JPH07165B2 - 炭化水素改質ガスの精製方法 - Google Patents
炭化水素改質ガスの精製方法Info
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- JPH07165B2 JPH07165B2 JP62208284A JP20828487A JPH07165B2 JP H07165 B2 JPH07165 B2 JP H07165B2 JP 62208284 A JP62208284 A JP 62208284A JP 20828487 A JP20828487 A JP 20828487A JP H07165 B2 JPH07165 B2 JP H07165B2
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- adsorption tower
- pressure
- raw material
- tower
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
Landscapes
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は天然ガスの代用としての使用可能な代替天然ガ
ス（SNG）の精製方法に関し、より詳しくは炭化水素の
水蒸気改質により合成されるメタン、水素、二酸化炭素
を主成分とする原料ガスから圧力変動吸着法（PSA法）
により二酸化炭素を除去した精製ガスの製造方法に関す
る。
ス（SNG）の精製方法に関し、より詳しくは炭化水素の
水蒸気改質により合成されるメタン、水素、二酸化炭素
を主成分とする原料ガスから圧力変動吸着法（PSA法）
により二酸化炭素を除去した精製ガスの製造方法に関す
る。
［従来の技術およびその問題点］ 天然ガス（LNG）はその安定供給性、高熱量性、安全性
等により沿岸の大都市においては既に都市ガスの主要原
料となり、内陸の中小都市においても都市ガス源として
需要の伸展がはかられるようとしている。
等により沿岸の大都市においては既に都市ガスの主要原
料となり、内陸の中小都市においても都市ガス源として
需要の伸展がはかられるようとしている。
しかしながら地方都市においては比較的少ない需要量に
見合った少ない貯蔵量及び輸送の点から一時的にLNGの
供給が停止するような事態が考慮される。このため緊急
時に対応できる代替エネルギーの供給装置を備えること
が必要になる。
見合った少ない貯蔵量及び輸送の点から一時的にLNGの
供給が停止するような事態が考慮される。このため緊急
時に対応できる代替エネルギーの供給装置を備えること
が必要になる。
代替エネルギー供給装置に必要とされる条件として、LN
Gとほぼ同質のガスを同じ配管で供給することができる
こと、緊急時における始動が迅速に行なわれ、安定性の
高いことが要求される。この要求を達成するためガス発
生装置としてブタン等の炭化水素の水蒸気改質による小
型SNG装置と炭酸ガス除去装置を組み合わせるプロセス
がある。
Gとほぼ同質のガスを同じ配管で供給することができる
こと、緊急時における始動が迅速に行なわれ、安定性の
高いことが要求される。この要求を達成するためガス発
生装置としてブタン等の炭化水素の水蒸気改質による小
型SNG装置と炭酸ガス除去装置を組み合わせるプロセス
がある。
炭化水素、例えばブタンの水蒸気改質は次の反応工程で
行なわれる。
行なわれる。
C4H10＋4H2O → 4CO＋9H2 CO＋H2O CO2＋H2 CO＋3H2 CH4＋H2O 改質炉を出たガス中に含まれるCOは転化炉でCO2に転化
される。
される。
CO＋H2O CO2＋H2 上記反応式から明らかなようにガス組成は反応条件によ
って異るが、いずれも20〜30％のCO2を有し、このまま
ではカロリーが低く消費者向けに供給することはできな
いためCO2除去装置が必要となる。
って異るが、いずれも20〜30％のCO2を有し、このまま
ではカロリーが低く消費者向けに供給することはできな
いためCO2除去装置が必要となる。
CO2除去プロセスとしては従来化学的吸収法又は物理的
吸収法が用いられてきたが、これらの操作は通常、高温
又は高圧で行なわれ、始動時間も長く緊急時には対応で
きない等欠点がある。
吸収法が用いられてきたが、これらの操作は通常、高温
又は高圧で行なわれ、始動時間も長く緊急時には対応で
きない等欠点がある。
［問題点を解決するための手段］ 本願発明者は従来の吸収法CO2除去プロセスに代わる方
法として圧力変動吸着法（以下PSA吸着法という）によ
るCO2除去プロセスの開発研究を鋭意進めた結果、緊急
時にも対応でき、操作も簡便であり、しかも原料ガスの
もつ圧力をほとんど減ずることなく精製ガスの圧力とし
て利用できる、安定したCO2除去方法である、本願発明
を完成させるに到った。
法として圧力変動吸着法（以下PSA吸着法という）によ
るCO2除去プロセスの開発研究を鋭意進めた結果、緊急
時にも対応でき、操作も簡便であり、しかも原料ガスの
もつ圧力をほとんど減ずることなく精製ガスの圧力とし
て利用できる、安定したCO2除去方法である、本願発明
を完成させるに到った。
すなわち本願発明の要旨は、二酸化炭素を選択的に吸着
する吸着剤を充填した３基の吸着塔を用いて、これらの
吸着塔に二酸化炭素を含有する炭化水素改質ガスである
原料ガスを流通させて、二酸化炭素を吸着除去すること
により、炭化水素改質ガスを精製する方法であって、第
１の吸着塔において、順次に、 （１） 加圧状態の原料ガスを原料端部へ供給し、塔内
