JPS6046918A - アンモニアの合成法 - Google Patents
アンモニアの合成法Info
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- JPS6046918A JPS6046918A JP58155548A JP15554883A JPS6046918A JP S6046918 A JPS6046918 A JP S6046918A JP 58155548 A JP58155548 A JP 58155548A JP 15554883 A JP15554883 A JP 15554883A JP S6046918 A JPS6046918 A JP S6046918A
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- adsorption
- gas
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- bed
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
- C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
- C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
- C01C1/04—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
- C01C1/0405—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst
- C01C1/0458—Separation of NH3
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
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- Inorganic Chemistry (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は圧力下にあるアンモニア合J戊装@ IJ\
ら流出した、水素、窒素を主成分としアンモニアを含む
混合ガスからアンモニアを分離する合成法の改良に関づ
゛る。
ら流出した、水素、窒素を主成分としアンモニアを含む
混合ガスからアンモニアを分離する合成法の改良に関づ
゛る。
アンモニアの合成反応は、水素、窒素3:1の混合ガス
を合成装置に送入し、高温高圧ぐ反応を行わせるもので
あることは良く知られたことである。この反応の圧力は
以前は300kg/cnro前後が主流であったが、そ
の後プラン1〜が大型になり、それに要するエネルギー
も大きくなるに従って、エネルギー消費の少い低圧形が
出現した。
を合成装置に送入し、高温高圧ぐ反応を行わせるもので
あることは良く知られたことである。この反応の圧力は
以前は300kg/cnro前後が主流であったが、そ
の後プラン1〜が大型になり、それに要するエネルギー
も大きくなるに従って、エネルギー消費の少い低圧形が
出現した。
現在建設されているアンモニアプラントの合成圧力は1
50〜20(1111/cnf(+程度の圧力が主流で
ある。
50〜20(1111/cnf(+程度の圧力が主流で
ある。
しかしこの低圧合成法は20年位前に出現したにもかか
わらず、150kg/c+fgを最低に、これ以下の圧
ツノの実装置は今まで現れていな(1゜これは同様な事
情にあったメタノール合成が、現在100 ka /、
cnf g以下が主流となっているのと対照的である。
わらず、150kg/c+fgを最低に、これ以下の圧
ツノの実装置は今まで現れていな(1゜これは同様な事
情にあったメタノール合成が、現在100 ka /、
cnf g以下が主流となっているのと対照的である。
省エネルギーということで強く要望されながら実現して
いない理由は、合成物であるアンモニアを経済的に分+
miることの困短さにある。
いない理由は、合成物であるアンモニアを経済的に分+
miることの困短さにある。
例えば100ka/cnfU以Fにおいでメタノールの
場合は、冷7Jl水による常温程度までの冷却でほとん
ど全部液化分離できるのに幻し、アンモニアの場合は0
℃以下、かなり低湿に冷却しないと充分液化分#tでき
ない。例えば150ka/cdgの合成圧力の場合、−
34,3℃で蒸発する液安で冷却して、アンモニア回収
装置出口における合成ガス中のアンモニアのtJ Ii
を2%程度としている。
場合は、冷7Jl水による常温程度までの冷却でほとん
ど全部液化分離できるのに幻し、アンモニアの場合は0
℃以下、かなり低湿に冷却しないと充分液化分#tでき
ない。例えば150ka/cdgの合成圧力の場合、−
34,3℃で蒸発する液安で冷却して、アンモニア回収
装置出口における合成ガス中のアンモニアのtJ Ii
を2%程度としている。
低圧でアンモニアを合成しようとづる場合、循環ガス部
を増大させぬために、合成装置入口、出口のアンモニア
の温度差はなるべく大きいことが望ましい。しかし合成
圧力が低下4ると合成装置出口のアンモニア濃度の低下
は避けられない。従ってアンモニア回収装置の出口m度
は2%でなくさらに低く、できればほとんど0になるこ
とが望ましい。合成圧力が100kg/Cl11!]以
下の場合、液安にJ:る冷却ではこの濃度を2%以下に
することり−ら実施困難であり、さらに低下さ−Uるこ
とは側底不可能である。
を増大させぬために、合成装置入口、出口のアンモニア
の温度差はなるべく大きいことが望ましい。しかし合成
圧力が低下4ると合成装置出口のアンモニア濃度の低下
は避けられない。従ってアンモニア回収装置の出口m度
は2%でなくさらに低く、できればほとんど0になるこ
とが望ましい。合成圧力が100kg/Cl11!]以
下の場合、液安にJ:る冷却ではこの濃度を2%以下に
することり−ら実施困難であり、さらに低下さ−Uるこ
とは側底不可能である。
低圧の合成ガス中からアンモニアを分離づ゛る、最も有
効な方法は水に吸収さけることである。吸収温度もそれ
程低温とすることを要せず、また合成ガス中のアンモニ
アのm度も充分に低くなる。
効な方法は水に吸収さけることである。吸収温度もそれ
程低温とすることを要せず、また合成ガス中のアンモニ
アのm度も充分に低くなる。
しかしこの方法は合成ガス中に、アンモニア触媒に有毒
な水分が入るという重大な欠点を有している。従ってア
ンモニアを吸収分離した後、合成ガスから水分を除去、
乾燥する必要がある。
な水分が入るという重大な欠点を有している。従ってア
ンモニアを吸収分離した後、合成ガスから水分を除去、
乾燥する必要がある。
このための方法として、液安を使用して水分を除去する
方法とか、吸着剤を使用して除去するとか種々の方法が
提案されている。しかしいずれの方法もかなりの設備を
要し、吸着剤の再生等面倒な操作が必要である。また安
水からアンモニアを回収するために、かなりの熱エネル
ギーを必要とづる点も大ぎい欠点である。
方法とか、吸着剤を使用して除去するとか種々の方法が
提案されている。しかしいずれの方法もかなりの設備を
要し、吸着剤の再生等面倒な操作が必要である。また安
水からアンモニアを回収するために、かなりの熱エネル
ギーを必要とづる点も大ぎい欠点である。
我々の発明が提供する方法は、水を吸収剤として使用す
るこのような煩しさを避【ノ、吸着剤を使用して合成ガ
スからアンモニアを直接分離するに−クな方法である。
るこのような煩しさを避【ノ、吸着剤を使用して合成ガ
スからアンモニアを直接分離するに−クな方法である。
吸着剤を使用しCガスを分離する時、工業的な方法では
吸着剤の再生をどうやるかが重要な問題となる。この再
生のやり方によって吸着法は大別して次の2つに別れる
。
吸着剤の再生をどうやるかが重要な問題となる。この再
生のやり方によって吸着法は大別して次の2つに別れる
。
(a )主とし−C温度を上下さして吸着、脱着を行わ
lる法。(thermal swingと呼ばれ(いる
)(b)圧力を上トさして吸着、脱着を行なう。原則的
に熱の授受はない。(pressure swing
prOCQSS圧力変動吸着分離法) <a >は吸着剤の温度を上下さして、それらの湿度に
おIづる吸着量の差によって吸着分離を行なうものであ
る。温度のみならず、圧ノjも上下する場合が多い。熱
の授受があるため蕾ナイクルに時間を要する点が欠点で
ある。
lる法。(thermal swingと呼ばれ(いる
)(b)圧力を上トさして吸着、脱着を行なう。原則的
に熱の授受はない。(pressure swing
prOCQSS圧力変動吸着分離法) <a >は吸着剤の温度を上下さして、それらの湿度に
おIづる吸着量の差によって吸着分離を行なうものであ
る。温度のみならず、圧ノjも上下する場合が多い。熱
の授受があるため蕾ナイクルに時間を要する点が欠点で
ある。
(b)は圧力を上下さして、その間の吸着量の差によっ
て吸着分離を行うものである。原則的に熱の授受がなく
、圧力の上下だけであるので、lノイクルの時間を短く
することができ、即ち吸着床を効率良く使用できるので
、吸着剤が少く装置がコンパクトになる。
て吸着分離を行うものである。原則的に熱の授受がなく
、圧力の上下だけであるので、lノイクルの時間を短く
することができ、即ち吸着床を効率良く使用できるので
、吸着剤が少く装置がコンパクトになる。
(a)、(b)共にその変形プロセスは極めて多く、夫
々一長一短がある。
々一長一短がある。
プロセスの簡潔さ、エネルギー消費、装置のコスト、運
転の容易さ等の点が重要なポイントであるが、この目的
に最も適合するプロセスとして、我々が発明した3つの
方法を紹介づる。
転の容易さ等の点が重要なポイントであるが、この目的
に最も適合するプロセスとして、我々が発明した3つの
方法を紹介づる。
第1図、第2図および第3図は我々の発明を原理的に説
明するブロックダイ17グラムである。
明するブロックダイ17グラムである。
第1図は第1の発明、特許請求の範囲第1項に対づるも
のであり、上述の(a )の吸着法に属する。
のであり、上述の(a )の吸着法に属する。
次の工程よりなっている。
(イ)合成ガスは合成ガス圧縮11によつ・て新補給ガ
スとw4環ガスを合わせてアンモニア合成りff12に
流入する。反応を終えて流出したガスは次に吸着分離装
置4の112着工程にある吸着床に流入する。この流出
反応ガスは温度がかなり高いので、この熱で吸着されて
いるアンモニアは脱着される。
スとw4環ガスを合わせてアンモニア合成りff12に
流入する。反応を終えて流出したガスは次に吸着分離装
置4の112着工程にある吸着床に流入する。この流出
反応ガスは温度がかなり高いので、この熱で吸着されて
いるアンモニアは脱着される。
従ってここを流出するガス中のアンモニアの濃度は高く
なる。
なる。
(ロ)このガスは直ちにアンモニア液化装置(高圧)6
に流入させる。冷却水あるいは冷却空気、および液安に
よって冷却され、アンモニアの大部分は液化J゛る。こ
こで液化するアンモニアのiilはアンモニア合成装置
で合成されたアンモニアの量に等しい。
に流入させる。冷却水あるいは冷却空気、および液安に
よって冷却され、アンモニアの大部分は液化J゛る。こ
こで液化するアンモニアのiilはアンモニア合成装置
で合成されたアンモニアの量に等しい。
(ハ)液化装置(高圧)を流出したガスは、吸着分離装
置の吸着工程にある吸着床に流入される。
置の吸着工程にある吸着床に流入される。
ここでガス中のアンモニアはほとんど完全に吸着分離さ
れる。吸着床が飽和に達づると、この吸着床は脱着が完
了した吸着床と切替えられて(イ)の脱着工程に入り、
吸着しているアンモニアを合成反応ガス中に脱着する。
れる。吸着床が飽和に達づると、この吸着床は脱着が完
了した吸着床と切替えられて(イ)の脱着工程に入り、
吸着しているアンモニアを合成反応ガス中に脱着する。
(ニ)かくて合成装置で合成されたアンモニアを分離さ
れたガスは、合成ガス圧縮機によって合成装置に循環さ
れる。
れたガスは、合成ガス圧縮機によって合成装置に循環さ
れる。
アンモニア合成装置から流出する反応ガス中のアンモニ
アの濃度は、低圧合成(120ka/adg以下の合成
を指す)では10%前後である。また液化装置(高圧)
を流出するガス中のアンモニアのI11度は冷却温度、
圧力によって異なるが、液安冷却では大体3〜6%程度
である。即ち反応ガスを直接液化装置に送り込み、流出
するガスを直ちに合成装置に循環させるのでは、アンモ
ニアの収率どしては/I〜7%程度しか11持できない
。これではガスの循環量が大きくなり過ぎて、経済的な
運転はできない。
アの濃度は、低圧合成(120ka/adg以下の合成
を指す)では10%前後である。また液化装置(高圧)
を流出するガス中のアンモニアのI11度は冷却温度、
圧力によって異なるが、液安冷却では大体3〜6%程度
である。即ち反応ガスを直接液化装置に送り込み、流出
するガスを直ちに合成装置に循環させるのでは、アンモ
ニアの収率どしては/I〜7%程度しか11持できない
。これではガスの循環量が大きくなり過ぎて、経済的な
運転はできない。
我々は吸着装置を液化装置と合成装置の間に介在させる
という、ユニークなループを構成することによって極め
て簡潔にこのアンモニアを処理する方法を見出した。
という、ユニークなループを構成することによって極め
て簡潔にこのアンモニアを処理する方法を見出した。
液化装置から流出したガス中のアンモニアを吸着剤中に
吸着させ、この吸着剤を温度の高い反応ガスで脱着させ
ることにより、反応ガス中のアンモニアの′m度を高く
できる。このm度の高くなったガスをアン[ニア液化装
置(高圧)に送入ずれば、結局合成装置で合成されたア
ンモニアは全1液化装置で液化されるわけである。即ち
液化装置で液化し切れなかったアンモニアは吸着装置を
介して反応ガス中に送、られ、液化装置に再循環される
わ()である。このようにJることによって従来使用さ
れていたものと同じ液化装置によってアンモニアを全量
