JPS61136419A - 圧力スイング吸着の選択脱着方法 - Google Patents

圧力スイング吸着の選択脱着方法

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JPS61136419A
JPS61136419A JP59257121A JP25712184A JPS61136419A JP S61136419 A JPS61136419 A JP S61136419A JP 59257121 A JP59257121 A JP 59257121A JP 25712184 A JP25712184 A JP 25712184A JP S61136419 A JPS61136419 A JP S61136419A
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JP
Japan
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gas
component
pressure
adsorbable
desorption
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JP59257121A
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English (en)
Inventor
Yuji Horii
堀井 雄二
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は複数種の被吸着性成分を含有する混合原料ガス
から、回収目的の被吸着性成分を回収するに際して脱着
工程を複数段階に分けることによって脱着成分相互の分
離選択を行なう方法に関し、回収目的の被吸着性成分ガ
スを高い濃度で得ることのできる圧力スイング吸着の選
択脱着方法に関するものである。
〔従来の技術〕
圧力スイング吸着装置を使って被吸着性ガスを製品ガス
として回収する方法には下記の様な方法が知られている
。例えば水素ガス(Hり、窒素ガス(N、)、−酸化炭
素ガス(CO)から構成される原料ガスから、吸着剤と
してゼオライトを用いてCOを濃縮回収する方法につい
ては次の様に説明することができる。第2図は圧力スイ
ング吸着装置の代表例を示す概略図そあ)、原料ガス供
給管1から供給される原料ガスは弁7.8の開閉操作に
よって吸着塔5a又は5bのいずれかに導入される。い
ま吸着塔5aへ原料ガスを供給する場合を考えると、吸
着塔5a内を加圧状態にして吸着性の強いCOを吸着剤
にどんどん吸着させる。原料ガスのうち吸着剤に対する
吸着力の弱いHl及びN2は吸着剤には殆んど吸着され
ず弁11を通過して非吸着性ガス廃棄管2よシ排出され
てしまう。吸着塔5a内の吸着剤がCOの吸着によって
飽和に達する時点で、弁7及び11を閉鎖して吸着塔5
aへの原料ガスの供給を止め、弁8;12を開放するこ
とによって吸着塔5bへの供給に切替える。一方弁9を
開放して吸着塔5a内の圧力を解放すると共に、真空ポ
ンプ(またはプロワ−や圧縮機等)6を作動して吸着塔
5aを減圧状態にする。吸着剤に吸着されているCOは
減圧によって脱着され、H!やN、の混入が少ない濃縮
された高純度COが製品ガス取出管4から回収される。
上記吸着・脱着の工程を吸着塔5a、5bの切替使用に
よって繰返していけば、製品ガスである高純度−酸化炭
素ガスを連続的に回収できる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記した例では原料ガス中もつとも吸着力の強い被吸着
性成分を製品として回収するので脱着工程において特に
重大な問題はない。しかし原料ガス中に、回収目的の被
吸着性成分よ)吸着力の大きな被吸着成分を含んでいる
場合には、回収目的成分の濃度はどうしても低下してし
まう。
例えば前述のCO,H,、N、で構成される原料ガスに
COよシも吸着剤への吸着力の強いCOlが含まれてい
るとすると、吸着塔5a、5b内の吸着剤にはCOよ)
もCO2の方が優先的に吸着される。その結果COを吸
着塔から脱着回収しようとすると、CO,ガスがCOに
混入した状態で回収され、CO製品純度は低いものとな
ってしまう。この様に原料ガス中に複数種の被吸着性成
分が含まれている場合には、従来圧力スイング吸着装置
の前に被吸着性不純物(上記の例で言えばCO,)を除
去する装置を配備する必要があった。
例えばその吸着性不純物がH,0やCOlである場合、
圧力スイング吸着装置の前オに加熱再生式吸着法や湿式
吸収法等を行なう為の装置を配置し、予めH,0やCO
lを除去してしまった原料ガスを圧力スイング吸着装置
に供給していた。その為圧力スイング吸着装置単独では
特定の吸着性成分の回収を行なうことができず他の処理
機器を併用しなければならず、建設費・保守運転費が余
分にかかつてしまい製品ガスのコストアップを引き起こ
