CN110198775A - 气体分离回收方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无需进行清洗工序就能够提高回收气体的浓度、由此能够以少的电力消耗量分离回收高浓度的目标气体成分的气体分离回收方法。在利用变压吸附法从原料气体分离回收特定的气体成分时，气体吸附剂根据气体种类而与吸附力和压力对应的吸附/解吸特性不同，在解吸工序中利用根据气体种类而存在解吸定时差的情况，将解吸工序划分为例如两个时间段，分成各时间段来回收解吸气体。由此，例如，在吸附剂吸附有存在解吸定时差的气体(1)和气体(2)的情况下，能够将气体(1)的浓度高的回收气体和气体(2)的浓度高的回收气体分别分开回收，能够选择性地分离回收高浓度的目标气体成分。

Description

气体分离回收方法及设备
技术领域
本发明涉及基于变压吸附法(PSA法)的气体分离回收方法及适合于该方法的实施的设备。
背景技术
以往，作为对原料气体包含的预定的气体成分进行分离的方法，使用了变压吸附法(Pressure Swing Adsorption法，PSA法)(例如参照专利文献1)。PSA法是利用了对于吸附剂的气体成分的吸附量根据气体种类及其分压而不同的情况的分离方法，通常，包括使吸附剂吸附气体成分的工序(吸附工序)、为了提高气体成分向吸附剂的吸附率而将在其他吸附塔解吸后的解吸气体的一部分作为清洗气体进行供给的工序(清洗工序)及使吸附的气体成分从吸附剂解吸而回收气体的工序(解吸工序)。该PSA法适用于各种领域，但是多用作通过吸附原料气体包含的一成分而制造高浓度的气体的方法。PSA法具有使用加压-常压的压力差的加压方式、使用常压(或微加压)-减压的压力差的吸引方式，关于后者有时也称为VSA法(Vacuum Swing Adsorption)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平06-144818号公报
非专利文献
非专利文献1：N.Heymans et al.、“Experimental and theoretical study ofthe adsorption of pure molecules and binary systems containing methane、carbonmonoxide、carbon dioxide and nitrogen.Application to the syngas generation(含有甲烷、一氧化碳、二氧化碳和氮的纯分子和二元体系的吸附的实验和理论研究。应用于合成气的生成)”、Chemical Engineering Science(化学工程学)66(2011)pp.3850-3858
非专利文献2：A.Arefi Pour et al.、“Adsorption separation of CO2/CH4onthe synthesized NaA zeolite shaped with montmorillonite clay in natural gaspurification process(天然气净化过程中由蒙脱石粘土成形的合成NaA沸石上的CO2/CH4的吸附分离)”、Journal of Natural Gas Science and Engineering(天然气科学与工程)36(2016)pp.630-643
发明内容
发明要解决的课题
PSA法由于气体分离所需的电力大，因此为了气体分离成本的削减而需要PSA法中的电力消耗量的削减。通常，加压方式的PSA法中在吸附工序中用于提高吸附压的气体压缩机电力消耗量、吸引方式的PSA法中解吸工序的真空泵电力消耗量分别占据气体分离所需的电力消耗量中的主要的比例。进行吸附及解吸的气体量越多，则上述的电力消耗量越大。
