JPS58194708A - 低純度ガス流からの水素回収の向上 - 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、水嵩の精製ＫＭ保す、る。特には、本発明は
比較ｔＩｇ高い割合の不純物を含有する高圧ガス流れ中
に存在する水素の精麺に関係する。

先行技袷の説明 圧力金化式Ｗｔ層（ｐｒ＠ａｍ＠ｒ＠　ＩＷＩＩＩＪＩ
　ａｄ＊ｏｒｐＮｏａ：Ｐ８ムと略称する）決は、Ｐ８
ムシステムにおける一つ以上の吸着床により選択的に吸
着される不純物を伴った供給ガス混合物中に含まれる水
素を分離しそして精製する為の非常に望ましい手段を提
供する◇このような吸着床において＠着れ増大された高
い吸着圧力において実施され、その後選択吸着不純物は
もつと低い脱着圧力への圧力減少により吸着床から脱着
される０＠着床は、所望なら、不純物の追加的脱着と除
女の為前記低い圧力においてパージング（吹ｔｄ）処理
を受１、その後追加縁の供給ガス混合物からの不純物の
吸着の為高い吸着圧力への再加圧が行われる。吸着シス
テムの各吸着床において周期的に上記プロセス！！！敵
が順次して実施される。

Ｐ８ム法は多床システムにおいて一般に使用されている
。米国特許第４４５Ｑ４１８号は、特定のＰ８ムプロセ
ス順序段階を周期的に実施するよう配列され九少くとも
４つの吸着床を使用する２８人プロセス及びシステムを
開示している。仁の順序段階は、高圧での吸着と、床の
斐成物放出端即ち生成端からの空１ＩｉＩスの放出を伴
う、中間圧への並流減圧と、低い脱着圧への向流減圧と
、高い吸着圧への再加圧とを含んでいる。そこでは、一
つの床からの放出空１ＩＩｉＩスを最初社低い脱着圧に
ある別の床ｒ＊＊通すことを教示している。それＫより
、２つの床における圧力は中間圧においてＭｉｌｌ化さ
れる。追加的な空腋ガスが並流減圧を受性ている床の生
成端から放出でき、その場合この突膝ガスは、Ｐ８ムシ
ステムにお妙るまた別の床にパージ用ガスを提供するの
に使用され、その後数＊りその低脱着圧力から再加圧さ
れる。各床がそのような圧力均略化により中間圧力水準
に再加圧され九俵、各床はその高い吸着圧力へと中間圧
力から追加加圧され、これは一般に少くとも部分的に再
加圧されている床の生成端に生成物流出流れを向流的に
付加することにより為される。

靭昇で続いて開発されたものとして、米国特許給へ９１
１４８４Ｐ号は、少くとも７つの＠着床の使用を開示し
、仁の場合供給ガス混合物は少くとも２つの吸着床の供
給１１１１に導入される。床は、Ｐ８ムプロセス順序段
階のすべてｋおいて菖なりあった同等の処理サイクル下
に゛ある。各床は、＾い＠着圧力への再加圧前に３つの
圧力均等化段階を受ゆ、これら段階は圧力均略化に際し
て起る姶れのある不純ｖ！Ｊ？ｓ度吠療の逆転現象を実
質上回避することにより一層高い生成物純度を実現する
特定の態様で実施される。幾つかの状況下で生成物流出
流れを使用しての最終再加圧前に第４圧力均等化段階を
使用するととも斯界での考皇内にある。

これら特許の開示により代表されるようなＰ８Ａプロセ
スは、水素の精１ｔＫきわめて望ましくそして実用的な
工業プロセスである。Ｐ８Ａプロセスは、例えば９！９
％を越える純度の水素生成物のような非常に高純度の生
成物を生成することができるという利点を持つ。ＰＩ９
Ａ方法は広範Ｈの利用可能な供給原料を取扱うのに使用
できそして特定の水素含有供給ガス流れとの使用に制限
されない。吸着剤の不当な劣化を回避するのに礒ましい
とされる或いは必要とされるような従来動式の不純物の
除去以外にプロセスの一部として前処珈や俵処珈は何ら
必要とされない。加えて、供給ガス流れと生成物ガスと
の間で圧力降下は実質上存在せず、従って生成物ガスｔ
ｆ、Ｐ８ムシステムの下流でのｔＩＩＩ後利用の為利用
できるし、また好ましい具体例において実施される一つ
乃至もっと多くの圧力ｊ！Ｊ略化段階中実現される低脱
着圧力水準からの或い社中間圧力水準からの前記吸着圧
力への各床の再加圧の為利用することができる。

