JP2000219508A - Production of co from off-gas in hydrogen pressure swing adsorption (psa) - Google Patents

Production of co from off-gas in hydrogen pressure swing adsorption (psa)

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JP2000219508A
JP2000219508A JP11023967A JP2396799A JP2000219508A JP 2000219508 A JP2000219508 A JP 2000219508A JP 11023967 A JP11023967 A JP 11023967A JP 2396799 A JP2396799 A JP 2396799A JP 2000219508 A JP2000219508 A JP 2000219508A
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gas
psa
producing
separating
reverse
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JP11023967A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Nagamine
義昭 長嶺
Koichi Mikami
公一 三上
Susumu Shishikura
進 宍倉
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Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing carbon monoxide (CO) from an off-gas in hydrogen (H2)-pressure swing adsorption(PSA) by converting carbon dioxide (CO2) contained in the off-gas in the H2-PSA to CO to be recovered. SOLUTION: The method is the one for producing CO from the off-gas 8 containing CO2 and H2 discharged from H2-PSA process for separating and recovering H2 6 by introducing a reformed gas 4 produced by reforming a hydrocarbon 1 into a PSA device 7 and separating and recovering CO by using the PSA device after catalytically reducing CO2 contained in the off-gas 8 with H2 in the presence of a reverse CO shift catalyst at 500-850 deg.C to generate CO and steam (H2O) and cooling the generated gas to remove steam as condensed water.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、水素PSAのオフ
ガスからCOを製造する方法に係り、特に、水素PSA
のオフガスに含まれるCO2 をCOにシフトさせたのち
分離する、水素PSAのオフガスからCOを製造する方
法に関する。
The present invention relates to a method for producing CO from hydrogen PSA off-gas, and more particularly to a method for producing CO from hydrogen PSA.
The present invention relates to a method for producing CO from an off-gas of hydrogen PSA, wherein the CO 2 contained in the off-gas is shifted to CO and then separated.

【0002】[0002]

【従来の技術】COは、ポリカーボネート、ポリウレタ
ン等のプラスチック類または酢酸等の原料として有用で
ある。そして、このCOを各種プロセスから排出される
オフガスから製造できれば、地球温暖化の原因物質であ
るCO2 の発生を抑制する上でも有効な技術と考えられ
る。
2. Description of the Related Art CO is useful as a raw material for plastics such as polycarbonate and polyurethane or acetic acid. If this CO can be produced from off-gas discharged from various processes, it is considered to be an effective technology for suppressing the generation of CO 2 , which is a substance causing global warming.

【0003】ところで従来から、炭化水素をスチームリ
フォーミングにより改質して得られる、H2 、CO、C
2 、メタン(CH4 )等を含む混合ガスから水素を分
離、回収する方法として圧力変動吸着(PSA)方法が
採用されており、このプロセスは、水素(H2 )−PS
Aと呼ばれている。このようなH2 −PSAのオフガス
は、従来、スチームリフォーマー等の補助燃料として焼
却されていた。
[0003] Conventionally, H 2 , CO, and C obtained by reforming hydrocarbons by steam reforming have been used.
A pressure swing adsorption (PSA) method is used as a method for separating and recovering hydrogen from a mixed gas containing O 2 , methane (CH 4 ), and the like. This process is based on hydrogen (H 2 ) -PS
Called A. Offgas of such H 2-PSA has been conventionally incinerated as an auxiliary fuel such as a steam reformer.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、H2
PSAのオフガスは、一般に、H2 とCO2 を主成分と
し、H2 :40%〜60%、CO2 :40〜50%、C
O:5%〜10%、CH 4 :5%〜10%からなる混合
ガスであり、H2 とCO2 の混合比は、通常1〜1.5
である。従って、このオフガスをそのまま、燃料として
消費することは資源の無駄であり、前記オフガスを有効
利用する技術の開発が望まれていた。
However, HTwo
The PSA off-gas is generally HTwoAnd COTwoWith the main component
And HTwo: 40% to 60%, COTwo: 40-50%, C
O: 5% to 10%, CH Four: Mixing consisting of 5% to 10%
Gas and HTwoAnd COTwoIs usually 1 to 1.5
It is. Therefore, this off-gas as it is as fuel
Consumption is a waste of resources and the above-mentioned offgas is effective.
The development of the technology to be used was desired.

