JP3015840B2 - 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

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JP3015840B2
JP3015840B2 JP3181053A JP18105391A JP3015840B2 JP 3015840 B2 JP3015840 B2 JP 3015840B2 JP 3181053 A JP3181053 A JP 3181053A JP 18105391 A JP18105391 A JP 18105391A JP 3015840 B2 JP3015840 B2 JP 3015840B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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、特公昭61−37
970号公報に示すような方法が知られている。この方
法は、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、さらに原料ガスを吸着塔
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吸着工程終了後にこの吸着塔と真空脱着後の
吸着塔とを連結して前者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と、脱着工程後の吸着塔と吸着
工程後の吸着塔とを連結して後者から前者にガスを導入
する第2吸着工程と、他の吸着塔であってパージ工程に
おける吸着塔からのガスにより吸着を行う第3吸着工程
とを繰り返すものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記方法では、第1吸
着工程において易吸着成分が破過するまで吸着を続ける
とCO回収率が低くなるので、十分な回収率を確保する
には易吸着成分が破過する手前の時点、すなわち、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時点で吸着工程をや
め、次の減圧工程に移行しなければならない。このよう
に易吸着成分破過の手前で吸着工程をやめると、易吸着
成分が破過するまで吸着を行う場合に比べて吸着剤の利
用効率が悪くなる。
【0004】また、この方法では、回収率を上げるため
に洗浄排ガスを他の吸着塔に移す必要があり、吸着塔同
士で直接ガスのやり取りを行わなければならないので、
各工程について時間的な制約を受けてその分工程時間が
長くなる不都合があるとともに、ガスの流れも複雑とな
って弁の数が多くなり、コスト高となる不都合がある。
【0005】さらに、この方法において各吸着塔を効率
よくフルに活用する、すなわち、原料ガスの連続補給及
び製品ガスの連続回収を実現して高回収率を得るために
は、図3に示すように少なくとも4つの吸着塔を用い、
各吸着塔において互いに位相をずらしながら各工程を実
行する必要がある(図では昇圧1,2が公報の吸着II,
IIIに対応)。このように多数の吸着塔を用いるように
すると設備コストの増大は免れ得ず、よって必要吸着塔
数の削減が大きな課題となっている。
【0006】本発明は、このような事情に鑑み、少数の
吸着塔を用いて低コストで効率よくCOを分離回収する
ことができるPSA法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、原料ガス成分
のうち一酸化炭素を選択的に吸着する吸着剤を備えた吸
着塔を用いて上記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、原料ガスを原料圧縮機により上記
吸着塔内に導入して吸着塔内を昇圧する昇圧工程と、上
記原料ガス中の一酸化炭素を吸着塔における吸着剤に選
択的に吸着させるとともに、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
する手前の時点までは排ガスを系外へ放出し、上記時点
に達した後は上記排ガスを上記原料圧縮機上流側に戻す
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すとともに、排ガスを上記原料圧縮
機上流側に戻す減圧工程と、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、排ガスを上記原料圧
縮機上流側に戻す洗浄工程と、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
工程とを順に繰り返すものである(請求項1)。
【0008】上記方法において、3つの吸着塔に共通の
原料圧縮機を接続するとともに、一の吸着塔において昇
圧工程及び吸着工程を行っている間に他の一の吸着塔に
おいて減圧工程及び洗浄工程を行い、残りの吸着塔にお
いて脱着工程を行うことにより、後述のように3塔によ
る連続運転が可能となる(請求項2)。
【0009】
【作用】上記方法によれば、吸着工程後期において排ガ
