JPS58168877A - ガス精製方法 - Google Patents

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】 本発明はコークス炉ガスより不純物を除去して水素を回
収するガス精製方法に係り、特に精製に当って、廃山す
るガスを有効に利用する効率的なガス精製方法である。

近年資源事情により、エネルギー源嶋使用される原料を
可能な限り有効利用しようと種々検討されているのが現
状である。そしてその一つとしてコークスの製造、石縦
のガス化および石油の蒸留等の如き工業的操作で発生す
る水素を含有する廃ガスを原料として、水素を回収する
ことが提案されている。仁の方法において、水素を含有
する原料ガスから水素を回収するに当って、水素以外に
含まれている不純物を吸着する吸着剤を使用して除去す
ることが一般に用いられており、これにより吸着されな
い水素を比較的高純度で採取される。

然るに上記原料ガス中に含まれている不純物としては、
特に比較的分子量の＾い炭化水素、ＮＯＸ、とか出来る
。そしてこれらの不純物はそれぞれに吸着し易い吸着剤
か使用されることか好ましいが、前記した通り不純物の
種類が極めて多く、必ずしも全ての不純物を一つの我着
剤で吸着除去することは困離でＴｏＯ１数種の吸着剤を
用いて、前記不純物を順次段階的に除去する方法が採用
されている。即ちこの種の方法では吸着性の強い不純物
ガスを第１の吸着剤装置（予備浄化装置）で吸着させて
除去し、ついで弱い吸着性の不純物ガスを含む水素を、
吸着装置中、あるいは深冷分−装置等の主浄化装置で前
記残存した不純物を分離除去し、高純な水素ガスを採取
するものである。

しかるに、予備浄化装置中主浄化装置で使用される吸着
装置では咳吸着装置に充填されている吸着剤は吸着され
る成分を捕集し漸次この吸着成分で満され、吸着剤の吸
着容量の阻界に到達した時には吸着工程を停止し、次工
程で再び使用し得るように吸着成分を吸着剤より脱着再
生する会費がある。そしてこの脱着再生の方法としては
減圧にしたり、加温する方法があるが、予備浄化装置で
の吸着装置で吸着除去される成分は、主浄化装置で除去
すると精製ガスに！ｌ１１つて好ましくなくしかも脱着
し―い成分が多い。即ち精製工程でよ０＃４粋な水素を
得ようと試みるならば、出来るだけ多く予備浄化装置で
精製ガスに入ると好ましくない不純物を除去することが
好ましいことによるものである。このようなことから予
備浄化装置でのｈ生操作は、線種のガスの精製では極め
て重要である。

本発明は上述の如き現状に鎌みなされたもので、その特
徴は、吸着装置よりなる予備浄化装置と、吸着装置ある
いは深冷分離装置よりなる主浄化装置とよりなり、水素
を含むコークス炉ガスを原料として前記予備浄化装置、
主浄化装置と流通して水素ガスを精製する方法において
、予備浄化装置の再生を、主浄化装置で除去される排出
ガスを燃焼した後、予備浄化装置に供給して吸着成分を
脱着すると共に続いて吸着工程に先だっての予冷を前記
主浄化装置よりの排気ガスを供給して行なうことを４１
黴とするガスの精製方法である。以下本発明のガス精製
方法を図面により詳細に説明する。

第１図は本発明のガス精製方法の原塩を説−す　　　　
　７る系統略図である。ｌは予備浄化装置で切り侠え可
能なａ数の吸着筒よりなり、２は主浄化装置で複数の切
り懺え可能な吸着筒による吸着手段によるか、あるいは
深冷分離供電より構成されている。

そして本発明のガス精製方法は、水素、メタン、−酸化
炭素、二酸化炭素、窒素、酸素、軽質炭化水素、水分の
外に微量のアンモニア、硫黄化合物、ダスト、タール・
ミストを含むコークス炉よりの排出ガスは管３を介して
予備浄化装置ＩＫＩず導入して不純物の大部分を除去し
、続いて管４を介して主浄化装置２に供給し、咳装置２
で残部の不純物を除去して、管５より純度の＾い水素が
回収して採取される。そしてこの間予備浄化装置ＩＫは
不純物が逐次蓄積されて不純物の除去効果が劣化する。

