JP3015839B2 - 一酸化炭素を含む混合ガスから一酸化炭素を分離回収する圧力スイング吸着方法 - Google Patents
一酸化炭素を含む混合ガスから一酸化炭素を分離回収する圧力スイング吸着方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一酸化炭素（ＣＯ）を
含む混合ガスからＣＯを分離回収するための圧力スイン
グ吸着方法（ＰＳＡ法）に関するものである。
含む混合ガスからＣＯを分離回収するための圧力スイン
グ吸着方法（ＰＳＡ法）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＣＯを含む混合ガスからＣＯを分
離回収するためのＰＳＡ法としては、例えば特公昭６１
−３７９７０号公報に示すような方法が知られている。
この方法は、ゼオライト系吸着剤等を備えた２つ以上の
吸着塔を用いるもので、原料ガスで吸着塔内を昇圧する
昇圧工程と、原料ガスを吸着塔内に流して易吸着成分を
吸着剤に吸着させる第１吸着工程と、第１吸着工程終了
後の吸着塔を大気圧近傍まで減圧する減圧工程と、減圧
後の吸着塔に製品ガスを導入して難吸着成分をパージす
るパージ工程と、パージ後の吸着塔を大気圧以下に減圧
して易吸着成分を脱着させ、製品ガスを回収する脱着工
程等からなっている。
離回収するためのＰＳＡ法としては、例えば特公昭６１
−３７９７０号公報に示すような方法が知られている。
この方法は、ゼオライト系吸着剤等を備えた２つ以上の
吸着塔を用いるもので、原料ガスで吸着塔内を昇圧する
昇圧工程と、原料ガスを吸着塔内に流して易吸着成分を
吸着剤に吸着させる第１吸着工程と、第１吸着工程終了
後の吸着塔を大気圧近傍まで減圧する減圧工程と、減圧
後の吸着塔に製品ガスを導入して難吸着成分をパージす
るパージ工程と、パージ後の吸着塔を大気圧以下に減圧
して易吸着成分を脱着させ、製品ガスを回収する脱着工
程等からなっている。
【０００３】なお、このようなＰＳＡ法では一般に各工
程で特に温度管理はなされず、例えば洗浄工程において
はほぼ常温で操作が行われている。
程で特に温度管理はなされず、例えば洗浄工程において
はほぼ常温で操作が行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、上記のようなゼ
オライト系吸着剤等に代え、活性アルミナ担体にＣｕＣ
ｌやＣｕＣｌ2等の銅化合物を担持させた吸着剤を用い
る方法の開発が進められている。後者の吸着剤では、Ｃ
Ｏと銅イオンとの間で化学吸着が行われるために、ＣＯ
の吸着量がＣＯ2やＮ2等の吸着量をはるかに上回り、従
ってＣＯだけを選択的に吸着することができる利点があ
る。
オライト系吸着剤等に代え、活性アルミナ担体にＣｕＣ
ｌやＣｕＣｌ2等の銅化合物を担持させた吸着剤を用い
る方法の開発が進められている。後者の吸着剤では、Ｃ
Ｏと銅イオンとの間で化学吸着が行われるために、ＣＯ
の吸着量がＣＯ2やＮ2等の吸着量をはるかに上回り、従
ってＣＯだけを選択的に吸着することができる利点があ
る。
【０００５】しかし、このように活性アルミナ担体に銅
化合物を担持した吸着剤では、ＣＯが吸着剤に強く吸着
されるためにＣＯが脱着しにくく、却って十分なＣＯ回
収量が得られなくなるという問題点が新たに生じてい
る。
化合物を担持した吸着剤では、ＣＯが吸着剤に強く吸着
されるためにＣＯが脱着しにくく、却って十分なＣＯ回
収量が得られなくなるという問題点が新たに生じてい
る。
【０００６】このような問題点を解決する手段として
は、脱着回収用の真空ポンプの能力を拡大して脱着時の
圧力を下げることが考えられる。しかしながら、吸着剤
の吸着力が強い場合には、脱着圧力を下げてもすぐには
脱着されず徐々に脱着されるので、脱着工程全体で得ら
れるＣＯ脱着量を飛躍的に増加させることは困難であ
る。そればかりか、脱着圧力をあまり低くすると、難吸
着成分が容易に吸着平衡に達するために不純物の脱着量
も増加してしまい、ＣＯ純度が低下する問題が新たに生
じる。また、１サイクル時間を延長してその分脱着工程
の時間を長く取ることも考えられるが、上述の脱着反応
の特性によりＣＯ脱着量は脱着時間に応じて比例的には
増加しないので、結果として単位時間当たりのＣＯ脱着
量は低下することになる。
は、脱着回収用の真空ポンプの能力を拡大して脱着時の
圧力を下げることが考えられる。しかしながら、吸着剤
の吸着力が強い場合には、脱着圧力を下げてもすぐには
脱着されず徐々に脱着されるので、脱着工程全体で得ら
れるＣＯ脱着量を飛躍的に増加させることは困難であ
る。そればかりか、脱着圧力をあまり低くすると、難吸
着成分が容易に吸着平衡に達するために不純物の脱着量
も増加してしまい、ＣＯ純度が低下する問題が新たに生
じる。また、１サイクル時間を延長してその分脱着工程
の時間を長く取ることも考えられるが、上述の脱着反応
の特性によりＣＯ脱着量は脱着時間に応じて比例的には
増加しないので、結果として単位時間当たりのＣＯ脱着
量は低下することになる。
【０００７】なお従来は、上記のようなＰＳＡ法のほ
か、吸着塔内の温度を操作することによって高回収率を
狙う温度スイング吸着方法（ＴＳＡ法）も知られるに至
っているが、各工程において圧力と温度の双方を変動さ
せるには複雑な操作及び多大な設備投資が必要であり、
コスト高は免れ得ない。
か、吸着塔内の温度を操作することによって高回収率を
狙う温度スイング吸着方法（ＴＳＡ法）も知られるに至
っているが、各工程において圧力と温度の双方を変動さ
せるには複雑な操作及び多大な設備投資が必要であり、
コスト高は免れ得ない。
【０００８】本発明は、このような事情に鑑み、活性ア
ルミナ担体に銅化合物を担持させた吸着剤を用いて、よ
り多くの高純度ＣＯを容易かつ確実に脱着回収すること
ができるＰＳＡ法を提供することを目的とする。
ルミナ担体に銅化合物を担持させた吸着剤を用いて、よ
