JP4107781B2 - Method for producing 13CO enriched CO gas - Google Patents

Method for producing 13CO enriched CO gas Download PDF

Info

Publication number
JP4107781B2
JP4107781B2 JP2000034786A JP2000034786A JP4107781B2 JP 4107781 B2 JP4107781 B2 JP 4107781B2 JP 2000034786 A JP2000034786 A JP 2000034786A JP 2000034786 A JP2000034786 A JP 2000034786A JP 4107781 B2 JP4107781 B2 JP 4107781B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
enriched
adsorbent
zeolite
adsorption
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2000034786A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2001219035A (en
Inventor
順 泉
昭典 安武
伸樹 岡
博之 蔦谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2000034786A priority Critical patent/JP4107781B2/en
Publication of JP2001219035A publication Critical patent/JP2001219035A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4107781B2 publication Critical patent/JP4107781B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は13CO及び12COを含むCOガスから、吸着剤を利用して濃縮された13COを含む13CO富化COガスの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
13Cは胃、十二指腸潰瘍の診断用マーカとしての使用が開始されており、安価な13Cの分離技術に対するニーズは非常に大きい。現在12Cからの13Cの分離方法としては、これらの同位体を含むCO又はCH4 を原料として、極低温条件下での精密蒸留法による分離が行われている。これらの方法の中ではCOの方が分離性は高いとされているが、12COと13COの沸点の差は1℃以下のため非常に大きな分離段数が要求され、また、極低温での液化であることから侵入熱の排除のためにかなりの寒冷発生が必要となる。CH4 での分離についてはLNGの寒冷が利用できる長所はあるがCOよりも更に沸点の差が小さいため更に大きな分離段数が必要となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような従来技術の実状に鑑み、簡単な操作で効率よく同位体の分離ができ、低コストで13COが濃縮された13CO富化COガスを得ることができる13CO富化COガスの製造方法を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、各種吸着剤を用いてCOの吸着挙動を検討する過程で、ゼオライト系吸着剤を充填した吸着塔にCO含有ガスを供給すると、13COが選択的に吸着されて吸着塔出口から12CO富化COガスが流過し、一定の時間後に吸着塔を減圧に導くことにより13CO富化COガスが離脱して回収できることを見出し、本発明を完成した。
【0005】
すなわち、本発明は次の(1)〜()の構成を有するものである。
(1)CO吸着剤を充填した吸着塔に13CO及び12COを含むCOガスを導入し、相対的に易吸着性の13COを吸着させ、相対的に難吸着性の12COを流過させて相対的に13CO濃度の低下したCOガスを回収し、所定時間後にCOガスの導入を止め、吸着塔内を減圧にすることによって吸着されている相対的に13CO濃度の高められたCOガスを脱離させて回収す 13 O富化COガスの製造方法であって、前記CO吸着剤がゼオライト系吸着剤であり、同ゼオライト系吸着剤がフォウジャサイト、ペンタシルゼオライト又はモルデナイトであることを特徴とす 13 O富化COガスの製造方法。
)前記ゼオライト系吸着剤がSiO2 /Al2 3 のモル比が2〜4000の範囲のものであることを特徴とする前記()の13CO富化COガスの製造方法。
)前記ゼオライト系吸着剤がアルカリ金属、アルカリ土類金属及び遷移金属からなる群より選ばれる1種以上のイオンを含むものであることを特徴とする前記(又は(2)13CO富化COガスの製造方法。
