JPH119935A - Ｐｓａ法による製品水素ガスの品質制御方法 - Google Patents
Ｐｓａ法による製品水素ガスの品質制御方法Info
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- JPH119935A JPH119935A JP9185775A JP18577597A JPH119935A JP H119935 A JPH119935 A JP H119935A JP 9185775 A JP9185775 A JP 9185775A JP 18577597 A JP18577597 A JP 18577597A JP H119935 A JPH119935 A JP H119935A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数の分析計を必要とせず、安定した製品品
質の水素ガスが得られるＰＳＡ法による製品水素ガスの
品質制御方法を提供する。 【解決手段】 吸着塔Ａ〜Ｃの出口側に不純物ガスのう
ち最も吸着しにくい成分ガス濃度、又は選ばれた難吸着
成分のうちの一つのガスの濃度を測定する分析計１１を
配置すると共に、吸着塔Ａ〜Ｃの出口側に流量調整弁１
２を設け、分析計１１で測定したガス濃度のピーク値が
一定値又は一定範囲になるように、流量調整弁１２を制
御している。
質の水素ガスが得られるＰＳＡ法による製品水素ガスの
品質制御方法を提供する。 【解決手段】 吸着塔Ａ〜Ｃの出口側に不純物ガスのう
ち最も吸着しにくい成分ガス濃度、又は選ばれた難吸着
成分のうちの一つのガスの濃度を測定する分析計１１を
配置すると共に、吸着塔Ａ〜Ｃの出口側に流量調整弁１
２を設け、分析計１１で測定したガス濃度のピーク値が
一定値又は一定範囲になるように、流量調整弁１２を制
御している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水素を多量に含む
ガスから高純度の水素を分離精製するＰＳＡシステムに
おける製品水素ガス中の不純物濃度の制御、特に、原料
中の成分濃度の変動や吸着剤の経年劣化、気象条件等の
影響による製品品質の低下を回避して、効率を落とすこ
となく安定した製品品質の水素ガスを得るための方法に
関する。
ガスから高純度の水素を分離精製するＰＳＡシステムに
おける製品水素ガス中の不純物濃度の制御、特に、原料
中の成分濃度の変動や吸着剤の経年劣化、気象条件等の
影響による製品品質の低下を回避して、効率を落とすこ
となく安定した製品品質の水素ガスを得るための方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】コークス炉ガスのように不純物を含む原
料ガスから目的製品分である水素ガスを分離する方法の
一つとして、圧力変動式吸着（ＰＳＡ）システムが知ら
れている。この圧力変動式吸着システムは、複数の吸着
塔を用い、吸着工程、再生工程、昇圧工程を基本工程と
し、その繰り返しにより原料ガスから水素ガスを分離回
収することが行われている。そして、従来のＰＳＡシス
テムにおいては、原料ガス条件、吸着時間及び操作条件
により吸着剤の量が決定され、前記各基本工程は、該吸
着剤量が処理する原料ガス量が一定量となる様に設定さ
れた時間で制御して各工程の切替えを行っているが、原
料中の成分濃度の変動や吸着剤の経年劣化、気象条件等
の影響により、製品品質の低下又は品質を確保する為に
生産効率を落とす方向で時間を設定せざるを得ないとい
う問題点が生じる。そこで、特開昭６４−４７４２１号
公報において、製品水素ガスの濃度又は不純物の濃度を
分析計で測定して、これらが一定値になった時点で各工
程の切替えを行う方法と装置が提案されている。
料ガスから目的製品分である水素ガスを分離する方法の
一つとして、圧力変動式吸着（ＰＳＡ）システムが知ら
れている。この圧力変動式吸着システムは、複数の吸着
塔を用い、吸着工程、再生工程、昇圧工程を基本工程と
し、その繰り返しにより原料ガスから水素ガスを分離回
収することが行われている。そして、従来のＰＳＡシス
テムにおいては、原料ガス条件、吸着時間及び操作条件
により吸着剤の量が決定され、前記各基本工程は、該吸
着剤量が処理する原料ガス量が一定量となる様に設定さ