り多くの高純度ＣＯを容易かつ確実に脱着回収すること
ができるＰＳＡ法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明者等は、脱着工程を行う前の洗浄工程におけ
る吸着塔内温度に着目し、研究を重ねた結果、この洗浄
工程温度を３０℃乃至５０℃に保つことにより、吸着容
量があまり減少せず、かつ、脱着性が効果的に向上し
て、総ＣＯ脱着量が向上することを突き止めた。
め、本発明者等は、脱着工程を行う前の洗浄工程におけ
る吸着塔内温度に着目し、研究を重ねた結果、この洗浄
工程温度を３０℃乃至５０℃に保つことにより、吸着容
量があまり減少せず、かつ、脱着性が効果的に向上し
て、総ＣＯ脱着量が向上することを突き止めた。
【００１０】すなわち本発明は、活性アルミナ担体に銅
化合物を担持させた吸着剤を備えた吸着塔を用いて原料
ガス中から一酸化炭素を分離回収する圧力スイング吸着
方法であって、一酸化炭素を含む原料ガスを吸着塔の入
口から出口に流して吸着剤に易吸着成分を吸着させる吸
着工程と、吸着工程終了後に吸着塔内の圧力を大気圧近
傍の圧力まで減らし、この吸着塔から排ガスを導出する
減圧工程と、製品ガスの一部を吸着塔内に送り込んで難
吸着成分を除去し、吸着塔から排ガスを導出する洗浄工
程と、吸着塔内を大気圧以下に減圧し、易吸着成分を脱
着して製品ガスを回収する脱着工程と、脱着工程後の吸
着塔内圧力を所定の吸着圧力まで高める昇圧工程とを順
に繰り返すとともに、上記洗浄工程において洗浄工程時
の吸着塔内の温度を３０℃以上５０℃以下に保つもので
ある（請求項１）。
化合物を担持させた吸着剤を備えた吸着塔を用いて原料
ガス中から一酸化炭素を分離回収する圧力スイング吸着
方法であって、一酸化炭素を含む原料ガスを吸着塔の入
口から出口に流して吸着剤に易吸着成分を吸着させる吸
着工程と、吸着工程終了後に吸着塔内の圧力を大気圧近
傍の圧力まで減らし、この吸着塔から排ガスを導出する
減圧工程と、製品ガスの一部を吸着塔内に送り込んで難
吸着成分を除去し、吸着塔から排ガスを導出する洗浄工
程と、吸着塔内を大気圧以下に減圧し、易吸着成分を脱
着して製品ガスを回収する脱着工程と、脱着工程後の吸
着塔内圧力を所定の吸着圧力まで高める昇圧工程とを順
に繰り返すとともに、上記洗浄工程において洗浄工程時
の吸着塔内の温度を３０℃以上５０℃以下に保つもので
ある（請求項１）。
【００１１】その具体的な態様としては、４つの吸着塔
を用い、各吸着塔について上記工程を互いに位相をずら
して繰り返すとともに、上記吸着工程として、吸着塔出
口における易吸着成分の濃度が吸着塔入口における易吸
着成分の濃度に達する手前の所定の時点まで、吸着塔出
口から導出した排ガスを系外へ放出する第１吸着工程
と、吸着塔出口における易吸着成分の濃度が吸着塔入口
における易吸着成分の濃度に達する手前の所定の時点に
達した後に上記排ガスを他の吸着塔内に導入してその昇
圧工程に使用する第２吸着工程とを行い、上記減圧工程
において吸着工程終了後の吸着塔の出口と脱着工程終了
後の吸着塔の入口とを接続することにより両塔の圧力を
大気圧近傍の圧力にし、上記洗浄工程において吸着塔出
口から導出された排ガスを他の吸着塔内に導入してその
昇圧工程に使用し、上記昇圧工程として、脱着工程が終
了した吸着塔の入口と吸着工程が終了した吸着塔の出口
とを接続して前者吸着塔を昇圧する第１昇圧工程と、第
１昇圧工程終了後の吸着塔の入口と洗浄工程にある他の
吸着塔の出口とを接続して後者吸着塔からのガスにより
前者吸着塔内を昇圧する第２昇圧工程と、第２昇圧工程
の終了した吸着塔入口と上記第１吸着工程の終了した吸
着塔出口とを接続して前者吸着塔内を昇圧する第３昇圧
工程とを行うものが好ましい（請求項２）。
を用い、各吸着塔について上記工程を互いに位相をずら
して繰り返すとともに、上記吸着工程として、吸着塔出
口における易吸着成分の濃度が吸着塔入口における易吸
着成分の濃度に達する手前の所定の時点まで、吸着塔出
口から導出した排ガスを系外へ放出する第１吸着工程
と、吸着塔出口における易吸着成分の濃度が吸着塔入口
における易吸着成分の濃度に達する手前の所定の時点に
達した後に上記排ガスを他の吸着塔内に導入してその昇
圧工程に使用する第２吸着工程とを行い、上記減圧工程
において吸着工程終了後の吸着塔の出口と脱着工程終了
後の吸着塔の入口とを接続することにより両塔の圧力を
大気圧近傍の圧力にし、上記洗浄工程において吸着塔出
口から導出された排ガスを他の吸着塔内に導入してその
昇圧工程に使用し、上記昇圧工程として、脱着工程が終
了した吸着塔の入口と吸着工程が終了した吸着塔の出口
とを接続して前者吸着塔を昇圧する第１昇圧工程と、第
１昇圧工程終了後の吸着塔の入口と洗浄工程にある他の
吸着塔の出口とを接続して後者吸着塔からのガスにより
前者吸着塔内を昇圧する第２昇圧工程と、第２昇圧工程
の終了した吸着塔入口と上記第１吸着工程の終了した吸
着塔出口とを接続して前者吸着塔内を昇圧する第３昇圧
工程とを行うものが好ましい（請求項２）。
【００１２】さらに、上記方法において、上記減圧工程
と洗浄工程との間で、減圧した吸着塔の出口に送風手段
を連結して上記吸着塔内の圧力を所定の洗浄圧力に調整
する予備脱着工程を行うことにより、後述のようなより
優れた効果が得られる（請求項３）。
と洗浄工程との間で、減圧した吸着塔の出口に送風手段
を連結して上記吸着塔内の圧力を所定の洗浄圧力に調整
する予備脱着工程を行うことにより、後述のようなより
優れた効果が得られる（請求項３）。
【００１３】
【作用】上記方法によれば、後記図３でも説明するよう
に、脱着工程前の洗浄工程において吸着塔に導入される
洗浄ガスの温度及び洗浄工程時の吸着塔内の温度を常温
よりも高い３０℃以上に設定することにより、吸着剤か
らのＣＯ脱着性が高まる一方、上記温度を５０℃以下に
