JPH06102150B2 - Acid gas adsorption separation - Google Patents

Acid gas adsorption separation

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JPH06102150B2
JPH06102150B2 JP60250176A JP25017685A JPH06102150B2 JP H06102150 B2 JPH06102150 B2 JP H06102150B2 JP 60250176 A JP60250176 A JP 60250176A JP 25017685 A JP25017685 A JP 25017685A JP H06102150 B2 JPH06102150 B2 JP H06102150B2
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alumina
alumina hydrogel
hydrogel
adsorption
gas
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郁子 河村
俊一 東
功 鈴木
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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は酸性ガス含有ガスから、それに含まれる酸性ガ
スを吸着分離する方法及びそれに用いる酸性ガス吸着分
離剤に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for adsorbing and separating an acidic gas contained therein from an acidic gas-containing gas and an acidic gas adsorption / separating agent used therefor.

〔従来技術〕[Prior art]

化学原料である合成ガス(COとH2を主成分とするガス)
は、その原料、製造法などによって種々の濃度の炭酸ガ
ス(CO2)を含有する。このような合成ガスを用いて触
媒反応を行う場合、その合成ガス中に存在する炭酸ガス
は、単に不活性成分として反応系を希釈するだけでな
く、触媒被毒物質となることもあり、その除去が要求さ
れる。
Synthetic gas that is a chemical raw material (gas mainly composed of CO and H 2 )
Contains carbon dioxide (CO 2 ) at various concentrations depending on its raw material, manufacturing method and the like. When a catalytic reaction is carried out using such a synthesis gas, carbon dioxide gas present in the synthesis gas may not only dilute the reaction system as an inert component but also become a catalyst poisoning substance, Removal is required.

従来、このような炭酸ガスの分離法としては、次のよう
な方法が知られている。
Conventionally, the following method is known as such a method for separating carbon dioxide gas.

(i)熱炭酸カリ法 この方法は、高温の炭酸カリウム濃厚溶液を用いてガス
中の炭酸ガスを除去する方法である。
(I) Hot potassium carbonate method This method is a method of removing carbon dioxide gas in a gas by using a concentrated solution of potassium carbonate at a high temperature.

(ii)加圧水洗法 この方法は、加圧下で冷水に炭酸ガスを吸収させ、常圧
で炭酸ガスを放出させる方法である。
(Ii) Pressurized water washing method This method is a method of absorbing carbon dioxide gas in cold water under pressure and releasing carbon dioxide gas under normal pressure.

(iii)ガーボトル法(ガードラー法) この方法は、脂肪酸アミン、アミノアルコール等を用い
て酸性ガスを吸収除去する方法である。
(Iii) Garbottle method (Gardler method) This method is a method of absorbing and removing an acidic gas using a fatty acid amine, amino alcohol, or the like.

しかしながら、前期の各方法はいずれも種々の欠点があ
り、満足すべきものではない。例えば、前記(i)の方
法は、作業温度が115℃と高いこと、及び精製ガス中に
残留炭酸ガスが比較的多いという欠点を含み、(ii)を
方法は、多量の水を使用し、動力費が高くつくという欠
点を含み、(iii)の方法は、精製ガス中にアミンが同
伴されるという欠点を含む。
However, each of the above-mentioned methods has various drawbacks and is not satisfactory. For example, the method (i) includes a high working temperature of 115 ° C. and a relatively large amount of residual carbon dioxide in the purified gas, and the method (ii) uses a large amount of water, The method (iii) includes the drawback that the power cost is high, and the amine is entrained in the purified gas.

また、化学反応工程中には、硫化水素や、塩化水素、フ
ッ化水素の如きハロゲン化水素などの酸性ガスを含むガ
スが発生する場合があり、これらのガスから、それに含
まれる酸性ガスを分離することも要求される。これらの
酸性ガスも前記した各方法によって分離可能であるが、
しかし、この場合にも前記と同様の欠点を含む。
Further, during the chemical reaction step, gas containing an acidic gas such as hydrogen sulfide or hydrogen halide such as hydrogen chloride or hydrogen fluoride may be generated, and the acidic gas contained in the gas may be separated from these gases. It is also required to do. Although these acidic gases can be separated by the above-mentioned methods,
However, this case also has the same drawbacks as described above.

〔目的〕〔Purpose〕

本発明は、前記従来技術に見られる欠点の克服された固
体状の酸性ガス吸着分離剤を提供すると共に、この吸着
分離剤を用いてガス状物からそれに含まれる酸性ガスを
吸着分離する方法を提供することを目的とする。
The present invention provides a solid acid gas adsorption / separation agent which overcomes the drawbacks found in the prior art, and a method for adsorbing and separating the acid gas contained therein from a gaseous substance using the adsorption / separation agent. The purpose is to provide.

〔構成〕〔Constitution〕

本発明によれば、第1の発明として、酸性ガス含有ガス
を、塩基性アルカリ金属化合物及び塩基性アルカリ土類
金属化物の中から選ばれた少なくとも1種と非ゼオライ
ト系多孔質酸化物との複合体に接触させて該酸性ガスを
吸着させた後、該複合体を該吸着時よりも低められた圧
力又は高められた温度条件下に保持して、該複合体に吸
着した酸性ガスを脱離させることを特徴とする酸性ガス
の吸着分離方法が提供され、第2の発明として、塩基性
アルカリ金属化合物及び塩基性アルカリ土類金属化合物
の中から等ばれた少なくとも1種と非ゼオライト系多孔
質酸化物との複合体からなる酸性ガス吸着分離剤が提供
される。
According to the present invention, as a first invention, the acidic gas-containing gas comprises at least one selected from a basic alkali metal compound and a basic alkaline earth metal compound and a non-zeolitic porous oxide. After adsorbing the acidic gas by contacting it with the complex, the complex gas is desorbed to maintain the complex gas under a pressure lower or a temperature condition higher than that during the adsorption. A second aspect of the present invention provides a method for adsorptive separation of acidic gas, which comprises separating at least one selected from a basic alkali metal compound and a basic alkaline earth metal compound and a non-zeolitic porous material. An acidic gas adsorption separating agent comprising a complex with a porous oxide is provided.

本発明の酸性ガス吸着分離剤(以下、単に分離剤とも言
う)は、塩基性アルカリ金属化合物及び塩基性アルカリ
土類金属化合物の中から選ばれる少なくとも1種と非ゼ
オライト系多孔質酸化物との複合体からなる。この場
合、非ゼオライト系多孔質酸化物は、数オングストロー
ム程度のマイクロポアーを実質的に持たず、従って、モ
レキュラーシービング能のない酸化物を意味し、その具
体例としては、アルミナ、シリカ、シリカアルミナ、チ
タニア、マグネシア等が挙げられる。また、アルミナと
しては、アルミニウムのヒドロゾルから得られる擬ベー
マイト構造体を脱水・焼成して得られるγ−アルミナが
好ましく、1100℃以上の高温で空気中で焼成したもの或
いは800℃以上で水蒸気処理したものは余り好ましくな
く、また結晶度の高い水酸化アルミニウムより得られる
活性アルミナも余り好ましくない。同様にシリカ、シリ
カアルミナ、チタニア、マグネシア等においても、ゾル
のコロイド粒子が大きく成長したものから調製されたも
のよりも、一次粒子径の小さなものから調製されたもの
の方が好ましい。ゼオライトのようなゼオリテックな細
孔を持つもの、活性炭のようなマイクロ細孔を有するも
の、その他モレキュラーシービック能を有するものは、
細孔内表面へのアルカリ金属化合物やアルカリ土類金属
化合物の溶液が入り込み難いため、酸性ガスの高選択吸
収性を十分に発揮することができない。これに対し、本
発明で用いるマイクロポアを持たず、従ってモレキュラ
ーシービング能のない非ゼオライト系多孔質酸化物は、
細孔径が大きく、上記溶液が入り込み易く、酸性ガスの
高選択吸着性を発揮するアルカリ金属化合物やアルカリ
土類金属を十分に担持できるのみならず、この酸化物と
前記金属の周囲の配位状態を変化させない相互作用を示
す。この結果、担持されたアルカリ金属化合物やアルカ
リ土類金属化合物と酸化物との安定な複合体が形成され
る。
The acidic gas adsorption separating agent of the present invention (hereinafter, also simply referred to as a separating agent) is at least one selected from a basic alkali metal compound and a basic alkaline earth metal compound and a non-zeolitic porous oxide. Composed of a complex. In this case, the non-zeolitic porous oxide has substantially no micropores of about several angstroms, and therefore means an oxide having no molecular sieving ability, and specific examples thereof include alumina, silica and silica. Alumina, titania, magnesia, etc. may be mentioned. Further, as the alumina, γ-alumina obtained by dehydrating and firing a pseudo-boehmite structure obtained from a hydrosol of aluminum is preferable, and one fired in air at a high temperature of 1100 ° C or higher or steam treated at 800 ° C or higher. However, activated alumina obtained from aluminum hydroxide having a high degree of crystallinity is also not preferred. Similarly, with respect to silica, silica-alumina, titania, magnesia, etc., those prepared from those having a small primary particle diameter are preferable to those prepared from those in which the colloidal particles of the sol are grown large. Those that have Zeolitec pores such as zeolite, those that have micropores such as activated carbon, and those that have molecular sieve capacity are
Since it is difficult for the solution of the alkali metal compound or the alkaline earth metal compound to enter the inner surface of the pores, it is not possible to sufficiently exhibit high selective absorption of the acidic gas. On the other hand, the non-zeolitic porous oxide having no micropores used in the present invention and therefore having no molecular sieving ability is
Pore size is large, the above solution is easy to enter, and not only can it fully support an alkali metal compound or alkaline earth metal that exhibits high selective adsorption of acid gas, but also the coordination state around this oxide and the metal. Shows interactions that do not change. As a result, a stable complex of the supported alkali metal compound or alkaline earth metal compound and the oxide is formed.

本発明で用いる前記のような非ゼオライト系多孔質酸化
物においては、その細孔容積を調節することも重要で、
細孔容積が小さすぎる場合、細孔内部の金属と原料ガス
との接触効率が低下し、吸着能が低下する。また、細孔
容積が大きくなるにつれ、細孔中に残留する未吸収原料
ガス(低濃度酸性ガス)の量が増加するため、大き過ぎ
ると回収製品ガスの純度を低下させる原因となる。その
ため本発明で用いる非ゼオライト系多孔質酸化物には細
孔容積として好ましい範囲が存在し、本分離剤の場合、
細孔容積は0.2cc/g〜1.5cc/g、好ましくは0.3cc/g〜1.0
cc/gである。また、細孔容積と同様に細孔径に関しても
好ましい範囲が存在し、細孔径が小さすぎるとモレキュ
ラーシービング能が発現し、またO2、H2O等を吸着しや
すくなり、その上、アルカリ金属やアルカリ土類金属と
の複合化の際に細孔がつぶれてしまう。そのため調製前
の状態で平均細孔径として20Å以上の酸化物を用いるこ
とが必要である。また、同一細孔容積ならば細孔径が大
きくなるほど表面積が減少するが、アルカル金属やアル
カリ土類金属を均一に分散担持するためには、高表面積
であることが好ましい。以上の理由から前記多孔質酸化
物の平均細孔径(直径)としては、20Å以上、200Å以
下、好ましくは50Å以上150Å以下であることが好まし
い。
In the above non-zeolitic porous oxide used in the present invention, it is also important to control the pore volume,
If the pore volume is too small, the contact efficiency between the metal inside the pores and the raw material gas decreases, and the adsorption capacity decreases. Further, as the pore volume increases, the amount of unabsorbed raw material gas (low-concentration acidic gas) remaining in the pores increases, and if it is too large, it causes the purity of the recovered product gas to decrease. Therefore, the non-zeolitic porous oxide used in the present invention has a preferable range as a pore volume, and in the case of the present separating agent,
Pore volume is 0.2cc / g-1.5cc / g, preferably 0.3cc / g-1.0
It is cc / g. Further, there is a preferable range for the pore size as well as the pore volume, and when the pore size is too small, the molecular sieving ability is expressed, and O 2 , H 2 O and the like are easily adsorbed, and in addition, alkali The pores are crushed when composited with a metal or alkaline earth metal. Therefore, it is necessary to use an oxide having an average pore size of 20 Å or more before preparation. Further, if the pore volume is the same, the surface area decreases as the pore diameter increases, but in order to uniformly disperse and support the alcal metal or alkaline earth metal, the surface area is preferably high. For the above reasons, the average pore diameter (diameter) of the porous oxide is preferably 20 Å or more and 200 Å or less, more preferably 50 Å or more and 150 Å or less.