)前記ゼオライト系吸着剤がNa、Li、Ca、Fe、Co及びCuからなる群より選ばれる1種以上のイオンを含むものであることを特徴とする前記()の13CO富化COガスの製造方法。
)前記吸着時の前記 13 CO及び 12 COを含むCOガスを含有する供給ガス中のCOの分圧0.01020.03MPaであることを特徴とする請求項(1)〜()のいずれか1つの13CO富化COガスの製造方法。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図1は本発明の方法を実施するための装置構成の1例を示す説明図である。
図1において、吸着時にはバルブ3、6を開き、バルブ9、10、14を閉じた状態でCO:10vol%、He:90vol%からなる混合ガス1を質量流量計2を通して一定流量でバルブ3から吸着塔4に供給する。吸着塔4にはゼオライト系吸着剤5が充填されており、ここで13COが選択的に吸着されて吸着塔4出口からはバルブ6、流量計7を通して12CO富化ガスが流過する。
【0007】
13COの吸着が進むと吸着能が低下するので、所定時間経過後にバルブ3を閉じて混合ガス1の供給を停止する。混合ガス1の供給を停止する時期は吸着剤の種類や吸着条件等に応じて適宜定めればよく、例えば出口の13CO濃度が上昇し始めた時点、あるいはその条件下で出口の13CO濃度が上昇し始めるまでの時間を予め実験により求めておき、出口の13CO濃度が上昇する直前などに設定すればよい。
【0008】
その後、バルブ3、6、10、15を閉じ、バルブ9、19を開いた状態で真空ポンプ8と結んだバルブ9から減圧条件下、吸着した13CO富化ガスを取り出し、更に所定の真空圧力に達したところでバルブ10を開いて吸着塔4の後流側から減圧弁12を通してHeガス11を向流(混合ガス1の供給方向とは反対の方向)に流して13CO富化ガスの回収と吸着剤5の完全な再生を行う。
【0009】
なお、図1の構成では、適宜バルブ14、15を開くことによって吸着塔4出口及び真空ポンプ8出口のガスをサンプリングし、4重極子型質量分析計13により質量数4、28、29のイオン数をカウントすることにより12CO、13CO、Heの濃度を測定できるようになっている。
ガス中の濃度測定時にはサンプリングポンプ16を作動させ、そのガス分岐し、バルブ18を開きターボ分子ポンプ17を作動させて4重極子型質量分析計13へ分岐ガスを導入して測定する。吸着塔出口ガス濃度C1 の測定時にはバルブ14を開き、脱着ガス濃度C2 の測定時にはバルブ15を開いてそれぞれのガスを分析計に導入する。
【0010】
吸着剤5としてはゼオライト系吸着剤や活性炭、シリカゲル、アルミナなどが使用できるが、特にゼオライト系吸着剤が好ましく、中でもフォウジャサイト、ペンタシルゼオライト又はモルデナイトが特に好適である。
また、ゼオライト系吸着剤のSiO2 /Al2 3 の比率はモル比で2〜4000の範囲が好ましい。モル比が4000より大きくなると吸着量が少なくなり、2より小さいとゼオライトの定義に入らなくなる。
ゼオライト系吸着剤は通常、SiO2 /Al2 3 の骨格中にNaなどの陽イオンを含む形で得られるが、前記陽イオンとしてはアルカリ金属、アルカリ土類金属及び遷移金属からなる群より選ばれる1種以上のイオンを含むもが好ましく、中でもNa、Li、Ca、Fe、Co又はCuが特に好ましい。
【0011】
本発明の方法において、供給ガス中のCO濃度が10 vol %である供給ガスの吸着時の圧力は0.102〜0.3MPa、すなわち同供給ガス中のCOの分圧に換算して0.0102〜0.03MPaの範囲とするのが好ましい。吸着時の圧力がこの範囲より低くなると吸着困難となり、また、高くなると動力費が高くなってしまう。なお、脱離時の圧力は0.0005〜0.1MPaとするのが好ましく、脱離時の圧力がこの範囲を外れると再生が難しくなる。
【0012】
通常のCOガス中に含まれる13COは1.1%程度であるが、本発明の方法により13COが1.15〜1.3%程度の13CO富化COガスを得ることができる。
なお、適宜吸着塔の数を増やし、吸着工程と13CO富化COガスの脱離工程を順次切り替えて行うようにすれば、13CO富化COガス(及び12CO富化COガス)を連続的に製造することができる。また、得られた13CO富化COガスを再度吸着塔に導入して複数段の処理を行うことにより13COの濃度を高めることも可能である。
【0013】
【実施例】
以下、実施例により本発明の方法をさらに具体的に説明する。
(実施例)
図1の構成の装置を使用し、吸着剤としては後述する方法で作製したゼオライト系吸着剤を使用して圧力スイング吸着法(PSA)により12COと13COの分離試験を行った。吸着−減圧−向流パージ−昇圧からなるシーケンスのバルブの開閉状況を表1に、分離操作条件を表2に示す。
【0014】
【表1】

