JPS60191002A - 吸着法を使用して少なくとも水素を含む混合ガス中の水素を濃縮する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は出力変動式吸着分離方法（ＰＳＡ法）Ｋよって
石油化学プラント、還元炉、焼鈴炉、等の拮ガス中の少
；／Ｃ＜ども水素ガスを含む混合ガス中の水素ガスｔ、
ｔ　を生を高めると共に水素以外の１成分を同時に回収
し排ガス中の不純物を吸着除去ｌ−て有用ｌ工混合ガス
として再利用出来る様に行う。また１充棄ａ機物より発
生する醗酵ガス中の不純物を除去すると共に１１７７合
ガス中の第１＃、吸着性ガスの（ｔｊ′＝度を高めると
共に第１→）１ｒ、吸着成分に（Ａ；いて流出してくる
第２グ（（吸着成分を同ＨＩＫ回収し、有用な混合ガス
として利用しりる方法に関する。。

１１力変動式吸着分離方法により、混合ガスから水素ガ
ス或は／または第１嫂吸木成分のみを吸着分離する方法
は、公知であり古くから色々な方法を用いて実施されて
いる。例えは特公昭３８−２５９６９および特公昭３９
−２０８ならびに特公昭４３−２８４および５５−１．
２２９５等匠述べられていＺ）が、いづれも高い吸着比
力を用いて吸着分ｐイを回収をはかつているために、原
料ガスの混合ガスを圧縮するに要する動力エネルギーを
多く消ｙＪ１１するため、七のエネルギー回収のために
複雑な工程が考えられ操作がｒｙ雑で装置が高価なもの
になる。又偕近、単成分ガスの回収を行ったのち有用な
成分ガスに混合するのではな（、多成分系の混合ガスよ
り不純物を除去し、有用な２成分或は多成分ガスに一縮
したＩｔ：　’ｊ、’Ｅ４で利用することが多くなった
。例えば汀（〕１１、いに付川−「て）水ｐ７Ｑ、シス
どｉｌ２　ガスはアンモニア分ｊ″１ガス（１，＋２、
Ｎ２、ｂＩＨ３、Ｎ２０のＦ（２と１４゜）が多ｉＨｔ
、　Ｖ’−使用されている又水素ガスとト１□ガスをそ
れそｆ’Ｌ：’：ｉ、’ｔｉ当な割合で混合し゛Ｃ使用
し、使用後は燃オ°１或（゛よｊ”［ｌ　シ”＋４させ
て大気に力Ｖ出している、この排ガスな不紳１）、ス／
：：Ｆ　ン：、・トｊミ去し使用ｊ）刊１田ｆｌｆ　Ｋ
　ｉｌ、’４縮して使用するに；ｆ、　＋（−なった。

よだ廃棄有感物ユリ発生゛する帳ｌ市ガスＯい一、ｔ、
−ト水、ｔｉ処理場にて発生する［鼠ｔＹガス（１１，
２Ｇｔｌ　４（；０２その他）より不純物をｌｆ′ｉ″
去し有用Ｉ；ｃガスの’７”ｌ’Ｖ、濃Ａ’：（：使用
１′る様６てなった。

ＲＩＱ：、’　（’）　４’　、４：’ｄ　’ｊｆ’）
”；ｔ　ｉ３ンだ、ｌｌ’ｌ成分に近い涼Ｆｌガスは前
述の如くｒ数多（の１１なｈ；がａ、在する。しかし１
１１４（ｌ・、・・）ガスの如く多成力系の吸着分離の
誠みは少くない１．本発明は’６ＸＴ源哉はエネルギー
の有効利用の・視点、１、り山“１合ガスの［）、ｉｌ
、ｉＦｊ　Ｉｈ力の低下並び匠簡便、／、Ｃ装置１′弓
で２しって安価な有用成分ガスの回収法をはかることＶ
ζある１、また、水素のほかにｃｏ−ｃｏ２゜０１１４
、Ｎ２炭化水素など’？ｌ！−含゛む混合ガスより水素
のみ幌はト１．．！、ガスへ５単成分ガスによる高碓度
すなわち、９５容滑％を越え多くの場合９９容摺％を越
える１１１１〜分ガス′ｆＸ−製４（することは、従来
から行われている。。

これらｊヤー成分ガスを回ｊ１！する場合、ＮＨ３、Ｈ
２Ｓ、ＣＯ８水蒸気等の不純物を除去するためにあらか
じめｒｌｆ浄に行われている。

ＩＰ成分ガスを分１趨１１回１１ｖする場合、一般に吸
着剤を用い、高い圧力のもとで吸着作用を行ｌ、（い、
ｉ、ＩＬ′（品ガス以外のガスの破鍋以π■に打切って
製品ガスのみを高ｐ度に回収する。一般にＬ業出用吸着
剤は吸着１′１：の弱いガスすなわち姉吸着ガスは吸着
性の％ｉいガスすなわち易吸着ガスよりも！’４　＜吸
着床の入口端より／、１０端に向って進む、１又稚吸着
ガスは易吸着ガスにより吸着剤の吸着席を追出され、吸
着床の中にそれぞ牙１のガスについてのｌ行右の吸着帯
を持つことは公知である。ＰＳＡ法の吸着装置ｙ１の実
用例としてＮ２の和製、空気分離罠よる０２とト■２　
の１（′（造、炭化水素などのｉ″％縮回収がある。

これらは吸着、減圧、脱着、パージ工程がＩＩＱ’を次
くり返され少なくども２左１１以上の吸着床が使用され
製品ガスロ度が９５容員％以上の場合が多く、装置や操
作が複１’ｌｆｔで非常に多額の費用を要す。従って少
なくともＩＩ２．０２、ｃｏ、ｃｏ２、ＯＨ４のうち１
成分以上を含み）易今によってはＮＨ３、Ｈ２８などの
不純物をごくわずか含んだガスより有用ガス成分のうち
ｌ成分の濃度を５０容」ｄ：％、好ましくは７゜容１１
１：％を越える濃度ガスを製造することである。