先行技術の問題点 このようにＰ８五ブーセスは工業用途においての使用に
非常に望ましいが、例えば約６００　ｐｍｌｇを越える
非常に高い圧力下のガスを取扱う状況がガスを供給する
各種プラントの設備の大規模化に伴い増大しており、こ
うし九＾い吸着圧力におりるプロセスに適用するに際し
て成る椙の不都合な面が生じる。このような高い圧力に
おいては、プロセスを実施する為のＰ８ム設備は投下資
本において比較的費用のかかるものとなる。加えて、こ
のような＾い圧力水準においては生成物ガスの闘収亭低
下の礒れがあることが見聞され友。つまり、所望の生成
物ガスの多くはそのような高い吸着圧力水準にある床内
に残留したままとなる傾向かあり、これら生成物残留ガ
スは向流減圧段階中不純物と一緒に床から放出されてし
まい生成物−収畢の低下を生じる。その結果、斯界で社
、約６００ｐｓ１ｇ　　を越える圧力におけるＰ８Ａシ
ステムの全体的性能を改善することが望まれている。ζ
うした改善が為されれば、高圧において入手される水素
含有原料即ち各種プラントからの排ガス、特にａｌｌＩ
Ｉ度の不純物を有するそのようなガスからの水素の分離
と精製プラントにおいて、ＰＳ人グロ竜ス及びシステム
を使用する全体的な技術的及び経済的実施能力を向上せ
しめ、以って生成物回収率の増大と全体的な操業コスト
の削減が計れる・本発明の目的 従って、本発明の目的は、高圧ガス流れの処理用の＆善
されたＰＥＡ総合プロセス及びシステムの提供にある。

本発明のまた別の目的は、＾い圧力において人手されモ
して尚い不純物濃度を有する供給ガス流れから水嵩生成
物ガスの分離と回収を改善するＰ８ム方法及び装置の提
供にある。

本発明の會た別の目的は、比較的多量の不純物を含有す
る高圧水素含有ガス流れのｍｍと関連してＰ８ム投投資
率の減少を計ることである。

本発明の概要 本妬明妹、高圧供給ガス流れからの不純物の多量の分離
を実現するに適し九選択的透過処珈段階及び装＃Ｉｔを
併用して、？８ムプロセス及びシステムの非常に望まし
い特性を活用するものである。

−択透過工揚を使用しての予備的な多蓋分離操作からの
排ガスをエネルギー（ロ）収の為またＰ８ムプロセスへ
の二次的供給ガスとして使用することにより全体的コス
トが低減されそして生成物回収率が改善される。

本発明の目的は、高圧の比較的不純な供給ガス　　・＋
ｊ 扼れにおいて多量の不純物を所望される生成物ガスから
予備分離する為に選択的透過技術を使用することｋより
連成され、ＩＩｋＩｓ分離及びＳ製はＰ８ムシステムに
おいて達成される。選択り過ｂｔｕＰ８ムシステムと統
合される。その結果、望ましい生成物純度を何ら犠牲に
することなく生成物回収率が改善され、同時に所望の生
成物を生成する全体的コスト、が低減される。