Figure 0004107781
【0015】
【表2】
Figure 0004107781
【0016】
(吸着剤の合成)
1.フォウジャサイト型ゼオライト吸着剤の合成
水ガラスとアルミン酸ナトリウムを表3に示すケイ素とアルミニウムの比率となるように仕込み、水酸化ナトリウムをpH11となるように添加する。このとき水は分子比で15以上添加する。温度を90℃として3時間十分撹拌し、その後70℃で一夜静置し、結晶を得る。デカンテーションで得られた固形分を3回水で洗浄し、表3に示すSiO2 /Al2 3 比のフォウジャサイトを得た。
【0017】
2.ペンタシル型ゼオライト吸着剤の合成
水ガラスと硫酸アルミニウムを表3に示すケイ素とアルミニウムの比率となるように仕込み、水酸化ナトリウムをpH10.2〜10.4となるように添加する。なお、テンプレートとして4級アミンを使用した。次にオートクレーブにて結晶化(結晶化温度150〜170℃、結晶化時間20時間以上)を行い、結晶化終了後約70℃まで空冷し、生成物を吸引ろ過する。最後に乾燥器中で乾燥させ(70〜110℃)、空気中で530℃で焼成し、Na−ZSM−5タイプのペンタシル型ゼオライトを得た。
【0018】
3.モルデナイトの合成
水ガラスと硫酸アルミニウムを表3に示すケイ素とアルミニウムの比率となるように仕込み、水酸化ナトリウムをpH10.2〜10.4となるように添加する。次にオートクレーブにて結晶化(結晶化温度120〜140℃、結晶化時間20時間以上)を行い、結晶化終了後約70℃まで空冷し、生成物を吸引ろ過する。最後に乾燥器中で乾燥させ(70〜110℃)、空気中で530℃で焼成し、Na−モルデナイトを得た。
【0019】
4.ゼオライトのイオン交換
前記の方法で作製したゼオライトを使用し、次の操作によりイオン交換を行いNaをCu、Li又はCaでイオン交換したゼオライトを作製した。
1)スラリ化:ゼオライトを精製水中に添加し、撹拌してスラリとした。
2)脱気:100℃で3時間煮沸・撹拌(水分の蒸発に応じて適宜精製水を加える)して脱気した。
3)冷却:加熱を止め、精製水を加え液温40℃以下まで自然冷却した。
4)イオン交換:目的とする金属でイオン交換するため、3)で得たスラリに塩化リチウム、硝酸カルシウム又はシュウ酸銅を選択投入し、2時間撹拌してイオン交換した。
5)吸引ろ過:イオン交換後のスラリを吸引ろ過して固形分を分離。
6)洗浄:分離した固形分を精製水中に投じて撹拌後、吸引ろ過し未交換金属を洗い流した。
7)乾燥:洗浄後の固形分を110℃で15時間乾燥した。
8)焼成:650℃にてテンプレートがなくなるまで焼成し、表3のイオン交換ゼオライトとした。
【0020】
前記のようにして作製したゼオライト系吸着剤を使用し、表2に示した分離操作条件により、12COと13COの分離試験を行った結果を表3に示す。なお、表3中のCa−A(試料19)及びNa−A(試料20)はそれぞれ市販のA型ゼオライト(Ca−Aは5A、Na−Aは4A)を700℃で熱処理したものである。
【0021】
【表3】
Figure 0004107781
【0022】
表3から次のことがわかる。
1)表3に示したゼオライト系吸着剤は、供給ガスの13CO/12CO同位体比(%)が1.1%(天然存在比)であるのに対し、吸着工程出口ガス中の同位体比(%)がNa−Aを除いていずれも1.1%を下回ることから、13COが選択的に吸着剤に吸着されていることがわかる。
【0023】
2)出口13CO/12CO同位体比が小さいほど13COを選択的に吸着することとなるので、最も13CO選択性の高いのは試料4〜15のNa、Li、Ca等のアルカリ金属、アルカリ土類金属を交換カチオンとして有するフォウジャサイト( faujasite)であり、これに続いて試料16〜18のモルデナイト( mordenite)、試料1〜3のペンタシル( pentasil )の順となる。
3)試料6、7、9のフォウジャサイト、試料16、18のモルデナイト、試料2、3のペンタシルの比較では、いずれもSiO2 /Al2 3 比が小さいほど高い13CO選択性を示した。
【0024】
4)13CO吸着量も12CO/13CO分離においては重要な要素となる。本試験では出口12CO流過率が20%における出口ガス量が大きいほど13CO吸着量が大きく、吸着剤としてはファウジャサイト、モルデナイト、ペンタシルの順である(試料9、16、2の比較)。また各吸着剤でSiO2 /Al2 3 比が小さいほど13CO吸着量が大きい。交換カチオンとしてはアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属の場合13CO吸着量が大きい。
5)試料9、11、12、13の比較から吸着温度の降下に伴い13CO選択性の増大、13CO吸着量の増加が認められる。
6)試料9、14、15の比較から吸着圧力の増大に伴い13CO吸着量の増加が認められる。
【0025】
【発明の効果】
本発明の方法に従い、12COと13COを含有するガスをゼオライト系吸着剤を使用して圧力スイング吸着法(PSA)で処理することにより、13COを選択的に吸着させることができるので、効率よく13COを分離・濃縮し、13CO富化COガスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法を実施するための装置構成の1例を示す説明図。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a CO gas containing 13 CO and 12 CO, a method for producing a 13 CO-enriched CO gas containing 13 CO enriched using an adsorbent.
[0002]
[Prior art]
13 C has been used as a diagnostic marker for stomach and duodenal ulcers, and there is a great need for an inexpensive 13 C separation technique. At present, as a method for separating 13 C from 12 C, separation by precision distillation under cryogenic conditions is performed using CO or CH 4 containing these isotopes as a raw material. Among these methods, CO is considered to be more separable, but the difference in boiling point between 12 CO and 13 CO is 1 ° C. or less, so a very large number of separation stages is required. Since it is a liquefaction, considerable cold generation is required to eliminate intrusion heat. The separation with CH 4 has the advantage that the coldness of LNG can be used, but since the difference in boiling point is smaller than that of CO, a larger number of separation stages is required.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the circumstances of the prior art, can be separated efficiently isotopes by a simple operation, 13 CO enrichment 13 CO at low cost can be obtained 13 CO-enriched CO gas enriched It aims at providing the manufacturing method of CO gas.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In the process of examining the adsorption behavior of CO using various adsorbents, the present inventors supplied 13 CO selectively to an adsorption tower packed with a zeolite-based adsorbent, so that 13 CO was selectively adsorbed. It was found that 12 CO-enriched CO gas flows from the outlet, and 13 CO-enriched CO gas can be separated and recovered by introducing the adsorption tower to a reduced pressure after a certain period of time, thereby completing the present invention.