それ故これを再度繰り返し使用するため、不純物を吸着
した吸着剤より不純物を脱離する必費がある。又主浄化
装置２では前記した通り管５より純度の＾い水素が採取
されるが、一方線装置２では一酸化炭素、メタンと少量
の水素を含む不純物混合ガスが管６よ０ＩＩ４出される
。このようなことから、本実−の方法では、前記予備浄
化装置ｌの吸着筒の再生を、主浄化装置２より排出され
る不純混合ガスを管６より抽出し燃焼炉７に導び′＃ｉ
該燃焼炉７で混合ガスを燃焼して高温ガスとして、高温
ガスを管８を介して予備浄化装置１に供給して流通せし
める。この結果前工程の精製工程で予備浄化装置１に吸
着された不純物が効果的に脱離し、前記高温ガスに同伴
して不純物を管９を介して外部に排出する。続いて高温
ガスの流通によって高温度に上昇し九予備浄化装置ｌへ
の一温度のガスの供給を弁ｌＯを閉じて停止し弁１１を
開いて、主浄化装置２よりの排出ガスを燃焼炉７を迂廻
して側路管１２を介して予備浄化装置ｌへと導びき、咳
装置１を流通せしめて管９より大気に放出して、高温度
にあった予備浄化装置ｌの再生中の吸着筒を精製工１ｉ
Ｋ４１Ｊり懺える前に先だって精製運転に会費な温度に
まで予冷する。

次に第２図により、本発明のガスｎ製方法を一実施態様
を例示してより詳細に説明する。１４２図において予備
浄化装置ｌとして切り侠え可能な如く配管された３基の
活性炭を充填した吸着筒５０ム。

ＳＯＢ、５００よりなり、それぞれの吸着筒はそれぞれ
精製、再生、予冷の工程を順次繰り返して操作され、又
同時にそれぞれの吸着筒５０ム。

５０Ｂ、５００は前記精製、再生、予冷の各興った一つ
の工程状態に保持される。前記吸着筒ｓＯは説明を容易
にする丸め３基としたが、２基以上であれば適宜切り換
え操作して連続運転することが可能である。又主浄化装
置２は深冷分離装置中吸着器を用いた装置いずれでも夾
施可能であるが、本実施例ではゼオライトを充填した吸
着塔６０ム。

６０Ｂの２基を設置し精製、再生の各工程を切り換え操
作して運転する圧力スイング法の場合について説明する
。

コークス炉より排出され喪！、：６ｏ慢、ＯＨ４：２６
−１ｏｏ：５％、軽質炭化水素：２Ｉｓ。

００！　：　２　Ｓ　％　Ｎ　＠　　：　’　−１その
外Ｈ，Ｂ、ＮＯＸ。

アンモニア、タールダスト、ＢテＸ（ベンゼン、トルエ
ン、キシレン）、水分等の不純物ｌ−の組成よりなる廃
ガスを原料として皺ガス３５１）ｒｊ／ｈを圧−１１１
０１で１１ｋｇ／ｃＩｉＧＫ圧鑵し管１０２弁１０３ム
管１０４ムを介して吸着筒５０ムに導入する。そして咳
吸着塔５０ムに充填されている活性炭により前記約１％
含有しているＨ、Ｓ。

ＮＯＸ、アンモニア、タールダスト、ＢＴｘ、水分等主
浄化装置２での除去では装置の運転を継続するのに幣害
をもたらしたり、製品水素ガスの純度向上に好ましくな
い成分を除去しついで弁１０５ム、管１０６ム、管１０
７を介して主浄化装置２に供給される。そして主浄化装
置２として設置されているゼオライトを充填した２基の
吸着筒６０Ａ、６０Ｂのうちのたとえば６０ムに弁１０
８ム、管１０９ムを介して導入し、吸着筒６０ムでＯＨ
，、ＣＯ，軽質炭化水素、ＯＯＨｓ　Ｎ＊が吸着除去さ
れ管１１０ム、弁１１１ム、管１１２、弁１１３を介し
て管１１４より純度約９９．９％以上の■。

