JPH0699127B2 - Adsorbent for CO separation and recovery, method for producing the same, and method for separating and recovering CO using the same - Google Patents

Adsorbent for CO separation and recovery, method for producing the same, and method for separating and recovering CO using the same

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JPH0699127B2
JPH0699127B2 JP60255465A JP25546585A JPH0699127B2 JP H0699127 B2 JPH0699127 B2 JP H0699127B2 JP 60255465 A JP60255465 A JP 60255465A JP 25546585 A JP25546585 A JP 25546585A JP H0699127 B2 JPH0699127 B2 JP H0699127B2
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adsorbent
copper
adsorption
carrier
separation
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甚太郎 横江
哲夫 中野
利明 辻
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Kansai Coke and Chemicals Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、圧力変動式吸着分離法(以下PSA法という)
または/および温度変動式吸着分離法(以下TSA法とい
う)によりCOを含む混合ガスからCOを分離回収する目的
に用いる固体吸着剤に関するものであり、さらには、そ
の吸着剤を製造する方法、およびその吸着剤を用いてCO
を分離回収する方法に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a pressure swing adsorption separation method (hereinafter referred to as PSA method).
And / or a solid adsorbent used for the purpose of separating and recovering CO from a mixed gas containing CO by a temperature fluctuation type adsorption separation method (hereinafter referred to as TSA method), and further, a method for producing the adsorbent, and CO using the adsorbent
The present invention relates to a method for separating and recovering.

従来の技術 COを主成分とするガスの代表的なものとして、製鉄所の
転炉から得られる転炉ガス、高炉から得られる高炉ガ
ス、電気炉から得られる電気炉ガス、コークスをガス化
して得られる発生炉ガスなどがある。これらのガスは通
常そのほとんどが燃料として使用されているが、これら
のガスの中にはCOがたとえは70vol%前後あるいはそれ
以上も含まれているものもあるので、これらのガス中に
含まれるCOを高純度で分離回収することができれば、ギ
酸、酢酸等の合成原料、有機化合物の還元用などとして
用いることができ、化学工業上非常に有益である。
Conventional technology As a typical gas containing CO as a main component, a converter gas obtained from a converter of a steel mill, a blast furnace gas obtained from a blast furnace, an electric furnace gas obtained from an electric furnace, and coke are gasified. There is the generated reactor gas, etc. Most of these gases are usually used as fuels, but some of these gases contain CO, for example, around 70 vol% or more, so they are included in these gases. If CO can be separated and recovered with high purity, it can be used as a synthetic raw material for formic acid, acetic acid, etc., for reduction of organic compounds, etc., and is very useful in the chemical industry.

従来、COを主成分とするガスからCOを分離回収する方法
として、深冷分離法、銅アンモニア法、コソーブ(COSO
RB)法などが知られているが、これらの方法は設備費が
かさむ上、電力、蒸気等の熱エネルギーに要する費用が
大きいという問題があり、大容量のCOの分離回収には適
していても、中容量または小容量のCOの分離回収には必
ずしも適していなかった。さらに、これらの方法により
分離して得られるCOにはO2、CO2など有機合成反応上障
害となるガス成分が混在してくるため、そのままでは有
機合成用には適用できないという欠点があった。
Conventionally, as a method for separating and recovering CO from a gas containing CO as a main component, a cryogenic separation method, a copper ammonia method, a COSORB (COSO
RB) method, etc. are known, but these methods have the problem that the facility cost is high and the cost required for thermal energy such as electric power and steam is large, and they are suitable for separation and recovery of large-capacity CO. However, it was not always suitable for separation and recovery of medium or small volume CO. Furthermore, CO obtained by separation by these methods has a drawback that it cannot be applied to organic synthesis as it is because gas components such as O 2 and CO 2 that interfere with the organic synthesis reaction are mixed. .

ところで、中容量または小容量の原料ガスから特定ガス
を選択分離する方法としてPSA法およびTSA法が知られて
いる。
By the way, the PSA method and the TSA method are known as methods for selectively separating a specific gas from a medium volume or small volume source gas.

PSA法とは、混合ガスから特定ガスを選択分離する方法
の一つであって、高い圧力で被吸着物を吸着剤に吸着さ
せ、ついで吸着系の圧量を下げることによって吸着剤に
吸着した被吸着物を脱離し、吸着物および非吸着物を分
離する方法であって、工業的には吸着剤を充填した塔を
複数個設け、それぞれの吸着塔において、昇圧→吸着→
洗浄→脱気の一連の操作を繰り返すことにより、装置全
体としては連続的に分離回収を行うことができるように
したものである。
The PSA method is one of the methods for selectively separating a specific gas from a mixed gas, and the adsorbate is adsorbed on the adsorbent at a high pressure, and then adsorbed on the adsorbent by lowering the pressure of the adsorption system. A method of desorbing an adsorbate and separating an adsorbate and a non-adsorbate. Industrially, a plurality of adsorbent-filled towers are provided, and in each adsorption tower, pressurization → adsorption →
By repeating a series of operations from washing to degassing, the entire apparatus can be continuously separated and collected.

