JPH0472573B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は不活性ガスの製法に係り、特に窒素
（N₂）、一酸化炭素（CO）、二酸化炭素（CO₂）
等を分離後、その排ガス中に残存する微量のCO、
H₂、O₂等を除去して高純度の不活性ガスを製造
する方法に関する。

（従来の技術） 製鉄所等から出るガス、高炉、転炉等から一酸
化炭素（CO）を分離して化学原料、還元剤、燃
料として利用する方法が注目されている。例えば
高炉ガスを対象とした場合、高炉から取り出され
るガス組成はCO：20％、CO₂：20％、H₂：５
％、N₂：55％程度であるが、これよりCOを分離
して化学原料等に利用する試みがなされている。
COの分離除去方法としては、吸収液法（Cu(1)
Cl・hmpa系、Al(3)Cl₃・トルエン系等）および
深冷分離法等が知られている。後者の深冷分離法
はガスを冷却し、沸点差によりそれぞれのガスを
分離する方法であり、分離効率は非常に高いが、
ガスを−270℃付近まで冷却するため、電気動力
が大きく、最近は、比較的常温、常圧に近い条件
で運転可能な前者の吸収液法が検討されている。
この方法は、吸収液を吸収塔、再生塔間で循環さ
せ、吸収塔ではCOを含むガスと接触させてCOを
吸収し、再生塔では100〜150℃に加熱するか、減
圧することにより吸収したCOを放出するもので
ある。COを放出した吸収液は再び吸収塔に戻さ
れる。吸収塔には充填塔、バブリング塔、多孔板
塔などが用いられるが、吸収塔におけるガス−吸
収液の接触効率には限界があるため、COを吸収
した後の排ガス中には例えば約１％程度のCOが
残存する。また高炉ガス中に含まれる水素は吸収
されずに、排ガス中に残るため、このまま排気す
ることはできず、このため他の燃料と混合し、焼
却処理するか、または高炉ガスの母管に戻さざる
を得ない。

一方、化学工場、製鉄関係では水素、炭化水素
ガス、一酸化炭素等の可燃性ガスまたは有毒な一
酸化炭素を取り扱うため、安全上、不活性ガスに
対するニーズが高く、特に製鉄関係では、石炭、
コークス等の自然発火防止用として多量に使用さ
れている。例えば高炉ガス、転炉ガス、コーク炉
ガス等は燃料、有効成分を分離、回収して系内で
利用しているが、そのため製鉄所内ではこれらの
燃料、有効成分を回収、利用するためのパイプラ
インが細かく、広範囲に配管されており、これら
の配管はダスト分離、脱硫装置等のガス精製系を
通り、さらにガス分離装置、タール分から有効成
分を回収するための蒸留装置または燃焼装置等に
到つている。これらの配管を通るガスは水素、炭
化水素、一酸化炭素等の可燃性ガスを含んでお
り、また一酸化炭素は非常に有毒であるため、安
全性の面からシールまたはパージ用の不活性ガス
の使用は膨大となり、今後さらにその使用量は増
加する傾向にある。このような不活性ガスとして
は、従来、空気を深冷分離して得られる窒素を用
いる場合が多く、非常にコストの高いものになつ
ている。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、高炉等から発生するガスからCOまたは
CO、CO₂を分離した排ガスを利用して不活性ガ
スを製造する方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 要するに本発明は、高炉等からのガス中から
CO、CO₂等を単独に分離し除去した後の排ガス
中の可燃性成分および酸素を燃焼触媒を用いて処
理することにより、不活性なCO₂、N₂を含むガ
ス、さらにはこれを精製して高純度のN₂を製造
するものである。

高炉、転炉等から発生するガスから有益なガス
であるCO、CO₂、N₂をそれぞれ単独に分離する
ことができれば、COはメタノール、酢酸等を合
成するための原料ガス、還元ガスとしての高炉等
への吹き込み、さらにFe−Cr系触媒を用いてス
チームと反応（CO＋H₂OH₂＋CO₂）させるこ
とにより化学工業の基礎原料であるH₂に容易に
転換することができる。またCO₂ガスは化学原
料、ドライアイス用、さらに不活性ガスとして利
用することができ、さらに不純物の少ないN₂ガ
スは安定な不活性ガスとしてその利用価値は大き
い。本発明においては、CO吸収分離装置、燃焼
触媒を用いた燃焼炉およびCO₂の吸収分離装置を
有効に組み合わせることにより、それぞれのガス
を単独に分離し利用するとともに、処理後のガス
中の残CO、H₂をほぼ完全に除去することによ
り、不活性なCO₂とN₂の混合ガスまたはN₂ガス
を製造することができる。

