JP2981303B2 - Method for separating gaseous impurities from gas mixtures - Google Patents
Method for separating gaseous impurities from gas mixturesInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は吸着剤を利用してガス混
合物から特定の成分を選択的に分離するガス分離方法に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas separation method for selectively separating a specific component from a gas mixture using an adsorbent.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ガス混合物から特定の成分、特に不純物
を選択的に分離する方法として、吸着塔に充填した吸着
剤に不純物を吸着させ、吸着剤の吸着能が限界になった
ところで吸着層を減圧し、不純物をあまり含まないガス
でパージすることにより吸着剤から不純物を脱着して吸
着剤を再生するという方法が従来一般的に行われてい
る。2. Description of the Related Art As a method for selectively separating specific components, particularly impurities, from a gas mixture, impurities are adsorbed on an adsorbent filled in an adsorption tower, and an adsorbent layer is formed when the adsorbing capacity of the adsorbent reaches a limit. Conventionally, a method of regenerating an adsorbent by desorbing impurities from the adsorbent by reducing the pressure and purging with a gas containing little impurities is conventionally performed.
【０００３】なかでも分離後の清浄なガス損失を極力抑
えることのできるガス分離方法として、特公昭６２−４
７０５１には次のような方法が提案されている。[0003] As a gas separation method capable of minimizing clean gas loss after separation, Japanese Patent Publication No. Sho 62-4
7051 proposes the following method.
【０００４】その方法は、吸着剤に不純物を選択的かつ
断熱的に吸着させ、ついで圧力軽減と汚染度の少ないガ
スから実質的に純粋なガスまでのガスを用いての低圧で
の吸着剤のパージによる不純物の脱離と吸着剤の再生を
行い、再与圧し、この場合に吸着剤を含んでいる多数の
ゾーンを交互に周期的に使用してガス混合物からガス状
不純物を分離する方法であり、各周期が不純物を吸着し
て疲労した第１の吸着ゾーンから出発する多数の段階か
らなるものであって、これらが、前記第１の吸着ゾーン
のボイド空間内に存在する気相を、その入口が閉じてい
る間にその出口を介して膨張させることと、この膨張し
たガスを再生された吸着ゾーンの出口に、該再生された
ゾーンおよび前記の第１のゾーンの両方のゾーン内の圧
力均等化が達成されるまで導入することと、前記第１の
吸着ゾーンの該ボイド空間内に存在する前記ガスをこの
出口を通してさらに膨張させることと、このさらに膨張
したガスを、高ボイド率を有する不活性な非多孔性充て
ん剤を充てんした充てん塔中に導入することと、第２の
更に膨張したガスを第２の疲労した吸着ゾーンから前記
充てん塔の反対側に導入することによって、前記の最初
更に膨張したガスを前記ボイドから除去することと、前
記第１の吸着ゾーンを最終的にその入力を介して与圧解
除してこれを最低圧力とした後に、前記の除去したガス
の一部または全部を該第１の吸着ゾーン中に導入してこ
の第１の吸着ゾーンをパージし、そしてこの除去したガ
スに残りの部分がある場合にはこれを第２の再生された
ゾーン中へその入口を介して導入してこれを部分的に与
圧することと、膨張したガスを第３の疲労した吸着ゾー
ンから前記の第１の（ここでは再生されている）吸着ゾ
ーンの出口に、この第１の吸着ゾーンの入口をその第１
および第３の両方の吸着ゾーン内の圧力均等化が達成さ
れるまで閉じておきながら導入することと、生成品と同
質のガスを、生成品と同質のガス流から前記の第１の吸
着ゾーンの出口に、そのゾーンの入口をこの第１の吸着
ゾーン内の圧力が該生成品と同質のガス流の圧力と同じ
になるまでの間閉じておきながら導入することと、不純
物を含有する前記ガス混合物を前記の第１の吸着ゾーン
の入口から導入して該第１の吸着ゾーンの出口から取り
出すこと、とから成るものである、ガス混合物からガス
状不純物を分離する方法である。The method involves selective and adiabatic adsorption of impurities to the adsorbent, followed by pressure reduction and low-pressure adsorption of the adsorbent using gases from less polluting gases to substantially pure gases. Desorption of impurities by purging and regeneration of the adsorbent are performed and repressurized, in which a number of zones containing the adsorbent are used alternately and periodically to separate gaseous impurities from the gas mixture. And each cycle consists of a number of stages starting from a first adsorption zone fatigued by adsorbing impurities, which comprises a vapor phase present in the void space of said first adsorption zone, Expanding through the outlet while the inlet is closed; and providing the expanded gas to the outlet of the regenerated adsorption zone in both the regenerated zone and the first zone. Pressure equalization achieved And further expanding the gas present in the void space of the first adsorption zone through the outlet, and converting the further expanded gas into an inert non-porous material having a high void fraction. The first further expanded gas by introducing into a packed column filled with a neutral packing and introducing a second more expanded gas from a second fatigued adsorption zone to the opposite side of the packed column. Is removed from the voids, and after the first adsorption zone is finally depressurized via its input and brought to a minimum pressure, some or all of the removed gas is removed from the voids. Purge this first adsorption zone by introducing it into one adsorption zone, and introduce the remaining gas, if any, into the second regenerated zone via its inlet. I Partially pressurizing this, and connecting the expanded gas from the third fatigued adsorption zone to the outlet of said first (here regenerated) adsorption zone to the inlet of this first adsorption zone. The first
And closing and introducing until pressure equalization in both the third and the third adsorption zone is achieved; and removing the gas of the same quality as the product from the gas stream of the same quality as the first adsorption zone. The inlet of the zone while the inlet of the zone is closed until the pressure in the first adsorption zone is equal to the pressure of the gas stream of the same quality as the product; and Introducing a gas mixture from the inlet of said first adsorption zone and removing it from the outlet of said first adsorption zone. A method for separating gaseous impurities from a gas mixture.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記方法は、生成ガス
の損失を抑えるという一般的特徴はあるものの、この方
法の優秀性はその操作条件や設計条件の選択のしかたに
よって大きく異なっており、どのような条件を選べば従
来より著しく向上した分離効果が得られるかがまだ充分
明らかになっていなかった。Although the above method has the general feature of suppressing the loss of product gas, the superiority of this method greatly differs depending on the selection of operating conditions and design conditions. It has not yet been sufficiently clarified whether such conditions can provide a separation effect which is significantly improved as compared with the prior art.
【０００６】結果に影響のある諸条件としては、１．被
処理ガスのガス組成（除去すべき不純物のモル分圧）、
２．吸着槽に充填する吸着剤の除去対象不純物ガス吸着
平衡物性、３．吸着圧力とパージガス回収吸着塔並流減
圧最終圧力との比（吸着塔の再生度）、４．生成ガスの
製品純度（不純物のリーク度）、５．被処理ガスの温
度、および６．使用パージガス量 ７．対象除去不純物の吸脱着速度 などがあり、これらの条件を如何に選ぶかによって分離
効果が異なる。[0006] Conditions that affect the results include: Gas composition of the gas to be treated (molar partial pressure of impurities to be removed),
2. 2. adsorption equilibrium physical properties of the impurity gas to be removed from the adsorbent filled in the adsorption tank 3. Ratio between the adsorption pressure and the final pressure of the co-current depressurization of the purge gas recovery adsorption tower (the degree of regeneration of the adsorption tower); 4. Product purity of the generated gas (impurity leakage degree); 5. temperature of the gas to be treated; 6. Amount of purge gas used There are the adsorption and desorption rates of the target removal impurities, and the separation effect differs depending on how these conditions are selected.