また、TSA法も上記PSA法と同様に混合ガスから特定ガス
を選択分離する方法の一つであって、低温で被吸着物を
吸着剤に吸着させ、ついで吸着系の温度を上げることに
よって吸着剤に吸着した被吸着物を脱離し、吸着物およ
び非吸着物を分離する方法である。
The TSA method is also one of the methods for selectively separating a specific gas from a mixed gas similarly to the PSA method, in which an adsorbate is adsorbed on an adsorbent at a low temperature, and then the temperature of the adsorption system is increased to adsorb the adsorbent. This is a method of desorbing the adsorbed substance adsorbed on the agent and separating the adsorbed substance and the non-adsorbed substance.

従来、このPSA法によりCOを含み混合ガスからCOを分離
回収する方法として、モルデナイト系ゼオライトを吸着
剤として用いる方法が提案されている。(特開昭59-226
25号公報、特開昭59-49818号公報参照) また、PSA法またはTSA法によりCOを含む混合ガスからCO
を分離回収する方法として、ハロゲン化銅(I)、酸化
銅(I)、銅(II)塩、酸化銅(II)などの銅化合物を
活性炭に担持させたものを吸着剤として用いる方法が提
案されている。(特開昭58-156517号公報、特開昭59-69
414号公報、特開昭59-105841号公報、特開昭59-136134
号公報参照) 同様に、PSA法またはTSA法によりCOを含む混合ガスから
COを分離回収するために用いるCO吸収分離剤の製造法と
して、ハロゲン化銅(I)およびハロゲン化アルミニウ
ム(III)の有機溶媒溶液をアルミナ、シリカ、シリカ
/アルミナなどの多孔性無機酸化物に接触させ、ついで
遊離有機溶媒を除去する方法が提案されている。(特開
昭60−90036号公報、特開昭60−90037号公報参照) また、本出願人は、PSA法またはTSA法によりCOを含む混
合ガスからCOを分離回収する方法として、シリカまたは
/およびアルミナからなる担体に、銅(I)化合物、銅
(II)化合物またはその還元物を担持させてなるCO分離
回収用吸着剤を用いる方法について、すでに特許出願を
行っている。(特願昭60-82978号) 発明が解決しようとする問題点 PSA法またはTSA法を実施するにあたり吸着塔に充填する
急着剤に求められる性能としては、共存成分に対する
着目成分の選択的吸着があること、加圧または低温時
と減圧または高温度時の着目成分の吸着量の差が大きい
こと、吸着した着目成分の脱離が容易であること、
着目成分以外は吸着されにくく、そして脱離しにくいこ
と、吸着剤の寿命が長いこと、などがあげられる。こ
れらの性能は、製品ガスの純度および収率に大きな影響
を与えるため、PSA法またはTSA法では重要な要素とな
る。
Conventionally, as a method of separating and recovering CO from a mixed gas containing CO by the PSA method, a method of using mordenite-based zeolite as an adsorbent has been proposed. (JP-A-59-226
No. 25, Japanese Patent Laid-Open No. 59-49818) In addition, the mixed gas containing CO is converted to CO by the PSA method or the TSA method.
As a method for separating and recovering copper, a method is proposed in which copper compounds such as copper (I) halide, copper (I) oxide, copper (II) salt, and copper (II) oxide are supported on activated carbon as an adsorbent. Has been done. (JP-A-58-156517, JP-A-59-69)
JP 414, JP 59-105841, JP 59-136134
Similarly, from a mixed gas containing CO by the PSA method or the TSA method,
As a method for producing a CO absorbing / separating agent used for separating and recovering CO, a solution of copper (I) halide and aluminum (III) halide in an organic solvent is converted into a porous inorganic oxide such as alumina, silica or silica / alumina. Methods have been proposed for contacting and then removing the free organic solvent. (See JP-A-60-90036 and JP-A-60-90037) In addition, the applicant of the present invention, as a method of separating and recovering CO from a mixed gas containing CO by PSA method or TSA method, silica or / A patent application has already been filed for a method of using an adsorbent for CO separation and recovery in which a carrier made of alumina and a copper (I) compound, a copper (II) compound or a reduced product thereof is carried. (Japanese Patent Application No. 60-82978) Problems to be Solved by the Invention The performance required for the quick-adhesive agent packed in the adsorption tower in carrying out the PSA method or the TSA method is selective adsorption of a target component to coexisting components. That there is a large difference in the adsorption amount of the target component at the time of pressurization or low temperature and at the time of reduced pressure or high temperature, that the adsorbed target component is easily desorbed,
Other than the target component, it is difficult to be adsorbed and desorbed, and the life of the adsorbent is long. These performances are important factors in the PSA method or the TSA method because they have a great influence on the purity and yield of the product gas.