明細書でいうアルカリ金属とは、周期律表I−A続に族
する元素のことで、Li、Na、K、Rb等がある。またアル
カリ土類金属とは周期律表II−A族に属する元素のこと
で、Be、Mg、Ca、Sr等がある。また、これらの塩基性化
合物とは上記元素の水酸化物や炭酸塩、酢酸塩など弱酸
との塩を意味し、塩化塩、硫酸塩、硝酸塩等は含まな
い。例えば、Naを例とした場合、水酸化ナトリウム(Na
OH)、酢酸ナトリウム(CH3COONa)、アルミン酸ナトリ
ウム(NaAlO2)、ナトリウムアミド(NaNH2)、リン酸
水素アンモニウムナトリウム(NaNH4HPO4)、亜硫酸ナ
トリウム(NaAsO2)、ビスマス酸ナトリウム(NaBi
O3)、炭酸ナトリウム(NaCO3)、炭酸水素ナトリウム
(NaHCO3)、ギ酸ナトリウム(HCOONa)、クロム酸ナト
リウム(Na2CrO4)等が挙げられるが、好ましくは水酸
化ナトリウム、炭酸ナトリウムが用いられる。
The term "alkali metal" as used in the specification means an element belonging to group IA of the periodic table, and includes Li, Na, K, Rb and the like. The alkaline earth metal is an element belonging to Group II-A of the periodic table, and includes Be, Mg, Ca, Sr and the like. Further, these basic compounds mean salts with weak acids such as hydroxides, carbonates and acetates of the above elements, and do not include chlorides, sulfates, nitrates and the like. For example, in the case of Na, sodium hydroxide (Na
OH), sodium acetate (CH 3 COONa), sodium aluminate (NaAlO 2 ), sodium amide (NaNH 2 ), sodium ammonium hydrogen phosphate (NaNH 4 HPO 4 ), sodium sulfite (NaAsO 2 ), sodium bismuthate (NaBi)
O 3 ), sodium carbonate (NaCO 3 ), sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ), sodium formate (HCOONa), sodium chromate (Na 2 CrO 4 ), and the like, but sodium hydroxide and sodium carbonate are preferably used. To be

前記塩基性化合物と非ゼオライト系多孔質酸化物とを複
合化する方法としては、通常の方法が使用可能である。
すなわち、上記塩基性化合物を水に溶解し、その溶液に
非ゼオライト系多孔質酸化物を投入し、十分浸漬させた
後、加熱又は/及び減圧にして水を除去する方法により
調製することが可能である。その際、塩基性化合物を均
一に分散担持するために、担持量の最適値が存在する。
この最適値は多孔質酸化物の表面積によって変化する
が、ナトリウム化合物の場合、Naの多孔質酸化物に対す
る重量比として、0.01〜0.1の範囲である。
As a method for compositing the basic compound and the non-zeolitic porous oxide, a usual method can be used.
That is, it can be prepared by a method of dissolving the basic compound in water, adding a non-zeolitic porous oxide to the solution, sufficiently immersing the solution, and then heating or / and reducing the pressure to remove the water. Is. At that time, there is an optimum value for the amount of the carrier to uniformly and uniformly carry the basic compound.
This optimum value varies depending on the surface area of the porous oxide, but in the case of a sodium compound, the weight ratio of Na to the porous oxide is in the range of 0.01 to 0.1.

本発明者らの研究によれば、前記非ゼオライト系多孔質
酸化物として、 a)アルミナヒドロゲル形成物質からアルミナヒドロゲ
ルを得る工程、 b)アルミナヒドロゲルのpHをアルミナヒドロゲル溶解
領域とベーマイトゲル沈殿領域との間を交互に変動させ
ると共に、アルミナヒドロゲル溶解領域及びベーマイト
ゲル沈殿領域の少なくとも一方の領域へのpH変動に際し
て、アルミナヒドロゲル形成物質を添加し、結晶成長し
たアルミナヒドロゲルを得る工程、又は/及びアルミナ
ヒドロゲルをベーマイトゲル沈殿領域に保持しながらア
ルミナヒドロゲル形成物質を連続流ないし間欠流にて添
加し、結晶成長したアルミナゲルを得る工程、 c)結晶成長したアルミナヒドロゲルを洗浄と乾燥ない
し焼成の組合せ操作によりアルミナキセロゲルないしア
ルミナを得る工程、 の組合せにより形成されたアルミナの使用が好ましいこ
とが見出された。このアルミナは、数オングストローム
程度の直径のマイクロポアーを実質的に有せず、従って
モレキュラーシービング能がなく、かつ低温で安定なブ
レステッド酸点あるいは高温で生成しやすいルイス酸点
のいずれかの酸点を持ち、しかも細孔径を大きく、高表
面積の性質を持つため、前記塩基性化合物を非常に濃度
高くかつ均一に担持する能力を有する。
According to the study by the present inventors, as the non-zeolitic porous oxide, a) a step of obtaining an alumina hydrogel from an alumina hydrogel-forming substance, b) the pH of the alumina hydrogel is set to an alumina hydrogel dissolution region and a boehmite gel precipitation region. Alternating with the above, and at the time of changing the pH to at least one of the alumina hydrogel dissolution region and the boehmite gel precipitation region, adding an alumina hydrogel-forming substance to obtain a crystal-grown alumina hydrogel, and / or alumina. While maintaining the hydrogel in the boehmite gel precipitation region, a step of adding an alumina hydrogel-forming substance in a continuous flow or an intermittent flow to obtain a crystal-grown alumina gel, c) a combination of washing and drying or firing of the crystal-grown alumina hydrogel No alumina xerogel It has been found that the use of alumina formed by the combination of: This alumina has substantially no micropores having a diameter of several angstroms, and therefore has no molecular sieving ability and has either a Bressted acid point that is stable at low temperature or a Lewis acid point that is easily generated at high temperature. Since it has an acid point, a large pore size, and a high surface area, it has the ability to uniformly and uniformly support the basic compound.

さらには、このアルミナは、アルカリ金属化合物の周囲
の配位状態を大きくは変化させずに、塩基性化合物を保
持する特質を有す。この結果、担持分散された塩基性化
合物は、安定に保たれる。そして、この安定な塩基性化
合物を含むアルミナ複合体は、塩基性化合物による化学
吸収能を低下させずにその高選択性をそのまま発揮す
る。
Furthermore, this alumina has the property of retaining the basic compound without significantly changing the coordination state around the alkali metal compound. As a result, the basic compound carried and dispersed is kept stable. Then, the alumina composite containing the stable basic compound exhibits its high selectivity as it is without reducing the chemical absorption capacity of the basic compound.

前記のような特定工程の組合せによれば、細孔容積0.3
〜1.2cc/g、特に、0.5.〜0.9cc/g及び平均細孔径(直
径)50〜150オングストローム、特に100〜130オングス
トロームの物性を持つアルミナを容易に調製することが
でき、このようなアルミナは、本発明の分離剤における
非ゼオライト系多孔質酸化物として有利に使用されるも
のである。このアルミナは、通常成形体として使用す
る。成形の形状は、円柱状、球状等いずれの形状にも成
形できる。従って、使用条件に応じて適宜選択すること
ができる。一般に、直径1/16インチ又は1/32インチの円
柱状の成形体を用いる。
According to the combination of the specific steps as described above, the pore volume is 0.3
~ 1.2 cc / g, especially 0.5.-0.9 cc / g and average pore size (diameter) 50-150 angstroms, especially alumina having physical properties of 100-130 angstroms can be easily prepared. Is advantageously used as the non-zeolitic porous oxide in the separating agent of the present invention. This alumina is usually used as a molded body. The shape of the molding can be any shape such as a cylindrical shape or a spherical shape. Therefore, it can be appropriately selected according to the usage conditions. Generally, a cylindrical molded body having a diameter of 1/16 inch or 1/32 inch is used.

