JPH08117544A - 合成ガスの精製分離方法 - Google Patents

合成ガスの精製分離方法

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JPH08117544A
JPH08117544A JP27984294A JP27984294A JPH08117544A JP H08117544 A JPH08117544 A JP H08117544A JP 27984294 A JP27984294 A JP 27984294A JP 27984294 A JP27984294 A JP 27984294A JP H08117544 A JPH08117544 A JP H08117544A
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JP
Japan
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gas
membrane
separation
transmitted
acidic
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JP27984294A
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Yasushi Kawamura
靖 川村
Katsushi Kosuge
克志 小菅
Toshiya Higuchi
俊也 樋口
Yuzuru Kato
讓 加藤
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 酸性ガス又は水分の除去設備にかかる負荷を
軽減すると共に、低い生産コストで操業することのでき
る合成ガスの精製分離方法を提供する。 【構成】 石炭又は重質油のガス化によって得られる合
成ガスの精製分離方法において、CO、H2 等を主成分
として、H2 S、COS、CO2 等の酸性ガス及び水分
を副成分として含む合成ガスを、ガス分離膜に透過させ
てH2 を主成分とする透過ガスと、CO又はCOとH2
を主成分とする非透過ガスとに分離した後、CO又はC
OとH2 を主成分とする非透過ガス中に含まれる酸性ガ
ス及び水分を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、C1化学の分野で中心
的な原料ガスである一酸化炭素(CO)と水素(H2
とを、石炭又は重質油等のガス化で生成したガスからガ
ス分離膜法により精製する合成ガスの精製分離方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】水素(H2 )、一酸化炭素(CO)等の
目的とするガスを混合ガス中から分離回収するためのガ
ス分離技術として吸収法、深冷分離法、PSA法及びガ
ス分離膜法が知られている。このうちガス分離膜法は、
高分子樹脂等からなるガス透過膜に加圧した原料ガスを
透過させて、透過膜を通過するガスの透過速度がガス種
によって異なることを利用したガス分離方法である。即
ち、H2 とCOを主成分とした合成ガスの場合には、H
2 等の小さい分子は透過速度が大きく、極性の大きいC
O等は透過速度が小さいために、H2 は透過ガスとな
り、COは非透過ガスとなってガス分離を行うことがで
きる。このガス分離膜法は、その他のガス分離方法が分
離の阻害要因となる酸性ガス及び水分等を処理前に除去
しておかなければならないのに対して、酸性ガス及び水
分等の不純物による影響を受けにくい利点を有してい
る。前記ガス分離膜法による石炭ガス化ガスの分離精製
技術としては、予め原料ガス中の酸性ガス等を除去した
後に、ガス分離膜法を適用する方法が特開昭61−13
6423号公報に記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開昭61−136423号公報に記載された石炭ガス化
により生成するガスの分離方法では、予め原料ガス中の
酸性ガスを除去した後にガス分離膜法を適用するため
に、酸性ガス等の除去設備において処理するガス量が多
くなってランニングコストが増大する他に、COのみを
目的成分として分離する場合には、処理設備が過剰とな
り目的とするCOの生産コストが高くなるという欠点が
あった。本発明はこのような事情に鑑みてなされたもの
で、酸性ガス又は水分の除去設備にかかる負荷を軽減す
ると共に、低い生産コストで操業することのできる合成
ガスの精製分離方法を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項1
記載の合成ガスの精製分離方法は、石炭又は重質油のガ
ス化によって得られる合成ガスの精製分離方法におい
て、CO、H2 等を主成分として、H2 S、COS、C
2 等の酸性ガス及び水分を副成分として含む合成ガス
を、ガス分離膜に透過させてH2 を主成分とする透過ガ
スと、CO又はCOとH2 を主成分とする非透過ガスと
に分離した後、CO又はCOとH2 を主成分とする前記
非透過ガス中に含まれる酸性ガス及び水分を除去するよ
うに構成されている。
【0005】ここで石炭又は重質油のガス化によって得
られる合成ガスとは、石炭又はアスファルト等の重質油
を部分酸化、改質して得られる、CO、H2 、メタン等
を主成分として、その他の副成分を含む精製前の原料ガ