を一定の圧力に保持しながら、製品端部から炭化水素改
質ガスを精製ガスとして導出し、この精製ガスの一部
を、第３の吸着塔からの炭化水素改質ガスの流入によっ
て均圧化が行なわれつつある第２の吸着塔の製品端部へ
供給する工程、 （２） 加圧状態の原料ガスを原料端部へ供給し、塔内
を一定の圧力に保持しながら、製品端部から炭化水素改
質ガスを精製ガスとして導出し、この精製ガスの一部
を、既に第３の吸着塔からの炭化水素改質ガスの流入に
よって均圧化が行なわれた第２の吸着塔の製品端部へ供
給して第２の吸着塔を昇圧する工程、 （３） 加圧状態の原料ガスを原料端部へ供給し、塔内
を一定の圧力に保持しながら、製品端部から炭化水素改
質ガスを精製ガスとして導出し、この精製ガスの一部
を、第２の吸着塔の製品端部へ供給して第２の吸着塔を
昇圧すると同時に、既に排気された第３の吸着塔へも供
給して第３の吸着塔を掃気する工程、 （４） 原料ガスの流入を停止し、製品端部から炭化水
素改質ガスを導出し、この炭化水素改質ガスを既に掃気
された第３の吸着塔へ供給して均圧化する工程、 （５） 原料端部より排気する工程、 （６） 炭化水素改質ガスを精製ガスとして導出してい
る第２の吸着塔から、その精製ガスの一部を製品端部よ
り流入させて塔内を掃気する工程、 （７） 原料ガスの流入を停止した第２の吸着塔から導
出する炭化水素改質ガスと、炭化水素改質ガスを精製ガ
スとして導出している第３の吸着塔からの精製ガスの一
部を製品端部より流入させて均圧化する工程、及び （８） 炭化水素改質ガスを精製ガスとして導出してい
る第３の吸着塔からの精製ガスの一部を製品端部より流
入させて昇圧させる工程、 を実施し、更にその間に前記工程サイクルを第２及び第
３の吸着塔のそれぞれにおいて位相を変えて実施するこ
とを特徴とする炭化水素改質ガスの精製方法にある。
する吸着剤を充填した３基の吸着塔を用いて、これらの
吸着塔に二酸化炭素を含有する炭化水素改質ガスである
原料ガスを流通させて、二酸化炭素を吸着除去すること
により、炭化水素改質ガスを精製する方法であって、第
１の吸着塔において、順次に、 （１） 加圧状態の原料ガスを原料端部へ供給し、塔内
を一定の圧力に保持しながら、製品端部から炭化水素改
質ガスを精製ガスとして導出し、この精製ガスの一部
を、第３の吸着塔からの炭化水素改質ガスの流入によっ
て均圧化が行なわれつつある第２の吸着塔の製品端部へ
供給する工程、 （２） 加圧状態の原料ガスを原料端部へ供給し、塔内
を一定の圧力に保持しながら、製品端部から炭化水素改
質ガスを精製ガスとして導出し、この精製ガスの一部
を、既に第３の吸着塔からの炭化水素改質ガスの流入に
よって均圧化が行なわれた第２の吸着塔の製品端部へ供
給して第２の吸着塔を昇圧する工程、 （３） 加圧状態の原料ガスを原料端部へ供給し、塔内
を一定の圧力に保持しながら、製品端部から炭化水素改
質ガスを精製ガスとして導出し、この精製ガスの一部
を、第２の吸着塔の製品端部へ供給して第２の吸着塔を
昇圧すると同時に、既に排気された第３の吸着塔へも供
給して第３の吸着塔を掃気する工程、 （４） 原料ガスの流入を停止し、製品端部から炭化水
素改質ガスを導出し、この炭化水素改質ガスを既に掃気
された第３の吸着塔へ供給して均圧化する工程、 （５） 原料端部より排気する工程、 （６） 炭化水素改質ガスを精製ガスとして導出してい
る第２の吸着塔から、その精製ガスの一部を製品端部よ
り流入させて塔内を掃気する工程、 （７） 原料ガスの流入を停止した第２の吸着塔から導
出する炭化水素改質ガスと、炭化水素改質ガスを精製ガ
スとして導出している第３の吸着塔からの精製ガスの一
部を製品端部より流入させて均圧化する工程、及び （８） 炭化水素改質ガスを精製ガスとして導出してい
る第３の吸着塔からの精製ガスの一部を製品端部より流
入させて昇圧させる工程、 を実施し、更にその間に前記工程サイクルを第２及び第
３の吸着塔のそれぞれにおいて位相を変えて実施するこ
とを特徴とする炭化水素改質ガスの精製方法にある。
［発明の具体的構成］ 本件発明に用いられる吸着剤は合成Ａ型ゼオライト（モ
レキュラシーブ3A,4A,5A）、合成Ｘ型ゼオライト（モレ
キュラシーブ13X）、天然に産出するゼオライト及びモ
レキュラシーブカーボンのいずれも用いることができる
が、好ましくはモレキュラシーブ4Aを用いる。モレキュ
ラシーブ4Aの25℃における吸着等温線を第２図に示す。
第２図に示されるようにモレキュラシーブ4AはCO2を圧
倒的大量に吸着するものであるが同時にCH4も吸着す
る。本法に用いる炭化水素改質ガスはその約70％がCH4
であり、分圧を考慮すればCH4の吸着量は相当に大き
い。
レキュラシーブ3A,4A,5A）、合成Ｘ型ゼオライト（モレ
キュラシーブ13X）、天然に産出するゼオライト及びモ
レキュラシーブカーボンのいずれも用いることができる
が、好ましくはモレキュラシーブ4Aを用いる。モレキュ
ラシーブ4Aの25℃における吸着等温線を第２図に示す。
第２図に示されるようにモレキュラシーブ4AはCO2を圧
倒的大量に吸着するものであるが同時にCH4も吸着す
る。本法に用いる炭化水素改質ガスはその約70％がCH4
であり、分圧を考慮すればCH4の吸着量は相当に大き
い。
ところで吸着塔の原料端部より原料ガスを導入し、吸着
塔の製品端部より精製ガスを取り出す前記（１），
（２），（３）の工程ではCO2の吸着前線は、その前方
にあるCH4の吸着前線を押上げつつ吸着されたCH4を置換
