JP2002326810A - Separation method and apparatus of ammonia using a metallic halide - Google Patents

Separation method and apparatus of ammonia using a metallic halide

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JP2002326810A
JP2002326810A JP2001133820A JP2001133820A JP2002326810A JP 2002326810 A JP2002326810 A JP 2002326810A JP 2001133820 A JP2001133820 A JP 2001133820A JP 2001133820 A JP2001133820 A JP 2001133820A JP 2002326810 A JP2002326810 A JP 2002326810A
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ammonia
adsorption
pressure
temperature
desorption
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JP2001133820A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiro Hasegawa
義洋 長谷川
Yoshitaka Moriyama
喜貴 森山
Kenichi Akishika
研一 秋鹿
Junichi Ryu
醇一 劉
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separation method of ammonia and its apparatus which effectively separates ammonia which is on-site synthesized by the adsorption separation method such as PSA, TSA and PTSA, and capable of storage. SOLUTION: As absorbing ammonia by making contact with halide of II a or VIII group in the temperature or pressure capable of absorbing ammonia from the gas containing ammonia, the withdrawal of this is characterized by increasing a temperature or reducing a pressure. This problem is solved by the separation method of ammonia using a metallic halide and its apparatus.

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】この発明は、アンモニアの分
離および貯蔵技術に関するものである。
The present invention relates to a technique for separating and storing ammonia.

【0002】[0002]

【従来の技術】アンモニアは一般に鉄系触媒の存在下で
水素と窒素を反応させて合成し、これを深冷分離法で分
離している。アンモニアを含むガスはその他にもコーク
ス炉副生ガス等として種々存在している。このアンモニ
アを吸着する吸着剤としてゼオライト等が知られてい
る。
2. Description of the Related Art In general, ammonia is synthesized by reacting hydrogen and nitrogen in the presence of an iron-based catalyst, and this is separated by a cryogenic separation method. A variety of gases including ammonia also exist as coke oven by-product gases and the like. Zeolite and the like are known as adsorbents for adsorbing this ammonia.

【0003】また、最近、ごみ焼却工場、火力発電所、
ディーゼル車、船舶等から発生される窒素酸化物による
大気汚染が大きな問題となっており、その対策としてア
ンモニアを還元剤に用いた脱硝が行われるようになって
きている。この場合、アンモニアの毒性が強いことか
ら、その場でアンモニアを合成して供給する技術の開発
が進められている。このオンサイトで合成されたアンモ
ニアの分離に膜を用いることは知られている(特開平6
−114235号公報)。本発明者らもこの分離にイオ
ン交換型ゼオライトや酸処理活性炭を用いてアンモニア
を吸着する方法について検討してきた(劉,秋鹿、第2
9回 石油・石油化学討論会 九州大会要旨集、E12
(1999)、劉,秋鹿、第86回 触媒討論会、討論
会A要旨集、3F23(2000)。
Recently, waste incineration plants, thermal power plants,
Air pollution due to nitrogen oxides generated from diesel vehicles, ships, and the like has become a major problem, and as a countermeasure, denitration using ammonia as a reducing agent has been performed. In this case, since the toxicity of ammonia is strong, technology for synthesizing and supplying ammonia on the spot is being developed. It is known to use a membrane to separate the on-site synthesized ammonia (Japanese Patent Laid-Open Publication No.
-114235 gazette). The present inventors have also studied a method of adsorbing ammonia using ion-exchanged zeolite or acid-treated activated carbon for this separation (Liu, Akika, Daini
9th Petroleum and Petrochemical Symposium Kyushu Conference Abstracts, E12
(1999), Liu, Akika, 86th Catalyst Symposium, Symposium A, 3F23 (2000).

【0004】一方、塩化カルシウム等をケミカルヒート
ポンプの蓄熱材に用いることは知られており、特開平5
−264117号公報には、塩化カルシウムが高圧でア
ンモニアを吸収し低圧で放出することを利用したケミカ
ルヒートポンプが開示されている。特開平5−2641
87号公報には、塩化第1鉄が加熱によりアンモニアを
放出し冷却により吸収することと塩化カルシウムが冷却
によりアンモニアを吸収し加熱により放出することを利
用した蓄熱装置が開示されている。また、特開平6−1
36357号公報には、CaClとCaBrの混合
物よりなる化学蓄熱材が開示されている。これらは密閉
系で純アンモニアを循環利用するものである。また、吸
脱着による吸熱量や発熱量は知られていたが、本発明に
必要な分離、貯蔵の温度、圧力条件での吸着特性は知ら
れていなかった。
On the other hand, it is known to use calcium chloride or the like as a heat storage material for a chemical heat pump.
JP-264117 discloses a chemical heat pump utilizing the fact that calcium chloride absorbs ammonia at high pressure and releases it at low pressure. JP-A-5-2641
No. 87 discloses a heat storage device utilizing ferrous chloride releasing ammonia by heating and absorbing it by cooling, and calcium chloride absorbing ammonia by cooling and releasing it by heating. In addition, Japanese Patent Laid-Open No. 6-1
No. 36357 discloses a chemical heat storage material composed of a mixture of CaCl 2 and CaBr 2 . These recycle pure ammonia in a closed system. In addition, although the amount of heat absorbed and the amount of heat generated by adsorption and desorption are known, the adsorption characteristics under the separation and storage temperature and pressure conditions required for the present invention were not known.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】アンモニアを深冷分離
法で精製するのでは大がかりな装置が必要になり、より
廉価で実施が容易なアンモニアの分離方法の開発が望ま
れていた。
In order to purify ammonia by the cryogenic separation method, a large-scale apparatus is required, and it has been desired to develop a method of separating ammonia which is cheaper and easy to carry out.

【0006】特に、オンサイトでアンモニアを合成する
場合には、その分離が簡便で機動性に富むものであるこ
とを要求される。従来の膜による分離ではアンモニアを
貯蔵することができないため、厳密な生産管理を必要と
し、実用性に問題があった。
In particular, when ammonia is synthesized on-site, it is required that the separation be simple and highly mobile. Since ammonia cannot be stored by the conventional separation using a membrane, strict production control is required, and there is a problem in practicality.

