JPH05329319A - アルゴンの回収方法 - Google Patents

アルゴンの回収方法

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JPH05329319A
JPH05329319A JP4136937A JP13693792A JPH05329319A JP H05329319 A JPH05329319 A JP H05329319A JP 4136937 A JP4136937 A JP 4136937A JP 13693792 A JP13693792 A JP 13693792A JP H05329319 A JPH05329319 A JP H05329319A
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JP
Japan
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gas
desorption
argon
adsorption
adsorbent
Prior art date
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Pending
Application number
JP4136937A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuhiro Tomizuka
靖弘 富塚
Masakazu Hanawa
雅一 塙
Yoshihiro Saito
義博 斎藤
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 Petrochemicals Engineering Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Petrochemicals Engineering Co Ltd
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Petrochemicals Engineering Co Ltd filed Critical Mitsubishi Petrochemicals Engineering Co Ltd
Priority to JP4136937A priority Critical patent/JPH05329319A/ja
Publication of JPH05329319A publication Critical patent/JPH05329319A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B23/00Noble gases; Compounds thereof

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高純度で且つ高回収率にて、可燃性ガス中の
アルゴンを回収する方法の提供。 【構成】 PSA法によりアルゴン含有可燃性ガス(例
えば、メタン)からアルゴンを回収する際に、吸着工程
におけるアルゴン含有可燃性ガスの流れ方向と、脱着工
程における脱着ガスの流れ方向が直交するように操作す
る。 【効果】 本発明の方法は、脱着工程での操作が容易で
且つ効率的であるため、吸着性ガスを多量に含有する可
燃性ガスから高純度アルゴンを効率よく分離、回収する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は可燃性ガス中のアルゴン
を回収する方法に関する。さらに詳しくは、メタン等の
可燃性ガスに含まれるアルゴンを高純度で分離回収方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術および課題】二種以上のガス成分を含有す
る混合ガスを吸着剤により分離する方法として、従来か
ら、PSA法(Pressure Swing Adsorption)、TSA
法(Thermal SwingAdsorption)、PTSA法(Pressure
and Thermal Swing Adsorption)等が知られている。
例えばPSA法は、吸着剤と特定のガスとの吸着平衡ま
たは吸着速度の差を利用してガスを分離する技術として
知られており、空気分離、水素精製、一酸化炭素、二酸
化炭素の回収等への適用が盛んに行われている。
【0003】従来、PSA法を利用したアルゴンの製造
または回収法としては、空気、またはアルゴン、一酸化
炭素、二酸化炭素、窒素を含む排ガスを原料ガスとし
て、特定の吸着剤を用いることにより、高濃度のアルゴ
ンを得る方法が提案されている(特開昭59-92907号及び
同60-239309号公報)。PSA法において一般に使用さ
れている吸着塔は、既に工業化されている各種ガス分離
プロセスに用いられているような縦型円筒状の吸着塔で
ある。該吸着塔は、吸着工程では塔底から原料ガス(混
合ガス)がフィードされ、上部から製品ガスが取出さ
れ、再生時に脱着ガスが塔底から排出される方法が一般
的である。従って、吸着塔の構造としては、塔底に原料
ガスの供給および脱着ガスの排出を行うための開口
(管)が設置され、塔頂には製品ガス流出口が設けら
れ、さらに、原料ガスがより均一に分散され、吸着剤と
の接触を良好にするために、吸着塔内部の下方にはガス
分散板(ジャマ板)が設けられ、その上部に、原料ガス
の分散のための空間を介して吸着剤支持板が設置されて
いる。
【0004】このような構造の吸着装置では、下記のよ
うな問題がある。 (1)吸着時には、ガスと吸着剤との接触効率を向上さ
せて吸着され易くするために、ガスの線速度をある程度
以上にする必要があること等から、吸着塔の縦横比は一