しかるに、吸着剤の物理的な吸着脱離現象を利用する上
記モルデナイト系ゼオライトを吸着剤として用いる方法
にあっては、CO吸着量が比較的小さいため圧力スイング
の切替え頻度を多くしなければならず、操作の点でも弁
類の寿命の点でも不利となること、吸着操作に先立ちCO
2を予め除去しておかなければならないこと、N2の共吸
着を免かれないため、製品純度が低くなること、また吸
着したN2を除くために製品COガスを用いて塔内洗浄を行
うときの洗浄量が多く、製品COの回収率が低くなること
などの問題がある。
However, in the method of using the mordenite-based zeolite utilizing the physical adsorption-desorption phenomenon of the adsorbent as the adsorbent, since the CO adsorption amount is relatively small, the switching frequency of the pressure swing must be increased. However, there is a disadvantage in terms of both operation and valve life.
2 must be removed in advance, the product purity is low because co-adsorption of N 2 is unavoidable, and in-column cleaning is performed using product CO gas to remove adsorbed N 2. There are problems such as a large amount of cleaning at this time and a low product CO recovery rate.

一方、吸着剤の化学的な吸着脱離現象を利用する上記銅
化合物を活性炭に担持させた吸着剤を用いる方法によあ
っては、CO、N2、CO2などを含む混合ガスからCOを分離
しようとする場合、COと同時にCO2なども共吸着する傾
向があるため高純度のCOを分離回収しがたいこと、また
吸着剤のCO吸着量が必ずしも大きくはないことなどの問
題点があり、工業的規模において採用しうるまでには至
っていない。
On the other hand, according to the method of using an adsorbent in which the above-described copper compound is supported on activated carbon, which utilizes the chemical adsorption / desorption phenomenon of the adsorbent, CO is produced from a mixed gas containing CO, N 2 , CO 2, etc. When separating, there is a problem that it is difficult to separate and collect high-purity CO because CO 2 and the like tend to co-adsorb with CO, and the amount of CO adsorbed by the adsorbent is not necessarily large. Yes, it has not yet been adopted on an industrial scale.

また、ハロゲン化銅(I)およびハロゲン化アルミニウ
ム(III)を多孔性無機酸化物に担持させた吸着剤を用
いる方法は、主としてCuAlX4(Xはハロゲン)のCO選択
吸収性を利用するものであるが、COに対する吸着力が強
すぎるため吸着したCOが脱気時脱離しにくく、特にPSA
法には適していないこと、吸着剤製造時の操作を乾燥し
た不活性ガス雰囲気中で行う必要があること、一度活性
が低下した吸着剤においては再び活性を回復させること
が困難であることなどの点で工業的にはなお改良を図る
必要がある。
Further, the method using an adsorbent in which copper (I) halide and aluminum (III) halide are supported on a porous inorganic oxide mainly utilizes the CO selective absorption of CuAlX 4 (X is halogen). However, since the adsorbing power for CO is too strong, the adsorbed CO is difficult to desorb during degassing.
It is not suitable for the method, it is necessary to carry out the operation during the production of the adsorbent in a dry inert gas atmosphere, and it is difficult to recover the activity again in the adsorbent whose activity once decreased. Therefore, it is still necessary to improve industrially.

これに対し、本出願人が先に出願している特願昭60-829
78号の発明は、工業的見地からは上記従来の方法に比し
COの吸脱着性能の点、活性回復の点ですぐれているが、
本発明者らはこの先の出願の発明をさらに改良すべく鋭
意研究を重ねた結果、本発明に到達するに至った。
On the other hand, Japanese Patent Application No. 60-829 previously filed by the applicant
From the industrial point of view, the invention of No. 78 is superior to the conventional method described above.
It is excellent in CO adsorption / desorption performance and activity recovery,
The present inventors have arrived at the present invention as a result of earnest researches for further improving the invention of this earlier application.

問題点を解決するための手段 本発明のCO分離回収用吸着剤は、最頻度細孔径が60〜12
0Åのシリカまたは/およびアルミナよりなる担体に、
銅(II)化合物を担持させてなるものである。
Means for Solving the Problems The adsorbent for CO separation and recovery of the present invention has a most frequent pore size of 60 to 12
On a carrier consisting of 0Å silica or / and alumina,
A copper (II) compound is supported.

また本発明のCO分離回収用吸着剤の製造法は、最頻度細
孔径が60〜120Åのシリカまたは/およびアルミナより
なる担体に、銅(II)化合物を溶媒に溶解または分離し
た溶液または分離液を接触させた後、溶媒を除去するこ
とを特徴とするものである。
Further, the method for producing an adsorbent for CO separation and recovery of the present invention is a carrier or a separation liquid in which a copper (II) compound is dissolved or separated in a solvent, on a carrier made of silica or / and alumina having a most frequent pore size of 60 to 120Å. The method is characterized in that the solvent is removed after the contact with.

