JP2004250240A - Manufacturing method and manufacturing apparatus for liquefied carbon dioxide - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液化二酸化炭素の製造方法及び製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的に、液化二酸化炭素は、図2に示すような工程で製造される。まず、原料の二酸化炭素ガスaを圧縮機1で2〜5kPaから2000〜2500kPa程度に圧縮する。このとき得られる圧縮ガスbは、100℃程度に昇温しているので、予冷器3に送られて、10℃以下に冷却される。冷却された冷却ガスdは、処理装置4に送られ、臭気成分や水等の吸着性不純物が除去される。そして、得られた処理ガスeを液化器5に導入して、液化する。このとき、メタン、水素等の非吸着性で凝縮温度の低い不純物ガスgは、系外に排出される。得られた液化二酸化炭素fは、タンク6で貯蔵され、各種用途用に搬送・使用される。
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
ところで、原料である二酸化炭素ガスaとしては、アンモニア製造工程等で行われる水蒸気改質の工程で発生した二酸化炭素ガスが用いられる場合がある。この水蒸気改質の工程で発生する二酸化炭素ガス中には、水素ガスや一酸化炭素ガスが不純物として含む場合がある。このうち、水素ガスは、上記の液化器5による液化工程で分離することができるが、一酸化炭素は、製品に混入しやすい。このため、得られる液化二酸化炭素の気液平衡によって生じる気相中の一酸化炭素濃度が高くなる場合がある。
【0004】
そこで、この発明は、原料ガスとして、水素ガスや一酸化炭素ガスを不純物として含有する二酸化炭素ガスを用いた場合でも、得られる液化二酸化炭素の気液平衡によって生じる気相中の一酸化炭素濃度を低く抑制することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この発明は、二酸化炭素ガスに不純物として一酸化炭素及び水素を含有する原料ガスを圧縮し、次に、温度上昇の範囲が3〜20℃となるように酸素供給量を調整しながら酸化反応させ、次いで液化することによって、気液平衡によって生じる気相中の一酸化炭素含有量が1vol.ppm以下である液化二酸化炭素を得ることにより、上記の課題を解決したのである。
【0006】
原料ガスに所定条件下で酸素を加えて圧縮し、この原料ガス中の一酸化炭素を酸化させるので、液化するガス中の一酸化炭素含有量をより低減することができる。したがって、得られる液化二酸化炭素中の一酸化炭素含有量を低減することができ、この液化二酸化炭素の気液平衡によって生じる気相中の一酸化炭素含有量を抑制することができる。
【0007】
また、原料ガス中には水素を含有するので、一酸化炭素を完全に酸化できる量の酸素を加えても、残存酸素は、水素との反応に使用され、得られる液化二酸化炭素中の酸素濃度も低くすることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下において、この発明について詳細に説明する。
この発明にかかる液化二酸化炭素の製造方法は、二酸化炭素ガスを主成分とする原料ガスAを圧縮し、次に酸化反応させ、次いで液化することによって製造する方法である。
【0009】
上記原料ガスAは二酸化炭素ガスを主成分とし、不純物として一酸化炭素及び水素を含有するガスである。このような原料ガスAとしては、アンモニア製造工程等で行われる水蒸気改質の工程で発生した二酸化炭素ガス等があげられる。
【0010】
