JP7191619B2 - Carbon monoxide gas separation device and carbon monoxide gas separation method - Google Patents

Carbon monoxide gas separation device and carbon monoxide gas separation method Download PDF

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Description

本開示は、一酸化炭素ガスの分離装置および一酸化炭素ガスの分離方法に関する。 The present disclosure relates to a carbon monoxide gas separation device and a carbon monoxide gas separation method.

従来から、浸炭処理等の金属表面処理の雰囲気ガスや、ポリウレタン・ポリカーボネート等の製造原料として、一酸化炭素ガスが用いられている。 BACKGROUND ART Conventionally, carbon monoxide gas has been used as an atmospheric gas for metal surface treatment such as carburizing and as a raw material for producing polyurethane, polycarbonate, and the like.

特開２０１３－１７０１０２号公報（特許文献１）は、一酸化炭素ガスと少なくとも水素ガス、二酸化炭素ガス（炭酸ガス）、および炭化水素ガスからなる不純物とを成分とする原料ガスから、一酸化炭素を分離して回収する方法を開示している。特許文献１は、一酸化炭素の分離のために、モルデナイト型ゼオライト、Ｙ型ゼオライト、活性炭、Ａ型ゼオライト、Ｘ型ゼオライト等の吸着剤を用いることを開示している。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-170102 (Patent Document 1) discloses that carbon monoxide is extracted from a raw material gas containing impurities consisting of carbon monoxide gas and at least hydrogen gas, carbon dioxide gas (carbon dioxide gas), and hydrocarbon gas. It discloses a method for separating and recovering the Patent Document 1 discloses the use of adsorbents such as mordenite-type zeolite, Y-type zeolite, activated carbon, A-type zeolite, and X-type zeolite for the separation of carbon monoxide.

特開２００９－２２６２５７号公報（特許文献２）は、二酸化炭素ガス（炭酸ガス）、窒素ガス、水素ガスおよび一酸化炭素ガスを含む高炉ガスから、一酸化炭素ガスを分離して回収する方法を開示している。特許文献２は、一酸化炭素ガスの分離のために、活性炭や塩化銅を添着した活性炭を用いることを開示している。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-226257 (Patent Document 2) discloses a method for separating and recovering carbon monoxide gas from blast furnace gas containing carbon dioxide gas (carbon dioxide gas), nitrogen gas, hydrogen gas and carbon monoxide gas. disclosed. Patent Document 2 discloses the use of activated carbon or activated carbon impregnated with copper chloride for the separation of carbon monoxide gas.

特開２０１３－１７０１０２号公報JP 2013-170102 A 特開２００９－２２６２５７号公報JP 2009-226257 A

高炉から導出される排ガス（以下、単に「高炉ガス」とも記載される）は、一般的に少なくとも一酸化炭素ガス、炭酸ガス、窒素ガス、および水分を含む傾向にある。そのため、係る高炉ガスから一酸化炭素ガスを高回収率で分離することが望まれている。しかしながら、一酸化炭素ガスと窒素ガスはその分子的性質が類似している。したがって、高炉ガスから高純度の一酸化炭素ガスを高回収率で分離することは困難であることが知られている。 Exhaust gas discharged from a blast furnace (hereinafter also simply referred to as "blast furnace gas") generally tends to contain at least carbon monoxide gas, carbon dioxide gas, nitrogen gas, and moisture. Therefore, it is desired to separate the carbon monoxide gas from the blast furnace gas with a high recovery rate. However, carbon monoxide gas and nitrogen gas are similar in their molecular properties. Therefore, it is known that it is difficult to separate high-purity carbon monoxide gas from blast furnace gas with a high recovery rate.

特許文献１に開示される方法では、窒素ガスと一酸化炭素ガスとの分離が困難であると考えられる。特許文献２に開示される方法は、一酸化炭素ガスを吸着するために塩化銅を添着した活性炭を用いている。ここで、高炉ガスは上述の通り水分を含有する傾向にある。塩化銅と水分が接触した場合、塩化銅を添着した活性炭の一酸化炭素吸着能が低下する懸念がある。加えて、塩化銅と水分とが反応し、塩化水素が発生する可能性がある。塩化水素により、装置が腐食する懸念がある。 In the method disclosed in Patent Document 1, it is considered difficult to separate nitrogen gas and carbon monoxide gas. The method disclosed in Patent Document 2 uses activated carbon impregnated with copper chloride to adsorb carbon monoxide gas. Here, blast furnace gas tends to contain moisture as described above. When copper chloride and moisture come into contact with each other, there is a concern that the carbon monoxide adsorption capacity of the activated carbon impregnated with copper chloride may decrease. In addition, copper chloride and moisture may react to generate hydrogen chloride. There is concern that hydrogen chloride may corrode the device.

本開示の目的は、一酸化炭素ガスの回収率の向上と塩化水素の発生の抑制とが両立された、一酸化炭素ガス、炭酸ガス、窒素ガス、および水分を含む原料ガスからの一酸化炭素ガスの分離装置および分離方法を提供することにある。 An object of the present disclosure is to improve the recovery rate of carbon monoxide gas and suppress the generation of hydrogen chloride, carbon monoxide from a raw material gas containing carbon monoxide gas, carbon dioxide gas, nitrogen gas, and moisture. An object of the present invention is to provide a gas separation device and a separation method.

本開示は、以下に示す一酸化炭素ガスの分離装置および一酸化炭素ガスの分離方法を提供する。 The present disclosure provides a carbon monoxide gas separation device and a carbon monoxide gas separation method described below.

［１］ 少なくとも一酸化炭素ガス、炭酸ガス、窒素ガス、および水分を含む原料ガスから一酸化炭素ガスを分離する一酸化炭素ガスの分離装置であって、前記原料ガス中の少なくとも炭酸ガスおよび水分を吸着除去し、第１精製ガスを得るための第１分離装置と、少なくとも前記第１精製ガスを含むガスである第１混合ガス中の少なくとも一酸化炭素ガスを吸着する第２分離装置と、一酸化炭素ガスを含むガスであるリサイクルガスを前記第２分離装置から導出するリサイクルガス導出配管と、前記リサイクルガス導出配管を介して導出された前記リサイクルガスを加圧し、加圧された前記リサイクルガスを得るための加圧手段と、加圧された前記リサイクルガスを前記第２分離装置の上流に導入し、加圧された前記リサイクルガスを前記第１精製ガスに合流させて前記第１混合ガスを得るためのリサイクルガス導入配管と、前記第２分離装置に吸着された一酸化炭素ガスを導出するための一酸化炭素ガス導出配管と、を備える一酸化炭素ガスの分離装置。 [1] A carbon monoxide gas separator for separating carbon monoxide gas from a source gas containing at least carbon monoxide gas, carbon dioxide gas, nitrogen gas, and moisture, wherein at least carbon monoxide gas and moisture in the source gas a first separation device for adsorbing and removing to obtain a first purified gas, a second separation device for adsorbing at least carbon monoxide gas in a first mixed gas that is a gas containing at least the first purified gas, A recycled gas lead-out pipe for leading a recycled gas, which is a gas containing carbon monoxide gas, from the second separation device; a pressurizing means for obtaining a gas; introducing the pressurized recycle gas upstream of the second separation device; joining the pressurized recycle gas to the first purified gas; A separation device for carbon monoxide gas, comprising: a recycled gas introduction pipe for obtaining the gas; and a carbon monoxide gas discharge pipe for discharging the carbon monoxide gas adsorbed by the second separation device.

［２］ 前記第１分離装置および前記第２分離装置は、圧力スイング吸着装置（ＰＳＡ）を備える、［１］に記載の一酸化炭素ガスの分離装置。 [2] The carbon monoxide gas separation device according to [1], wherein the first separation device and the second separation device are equipped with a pressure swing adsorption device (PSA).