【０００７】本発明の目的は、上記提案の方法を実施す
る際の運転条件、設計条件を設定することによりより優
れたガス分離法を提供することである。An object of the present invention is to provide a more excellent gas separation method by setting operating conditions and design conditions when implementing the above proposed method.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、吸着床を有す
る吸着槽と受け払い順序維持型の保留槽を用いてガス混
合物から気体不純物を分離する方法であって、少なくと
も３つの吸着槽について下記ａないしｉの過程： ａ）第１の吸着槽に被処理ガスをその入口から流入さ
せ、生成ガスをその出口から取り出し、第１の吸着槽が
吸着余力を失い生成ガスの純度が目標値を下回る前にこ
の流入および取り出しを停止する過程、ｂ）吸着床が再
生された少なくとも１個の他の吸着槽の出口と過程ａを
経た第１の吸着槽の出口とを連絡して両吸着槽を均圧化
することを該少なくとも１個の他の吸着槽につき順次行
った後、この連絡を解除する過程、ｃ）過程ｂを経た第
１の吸着槽の出口と受け払い順序維持型の保留槽の一端
（該保留槽中には、過程ａおよびｂを第１の吸着槽と同
様にして経た別の吸着槽の出口と保留槽の他端とを連絡
することにより受け入れたガスがはいっている）とを連
絡することにより第１の吸着槽中のガスを該保留槽に流
入させ、その間該保留槽の他端を、過程ａ，ｂ，ｃおよ
び後記過程ｅを第１の吸着槽と同様にして経た第２の吸
着槽の出口と連絡することにより、吸着された成分の破
過がガス中に生じ始めるまで流入したガス（このガスに
は必要により生成ガスの一部を追加流入させてもよい）
で押し出された保留槽のガスで第２の吸着槽をパージす
る過程、ｄ）必要により第２の吸着槽のパージ弁を閉じ
て、第２の吸着槽と第１の吸着槽とを均圧化した後、こ
の連絡を解除する過程、ｅ）第１の吸着槽の出口を閉
じ、過程ｃまたはｄを経た第１の吸着槽をその入口側の
パージ弁から最低圧力まで減圧することにより、第１の
吸着槽の吸着床に吸着された成分を脱着および除去する
過程、ｆ）過程ａおよびｂを第１の吸着槽と同様にして
経た第３の吸着槽の出口と前記保留槽の一端とを連絡す
ることにより第３の吸着槽中のガスを、吸着された成分
の破過がガス中に生じ始めるまで該保留槽に流入させ、
その間該保留槽の他端を過程ｅを経た第１の吸着槽の出
口と連絡することにより、流入ガスにより押し出された
ガス（このガスには必要により生成ガスの一部を追加流
入させてもよい）で第１の吸着槽をパージする過程、
ｇ）必要により第１の吸着槽のパージ弁を閉じて第１の
吸着槽と第３の吸着槽とを均圧化した後、この連絡を解
除する過程、ｈ）過程ａまたは過程ａおよびｂを第１の
吸着槽と同様にして経た少なくとも１個の他の吸着槽の
出口と過程ｆまたはｇを経た第１の吸着槽の出口とを、
両槽の入口を閉じておいて連絡して上記少なくとも１個
の他の吸着槽のガスを流入させ（このガスには必要によ
り生成ガスの一部を追加流入させてもよい）て両吸着槽
を少なくとも１回の均圧操作を行った後、この連絡を解
除する過程、ｉ）生成ガスと同質のガスを、過程ｈを経
た第１の吸着槽に、その入口を閉じておいてその出口か
ら流入させて、第１の吸着槽の圧力と該生成ガスと同質
のガスの流れの圧力を均圧化した後、この連絡を解除す
る過程、により交互に周期的に吸着および脱着を繰り返
す方法において、ｊ）被処理ガスが水素と、除去対象不
純物ガスの少なくとも一つとの混合物であり、被処理ガ
ス中の主たる除去対象不純物の含量がモル分圧で１．５
ＡＴＭ以上であり、ｋ）過程ａの吸着操作時の操作圧力
が過程ｅにおける最低圧力の少なくとも６倍であり、過
程ｃにおける最低圧力の少なくとも４倍であって、かつ ｌ）吸着床の主たる吸着剤が活性炭、モレキュラーシー
ブ、モレキュラーシーブカーボンのうちの少なくとも一
つであることを特徴とするガス混合物から気体不純物を
分離する方法である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a method of separating gaseous impurities from a gas mixture using an adsorption tank having an adsorption bed and a holding tank of a transfer order type, wherein at least three adsorption tanks are used. The following steps a to i: a) The gas to be treated flows into the first adsorption tank through its inlet, the product gas is taken out from its outlet, and the first adsorption tank loses its adsorption capacity, and the purity of the product gas reaches the target value. B) stopping the inflow and outflow before the pressure drops below b), and b) connecting the outlet of at least one other adsorption tank in which the adsorbent bed has been regenerated to the outlet of the first adsorption tank having passed through step a. A step of successively performing pressure equalization of the tank for the at least one other adsorption tank and then releasing this communication; c) an outlet of the first adsorption tank which has passed through the step b, and a receiving and discharging order maintaining type. One end of the holding tank (in the holding tank, And b are connected in the same manner as the first adsorption tank, and the other adsorbed tank is connected to the other end of the holding tank, and the other end of the holding tank is filled with the received gas. The gas contained therein is allowed to flow into the storage tank, and the other end of the storage tank is connected to the outlet of the second adsorption tank which has undergone steps a, b, and c and step e described below in the same manner as the first adsorption tank. By doing so, the gas that has flowed in until the breakthrough of the adsorbed component starts to occur in the gas (a part of the generated gas may be additionally flowed into this gas if necessary)
Purging the second adsorption tank with the gas of the holding tank pushed out in step d), if necessary, closing the purge valve of the second adsorption tank and equalizing the pressure of the second adsorption tank and the first adsorption tank. E) by closing the outlet of the first adsorption tank and reducing the pressure of the first adsorption tank that has passed through steps c or d from the purge valve on the inlet side to the minimum pressure. A step of desorbing and removing the components adsorbed on the adsorption bed of the first adsorption tank, f) an outlet of the third adsorption tank which has undergone steps a and b in the same manner as the first adsorption tank, and one end of the holding tank And allowing the gas in the third adsorption tank to flow into the storage tank until breakthrough of the adsorbed components starts to occur in the gas.
In the meantime, the other end of the holding tank is connected to the outlet of the first adsorption tank after the step e, so that the gas pushed out by the inflowing gas (this gas can be used to allow a part of the generated gas to flow in if necessary. Good) purging the first adsorption tank,
g) If necessary, the purge valve of the first adsorption tank is closed to equalize the pressure of the first adsorption tank and the third adsorption tank, and then the communication is released. h) Step a or steps a and b. The outlet of at least one other adsorption tank passed through in the same manner as the first adsorption tank and the outlet of the first adsorption tank passed through step f or g.
The inlets of both tanks are closed to communicate with each other, and the gas of the at least one other adsorption tank is caused to flow therein (a part of the generated gas may be additionally flowed into this gas if necessary). After the pressure equalizing operation is performed at least once, and i) a gas having the same quality as the generated gas is supplied to the first adsorption tank that has passed through the step h, and the outlet is closed. After the pressure of the first adsorption tank and the pressure of the gas flow of the same quality as the product gas are equalized, and the communication is released. Wherein j) the gas to be treated is a mixture of hydrogen and at least one of the impurity gas to be removed, and the content of the main impurity to be removed in the gas to be treated is 1.5% by molar partial pressure.
K) the operating pressure during the adsorption operation in step a) is at least 6 times the minimum pressure in step e, at least 4 times the minimum pressure in step c, and 1) the main adsorption of the adsorption bed. A method for separating gaseous impurities from a gas mixture, wherein the agent is at least one of activated carbon, molecular sieve, and molecular sieve carbon.
【０００９】上記の諸条件を採用することによって、本
発明のガス分離方法は、受け払い順序維持型の保留槽を
系内に備えている特公昭６２−４７０５１に記載の方
法、もしくはその関連技術（並流減圧ガスを反転させた
回収ガスの一部または全量をパージガスとして使用して
いる方法）を使用する時の利点を大きく発揮することが
できる。すなわち、パージガスとして使用する吸着槽よ
りの並流減圧ガス中の除去対象不純物濃度の最大値と最
小値の比が大きく（５以上も可能）なり、生成ガスとし
ての水素回収率を大幅に向上させることができる。ま
た、被処理ガス中の不純物濃度が増大するとき、従来の
方法を採用した場合の水素回収率の低下の度合に比べる
と本発明の方法ではその低下がごく僅かである。さらに
驚くべきことに、吸着塔より排出されるパージガスの一
部を吸着塔入口の被処理ガス中へ循環フィードすること
によりさらに高い水素回収率を達成することが可能であ
る。このような循環フィードを従来法において行なった
場合、水素回収率の低下が大きく経済的ではなかった。By adopting the above-mentioned conditions, the gas separation method of the present invention provides a method described in Japanese Patent Publication No. Sho 62-47051, in which a holding tank of a transfer order maintaining type is provided in the system, or a related technology. The advantage of using (a method in which a part or all of the recovered gas obtained by inverting the cocurrent depressurized gas is used as the purge gas) can be greatly exhibited. That is, the ratio of the maximum value to the minimum value of the concentration of the impurity to be removed in the co-current depressurized gas from the adsorption tank used as the purge gas becomes large (5 or more is possible), and the hydrogen recovery rate as the generated gas is greatly improved. be able to. Further, when the impurity concentration in the gas to be treated increases, the decrease in the hydrogen recovery rate is very small in the method of the present invention as compared with the degree of decrease in the hydrogen recovery rate when the conventional method is employed. Even more surprisingly, a higher hydrogen recovery rate can be achieved by circulating a part of the purge gas discharged from the adsorption tower into the gas to be treated at the inlet of the adsorption tower. When such a circulating feed is carried out by the conventional method, the hydrogen recovery rate is greatly reduced and it is not economical.