【0005】本発明の課題は、上記要請に応え、H2
PSAにおける既設スチームリフォーマー等の大幅な改
造を行なうことなく、そのオフガスを有効利用し、該オ
フガスに含まれるCO2 をCOに変換して回収すること
ができる、H2 −PSAのオフガスからCOを製造する
方法を提供することにある。
[0005] The object of the present invention is to meet the above-mentioned demand and to provide H 2-
Without performing significant modification of such existing steam reformer in PSA, by effectively utilizing the off-gas, the CO 2 contained in the off-gas can be recovered by converting the CO, CO from the offgas of H 2-PSA It is to provide a manufacturing method.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明者は、H2 −PSAのオフガス中のH2 とC
2 との混合比に着目し、鋭意研究した結果、H2 とC
2 の混合比が約1〜1.5のH2 −PSAのオフガス
は、水性ガス変性(逆COシフト反応)によってCOを
発生させるには好都合なガスであり、前記オフガスに含
まれるCO2 を逆COシフト触媒の存在下、500〜8
50℃に加熱し、同じく前記オフガスに含まれるH2
より接触的に還元してCOと水蒸気(H2 O)を生成さ
せ、この生成ガスを冷却して水蒸気を凝縮水として分離
したのち、COを分離、回収することにより、高純度の
COが得られることを見出し、本発明に到達した。
Means for Solving the Problems To solve the above problems, the present inventor has proposed that H 2 and C 2 in the off gas of H 2 -PSA be used.
Focusing on the mixing ratio with O 2 , as a result of intensive research, H 2 and C
The off-gas of H 2 -PSA having a mixing ratio of O 2 of about 1 to 1.5 is a convenient gas for generating CO by water gas denaturation (reverse CO shift reaction), and the CO 2 contained in the off-gas is used. From 500 to 8 in the presence of a reverse CO shift catalyst
The mixture is heated to 50 ° C. and catalytically reduced by H 2 contained in the off-gas to produce CO and water vapor (H 2 O). The produced gas is cooled to separate water vapor as condensed water. It has been found that high-purity CO can be obtained by separating and recovering, and the present invention has been achieved.

【0007】すなわち、本願で特許請求する発明は、以
下のとおりである。 (1)炭化水素を改質した改質ガスを圧力変動吸着(P
SA)装置に導入して水素(H2 )を分離、回収する、
水素PSAプロセスから排出される、二酸化炭素(CO
2 )とH2 を含むオフガスから一酸化炭素(CO)を製
造する方法であって、前記オフガスに含まれるCO2
逆COシフト触媒の存在下、500℃〜850℃でH2
により接触的に還元してCOと水蒸気(H2 O)を生成
させ、生成ガスを冷却して前記水蒸気を凝縮水として分
離したのち、COを分離、回収することを特徴とする、
水素PSAのオフガスからCOを製造する方法。
That is, the invention claimed in the present application is as follows. (1) Pressure-reducing adsorption of reformed gas obtained by reforming hydrocarbons (P
SA) Separating and recovering hydrogen (H 2 ) by introducing into the apparatus,
Carbon dioxide (CO2) emitted from the hydrogen PSA process
2 ) producing carbon monoxide (CO) from an off-gas containing H 2 , wherein CO 2 contained in the off-gas is converted to H 2 at 500 to 850 ° C. in the presence of a reverse CO shift catalyst.
To produce CO and water vapor (H 2 O) in a catalytic manner, cool the produced gas to separate the water vapor as condensed water, and then separate and recover CO.
A method for producing CO from off-gas of hydrogen PSA.

【0008】(2)前記逆COシフト触媒としてFeお
よびCrを活性成分とする触媒または活性アルミナ(A
2 3)を活性成分とする触媒を用いることを特徴とす
る上記(1)に記載の、水素PSAのオフガスからCO
を製造する方法。 (3)前記CO2 をH2 により接触的に還元させる反応
を、圧力1atm 〜20atm で行うことを特徴とする上記
(1)または(2)に記載の、水素PSAのオフガスか
らCOを製造する方法。 (4)前記水蒸気を凝縮水として分離した生成ガスから
COを分離、回収する方法が、圧力変動吸着(PSA)
方法であることを特徴とする上記(1)〜(3)の何れ
かに記載の、水素PSAのオフガスからCOを製造する
方法。
(2) As the reverse CO shift catalyst, a catalyst containing Fe and Cr as active components or activated alumina (A
( 2 ) using a catalyst containing (L 2 O 3 ) as an active component.
How to manufacture. (3) CO is produced from hydrogen PSA offgas as described in (1) or (2) above, wherein the reaction of catalytically reducing CO 2 with H 2 is performed at a pressure of 1 atm to 20 atm. Method. (4) The method of separating and recovering CO from a product gas obtained by separating water vapor as condensed water is pressure fluctuation adsorption (PSA).
The method for producing CO from off-gas of hydrogen PSA according to any one of the above (1) to (3), which is a method.

【0009】本発明においてH2 −PSAとは、炭化水
素を改質して得られる、H2 、CO、CO2 、CH4
を含む混合ガスから圧力変動吸着(PSA)法により水
素を分離、回収する方法またはプロセスをいう。炭化水
素源としては、例えばナフサ、ラフィネート、LPG、
天然ガス等が用いられ、炭化水素の改質方法としては、
例えば、スチームリフォーミングが挙げられる。スチー
ムリフォーミングとは、加熱手段を有する反応管に上記
炭化水素源を供給し、改質触媒の存在下にスチームと接
触させることによって炭化水素をH2 、CO、CO2
CH4 等を含む混合ガスに改質することをいう。
In the present invention, H 2 -PSA means hydrogen separated from a mixed gas containing H 2 , CO, CO 2 , CH 4, etc. obtained by reforming a hydrocarbon by a pressure swing adsorption (PSA) method. , A method or process of collecting. Examples of the hydrocarbon source include naphtha, raffinate, LPG,
Natural gas and the like are used, and as a hydrocarbon reforming method,
An example is steam reforming. Steam reforming is a process in which the hydrocarbon source is supplied to a reaction tube having a heating means and brought into contact with steam in the presence of a reforming catalyst to convert the hydrocarbon into H 2 , CO, CO 2 ,
It refers to reforming into a mixed gas containing CH 4 and the like.