本発明祉、約６００　ｐｓｉｇ　　を越える高圧の供給
ガス流れの処理に好都合に使用できる。ヒリした高圧流
れに対して、Ｐ８ム方法及び装置は、前述した通り、適
用可能ではあったが、ζうしｆＣ＾圧操業と関連する高
いコスト及び比較的低い操業能力による不利益を呈しえ
ものであった。約９０モル弧までの水索含鰍を有する供
給ガス流れが、水氷分離及び精製の為の本発明実施にお
いて使用するに有益である。しかし、当業者は、もっと
低い水準の即ち１０モル襲以下の不純物を含むガス流れ
で４使用可能であることを理解しよう。但し、供給ガス
流れの純度が従来からのＰ８ム方法が約６００　ｐｇ＋
ｉｇ　　以下の圧力水準において通常的に使用される水
準に近づくにつれ、本発明の全体的利益り減縮する。本
発明紘、以下において、水嵩の分離及びｍｍについて特
に説明するが、本発明に従う方法及び装置は、供給ガス
流れが高圧において得られそして所望の組成物ガスに加
えて比較的多量の不純物を含んでいるような任意の他の
分離及び積−用途に応用しうる・ 約９０モル襲まで乃至それ以上の水素金蓋を有しそして
約４００　ｐｓｉｇ　　を越える供給ガス圧力において
入手される供給ガス流れは、本発明の実施においては、
水嵩富化ガス流れを選択的に透過することの出来る気体
透過膜を具備する分離器に通される。ガス流の非透過流
れ、即ち選択膜を通過しなかつ九水嵩をほとんど含まな
い不純物流れは、実質上高い供給ガス圧において分離器
から取出される。む゛の非透過ガスはもちろん供給ガス
流れ中に含まれていえ不純物の実質部分を含んでいる。

水氷富化透過流れ即ち気体透過膜を通過し九ガスは皺を
横切るに際して相当の圧力降下を受ける。

その結果、透過ガスは減少した圧力において分離器から
取出される。工業的操作において、透過ガスは、分ｌｌ
Ｉ！器への供給ガス圧に較べて２〜５分の１の圧力減少
を代表的に呈する。この低下圧力水準においてそして不
純物の大部分が分離された状態で、分離器からの水素富
化透過ガス祉、本発明の全体的なプロセス及び設備の１
８１部分への供給ガスとして好都合に使用されつる。斯
くして、透過ガスは、透過膜通過後分離器から回収され
る比較的減少せる圧力において、該水素富化透過ガスか
ら不純物を選択的に吸着しうる吸着床の供給端に供給ガ
スとして通人される。精製水素生成物流れは床の生成端
から取出される。不純物吸着７０／ト（床内で吸着を生
じ先部分の最前線）が供給物吸着−生成物取出し段階中
前述した特許に開示されるように床内を生成端に向１前
進していくことが理解されよう。

こうして、水嵩富化透過Ｉス祉、前記特１ＦＦＫ開示さ
れるようなまた斯界で別様に確立されている従来からの
１８人処理技術に従って作動する１８人システムにおい
て取扱われる。吸着段階の終りにおいて、吸着剤粒間の
空隙に存在する未＆着ガスは、床の生成端から放出され
、それにより床を減圧すると同時に吸着フロントを床の
生成端に近づく方Ｋｓ＃する。その後、床はもつと低い
脱着圧力まで向流的に減圧され、それにより床から不純
物を脱着しそしてこれら不純物を床供給端から放出する
。末社、所望なら、この低い脱着圧力においてパージン
グ処理して、モして後この低い脱着圧力水準から透過性
ガスを吸着段階中床に通す圧力水準まで再加圧される。

実質上最初の高い供給ガス圧力水準において得られる非
透過ガスは、一般にエネルギー回収の為絞られ、その後
減圧され九非−過ガス乃至その一部は本発明に従えｄ１
床の並流減圧の罰に二次供給ガス（Ｃ・−ｆ＠ｅｄ　ｇ
ａｓ　）としてｌ＆着圧力にある吸着床の供給端に通さ
れつる。ここで提供されるようＫして処理された水素含
有＾圧供給ガスは一般に約ｔｏｏ〜Ｓ　Ｏ００ｐｅｒ盈
ｊ１より一般的には約１　ｏｏｏ〜２０００ｍ１１−ゑ
「　の圧力を有する。本発　　、・。

明の実際的用途は一般に、約４０〜９０モル−水嵩、一
般には約６０〜９０モル襲水素を含有する供給Ｉス流れ
の使用と関係する。二次供給ガスとして使用されるべき
非透過性ガス乃至その一部は、水素高化透過ガスが１８
人システムに通されるのと同じ圧力水準において或いは
その床における並流減圧−圧力均等化に続く床内の減圧
水準において使用の為絞られる。最大の利益Ｆｉ吸着圧
力水準において非透過ガス乃至その一部の使用により得
られる′ことは当業者には容易に理解されよう。例えば
並流減圧−圧力均等化の後での屯つと低い減少圧水準で
の二次供給段階の使用は、上記に較べれば好ましくなく
、本発明の実施において得られる追加的な生成物回収量
をＩＩ限する傾向があるけれども、にもかかわらず、並
流減圧後のこうした使用も本発明の範囲に入るものであ
る。