れた時間で制御して各工程の切替えを行っているが、原
料中の成分濃度の変動や吸着剤の経年劣化、気象条件等
の影響により、製品品質の低下又は品質を確保する為に
生産効率を落とす方向で時間を設定せざるを得ないとい
う問題点が生じる。そこで、特開昭６４−４７４２１号
公報において、製品水素ガスの濃度又は不純物の濃度を
分析計で測定して、これらが一定値になった時点で各工
程の切替えを行う方法と装置が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報記載の技術においては以下のような問題がある。 製品水素ガスの濃度又は不純物の濃度を分析計で測定
して、各工程の切替えを行うと、分析計には分析遅れ時
間があるので、そのまま工程切替えに使用すると遅れを
生じ、製品水素ガス中の不純物ガスの割合が増加する。 連続分析ができないガス（例えば、Ｎ2 ガス）が不純
物である場合には適用できない。 多数の不純物成分を一定値以下にする場合には、それ
らの不純物成分の分析が必要があり、システムが複雑に
なる。 本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、複数の分
析計を必要とせず、安定した製品品質の水素ガスが得ら
れるＰＳＡ法による製品水素ガスの品質制御方法を提供
することを目的とする。
報記載の技術においては以下のような問題がある。 製品水素ガスの濃度又は不純物の濃度を分析計で測定
して、各工程の切替えを行うと、分析計には分析遅れ時
間があるので、そのまま工程切替えに使用すると遅れを
生じ、製品水素ガス中の不純物ガスの割合が増加する。 連続分析ができないガス（例えば、Ｎ2 ガス）が不純
物である場合には適用できない。 多数の不純物成分を一定値以下にする場合には、それ
らの不純物成分の分析が必要があり、システムが複雑に
なる。 本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、複数の分
析計を必要とせず、安定した製品品質の水素ガスが得ら
れるＰＳＡ法による製品水素ガスの品質制御方法を提供
することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載のＰＳＡ法による製品水素ガスの品質制御方法は、
複数の吸着塔を有し、吸着工程−再生工程−昇圧工程を
基本工程とし、その繰り返しにより、水素ガスを主体と
し、酸素、窒素、メタン、一酸化炭素、二酸化炭素、炭
化水素の１又は２以上を不純物ガスとして含む原料ガス
から、前記水素ガスを分離精製するＰＳＡ法による製品
水素ガスの品質制御方法であって、前記吸着塔の出口側
に前記不純物ガスのうち最も吸着しにくい成分ガス濃
度、又は選ばれた難吸着成分のうちの一つのガスの濃度
を測定する分析計を配置すると共に、該吸着塔の出口側
に流量調整弁を設け、前記分析計で測定したガス濃度の
ピーク値が一定値又は一定範囲になるように、前記流量
調整弁を制御している。
記載のＰＳＡ法による製品水素ガスの品質制御方法は、
複数の吸着塔を有し、吸着工程−再生工程−昇圧工程を
基本工程とし、その繰り返しにより、水素ガスを主体と
し、酸素、窒素、メタン、一酸化炭素、二酸化炭素、炭
化水素の１又は２以上を不純物ガスとして含む原料ガス
から、前記水素ガスを分離精製するＰＳＡ法による製品
水素ガスの品質制御方法であって、前記吸着塔の出口側
に前記不純物ガスのうち最も吸着しにくい成分ガス濃
度、又は選ばれた難吸着成分のうちの一つのガスの濃度
を測定する分析計を配置すると共に、該吸着塔の出口側
に流量調整弁を設け、前記分析計で測定したガス濃度の
ピーク値が一定値又は一定範囲になるように、前記流量
調整弁を制御している。
【０００５】また、請求項２記載のＰＳＡ法による製品
水素ガスの品質制御方法は、複数の吸着塔を有し、吸着
工程−再生工程−昇圧工程を基本工程とし、その繰り返
しにより、水素ガスを主体とし、酸素、窒素、メタン、
一酸化炭素、二酸化炭素、炭化水素の１又は２以上を不
純物ガスとして含む原料ガスから、前記水素ガスを分離
精製するＰＳＡ法による製品水素ガスの品質制御方法で
あって、前記吸着塔の出口側に前記不純物ガスのうち最
も吸着しにくい成分ガス濃度、又は選ばれた難吸着成分
のうちの一つのガスの濃度を測定する分析計を配置する
