JPS6121906A - 一酸化炭素ガスの濃縮分離方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明け、一酸化炭素ガスの濃縮分離方法に関する。更
に詳しく述べるならば、本発明は、一酸化炭素を選択的
に吸着する吸着剤を用い、圧力変動吸着法により、一酸
化炭素を含む混合ガスから一酸化炭素ガスを濃縮分離す
る方法に関する。

従来の技術 一酸化炭素を選択的に吸着する吸着剤を用い、圧力変動
吸着法を利用して、一酸化炭素を含む混合ガスから一酸
化炭素ガスを濃縮分離することは知られている。例えば
、特開昭５８−１２４５１６号及び特開昭５８−１５６
５１７号には、活性炭又はグラファイトにハロゲン化銅
又はハロゲン化銅とハロダン化アルミニウムとを相持せ
しめた吸着剤を用いて、一酸化炭素を吸着分離すること
が開示されている。ここに開示された吸着剤は、一酸化
炭素の選択吸着能に優れ、極めて有用な吸着剤である。

しかし、これらの先行技術文献においては、一酸化炭素
ガスを工業的に濃縮分離するための方法については、何
らの教示もされていない。

また、特開昭５９−２２６２５号及び特開昭５９−４９
８１８号には、ゼオライト系吸着剤を用いて、圧力変動
吸着法により、一酸化炭素ガスを濃縮分離することが開
示されている。しかし、この方法では得られる製品ガス
中の一酸化炭素ガス濃度を十分に高くすることが困難で
あシ、工業的に有効な方法とするためには、原料混合ガ
ス中の二酸化炭素及び水分を除去するための前処理が必
須となる。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、圧力変動吸着法を利用して、一酸化炭素を含
む混合ガスから、高収率で高濃度の一酸化炭未含有ガス
を、イ（トることのできる方法を提供することを目的と
する。

本発明は、特に、工業的な規模をもって簡便かつ経済的
に一酸化炭素ガスの濃縮分離を行うことのできる方法を
提供しようとするものである。

問題点を解決す４だめの手段 本発明によれば、即ち、一酸化炭素を選択的に吸着する
吸着剤を充填した２個以上の吸着塔を用い、前記吸着塔
に一酸化炭素を含む混合ｆスを流通させ、圧力変動吸着
法により一酸化炭素ガスを濃縮分離する方法が提供され
るのであって、この方法は、１つの吸着塔において、 （１）該塔の出口端を閉じ、入口端よシ原料混合ｆスを
供給して昇圧する昇圧工程、 （２）核塔の出口端を開け、入口端より原料混合ガスを
供給し、出口端におけるオフガス中の一酸化炭素ガス濃
度が入口端における混合ガス中の一酸化炭素ガス濃度の
１０〜８０チの間の所定の濃度になるまで、一酸化炭素
ガスを吸着させる吸着工程、 （３）該塔の出口端と真空脱着工程が終了した他の塔の
入口端とを連結して、該塔の圧力が大気圧より低い圧力
となるように均圧化させる連流減圧工程、 （４）該塔内の吸着剤に吸着された一酸化炭素ガスを真
空ポンプにより吸引して脱着させる真空脱着工程、及び （５）該塔の入口端と他の塔の出口端とを連結して均圧
化させる並流加圧工程、 を順次に実施し、更にその間に他の塔のそれぞれにおい
て前記工程サイクルを位相を変えて実施することを特徴
とする。

本発明の方法において、原料ガスとして用いられる一酸
化炭素を含む混合ガスの代表的な例としては、電気炉ガ
スや転炉ガスがある。

本発明においては、一酸化炭素を選択的にｅ、着する吸
着剤であればいかなる吸着剤をも用いることができる。

しかしながら、本発明の方法に特に有利に用いることの
できる吸着剤として、嘴榊鉛１、°特開昭５８−１５６
５１７号 に開示された吸着剤を挙げることができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の方法について
詳しく説明するが、以下に示す操作は一例であって、本
発明はこの操作にのみ限定されるべきものではない。操
作に当っては、各工程の操作時間はタイマーにより任意
にコントロールされる。尚、添付図面中箱１図はＡ及び
Ｂの２つの吸着塔を用いる場合の本発明方法を説明する
ための系統図であり、第２図はこの場合の工程操作順序
を示す模式図である。

工程１ 弁ＩＡが開かれ、圧縮された原料ガスがＡ塔の入口端か
ら供給され、Ａ塔内は所定圧力まで加圧される。このと
き、弁２Ａ、３Ａ及び４Ａは閉じられている。

一方、Ｂ塔においては、弁３Ｂが閉じられ、弁２Ｂが開
かれて、塔内の吸着剤に吸着されている一酸化炭素ガス
が真空ポンプＰにより入口端より吸引脱着され、製品ガ
スとして取り出される。このとき、弁ＩＢ及び４Ｂは閉
じられている。