スである。酸性ガスにはH2 S、COS、CO2 の他
に、硫黄化合物等も含む。またガス分離膜とは、高分子
樹脂等を主に中空糸膜状として形成し、これら中空糸膜
の外側に混合ガスを圧入して、該中空糸膜の膜面を分離
膜として、H2 を選択的に該中空糸膜の内側に透過させ
るように調整したガス分離機能を有するもの等である。
【0006】
【作用】請求項1記載の合成ガスの精製分離方法におい
ては、石炭又は重質油のガス化によって得られる合成ガ
スの精製分離方法において、CO、H2 等を主成分とし
て、H2 S、COS、CO2 等の酸性ガス及び水分を副
成分として含む合成ガスを、ガス分離膜に透過させてH
2 を主成分とする透過ガスとCO又はCOとH2を主成
分とする非透過ガスとに分離した後、CO又はCOとH
2 を主成分とする前記非透過ガス中に含まれる酸性ガス
及び水分を吸収剤に吸着させる方法等により除去するよ
うに構成されているので、酸性ガス又は水分の除去装置
が処理するガス量及び酸性ガスの濃度を低減することが
できる。
【0007】
【実施例】続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明
を具体化した実施例につき説明し、本発明の理解に供す
る。ここに図1は本発明の一実施例に係る合成ガスの精
製分離方法を適用した設備の構成図、図2は本発明の一
実施例に係る合成ガスの精製分離方法及びその比較例を
説明するフロー図である。
【0008】まず、図1に示した本発明の一実施例に係
る合成ガスの精製分離方法を適用した設備について説明
する。前記設備は膜分離設備、酸性ガス除去設備及び脱
湿設備の3つの部分で構成されている。そして前記膜分
離設備はミストエリミネーター11、プレヒーター1
2、圧縮機13及び複数基の膜モジュール10とからな
る。膜モジュール10内にはプリズムセパレーターと称
されるポリスルホン系の中空糸膜がガス分離膜として機
能するように配置されており、前記中空糸膜の外側に高
圧の合成ガスを流して、前記中空糸膜の内側から中空糸
膜を透過する透過ガスが取り出せるようにしている、一
方、非透過ガスは膜モジュール10の上部から排出でき
るように全体が構成されている。そして前段の複数基の
膜モジュール10の下部から取り出される透過ガスは、
オフガスとして排出できるよう配管され、また後段の複
数基の膜モジュール10の下部から取り出される透過ガ
スは、圧縮機13を介して前段の膜モジュール10の原
料ガス入口にリサイクルできるように配管等が配置され
ている。前記酸性ガス除去設備は、COSを加水分解し
てH2 Sに転化するCr系触媒が充填された反応塔14
と、モノエタノールアミン(MEA)水溶液等の吸収液
によってガスを吸収させる吸収塔15と、活性炭もしく
は酸化鉄を充填した乾式脱硫塔16からなる。そして、
前記脱湿設備はガス温度を昇降温させることによりガス
中の湿分を除去する温度スイング吸着(TSA)方式の
脱湿塔17からなる。
【0009】実施例として、表1のに示す組成の合成
ガスをミストエリミネーター11及びプレヒーター12
に送入して、ガス温度を40℃、ガス圧力を42kg/
cm2 Gに調整することにより、合成ガス中の凝縮成分
を完全に気化した。そして、前段複数基の最上流側の膜
モジュール10に前記合成ガスを送入して、透過ガスと
非透過ガスとに分離した。ここで合成ガス中の透過速度
の速いH2 は容易に前記中空糸膜を透過して透過ガスと
なり、一方、透過速度の遅いCO等は非透過ガスとなっ
て膜モジュール10の上部より排出される。ここで得ら
れる高H2 濃度の前記透過ガスはオフガスラインに供給
され、CO濃度が90vol%以上である前記非透過ガ
スは更にCO濃度を上げるために、続く前段複数基の膜
モジュール10に送入される。
【0010】
【表1】
【0011】上記のようにして、後段の膜モジュール1
0により分離された非透過ガスの組成を表1のに示
す。ここで非透過ガス中のCO濃度は97.03vol
%であるが、酸性ガス(COS、CO2 、H2 S等)の
濃度は、原料ガス中の濃度(表1の)に較べて約1/
3から1/5の割合で減少しているものの無視できない
量である。一方、後段の膜モジュール10により分離さ
れた透過ガスはCOを70vol%近く含有しており、
CO回収率を向上させるために、圧縮機13を介して、
前記透過ガスを前段の膜モジュール10の原料ガス送入
側に戻すことにより膜分離設備内を循環させた。このよ
うに透過ガスをリサイクルさせることにより、CO回収
率は約70%から85%まで上昇し、COガスの濃度は
約95vol%から97.03vol%に改善すること
ができた。
【0012】続いて前記酸性ガスを含有する表1の組
成の非透過ガスを酸性ガス除去設備に送入して、酸性ガ
スの除去処理を行った。該酸性ガス除去設備において
は、COSをCr系触媒が充填された反応塔14中で加
水分解し( COS + H2O → CO2 + H
2 S )、CO2 、H2 Sをモノエタノールアミン(M
EA)水溶液等を吸収剤として気液接触させることによ
り、吸収塔15出側で各濃度をCO2 <100ppm、
2 S<1ppm、COS<5ppmのレベルまで湿式
除去を行った。ここで合成ガス中の硫黄(S)分の規制
がより厳しい場合には、続く乾式脱硫塔16において、
硫黄(S)分を活性炭もしくは酸化鉄に吸着させて更に
高純度化を図ることもできる。続く脱湿設備において
は、脱湿塔17内の温度を昇降温させる温度スイング吸