液化分離できるのである。
吸着させ、この吸着剤を温度の高い反応ガスで脱着させ
ることにより、反応ガス中のアンモニアの′m度を高く
できる。このm度の高くなったガスをアン[ニア液化装
置(高圧)に送入ずれば、結局合成装置で合成されたア
ンモニアは全1液化装置で液化されるわけである。即ち
液化装置で液化し切れなかったアンモニアは吸着装置を
介して反応ガス中に送、られ、液化装置に再循環される
わ()である。このようにJることによって従来使用さ
れていたものと同じ液化装置によってアンモニアを全量
液化分離できるのである。
この方法のbう1つの長所はアンモニアを分離した合成
ガス中にアンモニアがほとんど残らないということであ
る。(この長所は第2、第3の発明にもそのままあては
まる。) アンモニアはその特性から、吸着剤に対する親和力が非
常に強く、吸着剤に強く吸着される。即ち吸着剤を充)
眞した吸着床を通過させることによって、アンモニアは
ほとんど完全に除去できる。
ガス中にアンモニアがほとんど残らないということであ
る。(この長所は第2、第3の発明にもそのままあては
まる。) アンモニアはその特性から、吸着剤に対する親和力が非
常に強く、吸着剤に強く吸着される。即ち吸着剤を充)
眞した吸着床を通過させることによって、アンモニアは
ほとんど完全に除去できる。
かくて合成装置に再循環されるガス中にはほとんどアン
モニアを含まず、合成装置を流出づるガス中のアンモニ
アは全部分離され、結局ガスの循環量は大いに減少する
。
モニアを含まず、合成装置を流出づるガス中のアンモニ
アは全部分離され、結局ガスの循環量は大いに減少する
。
また吸着にはなるべく低い温度が、脱着には高い温度が
望ましいが、吸着工程にはアンモニア液化装置(高圧)
からの常温、あるいは必要なら、もつと低い温度が容易
に得られ、脱むには温度の高い反応ガスが好適に利用で
きる。またIIR着によって温度の高くなった吸着床は
、合成装置への循環ガスによって冷却され、逆に見れば
循環ガスが予熱され、反応ガスの熱が有効に利用される
。
望ましいが、吸着工程にはアンモニア液化装置(高圧)
からの常温、あるいは必要なら、もつと低い温度が容易
に得られ、脱むには温度の高い反応ガスが好適に利用で
きる。またIIR着によって温度の高くなった吸着床は
、合成装置への循環ガスによって冷却され、逆に見れば
循環ガスが予熱され、反応ガスの熱が有効に利用される
。
また吸着されるアンモニアのυは合成されるアンモニア
の約半量に過ぎないので、吸着剤もそれだけ少なくて良
い。即ち低圧合成に最も適した、エネルギー消費の少な
いプロセスであるといえる。
の約半量に過ぎないので、吸着剤もそれだけ少なくて良
い。即ち低圧合成に最も適した、エネルギー消費の少な
いプロセスであるといえる。
第2図は第2の発明、即ち第11項に対するもので、(
b)の吸着法、即ち圧力変動吸着分離法によって、反応
ガス中からアンモニアを分離する方法である。
b)の吸着法、即ち圧力変動吸着分離法によって、反応
ガス中からアンモニアを分離する方法である。
合成されたアンモニアを全量吸着分離するものであるが
、先に述べたように圧力変動吸着分離法では熱の授受が
ないので、サイクルに要する時間を短くすることができ
、吸着剤の少ない経済的な装置が可能である。
、先に述べたように圧力変動吸着分離法では熱の授受が
ないので、サイクルに要する時間を短くすることができ
、吸着剤の少ない経済的な装置が可能である。
この発明には一般的な圧力変動吸着分離法が使用できる
が、後に説明する我々が発明した圧ツノ変動吸着分離法
を使用することにより(この発明と、第3の発明に適用
可能)、更に経済的な方法が可能となった。
が、後に説明する我々が発明した圧ツノ変動吸着分離法
を使用することにより(この発明と、第3の発明に適用
可能)、更に経済的な方法が可能となった。
次の工程よりなっている。
(イ)アンモニア合成装置2から流出した反応ガスは吸
着に望ましい常温近くまで冷却装置3ににって冷却され
、 (ロ)圧力変動吸着分離装置4に導入される。
着に望ましい常温近くまで冷却装置3ににって冷却され
、 (ロ)圧力変動吸着分離装置4に導入される。
ここでアンモニアはほとんど完全に、N2 、 C)−
I4、Arは僅かに吸着される。これらのガスは脱着の
際アンモニアの不純物として流出する。また主として空
隙に入っていた供給ガスによって、水素等のガスもアン
モニアに混入して流出する。
I4、Arは僅かに吸着される。これらのガスは脱着の
際アンモニアの不純物として流出する。また主として空
隙に入っていた供給ガスによって、水素等のガスもアン
モニアに混入して流出する。
圧力は大気圧近くまで落ち、場合によっては大気圧以下
まで下げて脱着させる。
まで下げて脱着させる。
それ以外のガスは吸着されず、吸着装置から流出する。
(ハ)吸着されなかった水素を主成分とリ−る流れはア
ンモニア合成装置に循環される。
ンモニア合成装置に循環される。
(ニ)アンモニアは多少の不凝縮性成分と共にアンモニ
ア圧縮機5にJ:って圧縮され、アンモニア液化装置(
低圧)7に流入し、アンモニアの大部分は液化分離され
る。
ア圧縮機5にJ:って圧縮され、アンモニア液化装置(
低圧)7に流入し、アンモニアの大部分は液化分離され
る。
(ホ)液化゛Uず残った不凝縮性ガスを主体とするガス
はアンモニア液化装置(低圧)から流出し、回収ガス圧
縮は8で圧縮され、アンモニア合成装置から流出し、冷
却されたガスの流れに合流させられる。
はアンモニア液化装置(低圧)から流出し、回収ガス圧
縮は8で圧縮され、アンモニア合成装置から流出し、冷
却されたガスの流れに合流させられる。
この方法はアンモニア合成装置に吸着装置どして圧ノJ
変動吸着分離装置を素直に組みこんだものである。従つ
−(この方法の良否はこの吸着装置の性能如何にかかつ
ている。
変動吸着分離装置を素直に組みこんだものである。従つ
−(この方法の良否はこの吸着装置の性能如何にかかつ
ている。
吸着装置に要求される性能として重要なことは、先ず(
1)アンモニアが完全に分離されること、(2)アンモ
ニア中に含まれる不純ガス、即ちH2、N2 、Ct−
14、Arの不凝縮性ガスがなるべく少ないこと、の2
点に要約される。
1)アンモニアが完全に分離されること、(2)アンモ
ニア中に含まれる不純ガス、即ちH2、N2 、Ct−
14、Arの不凝縮性ガスがなるべく少ないこと、の2
点に要約される。
(1)の条イ!1は吸着分離装置の選択を間違えさえし
なければ、まず間違いなく達成されるであろう。
なければ、まず間違いなく達成されるであろう。
(2〉の条件はしかしなかなか容易ではない。例えば水
素の分離に使用される圧力変動吸着分離装置では水素分
離効率は通常70〜80%程度、最も高いものでも90
%程度である。分離されなかった分は吸着成分の流れに
水素等が混入Jるということを意味する。これらの不凝
縮性成分はアンモニア液化装置7での液化の妨げとなる
。ここでのアンモニアの液化を充分に行わせるためには
液化圧力を上げる、液化温度を低くする、パージガスを
多くする等の方法があるが、いずれにしても)7ンモニ
ア圧縮uM 5、回収ガス圧縮機8、液化装置等の設備
費を大きくし、所要動力を大ぎくするものである。従っ
てアンモニア中の不凝縮性ガスの濃度は極ツノ小さい方
がよく、そこにこの方法の経済性のポイントがある。先
に述べた我々の発明による圧力変動吸着分離法は良好な
分離性能の1汲着装置を提供する。
素の分離に使用される圧力変動吸着分離装置では水素分
離効率は通常70〜80%程度、最も高いものでも90
%程度である。分離されなかった分は吸着成分の流れに
水素等が混入Jるということを意味する。これらの不凝
縮性成分はアンモニア液化装置7での液化の妨げとなる
。ここでのアンモニアの液化を充分に行わせるためには
液化圧力を上げる、液化温度を低くする、パージガスを
多くする等の方法があるが、いずれにしても)7ンモニ
ア圧縮uM 5、回収ガス圧縮機8、液化装置等の設備
費を大きくし、所要動力を大ぎくするものである。従っ
てアンモニア中の不凝縮性ガスの濃度は極ツノ小さい方
がよく、そこにこの方法の経済性のポイントがある。先
に述べた我々の発明による圧力変動吸着分離法は良好な
分離性能の1汲着装置を提供する。
第3図は第3の発明、即ち第12項に対づ−るものであ
り、吸着法としては<b)に属するが、第1と第2の折
衷案とでも云えよう。
り、吸着法としては<b)に属するが、第1と第2の折
衷案とでも云えよう。
次の工程よりなっている。
(イ)アンモニア合成装置2から流出し1ご反応ノJス
は、冷即装@3によって冷却され、 (ロ)アンモニア液化装置(高圧)6に流入し、冷却に
Jこってアンモニアを液化分離さfしる。
は、冷即装@3によって冷却され、 (ロ)アンモニア液化装置(高圧)6に流入し、冷却に
Jこってアンモニアを液化分離さfしる。
(ハ)アンモニアの約半量を分離された合成ノjスは圧
力変動吸着分離装置4に尋人され、ここでアンモニアと
それ以外のガスに分離される。
力変動吸着分離装置4に尋人され、ここでアンモニアと
それ以外のガスに分離される。
(ニ)それ以外のガス(!(z、N2、少量のCl−1
4、Ar)はアンモニア合成装置に循環される。
4、Ar)はアンモニア合成装置に循環される。
(ホ)アンモニアはアンモニア圧縮機5で圧縮され、ア
ンモニア液化装@(低圧)7に導入され、アンモニアを
液化分離される。
ンモニア液化装@(低圧)7に導入され、アンモニアを
液化分離される。
(へ)不凝縮性ガスを主体とするガス【よ7を流出し、
回収ガス圧縮機8によって圧縮され、合成装置流出ガス
流に合流せしめる。
回収ガス圧縮機8によって圧縮され、合成装置流出ガス
流に合流せしめる。
この方法の特徴は、アンモニア合成装置から流出した反
応ガスを直接アンモニア液化装置(高圧)に導き、アン
モニアを液化分離することにある。
応ガスを直接アンモニア液化装置(高圧)に導き、アン
モニアを液化分離することにある。
これによって吸着装置4で吸@1゛べきアンモニアのM
は約半分になる。従って吸着剤のりは半減し、アンモニ
ア圧縮機、液化装置(低圧)の容量も約半分でよい。即
ち合成されたアンモニアの約半量はアンモニア液化装置
(高圧)で、残りの半分は液化装置(低圧)で液化分離
されることになる。
は約半分になる。従って吸着剤のりは半減し、アンモニ
ア圧縮機、液化装置(低圧)の容量も約半分でよい。即
ち合成されたアンモニアの約半量はアンモニア液化装置
(高圧)で、残りの半分は液化装置(低圧)で液化分離
されることになる。
(註)なおこの明細3でいうアンモニア液化装置のうち
、(高圧)、(低圧)とあるのは、(高圧)はアンモニ
ア合成ループの中にあり、従って圧力がアンモニア合成
圧力と同じレベルにあるものを意味づ゛る。く低圧)は
通常の液化装置と同じく(不凝縮性ガスのS度によって
多少高くなることもあり得るが)20ka/cwFa前
後の圧力のものを意味する。
、(高圧)、(低圧)とあるのは、(高圧)はアンモニ
ア合成ループの中にあり、従って圧力がアンモニア合成
圧力と同じレベルにあるものを意味づ゛る。く低圧)は
通常の液化装置と同じく(不凝縮性ガスのS度によって
多少高くなることもあり得るが)20ka/cwFa前
後の圧力のものを意味する。
以上、これらの方法の概略を説明したが、次に更に詳細
に説明する。
に説明する。
先ず吸着法に83いて最も重要な吸着剤について述べる
。
。
プロセスに吸着分離法を適用する場合、吸着剤につぎ先
ず者虞ずべぎ重要な点は次の2点である。
ず者虞ずべぎ重要な点は次の2点である。
(a)吸着剤と被吸着物質との親和力
<b)吸着剤の被吸着物質への選択性(分子篩効果)
(a )吸着剤と被吸着物質どの吸着は吸着剤により灰
るが、一般的には被吸着物質の特性く親和力)によると
ころが大きい。
るが、一般的には被吸着物質の特性く親和力)によると
ころが大きい。
即ち極性の強い物質、たとえば水、アンモニア、メタノ
ール等は親和力が最も大きく、不飽和結合を持つ分子は
親和力が大きい。また一般的には分子Wの大きいもの程
親和力は大きくなる。
ール等は親和力が最も大きく、不飽和結合を持つ分子は
親和力が大きい。また一般的には分子Wの大きいもの程
親和力は大きくなる。
アンモニア合成の場合、成分ガスはH2、N2、NH3
、CH4、Arであるが、吸着はN +−13が最も強
く、N2 、Cl−14、Arはやや弱く、142は吸
着されない。
、CH4、Arであるが、吸着はN +−13が最も強
く、N2 、Cl−14、Arはやや弱く、142は吸
着されない。
我々の発明の場合、吸着剤としてはアンモニアを吸着し
さえずれば使用可能である。アンモニアは親和力が大き
いので、はとんどすべての吸着剤に吸着されるので吸着
剤なら大抵のものが使えるということになる。
さえずれば使用可能である。アンモニアは親和力が大き
いので、はとんどすべての吸着剤に吸着されるので吸着
剤なら大抵のものが使えるということになる。
しかしこの中でも特に好適なものはゼオライトである。
L?71ライ1へは種類が多いが、ずべてアンモニ)7
を良く吸着し、このプロセスに好適である。
を良く吸着し、このプロセスに好適である。
(b)ゼオライトのうち合成ゼオライトはその吸着細孔
がそろっており、その径によって分子を篩い分けり−る
(モレキュラーシーブ効果)性能を持っている。
がそろっており、その径によって分子を篩い分けり−る
(モレキュラーシーブ効果)性能を持っている。
合成ゼオライト(モレキュラーシーブ)は種類により細
孔径が異る。3A型は最もII <その径は3Δ(オン
ゲストローム)である。従って分子の運動径(kine
tic diameter)が3Δ以上の分子はこの細
孔に入ることができず、従って吸着されない。
孔径が異る。3A型は最もII <その径は3Δ(オン
ゲストローム)である。従って分子の運動径(kine
tic diameter)が3Δ以上の分子はこの細
孔に入ることができず、従って吸着されない。
アンモニア合成の場合の成分ガスの運動径は次の通りで
ある。
ある。
N1−132.6 Δ(オングストローム)82 2.