７１１、合ガスの原料ガスとして、たとえば還元炉υト
ガスは１−ｉ２＝　５０％　Ｎ２−４２％　Ｃ０−５％
　Ｃ０２＝２％廃棄有（六物ｌｒｌ！酵ガス＆２　００
２−７０”ｏ、（３Ｈ４＝２７．７％Ｎ２−２．０２＝
０．３％上記の混合ガス中に（↓ＮＨ３、ＣＯ８，ｔ（
２Ｓ、　Ｈ２０等の不純物をごくわずか存在している。

このような混合ガスより吸着剤による１を沢吸着性は吸
着剤によって順位は異なるが、−一般Ｋｓ　）Ｉｅ＜Ｈ
２（Ｃ２＜Ｎ２＜ＣＨ４くＧＯくＧＯ２（Ｃ２Ｈ２・・
・・・・　とされており、左端のＨｅが他のガスに比べ
て吸着性が悪（、吸着されＫ　りｙｂ（難吸着性ガス）
ので、他の成分を吸着除去することによって有用ガスを
回収することができるとされている。

本発明によれば、混合ガス中の有用ガスを中心に多成分
ガスを回収するととにある。

第１番目の発明は、 少なくとも、水素或は／または有用ガスを含む混合ガス
中の水素或は／または有用ガスを濃縮する方法において
、該混合ガス中の選択しうる成分・易吸着成分を吸着除
去し、水素或は／または有用ガスと水素よりも吸着しゃ
すい第２難吸着成分を濃縮して製品ガスとしてとりだす
ために該混合ガス中の少なくとも１成分に対して選択性
物質を充填した４つ以上の吸着床を使用しその方法は１
）該混合ガスにより吸着床を加圧する原料ガス加圧工程
、 Ｎ）さらに該混合ガスを吸着床に流し、少なくとも１つ
のガス成分の選択吸着を行なわせ、水素ガスのみをとり
だす吸着ｆｉｌｌｌ工 程１１）吸着（１）終了後さらに該混合ガスを吸着床に
流し、水素および第２＃１．吸着成分の割合が所定の割
合になるまで２成分混合物をとりだす吸着（Ｉｌｌ工程
、 ｌｖ）　吸着（釦工程終了後、さらに該混合ガスを吸着
床に流し、第２難吸着成分の破過がはじまる直前まで２
成分混合物をとりだ丁吸着佃）工程、Ｖ）吸着ｆｌｉｔ
）工程終Ｊ′後、その吸着床と排気パージが終った吸着
床とを連絡し、前者の吸着床内のガスを゛後者の吸着床
に導入し、前者の吸着床内圧力と後者の吸着床内圧力が
ほば等しくなるまで減圧させる均圧工程、なおこの均圧
工程の初期に前高の吸着床の該混合ガス人口１端側より
床内ガスを一部放出する工程を同時に行ってもよい。

ｖｌ）均圧工程終了後、吸着床内圧力をさらに大気圧ま
た（′ｉ大気圧付近まで降下させる減圧工程、ｖｉｉ）
　吸着床の吸着剤間空１売に存在するガス並びに吸着剤
に吸着している易吸着成分を６ｊｔ、　ｆＪＥ排気装置
ｉ’；、’＝Ｙ用いて４ノ１気脱着させる排気工程、ｖ
ｉｔｆ）　Ｍ）の減圧工程において流出してくるガスお
よび、（１■）の吸着０１）工程において流出してくる
ガスを用いて排気工程においてもなお脱着しない易吸着
成分を減圧Ｔにおいて脱着さぜるための掃気ガスとして
用いて易１１′気着成分を脱着させるＪＪＦ気バージエ
桿・ ｌｘ）　ｔＪｌ”気パージエ桿が終了した吸着床と（１
）の吸着（Ｉｔ工程中の吸着床とを連絡させ、後者の製
品ガス採取の一部のガスを前者σ１吸着床に導入−（°
る製品ガス加圧工程と同時ＫＭの吸着（］］Ｄ工程終了
後の吸着床とを連絡させ後者の吸着床内ガスをＷｉＪ者
の吸着床に導入し、両吸着宋内圧力がはば等しくなるま
で加圧する均圧・製品ガス加圧工程 からなり、定期的に流れを変えて、上記の操作を繰返す
ことを特徴とした方法ＫＨ＋Ｊ−５−る、第２番目の発
明は第１番目の発明とはより″（１ｖ）が削除されてお
る。第２番目の発明の工程は次の通りである。

少なくとも、水素或は／または有用ガスを含む混合ガス
中の水素或は／または有用ガスを涙縮する方法において
、該混合ガス中の選択し５る成分・易吸着成分を吸着除
去し、水素或は／または有用ガスと水素よりも吸着しや
すい第２雌吸着成分を濃縮して製品ガスとしてとりだす
ために該混合ガス中の少なくともｌ成分に対して選択性
物質な充」ｉした４つ以」ユの吸着床を使用しその方法
は１）該混合ガスにより吸着床な加圧する原料ガス加Ｉ
Ｉ工程、 １１）さもに詳混合ガスを吸着床に流し、少なくとも１
つのガス成分の、歯板吸着を行なわせ、水素ガスの−”
ｈをとりだ−ｊｒＩ＆治（１）工程、１１１）吸、青［
）；ｉ’；了後さらに該混合ガスを吸着床に流し、水素
および第２　Ｍｌ＃吸着成分の割合が所定の７．１」合
になろ：１：で２成分混合物をとりだす吸着ｆｉｌｌ工
、１）゛、 １■）１橡オ′ｊ（器上４′「終了後、その吸着床と排
気パージが終った吸）？ｊ床とケ連絡し、前者の吸着床
内のガスを後者の吸’ＩＷ　ｔ＋、！で導入し、前者の
吸着床内圧力と抜にの吸着床内圧力がほぼ等しくなるま
で減圧させる均圧工程、なおこの均圧工程の初期Ｋ　Ｈ
ｉｌ１者の吸着床の１該混ばガス人（１端側より宋内ガ
スＷ一部）Ｎ出する工程を同時に行ってもよ（１，。