【0007】また、ゼオライトや活性炭はアンモニアの
吸着分離に用いるにはその性能が不充分であった。すな
わち、PSA、TSA、PTSAなどの吸着分離法で
は、一般に吸着材としてゼオライトや活性炭が用いられ
てきた。しかし、ゼオライトや活性炭はアンモニア吸着
量が少なく、また吸着したアンモニアを脱着するために
は高真空にしなければならなかった。これまでは、吸着
材は既存の活性炭あるいはゼオライトの種類の中から探
索するしかなかった。特に、オンサイトでアンモニアを
合成する装置の場合には、大気圧から3MPa程度ま
で、特に大気圧から1.1MPaまでの低圧条件で運転
することが望まれる。このような場合には、運転条件に
よって異なるが、循環ガス中の製品アンモニア分圧は5
〜500kPa程度となり、特に全圧が1.1MPa程
度の場合にはアンモニア分圧は1〜100kPa程度と
なる。しかしこの条件下でPSAなどの吸着分離方式を
用いてアンモニアを分離するのに、アンモニア吸着量が
少なく多量の吸着材が必要になるなど、上記理由のとお
り効率良い吸着材は無かった。さらに、アンモニアを貯
蔵する場合は、液体または気体のアンモニアを空塔の圧
力容器で貯蔵していたが、この貯蔵容器は高圧に耐える
必要があった。
Further, the performance of zeolite and activated carbon is insufficient for use in adsorption and separation of ammonia. That is, in the adsorption separation method of PSA, TSA, PTSA, etc., zeolite or activated carbon has been generally used as an adsorbent. However, zeolite and activated carbon have a small amount of adsorbed ammonia, and a high vacuum must be applied to desorb the adsorbed ammonia. Until now, adsorbents had to be searched for from existing types of activated carbon or zeolite. In particular, in the case of an apparatus for synthesizing ammonia on-site, it is desired to operate under low pressure conditions from atmospheric pressure to about 3 MPa, particularly from atmospheric pressure to 1.1 MPa. In such a case, the product ammonia partial pressure in the circulating gas may vary depending on the operating conditions.
In particular, when the total pressure is about 1.1 MPa, the ammonia partial pressure is about 1 to 100 kPa. However, there is no efficient adsorbent as described above, for example, in order to separate ammonia using an adsorption separation method such as PSA under these conditions, the ammonia adsorption amount is small and a large amount of adsorbent is required. Further, when storing ammonia, liquid or gaseous ammonia is stored in an empty tower pressure vessel, but this storage vessel has to withstand high pressure.

【0008】本発明の目的は、実施が容易で、オンサイ
トで合成したアンモニアも効率よくPSA、TSA、P
TSAなどの吸着分離法で分離でき、さらに貯蔵もでき
るアンモニア分離方法および装置を提供することにあ
る。
It is an object of the present invention to easily carry out the method and to efficiently synthesize ammonia synthesized on-site with PSA, TSA, P
An object of the present invention is to provide an ammonia separation method and apparatus which can be separated by an adsorption separation method such as TSA and can be stored.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するべく鋭意検討を進め、これまで行ってきたゼ
オライトや活性炭といった高表面積物質に代えて、ケミ
カルヒートポンプへの利用が検討されている塩化カルシ
ウム等のアンモニア吸収能に着目した。そして、これら
の物質が本プロセスに利用可能であるか否かを明らかに
するために圧力や温度とアンモニアの吸、脱着能を調べ
た。その結果、次の知見を得た。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies in order to solve the above-mentioned problems, and have considered the use of chemical heat pumps instead of high surface area substances such as zeolite and activated carbon which have been used up to now. We focused on the ability to absorb ammonia such as calcium chloride. The pressure and temperature and the ability to absorb and desorb ammonia were investigated to determine whether these materials could be used in this process. As a result, the following findings were obtained.

【0010】塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化
ストロンチウム、塩化ニッケルなどのIIa族やVIII族の
ハロゲン化物を吸着材、および異なる種類の金属ハロゲ
ン化物を組み合わせて吸着材を用いることで、効率良く
アンモニアの吸着を行うことができる。これは実験によ
って、この吸着材のアンモニアの吸着量が、これまでの
活性炭やゼオライトに比較し吸着量が多いことを見出し
たことと、さらにこの吸着材は、100kPa付近以下
の圧力範囲において、その範囲のうちのある圧力点にお
いて吸脱着量が急激に変化する階段状の特性を持つこと
を見出したことによる。
[0010] By using an adsorbent of a halide of group IIa or VIII such as calcium chloride, magnesium chloride, strontium chloride, and nickel chloride, and an adsorbent in combination of different kinds of metal halides, ammonia can be efficiently adsorbed. It can be performed. This was found by experiments that the amount of ammonia adsorbed by this adsorbent was larger than that of activated carbon and zeolite up to now, and that this adsorbent exhibited a higher pressure in the pressure range around 100 kPa or lower. This is because they have a stepwise characteristic in which the amount of adsorption and desorption changes abruptly at a certain pressure point in the range.

【0011】圧力点の高圧側でアンモニアを吸着させ、
低圧側で脱着を行う操作によりアンモニアを効率良く分
離することができる。これまでの活性炭やゼオライトな
どの吸脱着量に比べて、吸脱着量が非常に大きいため、
アンモニア吸着分離装置の吸着材量を少なくことができ
る。またこれまでのように真空ポンプで高真空にしなく
ても脱着量を大きくすることができる。
Ammonia is adsorbed on the high pressure side of the pressure point,
Ammonia can be efficiently separated by the operation of desorption on the low pressure side. Since the amount of adsorption and desorption is very large compared to the adsorption and desorption amounts of conventional activated carbon and zeolite,
The amount of adsorbent in the ammonia adsorption separation device can be reduced. Also, the amount of desorption can be increased without using a vacuum pump to apply a high vacuum as in the past.

【0012】この吸着材の吸着特性は、前処理温度を変
化させる方法と、2種類以上の金属ハロゲン化物の調合
割合を変化させる方法とにより、目的とする操作条件に
合うように自在に変化させられる。
The adsorption characteristics of the adsorbent can be freely changed so as to meet desired operating conditions by a method of changing a pretreatment temperature and a method of changing a mixing ratio of two or more metal halides. Can be

【0013】この吸着材の圧力変化による吸脱着量変化
を利用し、アンモニアを含有するガスからアンモニアを
分離するのに、連続的に効率良く行う装置はPSAであ
る。本吸着材の温度変化による吸脱着量変化を利用し、
アンモニアを含有するガスからアンモニアを分離するの
に、連続的に効率良く行う装置はTSAである。またこ
の原理を組み合わせた装置がPTSAである。
An apparatus that continuously and efficiently separates ammonia from a gas containing ammonia by utilizing the change in the amount of adsorption and desorption due to the change in pressure of the adsorbent is a PSA. Using the change in the amount of adsorption and desorption due to the temperature change of this adsorbent
An apparatus that continuously and efficiently separates ammonia from a gas containing ammonia is TSA. A device combining this principle is PTSA.

【0014】この吸着材を用いたPSA、TSA、PT
SAなどの吸着分離原理または装置をアンモニア製造装
置の分離システムに適用すると、アンモニア製造を効率
良く行うことができる。
[0014] PSA, TSA, PT using this adsorbent
If the adsorption separation principle or apparatus such as SA is applied to the separation system of the ammonia production apparatus, ammonia production can be performed efficiently.

【0015】この吸着材は吸脱着量が非常に大きいた
め、これを容器に充填し、アンモニアを吸着させて貯蔵
することができる。貯蔵したアンモニアを消費する場合
は、真空ポンプで吸引して用いる。
Since this adsorbent has a very large amount of adsorption and desorption, it can be filled in a container, adsorb ammonia, and stored. When the stored ammonia is consumed, it is sucked and used by a vacuum pump.

【0016】尚、上記金属ハロゲン化物によるアンモニ
アの取り込みは単なる吸着だけでなく、吸収、収着など
もあるが、ここでは便宜的に吸着と称する。
The uptake of ammonia by the above-mentioned metal halide includes not only mere adsorption but also absorption and sorption. However, here, it is referred to as adsorption for convenience.

