JP2000312824A - メタンと窒素の混合ガスからメタンを分離するモレキュラーシービングカーボン - Google Patents
メタンと窒素の混合ガスからメタンを分離するモレキュラーシービングカーボンInfo
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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
Abstract
(57)【要約】
【課 題】 嫌気性発酵プロセスから排出されるガスな
ど、メタンを主成分としかつ窒素や二酸化炭素を含有す
る混合ガスから窒素や二酸化炭素を選択的もしくは効率
的に吸着することにより、工業的のみならず経済的にも
有利にメタンを分離又は精製する技術の提供。 【解決手段】メタン、窒素、二酸化炭素を含有する混合
ガスをモレキュラーシービングカーボンと接触させて、
実質的にメタンをほとんど吸着することなく、窒素や二
酸化炭素を選択的に吸着させることでメタンを高純度で
分離又は回収し、次いで吸着された窒素や二酸化炭素を
脱着排気させることでメタンの分離又は回収を連続的に
行う。
ど、メタンを主成分としかつ窒素や二酸化炭素を含有す
る混合ガスから窒素や二酸化炭素を選択的もしくは効率
的に吸着することにより、工業的のみならず経済的にも
有利にメタンを分離又は精製する技術の提供。 【解決手段】メタン、窒素、二酸化炭素を含有する混合
ガスをモレキュラーシービングカーボンと接触させて、
実質的にメタンをほとんど吸着することなく、窒素や二
酸化炭素を選択的に吸着させることでメタンを高純度で
分離又は回収し、次いで吸着された窒素や二酸化炭素を
脱着排気させることでメタンの分離又は回収を連続的に
行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、メタンを主成分と
して含有する混合ガスからメタンを分離又は回収する用
途に使用されるモレキュラーシービングカーボン、当該
モレキュラーシービングカーボンを使用することを特徴
とするメタンの分離精製方法および当該モレキュラーシ
ービングカーボンを具備したメタンの分離精製装置に関
する。さらに詳しくは、メタンのほか、窒素ガス（以下
単に窒素と略称する）、そして場合によっては二酸化炭
素、エチレンなどの成分が混合しているガスよりメタン
以外のガスを吸着除去し、メタンを効率的に回収する又
はそのような混合ガス中におけるメタン成分の含有量を
増大させる技術を提供するものである。
して含有する混合ガスからメタンを分離又は回収する用
途に使用されるモレキュラーシービングカーボン、当該
モレキュラーシービングカーボンを使用することを特徴
とするメタンの分離精製方法および当該モレキュラーシ
ービングカーボンを具備したメタンの分離精製装置に関
する。さらに詳しくは、メタンのほか、窒素ガス（以下
単に窒素と略称する）、そして場合によっては二酸化炭
素、エチレンなどの成分が混合しているガスよりメタン
以外のガスを吸着除去し、メタンを効率的に回収する又
はそのような混合ガス中におけるメタン成分の含有量を
増大させる技術を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】地中より産する天然ガス、産業・家庭用
廃棄物が地中埋蔵処理により発酵分解して産生するガ
ス、又は嫌気性発酵プロセスから排出されるガスなどは
熱エネルギー源となるメタン（可燃成分）を主成分とし
て構成されているものの多量の熱エネルギー源とはなら
ない窒素や二酸化炭素（非可燃成分）などを含む。これ
らを熱エネルギー源とするには混合ガス中に燃料となり
得ない窒素や二酸化炭素が含まれているためにガスの燃
焼エネルギーが低く、この燃焼エネルギーが高いガスと
するためにメタンの純度を上げてやる必要がある。この
混合ガスから特定ガス成分の純度を上げるための手法と
して、これまで混合ガスを低温条件下蒸留分離する深冷
分離法、ガス分離膜による膜分離法、モレキュラーシー
ビングカーボンを使用した圧力スイング吸着分離法など
の例が提案されている。（例えば、特開昭５８−２１６
７０３号、特開昭５９−３９３０４号、特開昭５８−１
５９８３０号、特開昭６１−１０１５４１号、特開平２
−２８４６３５号、特開平２−２８１０９６号、特開平
３−１２７６０５号、特開平３−１３１３１７号、特開
平３−１５１０１３号、特開平７−２９９３５６号、特
開平９−８９６号公報など。） しかしながらメタンを
窒素ガスから分離してメタンを工業的有利に分離精製す
る技術はない。
廃棄物が地中埋蔵処理により発酵分解して産生するガ
ス、又は嫌気性発酵プロセスから排出されるガスなどは
熱エネルギー源となるメタン（可燃成分）を主成分とし
て構成されているものの多量の熱エネルギー源とはなら
ない窒素や二酸化炭素（非可燃成分）などを含む。これ
らを熱エネルギー源とするには混合ガス中に燃料となり
得ない窒素や二酸化炭素が含まれているためにガスの燃
焼エネルギーが低く、この燃焼エネルギーが高いガスと
するためにメタンの純度を上げてやる必要がある。この
混合ガスから特定ガス成分の純度を上げるための手法と
して、これまで混合ガスを低温条件下蒸留分離する深冷
分離法、ガス分離膜による膜分離法、モレキュラーシー
ビングカーボンを使用した圧力スイング吸着分離法など
の例が提案されている。（例えば、特開昭５８−２１６
７０３号、特開昭５９−３９３０４号、特開昭５８−１
５９８３０号、特開昭６１−１０１５４１号、特開平２
−２８４６３５号、特開平２−２８１０９６号、特開平
３−１２７６０５号、特開平３−１３１３１７号、特開
平３−１５１０１３号、特開平７−２９９３５６号、特
開平９−８９６号公報など。） しかしながらメタンを
窒素ガスから分離してメタンを工業的有利に分離精製す
る技術はない。
【０００３】これらの公知方法では次のような問題があ
る。 （１）深冷分離法のような沸点差を利用して蒸留分離す
る手法では、窒素の沸点がメタンのそれより低いために
初留に窒素が、次いでメタンが得られる。この時の温度
では二酸化炭素が固化しており、プロセスの円滑な運転
を妨げるのであらかじめ二酸化炭素を除去しておかねば
ならない。このため効率的にメタンを得ようとすると装
置が複雑かつ大型化することとなり、経済的に好ましく
ない。 （２）従来の膜分離法やモレキュラーシービングカーボ
ンを使用した圧力スイング吸着分離法では、その分離プ
ロセスに熱の出入りを伴わず常温操作が可能であるほ
か、比較的構成がシンプルで装置の小型化が可能である
などの利点がある。この手法を利用して、メタンと二酸
