JPS61255995A - 高カロリ−ガスの製造法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、ＣＯ２、ＣＯ２、Ｎｚ等の非燃焼成分と、Ｈ
２，、ＣＯ１炭化水素等の燃焼成分とよりなる原料ガス
から、主として非燃焼成分およびＣＯを分離除去して、
ＣＯを含まない高カロリーの製品ガ、スを得る方法に関
するものである。

従来の技術 Ｃｏ２．、Ｎ２等の非燃焼成分と、Ｈ２Ｊ、ＣＯ１炭化
水素等の燃焼成分とよりなる原料ガスから、主として非
燃焼成分および有毒なＣＯを分離除去して、ＣＯを含ま
ない高カロリーの製品ガスを得るには、原料ガスからＣ
Ｏ２，ＮＺ等の非燃焼成分および有毒なＣＯ２、Ｎを効
率良く分離除去することが必要である。

従来、Ｃｏ２、ＮｚまたはＣＯ２，を含むガスからこれ
らの成分を除去する方法としては、次のような方法が実
用化されている。

１）ＣＯ２，の除去 熱炭酸アルカリ法、熱炭酸アルカリとモノエタノールア
ミンの二段処理法、ＰＳＡ法１ｉ）Ｎ２．の除去 ＰＳＡ法、深冷分離法 １ｉｉ）Ｃｏの除去 深冷分離法、銅アンモニア法・、コソーブ（ＣＯ５ＯＲ
Ｂ）法、ＣＯのメタネーション化発明が解決しようとす
る問題点 しかしながら、上記のような各ガス単独の分離技術は、
ＰＳＡ法を除いては概ね設備費が大である上、電力、蒸
気等の熱エネルギーが大きく、しかもこれらの技術の組
合せは一層複雑な設備を要するため、大容量のガスの処
理には適していても中Φ小容量のガスの処理には有利と
は言えない。

また、中・小容量のガスの処理に適しているＰＳＡ法に
ついては、各ガス単独の除去は可能であるものの、ＣＯ
２、ＣＯ２、Ｎ−２，などの非燃焼成分および有毒なＣ
Ｏを含む原料ガスからこれらの成分を加温状態で効率良
く同時に除去する方法は見当らない。

上述の状況に鑑み、本発明は、加温下でのＰＳＡ法を採
用して、ＣＯ２、Ｎ、２．、Ｎ、等の非燃焼成分と、Ｈ
，、ＣＯ１炭化水素等の燃焼成分とよりなる原料ガスか
ら、主として非燃焼成分およびＣＯを分離除去して、Ｃ
Ｏを含まない高カロリーの製品ガスを得る工業的に有利
な方法を見出すべくなされたものである。

問題点を解決するための手段 本発明の高カロリーガスの製造法は、ＣＯ２、Ｎ２等の
非燃焼成分と、Ｈ，、ＣＯ１炭化水素等の燃焼成分とよ
りなる原料ガス（ａ）を、５０〜２００℃の加温条件下
にクリノブチロライト系吸着剤を充填した吸着塔を通過
させることにより、主として非燃焼成分およびＣＯを分
離除去して、ＣＯを含まない高カロリーの製品ガス（ｂ
）となすことを特徴とするものであり、このような方法
を見出すことにより、上記問題点を解決するに至った。

本発明に適用できる原料ガス（ａ）としては、ＣＯ、Ｃ
Ｏ２、Ｎ、等の非燃焼成分と、Ｈ２，、ＣＯ１炭化水素
等の燃焼成分とよりなるＣＯを含む低カロリーガスを言
い、たとえば、コークス炉から発生するコークス炉ガス
、メタン化反応ガス等があげられる。ただし、Ｈ２、Ｃ
Ｏ１ＣＯ２，、、Ｎｚの全ての成分を含んでいなくても
よい、なお、原料ガス（ａ）がＨＬＯを含む場合は、こ
れを許容限度以下にまで除去しておく必要がある。Ｈ２
Ｏの存在は、クリノブチロライト系吸着剤充填塔におい
て、ＣＯ２、Ｎ、ＣＯ２、Ｎ２．のような極性を持った
成分の吸着を妨害するからである。