［３］ 前記第１分離装置は、炭酸ガスおよび水分を吸着除去するための吸着剤としてゼオライト、活性アルミナ、および活性炭からなる群から選択される少なくとも１つを含む、［１］または［２］に記載の一酸化炭素ガスの分離装置。 [3] The first separation device contains at least one selected from the group consisting of zeolite, activated alumina, and activated carbon as an adsorbent for adsorbing and removing carbon dioxide gas and moisture, [1] or [2] 2. The carbon monoxide gas separation device according to 1.

［４］ 前記第２分離装置は、一酸化炭素ガスを吸着するための吸着剤として塩化銅を担持したゼオライト、塩化銅を担持した活性アルミナ、および塩化銅を担持した活性炭からなる群から選択される少なくとも１つを含む、［１］～［３］のいずれかに記載の一酸化炭素ガスの分離装置。 [4] The second separation device is selected from the group consisting of zeolite supporting copper chloride as an adsorbent for adsorbing carbon monoxide gas, activated alumina supporting copper chloride, and activated carbon supporting copper chloride. The carbon monoxide gas separation device according to any one of [1] to [3], including at least one of

［５］ 前記原料ガスが、高炉から導出される排ガスである、［１］～［４］のいずれかに記載の一酸化炭素ガスの分離装置。 [5] The apparatus for separating carbon monoxide gas according to any one of [1] to [4], wherein the source gas is exhaust gas discharged from a blast furnace.

［６］ ［１］～［５］のいずれかに記載の一酸化炭素ガスの分離装置を用いた一酸化炭素ガスの分離方法であって、前記原料ガス中の少なくとも炭酸ガスおよび水分を吸着除去し、第１精製ガスを得る第１分離工程と、少なくとも前記第１精製ガスを含むガスである第１混合ガス中の少なくとも一酸化炭素を吸着する第２分離工程と、一酸化炭素ガスを含むガスであるリサイクルガスを前記第２分離装置から導出するリサイクルガス導出工程と、前記リサイクルガス導出工程にて導出された前記リサイクルガスを加圧し、加圧された前記リサイクルガスを得るための加圧工程と、加圧された前記リサイクルガスを前記第２分離装置の上流に導入し、加圧された前記リサイクルガスを前記第１精製ガスに合流させて前記第１混合ガスを得るリサイクルガス導入工程と、前記第２分離装置に吸着された一酸化炭素ガスを導出する一酸化炭素ガス導出工程と、を備える一酸化炭素ガスの分離方法。 [6] A carbon monoxide gas separation method using the carbon monoxide gas separation device according to any one of [1] to [5], wherein at least carbon dioxide gas and moisture in the raw material gas are adsorbed and removed. a first separation step of obtaining a first purified gas; a second separation step of adsorbing at least carbon monoxide in a first mixed gas that is a gas containing at least the first purified gas; and a carbon monoxide gas. A recycled gas deriving step of deriving a recycled gas, which is a gas, from the second separation device; and a recycled gas introducing step of introducing the pressurized recycled gas upstream of the second separation device and joining the pressurized recycled gas with the first purified gas to obtain the first mixed gas. and a carbon monoxide gas derivation step of deriving the carbon monoxide gas adsorbed by the second separation device.

本開示によれば、一酸化炭素ガスの回収率の向上と塩化水素の発生の抑制とが両立された、一酸化炭素ガス、炭酸ガス、窒素ガス、および水分を含む原料ガスからの一酸化炭素ガスの分離装置および分離方法を提供することができる。 According to the present disclosure, carbon monoxide from a raw material gas containing carbon monoxide gas, carbon dioxide gas, nitrogen gas, and moisture, which is compatible with improving the recovery rate of carbon monoxide gas and suppressing the generation of hydrogen chloride. A gas separation apparatus and method can be provided.

図１は、一酸化炭素ガスを分離するための装置構成の一例を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an apparatus configuration for separating carbon monoxide gas.

以下、実施の形態を示しながら本開示について詳細に説明する。ただし以下の説明は特許請求の範囲を限定するものではない。 Hereinafter, the present disclosure will be described in detail while showing embodiments. However, the following description does not limit the scope of the claims.

＜一酸化炭素ガスの分離装置＞
図１は、本開示に係る一酸化炭素ガスを分離するための装置構成の一例を示す概略図である。一酸化炭素ガスの分離装置１００は、第１分離装置５０と、第２分離装置７０と、リサイクルガス導出配管６１と、加圧手段６０と、リサイクルガス導入配管６２と、一酸化炭素ガス導出配管６４とを含む。 <Carbon monoxide gas separator>
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an apparatus configuration for separating carbon monoxide gas according to the present disclosure. The carbon monoxide gas separation device 100 includes a first separation device 50, a second separation device 70, a recycled gas outlet pipe 61, a pressurizing means 60, a recycled gas inlet pipe 62, and a carbon monoxide gas outlet pipe. 64.

《原料ガス》
本明細書において「原料ガス」とは、少なくとも一酸化炭素ガス、炭酸ガス、窒素ガス、および水分を含むガスを示す。図１を参照して、原料ガスは原料ガス導入配管４０を介して第１分離装置５０へと導入される。原料ガスは、少なくとも一酸化炭素ガス、炭酸ガス、窒素ガス、および水分を含むガスであれば特に限定されない。原料ガスは、一酸化炭素ガス、炭酸ガス、窒素ガス、および水分を含む限り、たとえば水素ガス等の他のガスを含んでもよい。たとえば、高炉ガスを原料ガスとして用いてもよい。原料ガスは、図示しない加圧手段により加圧されてもよい。 《Raw material gas》
As used herein, the term "source gas" refers to gas containing at least carbon monoxide gas, carbon dioxide gas, nitrogen gas, and moisture. Referring to FIG. 1, raw material gas is introduced into first separation device 50 via raw material gas introduction pipe 40 . The raw material gas is not particularly limited as long as it contains at least carbon monoxide gas, carbon dioxide gas, nitrogen gas, and moisture. The raw material gas may contain other gases such as hydrogen gas as long as it contains carbon monoxide gas, carbon dioxide gas, nitrogen gas, and moisture. For example, blast furnace gas may be used as the raw material gas. The raw material gas may be pressurized by a pressurizing means (not shown).

《第１分離装置》
第１分離装置５０は、原料ガス中の少なくとも炭酸ガスおよび水分を吸着除去し、第１精製ガスを得るための装置である。すなわち、本開示に係る一酸化炭素ガスの分離装置１００は、原料ガス中の少なくとも炭酸ガスおよび水分を吸着除去し、第１精製ガスを得るための第１分離装置５０を含んでいる。第１分離装置５０は、原料ガス中の少なくとも炭酸ガスおよび水分を吸着除去できる限り特に制限されない。第１分離装置５０は、たとえば圧力スイング吸着装置（ＰＳＡ）であってもよい。以降は、第１分離装置５０がＰＳＡである場合についての説明を行う。 《First Separation Device》
The first separation device 50 is a device for adsorbing and removing at least carbon dioxide gas and moisture in the raw material gas to obtain a first purified gas. That is, the carbon monoxide gas separation device 100 according to the present disclosure includes the first separation device 50 for adsorbing and removing at least carbon dioxide gas and moisture in the raw material gas to obtain a first purified gas. The first separation device 50 is not particularly limited as long as it can adsorb and remove at least carbon dioxide gas and moisture in the source gas. The first separation device 50 may be, for example, a pressure swing adsorption device (PSA). Hereinafter, the case where the first separation device 50 is a PSA will be described.

