JPH10130010A - Purifying method of gaseous carbon dioxide and device therefor - Google Patents

Purifying method of gaseous carbon dioxide and device therefor

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JPH10130010A
JPH10130010A JP8282230A JP28223096A JPH10130010A JP H10130010 A JPH10130010 A JP H10130010A JP 8282230 A JP8282230 A JP 8282230A JP 28223096 A JP28223096 A JP 28223096A JP H10130010 A JPH10130010 A JP H10130010A
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JP
Japan
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carbon dioxide
dioxide gas
oxygen
impurities
purifying
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Japanese (ja)
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Susumu Takeda
進 武田
Saburo Hayakawa
三郎 早川
Akio Kajiwara
明夫 梶原
Kaoru Koshibe
薫 越部
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EKIKA CARBON DIOXIDE CO
EKIKA TANSAN KK
Japan Oxygen Co Ltd
Nippon Sanso Corp
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EKIKA CARBON DIOXIDE CO
EKIKA TANSAN KK
Japan Oxygen Co Ltd
Nippon Sanso Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To remove nitrogen oxide and CO by performing a catalytic reaction in the coexistence of plural specific gases to prevent the deterioration of the performance of a nitrogen oxide removing catalyst in a purifying method by removing impurities from a crude gaseous carbon dioxide containing at least nitrogen oxide and CO as the impurities. SOLUTION: The catalytic reaction of a reaction using preferably a noble metal (e.g. Pd) catalyst is performed in the coexistence of H2 and O2 under a prescribed pressure. That is, O2 is added simultaneously with or before or after the addition of H2 prior to the catalytic reaction, CO is allowed to react with O2 to convert to CO2 in the presence of the catalyst and at the same time, the reducing and removing reaction of nitrogen oxide is performed by H2 to prevent the lowering of the NO removing ratio caused by the obstruction due to the catalyst poisoning action of CO. That is, two catalytic reactions of the CO oxidation reaction and the nitrogen oxide reducing reaction are executed only in one process one time.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、炭酸ガスの精製方
法及び装置に関し、詳しくは、原料ガスをアルカノール
アミン吸収法炭酸ガス濃縮装置又は圧力変動式吸着分離
装置(PSA装置)によって濃縮した粗製炭酸ガスを、
さらに精製して含有する窒素酸化物,一酸化炭素,炭化
水素,酸素,窒素等の微量不純物を除去して高純度液化
炭酸ガスを得る方法及び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for purifying carbon dioxide, and more particularly, to a crude carbon dioxide obtained by condensing a raw material gas with an alkanolamine absorption type carbon dioxide concentrator or a pressure fluctuation type adsorption separator (PSA apparatus). Gas,
The present invention further relates to a method and an apparatus for obtaining high-purity liquefied carbon dioxide gas by removing trace impurities such as nitrogen oxides, carbon monoxide, hydrocarbons, oxygen, nitrogen and the like which are further purified.

【0002】[0002]

【従来の技術】食品工業用,化学工業用原料ガス等に用
いられる高純度炭酸ガスは、通常、アンモニア合成にお
ける副生ガス,石油精製におけるナフサ等の加水分解の
オフガス,ボイラー等の燃焼ガス又は製鋼・精錬の排ガ
スを原料として、まず、アルカノールアミン吸収法炭酸
ガス濃縮装置又は圧力変動式吸着分離装置(PSA装
置)により粗製炭酸ガスを得た後、この粗製炭酸ガスを
精製して微量不純物を除去することにより高純度炭酸ガ
スを得ている。
2. Description of the Related Art High-purity carbon dioxide gas used as a raw material gas for the food industry and the chemical industry is generally used as a by-product gas in the synthesis of ammonia, an off-gas for hydrolysis of naphtha and the like in oil refining, a combustion gas such as a boiler, or the like. First, a crude carbon dioxide gas is obtained from an exhaust gas from steelmaking and refining by using an alkanolamine absorption method carbon dioxide gas concentrator or a pressure fluctuation type adsorption separator (PSA device), and then the crude carbon dioxide gas is purified to remove trace impurities. High purity carbon dioxide gas is obtained by removing.

【0003】前記アルカノールアミン吸収法炭酸ガス濃
縮装置により燃焼ガスから粗製炭酸ガスを精製する従来
の装置及び方法の一例を図2により説明する。また、原
料ガスである、例えば燃焼ガス(水分除去後)の組成の
一例を表1に示す。
An example of a conventional apparatus and method for purifying crude carbon dioxide from combustion gas by the alkanolamine absorption carbon dioxide concentrator will be described with reference to FIG. Table 1 shows an example of the composition of the raw material gas, for example, the combustion gas (after removing water).

【0004】[0004]

【表1】 [Table 1]

【0005】表1から明らかな如く、望ましくない成分
として、微量の一酸化炭素,窒素酸化物(NOx),各
種硫黄化合物,酸素,窒素等が含有されている。微量の
一酸化炭素は、装置の運転条件によって一定期間のみ間
欠的に混入する場合もある。一酸化炭素が原料ガス中
に、例えば0.5ppm以下程度含有されていた場合
は、圧力変動吸着分離装置により粗製炭酸ガスを精製し
ても、粗製炭酸ガス中に0.5ppm以下程度含有され
てしまう。
As is apparent from Table 1, as undesirable components, trace amounts of carbon monoxide, nitrogen oxides (NOx), various sulfur compounds, oxygen, nitrogen and the like are contained. A trace amount of carbon monoxide may be intermittently mixed only for a certain period depending on the operating conditions of the apparatus. When carbon monoxide is contained in the raw material gas, for example, about 0.5 ppm or less, even if the crude carbon dioxide gas is purified by the pressure fluctuation adsorption separation device, it is contained in the crude carbon dioxide gas about 0.5 ppm or less. I will.

【0006】モノエタノールアミンを用いたアルカノー
ルアミン吸収法による場合は、原料ガス源1からの原料
ガス(燃焼ガス等)を、モノエタノールアミン吸収法炭
酸ガス濃縮装置(MEA吸収式CO2 濃縮装置)2に導
入して粗製炭酸ガスを得る。このMEA吸収式CO2
縮装置2は、前記原料ガスを洗浄塔に導入して塔頂から
流下する苛性ソーダ水溶液と接触させて原料ガス中に含
まれる硫黄化合物等の不純物を分離する工程と、次いで
吸収塔でモノエタノールアミン溶液等と向流気液接触さ
せてこれに炭酸ガスを吸収させる工程と、この炭酸ガス
を吸収した溶液を再生塔でストリッピングして濃縮炭酸
ガスを取り出す工程と、水洗塔で残留アミンを洗浄除去
する工程とを行って、粗製炭酸ガスを得るものである。
In the case of the alkanolamine absorption method using monoethanolamine, a raw material gas (combustion gas or the like) from the raw material gas source 1 is supplied to a monoethanolamine absorption type carbon dioxide concentration device (MEA absorption type CO 2 concentration device). 2 to obtain a crude carbon dioxide gas. The MEA absorption type CO 2 concentrating apparatus 2 includes a step of introducing the raw material gas into a washing tower and bringing the raw material gas into contact with an aqueous caustic soda solution flowing down from the top to separate impurities such as sulfur compounds contained in the raw material gas, A step of bringing the monoethanolamine solution and the like into countercurrent gas-liquid contact in an absorption tower to absorb carbon dioxide gas, a step of stripping the solution having absorbed the carbon dioxide gas in a regeneration tower to remove concentrated carbon dioxide gas, and washing with water. And washing and removing the residual amine in a tower to obtain a crude carbon dioxide gas.