また、本発明において前記アルミナの分離剤原料として
用いる場合、その化学的性質も重要な特性である。この
化学的性質は、その調製法の相違により異なってくるこ
とが一般的であり、例えば、同一原料を用いた場合に
も、沈殿法、熟成法、焼結法などの如き異なった製造法
を用いて製造すると、得られるアルミナの酸性炭、酸強
度分布等が異なってくる。この性質は、本発明の分離剤
の調製に大きな影響を与え、塩基性化合物を担持せしめ
るときに、その担持能や分散性に差が生じるので適正に
制御することが必要である。従来、多孔質アルミナ成形
体の製造方法は、アルミナヒドロゲルを生成する先駆物
質であるアルミナヒドロゲル形成物質から種子となるア
ルミナヒドロゲルを生成し、この結晶粒子を成長させ、
これらをゾルあるいはゲル状物質とした後、洗浄、脱水
成形、乾燥、焼成などの工程により、目的とする多孔性
アルミナ成形体を製造しているものが一般的である。こ
の製造操作において、化学的性質を制御するために重要
な工程は、ゾルあるゲル状物質を得る工程である。従
来、多孔質アルミナ成形体を生成する先駆物質であるア
ルミナヒドロゲル形成物質から種子となるアルミナヒド
ロゲルを生成し、このアルミナヒドロゲルを成長させ、
これらのゲル状物質を得るゲル化工程における種子とな
るアルミナヒドロゲルを生成する方法には、沈殿法、均
一沈殿法及び加水分解法などがある。沈殿法はアルミニ
ウムを含む化合物を酸あるいはアルカリで中和して種子
となるアルミナヒドロゲルを生成するものである。ま
た、均一沈殿法は沈殿法に広義には含まれ、沈殿法の欠
点、すなわち中和操作がコントロールしずらいために種
子となるアルミナヒドロゲルが不均一となる点を克服す
るものであるが、中和剤として尿素あるいはヘキサメチ
レンテトラミン等の有機化合物を用いることと、中和操
作がゆっくりとなることに特徴をもつ。また加水分解法
は中和剤を用いることなくアルミニウム化合物を加水分
解することによってアルミナヒドロゲルを生成するもの
である。前記のアルミナ製造工程におけるa)アルミナ
ヒドロゲル形成物質からアルミナヒドロゲルを得る工程
においては、これらのいずれの方法も用いることができ
るが、次の工程b)との組合せにおいて、不必要に複雑
な方法を用いることは好ましくないので、単純な中和操
作による沈殿法を用いれば十分である。しかし、工程
b)においてアルミナヒドロゲルをアルミナヒドロゲル
沈殿領域に保持しながらアルミナヒドロゲル形成物質を
連続流ないし間欠流にて添加する方法を用いる場合、工
程a)においては、その種子となるアルミナヒドロゲル
は、沈殿法を用いる場合に、均一に生成する方法を採用
する必要がある。なぜならば、かかる方法においては、
不均一なる粒子のアルミナヒドロゲルを均一なものとす
る作用が不十分であるため、目的とするアルミナを得る
ことができない。従来、工程a)から得られるアルミナ
ヒドロゲルをそのまま、あるいは、熟成してゾルあるい
はゲル状物質として脱水、乾燥等の工程に供給している
が、この方法では吸着分離性能のすぐれたアルミナは得
られない。なお、アルミナを前記性状に調節するには、
その基本粒子を調節する必要があるが、そのアルミナの
細孔径、細孔容積及び細孔径分布などの細孔構造を制御
する方法に関しては、本出願人はすでに特開昭56−1205
08号公報において開示している。すなわち、ヒドロゲル
形成物質を原料とし、これから多孔質無機酸化物を製造
する方法において、(1)ヒドロゲル形成物質からその
種子ヒドロゲルを得る工程及び、(2)該ヒドロゲルの
pHをヒドロゲル溶解領域とヒドロゲル沈殿領域との間を
交互に変動させると共に、ヒドロゲル溶解領域及びヒド
ロゲル沈殿領域の少なくとも一方の領域へのpH変動に際
して、ヒドロゲル形成物質を添加し最終的に目的の大き
さに合う形で結晶成長したヒドロゲルを得る方法を明ら
かにしている。この方法によって比較的基本粒子が目的
の大きさにそろったゲルを得ることができる。また本出
願人は、繊維状基本粒子をもつアルミナヒドロゲルに関
しては、特開昭55−27830号公報において開示するとと
もに、さらに、非常に粒子のそろった繊維状基本粒子で
あるベーマイト粒子からなるアルミナヒドロゾルに関し
ては特開昭58−213632号公報において開示している。ま
た本発明者らは、アルミナヒドロゲルをベーマイトゲル
沈殿領域に保持しながらアルミナヒドロゲル形成物質を
連続流ないし間欠流にて添加し、結晶成長したアルミナ
ヒドロゲルを得る方法に関連し、特開昭58−190823号、
特開昭59− 97526号、特願昭60−54917号の各公報にて技術を明らか
にしている。本発明者らはかかる技術を利用して、本発
明の目的にあう性状を有する多孔性アルミナの調製を検
討したところ、アルミナヒドロゲルのpHをアルミナヒド
ロゲル溶解領域とベーマイトゲル沈殿領域との間を交互
に変動させると共に、アルミナヒドロゲル溶解領域及び
ベーマイトゲル沈殿領域の少なくとも一方の領域へのpH
変動に際して、アルミナヒドロゲル形成物質を添加し、
結晶成長したアルミナヒドロゲルを得る工程又は/及び
アルミナヒドロゲルをベーマイトゲル沈殿領域に保持し
ながらアルミナヒドロゲル形成物質を連続流ないし間欠
流にて添加し、目的とする特定の性状がでる大きさに結
晶成長したアルミナヒドロゲルを得る工程を分離剤製造
工程に含ませることによってその目的が達せされること
を見出した。すなわち、かかる工程によって得られるア
ルミナの細孔容積を0.3から1.2cc/g、特に0.5から0.9cc
/gの範囲、平均細孔径を50から150オングストローム、
特に100〜130オングストロームの範囲に調節すると、そ
のアルミナの表面積は非常に大きなものとなるととも
に、このアルミナに前記塩基性化合物を担持せしめるこ
とによって、非常に能力の高い酸性ガス吸着分離剤が得
られることを見出した。これはかかるアルミナの細孔構
造だけでなく、それのもつ表面の化学的特性もその塩基
性化合物との組合せにおいて重要な働きをしているもの
と考えられる。このアルミナに塩基性化合物を担持させ
るには、塩基性化合物を含む溶液とこのアルミナとを十
分接触させ、次いで溶媒を除去する。
Further, when the alumina is used as a raw material for the separating agent in the present invention, its chemical properties are also important characteristics. This chemical property generally differs depending on the difference in the preparation method. For example, even when the same raw material is used, different production methods such as precipitation method, aging method, and sintering method are used. When it is produced by using it, the obtained alumina has different acidic carbon, acid strength distribution and the like. This property has a great influence on the preparation of the separating agent of the present invention, and when a basic compound is carried, a difference occurs in its carrying ability and dispersibility, so it is necessary to control it appropriately. Conventionally, a method for producing a porous alumina molded body, to produce an alumina hydrogel as a seed from an alumina hydrogel forming substance which is a precursor to produce an alumina hydrogel, to grow the crystal particles,
It is common to produce a desired porous alumina molded body by a process such as washing, dehydration molding, drying, and firing after making these into a sol or gel-like substance. In this manufacturing operation, an important step for controlling the chemical properties is a step of obtaining a sol-like gel-like substance. Conventionally, an alumina hydrogel that is a seed is produced from an alumina hydrogel-forming substance that is a precursor that produces a porous alumina molded body, and this alumina hydrogel is grown,
The method for producing the alumina hydrogel which becomes the seed in the gelation step for obtaining these gelled substances includes a precipitation method, a uniform precipitation method and a hydrolysis method. In the precipitation method, a compound containing aluminum is neutralized with an acid or an alkali to produce an alumina hydrogel which becomes seeds. Further, the homogeneous precipitation method is broadly included in the precipitation method, and overcomes the drawback of the precipitation method, that is, the point that the alumina hydrogel that becomes the seed is non-uniform because the neutralization operation is difficult to control. It is characterized in that an organic compound such as urea or hexamethylenetetramine is used as a solvating agent and the neutralization operation becomes slow. The hydrolysis method is a method of producing an alumina hydrogel by hydrolyzing an aluminum compound without using a neutralizing agent. Any of these methods can be used in the step a) of obtaining the alumina hydrogel from the alumina hydrogel-forming substance in the above-mentioned alumina production step, but an unnecessarily complicated method is used in combination with the following step b). Since it is not preferable to use it, it is sufficient to use the precipitation method by a simple neutralization operation. However, when the method of adding the alumina hydrogel-forming substance in a continuous flow or an intermittent flow while maintaining the alumina hydrogel in the alumina hydrogel precipitation region in step b) is used, in step a), the seed alumina hydrogel is When the precipitation method is used, it is necessary to adopt a method for producing it uniformly. Because in this way,
Since the effect of making the alumina hydrogel of non-uniform particles uniform is insufficient, the desired alumina cannot be obtained. Conventionally, the alumina hydrogel obtained from the step a) is supplied as it is or after being aged as a sol or a gel-like substance to the steps such as dehydration and drying. However, this method gives an alumina excellent in adsorption separation performance. Absent. In order to adjust alumina to the above properties,
Although it is necessary to adjust the basic particles, regarding the method of controlling the pore structure such as the pore size, pore volume and pore size distribution of the alumina, the present applicant has already disclosed in JP-A-56-1205.
It is disclosed in Japanese Patent Publication No. 08. That is, in a method for producing a porous inorganic oxide from a hydrogel-forming substance as a raw material, (1) a step of obtaining the seed hydrogel from the hydrogel-forming substance, and (2) a step of producing the hydrogel.
The pH is alternately changed between the hydrogel dissolution region and the hydrogel precipitation region, and when the pH is changed to at least one of the hydrogel dissolution region and the hydrogel precipitation region, a hydrogel forming substance is added to finally obtain a target size. A method for obtaining a hydrogel in which crystals have grown in a form suitable for By this method, it is possible to obtain a gel in which the basic particles are relatively aligned in the target size. Further, the present applicant discloses an alumina hydrogel having fibrous basic particles in JP-A-55-27830, and further, an alumina hydrogel composed of boehmite particles which are very uniform fibrous basic particles. The sol is disclosed in JP-A-58-213632. Further, the inventors of the present invention relate to a method for obtaining a crystal-grown alumina hydrogel by adding an alumina hydrogel-forming substance in a continuous flow or an intermittent flow while maintaining the alumina hydrogel in a boehmite gel precipitation region. No. 190823,
The technology is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-97526 and Japanese Patent Application No. 60-54917. The inventors of the present invention have studied the preparation of porous alumina having properties suitable for the purpose of the present invention using such a technique, and found that the pH of the alumina hydrogel alternates between the alumina hydrogel dissolution region and the boehmite gel precipitation region. PH to at least one of the alumina hydrogel dissolution area and the boehmite gel precipitation area.
When changing, add an alumina hydrogel-forming substance,
A step of obtaining a crystal-grown alumina hydrogel and / or an alumina hydrogel-forming substance is added in a continuous flow or an intermittent flow while maintaining the alumina hydrogel in the boehmite gel precipitation region, and the crystal growth is performed to a size in which a desired specific property is obtained. It was found that the purpose can be achieved by including the step of obtaining the above-mentioned alumina hydrogel in the separating agent manufacturing step. That is, the pore volume of alumina obtained by such a process is 0.3 to 1.2 cc / g, especially 0.5 to 0.9 cc.
/ g range, average pore size 50-150 Å,
Especially when adjusted to the range of 100 to 130 angstroms, the surface area of the alumina becomes very large, and by supporting the basic compound on the alumina, an acidic gas adsorption separator having a very high capacity can be obtained. I found that. It is considered that this is because not only the pore structure of the alumina but also the chemical properties of the surface of the alumina play an important role in combination with the basic compound. In order to support the basic compound on the alumina, the solution containing the basic compound is sufficiently contacted with the alumina, and then the solvent is removed.

次に、前記アルミナの製造工程について詳述する。Next, the manufacturing process of the alumina will be described in detail.

〔アルミナヒドロゲル形成物質〕[Alumina hydrogel-forming substance]

このアルミナの製造において用いるアルミナヒドロゲル
形成物質は、元素としてアルミニウムを含有する化合物
である。例えば、金属アルミニウム(Al)、塩化アルミ
ニウム(AlCl3、AlCl3・6H2O)、硝酸アルミニウム〔Al
(NO3・9H2O〕、硫酸アルミニウム〔Al2(S
O4、Al2(SO4・18H2O〕、ポリ塩化アルミニウ
ム{〔Al2(OH)nCl6-n〕m(1<n<5,m<10)}、ア
ンモニウムみょうばん〔(NH42SO4・Al(SO4・24
H2O〕、アルミン酸ソーダ(NaAlO2)、アルミン酸カリ
(KAlO2)、アルミニウムイソプロポキシド{Al〔OCH
(CH3}、アルミニウムエトキシド〔Al(OC
2H5〕、アルミニウム・t−ブトキシド{Al〔OC(C
H3}、水酸化アルミニウム〔Al(OH)〕等が
ある。好ましくは、アルミニウム塩、例えば、塩化アル
ミニウム(AlCl3、AlCl3・6H2O)、硝酸アルミニウム
〔Al(NO3・9H2O〕、硫酸アルミニウム〔Al2(S
O4、Al2(SO4・18H2O〕、アルミン酸塩、例え
ば、アルミン酸ソーダ(NaAlO2)、及び水酸化アルミニ
ウム〔Al(OH)〕等である。
The alumina hydrogel-forming substance used in the production of this alumina is a compound containing aluminum as an element. For example, metallic aluminum (Al), aluminum chloride (AlCl 3, AlCl 3 · 6H 2 O), aluminum nitrate [Al
(NO 3) 3 · 9H 2 O ], aluminum sulfate [Al 2 (S
O 4) 3, Al 2 ( SO 4) 3 · 18H 2 O ], poly aluminum chloride {[Al 2 (OH) nCl 6- n] m (1 <n <5, m <10)}, ammonium alum [ (NH 4) 2 SO 4 · Al (SO 4) 3 · 24
H 2 O], sodium aluminate (NaAlO 2 ), potassium aluminate (KAlO 2 ), aluminum isopropoxide {Al [OCH
(CH 3 ) 2 ] 3 }, aluminum ethoxide [Al (OC
2 H 5) 3], aluminum · t-butoxide {Al [OC (C
H 3) 3] 3}, and the like of aluminum hydroxide [Al (OH) 3]. Preferably, an aluminum salt, e.g., aluminum chloride (AlCl 3, AlCl 3 · 6H 2 O), aluminum nitrate [Al (NO 3) 3 · 9H 2 O ], aluminum sulfate [Al 2 (S
O 4 ) 3 , Al 2 (SO 4 ) 3 · 18H 2 O], aluminates such as sodium aluminate (NaAlO 2 ), and aluminum hydroxide [Al (OH) 3 ].