抑えることにより、ＣＯの吸着容量は十分に保持され、
結果的にＣＯの総脱着回収量は従来に比べて確実に増大
することとなる。しかも、後記図４で説明するように、
吸着塔内温度が高いほど製品ガスのＣＯ純度も上がるの
で、常温で操作する場合に比べて製品純度も高まる。
に、脱着工程前の洗浄工程において吸着塔に導入される
洗浄ガスの温度及び洗浄工程時の吸着塔内の温度を常温
よりも高い３０℃以上に設定することにより、吸着剤か
らのＣＯ脱着性が高まる一方、上記温度を５０℃以下に
抑えることにより、ＣＯの吸着容量は十分に保持され、
結果的にＣＯの総脱着回収量は従来に比べて確実に増大
することとなる。しかも、後記図４で説明するように、
吸着塔内温度が高いほど製品ガスのＣＯ純度も上がるの
で、常温で操作する場合に比べて製品純度も高まる。
【００１４】さらに、請求項３記載のような予備脱着工
程を洗浄工程の前に行うことにより、吸着塔内の圧力を
確実に所定の洗浄圧力にすることができ、この状態で洗
浄ガスをスムーズに導入することができる。
程を洗浄工程の前に行うことにより、吸着塔内の圧力を
確実に所定の洗浄圧力にすることができ、この状態で洗
浄ガスをスムーズに導入することができる。
【００１５】
【実施例】図１は、本発明方法を実施するための装置の
一例を示したものである。
一例を示したものである。
【００１６】この装置は、４つの吸着塔Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
と、原料ガスを圧縮するための単一の原料圧縮機１１と
を備え、各吸着塔Ａ〜Ｄには、原料ガス中の成分のうち
ＣＯを選択的に吸着する吸着剤、詳しくは、活性アルミ
ナ担体もしくはその表面にカーボンを添着したものにＣ
ｕＣｌやＣｕＣｌ2等の銅化合物が担持された吸着剤が
設けられている。上記原料圧縮機１１は、共通の原料ガ
ス通路２１と、各吸着塔Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄについて設けら
れた弁３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄをそれぞれ介し
て４つの吸着塔Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの上部（入口）に各々接
続されている。
と、原料ガスを圧縮するための単一の原料圧縮機１１と
を備え、各吸着塔Ａ〜Ｄには、原料ガス中の成分のうち
ＣＯを選択的に吸着する吸着剤、詳しくは、活性アルミ
ナ担体もしくはその表面にカーボンを添着したものにＣ
ｕＣｌやＣｕＣｌ2等の銅化合物が担持された吸着剤が
設けられている。上記原料圧縮機１１は、共通の原料ガ
ス通路２１と、各吸着塔Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄについて設けら
れた弁３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄをそれぞれ介し
て４つの吸着塔Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの上部（入口）に各々接
続されている。
【００１７】各吸着塔Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの下部（出口）
は、各吸着塔Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄについて設けられた弁３３
Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄをそれぞれ介して共通のガ
ス還流通路２３に接続され、このガス還流通路２３は各
吸着塔Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄについて設けられた弁３６Ａ，３
６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄをそれぞれ介して各吸着塔Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄの上部に接続されている。また、各吸着塔
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの下部は、各吸着塔Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにつ
いて設けられた弁３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃ，３７Ｄをそ
れぞれ介して共通のオフガス通路２６に接続されるとと
もに、各吸着塔Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄについて設けられた弁３
２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄをそれぞれ介して共通の
ガス放出通路２２に接続され、このガス放出通路２２に
ブロア（送風手段）１３が設けられている。さらに、各
吸着塔Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの下部は、各吸着塔Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄについて設けられた弁３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５
Ｄ、及び共通の回収ガス通路２５を介して真空ポンプ１
２の入口側に接続されており、この真空ポンプ１２の出
口側にサージタンク４が接続されている。このサージタ
ンク４は、真空ポンプ１２で回収された製品ガスを貯留
するためのものであり、このサージタンク４内に適宜製
