JP3031797B2 - 圧力変動吸着分離方法 - Google Patents
圧力変動吸着分離方法Info
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Description
に係り、特に消費動力が小さく、目的成分の回収率が向
上する圧力変動吸着分離方法に関する。
混合ガス中の易吸着成分を分離回収したり、逆に難吸着
成分の分離回収等に利用されている。図8は、このよう
な圧力変動吸着分離方法を利用したCO分離精製装置の
説明図である。この装置は、原料タンク41と、製品ガ
スタンク42と、吸着後ガスタンク43と、同一容量を
有する4基の吸着塔44〜47と、ガスの供給および排
出用のブロワ48、真空ポンプ49と、前記吸着塔に設
けられた切り換えバルブ群50〜73とから主として構
成されている。
工程、製品ガスパージ工程および脱着工程は次のように
行われる。すなわち、(1)脱着工程が終了した塔44の
バルブ51を開きタンク43から吸着後ガスを導入して
昇圧する。(2)昇圧工程が終了した塔45のバルブ59
とバルブ58を開き、タンク41から原料ガスを導入
し、易吸着成分であるCOを吸着させる。このとき吸着
後ガスはタンク43に貯留される。次いで、(3)吸着工
程が終了した塔46のバルブ66とバルブ62を開き、
タンク42からブロワ48により製品ガスを導入して吸
着剤に吸着している不純ガスをパージする。パージ後の
ガスはタンク41に戻して再利用される。次いで、(4)
製品ガスパージ工程が終了した塔47のバルブ73を開
き、真空ポンプ49によって易吸着成分であるCOが吸
引、脱着され、製品COとして製品ガスタンク42に回
収される。
料ガス中の易吸着成分(CO)濃度が低い場合には、多
量のパージガスが必要となり、動力消費量が多いという
問題があり、また脱着工程において真空ポンプを使用し
ない場合、すなわち高圧から大気圧までの圧力変動を利
用する場合にはCOの回収率が低下するという欠点があ
った。
従来技術の問題点を解決し、消費動力が小さく、脱着工
程で真空ポンプを使用しない場合であっても、目的成分
を高効率で回収することができる圧力変動吸着分離方法
を提供することにある。
本発明は、吸着剤を充填した吸着塔に原料ガスを導入し
て易吸着成分を吸着する吸着工程と、該吸着工程後の吸
着塔に前記原料ガスの導入方向と同一方向から製品ガス
を導入して不純ガスをパージする製品ガスパージ工程
と、該製品ガスパージ工程後の吸着塔を前記原料ガス導
入方向と逆方向に減圧して易吸着成分を回収する脱着工
程と、該脱着工程後の吸着塔に前記原料ガス導入方向と
は逆方向から吸着後ガスを導入して昇圧する昇圧工程と
からなる圧力変動吸着分離方法において、前記吸着工程
後で製品ガスパージ工程前の吸着塔を前記原料ガス導入
方向と同一方向に減圧して易吸着成分の吸着フロントを
吸着塔出口側に移動させるとともに、前記昇圧工程時の
昇圧ガスとして前記吸着後ガスに代えて吸着後ガスより
も易吸着成分濃度が低いガスを用いることを特徴とす
る。
び昇圧工程からなる圧力変動吸着分離方法の前記吸着工
程後で、製品ガスパージ工程前の吸着塔を前記原料ガス
の供給方向と同一方向(以下、順方向ともいう)に減圧
することにより、主として吸着剤に吸着され難い難吸着
成分が流出して易吸着成分の吸着フロントが吸着塔の出
口付近に到達する。従って、吸着塔内の易吸着成分濃度
が相対的に上昇し、その後のパージ工程における必要パ
ージガス量が少なくなるので、消費動力が著しく低下す
る。
着工程で流出する吸着後ガスよりも易吸着成分濃度が小
さい、高濃度または高純度の難吸着成分ガスを用いるこ
とにより、脱着工程後に吸着塔内に残存する易吸着成分
の吸着塔出口側濃度が低くなる。従って、その後、原料
ガスを導入して易吸着成分を吸着させる際(吸着工程)
に排出される吸着後ガス中の易吸着成分濃度がきわめて
低くなるので、全体として易吸着成分の回収率が向上す
る。
的多くの易吸着成分が残存しており、吸着後ガスのよう
に易吸着成分が比較的多く含まれているガスで昇圧する
と、吸着塔出口、すなわち吸着工程のガス流出口付近に
おける易吸着成分濃度が高くなり、次の吸着工程におけ
る流出ガス中の易吸着成分濃度が高くなるので回収率が
低下することになる。
であり、図2は、吸着工程後、製品ガスパージ工程前の
順方向への減圧工程における吸着塔内の易吸着成分の濃
縮効果を前記順方向への減圧圧力を変えて示したもので
ある。横軸は原料ガス中の易吸着成分、例えばCO濃度
を、縦軸は順方向減圧工程後の吸着塔内のCO濃度をそ
れぞれ示す。図3は、順方向減圧工程後、すなわち製品
ガスパージ工程前の吸着塔内のCO濃度と、製品ガスパ
ージ工程における脱着工程回収ガス量に対する所要パー
ジガス量の比との関係を示すものである。図2および図