[0005]
That is, this invention has the structure of following (1)-( 5 ).
(1) to the adsorption column filled with the CO adsorbent by introducing CO gas containing 13 CO and 12 CO, adsorbed relatively readily adsorbable of 13 CO, flowing through the 12 CO relatively flame adsorptive The CO gas having a relatively reduced 13 CO concentration was recovered, and after a predetermined time, the introduction of the CO gas was stopped and the inside of the adsorption tower was depressurized to increase the relatively 13 CO concentration being adsorbed. the CO gas to a method for producing a 13 C O enriched CO gas you recovered desorbed, the CO adsorbent Ri zeolite adsorbent der, the zeolite adsorbent is Fou faujasite, pentasil zeolite 13 C O method for producing enriched CO gas you wherein the or mordenite.
(2) The method of producing 13 CO-enriched CO gas in the said zeolite adsorbent is a molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 is characterized in that in the range of 2 to 4000 (1).
( 3 ) The 13 CO rich material according to ( 1 ) or (2 ) above, wherein the zeolitic adsorbent contains one or more ions selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals and transition metals. CO gas production method.
(4) the zeolite adsorbent is Na, Li, Ca, Fe, 13 CO -enriched CO gas in the (3), characterized in that those comprising one or more ions selected from the group consisting of Co and Cu Manufacturing method.
(5) the preceding claims, the partial pressure of CO in the feed gas containing CO gas containing 13 CO and 12 CO during adsorption, characterized in that a 0.0102 ~ 0.03 MPa (1) ~ ( 4 ) The manufacturing method of any one 13 CO-enriched CO gas.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a device configuration for carrying out the method of the present invention.
In FIG. 1, the valves 3 and 6 are opened at the time of adsorption, and the mixed gas 1 composed of CO: 10 vol% and He: 90 vol% is passed through the mass flow meter 2 at a constant flow rate from the valve 3 with the valves 9, 10 and 14 closed. Supply to the adsorption tower 4. The adsorption tower 4 is filled with a zeolitic adsorbent 5, where 13 CO is selectively adsorbed, and 12 CO-enriched gas flows from the outlet of the adsorption tower 4 through a valve 6 and a flow meter 7.
[0007]
As the adsorption of 13 CO proceeds, the adsorbing capacity decreases, so that the valve 3 is closed after a predetermined time has elapsed and the supply of the mixed gas 1 is stopped. Time to stop the supply of the mixed gas 1 may be appropriately determined depending on such kind and adsorption conditions of the adsorbent, for example, point 13 CO concentration at the outlet began to rise or 13 CO concentration at the outlet under these conditions, The time until the start of the rise may be obtained in advance by experiments, and may be set immediately before the 13 CO concentration at the outlet rises.
[0008]
Thereafter, the adsorbed 13 CO-enriched gas is taken out from the valve 9 connected to the vacuum pump 8 with the valves 3, 6, 10, 15 closed and the valves 9, 19 opened, and further, a predetermined vacuum pressure is obtained. The valve 10 is opened and the He gas 11 is caused to flow counter-currently (in the direction opposite to the supply direction of the mixed gas 1) from the downstream side of the adsorption tower 4 through the pressure reducing valve 12 to recover 13 CO-enriched gas. And complete regeneration of the adsorbent 5.
[0009]
In the configuration of FIG. 1, the gas at the outlet of the adsorption tower 4 and the outlet of the vacuum pump 8 is sampled by opening the valves 14 and 15 as appropriate, and ions having mass numbers of 4, 28, and 29 are detected by the quadrupole mass spectrometer 13. The concentration of 12 CO, 13 CO, and He can be measured by counting the number.
At the time of measuring the concentration in the gas, the sampling pump 16 is operated, the gas is branched, the valve 18 is opened, the turbo molecular pump 17 is operated, and the branched gas is introduced into the quadrupole mass spectrometer 13 for measurement. When the adsorption tower outlet gas concentration C 1 is measured, the valve 14 is opened, and when the desorption gas concentration C 2 is measured, the valve 15 is opened to introduce each gas into the analyzer.