〔種子アルミナヒドロゲルの生成〕〔工程a)〕 種子アルミナヒドロゲルは、前記したアルミナヒドロゲ
ル形成物質を用いて形成される。種子アルミナヒドロゲ
ルに含まれる粒子(アルミナヒドロゲル粒子)は、後続
の結晶成長したアルミナヒドロゲルを得る工程〔工程
b)〕において、アルミナヒドロゲル形成物質を添加し
て結晶成長したアルミナヒドロゲルを生成させる種子と
して使用するので、アルミナヒドロゲル中には、通常、
水酸化物の形で存在する。この種子アルミナヒドロゲル
は、一般に、従来公知の方法に従って製造される。すな
わち、沈殿法、均一沈殿法、イオン交換法、加水分解法
及び金属溶解法など慣用の方法を採用することができ
る。この場合、沈殿法は、アルミナヒドロゲル形成物質
を、酸性又はアルカリ性溶液で中和する方法である。例
えば、硝酸アルミニウムや硫酸アルミニウムの溶液に中
和剤としてアンモニア、水酸化ナトリウムなどを溶液と
して添加するか、あるいは、アルカリ金属塩やアンモニ
ウム塩の溶液に中和剤として塩酸や硫酸、硝酸を加えて
中和し、アルミニウム水酸化物に変換する。具体的に
は、硝酸アルミニウムとアルミン酸ソーダ、硫酸アルミ
ニウムとアルミン酸ソーダの溶液の組合せによる中和反
応による方法を含む。均一沈殿法は、原理的には前記沈
殿法と同じであるが、中和時の中和剤濃度を均一に保
ち、沈殿を均一に行なわせる点で異なる。例えば、アル
ミナヒドロゲル形成物質を酸性塩の形で含む溶液から均
一沈殿を行う場合に、中和剤として尿素、ヘキイサメチ
レンテトラミン等のアンモニア放出性物質を用いる。具
体的には、硝酸アルミニウムあるいは硫酸アルミニウム
を含む溶液に必要量の尿素を溶解し、この混合溶液を撹
拌しながら徐々に加熱し、中和剤を徐々に分解してアン
モニアを放出させ、この放出アンモニアによってアルミ
ニウム塩を徐々に中和してアルミナヒドロゲルに変換さ
れる方法を含む。イオン交換法は、アルミナヒドロゲル
形成物質の溶液中に共存する陽イオン又は陰イオンをイ
オン交換樹脂を用いることによってイオン交換し、コロ
イド上のゲルを生成させる方法である。市販のコロイダ
ルアルミナと呼ばれるものは、通常、これらの方法によ
って製造されるものである。加水分解法は、加水分解性
アルミナヒドロゲル形成物質を水に添加することによっ
て加水分解反応を起させ、アルミナヒドロゲルを生成さ
せる方法である。具体的には、アルミニウムイソプロポ
キシドのアルコール溶液の反応などが含まれる。金属溶
解法としては、アルミニウム金属粉末を沸騰状態の硝酸
アルミニウムあるいは硝酸アルミニウム溶液へ投入する
ことによって塩基性の水酸化アルミニウムを生成させる
などの方法がある。
[Production of Seed Alumina Hydrogel] [Step a)] The seed alumina hydrogel is formed using the above-mentioned alumina hydrogel-forming substance. The particles contained in the seed alumina hydrogel (alumina hydrogel particles) are used as seeds for adding the alumina hydrogel-forming substance to produce crystal-grown alumina hydrogel in the subsequent step [step b)] of obtaining crystal-grown alumina hydrogel. Therefore, in the alumina hydrogel,
Present in the form of hydroxide. This seed alumina hydrogel is generally manufactured according to a conventionally known method. That is, a common method such as a precipitation method, a uniform precipitation method, an ion exchange method, a hydrolysis method and a metal dissolution method can be adopted. In this case, the precipitation method is a method of neutralizing the alumina hydrogel-forming substance with an acidic or alkaline solution. For example, ammonia, sodium hydroxide or the like as a neutralizing agent is added as a solution to a solution of aluminum nitrate or aluminum sulfate, or hydrochloric acid, sulfuric acid or nitric acid is added as a neutralizing agent to a solution of an alkali metal salt or an ammonium salt. Neutralize and convert to aluminum hydroxide. Specifically, it includes a method by a neutralization reaction using a combination of a solution of aluminum nitrate and sodium aluminate and a solution of aluminum sulfate and sodium aluminate. The homogeneous precipitation method is the same as the above-mentioned precipitation method in principle, but is different in that the neutralizing agent concentration during neutralization is kept uniform and the precipitation is carried out uniformly. For example, when performing uniform precipitation from a solution containing an alumina hydrogel-forming substance in the form of an acid salt, an ammonia-releasing substance such as urea or hexamethylenetetramine is used as a neutralizing agent. Specifically, the required amount of urea is dissolved in a solution containing aluminum nitrate or aluminum sulfate, the mixed solution is gradually heated with stirring, the neutralizing agent is gradually decomposed to release ammonia, and this release is performed. The method includes gradually neutralizing an aluminum salt with ammonia to convert it into an alumina hydrogel. The ion exchange method is a method in which cations or anions coexisting in a solution of an alumina hydrogel-forming substance are ion-exchanged by using an ion exchange resin to form a gel on a colloid. What is called commercially available colloidal alumina is usually manufactured by these methods. The hydrolysis method is a method in which a hydrolyzable alumina hydrogel-forming substance is added to water to cause a hydrolysis reaction to generate an alumina hydrogel. Specifically, the reaction of an alcohol solution of aluminum isopropoxide is included. As a metal dissolution method, there is a method in which basic aluminum hydroxide is generated by adding aluminum metal powder to boiling aluminum nitrate or an aluminum nitrate solution.

以上のように、種子となるアルミナヒドロゲルは、当業
者に熟知された種々の方法によって得ることができる。
すなわち、工程a)は当業者によって熟知されているこ
とであって、前記の事項によって限定されるものではな
く、出発原料として用いるヒドロゲル形成物質の種類な
どは、経済性等の因子を考慮して適当に選定することが
できる。場合によっては、市販のアルミナヒドロゲルを
そのまま用いることもできるし、工程b)における結晶
成長したアルミナヒドロゲルを得るときに用いるアルミ
ナヒドロゲル形成物質とpH変動ないし調節剤との組合せ
において調製することも可能である。この場合には、工
程a)と工程b)が途中で分離操作などのはん雑な作業
なしに連続する操作において遂行できるという利点を持
つ。すなわち、工程a)と工程b)は同一の試薬を用い
て同一の条件において遂行できる。この種子となるアル
ミナヒドロゲルの濃度は時に限定されないが、全体が撹
拌可能で、工程b)を実施するに支障をきたさない範囲
であればよく、通常は、10重量%以下、特に0.1〜5重
量%程度である。
As described above, the alumina hydrogel to be the seed can be obtained by various methods familiar to those skilled in the art.
That is, step a) is well known to those skilled in the art, and is not limited by the above-mentioned matters. The kind of hydrogel-forming substance used as a starting material, etc. should be considered in consideration of factors such as economic efficiency. It can be selected appropriately. In some cases, a commercially available alumina hydrogel can be used as it is, or can be prepared by combining the alumina hydrogel-forming substance used in obtaining the crystal-grown alumina hydrogel in step b) with a pH fluctuation or regulator. is there. In this case, there is an advantage that step a) and step b) can be performed in a continuous operation without a complicated operation such as a separation operation in the middle. That is, step a) and step b) can be performed using the same reagent under the same conditions. The concentration of the seed alumina hydrogel is not limited, but may be within a range that allows stirring as a whole and does not hinder the execution of step b), and is usually 10% by weight or less, particularly 0.1 to 5% by weight. %.