89 N2 3.64 CI−143,8 Ar 3.40 従ってN2 、CH4、Arは3A型ゼオライトには吸
着されない。
89 N2 3.64 CI−143,8 Ar 3.40 従ってN2 、CH4、Arは3A型ゼオライトには吸
着されない。
1」2は3A型ゼオライトの細孔に入り1Gるが、全く
吸着されないので素通りづ゛ることになる。結局3A型
ゼオライトにはNH3だ【ノが強く吸着される。
吸着されないので素通りづ゛ることになる。結局3A型
ゼオライトにはNH3だ【ノが強く吸着される。
吸着剤にN1−131.N2、CH4、Arを吸Wさせ
る場合、アンモニアの吸着力が最も大きいので、@優先
的に吸着される。N3、CH4等が先に吸着されていて
も、後から来たアンモニアによって置換され、追い出さ
れてしまう。
る場合、アンモニアの吸着力が最も大きいので、@優先
的に吸着される。N3、CH4等が先に吸着されていて
も、後から来たアンモニアによって置換され、追い出さ
れてしまう。
つまりこのような共吸着の場合、飽和した吸着床にはほ
とんどアンモニアが吸着され、N2 、CH14、Ar
は僅かしか吸着されない。
とんどアンモニアが吸着され、N2 、CH14、Ar
は僅かしか吸着されない。
我々の第1の発明の場合は仮にN2、CH4、Arが吸
着されても、これは脱着工程で完全に追い出されて液化
装置に入る。
着されても、これは脱着工程で完全に追い出されて液化
装置に入る。
しかしこの高圧の軟化装置では不凝縮性ガスがもともと
80〜90%位あるので、N2等が多少増えても凝縮に
対づる悪影響は無視できる程度である。従って吸着剤と
しては普通のゼオライトで充分である。
80〜90%位あるので、N2等が多少増えても凝縮に
対づる悪影響は無視できる程度である。従って吸着剤と
しては普通のゼオライトで充分である。
これに比し第2.3の発明の場合は影響が多少顕署にな
る。
る。
もともと圧力変動吸着装置による水素などの分離は完全
ではないので、これらの不凝縮性ガスがアンモニア中し
こ流入するのは不可避である。
ではないので、これらの不凝縮性ガスがアンモニア中し
こ流入するのは不可避である。
しかしこのガスが更に増えることは液化にかなりの悪影
響を及ぼす。従ってこの場合普通のゼオライトでも勿論
可能であるが、理想的に言えば3A型ゼオライトを使用
し、アンモニア液化装置に流入する不凝縮性ガスを少な
くすることが望ましい。
響を及ぼす。従ってこの場合普通のゼオライトでも勿論
可能であるが、理想的に言えば3A型ゼオライトを使用
し、アンモニア液化装置に流入する不凝縮性ガスを少な
くすることが望ましい。
次にフローシートにもとずき説明する。第4図に示すの
は、第1の発明のフローシー1〜である。
は、第1の発明のフローシー1〜である。
アンモニア合成ガスは21から合成ガス圧縮は1に入り
、昇圧されて24がら一旦吸着床4bを通って、25か
らアンモニア合成装置2に入る。
、昇圧されて24がら一旦吸着床4bを通って、25か
らアンモニア合成装置2に入る。
図に113いては吸着床は4つの場合を示しである。
これらの吸着床は吸着、脱着(予熱)、脱着、吸着(冷
7.II >を1サイクルとする工程を順次循環して行
うようになっていて、図においてはり一イクルにd34
プる一断面(ある時における吸着床の役目と流れ)を示
し−Cいる。このリイクルについては第5図に示しであ
るが、これについては後で説明する。
7.II >を1サイクルとする工程を順次循環して行
うようになっていて、図においてはり一イクルにd34
プる一断面(ある時における吸着床の役目と流れ)を示
し−Cいる。このリイクルについては第5図に示しであ
るが、これについては後で説明する。
吸着床4cに流入した反応ガスによって、吸着床は加熱
され、床中に吸着されているアンモニアは追い出され反
応ガスど共に流出する。このガスは更に吸着床4dに流
入し、ここの床を予熱する。
され、床中に吸着されているアンモニアは追い出され反
応ガスど共に流出する。このガスは更に吸着床4dに流
入し、ここの床を予熱する。
この吸着床を流出しlcガスは充分温度が下って27か
らアンモニア液化装置(高圧)に入る。即ちこのガスは
クーラー6aで水あるいは空気により冷却され、熱交換
器6e、およびアンモニアコンデンザ−6bにおいて液
体アンモニアで冷却され、アンモニアは液化し分離され
る。ここで液化されるアンモニアの開はアンモニア合成
装置で合成されるアンモニアの量に等しい。
らアンモニア液化装置(高圧)に入る。即ちこのガスは
クーラー6aで水あるいは空気により冷却され、熱交換
器6e、およびアンモニアコンデンザ−6bにおいて液
体アンモニアで冷却され、アンモニアは液化し分離され
る。ここで液化されるアンモニアの開はアンモニア合成
装置で合成されるアンモニアの量に等しい。
アンモニアを分N1されたガスはこの液化装置(高圧)
を出て吸着床4aに入る。ここにおいでガス中に残った
りアンモニアはほとんど全部吸着される。吸着床4aを
流出したガスは循環ガス人口23から合成ガス圧縮機に
入り、昇圧されて271から吸着床4bに入る。脱着を
終った吸着床は温度が高くなっているので、床はこの循
環ガスによって冷却される。一方これは合成装置入口ガ
スを予熱りることにもなる。
を出て吸着床4aに入る。ここにおいでガス中に残った
りアンモニアはほとんど全部吸着される。吸着床4aを
流出したガスは循環ガス人口23から合成ガス圧縮機に
入り、昇圧されて271から吸着床4bに入る。脱着を
終った吸着床は温度が高くなっているので、床はこの循
環ガスによって冷却される。一方これは合成装置入口ガ
スを予熱りることにもなる。
吸着床4bを流出したガスは温度調節装置1゜によって
温度を一定に調節されてからアンモニア合成装置に流入
する。
温度を一定に調節されてからアンモニア合成装置に流入
する。
第4図には4つの吸着床からなる吸着装置の例を示した
が、吸着床が3の場合は第4図において4dをなくし、
合成装置からの流出反応ガス26は4Cに入り、すぐに
27からアンモニア液化装置(高圧)に入る。第5図は
これらの吸着床の工程を示すダイ17グラムである。
が、吸着床が3の場合は第4図において4dをなくし、
合成装置からの流出反応ガス26は4Cに入り、すぐに
27からアンモニア液化装置(高圧)に入る。第5図は
これらの吸着床の工程を示すダイ17グラムである。
なおこの明細書に言う゛直前の″あるいは゛直後の″吸
着床とは゛工程的に直前を先行している″、あるいは゛
工程的に直後に後続の°′ということを意味覆る。例え
ば工程順にa、b、c、dと循環しCあれば、aの直前
はdであり、直後はbである。
着床とは゛工程的に直前を先行している″、あるいは゛
工程的に直後に後続の°′ということを意味覆る。例え
ば工程順にa、b、c、dと循環しCあれば、aの直前
はdであり、直後はbである。
横方向にザイクルの時間を示している。第4図に示すフ
ローシー1〜は夫々の吸着床が第5(b)図の最も左側
に示ず工程にある場合を示している。
ローシー1〜は夫々の吸着床が第5(b)図の最も左側
に示ず工程にある場合を示している。
1つの吸着床4aについての1ザイクルは次のようにな
る。
る。
(I)吸着工程
直前の吸着床が吸着成分で飽和し、脱@(予熱)工程に
入るのと入れ替りに吸着工程に入る。即ちアンモニア液
化装置(高圧)からの供給ガスを直接受は入れ、吸着床
が飽和1るまで吸着を行なう。
入るのと入れ替りに吸着工程に入る。即ちアンモニア液
化装置(高圧)からの供給ガスを直接受は入れ、吸着床
が飽和1るまで吸着を行なう。
この吸着床を流出したガスは合成ガス圧縮機の循環ガス
人口に入る。
人口に入る。
(II)脱着(予熱)工程
吸着床が吸着成分によって飽和したら、脱着く予熱〉工
程に入る。この工程は先行する脱着工程にある床からの
流出ガスを受入れ、その余熱で吸着床を予熱するもので
ある。
程に入る。この工程は先行する脱着工程にある床からの
流出ガスを受入れ、その余熱で吸着床を予熱するもので
ある。
即ちこのように脱着ガスをもう1つの飽和した吸着床を
通過させることによつ”な、温度の上った脱着ガスによ
ってなるべく多くのアンモニアを肌着させ、流出ガスの
温度を下げることができる。
通過させることによつ”な、温度の上った脱着ガスによ
ってなるべく多くのアンモニアを肌着させ、流出ガスの
温度を下げることができる。
(III)脱着工程
直前の吸着床が脱着工程を終り、吸着(冷却)工程に入
ると、アンモニア合成反応ガスを直接受入れ、吸着床の
吸着成分を脱着させる。
ると、アンモニア合成反応ガスを直接受入れ、吸着床の
吸着成分を脱着させる。
(IV)吸着(冷却)工程
脱着工程が終った吸着床は温度が上っており、冷却しC
から吸着を始める必要がある。また48床から流出し、
合成ガス圧縮機で新補給ガスと共に循環されるガスは温
度が上っているのでクーラー9で冷却するのが望ましい
。冷たいガスを床内を通過させることにより、床内の温
度は速やかに常温に下り、吸着が始められる状態になる
。
から吸着を始める必要がある。また48床から流出し、
合成ガス圧縮機で新補給ガスと共に循環されるガスは温
度が上っているのでクーラー9で冷却するのが望ましい
。冷たいガスを床内を通過させることにより、床内の温
度は速やかに常温に下り、吸着が始められる状態になる
。
このように脱着の終った吸着床を、吸着を行なっている
吸着床の後流に位置するように、循環して使用する方式
は通称パメリーゴーラウンド方式″と呼ばれている。こ
の方式の利点は後にバックノアツブする吸着床が控えて
いるので、吸容成分の浦波を心配する必要なく、吸着を
吸着剤が完全に飽和するまで行なえるという点にある。
吸着床の後流に位置するように、循環して使用する方式
は通称パメリーゴーラウンド方式″と呼ばれている。こ
の方式の利点は後にバックノアツブする吸着床が控えて
いるので、吸容成分の浦波を心配する必要なく、吸着を
吸着剤が完全に飽和するまで行なえるという点にある。
このl1I2着く冷却)工程が終ったら次に(I>の工
程に再び入る。
程に再び入る。
第5図において1つの吸着床4aのサイクルは(I)、
(II)、(I[[)、(IV )と順次移動する。
(II)、(I[[)、(IV )と順次移動する。
吸着装置全体としては吸着床の数が3の場合は、48床
が(I)の時、4b床ハ(I[[)あ76) &’ ハ
(IV)、4c床は(II>または(■)にあり、4の
場合は48床が(I)の時、4b床は(IV)、40床
は(III)、46床は(II)にある。第4図のフロ
ーシートはその時の流れを示している。
が(I)の時、4b床ハ(I[[)あ76) &’ ハ
(IV)、4c床は(II>または(■)にあり、4の
場合は48床が(I)の時、4b床は(IV)、40床
は(III)、46床は(II)にある。第4図のフロ
ーシートはその時の流れを示している。
なおこの例の1ザイクルは吸着、脱@(予熱)、説着お
よび吸着(冷却)の4工程となっているが、特許請求の
範[11+第1項(イ)および(ハ)にいう11;1着
工程および吸着工程には上述の説着く予熱)および脱着
工程ならびに吸着および吸着(冷却)工程を夫々含むも
のどする。
よび吸着(冷却)の4工程となっているが、特許請求の
範[11+第1項(イ)および(ハ)にいう11;1着
工程および吸着工程には上述の説着く予熱)および脱着
工程ならびに吸着および吸着(冷却)工程を夫々含むも
のどする。
吸着装置としては第5図のサイクルを行わせるJζうに
、順次切替えるJ:うになっているのであるが、第4図
にはこの切替のための配管等は示してない。
、順次切替えるJ:うになっているのであるが、第4図
にはこの切替のための配管等は示してない。
な13本例において吸着床の数は3または4の場合につ
いて説明したが、2あるいは5の場合でも原理的には同
様に可能である。しかし2の場合は切替の時、吸着床の
冷却をする時間がないので不適当である。5の場合はそ
の必要性は比較的うずい。
いて説明したが、2あるいは5の場合でも原理的には同
様に可能である。しかし2の場合は切替の時、吸着床の
冷却をする時間がないので不適当である。5の場合はそ
の必要性は比較的うずい。
前述の説明によってわかるように、吸着床3または4の
場合が最も無理がなく、即ち安全確実であり、また熱の
有効利用の面からも望ましい。
場合が最も無理がなく、即ち安全確実であり、また熱の
有効利用の面からも望ましい。
工程につぎ更に詳細に説明する。
肌着二[程が終った時、吸着床は反応ガスによって高い
温度になっており、また吸着床内は合成反応ガスで充満
している。この吸着床を直ちに吸着(冷却)工程(IV
