタイムスケジュールは、図２に示す通りである。ま
た、吸着材の再生は再生用ガスとして精製水素ガスを
０．３Ｋｇｆ／ｃｍ2、流量２３．４Ｎｌ／ｍｉｎで流
しておこなった。精製水素ガス中の各不純物濃度は、大
気圧イオン化質量分析装置（日立東京エレクトロニクス
社製）により二酸化炭素、水分をそれぞれ連続的に分析
して調べた。その結果を表１に示す。
炭素２４ｖｏｌ％、水分０．５ｖｏｌ％を含有する水素
ガスを８８．５Ｎｌ／ｍｉｎで供給しながら１０Ｋｇｆ
／ｃｍ2 の加圧下で精製をおこなった。各吸着筒の切替
えのタイムスケジュールは、図２に示す通りである。ま
た、吸着材の再生は再生用ガスとして精製水素ガスを
０．３Ｋｇｆ／ｃｍ2、流量２３．４Ｎｌ／ｍｉｎで流
しておこなった。精製水素ガス中の各不純物濃度は、大
気圧イオン化質量分析装置（日立東京エレクトロニクス
社製）により二酸化炭素、水分をそれぞれ連続的に分析
して調べた。その結果を表１に示す。
【００１８】また、吸着工程終了後のブロー工程時と再
生工程時に排出される二酸化炭素の量の和が脱着量とな
るため、これらの工程時にガスクロマトグラフを用いて
ガス分析をおこなって二酸化炭素の脱着量を求めた結
果、原料水素ガスに添加した二酸化炭素の量とほぼ同程
度であった。
生工程時に排出される二酸化炭素の量の和が脱着量とな
るため、これらの工程時にガスクロマトグラフを用いて
ガス分析をおこなって二酸化炭素の脱着量を求めた結
果、原料水素ガスに添加した二酸化炭素の量とほぼ同程
度であった。
【００１９】実施例２ 実施例１で用いたと同じ精製装置の各吸着筒に原料ガス
入口側より順に、吸着材Ａとしてアルミナ（水沢化学
（株）製、ネオビードＳＡ）を２００ｍｍ、造粒ヤシ殼
活性炭（武田薬品工業製、白鷺Ｇ２Ｘ−７／１２）を８
００ｍｍ、上記で調製した吸着材Ｂを３００ｍｍ、さら
に吸着材Ａとして分子篩活性炭（武田薬品工業製、モル
シーボンＸ２Ｍ４／６）を７００ｍｍ充填した。不純物
として、二酸化炭素２４ｖｏｌ％、一酸化炭素２ｖｏｌ
％、水分０．５ｖｏｌ％およびメタン１００ｐｐｍに調
整した水素ガスを用いた他は実施例１と同様にして操作
した。精製水素ガス中の各不純物濃度は、大気圧イオン
化質量分析装置（日立東京エレクトロニクス社製）によ
りメタン、二酸化炭素、一酸化炭素および水分をそれぞ
れ連続的に分析して調べた。その結果を表１に示す。
入口側より順に、吸着材Ａとしてアルミナ（水沢化学
（株）製、ネオビードＳＡ）を２００ｍｍ、造粒ヤシ殼
活性炭（武田薬品工業製、白鷺Ｇ２Ｘ−７／１２）を８
００ｍｍ、上記で調製した吸着材Ｂを３００ｍｍ、さら
に吸着材Ａとして分子篩活性炭（武田薬品工業製、モル
シーボンＸ２Ｍ４／６）を７００ｍｍ充填した。不純物
として、二酸化炭素２４ｖｏｌ％、一酸化炭素２ｖｏｌ
％、水分０．５ｖｏｌ％およびメタン１００ｐｐｍに調
整した水素ガスを用いた他は実施例１と同様にして操作
した。精製水素ガス中の各不純物濃度は、大気圧イオン
化質量分析装置（日立東京エレクトロニクス社製）によ
りメタン、二酸化炭素、一酸化炭素および水分をそれぞ
れ連続的に分析して調べた。その結果を表１に示す。
【００２０】また、吸着工程終了後、ブロー工程時と再
生工程時に排出される二酸化炭素の量をガスクロマトグ
ラフ分析により求めた結果、原料水素ガスに添加した二
酸化炭素の量とほぼ同程度であった。
生工程時に排出される二酸化炭素の量をガスクロマトグ
ラフ分析により求めた結果、原料水素ガスに添加した二
酸化炭素の量とほぼ同程度であった。
【００２１】比較例１ 各吸着筒に原料ガス入口側より順にネオビードＳＡを２
００ｍｍ、造粒ヤシ殼活性炭を８００ｍｍ、モレキュラ
ーシーブ５Ａ（ユニオンカーバイト社製、１／１６ペレ
ット）を３００ｍｍ、分子篩活性炭を７００ｍｍ充填し
た他は実施例２と同様にして操作し、精製水素ガス中の
純度を分析した。結果を表１に示す。
００ｍｍ、造粒ヤシ殼活性炭を８００ｍｍ、モレキュラ
ーシーブ５Ａ（ユニオンカーバイト社製、１／１６ペレ
ット）を３００ｍｍ、分子篩活性炭を７００ｍｍ充填し
た他は実施例２と同様にして操作し、精製水素ガス中の
純度を分析した。結果を表１に示す。
【００２２】比較例２ 各吸着筒に原料ガス入口側より順に、ネオビードＳＡを
２００ｍｍ、造粒ヤシ殼活性炭を８００ｍｍ、モレキュ
ラーシーブ５Ａを１０００ｍｍ充填した他は実施例２と
同様にして操作し、精製水素ガス中の純度を分析した。
結果を表１に示す。
２００ｍｍ、造粒ヤシ殼活性炭を８００ｍｍ、モレキュ
ラーシーブ５Ａを１０００ｍｍ充填した他は実施例２と
同様にして操作し、精製水素ガス中の純度を分析した。
結果を表１に示す。
【００２３】比較例３ 各吸着筒に原料ガス入口部より順に、水沢化学社製のネ
オビードＳＡを２００ｍｍ、造粒ヤシ殼活性炭を２８０
０ｍｍ、モレキュラーシーブ５Ａを１０００ｍｍ充填
し、充填層高を４ｍとした他は実施例２と同様にして操
作し、精製水素ガス中の純度を分析した。結果を表１に
