JPH07241426A - ガス分離方法 - Google Patents

ガス分離方法

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JPH07241426A
JPH07241426A JP6032207A JP3220794A JPH07241426A JP H07241426 A JPH07241426 A JP H07241426A JP 6032207 A JP6032207 A JP 6032207A JP 3220794 A JP3220794 A JP 3220794A JP H07241426 A JPH07241426 A JP H07241426A
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JP
Japan
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gas
adsorbent
point component
boiling point
high boiling
Prior art date
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Pending
Application number
JP6032207A
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English (en)
Inventor
Kenichi Inoue
賢一 井上
Hiroshi Yoshikawa
浩志 吉川
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Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Denko Corp
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Publication date
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Publication of JPH07241426A publication Critical patent/JPH07241426A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】排水量が増大するというような排水処理の問題
が生じない、爆発の危険性がなく安全であって、低純度
の窒素ガスを用いて運転費用の増大にならない吸着剤再
生と離脱ガスの回収を行うガス分離方法を提供する。 【構成】沸点の異なる2成分以上の混合成分ガス中の高
沸点成分ガスと低沸点成分ガスを分離処理する方法にお
いて、混合成分ガスを吸着剤に導いて高沸点成分ガスを
吸着剤に吸着させた後、窒素ガスを吸着剤にパージして
吸着剤中の高沸点成分ガスを離脱させ、離脱した高沸点
成分ガスと窒素ガスとの混合ガスを冷却凝縮器に導いて
高沸点成分ガスを凝縮液化回収したのちに、未回収の不
凝縮ガスをガス分離膜で濃縮ガスと希釈ガスとに分離
し、濃縮ガスは冷却凝縮器の入口に、希釈ガスは一部を
吸着前の上記混合成分ガスのラインに戻して吸着剤に導
き、残りを元の上記窒素ガスの供給ラインに戻して再利
用する構成である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各種工場や処理場など
で発生する沸点の異なる2成分以上の混合成分ガスを吸
着剤に導いて低沸点成分ガスを気相排出すると同時に、
高沸点成分ガスを吸着剤に吸着させ、次に、窒素ガスを
吸着剤にパージして吸着剤中の高沸点成分ガスを離脱さ
せ、離脱した高沸点成分ガスを凝縮液化回収するガス分
離方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】沸点の異なる2成分以上の混合成分ガス
中の高沸点成分ガスと低沸点成分ガスを分離処理する方
式は、従来より蒸留法、吸収法、凝縮法、吸着法などが
一般的であり、混合成分ガスの処理量や混合成分ガス中