化炭素の混合ガスからメタンのみを分離精製して回収す
る技術は既に知られている。しかしながら従来の技術で
は、メタンと窒素の分離効率が高くなく、メタンの回収
量を多くしようとするとメタン中に窒素が混入してメタ
ンの純度が上がらず、メタンの純度を上げようとすると
排気ガスとして放出する窒素中にメタンが混入して回収
量が低くなるという欠点がある。
る。 （１）深冷分離法のような沸点差を利用して蒸留分離す
る手法では、窒素の沸点がメタンのそれより低いために
初留に窒素が、次いでメタンが得られる。この時の温度
では二酸化炭素が固化しており、プロセスの円滑な運転
を妨げるのであらかじめ二酸化炭素を除去しておかねば
ならない。このため効率的にメタンを得ようとすると装
置が複雑かつ大型化することとなり、経済的に好ましく
ない。 （２）従来の膜分離法やモレキュラーシービングカーボ
ンを使用した圧力スイング吸着分離法では、その分離プ
ロセスに熱の出入りを伴わず常温操作が可能であるほ
か、比較的構成がシンプルで装置の小型化が可能である
などの利点がある。この手法を利用して、メタンと二酸
化炭素の混合ガスからメタンのみを分離精製して回収す
る技術は既に知られている。しかしながら従来の技術で
は、メタンと窒素の分離効率が高くなく、メタンの回収
量を多くしようとするとメタン中に窒素が混入してメタ
ンの純度が上がらず、メタンの純度を上げようとすると
排気ガスとして放出する窒素中にメタンが混入して回収
量が低くなるという欠点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した従
来技術の問題点を克服し、メタンを主成分とする混合ガ
スから窒素、二酸化炭素などの非燃焼性ガスを選択的に
吸着分離し、高純度メタンを効率よく回収するものであ
る。
来技術の問題点を克服し、メタンを主成分とする混合ガ
スから窒素、二酸化炭素などの非燃焼性ガスを選択的に
吸着分離し、高純度メタンを効率よく回収するものであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題の
解決に鋭意検討を重ねた結果、メタンと窒素を高効率で
分離することができるモレキュラーシービングカーボン
を新たに発明した。これを使用することにより、メタン
と窒素や二酸化炭素などの非燃焼性気体の混合物から、
メタンの分離が効果的に行われることを見いだし、さら
に鋭意検討することによって本発明を完成するに至っ
た。すなわち本発明は、（１）メタンと窒素を含有する
混合ガス中のメタンと窒素を工業的に分離するためのモ
レキュラーシービングカーボン、（２）メタンおよび窒
素を含有する混合ガスから窒素を選択的に吸着除去し、
メタンの純度を向上させてメタンを分離精製する用途に
用いられるモレキュラーシービングカーボン、（３）混
合ガスがメタンおよび窒素以外に二酸化炭素、アルゴ
ン、エチレンおよび酸素から成る群から選ばれる１〜４
を含有する上記（２）記載のモレキュラーシービングカ
ーボン、（４）０．１ＭＰａ、２５℃における窒素、メ
タン、エチレンおよび二酸化炭素の吸着時定数がそれぞ
れ０．０１〜１０分、１〜１０００分、０．１〜１００
分および０．００１〜１分である上記（１）〜（３）記
載のモレキュラーシービングカーボン、（５）０．１Ｍ
Ｐａ、２５℃における窒素、メタン、エチレンおよび二
酸化炭素の吸着時定数がそれぞれ０．１〜５分、１０〜
５００分、１〜５０分および０．０１〜０．５分である
上記（１）〜（３）記載のモレキュラーシービングカー
ボン、（６）０．１ＭＰａ、２５℃における窒素、メタ
ン、エチレンおよび二酸化炭素の平衡吸着量がそれぞれ
３．０〜１５．０Nl/kg、１０．０〜４０．０Nl/kg、３
０．０〜９０．０Nl/kgおよび３０．０〜９０．０Nl/kg
である上記（１）〜（５）記載のモレキュラーシービン
グカーボン、（７）０．１ＭＰａ、２５℃における窒
素、メタン、エチレンおよび二酸化炭素の平衡吸着量が
それぞれ６．０〜１１．０Nl/kg、１５．０〜３０．０N
l/kg、３５．０〜８０．０Nl/kgおよび３５．０〜８
０．０Nl/kgである上記（１）〜（５）記載のモレキュ
ラーシービングカーボン、（８）形状がペレット状、破
砕状、球状、粉末状、繊維状またはハニカム成型体であ
る上記（１）〜（７）記載のモレキュラーシービングカ
ーボン、（９）モレキュラーシービングカーボンの平均
細孔径が０．０１〜１．０ｎｍであることを特徴とする
上記（１）〜（８）記載のモレキュラーシービングカー
ボン、（１０）モレキュラーシービングカーボンの平均
細孔径が０．３〜０．５ｎｍであることを特徴とする上
記（１）〜（８）記載のモレキュラーシービングカーボ
ン、（１１）上記（９）記載の平均細孔径と、上記
（４）記載の吸着時定数と上記（６）記載の平衡吸着量
とを有することを特徴とするモレキュラーシービングカ
ーボン、（１２）メタンと窒素を含有する混合ガスを加
圧下に上記（１）〜（１１）記載のモレキュラーシービ
ングカーボンと接触させ、選択的に窒素をモレキュラー
シービングカーボンに吸着させて、混合ガス中のメタン
の純度を向上させることを特徴とするメタンの分離精製
方法、（１３）上記（１）〜（１１）記載のモレキュラ
ーシービングカーボンを具有することを特徴とするメタ
ンの分離精製装置、（１４）下記性状を有するモレキュ
ラーシービングカーボン、 平均細孔径：０．０１〜１．０ｎｍ 平衡吸着量（０．１ＭＰａ、２５℃における値） 窒素 ： ３．０〜１５．０Nl/kg メタン ：１０．０〜４０．０Nl/kg 二酸化炭素：３０．０〜９０．０Nl/kg エチレン ：３０．０〜９０．０Nl/kg 吸着時定数（０．１ＭＰａ、２５℃における値） 窒素 ：０．０１〜１０．０分 メタン ：１．０〜１０００．０分 二酸化炭素：０．００１〜１．０分 エチレン ：０．１〜１００．０分、および （１５）下記性状を有するモレキュラーシービングカー
ボン、 平均細孔径：０．３〜０．５ｎｍ 平衡吸着量（０．１ＭＰａ、２５℃における値） 窒素 ： ３．０〜１５．０Nl/kg メタン ：１０．０〜４０．０Nl/kg 二酸化炭素：３０．０〜９０．０Nl/kg エチレン ：３０．０〜９０．０Nl/kg 吸着時定数（０．１ＭＰａ、２５℃における値） 窒素 ：０．０１〜１０．０分 メタン ：１．０〜１０００．０分 二酸化炭素：０．００１〜１．０分 エチレン ：０．１〜１００．０分、 に関する。（Ｎｌ：０℃、０．１ＭＰａの体積）
解決に鋭意検討を重ねた結果、メタンと窒素を高効率で
分離することができるモレキュラーシービングカーボン
を新たに発明した。これを使用することにより、メタン