示す。
オビードＳＡを２００ｍｍ、造粒ヤシ殼活性炭を２８０
０ｍｍ、モレキュラーシーブ５Ａを１０００ｍｍ充填
し、充填層高を４ｍとした他は実施例２と同様にして操
作し、精製水素ガス中の純度を分析した。結果を表１に
示す。
【００２４】
【表１】 表 １ 精製不純物濃度 （ｐｐｂ） 二酸化炭素 一酸化炭素 メタン 水分 実施例１ １５ − − ８０ 実施例２ １０ １０ １０ ７０ 比較例１ ５０ ５２０ ５０ ８２ 比較例２ ３０ １８００ ５０ ９０ 比較例３ １５ ３０ ２０ ８５
【００２５】
【発明の効果】本発明により、ガス中に含まれる不純
物、特に二酸化炭素が比較的多量に含まれるガスにおけ
る二酸化炭素の吸着ゾーンを短くすることが可能とな
り、炭化水素、一酸化炭素などその他の不純物が脱着し
て精製ガスの純度を悪化させることがなくなった。従っ
て、精製ガス中の炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、
水蒸気などの各不純物を５０ｐｐｂ以下、さらには１０
ｐｐｂ以下のような高純度レベルまで効率よく大量に精
製できるとともに、吸着材の充填量を削減することがで
きるので、装置の小型化が可能となった。
物、特に二酸化炭素が比較的多量に含まれるガスにおけ
る二酸化炭素の吸着ゾーンを短くすることが可能とな
り、炭化水素、一酸化炭素などその他の不純物が脱着し
て精製ガスの純度を悪化させることがなくなった。従っ
て、精製ガス中の炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、
水蒸気などの各不純物を５０ｐｐｂ以下、さらには１０
ｐｐｂ以下のような高純度レベルまで効率よく大量に精
製できるとともに、吸着材の充填量を削減することがで
きるので、装置の小型化が可能となった。
【００２６】
【図１】 圧力変動式吸着精製装置のフローシート。
【図２】 吸着、再生操作パターン図。
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 吸着筒 １ 入口 ２ 出口 ３ 吸着材Ａ ４ 吸着材Ｂ ５ 供給管 １０ 出口管 １５ 出口管 ２０ 導入管
Claims (5)
- 【請求項１】不純物として少なくとも二酸化炭素を含む
ガスから不純物を除去し、精製ガスを得る圧力変動式吸
着精製方法において、該ガスを活性炭、合成ゼオライ
ト、天然ゼオライト、アルミナ、分子篩活性炭から選ば
れる１種または２種以上の吸着材Ａと接触させた後、酸
化亜鉛を主成分とする吸着材Ｂと接触させることを特徴
とする圧力変動式吸着精製方法。 - 【請求項２】吸着材Ｂと接触させた後、さらに、吸着材
Ａと接触させる請求項１に記載の精製方法。 - 【請求項３】精製の対象となるガスが水素、窒素、酸
素、希ガスまたは一酸化炭素である請求項１に記載の精
製方法。 - 【請求項４】吸着材Ｂが、酸化亜鉛またはその前駆物
質のいずれかに酸化アルミニウムまたは酸化珪素、お
よびアルカリ化合物を配合して焼成し、成型してなる
吸着材である請求項１に記載の精製方法。 - 【請求項５】精製の対象となるガス中に不純物として含
まれる二酸化炭素の濃度が、その他の不純物それぞれの
濃度よりも高濃度である請求項１に記載の精製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5254968A JPH0780233A (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 圧力変動式吸着精製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5254968A JPH0780233A (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 圧力変動式吸着精製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0780233A true JPH0780233A (ja) | 1995-03-28 |
Family
ID=17272375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5254968A Pending JPH0780233A (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 圧力変動式吸着精製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0780233A (ja) |
-
1993
- 1993-09-17 JP JP5254968A patent/JPH0780233A/ja active Pending
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