JPH119934A - 圧力スイング吸着法による水素製造方法 - Google Patents
圧力スイング吸着法による水素製造方法Info
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- JPH119934A JPH119934A JP9185773A JP18577397A JPH119934A JP H119934 A JPH119934 A JP H119934A JP 9185773 A JP9185773 A JP 9185773A JP 18577397 A JP18577397 A JP 18577397A JP H119934 A JPH119934 A JP H119934A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣＯ2 分圧に応じて均圧工程での吸着塔のガ
スの流れ方向を並流か向流に決定することによって、吸
着剤の分離性能の安定化と、吸着剤の有効利用が達成で
き、高効率の水素精製が可能となる圧力スイング吸着法
による水素製造方法を提供する。 【解決手段】 吸着工程における原料ガスのＣＯ2 分圧
が規定値と同一かより高い場合には、均圧放出工程にお
ける吸着塔よりガスを並流方向に放出させ、均圧昇圧工
程にある吸着塔には向流方向にガスを導入し、吸着工程
における原料ガスのＣＯ2 分圧が規定値より低い場合に
は、均圧放出工程における吸着塔よりガスを向流方向に
放出させ、均圧昇圧工程にある吸着塔には並流方向にガ
スを導入する。
スの流れ方向を並流か向流に決定することによって、吸
着剤の分離性能の安定化と、吸着剤の有効利用が達成で
き、高効率の水素精製が可能となる圧力スイング吸着法
による水素製造方法を提供する。 【解決手段】 吸着工程における原料ガスのＣＯ2 分圧
が規定値と同一かより高い場合には、均圧放出工程にお
ける吸着塔よりガスを並流方向に放出させ、均圧昇圧工
程にある吸着塔には向流方向にガスを導入し、吸着工程
における原料ガスのＣＯ2 分圧が規定値より低い場合に
は、均圧放出工程における吸着塔よりガスを向流方向に
放出させ、均圧昇圧工程にある吸着塔には並流方向にガ
スを導入する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧力スイング吸着
法（ＰＳＡ法）によって、易吸着性ガスと難吸着性ガス
とを成分とする混合ガスから難吸着性ガスである水素ガ
スの分離方法に係り、更に詳しくは、圧力スイング吸着
法の均圧工程におけるガス流れ方向を吸着工程のＣＯ2
分圧によって決定し、分離性能の安定化と吸着剤の有効
利用を達成する圧力スイング吸着法による水素製造方法
に関する。
法（ＰＳＡ法）によって、易吸着性ガスと難吸着性ガス
とを成分とする混合ガスから難吸着性ガスである水素ガ
スの分離方法に係り、更に詳しくは、圧力スイング吸着
法の均圧工程におけるガス流れ方向を吸着工程のＣＯ2
分圧によって決定し、分離性能の安定化と吸着剤の有効
利用を達成する圧力スイング吸着法による水素製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】圧力スイング吸着法を用いて例えば、コ
ークス炉ガスから水素ガスを製造する場合には、複数の
吸着塔を備え、各吸着塔が以下の〜の工程を順次繰
り返して運転されている。 加圧下において、吸着剤を充填した吸着塔に原料ガス
を通ずることにより、不純物ガスを吸着除去して、水素
ガスを濃縮精製して製品水素ガスを取り出す吸着工程。 吸着工程終了後の加圧下の状態の吸着塔と、パージ工
程終了後の大気圧付近の吸着塔を連結して圧力の平均化
を実施し、吸着工程終了後の吸着塔より放出される水素
富ガスをパージ工程終了後の吸着塔へ回収して、加圧用
に使用する均圧放出工程。 均圧放出工程終了後の吸着塔を向流方向に大気圧付近
まで減圧し吸着した不純物ガスを排気する減圧工程。 減圧工程終了後の吸着塔に製品水素ガスを用いて向流
方向に洗浄し、吸着剤を再生するパージ工程。 パージ工程終了後の吸着塔と、吸着工程終了後の吸着
塔とを連結し、後者より放出される水素富ガスにより前
者を加圧する均圧昇圧工程。 均圧昇圧工程終了後の吸着塔を製品水素ガスによって
向流方向に加圧し、吸着圧力まで昇圧する昇圧工程。 ここで、向流とは吸着工程時のガス流れ方向と逆向き方
