JPS6016801A - 水素ガスの選択的濃縮方法 - Google Patents
水素ガスの選択的濃縮方法Info
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- JPS6016801A JPS6016801A JP58123968A JP12396883A JPS6016801A JP S6016801 A JPS6016801 A JP S6016801A JP 58123968 A JP58123968 A JP 58123968A JP 12396883 A JP12396883 A JP 12396883A JP S6016801 A JPS6016801 A JP S6016801A
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- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）産業上の利用分野
この発明は、水素を含む原料ガス中の特定成分に対して
選択吸着性を有する吸着剤を充填した床より構成される
水素濃縮系を用いて原料ガスを処理し、水素純度を高め
る水素ガスの選択的′ａ縮方法に関する。
選択吸着性を有する吸着剤を充填した床より構成される
水素濃縮系を用いて原料ガスを処理し、水素純度を高め
る水素ガスの選択的′ａ縮方法に関する。
（ロ）従来技術
水素を含む気体源は多くの工業的分野で広〃・Ｌに存在
しており、これを原料ガスとして水素を濃縮したり、ま
た分Ｍｌｔ−精製することばエネルギー回収の工業的見
地より見ても意義深いものである。
しており、これを原料ガスとして水素を濃縮したり、ま
た分Ｍｌｔ−精製することばエネルギー回収の工業的見
地より見ても意義深いものである。
さて水素源となる原料カスは廃ガスをはじめとして多く
存在するか、それの組成は複Ｙ（１，である。水素原料
カス中には種々の炭化水素系のＣｌＩ４．Ｃ２Ｉｆ ６
．に３ Ｉｆ ｏ 、Ｃ？、 １１４ 、Ｃ２Ｉｆ ２
等の気体や、またにＯ，ＣＯ２，ＳＯ２，Ｎ２． Ｎｌ
１３． ｌＩ２０等の無機系の気体か含まれる場合がか
なり多く存在している。水素源として有用な原料ガス源
の組成は、はなはな複１“（１であり、これを用いて吸
着法により水素ガスの精製や濃縮を経済的に実ｈ１１す
るためには、効率の高い水素の精製やａ縮のプロセスの
確立が技術的にも重要である。
存在するか、それの組成は複Ｙ（１，である。水素原料
カス中には種々の炭化水素系のＣｌＩ４．Ｃ２Ｉｆ ６
．に３ Ｉｆ ｏ 、Ｃ？、 １１４ 、Ｃ２Ｉｆ ２
等の気体や、またにＯ，ＣＯ２，ＳＯ２，Ｎ２． Ｎｌ
１３． ｌＩ２０等の無機系の気体か含まれる場合がか
なり多く存在している。水素源として有用な原料ガス源
の組成は、はなはな複１“（１であり、これを用いて吸
着法により水素ガスの精製や濃縮を経済的に実ｈ１１す
るためには、効率の高い水素の精製やａ縮のプロセスの
確立が技術的にも重要である。
（ハ）目的
この発明は高純度の水素カスを効率よく得る、二とがで
きる水素ガスの選択的濃縮方法を提供するごとを主たる
目的としている。
きる水素ガスの選択的濃縮方法を提供するごとを主たる
目的としている。
（ニ）構成
この発明に係る水素ガスの選択的１％縮方法は、水素を
含む原料ガス中の水素を吸着法により選択的に濃縮また
は分離、精製するに際して、前記原料ガスの少なくとも
一成分に対して選択吸着性を有する主としてゼオライト
（２）−−活性炭（Ａ）の複合体の焼成物からなる活性
化された吸着物％ｊを充填した複数の吸着床でもって水
素ａ綿糸を構成し、 前記吸着床の内の−の吸着床Ａを加圧−１・に１呆）、
Ｉ１した状態で、原料ガスを通ずるごとにより、不純成
分を選択的に吸着除去して水素カスをａ縮〜精製して製
品ガスとして取り出す吸着上４′ｐ、吸着］二稈終Ｊ′
後の加圧下の状態の吸着床Ａと、製品カス加圧工程を終
了した該水素ａＩｔＮ系を構成する他の吸着床１３とを
連結して床間圧力の平均化を実施し、前記吸着床入より
放出される水素富化ガスを吸着圧１−ウに並流方向に回
収して吸着床１３の加圧用に使用する均圧放出工程、 均圧放出二［稈終了後の吸着床Ａを向流方向に減圧して
、大気圧付近に保持して床内の残留カスを放出する減１
上丁稈、 減圧工程終了後の吸着床Ａを製品ガスを用いて向流方向
に洗浄するパージエ稈、 バージエ稈終了後の吸着床ＡをｆｊＪ品ガスによって向
流方向に加圧する製品カス加圧下４°ｒ、製品ガス加圧
］二稈終了後の吸着床１−と、該水素濃縮系を構成し、
吸着工程終了後の加圧下の他の吸着床Ｃ（Δ以外の吸着