い　Ｉす圧−〔桿ハ′≦ｒ後、吸着床内圧力をさらに大
気圧またレエ大気圧付近まで降下させる減圧工程、ｖｌ
）　吸着床の吸着〜１間空隙に存在するガス並びに吸着
剤に吸着している易吸着成分を減圧排気装置を用いて排
気脱着させる排気工程、 ｖｌｌ）　Ｍの減圧工程において吸着床より排出される
ガスを用いて排気工程中においてもなお脱着し細い易吸
着成分を減圧下において脱着させるための掃気ガスとし
て用いて易吸着成分ン脱着させる４Ｊ１気パージエ桿、 １時　排気、（−ジ工程が終了した吸着床と（ｌｉ）の
吸着（１）工程中の吸着床とを連絡させ、後者の製品ガ
ス採取の一部のガスな前者の吸着床に導入する製品ガス
加圧工程と同時にＭの吸着（ＩＩＩ）工程終了後の吸着
床とを連絡させ後者の吸着床内ガスを前者の吸着床に導
入し、両吸着床内圧力かはぼ等しくなるまで加圧する均
圧・製品ガス加圧工程 からなり、定期的に流れを変えて、上記の操作を繰返す
ことを特徴とした方法に関する。

第３番目の発明は第１番目の発明とは工程（ｖｌが削除
され工程１ｖｉｉｌにおける掃気ガスのうち工程（ｖｉ
ｌの減圧工、１ｙ４！部のガスが削除されてオｄす、ｍ
３番目の発明の工程は次の通りである。

４＞なくとも、水素或は／ｌたは有用ガスを含む混合ガ
ス中の水素或は／または有用ガスを濃縮する方法におい
て、該混合ガス中のべ択しうる成分・易吸着成分を吸７
．・ｊ除去し、水素或は／または有用ガスと水素、しり
も吸着しやすい第２難吸着成分をＩＨ’４縮して製品ガ
スとしてとっだ丁ために該混合ガス中の少なくとも１成
分に対して選択注物賃を充填した４つ以−ヒの吸着床な
使用しその方法は１）該混合ガスにより吸着床な加圧す
る原料ガス加圧工程、 １：）さらに該混合ガスケ吸着宋に流し、少なくとも１
つのガス成分の選択吸着を行なわせ、水素ガスのみをと
りだす吸着（１）工程。

１（１）吸着（１）終了後さらに該混合ガスを吸着床に
流１１、水素および第２難吸着成分の割合が所定の割合
にブ、仁るまで２成分混合物をとりだす吸着（Ｉｎ］二
稈、 ｌｖ）　吸着ｌ１１）工程終了後、さらに鶴混合ガスを
吸着床に流し、第２難吸着成分の破過プ）ｔはじまる直
前まで２成分混合物をとりだす吸着（１１０工程、■）
吸着Ｃ１１０工程終了俵、吸着床内圧力をさらに大気圧
または大気圧付近まで降下させる減圧工程、ｖｌ）吸着
床の吸着剤量空隙に存在するガス並びに吸着剤に吸着し
ている易吸着成分を減圧Ｊｊｉ気装置を用いて排気脱着
させる排気工程、 ｖｌＤ　（ｌｖ）の吸着（冊工程において流出してくる
ガスを用いてｔＪｌ気工＠においてもなお脱着しない易
吸着成分な減圧下において脱着させるための掃気ガスと
して用いて易吸着成分を脱ツ、゛１させる排気パージ工
程、 １×）排気パージ工程が終了した吸着床と（１）の吸着
（１）工程中の吸着床とを連絡させ、後者の製品ガス採
取の一部のガスを前者の吸着床に導入する製品ガス加圧
工程と同時に（■）の吸着Ｃ冊工桟終了後の吸着床とを
連絡させ後者の吸着床内ガスを前者の吸着床に導入し、
両吸着床内圧力かほば等しくなるまで加圧する均圧・製
品ガス加圧工程、 からなる、。

イ〈発明で使用される吸着剤は活はアルミナ、シリカゲ
ル、活１り１：炭系物質および三次元構造を有する天然
）したは合成ゼオライト系物質（例えばＡ、Ｎ、Ｘ）ｊ
ｌ、ｌモレキュラシーブ（Ｍ、Ｓ、）、モルデナイト型
、等）かｒ）Ｉ′７ｉ！ばれる。０離されるべき不純物
成分によって、吸着床下部に活性アルミナ、および／よ
！、−（・よシリカゲルを充噛し、吸着床上部に活は炭
系物′１′↓或はゼオライト系物質との組合せ、活性ア
ル（′す或は／またはシリカゲルと活性炭系物質とゼオ
ライト系物質の３種類以上の組合せのいづれのＩル様で
あってもよい。

以下本発明の詳細な説明する。

本発明においては、少なくとも水素或は／または有用ガ
スを含む混合ガス（例えば還元炉排ガスノＨ２、Ｎ２、
Ｃ０１ｃＯ２、ＮＨ３，、、、ｎ　棄有機’ｌｔ’ＺＩ
　削ａＷ　カスノ０２、Ｎ２、ＯＨ４、ｃＯ２、ＮＨ３
、Ｎ２ｓ・・・等の各種排ガス）中の・北択しうる成分
・易吸着成分を吸着除去し、水素或はまたは有用ガスと
水素より、も吸着しやすい第２　ｔｒｌ吸着成分の混合
ガスを吸着法により濃縮または精製するに際し、原料混
合ガスの少なくとも１成分に対して選択吸着（１′、を
示し分子価作用を有゛ｆる吸着ｔｌｔ″４′泥へ（例え
ば三次元）ｊｌ４造を有する天然または合成ゼオライト
等）Ｉ／ζより構成される吸着ｒ１ミを所定の加圧下に
保持する加圧下１ｖ、。