品ガスが抽出されるようになっている。また、このサー
ジタンク４は共通の洗浄ガス通路２４、及び各吸着塔
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄについて設けられた弁３４Ａ，３４Ｂ，
３４Ｃ，３４Ｄをそれぞれ介して各吸着塔Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄの上部に接続されている。
は、各吸着塔Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄについて設けられた弁３３
Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄをそれぞれ介して共通のガ
ス還流通路２３に接続され、このガス還流通路２３は各
吸着塔Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄについて設けられた弁３６Ａ，３
６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄをそれぞれ介して各吸着塔Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄの上部に接続されている。また、各吸着塔
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの下部は、各吸着塔Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにつ
いて設けられた弁３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃ，３７Ｄをそ
れぞれ介して共通のオフガス通路２６に接続されるとと
もに、各吸着塔Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄについて設けられた弁３
２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄをそれぞれ介して共通の
ガス放出通路２２に接続され、このガス放出通路２２に
ブロア（送風手段）１３が設けられている。さらに、各
吸着塔Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの下部は、各吸着塔Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄについて設けられた弁３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５
Ｄ、及び共通の回収ガス通路２５を介して真空ポンプ１
２の入口側に接続されており、この真空ポンプ１２の出
口側にサージタンク４が接続されている。このサージタ
ンク４は、真空ポンプ１２で回収された製品ガスを貯留
するためのものであり、このサージタンク４内に適宜製
品ガスが抽出されるようになっている。また、このサー
ジタンク４は共通の洗浄ガス通路２４、及び各吸着塔
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄについて設けられた弁３４Ａ，３４Ｂ，
３４Ｃ，３４Ｄをそれぞれ介して各吸着塔Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄの上部に接続されている。
【００１８】さらに、上記原料ガス通路２１において原
料圧縮機１１の直下流側の位置には、弁１６を介して適
宜スチームが導入される加熱器１４が配設されるととも
に、上記弁１６を開閉制御する温度調整計１５が設けら
れている。この温度調整計１５は、上記加熱器１４の直
下流側のガス温度を検出し、この原料ガス温度が、後記
洗浄工程時に各吸着塔Ａ〜Ｄに導入される洗浄ガス温度
が３０℃以上５０℃以下に保たれるような温度となるよ
うに、弁１６の開閉を通じて加熱器１４の加熱制御を行
うものである。
料圧縮機１１の直下流側の位置には、弁１６を介して適
宜スチームが導入される加熱器１４が配設されるととも
に、上記弁１６を開閉制御する温度調整計１５が設けら
れている。この温度調整計１５は、上記加熱器１４の直
下流側のガス温度を検出し、この原料ガス温度が、後記
洗浄工程時に各吸着塔Ａ〜Ｄに導入される洗浄ガス温度
が３０℃以上５０℃以下に保たれるような温度となるよ
うに、弁１６の開閉を通じて加熱器１４の加熱制御を行
うものである。
【００１９】一方、各吸着塔Ａ〜Ｄには、これら吸着塔
を加温するための温水管４０が螺旋状に設けられている
（図１では便宜上吸着塔Ａについてのみ図示）。この温
水管４０の入口端部には温水循環ポンプ４２を介して温
水タンク４４が接続され、温水管４０の出口端部は通路
４３を通じて直接温水タンク４４に接続されており、上
記温水循環ポンプ４２の作動で温水タンク４４内の温水
が温水管４０を循環するようになっている。上記温水タ
ンク４４には、弁４６を通じて適宜スチームが供給さ
れ、上記弁４６は、温水タンク４４内の温度を検出する
温度調整計４８によって開閉制御されるようになってい
る。温度調整計４８は、上記温水管４０によって加温さ
れる吸着塔内温度が洗浄工程において３０℃以上５０℃
以下となるように弁４６の開閉制御を行うものである。
を加温するための温水管４０が螺旋状に設けられている
（図１では便宜上吸着塔Ａについてのみ図示）。この温
水管４０の入口端部には温水循環ポンプ４２を介して温
水タンク４４が接続され、温水管４０の出口端部は通路
４３を通じて直接温水タンク４４に接続されており、上
記温水循環ポンプ４２の作動で温水タンク４４内の温水
が温水管４０を循環するようになっている。上記温水タ
ンク４４には、弁４６を通じて適宜スチームが供給さ
れ、上記弁４６は、温水タンク４４内の温度を検出する