向の流れをいい、並流とは吸着工程時のガス流れ方向と
同一方向の流れをいう。
ークス炉ガスから水素ガスを製造する場合には、複数の
吸着塔を備え、各吸着塔が以下の〜の工程を順次繰
り返して運転されている。 加圧下において、吸着剤を充填した吸着塔に原料ガス
を通ずることにより、不純物ガスを吸着除去して、水素
ガスを濃縮精製して製品水素ガスを取り出す吸着工程。 吸着工程終了後の加圧下の状態の吸着塔と、パージ工
程終了後の大気圧付近の吸着塔を連結して圧力の平均化
を実施し、吸着工程終了後の吸着塔より放出される水素
富ガスをパージ工程終了後の吸着塔へ回収して、加圧用
に使用する均圧放出工程。 均圧放出工程終了後の吸着塔を向流方向に大気圧付近
まで減圧し吸着した不純物ガスを排気する減圧工程。 減圧工程終了後の吸着塔に製品水素ガスを用いて向流
方向に洗浄し、吸着剤を再生するパージ工程。 パージ工程終了後の吸着塔と、吸着工程終了後の吸着
塔とを連結し、後者より放出される水素富ガスにより前
者を加圧する均圧昇圧工程。 均圧昇圧工程終了後の吸着塔を製品水素ガスによって
向流方向に加圧し、吸着圧力まで昇圧する昇圧工程。 ここで、向流とは吸着工程時のガス流れ方向と逆向き方
向の流れをいい、並流とは吸着工程時のガス流れ方向と
同一方向の流れをいう。
【０００３】そして、吸着工程が終了した加圧下の吸着
塔と、パージ工程を終了した大気圧付近の吸着塔を連結
し、吸着工程終了時の吸着塔より放出される水素富ガス
をパージ工程終了後の吸着塔へ回収して加圧用に使用す
ることは、従来より知られている。また、この方法とし
て吸着工程時の吸着塔からガスの流れをみて、並流均圧
方式と、向流均圧方式がある。並流均圧方式による圧力
スイング吸着法による水素製造方法を図６に示すが、均
圧放出工程において、吸着工程のガスの流れと同一方向
にガスを流して、均圧昇圧工程の吸着塔に向流方向に水
素富ガスを流して、上部ほど高純度の水素ガスの回収を
行っている。この場合の吸着塔内圧力と時間との関係を
図７に示す。また、特開昭６０−２２９１９号公報には
図８に示すような向流均圧方式が開示され、吸着工程の
ガスの流れとは反対方向に吸着塔から水素富ガスを流し
て、均圧昇圧工程の吸着塔に並流方向に流し、有効成分
ガスの回収率の向上に利用することが行われている。こ
の場合の吸着塔内圧力と時間との関係は前記図７と同様
である。
塔と、パージ工程を終了した大気圧付近の吸着塔を連結
し、吸着工程終了時の吸着塔より放出される水素富ガス
をパージ工程終了後の吸着塔へ回収して加圧用に使用す
ることは、従来より知られている。また、この方法とし
て吸着工程時の吸着塔からガスの流れをみて、並流均圧
方式と、向流均圧方式がある。並流均圧方式による圧力
スイング吸着法による水素製造方法を図６に示すが、均
圧放出工程において、吸着工程のガスの流れと同一方向
にガスを流して、均圧昇圧工程の吸着塔に向流方向に水
素富ガスを流して、上部ほど高純度の水素ガスの回収を
行っている。この場合の吸着塔内圧力と時間との関係を
図７に示す。また、特開昭６０−２２９１９号公報には
図８に示すような向流均圧方式が開示され、吸着工程の
ガスの流れとは反対方向に吸着塔から水素富ガスを流し
て、均圧昇圧工程の吸着塔に並流方向に流し、有効成分
ガスの回収率の向上に利用することが行われている。こ
の場合の吸着塔内圧力と時間との関係は前記図７と同様
である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た並流均圧方式においては次のような問題がある。即
ち、ガスが吸着剤へ吸着するときに吸着熱を発生する
が、この熱はガス流れと共に吸着塔の上部に移動し、吸
着塔外に放出される。一方、吸着時の圧力より減圧して
ガスを脱着して、吸着剤を再生する場合には、吸着時と
は逆に吸熱される。この吸熱現象により吸着剤の温度が
降下し、吸着量の多い吸着塔の下部ほど冷却されること
になる。この温度低下は、吸着剤の吸着量の増加をもた
らすものの、そのためかえって脱着がしにくくなり、そ
の結果吸着剤の分離性能が低下するという問題がある。
特に寒冷地においては、外気温度の影響で吸着剤温度が
より低下するため、吸着塔を保温している事例がある。
また、前記した向流均圧方式においては、均圧放出工程
では、圧力低下によって吸着した不純物ガスの一部が脱
着される。原料ガス中のＣＯ2 濃度が高い場合、排出さ