【００１０】本発明の方法により、例えば、メタンガス
含有率が５％以上のリファイナリプラントオフガスを処
理した場合、従来法との対比で特に高い水素回収率を達
成することが可能である。According to the method of the present invention, for example, when a refiner replant offgas having a methane gas content of 5% or more is treated, a particularly high hydrogen recovery rate can be achieved as compared with the conventional method.
【００１１】本発明の方法は、エチレンプラントのオフ
ガスや、スチームリフォーミングガスからの水素の回収
にも適している。[0011] The method of the present invention is also suitable for recovering hydrogen from off-gas of an ethylene plant or steam reforming gas.
【００１２】本発明で用いる受け払い順序維持型の保留
槽は、流路に対してガス濃度分布を持つガス混合物を、
その分布を維持したまま流入、貯蔵、流出させることが
できるものである。その機能を簡単に説明すると、過程
ｃにおいて第１の吸着槽中のガスを保留槽に流入させる
際、第１の吸着槽中の吸着床（以下第１の吸着床と呼
ぶ）に吸着された不純物（以下特定成分を不純物として
説明するが、これに限られるものではない。）が脱着す
るため、その初期における不純物濃度は相対的に低く、
その後期においては相対的に高く、保留槽に流入するガ
スは不純物の濃度勾配を持つ（さきに流入した部分ほど
不純物濃度が低い。）。過程ｆにおいて、この濃度勾配
を持ったガスを流入時とは反対向きに流して第１の吸着
槽をパージする。このパージにより第１の吸着床の不純
物をさらに取り除くが、流入するガスの不純物濃度はは
じめは高く、徐々に低くなるような勾配を持ち、第１の
吸着床の汚れがひどいときに相対的に汚いガスで、第１
の吸着床がきれいになってくるにつれてきれいなガスで
パージが行われるため、無駄のないパージが可能とな
る。[0012] The receiving and holding order type holding tank used in the present invention comprises a gas mixture having a gas concentration distribution with respect to a flow path.
Inflow, storage, and outflow can be performed while maintaining the distribution. To briefly explain the function, when the gas in the first adsorption tank flows into the holding tank in step c, the gas is adsorbed on the adsorption bed (hereinafter, referred to as the first adsorption bed) in the first adsorption tank. Since impurities (hereinafter, the specific component is described as impurities as impurities) are desorbed, the impurity concentration in the initial stage is relatively low.
In the latter period, the gas is relatively high, and the gas flowing into the holding tank has a concentration gradient of impurities (the part that flows earlier has a lower impurity concentration). In the step f, the gas having the concentration gradient is flowed in the opposite direction to that at the time of inflow to purge the first adsorption tank. This purging further removes impurities in the first adsorption bed, but the impurity concentration of the gas flowing in has a gradient such that it is initially high and gradually decreases, and is relatively reduced when the first adsorption bed is heavily contaminated. Dirty gas, first
Purging is performed with a clean gas as the adsorbent bed becomes clean, so that purging can be performed without waste.
【００１３】保留槽は、特公昭６２−４７０５１に開示
されているような高ボイド率を有する不活性な非多孔性
充填剤を充填した充填槽の少なくとも一つで、隔壁で仕
切られた直列空間群、空間体、もしくは区画された直列
小空室などの如き、充填剤が充填されていない槽の少な
くとも一列、あるいはそれらの組み合わせ、すなわち、
保留槽の一部が充填物で満たされたものであってもよ
く、どのような保留槽を用いても本発明の目的効果を達
成することができる。The holding tank is at least one of a filling tank filled with an inert non-porous filler having a high void ratio as disclosed in JP-B-62-47051, and is a series space partitioned by partition walls. At least one row of unfilled tanks, such as a group, space, or partitioned series of small vacancies, or a combination thereof,
A part of the holding tank may be filled with the filling material, and the object effect of the present invention can be achieved using any holding tank.
【００１４】本発明の方法の対象となる被処理ガスは、
水素と、除去対象不純物ガスの少なくとも一つよりなる
混合物であって、除去対象不純物としては、メタン、メ
タン以外の気体状炭化水素、二酸化炭素、一酸化炭素な
どがある。除去対象不純物が一種の場合はその不純物の
被処理ガス中の含量がモル分圧で１．５ＡＴＭ以上であ
ることが必要である。また、除去対象不純物が二種以上
含まれている場合は、そのうちの主たる除去対象不純物
の被処理ガス中の含量がモル分圧で１．５ＡＴＭ以上で
あることが必要である。この場合、主たる除去対象不純
物としては、メタン、Ｃ２からＣ４までの炭化水素、二
酸化炭素、一酸化炭素のいずれであってもよい。除去対
象不純物の被処理ガス中の含量がモル分圧で１．５ＡＴ
Ｍ未満であると、充分な水素回収率が達成できなくなり
好ましくない。The target gas to be treated by the method of the present invention is:
A mixture comprising hydrogen and at least one impurity gas to be removed, and the impurities to be removed include methane, gaseous hydrocarbons other than methane, carbon dioxide, carbon monoxide, and the like. When one kind of impurity to be removed is used, the content of the impurity in the gas to be treated needs to be 1.5 ATM or more in terms of molar partial pressure. When two or more impurities to be removed are contained, the content of the main impurities to be removed in the gas to be treated must be 1.5 ATM or more in terms of molar partial pressure. In this case, the main impurities to be removed may be any of methane, hydrocarbons from C2 to C4, carbon dioxide, and carbon monoxide. The content of impurities to be removed in the gas to be treated is 1.5AT in molar partial pressure.
If it is less than M, a sufficient hydrogen recovery rate cannot be achieved, which is not preferable.
【００１５】また、過程ａの吸着操作時の操作圧力が過
程ｅにおける最低圧力の少なくとも６倍および過程ｃに
おける最低圧力の少なくとの４倍であることが必要であ
り、過程ａの吸着操作時の操作圧力が過程ｅにおける最
低圧力の６倍未満であると、吸着塔パージ後の再生度合
が充分でなく、また過程ｃにおける最低圧力の４倍未満
であるといずれの場合でも回収パージガス中の対象除去
不純物の濃度勾配が小さくなり、パージガス反転による
水素回収率向上の効果はほとんどなくなってしまう。好
ましくは過程ａの吸着操作時の操作圧力が１０ないし５
０ｋｇ−ゲージであって、過程ｃにおける最低圧力が
１．５ないし６．５ｋｇ−ゲージである。吸着床の主た
る吸着剤は活性炭、モレキュラーシーブ、モレキュラー
シーブカーボンのうちの少なくとも一つを主とする必要
があり、特に活性炭、モレキュラーシーブカーボンが好
ましい。上記以外の吸着剤、例えば、シリカゲルなどを
併用してもよいが、主たる吸着剤が上記以外であると充
分な水素回収率は達成できなくなる。The operating pressure during the adsorption operation in step a must be at least six times the minimum pressure in step e and at least four times the minimum pressure in step c. Is less than 6 times the minimum pressure in step e, the degree of regeneration after the purge in the adsorption tower is not sufficient, and if it is less than 4 times the minimum pressure in step c, in any case, The concentration gradient of the target removal impurity becomes small, and the effect of improving the hydrogen recovery rate by inverting the purge gas is almost lost. Preferably, the operating pressure during the adsorption operation in step a is 10 to 5
0 kg-gauge and the minimum pressure in step c is between 1.5 and 6.5 kg-gauge. The main adsorbent of the adsorption bed must be at least one of activated carbon, molecular sieve and molecular sieve carbon, and activated carbon and molecular sieve carbon are particularly preferred. An adsorbent other than the above, for example, silica gel, may be used in combination, but if the main adsorbent is other than the above, a sufficient hydrogen recovery rate cannot be achieved.
