JPS58141290A

JPS58141290A - コ−クス炉ガスから高発熱量ガスを得る方法

Info

Publication number: JPS58141290A
Application number: JP2517982A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ubukawa; 生川　浩
Original assignee: Sumikin Kako KK; Sumikin Coke Co Ltd
Current assignee: Sumikin Kako KK; Sumikin Coke Co Ltd
Priority date: 1982-02-17
Filing date: 1982-02-17
Publication date: 1983-08-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、コークス炉ガス中０ＮＩｓ　Ｏ＊等の不燃
成分ＣＯ，ａ、等の低発熱量成分を分離し、ＣＨ４，Ｃ
１Ｈ４ｅＣ，Ｈ・等の炭化水素を主体とする高発熱量ガ
スを得る方法に＠する。

コークス炉において、石炭を乾留してコークスを製造す
る際、副生ずるコークス炉ガス中には、”Ａｓ　Ｃｇ　
Ｈ４ｓ　ＣＭ　Ｈ６等炭化水系の高発熱量成分とＣ０，
１１゜等の低発熱量成分、　Ｃｏ、、　Ｎ、、　Ｏ，等
の不燃性成分が混在している。この丸め、発熱量も４５
００〜４６００Ｍ／Ｎ−と比較的低い。また、合成化学
原料用ガスとして利用するには、一旦熱分解等の処［Ｋ
よる変性工程を必要とし、そのまま便用することは困難
である。さらに水添処理用水素源としても、Ｈ＃分圧不
足等の問題点を有している。

近年都市ガスの高発熱量化に伴ない、コークス炉ガスの
増熱の方法として含有するｃｏ　、　ｃ偽のメタン化、
あるいは深冷分離等の方法も行なわれてｉるが、メタン
化の場合は、化学量論的に水素の損失を免れ得す、を九
含有される水素にパッンヌし九〇、炭化水素の添加を必
要とし、装置も大型化。

複雑化するのである。さらに、メタン合成に際しては、
使用する触媒寿命の維持の丸め、きわめて厳格なる脱硫
、脱窒操作が要求され、まえ、その反応過程において、
温度コントロール等の丸めに大量の水蒸気添加、および
生成ガスのリサイクル等が必要で、エネルギー消費は極
めて多くなる等の問題点を有している。

ま友、深冷分離法においても、コークス炉ガスの事前脱
水、脱炭酸等の工程を必要とし、装置の大型化、工率ル
ギー多消費型の設備となることは明らかで、メタン化の
場合と同様の問題点を有している。

一方、コークス炉ガスは、前記のとおや幾種類もの成分
ガスから構成されており、それぞれの成分ガスは、特殊
処理した吸着剤に対し第１図に示すような吸着特性を有
している。この吸着特性を利用してコークス炉ガスを圧
力スイング吸着（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｓｗｉｎｇ　Ａｄ
魯ｏｒｐｔｌｏｎ）方式のガス精製装＊Ｃ以ＦＰＳＡ装
置という）に導入し、特定成分。

例えば媚純度Ｈ１のみを分離することが行なわれている
が、吸着特性の近似し７’ｊ　Ｎ、、　ＣＯ等をＨ３に
対し優先扱者させる丸め、高い吸着圧力と吸着時間の制
限が必要であり、また、脱着時には分離したＨｌの一部
による吸着剤の洗浄が必要であ冷。そして、Ｈ８分離後
の脱着ガス中には、ＣＯ＊　Ｎ、、　ｏ、、未分離Ｈ。

等が存在するため、高発熱量ガスとはなり得なへすなわ
ち、従来はコークス炉ガスから単一操作で、しかも、エ
ネルギーの消費の少ない高置Ｓ鎗ガスを得る方法は確立
されていなかつ九のであん本発明者等は、コークス炉ガ
スから単一操作で、しかも、エネルギーの消費の少ない
高発熱量ガスを得る方法について櫨々試験研究の結果、
前記特殊処理した吸着剤に対するＣＨ，、Ｃ，Ｈ，等の
炭化水系グ〜−デとＨ，、Ｃｏ等の低置熟慮成分、Ｎ、
、偽等の不燃成分グループの吸着の難易特性に画然える
差があることに着目４し、既存吸着剤の中から適当なも
のを選択すれば、単なる加圧、減圧のみからなる吸脱着
操作により、　ＣＨ，、Ｃ，Ｈ，等炭化水素グループと
、ＨおＣＯ等の低発熱量成分、’ｍｓ　’１等の不燃成
分グループを単一操作で、しかも、使用するエネルギー
も少なく、グループ分けすることができ、分離回収され
るＣＨ４１ＣＩ　Ｈ＠ｖ炭化水索グループは、８０００
〜８５００４ｊ／Ｎｒｎ”と高発熱量化されることを見
い出し従来のコークス炉ガスの増熱法の問題点を解決し
九ものであり、また、従来のＰＳＡ装置の分離操作とは
、基本的に巣なつ九技術思想に基づくものである。