れるガス中の不純物濃度が原料ガスのそれより大きくな
り、このガスが均圧昇圧工程の吸着塔へ回収されるため
に、吸着剤の一部が利用できなくなるという問題があ
る。本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、ＣＯ
2 分圧に応じて均圧工程でのガスの流れ方向を並流か向
流に決定することによって、吸着剤の分離性能の安定化
と、吸着剤の有効利用が達成でき、高効率の水素精製が
可能となる圧力スイング吸着法による水素製造方法を提
供することを目的とする。
た並流均圧方式においては次のような問題がある。即
ち、ガスが吸着剤へ吸着するときに吸着熱を発生する
が、この熱はガス流れと共に吸着塔の上部に移動し、吸
着塔外に放出される。一方、吸着時の圧力より減圧して
ガスを脱着して、吸着剤を再生する場合には、吸着時と
は逆に吸熱される。この吸熱現象により吸着剤の温度が
降下し、吸着量の多い吸着塔の下部ほど冷却されること
になる。この温度低下は、吸着剤の吸着量の増加をもた
らすものの、そのためかえって脱着がしにくくなり、そ
の結果吸着剤の分離性能が低下するという問題がある。
特に寒冷地においては、外気温度の影響で吸着剤温度が
より低下するため、吸着塔を保温している事例がある。
また、前記した向流均圧方式においては、均圧放出工程
では、圧力低下によって吸着した不純物ガスの一部が脱
着される。原料ガス中のＣＯ2 濃度が高い場合、排出さ
れるガス中の不純物濃度が原料ガスのそれより大きくな
り、このガスが均圧昇圧工程の吸着塔へ回収されるため
に、吸着剤の一部が利用できなくなるという問題があ
る。本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、ＣＯ
2 分圧に応じて均圧工程でのガスの流れ方向を並流か向
流に決定することによって、吸着剤の分離性能の安定化
と、吸着剤の有効利用が達成でき、高効率の水素精製が
可能となる圧力スイング吸着法による水素製造方法を提
供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載の圧力スイング吸着法による水素製造方法は、水素
を主体とし、不純物ガスとして少なくともＣＯ2 を含む
原料ガスから、下部に活性アルミナ、中間部に活性炭、
分子篩い活性炭の少なくとも一種、上部にゼオライトを
充填した複数の吸着塔を用い、各吸着塔が吸着工程、均
圧放出工程、減圧工程、パージ工程、均圧昇圧工程、昇
圧工程を経て、前記原料ガスから高純度の水素を分離す
る圧力スイング吸着法による水素製造方法において、前
記吸着工程における前記原料ガスのＣＯ2 分圧が規定値
と同一かより高い場合には、前記均圧放出工程における
吸着塔よりガスを並流方向に放出させ、前記均圧昇圧工
程にある吸着塔には向流方向にガスを導入し、前記吸着
工程における前記原料ガスのＣＯ2 分圧が規定値より低
い場合には、前記均圧放出工程における吸着塔よりガス
を向流方向に放出させ、前記均圧昇圧工程にある吸着塔
には並流方向にガスを導入している。また、請求項２記
載の圧力スイング吸着法による水素製造方法は、請求項
１記載の方法において、前記ＣＯ2 分圧の規定値は、
０．９〜１．１ｋｇ／ｃｍ2 Ａにある。
記載の圧力スイング吸着法による水素製造方法は、水素
を主体とし、不純物ガスとして少なくともＣＯ2 を含む
原料ガスから、下部に活性アルミナ、中間部に活性炭、
分子篩い活性炭の少なくとも一種、上部にゼオライトを
充填した複数の吸着塔を用い、各吸着塔が吸着工程、均
圧放出工程、減圧工程、パージ工程、均圧昇圧工程、昇
圧工程を経て、前記原料ガスから高純度の水素を分離す
る圧力スイング吸着法による水素製造方法において、前
記吸着工程における前記原料ガスのＣＯ2 分圧が規定値
と同一かより高い場合には、前記均圧放出工程における
吸着塔よりガスを並流方向に放出させ、前記均圧昇圧工
程にある吸着塔には向流方向にガスを導入し、前記吸着
工程における前記原料ガスのＣＯ2 分圧が規定値より低
い場合には、前記均圧放出工程における吸着塔よりガス
を向流方向に放出させ、前記均圧昇圧工程にある吸着塔
には並流方向にガスを導入している。また、請求項２記
載の圧力スイング吸着法による水素製造方法は、請求項
１記載の方法において、前記ＣＯ2 分圧の規定値は、
０．９〜１．１ｋｇ／ｃｍ2 Ａにある。