温度調整計４８によって開閉制御されるようになってい
る。温度調整計４８は、上記温水管４０によって加温さ
れる吸着塔内温度が洗浄工程において３０℃以上５０℃
以下となるように弁４６の開閉制御を行うものである。
【００２０】次に、この装置において行われるＣＯの分
離回収工程を説明する。ここでは、吸着塔Ａに主眼をお
き、脱着工程が終了した状態から説明を始める。なお、
吸着塔Ａにおける工程と他の吸着塔Ｂ，Ｃ，Ｄにおける
工程との関係は図２に示す。
離回収工程を説明する。ここでは、吸着塔Ａに主眼をお
き、脱着工程が終了した状態から説明を始める。なお、
吸着塔Ａにおける工程と他の吸着塔Ｂ，Ｃ，Ｄにおける
工程との関係は図２に示す。
【００２１】１）昇圧工程 まず、第１昇圧工程として、弁３３Ｂ及び弁３６Ａを開
くことにより、脱着工程終了後の吸着塔Ａの上部と吸着
工程終了後の吸着塔Ｂの下部とを接続し、減圧工程にお
ける吸着塔Ｂからの排ガスを、弁３３Ｂ、ガス循環通路
２３、及び弁３６Ａを通じて吸着塔Ａ内に導入して、吸
着塔Ａ内を大気圧近傍（約０kg/cm2Ｇ）まで昇圧する。
くことにより、脱着工程終了後の吸着塔Ａの上部と吸着
工程終了後の吸着塔Ｂの下部とを接続し、減圧工程にお
ける吸着塔Ｂからの排ガスを、弁３３Ｂ、ガス循環通路
２３、及び弁３６Ａを通じて吸着塔Ａ内に導入して、吸
着塔Ａ内を大気圧近傍（約０kg/cm2Ｇ）まで昇圧する。
【００２２】次いで、第２昇圧工程として、サージタン
ク４から吸着塔Ｂに供給された洗浄ガスを弁３３Ｂ，ガ
ス循環通路２３、及び弁３６Ａを通じて吸着塔Ａへ導入
するとともに、弁３２Ａを開き、吸着塔Ａを通過した排
ガスをガス放出通路２２を通じて外部へ排出する。
ク４から吸着塔Ｂに供給された洗浄ガスを弁３３Ｂ，ガ
ス循環通路２３、及び弁３６Ａを通じて吸着塔Ａへ導入
するとともに、弁３２Ａを開き、吸着塔Ａを通過した排
ガスをガス放出通路２２を通じて外部へ排出する。
【００２３】その後、第３昇圧工程として弁３３Ｂ，３
２Ａを閉じ、弁３３Ｄ，３６Ａを開いて、吸着塔Ｄの吸
着工程後期における吸着排ガスを弁３３Ｄ、ガス循環通
路２３、及び弁３６Ａを通じて吸着塔Ａに供給する。こ
れによって、吸着塔Ａ内の圧力は大気圧近傍の圧力から
所定の吸着圧力（通常1.0〜5.0kg/cm2Ｇ程度）まで昇圧
される。
２Ａを閉じ、弁３３Ｄ，３６Ａを開いて、吸着塔Ｄの吸
着工程後期における吸着排ガスを弁３３Ｄ、ガス循環通
路２３、及び弁３６Ａを通じて吸着塔Ａに供給する。こ
れによって、吸着塔Ａ内の圧力は大気圧近傍の圧力から
所定の吸着圧力（通常1.0〜5.0kg/cm2Ｇ程度）まで昇圧
される。
【００２４】２）吸着工程 まず、第１吸着工程として、弁３３Ｄ，３６Ａを閉じる
とともに弁３１Ａ，３２Ａを開き、原料ガス圧縮機１１
で加圧した原料ガスを原料ガス通路２１及び弁３１Ａを
通じて吸着塔Ａに導き、吸着塔Ａ内を通過した後の排ガ
スを弁３７Ａ及びオフガス通路２６を通じて系外へ放出
する。ここで、上記原料ガスはＣＯ，ＣＯ2，Ｎ2，Ｈ2
等からなる混合ガスであるが、これらの成分のうち易吸
着成分であるＣＯが吸着塔Ａ内の吸着剤に加圧下で吸着
され、他の難吸着成分であるＮ2やＨ2がオフガス通路２
６及び弁３７Ａを通じて系外へ放出されることとなる。
とともに弁３１Ａ，３２Ａを開き、原料ガス圧縮機１１
で加圧した原料ガスを原料ガス通路２１及び弁３１Ａを
通じて吸着塔Ａに導き、吸着塔Ａ内を通過した後の排ガ
スを弁３７Ａ及びオフガス通路２６を通じて系外へ放出
する。ここで、上記原料ガスはＣＯ，ＣＯ2，Ｎ2，Ｈ2
等からなる混合ガスであるが、これらの成分のうち易吸
着成分であるＣＯが吸着塔Ａ内の吸着剤に加圧下で吸着
され、他の難吸着成分であるＮ2やＨ2がオフガス通路２
６及び弁３７Ａを通じて系外へ放出されることとなる。
【００２５】このような第１吸着工程は、吸着塔Ａから
の排ガス中のＣＯ濃度が上記原料ガス中の一酸化炭素濃
度と等しくなる手前の所定の時点まで行い、この時点が
経過した後は第２吸着工程を行う。すなわち、弁３２Ａ
を閉じる一方で弁３３Ａ，３６Ｃを開き、吸着塔Ａから
の排ガスを弁３３Ａ、ガス循環通路２３、及び弁３６Ｃ
を通じて吸着塔Ｃへ導き、この吸着塔Ｃの昇圧に用い
る。
の排ガス中のＣＯ濃度が上記原料ガス中の一酸化炭素濃
度と等しくなる手前の所定の時点まで行い、この時点が
経過した後は第２吸着工程を行う。すなわち、弁３２Ａ
を閉じる一方で弁３３Ａ，３６Ｃを開き、吸着塔Ａから
の排ガスを弁３３Ａ、ガス循環通路２３、及び弁３６Ｃ
を通じて吸着塔Ｃへ導き、この吸着塔Ｃの昇圧に用い
る。
【００２６】３）減圧工程 上記吸着工程を行った後、弁３６Ｃを閉じるとともに弁
３３Ａ，３６Ｂを開く。これにより、予定の吸着圧力ま
で昇圧されていた吸着塔Ａ内の原料ガスが、弁３３Ａ、
ガス循環通路２３、及び弁３６Ｂを通じて吸着塔Ｂへ導
入され、吸着塔Ａがほぼ大気圧まで減圧される一方、吸
着塔Ｂは真空状態からほぼ大気圧まで昇圧される。
３３Ａ，３６Ｂを開く。これにより、予定の吸着圧力ま
で昇圧されていた吸着塔Ａ内の原料ガスが、弁３３Ａ、
ガス循環通路２３、及び弁３６Ｂを通じて吸着塔Ｂへ導
入され、吸着塔Ａがほぼ大気圧まで減圧される一方、吸
着塔Ｂは真空状態からほぼ大気圧まで昇圧される。
【００２７】４）予備脱着工程 上記減圧工程では、吸着塔Ａ内の圧力と吸着塔Ｂ内の圧
力とを均等にするだけなので、吸着塔Ａ内の圧力が洗浄
圧力（ここでは０kg/cm2Ｇ）まで完全に下がらない場合
がある。そこで、減圧工程終了後、この予備脱着工程に
おいて、弁３３Ａを閉じるとともに弁３２Ａを開き、か
つブロア１３を作動させることにより、吸着塔Ａ内のガ
スを積極的に系外に逃がし、これによって吸着塔Ａ内の
圧力を確実に洗浄圧力まで降下させる。このような予備
脱着工程の実行によって、次の洗浄工程における洗浄ガ
スの導入が極めてスムーズに進行することとなる。