床であって、前記吸着床＋３を含む）とを連結して床間
圧力を平均化し、前記吸着床Ｃより放出される水素富化
ガスを吸着床Ａの加圧用カスとして並流方向に使用する
均圧加圧工程、 均圧加圧工程終了後の吸着床Ａに原料カスを・１（ｉ流
方向に導入して所定の吸着圧まて加圧する原料ガス加圧
工程、 よりなるザイクルを実施することを特徴としている。
含む原料ガス中の水素を吸着法により選択的に濃縮また
は分離、精製するに際して、前記原料ガスの少なくとも
一成分に対して選択吸着性を有する主としてゼオライト
（２）−−活性炭（Ａ）の複合体の焼成物からなる活性
化された吸着物％ｊを充填した複数の吸着床でもって水
素ａ綿糸を構成し、 前記吸着床の内の−の吸着床Ａを加圧−１・に１呆）、
Ｉ１した状態で、原料ガスを通ずるごとにより、不純成
分を選択的に吸着除去して水素カスをａ縮〜精製して製
品ガスとして取り出す吸着上４′ｐ、吸着］二稈終Ｊ′
後の加圧下の状態の吸着床Ａと、製品カス加圧工程を終
了した該水素ａＩｔＮ系を構成する他の吸着床１３とを
連結して床間圧力の平均化を実施し、前記吸着床入より
放出される水素富化ガスを吸着圧１−ウに並流方向に回
収して吸着床１３の加圧用に使用する均圧放出工程、 均圧放出二［稈終了後の吸着床Ａを向流方向に減圧して
、大気圧付近に保持して床内の残留カスを放出する減１
上丁稈、 減圧工程終了後の吸着床Ａを製品ガスを用いて向流方向
に洗浄するパージエ稈、 バージエ稈終了後の吸着床ＡをｆｊＪ品ガスによって向
流方向に加圧する製品カス加圧下４°ｒ、製品ガス加圧
］二稈終了後の吸着床１−と、該水素濃縮系を構成し、
吸着工程終了後の加圧下の他の吸着床Ｃ（Δ以外の吸着
床であって、前記吸着床＋３を含む）とを連結して床間
圧力を平均化し、前記吸着床Ｃより放出される水素富化
ガスを吸着床Ａの加圧用カスとして並流方向に使用する
均圧加圧工程、 均圧加圧工程終了後の吸着床Ａに原料カスを・１（ｉ流
方向に導入して所定の吸着圧まて加圧する原料ガス加圧
工程、 よりなるザイクルを実施することを特徴としている。
（ホ）実施例
第１図はこの発明を４塔構成の水素濃縮系を用いて実施
する場合のザイクル構成を力くず説明図であって、ＰＳ
へのザイクルタイムを２０分としている。また、Ｐ’Ｓ
Ａザイクルを構成する各工程乙こおけるガスの流れは吸
着工程における原料ガスの流れの方向を基準にしており
、上記と同方向のガスの流れを亜流、また反対方向の流
れを向流と規定してる。
する場合のザイクル構成を力くず説明図であって、ＰＳ
へのザイクルタイムを２０分としている。また、Ｐ’Ｓ
Ａザイクルを構成する各工程乙こおけるガスの流れは吸
着工程における原料ガスの流れの方向を基準にしており
、上記と同方向のガスの流れを亜流、また反対方向の流
れを向流と規定してる。
第２図は水素濃縮をゼオライト（Ｚ）−活性炭（Δ）の
複合吸着剤を充填した４塔構成の水素ｐ紬糸で実施する
場合の配置図、また第１表はこれに関連する工程表であ
る。
複合吸着剤を充填した４塔構成の水素ｐ紬糸で実施する
場合の配置図、また第１表はこれに関連する工程表であ
る。
以下、吸着塔３３について工程の説明を行う。
時間０〜３００秒の間バルブ１とバルブ２か開き、原料
ガス配管３７を通して原料ガスが加圧状態で吸着塔３３
に導入される。この塔内で選択吸着か行われて不純物成
分が除去される結果、製品カスはカス配管１３８を通し
て水素濃縮系外に取り出されて回収される。かかる吸着
工程における吸着圧は３ ｋｇ ／ ａＡ−Ｑ以−」−
に保持されるのが望ましい。
ガス配管３７を通して原料ガスが加圧状態で吸着塔３３
に導入される。この塔内で選択吸着か行われて不純物成
分が除去される結果、製品カスはカス配管１３８を通し
て水素濃縮系外に取り出されて回収される。かかる吸着
工程における吸着圧は３ ｋｇ ／ ａＡ−Ｑ以−」−
に保持されるのが望ましい。
時間３００〜３６０秒の間バルブ３が開き吸着塔３３は
予め製品ガスによる加圧が終了した吸着塔３５に連結さ
れる。しかして、均圧化されて吸着塔３３より亜流方向
に放出される水素富化カスは吸着＋答３５に並流方向に
回収される。
予め製品ガスによる加圧が終了した吸着塔３５に連結さ
れる。しかして、均圧化されて吸着塔３３より亜流方向
に放出される水素富化カスは吸着＋答３５に並流方向に
回収される。
時間３６０〜４２０わの間バルブ４が開き吸着塔３３ば
向流方向に大気圧側近まで減圧される。
向流方向に大気圧側近まで減圧される。
時間４２０〜７２０秒の間バルブ５とパルフロが開き、
吸着塔３３４；ｌ１ｌｌｊ３人気圧下で製品ガスの一部
で洗浄されて４１ｊ生される。
吸着塔３３４；ｌ１ｌｌｊ３人気圧下で製品ガスの一部
