JPS63218229A - 圧力スイング吸着装置 - 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ＣＯ’ｅ’　Ｎ　２等の回収目的成分ガスを高
純度に精製するための圧力スイング吸着装置（ＰＳＡ装
置）に関し、詳細にはＰＳＡ装置の運転再開に際して回
収目的成分ガスの純度を短時間に高レベルまで向上させ
ることのできるＰＳＡ装置に関するものである。

以下においてはＣＯを高純度で回収する例について詳述
するが、本発明はこの例に限定されず、ｏ２やＮ７等、
他のガスを精製する場合についても適用できる。

［従来の技術］ ＣＯを濃縮回収する方法としては深冷分離法や化学吸収
法が工業的に汎用されている。これらの方法は高純度ガ
スの大量精製乃至製造には適しており、効果的な運転が
できるが、設備全体が大がかりとなり、高価になってし
まうという欠点がある。

これに対し圧力スイング吸番法による場合は設備及び操
作が簡単であり、経済的に有利である為、特定成分の吸
着除去もしくは吸着させたのちの脱着回収をはかるガス
分離法またはガス精製法として広く利用されている。

例えばＣｏ、Ｎ、、Ｈ２からなる混合ガス（例えば転炉
ガス）を原料とし、ゼオライト等を吸着剤としてｃｏを
濃縮回収する方法を代表例とじて採り上げその方法を説
明すると下記の様な手順で行なわれる。圧力スイング吸
着装置として第３図（説明図）に示す様な４塔式ＰＳＡ
装置を利用する場合において、吸着塔２ａに注目して諸
工程を説明する。

加圧された混合ガス（以下原料ガスともいう）は供給管
１から導入され、自動開閉弁（以下単に弁という）Ｖｌ
を経て吸着塔２ａへ送られ、原料ガス中のＣＯは吸着塔
２ａ内の吸着剤に吸着され（昇圧工程）、吸着されなか
ったガスは排出管８から系外へ放出される。吸着塔２ａ
の吸着剤が破過に至る直前に原料ガスの供給を弁Ｖ１の
操作によって停止し、次いで吸着塔２ａ及び２ｂをバイ
パス管１０ａによって連通し吸着塔３ａ内の圧力を大気
圧近くまで減圧する。その後吸着塔２ａ内に残存してい
る不純成分を置換除去する目的で、製品ガスタンク４内
の高純度ＣＯを洗浄ガスブロア５によって加圧し、洗浄
用管１２及び弁Ｖ、、Ｖ、を介して吸着塔２ａへ導入す
る（洗浄工程）。即ち製品ガスの一部を洗浄ガスとして
消費するのであるが、吸着塔２ａを洗浄した後の排ガス
は弁■、及びバイパス管１０ａを通して隣接する吸着塔
２ｂへ送給され回収目的成分として吸着再回収する様に
なっている。こうして塔内の洗浄を終えた吸着塔２ａは
弁■２及び回収管９を介して真空ポンプ３に連通され、
塔内を減圧してＣＯ脱着しく脱着工程）、脱着された高
純度ＣＯは製品ガスタンク４内に貯留し、製品ガス回収
ブロア６により適宜取出管７からユーザー側へ送り出す
。

一方前記脱着工程を終了した吸着塔２ａでは前述の原料
ガス導入（吸着工程）に始まる一連の工程が繰り返えさ
れる。そして各吸着塔２ａ〜２ｄにおいても上記の各工
程を％サイクルずつずらして連続的に行なうことによっ
て高純度ＣＯを連続的に製造することができるのである
。

［発明が解決しようとする問題点］ 原料ガスとして転炉ガスを例示して説明してきたが、転
炉ガスの発生源である転炉は、１月に１回の割合で定期
補修が行なわれており、操業が停止される。従って００
回収用の前記ＰＳＡ装置もこれに合わせて運転を中止し
なければならなくなる。

次に転炉の操業が再開されると、上記ＰＳＡ装置の運転
も再開されるのであるが、運転の立上がり時はＣＯの純
度が低く高純度ＣＯが得られる迄にかなりの時間が必要
とされている。第２図の従来例はその一例を示すもので
あり１００％近い高純度に到達する迄には最低１時間程
度の立上り時間が必要であり、従ってその間に回収され
るガスは特別の用途が開発されない限り廃棄せざるを得
ない。この様に立上り純度が低くなる主な原因は、吸着
塔２ａ〜２ｄの洗浄ガスとして運転再開後に発生した低
純度の製品ガスを使用せざるを得ない点にあるものと思
われる。即ち前回運転によって得られた製品ガスは製品
ガスタンク４ははＸ完全に抜き出すのが常法であり、製
品ガスタンク４内を実質上空にした様な状態で吸着運転
を再開していたのである。そこで高純度Ｃｏの一部をＰ
ＳＡ再起動時用として製品ガスタンクに残しておくこと
も考えられたが、タンク内に適量を保存しておくことが
難かしく、しかも運転再開時に他の理由で発生した低純
度ガスが混入したものは製品として利用できなくなって
高純度製品ガスの浪費を招くので、上記対策は好ましい
手段ではないことが分かった。