【0007】このMEA吸収式CO2 濃縮装置2で得ら
れる粗製炭酸ガスは、通常、炭酸ガスが99.0%以上
であり、微量不純物として、0.01乃至1.0%の窒
素、0.1ppm乃至数百ppmの酸素、飽和量の水
分、1乃至数ppmの一酸化窒素、0.01ppm以下
の二酸化窒素が含有されている。また、通常は検出限界
以下であるが、運転条件により一時的に臭気成分や一酸
化炭素等が不純物として含まれることがある。この一酸
化炭素は、前述の如く運転条件により発生し、その特定
条件運転期間中は、粗製炭酸ガス中に0.5乃至3pp
m程度含まれる。
[0007] The crude carbon dioxide gas obtained by the MEA absorption type CO 2 concentrating apparatus 2 is usually 99.0% or more of carbon dioxide gas, and contains 0.01 to 1.0% of nitrogen and 0.1% as trace impurities. It contains 1 ppm to several hundred ppm of oxygen, a saturated amount of water, 1 to several ppm of nitric oxide, and 0.01 ppm or less of nitrogen dioxide. Although it is usually below the detection limit, an odor component, carbon monoxide, or the like may be temporarily contained as an impurity depending on operating conditions. This carbon monoxide is generated under the operating conditions as described above, and during the specific condition operation period, 0.5 to 3 pp is contained in the crude carbon dioxide gas.
m.

【0008】また、原料ガスに混入する窒素酸化物の
内、二酸化窒素は、粗製炭酸ガスの製造工程と次工程の
精製工程とで除去されるが、一酸化窒素は、数分の1程
度には減少するが完全には除去されず、数ppm程度の
微量の一酸化窒素が、乾燥器,脱臭器を通過して液化精
製器(精留塔)に至り、該精留塔入口における一酸化窒
素濃度が0.5ppm以上になると酸素の存在で二酸化
窒素が生成し、この二酸化窒素が液相側の製品液化炭酸
ガス中に混入して、これが製品仕様値、例えば0.01
ppmを超える場合がある。
[0008] Of the nitrogen oxides mixed in the raw material gas, nitrogen dioxide is removed in the production process of the crude carbon dioxide gas and in the purification process of the next process. Is reduced but not completely removed, and a small amount of nitric oxide of about several ppm passes through a dryer and a deodorizer and reaches a liquefier / purifier (rectification tower), where the monoxide at the inlet of the rectification tower is reduced. When the nitrogen concentration becomes 0.5 ppm or more, nitrogen dioxide is generated in the presence of oxygen, and this nitrogen dioxide is mixed into the product liquefied carbon dioxide on the liquid phase side, and this is mixed with the product specification value, for example, 0.01%.
It may exceed ppm.

【0009】そこで、前記微量不純物を除去するため
に、MEA吸収式CO2 濃縮装置2で得られた粗製炭酸
ガスを、図2に示すように、CO2 圧縮機3の前又は後
で水素添加手段4により水素を添加するとともに、CO
2 圧縮機3で所定圧力まで圧縮し、80乃至100℃ま
で加熱した後、貴金属触媒を充填した触媒反応筒5に導
入して窒素酸化物(NOx)を水添還元により窒素と水
分とに分解する触媒反応工程、乾燥器6による水分除去
工程、脱臭器7による臭気成分及び残存しているNOx
の除去工程を経て、その後液化精製器(精留塔)8に導
入して含有する酸素,窒素及び水素等の低沸点成分を精
留分離することにより精製し、得られた製品液化炭酸ガ
スを製品液化炭酸ガス貯槽9に貯留するようにしてい
る。
Therefore, in order to remove the trace impurities, the crude carbon dioxide gas obtained by the MEA absorption type CO 2 concentrator 2 is hydrogenated before or after the CO 2 compressor 3 as shown in FIG. While adding hydrogen by means 4, CO 2
(2) After compressing to a predetermined pressure by the compressor 3 and heating to 80 to 100 ° C., the mixture is introduced into the catalytic reaction tube 5 filled with a noble metal catalyst, and nitrogen oxides (NOx) are decomposed into nitrogen and water by hydrogenation reduction. Catalytic reaction step, moisture removal step by dryer 6, odor component and remaining NOx by deodorizer 7
, And then purified by rectifying and separating low-boiling components such as oxygen, nitrogen and hydrogen contained in the liquefied purifier (rectification tower) 8 to obtain the product liquefied carbon dioxide gas. The product is stored in the liquefied carbon dioxide gas storage tank 9.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところで、モノエタノ
ールアミンによる溶液吸収法によって粗製炭酸ガスを製
造した場合、運転条件により一酸化炭素が発生し、粗炭
酸ガス中に0.5乃至3ppm程度含まれることを確認
したが、この運転条件により発生する微量の一酸化炭素
は、前記窒素酸化物(NOx)を水添還元して窒素と水
分とに分解する触媒反応工程における以下の反応を阻害
することが確認された。 2NO+2H2 →N2 +2H2 O 2NO+4H2 +O2 →N2 +4H2 O NO2 +2H2 →1/2N2 +2H2
When crude carbon dioxide is produced by a solution absorption method using monoethanolamine, carbon monoxide is generated depending on the operating conditions, and is contained in the crude carbon dioxide in an amount of about 0.5 to 3 ppm. It has been confirmed that the trace amount of carbon monoxide generated under these operating conditions inhibits the following reaction in the catalytic reaction step in which the nitrogen oxides (NOx) are hydrogenated and reduced into nitrogen and moisture. Was confirmed. 2NO + 2H 2 → N 2 + 2H 2 O 2NO + 4H 2 + O 2 → N 2 + 4H 2 O NO 2 + 2H 2 → 1 / 2N 2 + 2H 2 O

【0011】即ち、上述の如く一酸化炭素は、精留工程
を経て製品高純度二酸化炭素に混入するだけではなく、
この一酸化炭素が微量共存すると、触媒反応工程で原料
ガス中の一酸化窒素の触媒反応が殆ど進行せず、素通り
してしまう。また、一酸化炭素による触媒被毒の結果、
触媒活性の低下が生じる。このため、触媒反応工程で分
解されなかった一酸化窒素は、触媒反応工程後の吸着工
程をも微量のため素通りして精留分離工程に達し、精留
塔内でこの一酸化窒素と酸素とが反応して二酸化窒素と
なり、液化炭酸ガス側に移行して製品液化炭酸ガスの品
質を低下させることとなっていた。
That is, as described above, carbon monoxide is not only mixed into the product high-purity carbon dioxide through the rectification step,
When a small amount of carbon monoxide is present, the catalytic reaction of nitrogen monoxide in the raw material gas hardly proceeds in the catalytic reaction step, and passes through. Also, as a result of catalyst poisoning by carbon monoxide,
A reduction in catalytic activity occurs. For this reason, the nitric oxide that was not decomposed in the catalytic reaction step passed through the adsorption step after the catalytic reaction step because of its trace amount and reached the rectification separation step, where it was mixed with this nitric oxide and oxygen in the rectification column. Reacts to form nitrogen dioxide and shifts to the liquefied carbon dioxide gas side to lower the quality of the product liquefied carbon dioxide gas.