【0010】圧力変動吸着(PSA)方法とは、活性炭
等の吸着剤を充填した複数の吸着塔に混合ガスを導入
し、例えば吸着工程、減圧工程、パージ工程、昇圧工程
等をタイムシーケンスに従って繰り返すことにより、混
合ガス中の、吸着剤に吸着し易い成分と吸着し難い成分
とを分離するガス分離方法をいい、圧力変動吸着(PS
A)装置とは、その方法を実行させるための装置をい
う。
In the pressure fluctuation adsorption (PSA) method, a mixed gas is introduced into a plurality of adsorption towers filled with an adsorbent such as activated carbon, and for example, an adsorption step, a pressure reduction step, a purge step, a pressure increase step, etc. are repeated according to a time sequence. A gas separation method that separates components that are easily adsorbed by an adsorbent from components that are hardly adsorbed in a mixed gas by pressure fluctuation adsorption (PS
A) Apparatus refers to an apparatus for performing the method.

【0011】本発明において、逆COシフト触媒とは、
下記(1)式で示される逆COシフト反応を促進させる
ための触媒をいう。 CO2 +H2 →CO+H2 O ΔH0 298K =9.6kcal/mol …(1) ここで、ΔH0 298K は25℃における標準生成熱であ
る。
In the present invention, the reverse CO shift catalyst is
A catalyst for promoting a reverse CO shift reaction represented by the following formula (1). CO 2 + H 2 → CO + H 2 O ΔH 0 298K = 9.6kcal / mol ... (1) where, [Delta] H 0 298K is the standard heat of formation at 25 ° C..

【0012】すなわち、本発明は、下記(2)式で示さ
れる、水性ガスをはじめとする、CO含有ガスを水蒸気
と作用させ、ガス中のCOをH2 とCO2 に変化させ
る、水性ガス変性を利用するものであり、(2)式にお
ける右辺→左辺の反応(逆COシフト反応)を促進させ
ることにより、H2 −PSAオフガスに含まれるCO2
をCOに変化させ、これを分離回収するものである。な
お、本発明において、式(2)における左辺→右辺の反
応をCOシフト反応、右辺→左辺の反応を逆COシフト
反応と呼ぶ。
That is, the present invention provides a water-based gas represented by the following formula (2), wherein a water-containing gas or other CO-containing gas is reacted with water vapor to convert CO in the gas into H 2 and CO 2. The reaction utilizes the denaturation, and promotes the reaction (reverse CO shift reaction) from the right side to the left side in the equation (2) to thereby reduce the CO 2 contained in the H 2 -PSA off-gas.
To CO, which is separated and recovered. In the present invention, the reaction from left to right in equation (2) is called a CO shift reaction, and the reaction from right to left is called an inverse CO shift reaction.

【0013】 CO+H2 O=H2 +CO2 …(2) 逆COシフト反応は、吸熱反応であるが反応熱が小さ
く、スチームリフォーミングやCO2 リフォーミングの
反応に比べ、必要な吸熱量は1/3〜1/4である。し
たがって反応器もリフォーマーのように大きな加熱炉を
必要とせず、通常の触媒充填層反応器を使用できる。
CO + H 2 O = H 2 + CO 2 (2) The reverse CO shift reaction is an endothermic reaction, but the reaction heat is small, and the necessary endothermic amount is 1 compared to the steam reforming and the CO 2 reforming reactions. / 3 to 1/4. Therefore, the reactor does not require a large heating furnace unlike a reformer, and a normal catalyst packed bed reactor can be used.

【0014】本発明において、逆COシフト触媒として
は、例えばFe、Crを活性成分とする触媒、活性アル
ミナ(Al2 3 )を活性成分とする触媒が用いられ
る。逆COシフト触媒は、例えばFe2 3 の微粉にC
2 3 の微粉を5〜10wt%添加して混合し、湿式
で、例えば2mmφ×10mmに成形し、800℃以上
で6時間焼成した、ペレット状のものである。
In the present invention, as the reverse CO shift catalyst, for example, a catalyst containing Fe and Cr as active components and a catalyst containing activated alumina (Al 2 O 3 ) as active components are used. The reverse CO shift catalyst is, for example, a fine powder of Fe 2 O 3
fines r 2 O 3 added and mixed 5 to 10 wt%, wet, for example, formed into 2 mm × 10 mm, was calcined for 6 hours at 800 ° C. or more, and the pellets.

【0015】このような逆COシフト触媒の存在下にオ
フガス中のCO2 とH2 の反応を行なわせると、CO2
はCOのみに変換され、CH4 はほとんど生成しない。
従って、500℃〜700℃の比較的低い温度でCO2
の40〜70%をCOに変換することができるうえ、C
Oの精製工程にかかる負担が小さくなる。
When the reaction between CO 2 and H 2 in the off-gas is carried out in the presence of such a reverse CO shift catalyst, CO 2
Is converted only into CO, CH 4 does not generate almost.
Therefore, at a relatively low temperature of 500 ° C to 700 ° C, CO 2
Can be converted to CO, and C
The burden on the O purification step is reduced.

