JPH05277362A - 一酸化炭素除去用吸着剤及び不活性ガス中の一酸化炭素の除去方法 - Google Patents

一酸化炭素除去用吸着剤及び不活性ガス中の一酸化炭素の除去方法

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JPH05277362A
JPH05277362A JP4077049A JP7704992A JPH05277362A JP H05277362 A JPH05277362 A JP H05277362A JP 4077049 A JP4077049 A JP 4077049A JP 7704992 A JP7704992 A JP 7704992A JP H05277362 A JPH05277362 A JP H05277362A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な装置構成で不活性ガス中の一酸化炭素
を吸着除去することができる一酸化炭素除去用吸着剤及
びこれを用いた不活性ガス中の一酸化炭素の除去方法を
提供する。 【構成】 二酸化炭素吸着能力を有する吸着剤に、パラ
ジウム,プラチナの少なくともいずれか一方を、1〜2
0重量%の範囲で担持させた一酸化炭素除去用吸着剤を
用いる。この吸着剤は、あらかじめ該吸着剤に担持され
ているパラジウムやプラチナに酸素を吸着あるいは結合
させておくことにより、被処理ガスに含まれている一酸
化炭素を化学的に吸着し、あるい二酸化炭素に変換して
担体である吸着剤に吸着して除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一酸化炭素除去用吸着
剤及び不活性ガス中の一酸化炭素の除去方法に関し、詳
しくは、窒素ガス,ヘリウム,アルゴンその他の希ガス
等のような不活性ガス中に微量成分として存在する一酸
化炭素を除去することができる吸着剤及び該吸着剤を用
いて前記一酸化炭素を吸着除去し、高純度ガスを得る方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】高純度ガス、例えば、半導体産業で用い
る超高純度窒素ガスを空気液化分離法により得る際に
は、窒素ガスを分離する際に、不純物が極微量になるま
で分離できるように、その工程や前処理を工夫してい
る。
【0003】しかしながら、大気中に微量に含まれてい
る一酸化炭素は、水や二酸化炭素を除去する通常の吸着
剤では吸着除去することができず、また、その沸点が窒
素に近いために、精留による分離も困難であった。
【0004】同様に、他のガス中の微量の一酸化炭素
も、一般の吸着剤を用いた通常の条件では吸着除去する
ことが困難であった。
【0005】このため、従来から、上記ガス中の一酸化
炭素を除去するために、様々な方法が行われているが、
従来の方法は、基本的には、一酸化炭素含有ガスを貴金
属触媒や金属酸化物により処理し、一酸化炭素を酸化し
て二酸化炭素に変換した後、生成した二酸化炭素を吸着
剤で吸着除去するものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の一
酸化炭素除去方法において、まず、高純度窒素ガスを製
造する空気液化分離装置の場合は、生成した二酸化炭素
は、該装置に設けられている精製設備で除去することは
できるが、該装置に原料として導入される原料空気が大
量であることから、貴金属触媒を充填した槽が大型化
し、使用する触媒量も多く必要であることから、装置の
大型化、高価格化を招いてしまう。
【0007】また、上記原料空気とは異なり、酸素をほ
とんど含まないガスを処理する場合は、金属酸化物を用
いるか、あるいは該ガスに酸素を添加して貴金属触媒を
用いるかのいずれかとなる。
【0008】金属酸化物を用いる場合は、一酸化炭素を
酸化することにより還元された金属を、酸素を含むガス
により酸化して再使用する必要があり、生成した二酸化
炭素は、吸着剤を充填した吸着槽を別に設けて除去する
必要がある。したがって、被処理ガスを連続的に処理す
る場合には、金属酸化物を充填した反応槽及び吸着槽
を、それぞれ2基以上用意して交互に再生しながら使用
する必要がある。
【0009】また、酸素ガスを添加して貴金属触媒で処
理する場合は、反応後に、過剰に添加した酸素を、銅等
の酸素吸収触媒を充填した反応槽で除去する必要がある
とともに、上記同様に、生成した二酸化炭素は、吸着剤
を充填した吸着槽で除去する必要があり、被処理ガスを