クリノブチロライト系吸着剤充填塔における天然ゼオラ
イトとしては、天然に産出するクリノブチロライトを原
料とするもの、すなわち、市販の天然産出クリノブチロ
ライトをそのままあるいはイオン交換等化学的処理加工
後必要に応じ破砕したもの、あるいは粉砕して適当な結
合剤を加えて成型、焼結したもの、あるいは単に上記ク
リノブチロライトを熱処理したものなどが用いられ、ま
た、合成法によって得られたクリノブチロライトを原料
とするものも用いられる０通常のゼオライト吸着剤は低
カロリーガスをＣＯを含まない高カロリーガスとするこ
とができず、本発明の目的には適当でない。

クリノブチロライト系吸着剤充填塔の温度は、５０〜２
００℃の範囲の温度に設定され、５０℃未満では製品ガ
ス（ａ）中に有毒なＣＯが混入するようになり、２００
℃を越えるときは、サイクル時間が短かくなる上、熱エ
ネルギーの点からも不利となる。特に好ましい温度範囲
は、５０〜１００℃である０本発明の方法は、さらに詳
しくは、次の工程操作により行われる。

（１）　原料ガス（１ｉＬ）をクリノブチロライト系吸
着剤充填塔に導入するに先立ち、同塔より導出される製
品ガス（ｂ）または原料ガス（ＪＬ）自身により同塔を
昇圧する工程、 （２）　原料ガス（ａ）を加温下にあるクリノブチロラ
イト系吸着剤充填塔に導入することにより原料ガス（ａ
）中に含まれるＣＯ２、Ｎ、ＣＯ２、Ｎ、、Ｎ、成分を
吸着させると共に、これらの成分が除去された製品ガス
（ｂ）を同塔から導出させる工程、 （３）　クリノブチロライト系吸着剤充填塔において吸
着されたＧｏ、ＣＯＺ、Ｎ２．成分を減圧操作により脱
離させてパージガス（ｃ）として除去する工程。

第１図は、上記工程の流れを示したフローシートである
。

以下、上記の各工程を詳細に説明する。

二■二」） 工程（１）は、原料ガス（ａ）をクリノブチロライト系
吸着剤充填塔に導入するに先立ち、同塔より導出される
製品ガス（ｂ）により同塔を昇圧する工程からなる。な
お、上記製品ガス（ｂ）に代えであるいはこのガス（ｂ
）と共に、原料ガス（ａ）自身を昇圧に用いてもよい。

このように昇圧することは、ＣＯ２、Ｎ、ＣＯ２，、Ｎ
＄の吸着、およびそれらの成分を炭化水素成分から効果
的に分離するために必要である。

この昇圧工程（１）における圧力は、１〜５０ｋｇ／ｃ
層２Ｇの範囲から選択することができるが、ガス圧縮の
ためのエネルギーコストの上昇等の問題を考慮すると、
５〜ｌ　Ｏｋｇ／ｃ膳２ｂＧに設定することが好ましい
。

：１ユヱユ 工程（２）は、原料ガス（ａ）を加温下にあるクリノブ
チロライト系吸着剤充填塔に導入することにより原料ガ
ス（ａ）中に含まれるＣＯ２、ＮｙＣＯ２、ＣＯ２、Ｎ
２．成分を吸着させると共に、これらの成分が除去され
た製品ガス（ｂ）を同塔から導出させる工程からなる。

この工程は、次の手順で実施する。

前工程（１）により昇圧された加温状態のクリノブチロ
ライト系吸着剤充填塔に原料ガス（ａ）を導入してＣＯ
１ＣＯ、ＣＯ２、Ｎ、成分をクリノブチロライト系吸着
剤に吸着させると同時に、炭化水素成分を濃縮する。