)に切替えると、合成反応ガスが再び合成装置に流入り
ることになり、合成反応に悪影響を与える。また後に述
べる新補給ガスの脱水を(IV)の工程で行うとづ−る
と、少くとも吸着床のガス入口の部分は冷却しており、
水分を吸着する能力がなければならない。入っ“〔くる
水分の量は非常に僅かであり、また水分への吸着力は非
常に強いので入口の僅かな部分ぐ良いが、冷却した部分
が必要である。
温度になっており、また吸着床内は合成反応ガスで充満
している。この吸着床を直ちに吸着(冷却)工程(IV
)に切替えると、合成反応ガスが再び合成装置に流入り
ることになり、合成反応に悪影響を与える。また後に述
べる新補給ガスの脱水を(IV)の工程で行うとづ−る
と、少くとも吸着床のガス入口の部分は冷却しており、
水分を吸着する能力がなければならない。入っ“〔くる
水分の量は非常に僅かであり、また水分への吸着力は非
常に強いので入口の僅かな部分ぐ良いが、冷却した部分
が必要である。
このため脱着工程が終った所で短時間アンモニアを含ま
ない冷たいガスをこの吸着床に尋・入し、吸着床内のガ
スを置換し、吸着床の最初の部分な冷却づるのが望まし
い。
ない冷たいガスをこの吸着床に尋・入し、吸着床内のガ
スを置換し、吸着床の最初の部分な冷却づるのが望まし
い。
具体的には循環ガスが吸着床4bに入る直前のガス(ク
ーラー9で冷却後がよい)を導入するのがよい。あまり
大量に導入するとアンモニア合成装置入口のガス閲の変
動が大き過ぎるので、20%以下、望ましくは10%以
下が適当である。
ーラー9で冷却後がよい)を導入するのがよい。あまり
大量に導入するとアンモニア合成装置入口のガス閲の変
動が大き過ぎるので、20%以下、望ましくは10%以
下が適当である。
追い出されたガスは液化装置(高圧)に導入づるのがよ
い。置換ガスの導入時間はその導入量によって変るが、
要するにガス置換によってアンモニア濃度が下り、吸着
床の最初の部分が水分を吸着できるようになるまで冷却
すればよい。
い。置換ガスの導入時間はその導入量によって変るが、
要するにガス置換によってアンモニア濃度が下り、吸着
床の最初の部分が水分を吸着できるようになるまで冷却
すればよい。
サイクル的には脱着工程全体に余裕があるので、例えば
12着(予熱)工程を短縮して、この分だけ脱着工程の
後に挿入ケればよい。この関係を第4(C)図に示−t
、(V)置換予冷工程と称することにする。
12着(予熱)工程を短縮して、この分だけ脱着工程の
後に挿入ケればよい。この関係を第4(C)図に示−t
、(V)置換予冷工程と称することにする。
新補給ガスは通常水分で飽和しているが、水分は合成触
媒に有毒であるので除去しなGノればならない。
媒に有毒であるので除去しなGノればならない。
このためには新補給ガスと合流した循環ガスを、吸着(
冷ul )工程にある吸着床4bに導入りるのがよい。
冷ul )工程にある吸着床4bに導入りるのがよい。
水分はほとんど完全に吸着される。m2着直後の吸着床
は温度が高いので、先に述べた(V)置換予冷工程を挿
入づるのが望ましい。
は温度が高いので、先に述べた(V)置換予冷工程を挿
入づるのが望ましい。
あるいは後の第2、第3の発明の所で述べるのど同じや
り方で、合成ガス圧縮機の新補給ガス圧縮部と循環ガス
部を分離し、新補給ガスを液化装置(高圧)からのガス
に合流させ、吸着に程にある吸着床4aに流入させ、4
bには楯原ガス部を流出したガスを導入する方法も可能
である。この場合前項の(Vl置換予冷工程のうち゛予
冷″は不要となる。
り方で、合成ガス圧縮機の新補給ガス圧縮部と循環ガス
部を分離し、新補給ガスを液化装置(高圧)からのガス
に合流させ、吸着に程にある吸着床4aに流入させ、4
bには楯原ガス部を流出したガスを導入する方法も可能
である。この場合前項の(Vl置換予冷工程のうち゛予
冷″は不要となる。
吸着(冷却)工程にある吸着床から流出り′るガスの温
度はこの吸着床が冷却によって温度が変るのに従って大
きく変動覆る。即ち吸着(冷却)工程の9イクル時間に
従って大きく揺れ動く。合成装置入口湿度どしてはこれ
では只含が悪いので調整しなければならない。
度はこの吸着床が冷却によって温度が変るのに従って大
きく変動覆る。即ち吸着(冷却)工程の9イクル時間に
従って大きく揺れ動く。合成装置入口湿度どしてはこれ
では只含が悪いので調整しなければならない。
こ9変動を押えるユニークな方法を紹介する。
この調整には1つの蓄熱式熱交換器を1段目に、2段目
には2ケの通常の熱交換器を並列に使用する。
には2ケの通常の熱交換器を並列に使用する。
この蓄熱式熱交換器とは、チューブ側にガスを流通させ
、シェル側に蓄熱体(比熱が大きく使用温度で蒸気圧が
大気圧以下、粘度低く安全な液体が望ましい)を大量に
溜めであるもので、シェルアンドデユープ式、Uヂニ1
−ブ弐等通常の熱交換器を少し模様替えしたものが使用
できる。
、シェル側に蓄熱体(比熱が大きく使用温度で蒸気圧が
大気圧以下、粘度低く安全な液体が望ましい)を大量に
溜めであるもので、シェルアンドデユープ式、Uヂニ1
−ブ弐等通常の熱交換器を少し模様替えしたものが使用
できる。
原理的には第10図に示しである。
(a )図、流れの1段目に大きい温度の変動を押える
1つの蓄熱式熱交換器10a、2段目に2つの熱交換器
10b、10cを並列にならべ、中央にバイパスを設け
てあり1.2つの熱交換器とバイパスには夫々1組の流
量調節弁10x、10y、10 Z b<設置ノられて
いる。
1つの蓄熱式熱交換器10a、2段目に2つの熱交換器
10b、10cを並列にならべ、中央にバイパスを設け
てあり1.2つの熱交換器とバイパスには夫々1組の流
量調節弁10x、10y、10 Z b<設置ノられて
いる。
(b)図に示すように、1段目10aでは、蓄熱体の温
度は略所望の温度に近く設定されており、入口温度の大
きい変動は出口では小さくなる。猶この入口温度の変動
が小さい時はこの1段目はなくてもよい。
度は略所望の温度に近く設定されており、入口温度の大
きい変動は出口では小さくなる。猶この入口温度の変動
が小さい時はこの1段目はなくてもよい。
このように周期的に変動ジる温度の波を一部えるのに、
このような蓄熱式の熱交換器は適当であり、省エネルギ
ーにもなる。
このような蓄熱式の熱交換器は適当であり、省エネルギ
ーにもなる。
2段目ではこの小さくなった温度の変動を更に小さく、
所望の温度に調節する。
所望の温度に調節する。
2段目の熱交換器は夫々温度を低めるもの(図において
は10b)と、高めるもの10cがらなっており、入口
温度が高いときはガスは10zと10xを通り、低いと
きは10zど10yを通るようになっている。この3つ
の調節弁は例えばバタフライ型になっており、連動して
作動する。
は10b)と、高めるもの10cがらなっており、入口
温度が高いときはガスは10zと10xを通り、低いと
きは10zど10yを通るようになっている。この3つ
の調節弁は例えばバタフライ型になっており、連動して
作動する。
(C)図にその模様を示しである。図において■の場合
ガス全mi obに流れる ■ 〃 〃 バイパス ■ 〃 10cに流れる ■と■は夫々中間の状態を示づ。
ガス全mi obに流れる ■ 〃 〃 バイパス ■ 〃 10cに流れる ■と■は夫々中間の状態を示づ。
2段目では夫々の内部の熱媒体の温度を適当に設定する
ことと、そこを通過するガス沿をこの調節弁でコントロ
ールすることにより、(b)図に示すようにガスの温度
を所望の温度にコントロールできる。
ことと、そこを通過するガス沿をこの調節弁でコントロ
ールすることにより、(b)図に示すようにガスの温度
を所望の温度にコントロールできる。
この吸@装買においてナイクルの各工程は吸着工程を基
準にしで定められる。即ち吸着工程が始まってから完全
に飽和して工程を終るまでの時間が基準となる3、他の
工程はこの吸着工程に合わせればよいのである。他の工
程即ち(II )脱着(予熱)工程、(]II ) B
”;’<着工程、(IV )吸着(冷却)工程は通常吸
着工程に比し余裕があるので、その時間を調整するため
には、各々の吸着床よ通過すべきガスの一部を分流させ
ることによって調節するのがよい。分流させることによ
って、その床を通過するガスの圧力降下が小さくなり、
全体の圧力降下の低下にもつながる。個々の工程の作用
を考慮し、それに支障を来さぬ範囲で分流させるのが望
ましい。
準にしで定められる。即ち吸着工程が始まってから完全
に飽和して工程を終るまでの時間が基準となる3、他の
工程はこの吸着工程に合わせればよいのである。他の工
程即ち(II )脱着(予熱)工程、(]II ) B
”;’<着工程、(IV )吸着(冷却)工程は通常吸
着工程に比し余裕があるので、その時間を調整するため
には、各々の吸着床よ通過すべきガスの一部を分流させ
ることによって調節するのがよい。分流させることによ
って、その床を通過するガスの圧力降下が小さくなり、
全体の圧力降下の低下にもつながる。個々の工程の作用
を考慮し、それに支障を来さぬ範囲で分流させるのが望
ましい。
このプロセスにお(プるアンモニア液化装置(高圧)の
冷却は水あるいは空気、および液体アンモニアによって
行われる。この液体アンモニアによる冷却は通常、圧縮
式冷凍機によって行なわれる。
冷却は水あるいは空気、および液体アンモニアによって
行われる。この液体アンモニアによる冷却は通常、圧縮
式冷凍機によって行なわれる。
この冷Mlに使用される動力はがなり人ぎなものになる
ので、極力小ざくなるようにしなければならない。この
ため冷却は複数の温度レベルにおいて蒸発するアンモニ
アによって階段的に行う(7) lfiよい。
ので、極力小ざくなるようにしなければならない。この
ため冷却は複数の温度レベルにおいて蒸発するアンモニ
アによって階段的に行う(7) lfiよい。
例えば第11図に示すにうに、液体)7ンモニア3段の
レベルで冷ノillするのが動力の面から望Jニジい。
レベルで冷ノillするのが動力の面から望Jニジい。
この?g1度レベルは冷凍俄の圧縮段に対応したレベル
に設定するのが適当である。
に設定するのが適当である。
吸着剤の吸着(8)は温度によって変化し、温度が低く
なると大きくなる。
なると大きくなる。
アンモニア液化装置(13圧)から流出り−るガスの温
度はかなりの範囲で大ぎくコントロールできる。例えば
第11図に示づJ:うに、熱交換器6[から流出ツるガ
スを、6eど部分的に熱交換ざ亘ることによつ−c′f
A度をコントロールできる。
度はかなりの範囲で大ぎくコントロールできる。例えば
第11図に示づJ:うに、熱交換器6[から流出ツるガ
スを、6eど部分的に熱交換ざ亘ることによつ−c′f
A度をコントロールできる。
このJ:うにして温度を下げることにより、吸着剤の吸
着量を大きくし、吸着工程の切替時Uυを長くすること
が可能である。吸着工程の時間はこの吸着装置のサイク
ルの基準になるしのであるが、この吸着温度をコントロ
ールすることによって切替時間を調節できるのである。
着量を大きくし、吸着工程の切替時Uυを長くすること
が可能である。吸着工程の時間はこの吸着装置のサイク
ルの基準になるしのであるが、この吸着温度をコントロ
ールすることによって切替時間を調節できるのである。
但しこの温度をあまり低くづ−ることは、それだ(〕冷
凍を多く必要どし、動力的には損である、。
凍を多く必要どし、動力的には損である、。
次に発明2を第6図のフローシー1〜で説明す′る。
新補給ガスは21から合成ガス圧縮機1に入り22から
吐出される。この例においては、合成ガス圧縮機は新補
給ガス圧縮部分1aと循環ガス圧縮部分1bが分離され
ている。吐出された新補給ガスを、合成装置から流出、
冷却された流れに合流させて吸着装置4に流入させるこ
とにより、そのガス中の水分を除去リ−ることができる
。新補給ガス中の水分が除いである場合は、通常のよう
に循環ガスと其に合成装置に循環させてよい。
吐出される。この例においては、合成ガス圧縮機は新補
給ガス圧縮部分1aと循環ガス圧縮部分1bが分離され
ている。吐出された新補給ガスを、合成装置から流出、
冷却された流れに合流させて吸着装置4に流入させるこ
とにより、そのガス中の水分を除去リ−ることができる
。新補給ガス中の水分が除いである場合は、通常のよう
に循環ガスと其に合成装置に循環させてよい。
アンモニア合成装置2から流出した反応ガスは、冷却装
置3によつC常温近くまで冷却される。26における反
応ガスの温度は300℃程度であることが多いので、他
の加熱等にtf効に利用リベぎである。
置3によつC常温近くまで冷却される。26における反