上記原料ガスA中の一酸化炭素の含有量は、上記原料ガスAの全量に対して、容量比で、10〜1000vol.ppmがよく、10〜100vol.ppmが好ましい。一酸化炭素含有量は10vol.ppmより少なくてもよいが、水蒸気改質工程で発生した二酸化炭素ガスで、一酸化炭素含有量が10vol.ppm未満のものは得にくい。一方、一酸化炭素含有量が1000vol.ppmより多いと、上記酸化反応で一酸化炭素を十分に酸化させるためには、多量の酸素が必要となり、残存酸素が製品の液化二酸化炭素に混入するおそれがある。また、上記酸化反応で残存酸素量が生じないように、酸素供給量を調整すると、十分に一酸化炭素を酸化させることができず、残存一酸化炭素が製品の液化二酸化炭素に混入するおそれがある。
【0011】
上記原料ガスA中の水素の含有量は、上記原料ガスに対して、容量比で、1000vol.ppm〜1vol%がよく、3000vol.ppm〜1vol%が好ましい。水素含有量が1vol%より多いと、得られる液化二酸化炭素の収率に影響を与える。一方、水素含有量が1000vol.ppmより少ないと、上記の酸化反応で、上記一酸化炭素と共に酸化される水素の量が少なくなり、後述する酸素供給量の調整を行っても、酸素が残存し、この残存酸素が製品の液化二酸化炭素に混入するおそれがある。また、製品の液化二酸化炭素に酸素が残存しないように酸素供給量をより少なくする場合、好ましい酸素供給量の調整が難しくなるおそれがある。
【0012】
上記原料ガスAに含まれる一酸化炭素及び水素の含有比は、水素/一酸化炭素=100〜1000(容量比)がよく、300〜1000が好ましい。含有比が100より小さいと、上記の酸化反応で、後述する酸素供給量の調整を行っても、酸素が残存し、この残存酸素が製品の液化二酸化炭素に混入するおそれがある。また、製品の液化二酸化炭素に酸素が残存しないように酸素供給量をより少なくする場合、好ましい酸素供給量の調整が難しくなるおそれがある。一方、含有比が1000より大きいと、得られる液化二酸化炭素の収率に影響を与える。
【0013】
上記の圧縮の工程は、上記液化によって二酸化炭素ガスが液化するために必要な圧力を与える工程であり、2〜5kPaである上記原料ガスAを、2000〜2500kPa程度に圧縮する。この工程で得られる圧縮ガスBは、90〜110℃に昇温される。
【0014】
上記酸化反応の工程は、上記圧縮ガスB中の一酸化炭素を酸素によって二酸化炭素に酸化する工程である。このとき、酸素供給量は、酸化反応の工程に導入される圧縮ガスBの温度と、酸化反応によって得られる酸化処理ガスCの温度との差、すなわち、この酸化反応の工程による温度上昇の範囲が3〜20℃となるように調整するのがよく、3〜10℃となるように調整するのが好ましい。上記温度差が3℃未満だと、十分に酸素を供給できず、圧縮ガスB中の一酸化炭素を十分に酸化できない場合がある。一方、20℃より大きいと、得られる酸化処理ガスC中へ酸素が残存し、製品の液化二酸化炭素中へ酸素が残存するおそれがある。
【0015】
この酸化反応の工程においては、一酸化炭素を酸化できる触媒であれば特に限定されず、白金触媒や白金含有触媒等、任意の触媒を使用できる。この酸化反応の工程を連続反応とする場合、この触媒は担体に担持すると、効率をより向上させることができる。このような担体としては、シリカゲル、モレキュラーシーブ、コージライト、アルミナ等があげられる。
【0016】
この酸化反応の工程により、得られる酸化処理ガスC中の一酸化炭素含有量は、5vol.ppm以下がよく、1vol.ppm以下が好ましい。これを満たすことにより、得られる製品の液化二酸化炭素の気液平衡によって生じる気相中の一酸化炭素含有量を1vol.ppm以下に抑制することができる。また、得られる酸化処理ガスC中の一酸化炭素は、存在しなくてもよいので、その含有量は0vol.ppmであってもよい。
【0017】