〔結晶成長したアルミナヒドロゲルを得る工程〕〔工程
b)〕 この工程は前記工程a)で得られた種子となるアルミナ
ヒドロゲルに対し、pH変動又は/及び調節下において、
アルミナヒドロゲル形成物質を添加し、アルミナヒドロ
ゲルを結晶成長させる工程を含む。この工程において
は、アルミナヒドロゲル基本粒子を非常に均一にかつ目
的とする大きさにまで制御して成長させることができ
る。この工程においては、前記工程a)で得た種子とな
るアルミナヒドロゲルのpHをアルミナヒドロゲル溶解領
域とベーマイトゲル沈殿領域との間を交互に変動させる
と共に、アルミナヒドロゲル溶解領域及びベーマイト沈
殿領域の少なくとも一方の領域へのpH変動に際して、ア
ルミナヒドロゲル形成物質を添加し、結晶成長したアル
ミナヒドロゲルを得ること、又は/及びアルミナヒドロ
ゲルをベーマイトゲル沈殿領域に保持しながらアルミナ
ヒドロゲル形成物質を連続流ないし間欠流にて添加し、
結晶成長したアルミナヒドロゲルを得ることが行なわれ
る。pH変動下での操作の場合、好ましい実施方法の一つ
として、ベーマイトゲル沈殿領域への変動に際しての
み、前記したアルミナヒドロゲル形成物質又はpH調節剤
を単独又は混合物の形で添加し、ベーマイトゲルを沈殿
を得る。なお、この場合、アルミナヒドロゲルはベーマ
イトは勿論のこと、バイヤライト、無定形アルミナヒド
ロゲルなどアルミナヒドロゲル一般を意味する。またベ
ーマイトゲルは、アルミナヒドロゲルの中でも繊維状を
呈する微細なベーマイト結晶子より成り、この結晶子が
凝集した場合には、他のアルミナヒドロゲルに比べて著
しく凝集体を形成する。したがって、これを乾燥、焼成
して得られるアルミナは、著しく高い表面積と金属種担
持能を有することとなる。pH保持下での操作の場合、好
ましい実施方法の一つとして、アルミナヒドロゲル形成
物質及びpH調節剤の少なくとも一方が実質的に硫酸根を
含有するものを用いることによってベーマイトゲルの沈
殿を得る方法である。本明細書でいうアルミナヒドロゲ
ル溶解領域とはpHで5以下あるいは11以上をさし、ベー
マイトゲル沈殿領域とは、pHで6〜11の間をさす。すな
わち、アルミナヒドロゲル溶解領域とは、アルミナヒド
ロゲル微細粒子を可溶化し得るpH領域及びベーマイトゲ
ル沈殿領域とはベーマイト微結晶子の成長を生起させ得
る条件下でのpH領域をいう。したがって、pH変動下での
アルミナヒドロゲルの結晶成長操作とpH保持下でのアル
ミナヒドロゲルの結晶成長操作とは、原理的には全く異
なり、概念的には全く逆となる部分もある。すなわち、
pHを変動させるときには、pHをより効果的に変化させる
ためには、多価イオンの存在や、高濃度の溶解塩は阻害
因子として働きやすい。しかし、pHを一定範囲に保持調
節するには、溶解塩の存在は緩衝効果を生じ、また多価
イオンの存在は、結晶成長における触媒作用をするとい
う正の効果をもたらすと考えられている。
[Step of Obtaining Crystal-Grown Alumina Hydrogel] [Step b)] In this step, the seed alumina alumina hydrogel obtained in the step a) is subjected to pH fluctuation and / or control,
The step of adding an alumina hydrogel-forming substance and growing crystals of the alumina hydrogel is included. In this step, the alumina hydrogel basic particles can be grown very uniformly and controlled to a target size. In this step, the pH of the seed alumina hydrogel obtained in the step a) is alternately changed between the alumina hydrogel dissolution region and the boehmite gel precipitation region, and at least one of the alumina hydrogel dissolution region and the boehmite precipitation region. When the pH changes to the region of, the alumina hydrogel-forming substance is added to obtain a crystal-grown alumina hydrogel, and / or the alumina hydrogel-forming substance is kept in the boehmite gel precipitation region to form a continuous flow or an intermittent flow. Added
Obtaining a crystal-grown alumina hydrogel is performed. In the case of operation under pH fluctuation, as one of preferred methods of implementation, only when changing to the boehmite gel precipitation region, the above-mentioned alumina hydrogel-forming substance or pH adjusting agent is added alone or in the form of a mixture, and boehmite gel is added. Get a precipitate. In this case, the alumina hydrogel means not only boehmite but also general alumina hydrogel such as bayerite and amorphous alumina hydrogel. Further, boehmite gel is composed of fine boehmite crystallites having a fibrous shape among alumina hydrogels, and when the crystallites aggregate, they form remarkably aggregates as compared with other alumina hydrogels. Therefore, the alumina obtained by drying and calcining this has a remarkably high surface area and a metal species supporting ability. In the case of operation while maintaining the pH, one of the preferred methods is to obtain a boehmite gel precipitate by using one in which at least one of the alumina hydrogel-forming substance and the pH adjusting agent substantially contains a sulfate group. is there. As used herein, the alumina hydrogel dissolution region refers to a pH of 5 or less or 11 or more, and the boehmite gel precipitation region refers to a pH of 6 to 11. That is, the alumina hydrogel dissolution region is a pH region where the alumina hydrogel fine particles can be solubilized, and the boehmite gel precipitation region is a pH region under the condition where the growth of boehmite microcrystallites can be caused. Therefore, the crystal growth operation of alumina hydrogel under pH fluctuation and the crystal growth operation of alumina hydrogel under pH maintenance are completely different in principle, and conceptually, there is a completely opposite part. That is,
When the pH is changed, in order to change the pH more effectively, the presence of polyvalent ions and a high concentration of dissolved salt are likely to act as an inhibitor. However, it is believed that the presence of dissolved salts has a buffering effect and the presence of multiply charged ions has a positive effect on catalyzing crystal growth in order to maintain the pH within a certain range.

pH変動下においては、ベーマイトゲル沈殿領域では、ア
ルミナヒドロゲル溶解領域で溶解した微細なアルミナヒ
ドロゲル粒子及びpH変動に際して添加されたアルミナヒ
ドロゲル形成物質が大きなヒドロゲル粒子、すなわちベ
ーマイト微結晶子に迅速に吸蔵され、より大きなアルミ
ナヒドロゲルへ結晶成長し、一方、アルミナヒドロゲル
溶解領域においては、混在する微細なアルミナヒドロゲ
ル粒子が溶解され、残存するアルミナヒドロゲルの粒子
は均一化する。一方、pH保持下においては、均一な種子
アルミナヒドロゲルに対して、ベーマイトゲル沈殿領域
に調節された条件下、すなわち、アルミナヒドロゲル形
成物質がヒドロゲル粒子に均一に吸蔵されるような条件
下においてアルミナヒドロゲル形成物質を添加すること
によって生成する結晶成長したアルミナヒドロゲルの粒
子の均一化が実現される。すなわち工程b)において
は、種子アルミナヒドロゲルに対して、ヒドロゲルのpH
変動を行うか又は及びpHを保持して、アルミナヒドロゲ
ル形成物質の添加を調節しながら行うことによって、粒
子の大きさが均一化されたアルミナヒドロゲル粒子の沈
殿を得る。要するに、アルミナヒドロゲルの粒子が不均
一であった場合に、微粒子ほど溶解されやすく、成長し
やすいという性質を利用して、反応系内を溶解条件下と
成長条件下に交互にまた繰返し変動させること、あるい
はアルミナヒドロゲル粒子が均一であった場合に、二次
核が生成しずらく、かつ粒子の成長が均一であるような
条件、すなわち好ましい添加速度にてpHを保持しながら
アルミナヒドロゲル形成物質を系内に導入するすること
によって、種子アルミナヒドロゲルの均一に成長したア
ルミナヒドロゲルが得られる。アルミナヒドロゲルの溶
解領域又はベーマイトゲルの沈殿領域への変動、あるい
はその保持はpH調節剤を用いて行う。このpH調節剤とし
ては、アルミナヒドロゲル形成物質それ自体を用いても
よいし、非アルミナヒドロゲル形成物質を用いてもよ
い。しかし少なくとも一方の領域への変動あるいは保持
においては、使用するpH調節剤は、アルミナヒドロゲル
形成物質自体であることが好ましい。更に好ましくは、
pH変動下においては、ベーマイトゲル沈殿領域へのpH変
動に際してだけpH調節剤としてアルミナヒドロゲル形成
物質を用い、pH保持下における操作においては、アルミ
ナヒドロゲル形成物質及びpH調節剤の少なくとも一方が
実質的に硫酸根を含有することである。即ち、アルミナ
ヒドロゲル形成物質の多くは、水に溶解した状態で酸性
あるいはアルカリ性を示すので、pH調節剤として用いる
ことができる。例えば、酸性を示すものとしては、塩化
アルミニウム、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウムな
どがあり、アルカリ性を示すものとしては、アルミン酸
ソーダなどがあり、硫酸根を含有するものとしては、硫
酸アルミニウムがあり、これは酸性を示すものの1つで
もある。非アルミナヒドロゲル形成物質からなるpH調節
剤としては、塩酸、硝酸、硫酸などの酸や、水酸化ナト
リウム、アンモニア水などのアルカリがあり、硫酸根を
含有するものとしては硫酸がある。
Under pH fluctuation, in the boehmite gel precipitation region, the fine alumina hydrogel particles dissolved in the alumina hydrogel dissolution region and the alumina hydrogel-forming substance added at the time of pH fluctuation are rapidly occluded in large hydrogel particles, that is, boehmite microcrystallites. , The crystals grow to a larger alumina hydrogel, while the mixed fine alumina hydrogel particles are dissolved in the alumina hydrogel dissolution region, and the remaining particles of the alumina hydrogel are homogenized. On the other hand, under the condition that the pH is maintained, the uniform seed alumina hydrogel is subjected to the conditions controlled in the boehmite gel precipitation region, that is, the alumina hydrogel is uniformly occluded in the hydrogel particles. The homogenization of the particles of the crystal-grown alumina hydrogel produced by adding the forming substance is realized. That is, in step b), the pH of the hydrogel with respect to the seed alumina hydrogel.
By carrying out the addition or the adjustment of the alumina hydrogel-forming substance while maintaining the pH, a precipitation of the alumina hydrogel particles having a uniform particle size is obtained. In short, when the particles of alumina hydrogel are non-uniform, it is possible to repeatedly and alternately fluctuate the reaction system between dissolution conditions and growth conditions by utilizing the property that the particles are more likely to be dissolved and grow easily. , Or when the alumina hydrogel particles are uniform, it is difficult to generate secondary nuclei, and the conditions under which the particle growth is uniform, that is, the alumina hydrogel-forming substance is maintained while maintaining the pH at a preferable addition rate. By introducing into the system, a uniformly grown alumina hydrogel of seed alumina hydrogel is obtained. The change to the dissolution area of the alumina hydrogel or the precipitation area of the boehmite gel, or the retention thereof is performed using a pH adjusting agent. As the pH adjuster, an alumina hydrogel-forming substance itself or a non-alumina hydrogel-forming substance may be used. However, in the case of fluctuation or retention in at least one region, the pH adjusting agent used is preferably the alumina hydrogel-forming substance itself. More preferably,
Under the pH fluctuation, the alumina hydrogel-forming substance is used as the pH adjusting agent only when the pH changes to the boehmite gel precipitation region, and in the operation while maintaining the pH, at least one of the alumina hydrogel forming substance and the pH adjusting agent is substantially It is to contain sulfate. That is, since most of the alumina hydrogel-forming substances show acidity or alkalinity in a state of being dissolved in water, they can be used as a pH adjusting agent. For example, those exhibiting acidity include aluminum chloride, aluminum nitrate, aluminum sulfate, etc., those exhibiting alkalinity include sodium aluminate, etc., and those containing sulfate include aluminum sulfate, Is also one of those exhibiting acidity. Examples of the pH adjusting agent composed of a non-alumina hydrogel-forming substance include acids such as hydrochloric acid, nitric acid and sulfuric acid, alkalis such as sodium hydroxide and aqueous ammonia, and sulfuric acid containing a sulfate group.

〔アルミナヒドロゲルのアルミナへの変換〕〔工程
c)〕 結晶成長したアルミナヒドロゲルは、洗浄と乾燥の組合
せ操作によりアルミナキセロゲルにした後、焼成して、
目的の形状で特性をもつ多孔質アルミナ成形体とされ
る。共存する不要イオン又は不純物を除去するために、
アルミナヒドロゲルの状態又は//及びアルミナキセロゲ
ルの状態に応じて洗浄操作を行う。アルミナヒドロゲル
からアルミナキセロゲルへの変換は、乾燥によって行う
ことができ、この乾燥の方法は一般に室温以上200℃以
下の温度にてアルミナヒドロゲル中の水分が十分蒸発す
るような条件にて行われる。焼成は、一般には、300〜1
200℃、好ましくはγ−アルミナが生成する400〜800℃
の温度で行なわれる。この工程においてアルミナ成形体
の成形は、アルミナヒドロゲルの状態あるいはキセロゲ
ルの状態、まれに焼成物の状態にて成形が行なわれる。
その方法はアルミナヒドロゲルを調湿することによるゲ
ル成形法でもよく、アルミナキセロゲル粉末とバインダ
ーによる成形法でもよい。また工程はアルミナヒドロゲ
ルのアルミナへの変換工程であり、従来公知の方法を採
用することができる。このようにして得られる多孔質ア
ルミナ成形体は、本発明の分離剤の原料として有利に用
いられるものであり、特に工程b)の採用によって目的
とする物性と化学的特性をもったアルミナ成形体を形成
させることができる。
[Conversion of Alumina Hydrogel to Alumina] [Step c)] The crystal-grown alumina hydrogel is made into an alumina xerogel by a combined operation of washing and drying, followed by firing.
A porous alumina molded body having a desired shape and characteristics is obtained. To remove coexisting unwanted ions or impurities,
A washing operation is performed according to the state of the alumina hydrogel and / or the state of the alumina xerogel. Conversion from alumina hydrogel to alumina xerogel can be carried out by drying, and this drying method is generally carried out at a temperature of room temperature or higher and 200 ° C. or lower under conditions such that water in the alumina hydrogel is sufficiently evaporated. Firing is generally 300-1
200 ℃, preferably 400 ~ 800 ℃ γ-alumina is formed
Performed at the temperature of. In this step, the alumina molded body is molded in the state of alumina hydrogel or xerogel, or rarely in the state of a fired product.
The method may be a gel molding method by adjusting the humidity of alumina hydrogel or a molding method using alumina xerogel powder and a binder. Further, the step is a step of converting alumina hydrogel into alumina, and a conventionally known method can be adopted. The porous alumina molded body thus obtained is advantageously used as a raw material for the separating agent of the present invention, and particularly by adopting the step b), an alumina molded body having desired physical properties and chemical characteristics. Can be formed.

