JP6837023B2 - ガス分離方法 - Google Patents
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- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
Description
(1)水分を含み、かつ、少なくとも2種類以上のガス成分からなる混合ガスを吸着剤が充填された吸着塔に導入して、混合ガスに含まれる所定のガス成分を前記吸着剤に吸着させる所定ガス吸着工程と、吸着塔内の圧力を前記所定ガス吸着工程に比べて低減させることで前記吸着剤に吸着した所定のガス成分を脱着させる所定ガス脱着工程とを含む複数の工程から構成されるとともに、前記吸着剤が、水分に対する所定の温度での吸脱着等温線の測定において気相の水分分圧を増加させて測られる水分吸着等温線と、気相の水分分圧を低減させて測られる水分脱着等温線との間にヒステリシスを有する吸着剤である、混合ガス分離方法において、
前記混合ガス中の水分量を、前記水分脱着等温線において水分分圧がゼロまで低減させたときの水分吸着量に相当する、前記水分吸着等温線における水分分圧以下となるように制御することを特徴とする、混合ガスの分離方法。
図9に示したガス分離試験装置を用い、高炉ガスを模した模擬高炉ガスからCO2ガスを分離して回収する試験を行った。具体的には、まず、ガス分離試験装置の吸着塔160に、吸着剤(NaX型ゼオライト、東ソー(株)製、商品名:ゼオラム)を100g充填した。次いで、窒素ガスボンベ114からのガスを2つに分岐し、一方のガスを温度制御されたウォーターバス130の温浴中に置かれた洗浄ビン140中のイオン交換水(図示せず)中でバブリングさせ、湿分を付加させた。この湿分を付加した窒素ガスと、バブリングさせていない乾燥窒素ガスとを混合して、流量調整計124および125により加湿窒素ガスの水分を調整して吸着塔160に流通させ、吸着剤に水分を吸着させた。吸着剤への水分吸着量は、吸着剤1g当たり、0.03g(発明例1)、0.06g(発明例2)、0.09g(発明例3)、0.12g(発明例4)、0.14g(発明例5)とした。
発明例1と同様に、図9に示したガス分離試験装置を用い、高炉ガスを模した模擬ガスからCO2ガスを分離して回収した。ただし、吸着剤への水分吸着量を、水分を吸着させない場合(比較例1)、および、水分吸着量を、吸着剤1g当たり0.15g(比較例2)とした。その他の条件は発明例1と全て同じである。脱着ガスのCO2濃度および脱着ガスでのCO2の回収率を分析した。得られた結果を表1に示す。また、分析された脱着ガスのCO2濃度および脱着ガスでのCO2の回収率を図示すると、図7に示した通りである。
表1および図7から明らかなように、発明例1〜5の全てについて、脱着ガスのCO2濃度は比較例よりも高かった。また、発明例1〜4については、脱着ガスでのCO2の回収率についても比較例1および2よりも高かった。この結果から、吸着剤の水分吸着量が吸着剤1g当たり0.14g(水分分圧で0.18kPa=露点で−15℃)を超えないように原料混合ガスの水分を制御すればCO2の分離性能としては問題ないことが分かった。
112 一酸化炭素ガスボンベ
113 炭酸ガスボンベ
114 窒素ガスボンベ
121〜125 流量調節計
130 ウォーターバス
140 洗浄ビン
151〜154 自動弁
160 吸着塔
170 背圧弁
180 真空ポンプ
Claims (4)
- 水分を含み、かつ、少なくとも2種類以上のガス成分からなる混合ガスを吸着剤が充填された吸着塔に導入して、混合ガスに含まれる所定のガス成分を前記吸着剤に吸着させる所定ガス吸着工程と、吸着塔内の圧力を前記所定ガス吸着工程に比べて低減させることで前記吸着剤に吸着した所定のガス成分を脱着させる所定ガス脱着工程とを含む複数の工程から構成されるとともに、前記吸着剤が、水分に対する所定の温度での吸脱着等温線の測定において気相の水分分圧を増加させて測られる水分吸着等温線と、気相の水分分圧を低減させて測られる水分脱着等温線との間にヒステリシスを有する吸着剤である、混合ガス分離方法において、
前記混合ガス中の水分量を、前記水分脱着等温線において水分分圧がゼロまで低減させたときの水分吸着量に相当する、前記水分吸着等温線における水分分圧以下となるように制御し、
前記所定ガス吸着工程における前記吸着塔内の圧力の上限値を101kPa以上200kPa以下とし、前記所定ガス脱着工程における前記吸着塔内の圧力の下限値を5kPa以上20kPa以下とすることを特徴とする、混合ガスの分離方法。 - 前記吸着剤はゼオライトである、請求項1に記載のガス分離方法。
- 前記所定ガス吸着工程において、水分の分圧を0.06kPa以上0.16kPa以下である原料ガスを前記吸着塔に導入する、請求項2に記載のガス分離方法。
- 前記所定ガス吸着工程において、水分の分圧が0.06kPa以上0.15kPa以下である原料ガスを前記吸着塔に導入する、請求項3に記載のガス分離方法。
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