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JPS60155520A - 一酸化炭素ガスを含む混合ガスより吸着法により一酸化炭素を精製する方法 - Google Patents

一酸化炭素ガスを含む混合ガスより吸着法により一酸化炭素を精製する方法

Info

Publication number
JPS60155520A
JPS60155520A JP59012585A JP1258584A JPS60155520A JP S60155520 A JPS60155520 A JP S60155520A JP 59012585 A JP59012585 A JP 59012585A JP 1258584 A JP1258584 A JP 1258584A JP S60155520 A JPS60155520 A JP S60155520A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
adsorption
adsorption tower
pressure
raw material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP59012585A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshikazu Sakuratani
桜谷 敏和
Tetsuya Fujii
徹也 藤井
Shigeo Matsui
松井 滋夫
Shigeki Hayashi
茂樹 林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
OSAKA OXGEN IND Ltd
JFE Steel Corp
Osaka Oxygen Industries Ltd
Original Assignee
OSAKA OXGEN IND Ltd
Osaka Oxygen Industries Ltd
Kawasaki Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by OSAKA OXGEN IND Ltd, Osaka Oxygen Industries Ltd, Kawasaki Steel Corp filed Critical OSAKA OXGEN IND Ltd
Priority to JP59012585A priority Critical patent/JPS60155520A/ja
Publication of JPS60155520A publication Critical patent/JPS60155520A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は圧力変動式吸着分離方式(PSA法)によって
、転炉又は高炉等の排ガス、少なくとも一酸化炭素、窒
素を含む原料ガスから高純度の一酸化炭素を得る方法に
関する。
vA鉄所において精錬容器から発生する排ガスは、比較
的多量のCOガスを含有している。その組成は転炉排ガ
ス、高炉排ガスについては下記に示づti112Il内
にある。
COC02N2 82 転炉排ガス 60〜87%3〜20%3〜20%1〜1
0%高炉排ガス 20〜30%20〜30%40〜60
%1〜10%もし、これらの排ガスから高純度のCoガ
スを安価に回収できれば、合成化学原料、R1#R容器
内溶融金属中への吹込みガスとして用途が拓ける。合成
化学原料としてこのCoガスを考える際には、合成反応
が高温、高圧条件下で行なわれるのが通例であることか
ら、反応容器を損傷させる酸化性ガスの除去が必須であ
り、0028度を出来る限り低下させる必要がある。ま
た反応効率を上げるためには、通常反応に関与しないN
2も出来るだけ除去するのが望ましい。一方、溶融金属
の精錬の効率化を目的とする精錬容器内へのガス吹込み
操作は広く行なわれているが、溶融金属中の不純ガス成
分(’112 、 N2など)の濃度上昇を嫌う観点か