【００１６】生成ガス中の主たる除去対象不純物の濃度
は３００ｐｐｍ以上であることが望ましい。この場合、
本発明の効果をより大きく発揮することができる。It is desirable that the concentration of the main impurities to be removed in the produced gas be 300 ppm or more. in this case,
The effects of the present invention can be more significantly exerted.
【００１７】被処理ガス中の除去対象不純物の分圧が小
さい場合は、反対に製品純度が高い領域において効果を
発揮する。When the partial pressure of the impurities to be removed in the gas to be treated is small, the effect is exerted in a region where the product purity is high.
【００１８】[0018]
【実施例】以下に本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１９】実施例１ 図１のフローシートのガス分離装置を用い図２に示す操
作によりガス分離を行った。Example 1 Gas separation was performed by the operation shown in FIG. 2 using the gas separation apparatus of the flow sheet shown in FIG.
【００２０】図１は本発明の方法を４個の吸着槽と１個
の保留槽を用いて実施する場合の説明のためのフローシ
ートである。図中に含まれている主要構成要素は次の通
りである。FIG. 1 is a flow sheet for explaining the case where the method of the present invention is carried out using four adsorption tanks and one holding tank. The main components included in the figure are as follows.
【００２１】Ａ〜Ｄ：吸着槽、 Ｒ：保留槽、 Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１：被処理ガス入口弁、 Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２：オフガスパージ弁、 Ａ３，Ｂ３，Ｃ３，Ｄ３：保留槽との連絡弁、 Ａ４，Ｂ４，Ｃ４，Ｄ４：昇圧弁、 Ａ５，Ｂ５，Ｃ５，Ｄ５：生成ガス出口弁、 Ｒ１，Ｒ２：保留槽入出口弁、 Ｐ１：昇圧用生成ガス弁。A to D: adsorption tank, R: holding tank, A1, B1, C1, D1: target gas inlet valve, A2, B2, C2, D2: off gas purge valve, A3, B3, C3, D3: holding A4, B4, C4, D4: pressurizing valve, A5, B5, C5, D5: generated gas outlet valve, R1, R2: storage tank inlet / outlet valve, P1: pressurized generated gas valve.
【００２２】図２は時間圧力線図である。FIG. 2 is a time pressure diagram.
【００２３】吸着槽Ｂに注目してこれを第１の吸着槽と
してステップ毎に説明する。Focusing on the adsorption tank B, this will be described as a first adsorption tank step by step.
【００２４】ステップ１〜４（過程ａ）： 高圧下で弁
Ｂ１を介して被処理ガスを第１の吸着槽Ｂに導入し、不
純物を吸着して生成ガスを弁Ｂ５から取出す。吸着槽が
吸着余力を失い生成ガスの純度が目標値を下回る前に弁
Ｂ１およびＢ５を閉じて吸着を終了する。Steps 1 to 4 (process a): The gas to be treated is introduced into the first adsorption tank B under high pressure through the valve B1, and impurities are adsorbed and the generated gas is taken out from the valve B5. The valves B1 and B5 are closed before the adsorption tank loses the adsorbable capacity and the purity of the produced gas falls below the target value, thereby terminating the adsorption.
【００２５】ステップ５（過程ｂ）：弁Ｂ４を介して吸
着槽Ｂを減圧し、そのガスを他の吸着槽Ｄの昇圧に用い
る。Step 5 (process b): The pressure in the adsorption tank B is reduced via the valve B4, and the gas is used for increasing the pressure in the other adsorption tank D.
【００２６】ステップ６： 弁Ｂ３を介してさらに吸着
槽Ｂを減圧し、そのガスを弁Ｒ２を介して保留槽Ｒに通
気する。減圧ガス中に不純物の破過が生じはじめるまで
続ける。Step 6: The pressure in the adsorption tank B is further reduced through the valve B3, and the gas is ventilated to the holding tank R through the valve R2. Continue until breakthrough of impurities in the decompressed gas begins to occur.
【００２７】ステップ７（以上過程ｃ）：保留槽Ｒに貯
えられているガスを吸着槽Ｂの減圧ガスにより押し出す
ことにより弁Ｒ１経由、弁Ａ３を介して第２の吸着槽Ａ
に導入して不純物のパージを行う。Step 7 (above process c): The gas stored in the holding tank R is pushed out by the depressurized gas in the suction tank B, so that the second suction tank A is passed through the valve R1 and the valve A3.
To purge impurities.
【００２８】ステップ８（過程ｄ）：第２の吸着槽Ａの
パージ弁Ａ２を閉じて吸着槽Ｂよりの過分のパージガス
により吸着槽Ｂと吸着槽Ａとの再均圧を行う。Step 8 (Process d): The purge valve A2 of the second adsorption tank A is closed, and the pressure in the adsorption tank B and the adsorption tank A is re-equalized by the excessive purge gas from the adsorption tank B.
【００２９】ステップ９（過程ｅ）：弁Ｂ３を閉じて弁
Ｂ２を開け、吸着槽Ｂを最低圧力まで落として不純物を
脱離する。Step 9 (process e): The valve B3 is closed and the valve B2 is opened, and the adsorption tank B is lowered to the minimum pressure to remove impurities.
【００３０】ステップ１０（過程ｆ）：保留槽Ｒに貯え
られているガスを第３の吸着槽Ｃの減圧ガスにより押し
出すことにより弁Ｒ２経由、弁Ｂ３を介して吸着槽Ｂに
導入して不純物のパージを行う。Step 10 (process f): The gas stored in the holding tank R is pushed out by the depressurized gas in the third adsorption tank C, and is introduced into the adsorption tank B via the valve R2 and the valve B3 to thereby introduce impurities. Purge.
【００３１】ステップ１１（過程ｇ）：吸着槽Ｂのパー
ジ弁Ｂ２を閉じて第３の吸着槽Ｃよりの過分のパージガ
スにより吸着槽Ｃと吸着槽Ｂとの再均圧を行う。Step 11 (process g): The purge valve B2 of the adsorption tank B is closed, and the pressure of the adsorption tank C and the adsorption tank B is re-equalized by the excessive purge gas from the third adsorption tank C.
【００３２】ステップ１２（過程ｈ）：第４の吸着槽Ｄ
からの減圧ガスと生成ガスの一部を弁Ｂ４を介して吸着
槽Ｂに受入れ昇圧する。Step 12 (process h): Fourth adsorption tank D
The decompressed gas and a part of the generated gas are received into the adsorption tank B via the valve B4 and pressurized.
【００３３】ステップ１３〜１５（過程ｉ）：生成ガス
の一部を弁Ｐ１、弁Ｂ４を介して吸着槽Ｂに受入れ吸着
圧力まで昇圧する。Steps 13 to 15 (process i): A part of the generated gas is received into the adsorption tank B via the valve P1 and the valve B4, and the pressure is raised to the adsorption pressure.
【００３４】被処理ガス組成（乾量基準ｖｏｌ％）は次
のとおりである。The composition of the gas to be treated (vol% on dry basis) is as follows.