【0012】そこで本発明は、窒素酸化物を分解除去す
るための触媒反応における一酸化炭素による触媒性能の
低下を防止し、高純度の炭酸ガスを得ることができる炭
酸ガスの精製方法及び炭酸ガスの精製装置を提供するこ
とを目的とする。
Accordingly, the present invention provides a method for purifying carbon dioxide and a method for purifying carbon dioxide, which can prevent a decrease in catalytic performance due to carbon monoxide in a catalytic reaction for decomposing and removing nitrogen oxides, thereby obtaining high-purity carbon dioxide. It is an object of the present invention to provide a purification device.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ための本発明の第1の方法は、少なくとも微量の窒素酸
化物及び一酸化炭素を不純物として含有する粗製炭酸ガ
スから該不純物を除去する炭酸ガスの精製方法におい
て、水素,酸素の共存下で所定圧力にて触媒反応を行わ
せることにより前記窒素酸化物及び一酸化炭素を除去す
ることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for removing impurities from crude carbon dioxide gas containing at least trace amounts of nitrogen oxides and carbon monoxide as impurities. In the method for purifying carbon dioxide, the nitrogen oxides and carbon monoxide are removed by performing a catalytic reaction at a predetermined pressure in the coexistence of hydrogen and oxygen.

【0014】また、第2の方法は、少なくとも微量の窒
素酸化物及び一酸化炭素を不純物として含有する粗製炭
酸ガスから該不純物を除去する炭酸ガスの精製方法にお
いて、燃焼ガス又は製鋼,精錬排ガス等をアルカノール
アミン吸収法炭酸ガス濃縮装置又は圧力変動吸着式分離
装置(PSA装置)等に導入して得た前記不純物を含む
粗製炭酸ガスを、微量の酸素,水素の存在下で所定圧力
にて触媒反応により前記窒素酸化物及び一酸化炭素等の
微量不純物成分を分解又は反応させる触媒反応工程と、
該粗製炭酸ガス中の含有水分等の微量不純物成分を吸着
により除去する吸着工程と、液化精留分離により微量の
酸素,窒素及び水素等の低沸点不純物成分を分離する液
化精製工程とにより、粗製炭酸ガスから微量の不純物を
除去して製品液化炭酸ガスを得ることを特徴とする。
The second method is a method of purifying carbon dioxide gas for removing impurities from crude carbon dioxide gas containing at least trace amounts of nitrogen oxides and carbon monoxide as impurities. Is introduced into an alkanolamine absorption carbon dioxide concentrator or a pressure fluctuation adsorption type separator (PSA), and the crude carbon dioxide containing impurities is catalyzed at a predetermined pressure in the presence of trace amounts of oxygen and hydrogen. A catalytic reaction step of decomposing or reacting trace impurities such as the nitrogen oxides and carbon monoxide by a reaction,
An adsorption step of removing trace impurities such as moisture contained in the crude carbon dioxide gas by adsorption, and a liquefaction purification step of separating trace amounts of low-boiling impurities such as oxygen, nitrogen and hydrogen by liquefied fractionation. It is characterized in that a product liquefied carbon dioxide is obtained by removing trace impurities from carbon dioxide.

【0015】さらに、第1及び第2の方法において、粗
製炭酸ガスの酸素の存在は、原料ガスに予め存在した
か、あるいは添加したものであり、同じく水素の存在
は、触媒工程の前の工程で添加したものであり、前記所
定圧力にて行う触媒反応は、貴金属触媒による反応であ
り、前記触媒反応の温度は、50乃至100℃であり、
好ましくは60乃至90℃である。
Further, in the first and second methods, the presence of oxygen in the crude carbon dioxide gas is either present beforehand or added to the raw material gas. Similarly, the presence of hydrogen is determined in the step before the catalyst step. The catalytic reaction performed at the predetermined pressure is a reaction with a noble metal catalyst, and the temperature of the catalytic reaction is 50 to 100 ° C.
Preferably it is 60 to 90 ° C.

【0016】また、第2の方法において、前記吸着工程
は、含有水分等の微量不純物成分を吸着により除去する
第1吸着工程と、該第1吸着工程で除去できなかった残
余の微量不純物成分を除去する第2吸着工程とからなる
ことを特徴とする。
In the second method, the adsorbing step includes a first adsorbing step of removing trace impurity components such as water content by adsorption, and a remaining trace impurity component that cannot be removed in the first adsorbing step. And a second adsorption step for removal.

【0017】本発明の目的を達成するための炭酸ガスの
精製装置は、少なくとも微量の窒素酸化物及び一酸化炭
素を不純物として含有する粗製炭酸ガスから該不純物を
除去する炭酸ガスの精製装置において、燃焼ガス又は製
鋼,精錬排ガスをアルカノールアミン吸収法炭酸ガス濃
縮装置又は圧力変動式吸着分離装置に導入して得た前記
微量不純物を含む粗製炭酸ガスに水素を添加する水素添
加手段と、前記粗製炭酸ガス中の酸素濃度を検出する酸
素濃度検出手段及び/又は粗製炭酸ガスに酸素を添加す
る酸素添加手段と、前記粗製炭酸ガス中の窒素酸化物及
び一酸化炭素等の微量不純物と水素及び酸素とを反応さ
せる触媒反応筒と、該触媒反応筒で生成した水分等の不
純物を除去する吸着器と、含有する酸素,窒素及び水素
等の低沸点不純物成分を液化精留に分離除去する液化精
製器とを備え、粗製炭酸ガスから微量の不純物を除去し
て製品液化炭酸ガスを得ることを特徴としている。
An apparatus for purifying carbon dioxide for achieving the object of the present invention is a carbon dioxide purifier for removing impurities from crude carbon dioxide containing at least trace amounts of nitrogen oxides and carbon monoxide as impurities. Hydrogen addition means for adding hydrogen to the crude carbon dioxide containing trace impurities obtained by introducing combustion gas or steelmaking or refined exhaust gas into an alkanolamine absorption type carbon dioxide concentrator or a pressure fluctuation type adsorption separator; Oxygen concentration detecting means for detecting the oxygen concentration in the gas and / or oxygen adding means for adding oxygen to the crude carbon dioxide gas; and trace impurities such as nitrogen oxides and carbon monoxide in the crude carbon dioxide gas and hydrogen and oxygen. Reaction column, an adsorber for removing impurities such as moisture generated in the catalyst reaction tube, and low boiling impurities such as oxygen, nitrogen and hydrogen contained therein. And a liquefaction purifier separating off the partial liquefaction rectification, is characterized by obtaining a product liquefied carbon dioxide to remove traces of impurities from the crude carbon dioxide gas.

【0018】また、前記酸素添加手段は、前記触媒反応
筒の前にて粗製炭酸ガスに酸素を添加するものであり、
前記触媒反応筒の前段には、粗製炭酸ガスを圧縮する炭
酸ガス圧縮機が設けられており、前記触媒反応筒に充填
した触媒は、貴金属触媒、又は白金触媒及び/又はパラ
ジウム触媒であることを特徴とする。
Further, the oxygen adding means adds oxygen to the crude carbon dioxide gas in front of the catalytic reaction tube,
A carbon dioxide gas compressor for compressing crude carbon dioxide gas is provided at a stage preceding the catalyst reaction tube, and the catalyst filled in the catalyst reaction tube is a noble metal catalyst, or a platinum catalyst and / or a palladium catalyst. Features.