と共に、該吸着塔の入口側に流量調整弁を設け、前記分
析計で測定したガス濃度のピーク値が一定値又は一定範
囲になるように、前記流量調整弁を制御している。
水素ガスの品質制御方法は、複数の吸着塔を有し、吸着
工程−再生工程−昇圧工程を基本工程とし、その繰り返
しにより、水素ガスを主体とし、酸素、窒素、メタン、
一酸化炭素、二酸化炭素、炭化水素の１又は２以上を不
純物ガスとして含む原料ガスから、前記水素ガスを分離
精製するＰＳＡ法による製品水素ガスの品質制御方法で
あって、前記吸着塔の出口側に前記不純物ガスのうち最
も吸着しにくい成分ガス濃度、又は選ばれた難吸着成分
のうちの一つのガスの濃度を測定する分析計を配置する
と共に、該吸着塔の入口側に流量調整弁を設け、前記分
析計で測定したガス濃度のピーク値が一定値又は一定範
囲になるように、前記流量調整弁を制御している。
【０００６】請求項３記載のＰＳＡ法による製品水素ガ
スの品質制御方法は、請求項１又は２記載の方法におい
て、前記不純物ガスは酸素を含み、しかも前記分析計は
連続分析計であって、該連続分析計で測定する不純物ガ
スは酸素ガスからなっている。そして、請求項４記載の
ＰＳＡ法による製品水素ガスの品質制御方法は、請求項
３記載の方法において、前記ピーク値の基準となる前記
一定値又は一定範囲は、製品水素ガス中の酸素ガス濃度
と他の不純物ガスとの関係を予め把握して設定してい
る。
スの品質制御方法は、請求項１又は２記載の方法におい
て、前記不純物ガスは酸素を含み、しかも前記分析計は
連続分析計であって、該連続分析計で測定する不純物ガ
スは酸素ガスからなっている。そして、請求項４記載の
ＰＳＡ法による製品水素ガスの品質制御方法は、請求項
３記載の方法において、前記ピーク値の基準となる前記
一定値又は一定範囲は、製品水素ガス中の酸素ガス濃度
と他の不純物ガスとの関係を予め把握して設定してい
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、表１に示す原料ガス（コークス炉ガス）からの水素
の分離精製を例にとり本発明を具体化した実施の形態に
つき説明し、本発明の理解に供する。ここに、図１は本
発明の一実施の形態に係るＰＳＡ法による製品水素ガス
の品質制御方法を適用した水素ガス製造設備のフロー
図、図２は吸着塔内の圧力変化を示すグラフ、図３は吸
着工程末期の吸着塔内のガス分布状態を示す模式図、図
４は製品水素ガス中の酸素ガス濃度と窒素ガス濃度の関
係を示すグラフ、図５は水素ガス製造設備の製品水素ガ
ス中の酸素ガス濃度の経時変化を示すグラフである。
つ、表１に示す原料ガス（コークス炉ガス）からの水素
の分離精製を例にとり本発明を具体化した実施の形態に
つき説明し、本発明の理解に供する。ここに、図１は本
発明の一実施の形態に係るＰＳＡ法による製品水素ガス
の品質制御方法を適用した水素ガス製造設備のフロー
図、図２は吸着塔内の圧力変化を示すグラフ、図３は吸
着工程末期の吸着塔内のガス分布状態を示す模式図、図
４は製品水素ガス中の酸素ガス濃度と窒素ガス濃度の関
係を示すグラフ、図５は水素ガス製造設備の製品水素ガ
ス中の酸素ガス濃度の経時変化を示すグラフである。
【０００８】
【表１】
【０００９】図１に示すように、本発明の一実施の形態
に係るＰＳＡ法による製品水素ガスの品質制御方法を適
用した水素ガス製造設備１０は、３つの吸着塔Ａ〜Ｃ
と、これらに付属する自動切替弁１Ａ〜６Ａ、１Ｂ〜６
Ｂ、１Ｃ〜６Ｃとパージ及び昇圧工程で必要なガス量を
供給するために設置した流量調整弁１４、１５と、製品
水素ガスの出口側に設けられた分析計の一例である酸素
ガスの連続分析計１１及び流量調整弁１２と、これらの
制御装置１３とを有している。以下、これらについて詳
しく説明する。
に係るＰＳＡ法による製品水素ガスの品質制御方法を適
用した水素ガス製造設備１０は、３つの吸着塔Ａ〜Ｃ
と、これらに付属する自動切替弁１Ａ〜６Ａ、１Ｂ〜６
Ｂ、１Ｃ〜６Ｃとパージ及び昇圧工程で必要なガス量を
供給するために設置した流量調整弁１４、１５と、製品
水素ガスの出口側に設けられた分析計の一例である酸素
ガスの連続分析計１１及び流量調整弁１２と、これらの
制御装置１３とを有している。以下、これらについて詳
しく説明する。
【００１０】前記吸着塔Ａ〜Ｃは、十分な強度を有し、