[0010]
As the adsorbent 5, a zeolite adsorbent, activated carbon, silica gel, alumina or the like can be used, and a zeolite adsorbent is particularly preferable, among which faujasite, pentasil zeolite or mordenite is particularly preferable.
In addition, the molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 in the zeolite adsorbent is preferably in the range of 2 to 4000. When the molar ratio is larger than 4000, the amount of adsorption decreases, and when it is smaller than 2, the zeolite is not defined.
Zeolite-based adsorbent is usually obtained in a form containing a cation such as Na in the SiO 2 / Al 2 O 3 skeleton, and the cation is selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals and transition metals. One containing at least one selected ion is preferable, and Na, Li, Ca, Fe, Co, or Cu is particularly preferable.
[0011]
In the method of the present invention, the pressure at the time of adsorption of the supply gas having a CO concentration of 10 vol % in the supply gas is 0.102 to 0.3 MPa , that is , 0. 0 in terms of the partial pressure of CO in the supply gas. preferably that it is in the range of 0102~0.03MPa. If the pressure at the time of adsorption is lower than this range, it will be difficult to adsorb, and if it is higher, the power cost will be higher. The pressure at the time of desorption is preferably 0.0005 to 0.1 MPa. If the pressure at the time of desorption is out of this range, regeneration becomes difficult.
[0012]
Although 13 CO contained in the normal CO gas is about 1.1%, 13 CO by the method of the present invention can be obtained 13 CO-enriched CO gas of about 1.15 to 1.3%.
If the number of adsorption towers is appropriately increased and the adsorption process and the 13 CO-enriched CO gas desorption process are sequentially switched, 13 CO-enriched CO gas (and 12 CO-enriched CO gas) is continuously used. Can be manufactured automatically. It is also possible to increase the concentration of 13 CO by introducing the obtained 13 CO-enriched CO gas again into the adsorption tower and performing a plurality of stages of treatment.
[0013]
【Example】
Hereinafter, the method of the present invention will be described more specifically with reference to examples.
(Example)
A separation test of 12 CO and 13 CO was conducted by a pressure swing adsorption method (PSA) using a zeolite-type adsorbent prepared by the method described later as the adsorbent using the apparatus having the configuration shown in FIG. Table 1 shows the valve opening / closing status of the sequence consisting of adsorption-decompression-countercurrent purge-pressurization, and Table 2 shows the separation operation conditions.
[0014]
[Table 1]
Figure 0004107781
[0015]
[Table 2]
Figure 0004107781
[0016]
(Synthesis of adsorbent)
1. Synthetic water glass of faujasite type zeolite adsorbent and sodium aluminate are charged so as to have a ratio of silicon and aluminum shown in Table 3, and sodium hydroxide is added so as to have a pH of 11. At this time, water is added in a molecular ratio of 15 or more. The temperature is set to 90 ° C., and the mixture is sufficiently stirred for 3 hours, and then allowed to stand at 70 ° C. overnight to obtain crystals. The solid content obtained by decantation was washed with water three times to obtain faujasite having a SiO 2 / Al 2 O 3 ratio shown in Table 3.
[0017]
2. A synthetic water glass and aluminum sulfate of a pentasil-type zeolite adsorbent are charged so as to have a ratio of silicon and aluminum shown in Table 3, and sodium hydroxide is added so as to have a pH of 10.2 to 10.4. A quaternary amine was used as a template. Next, crystallization is performed in an autoclave (crystallization temperature: 150 to 170 ° C., crystallization time: 20 hours or more). Finally, it was dried in a drier (70 to 110 ° C.) and calcined in air at 530 ° C. to obtain a Na-ZSM-5 type pentasil-type zeolite.
[0018]