【0016】本発明において、逆COシフト反応の生成
ガスから未反応のCO2 およびCH 4 を除去してCOを
分離、回収する方法として、中間の吸着力を持つ成分を
分離、濃縮するPSA方法を採用することが好ましい。
In the present invention, formation of a reverse CO shift reaction
Unreacted CO from gasTwoAnd CH FourTo remove CO
As a method of separation and recovery, components with intermediate adsorption power
It is preferable to employ a PSA method for separation and concentration.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】次に、本発明を実施例によりさら
に詳細に説明する。図1は、本発明であるH2 −PSA
のオフガスからCOを製造する方法の一実施例を示す装
置系統図、図2は、図1中、PSA装置12として用い
られる2塔式のPSA装置の系統図である。
Next, the present invention will be described in more detail by way of examples. FIG. 1 shows the H 2 -PSA according to the present invention.
FIG. 2 is a system diagram of a two-column PSA device used as the PSA device 12 in FIG.

【0018】図1において、この装置は、炭化水素源で
ある、例えばナフサ1を、スチーム2と接触、反応させ
て改質する改質炉(スチームリフォーマー)3と、該ス
チームリフォーマー3で生成された改質ガス4中のCO
とH2 OをH2 とCO2 にシフトさせるCOシフト反応
器5と、該COシフト反応器5の出口混合ガスからH 2
を分離、回収するH2 −PSA装置7とを有するH2
PSAプロセスと、前記H2 −PSA装置7から排出さ
れるオフガス8を加熱する加熱器9と、加熱後のオフガ
ス8中のCO2 をH2 で還元してCOにシフトさせる逆
COシフト反応器10と、該逆COシフト反応器10の
出口生成ガスと前記H2 −PSA装置7出口のオフガス
8とを熱交換する熱交換器11と、熱交換後の生成ガス
からCOを分離、回収するPSA装置12および回収し
たCOを精製するCO−PSA装置13とから主として
構成されている。
In FIG. 1, the device is a hydrocarbon source.
For example, a naphtha 1 is brought into contact with and reacts with steam 2.
And a reforming furnace (steam reformer) 3 for reforming by steam.
CO in reformed gas 4 generated by team reformer 3
And HTwoO to HTwoAnd COTwoShift reaction to shift to
From the mixed gas at the outlet of the CO shift reactor 5 Two
To separate and recover HTwoH having a PSA device 7Two
A PSA process and the HTwo-Discharged from the PSA device 7
A heater 9 for heating the off-gas 8 to be heated,
CO in step 8TwoTo HTwoReverse to reduce to CO with
CO shift reactor 10 and the reverse CO shift reactor 10
Outlet product gas and HTwo-Off gas at the outlet of PSA device 7
Heat exchanger 11 for exchanging heat with the heat exchanger 8 and gas generated after the heat exchange
PSA device 12 for separating and recovering CO from water
Mainly from the CO-PSA device 13 for purifying CO
It is configured.

【0019】また、図2において、PSA装置12は、
吸着塔AおよびBと、各種成分ガスを貯留するバッファ
ータンク31および32と、真空ポンプ29ならびにこ
れらを連結する配管群22〜28およびこれらの配管に
設けられたバルブ群とで主として構成されている。な
お、図1において、6は、H2 、14は、CO、15
は、PSA装置12のオフガス、16は、高温ガス、1
7は、水蒸気(H2 O)である。
In FIG. 2, the PSA device 12 comprises:
It is mainly composed of adsorption towers A and B, buffer tanks 31 and 32 for storing various component gases, vacuum pump 29, piping groups 22 to 28 connecting these, and valve groups provided in these pipings. . In FIG. 1, 6 is H 2 , 14 is CO, 15
Is the off-gas of the PSA device 12, 16 is the hot gas, 1
7 is steam (H 2 O).