内径が１００ｍｍ、高さが５５００ｍｍの鋼製の密閉容
器であって、内部には吸着剤が充填されている。この吸
着剤はＰＳＡの原料ガス条件及び操作条件等により決め
られ、下層に活性アルミナが６容積％、中層に活性炭が
６４容積％、上層には合成ゼオライトが３０容積％の割
合で構成されている。前記自動切替弁１Ａ〜６Ａ、１Ｂ
〜６Ｂ、１Ｃ〜６Ｃは前記制御装置１３内に設けられて
いるプログラマブルコントローラによって、表２に示す
ように全体のシーケンスが制御されて、吸着塔Ａ〜Ｃ
は、吸着工程と、再生工程を構成する減圧工程、パージ
工程及び昇圧工程を構成する均圧工程、昇圧工程をそれ
ぞれ交互に繰り返している。
内径が１００ｍｍ、高さが５５００ｍｍの鋼製の密閉容
器であって、内部には吸着剤が充填されている。この吸
着剤はＰＳＡの原料ガス条件及び操作条件等により決め
られ、下層に活性アルミナが６容積％、中層に活性炭が
６４容積％、上層には合成ゼオライトが３０容積％の割
合で構成されている。前記自動切替弁１Ａ〜６Ａ、１Ｂ
〜６Ｂ、１Ｃ〜６Ｃは前記制御装置１３内に設けられて
いるプログラマブルコントローラによって、表２に示す
ように全体のシーケンスが制御されて、吸着塔Ａ〜Ｃ
は、吸着工程と、再生工程を構成する減圧工程、パージ
工程及び昇圧工程を構成する均圧工程、昇圧工程をそれ
ぞれ交互に繰り返している。
【００１１】
【表２】
【００１２】図２に、各工程における吸着塔の圧力変化
を示す。吸着工程では、加圧下のもと原料ガスを吸着塔
へ導入し、不純物ガスを吸着剤に吸着させ吸着除去する
ことにより製品水素ガスを得、減圧工程及びパージ工程
では、低圧下のもと吸着除去した不純物ガスを吸着剤よ
り脱着させることで吸着剤を再生させている。これらの
制御は前記したプログラマブルコントローラによって予
め決定された時間に行われている。以上の自動切替弁の
制御については、本出願人が先に提案した特開昭６０−
２２９１９号公報にも記載されて周知であるので詳細な
説明は省略するが、以上の工程を吸着塔Ａ〜Ｃにて繰り
返して、内部の吸着剤に原料ガス中の不純物ガスを優先
的に吸着させ、吸着剤に吸着しにくい水素ガスを製品水
素ガスとして回収するようになっている。
を示す。吸着工程では、加圧下のもと原料ガスを吸着塔
へ導入し、不純物ガスを吸着剤に吸着させ吸着除去する
ことにより製品水素ガスを得、減圧工程及びパージ工程
では、低圧下のもと吸着除去した不純物ガスを吸着剤よ
り脱着させることで吸着剤を再生させている。これらの
制御は前記したプログラマブルコントローラによって予
め決定された時間に行われている。以上の自動切替弁の
制御については、本出願人が先に提案した特開昭６０−
２２９１９号公報にも記載されて周知であるので詳細な
説明は省略するが、以上の工程を吸着塔Ａ〜Ｃにて繰り
返して、内部の吸着剤に原料ガス中の不純物ガスを優先
的に吸着させ、吸着剤に吸着しにくい水素ガスを製品水
素ガスとして回収するようになっている。
【００１３】以上の吸着工程にある吸着塔Ａ〜Ｃから排
出された製品水素ガスの通路には、酸素ガスの連続分析
計１１が配置され、この出力が制御装置１３に入力され
ている。また、この制御装置１３からの出力によって、
流量調整弁１２が制御されている。以下、この制御につ
いて説明する。吸着塔Ａ〜Ｃに供給される原料ガスであ
るコークス炉ガスの成分は、表１の通りであり、水素ガ
スを多量含んでいる。一方、これらのガスのうち主要な
ガスの吸着塔Ａ〜Ｃ内の吸着剤に吸着され難い順番、即
ち難吸着成分の序列は、Ｈ2 ＞Ｏ2 ≧Ｎ2 ＞ＣＯ＞ＣＨ
4 ＞ＣＯ2 ＞Ｈ2 Ｏであることは周知であり、従って、
吸着工程の末期における吸着塔Ａ〜Ｃの吸着剤内でのガ
スの主要分布は図３のようになるものと推定される。こ
のことから、不純物ガス成分のうち酸素は、吸着塔Ａ〜
Ｃ内の吸着剤が飽和状態になると、最初に破過して製品
水素ガスに混入することになり、次いで難吸着序列に従
い不純物成分が破過し製品水素ガス中に混入する。従っ
て最初に破過する酸素ガスの混入量が少なければ他の不
純物ガスの混入量が少なくなり、より純度の高い製品水
素ガスが得られる。図４には、製品水素ガス中の酸素ガ
ス濃度が増加すると、これに伴って窒素ガスも増加する
ことを示しており、Ｎ2 濃度が１０ｐｐｍ以下の範囲で
は、ＣＯ以下の難吸着成分は検出できなかった。
