JP3025653B2 - 改良された圧力スイング吸着法 - Google Patents
改良された圧力スイング吸着法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも一段で
吸着製品の純度、収率を挙げることを目的とした改良さ
れた圧力スイング吸着法（以下、ＰＳＡ法と称す）に関
する。
吸着製品の純度、収率を挙げることを目的とした改良さ
れた圧力スイング吸着法（以下、ＰＳＡ法と称す）に関
する。
【０００２】
【従来の技術】充填剤に吸着する吸着質成分と吸着剤に
吸着しない成分からなる混合ガスから吸着質成分を吸着
させ、吸着質成分を製品として回収する（以下、吸着質
ＰＳＡと称す）こと、あるいは、非吸着質成分を製品と
して回収する（以下、非吸着質ＰＳＡと称す）ことは良
く知られているところである。
吸着しない成分からなる混合ガスから吸着質成分を吸着
させ、吸着質成分を製品として回収する（以下、吸着質
ＰＳＡと称す）こと、あるいは、非吸着質成分を製品と
して回収する（以下、非吸着質ＰＳＡと称す）ことは良
く知られているところである。
【０００３】前者の一例として、アンモニアパージガス
中に含まれる少量のアンモニアの回収、塩化アルミニウ
ムプラントにおける未反応塩素の回収、等が挙げられ
る。
中に含まれる少量のアンモニアの回収、塩化アルミニウ
ムプラントにおける未反応塩素の回収、等が挙げられ
る。
【０００４】また、後者の一例として、窒素、水素、一
酸化炭素、水素等を含む混合ガスからの水素の回収など
が挙げられる。
酸化炭素、水素等を含む混合ガスからの水素の回収など
が挙げられる。
【０００５】しかしながら、吸着質成分及び非吸着質成
分を同時に製品として回収する例はあまり知られていな
い。出願人らは、このような観点からその一例として、
少なくともアンモニアと窒素、水素を含む混合ガス（例
えば、窒素、水素、アルゴン、メタン等）からアンモニ
アとアンモニア以外のガスに分ける技術の一つとして、
先に、特開平６−２９６８１９号公報に開示するアンモ
ニア分離用圧力スイング分離装置及びアンモニア分離方
法を提案した。特開平６−２９６８１９号公報は、従来
大きなエネルギーを消費していたアンモニア合成プロセ
スの反応器出口ガスを合成アンモニアと未反応の窒素、
水素、その他のガスとに少ない消費エネルギーでそれぞ
れ高純度・高収率で分離する技術である。さらに、分離
された未反応の窒素・水素の比を分離前と同一に保つよ
うに分離し、そのままアンモニア合成反応器に供給でき
る技術であり、同時に、アンモニアパージガスのような
少量のアンモニアを含むガスから排煙脱硝用に使用でき
るアンモニアを回収する技術として提案された。この提
案では、一段以上の吸着質ＰＳＡと、一段以上の非吸着
質ＰＳＡを組合せ吸着質成分及び非吸着質成分を同時に
製品として回収することを目的とする。その装置の一実
施形態を示す例を図３に示す。なお、回収したものを製
品とするか否かの選択は自由である。
分を同時に製品として回収する例はあまり知られていな
い。出願人らは、このような観点からその一例として、
少なくともアンモニアと窒素、水素を含む混合ガス（例
えば、窒素、水素、アルゴン、メタン等）からアンモニ
アとアンモニア以外のガスに分ける技術の一つとして、
先に、特開平６−２９６８１９号公報に開示するアンモ
ニア分離用圧力スイング分離装置及びアンモニア分離方
法を提案した。特開平６−２９６８１９号公報は、従来
大きなエネルギーを消費していたアンモニア合成プロセ
スの反応器出口ガスを合成アンモニアと未反応の窒素、
水素、その他のガスとに少ない消費エネルギーでそれぞ
れ高純度・高収率で分離する技術である。さらに、分離
された未反応の窒素・水素の比を分離前と同一に保つよ
うに分離し、そのままアンモニア合成反応器に供給でき
る技術であり、同時に、アンモニアパージガスのような
少量のアンモニアを含むガスから排煙脱硝用に使用でき
るアンモニアを回収する技術として提案された。この提
案では、一段以上の吸着質ＰＳＡと、一段以上の非吸着
質ＰＳＡを組合せ吸着質成分及び非吸着質成分を同時に
製品として回収することを目的とする。その装置の一実
施形態を示す例を図３に示す。なお、回収したものを製
品とするか否かの選択は自由である。
【０００６】さて、図３において、吸着質を製品ガスと