と窒素や二酸化炭素などの非燃焼性気体の混合物から、
メタンの分離が効果的に行われることを見いだし、さら
に鋭意検討することによって本発明を完成するに至っ
た。すなわち本発明は、（１）メタンと窒素を含有する
混合ガス中のメタンと窒素を工業的に分離するためのモ
レキュラーシービングカーボン、（２）メタンおよび窒
素を含有する混合ガスから窒素を選択的に吸着除去し、
メタンの純度を向上させてメタンを分離精製する用途に
用いられるモレキュラーシービングカーボン、（３）混
合ガスがメタンおよび窒素以外に二酸化炭素、アルゴ
ン、エチレンおよび酸素から成る群から選ばれる１〜４
を含有する上記（２）記載のモレキュラーシービングカ
ーボン、（４）０．１ＭＰａ、２５℃における窒素、メ
タン、エチレンおよび二酸化炭素の吸着時定数がそれぞ
れ０．０１〜１０分、１〜１０００分、０．１〜１００
分および０．００１〜１分である上記（１）〜（３）記
載のモレキュラーシービングカーボン、（５）０．１Ｍ
Ｐａ、２５℃における窒素、メタン、エチレンおよび二
酸化炭素の吸着時定数がそれぞれ０．１〜５分、１０〜
５００分、１〜５０分および０．０１〜０．５分である
上記（１）〜（３）記載のモレキュラーシービングカー
ボン、（６）０．１ＭＰａ、２５℃における窒素、メタ
ン、エチレンおよび二酸化炭素の平衡吸着量がそれぞれ
３．０〜１５．０Nl/kg、１０．０〜４０．０Nl/kg、３
０．０〜９０．０Nl/kgおよび３０．０〜９０．０Nl/kg
である上記（１）〜（５）記載のモレキュラーシービン
グカーボン、（７）０．１ＭＰａ、２５℃における窒
素、メタン、エチレンおよび二酸化炭素の平衡吸着量が
それぞれ６．０〜１１．０Nl/kg、１５．０〜３０．０N
l/kg、３５．０〜８０．０Nl/kgおよび３５．０〜８
０．０Nl/kgである上記（１）〜（５）記載のモレキュ
ラーシービングカーボン、（８）形状がペレット状、破
砕状、球状、粉末状、繊維状またはハニカム成型体であ
る上記（１）〜（７）記載のモレキュラーシービングカ
ーボン、（９）モレキュラーシービングカーボンの平均
細孔径が０．０１〜１．０ｎｍであることを特徴とする
上記（１）〜（８）記載のモレキュラーシービングカー
ボン、（１０）モレキュラーシービングカーボンの平均
細孔径が０．３〜０．５ｎｍであることを特徴とする上
記（１）〜（８）記載のモレキュラーシービングカーボ
ン、（１１）上記（９）記載の平均細孔径と、上記
（４）記載の吸着時定数と上記（６）記載の平衡吸着量
とを有することを特徴とするモレキュラーシービングカ
ーボン、（１２）メタンと窒素を含有する混合ガスを加
圧下に上記（１）〜（１１）記載のモレキュラーシービ
ングカーボンと接触させ、選択的に窒素をモレキュラー
シービングカーボンに吸着させて、混合ガス中のメタン
の純度を向上させることを特徴とするメタンの分離精製
方法、（１３）上記（１）〜（１１）記載のモレキュラ
ーシービングカーボンを具有することを特徴とするメタ
ンの分離精製装置、（１４）下記性状を有するモレキュ
ラーシービングカーボン、 平均細孔径：０．０１〜１．０ｎｍ 平衡吸着量（０．１ＭＰａ、２５℃における値） 窒素 ： ３．０〜１５．０Nl/kg メタン ：１０．０〜４０．０Nl/kg 二酸化炭素：３０．０〜９０．０Nl/kg エチレン ：３０．０〜９０．０Nl/kg 吸着時定数（０．１ＭＰａ、２５℃における値） 窒素 ：０．０１〜１０．０分 メタン ：１．０〜１０００．０分 二酸化炭素：０．００１〜１．０分 エチレン ：０．１〜１００．０分、および （１５）下記性状を有するモレキュラーシービングカー
ボン、 平均細孔径：０．３〜０．５ｎｍ 平衡吸着量（０．１ＭＰａ、２５℃における値） 窒素 ： ３．０〜１５．０Nl/kg メタン ：１０．０〜４０．０Nl/kg 二酸化炭素：３０．０〜９０．０Nl/kg エチレン ：３０．０〜９０．０Nl/kg 吸着時定数（０．１ＭＰａ、２５℃における値） 窒素 ：０．０１〜１０．０分 メタン ：１．０〜１０００．０分 二酸化炭素：０．００１〜１．０分 エチレン ：０．１〜１００．０分、 に関する。（Ｎｌ：０℃、０．１ＭＰａの体積）
【０００６】本発明においては、まず地中より産する天
然ガス、又は産業もしくは家庭用廃棄物が地中埋蔵処理
により発酵分解して産するガス、嫌気性発酵プロセスか
ら排出されるガスなどのメタンを主成分とし、燃焼によ
って熱エネルギーに転化し得ない窒素や二酸化炭素など
が含まれている混合ガス（以下、原料ガスという）を加
圧下でモレキュラーシービングカーボンと接触させる
（以下、吸着工程という）。本発明における混合ガス
は、メタンと窒素を含む。当該混合ガスはさらに二酸化
炭素を含んでいてもよく、さらには、二酸化炭素、アル
ゴン、エチレンおよび酸素の１〜４を含んでいてもよ
い。また、これらに加え、エタンを含んでいてもよい。
本発明の精神を阻害しない限り、他にいかなるガス成分
を含んでいてもよい。
然ガス、又は産業もしくは家庭用廃棄物が地中埋蔵処理
により発酵分解して産するガス、嫌気性発酵プロセスか
ら排出されるガスなどのメタンを主成分とし、燃焼によ
って熱エネルギーに転化し得ない窒素や二酸化炭素など
が含まれている混合ガス（以下、原料ガスという）を加
圧下でモレキュラーシービングカーボンと接触させる
（以下、吸着工程という）。本発明における混合ガス
は、メタンと窒素を含む。当該混合ガスはさらに二酸化
炭素を含んでいてもよく、さらには、二酸化炭素、アル
ゴン、エチレンおよび酸素の１〜４を含んでいてもよ
い。また、これらに加え、エタンを含んでいてもよい。
本発明の精神を阻害しない限り、他にいかなるガス成分
を含んでいてもよい。
【０００７】本発明で用いられるモレキュラーシービン
グカーボンは、他にカーボンモレキュラーシーブ、モレ
キュラーシーブカーボン、分子篩活性炭などの名称で呼
ばれるものである。モレキュラーシービングカーボン
は、活性炭と同様に微晶質炭素で構成され、その特性
（例えば、元素組成、化学的性質、極性分子に対する選
択吸着性など）は概ね活性炭のそれに類似しているが、
その細孔の平均直径が０．０１〜１．０nm、好ましくは
０．０５〜０．８nm、最も好ましくは０．１〜０．６nm
の均一なミクロ孔で構成されたもので分子篩作用を有す
るものである。モレキュラーシービングカーボンは、例
えば特公昭５２−１８６７５号公報に記載された方法、
すなわち５重量％までの揮発性成分含量を有するコーク
スに、熱分解によりカーボンを放出する炭化水素を添加
しつつ、６００〜９００℃の温度で１〜６０分間処理す
ることによって、放出されたカーボンを該コークスの細
