JPS60175519A - Ｃｏガス吸収式分離設備用吸着装置の再生法 - 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】 本発明はコソルブ法に代表される塩化アルミニウム、塩
化第１銅など錯塩のトルエン溶液によるＣＯガス吸収式
分離設備に使用される吸着装置の再生法に関するもので
ある。

コークス炉ガス、転炉ガス、セメント焼成炉ガス、水性
ガスなどから排出されるＣＯガスを含む混合ガス中から
ＣＯガスを回収精製する方法として、テネコケミカルス
社のコソルブ法などが知られているが、ＣＯガス吸収式
分離設備の多くは錯塩のトルエン溶液が用いられており
、これらはプロセス上、次のことが要求される。

（１）　ＣＯ吸収液は塩化アルミニウムなどの錯塩を含
むため、水分が存在すると錯塩が化学変化するので、水
分を極端に嫌うプロセスであり、従って、粗原料ガスは
予め徹底的に低露点温度（露点温度−６０℃以下）まで
乾燥しておかなければな、らない。

（２）　Ｈ品ＣＯガスには、トルエンが気化同伴してく
るため、トルエンが次第に減耗するので、トルエンの回
収が必要であり、また、製品ＣＯガス中のトルエンは製
品の不純分となるため、出来るだけ除去することが望ま
しい。

（３）　ＣＯガスが吸収された残余の廃ガスにもトルエ
ンが気化同伴するため、この１−ルエンも回収すること
が必要である。

本発明は上記のようなプロセス上の要求にりし、それぞ
れの要求事項について最も効果的な脱水方式とトルエン
回収方式により設備を運転出来るよう、各吸着装置をプ
ロセス上機能的な位置に配設すると共に合理的な省エネ
ルギ方式で、脱水においては高水準の乾燥を、トルエン
の回収においては極限に近い回収率（９９，８％以上）
で運転することが可能なシステムとなし得るＣＯガス吸
収式分離設備用の吸着装置の再生方法を提供することを
目的としてなされたもので、その構成は、塩化アルミニ
ウム、塩化第２銅などの錯塩のトルエン溶液等を用いる
ＣＯガス吸収式精製設備において、粗原料ガスのＫｆｉ
、製品ガス中のトルエンの回収及び廃ガス中のトルエン
の回収をそれぞれ２塔切換式の吸着装置を用いて行うよ
うにし、粗原料ガスの乾燥工程においては１塔が乾燥工
程にある間に他の１塔は前記設備から排出される廃ガス
を使用して加熱脱着及び冷却の再生工程を行わせ、製品
ＣＯガス及び廃ガス中のトルエンの回収工程においては
それぞれ１塔がトルエンを吸着回収している回収工程に
ある間にそれぞれの他の１塔は乾燥後の粗原料ガスの一
部を分岐利用してトルエンの加熱脱着及び冷却の再生工
程を行わせることを特徴とするものである。

即ち、本発明の方法は、ＣＯガス吸収式分離設備に２塔
切換式の吸着装置を３組付設して、第１の吸着装置では
その１塔において粗原料ガスを露点温度−６０℃以下に
脱水乾燥して前記設備に原料ガスとして送り込むように
する一方、他の１塔においては前記設備においてＣＯガ
スが除去された乾燥した廃ガスを用いて加熱脱着及び冷
却の再生工程を行わしめるようにし、第２の吸着装置で
はその■塔において前記設備における製品ＣＯガス中の
トルエンを回収し完全な製品ＣＯガスとして所要プラン
１−等へ送り込むようにし、第３の吸着装置ではその１
塔において前記設備から出される廃ガス中のトルエンを
回収して該廃ガスを第１の吸着装置の再生工程にある吸
着塔に送り込むようにする一方、第２．第３の吸着装置
の他の１塔に乾燥後の粗原料ガスの一部を送り込んで、
１〜ルエンの加熱脱着及び冷却の再生工程を行わしめる
と共に脱着した１−ルエンを乾燥した粗原料ガスの流れ
に戻して前記設備に送り込むようにすることにより、高
純度の製品ＣＯガスを得ると共に高率のトルエンの回収
を可能ならしめるようにしたものである。