3. A synthetic water glass of mordenite and aluminum sulfate are charged so as to have a ratio of silicon and aluminum shown in Table 3, and sodium hydroxide is added so as to have a pH of 10.2 to 10.4. Next, crystallization is performed in an autoclave (crystallization temperature: 120 to 140 ° C., crystallization time: 20 hours or more). Finally, it was dried in a drier (70 to 110 ° C.) and calcined in air at 530 ° C. to obtain Na-mordenite.
[0019]
4). Ion exchange of zeolite Using the zeolite produced by the above method, ion exchange was performed by the following operation to produce zeolite in which Na was ion exchanged with Cu, Li or Ca.
1) Slurry: Zeolite was added to purified water and stirred to make a slurry.
2) Degassing: Degassing by boiling and stirring at 100 ° C. for 3 hours (adding purified water as appropriate according to evaporation of water).
3) Cooling: Heating was stopped, purified water was added, and the mixture was naturally cooled to a liquid temperature of 40 ° C. or lower.
4) Ion exchange: In order to perform ion exchange with the target metal, lithium chloride, calcium nitrate or copper oxalate was selectively added to the slurry obtained in 3), and ion exchange was performed by stirring for 2 hours.
5) Suction filtration: The slurry after ion exchange is suction filtered to separate the solids.
6) Washing: The separated solid was poured into purified water and stirred, and then suction filtered to wash away unexchanged metal.
7) Drying: The solid content after washing was dried at 110 ° C. for 15 hours.
8) Firing: Firing was performed at 650 ° C. until the template disappeared, and the ion-exchanged zeolite shown in Table 3 was obtained.
[0020]
Table 3 shows the results of a separation test for 12 CO and 13 CO using the zeolite-based adsorbent prepared as described above under the separation operation conditions shown in Table 2. In Table 3, Ca-A (sample 19) and Na-A (sample 20) are obtained by heat-treating commercially available A-type zeolite (Ca-A is 5A, Na-A is 4A) at 700 ° C. .
[0021]
[Table 3]
Figure 0004107781
[0022]
Table 3 shows the following.
1) The zeolitic adsorbents shown in Table 3 show that the 13 CO / 12 CO isotope ratio (%) of the feed gas is 1.1% (natural abundance ratio), whereas the isotope in the adsorption process outlet gas Since the body ratio (%) is less than 1.1% except for Na-A, it is understood that 13 CO is selectively adsorbed by the adsorbent.
[0023]
2) The smaller the outlet 13 CO / 12 CO isotope ratio, the more selectively 13 CO is adsorbed, so the 13 CO selectivity is the highest in alkali metals such as Na, Li, and Ca of Samples 4-15. Faujasite having an alkaline earth metal as an exchange cation, followed by mordenite of samples 16 to 18 and pentasil of samples 1 to 3.
3) In the comparison of faujasite of samples 6, 7 and 9, mordenite of samples 16 and 18, and pentasil of samples 2 and 3, all show higher 13 CO selectivity as the SiO 2 / Al 2 O 3 ratio is smaller. It was.
[0024]
4) The amount of 13 CO adsorption is also an important factor in 12 CO / 13 CO separation. In this test, the larger the outlet gas amount when the outlet 12 CO flow rate is 20%, the larger the 13 CO adsorption amount, and the adsorbents are in the order of faujasite, mordenite, and pentasil (comparison of samples 9, 16, and 2). ). Further, the smaller the SiO 2 / Al 2 O 3 ratio in each adsorbent, the greater the 13 CO adsorption amount. In the case of alkali metals, alkaline earth metals, and transition metals as exchange cations, 13 CO adsorption is large.
5) From the comparison of samples 9, 11, 12, and 13 , an increase in 13 CO selectivity and an increase in 13 CO adsorption amount are observed as the adsorption temperature decreases.
6) From the comparison of samples 9, 14, and 15, an increase in 13 CO adsorption amount is observed with an increase in adsorption pressure.
[0025]
【The invention's effect】
According to the method of the present invention, 13 CO can be selectively adsorbed by treating a gas containing 12 CO and 13 CO by a pressure swing adsorption method (PSA) using a zeolitic adsorbent. 13 CO can be efficiently separated and concentrated to produce 13 CO-enriched CO gas.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of an apparatus configuration for carrying out a method of the present invention.