孔中に沈着させることにより製造することができる。ま
た、特公昭４９−３７０３６号公報および特開昭５９−
４５９１４号公報に記載された方法によっても製造する
ことができる。
グカーボンは、他にカーボンモレキュラーシーブ、モレ
キュラーシーブカーボン、分子篩活性炭などの名称で呼
ばれるものである。モレキュラーシービングカーボン
は、活性炭と同様に微晶質炭素で構成され、その特性
（例えば、元素組成、化学的性質、極性分子に対する選
択吸着性など）は概ね活性炭のそれに類似しているが、
その細孔の平均直径が０．０１〜１．０nm、好ましくは
０．０５〜０．８nm、最も好ましくは０．１〜０．６nm
の均一なミクロ孔で構成されたもので分子篩作用を有す
るものである。モレキュラーシービングカーボンは、例
えば特公昭５２−１８６７５号公報に記載された方法、
すなわち５重量％までの揮発性成分含量を有するコーク
スに、熱分解によりカーボンを放出する炭化水素を添加
しつつ、６００〜９００℃の温度で１〜６０分間処理す
ることによって、放出されたカーボンを該コークスの細
孔中に沈着させることにより製造することができる。ま
た、特公昭４９−３７０３６号公報および特開昭５９−
４５９１４号公報に記載された方法によっても製造する
ことができる。
【０００８】本発明で用いられるモレキュラーシービン
グカーボンとしては、下記のような物性を有するものが
好ましい。 （１）平均細孔径：０．０１〜１．０nm、好ましくは
０．０５〜０．８nm、より好ましくは０．１〜０．６n
m、最も好ましくは０．３〜０．５nmである。 （２）平衡吸着量（０．１ＭＰａ、２５℃における
値）：窒素は３．０〜１５．０Nl/kg、好ましくは５.０
〜１２．０Nl/kg、特に好ましくは６．０〜１１．０Nl/
kgである。メタンは１０．０〜４０．０Nl/kg、好まし
くは１２.０〜３５．０Nl/kg、特に好ましくは１５．０
〜３０．０Nl/kgである。二酸化炭素およびエチレンに
ついていえば、それぞれ３０．０〜９０．０Nl/kg、好
ましくは３２．０〜８５．０Nl/kg、特に好ましくは３
５．０〜８０．０Nl/kgである。 （３）吸着時定数 吸着時定数とは、平衡吸着量の２分の１量を吸着するた
めに要する時間で表されるものであり、０．１ＭＰａ、
２５℃における値として示せば、以下の通りである。窒
素は０．０１〜１０分、好ましくは０．０５〜８分、特
に好ましくは０．１〜５分である。メタンは１〜１００
０分、好ましくは５〜８００分、特に好ましくは１０〜
５００分である。二酸化炭素は０．００１〜１分、好ま
しくは０．００５〜０．８分、特に好ましくは０．０１
〜０．５分である。エチレンは０．１〜１００分、好ま
しくは０．５〜８０分、特に好ましくは１〜５０分であ
る。
グカーボンとしては、下記のような物性を有するものが
好ましい。 （１）平均細孔径：０．０１〜１．０nm、好ましくは
０．０５〜０．８nm、より好ましくは０．１〜０．６n
m、最も好ましくは０．３〜０．５nmである。 （２）平衡吸着量（０．１ＭＰａ、２５℃における
値）：窒素は３．０〜１５．０Nl/kg、好ましくは５.０
〜１２．０Nl/kg、特に好ましくは６．０〜１１．０Nl/
kgである。メタンは１０．０〜４０．０Nl/kg、好まし
くは１２.０〜３５．０Nl/kg、特に好ましくは１５．０
〜３０．０Nl/kgである。二酸化炭素およびエチレンに
ついていえば、それぞれ３０．０〜９０．０Nl/kg、好
ましくは３２．０〜８５．０Nl/kg、特に好ましくは３
５．０〜８０．０Nl/kgである。 （３）吸着時定数 吸着時定数とは、平衡吸着量の２分の１量を吸着するた
めに要する時間で表されるものであり、０．１ＭＰａ、
２５℃における値として示せば、以下の通りである。窒
素は０．０１〜１０分、好ましくは０．０５〜８分、特
に好ましくは０．１〜５分である。メタンは１〜１００
０分、好ましくは５〜８００分、特に好ましくは１０〜
５００分である。二酸化炭素は０．００１〜１分、好ま
しくは０．００５〜０．８分、特に好ましくは０．０１
〜０．５分である。エチレンは０．１〜１００分、好ま
しくは０．５〜８０分、特に好ましくは１〜５０分であ
る。
【０００９】このような物性を有するモレキュラーシー
ビングカーボンは、上記の製造法における条件を適宜選
択することにより製造することができる。モレキュラー
シービングカーボンの形状としては、ペレット状、破砕
状、球状、粉末状、繊維状、ハニカム成型体など種々の
ものが適用されるが、特にペレット状や球状が好まし
い。このペレットの粒子径は０．１〜４mmφ、好ましく
は０．２〜３mmφ、特に好ましくは０．３〜２mmφの小
粒子径のものが好ましいが、あまり細かすぎると圧損失
が大きくなり、工業的には好ましくない。またこのペレ
ットの充填密度は０．５００〜０．９００g/ｍl、好ま
しくは０．６００〜０．８００g/ｍlのものがよく、さ
らに好ましくは０．６５０〜０．７５０g/ｍlのものが
よい。充填密度が低すぎると単位吸着塔容積当たりのガ
スの吸着量が低くなり、またペレットの強度も低くなっ
て分離性能の低下や圧力スウィング吸着装置の運転時に
吸着剤が破損したりするので好ましくない。
ビングカーボンは、上記の製造法における条件を適宜選
択することにより製造することができる。モレキュラー
シービングカーボンの形状としては、ペレット状、破砕
状、球状、粉末状、繊維状、ハニカム成型体など種々の
ものが適用されるが、特にペレット状や球状が好まし
い。このペレットの粒子径は０．１〜４mmφ、好ましく
は０．２〜３mmφ、特に好ましくは０．３〜２mmφの小
粒子径のものが好ましいが、あまり細かすぎると圧損失
が大きくなり、工業的には好ましくない。またこのペレ
ットの充填密度は０．５００〜０．９００g/ｍl、好ま
しくは０．６００〜０．８００g/ｍlのものがよく、さ
らに好ましくは０．６５０〜０．７５０g/ｍlのものが
よい。充填密度が低すぎると単位吸着塔容積当たりのガ
スの吸着量が低くなり、またペレットの強度も低くなっ
て分離性能の低下や圧力スウィング吸着装置の運転時に
吸着剤が破損したりするので好ましくない。
【００１０】上記被処理ガスである混合ガスは、通常お
よそ４０〜９０容量％程度のメタン、１〜５０容量％程
度の窒素、１〜５０容量％程度の二酸化炭素の組成であ
る場合が多い。その他０．０１〜数容量％程度のエタ
ン、エチレン、酸素、アルゴンなどを含有している場合
もある。本発明においては混合ガスとモレキュラーシー
ビングカーボンとの接触によって、窒素、二酸化炭素お
よび酸素は選択的にモレキュラーシービングカーボンに
吸着されるが、メタンは選択的に吸着されない。その他