【０００６】請求項１、２記載の圧力スイング吸着法に
よる水素製造方法においては、ガス分離を行う吸着剤
（ゼオライト、活性炭、分子篩い活性炭）を水分から保
護する目的で、吸着塔の最下部に充填している活性アル
ミナのＣＯ2 吸着特性に注目した。また、温度低下の原
因として、活性アルミナに吸着するＣＯ2 が少ない場合
に吸着熱を発生しないため、逆に断熱層として機能し、
原料ガスの持ち込む熱を全て吸収していることを確認し
た。ＣＯ2 分圧が規定値と同一かより高い場合、均圧放
出工程における吸着塔よりガスを並流方向に放出させ、
均圧昇圧工程にある吸着塔には向流方向にガスを導入し
ている。この場合、吸着工程では活性アルミナがＣＯ2
を吸着するため吸着熱が発生し、吸着塔の中間部に収納
された活性炭及び／又は分子篩い活性炭の下部の温度は
上昇する。これによって、吸着塔下部の最低温度は改善
でき、分離性能の低下を防止できる。また、均圧昇圧工
程においては、きれいなガスを回収するために吸着剤が
有効に活用される。
よる水素製造方法においては、ガス分離を行う吸着剤
（ゼオライト、活性炭、分子篩い活性炭）を水分から保
護する目的で、吸着塔の最下部に充填している活性アル
ミナのＣＯ2 吸着特性に注目した。また、温度低下の原
因として、活性アルミナに吸着するＣＯ2 が少ない場合
に吸着熱を発生しないため、逆に断熱層として機能し、
原料ガスの持ち込む熱を全て吸収していることを確認し
た。ＣＯ2 分圧が規定値と同一かより高い場合、均圧放
出工程における吸着塔よりガスを並流方向に放出させ、
均圧昇圧工程にある吸着塔には向流方向にガスを導入し
ている。この場合、吸着工程では活性アルミナがＣＯ2
を吸着するため吸着熱が発生し、吸着塔の中間部に収納
された活性炭及び／又は分子篩い活性炭の下部の温度は
上昇する。これによって、吸着塔下部の最低温度は改善
でき、分離性能の低下を防止できる。また、均圧昇圧工
程においては、きれいなガスを回収するために吸着剤が
有効に活用される。
【０００７】一方、ＣＯ2 分圧が規定値より低い場合、
吸着工程において活性アルミナが発熱しないので、活性
アルミナが断熱層となり、吸着塔の中間位置に配置され
た活性炭及び／又は分子篩い活性炭の下部の最低温度は
低下する。そこで、均圧放出工程における吸着塔よりガ
スを向流方向に放出させ、均圧昇圧工程にある吸着塔に
は並流方向にガスを導入している。これによって、ＣＯ
2 を含むガスが均圧昇圧工程中の吸着塔内に下部から進
入し、活性アルミナに吸着されて発熱する。この結果、
吸着塔内の活性炭及び／又は分子篩い活性炭の下部の温
度が上昇するので、吸着剤の分離効率は低下しない。均
圧昇圧工程において回収されるガスは原料ガスの成分と
略同一であるため、吸着剤は有効に利用される。特に、
請求項２記載の圧力スイング吸着法による水素製造方法
においては、ＣＯ2 分圧の規定値を０．９〜１．１ｋｇ
／ｃｍ2 Ａとしている。活性アルミナのＣＯ2 吸着量は
測定の結果図５に示す通りで、圧力（ＣＯ2 分圧）が１
ｋｇ／ｃｍ2 Ａを超えると、ＣＯ2 吸着量は急激に増加
する。本測定結果より、前後に１割程度の余裕をみて規
定値を０．９〜１．１ｋｇ／ｃｍ2 Ａとしている。
吸着工程において活性アルミナが発熱しないので、活性
アルミナが断熱層となり、吸着塔の中間位置に配置され
た活性炭及び／又は分子篩い活性炭の下部の最低温度は
低下する。そこで、均圧放出工程における吸着塔よりガ
スを向流方向に放出させ、均圧昇圧工程にある吸着塔に
は並流方向にガスを導入している。これによって、ＣＯ
2 を含むガスが均圧昇圧工程中の吸着塔内に下部から進
入し、活性アルミナに吸着されて発熱する。この結果、
吸着塔内の活性炭及び／又は分子篩い活性炭の下部の温
度が上昇するので、吸着剤の分離効率は低下しない。均
圧昇圧工程において回収されるガスは原料ガスの成分と
略同一であるため、吸着剤は有効に利用される。特に、
請求項２記載の圧力スイング吸着法による水素製造方法
においては、ＣＯ2 分圧の規定値を０．９〜１．１ｋｇ
／ｃｍ2 Ａとしている。活性アルミナのＣＯ2 吸着量は
測定の結果図５に示す通りで、圧力（ＣＯ2 分圧）が１
ｋｇ／ｃｍ2 Ａを超えると、ＣＯ2 吸着量は急激に増加
する。本測定結果より、前後に１割程度の余裕をみて規
定値を０．９〜１．１ｋｇ／ｃｍ2 Ａとしている。
【０００８】