さらに本発明のCOを分離回収する方法は、圧力変動式吸
着分離法または/および温度変動式吸着分離法によりCO
を含む混合ガスからCOを分離回収するにあたり、吸着剤
として最頻度細孔径が60〜120Åのシリカまたは/およ
びアルミナよりなる担体に銅(II)化合物を担持させて
なるCO分離回収用吸着剤を用いることを特徴とするもの
である。
Further, the method for separating and recovering CO of the present invention is a CO 2 adsorption method by pressure fluctuation type adsorption separation method and / or temperature fluctuation type adsorption separation method.
When separating and recovering CO from a mixed gas containing CO, an adsorbent for CO separation and recovery is used, in which a copper (II) compound is supported on a carrier made of silica or / and alumina with a most frequent pore size of 60 to 120Å. It is characterized by being used.

以下、本発明を詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail.

吸着剤 本発明のCO分離用吸着剤は、特殊な細孔大きさの分布を
持つシリカまたは/およびアルミナよりなる担体に、銅
(II)化合物を担持させてなるものである。
Adsorbent The adsorbent for CO separation of the present invention is one in which a copper (II) compound is supported on a carrier made of silica and / or alumina having a special pore size distribution.

すなわち、本発明においては、担体として、最頻度細孔
径が60〜120Åのシリカまたは/およびアルミナよりな
る担体を用いる。最頻度細孔径が60Åの未満の担持では
CO2等の他成分ガスの物理吸着量が多くなり、分離効率
が低下する傾向がある。また、最頻度細孔径が120Åの
越える担持では、銅(II)化合物の担持が均一でなくな
り、さらに細孔容積も小さくなるため、担持能力が低下
し、CO吸脱着能力が低下する傾向がある。結果、上記範
囲以外のシリカまたは/およびアルミナ担体は、CO吸着
量、CO放出量の点で上記範囲のものに比しては性能が劣
る。
That is, in the present invention, a carrier made of silica or / and alumina having a most frequent pore size of 60 to 120Å is used as the carrier. For loading with a most frequent pore size of less than 60Å
The physical adsorption amount of other component gas such as CO 2 increases and the separation efficiency tends to decrease. Further, when the most frequent pore diameter is more than 120Å, the copper (II) compound is not evenly supported and the pore volume is also small, so that the supporting capacity tends to decrease and the CO adsorption / desorption capacity tends to decrease. . As a result, the silica or / and alumina carrier outside the above range is inferior in performance in terms of CO adsorption amount and CO release amount to those in the above range.

ここで細孔大きさの分布は、−196℃の液体N2温度でN2
を吸着させ、その吸着等温線より各細孔径の細孔容積を
算出することによって求められる。
Wherein the pore size distribution, N 2 in liquid N 2 temperature of -196 ° C.
Is adsorbed and the pore volume of each pore diameter is calculated from the adsorption isotherm.

シリカは、たとえばケイ酸ナトリウム水溶液を塩酸など
の酸で中和して沈澱を析出させ、ついで水洗、乾燥し、
さらに必要に応じて減圧加熱により活性化し、粉粒状と
することにより取得される。アルミナは、たとえば可溶
性のアルミニウム塩の水溶液から水酸化アルミニウムを
沈澱させてろ過し、これを強熱することにより取得され
る。シリカとアルミナを併用するときは、シリカとアル
ミナとの単なる機械的混合物のほか、シリカゲルとアル
ミナゲルとを湿った状態で練り合せる方法、シリカゲル
にアルミニウム塩を浸漬する方法、シリカとアルミナと
を水溶液から同時にゲル化させる方法、シリガゲル上に
アルミナゲルを沈着させる方法などが採用される。
For silica, for example, an aqueous solution of sodium silicate is neutralized with an acid such as hydrochloric acid to form a precipitate, which is then washed with water and dried,
Further, if necessary, it is activated by heating under reduced pressure, and is obtained by forming it into a granular form. Alumina is obtained, for example, by precipitating aluminum hydroxide from an aqueous solution of a soluble aluminum salt, filtering it, and igniting it. When using silica and alumina together, in addition to a simple mechanical mixture of silica and alumina, a method of kneading silica gel and alumina gel in a wet state, a method of immersing an aluminum salt in silica gel, an aqueous solution of silica and alumina. And a method of depositing an alumina gel on the silica gel, and the like.

上記特定の細孔大きさの分布を持つシリカ、アルミナお
よびシリカ−アルミナの粒径は、塔に充填したときの圧
損等を考慮してたとえば1〜7mm程度の粒状のものを選
択し、これを必要に応じて乾燥してから使用する。
The particle size of silica, alumina and silica-alumina having the above specific pore size distribution is, for example, about 1 to 7 mm, and is selected in consideration of the pressure loss when packed in a tower. Dry if necessary before use.