の成分、例えばアルゴンおよびエチレンはモレキュラー
シービングカーボンに吸着され除去されてよいが、混合
ガス中のこれらのガスの含有量が例えば０．０１〜５容
量％程度など少ない場合はメタンおよび窒素以外の成分
が吸着除去されない条件でメタン精製分離操作を行って
もよい。また上記の被処理ガスには、ごく微量の硫化水
素、硫化メチル、二硫化メチル、メルカプタン類、二酸
化硫黄などの硫黄系化合物、二酸化窒素などの窒素酸化
物類、オイルミストなどの高沸点有機化合物などが混入
している場合もある。これらの物質の濃度は一概には言
えないが、おおむね１０ｐｐｍ〜１容量％程度であるの
が通常である。これらの物質が混入している場合、これ
をそのまま本発明のガス分離を行おうとすると、該分離
装置中の吸着塔中に充填されているモレキュラーシービ
ングカーボンにこれらの物質が沈着、蓄積され、目的と
するガスの分離効率を低下させる原因となり得るので、
あらかじめ除去しておくことが望ましい。その理由は、
硫黄系化合物、窒素酸化物類およびオイルミストはモレ
キュラーシービングカーボンに一旦吸着されると脱離さ
せるのが困難であって、モレキュラーシービングカーボ
ンを再生するのが、困難になるからである。これらの物
質をあらかじめ除去しようとする場合、市販の脱硫剤や
吸着剤、活性炭、酸化亜鉛系・鉄系・活性炭系の触媒な
どをプレフィルターとして使用することができる。たと
えば粒状白鷺Ｇ２ｘ，粒状白鷺ＧＳ１ｘ，粒状白鷺ＧＳ
２ｘ，粒状白鷺ＳＲＣｘ，粒状白鷺ＮＣＣ，ニオノン２
０２ＨＲ，ニオノン２０２ＳＮ、ニオノン２０２Ｐなど
（何れも武田薬品工業(株)製）がその一例に挙げられ
る。
よそ４０〜９０容量％程度のメタン、１〜５０容量％程
度の窒素、１〜５０容量％程度の二酸化炭素の組成であ
る場合が多い。その他０．０１〜数容量％程度のエタ
ン、エチレン、酸素、アルゴンなどを含有している場合
もある。本発明においては混合ガスとモレキュラーシー
ビングカーボンとの接触によって、窒素、二酸化炭素お
よび酸素は選択的にモレキュラーシービングカーボンに
吸着されるが、メタンは選択的に吸着されない。その他
の成分、例えばアルゴンおよびエチレンはモレキュラー
シービングカーボンに吸着され除去されてよいが、混合
ガス中のこれらのガスの含有量が例えば０．０１〜５容
量％程度など少ない場合はメタンおよび窒素以外の成分
が吸着除去されない条件でメタン精製分離操作を行って
もよい。また上記の被処理ガスには、ごく微量の硫化水
素、硫化メチル、二硫化メチル、メルカプタン類、二酸
化硫黄などの硫黄系化合物、二酸化窒素などの窒素酸化
物類、オイルミストなどの高沸点有機化合物などが混入
している場合もある。これらの物質の濃度は一概には言
えないが、おおむね１０ｐｐｍ〜１容量％程度であるの
が通常である。これらの物質が混入している場合、これ
をそのまま本発明のガス分離を行おうとすると、該分離
装置中の吸着塔中に充填されているモレキュラーシービ
ングカーボンにこれらの物質が沈着、蓄積され、目的と
するガスの分離効率を低下させる原因となり得るので、
あらかじめ除去しておくことが望ましい。その理由は、
硫黄系化合物、窒素酸化物類およびオイルミストはモレ
キュラーシービングカーボンに一旦吸着されると脱離さ
せるのが困難であって、モレキュラーシービングカーボ
ンを再生するのが、困難になるからである。これらの物
質をあらかじめ除去しようとする場合、市販の脱硫剤や
吸着剤、活性炭、酸化亜鉛系・鉄系・活性炭系の触媒な
どをプレフィルターとして使用することができる。たと
えば粒状白鷺Ｇ２ｘ，粒状白鷺ＧＳ１ｘ，粒状白鷺ＧＳ
２ｘ，粒状白鷺ＳＲＣｘ，粒状白鷺ＮＣＣ，ニオノン２
０２ＨＲ，ニオノン２０２ＳＮ、ニオノン２０２Ｐなど
（何れも武田薬品工業(株)製）がその一例に挙げられ
る。
【００１１】吸着処理は加圧下に行われ、一般的にいっ
て０．３〜５.０ＭＰａ程度であることが好ましい。メ
タンを主成分として構成されている、地中より産する天
然ガス、又は産業・家庭用廃棄物が地中埋蔵処理により
発酵分解して産するガス、嫌気性発酵プロセスから排出
されるガスは通常０．５〜３．５ＭＰａに圧縮され、ま
たこの圧縮工程において水分などを凝縮分離することが
望ましい。この圧力で吸着処理を行うのが経済的であ
る。吸着工程における吸着時間は、１〜１０分、好まし
くは２〜５分である。その時のフィードガスの流量は、
吸着剤充填量の１０〜２００倍（ＳＶ＝１０〜２００／
ｈ）、好ましくは２０〜１５０倍（ＳＶ＝２０〜１５０
／ｈ）、特に好ましくは４０〜１２０倍（ＳＶ＝４０〜
１２０／ｈ）が適当であり、６０〜１００倍程度でメタ
ンの高い回収率が達成される。但し、ｈは時間を示す。
以下も同じ。但しＳＶはspace velocityすなわち空間速
度（時間当りの流量／カラム体積）を表わす。吸着時の
温度に関しては、吸着処理の当初は常温、たとえば２０
〜３０℃程度であり、吸着反応によって発生する熱のた
めに上昇するが、脱着時に低下するので特に温度調節を
行う必要はない。モレキュラーシービングカーボンに吸
着された上記した窒素、二酸化炭素、エチレン、酸素、
アルゴン、エタン等を、自体公知の手段に従ってモレキ
ュラーシービングカーボンから脱着して、モレキュラー
シービングカーボンを再生してよいが、下記する手段に
従って工業的有利に再生処理を行ってもよい。
て０．３〜５.０ＭＰａ程度であることが好ましい。メ
タンを主成分として構成されている、地中より産する天
然ガス、又は産業・家庭用廃棄物が地中埋蔵処理により
発酵分解して産するガス、嫌気性発酵プロセスから排出
されるガスは通常０．５〜３．５ＭＰａに圧縮され、ま
たこの圧縮工程において水分などを凝縮分離することが
望ましい。この圧力で吸着処理を行うのが経済的であ
る。吸着工程における吸着時間は、１〜１０分、好まし
くは２〜５分である。その時のフィードガスの流量は、
吸着剤充填量の１０〜２００倍（ＳＶ＝１０〜２００／
ｈ）、好ましくは２０〜１５０倍（ＳＶ＝２０〜１５０
／ｈ）、特に好ましくは４０〜１２０倍（ＳＶ＝４０〜
１２０／ｈ）が適当であり、６０〜１００倍程度でメタ
ンの高い回収率が達成される。但し、ｈは時間を示す。
以下も同じ。但しＳＶはspace velocityすなわち空間速
度（時間当りの流量／カラム体積）を表わす。吸着時の
温度に関しては、吸着処理の当初は常温、たとえば２０
〜３０℃程度であり、吸着反応によって発生する熱のた
めに上昇するが、脱着時に低下するので特に温度調節を
行う必要はない。モレキュラーシービングカーボンに吸
着された上記した窒素、二酸化炭素、エチレン、酸素、
アルゴン、エタン等を、自体公知の手段に従ってモレキ