【００３５】Ｈ2：７８．９，ＣＨ4：１５．５，Ｃ
2Ｈ6：３．９，Ｃ3Ｈ8：１．２，ｎ−Ｃ4Ｈ10：０．
３，ｎ−およびｉ−Ｃ5Ｈ12：０．１，Ｈ2Ｏ：０．１被
処理ガスは２９ｋｇ／ｃｍ2（絶対）および１５℃にお
いて１５００Ｎｍ3／時間の流量で図１の分離装置に導
入され、９９．９ｖｏｌ％以上の純度の水素からなる生
成ガスが１０１９Ｎｍ3／時間の流量で得られた。すな
わち被処理ガス中の水素の約８６％が生成ガスとして回
収された。サイクル時間は３０分であり、オフガスは
１．３ｋｇ／ｃｍ2（絶対）で放出された。本操作にお
ける過程ａの吸着圧力と、過程ｃおよびｅにおける最低
圧力を表１に示す。H 2 : 78.9, CH 4 : 15.5, C
2 H 6: 3.9, C 3 H 8: 1.2, n-C 4 H 10: 0.
3, n-and i-C 5 H 12: 0.1 , H 2 O: 0.1 the gas to be treated 29 kg / cm 2 (absolute) and 15 ℃ in separator 1 at a flow rate of 1500 Nm 3 / time in And a product gas consisting of hydrogen having a purity of 99.9 vol% or more was obtained at a flow rate of 1019 Nm 3 / hour. That is, about 86% of the hydrogen in the gas to be treated was recovered as product gas. The cycle time was 30 minutes and off-gas was released at 1.3 kg / cm 2 (absolute). Table 1 shows the adsorption pressure in step a and the minimum pressure in steps c and e in this operation.
【００３６】[0036]
【表１】 ４個の吸着槽の各々は直径が０．７ｍ、高さが５．０
ｍで、上方の３／４の部分には平均粒径２．５ｍｍの活
性炭が、下方の１／４の部分には平均粒径１〜２ｍｍの
シリカゲルが充填してあった。保留槽は、ラシヒリング
が充填された、直径が１ｍで高さが４ｍの充填塔であっ
た。[Table 1] Each of the four adsorption tanks has a diameter of 0.7 m and a height of 5.0.
For m, activated carbon having an average particle size of 2.5 mm was filled in the upper 3/4 portion, and silica gel having an average particle size of 1 to 2 mm was filled in the lower 1/4 portion. The holding tank was a packed tower 1 m in diameter and 4 m in height, filled with Raschig rings.
【００３７】比較例１ 図３のフローシートのガス分離装置を用い図４に示す操
作によりガス分離を行った。実施例１との違いは、保留
槽を設けずに分離操作を行なっている点である。Comparative Example 1 Gas separation was performed by the operation shown in FIG. 4 using the gas separation apparatus of the flow sheet shown in FIG. The difference from the first embodiment is that the separation operation is performed without providing a holding tank.
【００３８】被処理ガス組成（乾量基準ｖｏｌ％）は次
のとおりである。The composition of the gas to be treated (vol% on dry basis) is as follows.
【００３９】Ｈ2：７９．２，ＣＨ4：１５．３，Ｃ
2Ｈ6：３．８，Ｃ3Ｈ8：１．２，ｎ−Ｃ4Ｈ10：０．
３，ｎ−およびｉ−Ｃ5Ｈ12：０．１，Ｈ2Ｏ：０．１被
処理ガスは２９ｋｇ／ｃｍ2（絶対）および１５℃にお
いて１５００Ｎｍ3／時間の流量で分離装置に導入さ
れ、９９．９ｖｏｌ％以上の純度の水素からなる生成ガ
スが９７４Ｎｍ3／時間の流量で得られた。すなわち被
処理ガス中の水素の約８２％が生成ガスとして回収され
た。サイクル時間は３１分であり、オフガスは１．３ｋ
ｇ／ｃｍ2（絶対）で放出された。H 2 : 79.2, CH 4 : 15.3, C
2 H 6: 3.8, C 3 H 8: 1.2, n-C 4 H 10: 0.
3, n-and i-C 5 H 12: 0.1 , H 2 O: 0.1 the gas to be treated is introduced into the separation device at a flow rate of 1500 Nm 3 / time at 29 kg / cm 2 (absolute) and 15 ℃ , 99.9 vol% or more of hydrogen was obtained at a flow rate of 974 Nm 3 / hour. That is, about 82% of the hydrogen in the gas to be treated was recovered as product gas. Cycle time is 31 minutes, off-gas is 1.3k
g / cm 2 (absolute).
【００４０】４槽の吸着槽の各々は直径が０．７ｍ、高
さ５．０ｍであり、上方の３／４の部分には平均粒径
２．５ｍｍの活性炭が、下方の１／４の部分には平均粒
径１〜２ｍｍのシリカゲルが充填してあった。Each of the four adsorption tanks has a diameter of 0.7 m and a height of 5.0 m, and an activated carbon having an average particle size of 2.5 mm is placed in the upper third and a lower one-fourth. The portion was filled with silica gel having an average particle size of 1 to 2 mm.
【００４１】実施例２ ６個の吸着槽からなることを除いては図１のフローシー
トのガス分離装置を用い、図５に示す操作によりガス分
離を行った。図５を説明すると、すなわち、４塔式の図
１との比較において、吸着過程では２塔が吸着操作に入
っている。また他の吸着塔との均圧操作が１回から２回
に増えている。Example 2 Gas separation was carried out by the operation shown in FIG. 5 using the gas separation apparatus of the flow sheet shown in FIG. 1 except that the gas separation apparatus was composed of six adsorption tanks. Referring to FIG. 5, that is, in comparison with FIG. 1 of a four-column system, two columns are in the adsorption operation in the adsorption process. Further, the number of pressure equalization operations with other adsorption towers has been increased from once to twice.
【００４２】被処理ガス組成（乾量基準ｖｏｌ％）は次
のとおりである。The composition of the gas to be treated (vol% on a dry basis) is as follows.
【００４３】Ｈ2：７２．３，ＣＨ4：２２．８，Ｃ
2Ｈ6：３．３，Ｃ3Ｈ8：１．１，ｎ−Ｃ4Ｈ10：０．
３，ｎ−およびｉ−Ｃ5Ｈ12：０．１，Ｈ2Ｏ：０．１被
処理ガスは２９ｋｇ／ｃｍ2（絶対）および２０℃にお
いて４６５０Ｎｍ3／時間の流量で分離装置に導入さ
れ、９９．９ｖｏｌ％以上の純度の水素からなる生成ガ
スが２９２５Ｎｍ3／時間の流量で得られた。すなわち
被処理ガス中の水素の約８７％が生成ガスとして回収さ
れた。ステップ１からステップ１３までのサイクル時間
は１６分。オフガスは１．４ｋｇ／ｃｍ2（絶対）で放
出された。H 2 : 72.3, CH 4 : 22.8, C
2 H 6: 3.3, C 3 H 8: 1.1, n-C 4 H 10: 0.
3, n-and i-C 5 H 12: 0.1 , H 2 O: 0.1 the gas to be treated is introduced into the separation device at a flow rate of 4650Nm 3 / time at 29 kg / cm 2 (absolute) and 20 ° C. , And a product gas comprising hydrogen having a purity of 99.9 vol% or more was obtained at a flow rate of 2925 Nm 3 / hour. That is, about 87% of the hydrogen in the gas to be treated was recovered as product gas. The cycle time from step 1 to step 13 is 16 minutes. Offgas was released at 1.4 kg / cm 2 (absolute).
【００４４】６槽の吸着槽の各々は直径が０．９ｍ、高
さ５ｍであり、上方の３／４の部分には平均粒径２．５
ｍｍの活性炭が、下方の１／４の部分には平均粒径１〜
２ｍｍのシリカゲルが充填してあった。保留槽は、ラシ
ヒリングが充填された、直径が０．８ｍで高さが１０ｍ
の充填塔であった。Each of the six adsorption tanks has a diameter of 0.9 m and a height of 5 m, and has an average particle size of 2.5
mm of activated carbon has a mean particle size of 1 to 4
It was packed with 2 mm silica gel. The holding tank is filled with Raschig rings, 0.8 m in diameter and 10 m in height
Was a packed tower.
【００４５】比較例２ ６個の吸着槽からなることを除いては図３のフローシー
トのガス分離装置を用い、図６に示す操作によりガス分
離を行った。図６を説明すると、すなわち、４塔式の図
４との比較において、吸着過程では２塔が吸着操作に入
っている。また他の吸着塔との均圧操作が１回から２回
に増えている。Comparative Example 2 The gas separation was performed by the operation shown in FIG. 6 using the gas separation apparatus of the flow sheet shown in FIG. 3 except that the gas separation apparatus was composed of six adsorption tanks. Referring to FIG. 6, that is, in comparison with FIG. 4 of the four-column type, two columns are in the adsorption operation in the adsorption process. Further, the number of pressure equalization operations with other adsorption towers has been increased from once to twice.
