JPS6117527B2 - - Google Patents

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JPS6117527B2
JPS6117527B2 JP53087630A JP8763078A JPS6117527B2 JP S6117527 B2 JPS6117527 B2 JP S6117527B2 JP 53087630 A JP53087630 A JP 53087630A JP 8763078 A JP8763078 A JP 8763078A JP S6117527 B2 JPS6117527 B2 JP S6117527B2
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JP
Japan
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gas
liquid
region
column
absorption
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Application number
JP53087630A
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English (en)
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JPS5421962A (en
Inventor
Jei Sutefuenson Mikaeru
Esu Ebii Robaato
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US Department of Energy
Original Assignee
US Department of Energy
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Filing date
Publication date
Application filed by US Department of Energy filed Critical US Department of Energy
Publication of JPS5421962A publication Critical patent/JPS5421962A/ja
Publication of JPS6117527B2 publication Critical patent/JPS6117527B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1418—Recovery of products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/32—Other features of fractionating columns ; Constructional details of fractionating columns not provided for in groups B01D3/16 - B01D3/30
    • B01D3/322—Reboiler specifications
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
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    • B01D53/1406—Multiple stage absorption

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は一般的には、ガス吸収方法、すなわち
ガス混合物をガス混合物中の１種以上の成分を選
択的に溶解する液体吸収剤（溶媒）と接触させる
ことから成る方法に関する。さらに詳しくは、本
発明は、ガス吸収領域、ガス脱着領域および吸収
剤再生領域を含むクローズド・ループ系を通して
液体吸収剤を連続的に循環させることから成る連
続式ガス吸収方法に関する。 本発明は例えば米国特許第3762133号記載の種
類の分離に適用可能である。要約すると上記特許
は、種々の供給ガス混合物中の所定の成分の選択
的吸収剤（溶媒）として液体フルオロカーボンを
使用することを開示している。上記所定の成分に
はキセノン、クリプトン、酸素、ヨウ素、ヨウ化
メチルならびに炭素、窒素および硫黄の低級酸化
物が含まれる。典型的な分離は、順次に連結され
た複数の塔を含むクローズド・ループ系で行わ
れ、これらの塔を通して液体吸収剤を連続的に循
環させる。この装置は吸収塔、精留塔およびスト