して、その純度、収率を上げることを目的とした場合、
一つの吸着工程を経て再び吸着工程に戻るまでを１サイ
クルとし、その１サイクルを６ステップに対応する吸着
塔の作動状態を表１に示す。各ステップ毎の所要時間は
その一例を示したものである。なお、吸着質成分を製品
ガスとして、その純度、収率を上げれば、結果として非
吸着質成分も製品ガスとしてその純度、収率が上がるこ
とは、いうまでもないことである。
して、その純度、収率を上げることを目的とした場合、
一つの吸着工程を経て再び吸着工程に戻るまでを１サイ
クルとし、その１サイクルを６ステップに対応する吸着
塔の作動状態を表１に示す。各ステップ毎の所要時間は
その一例を示したものである。なお、吸着質成分を製品
ガスとして、その純度、収率を上げれば、結果として非
吸着質成分も製品ガスとしてその純度、収率が上がるこ
とは、いうまでもないことである。
【０００７】
【表１】
【０００８】表１において、吸着塔Ｂにおける吸着工程
時間、吸着製品ガス環流工程、塔間均圧工程時間、再生
工程時間は、それぞれ吸着塔Ａにおける再生工程
（θ11）、吸着製品ガス環流工程時間（θ12、θ22）、
塔間均圧工程時間（θ13、θ23）、再生工程時間
（θ21）に等しい。
時間、吸着製品ガス環流工程、塔間均圧工程時間、再生
工程時間は、それぞれ吸着塔Ａにおける再生工程
（θ11）、吸着製品ガス環流工程時間（θ12、θ22）、
塔間均圧工程時間（θ13、θ23）、再生工程時間
（θ21）に等しい。
【０００９】表１に記載の各ステップについて図３を用
いて説明する。ステップ１（θ11）では、吸着塔Ｂは吸
着工程にあり、吸着塔Ａは再生工程にある。その詳細
は、後述する本発明のステップ１と同一である。
いて説明する。ステップ１（θ11）では、吸着塔Ｂは吸
着工程にあり、吸着塔Ａは再生工程にある。その詳細
は、後述する本発明のステップ１と同一である。
【００１０】ステップ２（θ12）では、吸着塔Ａおよび
吸着塔Ｂは、吸着製品環流工程（Ｑ）にある。吸着塔Ａ
は、前工程の再生工程においてポンプＰによりアンモニ
アが脱離され、負圧下にある。ステップ１の再生工程に
おいて、ライン３８から分岐したライン２８、流量調節
弁ＲＮ、ライン２７、２４、２３、６、７、吸着塔Ｂ、
ライン８、１３、１４、７０を通り、吸着塔Ａに前工程
で得られたアンモニア濃度の高いガスが導入される。
吸着塔Ｂは、吸着製品環流工程（Ｑ）にある。吸着塔Ａ
は、前工程の再生工程においてポンプＰによりアンモニ
アが脱離され、負圧下にある。ステップ１の再生工程に
おいて、ライン３８から分岐したライン２８、流量調節
弁ＲＮ、ライン２７、２４、２３、６、７、吸着塔Ｂ、
ライン８、１３、１４、７０を通り、吸着塔Ａに前工程
で得られたアンモニア濃度の高いガスが導入される。
【００１１】ステップ３（θ13）では、上述のように吸
着塔Ａは、負圧下にあり、塔間均圧工程（Ｔ）では、ス
テップ２の全ラインの容積にも依るが、吸着塔Ａおよび
吸着塔Ｂの圧力はステップ１における圧力のほぼ１／２
となる。
着塔Ａは、負圧下にあり、塔間均圧工程（Ｔ）では、ス
テップ２の全ラインの容積にも依るが、吸着塔Ａおよび
吸着塔Ｂの圧力はステップ１における圧力のほぼ１／２
となる。
【００１２】ステップ４（θ21）、ステップ５（θ22）
およびステップ６（θ23）は、ステップ１〜ステップ３
までとラインが異なる以外は基本的に同一の操作が繰り
返される。以上の操作時間と圧力の関係を図２（ｂ）に
示す。
およびステップ６（θ23）は、ステップ１〜ステップ３
までとラインが異なる以外は基本的に同一の操作が繰り
返される。以上の操作時間と圧力の関係を図２（ｂ）に
示す。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術に
は、さらに改善すべき下記の課題があった。
は、さらに改善すべき下記の課題があった。
【００１４】上記吸着質ＰＳＡにおいて、一段のＰＳＡ
装置による結果では、アンモニアは約５５vol％程度に
しか濃縮できず、さらに高い分離性能が必要である場合
には、該ＰＳＡ装置を複数組み合わせ、各ＰＳＡ装置に
より分離されたガスをリサイクルする技術が提案されて
いた。
装置による結果では、アンモニアは約５５vol％程度に
しか濃縮できず、さらに高い分離性能が必要である場合