かｘｏｏａＷ１１／ｈが回収される。

一方この間予備浄化装置１の別の吸着筒ｓｏＢは再生工
程に、又吸着筒５０ｏは予冷工程に運転　　　　　　　
１され、順次精製工程−再生工程−予冷工程の各工程に
切り懺えて使用される。又主浄化装置２での吸着筒６０
ム、６０Ｂも又精製工程と再生工程を順次切り懺えて繰
り返し使用される。そして鋏吸着筒６０ムと６ＯＢとの
再生工程たとえば吸着筒６０３３での再生では弁１０８
７％、弁１１１Ｂが閉じられ、弁１１５Ｂを開状態とし
て筒内のガスを管１０９］３．弁１１５　Ｂ、管１１６
を介して徐々に放出し大気圧迄減圧した後、精製工ｌ！
Ｉ／ＩｃＴｏる吸着筒６０ムよりの＾純度の製品水素ガ
スの一部をニードル弁１１７を介して績圧して管１１８
、弁１１９Ｂ、管１１０Ｂを経て吸着筒６０ｎｉｃ送給
し、該吸着筒６０Ｂのゼオライトに吸着されている（！
Ｈ４，００，軽質炭化水素、ＯＯｌ、Ｎ１等の不純物を
脱着して管１０９Ｂ、弁１１５Ｂを経て掛出主管１１６
により排出される。続いて、吸着筒６０Ｂか精製工程に
入り、予備浄化され九原料ガスが管１０７、弁１０８Ｂ
、管１０９ｎｔ−介して吸着筒６０Ｂに導入され、線部
６Ｇ３％でＯＨ４，００、＠買置化水素、Ｃｏ、、Ｎ、
の不純物を吸着除去し、弁１１１　Ｂ、管１１２、弁１
１３を経て管１１４より＾純度の■、か１００Ｎ＠’／
ｈ採取される。一方吸着筒６０ムは再生工程となり管１
０９ム、弁１１５ムを蔽て、管１１６より排出ガスが放
出される。このようにして主浄化装置２より唸ｘ００ａ
ｊ／ｈの扁純度の水素（Ｈｌ）か採取される一方、ｎ！
４４．６＊、ＯＨ４３６，９％、００７．１％、Ｉ！質
炭化水素２，８嘩、００，２．９−１Ｎ、５．７−の排
出ガス２４６．５　Ｎ　ｔ／／ｈが排出主管１１６より
放出される。そしてこの排出ガスのうち２．５　Ｎｍ’
／　ｈは管１２Ｇ、弁１２１を経て燃焼炉７に導びかれ
、該炉７で燃焼して約１０００℃の温度のガスとなって
管１２２より排出する。そしてこのガスは予備浄化装置
１の吸着筒５０の再生に適切な２００〜４００℃の温度
にするよう、１記排出ガス２＋ｅ、５ｙｒｒ？／ｂのう
ちの一部が管１２３で分岐し前記管１２２の温度を検知
器１２４で検知して、その温度に応じて流量を調節する
よう開度が調整される流量調節弁１２５を経て、流源が
調節されて管１２２に合流する。ついで逼切な温度２０
０〜４００℃にされた＾温ガス２５〜５ＯＮ＠”／ｈｒ
は、管１２６Ｂ、弁１２７Ｂを介して再生工程にある吸
着塔５０Ｂに導入して、該筒５０Ｂが前工程の精製工程
で吸着し九Ｈ，８゜ＮＯＸ等の不純物を効果的に脱着し
、管１２８　Ｂ。

弁１２９Ｂを介して排出し更に主管１３０を介して大気
に放出される。

又、吸着筒５００は前工程で再生工程によって、南温の
状態にするため、次工程での稽製工１ｉＫ先だって常温
迄冷却する会費かある。このため、前記し喪主浄化装置
２で排出されるｚ４ｓ、５ｒｉ／ｈｒ　　の排出ガスの
うち前記再生に使用される２５〜５ＯＮぜ／ｈ、の残部
約２２０ル１９０ｈ，のガスが管１３１で分岐され弁１
３２を介して分岐管１３３Ｃに導びかれ弁１３４Ｃを介
して吸着筒５００４Ｃ導入する。そして吸着筒を冷却し
て管１３５０，弁１３６０を介して排出され、艶に主管
１３７に流入する。そしてとの予冷に使用したガスの組
成は前記した如く■，８　千ＮＯＸ。

タールダスト等の主浄化装置２での除去が好まし□ 〈ない不純物が含まれておらず又水素が約４５９１も含
まれているのでこれを圧縮機１０１の吸入口に戻すこと
によって有効に使用することも出水る。