工程２ 弁４Ａが開かれ、圧縮された原料ガスがＡ塔の入口端か
ら引続き供給される。そして、この原料ガスの供給は、
出口端におけるオフガス中の一酸化炭素ガス濃度（オフ
ガスのＣＯ濃度）が入口端における混合ガス中の一酸化
炭素ガス濃度（原料ガスのＣＯ濃度）の１０〜８０％の
間の所定の濃度になるまで行われ、一酸化炭素ガスが吸
着剤に吸着せしめられる。

原料ガスのＣＯ＃、度に対する百分率は１’　０〜８０
％に調整される。

一方、Ｂ塔においては、引続いて真空ポンプにより吸引
され、１〜１４品ガスが取りｆｌｔされる。

工程３ 弁ＩＡ及び４Ａが閉じられ、同時に弁３Ａが開かれ、一
方で弁２Ｂが閉じられて、Ａ塔の出口端とＢ塔の入口端
とが連結され、Ａ塔内の圧力が大気圧より低い圧力とな
るようにＢ塔内圧力と均圧化される。このときのＡ塔内
圧力は、３００Ｔｏｒｒより太き（７６０Ｔｏｒｒより
小さい圧力になるように調整されるのが好ましい。

この工程でに１１Ａ塔においては、ＣＯの吸着が完全に
破過されるとともに、減圧によって吸着剤に対する親和
力の小さいＮ２やＣＯ２が脱着される。

一方、Ｂ塔においては、Ａ塔から供給されるガスが入口
姑から導入されるので、入口端から出口端方向に向って
順次にＣＯ，ＣＯ２及びＮ２の吸着帯が形成される（　
Ｃ０１ＣＯ２及びＮ２を含む混合ガスを原料として用い
た場合である）。

エイ当Ｊ４ 弁３Ａが閉じられ、同時に弁２Ａが開かれて、Ａ塔内の
吸着剤に吸着された一酸化炭素ガスが真空ポンプＰによ
り入口端より吸引脱着され、製品ガスとして取り出され
る。このとき、Ａ塔では、工程３の直後にはＣＯやＣＯ
２及びＮ２の吸着帯は塔の出口端近くに達しているか又
は出口端に達しているので、入口端より吸引することに
より、ＣＯ濃度の高い製品ガスを得ることができる。

Ｂ塔においては、弁ＩＢがｆｆ１ａけられ、圧縮された
原料ガスが入口端から供給されて、塔内は所定圧力まで
加圧される。この場合、Ｂ塔は予め均圧が行われている
ので、Ｎ２、ＣＯ及びＣＯ２の吸着帯の幅が小さく、ゆ
っくり＠）イ（する。

工程５ Ａ塔においては、引６いてでｉ？Ｉンプにより吸引がな
され、刺品ガスが携り出される。

一方、Ｂ塔においてを１、弁４Ｂが開かれ、入口端から
は引続き圧縮された原料ガスが供給される。

この原料ガスの供給は、オフガスのＣＯ濃度が原料ガス
のｃｏ（６Ｂ度の１０〜８０係の間の所定の濃度になる
まで行われ、一酸化炭素ガスが吸着剤に吸着せしめられ
る。

工程６ 弁２Ａが閉じられ、同時に弁ＩＢ及び４Ｂが１“０じら
れ、弁３Ｂが開かれて、Ａ塔の入口端とＢ塔の出口端と
が連結され、Ｂ塔からのガスによりＡ塔・内圧力が昇圧
均圧化される。このとき、Ａ塔内及びＢ塔内圧力は大気
圧より低い圧力、好ましくは３００　Ｔｏｒｒより太き
（７６０Ｔｏｒｒより小さい圧力になるように調整され
る。

工程２及び５における破過率が１０％より小さいと製品
ガスのＣＯ渋度の低下が大きくなる。一方、この破過率
が８０チを超えるとＣＯの回収率の低下が大きくなる。

工程３及び６の均圧において、並流減圧が行われた吸着
塔内の圧力が３００　Ｔｏｒｒ以下になるとベッドサイ
ズファクター（即ち製品ガスの単位製造訃当りの必要吸
着剤量）が大きくなり、好ましくない。また、この圧力
が７６０　Ｔｏｒｒ以上になると製品ガスのＣＯ濃度が
低下する結果となる。即ち、この圧力は低ければ低いほ
どＣＯに対して親和力の小さいＮ２やＮ２．０２などの
脱着が促進されるので、この均圧操作によって製品ガス
中のＮ２（及びＮ２や０２）の浸度を下げることができ
る効果が大きくなるけれども、あまり低くなり過ぎると
ベッドサイズファクターが大きくなって装置効率が悪化
、することとなるのである。別法として、工程１゜２．
４及び５の真空ポンプＰにより１％引脱着し、製品ガス
を取り出すのは、塔の入口端からではなく、出口端より
吸引脱着してもよい。