次に本発明方法を実施する装置の一例を図に拠り説明す
る。

図は、本発明の方法を錯塩のトルエン溶液によるＣＯガ
ス吸収式分離設備に適用した一例を、プロセスフローシ
ートで示したものであって、ＡはＣＯガス吸収式分離設
備で、Ａ１はＣＯ吸収塔、Ａ２はＣＯ気化塔、１は原料
ガス入口、２は製品ＣＯガス出口、３は廃ガス出口で、
原料ガス人口１からＣＯ吸収塔ＡＩに導入された原料ガ
スは該塔ＡＩ内で錯塩のトルエン溶液によりＣＯを吸収
され、ＣＯ吸収液はＣＯ気化塔Ａ２内でＣＯが気化され
、製品ガスとして出口２から排出されるようになってい
るものであるが、この設備Ａは公知のものであるから、
細部の説明は省略する。

而して、１０は粗原料ガスを露点温度−６０℃以下に脱
水するための第１吸着装置で、吸着塔１１．ｌｌａの２
塔切換式となっており、図示の状態では、粗原料ガスは
その人口１２から配管を通って吸着塔１１内に下から導
入され、該吸着塔ｌｌ内において露点温度−６０℃以下
に脱水乾燥されて該吸着塔１１の上部から配管を通り制
御弁１７を通って設備Ａの原料ガス人口１に送られる。

一方、吸着塔１１ａは再生工程にあり、設備ＡのＣＯ吸
収塔ＡＩから排出されてくるＣＯガスが除去された乾燥
した廃ガスを利用し加熱器１５で熱風として、ワンスル
ーで吸着塔１１ａの加熱脱着を行い、加熱に引続く冷却
は加熱器をバイパスして略常温まで冷却した後、廃ガス
を出口１４から排出するが、前記加熱の場合、脱水前の
粗−原料ガスが高温のときにはこの熱を回収して、脱着
再生用の熱源として利用することも出来る。

２０は設ｆｉＡのＣＯ気化塔Ａ２において気化されて出
口２から排出される製品ＣＯガス中のトルエンを回収す
るための第２吸着装置で、吸着塔２１’、２１ａの２塔
切換式となっており、図示の状態では、ＣＯ気化塔Ａ２
の出口から排出される製品ＣＯガスは吸着塔２１内に下
から導入され、該吸着塔２１内で該製品ＣＯガスが同伴
してくるトルエンを吸着してトルエンを３　ｖｏｌ、ｐ
ｐｍ以下まで捕集し、高純度の製品ＣＯガスとして出［
１１３から所要のプラント等に送られる。

一方、吸着塔２１ａは再生工程にあり、前記第１吸着装
置１０で乾燥された粗原料ガスの一部を分岐し加熱器１
６により加熱してから該吸着塔２１ａにその上方から導
入して該塔２１ａ内のトルエンを脱着し、脱着した１−
ルエンは前記ガスの流れに同伴して乾燥粗原料ガスの流
れに戻され、ＣＯ吸収塔Ａ１に送り込まれる。而して、
吸着塔２１ａの加熱に引続く冷却も乾燥粗原料ガスを用
い、加熱器をバイパスさせて略常温まで冷却する。これ
によりトルエンは系外に排出されることなく回収するこ
とが出来る。