得られる製品の液化二酸化炭素の気液平衡によって生じる気相中の一酸化炭素含有量は、1vol.ppm以下がよい。一酸化炭素は毒性物質であり、1vol.ppmより高いと、食品用途等に用いる場合には好ましくない。
【0018】
上記の気液平衡とは、液相と気相との相平衡、具体的には、液化二酸化炭素の場合は、液化二酸化炭素とこれがガス化した二酸化炭素ガスとの相平衡をいう。この気液平衡は、一方の相、例えば、液化二酸化炭素の組成によって、他方の相、例えば、二酸化炭素ガスの組成が影響を受ける。すなわち、液相側の液化二酸化炭素中の一酸化炭素含有量が低下すると、気相側の二酸化炭素ガス中の一酸化炭素含有量が低下する。このため、液相側の液化二酸化炭素中の一酸化炭素含有量を低減させることにより、気相側の二酸化炭素ガス中の一酸化炭素含有量を低減させることができる。
【0019】
このようにして得られた酸化処理ガスCは、10℃以下、好ましくは、0〜10℃に冷却し、次いで、各種の吸着剤によってアンモニア等の極性ガスや水を除去し、次に、−20℃に温度を下げることによって液化し、液化二酸化炭素を得ることができる。
【0020】
次に、上記の製造方法で使用される液化二酸化炭素の製造装置について説明する。
この発明にかかる液化二酸化炭素の製造装置は、図1に示すように、圧縮機11、酸化反応器12、予冷器13、除去装置14、液化器15、及びタンク16から構成される。
【0021】
上記圧縮機11は、2〜5kPaである上記原料ガスAを、2000〜2500kPaに圧縮して圧縮ガスBを製造する装置であり、上記液化器15で冷却した際に、二酸化炭素ガスが液化する圧力を与えるものである。このとき得られる圧縮ガスBは、90〜110℃に昇温される。
【0022】
上記酸化反応器12は、上記圧縮ガスB中の一酸化炭素を酸素で酸化する装置であり、内部に充填されている上記触媒によって酸化反応が生じる。これにより、一酸化炭素の含有量を5vol.ppm以下にすることができる。
【0023】
この酸化反応器12には、圧縮ガスBの温度と、この酸化反応器12から排出される酸化処理ガスCの温度の差を3〜20℃、好ましくは、3〜10℃とする酸素供給量の調整機構を有する。このような調整機構としては、上記酸化反応器12の圧縮ガスB導入部及び酸化処理ガス排出部に設けられる各温度センサー、この両温度センサーによって測定されたデータを処理・判断する判断装置、及びこの判断装置によって酸素供給ラインを開閉する空気式調節弁の組合せ等があげられる。
【0024】
上記予冷器13は、上記酸化反応器から排出された酸化処理ガスCを冷却する装置であり、上記の圧縮及び酸化反応で上昇した酸化処理ガスCの温度を10℃以下、好ましくは5〜8℃に冷却する装置である。これにより、乾燥器14bに持ち込まれる水分を低減することができる。
【0025】
上記除去装置14は、上記予冷器13から排出された冷却ガスに含まれる吸着性不純物を除去する装置であり、例えば、アンモニア等の極性ガスを除去する脱臭器14a、水を除去する乾燥器14b、又はこれらの組合せ等があげられる。
【0026】
上記液化器15は、上記除去装置14から排出された処理ガスEを液化して液化二酸化炭素とする装置であり、上記処理ガスEを−20℃まで、温度を低下させ、二酸化炭素ガスを液化させる。
【0027】
得られた液化二酸化炭素Fは、上記タンク16に貯蔵され、取り出されて、使用されたり、搬送されたりする。また、上記液化器15で液化しなかったメタンや水素等の不純物ガスGは、系外に排出される。
【0028】
上記タンク16内は、上記液化二酸化炭素Fのみが存在するので、このタンク16内で、上記液化二酸化炭素Fは気液平衡状態となり、気相が生じる。この気相中の一酸化炭素量は、上記酸化反応器12による酸化によって減少されているので、1vol.ppm以下と低くなる。
【0029】
このようにして得られた液化二酸化炭素は、飲料用、冷却用等に使用することができる。
【0030】
【実施例】