か匁る状態の吸着床に該混合ガスを通すことにより、不
純物成分を選択的シ（吸着除去し５、Ｎ２またはＮ２と
■］２よりも吸光−しやすい第２磐吸着成分例えばＮ２
の１１１７合ガスを濃紺ｌし製品ガスとｆる或はＱ％ｌ
酵ガスの場合Ｃｏ２濃度を吸着もてより減少させ、０２
、Ｎ２、ＣＨ４の混合ガスを濃縮し製品ガスとして吸着
床よりとりだす吸着工程であり、本発明においては通常
０．０５〜５バールの吸着圧力の範囲で実施さ罎］２ろ
が、好ましくは吸着１末を加圧するにリノする動力の経
済性、均圧時に放出される製品ガスのガス成分の再利用
ならびに吸着床のべ択吸着ｔ！ｉ：。

よりみて０．５〜２バールである。吸着工程の終点は第
２何（吸着成分が排出してくる前であっても良（また、
第２ｒ１１吸着成分の濃度が最大になり第３娯吸着成分
が検出が始まるまであるいは始まる以前の適当７．ｃ位
置で吸着工程（１）ｒｌ）を終了させてもよい。原＋・
ト・混合ガス成分ならびに製品ガス成分組成の態様によ
って異ならせてもよい。

本発明の吸着ＩＩ■）工程は任意であり、吸着器工程を
行う場合吸着ｆ［１１１工程で得られたガスをパージガ
スとしてトシ・出してもよい。上記の吸着（１１（ＩＴ
Ｉ工程で製品ガスをとりだした後の吸着床内には原料・
混合ガスよりもＮ２或は／または有用ガスとＮ２よりも
吸着しゃ−［い第２鮒吸着成分に富んだ成分が可成り多
く含まれている、この部分の回収な他塔に実施する。す
ノエわち、均圧または均圧放圧工程では上記使用中の吸
着床と濃縮系を構成している吸着床であって既に製品ガ
スによる加圧工程を終了した吸着床とを連絡して前者の
吸着床より好ましくは並流方向に流出してくるガスを後
者の吸着床の加圧用として回収する。いわゆる吸着床間
の圧力の平均化を実施する。この場合、菌床の圧力の平
均化と同時に吸着（１１１或はｆｔ１ｌｌ工程の終った
吸着床下部の原料ガス入口端より床内ガスの一部を放出
でる均圧減圧工程を行なってもよい。入口端より床内ガ
スを一部放出させるのは出１’Ｉ］　ｉ’Ｊより均圧ガ
スを流出させると床内の吸着帯のゾーン移ｊｌＴ７Ｉが
でき、入口端側の不純物成分が出［」端へ移動する。。

この移動並びに原料ガス組成を宋外に放出するためであ
る。

均圧放圧工程を終了した吸着床は再生のために向流方向
の減圧工程を実施する。本工程は減圧排気工程へ入る前
の予備段階であり、均圧終了時の吸着床内圧力を機械的
に減圧し大気圧付近に保持する操作であるこのときの朗
スは濃縮系外に放出され濃縮系への回収は行なわなくて
もよい。また減圧排気中のパージガスとして利用しても
よい。

次に吸着床向火向流−ｈ向の減ｆＥ枡気を真空ポンプ、
エゼクタ−、ブロワ−等の城用排気装置を用いて実施す
るが、終了時の吸着床内の減圧（真空）はそれほど高真
空に保持する必要性はなく少なくとも３００　Ｔ＋ａｒ
ｒ以下に保持されておればＮ２或は／または有用ガスと
Ｎ２よりも吸着しやすい第２灯吸着成分の混合ガスの製
品ガスを高い回収で得ることが可能である７、上記値以
上の低真空の吸着床の再生は製品ガスの回収が真空度の
低下ととも匠著しく低下するので好ましくない。好まｌ
−い真空度は吸着床の再生からより５０〜１５　Ｑ　Ｔ
ｏｒｒである。当然吸着床の真空度により、吸着床内に
残留する不純成分の存在量も異なってくる。。

次いで、吸着床に吸着法）工程のガスを使用して減圧υ
１気工程において吸着剤粒子間に残留・脱着しきれない
でいる易吸着成分または不純成分を脱着させるた？！′
）に減圧下において、上記ガスを用いて吸着床の製品ガ
ス出口端側より導入して行う。

脱着しにくい吸着成分の脱着には減圧下のパージガスに
よる同伴脱着効果を開用し、少数のノで一ジガスで有効
に脱着が行われる。減圧工程と排気工程により吸着法ガ
スのすべてを完全に除去されることはないが減圧下での
・ｇ−ジガス使用により、より脱着効果が上る。このパ
ージガスを減圧工程で流出するガスを用いてもよく、よ
り効果を上げるために製品ガスの１部を使用してもよい
。

排気・ξ−ジ工程が終了した吸着床の製品ガスの出口端
より吸′ｆ１ｆｌ）工程の製品ガスを導入し吸着床内の
吸着帯域をきれいに生成するために減圧下でパー：しン
ン行った圧力よりも高い適当な圧力（大気圧以下または
大気ＩＩＥ、ｗ上でもよい）まで加圧する製品ガス加圧
工程が行なわれる。上記の状態にある吸着床へ製品ガス
による自流方向の加圧を実施することによって不純成分
による吸し；へ帯はより吸Ｍ宋の原木゛１ヅｆス入自端
付近に移１１ｉｂ　ｊるととｂに、これの不規則拡散が
防止される効果示ある。この工程において吸着床の下部
よｒ］吸尤工４ＨＨを終了した吸着床と連絡（−１後者
の吸Ｍ床内の原ネ・１混合ガスを吸着床間の圧力が平均
になるまで実施してもよい。