しながら製品端部に向って進むと考えられる。このあり
さまを第３図に示す。第３図（ａ）はCO2未破過の状態
であり第３図（ｂ）はCO2破過の状態である。第３図よ
り明らかなように製品ガスのCO2の混入率を抑えるため
には、吸着塔はCO2の未破過の状態で次の吸着塔へステ
ップを進ませる方がよく、逆にCH4の回収率を向上させ
るためには、吸着塔はCO2の一部破過の状態で次の吸着
塔へステップを進ませる方がよい。本発明の精製ガスは
前述のごとく、都市ガス代用の熱源であるからCO2の混
入はカロリー低下の要因になるが、微量（５％以下）で
は問題ない。従って本発明では許容される範囲でCO2を
破過させつつCH4の回収を大幅に増大させることが好ま
しい。
塔の製品端部より精製ガスを取り出す前記（１），
（２），（３）の工程ではCO2の吸着前線は、その前方
にあるCH4の吸着前線を押上げつつ吸着されたCH4を置換
しながら製品端部に向って進むと考えられる。このあり
さまを第３図に示す。第３図（ａ）はCO2未破過の状態
であり第３図（ｂ）はCO2破過の状態である。第３図よ
り明らかなように製品ガスのCO2の混入率を抑えるため
には、吸着塔はCO2の未破過の状態で次の吸着塔へステ
ップを進ませる方がよく、逆にCH4の回収率を向上させ
るためには、吸着塔はCO2の一部破過の状態で次の吸着
塔へステップを進ませる方がよい。本発明の精製ガスは
前述のごとく、都市ガス代用の熱源であるからCO2の混
入はカロリー低下の要因になるが、微量（５％以下）で
は問題ない。従って本発明では許容される範囲でCO2を
破過させつつCH4の回収を大幅に増大させることが好ま
しい。
本発明のもう一つの特徴は第２の吸着塔に着目して説明
すると、前記（１）の工程で第１の吸着塔の精製ガスの
一部と第３の吸着塔からの炭化水素改質ガスによって第
２の吸着塔の均圧化が行なわれ、つづいて前記（２）の
工程で第１の吸着塔からの精製ガスの一部によって第２
の吸着塔の昇圧化がはかられ、そして最後に前記（３）
の工程で第１の吸着塔の精製ガスの一部によって、第２
の吸着塔の昇圧化が完成して、第２の吸着塔の圧力は原
料ガスの圧力と同じにまで昇圧され、つづいておこる第
２の吸着塔での吸着による精製ガスの圧力は原料ガスと
ほとんど変わらないことになる。すなわち原料ガスの圧
力はそのまま精製ガスの圧力として利用できるものであ
る。
すると、前記（１）の工程で第１の吸着塔の精製ガスの
一部と第３の吸着塔からの炭化水素改質ガスによって第
２の吸着塔の均圧化が行なわれ、つづいて前記（２）の
工程で第１の吸着塔からの精製ガスの一部によって第２
の吸着塔の昇圧化がはかられ、そして最後に前記（３）
の工程で第１の吸着塔の精製ガスの一部によって、第２
の吸着塔の昇圧化が完成して、第２の吸着塔の圧力は原
料ガスの圧力と同じにまで昇圧され、つづいておこる第
２の吸着塔での吸着による精製ガスの圧力は原料ガスと
ほとんど変わらないことになる。すなわち原料ガスの圧
力はそのまま精製ガスの圧力として利用できるものであ
る。
又第３図をもとに説明すると吸着工程を終了した吸着塔
塔中には吸着剤に吸着されたCH4及び吸着剤粒子の空隙
部にとどまっているCH4とあわせて大量のCH4が存在す
る。これが前記（１）の工程で第３の吸着塔から第２の
吸着塔への均圧で移送されるCH4分である。この前記
（１）の工程では第１の吸着塔からの精製ガスの一部に
よってCH4分が第２の吸着塔に移送される。つづいて前
記（２），（３）の工程で第１の吸着塔からの精製ガス
一部を第２の吸着塔の製品端部へ流入させる。第２の吸
着塔の昇圧工程では圧倒的に分圧の高いCH4の吸着前線
がCO2の吸着前線を原料端部に向って押し下げる作用を
もたらしCH4収率の増加と、精製ガス中の成分の増大を
もたらすのである。
塔中には吸着剤に吸着されたCH4及び吸着剤粒子の空隙
部にとどまっているCH4とあわせて大量のCH4が存在す
る。これが前記（１）の工程で第３の吸着塔から第２の
吸着塔への均圧で移送されるCH4分である。この前記
（１）の工程では第１の吸着塔からの精製ガスの一部に
よってCH4分が第２の吸着塔に移送される。つづいて前
記（２），（３）の工程で第１の吸着塔からの精製ガス
一部を第２の吸着塔の製品端部へ流入させる。第２の吸
着塔の昇圧工程では圧倒的に分圧の高いCH4の吸着前線
がCO2の吸着前線を原料端部に向って押し下げる作用を
もたらしCH4収率の増加と、精製ガス中の成分の増大を
もたらすのである。
本発明においては吸着塔下部には吸着剤容量の1/10以下
の容量の活性アルミナを充填し、その上に吸着剤を充填
する。活性アルミナの役割は炭化水素の水蒸気改質ガス
中に含まれる飽和水蒸気圧分としての水分を前記
（１），（２），（３）の工程で活性アルミナに吸着さ
せ、前記（５），（６）の工程では活性アルミナに吸着
した水分を脱着して活性アルミナの再生を行なうことに
より、いわゆる活性アルミナによる水分PSA法を行なわ
せる。これによって水分に弱い吸着剤を保護する。
の容量の活性アルミナを充填し、その上に吸着剤を充填
する。活性アルミナの役割は炭化水素の水蒸気改質ガス
中に含まれる飽和水蒸気圧分としての水分を前記
（１），（２），（３）の工程で活性アルミナに吸着さ
せ、前記（５），（６）の工程では活性アルミナに吸着
した水分を脱着して活性アルミナの再生を行なうことに
より、いわゆる活性アルミナによる水分PSA法を行なわ
せる。これによって水分に弱い吸着剤を保護する。
PSA法は弁を作動する計装空気を除いては何ら圧力エネ
ルギーを必要とせず、しかも原料ガスが保有する圧力を