【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。ここに、図１は本発明の一実施の形
態に係る圧力スイング吸着法による水素製造方法を用い
た水素ガス製造設備の概略ブロック図、図２は各吸着塔
の吸着剤の配置図、図３は本発明の一実施の形態に係る
圧力スイング吸着法による水素製造方法の概略説明図、
図４は吸着塔内の活性炭下部の温度変化を示すグラフ、
図５は活性アルミナの圧力に対するＣＯ2 吸着量の関係
を示すグラフである。
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。ここに、図１は本発明の一実施の形
態に係る圧力スイング吸着法による水素製造方法を用い
た水素ガス製造設備の概略ブロック図、図２は各吸着塔
の吸着剤の配置図、図３は本発明の一実施の形態に係る
圧力スイング吸着法による水素製造方法の概略説明図、
図４は吸着塔内の活性炭下部の温度変化を示すグラフ、
図５は活性アルミナの圧力に対するＣＯ2 吸着量の関係
を示すグラフである。
【０００９】図１に示すように、本発明の一実施の形態
に係る圧力スイング吸着法による水素製造方法を適用し
た水素ガス製造設備１０は、３つの吸着塔Ａ〜Ｃからな
り、それぞれの吸着塔は、自動切替弁１Ａ〜７Ａ、１Ｂ
〜７Ｂ、１Ｃ〜７Ｃを備え、更に吸着塔Ａ〜Ｃの上部に
は、流量調節弁１１、１２を備えている。原料ガスのＣ
Ｏ2 分圧は、入口側に設けられたＣＯ2 濃度計１３によ
る測定値から計算され、図示しない制御装置に入力され
て、上記した自動切替弁を含む全体の制御を行ってい
る。各吸着塔Ａ〜Ｃには、図２に示すように、下部に活
性アルミナが、中間部に活性炭（又は分子篩い活性炭）
が、上部に合成ゼオライトが充填されている。
に係る圧力スイング吸着法による水素製造方法を適用し
た水素ガス製造設備１０は、３つの吸着塔Ａ〜Ｃからな
り、それぞれの吸着塔は、自動切替弁１Ａ〜７Ａ、１Ｂ
〜７Ｂ、１Ｃ〜７Ｃを備え、更に吸着塔Ａ〜Ｃの上部に
は、流量調節弁１１、１２を備えている。原料ガスのＣ
Ｏ2 分圧は、入口側に設けられたＣＯ2 濃度計１３によ
る測定値から計算され、図示しない制御装置に入力され
て、上記した自動切替弁を含む全体の制御を行ってい
る。各吸着塔Ａ〜Ｃには、図２に示すように、下部に活
性アルミナが、中間部に活性炭（又は分子篩い活性炭）
が、上部に合成ゼオライトが充填されている。
【００１０】以上のように構成された水素ガス製造設備
１０の動作にあっては、ＣＯ2 濃度計１３を用いて、原
料ガスのＣＯ2 濃度を測定し分圧を計算した結果、その
分圧が１ｋｇ／ｃｍ2 Ａ以上の場合に吸着塔Ａ〜Ｃの制
御を表１に示すが、図３におけるのように、均圧工程
のガスを流している。また、ＣＯ2 濃度系１３より求め
た、ＣＯ2 分圧が１ｋｇ／ｃｍ2 Ａ未満の場合の吸着塔
Ａ〜Ｃの制御を表２に示すが、図３におけるのような
制御となっている。これによって、ＣＯ2 分圧に応じ
て、均圧工程でのガス流れ方向を決定しているので、活
性炭の温度を適当に保持しながら、活性炭の分離性能の
安定化を図って、より効率的な水素ガスの製造が可能と
なる。
１０の動作にあっては、ＣＯ2 濃度計１３を用いて、原
料ガスのＣＯ2 濃度を測定し分圧を計算した結果、その
分圧が１ｋｇ／ｃｍ2 Ａ以上の場合に吸着塔Ａ〜Ｃの制
御を表１に示すが、図３におけるのように、均圧工程
のガスを流している。また、ＣＯ2 濃度系１３より求め
た、ＣＯ2 分圧が１ｋｇ／ｃｍ2 Ａ未満の場合の吸着塔
Ａ〜Ｃの制御を表２に示すが、図３におけるのような
制御となっている。これによって、ＣＯ2 分圧に応じ
て、均圧工程でのガス流れ方向を決定しているので、活
性炭の温度を適当に保持しながら、活性炭の分離性能の
安定化を図って、より効率的な水素ガスの製造が可能と
なる。
【００１１】
【表１】
【００１２】
【表２】
【００１３】
【実施例】次に、本発明の作用効果を確認するために行
った実施例について説明する。 （ＣＯ2 分圧が１ｋｇ／ｃｍ2 Ａ以上の場合）原料ガス
の組成はＨ2 が８１容積％、ＣＯ2 が１９容積％、Ｈ2
Ｏは飽和状態で、吸着圧力即ち原料ガスの圧力は、６ｋ
ｇ／ｃｍ2 Ｇであった。ここで、ＣＯ2 分圧は以下の式
の通りとなり、ＣＯ2 分圧が１ｋｇ／ｃｍ2 Ａ以上とな
る。 （６＋１．０３３２）×１９／１００＝１．３４ｋｇ／