【００４６】被処理ガス組成（乾量基準ｖｏｌ％）は次
のとおりである。The composition of the gas to be treated (vol% on a dry basis) is as follows.
【００４７】Ｈ2：７１．９，ＣＨ4：２３．１，Ｃ
2Ｈ6：３．４，Ｃ3Ｈ8：１．１，ｎ−Ｃ4Ｈ10：０．
３，ｎ−およびｉ−Ｃ5Ｈ12：０．１，Ｈ2Ｏ：０．１被
処理ガスは２９ｋｇ／ｃｍ2（絶対）および２０℃にお
いて４６５０Ｎｍ3／時間の流量で分離装置に導入さ
れ、９９．９ｖｏｌ％以上の純度の水素からなる生成ガ
スが２７２５Ｎｍ3／時間の流量で得られた。すなわち
被処理ガス中の水素の約８１．５％が生成ガスとして回
収された。ステップ１からステップ１３までのサイクル
時間は１６分。オフガスは１．４ｋｇ／ｃｍ2（絶対）
で放出された。H 2 : 71.9, CH 4 : 23.1, C
2 H 6: 3.4, C 3 H 8: 1.1, n-C 4 H 10: 0.
3, n-and i-C 5 H 12: 0.1 , H 2 O: 0.1 the gas to be treated is introduced into the separation device at a flow rate of 4650Nm 3 / time at 29 kg / cm 2 (absolute) and 20 ° C. , A product gas consisting of hydrogen having a purity of 99.9 vol% or more was obtained at a flow rate of 2725 Nm 3 / hour. That is, about 81.5% of hydrogen in the gas to be treated was recovered as product gas. The cycle time from step 1 to step 13 is 16 minutes. Off-gas is 1.4 kg / cm 2 (absolute)
Released in
【００４８】６槽の吸着槽の各々は直径が０．９ｍ、高
さ５ｍであり、上方の３／４の部分には平均粒径２．５
ｍｍの活性炭が、下方の１／４の部分には平均粒径１〜
２ｍｍのシリカゲルが充填してあった。Each of the six adsorption tanks has a diameter of 0.9 m and a height of 5 m, and has an average particle size of 2.5
mm of activated carbon has a mean particle size of 1 to 4
It was packed with 2 mm silica gel.
【００４９】実施例３ ６個の吸着槽からなることを除いては図１のフローシー
トのガス分離装置を用い、図５に示す操作によりガス分
離を行った。Example 3 A gas separation was performed by the operation shown in FIG. 5 using the gas separation apparatus of the flow sheet shown in FIG. 1 except that the gas separation apparatus was composed of six adsorption tanks.
【００５０】被処理ガス組成（乾量基準ｖｏｌ％）は次
のとおりである。The composition of the gas to be treated (vol% on dry basis) is as follows.
【００５１】Ｈ2：８９．２，ＣＨ4：４．７，Ｃ2Ｈ6：
４．３，Ｃ3Ｈ8：１．３，ｎ−Ｃ4Ｈ10：０．３，ｎ−
およびｉ−Ｃ5Ｈ12：０．１，Ｈ2Ｏ：０．１被処理ガス
は２９ｋｇ／ｃｍ2（絶対）および３０℃において４６
５０Ｎｍ3／時間の流量で分離装置に導入され、９９．
９ｖｏｌ％以上の純度の水素からなる生成ガスが３０９
５Ｎｍ3／時間の流量で得られた。すなわち被処理ガス
中の水素の約９１％が生成ガスとして回収された。ステ
ップ１からステップ１３までのサイクル時間は２４分。
オフガスは１．４ｋｇ／ｃｍ2（絶対）で放出された。H 2 : 89.2, CH 4 : 4.7, C 2 H 6 :
4.3, C 3 H 8: 1.3 , n-C 4 H 10: 0.3, n-
And i-C 5 H 12: 0.1 , H 2 O: 0.1 the gas to be treated 29 kg / cm 2 (absolute) and 30 ° C. In 46
At a flow rate of 50 Nm 3 / hour, introduced into the separator;
A product gas composed of hydrogen having a purity of 9 vol% or more is 309
A flow rate of 5 Nm 3 / hour was obtained. That is, about 91% of hydrogen in the gas to be treated was recovered as product gas. The cycle time from step 1 to step 13 is 24 minutes.
Offgas was released at 1.4 kg / cm 2 (absolute).
【００５２】６槽の吸着槽の各々は直径が０．９ｍ、高
さ５ｍであり、上方の３／４の部分には平均粒径２．５
ｍｍの活性炭が、下方の１／４の部分には平均粒径１〜
２ｍｍのシリカゲルが充填してあった。保留槽は、ラシ
ヒリングが充填された、直径が０．８ｍで高さが１０ｍ
の充填塔であった。Each of the six adsorption tanks has a diameter of 0.9 m and a height of 5 m, and has an average particle size of 2.5
mm of activated carbon has a mean particle size of 1 to 4
It was packed with 2 mm silica gel. The holding tank is filled with Raschig rings, 0.8 m in diameter and 10 m in height
Was a packed tower.
【００５３】比較例３ ６個の吸着槽からなることを除いては図３のフローシー
トのガス分離装置を用い、図６に示す操作によりガス分
離を行った。Comparative Example 3 A gas separation was performed by the operation shown in FIG. 6 using the gas separation apparatus of the flow sheet shown in FIG.
【００５４】被処理ガス組成（乾量基準ｖｏｌ％）は次
のとおりである。The composition of the gas to be treated (vol% on dry basis) is as follows.
【００５５】Ｈ2：８９．０，ＣＨ4：４．８，Ｃ2Ｈ6：
４．３，Ｃ3Ｈ8：１．４，ｎ−Ｃ4Ｈ10：０．３，ｎ−
およびｉ−Ｃ5Ｈ12：０．１，Ｈ2Ｏ：０．１被処理ガス
は２９ｋｇ／ｃｍ2（絶対）および３０℃において４６
５０Ｎｍ3／時間の流量で分離装置に導入され、９９．
９ｖｏｌ％以上の純度の水素からなる生成ガスが３６８
３Ｎｍ3／時間の流量で得られた。すなわち被処理ガス
中の水素の約８９％が生成ガスとして回収された。ステ
ップ１からステップ１３までのサイクル時間は２５分。
オフガスは１．４ｋｇ／ｃｍ2（絶対）で放出された。H 2 : 89.0, CH 4 : 4.8, C 2 H 6 :
4.3, C 3 H 8: 1.4 , n-C 4 H 10: 0.3, n-
And i-C 5 H 12: 0.1 , H 2 O: 0.1 the gas to be treated 29 kg / cm 2 (absolute) and 30 ° C. In 46
At a flow rate of 50 Nm 3 / hour, introduced into the separator;
A product gas composed of hydrogen having a purity of 9 vol% or more is 368
Obtained at a flow rate of 3 Nm 3 / hour. That is, about 89% of hydrogen in the gas to be treated was recovered as product gas. The cycle time from step 1 to step 13 is 25 minutes.
Offgas was released at 1.4 kg / cm 2 (absolute).
【００５６】６槽の吸着槽の各々は直径が０．９ｍ、高
さ５ｍであり、上方の３／４の部分には平均粒径２．５
ｍｍの活性炭が、下方の１／４の部分には平均粒径１〜
２ｍｍのシリカゲルが充填してあった。Each of the six adsorption tanks has a diameter of 0.9 m and a height of 5 m, and has an average particle size of 2.5
mm of activated carbon has a mean particle size of 1 to 4
It was packed with 2 mm silica gel.
【００５７】実施例４ 図１のフローシートのガス分離装置を用い、図７に示す
操作によりガス分離を行った。Example 4 Gas separation was performed by the operation shown in FIG. 7 using the gas separator of the flow sheet shown in FIG.
【００５８】被処理還元ガス組成（乾量基準ｖｏｌ％）
は次のとおりである。Composition of reduced gas to be treated (vol% on dry basis)
Is as follows.