で洗浄されて４１ｊ生される。
時間７２０〜！Ｊ （１０秒の間バルブ７が開き吸着塔
３３は製品カスの一部で所定圧まで加圧される。
３３は製品カスの一部で所定圧まで加圧される。
時間９００〜９６０秒の間バルブ１９が開き吸着塔３３
は吸着工程の終了吸着塔３５と均圧され、後者より亜流
方向に放出される水素富゛比ガスは１１１２流方向に回
収される。
は吸着工程の終了吸着塔３５と均圧され、後者より亜流
方向に放出される水素富゛比ガスは１１１２流方向に回
収される。
時間９６０〜Ｉ 、 ２００秒の間ハルツ３３が開き吸
着塔３３は吸着圧まで原料ガスで亜流方向に加圧される
。
着塔３３は吸着圧まで原料ガスで亜流方向に加圧される
。
第 １ 表（つづき）
次に、実施例で用いられたゼオライト＜ｚ＞−活性炭（
Ａ）複合吸着剤の製造例を説明する。
Ａ）複合吸着剤の製造例を説明する。
〈製造例１〉
Ａ−型合成ゼオライドの微粉末（１，０８Ｎａ、Ｏ・＾
１２０３ ・２．０２Ｓｉ０２ ・Ｘ１１２０ ）乾燥
品をそれの無水物として５ ｋｇ採取し、これに活性炭
粉末（藤沢薬品：Ｂ−ＣＷ；平均粒子径１００ μｍ
） ５ ｋｇを加えて■ミキサーで混合した。次に得ら
れた混合物に対して無機系の結合剤としてベントナイト
微わ）未を２０％（２ｋｇ）と有機系の結合剤としてメ
チルセルロースを２％［７，０００〜１０，０ＯＯｃｐ
ｓ （２％水溶液：２０°Ｃ）］とを加えて水の存在下
に湿式混和を３時間３０分行った。
１２０３ ・２．０２Ｓｉ０２ ・Ｘ１１２０ ）乾燥
品をそれの無水物として５ ｋｇ採取し、これに活性炭
粉末（藤沢薬品：Ｂ−ＣＷ；平均粒子径１００ μｍ
） ５ ｋｇを加えて■ミキサーで混合した。次に得ら
れた混合物に対して無機系の結合剤としてベントナイト
微わ）未を２０％（２ｋｇ）と有機系の結合剤としてメ
チルセルロースを２％［７，０００〜１０，０ＯＯｃｐ
ｓ （２％水溶液：２０°Ｃ）］とを加えて水の存在下
に湿式混和を３時間３０分行った。
湿式混和時の含水率ば４４，３％であった。かかる方法
で得られた混和物を成型機により１ ／８ ”ベレット
に成型後、それの乾燥を１００〜１１０°Ｃで行った。
で得られた混和物を成型機により１ ／８ ”ベレット
に成型後、それの乾燥を１００〜１１０°Ｃで行った。
引続きフラッシャ−を用いて乾燥ペレットの長さの調整
を行って一定の長さの分布に入るようにしてから、最終
的にチッ素雰囲気中で４７０〜４７５°Ｃに３時間３０
分焼成されて本発明の水素ａ縮に関する実施例に使用さ
れる１／８ “ペレットの焼成体が得られた。
を行って一定の長さの分布に入るようにしてから、最終
的にチッ素雰囲気中で４７０〜４７５°Ｃに３時間３０
分焼成されて本発明の水素ａ縮に関する実施例に使用さ
れる１／８ “ペレットの焼成体が得られた。
これによりｉＭられた水素精製〜濃縮用の１／８″ヘレ
ソト（焼成済め）のゼオライト（Ｚ）と活性炭（八）の
重量比は、Ｚ／Δ−０，９６であり、それの平均硬度は
７．１３ｋｇ／ペレットであった。
ソト（焼成済め）のゼオライト（Ｚ）と活性炭（八）の
重量比は、Ｚ／Δ−０，９６であり、それの平均硬度は
７．１３ｋｇ／ペレットであった。
〈製造例２〉
この製造例は化学的処理をした天然のモルデナイトと活
性炭粉末（ｉｆイ（沢薬品（株）：Ｆ−１３−ＣＷ〕を
素材としたゼオライ！−（Ｚ）−活性炭（Ａ）複合吸着
剤（１／８ ″ベレット）の製造例に関する。
性炭粉末（ｉｆイ（沢薬品（株）：Ｆ−１３−ＣＷ〕を
素材としたゼオライ！−（Ｚ）−活性炭（Ａ）複合吸着
剤（１／８ ″ベレット）の製造例に関する。
新東北化学工業株式会社製の２０〜５ｏメソシユの粒度
を有する天然のモルデナイｉ （Ｓｉ０２ ／Δ１，０
３＃１０（モル比）；主成分（ＳｉＯ、、、ＡＩ、。
を有する天然のモルデナイｉ （Ｓｉ０２ ／Δ１，０
３＃１０（モル比）；主成分（ＳｉＯ、、、ＡＩ、。
０３ 、Ｎａ２．０ 、Ｋ ２０ 、ＣａＯ、ＭｇＯ、
ＦｅＯ） ；微量成分（Ｐｂ、 Ｃｒ、 Ｍｎ、 Ｎｉ
、その他）〕をジジャケトトイ１カーラに充填した後、
７０’ｃに加温した蒸溜水を用いて逆洗して微粒子を除
去してがらゼオライト粒子の均一充填を行った。ジャケ
ン１−カーラムには６０〜６５℃の温水を循環させた。
ＦｅＯ） ；微量成分（Ｐｂ、 Ｃｒ、 Ｍｎ、 Ｎｉ
、その他）〕をジジャケトトイ１カーラに充填した後、
７０’ｃに加温した蒸溜水を用いて逆洗して微粒子を除
去してがらゼオライト粒子の均一充填を行った。ジャケ
ン１−カーラムには６０〜６５℃の温水を循環させた。
上記のゼオライト充填カーラムに２．１ Ｍ ＮａＣｌ
溶液（６０°Ｃ）の下降流を用いて、３〜３．５ ｃｍ