す要因となっている。また原料ガスの予備処理手段如何
によっては該予備処理中に回収目的成分が過剰除去され
てしまい、圧力スイング段階での回収率を低下させてし
まうという問題もあった。
そこで本発明者らは、複数種の被吸着性成分を含む原料
ガス中から特定の被吸着性成分を選別回収できる圧力ス
イング吸着方法の研究開発を行ない、本発明を完成させ
るに至った。    。
〔問題を解決するための手段〕
複数種の被吸着性成分を含む原料ガスを高圧下において
吸着剤に吸着させ、次いで圧力を解放して前記複数種の
被吸着性成分を脱着するに当た)、各被吸着性成分の脱
着圧力特性の差及び/又は脱着時間特性の差を利用して
被吸着性成分を分離回収する点に本発明の要旨が存在す
る。
〔作用〕
圧力スイング吸着装置を使用して被吸着性成分を吸着さ
せ更に脱着させる際には、例えば圧力の変化に伴なって
吸着量が変化するが、そのときの吸着平衡特性は被吸着
性成分の種類によって相違するのが一般的である。以下
この様な特性を脱着圧力特性という。例えば第3図に示
す様にA成分B成分の吸着量R及びQは吸着塔の圧力P
の変化に追随して変化するが、その変化態様は夫々の圧
力特性線に沿って変化するものである。いま圧力をP、
からPlまで高めてA、B両成分を吸着させた後、圧力
をPlからP、まで−気に降下させてしまうとA、B両
成分の吸着量は夫々(Q、−Qs)e(RI Rs)と
な)図例では実質上はぼ等しい量が脱着されたことにな
る。しかし脱着の第1段階として圧力をPlからPlま
で下げてその段階で平衡に到達させると、このときのA
成分の脱着量は(Ql−Qt)、B成分の脱着量は(R
1−R,)となシ、B成分がかな)脱着されているのに
対してA成分は大部分が吸着されたままで残る。次いで
第2段階として圧力をP、からP、tで下げると、その
間のA成分の脱着量は(Qt  Qs)、B成分の脱着
量は(R,−R3)となる。即ちA成分の大部分は第2
段階めの脱着によって回収され回収ガス中のB成分は第
1段階で大部分が脱着されてしまっている。即ち第1段
階ではB成分リッチの回収ガスが得られ第2段階ではA
成分リッチの回収ガスが得られる。従って回収目的成分
をB成分とすると、各段階で脱着されたA、B両成分の
混合ガス中のB成分濃度は次の様になっている。つまシ
圧力P、からP3の過程で脱着されるガス中のB成分濃
度は圧力P1からP、の過程で脱着されるガス中のB成
分濃度よりも高く、さらに圧力P1からP、の過程で脱
着されるガス中のB成分濃度は圧力P、からP、の過程
で脱着されるガス中のB成分濃度よシも高くなる。従っ
て圧力P1からP、までの脱着ガスだけをB成分の製品
ガスとして回収すればB成分濃度の高い製品ガスを得る
ことができる。このように圧力変化による吸着平衡特性
(上述の例では脱着圧力特性)の差を利用することによ
って複数の被吸着性成分を含む原料ガスから回収目的成
分を高濃度に選別して回収することができる。もし複数
種の被吸着性成分の間に脱着圧力特性上の差が少なけれ
ば、脱着圧力の段階操作による特定成分の分離回収は難
かしいことになる。しかし夫々の被吸着性成分は個別の
吸着速度(以下脱着時間特性という)を有しており、圧
力解放した時点とその後時間が経過した時点とで脱着成
分中の濃度に相当な差がみられる。従って脱着工程を脱
着時間差によシ分離してやれば、回収目的成分を高濃度
で回収することが可能となる。即ち圧力を解放して初期
のうちに脱着されてくるガスはある特定成分の濃度が高
く相当の時間が経過した後で脱着されてくるガスは他の
特定成分の濃度が高いものになる。
上述の様に圧力スイング吸着法の脱着工程を圧力又は時
間の差によって数段階に分けてやれば回収目的成分の濃
度の高いガスだけを回収することができる。
尚本発明の王カスイング吸着は常圧−高圧間の圧力変化
に限らず、常圧−減圧間の圧力変化をも含むものである
〔実施例〕
本発明方法に用いる代表的な装置例を第1図に示したの
で以下これに沿って説明する。第1図の圧力スイング吸
着装置において第2図の従来例と相違する点を掲げると
、吸着塔5a及び5bから脱着ガスを導く脱着ガス取出
し管3を真空ポンプ6よ〕も下流側において弁14.1
5を介して、製品ガス供給管4と吸着性ガス廃棄管13
とに分岐されている点にある。吸着塔5a又は5bで減
圧脱着される複数種の被吸着性成分を、圧力による吸着
平衡特性の差或は脱着速度差から起こる脱着時間差によ
って得られた濃度比率の異なる回収ガスを分離できる様
になっている。更に詳しくは、吸着塔5a又は5bの減
圧脱着工程において回収目的ガスの濃度が低下しない段
階を設定しておき、それまでに脱着されてくるガスのみ
を製品として製品ガス取出し管4から回収し、他の脱着
性ガスは被吸着性ガス廃棄管13より抜出し、これは循
環再精製するか或はその11廃棄する。製品ガスとして
の回収と非回収の分岐点は被吸着性成分夫々の特性によ
って異なシ、具体的に分岐させる圧力については次項実
施例1で例を掲げて説明する。
