JPH01262920A - 圧力変動吸着分離方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、圧力変動吸着分離（Ｐ　ｒ　ｅ　ｓ　ｓ　ｕ
　ｒｅ　　Ｓｗｉｎｇ　　Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）方法
、すなわち吸着工程、パージ工程、脱着工程および昇圧
工程を吸着剤を充填した複数の塔を用いて交互に行なわ
せる吸着分離方法に係り、特に易吸着成分を効率よく回
収できる圧力変動吸着分離方法に関するものである。

〔従来の技術〕

圧力変動吸着分離方法（以下、ＰＳＡ法ということがあ
る）は、混合ガスの易吸着成分を分離回収したり、逆に
難吸着成分の分離回収に用いられ、前者としては例えば
空気中の窒素を分離する方法、転炉および高炉排ガス中
の一酸化炭素ガスを分離する方法、および後者としては
水素や酸素の分離回収があげられる。このうち、前者の
易吸着成分の分離回収方法は原理的には、（１）原料ガ
スによろ昇圧工程、（２）原料ガスによる吸着工程、（
３）製品ガスによる不純物パージ工程および（４）減圧
下に製品ガスを回収する脱着工程から成り立っている。

これらの操作手順を例えば、４塔弐ＰＳＡ装置について
まとめれば第１表のようになる。

第１表 しかし、このような従来方法では製品ガスを分離回収す
る工程および装置の簡素化には限度があり、製品製造コ
ストが高いという欠点があった。

そこで、できるだけ工程の簡素化を図り、吸着塔数を減
少して製品ガスの回収効率を向上させるとともに、製品
ガスの価格の低減を実現する圧力変動吸着分離方法の開
発が望まれている。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、上記従来技術の問題点をなくし、工程
を簡素化して効率の向上および吸着塔数の減少を図り、
設備費および製品ガスの価格を低減できる圧力変動吸着
分離方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者等は、ＰＳＡ法における昇圧工程およびパージ
工程はそれぞれ昇圧速度およびパージ速度を倍加させる
ことにより、吸着工程および脱着工程に較べ約半分の所
要時間で所定の効果が得られることを見出し、本発明に
到達した。

すなわち、本発明は、吸着工程、パージ工程、脱着工程
および昇圧工程を同一容量を有する複数の吸着剤を充填
した塔を用いて交互に行なわせ、混合ガス中の易吸着成
分を分離回収する圧力変動吸着分離方法において、前記
昇圧工程における昇圧速度と前記パージ工程におけるパ
ージ速度をそれぞれ倍加させ、昇圧およびパージ工程の
所要時間を吸着および脱着工程の所要時間より短縮させ
たことを特徴とする。

昇圧工程における昇圧速度とパージ工程におけるパージ
速度を倍加させることにより、昇圧工程およびパージ工
程に要する時間がそれぞれ吸着および脱着工程の各所要
時間の例えば半分となり、昇圧、吸着、パージおよび脱
着という一連の工程に要する時間を従来の例えば３／４
に短縮することができる。

本発明における吸着対象ガス（易吸着性ガス）は、−酸
化炭素（Ｃｏ）をはじめ、二酸化炭素、窒素、酸素、メ
タン、その他の炭化水素ガス等があげられる。原料ガス
中の吸着対象ガスの濃度は特に限定されないが、一般に
２０〜ＱＱｖｏ１％が好ましい。また塔に充填する吸着
剤は、ゼオライト、活性炭等があげられるが、これらに
限定されるものではない。

本発明における吸着塔の操作条件はおおむね温度５０℃
以下、操作圧力は吸着工程で常圧〜３０ｋｇ／ｃｄ、製
品ガスパージ工程で常圧〜３０ｋｇ／ａｉｌ、脱着工程
で最終圧が３０Ｔｏ　ｒ　ｒ〜常圧であり、昇圧工程で
圧力の回復を行なう。本発明の脱着工程における減圧度
は３０〜５００Ｔｏ　ｒ　ｒが好ましく、特に６０〜３
００Ｔｏ　ｒ　ｒが好ましい。

本発明において、貯留基に貯留された吸着後ガスを昇圧
工程で使用し、かつ該吸着後ガスを吸着工程のガス流れ
方向と逆方向から吸着塔に導入することが好ましい。こ
れにより、吸着工程での吸着ガス濃度分布が低くなると
ともに、非吸着ガスと吸着ガスとの分離性がよくなり吸
着ガスが吸着され易くなる。