通常，如果PSA运转周期仅为吸附工序和解吸工序这两个工序，则电力消耗量能够抑制，但是回收气体的浓度降低。另一方面，在进行将解吸气体作为一部分清洗气体向其他吸附塔循环供给的清洗工序的运转方法中，虽然回收气体的浓度能够提高，但是另一方面由于使解吸气体再次向吸附剂吸附而向解吸工序传送，因此进行解吸的气体量增加，电力消耗量也增加。
因此，本发明的目的在于提供解决以上的现有技术的课题，无需进行清洗工序就能够提高回收气体的浓度，由此能够以少的电力消耗量从原料气体分离回收高浓度的目标气体成分的气体分离回收方法及设备。
用于解决课题的方案
本发明者们着眼于通常气体吸附剂根据气体种类而与吸附力和压力对应的吸附/解吸特性不同，在解吸工序中根据气体种类而存在解吸定时差的情况，创立了利用该解吸定时差，分为2个以上的时间段来回收解吸气体，由此能够选择性地分离回收高浓度的目标气体成分的新的气体分离回收方法。
即，用于解决上述课题的本发明的主旨如以下所述。
[1]一种气体分离回收方法，通过变压吸附法从原料气体分离回收特定的气体成分，其中，所述气体分离回收方法包括：吸附工序，使气体成分吸附于填充在吸附塔中的吸附剂；及解吸工序，使在该吸附工序中吸附于吸附剂的气体成分解吸而回收气体，并且，所述气体分离回收方法不包括将其他吸附塔的解吸气体的一部分作为清洗气体供给的清洗工序，所述气体分离回收方法将解吸工序划分为多个时间段，分成各所述时间段来回收解吸气体。
[2]在上述[1]的气体分离回收方法中，在进行吸附工序时从一端侧导入原料气体并从另一端侧排出原料废气的吸附塔中，在解吸工序中从吸附塔的所述另一端侧排出解吸气体。
[3]在上述[1]或[2]的气体分离回收方法中，吸附塔是气体沿上下方向流动的立式吸附塔，将运转时气体流速变得最大的工序中的气体流动方向设为向下。
[4]在上述[1]～[3]中任一气体分离回收方法中，在吸附塔设有用于使塔内压力下降的排压阀，在解吸工序中利用真空泵对吸附塔内进行减压之前，将所述排压阀打开而使吸附塔内的压力下降。
[5]在上述[1]～[4]中任一气体分离回收方法中，在解吸工序中，在从工序开始时起的一个以上的时间段，通过利用真空泵对吸附塔内进行减压来解吸气体，在之后的时间段，不使用真空泵而通过向吸附塔内导入净化气体来解吸气体。
[6]在上述[1]～[5]中任一气体分离回收方法中，在解吸工序中，以在特定的时间段被解吸的气体与在其他时间段被解吸的气体相比热量升高的方式将解吸工序划分为多个时间段，将在所述特定的时间段被解吸的气体作为高卡路里气体进行回收。
[7]在上述[6]的气体分离回收方法中，原料气体是包含CO和CO2的混合气体，在解吸工序中，以在特定的时间段被解吸的气体与在其他时间段被解吸的气体相比CO浓度升高的方式将解吸工序划分为多个时间段。
[8]一种气体分离回收设备，通过变压吸附法从原料气体分离回收特定的气体成分，其中，所述气体分离回收设备是进行包括吸附工序和解吸工序并且不包括清洗工序的气体分离回收的设备，该吸附工序使气体成分吸附于填充在吸附塔中的吸附剂，该解吸工序使在该吸附工序中吸附于吸附剂的气体成分解吸而回收气体，该清洗工序将其他吸附塔的解吸气体的一部分作为清洗气体供给，解吸气体的排气管线形成多个分支，并且在各分支管线设有开闭阀，能够通过根据各时间段而不同的分支管线来回收在解吸工序中解吸的气体。
[9]在上述[8]的气体分离回收设备中，在进行吸附工序时从一端侧导入原料气体并从另一端侧排出原料废气的吸附塔中，以在解吸工序中从吸附塔的所述另一端侧排出解吸气体的方式设有解吸气体的排气管线。