以下に実施例及び比較例をあげてこの発明をさらに具体的に説明する。
【0031】
[二酸化炭素ガスの分析法]
サンプリング後、ガスクロマトグラフによって、成分を測定した。
【0032】
(実施例1)
図3に示すフローからなるテスト機を用いて、実機の30分の1スケールの反応装置を設置し、原料炭酸ガス中の一酸化炭素及び水素の酸化除去テストを行った。具体的には、原料ガスを圧縮機11の中間段より抜き出し、約240〜270kPaで流量計21を用いて流量計測し、同じく流量計測された酸素ガスと共に、予熱器22に通し、所定の流量、温度にした上で白金触媒(白金担持量:0.27重量%、単体:コージライト+アルミナ塗布、ズードケミー触媒株式会社製;N−220 honeycomb)を2ブロック(150角×50H/block)充填した反応器23に通し、この反応器23の前後の温度計24で測定すると共に、反応器23からの出口ガスの組成をガスクロマトグラフ25で測定し、原料炭酸ガスの組成と比較した。その結果を図4〜7に示す。
【0033】
[結果]
図4〜6において、反応器において、一酸化炭素(CO)の酸化反応率は、入口の酸素濃度が比較的低くとも、ほぼ100%に達するが、水素はCOに比べ濃度も高いことから、入口酸素濃度を3500ppm程度まで高めないと反応率は100%に達しない。一方、反応器入口、出口の温度差(ΔT)は、水素の反応率に伴って増大することが判る。また、水素の反応率の増大に伴って、反応に寄与しない酸素も徐々に増加することが判る。
【0034】
また、図7では、COがテストで使用した触媒下で、酸化反応を開始するに必要な反応器入口温度を調査した結果である。これからも判る様に、反応率90%を維持するためには、80℃以上の温度が好ましいことが判る。
【0035】
これらの結果より、COの酸化反応には、酸素量を適量に制御する必要があることが判る。反応の為に過剰に酸素を導入すると、未反応の酸素が製品系へ流入し、製品液化炭酸ガスの酸素濃度規格を越える可能性があり、問題となる。
【0036】
【発明の効果】
この発明によると、原料ガスに所定条件下で酸素を加えて圧縮し、この原料ガス中の一酸化炭素を酸化させるので、液化するガス中の一酸化炭素含有量をより低減することができる。これにより、得られる液化二酸化炭素中の一酸化炭素含有量を低減することができ、この液化二酸化炭素の気液平衡によって生じる気相中の一酸化炭素含有量を抑制することができる。
【0037】
また、原料ガス中には水素を含有するので、一酸化炭素を完全に酸化できる量の酸素を加えても、残存酸素は、水素との反応に使用され、得られる液化二酸化炭素中の酸素濃度も低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかる液化二酸化炭素の製造装置の例を示す模式図
【図2】従来の液化二酸化炭素の製造装置の例を示す模式図
【図3】実施例1で使用したテスト装置を示す模式図
【図4】実施例1の結果(入口酸素濃度と反応率)を示すグラフ
【図5】実施例1の結果(反応器ΔTと反応率)を示すグラフ
【図6】実施例1の結果(入口酸素濃度と残留酸素濃度)を示すグラフ
【図7】実施例1の結果(反応温度とCO反応率)を示すグラフ
【符号の説明】
1、11 圧縮機
2,12 酸化反応器
3,13 予冷器
4,14 除去装置
14a 脱臭器
14b 乾燥器
5,15 液化器
6,16 タンク
21 流量計
22 予熱器
23 反応器
24 温度計
25 ガスクロマトグラフ
a 二酸化炭素ガス
A 原料ガス
b,B 圧縮ガス
C 酸化処理ガス
d,D 冷却ガス
e,E 処理ガス
f,F 液化二酸化炭素
g,G 不純物ガス[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for producing liquefied carbon dioxide.