出された製品水素ガスの通路には、酸素ガスの連続分析
計１１が配置され、この出力が制御装置１３に入力され
ている。また、この制御装置１３からの出力によって、
流量調整弁１２が制御されている。以下、この制御につ
いて説明する。吸着塔Ａ〜Ｃに供給される原料ガスであ
るコークス炉ガスの成分は、表１の通りであり、水素ガ
スを多量含んでいる。一方、これらのガスのうち主要な
ガスの吸着塔Ａ〜Ｃ内の吸着剤に吸着され難い順番、即
ち難吸着成分の序列は、Ｈ2 ＞Ｏ2 ≧Ｎ2 ＞ＣＯ＞ＣＨ
4 ＞ＣＯ2 ＞Ｈ2 Ｏであることは周知であり、従って、
吸着工程の末期における吸着塔Ａ〜Ｃの吸着剤内でのガ
スの主要分布は図３のようになるものと推定される。こ
のことから、不純物ガス成分のうち酸素は、吸着塔Ａ〜
Ｃ内の吸着剤が飽和状態になると、最初に破過して製品
水素ガスに混入することになり、次いで難吸着序列に従
い不純物成分が破過し製品水素ガス中に混入する。従っ
て最初に破過する酸素ガスの混入量が少なければ他の不
純物ガスの混入量が少なくなり、より純度の高い製品水
素ガスが得られる。図４には、製品水素ガス中の酸素ガ
ス濃度が増加すると、これに伴って窒素ガスも増加する
ことを示しており、Ｎ2 濃度が１０ｐｐｍ以下の範囲で
は、ＣＯ以下の難吸着成分は検出できなかった。
【００１４】このように、製品水素ガス中に混在する酸
素ガスは、連続分析が容易であることもあって、酸素ガ
スの濃度を測定することによって、他の不純物ガスの管
理も行えることになる。そこで、本発明の一実施の形態
に係るＰＳＡ法による製品水素ガスの品質制御方法によ
り、製品水素中の不純物Ｎ2 濃度を５ｐｐｍ以下となる
様に制御を行うに際しては、不純物ガスの濃度がピーク
となる各吸着塔Ａ〜Ｃの吸着工程終了時の製品水素ガス
中の酸素ガスの濃度を測定し、この酸素の濃度が１６０
ｐｐｍ以下のときには、流量調整弁１２の設定値を運転
負荷に対応する所定の流量設定値に対して１段高い設定
値とし、１８０ｐｐｍを超えるときには、設定値を１段
小さくした。これによって、製品水素ガス中の不純物ガ
ス中の酸素ガス濃度のピーク値が、１６０〜１８０ｐｐ
ｍの範囲に入るように制御されることになり、この様子
を、図５に示す。なお、この実施の形態においては、流
量調整弁１２の設定値は１段につき最大能力流量の２％
として上下５段階の流量補正段階を設定したが、徐々に
段階を経て制御すると系が安定するのに時間がかかるの
で、前記測定値と目標値との差分に応じて１段階の流量
補正値を変えることも可能であり、これによって応答性
のよい制御系にすることができる。
素ガスは、連続分析が容易であることもあって、酸素ガ
スの濃度を測定することによって、他の不純物ガスの管
理も行えることになる。そこで、本発明の一実施の形態
に係るＰＳＡ法による製品水素ガスの品質制御方法によ
り、製品水素中の不純物Ｎ2 濃度を５ｐｐｍ以下となる
様に制御を行うに際しては、不純物ガスの濃度がピーク
となる各吸着塔Ａ〜Ｃの吸着工程終了時の製品水素ガス
中の酸素ガスの濃度を測定し、この酸素の濃度が１６０
ｐｐｍ以下のときには、流量調整弁１２の設定値を運転
負荷に対応する所定の流量設定値に対して１段高い設定
値とし、１８０ｐｐｍを超えるときには、設定値を１段
小さくした。これによって、製品水素ガス中の不純物ガ
ス中の酸素ガス濃度のピーク値が、１６０〜１８０ｐｐ
ｍの範囲に入るように制御されることになり、この様子
を、図５に示す。なお、この実施の形態においては、流
量調整弁１２の設定値は１段につき最大能力流量の２％
として上下５段階の流量補正段階を設定したが、徐々に
段階を経て制御すると系が安定するのに時間がかかるの
で、前記測定値と目標値との差分に応じて１段階の流量
補正値を変えることも可能であり、これによって応答性
のよい制御系にすることができる。
【００１５】以上の様に、製品水素ガス中の酸素ガスの
濃度を測定すれば、吸着剤の使用状況が監視できること
になる。ここで、酸素ガス濃度のピーク値の設定は、１
６０〜１８０ｐｐｍに限られるものではなく、不純物ガ
スの許容レベルに応じて設定可能で、許容最大レベルの
値に設定すれば生産効率の向上を図ることになる。ま
た、酸素ガスの混入した製品水素を２Ｈ2 ＋Ｏ2 →２Ｈ
2 Ｏの触媒反応塔により脱酸素させ、吸着式ドライヤー