には、該ＰＳＡ装置を複数組み合わせ、各ＰＳＡ装置に
より分離されたガスをリサイクルする技術が提案されて
いた。
【００１５】本発明は、ＰＳＡ法において少なくとも一
段で製品の純度、収率を上げることを目的として改良さ
れた圧力スイング吸着法を提供することを目的とする。
段で製品の純度、収率を上げることを目的として改良さ
れた圧力スイング吸着法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、吸着剤の
吸着量がある圧力以上になると飽和に達するが、飽和に
達するまでは圧力が高いことが吸着に有利であること、
すなわち、従来技術が、図２に示すように製品環流工程
並びに塔間均圧工程を経た結果、急激に圧力がほぼ１／
２になっていることに着目し、この知見に基づき圧力を
上げる装置並びに方法を検討し本発明を完成するに至っ
たものである。
吸着量がある圧力以上になると飽和に達するが、飽和に
達するまでは圧力が高いことが吸着に有利であること、
すなわち、従来技術が、図２に示すように製品環流工程
並びに塔間均圧工程を経た結果、急激に圧力がほぼ１／
２になっていることに着目し、この知見に基づき圧力を
上げる装置並びに方法を検討し本発明を完成するに至っ
たものである。
【００１７】すなわち本発明は、常圧以上の圧力を有す
る吸着成分を含む混合ガスから吸着成分を少なくとも一
段で分離する圧力スイング吸着法において、処理対象で
ある混合ガスと同一の圧力下で、同一のステップ中に再
生工程にある吸着塔から負圧下で脱離した吸着成分を含
むガスのみを他の吸着塔の環流に用いることを特徴とす
る改良された圧力スイング吸着法である。
る吸着成分を含む混合ガスから吸着成分を少なくとも一
段で分離する圧力スイング吸着法において、処理対象で
ある混合ガスと同一の圧力下で、同一のステップ中に再
生工程にある吸着塔から負圧下で脱離した吸着成分を含
むガスのみを他の吸着塔の環流に用いることを特徴とす
る改良された圧力スイング吸着法である。
【００１８】本発明は、２塔、４塔などの任意の複数塔
で実施できるが、通常、操作が簡易であるため２塔或い
は４塔が選択される。
で実施できるが、通常、操作が簡易であるため２塔或い
は４塔が選択される。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明において、吸着成分として
アンモニア、塩素、または一酸化炭素などを含む混合ガ
スを処理対象とするものであり、吸着成分としてアンモ
ニアを含む混合ガスとは、アンモニアと窒素、水素、ア
ルゴン、メタン等を含むガスをいう。吸着成分として塩
素を含む混合ガスとは、塩素、窒素、酸素等を含むガス
をいう。また、吸着成分として一酸化酸素を含む混合ガ
スとは、窒素、水素、一酸化炭素を含むガスをいう。こ
れらの混合ガスにおける吸着成分の濃度には、上限に特
に制限はないが、本発明の効果をより顕著にするには、
通常２．０vol％〜１０．０vol％の範囲から選択され
る。
アンモニア、塩素、または一酸化炭素などを含む混合ガ
スを処理対象とするものであり、吸着成分としてアンモ
ニアを含む混合ガスとは、アンモニアと窒素、水素、ア
ルゴン、メタン等を含むガスをいう。吸着成分として塩
素を含む混合ガスとは、塩素、窒素、酸素等を含むガス
をいう。また、吸着成分として一酸化酸素を含む混合ガ
スとは、窒素、水素、一酸化炭素を含むガスをいう。こ
れらの混合ガスにおける吸着成分の濃度には、上限に特
に制限はないが、本発明の効果をより顕著にするには、
通常２．０vol％〜１０．０vol％の範囲から選択され
る。
【００２０】本発明においてＰＳＡ装置に充填される吸
着剤は、吸着成分がアンモニアの場合には、細孔径が５
オングストローム未満のゼオライト、好ましくは３オン
グストローム付近のものを用いれば良い。吸着成分が塩
素の場合には、市販の活性炭、分子ふるいカーボン、合
成及び天然ゼオライト等が選択できる。吸着成分が一酸
化炭素の場合には、細孔径が5オングストロームのゼオ
ライト、分子ふるいカーボン等が選択できる。
着剤は、吸着成分がアンモニアの場合には、細孔径が５
オングストローム未満のゼオライト、好ましくは３オン
グストローム付近のものを用いれば良い。吸着成分が塩
素の場合には、市販の活性炭、分子ふるいカーボン、合