力とを均等にするだけなので、吸着塔Ａ内の圧力が洗浄
圧力（ここでは０kg/cm2Ｇ）まで完全に下がらない場合
がある。そこで、減圧工程終了後、この予備脱着工程に
おいて、弁３３Ａを閉じるとともに弁３２Ａを開き、か
つブロア１３を作動させることにより、吸着塔Ａ内のガ
スを積極的に系外に逃がし、これによって吸着塔Ａ内の
圧力を確実に洗浄圧力まで降下させる。このような予備
脱着工程の実行によって、次の洗浄工程における洗浄ガ
スの導入が極めてスムーズに進行することとなる。
【００２８】５）洗浄工程 この洗浄工程では、弁３３Ａ，３６Ｂ，３４Ａ，３２Ｂ
を開き、サージタンク４内に貯留されている製品ガスの
一部を洗浄ガス通路２４及び弁３４Ａを通じて吸着塔Ａ
内に導入する。これにより、この吸着塔Ａ内に残存する
難吸着成分がパージされ、このとき吸着塔Ａから導出さ
れた排ガスは、弁３３Ａ、ガス循環通路２３、及び弁３
６Ｂを通じて吸着塔Ｂへ導入され、さらに吸着塔Ｂを通
過した後に弁３２Ｂ及び排出通路２２を通じて外部へ排
出される。
を開き、サージタンク４内に貯留されている製品ガスの
一部を洗浄ガス通路２４及び弁３４Ａを通じて吸着塔Ａ
内に導入する。これにより、この吸着塔Ａ内に残存する
難吸着成分がパージされ、このとき吸着塔Ａから導出さ
れた排ガスは、弁３３Ａ、ガス循環通路２３、及び弁３
６Ｂを通じて吸着塔Ｂへ導入され、さらに吸着塔Ｂを通
過した後に弁３２Ｂ及び排出通路２２を通じて外部へ排
出される。
【００２９】この洗浄工程では、上記加熱器１４及び温
水管４０による温度調節のために、吸着塔Ａ内の温度が
３０℃以上５０℃以下に保たれた状態で運転されること
となる。
水管４０による温度調節のために、吸着塔Ａ内の温度が
３０℃以上５０℃以下に保たれた状態で運転されること
となる。
【００３０】６）脱着工程 上記洗浄工程終了後、弁３３Ａ，３４Ａ，３６Ｂを閉
じ、吸着塔Ｄの脱着工程が終了するまで吸着塔Ａを休止
させておく。そして、吸着塔Ｄの脱着工程が終了すると
同時に弁３５Ａを開き、吸着塔Ａにおいて脱着工程を開
始する。この脱着工程においては、真空ポンプ１２の作
動により、吸着塔Ａ内に吸着されている易吸着成分（Ｃ
Ｏ）が減圧脱着され、弁３５Ａ及び回収ガス通路２５を
通じてサージタンク４内に回収される。この吸着塔Ａで
の脱着工程は、他の吸着塔Ｂで吸着工程、吸着塔Ｃで減
圧工程、洗浄工程、及び休止工程、吸着塔Ｄで昇圧工程
がそれぞれ行われている間に引き続いて行うようにす
る。このような脱着工程により、吸着塔Ａ内の圧力は最
終的に約−１kg/cm2Ｇまで減圧される。
じ、吸着塔Ｄの脱着工程が終了するまで吸着塔Ａを休止
させておく。そして、吸着塔Ｄの脱着工程が終了すると
同時に弁３５Ａを開き、吸着塔Ａにおいて脱着工程を開
始する。この脱着工程においては、真空ポンプ１２の作
動により、吸着塔Ａ内に吸着されている易吸着成分（Ｃ
Ｏ）が減圧脱着され、弁３５Ａ及び回収ガス通路２５を
通じてサージタンク４内に回収される。この吸着塔Ａで
の脱着工程は、他の吸着塔Ｂで吸着工程、吸着塔Ｃで減
圧工程、洗浄工程、及び休止工程、吸着塔Ｄで昇圧工程
がそれぞれ行われている間に引き続いて行うようにす
る。このような脱着工程により、吸着塔Ａ内の圧力は最
終的に約−１kg/cm2Ｇまで減圧される。
【００３１】以上、１）〜６）の工程を吸着塔Ａについ
て順に繰り返すことにより、ＣＯの分離回収を行うこと
ができる。
て順に繰り返すことにより、ＣＯの分離回収を行うこと
ができる。
【００３２】このような方法によれば、洗浄工程時にお
ける吸着塔内温度を３０℃以上５０℃以下に保つことに
よって、ＣＯの脱着量を従来よりも向上させることが可
能である。
ける吸着塔内温度を３０℃以上５０℃以下に保つことに
よって、ＣＯの脱着量を従来よりも向上させることが可
能である。
【００３３】図３は、上記と同様の装置において同様の
工程を行った時の、洗浄工程時における吸着塔内温度と
吸着剤１ｃｃ当たりのＣＯ脱気量との関係を示したもの
である。この図から、洗浄工程温度が約４０℃の点でＣ
Ｏ脱気量がピークを迎えることがわかる。これは、洗浄
工程温度が低すぎるとＣＯが脱着しにくく、逆に洗浄工
程温度が高すぎるとＣＯの吸着容量が減り、両者のバラ
ンスのとれた温度が約４０℃であるためであると考察で
きる。ここで、従来の常温下での運転において得られる
ＣＯ脱気量は最高で約９．５ｃｃ／ｃｃであるので、上
記図３に示す結果から、洗浄工程温度を３０℃以上５０
℃以下に保つことにより、従来法と比べてより多くのＣ
Ｏ脱気量を確実に得ることができるという結論に達す
る。
工程を行った時の、洗浄工程時における吸着塔内温度と
吸着剤１ｃｃ当たりのＣＯ脱気量との関係を示したもの
である。この図から、洗浄工程温度が約４０℃の点でＣ
Ｏ脱気量がピークを迎えることがわかる。これは、洗浄
工程温度が低すぎるとＣＯが脱着しにくく、逆に洗浄工
程温度が高すぎるとＣＯの吸着容量が減り、両者のバラ
ンスのとれた温度が約４０℃であるためであると考察で
きる。ここで、従来の常温下での運転において得られる
ＣＯ脱気量は最高で約９．５ｃｃ／ｃｃであるので、上
記図３に示す結果から、洗浄工程温度を３０℃以上５０
℃以下に保つことにより、従来法と比べてより多くのＣ
Ｏ脱気量を確実に得ることができるという結論に達す
る。
【００３４】図４は、上記装置における、各工程での吸
着塔内温度の平均温度と製品ガスにおけるＣＯ純度との
関係を示したものである。吸着塔内の平均温度は洗浄温
度と略等しいので、この図４は洗浄温度とガス純度との
関係を近似的に示したものであるといえる。
着塔内温度の平均温度と製品ガスにおけるＣＯ純度との
関係を示したものである。吸着塔内の平均温度は洗浄温
度と略等しいので、この図４は洗浄温度とガス純度との
関係を近似的に示したものであるといえる。
【００３５】この図４からわかるように、上記平均温度