【0017】本発明は、上記の知見に基づいてなされた
ものであり、アンモニアを含有するガスからアンモニア
を吸着しうる温度又は圧力でIIa族又はVIII族のハロゲ
ン化物に接触させてアンモニアを吸着させ、次いで、温
度を上昇させ、又は圧力を低下させてこれを離脱させる
ことを特徴とする、金属ハロゲン化物を用いたアンモニ
アの分離方法、その装置および吸着剤に関するものであ
る。
The present invention has been made on the basis of the above-mentioned findings, and is intended to cause ammonia to be adsorbed from a gas containing ammonia by bringing the gas into contact with a halide of Group IIa or Group VIII at a temperature or pressure at which ammonia can be adsorbed. The present invention further relates to a method for separating ammonia using a metal halide, a device therefor, and an adsorbent, characterized in that the temperature is increased or the pressure is decreased to release the same.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】本発明で使用されるアンモニア吸
着剤はIIa族又はVIII族のハロゲン化物であり、例え
ば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化ストロン
チウム、塩化ニッケル、臭化カルシウムなどである。こ
れらの金属ハロゲン化物又はその水和物をそのまま使用
する場合は、特に処理はしないでよい。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The ammonia adsorbent used in the present invention is a halide of Group IIa or Group VIII, for example, calcium chloride, magnesium chloride, strontium chloride, nickel chloride, calcium bromide and the like. When these metal halides or hydrates thereof are used as they are, no particular treatment is required.

【0019】塩化カルシウム、塩化ストロンチウム、臭
化カルシウムの各金属ハロゲン化物についてアンモニア
分圧を変化させて吸着量変化を調べた。それぞれの吸着
材は、錠剤成形したものを、条件をそろえて比較するた
めに、前処理として1.0×10−5 Torr,52
3Kで2時間加熱した。この試料を容器に充填し、これ
に298K、1〜80kPaでアンモニアガスを流入さ
せ、何回か吸着操作と脱着操作を繰り返した後で、吸着
操作時と脱着操作時の各アンモニア分圧の吸着量を測定
した。図6にその結果である吸着特性を示す。吸着操作
時と脱着操作時の吸着特性にはヒステリシスがあり、吸
着曲線は一致しないことがわかる。
For each metal halide of calcium chloride, strontium chloride and calcium bromide, the change in the amount of adsorption was examined by changing the partial pressure of ammonia. Each adsorbent was prepared as a pre-treatment of 1.0 × 10 −5 Torr, 52 in order to compare tablet-formed products under the same conditions.
Heat at 3K for 2 hours. This sample was filled in a container, and ammonia gas was flowed into the container at 298 K and 1 to 80 kPa. After repeating the adsorption operation and the desorption operation several times, the adsorption of each ammonia partial pressure during the adsorption operation and the desorption operation was performed. The amount was measured. FIG. 6 shows the resulting adsorption characteristics. It can be seen that the adsorption characteristics during the adsorption operation and the desorption operation have hysteresis, and the adsorption curves do not match.

【0020】次に、塩化マグネシウム、塩化ニッケルの
各金属ハロゲン化物についてアンモニア分圧を変化させ
て吸着量変化を調べた。それぞれの吸着材は、錠剤成形
したものを、条件をそろえて比較するために、前処理と
して1.0×10−5 Torr,523Kで2時間加
熱した。この試料を容器に充填し、これに298K,1
〜80kPaでアンモニアガスを流入させ、吸着操作時
の各アンモニア分圧の吸着量を測定した。図7にその結
果である吸着特性を示す。
Next, for each metal halide of magnesium chloride and nickel chloride, the change in the amount of adsorption was examined by changing the partial pressure of ammonia. Each adsorbent was heated at 1.0 × 10 −5 Torr, 523 K for 2 hours as a pretreatment in order to compare tablet-formed ones under the same conditions. This sample was filled in a container, and 298K, 1
Ammonia gas was allowed to flow at ~ 80 kPa, and the amount of adsorption at each ammonia partial pressure during the adsorption operation was measured. FIG. 7 shows the resulting adsorption characteristics.

【0021】金属ハロゲン化物のアンモニア吸着特性
は、金属ハロゲン化物の水和水を調節することによって
コントロールできる。この調節は前処理の加熱温度を変
えることによって行いうる。
The ammonia adsorption characteristics of the metal halide can be controlled by adjusting the hydration water of the metal halide. This adjustment can be made by changing the heating temperature of the pretreatment.

【0022】塩化カルシウムの前処理温度を変化させ、
吸着特性を変化させた。塩化カルシウムは、錠剤成形
し、前処理としてそれぞれ298K,448K,523
K,723Kで、1.0×10−5 Torrで2時間
加熱した。この試料を容器に充填し、これに298K,
1〜80kPaでアンモニアガスを流入し、何回か吸着
操作と脱着操作を繰り返した後で、吸着操作時と脱着操
作時の各アンモニア分圧時の吸着量を測定した。図8に
塩化カルシウムの前処理温度を変化させた場合につい
て、アンモニア分圧による吸着量変化を示す。
Changing the pretreatment temperature of calcium chloride,
The adsorption characteristics were changed. Calcium chloride was tableted and pretreated as 298K, 448K, 523, respectively.
K, 723 K, and heated at 1.0 × 10 −5 Torr for 2 hours. This sample is filled in a container, and 298K,
After ammonia gas was introduced at 1 to 80 kPa and the adsorption operation and the desorption operation were repeated several times, the adsorption amount at each ammonia partial pressure during the adsorption operation and the desorption operation was measured. FIG. 8 shows the change in the amount of adsorption due to the partial pressure of ammonia when the pretreatment temperature of calcium chloride was changed.

【0023】異なる種類の金属ハロゲン化物を組み合わ
せることによってアンモニア吸着特性をコントロールで
きる。
The ammonia adsorption characteristics can be controlled by combining different types of metal halides.

【0024】塩化カルシウムと臭化カルシウムを組み合
わせ、吸着特性を変化させた。塩化カルシウムと臭化カ
ルシウムは、それぞれの水溶液で準備し、塩化カルシウ
ムと臭化カルシウムのモル比が、それぞれ1:0,2:
1,1:1,1:2,0:1となるように混合した。こ
の水分を蒸発し乾燥させた後、錠剤成形し、前処理とし
て523Kで、1.0×10−5 Torrで2時間加
熱した。この試料を容器に充填し、これに298K,1
〜80kPaでアンモニアガスを流入させ、何回か吸着
操作と脱着操作を繰り返した後で、吸着操作時と脱着操
作時の各アンモニア分圧の吸着量を測定した。図9に塩
化カルシウムと臭化カルシウムの混合比を変化させた場
合について、吸着時のアンモニア分圧による吸着量変化
と脱着時のアンモニア分圧による吸着量変化を示す。
The adsorption characteristics were changed by combining calcium chloride and calcium bromide. Calcium chloride and calcium bromide were prepared in respective aqueous solutions, and the molar ratios of calcium chloride and calcium bromide were 1: 0 and 2:
1,1: 1,1: 2,0: 1 were mixed. After evaporating and drying the water, the mixture was tablet-formed and heated at 523 K and 1.0 × 10 −5 Torr for 2 hours as a pretreatment. This sample was filled in a container, and 298K, 1
Ammonia gas was allowed to flow at 〜80 kPa, and the adsorption operation and the desorption operation were repeated several times. Then, the adsorption amount at each ammonia partial pressure during the adsorption operation and the desorption operation was measured. FIG. 9 shows the change in the amount of adsorption due to the partial pressure of ammonia during adsorption and the change in the amount of adsorption due to the partial pressure of ammonia during desorption when the mixing ratio of calcium chloride and calcium bromide is changed.