の分離対象成分ガス濃度などの大小により、処理設備の
経済性の見地から最適の方式が選定される。
【0003】大処理量には吸収法や吸着法が、小処理量
には蒸留法や凝縮法が各々適しており、高濃度ガスには
蒸留法、吸収法、凝縮法が低濃度ガスには吸着法が適し
ている。
【0004】従って、大処理量・低濃度成分ガス分離を
対象とする場合は、吸着法が最も適した方式として選定
される。例えば塗装工場から発生する低濃度溶剤ガス含
有空気中の溶剤ガス分離回収処理、あるいは化学工場で
発生する反応ガス中の微量不純物ガス分離除去処理など
が大処理量・低濃度成分ガス分離の処理に該当し、従来
から吸着法が用いられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この吸着方式
には、次のような問題点がある。即ち、第1の問題点は
脱着に用いる流体を選定する点である。従来より水蒸気
が脱着流体として一般に使われているが、水蒸気を使う
と吸着槽を出たあとの凝縮液化工程で水蒸気と離脱した
被吸着物とが液化して排水となり、排水量が増大するた
め、規模を拡大した2次処理設備が必要となる。上記の
問題を解決するために、水蒸気による脱着に代えて排水
が増加しない加熱空気による脱着が使われる。ところが
第2の問題点は安全性の点にある。上記加熱空気による
脱着において離脱した被吸着物が有機溶剤であると加熱
空気中の酸素と混合して爆発性のガスが生じ、爆発の危
険性が非常に高くなることである。
【0006】上記の問題点を解決する方法として、最
近、窒素ガスによる脱着方式が注目されている。窒素ガ
スによる脱着では、排水の問題も安全性の問題も生じる
ことがなく、従来の問題点は解消されるが、新たな問題
点が発生する。即ち、窒素ガス消費による運転費用の増
大である。
【0007】本発明は、前記従来技術の問題を解決する
ためになされたものであって、排水量が増大するという
ような排水処理の問題が生じない、爆発の危険性がなく
安全であって、低純度の窒素ガスを用いて運転費用の増
大にならない吸着剤再生と離脱ガスの回収を行うガス分
離方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明のガス分離方法
は、沸点の異なる2成分以上の混合成分ガス中の高沸点
成分ガスと低沸点成分ガスを分離処理する方法におい
て、混合成分ガスを吸着剤に導いて高沸点成分ガスを吸
着剤に吸着させた後、窒素ガスを吸着剤にパージして吸
着剤中の高沸点成分ガスを離脱させ、離脱した高沸点成
分ガスと窒素ガスとの混合ガスを冷却凝縮器に導いて高
沸点成分ガスを凝縮液化回収したのちに、未回収の不凝
縮ガスをガス分離膜で濃縮ガスと希釈ガスとに分離し、
濃縮ガスは冷却凝縮器の入口に、希釈ガスは一部を吸着
前の上記混合成分ガスのラインに戻して吸着剤に導き、
残りを元の上記窒素ガスの供給ラインに戻して再利用す
ることを特徴とする構成であり、吸着剤にパージする窒
素ガスを窒素分離膜を用いて空気中から分離精製するこ
とがより好ましい構成である。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を参照しつつ説明す
る。図1は、本発明の実施例において使用するガス分離
装置の一例を示す説明図である。図1において、11は
混合成分ガスであり、吸着ガスブロワー9により吸着槽
1あるいは2にこの混合成分ガス11が供給され、高沸
点成分ガスが吸着され、低沸点成分ガス12は吸着槽か
ら排出される。この吸着操作が一定時間実施された後、
脱着操作に移る。脱着操作は吸着槽1あるいは2に窒素
ガスを注入し、吸着剤にパージすることによって実施さ
れる。通常、吸着槽は混合成分ガス11を常時受け入れ
て吸着処理が出来るように、また吸着操作中であって
も、同時に脱着操作が出来るように2槽以上が設けられ
る。例えば、2槽の場合、吸着槽1が吸着操作中の時に
吸着槽2が脱着再生操作を完了し、吸着槽2が吸着操作
中の時には吸着槽1が脱着再生操作を完了する。窒素ガ
スは精製圧縮した窒素を用いることもできるが、図2に
示すように窒素分離膜8を用いて空気中の窒素を90%
以上の純度にして、脱着操作のために吸着槽に注入する