が高いほど、製品ガスのＣＯ純度は高くなる。これは、
平均温度の増大に伴って洗浄ガスによる塔内の洗浄効果
が高まり、難吸着成分がより確実に除去されることに起
因すると考察できる。従って、上記のように洗浄工程温
度を常温よりも高い３０℃〜５０℃に保つことにより、
製品ガス純度も向上することとなる。
が高いほど、製品ガスのＣＯ純度は高くなる。これは、
平均温度の増大に伴って洗浄ガスによる塔内の洗浄効果
が高まり、難吸着成分がより確実に除去されることに起
因すると考察できる。従って、上記のように洗浄工程温
度を常温よりも高い３０℃〜５０℃に保つことにより、
製品ガス純度も向上することとなる。
【００３６】なお、上記実施例では原料ガス及び吸着塔
の温度管理を行うことにより洗浄工程時の温度を一定に
保つようにしているが、本発明では温度制御のための手
段を問わない。また本発明では、上記のような４つの吸
着塔Ａ〜Ｄを用いる方法に限らず、昇圧工程、吸着工
程、減圧工程、洗浄工程、及び脱着工程を順に行うＰＳ
Ａ法について適用できるものである。
の温度管理を行うことにより洗浄工程時の温度を一定に
保つようにしているが、本発明では温度制御のための手
段を問わない。また本発明では、上記のような４つの吸
着塔Ａ〜Ｄを用いる方法に限らず、昇圧工程、吸着工
程、減圧工程、洗浄工程、及び脱着工程を順に行うＰＳ
Ａ法について適用できるものである。
【００３７】
【発明の効果】以上のように本発明は、昇圧工程、吸着
工程、減圧工程、洗浄工程、及び脱着工程を順に行うと
ともに、上記洗浄工程において、吸着塔に導入される洗
浄ガスの温度及び洗浄工程時の吸着塔内の温度を３０℃
以上５０℃以下に保つようにしたものであるので、多大
な設備投資を行うことなく、従来法と比べてＣＯの脱着
回収量を容易にかつ確実に増大させることができる効果
がある。しかも、このような温度管理によって洗浄効果
が増大し、より純度の高いＣＯを常時安定して回収する
ことができる効果が得られる。
工程、減圧工程、洗浄工程、及び脱着工程を順に行うと
ともに、上記洗浄工程において、吸着塔に導入される洗
浄ガスの温度及び洗浄工程時の吸着塔内の温度を３０℃
以上５０℃以下に保つようにしたものであるので、多大
な設備投資を行うことなく、従来法と比べてＣＯの脱着
回収量を容易にかつ確実に増大させることができる効果
がある。しかも、このような温度管理によって洗浄効果
が増大し、より純度の高いＣＯを常時安定して回収する
ことができる効果が得られる。
【００３８】さらに、請求項３記載の方法のように、減
圧工程と洗浄工程との間で、減圧した吸着塔の出口に送
風手段を連結して上記吸着塔内の圧力を所定の洗浄圧力
に調整する予備脱着工程を行うことにより、吸着塔内の
圧力を確実に洗浄圧力まで下げることができ、これによ
って洗浄工程での洗浄ガスの導入をよりスムーズに行う
ことができる効果がある。
圧工程と洗浄工程との間で、減圧した吸着塔の出口に送
風手段を連結して上記吸着塔内の圧力を所定の洗浄圧力
に調整する予備脱着工程を行うことにより、吸着塔内の
圧力を確実に洗浄圧力まで下げることができ、これによ
って洗浄工程での洗浄ガスの導入をよりスムーズに行う
ことができる効果がある。
【図１】本発明方法を実施するための装置の一例を示す
フローシートである。
フローシートである。
【図２】上記装置における各吸着塔での工程を示すタイ
ムチャートである。
ムチャートである。
【図３】上記方法における洗浄工程温度とＣＯ脱気量と
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
【図４】上記方法における吸着塔内平均温度と製品ガス
のＣＯ純度との関係を示すグラフである。
のＣＯ純度との関係を示すグラフである。
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ 吸着塔 ４ サージタンク １２ 真空ポンプ １３ ブロア（送風手段） １４ 加熱器 １５，４８ 温度調節計 ２１ 原料ガス通路 ２２ ガス放出通路 ２３ ガス循環通路 ２４ 洗浄ガス通路 ２５ ガス吸引通路 ２６ オフガス通路 ４０ 温水管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 糟谷 文彦 兵庫県加古川市加古川町寺家町65−１ 701号 (56)参考文献 特開 昭61−263635（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−119106（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01D 53/04
Claims (3)
- 【請求項１】 活性アルミナ担体に銅化合物を担持させ
た吸着剤を備えた吸着塔を用いて原料ガス中から一酸化
炭素を分離回収する圧力スイング吸着方法であって、一
酸化炭素を含む原料ガスを吸着塔の入口から出口に流し
て吸着剤に易吸着成分を吸着させる吸着工程と、吸着工
程終了後に吸着塔内の圧力を大気圧近傍の圧力まで減ら
し、この吸着塔から排ガスを導出する減圧工程と、製品
ガスの一部を吸着塔内に送り込んで難吸着成分を除去
し、吸着塔から排ガスを導出する洗浄工程と、吸着塔内
を大気圧以下に減圧し、易吸着成分を脱着して製品ガス
を回収する脱着工程と、脱着工程後の吸着塔内圧力を所
定の吸着圧力まで高める昇圧工程とを順に繰り返すとと
もに、上記洗浄工程において洗浄工程時の吸着塔内の温
度を３０℃以上５０℃以下に保つことを特徴とする一酸
化炭素を含む混合ガスから一酸化炭素を分離回収する圧
力スイング吸着方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の一酸化炭素を含む混合ガ
スから一酸化炭素を分離回収する圧力スイング吸着方法
において、４つの吸着塔を用い、各吸着塔について上記