ほとんど低下させずに精製ガス圧力として取り出すこと
ができるので極めて経済的である。
ルギーを必要とせず、しかも原料ガスが保有する圧力を
ほとんど低下させずに精製ガス圧力として取り出すこと
ができるので極めて経済的である。
さらに本発明によるPSA法の脱着による排気ガス、掃気
ガス中にはいくらかのH2，CH4等の可燃性ガスが含まれ
ており、このガスは水蒸気改質の熱源として利用される
ことが望ましいが脱着、掃気ガスの圧力は燃焼バーナー
に必要な圧力を保持して排出されるのでホールドタンク
に貯えて使用することができる。
ガス中にはいくらかのH2，CH4等の可燃性ガスが含まれ
ており、このガスは水蒸気改質の熱源として利用される
ことが望ましいが脱着、掃気ガスの圧力は燃焼バーナー
に必要な圧力を保持して排出されるのでホールドタンク
に貯えて使用することができる。
尚、前記（５），（６）の工程では大気圧に開放して排
気、掃気することが一般的であるが、この排気、掃気の
工程では減圧ポンプを用いて吸引を同時に行なって吸着
剤の再生を促進させることも可能である。この場合は減
圧ポンプの排気側圧力が水蒸気改質の熱源燃焼バーナー
に必要な圧力を保持することになる。
気、掃気することが一般的であるが、この排気、掃気の
工程では減圧ポンプを用いて吸引を同時に行なって吸着
剤の再生を促進させることも可能である。この場合は減
圧ポンプの排気側圧力が水蒸気改質の熱源燃焼バーナー
に必要な圧力を保持することになる。
以下、本発明の方法を、第１図を参照しながら具体的に
説明するが、以下に示す操作は一例であって、本発明は
この操作のみに限定されないものであることを理解され
たい。
説明するが、以下に示す操作は一例であって、本発明は
この操作のみに限定されないものであることを理解され
たい。
第１図においてA,B,Cは吸着塔、１〜15は開閉弁、16〜2
1は調節弁、25は原料ガス、26は精製ガス、27は排ガ
ス、31〜37は管、41は精製ガスホールドタンク、42は排
ガスホールドタンク、51は真空脱着を行なう場合に用い
る減圧ポンプ、61はCO2濃度計である。
1は調節弁、25は原料ガス、26は精製ガス、27は排ガ
ス、31〜37は管、41は精製ガスホールドタンク、42は排
ガスホールドタンク、51は真空脱着を行なう場合に用い
る減圧ポンプ、61はCO2濃度計である。
操作にあたって、以下に説明する９工程を順次繰り返し
ながら連続的に炭化水素改質ガスを精製する。また各工
程の操作時間は、タイマーにより任意にコントロールさ
れ得る構成としている。以下の工程において、工程１〜
３ではＡ塔が吸着工程であり、工程４〜６ではＢ塔が吸
着工程であり、工程７〜９ではＣ塔が吸着工程である。
ながら連続的に炭化水素改質ガスを精製する。また各工
程の操作時間は、タイマーにより任意にコントロールさ
れ得る構成としている。以下の工程において、工程１〜
３ではＡ塔が吸着工程であり、工程４〜６ではＢ塔が吸
着工程であり、工程７〜９ではＣ塔が吸着工程である。
工程１ 開閉弁1,2,10,15が開かれ原料ガス25は管31より開閉弁
１を経て吸着塔Ａに導入される。吸着塔の製品端部より
開閉弁２を経て管32より精製ガスが流出し調節弁21を経
て精製ガスホールドタンク41に貯えられる。精製ガス流
出速度は調節弁21によって行なわれる。一方既に吸着工
程（工程７〜９）を終了した吸着塔Ｃより調節弁18、開
閉弁15、管34、開閉弁10、および調節弁17を経てガス
が、これも既に精製ガスの一部によって塔内を掃気（洗
浄）されて（工程９）、再生した吸着塔Ｂに対して向流
に、吸着塔B,C間の圧力がほぼ均等になるまで供給され
る（均圧）。この際ガス移動速度は調節弁18,17によっ
てコントロールされる。吸着塔Ｂに対して吸着塔Ｃから
の上記のガスと同時に吸着塔Ａからの精製ガスの一部が
管32より調節弁20で速度を調節されて管36,34、開閉弁1
0、調節弁17を経て吸着塔Ｂに導入される。
１を経て吸着塔Ａに導入される。吸着塔の製品端部より
開閉弁２を経て管32より精製ガスが流出し調節弁21を経
て精製ガスホールドタンク41に貯えられる。精製ガス流
出速度は調節弁21によって行なわれる。一方既に吸着工
程（工程７〜９）を終了した吸着塔Ｃより調節弁18、開
閉弁15、管34、開閉弁10、および調節弁17を経てガス
が、これも既に精製ガスの一部によって塔内を掃気（洗
浄）されて（工程９）、再生した吸着塔Ｂに対して向流
に、吸着塔B,C間の圧力がほぼ均等になるまで供給され
る（均圧）。この際ガス移動速度は調節弁18,17によっ
てコントロールされる。吸着塔Ｂに対して吸着塔Ｃから
の上記のガスと同時に吸着塔Ａからの精製ガスの一部が
管32より調節弁20で速度を調節されて管36,34、開閉弁1
0、調節弁17を経て吸着塔Ｂに導入される。
工程２ 開閉弁15が閉じると同時に開閉弁14が開かれる。吸着塔
Ａは工程１と同じ操作をつづける。吸着塔Ｂは開閉弁15
が閉じることにより吸着塔Ｃからのガスの流入は止まる
が、吸着塔Ａからの精製ガスの一部を受けとりつつ塔内
圧力を上昇させていく（昇圧）。一方吸着塔Ｃは開閉弁
14を開くことによって大気圧近くまで（真空PSA法の場
合は減圧ポンプ51によって吸引されて大気圧以下まで）
減圧されて吸着ガスを脱着・排気する。排ガスは開閉弁
14、管37を経て（真空PSA法の場合は減圧ポンプ51によ
って吸引されて）、排ガスホールドタンク42に貯えられ
る。
Ａは工程１と同じ操作をつづける。吸着塔Ｂは開閉弁15