にて脱Ｈ2 Ｏすることで９９．９９９％以上の高純度の
水素とすることもできる。
濃度を測定すれば、吸着剤の使用状況が監視できること
になる。ここで、酸素ガス濃度のピーク値の設定は、１
６０〜１８０ｐｐｍに限られるものではなく、不純物ガ
スの許容レベルに応じて設定可能で、許容最大レベルの
値に設定すれば生産効率の向上を図ることになる。ま
た、酸素ガスの混入した製品水素を２Ｈ2 ＋Ｏ2 →２Ｈ
2 Ｏの触媒反応塔により脱酸素させ、吸着式ドライヤー
にて脱Ｈ2 Ｏすることで９９．９９９％以上の高純度の
水素とすることもできる。
【００１６】前記実施の形態においては、吸着塔Ａ〜Ｃ
から出た製品水素ガス通路１６に流量調整弁１２を設け
たが、この流量調整弁１２を省略して図１に示すよう
に、吸着塔Ａ〜Ｃの入口側の原料ガス通路１７に流量調
整弁１８を設け、この流量調整弁１８を制御装置１３に
よって制御し、酸素ガス濃度のピーク値が１６０〜１８
０ｐｐｍになるように、制御する場合も同様な結果が得
られ、この場合も本発明は適用される。また、前記実施
の形態においては、酸素ガス濃度のピーク値の基準を、
一定の設定範囲によって構成したが、一定値（例えば、
１７０ｐｐｍ）であってもよく、この場合には、この値
に製品水素ガスの不純物が前記ピーク値に対応するよう
に制御される。そして、前記実施の形態においては、製
品水素ガス中の酸素ガスの濃度を測定して、全体を制御
しているが、ガスの種類によっては他のガスであっても
本発明は適用される。更に、本制御は特開昭６０−２２
９１９号公報に記載されたＰＳＡシステムに適用した
が、他のＰＳＡシステムに本制御方法を適用しても同様
の効果が得られる。
から出た製品水素ガス通路１６に流量調整弁１２を設け
たが、この流量調整弁１２を省略して図１に示すよう
に、吸着塔Ａ〜Ｃの入口側の原料ガス通路１７に流量調
整弁１８を設け、この流量調整弁１８を制御装置１３に
よって制御し、酸素ガス濃度のピーク値が１６０〜１８
０ｐｐｍになるように、制御する場合も同様な結果が得
られ、この場合も本発明は適用される。また、前記実施
の形態においては、酸素ガス濃度のピーク値の基準を、
一定の設定範囲によって構成したが、一定値（例えば、
１７０ｐｐｍ）であってもよく、この場合には、この値
に製品水素ガスの不純物が前記ピーク値に対応するよう
に制御される。そして、前記実施の形態においては、製
品水素ガス中の酸素ガスの濃度を測定して、全体を制御
しているが、ガスの種類によっては他のガスであっても
本発明は適用される。更に、本制御は特開昭６０−２２
９１９号公報に記載されたＰＳＡシステムに適用した
が、他のＰＳＡシステムに本制御方法を適用しても同様
の効果が得られる。
【００１７】
【発明の効果】請求項１〜４記載のＰＳＡ法による製品
水素ガスの品質制御方法は以上の説明からも明らかなよ
うに、吸着塔の出口側で指標となる一種類の不純物ガス
の濃度を測定して、その濃度が一定値又は一定範囲にあ
るように、製品水素ガス又は原料ガスの流量を制御して
いるので、不純物ガス濃度を所定の範囲に保ちながら効
率のよい水素ガスの製造が可能となる。また、複数の種
類の分析計の必要がなく、ＰＳＡシステム自体の制御も
比較的簡単で済む。そして、原料ガス中の成分組成濃度
の変動、吸着剤の経年劣化や気象条件の影響に対しても
効率を落とすことがなく、製品水素ガスの分離精製が可
能となる。
水素ガスの品質制御方法は以上の説明からも明らかなよ
うに、吸着塔の出口側で指標となる一種類の不純物ガス
の濃度を測定して、その濃度が一定値又は一定範囲にあ
るように、製品水素ガス又は原料ガスの流量を制御して
いるので、不純物ガス濃度を所定の範囲に保ちながら効
率のよい水素ガスの製造が可能となる。また、複数の種
類の分析計の必要がなく、ＰＳＡシステム自体の制御も
比較的簡単で済む。そして、原料ガス中の成分組成濃度
の変動、吸着剤の経年劣化や気象条件の影響に対しても
効率を落とすことがなく、製品水素ガスの分離精製が可
能となる。
【図１】本発明の一実施の形態に係るＰＳＡ法による製
品水素ガスの品質制御方法を適用した水素ガス製造設備
のフロー図である。
品水素ガスの品質制御方法を適用した水素ガス製造設備
のフロー図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るＰＳＡ法による吸