すなわち、この発明は、石炭乾貿時に副生するコークス
炉ガスを、特殊処理した特定細孔径範囲を有する活性炭
、ゼオフィト等を吸着剤とする吸着装置に尋人して較脱
薯を行ない、Ｈ，、Ｃｏ等の低発熱ｍ成分、Ｎｍｅ　Ｏ
ｍ’４の不燃成分を分離し、ＣＨＩ＠　ＣＩ　Ｈ６゜Ｃ
，Ｈ，寺炭化水系を主体とする高発熱量ガスを得ること
を特徴とするコークス炉ガスから高発熱量ガスを得る方
法である。

この発明によれば、ガスＭ製装置として使用されてい九
ＰＳＡ装置の原理を利用し、エネルギーのｍ　黄も少な
く、しかも簡単な装置と操作により、コークス炉ガス中
の吸着性の弱いＮ□、０１等の不燃成分・Ｈ，、ＧＯ等
の低発熱蓋成分グループＣ以下Ｈ，グルーフとイウ）ト
、ａｍ性Ｏ強１／ｋ　ＣＨ４，ＣＨＨ＠、　ＣＨ［４等
炭化水本を主体とする高発熟瀘成分グループ（以−＆Ｈ
４グループという）Ｋ分離できるから、　ＣＨ，グルー
プは、発熱源が８０００〜ｓｓｏ軸−一（低位発熱量）
Ｋ上昇し、＾発熱蓋ガスとしてａめて有利に利用するこ
とができる。

なお、分離されたＨ１グループは、　ＣＨ，等を殆んど
含有していないため、合成化学用原料ガスとして有利に
利用できるばかりでなく、Ｈｔａ１度が７５〜８〇−に
上昇しているため、水−処理用の水ＩＡ源として活用す
ることができる。

詳細に説明すると、約５０−のＨ，、５ｗ５ｓ　ｏ　ｃ
ｏ　。

約３０優のＣＨ，を含有し、しかもある程度の脱硫脱室
処理が施されているコークス炉ガスは、特殊魁珊を施し
九４〜ＩＯＡの細孔径を有する活性炭、ぜオツイト等を
充填した吸着装置に導入すると、ＣＭ、、　Ｃ，Ｈ。

ｅ　Ｃｊ’４等の高発熱量ガスは多皺に、ＨＩｓ　Ｎｌ
ｅ　ＣＯ等は少量吸着剤に吸着される。

すなわち、温度３０℃において上記活性炭を用へコーク
ス炉ガス中に含有される各成分を個々に吸着せしめた場
合の吸着状況は第１図に示すとおりとなる。

壕だ、コークス炉ガスの代表的な成分組成の一例は、第
１表に示すとおりである。

４１表第１表から１気圧下における各成分ガスの分圧を算出す
ると、第２表に示すとおりとなる。

第　　　　２　　　　表上記第２表および第１図から１気圧下における各成分の
吸着剤への吸−４１蓋を求めると、ｓ３表のとおりとな
る。

第　　　　３　　　　表したがって、コークス炉ガスの場合、Ｈ，、ＣＯ等Ｖｉ
組成量が大であるにも拘らず、被吸着容量がＣＩ４等に
比して小さいため、短時間で破過点に到達し、その儀は
吸着塔を通過してしまう。一方、”４ｍ炭化水素ガス等
は、Ｈｌ等に比して組成量が少なく、しかも、被吸着容
量が大である斥め、兼時間にわたり吸着剤に＃に着され
る。ｔ′＃、、、一時的に吸着されたＨ、グループも強
吸着成分であるＣＭ、グループにより吸着剤より排除さ
れ、替りＫ　Ｃ１１４グループが吸着されるので、ＩＪ
Ｉ図に示すよ抄もさらＩｆｔ、Ｈ。

′ｐ−デＯｇ＆看蓋が減少する。したがって、ＣＩ（、
の破過前にコークス炉ガスの導入を停止し、減圧により
吸着に代えて脱着を行なえば、ＣＨ４グループが排気さ
れ、Ｈ，グループとＣＨ，グループに分離されるのであ
る。