使用される１８人システムは一つ以上の吸着床を備え、
少くとも２つの吸着床が一般に使用される。透過ガスと
非透過ガスとが、周期的ベースにおいて、指定された減
少圧力水準においての＠着、非透気ガスによる二次供給
、並流減圧、向流減圧、パージング及び再加圧を含む処
理工ＩＭ順序段階中適当な時点で各床に併用供給物とし
て通される。

当業者１−１、Ｐ８ムシステムが一般に少くとも５つ乃
至４つの吸着床を含み、ある与えられた用途の生産量及
び水氷純度要件に依存して特定の具体例でｔｉＪｌｏ乃
至もつと多くに至る床を含むことを理解しよう。従来か
らの実施法に従えば、システムの各床は供給端と生成端
とを備えそして水素含有ガスから不純物を選択的に吸着
する＠層剤粒を収納している。システム各床は、＃１０
０〜％　０００　ｐｓ！ｇ　　の吸着圧力において供給
ガス導入−ｉ＆着−水嵩生成物ガス放出、非透過ガスに
よる二次供給、中間圧力水準への並流減圧、もつと低い
脱着圧力への向流減圧、パージング及び前記吸着圧力へ
の再加圧を周期的ベースにおいて順次して！ＩＩＩ！施
するようになっている。システム紘、ガス透過展分ｓｌ
！鯵からの適当な減少圧力水準におする水ａｍ化Ｓ遥ガ
スを各床の供給端に供給ガスとして通す為の手段並びに
各床からそして全体システムから１ｗ−ずみの水嵩ガス
を・放出する為の手段を蟲んでいる。

本発明の実施のための装置はもちろん、約６００ｐｍｉ
ｇ　　以上の分離器への供給ガス圧において水素を選択
的に透過しうる気体透過膜を備える分１１！器を含んで
いる。処理されるべき供給ガス流れを分離器の供給入口
部分にその供給ガス圧力において通す為の手段が設けら
れる。分Ｍ器から水氷−化透過ガスを減少せる圧力にお
いて取出す為の出口手段が設妙られる。分離器から非透
過ガス部分流れを供給ガス圧力において別途に取出す出
口手段もまた設けられる。非透過ガス中に内包されるエ
ネルギーを回収する為に、該ガスの圧力を分離器供給ガ
ス圧からもつと低い水準に減少する即ち絞る為の手段が
設けられる。絞られ九減圧流れは二次供給ガスとして使
用されつる。

供給ガス流れ中に存在する不純物を多皺に水素から分離
する為の分離器システムは市販入手しうる。モンサイト
社から市販されているプリズム竜パレータが本発明の実
＆に使用するＫきわめて有益な、こうしたシステムの例
である。このような分離器は約６ｏ　ｏ　ｐａｉｇ　　
を越える、一般には約２０００　ｐａｉｇ　乃至もつと
高い圧力までの分離―供給ガス圧において水素を選択的
Ｋｍ過しうる気体透過膜を脩えている・水素含有供給ガ
スを前記圧力において分１ＩＡＷの供給入口部分に通す
為の入口手段が設けられている。水素富化透過ガスを減
少せる圧力において分ｌＩｉ器から取出す為の出口手段
が設けられている。ガス流の非透過部分即ち膜を通過し
なかった部分を分離器から実質上供給ガス圧力において
別途に取出す為の別の出口手段も設けられている。市販
入手される具体装＃ＪＩにおいて、透過膜は、一般にポ
リスルホネート材料から成る中空繊維を分離器構造内に
集合組立てて成る。