【0019】さらに、前記吸着器は、第1吸着器と第2
吸着器とからなり、第2吸着器は、第1吸着器で除去で
きなかった微量不純物成分を除去するものであり、この
第1吸着器と第2吸着器とは、連続して設けてもよく、
触媒反応筒を挟んで設けてもよい。前記第1吸着器は、
シリカゲル及び/又はアルミナゲルを主成分とした吸着
剤を充填してなり、前記第2吸着器は、シリカゲル及び
/又はアルミナゲルを主成分とした吸着剤及び活性炭を
この順に積層充填するか、複数種の吸着剤を混合充填し
てなることを特徴とする。
Further, the adsorber comprises a first adsorber and a second adsorber.
The second adsorber is configured to remove trace impurity components that cannot be removed by the first adsorber. The first adsorber and the second adsorber may be provided continuously. Often,
It may be provided with a catalyst reaction tube interposed. The first adsorber includes:
The second adsorber is filled with an adsorbent mainly composed of silica gel and / or alumina gel and activated carbon in this order. It is characterized by being mixed and filled with various kinds of adsorbents.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】上述の本発明の炭酸ガスの精製方
法及び炭酸ガスの精製装置によれば、粗製炭酸ガスに、
触媒反応工程に先立って水素の添加と同時又はその前後
に酸素を添加し(粗製炭酸ガスに予め酸素が存在してい
る場合は酸素を添加せずに)、水素及び酸素の存在下で
一酸化炭素を酸素と反応させて二酸化炭素にするととも
に、同時に水素により窒素酸化物の還元分解反応を行う
ことができる。これにより一酸化炭素の触媒毒により阻
害されていた窒素酸化物除去率の低下を防止することが
できる。換言すれば、2つの反応を触媒反応工程一回の
みで、即ち一酸化炭素の酸化反応と窒素酸化物の還元反
応とを一工程で行うことができる。以下、この精製装置
及び方法を図1に基づいてより詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS According to the above-described method for purifying carbon dioxide gas and the apparatus for purifying carbon dioxide gas of the present invention, crude carbon dioxide gas
Prior to the catalytic reaction step, oxygen is added at the same time as or before and after the addition of hydrogen (no oxygen is added if oxygen is already present in the crude carbon dioxide gas), and monoxide is added in the presence of hydrogen and oxygen. In addition to reacting carbon with oxygen to form carbon dioxide, a reductive decomposition reaction of nitrogen oxides can be simultaneously performed with hydrogen. As a result, it is possible to prevent the nitrogen oxide removal rate, which has been hindered by the catalyst poison of carbon monoxide, from decreasing. In other words, the two reactions can be performed only once in the catalytic reaction step, that is, the oxidation reaction of carbon monoxide and the reduction reaction of nitrogen oxide can be performed in one step. Hereinafter, the purification apparatus and method will be described in more detail with reference to FIG.

【0021】図1に示す炭酸ガスの精製装置の実施の形
態例は、原料ガス源11からの原料ガス(燃焼ガス等)
を導入して粗製炭酸ガスを得るモノエタノールアミン吸
収法炭酸ガス濃縮装置(MEA吸収式CO2 濃縮装置)
12の後段に、粗製炭酸ガスに少量の水素を添加する水
素添加手段14及び粗製炭酸ガスに酸素を添加する酸素
添加手段15を備えるとともに、粗製炭酸ガスを所定圧
力に圧縮するCO2 圧縮機13を備える。また、CO2
圧縮機13の後段には、加圧粗製炭酸ガス中の窒素酸化
物及び一酸化炭素等の微量不純物と水素及び酸素とを反
応させる触媒反応筒16と、触媒反応筒16で生成した
水分等の不純物を除去する第1吸着器17と、第1吸着
器17で除去できなかった微量不純物成分を除去する第
2吸着器18と、含有する酸素,窒素及び水素等の低沸
点不純物成分を液化精留により分離する液化精製器(精
留塔)19と、液化精製器19で得られた精製後の製品
液化炭酸ガスを貯留する製品液化炭酸ガス貯槽20とが
この順で備えられている。
The embodiment of the apparatus for purifying carbon dioxide shown in FIG. 1 uses a source gas (combustion gas, etc.) from a source gas source 11.
Monoethanolamine absorption carbon dioxide concentrator (MEA absorption CO 2 concentrator) to obtain crude carbon dioxide gas
A CO 2 compressor 13 is provided at the subsequent stage of the CO 2 compressor 13 for adding a small amount of hydrogen to the crude carbon dioxide gas and an oxygen adding means 15 for adding oxygen to the crude carbon dioxide gas and compressing the crude carbon dioxide gas to a predetermined pressure. Is provided. CO 2
In the subsequent stage of the compressor 13, a catalytic reaction tube 16 for reacting hydrogen and oxygen with trace impurities such as nitrogen oxides and carbon monoxide in the pressurized crude carbon dioxide gas, A first adsorber 17 for removing impurities, a second adsorber 18 for removing trace impurity components that could not be removed by the first adsorber 17, and liquefaction purification of low-boiling impurity components such as oxygen, nitrogen and hydrogen. A liquefied purifier (rectification tower) 19 that separates by distillation and a product liquefied carbon dioxide gas storage tank 20 that stores purified liquefied carbon dioxide gas obtained by the liquefied purifier 19 are provided in this order.

【0022】尚、前記水素添加手段14による水素の添
加は、触媒反応に使用するものであるから、触媒反応筒
16の前に行われる。したがって、CO2 圧縮機13又
は触媒反応筒16のいずれかの前で水素添加手段14に
よって水素を添加する。また、前記酸素添加手段15に
よる酸素の添加も、触媒反応に使用するものであるか
ら、触媒反応筒16の前に行われる。したがって、CO
2 圧縮機13又は触媒反応筒16のいずれかの前で酸素
添加手段15によって酸素を添加する。
The addition of hydrogen by the hydrogen addition means 14 is performed before the catalyst reaction tube 16 because it is used for the catalytic reaction. Therefore, hydrogen is added by the hydrogen addition means 14 before either the CO 2 compressor 13 or the catalyst reaction tube 16. Further, the addition of oxygen by the oxygen adding means 15 is also performed before the catalytic reaction column 16 because it is used for the catalytic reaction. Therefore, CO
(2) Oxygen is added by the oxygen adding means 15 in front of either the compressor 13 or the catalytic reaction tube 16.

【0023】さらに、モノエタノールアミン吸収法炭酸
ガス濃縮装置12の出口には、このポイントにおける粗
製炭酸ガス中の酸素含有量を測定する酸素濃度検出手段
21が設けられている。そして、前記酸素添加手段15
は、酸素濃度検出手段21の酸素濃度検出値に基づいて
粗製炭酸ガスに酸素を添加するもので、粗製炭酸ガス中
の酸素濃度が数十ppm程度であれば酸素添加手段15
による酸素の添加は必要なく、酸素添加手段15を省略
することができ、粗製炭酸ガス中の酸素濃度によって
は、酸素濃度検出手段21を省略して酸素添加手段15
から所定量の酸素を連続的に添加するようにしてもよ
い。また、原料ガス中の酸素濃度検出値により、酸素添
加手段15による酸素の添加量の制御を自動制御で行う
こともできる。また、この酸素は、酸素を含むガスなら
ばよく、例えば空気であってもよい。
Further, an oxygen concentration detecting means 21 for measuring the oxygen content in the crude carbon dioxide gas at this point is provided at the outlet of the monoethanolamine absorption type carbon dioxide gas enrichment device 12. And the oxygen adding means 15
Is for adding oxygen to the crude carbon dioxide gas based on the oxygen concentration detection value of the oxygen concentration detection means 21. If the oxygen concentration in the crude carbon dioxide gas is about several tens ppm, the oxygen addition means 15
The oxygen addition means 15 is not required, and the oxygen addition means 15 can be omitted. Depending on the oxygen concentration in the crude carbon dioxide gas, the oxygen concentration detection means 21 may be omitted and the oxygen addition means 15 may be omitted.
, A predetermined amount of oxygen may be continuously added. Further, the control of the amount of oxygen added by the oxygen adding means 15 can be automatically performed based on the detected value of the oxygen concentration in the source gas. The oxygen may be any gas containing oxygen, for example, air.