／ｍｉｎの線速で流して塩化ナトリウムとゼオライトの
イオン交換反応を行った。上述の２．Ｉ Ｍ ＮａＣｌ
による処理はゼオライト充填床の占める容積の８．５倍
量にカーラムよりの流出液量が到達するまで行われた。
溶液（６０°Ｃ）の下降流を用いて、３〜３．５ ｃｍ
／ｍｉｎの線速で流して塩化ナトリウムとゼオライトの
イオン交換反応を行った。上述の２．Ｉ Ｍ ＮａＣｌ
による処理はゼオライト充填床の占める容積の８．５倍
量にカーラムよりの流出液量が到達するまで行われた。
次に充填床の水洗を４．５ ｃｍ／ｍｉｎで実施した。
この場合の水洗は床よりの流出液中に塩素イオンがなく
なるまで実施された。水洗を終了したゼオライトは１０
０〜１１０℃で乾燥された後、粉砕機を用いて微粉砕さ
れて１５０〜３００メソシエの微粉末とした。
なるまで実施された。水洗を終了したゼオライトは１０
０〜１１０℃で乾燥された後、粉砕機を用いて微粉砕さ
れて１５０〜３００メソシエの微粉末とした。
微粉末の化学式は０．９２Ｍ負０・八１２０３ ・ｌＯ
，１ｓｉ０２ ・ｘＨ２０で表され、Ｍの大部分はすト
リウムである。本微粉末は典型的なモルデナイ（・構造
を有することがＸ線回折で確認された。
，１ｓｉ０２ ・ｘＨ２０で表され、Ｍの大部分はすト
リウムである。本微粉末は典型的なモルデナイ（・構造
を有することがＸ線回折で確認された。
上記の処理済みの天然モルデナイト微粉末の乾燥品をそ
れの無水物として５ ｋｇ採取し、これに活性炭微粉末
（藤沢薬品（株）：Ｆ−Ｂ−ＣＷ、平均粒子径１００μ
ｍ） １．２５ｋｇを加えて■ミキサで混合した。次に
１４Ｉられた混合物に対して無機系の結合剤としてベン
トナイトの微粉末０．９４ｋｇ （１５％）と、有機系
の結合剤としてメチルセルロース〔７゜０００〜１０，
０００ｃｐｓ （２％水を客演：２０’ｃ））を約１％
添力［ルで水の存在Ｔに約４時間にわたって湿式混和を
実施した。この混和時の含水率は４８．６％であった。
れの無水物として５ ｋｇ採取し、これに活性炭微粉末
（藤沢薬品（株）：Ｆ−Ｂ−ＣＷ、平均粒子径１００μ
ｍ） １．２５ｋｇを加えて■ミキサで混合した。次に
１４Ｉられた混合物に対して無機系の結合剤としてベン
トナイトの微粉末０．９４ｋｇ （１５％）と、有機系
の結合剤としてメチルセルロース〔７゜０００〜１０，
０００ｃｐｓ （２％水を客演：２０’ｃ））を約１％
添力［ルで水の存在Ｔに約４時間にわたって湿式混和を
実施した。この混和時の含水率は４８．６％であった。
かかる方法で得られた混和物を成型機によりｌ／８ ″
ベレットに成型後、それの乾燥を１゜０〜１１０℃で行
った。引続きフラッシャ−を用いて乾燥ベレットの長さ
の＆ｉＩＭＩ整を行って一定の長さの分布に入るように
してから、最終的に窒素雰囲気Ｔ：４６０〜４６５℃に
３時間３０分焼成されてこの発明の水素濃縮に関する試
験に使用され）こ１ ／８“ペレソ１−の焼成体が得ら
れた。この製造例で得られたゼオライト（Ｚ）７＋”ｉ
性炭（Ａ）複合吸着剤（１／８“ベレット）中のゼオラ
イト（Ｚ）と活性炭（Δ）の重量比Ｚ／Ａ＝３．９８で
あり、それの平均硬度は８．６７ｋｇ／ヘレソトであっ
た。
ベレットに成型後、それの乾燥を１゜０〜１１０℃で行
った。引続きフラッシャ−を用いて乾燥ベレットの長さ
の＆ｉＩＭＩ整を行って一定の長さの分布に入るように
してから、最終的に窒素雰囲気Ｔ：４６０〜４６５℃に
３時間３０分焼成されてこの発明の水素濃縮に関する試
験に使用され）こ１ ／８“ペレソ１−の焼成体が得ら
れた。この製造例で得られたゼオライト（Ｚ）７＋”ｉ
性炭（Ａ）複合吸着剤（１／８“ベレット）中のゼオラ
イト（Ｚ）と活性炭（Δ）の重量比Ｚ／Ａ＝３．９８で
あり、それの平均硬度は８．６７ｋｇ／ヘレソトであっ
た。
くゼオライｌ−（Ｚ）−活性炭（Ａ）の複合吸着剤の利
点〉 上述した如き製造例によって製造されたゼオライＩ−（
Ｚ）−活性炭（Ａ）の複合吸着剤は、従来の活性炭のみ
による吸着剤やゼオライトのみによる吸着剤と比較して
下記するような利点がある。
点〉 上述した如き製造例によって製造されたゼオライＩ−（
Ｚ）−活性炭（Ａ）の複合吸着剤は、従来の活性炭のみ
による吸着剤やゼオライトのみによる吸着剤と比較して
下記するような利点がある。
（ａ＋複合体組成物の成型体の見掛は密度や機械的強度
は極めて大であり、原料ガス中に含まれる炭化水素や無
機ガス等の不純成分に刻する選択吸着性が高い。
は極めて大であり、原料ガス中に含まれる炭化水素や無
機ガス等の不純成分に刻する選択吸着性が高い。
（ｂ）発火点が活性炭のみの吸着剤に比較して高いので
、ＰＳＡの長期運転に際しての安全Ｍが高められる。