ら高価なArガスが使用されるのが通例である製鉄所内
で大量に発生する転炉ガス、高炉ガスから高純度Coガ
スを安価に回収できれば、これをArに代替することが
ほず可能である。この際、高純度CoガスのN2111
度は溶鉄の窒素濃度上昇を防ぐ観点から低いのが望まし
く、またCO29度も精錬容器内張り耐火物として汎用
されている炭素系耐火物の酸化yAfFAを防ぐ観点か
ら低いのが望ましい。
従来、上記排ガスを原料に高純度Coガスを回収するプ
ロセスとしては深冷分離法、あるいは調液法、Coso
rb法といった溶液吸収法が考えられている。しかしな
がら前者においては、低温と高圧を、後者においては高
温と高圧を必要とし、両者共に設備が複雑かつ高価にな
る欠点がある。また深冷分離法においてはN2とCOの
沸点が接近しているため、N2とCOの分離を完全に行
なうことも困難である。
以上の現状に鑑みて、本発明者らはより簡便なプロセス
で安価に高純度Coガスを回収する技術として吸着法に
よる方法の開発を試みた。
前記排ガスの吸着法(PSA法)による吸着分離は、公
知であり、吸着剤に吸着しにくいガス成分(以後、難吸
着成分と云う)の回収を目的として特公昭38−239
28号、43−15045号などが出願されている。又
、吸着剤に吸着しやすいガス成分(以後易@着成分と云
うンを@着剤に吸着させ脱着して分離回収することによ
り易吸着成分を高純度で分離゛す°る方法も古くから実
施されている。例えばエチレンを易吸着成分とした具体
例および窒素分離への応用について等がある。
従来から行なわれているガス混合物中の易吸着成分を吸
着剤に吸着させ回収する方法は通常法の操作を含んだも
のである。吸着加圧工程−還流工程−+B2B2着工順
次繰返づことによって吸着剤に易吸着成分に富んだガス
を取出すことが出来る。
しかし今回の排ガスの様に共吸着しやすいガス成分の一
酸化炭素と窒素を含む混合ガスより窒素を除去し、高濃
度の一酸化炭素として回収精製するのは従来の方法では
困難である。
本出願人は、先に少なくともN2及びCO又はN2 、
CO2及びCOから成る混合ガスからPSA法によりN
2を除去する方法について出願を行なった(特願昭57
−159211号参照)。この先願昭57−15921
1号の方法においては、N2の除去率を上げるために、
吸着工程終了後、吸着剤に吸着されずに吸着塔内の空隙
に存在する難吸着成分(N2など)に富んだガスを吸着
塔外に放出する減圧・放圧工程に加えて、さらに難吸着
成分の少ない製品ガスを導入して難吸着成分をパージす
るパージ工程を採用しており、工程が複雑である難点が
あった。
そこで種々検討した結果、減圧・放圧工程を省略し、吸
着工程に引き続いて直ちに製品ガスパーンを行ない、次
いで、製品ガス回収を行なう簡単な工程を用いても先願
の方法に匹敵する純度の一酸化炭素ガスを精製・分離で
きることが判明した。
本発明は少なくとも一酸化炭素ガス及び窒素ガスを含む
原料ガスから圧力変動式吸着分離法により窒素を除去し
高純度−酸化炭素ガスを回収する方法において、原料ガ
ス中の一酸化炭素に対して選択性を有する@n剤を収納
した2つ以上の吸着塔を用い、その方法は (I) 原料ガスにより吸着塔を加圧し、(II ) 
ざらに原料ガスを吸着塔に流して吸着塔出口における易
吸着成分(−酸化炭素など)の濃度が吸着塔入口におけ
る易吸着成分の濃度に達する迄、或いは達した後適当な
ガスmまたは時間の間原料ガスを流しつづけるか、もし
くは両者の濃度が等しくなる点の少し前まで原料ガスを
流して吸着剤に易吸着成分を吸着させる吸着(I)工程 (III) 吸着(I>工程終了後、その吸着塔に製品
 ガスを導入して難吸着成分(窒素など)をパージ1”
るパージ工程 (IV ) パージ工程を終った吸着塔を大気圧又はほ
ぼ大気圧造減圧し、さらに大気圧以下に排気して、吸着
剤に吸着されている易吸着成分を脱着させて製品ガスど
して回収する回収工程、及び (V) 製品ガス回収が終った吸着塔と他の吸着(I)
工程の終った吸着塔を連絡して、後者の吸着塔のパージ