以上のようにして得られたアルミナ成形体にアルカリ金
属やアルカリ土類金属の塩基性化合物を担持複合化する
ことによって本発明の分離剤を得ることができる。
The separating agent of the present invention can be obtained by supporting and complexing a basic compound of an alkali metal or an alkaline earth metal on the alumina molded body obtained as described above.

本発明の分離剤は、炭酸ガス、硫化水素、塩化水素、等
の酸性ガスを選択性よく吸着する性質を有すると共に、
また酸性ガスを吸着した分離剤を加熱又は減圧下に保持
することにより、その吸着した酸性ガスを脱離するとい
う性質を有する。従って、本発明の分離剤を、酸性ガス
を含むガス、例えば、合成ガスに適用することにより、
それに含まれる炭酸ガスを選択的に分離回収することが
できる。
The separating agent of the present invention has the property of adsorbing acidic gases such as carbon dioxide, hydrogen sulfide, hydrogen chloride, etc. with good selectivity,
Further, it has a property of desorbing the adsorbed acidic gas by heating or holding the separating agent adsorbing the acidic gas under reduced pressure. Therefore, by applying the separating agent of the present invention to a gas containing an acidic gas, for example, a synthesis gas,
The carbon dioxide gas contained in it can be selectively separated and recovered.

本発明の分離剤を用いてガス状物質からそれに含まれる
酸性ガスを分離回収する場合、温度変動方法及び圧力変
動法のいずれの方法も採用することができる。温度変動
法で用いる場合には、酸性ガス含有ガスと本発明の分離
剤との接触は出来るだけ低い温度で行うのが好ましい。
吸着した酸性ガスを分離剤から脱着するためには、吸着
処理温度より高温にすることによって行う。温度差を大
きくすれば、吸着ガスの脱着量は増加する。従って、所
望する回収量に応じ、温度差を選定すればよい。吸着・
脱着の処理温度も適宜選択することができる。一般には
5〜100℃の温度で吸着処理を行い、90〜150℃の温度で
脱着処理する。
When the acidic gas contained in the gaseous substance is separated and recovered using the separating agent of the present invention, any of the temperature fluctuation method and the pressure fluctuation method can be adopted. When used in the temperature fluctuation method, it is preferable that the acid-containing gas and the separating agent of the present invention are contacted at a temperature as low as possible.
In order to desorb the adsorbed acidic gas from the separating agent, the temperature is higher than the adsorption treatment temperature. The larger the temperature difference, the larger the desorption amount of the adsorbed gas. Therefore, the temperature difference may be selected according to the desired recovery amount. adsorption·
The desorption treatment temperature can also be appropriately selected. Generally, adsorption treatment is performed at a temperature of 5 to 100 ° C, and desorption treatment is performed at a temperature of 90 to 150 ° C.

また、圧力変動法は酸性ガス含有ガスを本発明の吸着剤
と圧力差をもって処理することにより吸脱着を行う。圧
力変動の高圧側で吸着を行い、低圧側で脱着を行う。加
圧して吸着した後、常圧に戻し脱着してもよいし、常圧
で吸着した後、減圧にして脱着処理をしてもよい。この
場合、圧力差は酸性ガスの回収量に応じて選択する。圧
力差が大きい程回収量は増加する。また、前記温度変動
法と圧力変動法を組合せることもできる。
Further, in the pressure fluctuation method, adsorption and desorption are performed by treating an acidic gas-containing gas with the adsorbent of the present invention with a pressure difference. Adsorption is performed on the high pressure side of pressure fluctuation, and desorption is performed on the low pressure side. After pressurizing and adsorbing, desorption may be performed by returning to normal pressure, or desorption may be performed after adsorbing at normal pressure and depressurizing. In this case, the pressure difference is selected according to the amount of acid gas recovered. The recovery amount increases as the pressure difference increases. Further, the temperature fluctuation method and the pressure fluctuation method can be combined.

〔効果〕〔effect〕

本発明の分離剤は、酸性ガスに対する高選択吸着性を示
し、混合ガスからの酸性ガスの分離法や、分離回収に適
用することができる。例えば、本発明の分離剤を適用す
ることにより、混合ガスからCO2のみを効率的に分離回
収し、高純度CO2ガスを製造することができ、また不純
物としてCO2を含むガスからCO2を分離除去して、CO2
除去された高純度ガスを得ることができる。
The separating agent of the present invention exhibits a high selective adsorption property to an acidic gas, and can be applied to a method for separating an acidic gas from a mixed gas and a separation recovery. For example, by applying a separating agent of the present invention, only the CO 2 efficiently separated and recovered from the mixed gas, it is possible to produce high-purity CO 2 gas and CO 2 from a gas containing CO 2 as an impurity Can be separated and removed to obtain a high-purity gas from which CO 2 has been removed.

また本発明の分離剤は、固体状であり、酸性ガスを吸着
した分離剤を再生する場合に、加熱法でけでなく、圧力
を変動させる方法も採用することができる。従って、本
発明の分離剤を用いる場合には、簡便な操作でかつ動力
費で酸性ガスの分離回収や分離除去を行うことができ
る。
Further, the separating agent of the present invention is in a solid state, and when regenerating the separating agent having adsorbed the acidic gas, not only the heating method but also the method of varying the pressure can be adopted. Therefore, when the separating agent of the present invention is used, the acidic gas can be separated and collected and separated and removed with a simple operation and at a power cost.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

なお、以下において示す細孔分布の測定は、マーキュリ
ー、プレッシャー、ポロシメーターモデル70(イタリア
国ミラノ市所在のカルロ・エルバ社製)を用い、いわゆ
る水銀圧入法で求めた。水銀の表面張力は25℃で474dyn
e/cmとし、接触角は140゜とし、絶対水銀圧力を1〜200
0kg/cm2まで変化させて測定した。
The pore size distribution shown below was determined by the so-called mercury porosimetry method using Mercury, Pressure, and Porosimeter Model 70 (manufactured by Carlo Erba Co., Milan, Italy). The surface tension of mercury is 474 dyn at 25 ℃.
e / cm, contact angle 140 °, absolute mercury pressure 1-200
The measurement was performed while changing the pressure to 0 kg / cm 2 .

実施例1 炭酸ナトリウム(和光純薬(株)製、特級試薬)1.27g
を200ccの2口ナスフラスコにとり、水20ccに室温で溶
解した。この溶液に、550℃で3時間焼成し十分乾槽し
たアルミナA担体(触媒化成(株)製平均細孔径110
Å、BET表面積230m2/g)10gを添加し、30分放置した。
その後120℃の乾槽器内で完全に乾燥し、白色の吸着分
離剤を得た。
Example 1 1.27 g of sodium carbonate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade reagent)
Was placed in a 200 cc 2-neck eggplant flask and dissolved in 20 cc of water at room temperature. An alumina A carrier (manufactured by Catalysts and Chemicals Co., Ltd., average pore size 110
Å, BET surface area 230m 2 / g) 10g was added and left for 30 minutes.
Then, it was completely dried in a dry bath at 120 ° C to obtain a white adsorbing and separating agent.

この吸着分離剤に1気圧の混合ガ(CO2、N2、二成分
系)をくり返し通気し、CO2吸着量を測定した。吸着量
の測定は、低圧容量法で行なった。吸着条件は、室温、
1気圧でありガル流量は吸着分離剤約11gに対して3.4
/minで、吸着時間は5分間であった。
A mixed gas (CO 2 , N 2 , binary system) at 1 atm was repeatedly aerated through this adsorption / separation agent, and the CO 2 adsorption amount was measured. The adsorption amount was measured by the low pressure volume method. The adsorption conditions are room temperature,
The pressure is 1 atm and the flow rate is 3.4 for approximately 11 g of adsorbent separating agent.
/ min, the adsorption time was 5 minutes.

吸着終了後、フラスコをオイルバスにいれ、90℃に加温
するとともに窒素を吹きつけ、吸着ガスを脱離させた。
その後、室温まで冷却し、再び混合ガスを吹きつけ、吸
着量を測定した。前記操作を吸着量が一定となるまでく
る返した。
After completion of the adsorption, the flask was put into an oil bath, heated to 90 ° C. and blown with nitrogen to desorb the adsorbed gas.
Then, it cooled to room temperature, sprayed the mixed gas again, and measured the adsorption amount. The above operation was repeated until the adsorption amount became constant.

以上の操作を混合ガスのCO2/N2比(組成はガスクロマト
グラフ法で分析)を考えて数回行なった。CO2の分圧定
常になった吸着値とを次表に示した。
The above operation was repeated several times considering the CO 2 / N 2 ratio of the mixed gas (composition was analyzed by gas chromatography). The adsorption values at which the partial pressure of CO 2 became steady are shown in the following table.

さらに、前記吸着分離剤に、CO246%、N254%の組成の
混合ガスを室温で3.4/minの流量で5分間通気し、十
分吸着させた。次に、真空ポンプで系内を100torrにひ
き、この状態で5分間放置した。室温で系内を常圧に戻
した後、再び上記混合ガスを通気した。吸着量は38mlで
あった。この後、再度系内を100torrに保ち、真空ポン
プの排気ガスを全量捕集し、ガスクロマトグラフで分析
したとろ、CO2が40ml脱離したことがわかった。このよ
うに、本発明吸着分離剤の場合、圧力変動によっても、
CO2の吸着分離が可能であることが確められた。
Furthermore, a mixed gas having a composition of 46% CO 2 and 54% N 2 was passed through the adsorption / separation agent at room temperature for 5 minutes at a flow rate of 3.4 / min to sufficiently adsorb it. Next, the inside of the system was pulled to 100 torr with a vacuum pump, and left in this state for 5 minutes. After returning the system to normal pressure at room temperature, the mixed gas was ventilated again. The adsorption amount was 38 ml. After this, the system was kept at 100 torr again, the exhaust gas of the vacuum pump was collected in its entirety, and analyzed by gas chromatography. It was found that 40 ml of CO 2 had been desorbed. As described above, in the case of the adsorption separating agent of the present invention, the
It was confirmed that CO 2 could be separated by adsorption.

実施例2 実施例1で調製した吸着分離剤に、1気圧のCO混合ガス
(CO分圧0.8気圧、N2分圧0.2気圧)をくり返し通気し、
実施例1と同じ方法で吸着量を測定した。吸着量は4cc
であり、本吸着分離剤はCOをほとんど吸着しないことが
確認された。
Example 2 A CO mixed gas of 1 atm (CO partial pressure: 0.8 atm, N 2 partial pressure: 0.2 atm) was repeatedly bubbled through the adsorption separation agent prepared in Example 1,
The amount of adsorption was measured by the same method as in Example 1. Adsorption amount is 4cc
It was confirmed that this adsorbent / separator hardly adsorbs CO.