ことが好ましい。
【0010】脱着のプロセスは、窒素ガス14が加熱器
6で加熱後、吸着槽1あるいは2に注入されると、吸着
剤に吸着された高沸点成分ガスが吸着剤から離脱し、窒
素ガスと混合され、脱着ガス16として吸着槽1あるい
は2から排出される。
【0011】排出された脱着ガス16は、冷却凝縮器3
で高沸点成分ガスの飽和蒸気圧温度以下に間接冷却さ
れ、凝縮液化され凝縮回収液18となる。冷却凝縮器3
で凝縮されなかった不凝縮ガス17は、高沸点成分ガス
を選択的に透過するガス分離膜4に導かれ、高沸点成分
ガスが透過した濃縮ガス19と透過しなかった希釈ガス
21とに分離される。透過ガス側には真空ポンプ7が設
けられており、透過ガス側を真空圧下に保持し、ガス分
離膜4の供給ガスである不凝縮ガス中の高沸点成分ガス
を吸引する。この濃縮ガス19は真空ポンプ7の出口で
ほぼ大気圧状態に復帰し、透過戻りガス20となり、冷
却凝縮器3の入口に戻され、再度凝縮液化ラインに入
る。
【0012】一方、ガス分離膜4の希釈ガス21中に
は、高沸点成分ガスが微量含まれているので、一部の希
釈ガス21は吸着槽1あるいは2へ供給される混合成分
ガス11のラインに戻され、再度吸着工程に入る。残り
の希釈ガス21は脱着ブロワー5を用いて窒素ガス14
の供給ラインに戻して再度加熱器6に供給し、脱着のた
めに再利用される。なお、それぞれの戻すガス量比は経
済性や希釈ガス21中の高沸点成分ガス濃度等により適
宜選定される。
【0013】本発明に用いる機器類は取り扱うガスの性
状に耐性があり、かつ効率よく操作できるものであれば
限定されないが、取扱ガス中への不純成分や第3成分の
混入をできるだけ避けるため、真空ポンプ7やブロワー
5、9はドライ式が、冷却凝縮器3は間接熱交換器が適
している。窒素ガス加熱器6は電熱式が使用できること
もある。
【0014】本発明に用いるガス分離膜4は、混合ガス
下の高沸点成分ガスを選択的に効率よく分離するものが
よく、例えば日東電工 (株) 製のシリコーン系ガス分離
膜(品名:NTGS−2200)が適している。窒素分
離膜8は効率よく窒素精製できるものなら何ら限定され
ず、市販の窒素分離膜が利用できる。ガス分離膜4や窒
素分離膜8のモジュール型式は各々の用途に適した型式
なら何ら限定されず、スパイラル型、中空糸型、プレー
ト&フレーム型など様々なモジュールを用いることがで
きる。
【0015】本発明に用いる吸着槽に充填する吸着剤
は、対象となる高沸点成分ガスである被吸着物質が効率
よく吸着されること、供給される混合成分ガスに対する
耐性、脱着処理時を含めた耐熱性などから適宜選定され
る。例えば、粒状活性炭や繊維活性炭あるいはゼオライ
トなどが挙げられる。
【0016】以下、本発明の実施例に基づき、本発明を
さらに詳しく説明する。 実施例1 図2に示すシステム説明図に従って下記の如く実施し
た。本実施例は、粘着テープ製造工場の粘着剤塗工部か
らのトルエン含有排ガスである局所排気出口ガスを処理
する装置を組み立て、本発明のガス分離方法を適用した
例である。図2において、吸着槽1、2には各々が内径
1600ミリ、有効高さ1000ミリで粒状活性炭充填
量500Kg/槽のSUS304製吸着槽を、冷却凝縮器3には
冷却水として冷却塔循環水32℃(水圧2Kg/cm2G )を
使用してSUS304製多管式間接熱交換器(伝熱面積;7
m2) を、分離膜4には日東電工 (株) 製分離膜であるシ
リコーン系複合膜スパイラル型モジュールNTU−22
00−S8(膜面積=約;14m2/本)6本を、脱着ガ
スブロワー5には5.5Kw 容積型ドライ式ブロワーを、加
熱器6には加熱オイル循環式間接加熱器(伝熱面積;5
m2、オイル循環量15L/min、オイル入口温度250
℃、オイル出口温度230℃)を、真空ポンプ7には2
2Kw容積型ドライ式真空ポンプを、窒素分離膜8には純
度95%以上で精製窒素量200m3/hの宇部興産(株)
製NM−815型3本(1本当たり70m3/h×95%窒
素発生)を使用し、吸着槽1と2の吸脱着を繰り返すこ
とにより、トルエン含有排ガス中のトルエン回収を行っ
た。
【0017】吸脱着の繰り返し時間は、2時間吸着と2