応ガスの温度は300℃程度であることが多いので、他
の加熱等にtf効に利用リベぎである。
反応ガスは新補給ガスおよびアンモニア液化装置(低圧
)からの回収ガス/41と共に、圧ツノ変動吸着装置4
に導入され、アンモニアとそれ以外のガス(即ちH2、
N2少但のCH4、Arよりなる)とに分離され、アン
モニアは低圧で、それ以外のガスは僅かに圧力が下って
この吸着装置を流出リ−る。
)からの回収ガス/41と共に、圧ツノ変動吸着装置4
に導入され、アンモニアとそれ以外のガス(即ちH2、
N2少但のCH4、Arよりなる)とに分離され、アン
モニアは低圧で、それ以外のガスは僅かに圧力が下って
この吸着装置を流出リ−る。
流出したそれ以外のガスは合成ガス圧縮機によって循環
圧縮され、合成装置に再循環される。
圧縮され、合成装置に再循環される。
アンモニアガスはI]t2着圧力まで減圧され、アンモ
ニア圧縮機5によって吸引、圧縮されでノ7ンモニア液
化装置7に流入J−る。
ニア圧縮機5によって吸引、圧縮されでノ7ンモニア液
化装置7に流入J−る。
アンモニアの吸着力は強く、圧力変動吸着装置では加熱
は原則的にやらないので、1152着はがなり低圧まで
落してやらなければならない。このIli Mで全部の
ガスを最低レベルまで落す゛のは、圧縮動力が大ぎくな
るので、吸着床の減圧を、圧縮機の圧力レベルに合せて
階段的に落して行くのがよい。
は原則的にやらないので、1152着はがなり低圧まで
落してやらなければならない。このIli Mで全部の
ガスを最低レベルまで落す゛のは、圧縮動力が大ぎくな
るので、吸着床の減圧を、圧縮機の圧力レベルに合せて
階段的に落して行くのがよい。
例えば第6図では脱着ラインを低圧から318131b
、31c 、31’dと4つ段1ノである。31aは
真空ラインである。またこれらのラインには流量の変動
をなるべく小さくするため、吸入り−ジタンク11a、
iib、11G、11d′IJ”ii!4ブである。こ
のような吸着装置においては脱着を、より高度に行うこ
とが装置の能ツノを発揮りるために重曹′cあることは
言うまでもない。
、31c 、31’dと4つ段1ノである。31aは
真空ラインである。またこれらのラインには流量の変動
をなるべく小さくするため、吸入り−ジタンク11a、
iib、11G、11d′IJ”ii!4ブである。こ
のような吸着装置においては脱着を、より高度に行うこ
とが装置の能ツノを発揮りるために重曹′cあることは
言うまでもない。
圧縮されたアンモニアはアンモニアコンデンザ−(水あ
るいは空気冷却)、7a、(液安冷却)7bに入り、ア
ンモニアの大部分はここで液化分離される。不凝縮性ガ
スが多少入っているので、圧力は高めにするのが望まし
い。
るいは空気冷却)、7a、(液安冷却)7bに入り、ア
ンモニアの大部分はここで液化分離される。不凝縮性ガ
スが多少入っているので、圧力は高めにするのが望まし
い。
アンモニア圧縮機で圧縮されたアンモニアガスの一部は
アンモニア液【]ワー13で昇圧され、後で述べる吸着
装置4の置換工程にお番ノる置換ガスとして使用される
。
アンモニア液【]ワー13で昇圧され、後で述べる吸着
装置4の置換工程にお番ノる置換ガスとして使用される
。
昇圧されたアンモニアガスはザージタンク14に溜めら
れ、必要に応じて置換ガスライン35がら吸着床に導入
され、床のガス置換を行うものである。
れ、必要に応じて置換ガスライン35がら吸着床に導入
され、床のガス置換を行うものである。
置換によって追い出されたガスは37から流出し、アン
モニアの濃度によってはアンモニア液化装置(低圧)に
流入さけ、アンモニア液化装置(低圧)からの回収ガス
と共に、回収ガス圧縮数8によって圧縮され、41から
反応ガス吸着装置人[1に合流する。なおザージタンク
14どアンモニアコンデンサ−7の間にはバイパスライ
ン36が設(プられており、一定量のガスが常にアンモ
ニアコンデンサーに流出リ−るようになっている。
モニアの濃度によってはアンモニア液化装置(低圧)に
流入さけ、アンモニア液化装置(低圧)からの回収ガス
と共に、回収ガス圧縮数8によって圧縮され、41から
反応ガス吸着装置人[1に合流する。なおザージタンク
14どアンモニアコンデンサ−7の間にはバイパスライ
ン36が設(プられており、一定量のガスが常にアンモ
ニアコンデンサーに流出リ−るようになっている。
次にこのブ1」セスに使用する圧力変動吸着分離法につ
き説明げる、。
き説明げる、。
圧力変動吸着分離法は吸着量の圧力による疫化を利用し
、高圧において吸着させ、低圧においで)j;2着させ
、具合ガスから非吸着成分と、吸着成分を分離覆る方法
である。最近多〈実施され、良く知られでいるので詳細
な説明は省略り−る。
、高圧において吸着させ、低圧においで)j;2着させ
、具合ガスから非吸着成分と、吸着成分を分離覆る方法
である。最近多〈実施され、良く知られでいるので詳細
な説明は省略り−る。
我々のプロセスにこれらの方法を適用J−ることは、汎
用のものならいずれぐも適用可能である。
用のものならいずれぐも適用可能である。
しかしこれらの方法をそのまま適用すると、プロセス的
には可能Cあっても、かなり非能率な部分がでてくるこ
とは避けられない。通常のこれらの方法の最も人ぎい欠
陥は、吸着装置から流出する吸着成分の純度が悪いこと
、即ち吸着成分の中に非吸着成分が多く混入しているこ
とである。
には可能Cあっても、かなり非能率な部分がでてくるこ
とは避けられない。通常のこれらの方法の最も人ぎい欠
陥は、吸着装置から流出する吸着成分の純度が悪いこと
、即ち吸着成分の中に非吸着成分が多く混入しているこ
とである。
例えば水素を分離するこれらの吸着分離法では、極めで
高い純度の水素が得られる。しかし水素の回収率は多く
の場合60〜90%位であり、結局回収されなかった水
素は吸着成分ガス中に混入しているということになる。
高い純度の水素が得られる。しかし水素の回収率は多く
の場合60〜90%位であり、結局回収されなかった水
素は吸着成分ガス中に混入しているということになる。
吸着成分が所望の成分である場合、これでは具合が悪い
。
。
ところで圧力変動吸着分離法において非吸着成分の回収
率が、種々の対策にかかわらず前述の程度に留J:って
いるのは、主として空隙ガスのためである。
率が、種々の対策にかかわらず前述の程度に留J:って
いるのは、主として空隙ガスのためである。
吸着剤のような固体粒子を使用覆る場合、充填層に空隙
が生ずるのは避けられないことである。
が生ずるのは避けられないことである。
この空間は吸着には全く関与しておらず、吸着工程の終
りにはこの空間ははとlυど供給ガスで満されている。
りにはこの空間ははとlυど供給ガスで満されている。
減圧再生工程においてこのガスは吸呑成分流に流入する
ので、結局非吸着成分の回収率を悪くする。このことは
また吸着成分にどっては非吸着成分によって汚染されて
いることになり、その後処即が必要な場合は、処理の面
倒さの点でほぼとlυど向上はないということになる。
ので、結局非吸着成分の回収率を悪くする。このことは
また吸着成分にどっては非吸着成分によって汚染されて
いることになり、その後処即が必要な場合は、処理の面
倒さの点でほぼとlυど向上はないということになる。
非吸着成分の回収率を悪<Tるもう1つの原因は、吸着
工程の終りにおいて吸着床の終端部を未吸着のまま残す
ことである。吸着成分の漏出を防止づるためにはこれは
止むを1′1ないことである。
工程の終りにおいて吸着床の終端部を未吸着のまま残す
ことである。吸着成分の漏出を防止づるためにはこれは
止むを1′1ないことである。
この未使用の吸着床は吸着剤、空隙バに非吸着成分ガス
にJ:って占められている。このガスは減圧、再加圧の
工程で極力回収づるように努められているが、それでも
相当の損失は避けられない。
にJ:って占められている。このガスは減圧、再加圧の
工程で極力回収づるように努められているが、それでも
相当の損失は避けられない。
この発明に使用されている圧力変動殴打分離法のび11
発は、これらの非吸着成分の損失を招く要因をいかにし
て排除するかという所から始まった。
発は、これらの非吸着成分の損失を招く要因をいかにし
て排除するかという所から始まった。
先ず吸着床の未使用部分をなくする最も簡単な方法は、
吸着床を重複して通過せしめることである。即ち1つの
吸着床のみでは吸着成分が飽和して漏出した時、直ちに
不合格製品が流出することになるので、漏出のおそれの
ある時は、必ずそれをバックアップするもう1つの吸着
床を通過させることにより完全に吸着成分の漏出を防止
づることができる。即ちそうづ−ることによって吸着床
は完全に飽和するまで使用できるわけである。
吸着床を重複して通過せしめることである。即ち1つの
吸着床のみでは吸着成分が飽和して漏出した時、直ちに
不合格製品が流出することになるので、漏出のおそれの
ある時は、必ずそれをバックアップするもう1つの吸着
床を通過させることにより完全に吸着成分の漏出を防止
づることができる。即ちそうづ−ることによって吸着床
は完全に飽和するまで使用できるわけである。
この方式におい−Cは再生された吸着床は必らず吸着工
程にある吸着床の下流に位置するように配管の切替によ
って結ばれていて、仮に吸着成分が漏出しても下流に位
置づる吸着床によって捕えられ、系外には絶対に吸着成
分が派出しないシステムとなつ゛〔いる。
程にある吸着床の下流に位置するように配管の切替によ
って結ばれていて、仮に吸着成分が漏出しても下流に位
置づる吸着床によって捕えられ、系外には絶対に吸着成
分が派出しないシステムとなつ゛〔いる。
圧力変動吸る分離法において、1つの吸着床を通過した
流れを再びもう1つの吸着床を流す場合は、当然これら
の吸着床の吸着工程の一部分は重複していなければなら
ない。
流れを再びもう1つの吸着床を流す場合は、当然これら
の吸着床の吸着工程の一部分は重複していなければなら
ない。
即ち直前の吸着床において吸着前線が出口端に近づき、
吸着成分が漏出し始める直前に、出口端よりの製品ガス
流を止め、この流れを1つの渡り管路を通して次の吸着
床にイの人目端から流入させるのである。このように先
行する吸着床の終りの部分ど、後続の吸着床の始めの部
分を次々にリベて重複さけることにより、2つの吸着床
を重複して通過させ、1つの吸着床が吸着成分によって
完全に飽和するまで使用することができる。このように
して゛メリーゴーラウンド方式″と呼ばれる方式と実質
的に同じ効果を持つ方式が実施できるのである。
吸着成分が漏出し始める直前に、出口端よりの製品ガス
流を止め、この流れを1つの渡り管路を通して次の吸着
床にイの人目端から流入させるのである。このように先
行する吸着床の終りの部分ど、後続の吸着床の始めの部
分を次々にリベて重複さけることにより、2つの吸着床
を重複して通過させ、1つの吸着床が吸着成分によって
完全に飽和するまで使用することができる。このように
して゛メリーゴーラウンド方式″と呼ばれる方式と実質
的に同じ効果を持つ方式が実施できるのである。
このにうに2つの吸着床を重複して流れる場合、各床を
流れる川と圧力め間には複雑な関係が生ずる。この関係
はうまく処理し、流聞、圧力の変動が大き過ぎないよう
にしな()ればならない。
流れる川と圧力め間には複雑な関係が生ずる。この関係
はうまく処理し、流聞、圧力の変動が大き過ぎないよう
にしな()ればならない。
非吸着成分の回収率を上げるためにイj効なもう1つの
方法は、飽和した吸着床を吸着性ガスによって置換する
ことである。
方法は、飽和した吸着床を吸着性ガスによって置換する
ことである。
吸着成分によって飽和された吸着床の空隙は供給ガスと
実質的に同じ組成のガスによって満されている。吸着工
程が重複した部分がない普通のものでは、出口端に近い
部分に未使用の吸着床が残っている。そしてこの吸着剤
中の吸着成分の濃度は非常に低い。従ってこの場合、減
圧覆る空隙ガス中の吸着成分は、この未使用床によって
かなり捕えられる。しかし未使用吸着床は猶残るので、
ここで置換を行2iうのは空隙ガスを置換することのみ
ならず、この未使用床をなくすることにもなるのである
。即ち、この空隙ガスを吸着成分よりなるガスで置換し
てしまえば吸着床の中の非吸着成分を大部分なくするこ
とができる。
実質的に同じ組成のガスによって満されている。吸着工
程が重複した部分がない普通のものでは、出口端に近い
部分に未使用の吸着床が残っている。そしてこの吸着剤
中の吸着成分の濃度は非常に低い。従ってこの場合、減
圧覆る空隙ガス中の吸着成分は、この未使用床によって