[0002]
[Prior art]
Generally, liquefied carbon dioxide is produced by a process as shown in FIG. First, the carbon dioxide gas a as a raw material is compressed by the
[Problems to be solved by the invention]
[0003]
By the way, as the carbon dioxide gas a as a raw material, a carbon dioxide gas generated in a steam reforming step performed in an ammonia production step or the like may be used. Hydrogen gas or carbon monoxide gas may be contained as impurities in the carbon dioxide gas generated in the steam reforming step. Among them, hydrogen gas can be separated in the liquefaction step by the liquefier 5 described above, but carbon monoxide is easily mixed into the product. For this reason, the concentration of carbon monoxide in the gas phase generated by the vapor-liquid equilibrium of the obtained liquefied carbon dioxide may increase.
[0004]
Therefore, the present invention provides a method for producing a carbon dioxide gas in a gaseous phase produced by a vapor-liquid equilibrium of liquefied carbon dioxide obtained even when a carbon dioxide gas containing hydrogen gas or carbon monoxide gas as an impurity is used as a raw material gas. It is intended to suppress the amount of the low.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention compresses a raw material gas containing carbon monoxide and hydrogen as impurities in carbon dioxide gas, and then performs an oxidation reaction while adjusting the oxygen supply amount so that the temperature rise ranges from 3 to 20 ° C. And then liquefaction, so that the carbon monoxide content in the gas phase produced by vapor-liquid equilibrium is 1 vol. The above problem was solved by obtaining liquefied carbon dioxide having a concentration of not more than ppm.
[0006]
Oxygen is added to the raw material gas under predetermined conditions and compressed to oxidize carbon monoxide in the raw material gas, so that the carbon monoxide content in the liquefied gas can be further reduced. Therefore, the carbon monoxide content in the obtained liquefied carbon dioxide can be reduced, and the carbon monoxide content in the gas phase generated by the vapor-liquid equilibrium of the liquefied carbon dioxide can be suppressed.
[0007]
Also, since the source gas contains hydrogen, even if oxygen is added in an amount that can completely oxidize carbon monoxide, the remaining oxygen is used for reaction with hydrogen, and the oxygen concentration in the resulting liquefied carbon dioxide Can also be lower.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The method for producing liquefied carbon dioxide according to the present invention is a method for producing by compressing a raw material gas A mainly composed of carbon dioxide gas, then performing an oxidation reaction, and then liquefying.
[0009]
The source gas A is a gas containing carbon dioxide gas as a main component and carbon monoxide and hydrogen as impurities. Examples of such a raw material gas A include carbon dioxide gas generated in a steam reforming process performed in an ammonia production process or the like.
[0010]
The content of carbon monoxide in the raw material gas A is 10 to 1000 vol. ppm is good, and 10 to 100 vol. ppm is preferred. The carbon monoxide content is 10 vol. ppm, but may be less than 10 ppm by volume of carbon dioxide gas generated in the steam reforming step. Those less than ppm are difficult to obtain. On the other hand, when the carbon monoxide content is 1000 vol. If the amount is more than ppm, a large amount of oxygen is required to sufficiently oxidize carbon monoxide by the above oxidation reaction, and there is a possibility that residual oxygen may be mixed into liquefied carbon dioxide of the product. Further, if the amount of supplied oxygen is adjusted so that the amount of residual oxygen does not occur in the oxidation reaction, carbon monoxide cannot be sufficiently oxidized, and there is a possibility that the remaining carbon monoxide may be mixed into the liquefied carbon dioxide of the product. is there.
[0011]
The content of hydrogen in the raw material gas A was 1000 vol. ppm to 1 vol% is good and 3000 vol. ppm to 1 vol% is preferred. When the hydrogen content is more than 1 vol%, the yield of the obtained liquefied carbon dioxide is affected. On the other hand, when the hydrogen content is 1000 vol. If the amount is less than 1 ppm, the amount of hydrogen oxidized together with the carbon monoxide in the above oxidation reaction decreases, and even if an oxygen supply amount described later is adjusted, oxygen remains, and the residual oxygen is liquefied. There is a risk of mixing in carbon dioxide. Further, when the oxygen supply amount is further reduced so that oxygen does not remain in the liquefied carbon dioxide of the product, it may be difficult to adjust the preferable oxygen supply amount.