が閉じることにより吸着塔Ｃからのガスの流入は止まる
が、吸着塔Ａからの精製ガスの一部を受けとりつつ塔内
圧力を上昇させていく（昇圧）。一方吸着塔Ｃは開閉弁
14を開くことによって大気圧近くまで（真空PSA法の場
合は減圧ポンプ51によって吸引されて大気圧以下まで）
減圧されて吸着ガスを脱着・排気する。排ガスは開閉弁
14、管37を経て（真空PSA法の場合は減圧ポンプ51によ
って吸引されて）、排ガスホールドタンク42に貯えられ
る。
工程３ 開閉弁13が新たに開かれる。吸着塔Ａは工程1,2と同じ
操作をつづける。吸着塔Ｂは工程２と同じ操作をつづけ
さらに圧力の上昇を行ない工程３の最後には吸着塔Ａと
同じ圧力に達する。吸着塔Ｃは工程２の減圧・脱着のあ
と吸着塔Ａからの精製ガスの一部によって塔内を掃気
（洗浄）される。すなわち吸着塔Ａからの精製ガスの一
部は管32,35、調節弁19、管33、開閉弁13を吸着塔Ｃに
導入され、塔内を向流に洗浄して開閉弁14、管37を経て
（真空PSA法の場合は減圧ポンプ51によって吸引・排気
されて）、排ガスホールドタンクに貯えられる。掃気
（洗浄）ガス速度は最も洗浄効果の高い速度になるよう
に調節弁19の開度を選択することによって調節される。
操作をつづける。吸着塔Ｂは工程２と同じ操作をつづけ
さらに圧力の上昇を行ない工程３の最後には吸着塔Ａと
同じ圧力に達する。吸着塔Ｃは工程２の減圧・脱着のあ
と吸着塔Ａからの精製ガスの一部によって塔内を掃気
（洗浄）される。すなわち吸着塔Ａからの精製ガスの一
部は管32,35、調節弁19、管33、開閉弁13を吸着塔Ｃに
導入され、塔内を向流に洗浄して開閉弁14、管37を経て
（真空PSA法の場合は減圧ポンプ51によって吸引・排気
されて）、排ガスホールドタンクに貯えられる。掃気
（洗浄）ガス速度は最も洗浄効果の高い速度になるよう
に調節弁19の開度を選択することによって調節される。
工程４ 開閉弁1,2,10,13,14が閉じ、開閉弁6,7,15,5が開かれ
る。原料ガス25は管31より開閉弁６を経て吸着塔Ｂに導
入される。吸着塔の製品端部より開閉弁７を経て管32よ
り精製ガスが流出し調節弁21を経て精製ガスホールドタ
ンク41に貯えられる。精製ガス流出速度は調節弁21によ
って行なわれる。一方既に吸着工程（１〜３）を終了し
た吸着塔Ａより調節弁16、開閉弁５、管34、開閉弁15、
および調節弁18を経てガスが、これも既に精製ガスの一
部によって塔内を掃気（洗浄）されて（工程３）、再生
した吸着塔Ｃに対して向流に、吸着塔C,A間の圧力がほ
ぼ均等になるまで供給される（均圧）。この際ガス移動
速度は調節弁16,18によってコントロールされる。吸着
塔Ｃに対しては吸着塔Ａからの上記のガスと同時に吸着
塔Ｂからの精製ガスの一部が管32より調節弁20で速度を
調節されて管36、開閉弁15、調節弁18を経て吸着塔Ｃに
導入される。
る。原料ガス25は管31より開閉弁６を経て吸着塔Ｂに導
入される。吸着塔の製品端部より開閉弁７を経て管32よ
り精製ガスが流出し調節弁21を経て精製ガスホールドタ
ンク41に貯えられる。精製ガス流出速度は調節弁21によ
って行なわれる。一方既に吸着工程（１〜３）を終了し
た吸着塔Ａより調節弁16、開閉弁５、管34、開閉弁15、
および調節弁18を経てガスが、これも既に精製ガスの一
部によって塔内を掃気（洗浄）されて（工程３）、再生
した吸着塔Ｃに対して向流に、吸着塔C,A間の圧力がほ
ぼ均等になるまで供給される（均圧）。この際ガス移動
速度は調節弁16,18によってコントロールされる。吸着
塔Ｃに対しては吸着塔Ａからの上記のガスと同時に吸着
塔Ｂからの精製ガスの一部が管32より調節弁20で速度を
調節されて管36、開閉弁15、調節弁18を経て吸着塔Ｃに
導入される。
工程５ 開閉弁５が閉じると同時に開閉弁４が開かれる。吸着塔
Ｂは工程４と同じ操作をつづける。吸着塔Ｃは開閉弁５
が閉じることにより吸着塔Ａからのガスの流入は止まる
が、吸着塔Ｂからの精製ガスの一部を受けとりつつ塔内
圧力を上昇させていく（昇圧）。一方吸着塔Ａは開閉弁
４を開くことによって大気圧近くまで（真空PSA法の場
合は減圧ポンプ51によって吸引されて大気圧以下まで）
減圧されて吸着ガスを脱着・排気する。排ガスは開閉弁
４、管37を経て（真空PSA法の場合は減圧ポンプ51によ
って吸引されて）、排ガスホールドタンク42に貯えられ
る。
Ｂは工程４と同じ操作をつづける。吸着塔Ｃは開閉弁５
が閉じることにより吸着塔Ａからのガスの流入は止まる
が、吸着塔Ｂからの精製ガスの一部を受けとりつつ塔内
圧力を上昇させていく（昇圧）。一方吸着塔Ａは開閉弁
４を開くことによって大気圧近くまで（真空PSA法の場
合は減圧ポンプ51によって吸引されて大気圧以下まで）
減圧されて吸着ガスを脱着・排気する。排ガスは開閉弁
４、管37を経て（真空PSA法の場合は減圧ポンプ51によ
って吸引されて）、排ガスホールドタンク42に貯えられ
る。
工程６ 開閉弁３が新たに開かれる。吸着塔Ｂは工程4,5と同じ
操作を続ける。吸着塔Ｃは工程５と同じ操作をつづけさ
らに圧力の上昇を行ない工程６の最後には吸着塔Ｂと同
じ圧力に達する。吸着塔Ａは工程５の減圧・脱着のあと
吸着塔Ｂからの精製ガスの一部によって塔内を掃気（洗
浄）される。即ち吸着塔Ｂからの精製ガスの一部は管3
2,35、調節弁19、管33、開閉弁３を経て吸着塔Ａに導入
され、塔内を向流に洗浄して開閉弁４、管37を経て（真
空PSA法の場合は減圧ポンプ51によって吸引・排気され
て）、排ガスホールドタンクに貯えられる。掃気（洗