上記吸脱＃操作を女疋、かつ経済的に行なうためには、
破砕あるいは不純物挟着のため、蝋も損なわれ？すい吸
着床下層部の吸着剤の交換を簡便にすることである。つ
まり、極性の強い水分あるいはω、−４が優先的に吸着
される下層部は、乾燥し九吸４剤に比してその破砕強度
は極端に低下し、脱１時には走らく押し下げ力で吸着剤
は粉化を起こすこととなる。

次に一部なことは、吸着床内におけるガスバランス、燕
バランスで、水分等の強吸着物質の吸脱着パブンスが崩
れて蓄積が起ると、吸着剤自体の能力を損うばか妙でな
く、ガス移動につれて吸着床内に一度分布奢生ずること
もあり、このため、等温＠璽寮衡は得られなくなること
である。

かかる問題点を解決する丸めには、吸着床を多段に分、
！Ｉ１１すると共に各層犀を小さくし、かつ、最下段の
吸着層の吸着剤の交換を容易となし、吸着剤自体の熱伝
達性の悪さからくる断熱系への移行防止のため最下段よ
り上の吸着段に親書ガスの一部を必要な場合は水性冷却
、脱炭酸処理してりすイクルし、吸着床内におけるＣＨ
，グループの分圧を高め、グループ分けを一部シャープ
に行なうとともに、吸着床六の等温性を保たしめるのが
有効である。

実施例１第２図は、実験に使用した試験装置を示すもので、（１
）は特殊処理した平均細孔径５．８又の活性炭を下段（
２）に５００　ｆ、上段（３）Ｋ２−充填し九吸着塔、
（４）はコークス炉ガスの送入蕾、（５）は流出ガス管
、（６）は流出ガスタンクである。（７）は脱着用の真
空ボンデ、（８）は脱着ガス管、（９）は脱着ガスタン
ク、叫はプロワ−１（１１は脱着ガスリサイクル當、（
２）はＣＯ＃去用水洗瓶、（至）は冷水、α◆は水槽、
（至）は水切用の空瓶ｓ　ｖＩ〜Ｖ、は井、Ｆ、〜Ｐ、
は流緻針、ＰＩは圧力針である。なお、（１１は別の脱
着ガス抜出管である。

上記試験１！ｔｍにオイテ、弁ｖＦｍ　ＶＭ開ｍ、　弁
ｖｍ〜Ｖ、閉止の状態で第４表に示す組成のコークスか
ガスを、送入・ぎ（４）ｔ−介して２０℃の温度と２４
／−・Ｇの汲置圧力で送入し、流出ガスは、流出ガス管
（５）を介して流出ガスタンク（６）に流入させながら
、流出ガスタンク（６）でＣＨ，の出現が唯１されるま
で、はぼ２ＫＶ′−・Ｇの圧力で吸着を行なった。

その時点まで約６０１のコークス炉ガスが供給され、ざ
有低発熱腫成分、不燃成分の約９０−に相当する３４．
８１の流出ガスが流出した。ＣＨ，の出現は、接触燃焼
式メタン構出装置を用いて確認した。

ＣＨ４が出現し九時点で、弁ｖＩｓ　　Ｖｔを閉止して
コークス炉ガスの送入を停止し、弁ｖ４．■、を開放し
て真空ポンプ（７）を起動し、吸着塔（１）内が２００
Ｔｏｒｒ　Ｋなるまで脱−を行ない、脱着ガスは脱着ガ
ス管（８）を介して脱着ガスタンク（９）に導入した。

吸着塔（１）内が２（ＩＯＴｏｒｒになった時点で、弁
ｖ４．ｖ・を閉止して真空ポンプ（７）を停止し、脱着
を完了し丸。

流出ガスおよび脱着ガスの平均組成はｊＩ５貴のとおり
であつ友。

上記の脱４礫作の後、同様な吸脱着操作を繰り返し行な
ったが、いずれもｗＩｓ表の流出ガス、脱着ガスとほぼ
同様な流出ガス、脱着ガスが得られた。

すべての実験において、吸着時間は約８分、脱着時間は
約７分で全サイクルタイムは約１５分間であった。

第４表第　　５　　表第５々にボすとおり、得られる流出ガス中のＨ８は７８
．８　Ｖ　ｏ　ｌ囁で、水添処理用の水素源として活用
し得るものであり、ま九、脱着ガスの発熱量は、７３４
１１ｄ／−にＪｗＰＩ＆されていた。