３０は脱水されてＣＯ吸収塔Ａ１に送られた粗原料ガス
からＣＯガスを吸収除去された廃ガス中のトルエンを回
収するための第３吸着装置で、吸着塔３１゜３１ａの２
塔切換式となっており、図示の状態では、ＣＯ吸収塔Ａ
ＩにおいてＣＯガスを吸収除去され、廃ガス出口３から
排出される粗原料ガスの廃ガスは吸着塔３１内に下方か
ら導入され、該吸着塔３１内で該廃ガス中のトルエンを
吸着回収されて排出し、加熱器１５を通って加熱されて
から第１吸着装置１０の再生工程にある吸着塔１１ａに
上から導入されて加熱脱着及び冷却を行なった後、出口
１４から排出される。一方、吸着塔３１ａは再生工程に
あり、第２吸着装置２０の再生工程にある吸着塔２１ａ
と同様に第１吸着装置１０において乾燥された粗原料ガ
スの一部を分岐し加熱器１６により加熱してから該吸着
塔３１ａにその上方から導入して該塔３１ａ内のトルエ
ンを脱着し、脱着したトルエンを前記ガスの流れに同伴
させて乾燥粗原料ガスの流れに戻し、ＣＯ吸収塔Ａｌに
送り込むようにする。加熱に引続く冷却も加熱器１６を
バイパスさせて略常温まで冷却する。

尚、第２及び第３吸着装置２０．３０における再生工程
の加熱時、脱水前の粗原料ガスが高温のときには、第１
吸着装置１０の場合と同様に、この熱を回収して脱着再
生用の熱源として利用することも出来る。

更に上記フローシートでは、吸着塔２１ａと３１ａの加
熱を同じ加熱器１６で行なっているが、それぞれの切換
サイクル時間または再生スケデュール時間が異なる場合
には、それぞれ専用の加熱器を設けることも出来る。

上述の第１乃至第３吸着装置がＣＯガス吸収式分離設備
に付設されて、本発明方法を採用したプロセスが構成さ
れるのであるが、このプロセスにおける本発明方法とそ
れに対応する従来方法とを比較すると、次の通りである
。

まず、粗原料ガスを脱水乾燥する場合、一般にＮ２循環
方式が採用されるが、これではガス源として余計なＮ２
ガスが必要となる上に、循環式再生方式特有の再生用ブ
ロワ、冷却器、ドレン分離器。

圧力調整器等が必要で、自動切換弁の数も本発明ニオけ
るそれよりも２倍近く多くなり、装置と工程が複雑にな
るばかりか、乾燥工程での乾燥レベルも悪く、低い露点
温度が得にくい。

次にトルエンの回収についてみると、冷却液化による方
法では、通常６〜１０℃附近まで冷却させるが、製品ガ
ス中のトルエン含有量は、圧力が４ｋｇ／ｃｏ？Ｇで１
０℃のとき３４００ｖｏ１．ｐｐＩｌｌであり、一方、
本発明の場合は３ｖｏ１．ｐｐｍまで吸着回収出来るの
で、製品ＣＯガス１００ＯＮｒｒｌ’／ｈｒのプラント
で１年間（８０００ｈｒ）運転すると、従来の冷却液化
による方法ではトルエンが１１４ｔｏｎも消耗される計
算になるのに対し、本発明方法では０．１ｔｏｎですむ
ことになる。

また、トルエンの回収を一般的な溶剤回収装置の方式と
して、活性炭吸着及びスチーミング脱着を行う方法もあ
るが、この場合も、設備として、コンデンサ、デカンタ
、溶剤ポンプ、ドレンポンプ等が必要で、ドレン中にト
ルエンが溶解するため回収率も本発明方法より低く、ド
レン中のトルエンが公害の原因となるので、ドレン中の
トルエンを除去することが必要となる。一方、回収され
たトルエンについても水分が飽和かそれ以上溶解してい
るので、脱水しないとプラン１−へ戻せないため、更に
工程が複雑となるばかりか、スチーミング再生特有の装
置のｓ’蝕性から吸着塔、コンデンサ、デカンタ、弁類
、配管等を高価なステンレススチール製にする必要があ
る。

以上が本発明方法の利点であるが、これを各装置毎につ
いてみれば、次の通りである。

第１吸着装置 （１）乾燥した廃ガスのワンスルー再生であるため脱水
工程では一６０°Ｃ〜−８０℃の露点温度を容易に得ら
れるばかりでなく、Ｎ循環再生式に比較して装置が簡単
で設備費を低減出来る。