スを原料圧縮機上流側に戻すようにしているので、易吸
着成分が破過するまで吸着を続けても回収率は低下しな
い。さらに、吸着塔同士での直接のガスのやり取りが不
要なので、各工程の時間的制約がなく、また少数の吸着
塔で効率のよい運転が実行可能である。具体的に、請求
項2記載の方法のように、3つの吸着塔に共通の原料圧
縮機を接続するとともに、一の吸着塔において昇圧工程
及び吸着工程を行っている間に他の一の吸着塔において
減圧工程及び洗浄工程を行い、残りの吸着塔において脱
着工程を行うことにより、3つの吸着塔を用いて原料ガ
スの連続補給及び連続脱着を実現することができる。
【0010】
【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。
【0011】この装置は、原料ガスを圧縮するための単
一の原料圧縮機10を備えている。この原料圧縮機10
は、単一の原料ガス通路12、及びこの原料ガス通路1
2から分岐した3本の分岐通路14A,14B,14C
を介して3つの吸着塔A,B,Cの上部に各々接続され
ており、各分岐通路14A,14B,14Cには各々弁
16A,16B,16Cが配設されている。各吸着塔
A,B,C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、例えば活性アルミナ担体の細孔内にC
uClやCuCl2等の銅化合物が担持された吸着剤を
内部に備えている。
【0012】各吸着塔A,B,Cの下部は、各吸着塔
A,B,Cについて設けられた弁18A,18B,18
Cをそれぞれ介して共通のオフガス通路20に接続さ
れ、このオフガス通路20には弁22が設けられてい
る。また、このオフガス通路20において上記弁22よ
りも上流側の部分がガス還流通路26を介して上記原料
圧縮機10の上流側に接続されており、このガス還流通
路26には弁24が設けられている。このガス還流通路
26には、各吸着塔A,B,Cの下部が通路28A,2
8B,28Cを介して直接接続されており、各通路28
A,28B,28Cには弁30A,30B,30Cが設
けられている。
【0013】上記各通路28A,28B,28Cにおい
て、弁30A,30B,30Cよりも吸着塔A,B,C
に近い部分は、各吸着塔A,B,Cについて設けられた
弁32A,32B,32C、及び共通のガス吸引通路3
4を介して真空ポンプ36の入口側に接続されており、
この真空ポンプ36の出口側にサージタンク38が接続
されている。このサージタンク38は、真空ポンプ36
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38から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38は共通の洗
浄ガス通路40、及び各吸着塔A,B,Cについて設け
られた弁42A,42B,42Cを介して各吸着塔A,
B,Cの上部に接続されている。
【0014】次に、この装置によるCOの分離回収方法
を、吸着塔Aに主眼をおいて説明する。
【0015】1)昇圧工程 この昇圧工程においては、弁16Aを開くことにより、
吸着塔A内に原料圧縮機10で圧縮された原料ガス(C
Oを含むCO2,N2等の混合ガス)を導入し、これによ
って吸着塔A内を吸着圧力(図2参照)まで昇圧する。
【0016】2)吸着工程 上記昇圧終了後、弁16Aに加えて弁18A,22を開
いた状態でさらに原料ガスを吸着塔Aに導入し続ける。
これにより、原料ガス中の易吸着成分(CO)が吸着塔
A内の吸着剤に吸着されながら、吸着塔Aの下部から導
出されるガスが、オフガス通路20及び弁22を通じて
系外へ放出される。この排ガス中の易吸着成分濃度が吸
着塔A入口の易吸着成分濃度に達する手前の所定の時
点、すなわち易吸着成分が破過する手前の所定の時点に
達した後は、弁22を閉じるとともに弁24を開き、上
記排ガスを弁24及びガス還流通路26を通じて原料圧
縮機10の上流側へ戻す。
【0017】3)減圧工程 上記のようにして易吸着成分が破過するまで吸着工程を
行った後、弁30Aを開くことにより吸着塔A内の圧力
を大気圧近傍の圧力まで減圧し、排ガスは通路28A及
びガス還流通路26を通じて原料圧縮機10の上流側へ
戻す。
【0018】4)洗浄工程 上記弁28Aに加えて弁42Aを開き、サージタンク3
8内に貯留されている製品ガスの一部を吸着塔A内に導
入することにより、この吸着塔A内に残存する難吸着成
分をパージする。このときの排ガスも、弁30A及び通
路28A,26を通じて原料圧縮機10の上流側へ戻
す。
【0019】5)脱着工程 洗浄完了後、弁32Aを開いて真空ポンプ36を作動さ
せることにより、吸着塔A内を大気圧以下の圧力まで減
圧し、吸着剤から易吸着成分であるCOを脱着させてサ
ージタンク38内に回収する。
【0020】以上、1)〜5)の工程を吸着塔Aについ
て順に繰り返すとともに、他の吸着塔B,Cについては
図2に示すように吸着塔Aと互いに位相をずらして上記
各工程を実行するようにする。すなわち、一の吸着塔
(例えば吸着塔A)において昇圧工程及び吸着工程を行