、ＰＳＡの長期運転に際しての安全Ｍが高められる。
（Ｃｌゼオライトのみの吸着剤に比較して熱伝導度が良
好であるため、塔内の温度分布を均一にすることができ
る。その結果、床の吸着、脱着、再生等の操作が容易に
なる。
好であるため、塔内の温度分布を均一にすることができ
る。その結果、床の吸着、脱着、再生等の操作が容易に
なる。
次に、この発明に係る水素ガスの選択的濃縮方法が他の
方法に比較して優れた効果を発揮することを明らかにす
るために行った試験結果を説明しよう。
方法に比較して優れた効果を発揮することを明らかにす
るために行った試験結果を説明しよう。
第３図は本試験に使用される２塔構成の手動式の水素濃
縮試験装置の配置図である。
縮試験装置の配置図である。
４１の吸着塔（内径４２．６ｍｍ ；長さ２，０００
ｍｍ）に対しては製造例−１で試作されたゼオライト（
Ｚ）−活性炭（Δ） （１／１３ ″ペレソ日が各組あ
たり１．４８ｋｇ充填された。次に吸着塔の一ト部より
加熱窒素ガス（１５０〜１６０°Ｃ）が導入されて塔の
−Ｆ部より放出ガスの露点が一６５°Ｃに達するまで吸
着塔は活性化された。
ｍｍ）に対しては製造例−１で試作されたゼオライト（
Ｚ）−活性炭（Δ） （１／１３ ″ペレソ日が各組あ
たり１．４８ｋｇ充填された。次に吸着塔の一ト部より
加熱窒素ガス（１５０〜１６０°Ｃ）が導入されて塔の
−Ｆ部より放出ガスの露点が一６５°Ｃに達するまで吸
着塔は活性化された。
本濃縮試験に使用された原料ガス（ト１ｚ＝７４％、Ｎ
２−２３％、ＣＩ＋４ ＝３％）は配管５１を経て２塔
構成の吸着塔４Ｉへ導入される。４２は製品ガス用の流
量計であり、４３は減圧用の流量Ｒ１，４４ば湿式流句
計、４５ば水素ガス分析計、４６は放出ガス用配管、４
７は連成計、４８ば精密圧力計である。この発明の水素
濃縮のＰＳＡプロセスで必要とする加圧用の水素ガスは
４９のボンベに貯蔵されており、これば５０のチャージ
タンクを経て２塔構成の吸着塔４１へ導入される。
２−２３％、ＣＩ＋４ ＝３％）は配管５１を経て２塔
構成の吸着塔４Ｉへ導入される。４２は製品ガス用の流
量計であり、４３は減圧用の流量Ｒ１，４４ば湿式流句
計、４５ば水素ガス分析計、４６は放出ガス用配管、４
７は連成計、４８ば精密圧力計である。この発明の水素
濃縮のＰＳＡプロセスで必要とする加圧用の水素ガスは
４９のボンベに貯蔵されており、これば５０のチャージ
タンクを経て２塔構成の吸着塔４１へ導入される。
この試験では、この発明に係る２種類の実Ｉｆｉｉ例と
他の３種類の比較例の試験を行った。
他の３種類の比較例の試験を行った。
実施例１及び２ば前述し７たごの発明に係る７工程より
なるＰ Ｓ Ａ法に基づき水素濃縮を行うものであって
、特に、実施例１は吸着圧をｌ Ｑ ｋｇ／ Ｃ１１ｌ
・Ｇに、実施例２ば吸着圧を１５ ｋｇ ／ Ｃｌ１−
Ｇに保持し７て水素濃縮を実施している。
なるＰ Ｓ Ａ法に基づき水素濃縮を行うものであって
、特に、実施例１は吸着圧をｌ Ｑ ｋｇ／ Ｃ１１ｌ
・Ｇに、実施例２ば吸着圧を１５ ｋｇ ／ Ｃｌ１−
Ｇに保持し７て水素濃縮を実施している。
一方、比較例１は「吸着−減圧（曲流）−パージ（向流
）−水素加圧（向流）Ｊの４工程よりなるＰＳＡ法に基
づき、比較例２及び３は「吸着−均圧放出（並流）−減
圧（向流）−パージ（曲流）−水素加圧（向流）−均圧
加圧（並流）−水素加圧（向流）」の如き製品カスによ
る加圧を２１ｒｌ＋実施する工程を含む７］二程よりな
るｐｓΔ法に基づいて実施例ｊ、２と同一の原料ガスを
用いて水素濃縮を行った。
）−水素加圧（向流）Ｊの４工程よりなるＰＳＡ法に基
づき、比較例２及び３は「吸着−均圧放出（並流）−減
圧（向流）−パージ（曲流）−水素加圧（向流）−均圧
加圧（並流）−水素加圧（向流）」の如き製品カスによ
る加圧を２１ｒｌ＋実施する工程を含む７］二程よりな
るｐｓΔ法に基づいて実施例ｊ、２と同一の原料ガスを
用いて水素濃縮を行った。
第２表ｔこ示した試験結果より明らかなよ・うに、この
発明に係る実施例１及び２の場合、得られた製品ガスの
純度は９９．９％に達しており、また水素ガスの収率も
７１％以上の好ましい値が（↓ｌられた。
発明に係る実施例１及び２の場合、得られた製品ガスの
純度は９９．９％に達しており、また水素ガスの収率も
７１％以上の好ましい値が（↓ｌられた。
この試験に使用されたゼオライト（Ｚ）−活性炭（Ａ）
複袷吸着剤１ ｋｔｒ当たりの製品カスの収Ｆ１１は実
施例Ｉでは３０．５ｈＫ’、また、実施例１よりも１１
ｂ圧下で吸着を行った実施例２では３６．ＯＮ９．の好
ましい値がｉ−！ＩＩられた。
複袷吸着剤１ ｋｔｒ当たりの製品カスの収Ｆ１１は実