工程で排出されるパージガスをから成り、定期的に吸着
塔間の流れを変えて上記操作を繰返すことを特徴とした
方法に関する。
本発明の工程(I)は吸着塔に原料ガスを導入する吸着
塔の加圧工程である。本発明では回収1べきガスは易吸
着成分であるので高い吸着圧は必要でなく、Oka/ 
0112 ・0以上であれば良いが、一般に1kg/c
u+2 ・G@度で十分であり、それより低い吸着圧で
あっても良い。本発明の工程(I[>は吸着(I>工程
である。吸着塔出口における易吸着成分(COなど)の
濃度が吸着塔入口における易吸着成分の濃度と等しくな
った点ということは、吸着剤の破過点を意味する。回収
ずべき成分が易吸着成分であり、所定の吸着剤量のもと
て十分に多くの製品ガスを回収するためには破過終了或
いは、破過終了後においてもなおかつ吸着剤に残存する
吸着サイトに易吸着成分を吸着させることが必要であり
、破過終了後も一定の原石ガスΦを流ずが又は一定時間
原料ガスを流すことを要する。あるいは破過終了に達す
る少し前まで吸着を行なうにとどめても製品ガス純度の
観点からはかまわない場合もある。
工程<fir)は吸@(1)工程を終った吸着塔内に製
品ガスを導入して、吸着塔内に残っている難吸着成分(
N2など)をパージする。この場合製品ガスの導入圧は
吸着圧より高くする必要があり、工程(IV )の製品
ガス回収工程に使用する減圧排気機器の背圧だけでは不
十分となるので、製品ガスを昇圧して導入する必飲があ
る。但し、製品ガスを減圧排気11器の背圧の圧力で例
えば合成化学原料とすることはまずなく、必ず、その用
途に向けての昇圧システムが製品ガス系統に併設される
から、その昇圧ガスを一部使用することで、特別の昇圧
システムを余分に設ける必要は通常ない。
パージ工程に使用する製品ガスmと、その後に回収され
る製品ガスの純度には図1に示ず関係が見い出され、難
吸着成分を高水準で除去する限りでは、従来の減圧・放
圧工程の優にパージを行なう方法に比べて、僅かに多い
製品ガスを使用するだけで同等の製品ガス純度を達成で
きることがTl1aされ、この関係に基く操業を行なう
ことにより工程簡略化を達成できる。
工程(IV)はパージ工程を終った吸着塔を大気圧又は
ほぼ大気圧造減圧し、ざらに頁空ポンプ、プロワ−、エ
ゼクタ−等の減圧排気装置を用いて大気圧以下、好まし
くは300T orr以下迄排気し、この工程の間に吸
着剤から脱着してくる成分(Coなど)を回収する製品
ガス回収工程。この際、減圧工程の初期に吸着塔から放
出されるガスを回収せず放散しても良い。この場合、製
品ガス回収率は若干低下するが、製品ガス純瓜の向上が
得られる。
工程(V)はパージ工程において排出される、製品ガス
に対して、難吸着成分が富化された比較的易吸着成分純
度の良いガスを、製品ガス回収を終った他の吸着塔に導
入し、易吸着成分を吸着させる吸着(I)工程である。
本発明で使用できる吸着剤として、活性炭、天然、改質
あるいは合成ゼオライトが挙げられる。 ′以下本発明
の代表的な具体例で必る転炉排ガス中のN2を除去し、
COを分離回収する方法に基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2図は吸着サイクルにより連続的に転炉排ガスから難
吸着成分であるN2を除去し、易吸着成分のCOを分1
111[111縮するフローシートである。
吸着塔A、Bは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。吸着塔A、Bを真空ポンプ等で減圧排
気を300Torr以下好ましくは300〜30Tor
rの範囲連行い、今吸着塔Aに原料ガスを減圧状態より
昇圧工程にバルブ1を聞くことによって行う。このとき
バルブ2.3,4,5゜6、7.8.9.10.15.
16はすべて開である吸る塔Bはこのステップではまだ
減圧状態を保持している。昇圧後、吸着項八に吸着圧力
 kg/cm2−Gから3.0k(J/CIl+2− 
Q、好ましくは0.2+<g、’am2− Gから2.