（２）再生工程でＮ２との置換などの工程がなく、操作
が簡単で故障も少ない。

（３）再生用のＮ２が不要で省資源、省エネルギで運転
出来るため、年間運転コストをかなり節減出来る。

（４）再生排気の廃ガスは燃焼しても何ら公害が生じな
いので、燃料として利用出来る。

（５）吸着工程も再生工程も減圧する必要がなく、プロ
セス上で供給される圧力のまま処理出来る。

第２吸着装置 冷却液化トルエン回収装置と比較すると、（１）製品ガ
ス中に残るトルエン含有量が冷却液化式では圧力４ｋｇ
／ｃｌＩＴＧ１０℃で３４００ｖｏ１．ｐｐｍとなるが
、本発明方法では３　ｖｏｌ、ｐｐｍ以下となるため、
回収率が極めて高い。

（２）年間のトルエンの減耗量が冷却液化式では極端に
多く、ＣＯガスの生産コストに影響するが、本発明方法
では殆んど無視出来る程度である。

（３）冷却液化式では、液化後のトルエンはポンプ等に
より系内に戻すため、ポンプ、回収タンク。

液面制御器などが必要なのに対し、本発明方法ではそれ
らは不要である。

また、従来の溶剤回収装置と比較すると、（１）従来方
式ではスチーミング脱着方式が採られているが、これで
はスチーミング後に活性炭を乾燥する工程が必要となり
、乾燥の熱負荷が大きくて運転コストが過大になるが、
本発明方法ではその必要がないので、運転コストは妬め
て低い。

（２）スチーミング脱着液はデカンタで水層とトルエン
層に分離されるが、水側には１〜ルエンが溶解するため
、排水として捨てられない上にトルエン消耗量が多くな
るし、トルエン側には水分が飽和溶解度かそれ以上台ま
れるため、そのままでは系内に戻せず、従ってトルエン
乾燥装置、が必要となり、運転コストが更に余計にかか
ることになる。

（３）スチーミング脱着法はコンデンサ、デカンタ。

ドレンポンプ、トルエンポンプ等が必要となり。

装置が複雑となるばかりか、腐蝕の問題でステンレスス
チールを使う箇所が多いため、装置コストが高額となる
のに対し、本発明方法ではそのような問題はない。

（４）従来方式の場合、吸着工程の圧力は通常大気圧附
近まで減圧しなければならず、装置の寸法が大きくなり
不経済である。

第３吸着装置 第２吸着装置の場合と全く同様で、冷却液化法も従来の
溶剤回収法も装置コスト及び運転コスト、公害問題、腐
蝕問題、トルエンの消耗などの問題点があるが、本発明
方法にはそのような問題はない。

次に本発明方法の実施例について説明する。

転炉から排出した転炉ガス（ＬＯＧ）を粗原料ガスとし
て、圧力５ｋｇ／ａ＃Ｇ、温度１０℃、水分飽和。

成分組成は表１の条件で処理した。

表　１ 上記ガスをまず第１吸着装置に導入し、吸着脱水したと
ころ、露点温度−７２℃まで乾燥した。また、この吸着
塔の再生は第３吸着装置でトルエンの含有量が２　ｖｏ
ｌ、　ｐｐｍまで除かれた廃ガスを利用して加熱肌着及
び冷却により行なった。その′ときの廃ガスの成分組成
は表２の通りであった。

表２ 第１吸着装置で脱水乾燥された粗原料ガス（ＬＯＧ）は
、その一部を分岐して第２吸着装置と第３吸着装置のト
ルエンを脱着再生に使用するため、加熱してそれら装置
に送り再生を行なった後、他の一部ガスと合流させ、Ｃ
Ｏガス吸収精製設備に供給した。この設備からは製品ガ
スと残余の廃ガスとに分離され、共にトルエンを含んで
流出する。製品ガスは圧力４ｋｇ／ｃｎＷＧ　で温度１
０℃に冷却され、１−ルエンを３４００ｖｏ１．ｐｐｍ
含有しており、これを第２吸着装置の再生を行なってい
ない方の吸着塔に通じトルエンの吸着を行なった結果、
装置出口ガス中のトルエン濃度は２　ｖｏｌ、ｐｐｍ以
下まで減じることが出来た。そのときの製品ガスの組成
は表３の通りであった。