着塔内の圧力変化を示すグラフである。
着塔内の圧力変化を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施の形態に係るＰＳＡ法による吸
着工程末期の吸着塔内部の吸着ガス分布状態を示す模式
図である。
着工程末期の吸着塔内部の吸着ガス分布状態を示す模式
図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係るＰＳＡ法による製
品水素ガス中の酸素ガス濃度と窒素ガス濃度の関係を示
すグラフである。
品水素ガス中の酸素ガス濃度と窒素ガス濃度の関係を示
すグラフである。
【図５】本発明の一実施の形態に係るＰＳＡ法による水
素ガス製造設備の製品水素ガス中の酸素ガス濃度の経時
変化を示すグラフである。
素ガス製造設備の製品水素ガス中の酸素ガス濃度の経時
変化を示すグラフである。
Ａ 吸着塔 Ｂ 吸着塔 Ｃ 吸着塔 １Ａ〜６Ａ 自
動切替弁 １Ｂ〜６Ｂ 自動切替弁 １Ｃ〜６Ｃ 自
動切替弁 １０ 水素ガス製造設備 １１ 連続分析
計 １２ 流量調整弁 １３ 制御装置 １４ パージ工程用流量調整弁 １５ 昇圧工程
用流量調整弁 １６ 製品水素ガス通路 １７ 原料ガス
通路 １８ 流量調整弁
動切替弁 １Ｂ〜６Ｂ 自動切替弁 １Ｃ〜６Ｃ 自
動切替弁 １０ 水素ガス製造設備 １１ 連続分析
計 １２ 流量調整弁 １３ 制御装置 １４ パージ工程用流量調整弁 １５ 昇圧工程
用流量調整弁 １６ 製品水素ガス通路 １７ 原料ガス
通路 １８ 流量調整弁
フロントページの続き (72)発明者 加藤 讓 福岡県北九州市戸畑区大字中原46−59 新 日本製鐵株式会社エンジニアリング事業本 部内 (72)発明者 村田 篤 福岡県北九州市戸畑区大字中原46−59 新 日本製鐵株式会社エンジニアリング事業本 部内
Claims (4)
- 【請求項１】 複数の吸着塔を有し、吸着工程−再生工
程−昇圧工程を基本工程とし、その繰り返しにより、水
素ガスを主体とし、酸素、窒素、メタン、一酸化炭素、
二酸化炭素、炭化水素の１又は２以上を不純物ガスとし
て含む原料ガスから、前記水素ガスを分離精製するＰＳ
Ａ法による製品水素ガスの品質制御方法であって、 前記吸着塔の出口側に前記不純物ガスのうち最も吸着し
にくい成分ガス濃度、又は選ばれた難吸着成分のうちの
一つのガスの濃度を測定する分析計を配置すると共に、
該吸着塔の出口側に流量調整弁を設け、前記分析計で測
定したガス濃度のピーク値が一定値又は一定範囲になる
ように、前記流量調整弁を制御することを特徴とするＰ
ＳＡ法による製品水素ガスの品質制御方法。 - 【請求項２】 複数の吸着塔を有し、吸着工程−再生工
程−昇圧工程を基本工程とし、その繰り返しにより、水
素ガスを主体とし、酸素、窒素、メタン、一酸化炭素、
二酸化炭素、炭化水素の１又は２以上を不純物ガスとし
て含む原料ガスから、前記水素ガスを分離精製するＰＳ
Ａ法による製品水素ガスの品質制御方法であって、 前記吸着塔の出口側に前記不純物ガスのうち最も吸着し
にくい成分ガス濃度、又は選ばれた難吸着成分のうちの
一つのガスの濃度を測定する分析計を配置すると共に、
該吸着塔の入口側に流量調整弁を設け、前記分析計で測
定したガス濃度のピーク値が一定値又は一定範囲になる
ように、前記流量調整弁を制御することを特徴とするＰ
ＳＡ法による製品水素ガスの品質制御方法。 - 【請求項３】 前記不純物ガスは酸素を含み、しかも前
記分析計は連続分析計であって、該連続分析計で測定す
る不純物ガスは酸素ガスである請求項１又２記載のＰＳ
Ａ法による製品水素ガスの品質制御方法。 - 【請求項４】 前記ピーク値の基準となる前記一定値又
は一定範囲は、製品水素ガス中の酸素ガス濃度と他の不
純物ガスとの関係を予め把握して設定することを特徴と
する請求項３記載のＰＳＡ法による製品水素ガスの品質