連続的に処理する場合には、酸素除去用反応槽及び吸着
槽を、それぞれ2基以上用意する必要がある。
【0010】即ち、いずれの場合も、図4に示すよう
に、最低4基の処理槽P,Qを必要とし、図に示す被処
理ガスの管路Rだけでなく、再生用の管路とともに、各
処理槽を処理工程と再生工程とに切換えるための多数の
弁を必要としていた。したがって、装置が大型化するだ
けでなく、構成も複雑なものとなっていた。
【0011】そこで本発明は、簡単な装置構成で不活性
ガス中の一酸化炭素を吸着除去することができる一酸化
炭素除去用吸着剤及びこれを用いた不活性ガス中の一酸
化炭素の除去方法を提供することを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明の一酸化炭素除去用吸着剤は、二酸化炭素
吸着能力を有する吸着剤に、パラジウム,プラチナの少
なくともいずれか一方を、1〜20重量%の範囲で担持
させたことを特徴としている。
【0013】また、本発明の不活性ガス中の一酸化炭素
の除去方法は、上記一酸化炭素除去用吸着剤を用いて一
酸化炭素を除去するものであり、前記パラジウム及び/
又はプラチナに酸素を結合させた活性化状態にある前記
一酸化炭素除去用吸着剤を充填した槽内に、一酸化炭素
を含む被処理不活性ガスを導入して該ガス中の一酸化炭
素を吸着除去することを特徴としている。
【0014】さらに、具体的な手段として、前記パラジ
ウム及び/又はプラチナに酸素を結合させた活性化状態
にある前記一酸化炭素吸着用吸着剤を充填した槽内に、
一酸化炭素を含む被処理不活性ガスを導入して該ガス中
の一酸化炭素を吸着除去する吸着精製工程と、酸素を含
有する再生ガスを加熱導入して吸着剤を加熱再生活性化
する加熱再生工程と、前記再生ガス又は精製後のガスを
導入して前記吸着剤を冷却する冷却工程と、槽内に精製
後のガスを導入して槽内を冷却するとともに、槽内の前
記再生ガスをパージする冷却パージ工程とを順次繰り返
して行うことを特徴とするものである。
【0015】前記一酸化炭素吸着用の吸着剤兼金属の担
体として用いられる吸着剤には、前述のように二酸化炭
素を吸着する能力を有するもの、例えば、各種ゼオライ
トを用いることができ、特に、二酸化炭素吸着能力が高
い13X系ゼオライトを用いることが好ましい。
【0016】また、上記吸着剤に担持されるパラジウム
及びプラチナの吸着剤中の含有量は、上記の通り、1〜
20重量%、好ましくは2〜10重量%であり、少ない
と十分に一酸化炭素を除去することができなくなり、多
すぎても除去効率を向上させることはできない。
【0017】なお、パラジウム及びプラチナは、いずれ
か一方を用いてもよく、両者を適当に混合して用いても
よい。また、パラジウム及びプラチナを吸着剤に担持さ
せる手段は、従来からこの種のものを各種担体に担持さ
せる手段を用いることができる。
【0018】上記一酸化炭素吸着用吸着剤は、あらかじ
め該吸着剤に担持されているパラジウムやプラチナに酸
素を吸着あるいは結合させて活性化させることにより、
被処理ガスに含まれている一酸化炭素を、化学的に吸着
あるいは酸素と反応させて二酸化炭素に変換させること
ができ、生成した二酸化炭素を、担体である二酸化炭素
吸着能力を有する吸着剤に吸着させることができる。こ
れにより、被処理ガス中から一酸化炭素が除去される。
【0019】図1は、本発明方法を実施するための装置
構成の一例を示すものである。
【0020】この装置には、一対の吸着槽A,Bと、被
処理ガス導入側の元弁1及び調節弁2と、精製ガス導出
側の精製ガス貯留槽3と、吸着槽再生時に用いられる排
気管4と、パージ工程時に精製ガスの一部を供給するた
めのパージ弁5,調節弁6及び流量計7を有するパージ
ガス導入管8とが設けられるとともに、それぞれの吸着
槽A,Bに附随する入口弁9a,9b、出口弁10a,
10b、再生出口弁11a,11b、パージガス導入弁
12a,12bが設けられている。
【0021】さらに、両吸着槽A,Bの出口部には、吸
着剤を加熱再生するための再生ガスを供給するための再
生ガス供給管13と、該再生ガスを両吸着槽A,Bの出
口部から導入するための再生ガス導入管14とが設けら
れるとともに、再生ガス供給管13には、再生ガスを再
生温度に加熱するための加熱器15が設けられ、再生ガ
ス導入管14には吸着槽A,Bに対応する再生ガス導入
弁14a,14bが設けられている。
【0022】まず、一方の吸着槽Aが吸着精製工程,他
方の吸着槽Bが再生工程(加熱再生,冷却,パージ)の
場合、所定圧力に昇圧された被処理ガスは、元弁1及び
