JP2015110796A - メタンを主成分とするガスの窒素除去方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】窒素を吸着分離する吸着剤が充填された3以上の吸着塔を準備し、吸着圧力に加圧した状態で窒素を吸着剤に吸着させる吸着工程と、上記吸着圧力よりも減圧した状態で吸着剤から窒素を脱離させて再生する再生工程と、減圧状態の吸着塔を吸着圧力まで復帰させる復圧工程とを、各吸着塔によって並行して実施しながら、それぞれの吸着塔においては各工程を順次切り替えて実施する。吸着工程から再生工程に移行するときの減圧段階で吸着塔から排出されるガスを、復圧段階の吸着塔に導入する回収動作を実施し、上記回収動作は、吸着後の比較的高圧のガスを回収する第1段階と、その後の比較的低圧のガスを回収する第2段階とを実施する。上記第1段階の回収動作と第2段階の回収動作で減圧された吸着搭の圧力は大気圧より高い。
【選択図】図7
Description
メタンを主成分とするガスから窒素を吸着分離するための吸着剤が充填された3以上の吸着塔を準備し、
所定の吸着圧力に加圧した状態で窒素を吸着剤に吸着させる吸着工程、
上記吸着圧力よりも減圧した状態で吸着剤から窒素を脱離させて再生する再生工程、
減圧状態の吸着塔を吸着圧力まで復帰させる復圧工程、
これら各工程を、各吸着塔によって並行して実施しながら、それぞれの吸着塔においては各工程を順次切り替えて実施することにより、メタンを主成分とするガスから窒素を除去するメタンを主成分とするガスの窒素除去方法であって、
吸着工程から再生工程に移行するときの減圧段階で吸着塔から排出されるガスを、復圧段階の吸着塔に導入する回収動作を実施し、
上記回収動作は、吸着後の比較的高圧のガスを回収する第1段階の回収動作と、その後の比較的低圧のガスを回収する第2段階の回収動作とを実施し、
上記第1段階の回収動作と第2段階の回収動作で減圧された吸着搭の圧力は大気圧より高い
ことを要旨とする。
メタンを主成分とするガスから窒素を吸着分離するための吸着剤が充填された3以上の吸着塔を備え、
所定の吸着圧力に加圧した状態で窒素を吸着剤に吸着させる吸着工程、
上記吸着圧力よりも減圧した状態で吸着剤から窒素を脱離させて再生する再生工程、
減圧状態の吸着塔を吸着圧力まで復帰させる復圧工程、
これら各工程を、各吸着搭によって並行して実施しながら、それぞれの吸着塔においては各工程を順次切り替えて実施することにより、メタンを主成分とするガスから窒素を除去するメタンを主成分とするガスの窒素除去装置であって、
吸着工程から再生工程に移行するときの減圧段階で吸着塔から排出されるガスを、復圧段階の吸着塔に導入する回収動作を実施し、
上記回収動作は、吸着後の比較的高圧のガスを回収する第1段階の回収動作と、その後の比較的低圧のガスを回収する第2段階の回収動作とを実施し、
上記第1段階の回収動作と第2段階の回収動作で減圧された吸着搭の圧力は大気圧より高い
ことを要旨とする。
回収動作は、ガスを排出する吸着塔とそのガスを導入する吸着塔の圧力を均一化する均圧により実施する。回収動作を1回の均圧で行うと、均圧後に排出側の吸着塔に残ったガスを廃棄することになる。そこで、回収動作を、比較的高圧のガスを回収する第1段階の均圧動作と、その後の比較的低圧のガスを回収する第2段階の均圧動作とにわけて行うようにした。このように均圧動作を2段階で行うことにより、廃棄するガスを少なくして回収できるガス量を増やし、回収率を向上することができる。
また、上記第1段階の回収動作と第2段階の回収動作で減圧された吸着搭の圧力は大気圧より高い。
比較的高圧の第1段階の均圧動作と比較的低圧の第2段階の均圧動作を異なる吸着塔との間で行い、2段階の均圧動作によって廃棄するガスを少なくして回収できるガス量が増え、回収率を向上することができる。