そして、塔から導出される製品ガス（ｂ）中の最も沸点
の高い炭化水素成分が原料ガス（ａ）中の濃度以上にな
った時点で、原料ガス（ａ）の導入を止める。

なお、塔より導出されたＣＯ１ＣＯ２、Ｎ、、Ｎ２．成
分が除去された製品ガス（ｂ）は、その一部を前述の工
程（１）における塔の昇圧に用いる。

」Ｌロユ 工程（３）は、クリノブチロライト系吸着剤充填塔にお
いて吸着されたＣｏ、Ｇｏ、、Ｎｚ成分を減圧操作によ
り脱離させてパージガス（Ｃ）として除去する工程から
なる。

すなわち、まず塔の圧力を所定圧から大気圧まで減圧し
、さらに真空減圧する。なお、大気圧まで減圧する際、
その一部を製品ガス（ｂ）として回収し、残りをパージ
ガス（Ｃ）として除去してもよい。

この工程（３）における真空度は、０〜７６０ｔｏｒｒ
の範囲からＣＯ２、Ｎ％ＣＯ２、Ｎλ、Ｎ、の吸着量、
脱離量、あるいは脱離速度に見合うように適宜設定する
。

上述のように、工程（２）において塔から導出されるガ
スが製品ガス（ｂ）となり、そのまま燃料として、ある
いは代替天然ガス製造に用いる添加剤として利用される
。

また、工程（３）において塔から減圧操作により脱離さ
れるＣＯ２、Ｎ、ＣＯ２、Ｎｚ、Ｎ２．濃縮ガスがパー
ジガス（Ｃ）となり、化学原料等に利用される。

作　　　用 本発明においては、クリノブチロライト系吸着剤充填塔
における加温下の圧力スイング操作により原料ガス（ａ
）からＣｏ、Ｃｏ、、Ｎ、成分と製品ガス（ｂ）とが分
離される。

実施例 次に実施例をあげて、本発明をさらに詳細に説明する。

実施例１ 市販の天然産出クリノブチロライトを吸着剤として充填
したクリノブチロライト系吸着剤充填塔に、第１表の原
料ガスの欄に示した組成を有する原料ガス（＆）を導入
し、下記の操作条件にてＰＳＡサイクルを繰り返した。

操作条件 通ガス量　　　　８００　ｃｃ／ｓｉｎ充填量　　　　
　　２４０　ｃｃ （２１■φ　×８８０膳膳Ｈ） 圧力　　　　　　　７　ｋｇ／ｃｍ　Ｇ塔内温度　　　
　　８０℃　− ＰＳＡサイクル 昇圧　　　８０　ｔｏｒｒ　＋　７　ｋｇ／ｃｍ”Ｇ（
製品ガス（ｂ）使用） 吸着　　　７層ｉｎ 大気圧減圧 ７　ｋｇ／ｃｍ′ＬＧ　→Ｏｋｇ／ｃｍ”Ｇ真空減圧　
Ｏｋｇ／ｃｍ’Ｇ　＋　８０　ｔｏｒｒサイクル実施３
実施３０七目のクリノブチロライト系吸着剤充填塔から
導出される製品ガス（ｂ）の組成を第１表の製品ガスの
欄に示す。

比較例１ 比較のため、塔内温度を２０℃としかつ吸着時間を１８
分としたほかは実施例１と全く同一の条件でＰＳＡサイ
クルを２回繰り返したときの結果を第１表に併せて示す
。

比較例２ また比較のため、上記と同一の原料ガス（ＪＬ）を市販
のゼオライト吸着剤ＭＳ−５Ａを吸着剤として充填した
塔に導入し、実施例１と全く同一の条件でＰＳＡサイク
ルを５回繰り返したときの結果を第１表に併せて示す。