図１においては、第１分離装置５０は４つの吸着塔を含むＰＳＡ（ＰＳＡ５０ａ，ＰＳＡ５０ｂ，ＰＳＡ５０ｃ，ＰＳＡ５０ｄ）により構成されている。第１分離装置５０は、原料ガス中の少なくとも炭酸ガスおよび水分を吸着除去するための吸着剤を含んでいる。第１分離装置５０（すなわち、ＰＳＡ）に用いられる吸着剤は、たとえばゼオライト、活性アルミナ、活性炭、シリカゲル等であってもよい。１種の吸着剤が単独で第１分離装置５０（すなわち、ＰＳＡ）に充填されてもよい。複数の吸着剤が組み合わされて第１分離装置５０（すなわち、ＰＳＡ）に充填されてもよい。なお、図１には、第１分離装置５０として４つの吸着塔が並列に配置されているが、吸着塔の数は必ずしも４つである必要は無い。 In FIG. 1, the first separation device 50 is composed of PSA (PSA 50a, PSA 50b, PSA 50c, PSA 50d) including four adsorption towers. The first separation device 50 contains an adsorbent for adsorbing and removing at least carbon dioxide gas and moisture in the source gas. The adsorbent used in first separation device 50 (ie, PSA) may be, for example, zeolite, activated alumina, activated carbon, silica gel, or the like. One adsorbent alone may be loaded into the first separation device 50 (ie PSA). Multiple adsorbents may be combined and loaded into the first separation device 50 (ie, PSA). Although four adsorption towers are arranged in parallel as the first separation device 50 in FIG. 1, the number of adsorption towers does not necessarily have to be four.

ＰＳＡは、典型的には（１）吸着工程、（２）大気排気工程、（３）回収工程、および（４）復圧工程を順次繰り返す。たとえば、ＰＳＡ５０ａを吸着工程とし、ＰＳＡ５０ｂを大気排気工程とし、ＰＳＡ５０ｃを回収工程とし、ＰＳＡ５０ｄを復圧工程とし、それぞれのＰＳＡにおいて上記（１）～（４）の工程を順次繰り返してもよい。以下に、上記（１）～（４）の工程、およびその他の工程を説明する。 A PSA typically repeats (1) an adsorption step, (2) an atmospheric evacuation step, (3) a recovery step, and (4) a repressurization step in sequence. For example, the PSA 50a may be used as the adsorption step, the PSA 50b as the atmospheric evacuation step, the PSA 50c as the recovery step, and the PSA 50d as the pressure recovery step, and the above steps (1) to (4) may be sequentially repeated for each PSA. The steps (1) to (4) and other steps will be described below.

（１）吸着工程
吸着工程とは、吸着剤が充填されたＰＳＡ５０ａに原料ガスを導入し、原料ガス中の少なくとも炭酸ガスおよび水分を吸着除去し、第１精製ガスを得る工程である。すなわち第１分離装置５０における吸着工程は、第１分離工程に該当する。第１精製ガスは、第１精製ガス導出配管４２を介してＰＳＡ５０ａから導出される。吸着工程は、たとえば０．２ＭＰａＧ以上０．９ＭＰａＧ以下で行ってもよい。所定量の炭酸ガスおよび水分がＰＳＡ５０ａに導入されるまでを、吸着工程としてもよい。 (1) Adsorption step The adsorption step is a step of introducing the raw material gas into the PSA 50a filled with an adsorbent and absorbing and removing at least carbon dioxide gas and moisture in the raw material gas to obtain the first purified gas. That is, the adsorption step in the first separation device 50 corresponds to the first separation step. The first purified gas is discharged from the PSA 50a via the first purified gas discharge pipe 42. The adsorption step may be performed at, for example, 0.2 MPaG or more and 0.9 MPaG or less. The adsorption process may be performed until a predetermined amount of carbon dioxide gas and water are introduced into the PSA 50a.

（２）大気排気工程
大気排気工程は、上記吸着工程を経た状態であるＰＳＡ５０ｂからガスを排出することにより、ＰＳＡ５０ｂの圧力を略大気圧まで減圧する工程である。たとえばＰＳＡ５０ｂの圧力が略大気圧となるまでを大気排気工程としてもよい。 (2) Atmospheric Exhaust Process The atmospheric exhaust process is a process for reducing the pressure of the PSA 50b to approximately atmospheric pressure by discharging gas from the PSA 50b that has undergone the adsorption process. For example, until the pressure of the PSA 50b reaches substantially the atmospheric pressure, the exhaust process may be performed.

（３）回収工程
回収工程は、上記大気排気工程を経た状態であるＰＳＡ５０ｃをたとえば第１真空ポンプ４１により負圧まで減圧し、吸着剤に吸着させた炭酸ガスおよび水分等を脱着することによりオフガスとして回収する工程である。回収工程は、たとえば－０．１ＭＰａＧ以上－０．０１ＰａＧ以下で行われてもよい。回収されたオフガスは、たとえばフレアスタックに導入されてもよい。ＰＳＡ５０ｃから導出されるオフガスの流量（Ｎｍ３／ｈ）が所定の値になるまでを回収工程としてもよい。 (3) Recovery step In the recovery step, the pressure of the PSA 50c, which has undergone the atmospheric evacuation step, is reduced to a negative pressure by, for example, the first vacuum pump 41, and the carbon dioxide gas and water adsorbed by the adsorbent are desorbed to remove the offgas. It is a process to collect as. The recovery step may be performed, for example, at −0.1 MPaG or more and −0.01 PaG or less. The recovered off-gas may be introduced into the flare stack, for example. The recovery step may be performed until the off-gas flow rate (Nm 3 /h) derived from the PSA 50c reaches a predetermined value.

（４）復圧工程
復圧工程は、上記回収工程を経た状態であるＰＳＡ５０ｄに有圧のガスを導入し、次に行われる工程である吸着工程を行うための圧力まで復圧させる工程である。有圧のガスとしては、たとえば吸着工程ＰＳＡ５０ａから導出された第１精製ガスの一部を用いてもよい。たとえばＰＳＡ５０ｄの圧力が吸着工程における運転圧力に達するまでを復圧工程としてもよい。 (4) Pressure restoration step The pressure restoration step is a step of introducing pressurized gas into the PSA 50d that has undergone the recovery step, and restoring the pressure to the pressure for performing the adsorption step, which is the next step. . As the pressurized gas, for example, a portion of the first purified gas derived from the adsorption step PSA 50a may be used. For example, the pressure recovery step may be performed until the pressure of the PSA 50d reaches the operating pressure in the adsorption step.

《第２分離装置》
第２分離装置７０は、少なくとも上述の第１精製ガスを含むガスである第１混合ガス中の少なくとも一酸化炭素ガスを吸着する装置である。すなわち、本開示に係る一酸化炭素ガスの分離装置１００は、少なくとも第１精製ガスを含むガスである第１混合ガス中の少なくとも一酸化炭素ガスを吸着する第２分離装置７０を含んでいる。第２分離装置７０は第１混合ガス中の少なくとも一酸化炭素ガスを吸着できる限り特に制限されない。第２分離装置７０は、たとえば圧力スイング吸着装置（ＰＳＡ）であってもよい。以降は、第２分離装置７０がＰＳＡである場合についての説明を行う。 《Second Separation Device》
The second separation device 70 is a device that adsorbs at least carbon monoxide gas in the first mixed gas, which is a gas containing at least the above-described first purified gas. That is, the carbon monoxide gas separation device 100 according to the present disclosure includes the second separation device 70 that adsorbs at least carbon monoxide gas in the first mixed gas, which is the gas containing at least the first purified gas. The second separator 70 is not particularly limited as long as it can adsorb at least carbon monoxide gas in the first mixed gas. The second separation device 70 may be, for example, a pressure swing adsorption device (PSA). Hereinafter, the case where the second separation device 70 is a PSA will be described.