[0012]
The content ratio of carbon monoxide and hydrogen contained in the raw material gas A is preferably hydrogen / carbon monoxide = 100 to 1000 (volume ratio), and more preferably 300 to 1,000. If the content ratio is smaller than 100, oxygen may remain in the above-mentioned oxidation reaction even if the supply amount of oxygen described below is adjusted, and the remaining oxygen may be mixed into the liquefied carbon dioxide of the product. Further, when the oxygen supply amount is further reduced so that oxygen does not remain in the liquefied carbon dioxide of the product, it may be difficult to adjust the preferable oxygen supply amount. On the other hand, when the content ratio is larger than 1000, the yield of the obtained liquefied carbon dioxide is affected.
[0013]
The compression step is a step of applying a pressure necessary for liquefying the carbon dioxide gas by the liquefaction, and compresses the raw material gas A of 2 to 5 kPa to about 2000 to 2500 kPa. The temperature of the compressed gas B obtained in this step is raised to 90 to 110 ° C.
[0014]
The oxidation reaction step is a step of oxidizing carbon monoxide in the compressed gas B to carbon dioxide with oxygen. At this time, the oxygen supply amount is determined by the difference between the temperature of the compressed gas B introduced into the oxidation reaction step and the temperature of the oxidizing gas C obtained by the oxidation reaction, that is, the range of the temperature increase due to the oxidation reaction step. Is preferably adjusted to 3 to 20 ° C, and more preferably to 3 to 10 ° C. If the temperature difference is less than 3 ° C., oxygen cannot be supplied sufficiently, and carbon monoxide in the compressed gas B may not be sufficiently oxidized. On the other hand, if it is higher than 20 ° C., oxygen may remain in the resulting oxidized gas C and oxygen may remain in the liquefied carbon dioxide of the product.
[0015]
In this oxidation reaction step, there is no particular limitation as long as the catalyst can oxidize carbon monoxide, and any catalyst such as a platinum catalyst or a platinum-containing catalyst can be used. When the oxidation reaction step is a continuous reaction, the efficiency can be further improved by supporting the catalyst on a carrier. Examples of such a carrier include silica gel, molecular sieve, cordierite, and alumina.
[0016]
The carbon monoxide content in the oxidized gas C obtained by the oxidation reaction step is 5 vol. ppm or less and 1 vol. ppm or less is preferred. By satisfying this, the content of carbon monoxide in the gas phase generated by the vapor-liquid equilibrium of liquefied carbon dioxide in the obtained product is 1 vol. ppm or less. In addition, since the carbon monoxide in the obtained oxidized gas C does not need to be present, its content is 0 vol. ppm.
[0017]
The carbon monoxide content in the gas phase produced by the vapor-liquid equilibrium of liquefied carbon dioxide in the resulting product is 1 vol. ppm or less is preferred. Carbon monoxide is a toxic substance, 1 vol. If it is higher than ppm, it is not preferable when used for food applications and the like.
[0018]
The above-mentioned gas-liquid equilibrium means a phase equilibrium between a liquid phase and a gaseous phase, specifically, in the case of liquefied carbon dioxide, refers to a phase equilibrium between liquefied carbon dioxide and carbon dioxide gas obtained by gasifying the same. The vapor-liquid equilibrium is influenced by the composition of one phase, for example, liquefied carbon dioxide, and the composition of the other phase, for example, carbon dioxide gas. That is, when the carbon monoxide content in the liquefied carbon dioxide on the liquid phase side decreases, the carbon monoxide content in the carbon dioxide gas on the gas phase side decreases. For this reason, by reducing the carbon monoxide content in the liquefied carbon dioxide on the liquid phase side, the carbon monoxide content in the carbon dioxide gas on the gas phase side can be reduced.
[0019]
The oxidizing gas C thus obtained is cooled to 10 ° C. or lower, preferably 0 to 10 ° C., and then polar gases such as ammonia and water are removed by various adsorbents. By liquefying by lowering the temperature to 20 ° C., liquefied carbon dioxide can be obtained.