浄）ガス速度は最も洗浄効果の高い速度になるように調
節弁19の開度を選択することによって調節される。
操作を続ける。吸着塔Ｃは工程５と同じ操作をつづけさ
らに圧力の上昇を行ない工程６の最後には吸着塔Ｂと同
じ圧力に達する。吸着塔Ａは工程５の減圧・脱着のあと
吸着塔Ｂからの精製ガスの一部によって塔内を掃気（洗
浄）される。即ち吸着塔Ｂからの精製ガスの一部は管3
2,35、調節弁19、管33、開閉弁３を経て吸着塔Ａに導入
され、塔内を向流に洗浄して開閉弁４、管37を経て（真
空PSA法の場合は減圧ポンプ51によって吸引・排気され
て）、排ガスホールドタンクに貯えられる。掃気（洗
浄）ガス速度は最も洗浄効果の高い速度になるように調
節弁19の開度を選択することによって調節される。
工程７ 開閉弁6,7,15,3,4が閉じ、開閉弁11,12、５、10が開か
れる。原料ガス25は管31より開閉弁11を経て吸着塔Ｃに
導入される。吸着塔の製品端部より開閉弁12を経て管32
より精製ガスが流出し調節弁21を経て精製ガスホールド
タンク41に貯えられる。精製ガス流出速度は調節弁21に
よって行なわれる。一方既に吸着工程（工程４〜６）を
終了した吸着塔Ｂより調節弁17、開閉弁10、管34、開閉
弁５、および調節弁16を経てガスが、これも既に精製ガ
スの一部によって塔内を掃気（洗浄）されて（工程
６）、再生した吸着塔Ａに対して向流に、吸着塔A,B間
の圧力がほぼ均等になるまで供給される（均圧）。この
際ガス移動速度は調節弁17,16によってコントロールさ
れる。吸着塔Ａに対しては吸着塔Ｂからの上記のガスと
同時に吸着塔Ｃからの精製ガスの一部が管32より調節弁
20で速度を調節されて管36,34、開閉弁５、調節弁16を
経て吸着塔Ａに導入される。
れる。原料ガス25は管31より開閉弁11を経て吸着塔Ｃに
導入される。吸着塔の製品端部より開閉弁12を経て管32
より精製ガスが流出し調節弁21を経て精製ガスホールド
タンク41に貯えられる。精製ガス流出速度は調節弁21に
よって行なわれる。一方既に吸着工程（工程４〜６）を
終了した吸着塔Ｂより調節弁17、開閉弁10、管34、開閉
弁５、および調節弁16を経てガスが、これも既に精製ガ
スの一部によって塔内を掃気（洗浄）されて（工程
６）、再生した吸着塔Ａに対して向流に、吸着塔A,B間
の圧力がほぼ均等になるまで供給される（均圧）。この
際ガス移動速度は調節弁17,16によってコントロールさ
れる。吸着塔Ａに対しては吸着塔Ｂからの上記のガスと
同時に吸着塔Ｃからの精製ガスの一部が管32より調節弁
20で速度を調節されて管36,34、開閉弁５、調節弁16を
経て吸着塔Ａに導入される。
工程８ 開閉弁10が閉じると同時に開閉弁９が開かれる。吸着塔
Ｃは工程７と同じ操作をつづける。吸着塔Ａは開閉弁10
が閉じることにより吸着塔Ｂからのガスの流入は止まる
が、吸着塔Ｃからの精製ガスの一部を受けとりつつ塔内
圧力を上昇させていく（昇圧）。一方吸着塔Ｂは開閉弁
９を開くことによって大気圧近くまで（真空PSA法の場
合は減圧ポンプ51によって吸引されて大気圧以下まで）
減圧されて吸着ガスを脱着・排気する。排ガスは開閉弁
９、管37を経て（真空PSA法の場合は減圧ポンプ51によ
って吸引されて）、排ガスホールドタンク42に貯えられ
る。
Ｃは工程７と同じ操作をつづける。吸着塔Ａは開閉弁10
が閉じることにより吸着塔Ｂからのガスの流入は止まる
が、吸着塔Ｃからの精製ガスの一部を受けとりつつ塔内
圧力を上昇させていく（昇圧）。一方吸着塔Ｂは開閉弁
９を開くことによって大気圧近くまで（真空PSA法の場
合は減圧ポンプ51によって吸引されて大気圧以下まで）
減圧されて吸着ガスを脱着・排気する。排ガスは開閉弁
９、管37を経て（真空PSA法の場合は減圧ポンプ51によ
って吸引されて）、排ガスホールドタンク42に貯えられ
る。
工程９ 開閉弁８が新たに開かれる。吸着塔Ｃは工程7,8と同じ
操作をつづける。吸着塔Ａは工程８と同じ操作をつづけ
さらに圧力の上昇を行ない工程９の最後には吸着塔Ｃと
同じ圧力に達する。吸着塔Ｂは工程８の減圧・脱着のあ
と吸着塔Ｃからの精製ガスの一部によって塔内を掃気
（洗浄）される。即ち吸着塔Ｃからの精製ガスの一部は
管32,35、調節弁19、管33、開閉弁８を経て吸着塔Ｂに
導入され、塔内を向流に洗浄して開閉弁９、管37を経て
（真空PSA法の場合は減圧ポンプ51によって吸引・排気
されて）、排ガスホールドタンクに貯えられる。掃気
（洗浄）ガス速度は最も洗浄効果の高い速度になるよう
に調節弁19の開度を選択することによって調節される。
操作をつづける。吸着塔Ａは工程８と同じ操作をつづけ
さらに圧力の上昇を行ない工程９の最後には吸着塔Ｃと
同じ圧力に達する。吸着塔Ｂは工程８の減圧・脱着のあ
と吸着塔Ｃからの精製ガスの一部によって塔内を掃気
（洗浄）される。即ち吸着塔Ｃからの精製ガスの一部は
管32,35、調節弁19、管33、開閉弁８を経て吸着塔Ｂに
導入され、塔内を向流に洗浄して開閉弁９、管37を経て
（真空PSA法の場合は減圧ポンプ51によって吸引・排気
されて）、排ガスホールドタンクに貯えられる。掃気
（洗浄）ガス速度は最も洗浄効果の高い速度になるよう
に調節弁19の開度を選択することによって調節される。
以上の説明から理解されるように、上記の９工程は工程
１〜３を１つの単位として、塔と塔との関係において１
塔づつ位相を変えていきながら繰り返し行なうものであ
る。この関係をわかりやすく第１表にまとめる。
１〜３を１つの単位として、塔と塔との関係において１