【0025】本吸着材の特性を比較するために、図10
に活性炭とゼオライトの場合を示す。活性炭はヤシ殻由
来の粒状活性炭、ゼオライトはNa型のYゼオライトを
用いた。ゼオライトについては錠剤成形した後、前処理
として、それぞれ523Kで、1.0×10−5 To
rrで2時間加熱した。この試料を容器に充填し、これ
に298K,1〜80kPaでアンモニアガスを流入さ
せ、吸着操作時の各アンモニア分圧の吸着量を測定し
た。図7にその結果である吸着特性を示す。
To compare the characteristics of the present adsorbent, FIG.
Figure 2 shows the case of activated carbon and zeolite. The activated carbon used was granular activated carbon derived from coconut shell, and the zeolite used was Na-type Y zeolite. For zeolite, after tableting, each was pre-treated at 523 K at 1.0 × 10 −5 To
Heated at rr for 2 hours. This sample was filled in a container, and ammonia gas was flowed into the container at 298 K and 1 to 80 kPa, and the amount of adsorption at each ammonia partial pressure during the adsorption operation was measured. FIG. 7 shows the resulting adsorption characteristics.

【0026】金属ハロゲン化物の吸着量は活性炭、ゼオ
ライトのそれに比べ、大きいことがわかる。またある圧
力点において吸着量が階段状に変化することがわかる。
It can be seen that the amount of metal halide adsorbed is larger than that of activated carbon or zeolite. It can also be seen that the adsorption amount changes stepwise at a certain pressure point.

【0027】本発明で使用されるアンモニア吸着剤は市
販品をそのまま使用することができる。粒径は特に問わ
ないが、通常5μm〜100mm程度、好ましくは10
μm〜30mm程度である。粒状だけでなく、シート状
やハニカム状に成形してもよい。また、シリカ、アルミ
ナ、粒状炭、活性炭、ゼオライト等の多孔材や高表面積
物質に担持させて使用することもできる。
As the ammonia adsorbent used in the present invention, a commercially available product can be used as it is. The particle size is not particularly limited, but is usually about 5 μm to 100 mm, preferably 10 μm to 100 mm.
It is about μm to 30 mm. Not only granules but also sheets and honeycombs may be formed. Further, it can be used by being supported on a porous material such as silica, alumina, granular carbon, activated carbon, zeolite or the like or a high surface area substance.

【0028】水和物数を調整してアンモニア吸着特性を
変化させる場合は、100kPa以下、好ましくは90
kPa以下の圧力で排気しながら、あるいは乾燥したガ
スを流通させて、273K〜1000K、好ましくは3
73K〜873Kの所定の温度下に置く。所定の温度条
件処理時間は吸着材の使用目的に合わせて決定する。
When the number of hydrates is adjusted to change the ammonia adsorption characteristics, it is 100 kPa or less, preferably 90 kPa or less.
While evacuation is performed at a pressure of kPa or less, or by flowing a dry gas, 273K to 1000K, preferably 3K
Place under a predetermined temperature of 73K to 873K. The predetermined temperature condition processing time is determined according to the purpose of use of the adsorbent.

【0029】異なる種類の金属ハロゲン化物を混合する
ことで吸着特性を変化させる場合は、それぞれの固体を
混合して調整する。あるいは、それぞれの金属ハロゲン
化物の水溶液を所定の比率で混合し、これを蒸発し乾燥
させ、100kPa以下の圧力で排気しながら加熱し、
あるいは乾燥したガスを流通させて、273K〜100
0Kの所定の温度下に置くことで水和物数を調整する。
When the adsorption characteristics are changed by mixing different kinds of metal halides, the respective solids are mixed and adjusted. Alternatively, an aqueous solution of each metal halide is mixed at a predetermined ratio, and this is evaporated and dried, and heated while evacuating at a pressure of 100 kPa or less,
Alternatively, a dry gas is allowed to flow, and
The hydrate number is adjusted by placing at a predetermined temperature of 0K.

【0030】本発明では、アンモニアを吸着しうる温度
又は圧力でIIa族又はVIII族のハロゲン化物に接触させ
てアンモニアを吸着させるが、この手段としては、圧力
スイング吸着法(PSA)、温度スイング吸着法(TS
A)、圧力温度スイング吸着法(PTSA)が好適であ
る。
In the present invention, ammonia is adsorbed by bringing it into contact with a halide of Group IIa or Group VIII at a temperature or pressure at which ammonia can be adsorbed. As means for this, pressure swing adsorption (PSA), temperature swing adsorption Law (TS
A), pressure-temperature swing adsorption method (PTSA) is preferred.

【0031】PSA:圧力スイング吸着(PSA)法に
は、吸着・脱着の切り替えシステムの方式により2塔式
や3塔式、並列式など様々なシステムが考案されてい
る。本発明の方法はいずれの圧力スイング吸着(PS
A)システムにも適用できるが、ここでは2塔式圧力ス
イング吸着(PSA)法を代表して記述する。
PSA: In the pressure swing adsorption (PSA) method, various systems such as a two-column system, a three-column system, and a parallel system have been devised according to a system of a switching system between adsorption and desorption. The method of the present invention employs any pressure swing adsorption (PS
A) Although applicable to a system, a two-column pressure swing adsorption (PSA) method is described here as a representative.

【0032】この装置の代表例は、図1に示すように、
IIa族又はVIII族のハロゲン化物よりなるアンモニア吸
着剤121が充填されている2塔の吸着塔101が並列
に配置されている。各吸着塔101の底部にはアンモニ
ア含有ガス供給ラインが接続されており、頂部にはアン
モニアを吸着分離した残余のガスを抜き出す分離ガス排
出ラインが接続されている。また、アンモニア含有ガス
供給ラインの途中に分岐管が接続され、この分岐管は真
空ポンプ102を介してアンモニア取出ラインに接続さ
れている。それぞれのラインにはバルブ103が取り付
けられている。
A typical example of this device is shown in FIG.
Two adsorption towers 101 filled with an ammonia adsorbent 121 made of a Group IIa or Group VIII halide are arranged in parallel. The bottom of each adsorption tower 101 is connected to an ammonia-containing gas supply line, and the top is connected to a separation gas discharge line for extracting the remaining gas that has absorbed and separated ammonia. Further, a branch pipe is connected in the middle of the ammonia-containing gas supply line, and this branch pipe is connected to an ammonia extraction line via a vacuum pump 102. A valve 103 is attached to each line.

【0033】この装置を用いてアンモニアを分離するに
は、まず、アンモニア含有ガスをアンモニアを吸着しう
る圧力で一方の吸着塔101に送ってアンモニア吸着さ
せ、残余のガスを分離ガス排出ラインから排出させる。
アンモニアが充分に吸着されて分離ガスに漏出するよう
になったらバルブ103を切り替えてアンモニア含有ガ
スをもう1塔の吸着塔101に送って吸着を続ける。ア
ンモニアが吸着されている吸着塔はアンモニア取出ライ
ンに接続して真空ポンプ102で減圧にすることによっ
てアンモニアを脱着回収する。このアンモニアの吸着工
程と脱着工程を各塔で交互に繰り返すことによってアン
モニアを連続して分離することができる。
In order to separate ammonia using this apparatus, first, an ammonia-containing gas is sent to one adsorption tower 101 at a pressure capable of adsorbing ammonia to adsorb ammonia, and the remaining gas is discharged from a separation gas discharge line. Let it.
When the ammonia is sufficiently adsorbed and leaks to the separation gas, the valve 103 is switched to send the ammonia-containing gas to the other adsorption tower 101 to continue the adsorption. The adsorption tower in which ammonia is adsorbed is connected to an ammonia extraction line and depressurized by a vacuum pump 102 to desorb and recover ammonia. By repeating this ammonia adsorption step and the desorption step alternately in each column, ammonia can be continuously separated.