この製品加圧工程を実施する目的は吸着床内の不純物は
排気パージ工程を行っても完全に脱才１・再生が終って
いないため吸着剤に不純物成分の吸着帯を吸着床の原料
・混合ガス入口端側に押し下げるために行う。

公知のＰＳＡ法は前述し６た如く「吸着−減圧一説着パ
ージ（常圧）−加圧」の４工程を基本として減圧工程で
放出されるガスを有効に回収するシステム・が色々と開
発されているが、本発明の減圧工程は千に１販着［４、
白のガスを１）１気するのみで１役着を半、の減１１１
１、！Ｉぐ’、１　’ａ：　減ＩＴＥ　’５１ｉ　ｆ’
ｉ　（真Ｑ　Ｈｚ　７　、）、ｘ　Ｖ　ｘ　フタ−１フ
゛Ｂワー１部月＋ｌ？ンブく・？）を用いて実施１−る
ための１−１・１′、「丈１ｙｅ−，である。しかしこ
の減／Ｅ放出ガスを排気パー・７′上４１１θ）・クー
　ジどし一〇使用してもよい５、−４た八！：　ｆＩ　
Ｉ″１気・９−ジを行うのは次の理由妊よるもので／・
＋　’？、１　ｏ　’一般に吸尤処塀抜の床内の減圧処
理し、［吸２’ｆ土イ“１１に上って吸）盲剤に吸着・
附尤゛シｌと易吸着成分および吸着剤間σ゛空隙ガスの
排出のみで原イ１混自ガスから１成分以上の易吸着成分
な除去するには製品ガス或は製品ガスに似た成分ガスを
用い、脱／７ｆｆ、Ｉ：：力を大気圧刊近で行うよりも
減圧真空下を利１−１］−１−ることにより吸着剤１［
」生のためσ）／ξ−ジガス昂げ、ゆｉ：ｃ：　＜てよ
い。１なわち吸着剤Ａ′〜、子の細孔内（ｙ）ガス５）
Ｔ−は拡散のみＯでよる粒子外への移、１ｉｆＩＪ現象
の脱拾ではなく、粒子中心部からのガス流に伴う脱区；
ｆ、あるいはｉ〃換であることが減圧排気パージによ−
）で再生を畑時間で、かつ小量のノξ−ジガスト−Ｉで
冗丁−ｊる要因となっている。

（ソ、下水発明の代表的な具体例である還元炉］ノドガ
ス中のＮ２とＮＺ　の混合ガスを濃縮・４．′１．ｉｌ
り・分子ｉｌｌ；回収する方法にもとづいて、本発明の
詳細な説明するが本発明の方法は、これらの具体例に限
定されるものではない。

第１図は吸着法により連続的に還元炉排ガス　Ｈ２、Ｎ
２、Ｃ０１（ン０２、ＮＨ３・・・から、第一難吸着成
分であるＮ２　と第２ａ吸着成分のＮ２以外の成分の易
吸着成分を選択的に吸着剤に吸着させ、Ｎ２とＮ２の混
合ガスを濃縮・精製・分離回収するフローシートである
。

吸着床Ａ、Ｂ、Ｇ、Ｄは）Ｉ２とＮ２以外の易吸着成分
を選択的に吸着する吸着剤が収納されている。

吸着床Ａ、、Ｂ、Ｃ，Ｄを減圧排気装置（真空ポンプ、
ブロワ−１水刊工ジエクター等αＧ）を用いて吸着床入
ロ端ノ之ルズ（７Ａ）　（７Ｂ）　（７Ｇ）　（７Ｄ）
　を開にし、減圧排気な３　Ｑ　ＯＴｏｒｒ以下、好ま
しくは１５０〜５０　Ｔｏｒｒの適当な圧力で行う。

原料・混合ガスを圧縮機によって所要圧力２ノ之−ルに
昇圧した後、配管ｆＡｌを通って吸着床（Ａ＋の底部へ
供給される８、昇圧した該混合ガスの一部は加圧１．型
ｌｐパルプ（１１）と入口端パルプ（ＩＡ）を開にする
ことによって行なわれる。この時パルプ（ＩＩ）と（Ｉ
Ａ）以外はすべて閉である吸着床（Ｂ）（Ｃ）０））は
、このステップはまだ真空状態である１、吸着床ｆＡｌ
は吸着圧力２バールまで昇圧後、バルブ（ＩＡ）は閉じ
、ノ之ルブ（２Ａ）（３ＡＸ４）を開圧し、原料混合ガ
ス中の選択的に吸着しうる成分が吸着剤罠少な（とも一
つの成分が吸着し、排出端から難吸着成分である製品ガ
スのＮ２どＮ２が排出が行なわれる。