ュラーシービングカーボンから脱着して、モレキュラー
シービングカーボンを再生してよいが、下記する手段に
従って工業的有利に再生処理を行ってもよい。
【００１２】
【発明実施の形態】以下、図面を参照して、本発明をよ
り詳しく説明する。図１は、本発明のプロセスフローの
一例を示すものである。図示の方法では、Ａ、Ｂ、およ
びＣの３本の吸着塔が使用されているが、必要に応じて
吸着塔の数を増加または減少することができる。これら
吸着塔にはそれぞれ吸着剤としてモレキュラーシービン
グカーボンが充填されている。被処理ガス、すなわちメ
タンと窒素と二酸化炭素とを含むことを特徴とする原料
ガスは、ガス供給ライン１から吸着塔Ａにフィードさ
れ、塔内の吸着剤と接触して、主として窒素および二酸
化炭素が吸着される。この吸着工程において、被処理ガ
ス中の窒素および二酸化炭素の大部分、たとえば９０容
量％以上を吸着させることができるが、メタンも一部吸
着されその量は１容量％未満とすることが可能である。
このような操作によって、吸着塔から排出されるガス中
にはメタン以外の成分が微量しか存在せず、メタンを主
成分とする製品ガスが吸着塔上部の製品回収ライン２か
ら回収される。この製品ガスは、圧力や流量などが時間
による変動を受けずに一定の条件で利用できるようにす
るため、いったん製品バッファータンク中に貯蔵された
後、取り出されるような構成であることが望ましい。
り詳しく説明する。図１は、本発明のプロセスフローの
一例を示すものである。図示の方法では、Ａ、Ｂ、およ
びＣの３本の吸着塔が使用されているが、必要に応じて
吸着塔の数を増加または減少することができる。これら
吸着塔にはそれぞれ吸着剤としてモレキュラーシービン
グカーボンが充填されている。被処理ガス、すなわちメ
タンと窒素と二酸化炭素とを含むことを特徴とする原料
ガスは、ガス供給ライン１から吸着塔Ａにフィードさ
れ、塔内の吸着剤と接触して、主として窒素および二酸
化炭素が吸着される。この吸着工程において、被処理ガ
ス中の窒素および二酸化炭素の大部分、たとえば９０容
量％以上を吸着させることができるが、メタンも一部吸
着されその量は１容量％未満とすることが可能である。
このような操作によって、吸着塔から排出されるガス中
にはメタン以外の成分が微量しか存在せず、メタンを主
成分とする製品ガスが吸着塔上部の製品回収ライン２か
ら回収される。この製品ガスは、圧力や流量などが時間
による変動を受けずに一定の条件で利用できるようにす
るため、いったん製品バッファータンク中に貯蔵された
後、取り出されるような構成であることが望ましい。
【００１３】次に、吸着塔Ａは脱着操作が行われる。そ
の間、吸着塔Ｃに被処理ガスが供給され、ここで上記と
同様の吸着操作が行われる。脱着工程においては、通常
吸着塔は加圧状態となっているので、減圧により吸着さ
れているガス成分の脱着が行われる。本発明において
は、好ましくはモレキュラーシービングカーボンを充填
した塔を複数、例えば三塔設置し、１番目の塔で吸着工
程を、２番目の塔で脱着工程を、そして３番目の塔で昇
圧工程を行わせ、操作の一定時間後各塔の役割を順次切
り換えるのがよい。吸着塔内圧が常圧になった以降は吸
引ポンプ、たとえば真空ポンプにより真空引きして０．
００５〜０．０７ＭＰａ程度の減圧状態にすることによ
り、吸着されている成分が充分に吸着剤から脱着され
る。脱着時の温度は、脱着速度および脱着量により異な
るが、通常−５℃から３０℃までの範囲である。
の間、吸着塔Ｃに被処理ガスが供給され、ここで上記と
同様の吸着操作が行われる。脱着工程においては、通常
吸着塔は加圧状態となっているので、減圧により吸着さ
れているガス成分の脱着が行われる。本発明において
は、好ましくはモレキュラーシービングカーボンを充填
した塔を複数、例えば三塔設置し、１番目の塔で吸着工
程を、２番目の塔で脱着工程を、そして３番目の塔で昇
圧工程を行わせ、操作の一定時間後各塔の役割を順次切
り換えるのがよい。吸着塔内圧が常圧になった以降は吸
引ポンプ、たとえば真空ポンプにより真空引きして０．
００５〜０．０７ＭＰａ程度の減圧状態にすることによ
り、吸着されている成分が充分に吸着剤から脱着され
る。脱着時の温度は、脱着速度および脱着量により異な
るが、通常−５℃から３０℃までの範囲である。
【００１４】また別法として、減圧による脱着の初期段
階では、吸着塔の上部から製品回収ライン２よりメタン
を主成分とする製品ガスを回収した後、のこりの窒素お
よび二酸化炭素を主成分とするガスを脱着させて吸着塔
の下部から排気ライン３より排出することができる。さ
らにこの脱着をより完全に行うために、吸着塔Ａの上部
よりリンスガスを導入することができる。リンス用ガス
としては、メタンを主成分とするガス、すなわち製品ガ
スの一部を製品バッファータンクより取り出し、少量使
用することが好ましい。
階では、吸着塔の上部から製品回収ライン２よりメタン
を主成分とする製品ガスを回収した後、のこりの窒素お
よび二酸化炭素を主成分とするガスを脱着させて吸着塔
の下部から排気ライン３より排出することができる。さ
らにこの脱着をより完全に行うために、吸着塔Ａの上部
よりリンスガスを導入することができる。リンス用ガス
としては、メタンを主成分とするガス、すなわち製品ガ
スの一部を製品バッファータンクより取り出し、少量使
用することが好ましい。
【００１５】このようにして得られた製品ガス中には窒
素および二酸化炭素の濃度が非常に低くさらに酸素やア
ルゴンは実質的には含有しない、メタンを主成分とする
ものである。このためこの製品ガスはその大部分が可燃
性ガス成分であり、燃料となり得ない窒素や二酸化炭素
が含まれていないかあるいは二酸化炭素含量が著しく減
少しているためにガスの燃焼エネルギーが高く、主とし
て都市ガス用途などの原料として利用することができ
る。
素および二酸化炭素の濃度が非常に低くさらに酸素やア
ルゴンは実質的には含有しない、メタンを主成分とする
ものである。このためこの製品ガスはその大部分が可燃
性ガス成分であり、燃料となり得ない窒素や二酸化炭素
が含まれていないかあるいは二酸化炭素含量が著しく減
少しているためにガスの燃焼エネルギーが高く、主とし
て都市ガス用途などの原料として利用することができ
る。
【００１６】脱着工程が終了した吸着塔Ａは、次の吸着
工程の実施のため昇圧工程に付される。ここで吸着塔の
昇圧が行われるが、その時に用いるガスは原料ガスであ
ることが望ましい。この場合、所望によって均圧工程を
行ってよい。すなわち吸着工程終了後の塔と脱着工程終
了後の塔を連結して塔内ガスを移送する均圧工程を設