土紀プリズムセパレータ祉供給ガス中の存在する不純物
から分離される水素の通過の為に供しつる大きなＭ４向
禎を与える為このような中空繊維を密な東に集合しえも
のを含んでいる。分離−の供給人口部分及び非透過ガス
出口手段は中間繊維の外１１において分離器内部と流通
下にあるのが便宜で　　、ある。透過ガス出口手段は中
空ｗ７ＡＩ＆の内部と流通状−にある。実際上の好適な
具体例において、非透過ガス出目手段及び透過ガス出口
手段は分ｐｌＡ器の対向端になり、そして供給入口手段
は透過ガス出口手段の近くに位置づけられている。操作
において、加圧下の供給ガス部分ｍａに入りそして水素
が中空繊維壁を選択的に透過する。水嵩富化透過ガスは
減少せる圧力においてａｍ孔の内部に通りそして分ｌＩ
ｔ器′の一端における出口手段まで送られ、他方非透過
ガスは代表的に分離器の反対端にある出口手段へと通る
・ 本発明装置祉、水素富化透過ガスを減少せる圧力下でｐ
ｓムシステムの供給端即ち各床の供給ガス送入端に処理
工程順序段階の＠層部分中供給ガスとして通す為の導管
手段を含んでいる。非透過ガスを吸着圧力において各床
の供給端に好ましくは床の並流減圧段階の開始前に二次
供給ガスとして通す為の＃ｊｗ手段もま九ｖ＃ｆられる
。過当な紋り手段即ち圧力減少手段が全体的な操作を向
上するよう非透過ガス中ましくは流れから有用エネルギ
ーを回収する為一般に使用され、非透過ガス中主その一
部の圧力はＰ８ムシステムにおいて二次供給ガスとして
使用の丸め所望の水準に減少される・ 本発明の精神内で本発明の様＾の具体例に多くの改蛮や
修正策を組込むことができる。例えば、Ｐ８ムシステム
祉、与えられた用途における要望に応じて少くと４１つ
の、代表的には少くと龜２つの吸着床を使用して運転さ
れ、従来からの実施において＃ｉＳ〜１２乃至もつと多
くの吸着床が使用されている０本発明の実施において使
用される多床システムにおいて、一つの床の生成物端か
ら放出される並流減圧ガスは、圧力角◆化目的のためシ
ステム中の他の一つ以上の床に通されうる。

前述し九特許に教示されるように１各床がその高い吸着
圧力からその低い脱着圧力まで最終的に減圧されるに際
して２目乃至５闘の圧力ｊＩｌ皓化膜化段階般に使用さ
れる。床から放出される並流減圧ガスはま丸他の床への
パージングガスを提供するのＫも有益に使用されうる。

一般的実施において、並流減圧ガスは圧力均等化及びパ
ージ目的両方に使用される。

Ｐ８ムシステムをシステムに対するｍｉｓ工桐すイクル
のすべての段１１において重なり合つえ順序で少くとも
２つの＠瑞床に供給ガスを通すよう適応せしめることも
一般的なＰＥＡ実ＩＩＡｈ様でありそして本発明目的に
も好適である。全体システムは段階をなす２つ以上の別
々の分離器ユニットを使用しうることも理解されよう。

各ユニットはそこへ通されたガス流中の不純物を水素か
ら大臘分離する為の気体透過膜を備えている。均等寸法
のＰ８Ａ＠着床を使用するのが一般的であるが、特定の
水素乃至他のガス分離及びｍ製操詐においては得られな
い処理工程上の融通性を得ることが所望されるなら、大
容量床及び小客量床並びに様々の寸法の予備分離器ユニ
ットを持つＰ８ムシステムを使用することも本発明の範
囲内である。従来からの実施におけるように、上記特許
に開示されるもののような適当なゼオライトモレキエラ
ーシープ材或いは水素富化透過ガスから不純物を選択的
に吸着しうる他の吸着剤が本発明の実施において使用さ
れうる。１４様に、水素を選択的に透過しうる任意の適
当な気体透過膜材料が予備分離ｉｉ＃ユニットにおいて
使用されつる。本発明方法及び装置が適当なＰ８ムシス
テムへの供給ガス混合物の通過＃にそのガス混合物の一
成分を選択的に透過しうる気体透過膜を利用することに
よって、例えば空気積極のような、水嵩と関連する以外
のＰ８ム分離及び精製操作に対して使用されうろことを
理解されえい。