（以下余白） 第１表 注　　ガス組成の単位は、マロ１ｚ ガスカロリーの単位は％ｋｃａ　１／Ｎｒｎ”第１表か
られかるように、実施例１においてはサイクツ１３０回
目においてもＣＯｚ、ＣＯは　１００％、Ｎ２は５０％
除去され、その結果製品ガス（ｂ）にはＣＯが含まれな
いばかりか、ガスカロリーが増大した。

一方、塔内温度を２０℃としたときは、わずか２回目で
有毒なＣＯが製品ガス（ｂ）中に含まれるようになった
。

また、吸着剤として市販のゼオライト吸着剤ＭＳ−５Ａ
を用いた比較例２においては、ＣＯ１ＣＯ２，は１００
％除去されるが、製品ガス（ｂ）として回収すべきＣＨ
４、ＣｚＨｂがかなり吸着されている。その結果、製品
ガス（ｂ）のカロリーは原料ガス（ａ）のカロリーより
もかえって低くなっている。

発明の効果 本発明は、以上のような工程配列からなるので、各工程
操作が円滑かつ効率良くなし得、また目的とする高カロ
リーの製品ガスが収率良く回収される。

よって、本発明の方法を実施することにより、ＨＬ、Ｃ
ｏ、ＣＯｚ　、Ｎｚ等を含む炭化水素ガスから従来より
一層簡略化された工程で有毒なＣＯを含まない高カロリ
ーガスが安価に製造されるので、その工業的意義は大き
い。

また、高カロリーの製品ガスの製造に際し、クリノブチ
ロライト系吸着剤充填塔から分離されるＣＯ１ＣＯｚ、
Ｎ２．濃縮ガスは、化学原料等に利用することができる
ので、この点でも有利である。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明の工程の流れを示したフローシートで
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＣＯ＿２、Ｎ＿２等の非燃焼成分と、Ｈ＿２、ＣＯ
   、炭化水素等の燃焼成分とよりなる原料ガス（ａ）を、
   ５０〜２００℃の加温条件下にクリノブチロライト系吸
   着剤を充填した吸着塔を通過させることにより、主とし
   て非燃焼成分およびＣＯを分離除去して、ＣＯを含まな
   い高カロリーの製品ガス（ｂ）となすことを特徴とする
   高カロリーガスの製造法。 ２、吸着操作が、５０〜２００℃の加温条件下における
   非平衡圧操作によるものである特許請求の範囲第１項記
   載の製造法。 ３、クリノブチロライト系吸着剤が、天然に産出するク
   リノブチロライトを原料とするもの、または合成法によ
   って得られるクリノブチロライトを原料とするものであ
   る特許請求の範囲第１項記載の製造法。 ４、ＣＯ＿２、Ｎ＿２等の非燃焼成分と、Ｈ＿２、ＣＯ
   、炭化水素等の燃焼成分とよりなる原料ガス（ａ）を、
   ５０〜２００℃の加温条件下にクリノブチロライト系吸
   着剤を充填した吸着塔を通過させることにより、主とし
   て非燃焼成分およびＣＯを分離除去して、ＣＯを含まな
   い高カロリーの製品ガス（ｂ）となすにあたり、 （１）原料ガス（ａ）をクリノブチロライト系吸着剤充
   填塔に導入するに先立ち、同塔より導出される製品ガス
   （ｂ）または原料ガス（ａ）自身により同塔を昇圧する
   工程、 （２）原料ガス（ａ）を加温下にあるクリノブチロライ
   ト系吸着剤充填塔に導入することにより原料ガス（ａ）
   中に含まれるＣＯ、ＣＯ＿２、Ｎ＿２成分を吸着させる
   と共に、これらの成分が除去された製品ガス（ｂ）を同
   塔から導出させる工程、 （３）クリノブチロライト系吸着剤充填塔において吸着
   されたＣＯ、ＣＯ＿２、Ｎ＿２成分を減圧操作により脱
   離させてパージガス（ｃ）として除去する工程、 を遂行することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の製造法。