上記特定の担体に担持される銅(II)化合物としては、
塩化銅(II)、フッ化銅(II)、臭化銅(II)等のハロ
ゲン化銅(II);酸化銅(II);シアン化銅(II);ギ
酸銅(II)、酢酸銅(II)、シュウ酸銅(II)、硫酸銅
(II)、硝酸銅(II)、リン酸銅(II)、炭酸銅(II)
等の銅(II)の酸素酸塩または有機酸塩;水酸化銅(I
I);硫化銅(II);トリフルオロ銅(II)酸塩、テト
ラフルオロ銅(II)酸塩、トリクロロ銅(II)酸塩、テ
トラクロロ銅(II)酸塩、テトラシアノ銅(II)酸塩、
テトラヒドロオクソ銅(II)酸塩、ヘキサヒドロオクソ
銅(II)酸塩、アンミン錯塩等の錯塩;などが例示され
る。
As the copper (II) compound supported on the specific carrier,
Copper (II) halides such as copper (II) chloride, copper (II) fluoride, and copper (II) bromide; copper (II) oxide; copper (II) cyanide; copper (II) formate; copper acetate ( II), copper (II) oxalate, copper (II) sulfate, copper (II) nitrate, copper (II) phosphate, copper (II) carbonate
Copper (II) oxyacid salts or organic acid salts; such as copper hydroxide (I
I); Copper sulfide (II); Trifluorocuprate (II), tetrafluorocuprate (II), trichlorocuprate (II), tetrachlorocuprate (II), tetracyanocuprate (II) salt,
Examples thereof include tetrahydrooxocopper (II) salts, hexahydrooxocopper (II) salts, complex salts such as ammine complex salts, and the like.

担体に対する銅(II)化合物の担持量は、通常は0.5〜8
m-mol/g、好ましくは1〜5m-mol/gの範囲から選択す
る。銅(II)化合物の担持量が余りに少ないとCO吸着能
力が不足し、一方銅(II)化合物担持量が余りに多いと
かえって分離効率が低下する。
The amount of the copper (II) compound supported on the carrier is usually 0.5 to 8
It is selected from the range of m-mol / g, preferably 1-5 m-mol / g. If the loading amount of the copper (II) compound is too small, the CO adsorption capacity will be insufficient, while if the loading amount of the copper (II) compound is too large, the separation efficiency will decrease.

吸着剤の製造方法 上述の吸着剤は、上記特定の担体に、銅(II)化合物を
溶媒に溶解または分散した溶液または分散液を接触させ
た後、溶媒を除去することにより製造される。
Production Method of Adsorbent The above-mentioned adsorbent is produced by contacting the above-mentioned specific carrier with a solution or dispersion of a copper (II) compound dissolved or dispersed in a solvent, and then removing the solvent.

溶媒または分離液の接触は、含浸、スプレーなどにより
なされる。
The contact with the solvent or the separation liquid is performed by impregnation, spraying or the like.

触媒としては、たとえば、水、塩酸、酢酸、ギ酸、アン
モニア性ギ酸水溶液、アンモニア水、含ハロゲン溶剤
(クロロホルム、四塩化炭素、二塩化エチレン、トリク
ロロエタン、テトラクロロエタン、テトラクロロエチレ
ン、塩化メチレン、フッ素系溶剤等)、炭化水素(ヘキ
サン、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼ
ン、シクロヘキサン、デカリン等)、アルコール類(メ
タノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ア
ミルアルコール、シクロヘキサノール、エチレングリコ
ール、プロピレングリコール等)、ケトン類(アセト
ン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ア
セトフェノン、イソホロン、シクロヘキサノン等)、エ
ステル類(酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸アミル、プロ
ピオン酸メチル、プロピオン酸アミル等)、エーテル類
(イソプロピルエーテル、ジオキサン等)、セロソルブ
類(セロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソル
ブ、セロソルアセテート等)、カルビトール類などが用
いられる。
Examples of the catalyst include water, hydrochloric acid, acetic acid, formic acid, ammoniacal formic acid aqueous solution, ammonia water, halogen-containing solvents (chloroform, carbon tetrachloride, ethylene dichloride, trichloroethane, tetrachloroethane, tetrachloroethylene, methylene chloride, fluorine-based solvents, etc. ), Hydrocarbons (hexane, benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, cyclohexane, decalin, etc.), alcohols (methanol, ethanol, propanol, butanol, amyl alcohol, cyclohexanol, ethylene glycol, propylene glycol, etc.), ketones (acetone) , Methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetophenone, isophorone, cyclohexanone, etc., esters (methyl acetate, ethyl acetate, amyl acetate, methyl propionate, propionate Phosphate amyl), ethers (isopropyl ether, dioxane, etc.), cellosolves (Cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, cellosolve Sol acetate), such as carbitol is used.