塔づつ位相を変えていきながら繰り返し行なうものであ
る。この関係をわかりやすく第１表にまとめる。
各開閉弁の開閉はタイマー、シーケンサー等によって自
動的に行なわれる。サイクルに要する時間は１塔当りに
対して１〜10分、好ましくは３〜６分である。精製ガス
中にCO2濃度が５％以下で破過するに足る精製ガス速度
は調節弁21の開度を手動で調節して行なうことができる
が、その他に管32の経路にCO2濃度計を設け、精製ガス
中のCO2濃度が設定値に達した時点でPSA法の工程を進め
る方法をとることができる。
動的に行なわれる。サイクルに要する時間は１塔当りに
対して１〜10分、好ましくは３〜６分である。精製ガス
中にCO2濃度が５％以下で破過するに足る精製ガス速度
は調節弁21の開度を手動で調節して行なうことができる
が、その他に管32の経路にCO2濃度計を設け、精製ガス
中のCO2濃度が設定値に達した時点でPSA法の工程を進め
る方法をとることができる。
以下、実施例により本発明を更に詳しく説明する。
［実施例１］ ガス混合器によって合成したブタン水蒸気改質ガスを用
いて精製実験を実施した。３基の吸着塔はステンレス製
（内径28mm×高さ1.25m）であり、１塔当り上部にモレ
キュラシーブ4Aを427g、下部には活性アルミナ95gを充
填した。
いて精製実験を実施した。３基の吸着塔はステンレス製
（内径28mm×高さ1.25m）であり、１塔当り上部にモレ
キュラシーブ4Aを427g、下部には活性アルミナ95gを充
填した。
（イ） 実験条件 操作温度:40℃ 吸着圧力:6.0kg/cm2Ｇ 排気圧力:1.0kg/cm2Ｇ サイクルタイム:4.0分/1塔当り 合成ガス組成：H2＝7.0％、CO225.1％、CH4＝67.9％、
他に40℃における飽和水蒸気を含む。
他に40℃における飽和水蒸気を含む。
（ロ） 操作条件 第４図に示す通りである。
工程1:（ａ）図の通り。
工程2:（ｂ）図の通り。
工程3:（ｃ）図の通り。
工程4,工程5,工程6:それぞれ（ａ）図，（ｂ）図，
（ｃ）図においてＡ→B,B→C,C→Ａに読み変える。
（ｃ）図においてＡ→B,B→C,C→Ａに読み変える。
工程7,工程8,工程9:それぞれ（ａ）図，（ｂ）図，
（ｃ）図においてＡ→C,B→A,C→Ｂに読み変える。
（ｃ）図においてＡ→C,B→A,C→Ｂに読み変える。
（ハ） 実験結果 原料供給ガス量は184.8Nl/Hrに対し精製ガス119.3Nl/Hr
でCH4回収率は84.8％であった。精製ガス組成はH2＝5.8
％、CO2＝5.0％、CH4＝89.2％、露点＝−60℃であっ
た。
でCH4回収率は84.8％であった。精製ガス組成はH2＝5.8
％、CO2＝5.0％、CH4＝89.2％、露点＝−60℃であっ
た。
［実施例２］ 実施例１において精製ガスの調節弁の開度をより絞るこ
とによって精製ガスのCO2ガスの濃度の減少を計った。
原料合成ガス組成および操作条件は実施例１と同じであ
る。
とによって精製ガスのCO2ガスの濃度の減少を計った。
原料合成ガス組成および操作条件は実施例１と同じであ
る。
実験結果は原料供給ガス量170.3Nl/Hrに対して精製ガス
は95.3Nl/HrでCH4回収率は77.5％であった。又精製ガス
組成はH2＝5.8％、CO2＝0.1％、CH4＝94.0％、露点＝−
60℃であった。
は95.3Nl/HrでCH4回収率は77.5％であった。又精製ガス
組成はH2＝5.8％、CO2＝0.1％、CH4＝94.0％、露点＝−
60℃であった。
［実施例３］ 排気側に真空ポンプを接続して排気圧力を460Torrまで
減圧した。
減圧した。
（イ） 実験条件 実施例１と同じである。
（ロ） 操作条件 第５図に示す通りである。
工程1:（ａ）図の通り。
工程2:（ｂ）図の通り。
工程3:（ｃ）図の通り。
工程4,工程5,工程6:それぞれ（ａ）図，（ｂ）図，
（ｃ）図においてＡ→B,B→C,C→Ａに読み変える。
（ｃ）図においてＡ→B,B→C,C→Ａに読み変える。
工程7,工程8,工程9:それぞれ（ａ）図，（ｂ）図，
（ｃ）図においてＡ→C,B→A,C→Ｂに読み変える。
（ｃ）図においてＡ→C,B→A,C→Ｂに読み変える。
（ハ） 実験結果 原料供給ガス量231.4Nl/Hrに対して精製ガス11は9.3Nl/
HrでCH4回収率は91.8％であった。又、精製ガス組成はH
2＝6.8％、CO2＝5.0％、CH4＝88.2％、露点＝−60℃で
あった。
HrでCH4回収率は91.8％であった。又、精製ガス組成はH
2＝6.8％、CO2＝5.0％、CH4＝88.2％、露点＝−60℃で
あった。
［発明の効果］ 本発明によって炭化水素改質ガスから二酸化炭素を除去
するに当って （イ） 緊急時に簡便に対応でき、 （ロ） 原料ガスの圧力を損うことなく、 （ハ） 薬剤を使用することなく、 精製することができる。
するに当って （イ） 緊急時に簡便に対応でき、 （ロ） 原料ガスの圧力を損うことなく、 （ハ） 薬剤を使用することなく、 精製することができる。
第１図は本発明を説明するための系統図であり、 第２図はモレキュラシーブの吸着平衡図であり、 第３図は吸着塔の破過状態を示す説明図であり、 第４図は実施例１の操作条件を示す模式図であり、 第５図は実施例３の操作条件を示す模式図である。 A,B,C……吸着塔、１〜15……開閉弁 16〜21……調節弁、31〜37……管 51……減圧ポンプ、61……CO2濃度計
Claims (2)
- 【請求項１】二酸化炭素を選択的に吸着する吸着剤を充