Oh/cm2− Gの吸着圧力を保つ様にバルブ3の開
度を調整した上で原料ガスを導入し、蝋吸着成分に富む
ガスはガスボルダ−13に回収される。一定時間或いは
一定原料ガスmのrx着(I)工程終了後、原料供給バ
ルブ1及び出口バルブ3を閉じ、引き続きバルブ7を問
いて、流m調節弁17により設定された流量で製品ガス
を吸着(I)工程の圧力以上の圧力で導入して、吸着剤
の空隙中に存在する難吸着成分をパージJ”る工程に入
る。この際、バルブ5を同時もしくは若干遅らせて開き
、パージ工程から排出されるガスを吸着塔Bに回収する
。尚、14は製品ガスの圧力を上げる昇圧機である。パ
ージ工程をあらかじめ設定した時間或いは所定のパージ
ガス量を流す追打なった後、バルブ7.5は閉じられる
。次いで、バルブ9,15を開き、吸着塔Aの圧力を大
気圧造降下させこの間に放出されるガス(脱着する易吸
着成分も含まれる)を製品ガスタンク11に回収し、さ
らに吸着塔Aの圧力が大気圧に達したら、バルブ15を
閉じ、減圧排気機器12につながるバルブ1Gを閉にし
て300Torr以下、好ましくは30T orrまで
減圧排気を行なって00分に富んだ製品ガスを回収する
。上記操作をそれぞれの吸着塔において順次繰返すこと
により連続的に吸着剤に対する易吸着成分であるCOガ
スを分離することができる。実施例1 本発明法にもとづいて一酸化炭素混合ガス(CO= 9
0%、N2=10%)の精製を試みた。精製工程として
は、既述のごとく、「吸着−パージ−減圧・排気−加圧
」のサイクルをとった。精製装置のフローは第2図のも
のである。吸着塔Δ。
Bにはそれぞれ350℃で活性化した改質モルデナイト
系ゼオライト0.51<gを収納し、真空ポンプで60
Torrまで真空排気を行なう。次いで、バルブ1を聞
いて、−酸化炭素混合ガスを吸着塔Aに導入し、吸着塔
Aの圧力を1.Okg/cn+2 ・G追加圧づる。引
ぎ続いてバルブ3を開き、吸着塔圧力1.0kO/ c
m2 ・Gを保持しつつ、連続的に混合ガスを流す。吸
着塔出口ガス純度が入口ガス純度とほぼ同じになった段
階でバルブ1,3を閉じる。
次いで、製品ガスタンク中の高純度COガス(CO= 
99.2%、N2 = o、g%)を昇圧l1114を
用いて2kg/cm2 ・G迄昇圧したものを、バルブ
7を間とすることにより吸着塔Aに導入し、この時塔上
から排出されるガスはバルブ5を開にして吸着塔Bに回
収する。所定のパージガスを流した後、バルブ7.5を
閉じ、順次(バルブ9,15聞)→(バルブ15閉、バ
ルブ16間)の工程により製品ガスを吸着塔Aから回収
する。バルブ15.16の切り替えは吸着塔圧力0.0
5に!17cm2 ・Gで行ない、また排気は40To
rr迄行なった。
以上のサイクルを吸着塔A、Bで交互に繰り返した。こ
の工程の1サイクル当り供給された原料ガスは15.2
N yであり、製品ガスタンク11に回収されたC O
= 99.2%、N2 = 0.8%の高純度COガス
は9.8N更であった。但し、9.8N交の製品ガスの
内3.7N斐のガスをパージ工程に使用したので、見掛
は上の製品ガス回収量は6.INi、CO回収率は44
.2%となった。
実施例2 以下本発明をさらに具体的に説明するために転炉排jj
 ス(G O= 82.6%、CO2= 5.7%、N
2=7.2%、1−12 = 4.5%)を除湿した後
、図2の装置で精製した実施例を示す。吸着剤は350
℃で活性化した合成ゼオライト、M S −5A O,
5kg/吸着塔である。また排気圧力は85Torr迄
行なった。精製工程は1サイクル当りの原料ガス供給量
は17.4Nl、製品ガスタンクに回収したC0=92
.8%、C02=6.4%、N2=0.8%の製品ガス
量は10.INl、パージ工程に使用した製品ガス量は
2.8Nlであり、見掛は上の製品ガス回収量は8.2
NCCO回収率は52,9%となった。尚、この場合、
CO2も易吸着成分であり、製品ガス中に回収されてい
る。別途CO2を除去すれば高純度COガスとするのが
可能である。
本発明の実施態様は次の通りである。
本発明は少なくとも一酸化炭素ガスおよび窒素ガスを含
む原料から圧力変動式吸着分離法により純度の良い一酸
化炭素ガスを精製分離する方法において、原料ガス中の