ｃｍ2 Ａ 従って、この場合には図３にで示すように、均圧放出
工程の吸着塔からは並流式で、均圧昇圧工程の吸着塔に
向流式でガスを流す。このガスは製品水素ガスと略同一
のクリーンなガスである。
った実施例について説明する。 （ＣＯ2 分圧が１ｋｇ／ｃｍ2 Ａ以上の場合）原料ガス
の組成はＨ2 が８１容積％、ＣＯ2 が１９容積％、Ｈ2
Ｏは飽和状態で、吸着圧力即ち原料ガスの圧力は、６ｋ
ｇ／ｃｍ2 Ｇであった。ここで、ＣＯ2 分圧は以下の式
の通りとなり、ＣＯ2 分圧が１ｋｇ／ｃｍ2 Ａ以上とな
る。 （６＋１．０３３２）×１９／１００＝１．３４ｋｇ／
ｃｍ2 Ａ 従って、この場合には図３にで示すように、均圧放出
工程の吸着塔からは並流式で、均圧昇圧工程の吸着塔に
向流式でガスを流す。このガスは製品水素ガスと略同一
のクリーンなガスである。
【００１４】（ＣＯ2 分圧が１ｋｇ／ｃｍ2 Ａ未満の場
合）原料ガスの組成は、Ｈ2 が５４．３容積％、Ｏ2 が
０．５容積％、Ｎ2 が６．７容積％、ＣＯが６．３容積
％、ＣＨ4 が３０．１容積％、ＣＯ2 が２．１容積％、
Ｈ2 Ｏが飽和状態であって、原料ガスの圧力が９ｋｇ／
ｃｍ2 Ｇであった。この場合、ＣＯ2 の分圧は以下の式
の通りで、１ｋｇ／ｃｍ2 Ａ未満となる。 （９＋１．０３３２）×２．１／１００＝０．２１ｋｇ
／ｃｍ2 Ａ 従って、この場合には図３のに示すように、均圧放出
工程の吸着塔からは向流式で、均圧昇圧工程の吸着塔に
並流式でガスを流す。これによって、図４に示すよう
に、均圧昇圧工程において、活性炭下部温度が約２０℃
上昇することが確認されている。また、均圧昇圧工程で
吸着塔に回収されたガスの成分は、原料ガスと略同一で
あった。寒冷地（気温＝−１５℃）における連続運転で
は、図３のの方法では各吸着塔に保温が必要であった
が、図３のの方法では吸着塔に保温をすることなく安
定した性能を発揮できることが確認された。
合）原料ガスの組成は、Ｈ2 が５４．３容積％、Ｏ2 が
０．５容積％、Ｎ2 が６．７容積％、ＣＯが６．３容積
％、ＣＨ4 が３０．１容積％、ＣＯ2 が２．１容積％、
Ｈ2 Ｏが飽和状態であって、原料ガスの圧力が９ｋｇ／
ｃｍ2 Ｇであった。この場合、ＣＯ2 の分圧は以下の式
の通りで、１ｋｇ／ｃｍ2 Ａ未満となる。 （９＋１．０３３２）×２．１／１００＝０．２１ｋｇ
／ｃｍ2 Ａ 従って、この場合には図３のに示すように、均圧放出
工程の吸着塔からは向流式で、均圧昇圧工程の吸着塔に
並流式でガスを流す。これによって、図４に示すよう
に、均圧昇圧工程において、活性炭下部温度が約２０℃
上昇することが確認されている。また、均圧昇圧工程で
吸着塔に回収されたガスの成分は、原料ガスと略同一で
あった。寒冷地（気温＝−１５℃）における連続運転で
は、図３のの方法では各吸着塔に保温が必要であった
が、図３のの方法では吸着塔に保温をすることなく安
定した性能を発揮できることが確認された。
【００１５】前記実施の形態においては、ＣＯ2 分圧の
基準値を１ｋｇ／ｃｍ2 Ａとしたが、必ずしもこれに限
定されず、例えば、０．９〜１．１ｋｇ／ｃｍ2 Ａ中の
何れかの数字であっても本発明の目的が達成できれば、
適用可能である。また、前記実施の形態においては、原
料ガスとしてコークス炉ガス等を使用しているが、その
他のＨ2 及びＣＯ2 を含むガスであれば、本発明は適用
される。
基準値を１ｋｇ／ｃｍ2 Ａとしたが、必ずしもこれに限
定されず、例えば、０．９〜１．１ｋｇ／ｃｍ2 Ａ中の
何れかの数字であっても本発明の目的が達成できれば、
適用可能である。また、前記実施の形態においては、原
料ガスとしてコークス炉ガス等を使用しているが、その
他のＨ2 及びＣＯ2 を含むガスであれば、本発明は適用
される。
【００１６】
【発明の効果】請求項１、２記載の圧力スイング吸着法
による水素製造方法においては、原料ガスのＣＯ2 分圧
に応じて、均圧放出工程と均圧昇圧工程での吸着塔内の
ガスの流れを変えているので、吸着剤の温度を適当に保
てて吸着剤の分離性能を確保でき、更には吸着剤の有効
利用ができるので、高効率の水素精製が可能となる。特
に、請求項２記載の圧力スイング吸着法による水素製造
方法においては、ＣＯ2 分圧の規定値は、０．９〜１．
１ｋｇ／ｃｍ2 Ａにあるようにしているので、より効率
的な水素ガスの製造が可能となる。
による水素製造方法においては、原料ガスのＣＯ2 分圧