調節弁2を介して吸着槽Aに附随する入口弁9aから吸
着槽Aに導入され、槽内の前記吸着剤により処理されて
一酸化炭素が除去され、精製されたガスが、出口弁10
aを経て精製ガス貯留槽3に貯留され、所定量が精製ガ
ス供給弁3aから導出される。
【0023】この間に、他方の吸着槽Bでは再生工程が
行われる。この再生工程は、まず、入口弁9b及び出口
弁10bを閉じた後、再生ガス導入弁14bを開き、再
生ガス供給管13から供給され、加熱器15で所定温度
に加熱された酸素含有再生ガスを吸着槽Bの出口側から
導入する。
【0024】なお、上記加熱再生ガス中の酸素量は、再
生ガス量に対して1体積%以下、好ましくは、0.1〜
0.5体積%が適当であり、少なすぎると十分な再生を
行うことができないが、多すぎても十分な効果は得られ
ない。
【0025】また、再生ガスの加熱温度は、100〜3
00℃が適当であり、温度が低いと十分な再生が行え
ず、温度を高くすると、加熱エネルギーを大量に必要と
するだけでなく、機器の耐熱性にも問題が生じる。
【0026】さらに、再生ガスの主成分としては、被処
理不活性ガスと同種のガスを用いることが好ましく、こ
れにより吸着剤の劣化を抑制することができる。
【0027】前記酸素を含む加熱再生ガスは、再生ガス
導入弁14bを経て吸着槽Bの出口側から槽内に導入さ
れ、吸着剤を再生して再生出口弁11bを通り、排気管
4から導出される。
【0028】これにより、吸着剤に吸着している二酸化
炭素が脱着して排出されるとともに、パラジウムやプラ
チナに酸素が吸着あるいは結合して再生及び活性化が行
われる。
【0029】上記加熱再生工程を所定時間行った後、加
熱器15による加熱を止め、上記再生ガスにより吸着剤
を冷却する。なお、この冷却過程は、下記の精製ガスを
用いて行ってもよいが、加熱再生に使用した再生ガスを
用いることが望ましい。
【0030】次に、吸着槽Aが吸着工程のまま、精製ガ
スの一部をパージ弁5,調節弁6及び流量計7を介して
パージガス導入管8からパージガス導入弁12bを通し
て吸着槽Bに逆流させ、槽内を吸着温度、通常は常温ま
で冷却するとともに、上記酸素含有再生ガスを再生出口
弁11bから排出する冷却パージ工程を行う。
【0031】それぞれの吸着工程,加熱再生工程,冷却
パージ工程を所定時間行い、一方の吸着槽Aの吸着が進
行し、他方の吸着槽Bの再生工程が終了すると、各弁が
設定された順序で開閉して吸着槽Bが吸着工程に入り、
吸着槽Aが加熱再生工程に入る。
【0032】以下、例えば窒素ガスを精製する場合に
は、図2に示すようにして吸着槽A,Bを順次切換えな
がら連続的に被処理ガス中の一酸化炭素を除去してい
く。
【0033】上記のように、本発明の一酸化炭素吸着用
吸着剤を用いた本発明方法によれば、通常用いられる温
度変動吸着分離装置と略同じ装置構成、略同じ操作手順
により、被処理ガス中の一酸化炭素を連続的に除去して
高純度ガスを得ることができる。
【0034】なお、再生ガスは、被処理ガスに酸素を添
加したガスを用いてもよく、また、空気液化分離装置か
ら排出される排窒素ガス(酸素含有量0.1〜1.0
%)を利用することも可能であり、本発明を超高純度窒
素ガスを製造する空気液化分離装置の窒素精製設備に適
用することにより、超高純度窒素ガスの製造コストを低
減することができる。
【0035】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 実施例1 合成ゼオライトにパラジウムを10重量%担持させた吸
着剤100gを、内径30mm×長さ250mmのカラ
ムに充填した。前処理として、0.1体積%の酸素を含
有する窒素を、毎分5リットルで流しながら、8時間、
200℃に加熱した。その後、温度を200℃に保った
まま、毎分5リットルの窒素ガスで4時間パージした
後、窒素ガスを流しながら25℃まで冷却した。
【0036】このカラムに、10ppmの一酸化炭素を
含む窒素ガスを、大気圧下で毎分10リットルの割合で
連続的に流したところ、図3に示すように、28時間後
にカラム出口から二酸化炭素を、50時間後に一酸化炭
素を検出した。
【0037】このことから、単位吸着剤あたりの処理能
力は、二酸化炭素が検出されるまでの一酸化炭素処理能
力として、約1.5cc/gであった。この値は、本実
施例のような低濃度(低分圧)における一酸化炭素の吸
着容量として、極めて大きな値である。
【0038】実施例2 実施例1と同じ吸着剤を充填したカラムを2本用意し、
24時間切換えで交互に吸着工程と再生工程とを繰り返