リツパ塔から成り、後者の２つの塔には、上端に
凝縮器を備えた装置、下端に溶媒リボイラが設け
られている。吸収塔から流出する液体吸収剤流は
通常加熱された後、精留塔へ導入される。典型的
には、上記の３つの塔はかなり異なる常圧以上の
圧力で作動され、従つて塔と塔との間の液体流ラ
イン中には減圧弁が必要である。ストリツパ塔の
圧力は吸収塔の圧力よりずつと低いので、液体溶
媒をストリツパ塔から吸収塔へ再循環させるには
高圧力比ポンプが必要である。供給ガス混合物を
吸収塔へ導入し、吸収塔で所定成分を液体吸収剤
中に選択的に溶解させ、吸収剤が精留塔を通つて
ストリツパへ送られる際に所定成分は吸収剤中に
保持される。所定成分は、吸収剤中に溶存する他
のガスに対する相対的な溶解度によつて、(a)スト
リツパ中で脱着されてストリツパからガスとして
排出されるか、あるいは(b)ストリツパから流出す
る液体吸収剤流中に残留し、後で蒸留などによつ
て液体吸収剤から回収される。 前述したような種類の吸収方法では、所望され
る程にコンパクトでなく、単純でなく且つ信頼性
がない処理装置を用いねばならない。これは主と
して、多数の装置構成部品およびそれぞれの構成
部品のための制御装置の使用によるものである。
例えば精留塔には（他のことも必要であるが特
に）、吸収塔から精留塔へ液体吸収剤を送るライ
ン中の減圧弁、このライン中の流れを所定温度に
加熱するための加熱装置、このライン中のフラツ
シユ・チヤンバー、精留塔中の液体のための差圧
指示計、塔圧を制御するためのオフ−ガス・ライ
ン中における減圧弁、脱着されたガスを排気する
ための凝縮器付き装置、凝縮器用冷却装置、溶媒
リボイラ、およびリボイラ加熱装置ならびに液面
制御装置が必要である。従来の装置のもう１つの
欠点は、ストリツパ塔から吸収塔へ液体溶媒を再
循環させるために高圧力比ポンプが必要だという
点である。もう１つの欠点は、吸収塔へ供給され
る供給ガス中にかなりの量の水蒸気があると、吸
収塔と精留塔との間の減圧弁が氷で詰まり易いと
いうことである。従来のガス吸収装置のこれらの
欠点は、供給ガスが放射性成分を含む場合に適用
する際に特に問題である。なぜならば、この場合
にはプロセス信頼性が最も重要であり、空間が貴
重で且つ装置構成部品の取り換えや修繕が困難な
“ホツト・セル”中に全装置を収容しなければな
らないからである。 従つて、本発明の１つの目的は新規のガス吸収
方法を提供することである。 本発明のもう１つの目的は、所定のガス成分を
吸収するための液体吸収剤を吸収領域、中間接触
領域およびストリツピング領域を順次に通して送
り、所定の成分を中間領域中の所定の回収点にガ
スとして濃縮させることから成るガス吸収方法を
提供することである。 本発明のもう１つの目的は、改良された信頼性
を有し、比較的単純な装置で行うことができるガ
ス吸収方法を提供することである。 本発明のもう１つの目的は、吸収領域、中間接
触領域およびストリツピング領域を順次に通して
液体吸収剤を送り、上記３領域中の作動圧力がほ
ぼ等しく且つ中間領域の入口部分と吸収領域との
作動温度がほぼ同じであるガス吸収方法を提供す
ることである。 本発明のその他の目的は以下の説明から明らか
になるであろう。 本発明は次のように要約することができる。す
なわち、供給ガス混合物中の特定ガス成分を液体
吸収剤に選択的に吸収させるための第１の液−気
接触領域から液相を取り出し、この液相を第２の
液−気接触領域および第３の液−気接触領域を通
して下方へ送り、前記第２領域へ供給される液相
は前記特定ガス成分と少なくとも１種のより低溶
解性の希釈ガスとを溶解して含有する前記液体吸
収剤からなり、前記第２領域へ供給された液相を
前記第３領域から導かれたより高温の上昇気相流
と第２領域内で接触させ、前記気相は前記液体吸
収剤の蒸気とこの液体吸収剤から脱着された少量
のガスとからなるようにしたガス吸収方法におい
て、 (a) 下記(i)と(ii)によつて前記第２領域の１つの部
分に前記特定ガス成分のピークガス濃度を確立
する工程、 (i) 前記第２領域へ供給される液相の温度を第
３領域から第２領域へ上昇してくる前記気相
流の温度より十分に低い値に維持して、前記
第２領域の１つの部分に流入する前記吸収剤
蒸気上昇流の大部分を該部分で凝縮させるこ
と、および、 (ii) 前記部分より下方では前記特定ガス成分お
よび該成分より低溶解性のガスのストリツピ
ング率を１末満に維持し、一方前記部分より
上方では前記特定ガス成分のストリツピング
率を１以上に、かつ低溶解性のガスのストリ
ツピング率を１未満に維持すること； (b) 前記部分から前記特定ガス成分に富むガスを
回収する工程を含むことを特徴とするガス吸収
方法である。 本発明の方法は一般に、供給ガス混合物から所
定の成分を除去するためのガス吸収方法に適用す