この吸着工程では吸着床内のガス流は一つの成分ガスの
吸着帯域が形成され、順次各成分ととに吸着帯域が排出
端側に移動する。第１難吸着ガスＦ（２の吸着（１）工
程に続いてＮ２と第２姉吸着ガスのＮ２濃度或は／また
はＮ２濃度を検知測定するかあらかじめ計幻された時間
あるいはガス量によって製品ガスのＨ２とＮ２の混合ガ
スを回収する。必要濃度のガス量が通過するとノζルブ
（４）は閑となり吸着＋１１）工程を終了さらに第２離
吸着ガスのＮ２＃度比の多い排気／ｌ′ｌレージの、１
−ジガスとして使用する吸着（Ｉｌｌ）工程として排気
パージガス流聞゛調ｊ１ｉノζルゾ或はオリフィスを通
って排気パージエ耀中の吸着床へ流出される。この吸着
０１１）工程は原料・混合ガスの１ｉｌｌ類・不純ガス
成分００ａ類寸によって吸着ｆｌｌ）工程のガスを使用
し、吸着（曲工程を１４”ｌＪ用しな（てもよい。吸着
（■Ｄ工程が終了″「ればバルブ（２Ａ）（３Ａ）は閉
じ、ノζルゾ（５Ａ）と（７Ａ）を開にし、吸着床（Ａ
）の床内圧力な抽゛気ｌξ−ジ終了の吸着床（０’）へ
ゆっくりと均圧放出さ−Ｕる。このとき吸着床（λ）の
原料ガス入口端側パルプ（８Ａ）も同時にし入［１端側
の不純物成分のガスを一部放出させ４）ｕこの放ＩＪ暑
ま短時間で均圧放圧工程の／３〜／４程１．（％でよい
。吸着床ｆＡ）とｆｃ）の床内圧力がほぼ等しくなるま
で放圧される。このとき吸２ｆｆ床Ｃ）の均圧ガス導入
側の反対側より製品ガスの導入を同ｌＬ：１’　Ｋ行う
、。

均圧放圧工程が終了すれはパルプ（５Ａ）と（７Ａ）は
閉とし、このとき床内圧力はは３−″０．３バールとな
る。さらに床内圧力を大気圧伺近まで減圧させるために
ノ之ルプ（６Ａ）を開にし、吸着剤間の空隙のガス（こ
のガスは原料混合ガスの不純物成分は吸着剤にＰ着され
第１轢吸着ガスＨ２と第２昨吸着ガスＮ２とその他の混
合ガス）を排気工程が終了した吸着床（［萄の・ξ−ジ
ガスに利用しながら減圧する。吸着床（八）が大気上付
近となるとパルプ（６Ａ）を閉じ、バルブ（９Ａ）　’
ｔｊ圀罠し吸着床内の残留ガスと吸Ｘイ剤に吸着してい
る不純物成分の減圧排気装置（例えヲ、）Ｉｌ、“１空
・＋＜ンプ、ブロワ−等）を用いて減用ワ）・気を：（
０（’）　Ｔｒ＋ｒｒ　ｊＱ下好ましくは１５０Ｔｏｒ
ｒより５０　’１．’ｏｒＩの適当プ↓［Ｅ力で行う、
減圧排気工程が終了すチ］２はバルブ（６Ｄ）と（５Ａ
）を開にし、減圧１１１′気で脱着しきれないで残留し
ている不純物成分を減圧排気を行いながら減圧工程中の
ガスを使用ｔ２てパージを行う。排気パージは減圧排気
圧力よりやＬ　（１１い土力で行なわれる。この減圧工
程中のガスは原料・混合ガスの枠類に・よっては使用し
なくてもよい。減）モ工程中のガス利用が終了すね、ば
奔光いてｔ敗危（１１）或は／まプこし１吸着（１ｍ］
二程のガスを使用するため排気パージガス流量調整ｊル
ブ或を１またはオリフィスθ４）を通しパルプ（ＩＩＡ
）を開にし、不純物成分の脱着工程を行う。

祠、気パージが終了°ｊれば（ＩＩＡ）と（９Ａ）Ｙ閉
じ製品ガス（■（２とＮ２　の混合ガス）による吸着床
の加圧を行い、排気・ξ−ジによつ′（もなおかつ完全
に脱着しき罎１ない不純物成分の吸着帯をＤ２料・混合
ガス導入Ｅ　（１１１１へ押しやる支１１品ガスＣてよ
る加圧のためＶ″（り品ガス加圧’６ｊ、１整バルブ或
は／またはオリフィス（１１を辿しパルプ（ＩｏＡ）を
１″ｉ、ｌ　Ｉｔこ１”るど同時Ｗ製品ガス加圧側の反
対側より均圧工程のガスを】４＞入するために吸着工程
終了後の吸着床ｆｉｌ内ガスを回収でるために吸着床ｆ
ｉｌと吸着床（Ａｌとの連結パイプのパルプ（５Ｃ）と
（７Ａ）を開にして行う。この均圧工程ガスの回収を行
わない場合、製品ガス加圧は３００　Ｔｏｒｒ以上大気
圧迄の適当な圧力まで行う。この加圧は大気圧を超える
圧力まで行ってもさしつかえない。

製品ガス加圧工程並びに均圧工程が終了てれげバルブ（
ＩＯＡ）、（５Ｃ）と（７Ａ）を閉じ、次いでパルプ（
ＩＡ）を開にし、原料・混合ガス加圧工程に入る。以上
の操作を吸着床ｆＢ）、（Ｃ３、（Ｄ）においても行う
。吸着床４　ｊ、［の場合のサイクル構成例は次の通り
である。

次に本発明の実施例について述べる。

（実施例１） 精製工程として既述の如く［原料ガス加圧−吸／７’ｆ
（Ｉ）−（ｎｌ−（Ｉｌｌ−均圧放圧一減圧放圧一排気
一排気パージー製品ガス加圧／均圧加圧」のサイクルに
もとづいて実施した。吸着床にはそれぞれ下部より水分
吸着Ｉｌｌに活性化した活性アルミナ３０ｋｇ、ＣＯ２
除去用活性炭３０ゆ、ゼオライト（ゼオハープＺＥ−５
０２大阪酸素工業ＫＫ藺品名）を１５０ｋｇ充填した鋼
製の吸着床（Ｌ６Ｂｘ３．Ｏｍ）を用いｌこ。