3において、吸着工程における圧力Paに対する順方向
減圧工程における圧力Puの比が小さくなるほど、すな
わち順方向減圧圧力が低くなるほど塔内のCO濃度が高
くなり、塔内CO濃度が高いほど所要パージガス量が少
なくて済むことが分かる。
ス中の易吸着成分、例えばCO濃度に対する昇圧工程後
の吸着塔内気相CO濃度との関係を示す図である。図に
おいて、昇圧ガス中のCO濃度が低いほど吸着塔出口側
のCO濃度は低くなり、その後の吸着工程で吸着後ガス
に同伴されるCOの損失量が低減されることが分かる。
ージ工程前の吸着塔を順方向に減圧する、順方向減圧工
程において易吸着成分の吸着フロントを前記吸着塔出口
まで到達させるために、前記吸着工程における原料ガス
供給量をあらかじめ調節しておくことが好ましい。本発
明において、吸着後ガスとは吸着工程で吸着塔内に導入
された原料ガスのうち吸着剤に吸着されることなく吸着
塔を流出するガスをいう。
ガスよりも易吸着成分濃度が小さいガスとして、例えば
高濃度の水素ガスをはじめとする高濃度または高純度難
吸着成分ガスが使用されるが、このような昇圧ガス中の
易吸着成分濃度は10vol%以下、好ましくは2vo
l%以下、より好ましくは全く含まれていないことであ
る。また、このような昇圧ガスは系外から導入してもよ
い。本発明は、製品ガス脱着工程において真空ポンプを
使用しない、高圧から大気圧までの圧力変動を利用する
場合に特に有効である。
明する。図1は、本発明の一実施例を示す圧力変動吸着
分離方法の装置系統図である。この装置は、パージオフ
ガスタンク1と、製品ガスタンク2と、同一容量を有す
る4基の吸着塔3、4、5および6と、ガスの供給およ
び排出に使用されるコンプレッサ7および8と、前記吸
着塔に設けられた切り換えバルブ群13〜38とから主
として構成されている。9は吸着塔に原料ガスAを導入
する原料ガス導入管、10は製品ガスBを抜き出す製品
ガス抜出管、11は、昇圧ガスCを導入する昇圧ガス導
入管、および12は排出ガスDを抜き出す排出ガス管で
ある。
工程、順方向減圧工程、製品ガスパージ工程および脱着
工程は次のように行われる。 (1)脱着工程が終了した吸着塔3のバルブ14を開き、
昇圧ガス導入管11から易吸着成分を含まない昇圧ガス
として、例えば水素ガスを導入して吸着塔を昇圧する。 (2)昇圧工程が終了した吸着塔4のバルブ23とバルブ
22を開き、原料ガス導入管9から原料ガスAを導入し
て易吸着成分、例えばCOを吸着させる。このとき吸着
後ガスは、排出ガス管12から抜き出されて図示省略し
た排出ガスタンクに貯留される。 (3)吸着工程が終了した塔5のバルブ26を開き、易吸
着成分、例えばCOの吸着フロントが吸着塔の出口まで
達するように減圧する。このとき吸着塔から流出する、
主として難吸着成分を含むガスは排出ガスタンクに導か
れる。 (4)順方向減圧工程が終了した後、吸着塔5のバルブ3
0を開いて製品ガスタンク2から製品ガスBを導入して
吸着塔内の不純ガス(難吸着成分)をパージする。この
ときパージ後のガスは、易吸着成分を比較的多く含むの
でパージオフガスタンク1に導入され、再利用される。 (5)製品ガスパージ工程が終了した吸着塔6のバルブ3
8を開きコンプレッサ7により、吸着された易吸着成
分、例えばCOを吸引、脱着して製品タンク2に回収す
る。
程、吸着工程、順方向減圧工程、製品ガスパージ工程お
よび脱着工程を順次繰り返して易吸着成分の分離回収を
行う。昇圧工程、吸着工程および脱着工程はそれぞれ同
一時間、すなわち表2における2工程分行われるが、順
方向減圧工程と製品ガスパージ工程はそれぞれ1工程分
行われる。
れている工程1および工程2の間に、吸着塔4では順方
向減圧工程に引き続いて製品ガスパージ工程が行われ、
吸着塔5では脱着工程が行われ、吸着塔6では吸着工程
がそれぞれ行われる。次いで、工程3および工程4のと
きは、吸着塔3で吸着工程、吸着塔4で脱着工程、吸着
塔5で昇圧工程、吸着塔6で順方向減圧工程および製品
ガスパージ工程がそれぞれ行われ、以下表2に示したサ
イクルに従って各工程が進み、例えば易吸着成分として
COが分離、回収される。
向減圧工程の一部で圧力均等化(均圧)操作を行うこと
もできる。次に本発明を具体的実施例によってさらに詳
細に説明する。 実施例1 図1に示すPSA装置において、吸着剤として合成ゼオ
ライトを用い、吸着塔の充填層容量:760ml/塔、
吸着圧力:9atm、順方向減圧圧力:4.5atm、
減圧脱着圧力:1.3atm、周囲温度:25℃、脱着
工程の時間を180secとしてCOとH2 とが1対1
に混合された2成分混合ガスからCOを分離した。運転
操作は前記表2に従って行った。そのフローシートと、
供給ガス、排出ガスおよび製品ガスのガス流量ならびに
使用濃度の測定結果を図5に示した。なお、ガス流量は