ることができる。本発明の方法は、従来の方法に
おいて通常精留領域または中間ストリツピング領
域と呼ばれる接触領域の所定部分に供給ガス混合
物の所定成分を濃縮させるための新規技術を用い
る。この新規濃縮技術は、２個以上の別個の液−
気塔を用いる従来の吸収装置においても用いるこ
とができるが、新規技術の主な利点は、ほぼ同じ
圧力で作動する連続した複数の接触領域を有す
る、単一の液−気接触塔で本発明の処理操作を実
施できる点である。 本発明の方法は、前述した米国特許中に開示さ
れた種類の３塔式ガス吸収装置を用いて行つたク
リプトン回収実験中になされた発見に一部分基づ
いている。この実験で用いた液体吸収剤すなわち
溶媒はジクロルジフルオルメタン（CCl2F2）であ
り、供給ガスは本質的に窒素、酸素、二酸化炭素
（14CO2）および痕跡量の放射性クリプトン−85
（0.1ppm）およびキセノンから成つていた。塔温
度および圧力の設定値は次のようにした。すなわ
ち、吸収塔は21.09Kg／cm2ゲージ圧（300psig）お
よび−31.7℃（−25〓）；精留塔は2.46Kg／cm2ゲ
ージ圧（35psig）および3.05℃（37.5〓）；スト
リツパは0.703Kg／cm2ゲージ圧（1.0psig）および
−17.2℃（１〓）とした。全部の塔に金網型充填
材が入つている。常法に従つて、吸収塔から精留
塔へ液体溶媒を運ぶライン中にフラツシユ・チヤ
ンバを設け、フラツシユ・チヤンバへ供給される
液体を約0.56℃（33〓）に加熱するため電気ヒー
タを設けた。 上記実験中、フラツシユ・チヤンバへのライン
中のヒータが焼き切れた。しかし、ヒータなしで
引続き運転を続けた。その結果、精留塔の塔頂へ
供給される液体は通常よりかなり低温（−31.7℃
（−25〓））であつた。思いがけないことには、こ
の運転様式によつて精留塔の充填部の狭い部分す
なわち帯中にクリプトンがガスとして濃縮され
た。このことは、精留塔のクリプトン濃度分布が
この部分でピークになる程度にこの部分にクリプ
トンが濃縮されることであり、思いがけないこと
である。（この効果は従来の精留塔の作動と顕著
な対比をなしており、従来の作動では、精留塔の
塔頂から排気される脱着されたガス中にクリプト
ンの大部分が存在し、残りは液体吸収剤によつて
ストリツパ塔へ送られ、精留塔中でクリプトンの
蓄積は起こらない。）クリプトンが濃縮された部
分はカラムの充填部分の底から約15.24cm（６イ
ンチ）隔たつており、約91.44cm（36インチ）に
わたつて上方へ延びている。引続き研究を行なつ
た結果、この部分において精留塔リボイラから上
昇する高温（2.8℃（37〓））吸収剤蒸気流の多く
が精留塔の塔頂から下降する低温〔−31.7℃（−
25〓）〕液体流との熱交換によつて凝縮され、か
くしてこの部分中に急な温度勾配ができることが
わかつた。すなわち、液相の温度が気相の温度よ
り十分に低くて吸収剤蒸気上昇流の大部分の凝縮
を起こさせる。 向流気液両相間の熱交換によつて生じるこの蒸
気の凝縮は、両相の相対温度および（あるいは）
流速を調節することにより、精留塔の長さに沿つ
てどこでも起こし得ることがわかつた。蒸気凝縮
領域の位置は溶媒の流速の変化に対して最も敏感
であつた。例えば、塔負荷が一定（すなわちΔｐ
一定）の場合、塔中を流れる液体の流速を10％増
減するだけで蒸気凝縮効果を30〜60cm（１〜２フ
イート）下げたり上げたりすることができた。ま
た煮沸速度（boilup rate）を増加すると、液体
流を所定量だけ増加することによつて、塔中の同
じ部分で蒸気凝縮効果を保つことができた。条件
を変化させて蒸気凝縮効果を塔中の別の部分へ移
動させると、クリプトンのピーク濃度はその部分
へ移動した。 上記の３塔装置で行つた実験によつて、(a)クリ
プトン濃縮部分より下方の精留塔の部分では、ク
リプトンおよびクリプトンより低溶解性のガスの
ストリツピング率を１未満に保ち、且つ(b)クリプ
トン濃縮部分より上方の精留塔の部分では、クリ
プトンのストリツピング率を１より高く保ち且つ
低溶解性ガスのストリツピング率を１末満に保つ
ことにより、高いクリプトン濃縮率が得られうる
ことがわかつた（“ストリツピング率”とはＬ／
kGを意味する。ここで、ＬおよびＧはそれぞれ
下降液体と上昇ガス（吸収剤蒸気および脱着され
たガス）とのモル流速であり、ｋは特定成分の平
衡分配係数であり、ｙ＝kxの関係を満足する。
ここでｙはその成分の気相中のモル分率、ｘはそ
の成分の液相中のモル分率である。）すなわち、
蒸気凝縮部分より下方では液体吸収剤からほとん
ど全部の溶存ガスをストリツピングするのに十分
なストリツピング段階があり且つ蒸気凝縮部分よ
り上方ではクリプトンの再溶解はするが低溶解性
の窒素および酸素の再溶解はしない十分な接触段