実験条゛件 ’Ａ′を元炉排ガス組成 Ｈ２＝　６５．５％ Ｎ２＝３２％ Ｕ　Ｏ＝　０．５％ Ｃｏ２−２．Ｑ％ ＣＨ４＝　０．０５％ ＮＨ３＝　６００１”ｌ■ ｃｏｓ＝　２００１１１１１ 吸着圧力・・・３．０バール 真空排気・・・ｌ　ＯＯＴｏｒｒ 、ｅ−ジ排気　１２０　Ｔｃｒｒ 供給原料ガス１００ｎ＋３に対し製品混合ガス（Ｈ２＝
８０％Ｎ２＝２０％）’ｔ５２ｍ３回収することができ
た。Ｈ２ガス回収率で６３．５％で製品混合ガス中の不
純成分としてＣ○十Ｃ○２−０．２％ＮＨ３＝１０四以
下、ωｓ−１卿以下であった。また排気、。

−ジに使用したガスは５■１３　であった。

（実施例２） 和製工程どして既述の如く「原料ガス加圧−吸着ｍ−吸
着ｍ−均圧一減圧一抽気パー：）＊＋、Ｑ品ガス加圧・
均圧」のサイクルを用いて、吸着床にはそれぞれ下部よ
り水分吸着用に活性アルミナ、上部匠活性炭を充填した
充填床からなり、有機物戻ガスのＣＨ４濃度を上げ、ガ
スのカロリーアップのためＫｃｏ２のｅ着除去を行った
。有機物廃ガス組成は下記の通りであった。。

成分　含有割合 ｃＨ，２７，７％ （ン０２　７０．０％ ０２　０．３％ ｔ’２　２．０％ このカスを吸着床なｊ１ｎ過することによってｏ　２　
＜ｕ　２　＜（用４　＜　ｃＯ２〕ｔ（Ｆｉｖｃ　ｃｏ
ｚカｉ　強＜　吸着帽−１１７７）　テ０２、Ｎ　２　
ｃＨ４１ｊ、　ス／Ｌ’　ｆ　Ｃｏ　２（’）ｒｅ過を
必要Ｆｊ度で停止させることによって、ＣＨ４とＣｏ２
の製品Ｉｆスが得られる。

１八着床後の製品ガス溜での製品ガス濃度は下記の通り
であった３、 成分　含有割合（％） ＣＨ４６Ｑ％ Ｃｏ２　３５ ０２　０７ Ｎ２　４．３ 吸着工程の終了？、た、その内部に残存しているＣＯ□
　？パージするために真空排気を行ないながら製品ガス
の一部を吹込み・ξ−ジガスとして使用した。

以上のように、この発明によれば、各種ｔｌＩＯ＆）ガ
ス中のトＩ２或は／または有用ガスを含有する有用な燃
料などとして利用できるので省資源および省エネルギー
に寄与するところは大きい。