に応じて、均圧放出工程と均圧昇圧工程での吸着塔内の
ガスの流れを変えているので、吸着剤の温度を適当に保
てて吸着剤の分離性能を確保でき、更には吸着剤の有効
利用ができるので、高効率の水素精製が可能となる。特
に、請求項２記載の圧力スイング吸着法による水素製造
方法においては、ＣＯ2 分圧の規定値は、０．９〜１．
１ｋｇ／ｃｍ2 Ａにあるようにしているので、より効率
的な水素ガスの製造が可能となる。
【図１】本発明の一実施の形態に係る圧力スイング吸着
法による水素製造方法を用いた水素ガス製造設備の概略
ブロック図である。
法による水素製造方法を用いた水素ガス製造設備の概略
ブロック図である。
【図２】各吸着塔の吸着剤の配置図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る圧力スイング吸着
法による水素製造方法の概略説明図である。
法による水素製造方法の概略説明図である。
【図４】吸着塔内の活性炭下部の温度変化を示すグラフ
である。
である。
【図５】活性アルミナの圧力に対するＣＯ2 吸着量の関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
【図６】従来例に係る圧力スイング吸着法による水素製
造方法の工程図である。
造方法の工程図である。
【図７】従来例に係る圧力スイング吸着法による水素製
造方法に適用された吸着塔内圧力と時間との関係を示す
グラフである。
造方法に適用された吸着塔内圧力と時間との関係を示す
グラフである。
【図８】従来例に係る圧力スイング吸着法による水素製
造方法の工程図である。
造方法の工程図である。
Ａ 吸着塔 Ｂ 吸着塔 Ｃ 吸着塔 １Ａ〜７Ａ 自
動切替弁 １Ｂ〜７Ｂ 自動切替弁 １Ｃ〜７Ｃ 自
動切替弁 １０ 水素ガス製造設備 １１ 流量調節
弁 １２ 流量調節弁 １３ ＣＯ2 濃
度計
動切替弁 １Ｂ〜７Ｂ 自動切替弁 １Ｃ〜７Ｃ 自
動切替弁 １０ 水素ガス製造設備 １１ 流量調節
弁 １２ 流量調節弁 １３ ＣＯ2 濃
度計
フロントページの続き (72)発明者 樋口 俊也 福岡県北九州市戸畑区大字中原46−59 新 日本製鐵株式会社エンジニアリング事業本 部内 (72)発明者 村田 篤 福岡県北九州市戸畑区大字中原46−59 新 日本製鐵株式会社エンジニアリング事業本 部内
Claims (2)
- 【請求項１】 水素を主体とし、不純物ガスとして少な
くともＣＯ2 を含む原料ガスから、下部に活性アルミ
ナ、中間部に活性炭、分子篩い活性炭の少なくとも一
種、上部にゼオライトを充填した複数の吸着塔を用い、
各吸着塔が吸着工程、均圧放出工程、減圧工程、パージ
工程、均圧昇圧工程、昇圧工程を経て、前記原料ガスか
ら高純度の水素を分離する圧力スイング吸着法による水
素製造方法において、 前記吸着工程における前記原料ガスのＣＯ2 分圧が規定
値と同一かより高い場合には、前記均圧放出工程におけ
る吸着塔よりガスを並流方向に放出させ、前記均圧昇圧
工程にある吸着塔には向流方向にガスを導入し、 前記吸着工程における前記原料ガスのＣＯ2 分圧が規定
値より低い場合には、前記均圧放出工程における吸着塔
よりガスを向流方向に放出させ、前記均圧昇圧工程にあ
る吸着塔には並流方向にガスを導入することを特徴とす
る圧力スイング吸着法による水素製造方法。 - 【請求項２】 前記ＣＯ2 分圧の規定値は、０．９〜
１．１ｋｇ／ｃｍ2 Ａにあることを特徴とする請求項１
記載の圧力スイング吸着法による水素製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18577397A JP3569420B2 (ja) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | 圧力スイング吸着法による水素製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18577397A JP3569420B2 (ja) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | 圧力スイング吸着法による水素製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH119934A true JPH119934A (ja) | 1999-01-19 |