実施例 一−□□□−１１−１−舎が一叫甲一□−□シＦ本発明
の実施例を述べる。約７０弧の水嵩をメタン、ｗ１素そ
の他の不純物と共に含有する排ガスが約１５００〜１６
００　ｐｓｉｇ　　の圧力においてプリズムセパレータ
に通された。水ｊｋ富化透過ガスが約５０Ｏｐｓｉｇ　
　の減少せる圧力において分離器から取出され友。透過
ガスは約９５モル襲の畜化水木論度を有した。供給ガス
流れの非透過ガス部分は実質上供給ガス圧のまま分離器
から別途に取出された。水素富化透過ガスは、その水素
分の追加精−為その減少圧力においてＰ８ムシステムに
通され友。透過ガス絋周期的ペースにおいて運転される
Ｐ８ムシステムの各床に通され、各床は、供給ガス＆＆
瑞−水素生成物回収、非透過ガスによる二次供給、各段
着床の生成端から放出されるガスを他の床との圧力均等
化の為に使用する並流減圧、約１０　ｐｍｎｇ　　の低
い脱着圧力への向流減圧、バージンダ及び前記Ｐ８ムシ
ステムへ透過ガスを通しｆＣ吸着圧力水準への再加圧と
いう通常的な処理工程順序段階を受また。非透過ガスは
吸着圧力水準まで絞られモして各床の供給端に＠着段階
の完ＴＫ際して床の並流減圧前に二次供給物として各床
の供給端に適正な処理工程順序で通された。

非透過ガスの一部は燃料として或い祉他の目的の為の使
用に供するべく転流されうる。９９−を越える水素濃度
を有する高純度水素生成物が吸着圧力水準においてＰＳ
Ａシステムから１収され、他方廃ガスは約ｊ　Ｏｐｓｉ
ｇ　　の低い脱着圧力においてシステムから取出された
。

本発明の効果 本発明の二次供給段階を含めることにより、追加的な未
吸着空隙ガス即ち床残留生成物が各吸着床から生成端に
排斥され、それにより各床からの生成物−収率従ってシ
ステム全体からの回収率を向上しうる。比較として、も
し供給ガスが吸着圧力においてＰ８ムシステム単独で処
理されたなら、Ｐａム：Ｌニラ）Ｋおする回収率は並流
減圧後でさえも低下しよう。何故なら、この時点で空隙
ガスの実質量は床内に残留しそして向流減圧及びパージ
段階中床の供給端からの放出による排出物として失われ
るからである０本発明に従わない従来型式のＰＪｉＪシ
ステムにおいて、雇収率を増大する為に社多数の圧力均
等化段階が必要とされるが、これはシステム内に不必要
に多数の吸着容器の組処を必要とする。本発明の組合せ
操作線、比較的＾い生成物−散を与えるのみならず、廃
ｌスの実質上の１我が比較的高い圧力において実現され
ることを可能ならしめるので、脆ガス祉燃料として有用
である。他方、もし供給ガス、がプリズム七パレータユ
ニットのみで処理されるなら、使成物純良及び回収率妹
共に本発明の実−において得られる水準よりはるかに低
下する。

このように、透過膜分離器は比較的多量の不純物を有す
る供給ガス流れの多量不純物予備分−に使用され、他方
Ｐ８ムシステムは所望の高純度水素生成物を生成する為
の最終分離／ｌｉｅ製用に使用される。本発明の総合的
な統合プａ−にスは、Ｐａ人システム及び透過膜分離シ
ステムを効果的ＫｉＩ用活用して、各々の長所で各々の
短所を補い、非常に高い圧力において得られる高不純物
含有ガスの効果的処理を実現し良ものである。即ち、従
来からのＰＥＡシステムは広く様々の原料ガス即ち各稼
設備からの排ガスを取扱うことができそしてシステ＾の
吸着圧力において所望の生成物を生成しうるが、約６ｏ
　ｏ　ｐａｉｇ　　を越える圧力においてのガス流れの
処理と関連する比較的高い投下資本と比較的低い回収率
が障害となっていた。ヒリしたガス流の処理向けに本発
明組合法を利用することＫよりＰｓＡ法はきわめて望ま
しいものとなつ九のである。他方、透過膜分離システム
祉比較的設舖蕾が安くてすみｔた圧力に対して敏感でな
く、約６００　ｐｓｉｇ　　を越える圧力において充分
に詐鯛しうる。水素富化透過ガスはＰ８ムシステム梅の
高純度水準においては回収されずそして透過膜を横切る
際大きな圧力降下を受けるが、Ｋ４かかわらず、きわめ
て好都合にも、透過ガス紘不純物の多量分■俵ｒ８ムシ
ステムへの供給ガスとしてＰ８ムシステムに対して許容
しうる圧力水準においてまたＰ８ムシステムにおいて一
層効果的Ｋｍ製されるＫ１１ｌｌｌｌｌ！　Ｌい純度に
おいて得られる０４０Ｏ４００ｐ　　を越える圧力で運
転されるＰ８ムシステムにおいて生じる生成物回収率の
低下の懸念を一部すること祉、透過膜分離システムとＰ
８ムシステムとの組合せから生ずる全体的なコスト及び
技術的利点に吏に一層貢献する。