【0034】アンモニアを吸着しうる圧力および脱着し
うる圧力は各金属ハロゲン化物の種類および温度によっ
て異なるので予め実験をして定める。具体的にはアンモ
ニアの吸着圧力曲線と脱着圧力曲線にはいずれも段部を
持って変化しているので、吸着させる圧力は吸着曲線の
上段の部分の圧力、好ましくはその端部付近の圧力と
し、脱着させる圧力は脱着曲線の下段の部分の圧力、好
ましくはその端部付近の圧力で操作するのが良い。図6
を例にとると、塩化カルシウムと塩化ストロンチウムの
場合は80kPa以上で吸着させ、35kPa以下で脱
着させる。臭化カルシウムでは7kPa以上で吸着さ
せ、2kPa以下で脱着させればよい。
The pressure at which ammonia can be adsorbed and the pressure at which ammonia can be desorbed differ depending on the type and temperature of each metal halide, and are determined in advance by experiments. Specifically, the adsorption pressure curve and the desorption pressure curve of ammonia both have a step, so the pressure to be adsorbed is the pressure in the upper part of the adsorption curve, preferably the pressure near the end. The pressure for desorption is preferably controlled at the pressure at the lower part of the desorption curve, preferably at the pressure near the end. FIG.
As an example, calcium chloride and strontium chloride are adsorbed at 80 kPa or more and desorbed at 35 kPa or less. Calcium bromide may be adsorbed at 7 kPa or more and desorbed at 2 kPa or less.

【0035】TSA:温度スイング吸着(TSA)法に
は、吸着・脱着の切り替えシステムの方式により2塔式
や3塔式、並列式など様々なシステムが考案されてい
る。本発明の方法はいずれの温度スイング吸着(TS
A)システムにも適用できるが、ここでは2塔式温度ス
イング吸着(TSA)法を代表して記述する。
TSA: In the temperature swing adsorption (TSA) method, various systems such as a two-column system, a three-column system, and a parallel system have been devised according to a system of a switching system between adsorption and desorption. The method of the present invention can be applied to any temperature swing adsorption (TS
A) Although it can be applied to a system, a two-column temperature swing adsorption (TSA) method is described here as a representative.

【0036】この装置の代表例は、図2に示すように、
IIa族又はVIII族のハロゲン化物よりなるアンモニア吸
着剤121が充填されている2塔の吸着塔101が並列
に配置されている。各吸着塔101内には加熱器111
と冷却器112が設置されている。また、その底部には
アンモニア含有ガス供給ラインが接続されており、頂部
にはアンモニアを吸着分離した残余のガスを抜き出す分
離ガス排出ラインが接続されている。また、アンモニア
含有ガス供給ラインの途中に分岐管が接続され、この分
岐管は真空ポンプ102を介してアンモニア取出ライン
に接続されている。それぞれのラインにはバルブ103
が取り付けられている。
A typical example of this device is shown in FIG.
Two adsorption towers 101 filled with an ammonia adsorbent 121 made of a Group IIa or Group VIII halide are arranged in parallel. A heater 111 is provided in each adsorption tower 101.
And a cooler 112 are provided. In addition, an ammonia-containing gas supply line is connected to the bottom, and a separation gas discharge line for extracting the remaining gas that has absorbed and separated ammonia is connected to the top. Further, a branch pipe is connected in the middle of the ammonia-containing gas supply line, and this branch pipe is connected to an ammonia extraction line via a vacuum pump 102. Valve 103 on each line
Is attached.

【0037】この装置を用いてアンモニアを分離するに
は、まず、一方の吸着塔101内を冷却器112でアン
モニアを吸着しうる温度に冷却しておいてこれにアンモ
ニア含有ガスを送ってアンモニア吸着させ、残余のガス
を分離ガス排出ラインから排出させる。その間、塔内を
冷却器112でアンモニアを吸着しうる温度に冷却し続
ける。アンモニアが充分に吸着されて分離ガスに漏出す
るようになったらバルブ103を切り替えてアンモニア
含有ガスを予め冷却器112でアンモニアを吸着しうる
温度に冷却されているもう1塔の吸着塔101に送って
吸着を続ける。アンモニアが吸着されている吸着塔は加
熱器111でアンモニアを脱着しうる温度に加熱し、ア
ンモニア取出ラインに接続して真空ポンプ102を利用
して脱着されたアンモニアを回収する。このアンモニア
の吸着工程と脱着工程を各塔で交互に繰り返すことによ
ってアンモニアを連続して分離することができる。
In order to separate ammonia using this apparatus, first, the inside of one adsorption tower 101 is cooled to a temperature at which ammonia can be adsorbed by a cooler 112, and an ammonia-containing gas is sent to this to adsorb ammonia. The remaining gas is discharged from the separation gas discharge line. Meanwhile, the inside of the tower is continuously cooled by the cooler 112 to a temperature at which ammonia can be adsorbed. When the ammonia is sufficiently adsorbed and leaks to the separation gas, the valve 103 is switched to send the ammonia-containing gas to the other adsorption tower 101 which has been cooled in advance by the cooler 112 to a temperature at which ammonia can be adsorbed. To continue adsorption. The adsorption tower in which ammonia is adsorbed is heated to a temperature at which ammonia can be desorbed by the heater 111, connected to an ammonia extraction line, and the desorbed ammonia is recovered by using the vacuum pump 102. By repeating this ammonia adsorption step and the desorption step alternately in each column, ammonia can be continuously separated.

【0038】アンモニアを吸着しうる温度および脱着し
うる温度は各金属ハロゲン化物の種類および圧力によっ
て異なるので予め実験をして定める。具体的にはアンモ
ニアの吸着温度曲線と脱着温度曲線にはいずれも段部を
持って変化しているので、吸着させる温度は吸着曲線の
上段の部分の温度、好ましくはその端部付近の温度と
し、脱着させる温度は脱着曲線の下段の部分の温度、好
ましくはその端部付近の温度で操作するのが良い。
Since the temperature at which ammonia can be adsorbed and the temperature at which ammonia can be desorbed differ depending on the type and pressure of each metal halide, they are determined in advance by experiments. Specifically, both the ammonia adsorption temperature curve and the ammonia desorption temperature curve have a step, so the temperature to be adsorbed is the temperature in the upper part of the adsorption curve, preferably near the end. The temperature for desorption is preferably the temperature at the lower part of the desorption curve, preferably at the temperature near its end.