担体と銅(II)化合物の溶液または分散液との接触は、
通常、含浸またはスプレーにより行う。この場合、担体
細孔に存在する気体を完全に溶液または分散液で置換す
るため、真空脱気した担体に溶液または分離液を接触さ
せたり、担体に溶液または分散液を接触させた後、減圧
条件下に脱気したりしてもよい。
The contact between the carrier and the solution or dispersion of the copper (II) compound is
Usually, it is carried out by impregnation or spraying. In this case, in order to completely replace the gas existing in the carrier pores with the solution or dispersion liquid, contact the solution or separation liquid with the degassed carrier under vacuum, or contact the solution or dispersion liquid with the carrier, and then reduce the pressure. It may be degassed under the conditions.

担体と溶液または分散液とを接触させた後は、望ましく
は系の温度を下げることなく、窒素、アルゴン、ヘリウ
ムなどの不活性ガス雰囲気下に加熱乾燥することにより
溶媒を留出除去する。溶媒の除去は単なる加熱乾燥のほ
か、減圧乾燥によってもなされる。このような方法によ
り、効率よく銅(II)化合物を担体に担持させることが
できる。
After contacting the carrier with the solution or dispersion, the solvent is distilled off by heating and drying under an atmosphere of an inert gas such as nitrogen, argon or helium, preferably without lowering the temperature of the system. The removal of the solvent can be performed not only by heat drying but also by vacuum drying. By such a method, the copper (II) compound can be efficiently loaded on the carrier.

この場合、上述の乾燥だけではCO吸着能が不足する場合
が多い。そこで、乾燥後の吸着剤をさらにN2、アルゴ
ン、ヘリウムなどの不活性ガスまたはCO、H2などの還元
性ガス雰囲気下に加熱処理を行うことが好ましい。加熱
処理温度は、不活性ガス中においては200〜600℃、還元
性ガス中においては150〜250℃とするのが適当であり、
この温度範囲以外では所期の活性化が十分には達成でき
ない。
In this case, the CO adsorption capacity is often insufficient only by the above-mentioned drying. Therefore, it is preferable to further heat-treat the adsorbent after drying in an atmosphere of an inert gas such as N 2 , argon or helium or a reducing gas such as CO or H 2 . The heat treatment temperature is suitably 200 to 600 ° C. in the inert gas and 150 to 250 ° C. in the reducing gas,
The desired activation cannot be sufficiently achieved outside this temperature range.

COの分離回収 上記のようにして得られた吸着剤は、吸着塔に充填さ
れ、PSA法またはTSA法により、COを含む混合ガスからの
COの分離回収が遂行される。
Separation and recovery of CO The adsorbent obtained as described above is packed in an adsorption tower, and is mixed from a mixed gas containing CO by the PSA method or the TSA method.
Separation and capture of CO is carried out.

PSA法によりCOの分離回収を行う場合は、吸着工程にお
ける吸着圧力は大気圧以上、たとえば0〜6kg/cm2Gと
することが望ましく、真空脱気工程における真空度は大
気圧以下、たとえば200〜10Torrとすることが望まし
い。
When CO is separated and collected by the PSA method, the adsorption pressure in the adsorption step is preferably atmospheric pressure or higher, for example, 0 to 6 kg / cm 2 G, and the vacuum degree in the vacuum degassing step is atmospheric pressure or lower, for example 200 It is desirable to set it to ~ 10 Torr.

TSA法によりCOの分離回収を行う場合は、吸着工程にお
ける吸着温度はたとえば0〜40℃程度、脱気工程におけ
る脱気温度はたとえば60〜180℃程度とすることが望ま
しい。
When CO is separated and recovered by the TSA method, the adsorption temperature in the adsorption step is preferably about 0 to 40 ° C, and the degassing temperature in the degassing step is preferably about 60 to 180 ° C.

また、PSA法とTSA法とを併用し、吸着を大気圧以上で低
温条件下に行い、脱気を大気圧以下で高温条件下に行う
こともできる。
It is also possible to use the PSA method and the TSA method in combination, to carry out adsorption under atmospheric pressure or above under low temperature conditions and degassing under atmospheric pressure or under high temperature conditions.

なお、TSA法はエネルギー消費の点でPSA法に比しては不
利であるため、工業的にはPSA法を採用するか、PSA−TS
A併用法を採用することが望ましい。
Since the TSA method is less advantageous than the PSA method in terms of energy consumption, either the PSA method should be industrially adopted, or the PSA-TS
It is desirable to use the A combination method.

適用できるCOを含む混合ガスとしては、たとえば、製鉄
所の転炉から発生する転炉ガスが用いられる。転炉ガス
は、通常、主成分としてCOのほか、O2、メタンその他の
炭化水素、水および少量のH2S、NH3等を含んでいる。転
炉ガス以外に、高炉ガス、電気炉ガス、発生炉ガスなど
も原料ガスとして用いることができる。
As the applicable mixed gas containing CO, for example, a converter gas generated from a converter of an iron mill is used. The converter gas usually contains CO as a main component, as well as O 2 , methane and other hydrocarbons, water and a small amount of H 2 S, NH 3 and the like. In addition to the converter gas, blast furnace gas, electric furnace gas, generating furnace gas and the like can be used as the raw material gas.