燃焼触媒装置に用いる触媒としては、例えば白
金、パナジウム、ロジウム等の貴金属または／お
よび酸化第２鉄、酸化コバルト、酸化ニツケル等
の金属酸化物を担持させた触媒など公知のものを
使用することができる。

（実施例） 以下、本発明を図面に示す実施例によりさらに
詳細に説明する。実施例は、いずれも原料ガスと
して高炉ガスを例にとつたものであるが、本発明
は高炉ガスのみならず、他の同様なガスに適用す
ることができる。

第１図は、本発明の一実施例を示す装置系図で
ある。高炉３では、炉頂から鉄鉱石、コークス、
石灰石等がライン１から供給され、下部からは空
気２が供給される。炉頂からは高炉ガスが排出さ
れ、この中にはCO：20％、CO₂：20％、H₂：５
％、N₂：55％程度が含まれている。この排ガス
をCOの吸収分離器４に導入することにより、高
濃度がCOがライン５から取り出される。COを分
離したガスは微量のCO、H₂が含まれているた
め、燃焼器６に導入し、ここで燃焼触媒を用いて
これらのガスをほぼ完全に燃焼させ、CO₂とH₂O
に転換することにより、排ガスを不活性なCO₂と
N₂にする。可燃性ガス、毒性ガスを含まないこ
れらのガスは、シール用、パージ用のガスとして
利用することができる。また発生した高濃度の
COガスは化学原料として利用したり、または高
炉へ再び吹き込むことにより、鉄鉱石の還元剤と
して利用し、使用するコークスの量を低減するこ
とができる。

第２図は、本発明の他の実施例を示すもので、
実施例１の装置系統にさらにCO₂吸収分離塔８を
付設したものである。燃焼器７を出たN₂、CO₂
を含む排ガスはライン７からCO₂吸収分離塔８に
入り、ライン９から化学原料となる高濃度CO₂を
取り出すと同時に、排ガスはライン１０から高純
度のN₂ガスとして取り出し、不活性ガスとして
広く利用することができる。

第３図は、本発明をさらに他の実施例を示すも
ので、第２図の実施例において、CO₂循環ライン
１１を設け、CO₂吸収分離塔８で得られたCO₂を
CO₂ガスを高炉に戻すことにより、下記反応を起
こさせ、還元用のCOを生成させたものである。
CO₂ガスはCOに較べて付加価値が低く、その用
途も限定されるため、系内で有効利用する方が好
ましい。

CO₂＋Ｃ（コークス）→2CO 上記反応はコークス中の１モルのＣから２モル
の鉄鉱石の還元剤であるCOが発生するため、コ
ークスの消費量を大幅に低減できる効果がある。

上記した高炉ガスにはさらに微量の酸素、硫化
水素、亜硫酸ガス、さらにメタン、エタン、等の
炭化水素ガスが含まれているが、酸素および炭化
水素ガスは燃焼触媒での燃焼時に消費され、酸素
の不足量は系外から空気を供給することにより補
われることになる。また、上記した微量の硫化ガ
スの分離が必要な場合には脱硫装置を取りつける
ことができる。さらに不活性ガス中の水分が問題
となる場合には簡単な除湿装置を設置することが
できる。また燃焼触媒を用いて燃焼したときに発
生する熱はCO、CO₂等の吸収プロセスにおける
加熱源として利用することもできる。

（発明の効果） 本発明によれば、高炉ガス等から一酸化炭素、
二酸化炭素等の有効成分を分離した後に得られる
排ガスを利用し、この中の可燃物を燃焼触媒を用
いて処理することにより、容易に不活性ガスを製
造することができるため、プロセス全体の構造コ
ストを大幅に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は、それぞれ本発
明を高炉ガスに適用した場合の実施例を示す装置
系統図である。 １……鉄鉱石、コークス、石灰石供給ライン、
２……酸素源供給ライン、３……高炉、４……
CO吸収分離器、５……CO出口ライン、６……燃
焼器、７……N₂、CO₂ガスライン、８……CO₂吸
収分離塔、９……CO₂出口ライン、１０……N₂
ライン、１１……CO₂循環ライン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 窒素、一酸化炭素、二酸化炭素等を含むガス
   から一酸化炭素吸収分離装置によりCOを分離し
   た後のガスを燃焼触媒の存在下に燃焼させること
   により、残存する微量の可燃ガスおよび酸素を除
   去し、窒素および炭酸ガスを主成分とする不活性
   ガスを得ることを特徴とする不活性ガスの製法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記不活性
   ガスから炭酸ガスを分離し、高純度の窒素ガスを
   得ることを特徴とする不活性ガスの製法。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項におい
   て、分離した一酸化炭素または炭酸ガスを高炉へ
   導き、鉄鉱石の還元ガスとして利用することを特
   徴とする不活性ガスの製法。