【0039】PTSA:圧力温度スイング吸着(PTS
A)法には、吸着・脱着の切り替えシステムの方式によ
り2塔式や3塔式、並列式など様々なシステムが考案さ
れている。本発明の方法はいずれの圧力温度スイング吸
着(PTSA)システムにも適用できるが、ここでは2
塔式圧力温度スイング吸着(PTSA)法を代表して記
述する。
PTSA: Pressure temperature swing adsorption (PTS
In the method A), various systems such as a two-column system, a three-column system, and a parallel system are devised according to a system of a switching system for adsorption and desorption. The method of the present invention can be applied to any pressure-temperature swing adsorption (PTSA) system,
The column pressure temperature swing adsorption (PTSA) method will be described as a representative.

【0040】この装置の代表例は図3に示すが、これは
図2の装置の構成と基本的に同じである。PTSAはア
ンモニアの吸、脱着を圧力と温度の組み合わせによって
行う。具体的にはPSAで吸着の際に冷却を、脱着の際
には加熱を併用する。
FIG. 3 shows a representative example of this apparatus, which is basically the same as the configuration of the apparatus shown in FIG. PTSA absorbs and desorbs ammonia by a combination of pressure and temperature. Specifically, cooling is used together with adsorption with PSA, and heating is used together with desorption.

【0041】アンモニアを吸着しうる圧力と温度および
脱着しうる圧力と温度は各金属ハロゲン化物の種類によ
って異なるので予め実験をして定める。具体的にはアン
モニアの吸着圧力温度曲線と脱着圧力温度曲線にはいず
れも段部を持って変化しているので、吸着させる圧力と
温度は吸着曲線の上段の部分の圧力と温度、好ましくは
その端部付近の圧力と温度とし、脱着させる圧力は脱着
曲線の下段の部分の圧力と温度、好ましくはその端部付
近の圧力と温度で操作するのが良い。
Since the pressure and temperature at which ammonia can be adsorbed and the pressure and temperature at which desorption can be performed differ depending on the type of each metal halide, they are determined in advance by experiments. Specifically, both the ammonia adsorption pressure temperature curve and the desorption pressure temperature curve have a step, so that the pressure and temperature for adsorption are the pressure and temperature of the upper part of the adsorption curve, preferably, The pressure and temperature in the vicinity of the end are set as the pressure and temperature in the lower part of the desorption curve, preferably the pressure and temperature in the vicinity of the end.

【0042】アンモニア製造装置での製品分離:図4
に、脱硝装置などのオンサイトでアンモニアを製造する
装置のフローおよび機器の一例を示す。この装置は、図
1のPSA装置のアンモニア含有ガス供給ラインにアン
モニア合成装置を接続したものである。このアンモニア
合成装置は、水素と窒素の混合器201から循環コンプ
レッサー202および熱交換器203を介して反応器2
04に接続され、反応器204の出口側は前記熱交換器
203を冷却器205を経由してPSA装置のアンモニ
ア含有ガス供給ラインに接続されている。一方、PSA
装置の分離ガス排出ラインは混合器201の入口側に接
続されて循環ラインを形成している。
Product separation in ammonia production apparatus: FIG.
FIG. 1 shows an example of a flow of a device for producing ammonia on-site such as a denitration device and an apparatus. In this apparatus, an ammonia synthesis apparatus is connected to an ammonia-containing gas supply line of the PSA apparatus in FIG. The ammonia synthesizing apparatus is connected to a reactor 2 via a circulation compressor 202 and a heat exchanger 203 from a hydrogen / nitrogen mixer 201.
The heat exchanger 203 is connected to the ammonia-containing gas supply line of the PSA device via the cooler 205 at the outlet side of the reactor 204. Meanwhile, PSA
The separation gas discharge line of the apparatus is connected to the inlet side of the mixer 201 to form a circulation line.

【0043】原料は水素と窒素で、これは混合器201
に導入され循環ガスと混合され、循環ラインヘ供給され
る。循環ガスはアンモニア合成触媒が充填された反応器
204に導入され、アンモニアが合成される。オンサイ
トでアンモニアを製造する装置の場合には、低温低圧の
穏和な条件での運転が望まれるため、反応温度300〜
500℃、好ましくは350〜420℃、反応圧力0.
1〜2MPa程度で活性が高いルテニウムを用いたアン
モニア合成触媒を用いると良い。この時、反応器204
を出た循環ガスのアンモニア分圧は、反応器の運転条件
によって異なるが、概ね1〜100kPa程度である。
The raw materials are hydrogen and nitrogen, which are
And mixed with the circulating gas and supplied to the circulating line. The circulating gas is introduced into the reactor 204 filled with the ammonia synthesis catalyst, and ammonia is synthesized. In the case of an apparatus for producing ammonia on-site, operation under mild conditions of low temperature and low pressure is desired.
500 ° C., preferably 350-420 ° C., reaction pressure 0.
It is preferable to use an ammonia synthesis catalyst using ruthenium having high activity at about 1 to 2 MPa. At this time, the reactor 204
The ammonia partial pressure of the circulating gas exiting from the reactor varies depending on the operating conditions of the reactor, but is generally about 1 to 100 kPa.

【0044】反応器出口ガスは吸着分離装置に導入され
る。吸着分離装置に充填する吸着材は、反応器の運転条
件、吸着分離装置の運転条件を考慮し、アンモニア分圧
と吸着量の関係が最適な特性を持つ金属ハロゲン化物を
選択する。同時に、その吸着材の特性と、反応器の運転
条件、吸着分離装置の運転条件を考慮し、最適な吸着分
離装置の方式をPSA、TSA、PTSAなどから決定
し、また機器のサイズ、仕様などを決定する。
The reactor outlet gas is introduced into the adsorption separation device. As the adsorbent to be filled in the adsorption / separation device, a metal halide having an optimum characteristic in relation between the partial pressure of ammonia and the adsorption amount is selected in consideration of the operating conditions of the reactor and the operation conditions of the adsorption / separation device. At the same time, considering the characteristics of the adsorbent, the operating conditions of the reactor and the operating conditions of the adsorption / separation device, determine the optimal system for the adsorption / separation device from PSA, TSA, PTSA, etc. To determine.

【0045】吸着分離装置に導入された反応後ガスのう
ち、アンモニアは吸着材に吸着され、水素・窒素・微量
のリークアンモニア・アルゴンやメタンなどの不活性物
質などはほとんど吸着されずに混合器に循環される。一
定時間後、バルブ操作によって反応後ガスはもう片方の
アンモニア吸着塔に流通され、これまで吸着操作してい
た吸着塔は脱着操作を行う。脱着操作は、PSAの場合
には真空ポンプにより圧力を低下させ、TSAの場合に
は、加熱器により温度を高くし、PTSAの場合には真
空ポンプにより圧力を低下させるのと、加熱器により温
度を高くすることを組み合わせて行う。この脱着操作に
より、アンモニアを吸着材より脱着させて、これを製品
とし分離する。
Of the post-reaction gas introduced into the adsorption / separation apparatus, ammonia is adsorbed by the adsorbent, and hydrogen, nitrogen, a small amount of leaked ammonia, inert substances such as argon and methane are hardly adsorbed, and the mixture is mixed. Circulated to After a certain period of time, the post-reaction gas is circulated to the other ammonia adsorption tower by operating a valve, and the adsorption tower that has been performing the adsorption operation performs the desorption operation. In the desorption operation, the pressure is reduced by a vacuum pump in the case of PSA, the temperature is increased by a heater in the case of TSA, the pressure is reduced by a vacuum pump in the case of PTSA, and the temperature is reduced by a heater. Is performed in combination. By this desorption operation, ammonia is desorbed from the adsorbent, and this is separated into a product.