填した３基の吸着塔を用いて、これらの吸着塔に二酸化
炭素を含有する炭化水素改質ガスである原料ガスを流通
させて、二酸化炭素を吸着除去することにより、炭化水
素改質ガスを精製する方法であって、第１の吸着塔にお
いて、順次に、 （１） 加圧状態の原料ガスを原料端部へ供給し、塔内
を一定の圧力に保持しながら、製品端部から炭化水素改
質ガスを精製ガスとして導出し、この精製ガスの一部
を、第３の吸着塔からの炭化水素改質ガスの流入によっ
て均圧化が行なわれつつある第２の吸着塔の製品端部へ
供給する工程、 （２） 加圧状態の原料ガスを原料端部へ供給し、塔内
を一定の圧力に保持しながら、製品端部から炭化水素改
質ガスを精製ガスとして導出し、この精製ガスの一部
を、既に第３の吸着塔からの炭化水素改質ガス流入によ
って均圧化が行なわれた第２の吸着塔の製品端部へ供給
して第２の吸着塔を昇圧する工程、 （３） 加圧状態の原料ガスを原料端部へ供給し、塔内
を一定の圧力に保持しながら、製品端部から炭化水素改
質ガスを精製ガスとして導出し、この精製ガスの一部
を、第２の吸着塔の製品端部へ供給して第２の吸着塔を
昇圧すると同時に、既に排気された第３の吸着塔へも供
給して第３の吸着塔を掃気洗浄する工程、 （４） 原料ガスの流入を停止し、製品端部から炭化水
素改質ガスを導出し、この炭化水素改質ガスを既に掃気
された第３の吸着塔へ供給して均圧化する工程、 （５） 原料端部より排気する工程、 （６） 炭化水素改質ガスを精製ガスとして導出してい
る第２の吸着塔から、その精製ガスの一部を製品端部よ
り流入させて塔内を洗浄掃気する工程、 （７） 原料ガスの流入を停止した第２の吸着塔から導
出する炭化水素改質ガスと、炭化水素改質ガスを精製ガ
スとして導出している第３の吸着塔からの精製ガスの一
部を製品端部より流入させて均圧化させる工程、及び （８） 炭化水素改質ガスを精製ガスとして導出してい
る第３の吸着塔からの精製ガスの一部を製品端部より流
入させて昇圧させる工程、 を実施し、更にその間に前記工程サイクルを第２及び第
３の吸着塔のそれぞれにおいて位相を変えて実施するこ
とを特徴とする炭化水素改質ガスの精製方法。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項において （５） の工程が減圧ポンプによって大気圧以下に吸引
排気し、 （６） の工程が減圧ポンプによって大気圧以下に吸引
掃気する、 ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の炭化水素
改質ガスの精製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62208284A JPH07165B2 (ja) | 1987-08-24 | 1987-08-24 | 炭化水素改質ガスの精製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62208284A JPH07165B2 (ja) | 1987-08-24 | 1987-08-24 | 炭化水素改質ガスの精製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6451120A JPS6451120A (en) | 1989-02-27 |
| JPH07165B2 true JPH07165B2 (ja) | 1995-01-11 |
Family
ID=16553696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62208284A Expired - Lifetime JPH07165B2 (ja) | 1987-08-24 | 1987-08-24 | 炭化水素改質ガスの精製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07165B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW274055B (ja) * | 1994-04-05 | 1996-04-11 | Sumitomo Seika Chemicals | |
| US6558451B2 (en) * | 2000-05-10 | 2003-05-06 | Airsep Corporation | Multiple bed pressure swing adsorption method and apparatus |
| JP4758394B2 (ja) * | 2007-05-30 | 2011-08-24 | 住友精化株式会社 | 混合ガスの精製方法、および混合ガスのリサイクルシステム |
| CN102921271B (zh) * | 2012-11-07 | 2015-04-29 | 四川天一科技股份有限公司 | 一种吸附法回收聚烯烃尾气中非甲烷烃的改进工艺 |
| WO2020255302A1 (ja) * | 2019-06-19 | 2020-12-24 | 日揮グローバル株式会社 | 天然ガス前処理システム及び天然ガスの前処理方法 |
-
1987
- 1987-08-24 JP JP62208284A patent/JPH07165B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6451120A (en) | 1989-02-27 |
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