本発明の統合システ＾に通される高圧のＩｔ原料供給ガ
ス社、透過膜材料を侵食する危険のある不純物のに★以
外には、何らの主たる前魁珈や後処理の必要なく透過膜
分離システムにおいて処理されうる。透過膜分離は釘型
しくは、最大限の水素　　、′１−収が＊ｍされるよう
比較的中間的な条件の下で不純物多量分離が達成される
よう運転される。この目的の丸め、比較的低い圧力降下
、但し約１０００　ｐｓ１以下の圧力への圧力降下と透
過ガス中の低水素純度但し供給ガスに較べれば水素に富
化された純度の受入れが好ましくは所望される。

非透過ガスは、いずれにせよ、高い圧力のまま分離器か
ら取出されモしてＰ８ムユニット向妙のニー　次供給ガ
スとしてまた比較的１１＆圧の燃料乃至他の操作用供給
ガスとしていずれに４．ｉｔ用である０このガスをター
ビンのような適当な装置に通して紋ることにより、所望
される動力回収が容易に実説される。本発明の実施に従
って生成する減少圧力下の非透過ガスの一部のＰ８ムシ
ステムでの使用により、ＰＳＡシステム各床にお妙る水
素１収従って全体的な水撒回収率が、低不純物高圧排ガ
ス乃主他の本章含有原料の直接処理により従来籍られた
水素回収率に較べて改善される。