【0024】さらに、前記第1吸着器17には、シリカ
ゲル及び/又はアルミナゲルを主成分とした吸着剤が充
填されている。前記第2吸着器18には、容器の入口側
にシリカゲル及び/又はアルミナゲルを主成分とした吸
着剤を、容器の上層部である出口側に活性炭等の臭気成
分の除去に適した吸着剤を積層充填するか、シリカゲル
及び/又はアルミナゲルを主成分とした吸着剤を充填し
た吸着器と、活性炭を充填した吸着器とを直列に連結し
てもよく、あるいは、複数種の吸着剤を混合充填しても
よい。尚、前記触媒反応筒16に充填した触媒は、貴金
属触媒が適しており、中でも白金触媒及び/又はパラジ
ウム触媒が好適である。
Further, the first adsorber 17 is filled with an adsorbent mainly composed of silica gel and / or alumina gel. The second adsorber 18 has an adsorbent mainly composed of silica gel and / or alumina gel at the inlet side of the container and an adsorbent suitable for removing odorous components such as activated carbon at the outlet side which is the upper layer of the container. Or an adsorber filled with an adsorbent mainly composed of silica gel and / or alumina gel and an adsorber filled with activated carbon may be connected in series, or a plurality of adsorbents may be used. You may mix and fill. As the catalyst filled in the catalyst reaction tube 16, a noble metal catalyst is suitable, and among them, a platinum catalyst and / or a palladium catalyst is preferable.

【0025】次に、この炭酸ガスの精製装置を利用した
炭酸ガスの精製方法の実施の形態例を説明する。まず、
原料ガス源11からの原料ガス(燃焼ガス等)を、モノ
エタノールアミン吸収法炭酸ガス濃縮装置(MEA吸収
式CO2 濃縮装置)12に導入して粗製炭酸ガスを得
る。この工程では、前記原料ガスを洗浄塔に導入して塔
頂から流下する苛性ソーダ水溶液と接触させて原料排ガ
ス中に含まれる硫黄化合物等の不純物を分離する。次い
で、吸収塔に導入して吸収溶液、例えばモノエタノール
アミン溶液と向流気液接触させ、これに炭酸ガスを吸収
させた後、この炭酸ガスを吸収した溶液を再生塔で加熱
処理することによりストリッピングして濃縮炭酸ガスを
取り出し、さらに水洗塔で残留アミンを洗浄して粗製炭
酸ガスを得る。
Next, an embodiment of a method for purifying carbon dioxide using this apparatus for purifying carbon dioxide will be described. First,
A raw material gas (combustion gas or the like) from a raw material gas source 11 is introduced into a monoethanolamine absorption type carbon dioxide gas concentration device (MEA absorption type CO 2 concentration device) 12 to obtain a crude carbon dioxide gas. In this step, the raw material gas is introduced into the washing tower and brought into contact with an aqueous solution of caustic soda flowing down from the top of the column to separate impurities such as sulfur compounds contained in the raw material exhaust gas. Then, the solution is introduced into an absorption tower and brought into contact with an absorbing solution, for example, a monoethanolamine solution in a countercurrent gas-liquid state, to absorb carbon dioxide gas, and then heat-treating the solution absorbing the carbon dioxide gas in a regeneration tower. The concentrated carbon dioxide is removed by stripping, and the remaining amine is washed with a washing tower to obtain a crude carbon dioxide.

【0026】このMEA吸収式CO2 濃縮装置12で得
られる粗製炭酸ガスは、通常、炭酸ガスが99.0%以
上であり、微量不純物として、0.01乃至1.0%の
窒素、0.1ppm乃至数100ppmの酸素、飽和量
の水分、1乃至数ppmの一酸化窒素、0. 01ppm
以下の二酸化窒素が含有されている。また、運転条件に
より、極微量の一酸化炭素,臭気成分等が不純物として
極微量含まれる。運転条件により発生した一酸化炭素
は、その特定条件での運転期間中に粗製炭酸ガス中に
0.5乃至3ppm程度含まれる。
The crude carbon dioxide obtained by the MEA absorption type CO 2 concentrator 12 is usually 99.0% or more of carbon dioxide and 0.01 to 1.0% of nitrogen and 0.1% as trace impurities. 1 ppm to several 100 ppm of oxygen, saturated amount of moisture, 1 to several ppm of nitric oxide, 0.01 ppm
The following nitrogen dioxide is contained. Also, depending on the operating conditions, a very small amount of carbon monoxide, an odor component, etc. is contained as an impurity. The carbon monoxide generated under the operating conditions is contained in the crude carbon dioxide gas at about 0.5 to 3 ppm during the operation under the specific conditions.

【0027】次いで,MEA吸収式CO2 濃縮装置12
で得られた粗製炭酸ガスから微量不純物を除去する精製
工程に入る。精製工程に入る粗製炭酸ガスには、触媒反
応工程で一酸化炭素を酸化する少量の酸素を酸素添加手
段15により添加する。この酸素添加手段15は任意の
ものでよく、酸素添加部位も、必ずしもCO2 圧縮機1
3の前である必要はなく、CO2 圧縮機13の後等、触
媒反応筒16の前であればよい。また、酸素の導入手段
として酸素圧縮機を用いてもよく、その選択は自由であ
る。この酸素の添加量は、数十ppmとする。
Next, the MEA absorption type CO 2 concentrator 12
The process enters a purification step for removing trace impurities from the crude carbon dioxide gas obtained in the above. A small amount of oxygen for oxidizing carbon monoxide in the catalytic reaction step is added to the crude carbon dioxide gas entering the purification step by the oxygen addition means 15. The oxygen adding means 15 may be optional, and the oxygen adding portion is not necessarily limited to the CO 2 compressor 1.
It is not necessary to be before 3 and it is sufficient that it is before the catalytic reaction tube 16 such as after the CO 2 compressor 13. Further, an oxygen compressor may be used as a means for introducing oxygen, and its choice is free. The added amount of oxygen is set to several tens ppm.

【0028】また、精製工程に入る粗製炭酸ガスには、
触媒反応工程で窒素酸化物を分解するための少量の水素
を水素添加手段14により添加する。この水素添加手段
14は任意のものでよく、水素添加部位も必ずしもCO
2 圧縮機13の前である必要はなく、CO2 圧縮機13
の後等、触媒反応筒16の前であればよい。また、水素
の導入手段として水素圧縮機を用いるなどの選択は自由
である。水素の添加量は、含有窒素酸化物量及び酸素量
に対する化学量論量より僅かに過剰であればよい。過剰
分の水素は、液化精製器19における液化精留工程で分
離除去される。
The crude carbon dioxide gas entering the refining process includes:
A small amount of hydrogen for decomposing nitrogen oxides is added by the hydrogenation means 14 in the catalytic reaction step. The hydrogenation means 14 may be optional, and the hydrogenation site is not necessarily CO 2
Need not be before the second compressor 13, CO 2 compressor 13
For example, after the catalyst reaction tube 16. In addition, a hydrogen compressor can be freely selected as a means for introducing hydrogen. The amount of hydrogen added may be slightly greater than the stoichiometric amount with respect to the amount of nitrogen oxide and the amount of oxygen. Excess hydrogen is separated and removed in the liquefaction rectification step in the liquefaction purifier 19.