成及び天然ゼオライト等が選択できる。吸着成分が一酸
化炭素の場合には、細孔径が5オングストロームのゼオ
ライト、分子ふるいカーボン等が選択できる。
【００２１】このように、本発明においてＰＳＡ装置に
充填される吸着剤は、吸着成分の種類に応じて適宜最適
なものを使用すれば良く、市販のものをそのまま使用す
ることもできる。
充填される吸着剤は、吸着成分の種類に応じて適宜最適
なものを使用すれば良く、市販のものをそのまま使用す
ることもできる。
【００２２】本発明の特徴を明確にするため、以下に、
吸着成分としてアンモニアの場合を例にとり、図１のＡ
およびＢの２塔の操作を説明する。なお、本発明は、ア
ンモニアに限定されないことはいうまでもないことであ
る。
吸着成分としてアンモニアの場合を例にとり、図１のＡ
およびＢの２塔の操作を説明する。なお、本発明は、ア
ンモニアに限定されないことはいうまでもないことであ
る。
【００２３】吸着質ＰＳＡでは、一つの吸着塔が吸着工
程を経て再び吸着工程に戻るまでを１サイクルとし、そ
の１サイクルを６ステップに対応する吸着塔の作動状態
を本発明については表２に示す。各ステップ毎の所要時
間はその一例を示したものである。
程を経て再び吸着工程に戻るまでを１サイクルとし、そ
の１サイクルを６ステップに対応する吸着塔の作動状態
を本発明については表２に示す。各ステップ毎の所要時
間はその一例を示したものである。
【００２４】
【表２】
【００２５】表２において、吸着塔Ｂにおける吸着工程
時間、吸着製品ガス環流工程、塔間均圧工程時間、再生
工程時間は、それぞれ吸着塔Ａにおける再生工程時間
（θ11）、再生工程時間（θ12）、塔間均圧工程時間
（θ13、θ23）、吸着工程時間（θ21）、吸着製品ガス
環流工程（θ22）に等しい。
時間、吸着製品ガス環流工程、塔間均圧工程時間、再生
工程時間は、それぞれ吸着塔Ａにおける再生工程時間
（θ11）、再生工程時間（θ12）、塔間均圧工程時間
（θ13、θ23）、吸着工程時間（θ21）、吸着製品ガス
環流工程（θ22）に等しい。
【００２６】まず、本発明の表２に記載の各ステップに
ついて、図１および系の圧力変化を図２（ａ）を用いて
説明する。ステップ１（θ11）では、吸着塔Ｂは吸着工
程にあり、吸着塔Ａは再生工程にある。吸着塔Ｂの圧力
は、アンモニアを含む混合ガスとほぼ同圧であり、吸着
塔Ａでは、減圧下にある。このステップでは、アンモニ
アを含む混合ガスは、ライン１、２、３、４、５、６、
７を通り、吸着塔Ｂに導入され、アンモニアが吸着され
る。アンモニアが吸着除去された後のガスは、ライン
８、９、１０、１１を通り排出される。一方、吸着塔Ａ
は、吸着したアンモニアを排出するために、ライン７
０、６０、５０、３６、３５、３７を通り、ポンプＰに
て吸引され、ライン３８、２９を通り流量調節弁ＰＮで
流量を調節されライン１２から吸着製品タンクＥへ、ラ
イン１におけるアンモニア濃度より高濃度のガスが導入
される。
ついて、図１および系の圧力変化を図２（ａ）を用いて
説明する。ステップ１（θ11）では、吸着塔Ｂは吸着工
程にあり、吸着塔Ａは再生工程にある。吸着塔Ｂの圧力
は、アンモニアを含む混合ガスとほぼ同圧であり、吸着
塔Ａでは、減圧下にある。このステップでは、アンモニ
アを含む混合ガスは、ライン１、２、３、４、５、６、
７を通り、吸着塔Ｂに導入され、アンモニアが吸着され
る。アンモニアが吸着除去された後のガスは、ライン
８、９、１０、１１を通り排出される。一方、吸着塔Ａ
は、吸着したアンモニアを排出するために、ライン７
０、６０、５０、３６、３５、３７を通り、ポンプＰに
て吸引され、ライン３８、２９を通り流量調節弁ＰＮで
流量を調節されライン１２から吸着製品タンクＥへ、ラ
イン１におけるアンモニア濃度より高濃度のガスが導入
される。
【００２７】ステップ２（θ12）では、吸着塔Ｂは吸着
製品環流工程（Ｑ）にあり、吸着塔Ａは、前工程に引き
続き再生工程にある。吸着塔Ｂの圧力は、アンモニアを
含む混合ガスとほぼ同圧であり、吸着塔Ａでは減圧下に
ある。このステップでは、ステップ１の再生工程におい
てライン３８から分岐したライン２８、流量調節弁Ｒ
Ｎ、ライン２７、２４、２３、６、７を通り吸着塔Ｂに
前ステップで得られたアンモニア濃度の高いガスが吸着
平衡に達する寸前まで導入される。吸着塔Ｂでアンモニ