Claims (5)

CO吸着剤を充填した吸着塔に13CO及び12COを含むCOガスを導入し、相対的に易吸着性の13COを吸着させ、相対的に難吸着性の12COを流過させて相対的に13CO濃度の低下したCOガスを回収し、所定時間後にCOガスの導入を止め、吸着塔内を減圧にすることによって吸着されている相対的に13CO濃度の高められたCOガスを脱離させて回収す 13 O富化COガスの製造方法であって、前記CO吸着剤がゼオライト系吸着剤であり、同ゼオライト系吸着剤がフォウジャサイト、ペンタシルゼオライト又はモルデナイトであることを特徴とする 13 CO富化COガスの製造方法。 A CO gas containing 13 CO and 12 CO is introduced into an adsorption tower packed with a CO adsorbent to adsorb relatively easily adsorbable 13 CO, and to flow relatively less easily adsorbed 12 CO. The CO gas having a relatively low 13 CO concentration is recovered, and after a predetermined time, the introduction of the CO gas is stopped and the inside of the adsorption tower is depressurized so that the CO gas having a relatively high 13 CO concentration is adsorbed. a method of manufacturing a 13 C O enriched CO gas you recovered desorbed, the CO adsorbent is zeolite adsorbent, the zeolite adsorbent is at Fou faujasite, pentasil zeolite or mordenite A process for producing 13 CO-enriched CO gas. 前記ゼオライト系吸着剤がSiO2 /Al2 3 のモル比が2〜4000の範囲のものであることを特徴とする請求項に記載の13CO富化COガスの製造方法。The method for producing 13 CO-enriched CO gas according to claim 1 , wherein the zeolitic adsorbent has a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio in the range of 2 to 4000. 前記ゼオライト系吸着剤がアルカリ金属、アルカリ土類金属及び遷移金属からなる群より選ばれる1種以上のイオンを含むものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の13CO富化COガスの製造方法。The zeolite adsorbent is an alkali metal, of 13 CO-enriched CO gas according to claim 1 or 2, characterized in that those comprising one or more ions selected from the group consisting of alkaline earth metals and transition metals Production method. 前記ゼオライト系吸着剤がNa、Li、Ca、Fe、Co及びCuからなる群より選ばれる1種以上のイオンを含むものであることを特徴とする請求項に記載の13CO富化COガスの製造方法。4. The production of 13 CO-enriched CO gas according to claim 3 , wherein the zeolitic adsorbent contains one or more ions selected from the group consisting of Na, Li, Ca, Fe, Co, and Cu. Method. 前記吸着時の前記 13 CO及び 12 COを含むCOガスを含有する供給ガス中のCOの分圧0.01020.03MPaであることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の13CO富化COガスの製造方法。Any of claims 1-4 in which the partial pressure of CO in the feed gas containing CO gas containing 13 CO and 12 CO during the adsorption is characterized by a 0.0102 ~ 0.03 MPa 1 Item 13. A method for producing 13CO-enriched CO gas according to Item.
JP2000034786A 2000-02-14 2000-02-14 Method for producing 13CO enriched CO gas Expired - Fee Related JP4107781B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000034786A JP4107781B2 (en) 2000-02-14 2000-02-14 Method for producing 13CO enriched CO gas