階がある場合に、高いクリプトン濃縮率が得られ
た。かかる条件下で精留塔を作動させ、蒸気凝縮
部分をクリプトン回収（take off）部分として利
用した。この部分からクリプトンに富むガスを回
収するため、標準的ガス回収装置を用いた。回収
ガス中のクリプトンの濃度は回収速度にある程度
依存していた。 以上の発見に基づいて、本発明者らは、好まし
くは単一の気−液接触塔を用いるクローズド・ル
ープ系で行われる改良ガス吸収方法を設計した。
本明細書中で使用する場合、“塔”とは垂直に置
かれたあらゆる気−液接触塔を意味する。 実施例 １ 核燃料元素再処理工場からの廃ガスから核分裂
生成物クリプトン−85を分離するために設計した
装置を第１図に示す。この装置へ供給される供給
ガスの組成は第１表に示してある。第１表中には
本発明のガス吸収法のための設定パラメータも示
してある。 第１図および第１表について説明する。装置５
は0.58 lb−モル／時の供給ガス流速用に設計さ
れている。図に示すように、この装置はクローズ
ド・ループを含み、このクローズド・ループ中を
クリプトンの適当な液体溶媒、例えばジクロルジ
フルオルメタン（Ｃ Cl2 F2）が矢印の方向に絶
えず循環している。ループ中には垂直塔７があ
り、塔７には上部吸収領域９、中間接触領域１
１、下部ストリツピング領域１３として示した３
つの別々の充填領域がある。（本明細書中、“中間
領域”とはストリツピング領域の頂部から供給ガ
ス導入口１２までにわたる全領域を意味する。）
各領域には工業用の塔中に通常用いられる金網型
充填材が入つている。第１図からわかるように、
中間領域１１の上記kr−回収部分２４から間欠
的または連続的にガスを回収するための装置１４
が設けられている。領域１１内のこの部分の位置
は、試験実験を行い、領域１１に沿つてガス試料
を取り、放射線測定を行うなどの通常の方法で予
め決めることができる。回収装置１４には、内部
がガス回収ライン１８へ排気される逆カツプ状ガ
ス捕集器１６のような、部分２４中で上昇ガス流
をさえぎつて保持するための適当な手段がある。
ライン１８中には自動式流量調節弁２０があり、
ライン中のクリプトン濃度が所定値に達するとこ
の弁用の放射線感応性制御装置２２が作動して弁
２０が開くようになつている。この種のガス回収
装置は米国特許第3887339号中に記載されてい
る。所望ならば、ガス補集器１６に関する濃度ピ
ークの位置を最適にするために処理変数のわずか
な調節を行うことができる。 図に示すように、塔７の下端には、ストリツピ
ング領域から流出する液体溶媒流を受け取り、か
つ溶媒の一部分を蒸気に変えてストリツパを通し
て上方に流すための、標準的電気加熱式リボイラ
１５が連結している。ストリツピング領域は、相
対的に高い溶媒煮沸速度に適応できるように、領
域９および１１より大きい直径をもつように設計
されている。第１図に示すように、再生された高
温の液体溶媒をリボイラの底部から塔７の上端へ
再循環させるため、標準的渦巻ポンプまたはター
ビンのような適当なポンプ１７が設けられてい
る。第１表に示すように、塔の３領域は常圧以上
のほぼ同じ圧力（7.78気圧）で作動する。従つ
て、ポンプ１７は塔の重力ヘツドだけを克服しさ
えすればよい。再循環溶媒を吸収領域の設計温度
−31.7℃（−25〓）に冷却するため、冷却器１９
がポンプ１７の出口ライン中に設けられている。 第１図に示すように、塔へ導入する供給ガスは
塔の作動圧に加圧するため圧縮機へ供給される。
供給ガスは圧縮後、冷却器２３を通ることによつ
て吸収領域温度に冷却される。冷却された供給ガ
スは導入口１２を通つて、塔の吸収領域９のすぐ
下の点へ導入され、吸収領域を通つて上方へ流
れ、再循環液体溶媒と向流接触するようになつて
いる。供給ガス中のクリプトンの約95％が溶媒中
に溶解し、中間領域１１中へ運ばれる。溶解しな
かつたクリプトンと低溶解性供給ガス成分（例え
ば窒素および酸素）は塔頂から排気されて捨てら
れる。 上述したように、領域１１へ入る低温の下降溶
媒流はストリツピング領域１３から上昇してくる
高温の溶媒蒸気流の大部分の凝縮を起こさせる。
第１表記載の特別な作動条件では、この凝縮は領
域１１の比較的狭い部分２４で起こる。この部分
２４の充填部底に対する位置を第１表中に示して
ある。既に述べたように、この部分でクリプトン
が濃縮する（より高溶解性のキセノンおよび二酸
化炭素が下降する液体溶媒流中に含まれており且
つ十分なストリツピング蒸気流が保たれるなら
ば、これらキセノンおよび二酸化炭素も共に濃縮
する。） 第２図は、上記の溶媒蒸気の凝縮から生じる急
な温度勾配の部分Ｇにおいていかにしてクリプト
ン濃度が典型的にピークになるかを示す。第２図
中、“カウント比”とは図中に示した各位置にお