【0046】効率を良くするため、上記装置に次の機構
を設けると良い。原料ガスに含まれていた微量のアルゴ
ン、メタンなどの不活性物質が循環ラインヘ蓄積するの
を避けるため、循環ライン中のいずれかの場所から循環
ガスを一部パージする。バージガス中にも微量のアンモ
ニアが含まれているため、これを回収するために、パー
ジライン中に本分離装置を設置する。
In order to improve the efficiency, it is preferable to provide the above device with the following mechanism. In order to prevent trace amounts of inert substances such as argon and methane contained in the raw material gas from accumulating in the circulation line, the circulation gas is partially purged from any place in the circulation line. Since a very small amount of ammonia is also contained in the barge gas, the present separation apparatus is installed in a purge line to recover this.

【0047】アンモニア貯蔵装置:図5に本吸着材を用
いた貯蔵装置の例を示す。本吸着材を充填した容器にア
ンモニアを吸着させて貯蔵する。貯蔵したアンモニアを
消費する場合は、真空ポンプで吸引して用いる。吸着材
は、その運転条件を考慮し決定する。
Ammonia storage device: FIG. 5 shows an example of a storage device using the present adsorbent. Ammonia is adsorbed and stored in a container filled with the adsorbent. When the stored ammonia is consumed, it is sucked and used by a vacuum pump. The adsorbent is determined in consideration of its operating conditions.

【0048】本発明の方法が適用される、アンモニアを
含有するガスからアンモニアの種類は特に限定されない
が、アンモニアを合成したガス、コークス炉副生ガス、
硝酸プラントなどの余剰ガス等を例示することができ
る。アンモニアの含有率は0.01〜99モル%程度、
例えばオンサイトでアンモニアを製造する装置の場合に
は、1〜20モル%程度であり、不純物の例としてはそ
の由来に応じ一酸化炭素、二酸化炭素、窒素、水素、ヘ
リウム、アルゴン、メタン、エタンなどの炭化水素等。
The type of ammonia from the gas containing ammonia to which the method of the present invention is applied is not particularly limited, but a gas obtained by synthesizing ammonia, a coke oven by-product gas,
Excess gas from a nitric acid plant or the like can be exemplified. The content of ammonia is about 0.01 to 99 mol%,
For example, in the case of an apparatus for producing ammonia on-site, the content is about 1 to 20 mol%, and examples of impurities include carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen, hydrogen, helium, argon, methane, and ethane depending on the origin. Such as hydrocarbons.

【0049】[0049]

【実施例】[PSA、TSA、PTSAの実施例]図
1、図2、図3に示す装置の吸着塔に様々な吸着材を充
填し、階段状の吸着特性を利用してアンモニアの吸脱着
量を測定した。
EXAMPLES [Examples of PSA, TSA and PTSA] The adsorption tower of the apparatus shown in FIGS. 1, 2 and 3 is filled with various adsorbents, and the adsorption and desorption of ammonia by utilizing the stepwise adsorption characteristics. The amount was measured.

【0050】表1に、523Kで前処理した、塩化カル
シウム、塩化ストロンチウム、臭化カルシウムのPSA
の場合の吸脱着量を示す。298Kで様々な圧力でアン
モニア含有ガスを吸着させ、様々な圧力で減圧し脱着し
た。これは1gあたりの吸着材で、一回の吸脱着操作で
分離することができるアンモニア量を示した。また本吸
着材の吸脱着量を比較するため、活性炭とゼオライトの
吸脱着量を示す。活性炭はヤシ殻由来の粒状活性炭、ゼ
オライトはNa型のYゼオライトを用いた。ゼオライト
については錠剤成形した後、それぞれ523Kで、1.
0×10−5Torrで2時間排気して前処理を行っ
た。
Table 1 shows the PSA of calcium chloride, strontium chloride and calcium bromide pretreated at 523K.
The amount of adsorption and desorption in the case of is shown. Ammonia-containing gas was adsorbed at various pressures at 298K, depressurized at various pressures, and desorbed. This indicated the amount of ammonia per gram of adsorbent that could be separated by one adsorption / desorption operation. In order to compare the adsorption and desorption amounts of the present adsorbent, the adsorption and desorption amounts of activated carbon and zeolite are shown. The activated carbon used was granular activated carbon derived from coconut shell, and the zeolite used was Na-type Y zeolite. After zeolite was formed into tablets, each of the zeolites was processed at 523K for 1.
Pretreatment was performed by exhausting gas at 0 × 10 −5 Torr for 2 hours.

【0051】[0051]

【表1】 [Table 1]

【0052】表2に、塩化カルシウムについて、それぞ
れ298K,448K,523K,723Kで、1.0
×10−5 Torrで2時間排気して前処理を行った
ものをPSAの吸着塔に充填し、異なる圧力で圧力スイ
ングした場合の吸脱着量を示す。
Table 2 shows that calcium chloride was 1.0% at 298K, 448K, 523K and 723K, respectively.
It shows the amount of adsorption and desorption when the PSA adsorption tower was filled with the pretreated gas exhausted for 2 hours at × 10 −5 Torr and subjected to pressure swing at different pressures.

【0053】[0053]

【表2】 [Table 2]

【0054】表3に、塩化カルシウムと臭化カルシウム
を1:0,2:1,1:1,1:2,0:1で混合し、
前処理温度523Kの吸着材をPSAの吸着塔に充填
し、異なる圧力で圧力スイングした場合の吸脱着量を示
す。
Table 3 shows that calcium chloride and calcium bromide were mixed at 1: 0, 2: 1, 1: 1, 1: 2, 0: 1,
The adsorption / desorption amount when the adsorbent at the pretreatment temperature of 523K is packed in the PSA adsorption tower and the pressure is swung at different pressures is shown.

【0055】[0055]

【表3】 [Table 3]

【0056】図11にTSAの場合の吸脱着量を示す。
298K,40kPaでアンモニアガスを吸着させ、4
73Kで加熱し脱着した。
FIG. 11 shows the amount of adsorption and desorption in the case of TSA.
Ammonia gas is adsorbed at 298 K and 40 kPa,
Heated at 73K for desorption.

【0057】[アンモニア製造の実施例]本吸着システ
ムを1Nl/hのアンモニアを製造するアンモニア製造
装置に適用した。表4にこの時の運転状態を示す。原料
の水素は1.5Nl/hで、窒素は0.5Nl/hで供
給した。反応器にはルテニウム触媒を充填し、350
℃、絶対圧力1.1MPaで運転した。分離システムに
は2塔式PSAを使用し、吸着材は塩化カルシウム:臭
化カルシウム=1:1を使用した。各吸着塔には吸着材
を1.4kgずつ充填し、30分毎に吸着工程、脱着工
程を切り替えた。脱着工程では、真空ポンプで20kP
aまで減圧し、アンモニアを分離した。一回の脱着操作
で0.5Nlのアンモニアを分離することができた。
[Example of Ammonia Production] The present adsorption system was applied to an ammonia production apparatus for producing 1 Nl / h of ammonia. Table 4 shows the operating conditions at this time. Raw material hydrogen was supplied at 1.5 Nl / h, and nitrogen was supplied at 0.5 Nl / h. The reactor is filled with a ruthenium catalyst and 350
It operated at 1.1 degreeC and 1.1 MPa absolute pressure. The separation system used was a two-column PSA, and the adsorbent used was calcium chloride: calcium bromide = 1: 1. Each adsorption tower was filled with 1.4 kg of the adsorbent, and the adsorption step and the desorption step were switched every 30 minutes. In the desorption process, 20 kP with a vacuum pump
The pressure was reduced to a, and ammonia was separated. 0.5Nl of ammonia could be separated by one desorption operation.