アが吸着され、アンモニアが吸着除去された後のガス
は、ライン８、９、１０、１１を通り排出される。
製品環流工程（Ｑ）にあり、吸着塔Ａは、前工程に引き
続き再生工程にある。吸着塔Ｂの圧力は、アンモニアを
含む混合ガスとほぼ同圧であり、吸着塔Ａでは減圧下に
ある。このステップでは、ステップ１の再生工程におい
てライン３８から分岐したライン２８、流量調節弁Ｒ
Ｎ、ライン２７、２４、２３、６、７を通り吸着塔Ｂに
前ステップで得られたアンモニア濃度の高いガスが吸着
平衡に達する寸前まで導入される。吸着塔Ｂでアンモニ
アが吸着され、アンモニアが吸着除去された後のガス
は、ライン８、９、１０、１１を通り排出される。
【００２８】ステップ３（θ13）では、塔間均圧工程
（Ｔ）にあり、バルブを切り替えアンモニア濃度の高い
ガスがライン８、１３、１４、７０を通り吸収塔Ａに導
入される。吸収塔Ａでは、前工程である再生工程では負
圧であったが、本工程ではアンモニア濃度の高いガスが
導入され吸着塔Ｂの運転圧力と同一の圧力、すなわちほ
ぼライン１の１／２となる。
（Ｔ）にあり、バルブを切り替えアンモニア濃度の高い
ガスがライン８、１３、１４、７０を通り吸収塔Ａに導
入される。吸収塔Ａでは、前工程である再生工程では負
圧であったが、本工程ではアンモニア濃度の高いガスが
導入され吸着塔Ｂの運転圧力と同一の圧力、すなわちほ
ぼライン１の１／２となる。
【００２９】ステップ４（θ21）では、吸着塔Ｂは再生
工程にあり、吸着塔Ａは吸着工程にある。吸着塔Ａの圧
力は、アンモニアを含む混合ガスとほぼ同圧であり、吸
着塔Ｂでは減圧下にある。このステップでは、アンモニ
アを含む混合ガスは、ライン１、２、３０、４０、５
０、６０、７０を通り吸着塔Ａに導入され、そこでアン
モニアが吸着される。アンモニアが吸着除去された後の
ガスは、ライン８０、９０、１００、および１１を通り
排出される。一方、吸着塔Ｂは、吸着したアンモニアを
排出するため、ライン７、６、５、３３、３４、３７を
通り、ポンプＰにて吸引され、ライン３８、２９を通
り、流量調節弁ＰＮで流量を調節されてライン１２から
吸着製品タンクＥへライン１におけるアンモニア濃度よ
り高濃度のガスが導入される。
工程にあり、吸着塔Ａは吸着工程にある。吸着塔Ａの圧
力は、アンモニアを含む混合ガスとほぼ同圧であり、吸
着塔Ｂでは減圧下にある。このステップでは、アンモニ
アを含む混合ガスは、ライン１、２、３０、４０、５
０、６０、７０を通り吸着塔Ａに導入され、そこでアン
モニアが吸着される。アンモニアが吸着除去された後の
ガスは、ライン８０、９０、１００、および１１を通り
排出される。一方、吸着塔Ｂは、吸着したアンモニアを
排出するため、ライン７、６、５、３３、３４、３７を
通り、ポンプＰにて吸引され、ライン３８、２９を通
り、流量調節弁ＰＮで流量を調節されてライン１２から
吸着製品タンクＥへライン１におけるアンモニア濃度よ
り高濃度のガスが導入される。
【００３０】ステップ５（θ22）では、吸着塔Ａは吸着
製品ガス環流工程（Ｑ）にあり、吸着塔Ｂは、前工程に
引き続き再生工程にある。吸着塔Ａの圧力は、アンモニ
アを含む混合ガスとほぼ同圧であり、吸着塔Ｂでは、減
圧下にある。このステップでは、ステップ４の再生工程
においてライン３８から分岐したライン２８、流量調節
弁ＲＮ、ライン２７、２５、２６、６０、７０を通り吸
着塔Ａに前ステップで得られたアンモニア濃度の高いガ
スが吸着平衡に達する寸前まで導入される。吸着塔Ａで
アンモニアが吸着され、アンモニアが吸着除去された後
のガスは、ライン８０、９０、１００、１１を通り排出
される。
製品ガス環流工程（Ｑ）にあり、吸着塔Ｂは、前工程に
引き続き再生工程にある。吸着塔Ａの圧力は、アンモニ
アを含む混合ガスとほぼ同圧であり、吸着塔Ｂでは、減
圧下にある。このステップでは、ステップ４の再生工程
においてライン３８から分岐したライン２８、流量調節
弁ＲＮ、ライン２７、２５、２６、６０、７０を通り吸
着塔Ａに前ステップで得られたアンモニア濃度の高いガ
スが吸着平衡に達する寸前まで導入される。吸着塔Ａで
アンモニアが吸着され、アンモニアが吸着除去された後
のガスは、ライン８０、９０、１００、１１を通り排出
される。
【００３１】ステップ６（θ23）では、塔間均圧工程
（Ｔ）にあり、バルブを切り替えアンモニア濃度の高い