図１においては、第２分離装置７０は４つの吸着塔を含むＰＳＡ（ＰＳＡ７０ａ，ＰＳＡ７０ｂ，ＰＳＡ７０ｃ，ＰＳＡ７０ｄ）により構成されている。第２分離装置７０は、第１混合ガス中の少なくとも一酸化炭素ガスを吸着するための吸着剤を含んでいる。第２分離装置７０（すなわち、ＰＳＡ）に用いられる吸着剤は、塩化銅を担持したゼオライト、塩化銅を担持した活性アルミナ、および塩化銅を担持した活性炭からなる群から選択される少なくとも１つを含むことが好ましい。第２分離装置７０（すなわち、ＰＳＡ）の吸着剤として上記の吸着剤を用いることにより、第１混合ガスに含まれる窒素ガスと一酸化ガスとの分離が効率的に行われるものと期待される。上記の吸着剤と、ゼオライト、活性アルミナ、活性炭、およびシリカゲル等とが組み合わされたものが第２分離装置７０（すなわち、ＰＳＡ）の吸着剤として用いられてもよい。なお、図１には、第２分離装置７０として４つの吸着塔が並列に配置されているが、吸着塔の数は必ずしも４つである必要は無い。 In FIG. 1, the second separation device 70 is composed of PSA (PSA 70a, PSA 70b, PSA 70c, PSA 70d) including four adsorption towers. The second separator 70 contains an adsorbent for adsorbing at least carbon monoxide gas in the first mixed gas. The adsorbent used in the second separation device 70 (that is, PSA) is at least one selected from the group consisting of copper chloride-supported zeolite, copper chloride-supported activated alumina, and copper chloride-supported activated carbon. preferably included. By using the above adsorbent as the adsorbent of the second separation device 70 (that is, PSA), it is expected that the nitrogen gas and monoxide gas contained in the first mixed gas will be efficiently separated. . A combination of the above adsorbents, zeolite, activated alumina, activated carbon, silica gel, and the like may be used as the adsorbent for the second separation device 70 (that is, PSA). Although four adsorption towers are arranged in parallel as the second separation device 70 in FIG. 1, the number of adsorption towers does not necessarily have to be four.

上述の通り、ＰＳＡは、典型的には（１）吸着工程、（２）大気排気工程、（３）回収工程、および（４）復圧工程を順次繰り返す。たとえば、ＰＳＡ７０ａを吸着工程とし、ＰＳＡ７０ｂを大気排気工程とし、ＰＳＡ７０ｃを回収工程とし、ＰＳＡ７０ｄを復圧工程とし、それぞれのＰＳＡにおいて上記（１）～（４）の工程を順次繰り返してもよい。以下に、上記（１）～（４）の工程、およびその他の工程を説明する。 As described above, a PSA typically repeats (1) an adsorption step, (2) an atmospheric evacuation step, (3) a recovery step, and (4) a repressurization step in sequence. For example, the PSA 70a may be used as the adsorption step, the PSA 70b as the atmospheric evacuation step, the PSA 70c as the recovery step, and the PSA 70d as the pressure recovery step, and the above steps (1) to (4) may be sequentially repeated for each PSA. The steps (1) to (4) and other steps will be described below.

（１）吸着工程
吸着工程とは、吸着剤が充填されたＰＳＡ７０ａに第１精製ガスを含むガスである第１混合ガスを導入し、第１混合ガス中の少なくとも一酸化炭素ガスを吸着する工程である。すなわち、第２分離装置７０における吸着工程は、第２分離工程に該当する。吸着工程は、たとえば０．１８ＭＰａＧ以上０．８８ＭＰａＧ以下で行ってもよい。所定量の一酸化炭素ガスがＰＳＡ７０ａに導入されるまでを、吸着工程としてもよい。少なくとも一酸化炭素ガスが吸着された第１混合ガスは、オフガス導出配管６３を介して分離装置１００の系外にオフガスとして排出される。 (1) Adsorption step The adsorption step is a step of introducing a first mixed gas, which is a gas containing a first purified gas, into the PSA 70a filled with an adsorbent, and adsorbing at least carbon monoxide gas in the first mixed gas. is. That is, the adsorption step in the second separation device 70 corresponds to the second separation step. The adsorption step may be performed at, for example, 0.18 MPaG or more and 0.88 MPaG or less. The adsorption step may be performed until a predetermined amount of carbon monoxide gas is introduced into the PSA 70a. The first mixed gas in which at least the carbon monoxide gas has been adsorbed is discharged as offgas to the outside of the system of the separation device 100 through the offgas lead-out pipe 63 .

（２）大気排気工程
大気排気工程は、上記吸着工程を経た状態であるＰＳＡ７０ｂからガスを排出することにより、ＰＳＡ７０ｂの圧力を略大気圧まで減圧する工程である。たとえばＰＳＡ７０ｂの圧力が略大気圧となるまでを大気排気工程としてもよい。なお、ＰＳＡ７０ｂから排出されるガスは一酸化炭素ガスを含むガスであり、好ましくは一酸化炭素を主体とするガスである。なお、「一酸化炭素ガスを主体とするガス」とは、ガスに占める一酸化炭素ガスの割合が５０ｍｏｌ％以上であるガスを示す。そのため、係るガスを回収し、再度第２分離装置７０に導入することにより、一酸化炭素ガスの回収率が向上するものと期待される。 (2) Atmospheric Exhaust Process The atmospheric exhaust process is a process for reducing the pressure of the PSA 70b to substantially atmospheric pressure by discharging gas from the PSA 70b that has undergone the adsorption process. For example, until the pressure of the PSA 70b reaches substantially the atmospheric pressure, the exhaust process may be performed. The gas discharged from the PSA 70b is a gas containing carbon monoxide gas, preferably a gas containing carbon monoxide as a main component. The term "gas mainly composed of carbon monoxide gas" indicates a gas in which the proportion of carbon monoxide gas in the gas is 50 mol % or more. Therefore, it is expected that the recovery rate of carbon monoxide gas is improved by recovering such gas and introducing it into the second separation device 70 again.

（３）回収工程
回収工程は、上記大気排気工程を経た状態であるＰＳＡ７０ｃをたとえば第２真空ポンプ６５により負圧まで減圧し、吸着剤に吸着させた一酸化炭素ガスを脱着させ、一酸化炭素ガスを一酸化炭素ガス導出配管６４を介して回収する工程である。すなわち、第２分離装置７０における回収工程は、一酸化炭素ガス導出工程に該当する。回収工程は、たとえば－０．１ＭＰａＧ以上－０．０１ＰａＧ以下で行われてもよい。回収された一酸化炭素ガスは、たとえば図示しない加圧手段により加圧された後、図示しない一酸化炭素ガスホルダーに貯蔵されてもよい。たとえば、ＰＳＡ７０ｃからの一酸化炭素ガスの流量（Ｎｍ３／ｈ）が所定の値になるまでを回収工程としてもよい。 (3) Recovery step In the recovery step, the pressure of the PSA 70c, which has undergone the atmospheric evacuation step, is reduced to a negative pressure by, for example, the second vacuum pump 65, the carbon monoxide gas adsorbed by the adsorbent is desorbed, and carbon monoxide is This is a step of recovering the gas via the carbon monoxide gas lead-out pipe 64 . That is, the recovery step in the second separation device 70 corresponds to the carbon monoxide gas derivation step. The recovery step may be performed, for example, at −0.1 MPaG or more and −0.01 PaG or less. The collected carbon monoxide gas may be stored in a carbon monoxide gas holder (not shown) after being pressurized, for example, by a pressurizing means (not shown). For example, the recovery step may be performed until the flow rate (Nm 3 /h) of carbon monoxide gas from the PSA 70c reaches a predetermined value.

（４）復圧工程
復圧工程は、上記回収工程を経た状態であるＰＳＡ７０ｄに有圧のガスを導入し、次に行われる工程である吸着工程を行うための圧力まで復圧させる工程である。有圧のガスとしては、たとえば吸着工程ＰＳＡ７０ａから導出されたオフガスの一部を用いてもよいし、図示しない一酸化炭素ガスホルダーに貯蔵されている有圧の一酸化炭素ガスを用いてもよい。たとえばＰＳＡ７０ｄの圧力が吸着工程における運転圧力に達するまでを復圧工程としてもよい。 (4) Pressure Restoration Step The pressure restoration step is a step of introducing a pressurized gas into the PSA 70d that has undergone the recovery step, and restoring the pressure to the pressure for performing the adsorption step, which is the next step. . As the pressurized gas, for example, part of the off-gas derived from the adsorption step PSA 70a may be used, or pressurized carbon monoxide gas stored in a carbon monoxide gas holder (not shown) may be used. . For example, until the pressure of the PSA 70d reaches the operating pressure in the adsorption step, the pressure recovery step may be performed.