施例Ｉでは３０．５ｈＫ’、また、実施例１よりも１１
ｂ圧下で吸着を行った実施例２では３６．ＯＮ９．の好
ましい値がｉ−！ＩＩられた。
一力、比較例１〜３は、実施例１及び２に比較して、水
素収率；１１（ひに水素収量の何れにおい゛（４）低い
ことは明らかである。
素収率；１１（ひに水素収量の何れにおい゛（４）低い
ことは明らかである。
尚、上述の実施例おいて、吸着床はゼオライ］−（Ｚ）
−活性炭（Ａ）の複合体の焼成物からなるとして説明し
たが、この発明はこれに限られるものでなく、原料ガス
の種類と組成によっては一ト記の如き床構成であっても
よい。即ち、子連のゼオライ１−（２）−活性炭（Δ）
の視合体よりなる床を主な床とし、これにシリカゲル及
びアル壮ノ”ゲルを充填した床、或いはシリカケル又は
アルミナゲルを充填した床を側床として（ｊｌ川するも
の一ζ、ＪＪってもよい。かかる床構成Ｑこよっても、
純度９！１．！１％以」二の水素ガスを１行るごとがで
きる。
−活性炭（Ａ）の複合体の焼成物からなるとして説明し
たが、この発明はこれに限られるものでなく、原料ガス
の種類と組成によっては一ト記の如き床構成であっても
よい。即ち、子連のゼオライ１−（２）−活性炭（Δ）
の視合体よりなる床を主な床とし、これにシリカゲル及
びアル壮ノ”ゲルを充填した床、或いはシリカケル又は
アルミナゲルを充填した床を側床として（ｊｌ川するも
の一ζ、ＪＪってもよい。かかる床構成Ｑこよっても、
純度９！１．！１％以」二の水素ガスを１行るごとがで
きる。
また、実施例の説明でば、均用工程Ｇこｊ−♂いて、吸
着］二稈終了後の加圧下の状態の吸清床と、製品ガス加
圧工程を終了した水素流線系を構成している他の吸着床
とを連結して床間圧力の平均化を実施し、前者の吸着床
より放出される水素富化カ又は亜流方向に放出されるも
のであるとしたが、前記水素富化ガスの放出される方向
はこれＱこ限られず向流方向であってもよい。
着］二稈終了後の加圧下の状態の吸清床と、製品ガス加
圧工程を終了した水素流線系を構成している他の吸着床
とを連結して床間圧力の平均化を実施し、前者の吸着床
より放出される水素富化カ又は亜流方向に放出されるも
のであるとしたが、前記水素富化ガスの放出される方向
はこれＱこ限られず向流方向であってもよい。
即ち、上述した実施例の如き並流方向に水素富化ガスを
放出すると水素加圧を終了した床において不純成う）に
ノ、（つく吸盾帯のｎ：Ｉ ｉ’ｆｋ、ｉが不規則的）
、ｙ′拡（１ｋにより、広い領域にわたって乱される現
象は極力防止することがｉ＋Ｊ能である。一方、吸着−
Ｉ−稈を終了した床−（： ４Ｊ床の−Ｆ部より−Ｌ部
に行くにつれて水素純度はＪ： Ｗ シているはずであ
るから、前記水素富化カスを向流方向に放出すると、水
素純度の低い方からｌ：４１い方の＋＋＋ｒｔ序に従っ
て一定の４１１度勾配を有する水素富化カスが床より放
出されるので結果的には水素加圧を終了した床内の不純
成分の吸着帯を拡散さ一已る原因となるとも考えられろ
。
放出すると水素加圧を終了した床において不純成う）に
ノ、（つく吸盾帯のｎ：Ｉ ｉ’ｆｋ、ｉが不規則的）
、ｙ′拡（１ｋにより、広い領域にわたって乱される現
象は極力防止することがｉ＋Ｊ能である。一方、吸着−
Ｉ−稈を終了した床−（： ４Ｊ床の−Ｆ部より−Ｌ部
に行くにつれて水素純度はＪ： Ｗ シているはずであ
るから、前記水素富化カスを向流方向に放出すると、水
素純度の低い方からｌ：４１い方の＋＋＋ｒｔ序に従っ
て一定の４１１度勾配を有する水素富化カスが床より放
出されるので結果的には水素加圧を終了した床内の不純
成分の吸着帯を拡散さ一已る原因となるとも考えられろ
。
しかしながら、実際には、この発明で０１利末の１１１
ｖ成に使用するゼオライ＋１２）−活性炭（Ａ）複合体
床では不純成分の吸着速度とそれの吸着慴は極めて大て
あ／′己二Ｗ、ｒに、水素富化カスを向流方向に放出し
て４〕１．記のような不利と考えられる現象はほとんど
、Ｚｔら札ない。
ｖ成に使用するゼオライ＋１２）−活性炭（Ａ）複合体
床では不純成分の吸着速度とそれの吸着慴は極めて大て
あ／′己二Ｗ、ｒに、水素富化カスを向流方向に放出し
て４〕１．記のような不利と考えられる現象はほとんど
、Ｚｔら札ない。
（）ｔっ′Ｃ、ゼオライｈ（Ｚ）−活性炭（Δ）複合体
よりなる−１．床を用いる原ｆ４ガスの処理に際して、
水素カスと選択吸着性の差異か余り太き（ない不純成分
を含む場合は前述の均圧法が有利であるが、前記差異が
かなり人きい不純成分を含む場合にＧ：１、後述の如く
水素富化ガスを向流方向に１１１出しても差支えない。
よりなる−１．床を用いる原ｆ４ガスの処理に際して、