【００５９】Ｈ2：４８．７，Ｎ2：３．２，ＣＯ：１
９．７，ＣＯ2：２７．６，Ｈ2Ｏ：０．１被処理ガスは
７ｋｇ／ｃｍ2（絶対）および１５℃において１６５０
Ｎｍ3／時間の流量で分離装置に導入され、Ｈ2：６０，
Ｎ2：６，ＣＯ：２９（各ｖｏｌ％）からなる生成ガス
が１０５０Ｎｍ3／時間の流量で得られた。サイクル時
間は２６分。オフガスは１．３ｋｇ／ｃｍ2（絶対）で
放出された。H 2 : 48.7, N 2 : 3.2, CO: 1
9.7, CO 2 : 27.6, H 2 O: 0.1 The gas to be treated is 7 kg / cm 2 (absolute) and 1650 at 15 ° C.
It was introduced into the separator at a flow rate of Nm 3 / hour, and H 2 : 60,
A product gas consisting of N 2 : 6, CO: 29 (vol% each) was obtained at a flow rate of 1050 Nm 3 / hour. The cycle time is 26 minutes. Offgas was released at 1.3 kg / cm 2 (absolute).
【００６０】４槽の吸着槽の各々は直径が１．４ｍ、高
さ５ｍであり、上方の３／４の部分には平均粒径２．５
ｍｍの活性炭が、下方の１／４の部分には平均粒径１〜
２ｍｍのシリカゲルが充填してあった。保留槽は、ラシ
ヒリングが充填された、直径が１ｍで高さが７ｍの充填
塔であった。Each of the four adsorption tanks has a diameter of 1.4 m and a height of 5 m, and the upper 3/4 portion has an average particle diameter of 2.5 m.
mm of activated carbon has a mean particle size of 1 to 4
It was packed with 2 mm silica gel. The holding tank was a packed tower 1 m in diameter and 7 m in height, filled with Raschig rings.
【００６１】実施例５ ６個の吸着槽からなることを除いては図１のフローシー
トのガス分離装置を用い、図５に示す操作により、吸着
槽より排出されるパージガスの一部を吸着槽入口被処理
ガス中に圧縮後フィードするガス分離を行った。Example 5 A part of the purge gas discharged from the adsorption tank was removed by the operation shown in FIG. 5 by using the gas separator of the flow sheet shown in FIG. 1 except that the adsorption tank consisted of six adsorption tanks. The gas to be fed was compressed and fed into the inlet gas to be treated.
【００６２】被処理ガス組成（乾量基準ｖｏｌ％）は次
のとおりである。The composition of the gas to be treated (vol% on dry basis) is as follows.
【００６３】Ｈ2：７９．２，ＣＨ4：１４．５，Ｃ
2Ｈ6：４．６，Ｃ3Ｈ8：１．２，ｎ−Ｃ4Ｈ10：０．
３，ｎ−およびｉ−Ｃ5Ｈ12：０．１，Ｈ2Ｏ：０．１被
処理ガスは２９ｋｇ／ｃｍ2（絶対）および１５℃にお
いてメークアップフィードガス量４６５０Ｎｍ3／時
間、吸着槽より排出されるパージガスの内の１２０４Ｎ
ｍ3／時間を分離装置に循環導入され、９９．９ｖｏｌ
％以上の純度の水素からなる生成ガスが３２９６Ｎｍ3
／時間の流量で得られた。すなわち結果的に被処理ガス
中の水素の約９２．５％が生成ガスとして回収された。
サイクル時間は 分。オフガスは１．５ｋｇ／ｃｍ
2（絶対）で放出された。H 2 : 79.2, CH 4 : 14.5, C
2 H 6: 4.6, C 3 H 8: 1.2, n-C 4 H 10: 0.
3, n-and i-C 5 H 12: 0.1 , H 2 O: 0.1 the gas to be treated 29 kg / cm 2 (absolute) and 15 makeup feed gas amount 4650Nm 3 / time at ° C., adsorption vessel 1204N of the purge gas discharged from
m 3 / hour was circulated into the separation device, and 99.9 vol
% Of the generated gas is 3296 Nm 3
/ Hr flow rate. That is, about 92.5% of the hydrogen in the gas to be processed was recovered as a product gas.
The cycle time is minutes. 1.5kg / cm off-gas
Released at 2 (absolute).
【００６４】６槽の吸着槽の各々は直径が０．９６ｍ、
高さ５ｍであり、上方の３／４の部分には平均粒径２．
５ｍｍの活性炭が、下方の１／４の部分には平均粒径１
〜２ｍｍのシリカゲルが充填してあった。保留槽は、ラ
シヒリングが充填された、直径が１ｍで高さが５．５ｍ
の充填塔であった。Each of the six adsorption tanks has a diameter of 0.96 m,
The height is 5 m, and the upper 3/4 portion has an average particle size of 2.
Activated carbon of 5 mm has an average particle size of 1 in the lower quarter.
２2 mm silica gel was packed. The holding tank is filled with Raschig rings, 1 m in diameter and 5.5 m in height
Was a packed tower.
【００６５】[0065]
【発明の効果】本発明によれば、吸着によるガス混合物
からの特定成分の分離を無駄なく、効率よく行え、しか
もそのための設備の製作、設置が軽量のため容易であ
り、点検保守も容易であり、従って分離操作を従来に比
べて低コストで行えるようになる。また、パージガスの
一部を循環フィードすることによって、さらに回収率を
高めることが可能となる。According to the present invention, the separation of a specific component from a gas mixture by adsorption can be performed efficiently without waste, and the equipment for that purpose can be easily manufactured and installed because of its light weight, and inspection and maintenance are easy. Yes, so that the separation operation can be performed at lower cost than before. By circulating a part of the purge gas, the recovery rate can be further increased.
【図１】本発明の方法を実施するための装置のフローシ
ートである。FIG. 1 is a flow sheet of an apparatus for performing the method of the present invention.
【図２】図１の装置を用いる場合の１サイクルにおける
時間圧力線図の例を示すものである。FIG. 2 shows an example of a time pressure diagram in one cycle when the apparatus of FIG. 1 is used.
【図３】従来の方法を実施するための装置のフローシー
トである。FIG. 3 is a flow sheet of an apparatus for performing a conventional method.
【図４】図３の装置を用いる場合の１サイクルにおける
時間圧力線図の例を示すものである。FIG. 4 shows an example of a time pressure diagram in one cycle when the apparatus of FIG. 3 is used.
【図５】図１を６槽構成の吸着槽とした場合の１サイク
ルにおける時間圧力線図の例を示すものである。FIG. 5 shows an example of a time pressure diagram in one cycle when FIG. 1 is an adsorption tank having a six tank configuration.
【図６】図３を６槽構成の吸着槽とした場合の１サイク
ルにおける時間圧力線図の例を示すものである。FIG. 6 shows an example of a time pressure diagram in one cycle when FIG. 3 is an adsorption tank having a six tank configuration.
【図７】図１の装置を用いる場合の１サイクルにおける
時間圧力線図の他の例を示すものである。7 shows another example of a time-pressure diagram in one cycle when the apparatus of FIG. 1 is used.