一酸化炭素に対して選択性を有する吸着剤を収納した2
つ以上の吸着塔を用い、原料ガスにより吸着塔を加圧し
、次いで原料ガスを吸着塔に流して吸着剤に易吸着成分
を吸着させ、次いで、該吸着塔の吸着圧力あるいはそれ
以上の圧力のもとに原料ガス中の難吸着成分及び/ある
いは所望の製品ガス中難吸着成分の濃度に応じた量の製
品ガスを導入して該吸着塔内の吸着剤量空隙の難吸着成
分を・ξ−ジし、次いで該吸着塔をほぼ大気圧まで減圧
し引き続き大気圧以下に排気する間に該吸着塔から排出
される易吸着成分に富むガスを製品ガスとして回収する
工程を、定期的に吸着塔間のガスの流れを変えて繰り返
すことを特徴とした一酸化炭素ガスの精製分離方法。
【図面の簡単な説明】
第1図はパージガス量と製品ガス中の難吸着成分濃度と
の関係を示す。第1図における「見かけの製品ガス回収
量」とは「減圧排気により回収されるガス量」と「ノξ
−ジガス量」との差を意味する。第2図は本発明を実施
する好ましい装置のフローシートである。 特許出願人 川崎製鉄株式会社 同 大阪酸素工業株式会社 (外4名) 菓1図 (ハーゾ々゛スり/(見りIすの今しシiη1ス」U収
量〕幕2図 1

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 少なくとも一酸化炭素ガスおよび窒素ガスを含む原料ガ
    スから圧力変動式吸着分離法により窒素ガスを除去する
    方法において、原料ガス中の一酸化炭素に対して選択吸
    着性を有する吸着剤を収納した2つ以上の吸着塔を用い
    、その方法は(I) 原料ガスにより吸着塔を加圧し、
    (If) さらに原料ガスを吸着塔に流して吸着塔出口
    における易吸着成分の濃度が吸着塔入口における易吸着
    成分の濃度に達する迄、或いは達した後適当なガス聞ま
    たは時間の間原料ガスを流しつづけるか、もしくは両者
    の濃度が等しくなる点の少し前まで原料ガスを流して吸
    着剤に易吸着成分を吸着させる吸@(1)工程(I[[
    ) 吸@(■)工程終了俊その吸着塔に製品ガスを導入
    して難吸着成分をパージするパージ工程 (IV) パージ工程を終った吸着塔を大気圧又はほぼ
    大気圧造減圧し、さらに大気圧以下に排気して、吸着剤
    に吸着されている易吸着成分を脱着させて製品ガスとし
    て回収する回収工程、及び (V) 製品ガス回収が終った吸着塔と他の吸着(I)
    工程の終った吸着塔を連絡して、後者の吸着塔のパージ
    工程で排出されるパージガスを前者の吸着塔に導入する
    吸着(I)工程から成り、定期的に吸着塔間の流れを変
    えて上記操作を繰返すことを特徴とした方法。
JP59012585A 1984-01-26 1984-01-26 一酸化炭素ガスを含む混合ガスより吸着法により一酸化炭素を精製する方法 Pending JPS60155520A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2108628A1 (es) * 1995-03-09 1997-12-16 Isobusbar S L Procedimiento de fabricacion de canalizaciones electricas y canalizacion obtenida por dicho procedimiento.
JP2007014792A (ja) * 2006-08-23 2007-01-25 Kobayashi Pharmaceut Co Ltd 温熱治療具
JP2009023907A (ja) * 2008-09-08 2009-02-05 Kobe Steel Ltd ガス分離方法および同装置
JP2010069452A (ja) * 2008-09-22 2010-04-02 Sumitomo Seika Chem Co Ltd 一酸化炭素分離方法および一酸化炭素分離装置
JP2011005493A (ja) * 2010-08-20 2011-01-13 Sumitomo Seika Chem Co Ltd 一酸化炭素分離方法および一酸化炭素分離装置

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