般に2〜5倍程度であり、特に、吸着速度が遅いガスの
処理には、より長い吸着塔にしなければならなかった。
従って、このような吸着塔では、特に吸着とう上部にあ
る吸着剤が部分的に機能しない(原料ガスと均一に接触
しない)ことがあり、また脱着時に吸着塔の底部から脱
着ガスを排出させる際、塔の上部と下部での圧力差が生
じ、塔の上部程脱着が難しくなる。 (2)供給ガスの均一分散のために使用されるガス分散
板及び吸着支持板は、再生時のガス脱着操作の際には抵
抗となるので、吸着されたガスをほぼ完全に脱着するに
は、能力の大きな真空ポンプを用いて吸引しなけばなら
ず、その設備費および使用動力費が大となり経済的でな
い。 (3)特に、吸着され易いガス成分が大量に含有されて
いる原料ガスを処理する場合には、脱着工程に長い時間
を要することとなり、吸着工程の所要時間とのアンバラ
ンスが生ずる。そのため、吸着塔の数を増加しなければ
ならない。 (4)ガス拡散のために吸着塔下部に設けられた空間が
デッドスペースとなり、そこに存在する原料ガスが再生
時に脱着ガスに混入して、脱着ガスの純度を低下させる
原因となる。
【0005】本発明者らは、上記のような問題の解決法
として、脱着−再生工程の際に、吸着槽内のガス分散板
等がガス流の抵抗とならないように、吸着時のガスの流
れ方向と脱着時のガスの流れ方向とを直交(クロス)さ
せることが好ましいことを見いだし、新規なガス吸着分
離装置及び方法を提案した(特願平4−129014
号)。本発明は、この提案をベースにして、吸着性ガス
を多量に含有する可燃性ガス中に存在するアルゴンを効
率よく分離回収する方法を提供することを目的とするも
のである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、プレッシャー
スイング吸着法(PSA法)によりアルゴン含有可燃性
ガスからアルゴンを回収する方法において、吸着工程に
おけるアルゴン含有可燃性ガスの流れ方向と、脱着工程
における脱着ガスの流れ方向が直交するように操作する
ことを特徴とするアルゴンの回収方法である。
【0007】以下、本発明を図面を参照して説明する。
図1は、本発明の方法のプロセスフローの一例を示すも
のである。図2は吸着剤充填槽の平面断面図、図3はそ
の側面断面図を示す。本発明の方法に使用される吸着剤
充填槽1は、図2及び図3に示すように、その内部にガ
ス分散板2が、供給管3に対して直角に、且つ排出管5
に対しては同一方向に配置されている。分散板2は、原
料ガスが良く分散され、ほぼ均一に吸着剤と接触するよ
うに、複数枚が、例えば4枚が同じ方向に配置されてい
る。該分散板2に細孔を多数設けることにより、ガスが
分散板の背面部分にも行き渡り、ガスと吸着剤との接触
が均一に行われる。槽内には吸着剤がデッドスペースを
作ることなく充填される。吸着剤としては、処理ガスの
成分及び組成に応じて、適当な吸着剤が選択されるが、
本発明においては、6〜10Åの平均細孔を有するカー
ボンモレキュラーシーブまたは活性炭が好ましい。
【0008】吸着剤充填槽1の形状は、吸着及び脱着効
率の点から、円盤状、楕円状、または球状が好ましい。
ガス供給管3及び流出管4は吸着剤との接触機会を多く
するように、円盤または楕円状充填槽の長手方向(横方
向)の左右に設け、脱着ガス排出管5は縦方向に設置さ
れている。なお、縦型円筒槽を用いたいときは、該槽の
中央側部に脱着ガス排出管5が、底部にガス供給管3
が、上部に製品ガス流出管4が設置されている。
【0009】原料ガスの吸着工程においては、原料ガス
は供給管3から、分散板2にの分散面に対して直角方向
に導入され、図2に破線矢印で示したように吸着剤と充
分に接触しながら流出管4の方向に進む。その際、原料
ガス中のガス成分の一部が吸され、吸着されないガス成
分が流出管4から流出し、製品ガスとして回収される。
脱着工程においては、供給管3及び流出管4にそれぞれ
設けられたバルブ8及び9を閉じ、排出管5から脱着ガ
スが排出される。吸着槽が加圧状態である場合は自圧に
より脱着ガスが排出されるが、常圧となった以降は吸引
ポンプ7、例えば真空ポンプにより真空引きすることに
より、吸着されているガスをほぼ完全に吸着剤から脱着
させることができる。本発明の装置では、分散板2が脱
着時のガスの流れに対して平行に配置されているので、
脱着ガスは図3の破線矢印のように流れ、該分散板はガ
ス流の抵抗となることがない。従って、脱着ガスの排出
を極めてスムーズに、且つ短時間に行うことができる。
なお、必要に応じて、脱着、再生をより完全に行うため
に、吸着槽1の上部からススギ用ガスを導入することも
できる。
【0010】本発明の方法により処理しうる原料ガス
は、アルゴンを含有する可燃性ガス、例えばメタン、エ
タン、エチレン、プロピレン等である。上述したよう
に、本発明の方法は、脱着操作が極めて容易であること
から、特に、従来法では難しかった吸着され易いガスを
多く含有する原料ガスの処理が可能である。即ち、本発
明の方法はアルゴンよりも吸着され易いガス、例えばメ
タン等を多く含有するアルゴン含有可燃性ガスの処理に
好適である。
【0011】
【実施例】以下の実施例により、本発明をさらに詳細に
説明する。 実施例1 図1に示したように、同一構造の円盤状吸着剤充填槽
(吸着槽)を3個使用した。該吸着槽は、直径は265
mm、高さは180mm、総容量4.8lのサイズのもので
ある。吸着槽1の横手方向左右には、6/4mmφの原料ガ
ス供給管3及び製品ガス流出管4を設け、充填槽1の底
部に10/8mmφの脱着ガス排出管5を設けられている。吸
着槽1内に、該供給管3と直角方向で且つ同一方向に配
置されるガス分散板2としては、3mmφの細孔を10個