時間脱着として、2時間ごとに吸着槽1と2を切り換え
た。具体的には、7.5Kw容積型ドライ式ブロワーである
吸着ブロワー9によって2000ppm のトルエン蒸気と
1.6vol% の水蒸気と空気の混合成分ガスである40℃の
ほぼ大気圧のトルエン含有排ガス3000m3/hを吸着槽
1に供給し、トルエン蒸気を吸着剤である活性炭に吸着
させた。2時間経過後、上記トルエン含有排ガス300
0m3/hを吸着槽2に供給できるように配管を切り換え、
吸着槽1は吸着操作から脱着操作に切り換えた。脱着操
作において窒素分離膜8に平均500Nm3/h(7Kg/cm2G)
の圧縮空気を供給し、純度95%以上の窒素量200m3
/hを分離精製して、上記のような順で脱着を行うことに
より、トルエンの回収率は95%以上を達成し、大気へ
排出する排気ガス中のトルエン濃度(低沸点ガス12中
のトルエン濃度)は常時100ppm 以下であった。ま
た、装置全体の消費電力は平均35Kw(200V,3相)であ
った。
【0018】
【発明の効果】本発明のガス分離方法は、排水量が増大
するというような排水処理の問題が生じない、爆発の危
険性がなく安全であって、低純度の窒素ガスを用いて運
転費用が増大することなく、吸着剤再生と離脱した高沸
点成分ガスを凝縮液化回収できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明において使用するガス分離方法のシステ
ムの一例を示す説明図である。
【図2】本発明において使用するガス分離方法のシステ
ムの他の一例を示す説明図である。
【符合の説明】
1 吸着槽 2 吸着槽 3 冷却凝縮器 4 ガス分離膜 5 脱着ブロワー 6 加熱器 7 真空ポンプ 8 窒素分離膜 9 吸着ブロワー 11 混合成分ガス 12 低沸点ガス 13 圧縮空気 14 窒素ガス 15 加熱窒素ガス 16 脱着ガス 17 不凝縮ガス 18 凝縮回収液 19 濃縮ガス 20 透過戻りガス 21 希釈ガス

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 沸点の異なる2成分以上の混合成分ガス
    中の高沸点成分ガスと低沸点成分ガスを分離処理する方
    法において、混合成分ガスを吸着剤に導いて高沸点成分
    ガスを吸着剤に吸着させた後、窒素ガスを吸着剤にパー
    ジして吸着剤中の高沸点成分ガスを離脱させ、離脱した
    高沸点成分ガスと窒素ガスとの混合ガスを冷却凝縮器に
    導いて高沸点成分ガスを凝縮液化回収したのちに、未回
    収の不凝縮ガスをガス分離膜で濃縮ガスと希釈ガスとに
    分離し、濃縮ガスは冷却凝縮器の入口に、希釈ガスは一
    部を吸着前の上記混合成分ガスのラインに戻して吸着剤
    に導き、残りを元の上記窒素ガスの供給ラインに戻して
    再利用することを特徴とするガス分離方法。
  2. 【請求項2】 吸着剤にパージする窒素ガスを窒素分離
    膜を用いて空気中から分離精製する構成としたことを特
    徴とする請求項1に記載のガス分離方法。
JP6032207A 1994-03-02 1994-03-02 ガス分離方法 Pending JPH07241426A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104117223A (zh) * 2014-08-05 2014-10-29 菱花集团有限公司 一种管束尾汽回收及异味汽体治理装置及工艺
JPWO2014104196A1 (ja) * 2012-12-28 2017-01-19 大阪瓦斯株式会社 ガス精製装置
CN108607326A (zh) * 2018-06-04 2018-10-02 江苏金门能源装备有限公司 一种带有热吹扫脱附的冷凝+吸附集成VOCs排放控制系统及其处理方法
CN110496490A (zh) * 2019-09-19 2019-11-26 上海富钟节能环保科技有限公司 一种收集挥发性气体的装置和方法

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