っている間に他の一の吸着塔(吸着塔B)において減圧
工程及び洗浄工程を行い、残りの吸着塔(吸着塔C)に
おいて脱着工程を行うようにする。
【0021】このような方法によれば、吸着工程後期に
おいて排ガスを原料圧縮機10の上流側に戻すようにし
ているので、易吸着成分が破過するまで吸着を続けても
COの回収率は低下しない。すなわち、COの十分な回
収率を確保しながら吸着剤をフルに活用することができ
る。また、吸着塔同士での直接のガスのやり取りが不要
なので、ガスの流れが単純で、弁の数を少数に抑えるこ
とができるとともに、各工程の時間的制約がないため
に、工程時間を短縮することができる。さらに、上記ガ
スのやり取りを無くしたことに伴い、図2に示すような
順に各吸着塔A〜Cで各工程を実行することにより、4
つの吸着塔を用いる従来方法に比べ、より少数の3つの
吸着塔A,B,Cを用いて原料ガスの連続補給及び連続
脱着を実現することができる。
【0022】
【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、吸着工程後期、減圧工程、及び洗浄工程におけ
る排ガスを原料圧縮機上流側に戻すようにしたものであ
るので、吸着工程において、COの回収率を低下させる
ことなく吸着剤をフルに活用することができるととも
に、吸着塔同士での直接のガスのやり取りを不要にする
ことにより装置全体を簡略化し、また各工程の時間的制
約を無くすことにより工程時間の短縮を図ることができ
る。しかも、従来方法においてCOの連続供給、連続回
収を実現するためには少なくとも4つの吸着塔を要して
いたのに対し、本発明方法では一の吸着塔において昇圧
工程及び吸着工程を行っている間に他の一の吸着塔にお
いて減圧工程及び洗浄工程を、残りの吸着塔において脱
着工程をそれぞれ行うことにより、3つの吸着塔だけで
原料ガスの連続補給及び連続脱着を実現することがで
き、これによって設備コストの大幅な削減を図ることが
できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【図3】従来方法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。
【符号の説明】
A,B,C 吸着塔 10 原料圧縮機 12 原料ガス導入通路 20 オフガス通路 26 ガス還流通路 36 真空ポンプ 40 洗浄ガス通路
───────────────────────────────────────────────────── 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 平3−242313(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 53/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原料ガス成分のうち一酸化炭素を選択的
    に吸着する吸着剤を備えた吸着塔を用いて上記一酸化炭
    素を分離回収する圧力スイング吸着方法であって、原料
    ガスを原料圧縮機により上記吸着塔内に導入して吸着塔
    内を昇圧する昇圧工程と、上記原料ガス中の一酸化炭素
    を吸着塔における吸着剤に選択的に吸着させるととも
    に、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時点までは排
    ガスを系外へ放出し、上記時点に達した後は上記排ガス
    を上記原料圧縮機上流側に戻す吸着工程と、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すと
    ともに、排ガスを上記原料圧縮機上流側に戻す減圧工程
    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、排ガスを上記原料圧縮機上流側に戻す洗浄工
    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を順に繰り返すこ
    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。
  2. 【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、3つの吸着塔に共通の原料圧縮機を接続する
    とともに、一の吸着塔において昇圧工程及び吸着工程を
    行っている間に他の一の吸着塔において減圧工程及び洗
    浄工程を行い、残りの吸着塔において脱着工程を行うこ
    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。
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JP5875111B2 (ja) * 2012-02-21 2016-03-02 住友精化株式会社 一酸化炭素の分離回収方法および分離回収装置

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