[10]在上述[8]或[9]的气体分离回收设备中，吸附塔是气体沿上下方向流动的立式吸附塔，以运转时气体流速变得最大的工序中的气体流动方向成为向下的方式设有相对于吸附塔的气体的供排管线。
[11]在上述[8]～[10]中任一气体分离回收设备中，所述气体分离回收设备是在解吸气体的排气管线设有用于对吸附塔内进行减压的真空泵的设备，所述气体分离回收设备具有用于使吸附塔内的压力下降的排压阀。
[12]在上述[8]～[11]中任一气体分离回收设备中，所述气体分离回收设备是在解吸气体的排气管线设有用于对吸附塔内进行减压的真空泵的设备，所述气体分离回收设备具有用于将气体解吸用的净化气体向吸附塔内导入的净化气体导入管线。
发明效果
根据本发明，无需进行清洗工序就能够提高回收气体的浓度，因此能够以少的电力消耗量分离回收高浓度的目标气体成分。
附图说明
图1是表示本发明的气体分离回收方法及设备的一实施方式的说明图。
图2是关于向吸附剂的吸附力存在差异的两种气体表示与压力对应的吸附/解吸特性的坐标图。
图3是表示本发明的气体分离回收方法及设备的另一实施方式的说明图。
图4-1是表示本发明的气体分离回收方法及设备的另一实施方式的工序的一部分的说明图。
图4-2是表示与图4-1相同的实施方式的工序的另一部分的说明图。
图5是表示本发明的气体分离回收方法及设备的另一实施方式的说明图。
图6是表示在实施例中使用的PSA实验装置的说明图。
具体实施方式
本发明的气体分离回收方法是通过变压吸附法从原料气体分离回收特定的气体成分的方法，包括使气体成分吸附于填充在吸附塔中的吸附剂的吸附工序、使在该吸附工序中吸附于吸附剂的气体成分解吸而回收气体的解吸工序，并且不包括将其他吸附塔的解吸气体的一部分作为清洗气体供给的清洗工序。如前所述，当进行清洗工序时，回收气体的浓度能够升高，但是进行解吸的气体量增加，电力消耗量增加。因此，在本发明中，为了不进行清洗工序而提高回收气体的浓度，将解吸工序划分成多个时间段，分为各所述时间段来回收解吸气体。而且，在用于实施该方法的设备中，解吸气体的排气管线形成多个分支，并在各分支管线设置开闭阀，能够通过根据各时间段而不同的分支管线来回收在解吸工序中解吸的气体。
图2是关于向吸附剂的吸附力存在差异的两种气体，表示与压力对应的吸附/解吸特性的坐标图。例如，作为CO2吸附剂使用的13X沸石关于N2、CO那样的吸附力小的气体种类，如图2的气体1那样相对于压力而具有线性的吸附特性。另一方面，关于CO2那样的吸附力大的气体种类，如图2的气体2那样吸附量大，且相对于压力而具有非线性的吸附特性。在使用这样根据气体种类而与压力对应的吸附/解吸特性不同的吸附剂的情况下，在解吸工序中，气体解吸定时会产生差异。即，如图2所示，相对于压力而具有线性的吸附特性的气体1在从高压状态减压的过程中将气体解吸，相对于此，相对于压力而具有非线性的吸附特性的气体2在高压状态下几乎不使气体解吸，在减压至低压状态的时刻急剧地将气体解吸。
因此，根据这样的气体解吸定时差，例如，将解吸工序划分为2个时间段，分成该各时间段来回收解吸气体，由此能够将气体1的浓度高的回收气体和气体2的浓度高的回收气体分别分开回收。本发明无需进行清洗工序就能够提高回收气体的浓度，能够选择性地分离回收高浓度的目标气体成分。
图1是表示本发明的气体分离回收方法及设备的一实施方式的说明图。在该实施方式中，将解吸工序划分为第一时间段和第二时间段，分成各所述时间段来回收解吸气体，图1的(a)表示“吸附工序”，(b)表示“解吸工序：第一时间段”，(c)表示“解吸工序：第二时间段”。
在此，与图2所示的气体1、气体2同样，在以下的说明中，气体1是指相对于压力而具有线性的吸附特性、在从高压状态减压的过程中被解吸的气体，而且，气体2是指相对于压力而具有非线性的吸附特性、在高压状态下几乎未解吸且在减压至低压状态的时刻急剧地被解吸的气体。需要说明的是，在图3～图5所示的其他实施方式中也同样。