復圧工程後の比較的高圧の第1段階の均圧動作と、復圧工程前の比較的低圧の第2段階の均圧動作と、2段階の均圧動作によって廃棄するガスを少なくして回収できるガス量が増え、回収率を向上することができる。
復圧工程後の比較的高圧の第1段階の均圧動作と、復圧工程前の比較的低圧の第2段階の均圧動作と、2段階の均圧動作によって廃棄するガスを少なくして回収できるガス量が増え、回収率を向上することができる。
上記第2段階の回収動作では、窒素分の濃度が高い残留ガスが流出される傾向にあることから、そのガスを他の吸着塔の原料ガス導入側に流入させて吸着剤と接触させることにより窒素分を吸着し、窒素除去率を向上させることができる。
上記回収動作では、窒素分の濃度の高い残留ガスが流出される傾向にあることから、そのガスを他の吸着塔の原料ガス導入側に流入させて吸着剤と接触させることにより窒素分を吸着し、窒素除去率を向上させることができる。
図6(A)は、図3(A)と同様であり、A塔で吸着工程、B塔およびC塔で回収動作である均圧動作を行っている状態を示す。
図6(B)は、図3(B)と同様であり、A塔で吸着工程、B塔で復圧工程、C塔で再生工程のうちの大気排気動作を行っている状態を示す。
図7は、本発明の第1実施形態の窒素ガス除去方法の工程を説明する図である。この第1実施形態の方法は、図4に示した装置とほぼ同様の装置において、開閉弁を開閉制御することにより実現することができる。
回収動作は、ガスを排出する吸着塔(この例ではB塔,C塔)とそのガスを導入する吸着塔(この例ではA塔)の圧力を均一化する均圧により実施する。回収動作を1回の均圧で行うと、均圧後に排出側の吸着塔(この例ではB塔,C塔)に残ったガスを廃棄することになる。そこで、回収動作を、比較的高圧のガスを回収する第1段階の均圧動作と、その後の比較的低圧のガスを回収する第2段階の均圧動作とにわけて行うようにした。このように均圧動作を2段階で行うことにより、廃棄するガスを少なくして回収できるガス量を増やし、回収率を向上することができる。
これにより、比較的高圧の第1段階の均圧動作と比較的低圧の第2段階の均圧動作を異なる吸着塔との間で行い、2段階の均圧動作によって廃棄するガスを少なくして回収できるガス量が増え、回収率を向上することができる。
これにより、復圧工程後の比較的高圧の第1段階の均圧動作と、復圧工程前の比較的低圧の第2段階の均圧動作と、2段階の均圧動作によって廃棄するガスを少なくして回収できるガス量が増え、回収率を向上することができる。
これにより、復圧工程後の比較的高圧の第1段階の均圧動作と、復圧工程前の比較的低圧の第2段階の均圧動作と、2段階の均圧動作によって廃棄するガスを少なくして回収できるガス量が増え、回収率を向上することができる。
図9(B)は、図3(B)図6(B)と同様であり、A塔で吸着工程、B塔で復圧工程、C塔で再生工程のうちの大気排気動作を行っている状態を示す。
図9(C)は、図6(C)と同様であり、A塔で吸着工程、B塔で復圧工程、C塔で再生工程のうちの真空排気1動作を行っている状態を示す。
図9(D)は、図6(D)と同様であり、A塔で吸着工程、B塔で復圧工程、C塔で再生工程のうちの減圧パージ動作を行っている状態を示す。
図9(E)は、図6(E)と同様であり、A塔で吸着工程、B塔で復圧工程、C塔で再生工程のうちの真空排気2動作を行っている状態を示す。
図10は、本発明の第2実施形態の窒素ガス除去方法を実現するための窒素除去装置を説明する図である。
図12(B)は、図9(B)と同様であり、A塔で吸着工程、B塔で復圧工程、C塔で再生工程のうちの大気排気動作を行っている状態を示す。
図12(C)は、図9(C)と同様であり、A塔で吸着工程、B塔で復圧工程、C塔で再生工程のうちの真空排気1動作を行っている状態を示す。
図12(D)は、図9(D)と同様であり、A塔で吸着工程、B塔で復圧工程、C塔で再生工程のうちの減圧パージ動作を行っている状態を示す。
図12(E)は、図9(E)と同様であり、A塔で吸着工程、B塔で復圧工程、C塔で再生工程のうちの真空排気2動作を行っている状態を示す。