かなり捕えられる。しかし未使用吸着床は猶残るので、
ここで置換を行2iうのは空隙ガスを置換することのみ
ならず、この未使用床をなくすることにもなるのである
。即ち、この空隙ガスを吸着成分よりなるガスで置換し
てしまえば吸着床の中の非吸着成分を大部分なくするこ
とができる。
追い出されたガスは吸着工程が重複している場合は、そ
のまま次の吸着床に導入すればよい。即ち吸着工程の終
りに直後の吸着床に流入させていたのと同じ経路で、買
換ガスを直後の吸着床に追い出1ばよいわりである。こ
の置換は減圧を行う前に、吸着と同じ圧ツノで行えばよ
い。
のまま次の吸着床に導入すればよい。即ち吸着工程の終
りに直後の吸着床に流入させていたのと同じ経路で、買
換ガスを直後の吸着床に追い出1ばよいわりである。こ
の置換は減圧を行う前に、吸着と同じ圧ツノで行えばよ
い。
吸着工程に重複部分がないものでは、追い出されたガス
の送入光に適当な場所を選定しな【プればならない。一
般的にしばしば利用される送入光としては供給ガスを昇
圧する圧縮設備がある。この設備の適当な圧力の所に送
入り゛ることにより追い出されたガスはリザイクルされ
るのである。
の送入光に適当な場所を選定しな【プればならない。一
般的にしばしば利用される送入光としては供給ガスを昇
圧する圧縮設備がある。この設備の適当な圧力の所に送
入り゛ることにより追い出されたガスはリザイクルされ
るのである。
このようにすることによって、吸着成分の中の非吸着成
分は大部分なくなるのであるから、このことは非吸着成
分の回収率が飛躍的に向」ニすることを意味し、また吸
着成分の中の非吸着成分の濃度も非常に低いものとなる
。吸着成分はほとんどの場合混合ガスであるが、次の処
理が必要の場合、その処理は格段に容易になる。なおこ
の置換用の吸着性ガスは、吸着成分の流れのその後に処
理されるものの中から最も適したものを選べばよいので
あるが、この後の脱着工程で得られる吸着性ガスを昇圧
してもよい。
分は大部分なくなるのであるから、このことは非吸着成
分の回収率が飛躍的に向」ニすることを意味し、また吸
着成分の中の非吸着成分の濃度も非常に低いものとなる
。吸着成分はほとんどの場合混合ガスであるが、次の処
理が必要の場合、その処理は格段に容易になる。なおこ
の置換用の吸着性ガスは、吸着成分の流れのその後に処
理されるものの中から最も適したものを選べばよいので
あるが、この後の脱着工程で得られる吸着性ガスを昇圧
してもよい。
前述の吸着工程および置換工程にJ:って、非吸着性ガ
スの回収率は高まり、吸着成分ガス中の非吸着性ガスの
QrfJ、は低下する。この回収率を更に高めるとか、
あるいは吸着成分ガス中の非吸着性ガスの濃度をざらに
低める必゛要のある場合、あるいはそのような目的を置
換工程を行なわずに成程度達したい場合には、次の減圧
によって目的を達することができる。
スの回収率は高まり、吸着成分ガス中の非吸着性ガスの
QrfJ、は低下する。この回収率を更に高めるとか、
あるいは吸着成分ガス中の非吸着性ガスの濃度をざらに
低める必゛要のある場合、あるいはそのような目的を置
換工程を行なわずに成程度達したい場合には、次の減圧
によって目的を達することができる。
吸着を終った床から減圧によって空隙ガスを追い出し、
および減圧によって容易に脱着する弱く吸むされている
成分を追い出して、吸着性ガス中の非吸着性ガスの濃度
を)げる方法は公知であり、広〈実施されている。
および減圧によって容易に脱着する弱く吸むされている
成分を追い出して、吸着性ガス中の非吸着性ガスの濃度
を)げる方法は公知であり、広〈実施されている。
吸着工程を終った吸着床は脱着のためいずれにしても減
圧することには変りないのであるが、ここで述べている
減圧どは特許請求の範囲第14項の(n)−(A>に述
べCいるように分離したガスは吸6性ガスどしてそのま
ま製品ガスとすることはゼず、再加圧工程にある吸着床
に流入させること、である。即ち(n)−(A>に述べ
ている減圧工程で流出したガスは、脱着再生が終って再
加圧工程にある吸着床に流し込まれ、そこで再び吸着分
離が行なわれるので、最終の製品ガス流に両者が混合す
ることはない。
圧することには変りないのであるが、ここで述べている
減圧どは特許請求の範囲第14項の(n)−(A>に述
べCいるように分離したガスは吸6性ガスどしてそのま
ま製品ガスとすることはゼず、再加圧工程にある吸着床
に流入させること、である。即ち(n)−(A>に述べ
ている減圧工程で流出したガスは、脱着再生が終って再
加圧工程にある吸着床に流し込まれ、そこで再び吸着分
離が行なわれるので、最終の製品ガス流に両者が混合す
ることはない。
つまりこの減圧工程は中間圧力まで減圧することにJ:
す、吸着性ガス流の製品ガス中の非吸着性ガスの濃度を
更に下げようとするのであり、精製減圧とでも言える工
程である。(以下精製減圧と称す)。従ってこの精製減
圧はそのような必要性がないJ、うな場合には流出した
ガスは全部吸着性ガス流と混合して回収される。
す、吸着性ガス流の製品ガス中の非吸着性ガスの濃度を
更に下げようとするのであり、精製減圧とでも言える工
程である。(以下精製減圧と称す)。従ってこの精製減
圧はそのような必要性がないJ、うな場合には流出した
ガスは全部吸着性ガス流と混合して回収される。
吸着成分ガス中の非吸着成分の濃度を最低にするために
は精製減圧が終った後、もう1度吸着性ガスによって置
換するのがよい。それによって吸着床の非吸着成分は完
全に保障され、その濃度は最低となる。
は精製減圧が終った後、もう1度吸着性ガスによって置
換するのがよい。それによって吸着床の非吸着成分は完
全に保障され、その濃度は最低となる。
このように低圧で@換をするので、一定の容積の吸着床
の置換に要するガス量が少なくてすむという利点がある
。しかし先の@1!iT!(高圧〉でも述べたように、
この置換ガスの送り先をよく考慮しておかねばならない
。
の置換に要するガス量が少なくてすむという利点がある
。しかし先の@1!iT!(高圧〉でも述べたように、
この置換ガスの送り先をよく考慮しておかねばならない
。
この工程はまた、吸着°工程の直後の置換(高圧)を、
置換ガスの関係上実施できないような場合゛、あるいは
1回の置換で、より有効に非吸着成分を追い出したいよ
うな場合、行なうこともある。
置換ガスの関係上実施できないような場合゛、あるいは
1回の置換で、より有効に非吸着成分を追い出したいよ
うな場合、行なうこともある。
この発明の要点は以上述べたように独特の吸着工程、置
換工程および精製減圧工程にあるわりであるが、本発明
のアンモニアの合成法に適用された工程の組み合せをプ
ロレス的に、工程の順序に従って、および特許請求の範
囲に示した項目によって示せば以下の2つとなる。
換工程および精製減圧工程にあるわりであるが、本発明
のアンモニアの合成法に適用された工程の組み合せをプ
ロレス的に、工程の順序に従って、および特許請求の範
囲に示した項目によって示せば以下の2つとなる。
1、 吸着(重複部分なし)→精製減圧→vi換(低圧
)→減圧P、I2着→再加圧 (ii(A)、(a )、(b>、(II)−(A)、
(B)、(It)、(IV ) 2、 吸着(重複部分あり)→精製減圧→置換(低圧)
→減圧ll12着−〉再加圧 (II(B) 、(a ) 、(11) 、(c’)
、(d)、(II)−(△)、(13)、(I[I)、
(IV )4床型の圧力変動吸着分離装置のフローシー
ト、工程ダイ17グラムを第・7図、第8図に示す。第
8図は前述の工程の組み合せ第2番目のものであり、第
1番目のものはこの吸着工程に重複部分がないものであ
る。
)→減圧P、I2着→再加圧 (ii(A)、(a )、(b>、(II)−(A)、
(B)、(It)、(IV ) 2、 吸着(重複部分あり)→精製減圧→置換(低圧)
→減圧ll12着−〉再加圧 (II(B) 、(a ) 、(11) 、(c’)
、(d)、(II)−(△)、(13)、(I[I)、
(IV )4床型の圧力変動吸着分離装置のフローシー
ト、工程ダイ17グラムを第・7図、第8図に示す。第
8図は前述の工程の組み合せ第2番目のものであり、第
1番目のものはこの吸着工程に重複部分がないものであ
る。
なお第8図において、横軸に時間、縦軸に圧力を示して
あり、上部の水平部分が吸着工程、右下すの部分が減L
L、脱着工程、右上りが再加圧工程である。
あり、上部の水平部分が吸着工程、右下すの部分が減L
L、脱着工程、右上りが再加圧工程である。
工程を4a床を中心に述べると次のようになる。
供給ガスは28から装置内に入る。
(I>−(B)−(a >においては、一部分は4dの
出口端から流出し、渡り管路32を通り入口端から/I
aに入り、一部分は直接4aに入る。4aを流出したガ
スは23から外に出る。
出口端から流出し、渡り管路32を通り入口端から/I
aに入り、一部分は直接4aに入る。4aを流出したガ
スは23から外に出る。
(Il([3>−(b) 28から全ff14aに入り
、23から流出。
、23から流出。
(I> −(B)−(c ) 一部分28がら4aに入
り、32を経て4bに流入、一部分28から直接4bに
流入、製品ガスは23に流出。
り、32を経て4bに流入、一部分28から直接4bに
流入、製品ガスは23に流出。
<II)−(Δ) 28からの流入、23への流出を停
止し、4aを流出した精製減圧ガスは32を通って40
に流入する。
止し、4aを流出した精製減圧ガスは32を通って40
に流入する。
(I[) −(B) 置換(低圧)工程。 4a、/I
Cの圧力が平衡に達したら、両省を切りはなし、置換ガ
スが35から入り、4aを通って37がら流出する。
Cの圧力が平衡に達したら、両省を切りはなし、置換ガ
スが35から入り、4aを通って37がら流出する。
(I[[)−(d)、(c )、(b)、(a ) 脱
着ライン31d 、 C、b 、 aがら減圧脱着する
。
着ライン31d 、 C、b 、 aがら減圧脱着する
。
(IV) 再加圧1桿。 tii製減圧ガスにより再加
圧−a、供給ガスおよび製品ガスにより再加圧−0 以上を要約りると (1)吸着工程の前後において、2つの吸着床を重複し
て通過c5″I!ることにより、吸着床の未使用部分を
なくし、 (2)吸着工程が終ってから、M製減圧にょっ−C空隙
ガスを追い出し、 (3)更にこの後、吸着床に吸着性ガスを送入し、非吸
着性ガスを追い出す。
圧−a、供給ガスおよび製品ガスにより再加圧−0 以上を要約りると (1)吸着工程の前後において、2つの吸着床を重複し
て通過c5″I!ることにより、吸着床の未使用部分を
なくし、 (2)吸着工程が終ってから、M製減圧にょっ−C空隙
ガスを追い出し、 (3)更にこの後、吸着床に吸着性ガスを送入し、非吸
着性ガスを追い出す。
以上の(2)および(ご3)、または(1)、(2)、
(3)を行なうことによって非吸着成分の濃度は格段に
低くなるのである。
(3)を行なうことによって非吸着成分の濃度は格段に
低くなるのである。
次に発明3を第9図のフローシートで説明する。
この発明は第1、第2の発明の折衷案であり、詳細につ
いては第1、第2で述べたことが同様にあてはまる。
いては第1、第2で述べたことが同様にあてはまる。
要するにこの方法では、合成装置で合成されたアンモニ
アの役牛用を液化分離装置(高圧)で分離し、残りを圧
力変動吸着力1!!If装置とぞれに続くアンモニア圧
縮tjM d3よび液化分離装置(低圧)で分離づるも
のである。
アの役牛用を液化分離装置(高圧)で分離し、残りを圧
力変動吸着力1!!If装置とぞれに続くアンモニア圧
縮tjM d3よび液化分離装置(低圧)で分離づるも
のである。
吸着分離装置4にお番プる吸着量は約半分となるので、
吸着剤の量はそれだけ少なく−(すむ。しかしここを通
過するガス量はあまり変らないのC1装置どし−Cはそ
れ程小さくはならない。
吸着剤の量はそれだけ少なく−(すむ。しかしここを通
過するガス量はあまり変らないのC1装置どし−Cはそ
れ程小さくはならない。
アン玉ニア圧縮態の容量は約半分で良いのであるが、(
高圧〉液化装置には当然、冷)II用のアンモニア圧縮
機が必要であるので、アンモニア圧縮機としてはこの両
名を含わけた客用どづるのが合理的であるので、3つの
ケース共アンモニア圧縮機の容量はそれほど大きくは変
らない。
高圧〉液化装置には当然、冷)II用のアンモニア圧縮
機が必要であるので、アンモニア圧縮機としてはこの両
名を含わけた客用どづるのが合理的であるので、3つの
ケース共アンモニア圧縮機の容量はそれほど大きくは変
らない。
アンモニア合成においては新補給ガスが脱湿されていな