在图1中，吸附塔1是气体沿上下方向流动的立式吸附塔，被填充有根据图2所示那样的气体种类而吸附等温线的线性不同的吸附剂。在该吸附塔1的一端侧(下端侧)连接有原料气体导入用及解吸气体排气用的供排气管2，在该供排气管2分别连接有构成原料气体的导入管线4的供给管和构成解吸气体的排气管线5的排气管。而且，在吸附塔1的另一端侧(上端侧)连接有构成原料废气的排气管线3的排气管。
在所述排气管线5设有真空泵6，并且其下游侧(泵喷出侧)分支成分支管线50a、50b，在各分支管线50a、50b设有开闭阀7a、7b(截止阀)。在其他附图中，8是设置于导入管线4的开闭阀(截止阀)，9是设置于排气管线3的开闭阀(截止阀)。
在此，空心的开闭阀表示处于开状态的情况，涂黑的开闭阀表示处于闭状态的情况。需要说明的是，在图3～图5所示的其他实施方式中也同样。
在图1(a)的吸附工序中，通过导入管线4向吸附塔1导入原料气体，原料废气从排气管线3排出。接下来，不进行清洗工序，通过利用真空泵6对吸附塔1内进行减压而进行解吸工序，但是在其第一时间段中，如图1(b)所示以气体1的回收为目的而通过分支管线50a来回收解吸气体(回收气体A)，接下来在解吸工序的第二时间段中，如图1(c)所示以气体2的回收为目的而通过分支管线50b来回收解吸气体(回收气体B)。为了进行这样的解吸气体的回收而将开闭阀7a、7b适当开闭(图3～图5的实施方式也同样)。
如上所述，气体1是相对于压力而具有线性的吸附特性、在从高压状态减压的过程中被解吸的气体，气体2是相对于压力而具有非线性的吸附特性、在高压状态下几乎未解吸且在减压至低压状态的时刻急剧地被解吸的气体，因此，在第一时间段中得到气体1的浓度高的回收气体A，在第二时间段中得到气体2的浓度高的回收气体B。因此，能够选择性地回收浓度高的目标气体成分(例如，回收气体A)。
在此，第一时间段与第二时间段的时间划分只要根据图2所示那样的吸附剂的吸附/解吸特性、目标气体成分的目标浓度、热量、目标收率等来决定即可。
通常，气体吸附剂如图2那样根据气体种类而与吸附力和压力对应的吸附/解吸特性(吸附等温线的线性)不同，在本发明中只要使用这样的吸附剂即可。因此，吸附剂的种类没有特别限制，但是作为特别优选的吸附剂，除了上述的13X沸石之外，可以例示ZSM-5沸石、NaA沸石等。13X沸石特别是关于CO2和CO及N2而吸附等温线的线性不同。而且，ZSM-5沸石特别是关于CO2和CO而吸附等温线的线性不同(例如，非专利文献1的图5)，NaA沸石特别是关于CO2和CH4而吸附等温线的线性不同(例如，非专利文献2的图7)。
根据吸附剂的种类而吸附等温线的线性不同的气体种类不同，因此只要根据分离的气体种类而适当选择吸附剂的种类即可。
需要说明的是，在本实施方式中，将解吸工序划分为2个时间段，但是根据吸附剂的种类、分离回收的气体种类，可以将解吸工序划分为3个以上的时间段，分成各所述时间段来回收解吸气体。
以下，说明本发明的优选的实施方式。
在本发明中，在吸附工序时从一端侧导入原料气体并从另一端侧排出原料废气的吸附塔中，在解吸工序中从吸附塔的所述另一端侧(原料气体导入侧的相反侧)排出解吸气体，由此能够提高气体分离效率。图3是表示这样的本发明的气体分离回收方法及设备的一实施方式的说明图。该实施方式也将解吸工序划分为第一时间段和第二时间段，分成各所述时间段来回收解吸气体，图1的(a)表示“吸附工序”，(b)表示“解吸工序：第一时间段”，(c)表示“解吸工序：第二时间段”。