け、ガスの損失をなくするようにしてもよい。この工程
は、短時間（例えば１〜１０秒）でよい。
工程の実施のため昇圧工程に付される。ここで吸着塔の
昇圧が行われるが、その時に用いるガスは原料ガスであ
ることが望ましい。この場合、所望によって均圧工程を
行ってよい。すなわち吸着工程終了後の塔と脱着工程終
了後の塔を連結して塔内ガスを移送する均圧工程を設
け、ガスの損失をなくするようにしてもよい。この工程
は、短時間（例えば１〜１０秒）でよい。
【００１７】
【実施例】以下の実施例により、本発明をさらに詳細に
説明する。 実施例１ １００重量％が０．０５ｍｍ以下の粒度を有する石炭１
００重量部を回転床中で、２５０℃の温度で空気を流通
せしめ、酸素含有量１０重量％まで処理し、水を添加し
つつ硬質ピッチ２５重量部、コールタール１５重量部と
混合練合した。この時混合機外面を、均一な練合ができ
るように８０℃に加温した。この混練物を押出し成型機
に充填し、直径が２．０ｍｍのペレット状成型物を作成
した。次いでこのペレット状成型物をロータリーキルン
中で空気を排除しつつ、最終温度が８００℃になるまで
約５時間かけて昇温した。その後流通ガスに水蒸気を１
分間当り１００リットルの割合で加え、３０分間処理を
行った後に窒素気流と共にベンゼン／フルフリルアルコ
ール＝５０／５０重量％の混合物１００ｇ／Ｎｍ３の割
合で２０分間流通せしめた。最後に純粋な窒素ガス気流
に切り替えた後室温まで冷却した。上記のごとくして得
られた物質を少量ずつ評価試験を行ない、以下の物性を
示す一群を集めてモレキュラーシービングカーボン（モ
ルシーボン３Ｋ ＴｙｐｅＭ−１８３）を得、実施例２
の実験に供した。このモレキュラーシービングカーボン
の物性は以下のとおりである。 平均細孔径 ０．４１ｎｍ 平衡吸着量：吸着温度２５℃、平衡圧０．１ＭＰａの場合 メタン ２０．３Nl/kg、 窒素 ８．１Nl/kg 二酸化炭素 ４０．１Nl/kg、 エチレン ４７．５Nl/kg 吸着時定数：吸着温度２５℃、０．１ＭＰａの場合 メタン ２１．１９分、 窒素 ０．２９分 二酸化炭素 ０．０２５分、 エチレン ２．０１分 充填密度 ：０．７１０g/ml(測定法：ＪＩＳ Ｋ １４７４（活性炭 試験法）に準ずる。)
説明する。 実施例１ １００重量％が０．０５ｍｍ以下の粒度を有する石炭１
００重量部を回転床中で、２５０℃の温度で空気を流通
せしめ、酸素含有量１０重量％まで処理し、水を添加し
つつ硬質ピッチ２５重量部、コールタール１５重量部と
混合練合した。この時混合機外面を、均一な練合ができ
るように８０℃に加温した。この混練物を押出し成型機
に充填し、直径が２．０ｍｍのペレット状成型物を作成
した。次いでこのペレット状成型物をロータリーキルン
中で空気を排除しつつ、最終温度が８００℃になるまで
約５時間かけて昇温した。その後流通ガスに水蒸気を１
分間当り１００リットルの割合で加え、３０分間処理を
行った後に窒素気流と共にベンゼン／フルフリルアルコ
ール＝５０／５０重量％の混合物１００ｇ／Ｎｍ３の割
合で２０分間流通せしめた。最後に純粋な窒素ガス気流
に切り替えた後室温まで冷却した。上記のごとくして得
られた物質を少量ずつ評価試験を行ない、以下の物性を
示す一群を集めてモレキュラーシービングカーボン（モ
ルシーボン３Ｋ ＴｙｐｅＭ−１８３）を得、実施例２
の実験に供した。このモレキュラーシービングカーボン
の物性は以下のとおりである。 平均細孔径 ０．４１ｎｍ 平衡吸着量：吸着温度２５℃、平衡圧０．１ＭＰａの場合 メタン ２０．３Nl/kg、 窒素 ８．１Nl/kg 二酸化炭素 ４０．１Nl/kg、 エチレン ４７．５Nl/kg 吸着時定数：吸着温度２５℃、０．１ＭＰａの場合 メタン ２１．１９分、 窒素 ０．２９分 二酸化炭素 ０．０２５分、 エチレン ２．０１分 充填密度 ：０．７１０g/ml(測定法：ＪＩＳ Ｋ １４７４（活性炭 試験法）に準ずる。)
【００１８】実施例２ 図１の装置の３本の吸着塔中に、実施例１にて得られた
モレキュラーシービングカーボン（武田薬品工業株式会
社製モルシーボン３Ｋ ＴｙｐｅＭ−１８３）を吸着塔
内に無駄な空間が生じないよう、一杯に充填する。この
時バイブレーターなどを用いて吸着塔に振動を与え、よ
り密に充填して装置の運転時に吸着剤粒子が振動・流動
しないようにする方がよい。原料ガスとして、嫌気性発
酵分解により発生するガスの組成を人工的に再現した模
擬ガスを使用した。表１の左欄にその組成を示してい
る。
モレキュラーシービングカーボン（武田薬品工業株式会
社製モルシーボン３Ｋ ＴｙｐｅＭ−１８３）を吸着塔
内に無駄な空間が生じないよう、一杯に充填する。この
時バイブレーターなどを用いて吸着塔に振動を与え、よ
り密に充填して装置の運転時に吸着剤粒子が振動・流動
しないようにする方がよい。原料ガスとして、嫌気性発
酵分解により発生するガスの組成を人工的に再現した模
擬ガスを使用した。表１の左欄にその組成を示してい
る。
【００１９】（吸着工程）原料ガスを、流量約０．３１
m3/ｈ（ＳＶ＝５０/ｈ）、圧力０．８ＭＰａ、温度２５
℃の条件でガス供給ライン１から吸着塔Ａの底部にフィ
ードし、吸着剤と充分に接触させた後製品回収ライン２
から塔外に取り出した（排出速度：０．１６m3/ｈ、処
理時間３分）。その結果、メタンを主成分とする回収製
品ガスが得られた。そのガス組成は表１中欄に示してい
る。
m3/ｈ（ＳＶ＝５０/ｈ）、圧力０．８ＭＰａ、温度２５
℃の条件でガス供給ライン１から吸着塔Ａの底部にフィ
ードし、吸着剤と充分に接触させた後製品回収ライン２
から塔外に取り出した（排出速度：０．１６m3/ｈ、処
理時間３分）。その結果、メタンを主成分とする回収製
品ガスが得られた。そのガス組成は表１中欄に示してい
る。
【００２０】（脱着工程）被処理ガスの供給を停止した
後、吸着塔Ａの圧力を開放することにより吸着されたガ
スは自圧により排出ライン３を通って流出し、さらに真
空ポンプを用いて０．０１３ＭＰａにまで吸引すること
によりモレキュラーシービングカーボン中に吸着された
ガスを脱着・排出した。この時吸着塔下部は吸着剤から
被吸着質の脱着反応により温度が下がり、１５℃を示し
ていた。得られた排出ガスの組成は表１右欄に示してい
る。この時のメタンの回収率は７６％であった。
後、吸着塔Ａの圧力を開放することにより吸着されたガ
スは自圧により排出ライン３を通って流出し、さらに真
空ポンプを用いて０．０１３ＭＰａにまで吸引すること
によりモレキュラーシービングカーボン中に吸着された
ガスを脱着・排出した。この時吸着塔下部は吸着剤から
被吸着質の脱着反応により温度が下がり、１５℃を示し