けるKr−85のガンマ線カウントと領域１１の液
体導入端（この領域の底部から254cm（100イン
チ）上方）におけるカウントとの比を意味する。
これらの測定は通常の機器、すなわち、外部走査
ガンマ・シンチレーシヨン検知器およびガンマ線
分光装置で行つた。表中の各クリプトン濃度点は
その点におけるクリプトンの全量を示す。上記部
分２４を含む領域１１中のあらゆる部分で、クリ
プトンは一部分が溶液中にあり、一部分は溶液外
にある。上述したように、本発明者等はクリプト
ンおよび他の可溶性ガスを装置１４（第１図）の
ような標準的ガスサンプリング装置で濃縮ガス生
成物として回収できることを発見した。本発明者
等はまた、クリプトンのピーク濃度が常に部分２
４（第１図および第２図）で起こり、この部分で
上記した方法で局在化した蒸気凝縮を起こさせて
この部分からクリプトンに富むガスを回収するこ
とができることも発見した。 第１表に示すように、部分２４より上方の領域
１１の部分におけるストリツピング率を、部分２
４から上昇する気体クリプトンの再溶解は起こす
がストリツピング領域からの脱着された低溶解性
ガス（窒素、酸素）の再溶解は起こさない値に保
つ。部分２４より下方（すなわち領域１１の下部
および領域１３）のストリツピング率は、ストリ
ツパへ流下して来る液体中に溶解しているガスの
ほぼ全量を確実に脱着させるような値に保つ。こ
の結果得られた再生液体溶媒は、上述したように
ポンプ１７でリボイラから吸収領域へ再循環され
る。 第１図に示すように、装置７中には種々の標準
型制御装置がある。これらは、供給ガス流を監視
し、流量を所定値に保つため制御弁２７を作動さ
せる流量制御手段２５；塔頂のガス圧を検知し、
制御弁３１を作動させて塔頂からのガス取り出し
速度を調節するための圧力制御手段２９；中間領
域１１内の差圧指示計３３；ストリツピング領域
内の圧力差を検知し、リボイラ１５用ヒータへの
電気入力を調節するためのヒータ制御手段３９
（例えばシリコン制御整流器）を作動させるため
の差圧制御手段３７；リボイラ中の液面を検知
し、制御弁４３を作動させてリボイラ中の液体溶
媒の液面を所定の高さに保つための液面制御手段
４１；ポンプ１７からの流速を検知し、制御弁４
７を作動させてポンプを調節するための流量制御
手段４５；および溶媒冷却器１９からの流出流の
温度を検知し、冷凍ループ５３中の弁５１を作動
させて流出流の温度を所定値に保つようにするた
めの手段４９；ならびに前述の生成物回収装置１
４から成る。吸収領域９の両端間に圧力差警報器
５５が設けられている。 第１表には上記装置７の作動によつて得られた
生成物ガスの組成を示してある。表中に示すよう
に、得られたクリプトン濃縮率は約2000〜5000で
あつた。生成物ガスは、上記放射線感応性制御装
置２２で測定したクリプトン濃度が所定値を越え
た場合に、間欠的に回収される。塔の中間領域１
１は他の領域よりかなり高いＬ／Ｇ比で作動する
ことが認められるであろう。これは、ストリツピ
ング領域から上昇して来る吸収剤蒸気の大部分が
部分２４で凝縮することにある程度よるものであ
る。 本発明の方法の重要な特徴は、中間領域へ導入
される液体およびガスの温度および流速の差を十
分な大きさに保つて中間領域中を上昇する吸収剤
蒸気の大部分の局所化凝縮を起こさせることであ
る。作動条件は、実施例１の第２表に示すよう
に、塔を上昇する熱流と下降する熱流とが釣合う
ようにしなければならない。本発明の方法を特定
の用途のために設計する際、この特定の工程のオ
フ−ガス中の可溶性成分の所要画分を溶解するも
のに必要な溶媒流をまず計算した後、吸収領域の
直径と高さをきめるのが便利である。次に、溶媒
から溶存成分を十分に除去するために必要な蒸気
ストリツピングの最低量を計算する。次に、下降
液体流が吸収領域温度からリボイラ温度まで加熱
されるときに凝縮させることができる蒸気量を計
算する。もし凝縮できる蒸気量が最低量より大き
い場合には、２つの値の大きい方を用い、設計を
固定する。もし計算値が最低値より小さい場合に
は、装置圧および吸収領域温度のような他のパラ
メータを調節する。別法では、イン−ライン蒸気
凝縮器（第３図中５７で示し、以下で説明する）
を用いて余分な熱を吸収する。このことは本発明
の方法に余分の自由度を与える。塔の両端点が決
まつたら、中間領域のＬ／Ｖ比および従つて中間
領域ストリツピング率を各成分について計算する
ことができる。これらのストリツピング率が溶解
性の高い成分では１より大きく且つ低溶解性成分
では１未満であれば、処理条件は可溶性ガス成分
の所望の塔内濃度を確立するのに十分である。そ
うでない場合には、処理パラメータを変化させる
か、あるいは別の溶媒を選ぶ。 第１表に示した設計パラメータは必ずしも最適
値ではないと解すべきである。第１表は供給ガス
流速0.58 lb−モル／時に基づくものである。こ
の流速が例えば0.43 lb−モル／時だつたとする
と、吸収領域Ｌ／Ｇモル比が15となり、全クリプ
トン回収量は約99％になるだろう。ある場合に
は、装置７へ供給される含クリプトン供給ガスが
ヨウ素またはヨウ化メチルを汚染物質として含む
かも知れない。これらはリボイラに入る液体溶媒
中に溶存残留している。これらの汚染物質が溶媒
中に蓄積するのを防ぐため、リボイラ塔底物の一
部分を取り出し、ヨウ素およびヨウ化メチルから
分離した後ポンプ１７へ再循環させることができ
る。この分離は、各種の従来慣用方法で行なうこ
とができ、例えば前述した米国特許に記載されて
いる蒸留操作によつても行なうことができる。 本発明の方法が従来のガス吸収方法に比べて重
要な利益を与えることは明らかであろう。本発明
の方法は種々の領域がほぼ同じ圧力で作動する単
一塔で実施することができるので、本発明の装置
は全体として明らかに小さく且つ単純である。例
えば、本発明の背景を説明したときに挙げた従来
の３塔式方法と比べて、本発明の方法では次の精
留塔付属装置が除去される。(1)吸収塔液面装置、
(2)吸収塔から流出する液体溶媒の加熱装置、(3)精
留塔への溶媒供給ライン中のフラツシユ・チヤン
バ、(4)吸収塔と精留塔との間にある減圧弁、(5)精
留塔用の液面指示計、(6)脱着されたガスを精留塔
から排気するための凝縮器含有装置、(7)精留塔圧
力制御およびガス再循環回路、(8)精留塔用リボイ
ラ、(9)精留塔リボイラ用のヒータ制御装置、(10)脱
着されたガスをストリツパから排気するための凝
縮器含有装置。これらの装置の除去は設備費を少
なくするばかりでなく、装置の信頼性をも非常に
助長することは明らかである。本発明の方法のも
う１つの利益は再循環ポンプの必要条件がかなり
少なくなる点である。もう１つの利益は、上記の
吸収塔−精留塔間の減圧弁が除去されたため、供
給ガス中の水蒸気濃度が高くても満足に作動させ
ることができる点である。 本発明者らは、本発明の方法の中間領域１１の
狭い部分中に所定成分（例えば気体クリプトン）
を濃縮させる機構に関して何らかの理論に束縛さ
れたくはない。多分、この濃縮は上記部分の下方
および上方の領域中で起こる当該成分の反復した
脱着および吸収の結果であろう。 以上本発明の方法を、特定の供給ガスを液体Ｃ
Cl2 F2と接触させてクリプトンを選択的に吸収
させることによる、供給ガスのクリプトンの回収
について説明したが、本発明の方法がガス成分の
吸収のために一般に適用できることは当業者には
明らかであろう。一般に、通常の多塔式方法で供
給ガスから特定成分を回収するため特定の液体溶
媒を用いている場合には、同じ溶媒を用いて本発
明の方法により当該成分を回収することができ
る。例えば、本発明の方法は、供給ガス混合物か
ら特定成分を吸収するための十分な選択性、容量
および安定性を有する任意の液体フルオロカーボ
ンまたは液体炭化水素吸収剤で実施することがで
きる。（上に挙げた米国特許第3762133号には液体
フルオロカーボン類が一般に吸収剤として有用で
あることが記載されている。）液体水も使用する
ことができる。上記実施例１記載のクリプトン回
収方法において、CCl2F2以外の、例えば
CCl3F、C2Cl2F4、CCl4、N2Oおよびケロシンの
ような多数の液体吸収剤で良好な回収率が得られ
た。本発明の方法で供給ガス混合物から除去する
ことができる多種の成分の中の二、三の例を挙げ
ると、Kr、Xe、H2S、COS、N2、CH4、O2、
Ar、Rn、および炭素、窒素、硫黄の低級酸化物
（すなわち酸素原子１個または２個を有する酸化
物）である。所定の成分の回収のためにある種の
吸収剤が適当であるかどうかを決めることは日常
試験を行いさえすればよいことは当業者には明ら
かであろう。特別な用途により、本発明の方法の
作動圧力は約１気圧から100気圧まで変えること
ができる。吸収領域の温度は好ましくは−129℃
（−200〓）〜260℃（500〓）の範囲である。本発
明者らは、ある用途では、少なくとも、供給ガス
を吸収領域へ導入する前に冷却する必要がないこ
とを見いだした。高温の供給ガスの導入の影響は
吸収の有効長を比較的少量だけ短くするだけだか
らである。
【表】 モル〓時
供給ガス組成、モル％：N96.5％；O22.9％；
Ar0.3％；CO20.3％；Kr0.1ppm 供給ガス流速、lb−モル／時：0.58 溶媒流速、lb−モル／時：9.1 全クリプトン回収率、％：95 クリプトン濃縮率：2000〜5000 生成物ガス組成、モル％：N25.0％；O27.6％；
Ar1.4％；CO242.3％；CCl2F243.7％；
Kr270ppm 生成物ガス組成、モル％（無溶媒基準）*：