実施例3 マグネシア粉末70wt%、シリカ30wt%との混合物を押し
出し成形し、成形体を得た。この成形体を550℃で3時
間焼成し、吸着分離剤とした(BET表面積223m2/g)。こ
の吸着分離剤を用い、実施例1と同じ方法でCO2吸着量
を次のようにして測定した。
Example 3 A mixture of 70 wt% of magnesia powder and 30 wt% of silica was extruded to obtain a molded body. This molded body was calcined at 550 ° C. for 3 hours to obtain an adsorption separator (BET surface area 223 m 2 / g). Using this adsorption / separation agent, the CO 2 adsorption amount was measured in the same manner as in Example 1 as follows.

上記、吸着分離剤10gを、200ml2口ナスフラスコにと
り、定圧容量法吸着測定装置に組みこんだ。次に1気圧
のCO2混合ガス(CO2/N2容量比=30/70)を室温で十分接
触させたところ、CO2を46ml吸着した。次に、この吸着
分離剤を90℃に加温し、N2を吹きつけ、CO2を脱離した
後、再び上記化混ガスを通気したところ、CO2吸着量は4
4mlと変化しなかった。
10 g of the above-described adsorption separator was placed in a 200 ml two-necked eggplant flask and incorporated into a constant pressure volumetric adsorption measuring apparatus. Next, when 1 atmosphere of CO 2 mixed gas (CO 2 / N 2 volume ratio = 30/70) was sufficiently contacted at room temperature, 46 ml of CO 2 was adsorbed. Next, when the adsorption / separation agent was heated to 90 ° C., N 2 was blown to remove CO 2, and then the above-mentioned mixed gas was ventilated again, the CO 2 adsorption amount was 4
It did not change to 4 ml.

実施例4 11.6wt%の硫酸水溶液0.15と脱イオン水10をホーロ
ーびき容器にとり、90℃に加熱した後、激しく撹拌しな
がら、Al2O3濃度69g/のアルミン酸ソーダ水溶液0.39
を瞬時に投入したところ、pH10のスラリー状水酸化ア
ルミニウム水溶液が得られた。これを種子水酸化アルミ
ニウムとして用い、撹拌をつづけ、10分後に第1段操作
として、上記硫酸水溶液を0.15加えたところ、pHは3.
5を示した。この液を90℃に保ちつつ撹拌をつづけ、5
分後に上記アルミン酸ソーダ水溶液を0.3加えたとこ
ろ、pH10を示した。この硫酸とアルミン酸ソーダとを交
互に一定時間おいて加える操作を8段くり返した。その
後、スラリーを濾過し、脱イオン水10に再分散し、濾
過洗浄を3回くり返してケーキを得た。このケーキをと
り出し、押し出し成形供で1.6mmφに成形し、、押し出
し成形物を120℃で6時間乾燥後、500℃で3時間焼成し
て、アルミナBを得た。このアルミナの性状を表−2に
示す。
Example 4 A 11.6 wt% sulfuric acid aqueous solution 0.15 and deionized water 10 were placed in a enamel jar and heated to 90 ° C., then with vigorous stirring, an Al 2 O 3 concentration 69 g / sodium aluminate aqueous solution 0.39 was added.
When was charged instantly, a slurry-like aluminum hydroxide aqueous solution having a pH of 10 was obtained. Using this as seed aluminum hydroxide, stirring was continued, and after 10 minutes, 0.15 of the sulfuric acid aqueous solution was added as the first step operation, and the pH was 3.
5 was shown. Keep stirring this solution at 90 ℃ and continue stirring.
After the addition of 0.3 of the aqueous sodium aluminate solution after the minute, a pH of 10 was exhibited. This operation of alternately adding sulfuric acid and sodium aluminate after a fixed period of time was repeated 8 steps. After that, the slurry was filtered, redispersed in deionized water 10 and filtered and washed three times to obtain a cake. This cake was taken out and molded into 1.6 mmφ by extrusion molding, and the extruded product was dried at 120 ° C. for 6 hours and then calcined at 500 ° C. for 3 hours to obtain alumina B. The properties of this alumina are shown in Table 2.

表−2 平均細孔径〔Å〕 :119 細孔容積〔cm3/g〕 :0.713 表面積〔m2/g〕 :240 次に、200ml2口ナスフラスコに市販の水酸化ナトリウム
特級試薬(和光純薬工業製)0.96g(24mmol)を添加
し、水20mlを加え溶解した。この溶液に120℃で2時間
乾燥した上記アルミナ担体Aを10gを加え、室温で30分
間浸漬した。その後、アスピレーターにてナスフラスコ
を減圧にすると同時に70℃に加温して、水を十分ら排気
し、白色の吸着分離剤を得た。
Table-2 Average pore diameter [Å]: 119 Pore volume [cm 3 / g]: 0.713 Surface area [m 2 / g]: 240 Next, in a 200 ml 2-neck eggplant flask, a commercially available sodium hydroxide special grade reagent (Wako Pure Chemical Industries, Ltd. 0.96 g (24 mmol) manufactured by Kogyo Co., Ltd. was added, and 20 ml of water was added and dissolved. To this solution, 10 g of the alumina carrier A dried at 120 ° C. for 2 hours was added, and immersed at room temperature for 30 minutes. Then, the eggplant flask was depressurized with an aspirator and simultaneously heated to 70 ° C., and water was sufficiently exhausted to obtain a white adsorption separation agent.

次に、この吸着分離剤に、1気圧の混合ガス(組成CO25
0%、N250%)をくり返し室温で通気し、吸着量を定圧
容量法で測定した。CO2吸着量は4.5mmolであった。吸着
終了後、ナスフラスコをオイルバスに入れて90℃に加温
するとともに、窒素ガスを吹きつけて吸着ガスを脱離さ
せた。その後冷却し、再度上記混合ガスをくり返し接触
させた。CO2吸着量は4.5molで変化はなかった。吸着終
了後、真空ポンプにて系内を100torrにひき、10分間保
った。その後、窒素ガスで系内を1気圧に戻し、再び上
記の混合ガスを通気した。1.9mmolのCO2が吸着し、圧力
変動法によってもCO2の吸着分離が可能であることが確
認された。また、この吸着分離剤を、90℃に加温し、窒
素ガスを吹きつけてCO2を脱離したあと、別途調製した
混合ガス(組成CO80%、N220%)を室温で通気したが、
ガスの吸着はほとんど認められず、この吸着分離剤はCO
を吸着しないことが確認された。
Next, a gas mixture (composition CO 2 5
0%, N 2 50%) was repeatedly aerated at room temperature, and the adsorption amount was measured by the constant pressure volume method. The CO 2 adsorption amount was 4.5 mmol. After completion of the adsorption, the eggplant flask was put in an oil bath and heated to 90 ° C., and nitrogen gas was blown to desorb the adsorbed gas. Then, the mixture was cooled, and the mixed gas was repeatedly contacted again. The amount of CO 2 adsorbed was 4.5 mol and remained unchanged. After completion of adsorption, the system was pulled to 100 torr with a vacuum pump and kept for 10 minutes. Then, the inside of the system was returned to 1 atm with nitrogen gas, and the above mixed gas was ventilated again. And CO 2 adsorption of 1.9 mmol, was confirmed to be capable of adsorption separation of CO 2 by the pressure fluctuation method. Also, after heating this adsorption / separation agent to 90 ° C and degassing CO 2 by blowing nitrogen gas, a separately prepared mixed gas (composition CO 80%, N 2 20%) was aerated at room temperature. ,
Almost no gas adsorption was observed.
Was confirmed not to be adsorbed.

実施例5 Al2O3濃度80g/の硫酸アルミニウム水溶液0.05と脱
イオン水10をホーローびき容器にとり、90℃に加熱し
た後、激しく撹拌しながらAl2O3濃度69g/のアルミン
酸ソーダ水溶液350mlを瞬時に投入したところ、白濁
し、pH10のスラリー状水酸化アルミニウム水溶液が得ら
れた。これを種子水酸化アルミニウムとして用い、これ
にAl2O3濃度8g/の硫酸アルミニウム水溶液を0.29/h
r、Al2O3濃度69g/のアルミン酸ソーダ水溶液を0.20
/hrの速度にて定速注入器を用いて添加した。添加操作
を続けた6時間の間は、温度90℃、pH9〜10であった。
また、注入開始より3時間後、0.3サンプリグ液を採
取し、濾過し、脱イオン水2に再分散し、濾過する操
作による洗浄を3回くり返し、ケーキを得た。このケー
キは、X線回析上、擬ベーマイトを示した。ケーキ固形
分濃度約25%の状態で1.6mmφの孔のダイスを有する押
し出し成形機で円柱状に成形し、温度120℃で6時間乾
燥した。その後電気路に入れて空気を吹きこみながら、
500℃で3時間焼成した。得られたアルミナCの性状を
表−3に示した。
Example 5 Al 2 O 3 concentration of 80 g / aluminum sulfate aqueous solution 0.05 and deionized water 10 were placed in a enamel jar and heated to 90 ° C., and while vigorous stirring 350 ml of Al 2 O 3 concentration of 69 g / sodium aluminate aqueous solution. When was charged instantly, it became cloudy and a slurry-like aluminum hydroxide aqueous solution having a pH of 10 was obtained. This was used as seed aluminum hydroxide, to which was added an aluminum sulfate aqueous solution with an Al 2 O 3 concentration of 8 g / 0.2.
r, Al 2 O 3 concentration 69 g / sodium aluminate aqueous solution 0.20
It was added using a constant rate injector at a rate of / hr. The temperature was 90 ° C. and the pH was 9 to 10 for 6 hours after the addition operation was continued.
Also, 3 hours after the start of injection, 0.3 sample liquid was collected, filtered, redispersed in deionized water 2, and washing by the operation of filtering was repeated 3 times to obtain a cake. This cake showed pseudo-boehmite on X-ray diffraction. The cake solid content concentration was about 25%, and the mixture was molded into a column shape by an extrusion molding machine having a die having a hole of 1.6 mmφ and dried at a temperature of 120 ° C. for 6 hours. Then put it in the electric path and blow air,
It was baked at 500 ° C. for 3 hours. The properties of the obtained alumina C are shown in Table 3.

表−3 平均細孔径〔Å〕 :108 細孔容積〔cm3/g〕 :0.722 表面積〔m2/g〕 :266m2/g 次に、実施例4と同じ方法で、水酸化ナトリウム水溶液
を調製し、これに120℃で2時間乾燥した上記アルミナ
担体Bの10gを加えた。室温で30分間浸漬した後、70℃
に加温し、アスピレーターにてナスフラスコ内に減圧に
して8時間排気し、水を十分に除去して、白色の吸着分
離剤を得た。
Table-3 Average pore diameter [Å]: 108 Pore volume [cm 3 / g]: 0.722 Surface area [m 2 / g]: 266m 2 / g Then, a sodium hydroxide aqueous solution was added in the same manner as in Example 4. 10 g of the above alumina carrier B prepared and dried at 120 ° C. for 2 hours was added thereto. After soaking at room temperature for 30 minutes, 70 ℃
The mixture was heated to 0 ° C., decompressed in an eggplant-shaped flask with an aspirator and evacuated for 8 hours to sufficiently remove water to obtain a white adsorptive separating agent.

この吸着分離剤のCO2吸着能を実施例4と同じく定圧容
量法で測定した。即ち、1気圧の混合ガス(組成CO250
%、N250%)をくり返し室温で吸着分離剤に吹きつけた
ところ、4.6mmolのCO2を吸着した。吸着終了後、ナスフ
ラスコをオイルバスに入れ、90℃に加温するとともに窒
素ガスを吹きつけ、吸着CO2を脱離させた。その後室温
まで冷却し、再度上記混合ガスを通気したところ、CO2
吸着量は4.7molであった。
The CO 2 adsorption capacity of this adsorption / separation agent was measured by the constant pressure volume method as in Example 4. That is, mixed gas of 1 atm (composition CO 2 50
%, N 2 50%) was repeatedly sprayed on the adsorption / separation agent at room temperature to adsorb 4.6 mmol of CO 2 . After completion of the adsorption, the eggplant flask was placed in an oil bath, heated to 90 ° C. and blown with nitrogen gas to desorb adsorbed CO 2 . After cooling to room temperature and ventilating the mixed gas again, CO 2
The adsorption amount was 4.7 mol.