着法(TSA)によりガス中の水分を除いて最終的な合
成ガスの精製分離工程を終了した。上述のようにして処
理された非透過ガス中の最終のCO濃度は98〜99v
ol%となって、酢酸製造等の化学原料として充分使用
可能なレベルであった。
【0013】ここで、酸性ガス除去工程を膜分離工程の
前に行う従来例(図2(b))と、酸性ガス除去工程を
膜分離工程の後に行う前記実施例(図2(a))とを比
較することにより本実施例について得られる効果を説明
する。表2は、図2(a)に示される実施例の各工程間
で処理されるガスの流量を、原料として送入される合成
ガス量を100とする流量比率で表示したものである。
表1、表2は図2(a)に示されるフロー図の各工程で
送入または排出されるガス〜に対応する各ガス中の
成分及び流量比率をそれぞれ示したものである。は膜
分離、酸性ガス除去及び脱湿がなされた製品ガスであ
り、その組成及び流量比率が表1と表2とに示して
ある。または膜分離工程のみがなされた後のオフガス
に対応している。
【0014】
【表2】
【0015】これにより従来例においては、原料として
送入される石炭ガス化ガスまたは重質油ガス化ガスの全
量について酸性ガスの除去を行わなければならなかった
が、一方、実施例においては、酸性ガス除去が必要なガ
ス量(表2)が原料として送入されるガス量の半分以
下の43.3vol%となることが分かる。しかも、実
施例において、膜分離により酸性ガスの一部が除かれて
いるので、表1(と)に示されるように送入処理す
べきガス中の酸性ガス濃度は送入する原料ガス中の濃度
の1/3から1/5に低減していることが分かる。従っ
て、本実施例により酸性ガス除去設備及び脱湿設備での
負荷を大幅に軽減すると共に、COガスの生産性が向上
して、低い生産コストでの操業を可能とすることができ
る。
【0016】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明はこれらの実施例に限定されるものではなく、要旨を
逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲であ
る。例えば上記実施例においては、膜モジュール10の
段数が2段の場合について述べたが、段数に限定される
ことなく本発明への適用が可能である。また、上記実施
例においては、COを製品とする場合について述べた
が、COとH2 との比を後で使用する化学反応に必要な
値に調節された混合ガスを製品とする場合にも、本発明
への適用が可能である。
【0017】
【発明の効果】請求項1記載の合成ガスの精製分離方法
においては、石炭又は重質油のガス化によって得られる
合成ガスの精製分離方法において、CO、H2 等を主成
分として、H2 S、COS、CO2 等の酸性ガス及び水
分を副成分として含む合成ガスを、ガス分離膜に透過さ
せてH2 を主成分とする透過ガスと、CO又はCOとH
2 を主成分とする非透過ガスとに分離した後、CO又は
COとH2 を主成分とする前記非透過ガス中に含まれる
酸性ガス及び水分を除去するように構成されているの
で、酸性ガス又は水分の除去設備で処理するガス量、及
び処理すべき酸性ガスの濃度を低減して、前記設備にか
かる負荷を軽減することにより、生産性の向上を図るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る合成ガスの精製分離方
法を適用した設備の構成図である。
【図2】本発明の一実施例に係る合成ガスの精製分離方
法及びその比較例を説明するフロー図である。
【符号の説明】
10 膜モジュール 11 ミストエリミネーター 12 プレヒーター 13 圧縮機 14 反応塔 15 吸収塔 16 乾式脱硫塔 17 脱湿塔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 讓 福岡県北九州市戸畑区大字中原46−59 新 日本製鐵株式会社機械・プラント事業部内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 石炭又は重質油のガス化によって得られ
    る合成ガスの精製分離方法において、 CO、H2 等を主成分として、H2 S、COS、CO2
    等の酸性ガス及び水分を副成分として含む合成ガスを、
    ガス分離膜に透過させてH2 を主成分とする透過ガス
    と、CO又はCOとH2 を主成分とする非透過ガスとに
    分離した後、 CO又はCOとH2 を主成分とする前記非透過ガス中に
    含まれる酸性ガス及び水分を除去することを特徴とする
    合成ガスの精製分離方法。
JP27984294A 1994-10-18 1994-10-18 合成ガスの精製分離方法 Withdrawn JPH08117544A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007009068A (ja) * 2005-06-30 2007-01-18 Hitachi Ltd 改質ガスを利用するシステム及び方法
JP2008132482A (ja) * 2006-11-01 2008-06-12 Mitsubishi Chemicals Corp ガスの分離方法

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Effective date: 20020115