ガスがライン８０、１５、１６、７を通り吸着塔Ｂに導
入される。吸着塔Ｂでは、前工程である再生工程では負
圧であったが、本工程ではアンモニア濃度の高いガスが
導入され吸着塔Ａの運転圧力と同一の圧力、すなわち、
ほぼライン１の１／２の圧力となる。
（Ｔ）にあり、バルブを切り替えアンモニア濃度の高い
ガスがライン８０、１５、１６、７を通り吸着塔Ｂに導
入される。吸着塔Ｂでは、前工程である再生工程では負
圧であったが、本工程ではアンモニア濃度の高いガスが
導入され吸着塔Ａの運転圧力と同一の圧力、すなわち、
ほぼライン１の１／２の圧力となる。
【００３２】以上に記載の操作が繰り返し行われる。こ
の時のバルブ切り替え操作の手順を表３に示す。
の時のバルブ切り替え操作の手順を表３に示す。
【００３３】
【表３】
【００３４】本発明では、本発明の一実施形態である図
１および従来技術の一例である図３からも明らかなよう
に、従来技術に比べバルブを２カ所増加し、吸着製品環
流工程（Ｑ）および塔間均圧工程（Ｔ）を以下に記載の
ように改善し、製品純度の向上を図ったものである。 （１）吸着製品環流工程において、吸着塔Ａおよび吸着
塔Ｂに前ステップで得られたアンモニア濃度の高いガス
がほぼライン１の圧力とされ、吸着平衡に達する寸前ま
で導入される。 （２）塔間均圧工程において、一方の吸着塔ではアンモ
ニア濃度の高いガスが導入され、他方の吸着塔の運転圧
力と同一の圧力、すなわち、ほぼライン１の圧力とされ
る。
１および従来技術の一例である図３からも明らかなよう
に、従来技術に比べバルブを２カ所増加し、吸着製品環
流工程（Ｑ）および塔間均圧工程（Ｔ）を以下に記載の
ように改善し、製品純度の向上を図ったものである。 （１）吸着製品環流工程において、吸着塔Ａおよび吸着
塔Ｂに前ステップで得られたアンモニア濃度の高いガス
がほぼライン１の圧力とされ、吸着平衡に達する寸前ま
で導入される。 （２）塔間均圧工程において、一方の吸着塔ではアンモ
ニア濃度の高いガスが導入され、他方の吸着塔の運転圧
力と同一の圧力、すなわち、ほぼライン１の圧力とされ
る。
【００３５】本発明の方法により製品純度の向上が図れ
るのは、以下の理由によるものである。
るのは、以下の理由によるものである。
【００３６】すなわち、例えば、吸着工程の終了した吸
着塔Ａへ、吸着工程と同じ圧力下で混合ガスよりもアン
モニア濃度が極めて高く、非吸着質ガスの濃度が低い製
品ガスを送入すると、吸着塔Ａの吸着剤はすでに前工程
でアンモニアを吸着しているが、アンモニアの分圧が高
いガスが流入するためにさらにアンモニアを吸着し、吸
着帯が増加することになる。一方、該吸着塔の吸着剤
は、アンモニア以外のガスを吸着しないので、非吸着質
ガスの濃度は、平衡上、環流工程の前の状態より極めて
低くなる。
着塔Ａへ、吸着工程と同じ圧力下で混合ガスよりもアン
モニア濃度が極めて高く、非吸着質ガスの濃度が低い製
品ガスを送入すると、吸着塔Ａの吸着剤はすでに前工程
でアンモニアを吸着しているが、アンモニアの分圧が高
いガスが流入するためにさらにアンモニアを吸着し、吸
着帯が増加することになる。一方、該吸着塔の吸着剤
は、アンモニア以外のガスを吸着しないので、非吸着質
ガスの濃度は、平衡上、環流工程の前の状態より極めて
低くなる。
【００３７】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明する。なお、本発明は以下に記載の実施例のみに限定
されるものではないことはいうまでもない。
明する。なお、本発明は以下に記載の実施例のみに限定
されるものではないことはいうまでもない。
【００３８】実施例１〜３ 図１に示すように、吸着塔Ａおよび吸着塔Ｂとして内容
積が７４ccのものを２塔用意した。吸着剤として細孔径
が３オングストロームのゼオライトを５５ｇ塔内に充填
した。
積が７４ccのものを２塔用意した。吸着剤として細孔径
が３オングストロームのゼオライトを５５ｇ塔内に充填
した。
【００３９】アンモニアを含む混合ガスとして、アンモ
ニア（ＮＨ3）5.5vol%、窒素（Ｎ2）49.2vol%、水素
（Ｈ2）45.3vol%含む原料ガスを用意した。前記表３に
示すバルブ切り替え手順で実施した。なお、それぞれの
工程の所要時間、圧力は表４に記載の通り行った。結果
を表４に示す。