| JP3569420B2 JP3569420B2 (ja) | 2004-09-22 |
Family
ID=16176647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18577397A Expired - Lifetime JP3569420B2 (ja) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | 圧力スイング吸着法による水素製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3569420B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100340764B1 (ko) * | 2000-06-28 | 2002-06-20 | 최양우 | 활성탄과 제올라이트를 함께 사용한 이산화탄소 회수용압력변동흡착장치 |
| KR100377838B1 (ko) * | 2000-09-01 | 2003-03-29 | 이창하 | 압력순환식 흡착장치 |
| KR100896455B1 (ko) * | 2007-07-09 | 2009-05-14 | 한국에너지기술연구원 | 압력변동흡착장치 및 이를 이용한 수소 정제 방법 |
| JP2012528212A (ja) * | 2009-05-25 | 2012-11-12 | ティッセンクルップ・ウーデ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | 合成ガスの製造方法 |
| CN108102726A (zh) * | 2017-07-19 | 2018-06-01 | 湖北申昙环保新材料有限公司 | 焦炉煤气吸附塔再生回收芳烃的方法 |
| CN111545013A (zh) * | 2020-05-11 | 2020-08-18 | 杭州和利时自动化有限公司 | 一种变压吸附***的控制方法及控制*** |
| CN115353073A (zh) * | 2022-07-18 | 2022-11-18 | 安徽东至广信农化有限公司 | 一种提纯氢气的方法 |
-
1997
- 1997-06-25 JP JP18577397A patent/JP3569420B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100340764B1 (ko) * | 2000-06-28 | 2002-06-20 | 최양우 | 활성탄과 제올라이트를 함께 사용한 이산화탄소 회수용압력변동흡착장치 |
| KR100377838B1 (ko) * | 2000-09-01 | 2003-03-29 | 이창하 | 압력순환식 흡착장치 |
| KR100896455B1 (ko) * | 2007-07-09 | 2009-05-14 | 한국에너지기술연구원 | 압력변동흡착장치 및 이를 이용한 수소 정제 방법 |
| US8298319B2 (en) | 2007-07-09 | 2012-10-30 | Korean Institute Of Energy Research | Pressure swing adsorption apparatus and method for hydrogen purification using the same |
| JP2012528212A (ja) * | 2009-05-25 | 2012-11-12 | ティッセンクルップ・ウーデ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | 合成ガスの製造方法 |
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| CN115353073A (zh) * | 2022-07-18 | 2022-11-18 | 安徽东至广信农化有限公司 | 一种提纯氢气的方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3569420B2 (ja) | 2004-09-22 |
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