【0029】次に、粗製炭酸ガスは、この精製工程に必
要な圧力に圧縮するため、CO2 圧縮機13で28kg
/cm2 Gまで圧縮する。この圧縮工程における圧縮圧
力は、精製工程の全工程に必要な圧力であればよく、通
常は約5乃至30kg/cm2 Gの範囲であり、約20
乃至30kg/cm2 Gの範囲が特に好ましい。
Next, the crude carbon dioxide gas is to compress the pressure required for this purification step, a CO 2 compressor 13 28 kg
/ Cm 2 G. The compression pressure in this compression step may be any pressure required for all steps of the purification step, and is usually in the range of about 5 to 30 kg / cm 2 G, and
Particularly preferred is a range of from 30 kg / cm 2 G to 30 kg / cm 2 G.

【0030】続いて、加圧粗製炭酸ガスを触媒反応筒1
6に導入して触媒反応工程を行う。このとき、加圧粗製
炭酸ガスは、熱交換器,ヒーター等により80℃まで加
熱されて、貴金属触媒を充填してなる触媒反応筒16に
導入され、一酸化炭素を酸化し、同時に一酸化窒素を還
元する。この工程で、含有一酸化炭素は二酸化炭素とな
り、含有一酸化窒素は以下の反応により還元されて無害
化される。尚、触媒は、白金又はパラジウムの他ロジウ
ム,ルテニウム,金,銀等の貴金属触媒を用いてもよ
い。白金又はパラジウムを用いる場合の触媒反応温度
は、約50乃至100℃の範囲、好ましくは60℃乃至
90℃の範囲が適当である。 2NO+2H2 →N2 +2H2 O 2NO+4H2 +O2 →N2 +4H2 O NO2 +2H2 →1/2N2 +2H2
Subsequently, pressurized crude carbon dioxide gas was supplied to the catalyst reaction tube 1.
6 to perform a catalytic reaction step. At this time, the pressurized crude carbon dioxide gas is heated to 80 ° C. by a heat exchanger, a heater, etc., and introduced into a catalytic reaction tube 16 filled with a noble metal catalyst, oxidizing carbon monoxide and simultaneously nitric oxide. To reduce. In this step, the contained carbon monoxide becomes carbon dioxide, and the contained nitric oxide is reduced and rendered harmless by the following reaction. The catalyst may be a noble metal catalyst such as rhodium, ruthenium, gold, silver or the like in addition to platinum or palladium. When using platinum or palladium, the catalyst reaction temperature is suitably in the range of about 50 to 100 ° C, preferably 60 to 90 ° C. 2NO + 2H 2 → N 2 + 2H 2 O 2NO + 4H 2 + O 2 → N 2 + 4H 2 O NO 2 + 2H 2 → 1 / 2N 2 + 2H 2 O

【0031】触媒反応工程を終了した粗製炭酸ガスは、
第1吸着器17に導入されて第1吸着工程に入り、前記
粗製炭酸ガス製造工程から同伴し、圧縮工程後の水分離
器で分離しなかった飽和量の水分及び触媒反応により生
成した微量の水分等を除去する。この工程で含有水分は
露点−60℃以下まで除去される。
The crude carbon dioxide gas which has completed the catalytic reaction step is
After being introduced into the first adsorber 17 and entering the first adsorption step, it is accompanied by the above-mentioned crude carbon dioxide gas production step, and is not separated by the water separator after the compression step. Remove moisture and the like. In this step, the water content is removed to a dew point of -60 ° C or lower.

【0032】次に、必須工程ではないが品質保証上の安
全を見て、粗製炭酸ガスを第2吸着器18に導入して第
2吸着工程を行い、残余の水分の除去及び第1吸着工程
で除去できなかった極微量の臭気成分等の除去を行う。
即ち、触媒反応筒16での触媒反応工程により発生した
水分及び第1吸着工程で除去し得なかった、通常運転で
は検出限界以下で運転条件により混入する臭気成分等の
除去を行う。尚、臭気成分が含有されていない場合は、
活性炭等の脱臭用吸着剤を充填する必要がないのは当然
である。また、第1吸着器17及び第2吸着器18は、
それぞれ2筒切換え式となっており、1筒を吸着工程、
他筒を再生工程と相互に切換え使用して連続運転を行
う。
Next, although not an essential step, in view of safety in quality assurance, crude carbon dioxide gas is introduced into the second adsorber 18 to perform the second adsorption step, to remove residual moisture and to perform the first adsorption step. Removal of trace amounts of odor components and the like that could not be removed by
That is, in the normal operation, water generated in the catalytic reaction step in the catalytic reaction tube 16 and odor components which cannot be removed in the first adsorption step and which are mixed below the detection limit under operating conditions are removed. If no odor component is contained,
It is natural that there is no need to fill a deodorizing adsorbent such as activated carbon. The first adsorber 17 and the second adsorber 18 are:
Each is a two cylinder switching type, one cylinder is in the adsorption process,
A continuous operation is performed by using the other cylinders alternately with the regeneration process.

【0033】さらに、触媒反応工程の前に吸着工程を設
けることにより、モノエタノールアミン吸収法炭酸ガス
濃縮法の場合、溶液吸収工程で混入するアセトアルデヒ
ドを除去し、触媒反応によりプロピレンになって製品炭
酸ガスへ混入すことを防止することができる。即ち、第
1吸着器17を触媒反応筒16の前に設置し、第2吸着
器18を触媒反応筒16の直後に設置する構成としても
よい。
Further, by providing an adsorption step before the catalytic reaction step, in the case of the monoethanolamine absorption method and the carbon dioxide gas concentration method, acetaldehyde mixed in the solution absorption step is removed, and propylene is formed into propylene by the catalytic reaction. Mixing into gas can be prevented. That is, the first adsorber 17 may be provided in front of the catalyst reaction tube 16 and the second adsorber 18 may be provided immediately after the catalyst reaction tube 16.

【0034】第2吸着工程を終了した粗製炭酸ガスは、
熱交換器(図示せず)で放出ガスと熱交換させて所定温
度(例えば10℃)まで冷却し、液化器(図示せず)で
液化して、精留分離工程の液化精製器(精留塔)19に
導入し、含有する酸素,窒素,水素等の低沸点成分を精
留分離し、塔頂に集めて放出する。塔底部に分離した液
化炭酸ガスは、液化精製器(精留塔)18から導出して
製品液化炭酸ガス貯槽20に貯留される。
The crude carbon dioxide gas after the completion of the second adsorption step is
The heat is exchanged with the released gas in a heat exchanger (not shown), cooled to a predetermined temperature (for example, 10 ° C.), liquefied in a liquefier (not shown), and liquefied and purified in the rectification separation step (rectification). (Tower) 19, and low-boiling components such as oxygen, nitrogen and hydrogen contained therein are rectified and separated, collected at the top of the tower and discharged. The liquefied carbon dioxide gas separated at the bottom of the tower is derived from a liquefier / purifier (rectification tower) 18 and stored in a product liquefied carbon dioxide gas storage tank 20.