図12(F)は、図9(F)と同様であり、A塔およびB塔で回収動作である均圧動作を行い、C塔で真空排気2を行っている状態を示す。
図13は、第3実施形態の窒素ガス除去方法の工程を説明する図である。この第3実施形態の方法は、図10に示した装置において、開閉弁を開閉制御することにより実現することができる。
その結果、CH4の回収率は65.08%、製品ガス中のN2濃度は2.990mol%であった。
その結果、CH4の回収率は61.61%、製品ガス中のN2濃度は1.051mol%となった。
再生圧力を低下させたことにより、吸着剤の再生状態が向上し、実験例1に比べると分離性能が向上した。
その結果、CH4の回収率は60.06%、製品ガス中のN2濃度は1.292mol%となった。
実験例1に比べると分離性能が向上している。実験例2よりも製品ガス中の窒素濃度が低下している理由は、均圧動作を二回に分けて実施したため、その分回収ガス量が増加したことによるものである。
その結果、CH4の回収率は61.61%、製品ガス中のN2濃度は0.879mol%となった。
実験例1および2に比べ、製品ガス中の窒素濃度が低下している。
その結果、CH4の回収率は61.05%、製品ガス中のN2濃度は0.978mol%となった。
実験例1および2に比べ、製品ガス中の窒素濃度が低下している。
1A,1B,1C 原料導入路
2A,2B,2C 大気排気路
3A,3B,3C 製品取出路
4A,4B,4C 復圧路
5A,5B,5C パージ路
6A,6B,6C 均圧路
7 バッファタンク
8A,8B,8C 真空排気路
9 真空ポンプ
10 連通路
Claims (2)
- メタンを主成分とするガスから窒素を吸着分離するための吸着剤が充填された3以上の吸着塔を準備し、
所定の吸着圧力に加圧した状態で窒素を吸着剤に吸着させる吸着工程、
上記吸着圧力よりも減圧した状態で吸着剤から窒素を脱離させて再生する再生工程、
減圧状態の吸着塔を吸着圧力まで復帰させる復圧工程、
これら各工程を、各吸着塔によって並行して実施しながら、それぞれの吸着塔においては各工程を順次切り替えて実施することにより、メタンを主成分とするガスから窒素を除去するメタンを主成分とするガスの窒素除去方法であって、
吸着工程から再生工程に移行するときの減圧段階で吸着塔から排出されるガスを、復圧段階の吸着塔に導入する回収動作を実施し、
上記回収動作は、吸着後の比較的高圧のガスを回収する第1段階の回収動作と、その後の比較的低圧のガスを回収する第2段階の回収動作とを実施し、
上記第1段階の回収動作と第2段階の回収動作で減圧された吸着搭の圧力は大気圧より高い
ことを特徴とするメタンを主成分とするガスの窒素除去方法。 - メタンを主成分とするガスから窒素を吸着分離するための吸着剤が充填された3以上の吸着塔を備え、
所定の吸着圧力に加圧した状態で窒素を吸着剤に吸着させる吸着工程、
上記吸着圧力よりも減圧した状態で吸着剤から窒素を脱離させて再生する再生工程、
減圧状態の吸着塔を吸着圧力まで復帰させる復圧工程、
これら各工程を、各吸着搭によって並行して実施しながら、それぞれの吸着塔においては各工程を順次切り替えて実施することにより、メタンを主成分とするガスから窒素を除去するメタンを主成分とするガスの窒素除去装置であって、
吸着工程から再生工程に移行するときの減圧段階で吸着塔から排出されるガスを、復圧段階の吸着塔に導入する回収動作を実施し、
上記回収動作は、吸着後の比較的高圧のガスを回収する第1段階の回収動作と、その後の比較的低圧のガスを回収する第2段階の回収動作とを実施し、
上記第1段階の回収動作と第2段階の回収動作で減圧された吸着搭の圧力は大気圧より高い
ことを特徴とするメタンを主成分とするガスの窒素除去装置。
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