ニア（ＮＨ3）5.5vol%、窒素（Ｎ2）49.2vol%、水素
（Ｈ2）45.3vol%含む原料ガスを用意した。前記表３に
示すバルブ切り替え手順で実施した。なお、それぞれの
工程の所要時間、圧力は表４に記載の通り行った。結果
を表４に示す。
【００４０】実施例４ 実施例１〜３の原料ガス中のアンモニア濃度を5.5vol%
から2.0vol%に変えた以外は上記実施例と同様の手順で
処理を実施した。なお、それぞれの工程の所要時間、圧
力は表４に記載の通り行った。結果を表４に示す。
から2.0vol%に変えた以外は上記実施例と同様の手順で
処理を実施した。なお、それぞれの工程の所要時間、圧
力は表４に記載の通り行った。結果を表４に示す。
【００４１】参考例１ 図３の従来技術により、実施例１と同じ吸着剤、原料ガ
スを用いて処理した結果を表４に併記する。
スを用いて処理した結果を表４に併記する。
【００４２】
【表４】
【００４３】実施例５ 実施例１と同一の装置を用いた。吸着剤として、ガス吸
着用活性炭ＰＣＢ（東洋カルゴン社製）を３３ｇ塔内に
充填した。
着用活性炭ＰＣＢ（東洋カルゴン社製）を３３ｇ塔内に
充填した。
【００４４】塩素を含む混合ガスとして、窒素７５．１
ｖｏｌ％、酸素２０．０ｖｏｌ％、塩素５．０ｖｏｌ％
を含む原料ガスを用意した。運転条件および結果を表５
に示す。
ｖｏｌ％、酸素２０．０ｖｏｌ％、塩素５．０ｖｏｌ％
を含む原料ガスを用意した。運転条件および結果を表５
に示す。
【００４５】
【表５】
【００４６】実施例６ 実施例１と同一の装置を用いた。吸着剤として、細孔径
が5オングストロームのゼオライトを５５ｇ塔内に充填
した。
が5オングストロームのゼオライトを５５ｇ塔内に充填
した。
【００４７】一酸化炭素を含む混合ガスとして、窒素１
５．０ｖｏｌ％、水素８０．０ｖｏｌ％、一酸化炭素
５．０ｖｏｌ％を含む原料ガスを用意した。運転条件お
よび結果を表６に示す。
５．０ｖｏｌ％、水素８０．０ｖｏｌ％、一酸化炭素
５．０ｖｏｌ％を含む原料ガスを用意した。運転条件お
よび結果を表６に示す。
【００４８】
【表６】
【００４９】
【発明の効果】本発明の改良された圧力スイング吸着法
に依れば、下記の効果が得られる。 （１）アンモニアを含む混合ガスからアンモニアとアン
モニア以外のガスとの回収、塩素を含む混合ガスからの
塩素と塩素以外のガスとの回収、一酸化炭素を含む混合
ガスからの一酸化炭素の分離等においても、少なくとも
一段で吸着質成分および非吸着質成分を問わず、双方の
製品の純度、収率を上げることができる。
に依れば、下記の効果が得られる。 （１）アンモニアを含む混合ガスからアンモニアとアン
モニア以外のガスとの回収、塩素を含む混合ガスからの
塩素と塩素以外のガスとの回収、一酸化炭素を含む混合
ガスからの一酸化炭素の分離等においても、少なくとも
一段で吸着質成分および非吸着質成分を問わず、双方の
製品の純度、収率を上げることができる。
【００５０】また、以下アンモニアを代表として説明す
ると、 （２）従来、約５ｖｏｌ％のアンモニアを含む混合ガス
をＰＳＡ装置でアンモニアを濃縮する場合、１段では最
大５５ｖｏｌ％程度であったが、本発明では１段で９０
ｖｏｌ％以上を達成できた。 （３）従来、約５ｖｏｌ％のアンモニアを含む混合ガス
をＰＳＡ装置で濃縮し９０ｖｏｌ％以上のアンモニアを
得る場合、複数段の処理を要していたが、本発明では１
段で可能となった。これに伴い、従来技術における工程
の省略、省エネルギーが可能となった。
ると、 （２）従来、約５ｖｏｌ％のアンモニアを含む混合ガス
をＰＳＡ装置でアンモニアを濃縮する場合、１段では最
大５５ｖｏｌ％程度であったが、本発明では１段で９０
ｖｏｌ％以上を達成できた。 （３）従来、約５ｖｏｌ％のアンモニアを含む混合ガス
をＰＳＡ装置で濃縮し９０ｖｏｌ％以上のアンモニアを
得る場合、複数段の処理を要していたが、本発明では１
段で可能となった。これに伴い、従来技術における工程
の省略、省エネルギーが可能となった。
【図１】本発明の一実施形態例を示す模式図である。
【図２】本発明（ａ）と従来技術（ｂ）の操作時間と圧
力の関係を示す図である。
力の関係を示す図である。
【図３】従来技術の一例を示す模式図である。
Ａ，Ｂ 吸着塔 Ｅ 吸着製品タンク Ｐ ポンプ ＦＮ，ＲＮ，ＰＮ 流量調節弁 Ｖ１〜Ｖ１０ バルブ（自動弁） １〜１６、２０、２３〜３０、３３〜３８、４０、５