ていた。得られた排出ガスの組成は表１右欄に示してい
る。この時のメタンの回収率は７６％であった。
【００２１】（昇圧工程）吸着塔Ａの上部から原料ガス
の一部を供給して系内を０．８ＭＰａまで昇圧し、次の
吸着工程に引き継いだ。
の一部を供給して系内を０．８ＭＰａまで昇圧し、次の
吸着工程に引き継いだ。
【００２２】
【表１】
【００２３】上記のような操作で吸着工程、脱着工程お
よび昇圧工程が３本の吸着塔について順次行われる。そ
のシーケンスを示せば以下の通りである。 吸着塔Ａ： 吸着−脱着−昇圧 吸着塔Ｂ： 脱着−昇圧−吸着 吸着塔Ｃ： 昇圧−吸着−脱着
よび昇圧工程が３本の吸着塔について順次行われる。そ
のシーケンスを示せば以下の通りである。 吸着塔Ａ： 吸着−脱着−昇圧 吸着塔Ｂ： 脱着−昇圧−吸着 吸着塔Ｃ： 昇圧−吸着−脱着
【００２４】
【発明の効果】以上のように本発明の方法は、例えば地
中より産する天然ガス、又は産業・家庭用廃棄物が地中
埋蔵処理により発酵分解して産するガス、嫌気性発酵プ
ロセスから排出されるガスなどの、メタンを主成分とし
て構成されているものの多量の窒素や二酸化炭素などが
含まれているガス等から、メタンを主成分とし大部分が
可燃性ガス成分である製品ガスを分離回収することがで
きる。しかも製品ガス中の燃料となり得ない窒素や二酸
化炭素の濃度が非常に低いためにガスの燃焼エネルギー
が高く、主として都市ガス用途などの原料として利用す
ることができる。さらには本発明は、その分離プロセス
に熱の出入りを伴わず常温操作が可能であるほか、比較
的構成がシンプルで装置の小型化が可能であるなどの利
点を持つ、比較的安全でしかも工業的にも極めて優れた
技術である。
中より産する天然ガス、又は産業・家庭用廃棄物が地中
埋蔵処理により発酵分解して産するガス、嫌気性発酵プ
ロセスから排出されるガスなどの、メタンを主成分とし
て構成されているものの多量の窒素や二酸化炭素などが
含まれているガス等から、メタンを主成分とし大部分が
可燃性ガス成分である製品ガスを分離回収することがで
きる。しかも製品ガス中の燃料となり得ない窒素や二酸
化炭素の濃度が非常に低いためにガスの燃焼エネルギー
が高く、主として都市ガス用途などの原料として利用す
ることができる。さらには本発明は、その分離プロセス
に熱の出入りを伴わず常温操作が可能であるほか、比較
的構成がシンプルで装置の小型化が可能であるなどの利
点を持つ、比較的安全でしかも工業的にも極めて優れた
技術である。
【００２５】
【図１】本発明の方法のプロセスフローの一例を示す概
念図である。 （符号の説明） Ａ、Ｂ、Ｃ 吸着塔 １ - - - - - ガス供給ライン ２ - - - - - 製品ガス回収ライン ３ - - - - - 排出ライン
念図である。 （符号の説明） Ａ、Ｂ、Ｃ 吸着塔 １ - - - - - ガス供給ライン ２ - - - - - 製品ガス回収ライン ３ - - - - - 排出ライン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０１Ｂ 37/00 Ｃ０１Ｂ 37/00 Ｃ１０Ｌ 3/06 Ｃ１０Ｌ 3/00 Ａ
Claims (10)
- 【請求項１】 メタンと窒素を含有する混合ガス中のメ
タンと窒素を工業的に分離するためのモレキュラーシー
ビングカーボン。 - 【請求項２】 メタンおよび窒素を含有する混合ガスか
ら窒素を選択的に吸着除去し、メタンの純度を向上させ
てメタンを分離精製する用途に用いられるモレキュラー
シービングカーボン。 - 【請求項３】 混合ガスがメタンおよび窒素以外に二酸
化炭素、アルゴン、エチレンおよび酸素から成る群から
選ばれる１〜４を含有する請求項２記載のモレキュラー
シービングカーボン。 - 【請求項４】 ０．１ＭＰａ、２５℃における窒素、メ
タン、エチレンおよび二酸化炭素の吸着時定数がそれぞ
れ０．０１〜１０分、１〜１０００分、０．１〜１００
分および０．００１〜１分である請求項１〜３記載のモ
レキュラーシービングカーボン。 - 【請求項５】 形状がペレット状、破砕状、球状、粉末
状、繊維状またはハニカム成型体である請求項１〜４記
載のモレキュラーシービングカーボン。 - 【請求項６】 モレキュラーシービングカーボンの平均
細孔径が０．０１〜１．０ｎｍであることを特徴とする
請求項１〜５記載のモレキュラーシービングカーボン。 - 【請求項７】 モレキュラーシービングカーボンの平均
細孔径が０．３〜０．５ｎｍであることを特徴とする請
求項１〜５記載のモレキュラーシービングカーボン。 - 【請求項８】 下記性状を有するモレキュラーシービン
グカーボン、 平均細孔径：０．０１〜１．０ｎｍ 平衡吸着量（０．１ＭＰａ、２５℃における値） 窒素 ： ３．０〜１５．０Nl/kg メタン ：１０．０〜４０．０Nl/kg 二酸化炭素：３０．０〜９０．０Nl/kg エチレン ：３０．０〜９０．０Nl/kg 吸着時定数（０．１ＭＰａ、２５℃における値） 窒素 ：０．０１〜１０．０分 メタン ：１．０〜１０００．０分 二酸化炭素：０．００１〜１．０分 エチレン ：０．１〜１００．０分 - 【請求項９】 メタンと窒素を含有する混合ガスを加圧
下に請求項１〜８記載のモレキュラーシービングカーボ
ンと接触させ、選択的に窒素をモレキュラーシービング
カーボンに吸着させて、混合ガス中のメタンの純度を向
上させることを特徴とするメタンの分離精製方法。 - 【請求項１０】 請求項１〜８記載のモレキュラーシー
ビングカーボンを具有することを特徴とするメタンの分
離精製装置。
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|---|---|---|---|
| JP2000057643A JP2000312824A (ja) | 1999-03-04 | 2000-03-02 | メタンと窒素の混合ガスからメタンを分離するモレキュラーシービングカーボン |
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|---|---|---|---|
| JP11-56393 | 1999-03-04 | ||
| JP5639399 | 1999-03-04 | ||
| JP2000057643A JP2000312824A (ja) | 1999-03-04 | 2000-03-02 | メタンと窒素の混合ガスからメタンを分離するモレキュラーシービングカーボン |
Publications (1)
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