以上説明した通り、本発明はＰ８ム処ｓｉｔによる水素
の分離及びＭｉｌｌ！を改善し、そして実際的な工業操
作において水車闘収の為有効にそして＆ｌ１ｆｌＩｒ的
に処理されうる利用可能な原料の範りを有効に拡大した
のである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）１４圧供給ガス流れ中に含まれる水素の分電及び精
   瓢の為の圧力変化式吸着方法であって、（ａ）　　約４
   ００　ｐｓｉｇを越える供給ガス圧力において約９０モ
   ル襲までの水素含量を有する供給ガス流れを、水素を選
   択的に透過しうる気体透過膜を備える分離器に通す段階
   と、 （ｂ）　　前記分離器から前記供給ガス流れのうちの不
   純物の実質部分を含有する非透過部分を実質上供給ガス
   圧において取出す段階と、（Ｃ）　　前記分離器から水
   素富化透過ガスを減少せる圧力において取出す段階と、 （ｄ）　　前記水素富化透過ガスから不純物を選択的Ｋ
   Ｉ＆着しうる表着床の供給端に該水素富化透過ガスを減
   少した圧力における供給ガスとして通し、該表着床を通
   して不純物吸着フロントを前進せしめつつ、非吸着１１
   １＃製水素生成物Ｉスを表着床の生成端から取出す段階
   と、（・）前記表着床の生成端から空１１＃スを放出し
   、それにより該床を減圧すると共に吸着フロントを原生
   成端の方に移動する段階と、 （ｆ）　　前記床をもつと低い脱着圧力Ｋｌで向流減圧
   して不純物を脱着しそして該床の供給端から放出する段
   階と、 葎）　前記表着床を前記低い脱着圧力から透過ガスを該
   床に通す圧力水準まてｈ加圧する段階と、 （ｋ）　　前記非透過ガス乃至その一部を供給ガス圧力
   から減圧する段階と、 （リ　創記段＃（・）の前に１減圧され九非透過ガスを
   前記表着床の供給端に二次送りガスとして迩す段階と、 ０）　追加量の供給ガス流れに対して前記段階（１）〜
   （りを置返す段階と を包含し、それにより減少せる操業コストにおいて生成
   物回収率を向上し良ことを特徴とする前記水素分離及び
   精−用圧力変化式吸着方法。 ２）供給ガス圧力が約６００〜！ｈ、　０００　ｐｓｉ
   ｇ　　である特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３）供給ガス圧力が約ｔｏ００〜２．０００　ｐｒｉｇ
   である特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４）供給ガス流れの水素含量が約４０〜９０モル襲であ
   る特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５）透過ガス及び非透過ガスが周期的ペースにおいて少
   くとも２つの吸着床に通され、該吸着床の各々が、減少
   圧力におけるＷｋｌＩＩＮ、減少圧力での非透過ガスに
   よる二次供給、並流減圧、自流減圧、パージング及び再
   加圧を愛社る特許請求の範囲第１項記載の方法。 ６）約３〜１２個の段着床が使用される特許請求の範囲
   第５項記載の方法。 ７）供給ガス圧力が約４００〜５０００１１ｓｊｇ　　
   である特許請求の範囲第４項記載の方伝・８）減少圧力
   が約１．　ＯＯＯｐｓｉｇ　　以下である特許請求の範
   −第３項記載の方法。 ９）高圧ガス流れ中に含まれる水嵩の分離及び精製の為
   の圧力変化式吸着装置であって、（ａ）　　約６００１
   １１１ｇ　　を越える供給ガス圧力において水素を選択
   的に透過しうる気体透過膜を備える分離器と、 −）　前記分離器の入口部分に前記供給ガス圧にある供
   給ガス流れを通す為の手段と、 （Ｃ）　　前記分離器から水素富化透過ガスを減少せる
   圧力において取出す為の出口手段と、（−）前記分離器
   から非透過ガス部分を実質上供給ガス圧力において別途
   に取出す為の出目手段と、 （−）　　供給端と生成端を有しそして水素含有ガス流
   れから不純物を選択的に＠ｊｉＬうる少くとも１つの吸
   着床を具備する圧力変化式＠着装置であって、前記減少
   圧力においての供給ガス４人−吸着−水素生成ガス放出
   、非透過ガ全ｉ スによる二次供給、中間圧力水準への並流減圧、低い脱
   着圧力への自流減圧、パージング及び数層圧力への再加
   圧をＨ４勘的ベースにおいて各床で実施しうる吸着装置
   と、 （リ　前記減少圧力における水素富化透過ガスを各ｇ＆
   層床の供給端に供給ガスとして通す為−の手段と、 （ｇ）　　前記非透過ガスの圧力を前記分離器供給ガス
   圧力からもっと低い水準に減少する為の手段と、 （ｈ）　　前記非透遍ガスを各吸着床の供給端に減少し
   た圧力において各床の並施減圧前に二次供給ガスとして
   通す為の導！＋段と を包含し、前記分離器からの処理ガス流れと圧力変化式
   ｇ＆着釦装置統合が減少せる操業コストにおいて水素生
   成物同収率の向上化を可能ならしめたことを特徴とする
   前記圧力倹化式１＆層装置。 １０）透過膜が分離内に組立てられた中空繊維から戒る
   特＃！ｆｉＭ求の範囲第９項記載の装置。 １１）入口部分と非透過ガス出口手段が中空繊維の外側
   において分離器内と流通状１！にありそして透過ガス出
   口手段が中空繊維の内部と流通伏動にある特許請求の範
   囲ｇｔｏ項記載の装置。 １２）非透過ガス出口手段と透過ガス出口手段が分離−
   の対向端にあり、供給ガス入口手段が透過ガス出口手段
   近くに位置づけられている特許請求の範−第１１項記載
   の装置。 １５）吸着装置が少くとも２つの吸着床を備えている特
   許請求の範囲１１！９項記載の装置。 １４）　９着装置がＳ〜１２個の吸着床を債えている特
   許請求の範囲第１ｓ項記載の装置。 １５）歇着装＃Ｉｔがその処理工程夛イクルのすべての
   段＃において少くとも２つの吸着床に供給ガスを通すべ
   く適応する特許請求の範囲第１４４項記載Ｍ置。