この場合、CO分離回収工程に先立ち、上記吸着剤を被毒
し、あるいはその寿命を縮めるおそれのある成分、すな
わちイオウ化合物、NH3等の不純物の吸着除去工程、水
分除去工程およびO2除去工程を設けることが望ましい。
ただし、CO2除去工程やN2除去工程は設けるには及ばな
い。
In this case, prior to the CO separation and recovery step, components that may poison the adsorbent or shorten its life, i.e., adsorption removal step of impurities such as sulfur compounds and NH 3 , water removal step and O 2 removal step Is desirable.
However, the CO 2 removal process and the N 2 removal process need not be provided.

作用 本発明の方法により得られた固体吸着剤によるCO吸脱着
現象は、主として担体に担持された銅(II)化合物とCO
との可逆的な化学反応(錯体形成反応と解離反応)に基
づくものであり(N2、CO2との化学反応は起こらな
い)、副次的に担体の細孔表面上へのCO2等の物理的な
吸着およびそこからの脱離に基くものであると考えられ
る。
Action The CO adsorption / desorption phenomenon by the solid adsorbent obtained by the method of the present invention is mainly caused by the copper (II) compound supported on the carrier and the CO
It is based on a reversible chemical reaction (complex formation reaction and dissociation reaction) with (no chemical reaction with N 2 and CO 2 ) and as a side effect CO 2 etc. on the pore surface of the carrier. Is considered to be based on the physical adsorption and desorption of the.

そして本発明において担体として用いるシリカまたは/
およびアルミナは、特定の細孔の大きさの分布を持って
いるため、原料ガスがCO2やN2を含んでいても、吸着工
程において担体細孔へのCO2やN2の物理的吸着量が少な
く、また担体細孔に物理的に吸着したこれらの不純物
は、洗浄ガスにより容易に脱離されるものと考えられ
る。
And silica used as a carrier in the present invention or /
And alumina, because it has a distribution of sizes of a particular pores, even raw material gas contains the CO 2 and N 2, the physical adsorption of CO 2 and N 2 to the support pores in the adsorption step It is considered that these impurities, which are small in amount and physically adsorbed on the carrier pores, are easily desorbed by the cleaning gas.

実施例 次に、実施例をあげて本発明をさらに説明する。EXAMPLES Next, the present invention will be further described with reference to examples.

第1図は実施例で用いた担体の細孔径分布曲線を示した
ものであり、第2図は比較例で用いた担体の細孔径分布
曲線を示したものである。
FIG. 1 shows the pore size distribution curve of the carrier used in the examples, and FIG. 2 shows the pore size distribution curve of the carrier used in the comparative examples.

図面中、縦軸のDV/DRは、V/R(細孔容積/細孔半径、す
なわち、その細孔半径までに細孔容積がいくらあるかを
示す指標)の微分値であり、単位細孔半径における細孔
容積の増減率を示す指標である。
In the drawing, DV / DR on the vertical axis is a differential value of V / R (pore volume / pore radius, that is, an index showing how much pore volume is up to the pore radius), and is a unit value. It is an index showing the rate of increase or decrease in the pore volume in the pore radius.

実施例1 200ccの三角フラスコ中で塩化銅(II)6.7gを16ccのエ
タノールに溶解し、この溶液の中に第1図に示した細孔
径分布を持つシリカ・アルミナ担体D30ccを加え、1時
間かくはんした後、マントルヒーターで100℃に加熱し
つつN2気流中で溶媒を留去した。その後さらにN2気流中
で電気炉を用いて400℃に加熱し、その温度で1時間加
熱処理した後、室温まで冷却し、CO分離回収吸着剤を得
た。
Example 1 In a 200 cc Erlenmeyer flask, 6.7 g of copper (II) chloride was dissolved in 16 cc of ethanol, and the silica / alumina carrier D30 cc having the pore size distribution shown in FIG. 1 was added to this solution for 1 hour. After stirring, the solvent was distilled off in a N 2 stream while heating at 100 ° C. with a mantle heater. After that, it was further heated to 400 ° C. in an N 2 gas stream using an electric furnace, heat-treated at that temperature for 1 hour, and then cooled to room temperature to obtain a CO 2 separated and collected adsorbent.

上記で得た吸着剤を吸着塔(15mmφ×300mmH)に充填
し、この吸着塔に CO :71.4vol% N2 :12.7vol% CO2:15.9vol% よりなる組成の1気圧の混合ガスを供給して25℃でCOを
吸着させ、初期吸着量を求めた。
The adsorbent obtained above is packed in an adsorption tower (15 mmφ × 300 mmH), and a mixed gas of 1 atm with a composition of CO: 71.4vol% N 2 : 12.7vol% CO 2 : 15.9vol% is supplied to this adsorption tower. Then, CO was adsorbed at 25 ° C to determine the initial adsorption amount.