制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9185775A JPH119935A (ja) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | Ｐｓａ法による製品水素ガスの品質制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9185775A JPH119935A (ja) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | Ｐｓａ法による製品水素ガスの品質制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH119935A true JPH119935A (ja) | 1999-01-19 |
Family
ID=16176682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9185775A Withdrawn JPH119935A (ja) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | Ｐｓａ法による製品水素ガスの品質制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH119935A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001300244A (ja) * | 2000-04-20 | 2001-10-30 | Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd | 水素製造用圧力変動吸着装置の吸着塔 |
| JP2002355519A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-10 | Tokyo Gas Co Ltd | 水素精製用４塔式圧力スイング吸着装置の安定運転方法 |
| CN100410580C (zh) * | 2003-09-05 | 2008-08-13 | 牟万福 | 一种引射器组天然气智能调峰（值）装置的调峰方法 |
| KR101192946B1 (ko) | 2010-07-29 | 2012-10-18 | 지에스칼텍스 주식회사 | 수소 정제장치의 재생방법 |
| JP2014124584A (ja) * | 2012-12-26 | 2014-07-07 | Japan Pionics Co Ltd | アンモニア及び水素の回収方法及びその再利用方法 |
| WO2018056203A1 (ja) * | 2016-09-26 | 2018-03-29 | 住友精化株式会社 | 水素またはヘリウムの精製方法、および水素またはヘリウムの精製装置 |
| WO2019156212A1 (ja) | 2018-02-09 | 2019-08-15 | Ｊｘｔｇエネルギー株式会社 | 圧力スイング吸着（ｐｓａ）装置及び圧力スイング吸着方法 |
-
1997
- 1997-06-25 JP JP9185775A patent/JPH119935A/ja not_active Withdrawn
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| KR20190052018A (ko) * | 2016-09-26 | 2019-05-15 | 스미토모 세이카 가부시키가이샤 | 수소 또는 헬륨의 정제방법 및 수소 또는 헬륨의 정제장치 |
| JPWO2018056203A1 (ja) * | 2016-09-26 | 2019-07-04 | 住友精化株式会社 | 水素またはヘリウムの精製方法、および水素またはヘリウムの精製装置 |
| WO2019156212A1 (ja) | 2018-02-09 | 2019-08-15 | Ｊｘｔｇエネルギー株式会社 | 圧力スイング吸着（ｐｓａ）装置及び圧力スイング吸着方法 |
| US12377382B2 (en) | 2018-02-09 | 2025-08-05 | Eneos Corporation | Pressure swing adsorption (PSA) device and pressure swing adsorption method |
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Legal Events
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