い時は水分を除去してから合成装置に入れな()ればな
らない。第2、第3の発明においてはこの新補給ガスを
、循環ガスと混合することなく、吸着装置入口の反応ガ
スと合流させてから吸着装置に導入するのが良い。この
ためには合成ガス圧縮機は新補給ガス圧縮部と循環ガス
圧縮部を分離した型にすることが必要である。
い時は水分を除去してから合成装置に入れな()ればな
らない。第2、第3の発明においてはこの新補給ガスを
、循環ガスと混合することなく、吸着装置入口の反応ガ
スと合流させてから吸着装置に導入するのが良い。この
ためには合成ガス圧縮機は新補給ガス圧縮部と循環ガス
圧縮部を分離した型にすることが必要である。
吸着剤として3Δ型UAライトが望ましいことは第2、
第3に共通している。
第3に共通している。
また吸着装置の工程は第2、第3同じである。
またIB2着用ノ7ンモニア圧縮機の圧力段と脱着ライ
ンを合わUるのが好適という点もffi 2、第3同様
である。
ンを合わUるのが好適という点もffi 2、第3同様
である。
アンモニア液化装置(高圧)の冷IJJを冷却水あるい
は空気、液体アンモニアによって階段的に行なうという
点は第1、第3同様である。
は空気、液体アンモニアによって階段的に行なうという
点は第1、第3同様である。
また吸着装置人口のガス温度をコント上1−ルすること
によって、吸着をコントロールできる点も第1、第3同
様である。
によって、吸着をコントロールできる点も第1、第3同
様である。
アンモニアの低圧合成においIはガスの循環tttが多
くなるので、各装置の抵抗を減らすことが非常に重要で
ある。我々の発明においても吸着装置における圧力降下
はなるべく小さくなるように努めなレノればならない。
くなるので、各装置の抵抗を減らすことが非常に重要で
ある。我々の発明においても吸着装置における圧力降下
はなるべく小さくなるように努めなレノればならない。
特に第1の発明は吸着床を多く通過せねばならないので
、特に圧力降下の小さい吸む床が望ましい。このような
要求に応えるものとして、吸着床の土、下からガス量の
半量づつを流し、吸着床の層高さの中央から流出させる
方式の吸着床が好適である。流れの方向はこの逆でも良
いが、吸着創部えが不要等の点から上下から流入する前
者の方が望ましい。これの1例を第12図に示づ。
、特に圧力降下の小さい吸む床が望ましい。このような
要求に応えるものとして、吸着床の土、下からガス量の
半量づつを流し、吸着床の層高さの中央から流出させる
方式の吸着床が好適である。流れの方向はこの逆でも良
いが、吸着創部えが不要等の点から上下から流入する前
者の方が望ましい。これの1例を第12図に示づ。
この図においてガスは下部人口4−3から入り、二手に
分れ、半量は直接下方から吸着床に入り、半量はレンタ
ーパイブ4−6の中火を通り、上方に出て上から吸着床
に入る。吸む床の層高さの約半分の中央部には水平にか
つ放射状にガス集合管4−5が設置されている。この集
合管は多孔管になっていで、上下から流入したガスはこ
の管内に流入し、中央のレノターパイプに集り、環状通
路を通って下部出口4−7から外部に流出する。
分れ、半量は直接下方から吸着床に入り、半量はレンタ
ーパイブ4−6の中火を通り、上方に出て上から吸着床
に入る。吸む床の層高さの約半分の中央部には水平にか
つ放射状にガス集合管4−5が設置されている。この集
合管は多孔管になっていで、上下から流入したガスはこ
の管内に流入し、中央のレノターパイプに集り、環状通
路を通って下部出口4−7から外部に流出する。
このような吸着床を使用することによって、同一寸法、
一方向の流れの吸着床に比し圧力降下は約1/8となる
。
一方向の流れの吸着床に比し圧力降下は約1/8となる
。
このように吸着床容器の片側(下側)にガス出入り口を
まとめるど、吸着装置まわりの配管を地上近くにまとめ
るように設置でき、非常に簡潔な配管となり、またこの
装置に使用される多くの自動弁のメンテナンスにも便利
である。
まとめるど、吸着装置まわりの配管を地上近くにまとめ
るように設置でき、非常に簡潔な配管となり、またこの
装置に使用される多くの自動弁のメンテナンスにも便利
である。
最後にこのプロセスに使用する合成装置について述べる
。
。
低圧合成では楯原吊の増大を防ぐため、アンモニア合成
装置からの反応ガス中のアンモニア圧縮を高く維持する
ことが特に入切である。このため合成装置としては、反
応温度をアンモニア反応速度最大どなるようにコン1−
ロールすることにJ、ってアンモニア+If、度を最大
とするような装置がWましい。
装置からの反応ガス中のアンモニア圧縮を高く維持する
ことが特に入切である。このため合成装置としては、反
応温度をアンモニア反応速度最大どなるようにコン1−
ロールすることにJ、ってアンモニア+If、度を最大
とするような装置がWましい。
またこれに使用づる触媒は活性の大きいもの、特に気溝
活性のすぐれたものが望ましい。
活性のすぐれたものが望ましい。
また合成装置にお()る循環ガスの流動抵抗が小さいこ
とも強く要求される。
とも強く要求される。
流出りる反応ガスの温度は、第1、発明の名称は少くと
も150℃、望ましくは250〜350°Cb<適当で
ある。 第2、第3の場合はどのような温度でも特に問
題はない。
も150℃、望ましくは250〜350°Cb<適当で
ある。 第2、第3の場合はどのような温度でも特に問
題はない。
合成圧ノ〕どしては120に9/cy+l!!以下がこ
のプロはスに適しているが、特に40・〜80ka/c
m。
のプロはスに適しているが、特に40・〜80ka/c
m。
の圧力が適し−Cいる。
次にこれらの方法によってアンモニアを合成した場合、
重要な点にお【ノるガスの組成およびガス量の例を示り
−。
重要な点にお【ノるガスの組成およびガス量の例を示り
−。
アン−[ニア生産量 1,000トン/日合成圧力 5
0 kg/ cnf (1■ 合成装置出口 ガス組成、Vo1%、流f4 kg■ol / Ilr
■ 液化装置(高圧)人口 〃 ■ 液化装置く高圧)出口 〃 ■ 液化装置(低圧)入1」〃 ■ 液化装置(低圧)出口 〃 ■ 吸着工程出口 第1の発明 N2 N2 N1−1 3 CHjA r 流 n)■
63.8 21.2 10,0 5.0 24,50
0■60,9 20,3 14.0 4.8 25,6
60■ 67.3 22,4 !+、0 5.3 23
.210■ 70.9 23] −5,522,050
第2の発明 t−L N2 N1−hcl−!4Ar 流量■ 63
,8 21.2 10.0 5.0 24,500■
10.0 3.3 85.9 0.8 3,137■
63,1 20,9 11.1 4.9 2,205■
70.9 23.6 〜5.5 22,050第3の
発明 1−12 N2 Nt−h C!−14Ar 流m■
63,8 21.2.10,0 5.0 24,500
■ 63,7 21,2 10.1 5.0 24,3
80■ 10.0 3.3 85.9 0.8 +、4
26■ 63.1 20.9 11.1 4,9 1,
103■ 70,9 23.6 − 5.5 22.0
50
0 kg/ cnf (1■ 合成装置出口 ガス組成、Vo1%、流f4 kg■ol / Ilr
■ 液化装置(高圧)人口 〃 ■ 液化装置く高圧)出口 〃 ■ 液化装置(低圧)入1」〃 ■ 液化装置(低圧)出口 〃 ■ 吸着工程出口 第1の発明 N2 N2 N1−1 3 CHjA r 流 n)■
63.8 21.2 10,0 5.0 24,50
0■60,9 20,3 14.0 4.8 25,6
60■ 67.3 22,4 !+、0 5.3 23
.210■ 70.9 23] −5,522,050
第2の発明 t−L N2 N1−hcl−!4Ar 流量■ 63
,8 21.2 10.0 5.0 24,500■
10.0 3.3 85.9 0.8 3,137■
63,1 20,9 11.1 4.9 2,205■
70.9 23.6 〜5.5 22,050第3の
発明 1−12 N2 Nt−h C!−14Ar 流m■
63,8 21.2.10,0 5.0 24,500
■ 63,7 21,2 10.1 5.0 24,3
80■ 10.0 3.3 85.9 0.8 +、4
26■ 63.1 20.9 11.1 4,9 1,
103■ 70,9 23.6 − 5.5 22.0
50
第1図 第1項第1の発明ブロックダイヤグラム第2図
第11項 2 II L/ 第3図 第12項 3 〃 第4図 第1の発明フローシート 第5図 II に使用の吸告装置の工程サイクル(I)
吸着工程 (H) llF2着く予熱)工程 (III ) 1112着工程 (IV) 吸着(冷ljJ )工程 (V) 置換予冷工程 第6図 第2の光11jJフロ〜シニト第7図 圧力変
動吸着弁1Ilit装置フローシー1〜第8図 工程サ
イクル (I) −(B) −(a )吸着工程(始めの重複部
分)(i)−([3)−(tl) ll (重複してい
ない部分) (I)’(B)−(C) II (終りの重複部分)(
I)−<A)精製減圧工程 (Irl(B)置換1稈(低圧ン (I[[) −(d )減圧脱着工程 // −(C) ’ −(b) // −(a ) (TV) −a再加圧工程 // −1) 第9図 第3の発明フローシーl− 第10図 温度調節装置 ■ ガス温度 ■ 所望温度 ■ 熱媒体温度 り111図 アン上ニア液化装置(高圧)第12図 流
動抵抗の小さい吸着床 1 合成ガス圧縮1幾 1a 新補給ガス圧縮部 1b 循環圧縮部 2 アンtニア合成装置 3 反応ガス冷却装置 3a 熱交換器 3b クーラー 4 吸容分離装置 4a、4b、4c、4.d 吸着床 4−1 容器 4−2 吸着剤 4−3 ガス入口 4−4 吸着剤受け 4−5 ガス果合管 4−6 センターパイプ 4−7 ガス出口 5 アンモニア圧縮機 5a’s 511 % 5c 15cl 各段6 アン
モニア液化装置(高圧) 6a クーラー 5b 、 c S’tl コンデンサ−(液安冷2Jl
)6e 、 f 熱交換器 7 アンモニア液化装置く低圧) 7a コンデンサ−(水または空気冷IJ+ )7b
コンアン4ノー(液安冷却) 7C熱交換器 8 回収ガス圧縮機 9 クーラー 10 渇度調節装−面 10a 蓄熱式熱交換器 101) 冷却器 10G 加熱器 10x 連動式調節弁冷却側 10V II 加熱側 10z n バイパス 11a、b、c、d 吸入り”−ジタンク12a 、
b 、 c インタークーラー13 アンモニアブロワ
− 14サージタンク 21 合成ガス圧ll2i機入口 22 新補給ガス出L1 23 循環ガス入口 24 JI 出口 25 合成装置入口 26 合成装置出口 27 アンモニア液化装置(高圧)入口28 吸着装置
入口 29 液安出口 31a、b、c、(l アンモニア 1112 @ライ
ン32 渡り管路 33 アンモニアコンデンサー人口 34 アンモニアブロワ−人口 35 置換ガスライン入口 36 バイパス 37 置換ガスライン出口 40 回収ガス圧縮機入口 41 出口
第11項 2 II L/ 第3図 第12項 3 〃 第4図 第1の発明フローシート 第5図 II に使用の吸告装置の工程サイクル(I)
吸着工程 (H) llF2着く予熱)工程 (III ) 1112着工程 (IV) 吸着(冷ljJ )工程 (V) 置換予冷工程 第6図 第2の光11jJフロ〜シニト第7図 圧力変
動吸着弁1Ilit装置フローシー1〜第8図 工程サ
イクル (I) −(B) −(a )吸着工程(始めの重複部
分)(i)−([3)−(tl) ll (重複してい
ない部分) (I)’(B)−(C) II (終りの重複部分)(
I)−<A)精製減圧工程 (Irl(B)置換1稈(低圧ン (I[[) −(d )減圧脱着工程 // −(C) ’ −(b) // −(a ) (TV) −a再加圧工程 // −1) 第9図 第3の発明フローシーl− 第10図 温度調節装置 ■ ガス温度 ■ 所望温度 ■ 熱媒体温度 り111図 アン上ニア液化装置(高圧)第12図 流
動抵抗の小さい吸着床 1 合成ガス圧縮1幾 1a 新補給ガス圧縮部 1b 循環圧縮部 2 アンtニア合成装置 3 反応ガス冷却装置 3a 熱交換器 3b クーラー 4 吸容分離装置 4a、4b、4c、4.d 吸着床 4−1 容器 4−2 吸着剤 4−3 ガス入口 4−4 吸着剤受け 4−5 ガス果合管 4−6 センターパイプ 4−7 ガス出口 5 アンモニア圧縮機 5a’s 511 % 5c 15cl 各段6 アン
モニア液化装置(高圧) 6a クーラー 5b 、 c S’tl コンデンサ−(液安冷2Jl