（５）その他の工程（パージ工程）
本工程は、必要に応じて大気排気工程と回収工程との間に行われる工程である。本工程は、上記大気排気工程の後、ＰＳＡ７０ｂ内に一酸化炭素ガスを一酸化炭素ガスパージ配管６６を介して導入することにより、ＰＳＡ７０ｂ内の一酸化炭素ガス濃度を上昇させる工程である。本工程により、回収工程の前にＰＳＡ７０ｂ内の一酸化炭素ガス濃度を向上させることができる。これにより、ＰＳＡ７０ｂが回収工程に移行した際、高純度の一酸化炭素ガスがＰＳＡ７０ｂより回収されるものと考えられる。 (5) Other processes (purge process)
This step is a step that is performed between the atmospheric exhaust step and the recovery step, if necessary. This step is a step for increasing the carbon monoxide gas concentration in the PSA 70b by introducing carbon monoxide gas into the PSA 70b through the carbon monoxide gas purge pipe 66 after the atmospheric exhaust step. This step can improve the carbon monoxide gas concentration in the PSA 70b before the recovery step. Therefore, it is considered that high-purity carbon monoxide gas is recovered from the PSA 70b when the PSA 70b shifts to the recovery step.

《リサイクルガス導出配管》
上述の第２分離装置７０の大気排気工程においてＰＳＡ７０ｂから排出されるガスは、一酸化炭素ガスを含むガスであり、好ましくは一酸化炭素を主体とするガスである。本開示に係る一酸化炭素ガスの分離装置１００は、係るガスをリサイクルガスとしてＰＳＡ７０ｂから導出し、再利用するためのリサイクルガス導出配管６１を含む。すなわち本開示に係る一酸化炭素ガスの分離装置１００は、一酸化炭素ガスを含むガスであるリサイクルガスを第２分離装置７０から導出するリサイクルガス導出配管６１を含む。ＰＳＡ５０ｂ（すなわち、第２分離装置５０）から排出される一酸化炭素ガスを含むガスをリサイクルガスとして再利用することにより、一酸化炭素ガスの回収率が向上するものと期待される。 《Recycled gas lead-out piping》
The gas discharged from the PSA 70b in the atmospheric exhaust process of the second separator 70 is a gas containing carbon monoxide gas, preferably a gas mainly containing carbon monoxide. The carbon monoxide gas separation apparatus 100 according to the present disclosure includes a recycled gas outlet pipe 61 for leading such gas as a recycled gas from the PSA 70b and reusing it. That is, the carbon monoxide gas separation device 100 according to the present disclosure includes the recycled gas lead-out pipe 61 for leading out the recycled gas, which is the gas containing the carbon monoxide gas, from the second separation device 70 . By reusing the gas containing carbon monoxide gas discharged from the PSA 50b (that is, the second separator 50) as recycled gas, it is expected that the recovery rate of carbon monoxide gas will be improved.

《加圧手段》
上述のリサイクルガス導出工程においてＰＳＡ７０ｂから導出されるリサイクルガスは、第２分離装置７０に導入される第１混合ガスと比して低圧である。そのため、リサイクルガスを再度第２分離装置７０に導入するため、リサイクルガス導出工程にて導出されたリサイクルガスを加圧し、加圧されたリサイクルガスを得るための加圧手段６０を備える。すなわち本開示に係る一酸化炭素ガスの分離装置１００は、リサイクルガス導出配管６１を介して導出されたリサイクルガスを加圧し、加圧されたリサイクルガスを得るための加圧手段６０を含む。 <Pressurization means>
The recycled gas discharged from the PSA 70b in the above-described recycled gas discharge step has a lower pressure than the first mixed gas introduced into the second separator 70. Therefore, in order to reintroduce the recycle gas into the second separator 70, a pressurization means 60 is provided for pressurizing the recycle gas derived in the recycle gas derivation step and obtaining pressurized recycle gas. That is, the carbon monoxide gas separation apparatus 100 according to the present disclosure includes pressurization means 60 for pressurizing the recycle gas discharged through the recycle gas discharge pipe 61 to obtain pressurized recycle gas.

《リサイクルガス導入配管》
加圧手段６０により加圧されたリサイクルガスは、第２分離装置７０の上流にリサイクルガス導入配管６２を介して導入される。第２分離装置７０の上流に導入されたリサイクルガスは、第１分離装置５０から第１精製ガス導出配管４２を介して導出された第１精製ガスと合流し、第１混合ガスとなる。すなわち本開示に係る一酸化炭素ガスの分離装置１００は、加圧されたリサイクルガスを第２分離装置７０の上流に導入し、加圧されたリサイクルガスを第１精製ガスに合流させて第１混合ガスを得るためのリサイクルガス導入配管６２を含む。 《Recycled gas introduction piping》
The recycle gas pressurized by the pressurizing means 60 is introduced upstream of the second separator 70 via the recycle gas introduction pipe 62 . The recycle gas introduced upstream of the second separator 70 joins the first purified gas drawn out from the first separator 50 through the first purified gas outlet pipe 42 to form a first mixed gas. That is, the carbon monoxide gas separation device 100 according to the present disclosure introduces the pressurized recycle gas upstream of the second separation device 70, and joins the pressurized recycle gas to the first purified gas to form the first gas. It includes a recycle gas introduction pipe 62 for obtaining mixed gas.

《一酸化炭素ガス導出配管》
上述の第２分離装置７０の回収工程において、ＰＳＡ７０ｃから排出される一酸化炭素ガスは、一酸化炭素ガス導出配管６４を介して排出される。すなわち本開示に係る一酸化炭素ガスの分離装置１００は、第２分離装置７０に吸着された一酸化炭素ガスを導出するための一酸化炭素ガス導出配管６４を含む。 《Carbon monoxide gas lead-out pipe》
The carbon monoxide gas discharged from the PSA 70 c in the recovery process of the second separator 70 is discharged through the carbon monoxide gas lead-out pipe 64 . That is, the carbon monoxide gas separation device 100 according to the present disclosure includes a carbon monoxide gas lead-out pipe 64 for leading out the carbon monoxide gas adsorbed by the second separation device 70 .

＜一酸化炭素ガスの分離方法＞
本開示に係る一酸化炭素ガスの分離方法は、以下の工程を含む。
（１）原料ガス中の少なくとも炭酸ガスおよび水分を吸着除去し、第１精製ガスを得る第１分離工程。
（２）第１混合ガス中の少なくとも一酸化炭素ガスを吸着する第２分離工程。
（３）リサイクルガスを第２分離装置から導出するリサイクルガス導出工程。
（４）リサイクルガス導出工程にて導出されたリサイクルガスを加圧し、加圧されたリサイクルガスを得る加圧工程。
（５）加圧されたリサイクルガスを第２分離装置の上流に導入し、加圧されたリサイクルガスを第１精製ガスに合流させて第１混合ガスを得るリサイクルガス導入工程。
（６）第２分離装置に吸着された一酸化炭素ガスを導出する一酸化炭素ガス導出工程。
以下、図１を参照して、一酸化炭素ガスの分離方法の各工程について詳細に説明する。 <Method for Separating Carbon Monoxide Gas>
A carbon monoxide gas separation method according to the present disclosure includes the following steps.
(1) A first separation step of adsorbing and removing at least carbon dioxide gas and moisture in the source gas to obtain a first purified gas.
(2) A second separation step of adsorbing at least carbon monoxide gas in the first mixed gas.
(3) A recycled gas deriving step of deriving the recycled gas from the second separator.
(4) A pressurization step for pressurizing the recycle gas derived in the recycle gas derivation step to obtain a pressurized recycle gas.
(5) A recycle gas introduction step of introducing the pressurized recycle gas upstream of the second separator and joining the pressurized recycle gas to the first purified gas to obtain a first mixed gas.
(6) A carbon monoxide gas derivation step of deriving the carbon monoxide gas adsorbed by the second separation device.
Hereinafter, each step of the method for separating carbon monoxide gas will be described in detail with reference to FIG.