工程を互いに位相をずらして繰り返すとともに、上記吸
着工程として、吸着塔出口における易吸着成分の濃度が
吸着塔入口における易吸着成分の濃度に達する手前の所
定の時点まで、吸着塔出口から導出した排ガスを系外へ
放出する第１吸着工程と、吸着塔出口における易吸着成
分の濃度が吸着塔入口における易吸着成分の濃度に達す
る手前の所定の時点に達した後に上記排ガスを他の吸着
塔内に導入してその昇圧工程に使用する第２吸着工程と
を行い、上記減圧工程において吸着工程終了後の吸着塔
の出口と脱着工程終了後の吸着塔の入口とを接続するこ
とにより両塔の圧力を大気圧近傍の圧力にし、上記洗浄
工程において吸着塔出口から導出された排ガスを他の吸
着塔内に導入してその昇圧工程に使用し、上記昇圧工程
として、脱着工程が終了した吸着塔の入口と吸着工程が
終了した吸着塔の出口とを接続して前者吸着塔を昇圧す
る第１昇圧工程と、第１昇圧工程終了後の吸着塔の入口
と洗浄工程にある他の吸着塔の出口とを接続して後者吸
着塔からのガスにより前者吸着塔内を昇圧する第２昇圧
工程と、第２昇圧工程の終了した吸着塔入口と上記第１
吸着工程の終了した吸着塔出口とを接続して前者吸着塔
内を昇圧する第３昇圧工程とを行うことを特徴とする一
酸化炭素を含む混合ガスから一酸化炭素を分離回収する
圧力スイング吸着方法。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の一酸化炭素を含
む混合ガスから一酸化炭素を分離回収する圧力スイング
吸着方法において、上記減圧工程と洗浄工程との間で、
減圧した吸着塔の出口に送風手段を連結して上記吸着塔
内の圧力を所定の洗浄圧力に調整する予備脱着工程を行
うことを特徴とする一酸化炭素を含む混合ガスから一酸
化炭素を分離回収する圧力スイング吸着方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3181052A JP3015839B2 (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 一酸化炭素を含む混合ガスから一酸化炭素を分離回収する圧力スイング吸着方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3181052A JP3015839B2 (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 一酸化炭素を含む混合ガスから一酸化炭素を分離回収する圧力スイング吸着方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0523523A JPH0523523A (ja) | 1993-02-02 |
| JP3015839B2 true JP3015839B2 (ja) | 2000-03-06 |
Family
ID=16093937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3181052A Expired - Lifetime JP3015839B2 (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 一酸化炭素を含む混合ガスから一酸化炭素を分離回収する圧力スイング吸着方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3015839B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101778412B1 (ko) | 2015-12-24 | 2017-09-13 | 주식회사 포스코 | 일산화탄소의 선택적 흡착제 및 그 제조방법 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5529970A (en) * | 1994-04-29 | 1996-06-25 | Air Products And Chemicals, Inc. | CO adsorbents with hysteresis |
| DE19519197A1 (de) * | 1995-05-24 | 1996-11-28 | Linde Ag | Verfahren zum Rückgewinnen von Kohlenmonoxid aus einem wenigstens Kohlenmonoxid, Stickstoff und Wasserstoff enthaltenden Purgegas der Essigsäuresynthese |
| KR101594893B1 (ko) * | 2014-12-04 | 2016-02-18 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 일산화탄소 선택성 흡착제를 이용하는 압력변동흡착 공정 |
| JP7312688B2 (ja) * | 2019-12-13 | 2023-07-21 | 株式会社豊田中央研究所 | 炭化水素製造装置、炭化水素製造方法、および、コンピュータプログラム |
-
1991
- 1991-07-22 JP JP3181052A patent/JP3015839B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101778412B1 (ko) | 2015-12-24 | 2017-09-13 | 주식회사 포스코 | 일산화탄소의 선택적 흡착제 및 그 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0523523A (ja) | 1993-02-02 |
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