このようにして予備浄化装置１で設備された各吸着筒５
０ム，５０Ｂ，５００をそれぞれ順次切り懺えて操作す
ることにより、精製、再生、予冷の各工程を同時に異っ
た工程で運転して常にいずれかの筒か精製、再生、予冷
工程をして連続運転が可能となる。そしてこれら予備浄
化装置１の吸着筒５０ム，５０Ｂ，５００の前記精製、
再生、予冷の各工程の切り懺え操作と、主浄化装置２で
の吸着筒６０ム，６０Ｂの切り換え操作とは、それぞれ
独立して行なわれる。この間予備浄化装置ｌの吸着筒５
０Ａ，５０Ｂ，５００のうち再生工程と予冷工程にある
工程にある吸着筒に、富に主浄化装置２の吸着筒６０ム
，６０Ｂよりの排出ガスが前記した如く燃焼炉７を経た
り又その一＊まそれぞれ連続的に送給される。

なお上記実施例では主浄化装置２として吸着によるｎ製
について例示して説明したが、吸着精製　　　　　　１
に代えて深冷分離装置を用いることもできる。たとえは
不純物であるＣ　’ｋ１４　、Ｏ　Ｏｓ　Ｍｌ　、軽質
炭化水素等は水素よりも液化温度が＾いので、その液化
温度の差を利用して、不純物を除去し水素ガスを回収す
るものである。そしてこの時除去される不純物ＯＨ，　
、Ｃｏ，Ｎ，等を前記したと同様予備浄化装置の吸着器
Ｓｏｎ，５０ｂ，５０ｃ。

の再生工程、予冷工程にそれぞれ供給して有効に使用す
る。

本発明は以上のようにコークス炉廃ガスより水素を回収
するにあたって、吸着器よりなる予備浄化装置と吸着器
あるいは深冷分離装置よりなる主浄化装置を経て水素を
回収するので極めて＾純度の水素ガスが採取し得る。又
、予備浄化装置に使用している吸着器の再生には主浄化
装置で除去される排ガスを使用するので外に再生ガスを
求める必値がない。しかもこの併ガスは予備浄化装置で
篩分けられた清浄ガスであるばかりでなく、これを燃焼
すると＾温度になりかつＨ，Ｏ　　を生成するのでこれ
を＃記予備浄化装置の吸着器の再生に便用すると極めて
効果的に吸着された不純物を脱着し得る。特に前記燃焼
によって生成されるＨ，０純物のウチヘンゼン・トルエ
ン・キシレン等中１１、Ｓ　　の如き脱着し難い物質を
極めて効果的に脱噛する効果を発揮する。これによって
以後の吸着工程における不純物の吸着作用を極めて効率
よく行なうことが出水る。更に又予備浄化装置での吸着
器が再生工程で＾温度になっていて、これを吸着工程に
切り侠えるに先だって冷却（常温に）する工程に、前記
主浄化装置から排出するＯＨ４、ＣＯ，Ｎ，等の混合ガ
スを利用するが、該混合ガスは良く乾燥しているので、
吸着器はよく乾燥して再生されて、以後の吸着器の吸着
能力を充分維持して良好に再生することが出水る。そし
て更にこれら予備浄化装置の吸着器の再生及び予冷を主
浄化装置での排出ガスを使用して行なうのが、別途にこ
れらガスを用意することがなく、又これによって生ずる
供給装置等の諸設備を設置することなく、これらか省略
し得るので設備費を節減し得るし更には装置規模を縮少
し得るので、その経済的効果は極めて著しい。

第１図はこの発明のガス精製方法の原塩を説明する概略
系統図、第２図はこの発明の一実施例を示す系統図であ
る。

１・・・予備浄化装置、２・・・主浄化装置、７・・・
燃焼炉、８，１２・・・管、１０．１１・・・弁。

出願人　日本酸素株式会社 第１　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水素ガスを含むコークス炉よりの排ガスを原料として、
   吸着工程−再生工程−子冷工Ｓに順次切り懺光可能な複
   数個の吸着塔よりなる予備浄化装置を経て、吸着装置あ
   るいは深冷分離装置よりなる主浄化装置に流通ｔしめて
   水素ガスを回収するガスｎＩ製方法において、前記予備
   浄化装置の吸着塔の再生上＠に、前記主浄化装置で除去
   される排出ガスを燃焼ｔしめて加温ガスとして供給する
   と共に、続いてａ看工機に先だって行う予冷工程に前記
   主浄化装置で除去される排出ガスにより吸着塔を予冷す
   ることを特徴とするガスｎＩ製方法。