《（１）第１分離工程》
本工程は、原料ガス中の少なくとも炭酸ガスおよび水分を吸着除去し、第１精製ガスを得る工程である。上述の通り、第１分離工程を行うための第１分離装置５０は、４つの吸着塔を含むＰＳＡから構成され得る。第１分離装置５０が４つの吸着塔を含むＰＳＡから構成される場合における各吸着塔の挙動、および吸着塔に含まれ得る吸着剤は、前述の通りである。 <<(1) First separation step>>
This step is a step of adsorbing and removing at least carbon dioxide gas and moisture in the raw material gas to obtain the first purified gas. As mentioned above, the first separation device 50 for performing the first separation step may consist of a PSA containing four adsorption towers. The behavior of each adsorption tower when the first separation device 50 is composed of a PSA including four adsorption towers and the adsorbents that can be contained in the adsorption towers are as described above.

《（２）第２分離工程》
本工程は、少なくとも第１精製ガスを含むガスである第１混合ガス中の少なくとも一酸化炭素ガスを吸着する工程である。上述の通り、第２分離工程を行うための第２分離装置７０は、４つの吸着塔を含むＰＳＡから構成され得る。第２分離装置７０が４つの吸着塔を含むＰＳＡから構成される場合における各吸着塔の挙動、および吸着塔に含まれ得る吸着剤は、前述の通りである。 <<(2) Second separation step>>
This step is a step of adsorbing at least carbon monoxide gas in the first mixed gas, which is a gas containing at least the first purified gas. As noted above, the second separation unit 70 for performing the second separation step may consist of a PSA containing four adsorption towers. The behavior of each adsorption tower when the second separation device 70 is composed of a PSA including four adsorption towers and the adsorbents that can be contained in the adsorption towers are as described above.

《（３）リサイクルガス導出工程》
本工程は、一酸化炭素ガスを含むガスであるリサイクルガスを第２分離装置７０からリサイクルガス導出配管６１を介して導出する工程である。本工程におけるリサイクルガスは、ＰＳＡの大気排気工程およびパージ工程において排出されるガスである。ＰＳＡがパージ工程を含む場合、ＰＳＡのパージに用いられた一酸化炭素ガスもリサイクルガスとして用いられる。ＰＳＡの大気排気工程において排出されるガスは、上述の通り一酸化炭素ガスを含むガスであり、好ましくは一酸化炭素を主体とするガスである。そのため、係るガスを回収し、再度第２分離装置７０に導入することにより、一酸化炭素ガスの回収率が向上するものと期待される。 <<(3) Process for deriving recycled gas>>
This step is a step of leading out the recycled gas, which is a gas containing carbon monoxide gas, from the second separator 70 through the recycled gas lead-out pipe 61 . The recycled gas in this process is the gas discharged in the PSA atmosphere exhaust process and purge process. If the PSA includes a purge step, the carbon monoxide gas used to purge the PSA is also used as recycle gas. The gas discharged in the atmospheric exhaust process of the PSA is a gas containing carbon monoxide gas as described above, preferably a gas mainly containing carbon monoxide. Therefore, it is expected that the recovery rate of carbon monoxide gas is improved by recovering such gas and introducing it into the second separation device 70 again.

《（４）加圧工程》
本工程は、リサイクルガス導出工程にて導出されたリサイクルガスを加圧手段６０にて加圧し、加圧されたリサイクルガスを得る工程である。上述のリサイクルガス導出工程において第２分離装置７０から導出されるリサイクルガスは、第２分離装置７０に導入される第１混合ガスと比して低圧である。そのため、リサイクルガスを再度第２分離装置７０に導入するため、リサイクルガス導出工程にて導出されたリサイクルガスを加圧し、加圧されたリサイクルガスとする必要がある。 <<(4) Pressurization process>>
This step is a step of pressurizing the recycle gas derived in the recycle gas deriving step with the pressurizing means 60 to obtain pressurized recycle gas. The recycled gas discharged from the second separator 70 in the above-described recycled gas discharge step has a lower pressure than the first mixed gas introduced into the second separator 70 . Therefore, in order to reintroduce the recycle gas into the second separation device 70, it is necessary to pressurize the recycle gas derived in the recycle gas deriving step to obtain a pressurized recycle gas.

《（５）リサイクルガス導入工程》
本工程は、加圧されたリサイクルガスを第２分離装置７０の上流に導入し、加圧されたリサイクルガスを第１精製ガスに合流させて第１混合ガスを得る工程である。図１に示す例においては、加圧されたリサイクルガスおよび第１精製ガスは第２分離装置７０の上流に配置された混合ガスホルダー８０に導入される。混合ガスホルダー８０内において、加圧されたリサイクルガスと第１精製ガスとが混合され、第１混合ガスが形成される。 <<(5) Recycle gas introduction process>>
This step is a step of introducing the pressurized recycle gas upstream of the second separation device 70 and joining the pressurized recycle gas to the first purified gas to obtain the first mixed gas. In the example shown in FIG. 1, the pressurized recycle gas and first purified gas are introduced into mixed gas holder 80 located upstream of second separator 70 . In the mixed gas holder 80, the pressurized recycle gas and the first purified gas are mixed to form a first mixed gas.

《（６）一酸化炭素ガス導出工程》
本工程は、第２分離装置７０から一酸化炭素ガスを導出する工程である。本工程は、たとえば回収工程にあるＰＳＡから一酸化炭素ガス導出配管６４を介して一酸化炭素ガスを導出することにより行うことができる。以上のように、本開示に係る一酸化炭素ガスの分離方法は、少なくとも一酸化炭素ガス、炭酸ガス、窒素ガス、および水分を含む原料ガスから一酸化炭素ガスを分離することができる。 <<(6) Carbon monoxide gas derivation step>>
This step is a step of leading out carbon monoxide gas from the second separation device 70 . This step can be carried out, for example, by leading the carbon monoxide gas through the carbon monoxide gas lead-out pipe 64 from the PSA in the recovery step. As described above, the carbon monoxide gas separation method according to the present disclosure can separate carbon monoxide gas from a raw material gas containing at least carbon monoxide gas, carbon dioxide gas, nitrogen gas, and moisture.

以下、実施例が説明される。ただし以下の例は、本開示の発明の範囲を限定するものではない。 Examples are described below. However, the following examples are not intended to limit the scope of the invention of this disclosure.

＜一酸化炭素ガスの分離＞
《実施例１》
図１に記載の構成を有する装置が準備された。高炉から導出される排ガスである原料ガスが準備された。上述の一酸化炭素ガスの分離方法に従い、原料ガスより一酸化炭素ガスが分離された。図１における、ポイントＡ～ポイントＣにおける組成等は、以下の表１に示されている。なお、第１分離装置５０に用いられた吸着剤は、ゼオライトおよび活性アルミナであり、第２分離装置７０に用いられた吸着剤は、塩化銅を担持した活性炭である。また、各ポイントにおける成分の分析はガスクロマトグラフィーにより行われた。 <Separation of carbon monoxide gas>
<<Example 1>>
An apparatus having the configuration described in FIG. 1 was prepared. A raw material gas, which is exhaust gas discharged from a blast furnace, was prepared. Carbon monoxide gas was separated from the raw material gas according to the method for separating carbon monoxide gas described above. The compositions and the like at points A to C in FIG. 1 are shown in Table 1 below. The adsorbents used in the first separation device 50 are zeolite and activated alumina, and the adsorbent used in the second separation device 70 is activated carbon supporting copper chloride. In addition, analysis of components at each point was performed by gas chromatography.