水素カスと選択吸着性の差異か余り太き（ない不純成分
を含む場合は前述の均圧法が有利であるが、前記差異が
かなり人きい不純成分を含む場合にＧ：１、後述の如く
水素富化ガスを向流方向に１１１出しても差支えない。
（へ）効果
上述したように、この発明（Ｊセオシ−（１−（Ｚ）−
活性炭（Ａ）の複合吸着剤に適したｌ） Ｓ Ａ力式を
採るから、従来のｌ） ＳＡ法に比較して高純度の水素
を効率よく得ることができる。
活性炭（Ａ）の複合吸着剤に適したｌ） Ｓ Ａ力式を
採るから、従来のｌ） ＳＡ法に比較して高純度の水素
を効率よく得ることができる。
また、この発明はパージＰｉ生を含むＰＳＡ構成を採る
ので真空ポンプか不要になる等、ｊ’−Ｉ空＋Ｉｉ’、
／−１−法に基づ＜ＰＳＡに比較して動力消ｖすが少
なくなるという別異の効果も奏する。
ので真空ポンプか不要になる等、ｊ’−Ｉ空＋Ｉｉ’、
／−１−法に基づ＜ＰＳＡに比較して動力消ｖすが少
なくなるという別異の効果も奏する。
第１図はこの発明を４塔構成の水Ｓ ａ紬糸を用いて実
施する場合のザイクル構成を示す説明図、第２図は水素
濃縮をゼオライＩ−（Ｚ）−活性炭（Δ）の複合吸着剤
を充１１Ｆシた４塔描成の水素ｅ紺ｉ系で実施する場合
の配置図、第３１ソ１は本試験に使用される２塔構成の
手動式の水素べ１！縮試験装置の配置図である。 １〜３２・・・バルブ、３３〜３６・・・吸着塔、３７
〜４０・・・配管。 特許出願人 日本電子材料株式会社 同 萩原善次 代理人 弁理士 大 西 孝 治
施する場合のザイクル構成を示す説明図、第２図は水素
濃縮をゼオライＩ−（Ｚ）−活性炭（Δ）の複合吸着剤
を充１１Ｆシた４塔描成の水素ｅ紺ｉ系で実施する場合
の配置図、第３１ソ１は本試験に使用される２塔構成の
手動式の水素べ１！縮試験装置の配置図である。 １〜３２・・・バルブ、３３〜３６・・・吸着塔、３７
〜４０・・・配管。 特許出願人 日本電子材料株式会社 同 萩原善次 代理人 弁理士 大 西 孝 治
Claims (8)
- （１）水素を含む原料ガス中の水素を吸着法により選択
的に濃縮または分離、精製するに際して、前記原料ガス
の少なくとも一成分に対して選択吸着性を有する主とし
てゼオライト（Ｚ）−活性炭（Ａ）の複合体の焼成物か
らなる活性化された吸着物質を充填した複数の吸着床で
もって水素濃縮系を構成し、 前記吸着床の内の−の吸着床Ａを加圧下に保持した状態
で、原料ガスを通ずるごとにより、不純成分を選択的に
吸着除去して水素ガスを濃縮〜精製して製品ガスとして
取り出す吸着工程、吸着工程終了後の加圧下の状態の吸
着床Ａと、製品ガス加圧二１−程を終了した該水素濃縮
系を構成する他の吸着床Ｂとを連結して床間圧力の平均
化を実施し、前記吸着床Ａより放出される水素富化ガス
を吸着床Ｂに亜流方向に回収して吸着床Ｂの加圧用に使
用する均圧放出工程、 均圧放出工程終了後の吸着床Ａを向流方向に減圧して、
大気圧付近に保持して床内の残留ガスを放出する減圧工
程、 減圧工程終了後の吸着床Ａを製品ガスを用いて向流方向
に洗浄するパージ工程、 パージ工程終了後の吸着床Ａを製品ガスによって向流方
向に加圧する製品ガス加圧工程、製品ガス加圧工程終了
後の吸着床Ａと、該水素濃縮系を構成し、吸着工程終了
後の加圧下の他の吸着床Ｃ（Ａ以外の吸着床であって、
前記吸着床Ｂを含む）とを連結して床間圧力を平均化し
、前記吸着床Ｃより放出される水素富化ガスを吸着床Ａ
の加圧用ガスとして並流方向に使用する均圧加圧工程、 均圧加圧工程終了後の吸着床へに原料ガスを亜流方向に
導入して所定の吸着圧まで加圧する原料ガス加圧工程、 よりなるサイクルを実施することを特徴とする水素ガス
の選択的濃縮方法。 - （２）前記ゼオライｌ−（Ｚ）−活性炭（八）複合体の
焼成物は、そのＺ／Ａ重量比が０．２５〜８．０の範囲
内にあるものであることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の水素ガスの選択的濃縮方法。 - （３）前記吸着床は、ゼオライト（Ｚ）−活性炭（Ａ゛
）の複合体の焼成物からなる活性化された吸着物質を充
填した床を土床とし、これにシリカゲル及びアルミナケ
ルを充填した床を側床とするものであることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の水素ガスの選択的濃縮方
法。 - （４）前記吸着床は、ゼオライト（Ｚ）’ｉ’＆性炭（
Ａ）の複合体の焼成物からなる活性化された吸着物質を
充填した床を土床とし、これにシリカケルを充填した床