吸着操作後真空ポンプを用いて圧力25Torrで5分間脱気
を行い、吸着されているガスを放出させた。ついで再び
上記と同じ条件で吸着させて、2回目の吸着量を求め
た。さらに放出−吸着操作を繰り返しても、各成分ガス
の吸着量は変らなかった。
After the adsorption operation, degassing was performed for 5 minutes at a pressure of 25 Torr using a vacuum pump to release the adsorbed gas. Then, the particles were adsorbed again under the same conditions as above, and the second adsorption amount was obtained. Further, even if the release-adsorption operation was repeated, the adsorption amount of each component gas did not change.

その結果は次の通りであった。The results were as follows.

初期吸着量 CO :17.4cc/cc CO2: 1.1cc/cc N2 :trace 2回目以降吸着量 CO :9.3cc/cc CO2:0.6cc/cc N2 :trace 比較例1〜2 シリカアルミナ担体Dに代えて第2図に示した細孔径分
布を持つシリカ・アルミナ担体F(比較例1)およびシ
リカ・アルミナ担体G(比較例2)を用いたほかは実施
例1と同様にして吸着剤の製造およびCOの分離回収操作
を行った。
Initial adsorption CO: 17.4cc / cc CO 2: 1.1cc / cc N 2: trace 2 subsequent adsorption CO: 9.3cc / cc CO 2: 0.6cc / cc N 2: trace Comparative Examples 1 silica-alumina support An adsorbent was prepared in the same manner as in Example 1 except that silica / alumina carrier F (Comparative Example 1) and silica / alumina carrier G (Comparative Example 2) having the pore size distribution shown in FIG. 2 were used in place of D. Was performed and CO was separated and recovered.

結果を第1表に示す。The results are shown in Table 1.

発明の効果 本発明においては、最頻度細孔径60〜120Åのシリカま
たは/およびアルミナ担体を用い、これに銅II化合物を
担持させるようにしたので、CO吸脱着能力が一段と増大
し、なおかつ他成分ガスの吸脱着量を低下させることが
可能になる。
Effect of the Invention In the present invention, since the silica or / and alumina carrier having the most frequent pore size of 60 to 120Å is used to support the copper II compound, the CO adsorption / desorption capacity is further increased, and the other components are further added. It is possible to reduce the adsorption / desorption amount of gas.

よって、本発明は、転炉ガスその他COを含むガスから高
純度のCOを工業的規模で分離回収するための吸着剤の製
造方法として、化学工業上の意義が大きい。
Therefore, the present invention has great significance in the chemical industry as a method for producing an adsorbent for separating and recovering high-purity CO from a converter gas and other gases containing CO on an industrial scale.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は実施例で用いた担体の細孔径分布曲線を示した
ものであり、第2図は比較例で用いた担体の細孔径分布
曲線を示したものである。
FIG. 1 shows the pore size distribution curve of the carrier used in the examples, and FIG. 2 shows the pore size distribution curve of the carrier used in the comparative examples.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】最頻度細孔径が60〜120Åのシリカまたは
/およびアルミナよりなる担体に、銅(II)化合物を担
持させてなるCO分離回収用吸着剤。
1. An adsorbent for CO separation and recovery comprising a carrier of silica or / and alumina having a most frequent pore size of 60 to 120Å and a copper (II) compound supported on the carrier.
【請求項2】最頻度細孔径が60〜120Åのシリカまたは
/およびアルミナよりなる担体に、銅(II)化合物を溶
媒に溶解または分散した溶液または分散液を接触させた
後、溶媒を除去することを特徴とするCO分離回収用吸着
剤の製造方法。
2. A solution or dispersion prepared by dissolving or dispersing a copper (II) compound in a solvent is brought into contact with a carrier made of silica or / and alumina having a most frequent pore size of 60 to 120Å, and then the solvent is removed. A method for producing an adsorbent for CO separation and recovery, comprising:
【請求項3】溶媒除去後、さらに不活性ガスまたは還元
性ガス雰囲気下に加熱処理することを特徴とする特許請
求の範囲第2項記載の製造方法。
3. The production method according to claim 2, further comprising heat treatment in an atmosphere of an inert gas or a reducing gas after removing the solvent.
【請求項4】圧力変動式吸着分離法または/および温度
変動式吸着分離法によりCOを含む混合ガスからCOを分離
回収するにあたり、吸着剤として、最頻度細孔径が60〜
120Åのシリカまたは/およびアルミナよりなる担体に
銅(II)化合物を担持させてなるCO分離回収用吸着剤を
用いることを特徴とするCOを分離回収する方法。
4. When the CO is separated and recovered from a mixed gas containing CO by the pressure fluctuation type adsorption separation method and / or the temperature fluctuation type adsorption separation method, the most frequent pore diameter is 60 to 60 as an adsorbent.
A method for separating and recovering CO, which comprises using an adsorbent for separating and recovering CO, which is obtained by supporting a copper (II) compound on a carrier made of 120 Å silica and / or alumina.
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