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000034786A JP4107781B2 (en) 2000-02-14 2000-02-14 Method for producing 13CO enriched CO gas

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001219035A JP2001219035A (en) 2001-08-14
JP4107781B2 true JP4107781B2 (en) 2008-06-25

Family

ID=18559075

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000034786A Expired - Fee Related JP4107781B2 (en) 2000-02-14 2000-02-14 Method for producing 13CO enriched CO gas

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4107781B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4087117B2 (en) * 2002-01-18 2008-05-21 東京瓦斯株式会社 Isotope gas separation method and isotope gas separation apparatus
JP2007223826A (en) * 2006-02-21 2007-09-06 Saitama Univ Heat-resistant activated carbon and method of manufacturing the same

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3462677B2 (en) * 1996-10-28 2003-11-05 三菱重工業株式会社 Isotope gas separation method using velocity separation type adsorbent
JP3462678B2 (en) * 1996-10-29 2003-11-05 三菱重工業株式会社 Separation method of N14 ammonia and N15 ammonia using copper ion exchanged zeolite
JP3519558B2 (en) * 1996-10-29 2004-04-19 三菱重工業株式会社 Adsorption separation method of deuterium and tritium using zeolite

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001219035A (en) 2001-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2401799C2 (en) Gas purification method
CA2041874C (en) Separation of ethane from methane by pressure swing adsorption
JP4282811B2 (en) Adsorbent with heterogeneous exchange rate and PSA process using such adsorbent
US5413625A (en) Mixed ion-exchanged zeolites and processes for the use thereof in gas separations
CA2236611C (en) Ozone recovery by zeolite adsorbents
KR100702370B1 (en) Zeolite adsorbents, method for obtaining them and their use for removing carbonates from a gas stream
JPH01160816A (en) Method for selectively adsorpting co2 by zeolite
TW555587B (en) Process for the decarbonation of gas flows using zeolite adsorbents
EP2420551A1 (en) Use of a microporous crystalline material of zeolitic nature with rho structure in natural gas processing
WO2008000380A1 (en) Process and zeolitic materials for the separation of gases
JP2010042381A (en) Xenon sorbent, method for enriching xenon, xenon concentrator, and air liquefaction separation apparatus
JP3037574B2 (en) How to recover lithium
US20100115994A1 (en) Adsorbent for carbon monoxide, gas purification method, and gas purification apparatus
KR860001167B1 (en) Air separation process
JP4107781B2 (en) Method for producing 13CO enriched CO gas
US20210060477A1 (en) Pressure-swing adsorption process for separating acid gases from natural gas
JP3624584B2 (en) Adsorbent for oxygen PSA, method for producing the same, and method for producing oxygen using the same
JP4119712B2 (en) Isotope selective adsorbent, isotope separation and concentration method, and isotope separation and concentration apparatus
JP3462678B2 (en) Separation method of N14 ammonia and N15 ammonia using copper ion exchanged zeolite
JP4508716B2 (en) Isotope selective adsorbent, isotope separation and enrichment method, and isotope separation and enrichment apparatus
JP2002362916A (en) Method and apparatus for manufacturing high concentration gaseous 13co
JP2004174420A (en) Isotope separation and concentration method and isotope separation concentration apparatus
US20230249152A1 (en) Adsorption of carbon dioxide from low concentration carbon dioxide content sources with mazzite zeolites
Baronskaya et al. Ethylene recovery from the gas product of methane oxidative coupling by temperature swing adsorption
JP2004041985A (en) Method and apparatus for separating/concentrating isotope

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20041214

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20070803

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071218

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080214

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080311

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080401

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110411

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110411

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees