JPS61230715A - Psa装置を使つたガス濃縮回収方法 - Google Patents

Psa装置を使つたガス濃縮回収方法

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JPS61230715A
JPS61230715A JP60072915A JP7291585A JPS61230715A JP S61230715 A JPS61230715 A JP S61230715A JP 60072915 A JP60072915 A JP 60072915A JP 7291585 A JP7291585 A JP 7291585A JP S61230715 A JPS61230715 A JP S61230715A
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JP
Japan
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gas
component
adsorbent
components
adsorption
Prior art date
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Pending
Application number
JP60072915A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuji Horii
堀井 雄二
Chota Yanagi
柳 長太
Taku Aokata
青方 卓
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

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3種以上の複数混合ガス中から圧力スイング吸
着(P S A)装置を使って1つの特定成分ガスを濃
縮回収する方法に関し、詳細には回収製品ガスを高濃度
でしかも高率に回収することのできるガス濃縮回収方法
に関するものである。
[従来の技術] ガスの濃縮回収の例として、転炉排ガスからcoを回収
する方法を取り上げて以下説明する。
転炉排ガスは例えばCOを主体とする混合ガスであり、
代表的組成の一例を示すと、CO:88容量%(以下単
に%と記す)、CO2:16%、N2:13%、H2及
び02:各1〜2%。
H20: 0.1%から構成される。即ち化学工業用原
料として有用なCOを非常に多く含むものであるから、
これを単に燃焼させるというだけではその有価性を十分
に利用したものとは言い難い、ところで、炉排ガスから
COを濃縮回収する方法としては溶液吸収法、深冷分離
法、ガス膜分離法等が利用されているが、設備費のかか
り過ぎや分離技術の不完全さ等多くの問題点を抱えてい
る。そこでゼオライト系等の吸着剤を吸着塔内に充填し
、各成分ガス毎の吸着特性の差(圧力依存性)を利用し
て特定ガスの濃縮を行なう圧力スイング吸着(以下PS
Aという)方法が利用される様になってきた。ゼオライ
ト系吸着剤を使ったPSA方法によるCOの濃縮回収方
法を、第2図(概略図)に沿って以下説明する。
Go 、 CO2、N20 、 N2 、1(2、02
(7)混合ガスはガス供給管lより導入され、圧縮機2
6で加圧される。そして水分除去器27によってH,O
が除去された後、自動弁28の操作により、吸着塔3a
、3bのいずれかに送られる。ゼオライト系吸着剤に対
する吸着性の序列は高い方からCO2、Co 、 N2
 、02 + 142 f)順トナリ、吸着剤にはCO
2が優先的に吸着されC02を除いた他成分はほとんど
吸着されないまま調圧タンク11に導かれる。吸着剤に
吸着されたCO2は減圧脱着工程に至って放出管8より
糸外へ廃棄される。調圧タンク11に送られできた混合
ガスは次段の吸着塔29a、29bのいずれかに導入さ
れるが、該混合ガス成分のうち吸着性がもっとも高いの
はCoであるから、吸着塔29a、29bの吸着剤には
coが吸着され、その他COより難吸着性のガスN、、
N2.02は吸着剤に吸着されず自動弁28の操作によ
って放出管20から系外へ放出される。吸着塔29a。
29bに吸着されているCOは脱着工程に至って圧縮機
(真空ポンプを含む)10にて脱着され製品タンク25
に集められた後、必要に応じて回収管15から取り出さ
れる。製品タンク25に回収されたCOの一部は1次回
の吸脱着によって得られる製品COの濃度を高める目的
で洗浄ガス管21を通じて吸着塔29a、29bに送ら
れ塔内の洗浄を行なう場合が多い。
次に吸着塔29aについての運転パターンを述べると、
まず吸着塔29aに混合ガスを導入して加圧し、易吸着
性成分であるCOを吸着剤に吸着させ、難吸着性成分で
あるN2 、N2 、O,のほとんどをそのまま通過さ
せて廃棄する。高圧状態のまま混合ガスをさらに流し吸
着剤が破過に達する前に混合ガスの供給を停止する。こ
のとき洗浄ガス管21から高濃度C:Oガスを吸着塔2
9a内に導き、塔内に残留しているN2 、N2.02
を塔外へ排出して吸着塔内のCO濃度を高める。洗浄が
終了した後塔内を放圧し、吸着剤に吸着されているCO
を脱着させ、更に真空ポンプやブロワ−等を使って吸着
塔内を減圧してCOをほぼ完全に脱着させる0次に再び
混合ガスを供給してCOの吸着を始め、吸着−脱着のサ
イクルを繰り返す。
こうして2塔以上複数の吸着塔を使用し吸着−脱着の工
程を交互に行なっていけば、混合ガスの供給を中断する
ことなく連続的に処理を行なうことができる。
[発明が解決しようとする問題点] PSA装置を第2図の如く2段連続して設ける方法であ
ると、99%以上の高濃度COを回収することができ、
純度的には申し分ないのであるが、実際問題としては第
1段の吸着塔においてかなりの量(54〜月)のCOが
吸着されており、これが脱着工程においてそのまま廃棄
されてしまうことがあり、また上記の如く高純度COガ
スの一部が洗浄ガスとして使用され、そのまま放出され
てしまうことも重なり、2段連続のPSA装置を使った
場合における全回収率はh〜島にまで低下しているとい
うのが実情である。この為動力費の一部が無駄に使われ
たことになり、経済的に見て効率が悪い。
そこで本発明者らは、混合ガスから特定成分ガスの回収
を簡単に行ない得る方法であって、しかも高濃度・高回
収率を達成できる方法について工夫研究を積み重ねた結
果、本発明を完成させるに至った。
[問題点を解決する為の手段] PSA装置の吸着剤に対する吸着性が少なくとも次の3
階級に区分される成分から成る混合ガス高吸着性成分:
A 中吸着性成分二B 低吸着性成分:C を原料とし、高吸着性成分A及び中吸着性成分Bを前記
吸着剤に吸着させて通過ガスである低吸着他成分Cを分
離廃棄し、前記吸着剤から脱着させた高吸着性成分Aと
中吸着性成分Bをガス分離膜を使って分離し、中吸着性
成分Bを製品として回収すると共に、高吸着性成分Aを
前記PSA装置の洗節ガスとして供給する点に、本発明
の要旨が存在する。
[作用] PSA装置の吸着剤に対する吸着性が少なくとも次の3
種類[高吸着性成分A、中吸着性成分B、低吸着性成分
C]から成る混合ガスを使用し、中吸着性成分Bを濃縮
回収することを目的に掲げた場合、中吸着性成分Bと低
吸着性成分Cとの分離が問題となる。即ちセルロース誘
導体や高分子繊維を中空繊mI!lI状に加工してモジ
ュール化し、ガスの選択透過性を利用してガス分離を行
なうガス分離膜法は公知であるが、上記B、Cの各成分
をガス分離膜法で分離することは必ずしも容易ではない
、そこで中吸着性成分Bと低吸着性成分Cとの分離には
PSA方法を用いる0例えばCoとN2との分離がこれ
に相当する。
一方中吸着性成分Bと高吸着性成分Aとの分離はガス分
a膜法によって比較的容易に行なえる場合があり、例え
ばCOと002との分離がこれに相当し、この場合はガ
ス分離膜法を採用する。
即ち上述の様な条件に適合する混合ガスから中吸着性成
分Bを回収する方法として1本発明者らが提案するのは
、まず低吸着性成分Cを中吸着性成分Bおよび高吸着性
成分AからPSAvtIiを使って分離する。その後生
吸着性成分Bと高吸着性成分Aとをガス膜分離法を用い
て分離し、中吸着性成分Bを製品として回収するのであ
る。その際、高吸着性成分AはPSA装置の吸着剤にと
っては易吸着性成分であって、吸着塔の洗浄用ガスとし
て適切であり、回収目的の中吸着性成分Bを洗浄ガスと
して一部循環使用する必要がなくなり1回収率を低下さ
せることはなくなる。
またPSA装置の使用が1段になるから、PSA装置を
2段階にわたって使用する場合よりも中吸着性成分Bの
回収率が向上する。
[実施例] 第2図で示した従来例と同様、転炉排ガスから中吸着性
成分であるCOを濃縮回収する方法として第1図を掲げ
る0本発明方法に用いる回収装置は、2つの吸着塔3a
、3b及び2つのガス分離膜ユニツ)13a、13bを
主構成装置とし、第2図で用いた自動弁28は全て三方
弁タイプの自動切換弁2,4,5,6.22に取換えて
いる。
これは、PSA装置では弁の開閉が高頻度に繰返され、
なお本例の様に毒性の高いCOを扱うという背景を考慮
したからであり、弁の数をできるだけ減らして保守点検
の軽減を図っている。
ガス供給管lから導入されたほぼ1気圧の混合ガスは自
動切換弁2を介してPSA装置の吸着塔3a又は3bの
いずれかに流入させる。吸着塔3a、3bの吸着剤に対
してはN20.CO2゜COの順に高い吸着性を示し、
難吸着性成分であるN2 + N2 +02は自動切換
弁4を通って放出管7から系外へ廃棄される。吸着塔に