N28.88％；O213.5％；Ar2.48％；CO275.1％；
Kr480ppm Kr回収部分より上方のKrのストリツピング率：
2.7 Kr回収部分より上方のN2のストリツピング率：
0.66 Kr回収部分より下方のKrのストリツピング率：
0.13 Kr回収部分より下方のN2のストリツピング率：
0.06 領域１１中のKr回収部分の位置：充填部底より
６インチ上方 （註） ＊生成物ガスを適当なモレキユラーシー
ブ（例えばダビジヨンケミカルカンパニー
（Davision Chemical Company）；リンデ
デイビジヨン（Linde Division）、ユニオ
ンカーバイト（Union Carbide）製タイプ
13x） または活性炭中を通過させるなどによつて
溶媒を除去したもの。 第 ２ 表 領域１１に出入するCCl2R2についての熱収支 領域１１へ供給される液相の熱含量 （−25〓、9.1 lb−モル／時） −3.400 Btu／時 領域１１から排出される液相の熱含量 （90〓、131 lb−モル／時） 45.300 Btu／時 液相の熱含量変化 （4.0 lb−モル／時） 41.900 Btu／時 領域１１へ供給される気相の熱含量 （90〓、4.1 lb−モル／時）−42.400 Btu／時 領域１１から排出される気相の熱含量 （32〓、0.1 lb−モル／時）500 Btu／時 気相の熱含量変化 （−4.0 lb−モル／時） −41.900 Btu／時 実施例 ２ この実施例は、種々のガス化方法によつて石炭
から生成した可燃性ガスから気体H2S、COS、
CS2を濃縮形で回収することへの本発明の方法の
応用例を示す。この場合、吸収装置は第１図に示
したものと同様な装置でよい。硫黄成分回収用液
体吸収剤は冷媒−114（C2Cl2F4）である。この方
法の設計パラメータおよび条件を第３表および第
４表に示す。H2SとCOSは実施例１に関連して説
明したように、領域１１の回収部分２４から濃縮
ガス形で回収される。〔この場合、（例えば、１気
圧で、CS2は沸点が46.1℃（115〓）であるが、
溶媒−114の沸点は3.6℃（38.4〓）である）CS2
は溶媒より低揮発性であるので、ストリツピング
操作中CS2は溶媒中に残留する。この成分は上に
挙げた米国特許に記載されているような蒸留操作
によつて再循環溶媒から有効に除去することがで
きる。〕燃料ガスからの硫黄の除去のための本発
明の方法の適用においては、種々の他の液体吸収
剤、例えば冷媒−113（C2Cl3F3）および冷媒−11
（CCl3F）を使用することができる。 前述したように、本発明の方法はガス吸収用途
に一般に有用である。例えば、アルゴン、酸素、
窒素を液化−蒸留によつて製造するため低温プラ
ントへ導入する前の空気から本発明の方法を用い
て二酸化炭素を除去することができる。また、ガ
ス混合物からヘリウムを回収するのにも本発明の
方法を用いることができる。例えば、天然ガスと
窒素とから成る供給ガスから精製へリウムを回収
するために本発明の方法を用いることができる。
供給ガスを第１図に示した種類の塔の吸収領域へ
導入し、吸収剤として例えば液体CCl3Fを用い
る。実施例１および２と異なり、メタンおよび窒
素のほぼ全量が下降吸収剤流に溶解し、上記した
ように回収されるが、ほぼ純粋な気体ヘリウムが
塔頂から回収されるようにプロセス条件を選ぶこ
とができる。ヘリウムと水素は今まで処理したあ
らゆる成分の中で最も低溶解性の成分である。 第３図に関して、ある種のガス吸収用途では、
上昇する溶媒蒸気流の熱含量が下降する液体溶媒
流の熱含量をかなり越えるように非常に高いスト
リツパ中の蒸気煮沸速度が要求されることがあ
る。再生溶媒中の高溶解性ガス（例えばキセノン
または二酸化炭素）の濃度をできるだけ低く保つ
ことが望ましい場合には、かかる状況が起こるこ
とがある。塔全体の熱収支を保つため、部分２４
とストリツピング領域との間の塔内に凝縮器５７
を取付けて、上昇する溶媒蒸気流の所定部分を凝
縮させることができる。図に示すように凝縮器５
７は、標準的外部冷凍供給装置６１と冷媒流量調
節弁３５とを含むループの一部分であつてもよ
く、この冷媒流量調節弁３５は領域１１の両端間
の圧力差を感知するために連結されている制御装
置６９によつて位置決めされる。上昇蒸気流の所
定画分を凝縮させることにより、ループ６１が十
分な熱を除去し、領域１１の両端間の圧力差を塔
全体にわたる正確な熱収支に対応する値に保たせ
る。所望ならば、凝縮器の冷凍負荷を調節して上
記部分２４の位置を調整し、生成物ガス補集器１
６に関してクリプトン濃度ピークの位置の小さな
調節をするようにすることができる。
【表】
【表】 フイート
溶媒煮沸、 〓〓 − − 44.8
モル〓時