程度有する、80mm×120mmの長方形多孔板を4枚使
用した。
【0012】原料ガスとして、酸化エチレン製造プラン
トから排出されるオフガスの模擬ガスである、メタン7
5容量%及びアルゴン25容量%からなる混合ガスを使
用した。吸着槽内には、吸着剤として活性炭(武田薬品
工業社製「白鷺」)が充填されている。 (吸着工程)原料ガスを、流量約1m3/hr、圧力3.2
気圧、温度20℃の条件でガス供給管から吸着槽Aにフ
ィードし、吸着剤と充分に接触させた後、製品ガス流出
管から槽外に流出させた(流出速度:0.2m3/hr)。得
られた流出ガス組成は、ほぼアルゴン99容量%、メタ
ン1容量%であった。2〜3分のサイクルタイムで原料
ガスの供給を切り替え、上記と同一条件で吸着処理を継
続した。 (脱着工程)原料ガスの供給を停止した後、バルブを開
放することにより吸着されたガスが自圧により排出管5
から排出され、さらに真空ポンプ7を用いて吸引するこ
とにより、脱着ガスを排出させた。得られた脱着ガスの
組成は、ほぼメタン95容量%及びアルゴン5容量%で
あった。 (再生工程)次いで、吸着剤に吸着されているガスをほ
ぼ完全に脱着させ、且つ吸着剤の再生のために、吸着槽
の上部のノズル10からすすぎガスとして生成アルゴン
を一時的に供給し、さらに3.2気圧まで昇圧し、つぎ
の吸着工程に引き継いだ。
【0013】上記したような操作で吸着工程、脱着工程
及び再生工程が3個の吸着槽で順次行われるが、そのシ
ーケンスを示せば下記のとおりである。 吸着槽A: 吸着−脱着−再生 吸着槽B: 脱着−再生−吸着 吸着槽C: 再生−吸着−脱着
【0014】
【発明の効果】以上のように、本発明の方法は、脱着工
程での操作が容易で且つ効率的であるため、吸着性ガス
を多量に含有する可燃性ガスから高純度アルゴンを効率
よく分離、回収することができ、工業的に極めて優れた
方法である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法のプロセスフローの一例を示す概
念図である。
【図2】本発明で使用される吸着剤充填槽の平面断面を
示す概念図である。
【図3】本発明で使用される吸着剤充填槽の側面断面を
示す概念図である。
【符号の説明】
1 吸着剤充填槽 2 ガス分散板 3 原料ガス供給管 4 製品ガス流出管 5 脱着ガス排出管 6 吸着剤充填口 7 吸引ポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 義博 茨城県鹿島郡神栖町大字東和田17番地−1 三菱油化エンジニアリング株式会社鹿島 支社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プレッシャースイング吸着法(PSA
    法)によりアルゴン含有可燃性ガスからアルゴンを回収
    する方法において、吸着工程におけるアルゴン含有可燃
    性ガスの流れ方向と、脱着工程における脱着ガスの流れ
    方向が直交するように操作することを特徴とするアルゴ
    ンの回収方法。
  2. 【請求項2】 吸着剤充填槽、該充填槽の内部に同一方
    向に配置された複数のガス分散板、該充填槽の外部に設
    置された原料ガス供給管、製品ガス流出管、及び脱着ガ
    ス排出管を備えてなるガス吸着分離装置であって、前記
    脱着ガス排出管が前記ガス分散板の設置方向と実質的に
    同一方向に配置されているガス吸着分離装置を用いる請
    求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 吸着剤充填槽の形状が円盤状、楕円状ま
    たは球状である請求項2記載の方法。
  4. 【請求項4】 吸着剤充填槽を3槽以上使用する請求項
    2または3記載の方法。
  5. 【請求項5】 吸着剤として、6〜10オングストロー
    ムの平均細孔を有するカーボンモレキュラーシーブまた
    は活性炭を使用する請求項1記載の方法。
  6. 【請求項6】 前記可燃性ガスが、アルゴンよりも吸着
    され易いガス成分を多く含有する組成のものである請求
    項1記載の方法。
JP4136937A 1992-05-28 1992-05-28 アルゴンの回収方法 Pending JPH05329319A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07277702A (ja) * 1994-04-12 1995-10-24 Korea Energ Res Inst アンモニアプラントパ−ジガスからアルゴン及び水素を高濃度に分離する吸着分離方法とその装置
JP2014231029A (ja) * 2013-05-28 2014-12-11 住友精化株式会社 アルゴン精製方法およびアルゴン精製装置
JP2016043352A (ja) * 2014-08-22 2016-04-04 Jfeスチール株式会社 圧力スイング吸着式ガス分離装置の吸着塔

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JPH07277702A (ja) * 1994-04-12 1995-10-24 Korea Energ Res Inst アンモニアプラントパ−ジガスからアルゴン及び水素を高濃度に分離する吸着分離方法とその装置
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JP2016043352A (ja) * 2014-08-22 2016-04-04 Jfeスチール株式会社 圧力スイング吸着式ガス分離装置の吸着塔

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