【0020】このような構成において、炭化水素源であ
るナフサ1は、スチーム2と共にスチームリフォーマー
3に導入され、改質触媒、例えばアルミナをベースにN
iを担持した触媒の存在下に、例えば860℃で反応し
て改質され、H2 、CO2 、CO、CH4 等の混合物か
らなる改質ガス4となる。改質ガス4は、COシフト反
応器5に流入し、ここで、COシフト触媒、例えばC
u、Zn触媒の存在下、280℃、18気圧でCOとH
2 OがH2 とCO2 に変性する。生成したH2 を含む混
合ガスは、後流のH2 −PSA装置7に流入し、高純
度、例えば純度99.999%のH2 が分離、回収され
るとともに、オフガス8が排出される。オフガス8は、
例えば30℃であり、後述する逆COシフト反応器10
出口ガスと熱交換して、例えば350℃に昇温された
後、例えばスチームリフォーマーの対流伝熱部に設置さ
れた熱交換器9に流入し、ここで、高温ガス16で、例
えば840℃まで昇温される。昇温されたオフガス8
は、例えばFeおよびCrを主成分とする逆COシフト
触媒を充填した逆COシフト反応器10に流入し、ここ
で前記オフガス8に含まれるCO2 がH2 で還元されて
COとH2 Oが生成される。生成したCOを含む、例え
ば700℃の生成ガスは、熱交換器11に流入し、ここ
で前記H2 −PSA装置7のオフガスと熱交換して、例
えば30℃まで急冷され、水分が凝縮水として分離され
たのち、吸着剤、例えば活性炭系吸着剤が充填されたP
SA装置12に流入し、ここで吸着工程、減圧工程、パ
ージ工程および昇圧工程からなるPSA法により、未反
応のCO2 およびCH4 等を除去して高濃度COが回収
される。得られたCOガスは後流のCO精製用CO−P
SA装置13に流入し、ここで精製され、例えば純度9
9%以上のCOとなる。
In such a configuration, the naphtha 1, which is a hydrocarbon source, is introduced into the steam reformer 3 together with the steam 2, and is supplied to a reforming catalyst such as alumina based on N 2.
In the presence of a catalyst supporting i, for example, the reaction is carried out at 860 ° C. to form a reformed gas 4 comprising a mixture of H 2 , CO 2 , CO, CH 4 and the like. The reformed gas 4 flows into a CO shift reactor 5 where a CO shift catalyst, such as C
u and Zn catalysts at 280 ° C. and 18 atm.
2 O is transformed into H 2 and CO 2 . Mixed gas containing the produced H 2 flows into H 2-PSA device 7 on the downstream, high purity, for example, with a purity of 99.999% H 2 separation, is recovered, the off-gas 8 is discharged. Off gas 8
For example, at 30 ° C., the reverse CO shift reactor 10
After exchanging heat with the outlet gas and elevating the temperature to, for example, 350 ° C., it flows into, for example, a heat exchanger 9 installed in a convection heat transfer section of a steam reformer, where the high-temperature gas 16 is heated to, for example, 840 ° C. The temperature is raised. Heated off-gas 8
Flows into a reverse CO shift reactor 10 filled with a reverse CO shift catalyst containing, for example, Fe and Cr as a main component, where CO 2 contained in the off-gas 8 is reduced by H 2 to form CO and H 2 O. Is generated. The generated gas containing the generated CO, for example, at 700 ° C., flows into the heat exchanger 11, where it exchanges heat with the off-gas of the H 2 -PSA device 7 to be rapidly cooled to, for example, 30 ° C. After separation, P filled with an adsorbent, for example, an activated carbon-based adsorbent
It flows into the SA device 12, where the unreacted CO 2 and CH 4 and the like are removed by the PSA method including the adsorption step, the pressure reduction step, the purge step, and the pressure increase step to recover high-concentration CO. The obtained CO gas is CO-P for downstream CO purification.
It flows into the SA device 13, where it is purified, for example, with a purity of 9
CO becomes 9% or more.

【0021】次に、図2を用いてPSA装置12におけ
るCOの分離、回収方法について説明する。図1の逆C
Oシフト反応器10から流出した生成ガスは、水分が分
離されたのち、図2の管路21を経てPSA装置12の
吸着塔Aに流入し、塔内の吸着剤、例えば活性炭系吸着
剤にCO、CH4 、CO2 およびH2 Oが吸着し、H 2
が管路22を経て流出し、バッファータンク31に回収
される(吸着工程)。次いで、流出するCOとH2 の混
合ガスは管路22、23を経てCO−PSAに送られ、
高純度COに精製される。次いで真空ポンプ29が起動
され、主としてCO2 、CH4 を多く含むガスが管路2
4から排出される。この混合ガスは管路25を経て管路
21の原料フィードガスにリサイクルされる。次に、吸
着工程で回収されたH2 ガスの一部が上記吸着工程のフ
ローと反対方向に管路26を経て供給され、吸着塔A内
に吸着されているCO2 、CH4 および残存H2 Oが管
路24、27を経て脱着、除去され、例えば燃料ガスと
して使用される(パージ工程)。次に、上記パージ工程
終了後に、所定のバルブ操作によって吸着塔A内が回収
2 ガスの一部によって昇圧される(昇圧工程)。吸着
塔Bにおいても同様に操作され、吸着工程の後半におい
て分離、回収された濃度50〜70%のCOは後流のC
O精製用のCO−PSA装置13(図1)に流入し、同
様にして精製され、例えば純度99.0%のCOとな
る。
Next, referring to FIG.
A method of separating and recovering CO will be described. Reverse C of FIG.
The product gas flowing out of the O-shift reactor 10 contains moisture.
After being separated, the PSA device 12
It flows into the adsorption tower A, and the adsorbent in the tower, for example, activated carbon-based adsorption
CO, CHFour, COTwoAnd HTwoO adsorbs and H Two
Flows out through the pipe 22 and is collected in the buffer tank 31.
(Adsorption step). Next, the outflowing CO and HTwoBlend of
The joint gas is sent to the CO-PSA via lines 22 and 23,
Purified to high purity CO. Next, the vacuum pump 29 is started.
And mainly COTwo, CHFourGas containing a large amount of
It is discharged from 4. This mixed gas passes through line 25
It is recycled to 21 raw material feed gases. Next, suck
H recovered in the loading processTwoA part of the gas is
Is supplied through the pipe 26 in the direction opposite to the row,
CO adsorbed onTwo, CHFourAnd residual HTwoO is a tube
Desorbed and removed via paths 24 and 27, for example, with fuel gas
(Purge step). Next, the purging step
After the completion, the inside of the adsorption tower A is recovered by a predetermined valve operation.
HTwoThe pressure is increased by a part of the gas (pressure increase step). adsorption
The same operation is performed in the column B, and in the latter half of the adsorption step,
50-70% of CO separated and recovered by
O-purified CO-PSA unit 13 (Fig. 1)
In a manner as described above, for example, to obtain CO having a purity of 99.0%.
You.