実施例２実施例１で使用した８２図に示す試験装置を用い、実施
例１で得られた脱着ガスタンク（９）の脱着ガスをアル
カリ性冷水で水洗し、含伴刀、の一部分を除去してリサ
イクルガスとして使用し、吸着塔（１）への達人コーク
ス炉ガスと谷緻比にして１／１０〜１／２ｆでリサイク
ル比を変化させてそれぞれ吸脱着を行なった。

すなわち、弁Ｖ、〜Ｖ、オよびＶ、開放、弁ｖ４ｍ　Ｖ
＠＊Ｖ、閉止の状態で実施例１で使用したコークス炉ガ
スを、送入＃　（４）を介して７．５　ｌ／ｍ　ｔ　ｎ
で吸着塔（１）に導入すると共に、プロワ−α呻により
脱着ガスタンク（９）の脱着ガスをリサイクル管ａηを
介して水洗瓶（６）に導入し、アルカリ性冷水（至）で
洗浄して含ＭＣＯヨの一部分を除去したのち、空瓶Ｑｉ
で水切し、リサイクル比１／１０で送入し、流出ガスは
、流出ガヌ管（５）を介して空にしてあった流出ガスタ
ンク（６）に流入させながら、流出ガスタンク（６）で
ＣＨ，の出現が碓認されるまで、温度２０℃、吸着圧力
約２ｒ４／ｃｄ＠Ｇで吸着を行なつ九。

ＣＨ，が出現した時点で、弁ｖ１〜Ｖ、およびＶ、を閉
止してコークス炉ガス、リサイクルガスの送入を停止し
、弁ｖａｍ　ＶＦを開放して真空ポンプ（７）を起動し
吸着塔（１）内が２００Ｔｏｒｒ４Ｃなるまで脱着を行
ない、脱着ガスは、脱着ガス管（８）、０時を介１−て
図示しない脱着ガスタンクに導入した吸着塔（１）内が
２００ＴＯｒｒになった時点で弁ｖ４＠　　ＶＴを閉止
して真空ポンプ（７）を停止し、脱着を完了した。

上記脱着操作の後、同条件で吸脱着操作を繰り返し行な
った。

さらに、リサイクル比を１７５〜１／２にする以外は、
上記と同様の吸脱着操作をそれぞれ行なっ九リサイクル
比の相違による流出ガスと脱着ガスの組成変化は、４６
表に示す。

第６表に示すとおり、脱着ガスのリサイクル比の増加と
共に、流出ガス中の”ｍｅ　脱着ガス中のＣＨ。

ａＫが上昇し、脱着ガスの発熱量が８０００〜８５００
崎＾−となる。

したがって、コークス炉ガスから高発熱皺ガスを回収す
る目的は十分に達せられるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図社、特殊活性炭を用いコークス炉ガス中に含有さ
れる各成分を温度３０℃において吸着せしめた場合のガ
スの分圧と吸着量との関係を示す線図％１２図は実施例
で使用し九試験装置の系統図である。ｌ・・・吸着塔、４・・・送入管、ｂ・・・流出ガス賃
、６・・・流出ガスタンク、７・・・真空ポンプ、８．
１６・・・脱着ガス管、９・・・脱着ガスタンク、１０
・・・ブロワ−，１１・・・リサイク／Ｉ／１１１、 ■１〜Ｖ、・・・弁、Ｆ、〜Ｆ、・・・流量針、ＰＩ・
・・圧力針。出願人　　住金化工株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）石炭乾貿時に副生するコークス炉ガスを、特殊魁
理した活性炭ゼオライト等を吸着剤とする吸着装置に導
入して吸着を行なうことにより、Ｃ■、。ＣＩＨＩｅ　ＣｌＨ４等炭化水本ｅ　ｃｏ、を吸着させ
ると共Ｋ。同時にＨ，、Ｇｏ　、　Ｎ、、　０．等の低発熱虚成分
、不燃成分を吸着装置より流出させ、吸着剤に吸着され
たＣＩ。ｅ　ＣＩ　Ｈ＠ｍ　ＣＩ　Ｈ４等炭化水素を主体とする
高発熱量成分を、一定の時間間隔ととに圧力低下させる
ことによ抄脱讐回収することを特徴とするコークス炉ガ
スから高発熱量ガスを得る方法。
（２）吸１１ｍが多投に分割されている吸着装置を使討
ることを特徴とする特許請求の範囲１６１項に記載のコ
ークス炉ガスから高発熱量ガスを得る方法。（ａ）＆Ｆ’段より上の吸着段に脱着ガスの一部をリサ
イクルすることを特徴とする特許請求の範囲第２項に紀
−のコークス炉ガスから高発熱量ガスを得る方法。