実施例6 2.28規定の塩酸溶液0.13と脱イオン水10をホーロー
びき容器にとり、90℃に加熱したのち、激しく撹拌しな
がらAl2O3濃度69g/のアルミン酸ソーダ水溶液0.28
を瞬時に加え、15分撹拌後にこれを種子水酸化アルミニ
ウム水溶液として用い、第1段操作として上記塩酸溶液
を0.13加えたところ、pH3.5を示した。これを90℃に
保ち撹拌をつづけならが5分後に上記アルミン酸ソーダ
水溶液0.35を加えたところ、pH9となった。この塩酸
とアルミン酸ソーダとを交互に一定時間をおいて加える
操作を2段目以降も続け、10段目終了後、15分間保持し
て、実施例4と同様の操作で、アルミナDを得た。この
アルミナDの性状を表−4に示した。
Example 6 2.28 Normal hydrochloric acid solution 0.13 and deionized water 10 were placed in a enamel jar and heated to 90 ° C., and then vigorously stirred with an Al 2 O 3 concentration of 69 g / sodium aluminate aqueous solution 0.28
Was added instantaneously and, after stirring for 15 minutes, this was used as an aqueous solution of seed aluminum hydroxide, and 0.13 of the above-mentioned hydrochloric acid solution was added as a first step operation. When the temperature was kept at 90 ° C. and stirring was continued, 5 minutes later, 0.35 of the aqueous sodium aluminate solution was added, and the pH became 9. The operation of alternately adding hydrochloric acid and sodium aluminate at a fixed time was continued in the second and subsequent steps, and after the 10th step was completed, the mixture was held for 15 minutes to obtain alumina D in the same manner as in Example 4. It was The properties of this alumina D are shown in Table 4.

表−4 平均細孔径〔Å〕 :114 細孔容積〔cm3/g〕 :0.650 表面積〔m2/g〕 :228 次に実施例4と同じ操作で吸着分離剤を得、室温でその
CO2吸着能を調べたところ,吸着量は4.5mmolであった。
この吸着分離剤を90℃で再生して室温まで冷却し、CO2
吸着量を再度測定したところ、吸着量は4.5molと変化し
なかった。
Table-4 Average pore diameter [Å]: 114 Pore volume [cm 3 / g]: 0.650 Surface area [m 2 / g]: 228 Next, an adsorption separation agent was obtained by the same operation as in Example 4,
When the CO 2 adsorption capacity was examined, the adsorption amount was 4.5 mmol.
The adsorptive separating agent playing at 90 ° C. cooled to room temperature, CO 2
When the adsorption amount was measured again, the adsorption amount was 4.5 mol, which was unchanged.

実施例7 Al2O3濃度80g/の硫酸アルミニウム水溶液0.244と脱
イオン水10を、ホーローびき容器にとり、90℃に加熱
した後、激しく撹拌しながらAl2O3濃度69g/のアルミ
ン酸ソーダ水溶液1.55を瞬時に投入し、pH10のスラリ
ー状白色の液を得た。これを90℃で6時間保持した。そ
の時点で液はpH10を示していた。この液を濾過し、脱イ
オン水で洗浄し、Na+およびSO4 2-イオンの大部分を除去
した。得られたフィルターケーキを押し出し成形機で1.
6mmφに成形し、120℃で6時間乾燥した後、500℃で3
時間焼成してアルミナ成形体Eを得た。この成形体Eの
物性は下記のとおりであった。
Example 7 0.244 Al 2 O 3 aqueous solution of aluminum sulfate and 10 of deionized water were placed in a enamel jar and heated to 90 ° C., and then vigorously stirred and aqueous solution of sodium aluminate with Al 2 O 3 concentration of 69 g / 69 g. 1.55 was charged instantaneously to obtain a slurry white liquid having a pH of 10. This was kept at 90 ° C for 6 hours. At that point the solution had a pH of 10. The liquor was filtered and washed with deionized water to remove most of the Na + and SO 4 2− ions. The obtained filter cake is extruded using a molding machine 1.
Molded into 6mmφ and dried at 120 ° C for 6 hours, then at 500 ° C for 3 hours
Alumina compact E was obtained by firing for a time. The physical properties of this molded product E were as follows.

表−5 表面積〔m2/g〕 :159 細孔容積〔cc/g〕: 0.31 平均細孔径〔Å〕 : 78 このアルミナ成形体E10gを使用し、実施例4の方法にて
吸着分離剤を調製した。実施例14と同じ操作で混合ガス
(CO250%、N250%)からのCO2吸着量を測定したとこ
ろ、室温で3.0mmolであった。この場合の吸着分離剤の
吸着能は実施例4のものに比して小さかったが、これは
使用したアルミナの製造上の相違に起因するものと考え
られる。
Table-5 Surface area [m 2 / g]: 159 Pore volume [cc / g]: 0.31 Average pore size [Å]: 78 Using this alumina molded product E10g, the adsorption separator was prepared by the method of Example 4. Prepared. When the amount of CO 2 adsorbed from the mixed gas (CO 2 50%, N 2 50%) was measured by the same operation as in Example 14, it was 3.0 mmol at room temperature. The adsorptive capacity of the adsorptive separating agent in this case was smaller than that of Example 4, but this is considered to be due to the difference in the production of the alumina used.

実施例8 実施例1で得られた吸着剤に1気圧の混合ガス(HCl10v
ol%、N290vol%)をくり返し通気し、塩化水素の吸着
量を測定した。吸着量の測定は定圧容量法で行なった。
吸着条件は室温1気圧でありガス流量は吸着分離剤約11
gに対して3.4/minで、吸着時間は5分間であった。吸
着量は96cc(0.38mmol/g)であった。吸着終了後、フラ
スコをオイルバスにいれ、90℃に加温するとともに窒素
を吹きつけ吸着ガスを脱離させた。その後室温まで冷却
し、再び上記混合ガスを吹きつけ、吸着量を測定した。
この操作を吸着量が一定となるまでくり返した。吸着量
は85cc(0.34mmol/g)で安定となった。
Example 8 A mixed gas of 1 atm (HCl 10 v was added to the adsorbent obtained in Example 1).
ol%, N 2 90 vol%) was repeatedly aerated, and the adsorption amount of hydrogen chloride was measured. The adsorption amount was measured by the constant pressure capacity method.
The adsorption conditions are room temperature and atmospheric pressure, and the gas flow rate is about 11 for the adsorbent and separation agent.
The adsorption time was 5 minutes at 3.4 / min against g. The adsorption amount was 96 cc (0.38 mmol / g). After completion of the adsorption, the flask was placed in an oil bath, heated to 90 ° C., and nitrogen was blown to desorb the adsorbed gas. Then, the mixture was cooled to room temperature, the mixed gas was blown again, and the amount of adsorption was measured.
This operation was repeated until the adsorption amount became constant. The adsorption amount became stable at 85 cc (0.34 mmol / g).

次に、この吸着剤に上記混合ガス十分通気した後、真空
ポンプにて系内を100torrにひき、この状態で5分間放
置した。室温で窒素で常圧で戻した後、再び上記混合ガ
スを通気した。吸着量は57cc(0.23mmol/g)であった。
再度系内を真空ポンプで1000torrにひき、この状態で5
分間保ち、窒素で常圧で戻した後、上記混合ガスを通気
した。吸着量は55cc(0.22mmol/g)であり圧力変動方法
によっても塩化水素の吸脱着を行なうことが確認され
た。
Next, after thoroughly admixing the mixed gas with this adsorbent, the system was drawn to 100 torr with a vacuum pump and left in this state for 5 minutes. After returning to normal pressure with nitrogen at room temperature, the above mixed gas was ventilated again. The adsorption amount was 57 cc (0.23 mmol / g).
Again pull the system to 1000 torr with a vacuum pump, and in this state 5
After holding for 1 minute and returning to normal pressure with nitrogen, the above mixed gas was aerated. The adsorption amount was 55 cc (0.22 mmol / g), and it was confirmed that hydrogen chloride was adsorbed and desorbed by the pressure fluctuation method.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】酸性ガス含有ガスを、塩基性アルカリ金属
化合物及び塩基性アルカリ土類金属化合物の中から選ば
れた少なくとも1種と非ゼオライト系多孔質酸化物との
複合体に接触させて該酸性ガスを吸着させた後、該複合
体を該吸着時よりも低められた圧力又は高められた温度
条件下に保持して、該複合体に吸着した酸性ガスを脱離
させることを特徴とする酸性ガスの吸着分離方法。
1. A gas containing an acidic gas is brought into contact with a complex of at least one selected from a basic alkali metal compound and a basic alkaline earth metal compound and a non-zeolitic porous oxide, After adsorbing the acidic gas, the complex is retained under a pressure lower or at a temperature higher than that during the adsorption to desorb the acidic gas adsorbed to the complex. Acid gas adsorption separation method.
【請求項2】塩基性アルカリ金属化合物及び塩基性アル
カリ土類金属化合物の中から選ばれる少なくとも1種と
非ゼオライト系多孔質酸化物との複合体からなる酸性ガ
ス吸着分離剤。
2. An acidic gas adsorption separator comprising a complex of at least one selected from a basic alkali metal compound and a basic alkaline earth metal compound and a non-zeolitic porous oxide.
【請求項3】該非ゼオライト系酸化物が、 a)アルミナヒドロゲル形成物質からアルミナヒドロゲ
ルを得る工程、 b)アルミナヒドロゲルのpHをアルミナヒドロゲル溶解
領域とベーマイトゲル沈殿領域との間を交互に変動させ
ると共に、アルミナヒドロゲル溶解領域及びベーマイト
ゲル沈殿領域の少なくとも一方の領域へのpH変動に際し
て、アルミナヒドロゲル形成物質を添加し、結晶成長し
たアルミナヒドロゲルを得る工程、又は/及びアルミナ
ヒドロゲルをベーマイトゲル沈殿領域に保持しながらア
ルミナヒドロゲル形成物質を連続流ないし間欠流にて添
加し、結晶成長したアルミナヒドロゲルを得る工程、 c)結晶成長したアルミナヒドロゲルを洗浄と乾燥ない
し焼成の組合せ操作によりアルミナゲルないしアルミナ
を得る工程、 の組合せにより形成されたアルミナである特許請求の範
囲第2項の酸性ガス吸着分離剤。
3. The non-zeolitic oxide comprises: a) a step of obtaining an alumina hydrogel from an alumina hydrogel-forming substance; b) alternating pH of the alumina hydrogel between an alumina hydrogel dissolution region and a boehmite gel precipitation region. A step of adding an alumina hydrogel-forming substance to obtain a crystal-grown alumina hydrogel when the pH changes to at least one of the alumina hydrogel dissolution area and the boehmite gel precipitation area, and / or holding the alumina hydrogel in the boehmite gel precipitation area While adding an alumina hydrogel-forming substance in a continuous flow or an intermittent flow to obtain a crystal-grown alumina hydrogel, c) a step of obtaining the alumina gel or alumina by a combined operation of washing and drying or firing the crystal-grown alumina hydrogel , of Acid gas adsorption separation agent range of the second term of the claims is alumina formed by mating.
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