７／

【図面の簡単な説明】 図は本発明を実施でる好ましい装置のフローシートであ
る。 ！ｔケｒｒ’ｒｔｉ刊ｒｊ人　大阪酸素工業株式会社代
１！［（人　弁理士湯浅恭−・ヒ′１−一−・Ｕ （外４名）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも、Ｈ２或は／または有用ガスを含む混
   合ガス中のｌ■２或は／または有用ガスを濃縮する方法
   において、該混合ガス中の選択し５る成分・易吸着成分
   を吸着除去し、■（２或は／または有用ガスとＨ２より
   も吸着１．やすい第２難吸着成分を濃縮して製品ガスと
   してとりだすために該混合ガス中の少なくとも１成分に
   対して選択１ｇｌ物ｉｆ４を充ｊｆｉした４つ以上の吸
   着床を使用しその方法は１）該混合ガスにより吸着床を
   加圧する原料ガス加圧工程 １１）さらに該混合ガスを吸着床に流し、少なくとも１
   つのガス成分の選択吸着を行なわせ、水素ガスのみをと
   りだす吸着（１）工程 １１１）吸；Ｆ／ｆ（Ｉｆ終了後さらに該混合ガスを吸
   着床に流し、水素二Ｆ・９よび第２難吸着成分の割合が
   所定の割合に１．ｃるまで２成分混合物をとりだす吸着
   ＩＩＩ工程 ＩＶ）　吸着（Ｉｔ）工程終了後、さらに該混合ガスを
   吸着床に流し、第２か１１吸着成分の破過がはじま金的
   前まで２成分混合物をとりだす吸着（１１）工程Ｖ）吸
   着（１１？）Ｚｒ、程終了後、その吸着床とｐｒ気・ξ
   −ジが終った吸着床とを連絡し、前者の吸着床内のガス
   を後者の吸着床に導入し、前者の吸着床内圧力と後者の
   吸着床内圧力がほぼ等しくなるまで減圧させる均圧工程
   、なおこの均圧工程の初期に前者の吸着床の該混合ガス
   入口端側より床内ガスを一部放出する工程を同時罠行っ
   てもよい ｖｌ）　均圧工程終了後、吸着床内圧力をさらに大気圧
   または大気圧付近まで降下さぜる減圧工程ｖ１１）吸着
   床の吸着剤間空隙忙存在するガス並びに吸着剤に吸着ｌ
   −ている易吸着成分を減圧排気装置を用いて排気脱着さ
   せる排気工程 ｖｉｉＤ　Ｍｌの減圧工程において吸着床より排出さ幻
   、るガスおよび（１ν）の吸着（ＩＩＤ工程において流
   出し、てくるガスを用いて排気工程においてもなお脱着
   しない易吸着成分を減圧下において脱着させるための４
   ．？ｔ　’ｊ’Ｉｖガスとして用いて易吸着成分を、脱
   着さぜるｊノ「気パージエ桿 ｌｘ）　Ｊ、ＩＩＩＩ−ジ工程が終了した吸着床と１１
   １）の吸着（１）工作中の１．１！ｋ　％’ｉ’　ｉｆ
   とを連絡させ、後者の製品ガス採取の一部のガスな前者
   の吸着床に導入する製品ガス加圧工程と同時に（ｖ）の
   吸着（ｒｌＤ工程終了後の吸着床とを連絡させ後者の吸
   着床内ガス欠前渚の吸着床に導入し、両吸着床内圧力が
   ほぼ′、τトシクなるまで加圧する均圧・製品ガス加圧
   工程 かもなり、定期的に流れケ変えて、上記の操作をに＋’
   ＃ｙ　；に−丁ことを特徴とした方法。
2. （２）少な（とも、Ｈ２或は／または有用ガスを含む混
   合ガス中のＹ１２或は／または有用ガスを濃縮−ｒる方
   法において、該混合ガス中の選択し５る成分・易吸着成
   分を吸着除去し、Ｈ２或は／または有用ガスとＨ２より
   も吸着しやすい第２難吸着成分を濃縮して製品ガスとし
   てとりだすために該混合ガス中の少なくともｌ成分に対
   して選択１ｉ１′物７（を充與した４つ以上の吸着床を
   使用しその方法９１１）該混合ガスにより吸−／′Ｉ４
   宋を加圧するＪｇ（・・）ガス加圧工程、 １１）さらに該混合ガスを吸着床に流し、少なくとも１
   つのガス成分の選択吸着を行なわ・毬、水素ガスのみを
   とりだ一１吸着ＣＩ＋工程。 １１１）吸着（Ｉ）終了後さらに該混合ガスを吸着床に
   流し、水素および第２難吸着成分の；１合が所定の割合
   になるまで２成分混合物をとりだ′１″吸着（）Ｉ）工
   程、 ｌｖ）　吸着ｉｌｌ工程終了後、その吸着床と排気パー
   ジが終った吸着床とを連絡し、前者の吸着床内のガスを
   後者の吸着床に導入し、前者の吸着床内圧力と後者の吸
   着床内圧力がほぼ等しくなるまで減圧させる均圧工程、
   なおこの均圧工程の′初期に前者θ・吸着床の該混合ガ
   ス入口端側より床内ガフ、を一部放出する工程を同時に
   行ってもよ（′１１ ■）均圧工程終了後、吸着床内圧力をさらに大気Ｆ［伺
   近まで目１さＶる減、汗一工程、ｖｌ）　吸Ｘ団σ）吸
   着剤量空隙に存仔するガス並びに吸％　ｉ”ｌ’ｌ匠吸
   ♀′目−ている易吸着成分を減圧Ｖビａ装置Ｉ□昌・用
   いて（−１ト気７１！’ｉ’、ｍｉさせる排気工作、ｖ
   ＋：）　Ｍの（１１，，１１：、工作（でおいて吸着床
   よりｊｊｐ出されるガスる・月１いＣ活気工程中におい
   てもなお脱ｒしつ゛）；い易吸譜、成分な減ＬＩ下にお
   いて脱ＸＪさせるたと゛）のも（Ｖ気）ガスと１−て用
   い℃易吸着成分を脱着さ・ＩＩ−で、」ｊｌ気パー　ジ
   工程、 ｖｉｉｉ）　抽気バージ土ｆφが終了した吸着床と（１
   １）の＠着（Ｉ）１作中σ月ｌ＋２着床とを連絡させ、
   後者の製品ガス採取の−１１１（のガスを前者の吸着床
   に２序人する製品ガス加圧工程と同時にｆｖ）の吸着ｆ
   ｌｌＤ　Ｉ程終了１糺の吸着床とな連絡させ後者の吸着
   床内ガスン前者の吸着床に導入し、両吸着庄内ＩＦ力が
   ほぼ等しくなるまで加圧する均圧・製品ガス加圧工程、 からｔ（２す、定期的に流れを変え゛こ、上記の操作な
   Ｋ・）・・ｋｌことを９徴とした方法。
3. （３）少ｔｃ　くとも、ＩｊＫ素或は／−１：たけ有用
   ガスな含む混合ガス中の水素或は／または有用ガスを濃
   縮する方法において、該混合ガス中の選択しうる成分・
   易吸着成分を吸着除去し、水素或は／または有用ガスと
   水素よりも吸着しやすい第２　＃！ｒ、吸着成分を濃縮
   して製品ガスとしてとっだ丁ために該混合ガス中の少な
   くともｌ成分に対して選択注物ｌ′↓を充」週した４つ
   以上の吸着床を使用しその方法は１）該混合ガスにより
   吸着床を加［Ｅする原料ガス加圧工程、 １１）さらに該混合ガスを吸着床に流し、少なくとも１
   つのガス成分の選択吸着を行なわせ、水素ガスのみをと
   りだす吸着（１１工程、 １１１）吸着ｍ終了後さらに該混合ガスを吸着床に流し
   、水素および第２難吸着成分の割合が所にの割合になる
   まで２成分混合物をとりだす吸着（［１工程、 ｌｖ）　吸着（１１）工程終了後、さらに該混合ガスを
   吸着床に流し、第２＃１．吸着成分の破過がはじまる直
   前まで２成分混合物をとりだす吸着（ＩＯ工程、■）吸
   着（Ｉ［）工程終了後、吸着床内圧力をさらに大気圧ま
   たレエ大気圧付近まで降下させる減圧工程ｖｌ）　吸着
   床の吸第１剤間空隙に存在するガス並びに吸着＋’ｉ’
   、ｌに吸着している易吸着成分を減圧〃ｒ気装置１″、
   “を用い’−ＣＪ、ＩＩ気脱７＋”ｆさせろ排気工程、
   ｖ：＋）　（Ｍの吸λｉ（曲工程において流出してくる
   ガスを用いて〕Ｊト気上程においてもなお脱着しない易
   吸着成分を減圧下において脱着させるための掃気ガスと
   して用いて易吸着成分な脱着させる排気パージ工程、 ｖｔｉｉ）　４′Ｊ＋気パージ工程終了後、（１１）の
   吸着ｍ工程中のガスの１部を用いて吸着床の加圧を行う
   製品ガス加１上工、１呈、 からブエリ、定期的に流れを変えて、上記の操作を繰返
   すことを特徴とした方法。