表３ また、廃ガスは、圧力４．５ｋｇ／ｃ＋＆Ｇｙ温度１２
℃。

トルエン濃度３６００νｏ１．ｐｐＨでＣＯ吸収精製設
備から排出されるが、これを第３吸着装置の再生を行な
っていない方の吸着塔を通過させトルエンを吸着させる
ことにより通過後のトルエン濃度を２ｖｏｌ。

ｐｐｍ以下まで除去出来た。このガスの組成は表２の通
りである。

以上の結果、本発明方法によれば、粗原料ガスはこれを
露点温度−７２℃まで乾燥出来ること“、製品ガス中の
トルエンはこれを２ｖｏ１．ｐｐｍ以下まで減少出来る
こと、並びに廃ガス中のトルエンについても２νｏ１．
ＰＰｌ１ｌまで減少出来ることが明らかになった。因に
、トルエンの回収率は９９．９％であった・ 本発明は上述の通りであって、本発明方法によりＣＯガ
ス吸収式分離設備に吸着装置を付設してＣＯガス分離精
製装置を構成すれば、装置の構成を極めて簡潔にするこ
とが出来るので、装置価格が廉価になるばかりでなく、
装置を構成した場合、ガスの出入口は、粗原料ガスの入
口、製品ガスの出口、燃料に利用可能な廃ガスの出口の
３箇所だけであり、公害の要素は一切ない。また、水分
が共存しないので装置が腐蝕するおそれはなく、運転コ
ストも他の方法に比して極めて低廉であり、Ｎ２ガス等
の再生用ガスは不要であるし、更に、粗原料ガスが高温
の場合にはその熱を利用出来るなど、従来方法では期待
出来ない数々の効果を奏するものであり、産業上極めて
有用である。

【図面の簡単な説明】

図は本発明方法を採用したＣＯガス吸収式分離設備のプ
ロセスシートである。 Ａ・・・ＣＯガス吸収式分離設備、１０・・・第１吸着
装置２０・・・第２吸着装置、３０・・・第３吸着装置
、１１、ｌｌａ・・・粗原料ガス脱湿吸着塔、１２・・
・粗原料ガス入口、１３・・・製品ガス出口、１４・・
・廃ガス出口、１５・・・第１吸着装置再生用加熱器、
１６・・・第ａ２及び第３吸着装置再生用加熱器、１７
・・・乾燥粗原料ガスを分岐及び流量を制御する流量制
御弁、２１，２１ａ・・・製品ガス中のトルエン吸着塔
、３１，３１ａ・・・廃ガス中のトルエン吸着塔 代理人小泉良邦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　塩化アルミニウム、塩化第１銅などの錯塩のトルエ
   ン溶液等を用いるＣＯガス吸収式精製設備において、粗
   原料ガスの乾燥、製品ガス中のトルエンの回収及び廃ガ
   ス中のトルエンの回収をそれぞれ２塔切換式の吸着装置
   を用いて行うようにし、粗原料ガスの乾燥工程において
   は１塔が乾燥工程にある間に他の１塔は前記設備から排
   出される廃ガスを使用して加熱脱着及び冷却の再生工程
   を行わせ、製品ＣＯガス及び廃ガス中のトルエンの回収
   工程においてはそれぞれ１塔がトルエンを吸着回収して
   いる回収工程にある間にそれぞれの他の１塔は乾燥後の
   粗原料ガスの一部を分岐利用してトルエンの加熱脱着及
   び冷却の再生工程を行わせることを特徴とするＣＯガス
   吸収式分離設備用吸着装置の再生法。