【0035】このようにして精製分離した製品液化炭酸
ガスは、以下の実施例に示す製品純度が得られ、食品衛
生法基準の値(食品添加物基準値)を大きく上回る高純
度の製品が得られる。
The product liquefied carbon dioxide purified and separated as described above has the product purity shown in the following examples, and a product having a high purity greatly exceeding the value of the Food Sanitation Law standard (food additive standard value) is obtained. Can be

【0036】尚、本発明の実施の形態は、上記に限られ
るものではなく、各工程の間にさらに新たな精製工程が
入る場合等もあり得、この場合も本発明の範囲内であ
る。
It should be noted that the embodiment of the present invention is not limited to the above, and a new purification step may be inserted between the respective steps, which is also within the scope of the present invention.

【0037】[0037]

【実施例】燃焼ガスを精製して製品液化炭酸ガスを製造
した場合の図2による従来方法の含有不純物の濃度を測
定した結果を表2に、図1による本形態例の方法の含有
不純物の濃度を測定した結果を表3に示す。
EXAMPLE Table 2 shows the results of measuring the concentration of impurities contained in the conventional method according to FIG. 2 in the case of producing a product liquefied carbon dioxide gas by purifying a combustion gas. Table 3 shows the results of measuring the concentrations.

【0038】図2による従来方法における分析対象のサ
ンプルガスの採取位置は、 サンプリング位置:ボイラー煙道(燃焼ガス) サンプリング位置:CO2 圧縮機3出口(粗製炭酸ガ
ス) サンプリング位置:触媒反応筒5出口(炭酸ガス) サンプリング位置:液化精製器(精留塔)8(製品液
化炭酸ガス) の4箇所である。
The sampling position of the sample gas to be analyzed in the conventional method shown in FIG. 2 is as follows: sampling position: boiler flue (combustion gas) sampling position: CO 2 compressor 3 outlet (crude carbon dioxide gas) sampling position: catalytic reaction tube 5 Outlet (carbon dioxide) Sampling position: 4 places of liquefier / purifier (rectification tower) 8 (product liquefied carbon dioxide).

【0039】[0039]

【表2】 [Table 2]

【0040】図1による本形態例の方法における分析対
象のサンプルガスの採取位置は、 サンプリング位置:ボイラー煙道(燃焼ガス) サンプリング位置:CO2 圧縮機13出口(粗製炭酸
ガス) サンプリング位置:触媒反応筒16出口(炭酸ガス) サンプリング位置:液化精製器(精留塔)19出口
(製品液化炭酸ガス) の4ヶ所である。
The sampling position of the sample gas to be analyzed in the method of the present embodiment according to FIG. 1 is as follows: sampling position: boiler flue (combustion gas) sampling position: outlet of CO 2 compressor 13 (crude carbon dioxide gas) sampling position: catalyst Outlet of reaction tube 16 (carbon dioxide) Sampling position: 4 places of liquefier / purifier (rectification tower) 19 outlet (product liquefied carbon dioxide).

【0041】[0041]

【表3】 [Table 3]

【0042】上記分析値から明らかな通り、触媒反応工
程1段のみで、微量の一酸化炭素が存在する場合、一酸
化窒素の触媒反応による除去を同時に行うことができ
る。酸素,水素との共存下でパラジウム触媒のもと、一
酸化炭素の酸化と一酸化窒素の還元とが同時に進行する
と考えられ、表3に示す如く、含有微量不純物は全て検
出限界以下となり、一酸化窒素も、検出限界以下の0.
001ppm以下とすることができた。尚、触媒として
白金を用いた場合も、略同様の結果が得られている。
As is clear from the above analysis values, when only a small amount of carbon monoxide is present in only one stage of the catalytic reaction step, it is possible to simultaneously remove nitrogen monoxide by the catalytic reaction. It is considered that the oxidation of carbon monoxide and the reduction of nitrogen monoxide proceed simultaneously in the presence of palladium catalyst in the coexistence of oxygen and hydrogen. As shown in Table 3, all the trace impurities contained were below the detection limit. Nitric oxide is also below the detection limit.
001 ppm or less. It should be noted that substantially the same results were obtained when platinum was used as the catalyst.

【0043】また、本発明により精製した高純度の炭酸
ガスは、食品用,飲料用ガスとして、ドライアイス用と
して適切であることは勿論、化学工業用原料ガス,溶接
用雰囲気ガスの原料ガスや製鋼における攪拌用ガスとし
ても用いることができる。
The high-purity carbon dioxide gas purified according to the present invention is suitable not only as a gas for foods and drinks but also as a dry ice gas, as well as a raw material gas for the chemical industry and a welding atmosphere gas. It can also be used as a stirring gas in steelmaking.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の炭酸ガス
の精製方法及び炭酸ガスの精製装置によれば、触媒反応
工程に先立ち水素の添加と同時又はその前後に酸素を添
加し、あるいは予め存在する酸素の存在により、一酸化
炭素を酸素と反応させて二酸化炭素とし、同時に水素に
より窒素酸化物の還元除去反応を行うことができる。こ
れにより、一酸化炭素の触媒毒により阻害されていた一
酸化窒素除去率の低下を防止することができる。即ち、
一酸化炭素の酸化反応と窒素酸化物の還元反応との2つ
の反応を触媒反応工程一回のみの一工程で行うことがで
きる。
As described above, according to the method for purifying carbon dioxide gas and the apparatus for purifying carbon dioxide gas of the present invention, oxygen is added at the same time as or before and after the addition of hydrogen before the catalytic reaction step. The presence of oxygen allows carbon monoxide to react with oxygen to form carbon dioxide, while at the same time reducing and removing nitrogen oxides with hydrogen. As a result, it is possible to prevent a decrease in the nitrogen monoxide removal rate which has been hindered by the catalyst poison of carbon monoxide. That is,
Two reactions, an oxidation reaction of carbon monoxide and a reduction reaction of nitrogen oxides, can be performed in one step only once in the catalytic reaction step.

【0045】したがって、本発明によれば、簡単な装置
構成で一酸化炭素による窒素酸化物除去触媒反応の触媒
性能の低下を防止して、高純度炭酸ガスを得ることがで
きる。
Therefore, according to the present invention, high-purity carbon dioxide gas can be obtained with a simple apparatus configuration while preventing the catalytic performance of the nitrogen oxide removal catalytic reaction by carbon monoxide from decreasing.

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

【図1】 本発明の炭酸ガスの精製方法及び装置の一形
態例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of a method and an apparatus for purifying carbon dioxide gas of the present invention.

【図2】 従来の炭酸ガスの精製方法及び装置の一例を
示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a conventional method and apparatus for purifying carbon dioxide.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12…モノエタノールアミン吸収法炭酸ガス濃縮装置
(MEA吸収式CO2 濃縮装置)、13…CO2 圧縮
機、14…水素添加手段、15…酸素添加手段、16…
触媒反応筒、17…第1吸着器、18…第2吸着器、1
9…液化精製器(精留塔)、20…液化炭酸ガス貯槽、
21…酸素濃度検出手段
12: monoethanolamine absorption method carbon dioxide gas concentrator (MEA absorption CO 2 concentrator), 13: CO 2 compressor, 14: hydrogenation means, 15: oxygen addition means, 16 ...
Catalytic reaction tube, 17: first adsorber, 18: second adsorber, 1
9 liquefaction refiner (rectification tower), 20 liquefied carbon dioxide gas storage tank,
21 ... Oxygen concentration detecting means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梶原 明夫 東京都北区赤羽2丁目51番3号 液化炭酸 株式会社内 (72)発明者 越部 薫 東京都北区赤羽2丁目51番3号 液化炭酸 株式会社内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Akio Kajiwara 2-51-3 Akabane, Kita-ku, Tokyo Liquefied Carbonated Inc. (72) Inventor Kaoru Koshibe 2-51-3 Akabane, Kita-ku, Tokyo Liquefaction Carbonated Inc.