した。
【0039】吸着工程では、10ppmの一酸化炭素を
含む窒素ガスを、毎分10リットル処理し、再生工程で
は、0.1体積%の酸素を含有する窒素を、毎分5リッ
トルで流しながら、8時間、200℃に加熱し、さらに
温度を200℃に保ったまま、毎分5リットルの窒素ガ
スで4時間パージした後、窒素ガスを流しながら25℃
まで冷却した。
【0040】その結果、上記吸着及び再生の両工程を繰
り返しても、窒素ガス中の一酸化炭素は完全に吸着除去
され、カラム出口からは、一酸化炭素,二酸化炭素共検
出されなかった。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
不活性ガス中の一酸化炭素を吸着工程のみで除去するこ
とができ、操作性,装置規模,装置価格について、大幅
な改善を図ることができる。
【0042】特に、一酸化炭素含有量の少ないガスの精
製に好適であり、例えば、半導体産業に用いられる超高
純度ガスを製造する空気液化分離装置から得られるガス
中の一酸化炭素を低コストで除去することができ、超高
純度ガスの製造コストを低減することが可能になる。
【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
す系統図である。
【図2】 一対の吸着槽を切換え使用する場合の工程図
である。
【図3】 実施例1の実験結果を示す図である。
【図4】 従来の一酸化炭素除去装置の説明図である。
【符号の説明】
A,B…吸着槽 3…精製ガス貯留槽 4…排気管
8…パージガス導入管 9a,9b…入口弁
10a,10b…出口弁 11a,11b…再生出口
弁 12a,12b…パージガス導入弁 13…再
生ガス供給管 14…再生ガス導入管 14a,14b…再生ガス導
入弁 15…加熱器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 二酸化炭素吸着能力を有する吸着剤に、
    パラジウム,プラチナの少なくともいずれか一方を、1
    〜20重量%の範囲で担持させたことを特徴とする一酸
    化炭素除去用吸着剤。
  2. 【請求項2】 前記パラジウム及び/又はプラチナに酸
    素を結合させた活性化状態にある請求項1記載の一酸化
    炭素除去用吸着剤を充填した槽内に、一酸化炭素を含む
    被処理不活性ガスを導入して該ガス中の一酸化炭素を吸
    着除去することを特徴とする不活性ガス中の一酸化炭素
    の除去方法。
  3. 【請求項3】 前記パラジウム及び/又はプラチナに酸
    素を結合させた活性化状態にある請求項1記載の一酸化
    炭素吸着用吸着剤を充填した槽内に、一酸化炭素を含む
    被処理不活性ガスを導入して該ガス中の一酸化炭素を吸
    着除去する吸着精製工程と、酸素を含有する再生ガスを
    加熱導入して吸着剤を加熱再生活性化する加熱再生工程
    と、前記再生ガス又は精製後のガスを導入して前記吸着
    剤を冷却する冷却工程と、槽内に精製後のガスを導入し
    て槽内を冷却するとともに、槽内の前記再生ガスをパー
    ジする冷却パージ工程とを順次繰り返して行うことを特
    徴とする不活性ガス中の一酸化炭素の除去方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6531105B1 (en) * 1996-02-29 2003-03-11 L'air Liquide-Societe Anonyme A'directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process and apparatus for removing carbon monoxide from a gas stream

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6531105B1 (en) * 1996-02-29 2003-03-11 L'air Liquide-Societe Anonyme A'directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process and apparatus for removing carbon monoxide from a gas stream

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