を側床とするものであることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の水素ガスの選択的濃縮方法。 - （５）前記吸着床は、セオライｌ１Ｚ）−活性炭（Δ）
の複合体の焼成物からなる活性化された吸着物質を充填
した床を土床とし、これにアルミナゲルを充ｊａ’ｊＬ
、た床を側床とするものであることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記戦の水素ガスの選択的濃縮方法。 - （６）吸着工程終了後の加圧下の状態の吸着床Ａと、製
品ガス加圧工程を終了した該水素濃縮系を構成する他の
吸着床Ｂとを連結して床間圧力の平均化を実施し、前記
吸着床入より放出される水素富化ガスは亜流方向に放出
されるものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の水素カスの選択的濃縮方法。 - （７）吸着工程終了後の加圧下の状態の吸着床入と、製
品ガス加圧工程を終了した該水素濃縮系を構成する他の
吸着床Ｂとを連結して床間圧力の平均化を実施し、前記
吸着床Ａより放出される水素富化ガスは向流方向に放出
されるものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の水素ガスの選択的濃縮方法。 - （８）前記第１の吸着工程の床内の吸着圧は３に＋？／
Ｃ己・０以上に保持されていることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の水素ガスの選択的濃縮方法３゜
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58123968A JPS6016801A (ja) | 1983-07-06 | 1983-07-06 | 水素ガスの選択的濃縮方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58123968A JPS6016801A (ja) | 1983-07-06 | 1983-07-06 | 水素ガスの選択的濃縮方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6016801A true JPS6016801A (ja) | 1985-01-28 |
| JPS6214482B2 JPS6214482B2 (ja) | 1987-04-02 |
Family
ID=14873769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58123968A Granted JPS6016801A (ja) | 1983-07-06 | 1983-07-06 | 水素ガスの選択的濃縮方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6016801A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007005399A1 (en) * | 2005-06-30 | 2007-01-11 | Praxair Technology, Inc. | Gas purification process using adsorbent and catalyst mixtures |
-
1983
- 1983-07-06 JP JP58123968A patent/JPS6016801A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007005399A1 (en) * | 2005-06-30 | 2007-01-11 | Praxair Technology, Inc. | Gas purification process using adsorbent and catalyst mixtures |
| JP2009500154A (ja) * | 2005-06-30 | 2009-01-08 | プラクスエア・テクノロジー・インコーポレイテッド | 吸着剤及び触媒混合物を用いたガス精製法 |
| US7722702B2 (en) | 2005-06-30 | 2010-05-25 | Praxair Technology, Inc. | Adsorbent and catalyst mixtures |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6214482B2 (ja) | 1987-04-02 |
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