おける吸着が終わると自動切換弁2及び4の切換えを行
ない、自動切換弁5,6を介して真空ポンプ9によって
吸着塔3a、3bのいずれか(上記説明によってN20
.CO2,Coが吸着された吸着塔)を減圧し、Co 
、CO2、N20を脱着する。こうして取り出されたC
o、CO2,)120の混合ガスは圧縮機10によって
加圧され、調圧タンク11及び調圧弁12によって均圧
された後、ガス分離膜ユニツ)13aへ供給される。ガ
ス分II膜におけるCOとCO2の透過係数比は5以上
(COは透過せずC02とN2が透過する)、かつガス
分離膜への供給ガス圧力は5気圧以上、透過性ガス抜き
出し圧は大気圧であることが好ましいが、勿論本発明は
上記の条件に限定されるものではない、ガス分1lII
IIlユニツ)13aでは非透過性成分であるCOの透
過が見られないので、原料ガス中のCO濃度が高くなり
、次段のガス分離膜ユニツ)13bに導かれ、ここでも
透過側に移行しない、従って原料ガス中のCOW度を更
に高めて回収管15から製品として取り出される。ガス
分離膜ユニット13aの透過性成分であるCO2,N2
0の一部は、調圧弁18.自動切換弁19、洗浄ガス管
21を通って吸着塔3a。
3bに導かれ、吸着工程終了後の残留難吸着性成分N2
等を吸着塔からパージする為の洗浄、ガスとして短時間
流される。この洗浄ガスは吸着塔3a、3bから自動切
換弁5.6を通って放出管8から廃棄されてしまう、ガ
ス分離膜ユニy ト13bの透過性ガスは前記ユニツ)
13aの透過ガスよりも混入CO濃度が高いため、再循
環ライン16を経て圧縮機lOの吸入側へ循環させて0
0回収率の向上を図っている。第1図に示した例ではガ
ス分離膜ユニットを2段配設したものを示しているが、
第3図の様に単段のものや或は3段以上のものでも良い
、またPSA装置の吸着塔は連続運転を行なうため2塔
式のものを示したが、単基式や3塔以上の吸着塔を使用
しても構わない。
実験例1 第1図に示した装置を用いて、COニア0%、CO2:
17%、N2:13%を含む混合ガスからCOを濃縮回
収する実験を行なった。吸着塔の吸着には天然モルデナ
イトを用い、混合ガス供給流量=2ON腸3/h、圧カ
ニ0.IKg/c■2Gで供給し、切替周期1.5分で
圧力スイング吸着を行なわせた。脱着は真空ポンプによ
り45↑orrまで減圧し、ガス分離膜ユニット13へ
の供給圧力は10Kg/cm2G 、 Go 、 CO
2+7)透過係数比は約15のセルロース誘導体から成
る中空繊維膜を使用し、製品COガスを9.8Kg/c
罵2Gで抜き山し、透過ガスco2は0.3Kg/c層
2Gで抜き出した。
その結果定常運転状態での回収CO澗度は98.0%(
残り1%はN2 < 0.1%、co、>o、s%で構
成される)であり、混合ガス供給管1及び製品の回収管
15で測定比較したCOの回収率は54%の値を得た。
[発明の効果] 単段のPSA装置とガス分離膜装置と憂連続して用い、
ガス分離膜装置の廃棄成分の一部をPSA装置用洗浄ガ
スとして用いることにより。
目的回収成分ガスを高濠度でしかも2段のPSA装置を
使う場合よりも高収率で取り出すことかでさるようにな
った。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法に使用するガス選択回収装置の代表
的な説明図、第2図は従来の2段のPSA装置を使う回
収方法に用いる装置の説明・図、第3図は本発明方法を
実施する他の装置を示す説明図である。 1・・・ガス供給管 2.4.5,8,19.22・・・自動切換弁3a、3
b・・・圧力スイング吸着塔 7・・・放出管     8・・・放出管9・・・真空
ポンプ   !0・・・圧縮機11・・・調圧タンク

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 PSA装置の吸着剤に対する吸着性が少なくとも次の3
    階級に区分される成分から成る混合ガス高吸着性成分:
    A 中吸着性成分:B 低吸着性成分:C を原料とし、高吸着性成分A及び中吸着性成分Bを前記
    吸着剤に吸着させて通過ガスである低吸着性成分Cを分
    離廃棄し、前記吸着剤から脱着させた高吸着性成分Aと
    中吸着性成分Bをガス分離膜を使って分離し、中吸着性
    成分Bを製品として回収すると共に、高吸着性成分Aを
    前記PSA装置の洗浄ガスとして供給することを特徴と
    する混合ガスから特定成分を濃縮回収する方法。
JP60072915A 1985-04-05 1985-04-05 Psa装置を使つたガス濃縮回収方法 Pending JPS61230715A (ja)

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