Ａ〜Ｄ 吸着槽 Ｒ 保留槽 Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１ 被処理ガス入口弁 Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２ オフガスパージ弁 Ａ３，Ｂ３，Ｃ３，Ｄ３ 保留槽との連絡弁 Ａ４，Ｂ４，Ｃ４，Ｄ４ 昇圧弁 Ａ５，Ｂ５，Ｃ５，Ｄ５ 生成ガス出口弁 Ｒ１，Ｒ２ 保留槽入出口弁 Ｐ１ 昇圧用生成ガス弁 A to D Adsorption tank R Reservoir A1, B1, C1, D1 Gas inlet valve for treatment A2, B2, C2, D2 Off-gas purge valve A3, B3, C3, D3 Communication valve with the reservoir A4, B4, C4, D4 Booster valve A5, B5, C5, D5 Generated gas outlet valve R1, R2 Reservoir inlet / outlet valve P1 Boosted generated gas valve
Claims (8)
持型の保留槽を用いてガス混合物から気体不純物を分離
する方法であって、少なくとも３つの吸着槽について下
記ａないしｉの過程： ａ）第１の吸着槽に被処理ガスをその入口から流入さ
せ、生成ガスをその出口から取り出し、第１の吸着槽が
吸着余力を失い生成ガスの純度が目標値を下回る前にこ
の流入および取り出しを停止する過程、 ｂ）吸着床が再生された少なくとも１個の他の吸着槽の
出口と過程ａを経た第１の吸着槽の出口とを連絡して両
吸着槽を均圧化することを該少なくとも１個の他の吸着
槽につき順次行った後、この連絡を解除する過程、 ｃ）過程ｂを経た第１の吸着槽の出口と受け払い順序維
持型の保留槽の一端とを連絡することにより第１の吸着
槽中のガスを該保留槽に流入させ、その間該保留槽の他
端を、過程ａ，ｂ，ｃおよび後記過程ｅを第１の吸着槽
と同様にして経た第２の吸着槽の出口と連絡することに
より、吸着された成分の破過がガス中に生じ始めるまで
流入したガスで押し出された保留槽のガスで第２の吸着
槽をパージする過程、 ｄ）第２の吸着槽のパージ弁を閉じて、第２の吸着槽と
第１の吸着槽とを均圧化した後、この連絡を解除する過
程、 ｅ）第１の吸着槽の出口を閉じ、過程ｃまたはｄを経た
第１の吸着槽をその入口側のパージ弁から最低圧力まで
減圧することにより、第１の吸着槽の吸着床に吸着され
た成分を脱着および除去する過程、 ｆ）過程ａおよびｂを第１の吸着槽と同様にして経た第
３の吸着槽の出口と前記保留槽の一端とを連絡すること
により第３の吸着槽中のガスを、吸着された成分の破過
がガス中に生じ始めるまで該保留槽に流入させ、その間
該保留槽の他端を過程ｅを経た第１の吸着槽の出口と連
絡することにより、流入ガスにより押し出されたガスで
第１の吸着槽をパージする過程、 ｇ）第１の吸着槽のパージ弁を閉じて第１の吸着槽と第
３の吸着槽とを均圧化した後、この連絡を解除する過
程、 ｈ）過程ａまたは過程ａおよびｂを第１の吸着槽と同様
にして経た少なくとも１個の他の吸着槽の出口と過程ｆ
またはｇを経た第１の吸着槽の出口とを、両槽の入口を
閉じておいて連絡して上記少なくとも１個の他の吸着槽
のガスを流入させて両吸着槽を少なくとも１回の均圧操
作を行った後、この連絡を解除する過程、 ｉ）生成ガスと同質のガスを、過程ｈを経た第１の吸着
槽に、その入口を閉じておいてその出口から流入させ
て、第１の吸着槽の圧力と該生成ガスと同質のガスの流
れの圧力を均圧化した後、この連絡を解除する過程、 により交互に周期的に吸着および脱着を繰り返す方法に
おいて、 ｊ）被処理ガスが水素と、除去対象不純物ガスの少なく
とも一つとの混合物であり、被処理ガス中の主たる除去
対象不純物の含量がモル分圧で１．５ＡＴＭ以上であ
り、 ｋ）過程ａの吸着操作時の操作圧力が過程ｅにおける最
低圧力の少なくとも６倍および過程ｃにおける最低圧力
の少なくとも４倍であって、かつ ｌ）吸着床の主たる吸着剤が活性炭、モレキュラーシー
ブ、モレキュラーシーブカーボンのうちの少なくとも一
つであることを特徴とするガス混合物から気体不純物を
分離する方法。1. A method for separating gaseous impurities from a gas mixture using an adsorption tank having an adsorption bed and a holding tank of a transfer order type, wherein at least three adsorption tanks have the following steps a to i: a The gas to be treated flows into the first adsorption tank from its inlet, and the product gas is taken out from its outlet. Before the first adsorption tank loses the adsorbable capacity and the purity of the product gas falls below the target value, the gas flows in and out. B) communicating the outlet of at least one other adsorption tank in which the adsorbent bed has been regenerated and the outlet of the first adsorption tank after step a to equalize the pressure in both adsorption tanks. (C) communicating the outlet of the first adsorption tank after the step (b) with one end of the holding tank of the receiving and transferring order type after sequentially performing the steps for the at least one other adsorption tank. This keeps the gas in the first adsorption tank By allowing the other end of the holding tank to communicate with the outlet of the second adsorption tank through steps a, b, and c and step e described below in the same manner as the first adsorption tank, the adsorption is performed. Purging the second adsorption tank with the gas of the holding tank pushed out by the inflowing gas until the breakthrough of the selected component starts to occur in the gas; d) closing the purge valve of the second adsorption tank, (2) equalizing the pressures of the second adsorption tank and the first adsorption tank, and releasing this communication. E) closing the outlet of the first adsorption tank and removing the first adsorption tank after the step c or d. A step of desorbing and removing the components adsorbed on the adsorption bed of the first adsorption tank by reducing the pressure from the purge valve on the inlet side to the minimum pressure; f) performing steps a and b in the same manner as in the first adsorption tank By communicating the outlet of the third adsorption tank which has passed through and one end of the holding tank, the gas in the third adsorption tank is connected. Into the storage tank until breakthrough of the adsorbed components begins to occur in the gas, while the other end of the storage tank is connected to the outlet of the first adsorption tank through step e, whereby the inflow gas Purging the first adsorption tank with the gas extruded by the step (c). G) closing the purge valve of the first adsorption tank to equalize the pressure of the first adsorption tank and the third adsorption tank, H) the outlet of at least one other adsorption tank which has undergone step a or steps a and b in the same manner as the first adsorption tank and step f)
Alternatively, the outlets of the first adsorption tank after passing through g are connected to each other with the inlets of both tanks being closed, and the gas of the at least one other adsorption tank is caused to flow, and the two adsorption tanks are at least once averaged. After performing the pressure operation, a step of releasing this communication, i) a gas of the same quality as the generated gas is allowed to flow into the first adsorption tank through the step h from its outlet with its inlet closed, and A method of equalizing the pressure of the adsorption tank and the pressure of the flow of the gas of the same quality as the product gas, and then releasing the communication. The gas is a mixture of hydrogen and at least one of the impurity gas to be removed, and the content of the main impurity to be removed in the gas to be treated is not less than 1.5 ATM in terms of molar partial pressure; k) Operating pressure is at least 6 of the minimum pressure in step e At least 4 times the minimum pressure in step c and at least 4 times the minimum pressure in step c, and 1) a gas from a gas mixture characterized in that the main adsorbent of the bed is at least one of activated carbon, molecular sieve, molecular sieve carbon A method for separating impurities.
いし５０ｋｇ−ゲージであって、過程ｃまたはｄにおけ
る最低圧力が１ないし６．５ｋｇ−ゲージである請求項
１記載の方法。2. The method according to claim 1, wherein the operating pressure during the adsorption operation in step a is 10 to 50 kg-gauge, and the minimum pressure in step c or d is 1 to 6.5 kg-gauge.
気体状炭化水素、二酸化炭素および一酸化炭素よりなる
群より選ばれた１種または２種以上のガスである請求項
１または２に記載の方法。3. The gas according to claim 1, wherein the impurities to be removed are one or more gases selected from the group consisting of methane, gaseous hydrocarbons other than methane, carbon dioxide and carbon monoxide. Method.
る請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。4. The method according to claim 1, wherein the main impurity to be removed is methane gas.
までの炭化水素の一つである請求項１ないし３のいずれ
か１項に記載の方法。5. The method according to claim 1, wherein the main impurities to be removed are C2 to C4.
4. The process according to claim 1, which is one of the hydrocarbons described above.
る請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。6. The method according to claim 1, wherein a main impurity to be removed is carbon dioxide.
る請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。7. The method according to claim 1, wherein the main impurity to be removed is carbon monoxide.
度が３００ｐｐｍ以上である請求項１ないし７のいずれ
か１項に記載の方法。8. The method according to claim 1, wherein the concentration of the main impurity to be removed in the generated gas is 300 ppm or more.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3135383A JP2981303B2 (en) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | Method for separating gaseous impurities from gas mixtures |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP3135383A JP2981303B2 (en) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | Method for separating gaseous impurities from gas mixtures |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04338207A JPH04338207A (en) | 1992-11-25 |
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| HUE033751T2 (en) * | 2005-06-06 | 2017-12-28 | L'air Liquide Sa Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Method for simultaneously producing hydrogen and carbon monoxide |
| JP6284563B2 (en) * | 2016-03-09 | 2018-02-28 | フタムラ化学株式会社 | Method and apparatus for adsorptive separation of H2 from steam reformed gas containing H2, CO, CO2, H2O as main components |
-
1991
- 1991-05-13 JP JP3135383A patent/JP2981303B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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