尚吸着塔5 a’ 、 5 b内の吸着剤を一種類に限
定する必要はなく、複数種の吸着剤を充填することによ
って複数種の被吸着成分が圧力差或は時間差によって都
合良く分割回収できる様に構成しても構わない。
(実施例1) 111図の実施例に吸着塔連結管23.24及び製品ガ
ス貯槽21と吸着塔洗浄管10を付設し、必要箇所に弁
17,18,19,20を追加した圧力スイング吸着装
置の例を第4図に示す。この圧力スイング吸着装置を使
用し、N、10容量チ、Co、20容景チ、C070容
量−の割合で構成されている原料ガスからCOを濃縮回
収する実験を行なった。尚吸着塔鉱内径3.9 cm 
、塔高2mとし、吸着剤は上第2イト系t−2種積層充
填したものを使用し吸着圧力4.0 kg /crl 
G温度25℃。
線速度2.5 crn Aで3分間吸着させた。■吸着
の後真空ボングで150 torrまで減圧脱着を一気
にする工程を繰シ返したとき回収ガス中のCOa度は7
4〜75容量チ、岐]25〜26容量チはCへ)COの
回収率は65〜70%程度であった。■減圧脱着時に本
発明方法を利用して700 torrまでの脱着成分を
回収し、700 torrから150 torrまで減
圧したときに脱着する成分は廃棄した。このとき回収ガ
ス中のcoos度は96〜97容量チとな)、その回収
率は45〜50チとなった。上記■■の実験で得られた
回収ガスを比較すると■で得られたCOの回収率は■で
得られた回収率よシも少し低下しているが、■で得られ
たCO濃度は■の濃度に比べてかなシ高くなっているこ
とが分かる。
上記の様KCO,やHtO等の様に一般に吸着剤と大き
な親和力を有する被吸着性成分が原料ガス中に混入して
いる場合でも、圧力スイング吸着装置の前工程にこれら
COlやH2Oを除去するための特別な装置を付設しな
くても、CO,やH,O等よシも親和力の小さいCOを
上記■の様な圧力スイング吸着法における選択脱着法を
使用して濃縮回収することができる。
〔発明の効果〕
複数種の被吸着性成分を含む原料ガス中から被吸着性の
特定目的成分ガスを高濃度に回収することが可能になっ
た。また圧力スイング吸着装置の前工程に回収目的でな
い他の被吸着性成分を除去する為の装置を設けなくても
、高純度の回収目的成分の取シ出しが可能となシ、圧力
スイング吸着装置の付属機器の建設費及び運転費の低減
が実現され製品のコストダウンを達成した。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法を実施する為の代表的な装置例を示
す説明図、第2図は従来の圧力スイング吸着方法を示−
す為の説明図、第3図は被吸着性成分の圧力吸着特性を
示すグラフ、第4図は本発明方法を用いた他の装置例を
示す説明図である。 1・・・原料ガス供給管 2・・・非吸着性ガス廃棄管
3・・・被吸着性ガス取出管 4・・・製品ガス供給管 5a、5b・・・吸着塔6、
工6・・・真空ポンプ(プロア又は圧縮機)7.8,9
,10,11,12.・・・弁 13・・・被吸着性ガ
ス廃棄管14.15,17,18,19,20・・・弁
21・−・製品ガス貯槽  n・・・吸着塔洗浄管お、
24・−・吸着塔連結管

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 複数種の被吸着性成分を含む原料ガスを高圧下に置いて
    吸着剤に吸着させ、次いで圧力を解放して前記複数種の
    被吸着性成分を脱着するに当たり、各被吸着成分の脱着
    圧力特性の差及び/又は脱着時間特性の差を利用して被
    吸着成分を分離回収することを特徴とする圧力スイング
    吸着における選択脱着方法。
JP59257121A 1984-12-05 1984-12-05 圧力スイング吸着の選択脱着方法 Pending JPS61136419A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007021486A (ja) * 2005-06-14 2007-02-01 Canon Inc 気体分離方法、アルゴンガスの製造方法及び窒素ガスの製造方法
WO2008053681A1 (fr) * 2006-10-31 2008-05-08 Gas And Power Investment Co., Ltd. Système de concentration de gaz inflammable
US8932387B2 (en) 2010-01-26 2015-01-13 Osaka Gas Co., Ltd. Enrichment system for combustible gas
US8940081B2 (en) 2010-01-26 2015-01-27 Osaka Gas Co., Ltd. Combustible gas enrichment apparatus

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