)6e 、 f 熱交換器 7 アンモニア液化装置く低圧) 7a コンデンサ−(水または空気冷IJ+ )7b
コンアン4ノー(液安冷却) 7C熱交換器 8 回収ガス圧縮機 9 クーラー 10 渇度調節装−面 10a 蓄熱式熱交換器 101) 冷却器 10G 加熱器 10x 連動式調節弁冷却側 10V II 加熱側 10z n バイパス 11a、b、c、d 吸入り”−ジタンク12a 、
b 、 c インタークーラー13 アンモニアブロワ
− 14サージタンク 21 合成ガス圧ll2i機入口 22 新補給ガス出L1 23 循環ガス入口 24 JI 出口 25 合成装置入口 26 合成装置出口 27 アンモニア液化装置(高圧)入口28 吸着装置
入口 29 液安出口 31a、b、c、(l アンモニア 1112 @ライ
ン32 渡り管路 33 アンモニアコンデンサー人口 34 アンモニアブロワ−人口 35 置換ガスライン入口 36 バイパス 37 置換ガスライン出口 40 回収ガス圧縮機入口 41 出口
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1) アンモニア合成触媒上を通して、アンモニア生
成反応を生起せしめられた、水素および窒素を主成分ど
しアンモニアを含む混合ガスから、アンモニアを分離す
る、合成圧力が120 kill/ cnf9以下のア
ンモニアの合成法において、(イ)アンモニア合成装置
から流出した反応ガスを、再生可能な吸着剤を充填した
、複数の吸着床からなり、各々の吸着床は吸着および脱
着の工程を順次循環して実施する吸着分離装置の、脱着
工程にある少くども1つの吸着床に流入させ、この吸着
床に吸着されているアンモニアを脱着し、(ロ)該反応
ガスをI]12着したガスと共にアンモニア液化装置(
高圧)に流入させ、冷却によって大部分のアンモニアを
液化分離し、 (ハ)残ったガスを該吸着分離装置の、吸着工程にある
他の少くとも1つの吸着床に流入させ、ガス中のアンモ
ニアを吸着ゼしめ、この吸着床が飽和に達したら脱着が
終った吸着床ど切替えて、アンモニアの吸着分離を継続
し、一方飽和した吸着床は(イ)の脱着工程に切、替え
、 (ニ)該吸着分離装置を流出したガスは該アンモニア合
成装置に循環さゼる、 各工程よりなることを特徴どづる、アンモニアの合成法
。 (2) 吸着剤どしてゼオライ1〜を使用する、特許請
求の範囲第1項に記載のアンモニアの合成法。 (3) 該吸る分離装置として3または4の吸着床から
なり、 (I)直前の吸着床がアンモニアで飽和して脱着(予熱
)工程に切替えられたら、直ちにアンモニア液化装置(
高圧)からのガスを直接受入れて吸着工程に入り、アン
モニアを吸着し、 (1[)アンモニアで飽和したら、脱着(予熱)工程に
切替え、脱着工程からのガスを流入させ、この吸着床を
流出したガスはアンモニア液化装置(高圧)に流入させ
、 (I[[)直前の吸着床が112着工程を終ったら直ち
に、アンモニア合成装置からのガスを直接量は入れて脱
着工程に入り、吸着しているアンモニアを放出し、 (IV)脱着工程が終ったら吸着(冷All )工程に
入り、吸着工程にある直前の吸着床からの流出ガスを受
入れ、この吸着床を流出したガスは該アンモニア合成装
置に循環させ、 次に再び(I>の工程に入ることをもって、1つの吸着
床の工程り°イクルとする、吸着分離装置を使用J°る
、特許請求の範囲第1項または第2項に記載のアンモニ
アの合成法。 (4) 第(1)項(イ)または第(3)項(III)
の工程において、脱着工程が終了した後、第(3)項(
IV)の吸着(冷却)工程に入る前、吸着(冷却)工程
にある吸着床に流入する流れの一部分を、この吸着床に
流入させ、この吸着床のガスを84(jiし、流出した
ガスはアンモニア液化装置(高圧)に流入させる、特許
請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載のアン
モニアの合成法。 (5) 第(1)項(ハ)または第(3)項(IV )
の工程において、直前の吸着工程にある吸着床からのガ
スの代りに、合成ガス圧縮機においてこのガスに新補給
ガスを合流させたガスの流れをこの吸着床に流入させる
、特許請求の範囲第1項ないし第4項のいずれかに記載
のアンモニアの合成法。 (6) 第(1)項(ハ)または第(3)項(IV)お
よび(I)において、アンモニア液化装置(高圧)から
のガスの代りに、このガスに新補給ガスを合流させたガ
スの流れを(I)の吸着工程にある吸着床に流入させ、
(IV )の吸@(冷却)工程にある労着床には合成ガ
ス圧縮機循環出口ガスを流入させる、特許請求の範囲第
1項ないし第4項のいずれかに記載のアンモニアの合成
法。 (7) 第く1)項(二〉または第(3)項(1■)に
記載のアンモニア合成装置への循環ガスの湿度を、液体
を蓄熱体とした1つの蓄熱式熱交換器を1段目に、2つ
の通常の熱交換器を2段目に並列に使用し、蓄熱体の温
度および2段目に使用する熱媒体の温度を適当な値に設
定し、かつ2段目の夫々の熱交換器前流れるガス量をコ
ントロールすることによって調節する、特許請求の範囲
第1項ないし第6項のいずれかに記載のアンモニアの合
成法。 (8) 第(1)項(イ)または第(3)項(U)、(
■)、(IV)において、各々の吸着床を通過するガス
の一部を分流せしめる、特許請求の範囲第1項イ【いし
第7項のいずれかに記載のアンモニアの合成法。 (9) 第1項(ロ)に記載のアンモニア液化装置(8
圧)において、水あるいは空気による冷却、および液体
アンモニアによる複数の温度レベルでの冷却によってア
ンモニアを液化させる、特許請求の範囲第1項ないし第
8項のいずれかに記載のアンモニアの合成法。 (10) 第1項(ロ)記載のアンモニア液化装置(高
圧゛)において、この装置から流出するガスの温度を変
化させることによって吸着床におけるアンモニアの吸着
をコントロールする、特許請求の範1111第1項ない
し第9項のいずれかに記載のアンモニアの合成法。 (11) アンモニア合成触媒上を通して、アンモニア
生成反応を生起せしめられた、水素および窒素を主成分
としアンモニアを含む混合ガスから、アンモニアを分離
する、合成圧力が120に+;+/cnfす以下のアン
モニアの合成法において、(イ)アンモニア合成装置か
ら流出した反応ガスを常温近くまで冷却し、 (ロ)再生可能な吸着剤を充填した、複数の吸着床から
なり、各々の吸着床は吸着、減圧、脱着および再加圧の
工程を順次循環して実施する圧力変動吸着分離装置に流
入させ、アンモニアとそれ以外のガスに分離し、 (ハ)それ以外のガスは該アンモニア合成装置に循環さ
せ、 (ニ)アンモニアは圧縮してアンモニア液化装置(低圧
)に流入させ、冷却によりアンモニアを液化分離し、 (ホ)不凝縮性ガスを主体とする回収ガスを該アンモニ
ア液化装置(低圧)から流出させ圧縮して、アンモニア
合成装置から流出し冷却された流れに合流させる、 各工程よりなることを特徴とJる、アンモニアの合成法
。 (12) アンモニア合成触媒上を通して、アンモニア
生成反応を生起せしめられた、水素および窒素を主成分
としアンモニアを含む混合ガスから、アンモニアを分離
する、合成圧ノコが120kglctg以下のアンモニ
アの合成法において、(イ)アンモニア合成装置から流
出した反応ガスを常潟近くまで冷却し、 (ロ)アンモニア液化装置(高圧)に流入させ、冷却に
よって大部分のアンモニアを液化分離し、(ハ)残った
ガスは再生可能な吸着剤を充填した、複数の吸着床から
なり、各々の吸着床は吸着、減圧、脱着および再加圧の
工程を順次循環して実施する圧ノコ変動吸着分離装置に
流入さμ、アンモニアとそれ以外のガスに分離し、 (ニ)それ以外のガスは該アンモニア合成装置に循環さ
せ、 (ボ)アンモニアは圧縮してアンモニア液化装置(低圧
)に流入させ、冷却によりアンモニアを液化分離し、 (へ)不凝縮性ガスを主体とする回収ガスを該アンモニ
ア液化装置(低圧)から流出させ圧縮して、アンモニア
合成装置から流出し冷却された流れに合流させる、 各工程よりなることを特徴とする、アンモニアの合成法
。 (13) 吸着剤として3A型ゼAライトを使用覆る、
特許請求の範囲第11項または第12項に記載の、アン
−[ニアの合成法。 (14) 該圧ノj変動吸着分離装置として、次のよう
な装置、即し、 (I) 吸着工程として次の(A>、(B)のいずれか
の工程を行ない、 (A) 吸着工程は直前の吸着床の吸着工程が終ったら
直ちに始まり、該吸着床の吸着工程が終ったら直ちに直
後の吸着床の吸着工程が始まり、(a)供給ガスは該吸
着床の入口端から流入し、吸着床を通過して出口端から
流出し、 (I])該吸着床の出口端から吸着成分が漏出し始める
直前に、供給ガスの供給を停止して、この吸着床の吸着
工程を終り、 (B)吸着工程の始めの部分と終りの部分が、夫々、直
前の吸着床の吸着工程の終りの部分と、直後の吸着床の
吸着工程の始めの部分と重なり合っており、 (a )始めの重なり合っている部分においては、供給
ガスの全部ないし一部分は、一旦直前の吸着床を通過し
て、その出口端から1つの渡り管路を通って該吸着床の
入口端を経て該吸着床に流入し、残りの部分は直接入口
端から該吸着床に流入し、両者は合流、吸着床を通過し
て、その出口端から流出し、 (b)直前の吸着床を経由する流れが停止゛りると、供
給ガスの全量が直接入口端から該吸着床に流入し、吸着
床を通過して、その出口端から流出し、(C)該吸着床
の出口端から吸着成分が漏出し始める直前に、供給ガス
の回はそのまま、ないし1部分に減じ、かつその出口端
からの流れは該渡り管路を通って、直後の吸着床の入口
端よりその吸着床に流入するようにし、一方供給ガスの
残りの部分は直接、直後の吸着床に流入し始め、(d)
該吸着床が吸着成分で飽和し終ったら、これに対Jる供
給ガスの供給を停゛止し、この吸着床の吸着工程を終り
、 (IF) 次の<A>、(B)の工程を行い、(A)該
吸着床の出口端を通じ、その時再加圧工程にある吸着床
に、双方の吸着床の圧力が略等しくなるまで減圧流入さ
せ、 (B)次に更に減圧する前に、吸着成分ガス流を該吸着
床の入口端から流入させ、吸着床内ガスと置換し、追い
出されたガスはこの吸着装置の外に流出させ、 (III) 続いて減圧脱着を行い、 (!■) 次に再加圧の工程を行なうことをもって、1
つの吸着床の工程サイクルとする、圧力変動吸着分離装
置を特徴する特許請求の範囲第11項ないし第13項の
いずれかに記載の、アンモニアの合成法。 く15) 第14項(It)、(B)の工程において、
該吸着成分ガス流としてアンモニアブロワ−にて打圧さ
れたアンしニアを使用し、追い出されたガスを回収ガス
圧縮機入口またはアンモニア液化装置(低圧)に流出さ
せる、特許請求の範囲第11項ないし第14項のいずれ
かに記載のアンモニアの合成法。 (16) 第14項(I[[>の減圧脱着の二[程にお
いて、アンモニア圧縮機の各圧縮段の吸入圧力に合わせ
た、圧力区分の異なる複数の肌着ラインにより、段階的
に減圧脱着される、特許請求の範囲第11項ないし第1
5項のいずれかに記載のアンモニアの合成法。 (17) 第11項(ロ)または第12項(ハ)の工程
において、該圧力変動吸着分離装置へ流入するガスとし
て、そこに記載されているガスに、合成ガス圧縮機によ
って昇圧された新補給ガスを加えたもの、を流入させる
、特許請求の範囲第11項ないし第16項のいずれかに
記載の、アンモニアの合成法。 (18) 第12項(ロ)に記載のアンモニア液化装置
(高圧)にa3いて、水あるいは空気による冷uI、お
よび液体アンモニアによる複数の温度レベルでの冷却に
J:ってアンモニアを液化さゼる、特許請求の範[fl
lクエ12Ij1ないし第17項のいずれかに記載のア
ンモニアの合成法。 (19) 第12項(ロ)記載のアンモニア液化装置(
高圧)において、この装置から流出づ−るガスの温度を
変化さけることによって吸着床におりるアンモニアの吸
着をコントロールづ゛る、特許請求の範囲第12〕負な
いし第18項のいずれかに記載のアンモニアの合成法。 (20) 円筒容器に充填された吸着剤の上下両方向か
ら、ガスの半量づつを流入させ、吸着床の層高さの略半
分の位買から流出さ已るようにし/j。 あるいはこの逆の方向に流すようにした、吸着床を使用
Jる、特許請求の範囲第1項ないし第19項のいずれか
に記載のアンモニアの合成法。
Priority Applications (3)
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