Figure 0007191619000001
Figure 0007191619000001

《比較例１》
加圧手段６０を設置しなかったこと、および加圧手段６０にリサイクルガスを導入しなかったことを除いては、実施例１と同様に一酸化炭素ガスが分離された。図１における、ポイントＡ～ポイントＣにおける組成等は、以下の表２に示されている。 <<Comparative example 1>>
Carbon monoxide gas was separated in the same manner as in Example 1 except that the pressurizing means 60 was not installed and the recycled gas was not introduced into the pressurizing means 60 . The compositions and the like at points A to C in FIG. 1 are shown in Table 2 below.

Figure 0007191619000002
Figure 0007191619000002

＜結果＞
表１に示されるように、実施例１に係る一酸化炭素ガスの分離装置１００を用いることにより、純度９９．１Ｖｏｌ％の一酸化炭素ガスを２．７３ＮＬ／ｍｉｎの流量で得ることができた。また、第２分離装置７０に導入される第１混合ガスにおける水分の量は、０．００１Ｖｏｌ％（１０ｐｐｍ）であった。そのため、塩化銅と水分とが反応し、塩化水素が発生する可能性が抑制されていた。すなわち、一酸化炭素ガスの回収率の向上と塩化水素の発生の抑制とが両立された、原料ガスからの一酸化炭素ガスの分離装置および分離方法が提供されることが示された。 <Results>
As shown in Table 1, by using the carbon monoxide gas separation apparatus 100 according to Example 1, carbon monoxide gas with a purity of 99.1 vol% was obtained at a flow rate of 2.73 NL/min. . Also, the amount of moisture in the first mixed gas introduced into the second separator 70 was 0.001 Vol% (10 ppm). Therefore, the possibility that copper chloride reacts with water to generate hydrogen chloride has been suppressed. In other words, it was shown that an apparatus and method for separating carbon monoxide gas from a raw material gas are provided, in which the recovery rate of carbon monoxide gas is improved and the generation of hydrogen chloride is suppressed.

実施例１においては、第１混合ガスに含まれる一酸化炭素ガスの約８８．５％が製品として回収された。換言すれば、実施例１における第２分離装置７０における一酸化炭素ガスの回収率は約８８．５％であった。対して、比較例１においては、第１混合ガスに含まれる一酸化炭素ガスの約８０．３％が製品として回収された。換言すれば、比較例１における第２分離装置７０における一酸化炭素ガスの回収率は約８０．３％であった。実施例１においては、一酸化炭素ガスを含むリサイクルガスを第２分離装置７０から導出し、再度第２分離装置７０に導入しているため、一酸化炭素ガスの回収率が比較例と比して向上したものと考えられる。 In Example 1, about 88.5% of carbon monoxide gas contained in the first mixed gas was recovered as a product. In other words, the recovery rate of carbon monoxide gas in the second separator 70 in Example 1 was about 88.5%. On the other hand, in Comparative Example 1, approximately 80.3% of the carbon monoxide gas contained in the first mixed gas was recovered as a product. In other words, the recovery rate of carbon monoxide gas in the second separator 70 in Comparative Example 1 was about 80.3%. In Example 1, the recycled gas containing carbon monoxide gas is led out from the second separation device 70 and introduced into the second separation device 70 again, so the recovery rate of carbon monoxide gas is lower than that of the comparative example. It is thought that the

今回開示された実施例および実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。特許請求の範囲の記載によって確定される技術的範囲は、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含む。 The examples and embodiments disclosed this time are illustrative in all respects and are not restrictive. The technical scope defined by the description of the claims includes all changes within the meaning and scope of equivalents of the claims.

４０ 原料ガス導入配管、４１ 第１真空ポンプ、４２ 第１精製ガス導出配管、５０ 第１分離装置、６０ 加圧手段、６１ リサイクルガス導出配管、６２ リサイクルガス導入配管、６３ オフガス導出配管、６４ 一酸化炭素ガス導出配管、６５ 第２真空ポンプ、６６ 一酸化炭素ガスパージ配管、７０ 第２分離装置、８０ 混合ガスホルダー、１００ 一酸化炭素ガスの分離装置。 40 Raw material gas introduction pipe 41 First vacuum pump 42 First purified gas outlet pipe 50 First separation device 60 Pressurizing means 61 Recycled gas outlet pipe 62 Recycled gas introduction pipe 63 Off gas outlet pipe 64 - Carbon oxide gas lead-out pipe, 65 Second vacuum pump, 66 Carbon monoxide gas purge pipe, 70 Second separation device, 80 Mixed gas holder, 100 Separation device for carbon monoxide gas.

Claims (6)