[0020]
Next, an apparatus for producing liquefied carbon dioxide used in the above production method will be described.
As shown in FIG. 1, the apparatus for producing liquefied carbon dioxide according to the present invention includes a
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
The amount of oxygen supplied to the
[0024]
The precooler 13 is a device for cooling the oxidizing gas C discharged from the oxidizing reactor, and reduces the temperature of the oxidizing gas C raised by the compression and oxidation reaction to 10 ° C. or less, preferably 5 to 8 ° C. It is a device that cools to ℃. Thus, the amount of water brought into the
[0025]
The
[0026]
The
[0027]
The obtained liquefied carbon dioxide F is stored in the
[0028]
Since only the liquefied carbon dioxide F is present in the
[0029]
The liquefied carbon dioxide thus obtained can be used for beverages, cooling, and the like.
[0030]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples.
[0031]
[Method for analyzing carbon dioxide gas]
After sampling, the components were measured by gas chromatography.
[0032]
(Example 1)
Using a test machine having the flow shown in FIG. 3, a 1 / 30th scale reactor of the actual machine was installed, and an oxidation removal test of carbon monoxide and hydrogen in the raw carbon dioxide gas was performed. Specifically, the raw material gas is extracted from the intermediate stage of the
[0033]
[result]
4 to 6, in the reactor, the oxidation reaction rate of carbon monoxide (CO) reaches almost 100% even if the oxygen concentration at the inlet is relatively low, but since the concentration of hydrogen is higher than that of CO, The reaction rate does not reach 100% unless the inlet oxygen concentration is increased to about 3500 ppm. On the other hand, it can be seen that the temperature difference (ΔT) between the inlet and outlet of the reactor increases with the reaction rate of hydrogen. In addition, it can be seen that as the reaction rate of hydrogen increases, the amount of oxygen that does not contribute to the reaction gradually increases.
[0034]
FIG. 7 shows the results of investigating the reactor inlet temperature required to start the oxidation reaction under the catalyst used by CO for the test. As can be seen from this, it is understood that a temperature of 80 ° C. or higher is preferable in order to maintain the reaction rate of 90%.
[0035]
From these results, it is understood that the amount of oxygen needs to be controlled to an appropriate amount for the CO oxidation reaction. If oxygen is introduced excessively for the reaction, unreacted oxygen may flow into the product system, possibly exceeding the oxygen concentration standard of the product liquefied carbon dioxide gas, which is a problem.
[0036]
【The invention's effect】
According to the present invention, oxygen is added to the raw material gas under predetermined conditions and compressed to oxidize carbon monoxide in the raw material gas, so that the carbon monoxide content in the liquefied gas can be further reduced. Thereby, the carbon monoxide content in the obtained liquefied carbon dioxide can be reduced, and the carbon monoxide content in the gas phase generated by the vapor-liquid equilibrium of the liquefied carbon dioxide can be suppressed.
[0037]
Also, since the source gas contains hydrogen, even if oxygen is added in an amount that can completely oxidize carbon monoxide, the remaining oxygen is used for reaction with hydrogen, and the oxygen concentration in the resulting liquefied carbon dioxide Can also be lower.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an apparatus for producing liquefied carbon dioxide according to the present invention. FIG. 2 is a schematic view showing an example of a conventional apparatus for producing liquefied carbon dioxide. FIG. 3 is a test apparatus used in Example 1. FIG. 4 is a graph showing the results of Example 1 (inlet oxygen concentration and reaction rate). FIG. 5 is a graph showing the results of Example 1 (reactor ΔT and reaction rate). FIG. 6 is an example. 1 is a graph showing the results (inlet oxygen concentration and residual oxygen concentration) of FIG. 1. FIG. 7 is a graph showing the results of Example 1 (reaction temperature and CO conversion).
1,11
Claims (6)
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- 2003-02-18 JP JP2003039283A patent/JP2004250240A/en active Pending
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