【0022】本実施例において、スチームリフォーミン
グにより高純度(純度99.999%)H2 を1000
0Nm2 /Hrで製造した場合の、H2 −PSA7のオ
フガス8の流量は、6704Nm3 /Hr、逆COシフ
ト反応器10出口生成ガス流量は、6034Nm3 /H
r、製品であるCO−PSA装置13出口CO流量は、
1420Nm2 /Hr(純度99%)、PSA装置12
のオフガス流量は、4614Nm3 /Hrであった。
In the present embodiment, high purity (purity: 99.999%) H 2 was reduced to 1000 by steam reforming.
When manufactured at 0 Nm 2 / Hr, the flow rate of the off gas 8 of the H 2 -PSA 7 is 6704 Nm 3 / Hr, and the flow rate of the generated gas at the outlet of the reverse CO shift reactor 10 is 6034 Nm 3 / H.
r, the CO flow rate at the exit of the product CO-PSA device 13 is:
1420 Nm 2 / Hr (purity 99%), PSA device 12
Was 4614 Nm 3 / Hr.

【0023】本実施例におけるガス収支を表1に示し
た。
Table 1 shows the gas balance in this embodiment.

【表1】 表1において、本実施例によれば、純度99%の高濃度
COが効率よく製造できることが分かる。本実施例によ
れば、従来大気中に放出されていたCO2 の約半分をC
Oとして回収することができる。
[Table 1] Table 1 shows that according to this example, high-concentration CO having a purity of 99% can be efficiently produced. According to the present embodiment, about half of the CO 2 conventionally released into the atmosphere is reduced to C
It can be recovered as O.

【0024】本実施例において、熱交換器9の熱源とし
ては、COを回収するPSA装置12のオフガス15、
リフォーマーの燃焼ガスまたは高温のプロセスガスを利
用できる。また大型ボイラーの排ガスや他のプロセスの
加熱炉排ガス等を利用することもできる。PSA装置1
2のオフガス15は、CO2 とH2 の混合ガスであり、
リサイクルして原料ガスの一部として使用することも可
能である。
In this embodiment, the heat source of the heat exchanger 9 includes the off-gas 15 of the PSA device 12 for recovering CO,
Reformer combustion gases or hot process gases can be used. Exhaust gas from a large boiler or exhaust gas from a heating furnace in another process can also be used. PSA device 1
2 is a mixed gas of CO 2 and H 2 ,
It is also possible to recycle and use it as a part of the raw material gas.

【0025】本実施例において、凝縮水を分離した、P
SA装置12入口ガスのガス組成は、H2 :30.4
%、CO2 :24.5%、CO:32.5%、CH4
12.6%であり、逆COシフト反応器10に供給した
CO2 の46%がCOに変換されていた。
In this embodiment, P is obtained by separating condensed water.
The gas composition of the gas at the inlet of the SA device 12 is H 2 : 30.4
%, CO 2 : 24.5%, CO: 32.5%, CH 4 :
This was 12.6%, and 46% of the CO 2 supplied to the reverse CO shift reactor 10 was converted to CO.

【0026】本実施例において、CO−PSA装置と
は、PSA装置12で回収したCOを精製する装置であ
り、各成分の分離は、PSA装置12に準じて行われ
る。CO−PSA装置13のオフガスは、H2 を主成分
とするものであり、例えばPSA装置12のパージガス
として使用するか、CO2 とともに回収して原料にリサ
イクルすることもできる。
In the present embodiment, the CO-PSA apparatus is an apparatus for purifying CO recovered by the PSA apparatus 12, and each component is separated according to the PSA apparatus 12. The off-gas of the CO-PSA device 13 is mainly composed of H 2 , and can be used as, for example, a purge gas of the PSA device 12, or can be recovered together with CO 2 and recycled as a raw material.

【0027】本実施例においては、PSA装置12の後
流にCO精製用のCO−PSA装置13を設けたが、目
的とするCO濃度によってはCO精製用のCO−PSA
装置を省略してもよい。 実施例2 図1の装置における、スチームリフォーマー3の加熱炉
を改造して炉の壁面近傍に反応管9本を増設して(改造
前は28本)加熱器9とし、逆COシフト反応器10に
代えて前記加熱器9の反応管に逆COシフト触媒として
活性アルミナを充填したものを用いた以外は上記実施例
1と同様にしてH2 −PSAのオフガスからCOを製造
したところ、純度99%のCOが2365Nm2 /Hr
で得られた。
In this embodiment, the CO-PSA device 13 for CO purification is provided downstream of the PSA device 12, but depending on the target CO concentration, the CO-PSA device for CO purification may be used.
The device may be omitted. Example 2 In the apparatus of FIG. 1, the heating furnace of the steam reformer 3 was modified and nine reaction tubes were added near the wall of the furnace (28 before modification) to form a heater 9 and a reverse CO shift reactor 10 When CO was produced from H 2 -PSA off-gas in the same manner as in Example 1 except that the reaction tube of the heater 9 was filled with activated alumina as a reverse CO shift catalyst instead of % CO is 2365 Nm 2 / Hr
Was obtained.