少なくとも一酸化炭素ガス、炭酸ガス、窒素ガス、および水分を含む原料ガスから一酸化炭素ガスを分離する一酸化炭素ガスの分離装置であって、
前記原料ガス中の少なくとも炭酸ガスおよび水分を吸着除去し、第１精製ガスを得るための第１分離装置と、
少なくとも前記第１精製ガスを含むガスである第１混合ガス中の少なくとも一酸化炭素ガスを吸着する第２分離装置と、
一酸化炭素ガスを含むガスであるリサイクルガスを前記第２分離装置から導出するリサイクルガス導出配管と、
前記リサイクルガス導出配管を介して導出された前記リサイクルガスを加圧し、加圧された前記リサイクルガスを得るための加圧手段と、
加圧された前記リサイクルガスを前記第２分離装置の上流に導入し、加圧された前記リサイクルガスを前記第１精製ガスに合流させて前記第１混合ガスを得るためのリサイクルガス導入配管と、
前記第２分離装置に吸着された一酸化炭素ガスを導出するための一酸化炭素ガス導出配管と、
一酸化炭素ガスを前記第２分離装置に導入する一酸化炭素ガスパージ配管と、
前記第１精製ガスおよび加圧された前記リサイクルガスを混合して前記第１混合ガスを得るための混合ガスホルダーと、を備え、
前記第２分離装置は、圧力スイング吸着装置（ＰＳＡ）を備え、
前記第２分離装置は、一酸化炭素ガスを吸着するための吸着剤が充填された吸着塔に前記第１混合ガスを導入し、前記第１混合ガス中の少なくとも一酸化炭素ガスを吸着する吸着工程と、前記吸着工程を経た状態である前記吸着塔からガスを排出することにより、前記吸着塔の圧力を大気圧まで減圧する大気排気工程と、前記大気排気工程を経た状態である前記吸着塔を負圧まで減圧し、前記一酸化炭素ガスを吸着するための吸着剤に吸着させた一酸化炭素ガスを脱着させ、一酸化炭素ガスを回収する回収工程と、前記回収工程を経た状態である前記吸着塔に有圧のガスを導入し、前記吸着工程を行うための圧力まで復圧させる復圧工程と、を実施し、
前記第２分離装置は、前記大気排気工程と前記回収工程との間に、前記大気排気工程を経た状態である前記吸着塔内に前記回収工程で回収された一酸化炭素ガスを導入することにより、前記吸着塔内の一酸化炭素ガス濃度を上昇させるパージ工程をさらに実施し、
前記リサイクルガスは、前記大気排気工程および前記パージ工程において排出される一酸化炭素ガスを含むガスである、一酸化炭素ガスの分離装置。 A carbon monoxide gas separator for separating carbon monoxide gas from a raw material gas containing at least carbon monoxide gas, carbon dioxide gas, nitrogen gas, and moisture,
a first separation device for adsorbing and removing at least carbon dioxide and moisture in the raw material gas to obtain a first purified gas;
a second separation device that adsorbs at least carbon monoxide gas in a first mixed gas that is a gas containing at least the first purified gas;
a recycled gas lead-out pipe for leading a recycled gas, which is a gas containing carbon monoxide gas, from the second separation device;
pressurizing means for pressurizing the recycled gas led out through the recycled gas lead-out pipe to obtain the pressurized recycled gas;
a recycled gas introduction pipe for introducing the pressurized recycled gas upstream of the second separation device and joining the pressurized recycled gas to the first purified gas to obtain the first mixed gas; ,
a carbon monoxide gas lead-out pipe for leading out the carbon monoxide gas adsorbed by the second separation device;
a carbon monoxide gas purge pipe for introducing carbon monoxide gas into the second separation device;
a mixed gas holder for mixing the first purified gas and the pressurized recycled gas to obtain the first mixed gas ;
the second separation device comprises a pressure swing adsorption device (PSA);
The second separation device introduces the first mixed gas into an adsorption tower filled with an adsorbent for adsorbing carbon monoxide gas, and adsorbs at least carbon monoxide gas in the first mixed gas. an atmospheric exhaust step of reducing the pressure of the adsorption tower to atmospheric pressure by discharging gas from the adsorption tower that has undergone the adsorption step; and the adsorption tower that has undergone the atmospheric evacuation step. is decompressed to a negative pressure, the carbon monoxide gas adsorbed by the adsorbent for adsorbing the carbon monoxide gas is desorbed, and the carbon monoxide gas is recovered. A pressurization step of introducing a pressurized gas into the adsorption tower and restoring the pressure to a pressure for performing the adsorption step,
The second separation device introduces the carbon monoxide gas recovered in the recovery step into the adsorption tower, which has undergone the atmospheric exhaust step, between the atmospheric exhaust step and the recovery step. , further performing a purge step for increasing the carbon monoxide gas concentration in the adsorption tower,
The apparatus for separating carbon monoxide gas, wherein the recycled gas is a gas containing carbon monoxide gas discharged in the atmospheric exhaust step and the purge step. 前記第１分離装置は、圧力スイング吸着装置（ＰＳＡ）を備える、請求項１に記載の一酸化炭素ガスの分離装置。 2. The apparatus for separating carbon monoxide gas of claim 1, wherein said first separation apparatus comprises a pressure swing adsorption apparatus (PSA). 前記第１分離装置は、炭酸ガスおよび水分を吸着除去するための吸着剤としてゼオライト、活性アルミナ、および活性炭からなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１または請求項２に記載の一酸化炭素ガスの分離装置。 3. The first separation device according to claim 1 or 2, wherein the first separation device contains at least one selected from the group consisting of zeolite, activated alumina, and activated carbon as an adsorbent for adsorbing and removing carbon dioxide gas and moisture. Carbon monoxide gas separator. 前記第２分離装置は、前記一酸化炭素ガスを吸着するための吸着剤として塩化銅を担持したゼオライト、塩化銅を担持した活性アルミナ、および塩化銅を担持した活性炭らなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の一酸化炭素ガスの分離装置。 The second separation device, as an adsorbent for adsorbing the carbon monoxide gas, is at least selected from the group consisting of zeolite supporting copper chloride, activated alumina supporting copper chloride, and activated carbon supporting copper chloride. A separation apparatus for carbon monoxide gas according to any one of claims 1 to 3, comprising one. 前記原料ガスが、高炉から導出される排ガスである、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の一酸化炭素ガスの分離装置。 The apparatus for separating carbon monoxide gas according to any one of claims 1 to 4, wherein the raw material gas is exhaust gas discharged from a blast furnace. 請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の一酸化炭素ガスの分離装置を用いた一酸化炭素ガスの分離方法であって、
前記原料ガス中の少なくとも炭酸ガスおよび水分を吸着除去し、第１精製ガスを得る第１分離工程と、
少なくとも前記第１精製ガスを含むガスである第１混合ガス中の少なくとも一酸化炭素を吸着する第２分離工程と、
一酸化炭素ガスを含むガスであるリサイクルガスを前記第２分離装置から導出するリサイクルガス導出工程と、
前記リサイクルガス導出工程にて導出された前記リサイクルガスを加圧し、加圧された前記リサイクルガスを得るための加圧工程と、
加圧された前記リサイクルガスを前記第２分離装置の上流に導入し、加圧された前記リサイクルガスを前記第１精製ガスに合流させて前記第１混合ガスを得るリサイクルガス導入工程と、
前記第２分離装置に吸着された一酸化炭素ガスを導出する一酸化炭素ガス導出工程と、を備え、
前記第２分離装置は、圧力スイング吸着装置（ＰＳＡ）を備え、
前記第２分離装置は、一酸化炭素ガスを吸着するための吸着剤が充填された吸着塔に前記第１混合ガスを導入し、前記第１混合ガス中の少なくとも一酸化炭素ガスを吸着する吸着工程と、前記吸着工程を経た状態である前記吸着塔からガスを排出することにより、前記吸着塔の圧力を大気圧まで減圧する大気排気工程と、前記大気排気工程を経た状態である前記吸着塔を負圧まで減圧し、前記一酸化炭素ガスを吸着するための吸着剤に吸着させた一酸化炭素ガスを脱着させ、一酸化炭素ガスを回収する回収工程と、前記回収工程を経た状態である前記吸着塔に有圧のガスを導入し、前記吸着工程を行うための圧力まで復圧させる復圧工程と、を実施し、
前記第２分離装置は、前記大気排気工程と前記回収工程との間に、前記大気排気工程を経た状態である前記吸着塔内に前記回収工程で回収された一酸化炭素ガスを導入することにより、前記吸着塔内の一酸化炭素ガス濃度を上昇させるパージ工程をさらに実施し、
前記リサイクルガスは、前記大気排気工程および前記パージ工程において排出される一酸化炭素ガスを含むガスであ前記リサイクルガスは、前記大気排気工程および前記パージ工程において排出される一酸化炭素ガスを含むガスであり、
前記リサイクルガス導入工程において、前記第１混合ガスは、加圧された前記リサイクルガスおよび前記第１精製ガスを前記混合ガスホルダーで混合することにより得られる、一酸化炭素ガスの分離方法。 A carbon monoxide gas separation method using the carbon monoxide gas separation device according to any one of claims 1 to 5,
a first separation step of adsorbing and removing at least carbon dioxide and moisture in the source gas to obtain a first purified gas;
a second separation step of adsorbing at least carbon monoxide in a first mixed gas that is a gas containing at least the first purified gas;
a recycled gas deriving step of deriving a recycled gas, which is a gas containing carbon monoxide gas, from the second separator;
a pressurization step for pressurizing the recycled gas derived in the recycled gas deriving step to obtain the pressurized recycled gas;
a recycled gas introduction step of introducing the pressurized recycled gas upstream of the second separation device and joining the pressurized recycled gas with the first purified gas to obtain the first mixed gas;
a carbon monoxide gas derivation step of deriving carbon monoxide gas adsorbed by the second separation device;
the second separation device comprises a pressure swing adsorption device (PSA);
The second separation device introduces the first mixed gas into an adsorption tower filled with an adsorbent for adsorbing carbon monoxide gas, and adsorbs at least carbon monoxide gas in the first mixed gas. an atmospheric exhaust step of reducing the pressure of the adsorption tower to atmospheric pressure by discharging gas from the adsorption tower that has undergone the adsorption step; and the adsorption tower that has undergone the atmospheric evacuation step. is decompressed to a negative pressure, the carbon monoxide gas adsorbed by the adsorbent for adsorbing the carbon monoxide gas is desorbed, and the carbon monoxide gas is recovered. A pressurization step of introducing a pressurized gas into the adsorption tower and restoring the pressure to a pressure for performing the adsorption step,
The second separation device introduces the carbon monoxide gas recovered in the recovery step into the adsorption tower, which has undergone the atmospheric exhaust step, between the atmospheric exhaust step and the recovery step. , further performing a purge step for increasing the carbon monoxide gas concentration in the adsorption tower,
The recycled gas is a gas containing carbon monoxide gas discharged in the atmospheric exhaust process and the purge process, and the recycled gas is a gas containing carbon monoxide gas discharged in the atmospheric evacuation process and the purge process. and
The method for separating carbon monoxide gas , wherein in the recycled gas introduction step, the first mixed gas is obtained by mixing the pressurized recycled gas and the first purified gas in the mixed gas holder .
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