【0058】[0058]

【表4】 [Table 4]

【0059】[アンモニア貯蔵タンクの実施例]図5の
ように機器を構成し、貯蔵タンクの中に吸着材として塩
化ニッケルを1kg充填した。これにアンモニアを62
0g導入し、ほぼ1atmでアンモニアを貯蔵すること
ができた。消費するときには、真空ポンプを運転するこ
とで貯蔵したアンモニアを取り出すことができた。
[Embodiment of Ammonia Storage Tank] An apparatus was constructed as shown in FIG. 5, and 1 kg of nickel chloride was filled in the storage tank as an adsorbent. Add ammonia to this
0 g was introduced, and ammonia could be stored at about 1 atm. At the time of consumption, the stored ammonia could be taken out by operating the vacuum pump.

【0060】[0060]

【発明の効果】本発明により、アンモニアをコンパクト
な装置で簡単に分離精製することができる。本発明の装
置は特にオンサイトで合成したアンモニアの分離精製、
貯蔵に適するものである。
According to the present invention, ammonia can be easily separated and purified with a compact apparatus. The apparatus of the present invention is particularly applicable to the separation and purification of on-site synthesized ammonia,
Suitable for storage.

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

【図1】 PSAのフロー図。FIG. 1 is a flow chart of PSA.

【図2】 TSAのフロー図。FIG. 2 is a flowchart of TSA.

【図3】 PTSAのフロー図。FIG. 3 is a flow chart of PTSA.

【図4】 アンモニア分離にPSAを用いたアンモニア
製造装置のフロー図。
FIG. 4 is a flowchart of an ammonia production apparatus using PSA for ammonia separation.

【図5】 本吸着材を用いた貯蔵装置のフロー図。FIG. 5 is a flowchart of a storage device using the present adsorbent.

【図6】 各金属ハロゲン化物の吸着特性を示すグラ
フ。
FIG. 6 is a graph showing the adsorption characteristics of each metal halide.

【図7】 各金属ハロゲン化物の吸着特性を示すグラ
フ。
FIG. 7 is a graph showing the adsorption characteristics of each metal halide.

【図8】 塩化カルシウムの前処理温度を変化させた場
合の吸着特性を示すグラフ。
FIG. 8 is a graph showing adsorption characteristics when the pretreatment temperature of calcium chloride is changed.

【図9】 塩化カルシウムと臭化カルシウムを組み合わ
せた場合の吸着特性を示すグラフ。
FIG. 9 is a graph showing adsorption characteristics when calcium chloride and calcium bromide are combined.

【図10】 活性炭とゼオライトの吸着特性を示すグラ
フ。
FIG. 10 is a graph showing the adsorption characteristics of activated carbon and zeolite.

【図11】 TSAに充填した場合の吸脱着量を示すグ
ラフ。
FIG. 11 is a graph showing the amount of adsorption and desorption when TSA is filled.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…吸着塔(吸着器) 102…真空ポンプ 103…バルブ 111…加熱器 112…冷却器 121…アンモニア吸着材 201…混合器 202…循環コンプレッサー 203…熱交換器 204…反応器 205…冷却器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Adsorption tower (adsorber) 102 ... Vacuum pump 103 ... Valve 111 ... Heater 112 ... Cooler 121 ... Ammonia adsorbent 201 ... Mixer 202 ... Circulating compressor 203 ... Heat exchanger 204 ... Reactor 205 ... Cooler

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) B01J 20/04 B01J 20/04 B (72)発明者 劉 醇一 東京都町田市鶴間458−2 アイデックス 南町田310 Fターム(参考) 4D012 BA01 CA20 CB16 CD04 CD07 CG01 4G066 AA32B CA29 DA05 GA14 GA16 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (Reference) B01J 20/04 B01J 20/04 B (72) Inventor Junichi Liu 458-2 Tsuruma, Machida-shi, Tokyo IDEX 310 Minami-Machida F term (reference) 4D012 BA01 CA20 CB16 CD04 CD07 CG01 4G066 AA32B CA29 DA05 GA14 GA16

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アンモニアを含有するガスからアンモニ
アを吸着しうる温度又は圧力でIIa族又はVIII族のハロ
ゲン化物に接触させてアンモニアを吸着させ、次いで、
温度を上昇させ、又は圧力を低下させてこれを離脱させ
ることを特徴とする、金属ハロゲン化物を用いたアンモ
ニアの分離方法
1. A method of contacting a group IIa or group VIII halide at a temperature or pressure capable of adsorbing ammonia from a gas containing ammonia to adsorb the ammonia,
A method for separating ammonia using a metal halide, characterized in that the temperature is increased or the pressure is decreased to release the same.
【請求項2】 IIa族又はVIII族のハロゲン化物が充填
され、アンモニアを含有するガスからアンモニアの入口
と該ハロゲン化物にアンモニアを吸着された残余物の出
口と離脱されたアンモニアの出口を有するアンモニア吸
着器と、該吸着器内部を減圧する機構よりなるアンモニ
ア分離装置
2. Ammonia filled with a halide of Group IIa or Group VIII and having an inlet for ammonia from a gas containing ammonia, an outlet for a residue adsorbing ammonia to the halide, and an outlet for ammonia desorbed. An ammonia separator comprising an adsorber and a mechanism for reducing the pressure inside the adsorber
【請求項3】 IIa族又はVIII族のハロゲン化物が充填
され、アンモニアを含有するガスからアンモニアの入口
と該ハロゲン化物にアンモニアを吸着された残余物の出
口と離脱されたアンモニアの出口を有するアンモニア吸
着器と、該吸着器内部を加熱する加熱器と冷却する冷却
器よりなるアンモニア分離装置
3. Ammonia filled with a halide of Group IIa or Group VIII and having an inlet for ammonia from a gas containing ammonia, an outlet for a residue adsorbing ammonia to the halide, and an outlet for ammonia desorbed. Ammonia separator comprising an adsorber, a heater for heating the inside of the adsorber, and a cooler for cooling
【請求項4】 さらに、該吸着器内部を加熱する加熱器
と冷却する冷却器を有する請求項2記載のアンモニア分
離装置
4. The ammonia separation apparatus according to claim 2, further comprising a heater for heating the inside of the adsorber and a cooler for cooling.
【請求項5】 カルシウム、マグネシウム、ストロンチ
ウム又はニッケルのハロゲン化物よりなるアンモニア吸
着剤
5. An ammonia adsorbent comprising a halide of calcium, magnesium, strontium or nickel.
【請求項6】 2種類以上のIIa族又はVIII族のハロゲ
ン化物を混合してなるアンモニア吸着剤
6. An ammonia adsorbent obtained by mixing two or more kinds of halides of group IIa or group VIII.
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