０、６０、７０、８０、９０、１００ ライン
０、６０、７０、８０、９０、１００ ライン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01D 53/04
Claims (4)
- 【請求項１】 常圧以上の圧力を有する吸着成分を含む
混合ガスから吸着成分を少なくとも一段で分離する圧力
スイング吸着法において、処理対象である混合ガスと同
一の圧力下で、同一のステップ中に再生工程にある吸着
塔から負圧下で脱離した吸着成分を含むガスのみを他の
吸着塔の環流に用いることを特徴とする改良された圧力
スイング吸着法。 - 【請求項２】 吸着成分がアンモニアであることを特徴
とする請求項１に記載の圧力スイング吸着法。 - 【請求項３】 吸着成分が塩素であることを特徴とする
請求項１に記載の圧力スイング吸着法。 - 【請求項４】 吸着成分が一酸化炭素であることを特徴
とする請求項１に記載の圧力スイング吸着法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9011391A JP3025653B2 (ja) | 1996-01-29 | 1997-01-24 | 改良された圧力スイング吸着法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-13133 | 1996-01-29 | ||
| JP1313396 | 1996-01-29 | ||
| JP9011391A JP3025653B2 (ja) | 1996-01-29 | 1997-01-24 | 改良された圧力スイング吸着法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09267016A JPH09267016A (ja) | 1997-10-14 |
| JP3025653B2 true JP3025653B2 (ja) | 2000-03-27 |
Family
ID=26346805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9011391A Expired - Fee Related JP3025653B2 (ja) | 1996-01-29 | 1997-01-24 | 改良された圧力スイング吸着法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3025653B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101729643B1 (ko) * | 2016-05-10 | 2017-05-08 | 대영종합조경주식회사 | 유기성 칼륨을 이용한 지속가능형 친환경 비탈면 녹화방법 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6203654B2 (ja) * | 2014-01-28 | 2017-09-27 | 住友精化株式会社 | 塩化水素精製方法および塩化水素精製装置 |
| CN112707373B (zh) * | 2020-12-16 | 2022-06-10 | 浙江天采云集科技股份有限公司 | 一种含HF/HCl蚀刻尾气FTrPSA分离与回收循环再利用方法 |
-
1997
- 1997-01-24 JP JP9011391A patent/JP3025653B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101729643B1 (ko) * | 2016-05-10 | 2017-05-08 | 대영종합조경주식회사 | 유기성 칼륨을 이용한 지속가능형 친환경 비탈면 녹화방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09267016A (ja) | 1997-10-14 |
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|---|---|---|---|
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