この場合は第１図の弁２人及び２Ｂは各基の入口端側に
接続されているのでなく、出口婦側に接続されているこ
とになる。

以上に説明したよりな２塔式による本発明方法のサイク
ルシステムの一例を下記の表１に示す。

以下余白 表　　　１ 即ち、このサイクルシステム例では、製品ガスの取り出
しは、真空脱着（Ｉ）及び（ＩＩ）が行われる工程１．
２．４及び５においてなされる。

また、他の例として、４塔式による本発明方法のサイク
ルシステムの一例を下記の表２に示す。

表　　　２ 即ち、この例では、１サイクル内における並流減圧と並
流加圧とがそれぞれ異なる他の吸着塔との間の均圧操作
により行われる点で上記２塔式によるサイクルシステム
例と異っている。この４塔式サイクルシステム例におい
ては、４′１品ガスの取り出しは連続的に行うことがで
きる。そして、均圧操作のためのサイクル時間を長くす
ることができるので、製品ガス中のＣＯ濃度及びＣＯ回
収率を高くすることができるが、ベッドサイズファクタ
ーは大きくなる。また、合計製品ガス量も多くなる。

尚、第１図に示す如き２塔式の装置を用いて行った実齢
においては、以下の如き操作条件を採用するのが適尚で
あるということが見出された。

吸着工程における最高圧力； ０〜２．０、好ましくは０２〜１２歌冒Ｇ０並流減圧後
の塔内圧カニ ３００　Ｔｏｒｒ超７６０　Ｔｏｒｒ未満。

真空脱着工程における真空到達度： ２００〜１５、好ましくは１５０〜４０　Ｔｏｒｒ　。

昇圧工程における原料ガスの平均流速：０、１〜０．３
、好ましくは０．１２〜０．２３　ｍ”／ｈｒ、ｈ９吸
着剤。

吸着工程におけるオフガス量： ０．１〜２５、好１しくけ０１５〜１．５！式Ｖｃｙｃ
ｌｅ／に９吸着剤。

トータルサイクル時間： ３００〜８００、好ましくは３６０〜６００秒。

実施例 以下、実施例により、本発明を更に説明する。

〔吸着剤の製造例〕

１！のナス型フラスコに塩化第一銅８５重量部を入れ、
３Ｎ塩酸３００容量部を加えて、ロータリーエバポレー
ターに接続し、６０℃の温浴上で１時間回転させた。次
に、活性炭（藤沢薬品工業（ゼト）　１．！ｌ　ｒ富士
」（登録商標）Ａ−ＣＧ、破砕炭４〜８メツシユ）２０
０屯−計部を加え、６０℃で史に１時間回転を継続させ
た後、９０〜１００℃の温浴上においてエバポレーター
出口を真空、ｌ？ンプに接続し、ｌＯ〜ｌ　５　Ｔｏｒ
ｒで水及び塩化水素をこれらがもはや発生しなくなる壕
で吸引除去して、吸着剤を調製した。

イｎられた吸着剤のＣｕ担持量を原子吸光分析により６
１１１定したところ、活＋′１−炭１００Ｉ当りＣｕと
して２５．３．９であることが認められた。

〔実施例１〜５〕 第１図に示す如き装置を用いて本発明に係る方法食実施
した。吸着塔Ａ及びＢはいずれも直径２８ｆｉ、高さ８
００＋＋＋ｍの寸法を有していた。実施例１．２．３．
４及び５においては、上記製造例で得られた吸着剤を用
い、吸着剤の充填量は１塔当り３８８ｇであった。

用いた条件及び得られた結果をまとめて下記の表３に示
す。

以下余日

【図面の簡単な説明】

第１図は２つの吸着塔を用いる場合の本発明方法を曲、
明するための系統図であり、第２図はこの場合の工８！
操作順序を示す模式図である。 Ａ、Ｂ・・・吸着塔、Ｐ・・・真空ポンプ、Ｉへ〜４Ａ
。 ＩＢ〜４Ｂ・・・Ｔｔ磁弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一酸化炭素を選択的に吸着する吸着剤を充填した２
   個以上の吸着塔を用い、前記吸着塔に一酸化炭素を含む
   混合ガスを流通させ、圧力変動吸着法により一酸化炭素
   ガスを濃縮分離する方法であって、１つの吸着塔におい
   て、 （１）該塔の出口端を閉じ、入口端より原料混合ガスを
   供給して昇圧する昇圧工程、 （２）該塔の出口端を開け、入口端より原料混合ガスを
   供給し、出口端におけるオフガス中の一酸化炭素ガス濃
   度が入口端における混合ガス中の一酸化炭素ガス濃度の
   １０〜８０％の間の所定の濃度になるまで、一酸化炭素
   ガスを吸着させる吸着工程、 （３）該塔の出口端と真空脱着工程が終了した他の塔の
   入口端とを連結して、該塔の圧力が大気圧より低い圧力
   となるように均圧化させる並流減圧工程、 （４）該塔内の吸着剤に吸着された一酸化炭素ガスを真
   空ポンプにより吸引して脱着させる真空脱着工程、及び （５）該塔の入口端と他の塔の出口端とを連結して均圧
   化させる並流加圧工程、 を順次に実施し、更にその間に他の塔のそれぞれにおい
   て前記工程サイクルを位相を変えて実施することを特徴
   とする方法。