〔実施例〕

本発明は、２基以上の吸着塔を有するＰＳＡ装五に通用
することができるが、典型的な実施例として３基式のＰ
ＳＡ装置で本発明を実施する場合を第１図に基づいて説
明する。この装置は、原料タンクｌと、製品ガスタンク
２と、吸着後ガスタンク３と、同一容量を有する３基の
吸着塔４．５．６と、ガスの供給および排出用のブロワ
−７、真空ポンプ８と、前記吸着塔に設けられた切り換
え用バルブ群１０〜２７とから主として構成されている
。このような構成において、各吸着塔で昇圧工程、吸着
工程、不純物のパージ工程および製品ガスの回収脱着工
程が順次繰り返される。昇圧工程とパージ工程は吸着工
程または脱着工程に較べ半分の時間で操作が完了するよ
うに、その昇圧速度およびパージ速度が制御されている
。各工程を吸着塔４について説明する。

（１）減圧工程が終了した後、バルブ１１を開きタンク
３から吸着後ガスを導き塔内を昇圧する。

（２）昇圧工程が終了した後、バルブ１１を閉じ、バル
ブ１３および１２を開き、タンク１から原料ガスを導き
、目的成分を吸着させる。この時吸着後ガスはタンク３
に貯留される。

（３）吸着工程が終了した後、バルブ１２および１３を
閉じ、バルブ１４とバルブ１０を開き、タンク２からブ
ロワ−７により製品ガスを導入し、吸着している不純ガ
ス（Ｈ吸着性ガス成分）をパージする。パージ後ガスは
タンクｌに戻して再利用される。

（４）製品ガスによるパージ工程が終了した後、バルブ
１４およびバルブ１０を閉じ、バルブ１５を開き真空ポ
ンプ８により、吸着された目的成分を吸引、脱着させ、
製品タンク２に導入するこれらの操作手順を吸着塔４〜
６についてまとめれば第２表のようになる。

第２表 吸着塔４と吸着塔５の各工程を比較すると、吸着塔４の
昇圧工程は、吸着塔５の吸着工程の後半とオーバラップ
し、吸着工程は、吸着塔５のパージ工程および脱着工程
の前半とオーバラップする。

また、パージ工程は、吸着塔５の脱着工程の後半と、脱
着工程は吸着塔５の昇圧工程および吸着工程の前半とそ
れぞれオーバラップする。このように、吸着塔５の工程
は、吸着塔４の工程に較べ吸着または脱着工程の１工程
分早く、また、吸着塔６の工程は、吸着塔４の工程に較
べ吸着または脱着工程の１工程分遅れてそれぞれ一連の
工程が繰り返えされ、製品ガスが分離回収される。

次に、本発明を具体的実施例によりさらに詳細に説明す
る。

実施例１ 第１図に示す３塔弐ＰＳＡ装置において、吸着剤とし合
成ゼオライ）　（５Ａ相当）を用い、吸着塔の充虜容積
７３４ｍ１ｌ塔、吸着圧力ｌａｔｍ・Ｇ、脱着工程の最
終圧力約１００Ｔｏ　ｒ　ｒ、吸着温度２０℃、吸着お
よび脱着の１工程の時間をそれぞれ２００ｓｅｃ、昇圧
およびパージの１工程の時間をそれぞれ１００ｓｅｃと
して空気から窒素を分離回収した。

本実施例において、純度９９．９％の窒素が回収率９５
．４％の高効率で回収できた。

〔発明の効果］ 本発明によれば、吸着、パージ、脱着および昇圧の４工
程からなる一連のガス吸着分離工程において、昇圧工程
とパージ工程を他の２工程の例えば、１／２の時間に短
縮することができ、ｌサイクルの所要時間が例えば、従
来法の３／４に短縮されるので、同一処理量であれば、
吸着塔数が従来の例えば、３／４でよいことになり、装
置全体のコストおよび製品ガスのコストが低減し、効率
よく目的成分ガスを回収することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す圧力変動吸着分離方
法の装置系統図である。 １・・・原料タンク、２−・・製品タンク、３−吸着後
ガスタンク、４〜６−吸着塔。 代理人　弁理士　川　北　武　長

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸着工程、パージ工程、脱着工程および昇圧工程
   を同一容量を有する複数の吸着剤を充填した塔を用いて
   交互に行なわせ、混合ガス中の易吸着成分を分離回収す
   る圧力変動吸着分離方法において、前記昇圧工程におけ
   る昇圧速度と前記パージ工程におけるパージ速度をそれ
   ぞれ倍加させ、昇圧およびパージ工程の所要時間を吸着
   および脱着工程の所要時間より短縮させたことを特徴と
   する圧力変動吸着分離方法。