在图3中，吸附塔1是气体沿上下方向流动的立式吸附塔，被填充有根据图2所示那样的气体种类而吸附等温线的线性不同的吸附剂。在该吸附塔1的一端侧(上端侧)连接有构成原料气体的导入管线4的供给管。而且，在吸附塔1的另一端侧(下端侧)连接有原料废气排气用及解吸气体排气用的排气管10，在该排气管10分别连接有构成原料废气的排气管线3的排气管和构成解吸气体的排气管线5的排气管。需要说明的是，其他的结构与图1的实施方式相同，因此标注同一附图标记，省略详细的说明。
导入了原料气体时的吸附塔1内的气体吸附量分布中，在与原料气体导入口接近的区域吸附有吸附力大的气体2，在距原料气体导入口远的区域吸附有吸附力小的气体1。这是由原料气体在吸附塔1内流动时的气体组成的连续性的变化引起的。在这样的气体吸附量分布产生的吸附塔1中，如图1的实施方式那样从与原料气体导入侧的相同侧排出解吸气体时，能得到由气体解吸定时差产生的气体分离效果。另一方面，首先吸附力小的气体1解吸时，在吸附力大的气体2吸附的区域中通过，因此气体2的分压下降而气体2局部性地解吸，相应地，气体分离效果下降。
相对于此，如本实施方式那样从原料气体导入侧的相反侧排出解吸气体，由此从吸附塔1内的气体吸附量分布成为图3(a)那样的状态开始气体解吸，从而如图3(b)所示，在第一时间段中，能够使吸附力小的气体1不在吸附力大的气体2吸附的区域中通过而解吸，因此，气体2不会局部性地解吸，与图1的实施方式相比气体分离效率提高。
在本实施方式中，也是在图3(a)的吸附工序中，通过导入管线4向吸附塔1导入原料气体，原料废气从排气管10及排气管线3排出。接下来，不进行清洗工序，而通过利用真空泵6对吸附塔1内进行减压来进行解吸工序，但是在其第一时间段中，如图3(b)所示以气体1的回收为目的而通过分支管线50a来回收解吸气体(回收气体A)，在接下来的解吸工序的第二时间段中，如图3(c)所示以气体2的回收为目的而通过分支管线50b来回收解吸气体(回收气体B)。
另外，在本发明中，如图3的实施方式那样将吸附塔设为气体沿上下方向流动的立式吸附塔，在运转时气体流速变得最大的工序中的气体流动方向设为向下，由此能够抑制流动化引起的吸附剂的劣化。这种情况下，为了能够实现这样的气体流动而设置相对于吸附塔的气体的供排管线。
本发明为了利用吸附塔1内的气体吸附量分布而优选使用气体沿上下方向流动的立式吸附塔，但是如果为相同的吸附剂填充量则立式吸附塔与卧式吸附塔等相比塔的截面积减小，因此在吸附剂填充层内流动的气体的流速增大。在这样的气体流速大的吸附塔中，吸附剂发生流动化而可能会促进吸附剂的劣化。例如，在吸引方式的PSA法的情况下，在对吸附塔1进行了减压之后的吸附工序开始时(原料气体导入开始时)等，气体流速增加。而且，在加压方式的PSA法的情况下，在吸附工序后的气体排压(后述的图4(b)那样的排压工序)开始时等，气体流速增加。因此，如图3那样将吸附塔1设为气体沿上下方向流动的立式吸附塔，例如在吸附工序开始时(原料气体导入开始时)气体流速变得最大的运转时，该工序中的气体流动方向设为向下。图3成为满足这样的条件的气体流动方向。吸附剂填充层的下部通过对吸附剂进行支承的金属网等来限制吸附剂的动作，因此如果是这样的气体流动方向，则能抑制吸附剂的流动化，能够防止流动化引起的吸附剂的劣化。
另外，在本发明中，在吸附塔设置用于使塔内压力下降的排压阀，在解吸工序中利用真空泵对吸附塔内进行减压之前，将所述排压阀打开而能够使吸附塔内的压力下降，由此无需使真空泵运转就能够实施解吸工序的一部分，因此能够削减气体分离所需的电力。
图4是表示这样的本发明的气体分离回收方法及设备的一实施方式的说明图。需要说明的是，图4是图4-1和图4-2的总称。该实施方式也将解吸工序分成第一时间段和第二时间段，分成各所述时间段来回收解吸气体，图4的(a)表示“吸附工序”，(b)表示“排压工序”，(c)表示“解吸工序：第一时间段”，(d)表示“解吸工序：第二时间段”。
在图4中，吸附塔1是气体沿上下方向流动的立式吸附塔，被填充有根据图2所示那样的气体种类而吸附等温线的线性不同的吸附剂。与图3的实施方式同样，在吸附塔1的一端侧(上端侧)连接有构成原料气体的导入管线4的供给管。而且，在吸附塔1的另一端侧(下端侧)连接有原料废气排气用及解吸气体排气用的排气管10，在该排气管10分别连接有构成原料废气的排气管线3的排气管和构成解吸气体的排气管线5的排气管，还连接有具备排压阀12的排压管11。需要说明的是，其他结构与图1、图3的实施方式相同，因此标注同一附图标记，省略详细的说明。
在图1、图3的实施方式中，解吸工序通过利用真空泵对吸附塔1内进行减压而进行，在此期间，通过真空泵的控制来控制减压速度。然而，如果是吸附工序后的气体吸附压高的状态，则不进行基于真空泵的减压而仅通过排压也能够减压。因此，如图4所示，在吸附工序(图4(a))与解吸工序(图4(c))之间设置排压工序(图4(b))，使吸附塔1内的压力下降之后，进行解吸工序。
在本实施方式中，也是在图4(a)的吸附工序中，通过导入管线4向吸附塔1导入原料气体，原料废气从排气管10及排气管线3排出。在吸附工序结束后，不进行清洗工序，如图4(b)所示将排压阀12打开而使吸附塔1内的压力下降(排压工序)。在该排压工序结束后，将排压阀12关闭，通过利用真空泵6对吸附塔1内进行减压而进行解吸工序。即，在解吸工序的第一时间段，如图4(c)所示以气体1的回收为目的而通过分支管线50a来回收解吸气体(回收气体A)，在接下来的解吸工序的第二时间段，如图4(d)所示以气体2的回收为目的而通过分支管线50b来回收解吸气体(回收气体B)。
需要说明的是，排压工序中的排压气体与回收气体A相比气体1的浓度低，但是气体1是浓缩了一定程度的气体，因此可以回收而利用于特定的用途。
另外，在本发明中，在解吸工序中，在从工序开始时起的1个以上的时间段，通过利用真空泵对吸附塔内进行减压而将气体解吸，在之后的时间段，不使用真空泵，通过向吸附塔内导入净化气体而能够解吸气体，这种情况下，设有用于将气体解吸用的净化气体向吸附塔内导入的净化气体导入管线。
如果将对于吸附剂的吸附力小的气体1和吸附力大的气体2分别以高浓度回收的情况为目的，则需要仅利用真空泵进行气体解吸，但是在例如将气体2作为杂质气体进行放散没有问题的情况下，关于气体2，不使用真空泵，只要通过使净化气体流通而使其解吸，并与净化气体一起排出即可。通过采用这样的方法，不需要为了使吸附力大的气体2解吸而使真空泵运转，因此能够大幅削减气体分离所需的电力。
作为净化气体，通常使用氮等，但是没有限定于此。
图5是表示这样的本发明的气体分离回收方法及设备的一实施方式的说明图。该实施方式也是将解吸工序划分为第一时间段和第二时间段，分成各所述时间段来回收解吸气体，图5的(a)表示“吸附工序”，(b)表示“解吸工序：第一时间段”，(c)表示“解吸工序：第二时间段”。
在图5中，吸附塔1是气体沿上下方向流动的立式吸附塔，被填充有根据图2所示那样的气体种类而吸附等温线的线性不同的吸附剂。与图3的实施方式同样，在吸附塔1的一端侧(上端侧)连接有构成原料气体的导入管线4的供给管，但是在该开闭阀8与吸附塔1之间的导入管线4的部分连接有净化气体导入用的供给管13，在该供给管13设有开闭阀14(截止阀)。而且，在吸附塔1的另一端侧(下端侧)连接有原料废气排气用及解吸气体排气用的排气管10，在该排气管10分别连接有构成原料废气的排气管线3的排气管和构成解吸气体的排气管线5的排气管。需要说明的是，其他结构与图1、图3的实施方式相同，因此标注同一附图标记，详细的说明省略。
在本实施方式中，也是在图5(a)的吸附工序中，通过导入管线4向吸附塔1导入原料气体，原料废气从排气管10及排气管线3排出。接下来，不进行清洗工序而进行解吸工序，但是在其第一时间段，利用真空泵6对吸附塔1内进行减压，由此如图5(b)所示以气体1的回收为目的而通过分支管线50a来回收解吸气体(回收气体A)。在接下来的解吸工序的第二时间段，以气体2的回收为目的，如图5(c)所示将开闭阀14打开而从供给管13向吸附塔1内导入净化气体，利用该净化气体使气体解吸，通过分支管线50b将解吸气体(回收气体B)与净化气体一起回收。需要说明的是，该回收气体B+净化气体的混合气体可以向大气中放散，也可以作为气体2的浓度高的气体而利用于特定的用途。
在本发明中成为原料气体的混合气体只要由至少2个以上的气体成分构成即可，没有特别限制，例如，在制铁工艺中，存在焦炉气体、转炉气体等。
在本发明中，能够以各种目的从原料气体分离回收目标气体成分，但是在从原料气体分离回收高卡路里气体的情况下，在解吸工序中，以使在特定的时间段被解吸的气体与在其他时间段被解吸的气体相比热量升高的方式将解吸工序划分为多个时间段，将在所述特定的时间段被解吸的气体作为高卡路里气体进行回收。因此，例如，在原料气体为包含CO和CO2的混合气体的情况下，在解吸工序中，以使在特定的时间段被解吸的气体与在其他时间段被解吸的气体相比CO浓度升高的方式将解吸工序划分为多个时间段，将在所述特定的时间段被解吸的气体作为高卡路里气体进行回收。
但是，本发明方法不仅适用于高卡路里气体的分离回收，当然也可以适用于例如将热量低的两种以上的气体(都为非可燃性气体)的混合气体作为原料气体进行气体的分离回收的情况等。
实施例
使用图6所示那样的具有内径40mm、高度200mm(吸附剂填充层的高度190mm)的吸附塔的PSA实验装置进行了本发明的实证实验。吸附剂使用了市售的13X沸石。试验条件设为吸附压50kPaG、解吸压-95kPaG、周期时间351秒。原料气体使用N2：49vol％，CO2：22vol％，CO：24vol％，H2：5vol％的气体组成的混合气体，利用质量流量控制器(MFC)控制成流量3L/min而向吸附塔进行了供给。
按照图4的实施方式，顺次进行吸附工序、排压工序、解吸工序，在解吸工序中，在第一时间段回收了回收气体A，在第二时间段回收了回收气体B。各工序的时间分配设为吸附工序t1：243sec，排压工序t2：6sec，解吸工序的第一时间段t3：5sec，解吸工序的第二时间段t4：97sec。在各工序中选取原料废气、排压气体、回收气体A、回收气体B，将选取的气体利用气体色谱法进行了组成分析。表1示出原料气体和选取气体的组成分析结果。
在本实验中作为吸附剂使用的13X沸石由于CO2的吸附力大，因此吸附工序中的原料废气的组成(来自原料气体的组成变化)主要基于CO2吸附。另一方面，关于回收气体A，与CO2相比吸附力比较小的CO被浓缩至41.7vol％，而且，关于回收气体B，吸附力大的CO2被浓缩至99.0vol％，能够确认到能得到本发明的气体分离效果的情况。需要说明的是，关于排压气体，虽然CO浓度比回收气体A低，但是被浓缩至32.3vol％，而且CO2混入量也少，因此排压气体也可以作为CO分离气体使用。
[表1]
附图标记说明
1 吸附塔
2 供排气管
3 排气管线
4 导入管线
5 排气管线
6 真空泵
7a、7b 开闭阀
8 开闭阀
9 开闭阀
10 排气管
11 排压管
12 排压阀
13 供给管
14 开闭阀
50a、50b 分支管线

Claims (12)

1.一种气体分离回收方法，通过变压吸附法从原料气体分离回收特定的气体成分，其中，
所述气体分离回收方法包括：
吸附工序，使气体成分吸附于填充在吸附塔中的吸附剂；及
解吸工序，使在该吸附工序中吸附于吸附剂的气体成分解吸而回收气体，
并且，所述气体分离回收方法不包括将其他吸附塔的解吸气体的一部分作为清洗气体供给的清洗工序，
所述气体分离回收方法将解吸工序划分为多个时间段，分成各所述时间段来回收解吸气体。
2.根据权利要求1所述的气体分离回收方法，其中，
在进行吸附工序时从一端侧导入原料气体并从另一端侧排出原料废气的吸附塔中，
在解吸工序中从吸附塔的所述另一端侧排出解吸气体。
3.根据权利要求1或2所述的气体分离回收方法，其中，
吸附塔是气体沿上下方向流动的立式吸附塔，将运转时气体流速变得最大的工序中的气体流动方向设为向下。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的气体分离回收方法，其中，
在吸附塔设有用于使塔内压力下降的排压阀，
在解吸工序中利用真空泵对吸附塔内进行减压之前，将所述排压阀打开而使吸附塔内的压力下降。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的气体分离回收方法，其中，
在解吸工序中，在从工序开始时起的一个以上的时间段，通过利用真空泵对吸附塔内进行减压来解吸气体，在之后的时间段，不使用真空泵而通过向吸附塔内导入净化气体来解吸气体。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的气体分离回收方法，其中，
在解吸工序中，以在特定的时间段被解吸的气体与在其他时间段被解吸的气体相比热量升高的方式将解吸工序划分为多个时间段，将在所述特定的时间段被解吸的气体作为高卡路里气体进行回收。
7.根据权利要求6所述的气体分离回收方法，其中，
原料气体是包含CO和CO2的混合气体，在解吸工序中，以在特定的时间段被解吸的气体与在其他时间段被解吸的气体相比CO浓度升高的方式将解吸工序划分为多个时间段。
8.一种气体分离回收设备，通过变压吸附法从原料气体分离回收特定的气体成分，其中，
所述气体分离回收设备是进行包括吸附工序和解吸工序并且不包括清洗工序的气体分离回收的设备，
该吸附工序使气体成分吸附于填充在吸附塔中的吸附剂，
该解吸工序使在该吸附工序中吸附于吸附剂的气体成分解吸而回收气体，
该清洗工序将其他吸附塔的解吸气体的一部分作为清洗气体供给，
解吸气体的排气管线形成多个分支，并且在各分支管线设有开闭阀，能够通过根据各时间段而不同的分支管线来回收在解吸工序中解吸的气体。
9.根据权利要求8所述的气体分离回收设备，其中，
在进行吸附工序时从一端侧导入原料气体并从另一端侧排出原料废气的吸附塔中，
以在解吸工序中从吸附塔的所述另一端侧排出解吸气体的方式设有解吸气体的排气管线。
10.根据权利要求8或9所述的气体分离回收设备，其中，
吸附塔是气体沿上下方向流动的立式吸附塔，以运转时气体流速变得最大的工序中的气体流动方向成为向下的方式设有相对于吸附塔的气体的供排管线。
11.根据权利要求8～10中任一项所述的气体分离回收设备，其中，
所述气体分离回收设备是在解吸气体的排气管线设有用于对吸附塔内进行减压的真空泵的设备，
所述气体分离回收设备具有用于使吸附塔内的压力下降的排压阀。
12.根据权利要求8～11中任一项所述的气体分离回收设备，其中，
所述气体分离回收设备是在解吸气体的排气管线设有用于对吸附塔内进行减压的真空泵的设备，
所述气体分离回收设备具有用于将气体解吸用的净化气体向吸附塔内导入的净化气体导入管线。
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