この様なところから本発明者はＰＳＡ装置の運転再開後
、短時間のうちに高純度な回収目的成分ガスを取り出す
ことのできるＰＳＡ装置を提供すべく種々の研究を重ね
た結果、本発明を完成させるに至った。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成し得た本発明ＰＳＡ装置は、製品ガスタ
ンクに並列して回収目的成分ガスの一部を吸着させる為
の加熱式吸着塔を設け、該加熱式吸着塔の出側は前記圧
力スイング吸着塔の洗浄ガス用配管に連結してなる点に
要旨を有するものである。

［作用及び実施例］ 第１図は本発明の代表的な実施例を示す説明図である。

吸着塔２ａ〜２ｄ及び製品ガスタンク４等の構造は第３
図に示したＰＳＡ装置と同様であるが、本発明の特徴的
な部分は製品ガスタンク４の他にＣｏ吸着装置Ｒを付設
した点にある。即ち製品ガスタンク４に弁■、。を介し
て導入管１３を設け、該導入管１３にＣＯ吸着塔１１を
接合し、該吸着塔１１出側には弁Ｖ１２及び調圧弁Ｖ１
３を介して導出管１５を設け、導出管１５は洗浄用管１
２に連結する。ＣＯ吸着塔１１にはアルミナにＣｕＣ１
を担持させたＣｏ吸着剤１１ａを充填しておき、また該
吸着塔１１には熱媒を導入できる加熱装置１６を添設さ
せる。尚符号１４の配管は逃し管を示し、ＣＯ吸着塔１
１の吸着量よりも過剰のＣＯが供給されたときに、高純
度ＣＯを取出管７へ送り込むためのものである。該ＣＯ
吸着装置Ｒの使用方法は下記の通りである。即ちＰＳＡ
装置の定常運転時に弁ＶＩＯを開放してＣ０吸着塔１１
内の吸着剤１１ａに高純度ＣＯを吸着させておき、上記
ＰＳＡ装置が停止されて製品ガスタンク４内に高純度Ｃ
Ｏが無くなったときにおいても該Ｃ〇−吸着塔１１内に
Ｃｏを保持させておく。モしてＰＳＡ装置再起動時に加
熱装置１６へ熱媒を導入し、吸着剤１１ａに吸着された
高純度ＣＯを脱着してＰＳＡ装置の吸着塔２ａ〜２ｄの
洗浄用ガスとして利用する。尚このとき洗浄ガスブロワ
５は停止して弁■６は閉とする。こうすることによって
ＰＳＡ装置の起動初期においても吸着塔２８〜２ｄは高
純度ＣＯによって洗浄されることになり、脱着工程にお
ける製品ガスは早期に所定濃度まで高めることができる
。尚前記ＣＯ吸着塔１１に替えて圧力タンクを配設する
ことも考えられるが、圧力タンクを設ける場合には、製
品ガス圧を高める必要上圧縮機等を別途膜けなければな
らず、設備費が高くつくことになる。しかも圧力タンク
はＣＯ吸着塔よりもＣＯ貯留量が小さいので、大型の圧
力タンクを準備しなければならないといった不都合があ
る。

第２図に示される破線のグラフは、第３図に示す従来装
置を使ってＰＳＡ装置の再起動を行った場合の製品ガス
純度の挙動であり、実線で示される本発明例は、第１図
に示す本発明装置を使って装置の再起動を行った場合の
製品ガス純度の挙動を表わす。従来の装置の場合製品ガ
スが所定純度に達するのに約４時間を要したが、本発明
の装置を使用した場合には、１７８の約３０分で所定純
度とすることができ、原料ガスの消費及びＰＳＡ装置の
予備運転時間を大幅に削減できる様になった。

［発明の効果］ 本発明のＰＳＡ装置を使用することにより、ＰＳＡ装置
再起動時に短時間内で高純度な回収目的成分ガスが得ら
れる様になり、ＰＳＡ装置再起動時における原料ガスの
浪費やＰＳＡ装置の無駄な予備運転時間を極力抑制する
ことができる様になった。しかもこれらの効果は再小限
の設備を追加するだけで達成され、極めて経済的である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の代表的な実施例を示す説明図、第２図
は本発明装置及び従来装置による再起動時の製品ガス純
度の変化を示すグラフ、第３図は従来装置を示す説明図
である。 １・・・原料ガス供給管　２ａ〜２ｄ・・・ＰＳＡ吸着
塔３・・・真空ポンプ　　　４・・・製品ガスタンク５
・・・洗浄ガスブロワ− ６・・・製品ガス回収プロワ−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧力スイング吸着塔内の吸着剤に回収目的成分ガスを吸
   着させ、該吸着塔の減圧脱着によって上記回収目的成分
   ガスを高濃度で製品ガスタンク内へ回収する圧力スイン
   グ吸着装置であって、前記製品ガスタンクに並列して回
   収目的成分ガスの一部を吸着させる為の加熱式吸着塔を
   設け、該加熱式吸着塔の出側は前記圧力スイング吸着塔
   の洗浄ガス用配管に連結してなることを特徴とする圧力
   スイング吸着装置。