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも微量の窒素酸化物及び一酸化
炭素を不純物として含有する粗製炭酸ガスから該不純物
を除去する炭酸ガスの精製方法において、水素,酸素の
共存下で所定圧力にて触媒反応を行わせることにより前
記窒素酸化物及び一酸化炭素を除去することを特徴とす
る炭酸ガスの精製方法。
In a method for purifying carbon dioxide gas for removing impurities from crude carbon dioxide gas containing at least trace amounts of nitrogen oxides and carbon monoxide as impurities, a catalytic reaction is carried out at a predetermined pressure in the coexistence of hydrogen and oxygen. A method for purifying carbon dioxide, wherein the nitrogen oxides and carbon monoxide are removed by performing the method.
【請求項2】 少なくとも微量の窒素酸化物及び一酸化
炭素を不純物として含有する粗製炭酸ガスから該不純物
を除去する炭酸ガスの精製方法において、前記不純物を
含む粗製炭酸ガスを、微量の酸素,水素の存在下で所定
圧力にて触媒反応により前記窒素酸化物及び一酸化炭素
等の微量不純物成分を分解又は反応させる触媒反応工程
と、該粗製炭酸ガス中の含有水分等の微量不純物成分を
吸着により除去する吸着工程と、液化精留分離により微
量の酸素,窒素及び水素等の低沸点不純物成分を分離す
る液化精製工程とにより、粗製炭酸ガスから微量の不純
物を除去して製品液化炭酸ガスを得ることを特徴とする
炭酸ガスの精製方法。
2. A method for purifying carbon dioxide gas for removing impurities from crude carbon dioxide gas containing at least trace amounts of nitrogen oxides and carbon monoxide as impurities. A catalytic reaction step of decomposing or reacting the trace impurity components such as the nitrogen oxides and carbon monoxide by a catalytic reaction at a predetermined pressure in the presence of, and adsorbing the trace impurity components such as moisture contained in the crude carbon dioxide gas. Removal of trace impurities from crude carbon dioxide gas to obtain product liquefied carbon dioxide gas by adsorption step for removal and liquefaction purification step for separating trace amounts of low-boiling impurities such as oxygen, nitrogen and hydrogen by liquefied fractionation A method for purifying carbon dioxide.
【請求項3】 前記吸着工程は、含有水分等の微量不純
物成分を吸着により除去する第1吸着工程と、該第1吸
着工程で除去できなかった残余の微量不純物成分を除去
する第2吸着工程からなることを特徴とする請求項2記
載の炭酸ガスの精製方法。
3. The adsorption step includes a first adsorption step of removing trace impurity components such as water content by adsorption, and a second adsorption step of removing residual trace impurity components that cannot be removed in the first adsorption step. 3. The method for purifying carbon dioxide gas according to claim 2, comprising:
【請求項4】 前記所定圧力にて行う触媒反応は、貴金
属触媒による反応であることを特徴とする請求項1又は
2記載の炭酸ガスの精製方法。
4. The method for purifying carbon dioxide according to claim 1, wherein the catalytic reaction performed at the predetermined pressure is a reaction using a noble metal catalyst.
【請求項5】 前記触媒反応の温度は、50乃至100
℃であることを特徴とする請求項1又は2記載の炭酸ガ
スの精製方法。
5. The temperature of the catalytic reaction is 50 to 100.
The method for purifying carbon dioxide according to claim 1 or 2, wherein the temperature is ° C.
【請求項6】 少なくとも微量の窒素酸化物及び一酸化
炭素を不純物として含有する粗製炭酸ガスから該不純物
を除去する炭酸ガスの精製装置において、前記粗製炭酸
ガスに水素を添加する水素添加手段と、前記粗製炭酸ガ
ス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段及び/又は
粗製炭酸ガスに酸素を添加する酸素添加手段と、前記粗
製炭酸ガス中の窒素酸化物及び一酸化炭素等の微量不純
物と水素及び酸素とを反応させる触媒反応筒と、該触媒
反応筒で生成した水分等の不純物を除去する吸着器と、
含有する酸素,窒素及び水素等の低沸点不純物成分を液
化精留により分離除去する液化精製器とを備え、粗製炭
酸ガスから微量の不純物を除去して製品液化炭酸ガスを
得ることを特徴とする炭酸ガスの精製装置。
6. A carbon dioxide gas purifying apparatus for removing impurities from crude carbon dioxide gas containing at least trace amounts of nitrogen oxides and carbon monoxide as impurities, wherein hydrogenation means for adding hydrogen to the crude carbon dioxide gas, Oxygen concentration detection means for detecting the oxygen concentration in the crude carbon dioxide gas and / or oxygen addition means for adding oxygen to the crude carbon dioxide gas, and trace impurities such as nitrogen oxides and carbon monoxide in the crude carbon dioxide gas and hydrogen And a catalyst reaction tube for reacting with oxygen, and an adsorber for removing impurities such as moisture generated in the catalyst reaction tube,
A liquefaction purifier that separates and removes low-boiling impurities such as oxygen, nitrogen and hydrogen by liquefaction rectification, and obtains product liquefied carbon dioxide by removing trace impurities from crude carbon dioxide. Carbon dioxide purification equipment.
【請求項7】 前記触媒反応筒に充填した触媒は、貴金
属触媒であることを特徴とする請求項6記載の炭酸ガス
の精製装置。
7. The apparatus for purifying carbon dioxide according to claim 6, wherein the catalyst filled in the catalytic reaction tube is a noble metal catalyst.
【請求項8】 前記触媒反応筒に充填した触媒は、白金
触媒及び/又はパラジウム触媒であることを特徴とする
請求項6記載の炭酸ガスの精製装置。
8. The apparatus for purifying carbon dioxide according to claim 6, wherein the catalyst filled in the catalytic reaction tube is a platinum catalyst and / or a palladium catalyst.
【請求項9】 前記吸着器は、第1吸着器と第2吸着器
とからなり、第2吸着器は、第1吸着器で除去できなか
った微量不純物成分を除去するものであることを特徴と
する請求項6記載の炭酸ガスの精製装置。
9. The adsorber comprises a first adsorber and a second adsorber, and the second adsorber removes trace impurity components that could not be removed by the first adsorber. An apparatus for purifying carbon dioxide according to claim 6, wherein
【請求項10】 前記第1吸着器は、シリカゲル及び/
又はアルミナゲルを主成分とした吸着剤を充填してなる
ことを特徴とする請求項9記載の炭酸ガスの精製装置。
10. The first adsorber comprises silica gel and / or
10. The apparatus for purifying carbon dioxide according to claim 9, wherein the apparatus is filled with an adsorbent containing alumina gel as a main component.
【請求項11】 前記第2吸着器は、シリカゲル及び/
又はアルミナゲルを主成分とした吸着剤及び活性炭を積
層充填してなることを特徴とする請求項9記載の炭酸ガ
スの精製装置。
11. The second adsorber comprises silica gel and / or silica gel.
10. The apparatus for purifying carbon dioxide according to claim 9, wherein an adsorbent mainly composed of alumina gel and activated carbon are stacked and filled.
【請求項12】 前記第2吸着器は、複数種の吸着剤を
混合充填してなることを特徴とする請求項9記載の炭酸
ガスの精製装置。
12. The carbon dioxide purifying apparatus according to claim 9, wherein said second adsorber is formed by mixing and filling a plurality of types of adsorbents.
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