【0028】このとき、反応管出口の温度は800℃、
生成ガス流量は7085Nm2 /Hr、ガス組成は
2 :40.7%、CO2 :13.5%、CO:42.
4%、CH4 :3.4%であり、オフガス8中に含まれ
るCO2 の62%がCOに変換されていた。
At this time, the temperature at the outlet of the reaction tube is 800 ° C.
The generated gas flow rate was 7085 Nm 2 / Hr, the gas composition was H 2 : 40.7%, CO 2 : 13.5%, CO: 42.
4%, CH 4 : 3.4%, and 62% of CO 2 contained in the off-gas 8 was converted to CO.

【0029】実施例2におけるガス収支を表2に示す。Table 2 shows the gas balance in Example 2.

【表2】 表2において、本実施例によっても純度99%の高濃度
COが効率よく製造できたことが分かる。
[Table 2] Table 2 shows that high-concentration CO having a purity of 99% was efficiently produced also in this example.

【0030】[0030]

【発明の効果】本願の請求項1記載の発明によれば、水
素PSAプロセスから排出されるオフガス中のCO2
逆COシフト触媒の存在下、H2 で還元することによ
り、比較的低温で、CH4 を生成することなくCO2
COに転化することができるので、H2 −PSAプロセ
スのオフガスを利用して効率よく高純度のCOを製造す
ることができる。また、逆COシフト反応に必要な熱量
は比較的少ないので、反応物自身のもつ熱量で反応を進
行させることができるので、リフォーマーの改造なしに
簡単なガス熱交換器と触媒を充填した反応器を増設する
ことでH2 −PSAのオフガスからCOを生産すること
ができる。
According to the first aspect of the present invention, CO 2 in off-gas discharged from a hydrogen PSA process is reduced with H 2 in the presence of a reverse CO shift catalyst, thereby reducing CO 2 at a relatively low temperature. , CH 4 can be converted to CO 2 without producing CH 4 , so that high-purity CO can be efficiently produced using the off-gas of the H 2 -PSA process. Also, since the amount of heat required for the reverse CO shift reaction is relatively small, the reaction can proceed with the heat of the reactants themselves, so a simple gas heat exchanger and a reactor filled with catalyst can be used without reformer modification. CO can be produced from off-gas of H 2 -PSA.

【0031】本願の請求項2記載の発明によれば、逆C
Oシフト触媒としてFeおよびCrを活性成分とするC
Oシフト触媒または活性アルミナ(Al2 3)を活性成
分とするCOシフト触媒を用いることにより、上記発明
の効果に加え、CO2 のCOへの変性効率が向上し、C
Oをより効率よく製造することができる。
According to the invention described in claim 2 of the present application, the inverse C
C with Fe and Cr as active components as O shift catalyst
By using an O shift catalyst or a CO shift catalyst containing activated alumina (Al 2 O 3 ) as an active component, in addition to the effects of the present invention, the efficiency of CO 2 conversion into CO is improved, and
O can be produced more efficiently.

【0032】本願の請求項3記載の発明によれば、反応
圧力を1atm 〜20atm としたことにより、生成したC
Oの分離、回収が容易になり、COをさらに効率よく製
造することができる。
According to the invention of claim 3 of the present application, the reaction pressure is set to 1 atm to 20 atm, so that C
Separation and recovery of O are facilitated, and CO can be produced more efficiently.

【0033】本願の請求項4記載の発明によれば、生成
ガスからCOを分離、回収する方法を、圧力変動吸着
(PSA)方法としたことにより、上記発明の効果に加
え、余剰のH2 を効果的に利用し、COを効率よく分
離、回収できる。
According to the invention of claim 4, wherein the separation of CO from the product gas, a method of recovering, by which a pressure swing adsorption (PSA) process, in addition to the effect of the invention, excess H 2 And CO can be efficiently separated and recovered.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す装置系統図。FIG. 1 is a system diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1のPSA装置の系統を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a system of the PSA device of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ナフサ、2…スチーム、3…スチームリフォーマ
ー、4…改質ガス、5…COシフト反応器、6…H2
7…H2 −PSA装置、8…オフガス、9…加熱器、1
0…逆COシフト反応器、11…熱交換器、12…PS
A装置、13…CO−PSA装置、14…CO、15:
オフガス、16…高温ガス、17…H2 O、21〜28
…配管、29…真空ポンプ、31、32…バッファータ
ンク。
1 ... naphtha, 2 ... steam, 3 ... steam reformer, 4 ... reformed gas, 5 ... CO shift reactor, 6 ... H 2,
7 ... H 2-PSA unit, 8 ... offgas, 9 ... heater, 1
0: reverse CO shift reactor, 11: heat exchanger, 12: PS
A device, 13 ... CO-PSA device, 14 ... CO, 15:
Off, 16 ... hot gas, 17 ... H 2 O, 21 to 28
... pipe, 29 ... vacuum pump, 31, 32 ... buffer tank.