1工程(180sec)間に流れるガス量を吸着塔空塔
容積を1として換算して示したものである(以下、図6
および図7において同様)。
難吸着成分を含むガスを昇圧ガスとして(均圧工程で)
利用した以外は実施例1と同様にして同様の吸着分離実
験を行った。そのフローシートと、供給ガス、排出ガス
および製品ガスのガス流量ならびに使用濃度の測定結果
を図6に示した。
程からなる従来の圧力変動吸着分離方法で真空ポンプを
使用することなく大気圧以上で脱着工程を行った場合、
すなわち、吸着工程と製品ガスパージ工程との間で、順
方向に減圧することなく、しかも昇圧工程における昇圧
ガスとして吸着後ガスをそのまま用い、吸着圧力:9a
tm、脱着圧力:1.3atmとした以外は前記実施例
1と同様にして同様のCO分離回収実験を行った。その
フローシートと、供給ガス、排出ガスおよび製品ガスの
ガス流量ならびに使用濃度の測定結果を図7に示した。
ガスパージ工程前に順方向減圧工程を行った実施例1お
よび実施例2におけるCO回収率は比較例1に比べて著
しく高くなった。また実施例1および実施例2は、昇圧
ガスとして吸着後ガスよりも易吸着成分濃度が小さいガ
スを用いたことにより、製品ガスパージ工程で使用する
製品ガス量が比較例1に比べて少量で済んだので、消費
動力が著しく低減した。
パージ工程前の吸着塔を順方向に減圧する、順方向減圧
工程を行うことにより、吸着塔内の難吸着成分が排出さ
れて易吸着成分の吸着フロントが塔出口まで移動し、相
対的に易吸着成分濃度が高くなるので原料ガス中の易吸
着成分濃度を高くした場合と同様の効果が得られ、製品
ガスパージ工程における必要パージガス量が減少し、消
費動力量を大幅に低減することができる。
吸着成分濃度の低いガスを用いることにより、その後の
吸着工程で排出される吸着後ガス中の易吸着成分濃度が
極めて低くなり、全体として回収率が向上する。
6…吸着塔、7〜8…コンプレッサ、9…原料ガス導入
管、10…製品ガス抜出管、11…昇圧ガス導入管、1
2…排出ガス管。
Claims (1)
- 【請求項1】 吸着剤を充填した吸着塔に原料ガスを導
入して易吸着成分を吸着する吸着工程と、該吸着工程後
の吸着塔に前記原料ガスの導入方向と同一方向から製品
ガスを導入して不純ガスをパージする製品ガスパージ工
程と、該製品ガスパージ工程後の吸着塔を前記原料ガス
導入方向と逆方向に減圧して易吸着成分を回収する脱着
工程と、該脱着工程後の吸着塔に前記原料ガス導入方向
とは逆方向から吸着後ガスを導入して昇圧する昇圧工程
とからなる圧力変動吸着分離方法において、前記吸着工
程後で製品ガスパージ工程前の吸着塔を前記原料ガス導
入方向と同一方向に減圧して易吸着成分の吸着フロント
を吸着塔出口側に移動させるとともに、前記昇圧工程時
の昇圧ガスとして前記吸着後ガスに代えて吸着後ガスよ
りも易吸着成分濃度が低いガスを用いることを特徴とす
る圧力変動吸着分離方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5143967A JP3031797B2 (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 圧力変動吸着分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5143967A JP3031797B2 (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 圧力変動吸着分離方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07744A JPH07744A (ja) | 1995-01-06 |
JP3031797B2 true JP3031797B2 (ja) | 2000-04-10 |
Family
ID=15351227
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5143967A Expired - Fee Related JP3031797B2 (ja) | 1993-06-15 | 1993-06-15 | 圧力変動吸着分離方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3031797B2 (ja) |
-
1993
- 1993-06-15 JP JP5143967A patent/JP3031797B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JPH07744A (ja) | 1995-01-06 |
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