供給ガス組成、モル％：CH480.0％；H210.0％；
CO9.9％；H2S500ppm；COS250ppm；
CS2250ppm 供給ガス流速、lb−モル／時：15.6 溶媒流速、lb−モル／時：78.0 全硫黄回収率、％：＞99 硫黄濃縮率：200〜1000 生成物ガス組成：H2S10.6％；COS5.30％；
CS20.012％；CH43.33％；CO0.07％；H20.04
％；Ｒ−114 80.7％ 生成物ガス組成、無溶媒基準：H2S54.8％；
COS27.4％；CO20.062％ CH417.2％；CO0.37％；H20.22％ 硫黄回収部分より上方の H2S、COS、CS2のストリツピング率：3.76；
5.94；103 硫黄回収部分より上方の CH4、CO、H2のストリツピング率：0.901；
0.525；0.0912 硫黄回収部分より下方の H2S、COS、CS2のストリツピング率：0.402；
0.44；8.87* 硫黄回収部分より下方の CH4、CO、H2のストリツピング率：0.138；
0.0925；0.0160 領域１１中の硫黄回収 部分の位置：充填部底の上部12インチ （註） ＊CS2は溶媒からストリツピングしな
い。
【表】 【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明に係る方法を実施する装置の
概略図；第２図は、第１図に示す３領域垂直塔の
中間接触領域１１での温度変化とクリプトン濃度
変化とを示すグラフ；第３図は、別実施例に係る
垂直塔の部分詳細図である。 ５……本発明の装置、７……垂直塔、９……上
部吸収領域、１１……中間接触領域、１３……下
部ストリツピング領域、１２……供給ガス導入
口、１４……ガス回収装置、２０……流量調節
弁、１６……ガス補集器、２４……Kr回収部
分、１５……リボイラ、１７……ポンプ、１９，
２３……冷却器、２２……放射線感応性制御装
置、２５，４１……流量制御手段、２７，３１，
４３，４７……制御弁、３３……差圧指示計、３
９……ヒータ制御手段。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 供給ガス混合物中の特定ガス成分を液体吸収
    剤に選択的に吸収させるための第１の液−気接触
    領域から液相を取り出し、この液相を第２の液−
    気接触領域および第３の液−気接触領域を通して
    下方へ送り、前記第２領域へ供給される液相は前
    記特定ガス成分と少なくとも１種のより低溶解性
    の希釈ガスとを溶解して含有する前記液体吸収剤
    からなり、前記第２領域へ供給された液相を前記
    第３領域から導かれたより高温の上昇気相流と第
    ２領域内で接触させ、前記気相は前記液体吸収剤
    の蒸気とこの液体吸収剤から脱着された少量のガ
    スとからなるようにしたガス吸収方法において、 (a) 下記(i)と(ii)によつて前記第２領域の１つの部
    分に前記特定ガス成分のピークガス濃度を確立
    する工程、 (i) 前記第２領域へ供給される液相の温度を第
    ３領域から第２領域へ上昇してくる前記気相
    流の温度より十分に低い値に維持して、前記
    第２領域の１つの部分に流入する前記吸収剤
    蒸気上昇流の大部分を該部分で凝縮させるこ
    と、および、 (ii) 前記部分より下方では前記特定ガス成分お
    よび該成分より低溶解性のガスのストリツピ
    ング率を１未満に維持し、一方前記部分より
    上方では前記特定ガス成分のストリツピング
    率を１以上に、かつ低溶解性のガスのストリ
    ツピング率を１未満に維持すること； (b) 前記部分から前記特定ガス成分に富むガスを
    回収する工程を含むことを特徴とするガス吸収
    方法。 ２ 前記第２領域へ供給される液相の温度が約−
    129〜260℃の範囲であることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項記載の方法。 ３ 前記第１、第２および第３領域がそれぞれ単
    一の液−気接触塔の上部、中間および下部領域か
    らなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
    載の方法。 ４ 前記液−気接触塔の上部、中間および下部領
    域がほぼ同じ常圧以上の圧力に保たれることを特
    徴とする特許請求の範囲第３項記載の方法。 ５ 前記液体吸収剤がフルオロカーボン、炭化水
    素および水からなる群から選ばれることを特徴と
    する特許請求の範囲第１項記載の方法。
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