フロントページの続き (72)発明者 宍倉 進 千葉県市原市八幡海岸通1番地 三井造船 株式会社千葉事業所内 Fターム(参考) 4D012 CA20 CB16 CD07 CG01 CH05 CJ02 CK01 4G046 JA04 JB12 JB14 JC05 4G069 BA01A BC49A BC58A CC29Continued on the front page (72) Inventor Susumu Shishikura No. 1 Yawata Kaigandori, Ichihara City, Chiba Prefecture Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd. F-term (reference) 4D012 CA20 CB16 CD07 CG01 CH05 CJ02 CK01 4G046 JA04 JB12 JB14 JC05 4G069 BA01A BC49A BC58A CC29

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炭化水素を改質した改質ガスを圧力変動
吸着(PSA)装置に導入して水素(H2 )を分離、回
収する、水素PSAプロセスから排出される、二酸化炭
素(CO2 )とH2 を含むオフガスから一酸化炭素(C
O)を製造する方法であって、前記オフガスに含まれる
CO2 を逆COシフト触媒の存在下、500℃〜850
℃でH2 により接触的に還元してCOと水蒸気(H
2 O)を生成させ、生成ガスを冷却して前記水蒸気を凝
縮水として分離したのち、COを分離、回収することを
特徴とする、水素PSAのオフガスからCOを製造する
方法。
1. A reformed gas obtained by reforming a hydrocarbon is introduced into a pressure fluctuation adsorption (PSA) device to separate and recover hydrogen (H 2 ), and carbon dioxide (CO 2) discharged from a hydrogen PSA process is used. ) And H 2 from off-gas containing carbon monoxide (C
O), wherein CO 2 contained in the off-gas is converted to 500 ° C. to 850 in the presence of a reverse CO shift catalyst.
℃ in contact reducible by H 2 CO and water vapor (H
A method for producing CO from off-gas of hydrogen PSA, comprising producing 2 O), cooling the produced gas and separating the water vapor as condensed water, and then separating and recovering CO.
【請求項2】 前記逆COシフト触媒としてFeおよび
Crを活性成分とする触媒または活性アルミナ(Al2
3)を活性成分とする触媒を用いることを特徴とする請
求項1に記載の、水素PSAのオフガスからCOを製造
する方法。
2. A catalyst containing Fe and Cr as active components or activated alumina (Al 2
The method for producing CO from off-gas of hydrogen PSA according to claim 1, wherein a catalyst containing O 3 ) as an active component is used.
【請求項3】 前記CO2 をH2 により接触的に還元さ
せる反応を、圧力1atm 〜20atm で行うことを特徴と
する請求項1または2に記載の、水素PSAのオフガス
からCOを製造する方法。
3. The method for producing CO from off-gas of hydrogen PSA according to claim 1, wherein the reaction for catalytically reducing CO 2 with H 2 is performed at a pressure of 1 atm to 20 atm. .
【請求項4】 前記水蒸気を凝縮水として分離した生成
ガスからCOを分離、回収する方法が、圧力変動吸着
(PSA)方法であることを特徴とする請求項1〜3の
何れかに記載の、水素PSAのオフガスからCOを製造
する方法。
4. The method according to claim 1, wherein the method of separating and recovering CO from a product gas obtained by separating water vapor as condensed water is a pressure swing adsorption (PSA) method. For producing CO from off-gas of hydrogen PSA.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007320791A (en) * 2006-05-31 2007-12-13 Chugoku Electric Power Co Inc:The Hydrogen production system
JP2012512120A (en) * 2008-12-17 2012-05-31 サウディ ベーシック インダストリーズ コーポレイション Process for increasing the carbon monoxide content in a synthesis gas mixture
JP2016501823A (en) * 2012-12-21 2016-01-21 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアBasf Se Parallel production of hydrogen, carbon monoxide and carbon-containing products
CN114712984A (en) * 2022-03-16 2022-07-08 四川天采科技有限责任公司 Substitution process for recycling CO2 through full-temperature-range pressure swing adsorption for amine absorption decarburization in natural gas SMB hydrogen production

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007320791A (en) * 2006-05-31 2007-12-13 Chugoku Electric Power Co Inc:The Hydrogen production system
JP2012512120A (en) * 2008-12-17 2012-05-31 サウディ ベーシック インダストリーズ コーポレイション Process for increasing the carbon monoxide content in a synthesis gas mixture
US8946308B2 (en) 2008-12-17 2015-02-03 Saudi Basic Industries Corporation Process for increasing the carbon monoxide content of a syngas mixture
US9249079B2 (en) 2008-12-17 2016-02-02 Saudi Basic Industries Corporation Process for increasing the carbon monoxide content of a syngas mixture
JP2016501823A (en) * 2012-12-21 2016-01-21 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアBasf Se Parallel production of hydrogen, carbon monoxide and carbon-containing products
CN114712984A (en) * 2022-03-16 2022-07-08 四川天采科技有限责任公司 Substitution process for recycling CO2 through full-temperature-range pressure swing adsorption for amine absorption decarburization in natural gas SMB hydrogen production
CN114712984B (en) * 2022-03-16 2023-03-03 四川天采科技有限责任公司 Substitution process for recycling CO2 through full-temperature-range pressure swing adsorption for amine absorption decarburization in natural gas SMB hydrogen production

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