JPH0353015B2 - - Google Patents
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- JPH0353015B2 JPH0353015B2 JP60500179A JP50017985A JPH0353015B2 JP H0353015 B2 JPH0353015 B2 JP H0353015B2 JP 60500179 A JP60500179 A JP 60500179A JP 50017985 A JP50017985 A JP 50017985A JP H0353015 B2 JPH0353015 B2 JP H0353015B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
-
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
- B01J20/2803—Sorbents comprising a binder, e.g. for forming aggregated, agglomerated or granulated products
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- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
発明の背景
発明の分野
本発明は、活性炭吸着剤に関するものである。
特には、本発明は、圧力変化式吸着プロセスにお
いて有益に使用しうるよう活性炭吸着剤の性能向
上に関するものである。
特には、本発明は、圧力変化式吸着プロセスにお
いて有益に使用しうるよう活性炭吸着剤の性能向
上に関するものである。
先行技術の記述
気体混合物のうちの一成分を選択的に吸着する
ことの出来る活性炭及び他の種吸着剤物質は、供
された供給気体流れ中に存在する水素或いは他の
所望される気体を分離しそして精製するのに使用
される圧力変化式吸着(PSA)プロセス処理に
おいて有益に使用されうる。
ことの出来る活性炭及び他の種吸着剤物質は、供
された供給気体流れ中に存在する水素或いは他の
所望される気体を分離しそして精製するのに使用
される圧力変化式吸着(PSA)プロセス処理に
おいて有益に使用されうる。
PSAプロセスは、ワグナーによる米国特許第
3430418号及びフユデレール等による米国特許第
3986849号のような特許により明らかなように斯
界において周知されている。例えば、供給気体中
の水素が供給気体流れ中の他の成分、即ち二酸化
炭素、窒素、一酸化炭素、メタン、エタン等から
PSAプロセスによつて好適に分離されそして高
純化されうる。
3430418号及びフユデレール等による米国特許第
3986849号のような特許により明らかなように斯
界において周知されている。例えば、供給気体中
の水素が供給気体流れ中の他の成分、即ち二酸化
炭素、窒素、一酸化炭素、メタン、エタン等から
PSAプロセスによつて好適に分離されそして高
純化されうる。
PSAにおいて、供給気体流れは、一つの吸着
床或いはそうした複数の吸着床から構成される
PSAシステムに昇高された吸着圧力において代
表的に通され、そして精製された生成物流出気体
は吸着床から昇高された吸着圧力水準において回
収される。その後、供給気体中の選択された単数
乃至複数の吸着成分が低減された脱着圧力水準に
おいて吸着剤物質から脱着されそして床から取出
される。サイクル的なプロセス操作が継続される
につれ、吸着床は連続ベースにおいて昇高吸着圧
力まで再加圧されそして低減脱着圧力にまで減圧
される。PSAプロセスの様々の多床方式具体例
において、こうしたサイクル操作は、当業者に容
易に理解されるように、多数の吸着床において重
なりあつたプロセス進行順序で行われる。
床或いはそうした複数の吸着床から構成される
PSAシステムに昇高された吸着圧力において代
表的に通され、そして精製された生成物流出気体
は吸着床から昇高された吸着圧力水準において回
収される。その後、供給気体中の選択された単数
乃至複数の吸着成分が低減された脱着圧力水準に
おいて吸着剤物質から脱着されそして床から取出
される。サイクル的なプロセス操作が継続される
につれ、吸着床は連続ベースにおいて昇高吸着圧
力まで再加圧されそして低減脱着圧力にまで減圧
される。PSAプロセスの様々の多床方式具体例
において、こうしたサイクル操作は、当業者に容
易に理解されるように、多数の吸着床において重
なりあつたプロセス進行順序で行われる。
吸着及び脱着圧力においてそして中間圧力水準
において生じる熱の影響がPSAプロセスの全体
的機能において重用性を持つことが見出されてい
る。プロセスは実質上断熱式であるので、吸着の
熱は各吸着段階中床温度を増大せしめる。この温
度増大により、吸着成分の最終填入量は、そうし
た温度増大が起らない場合よりも低くなる。他
方、吸着床がそのより低い脱着圧力へ減圧される
につれそして脱着を促進しそして床再生を促進す
る為の代表的パージ(掃気)、段階中、断熱式脱
着作用は床温度の減少をもたらす。脱着中のこの
温度減少により、残留吸着剤填入率は脱着中そう
した温度減少が起らない場合より高い。斯様に、
床温度の変動は、2態様で、即ち吸着の終りでの
填入率を所望より低下せしめそして脱着の終りで
の残留填入率を所望より高くせしめることによ
り、床の差引填入率を低減する。圧力変化式サイ
クルにおけるこの最大及び最小温度間の所望され
ざる変動差は、実際の場合において、30℃を越え
従つて吸着段階の終りと脱着段階の終りとの間で
床の吸着質填入率の差即ち△填入率を幾つかの場
合50%もの多く減じる可能性がある。PSA操作
中の床温度変動を減ずる為の都合の良い手段の開
発が斯界に有益となることが理解されよう。こう
した変動低減を実現する一つの方策は、現在入手
しうる吸着剤を使用して起るよりも低い床温度変
動しか有しない、RSAプロセスサイクル中にお
いて使用されうる改善された吸着剤物質を使用す
ることを関係する。
において生じる熱の影響がPSAプロセスの全体
的機能において重用性を持つことが見出されてい
る。プロセスは実質上断熱式であるので、吸着の
熱は各吸着段階中床温度を増大せしめる。この温
度増大により、吸着成分の最終填入量は、そうし
た温度増大が起らない場合よりも低くなる。他
方、吸着床がそのより低い脱着圧力へ減圧される
につれそして脱着を促進しそして床再生を促進す
る為の代表的パージ(掃気)、段階中、断熱式脱
着作用は床温度の減少をもたらす。脱着中のこの
温度減少により、残留吸着剤填入率は脱着中そう
した温度減少が起らない場合より高い。斯様に、
床温度の変動は、2態様で、即ち吸着の終りでの
填入率を所望より低下せしめそして脱着の終りで
の残留填入率を所望より高くせしめることによ
り、床の差引填入率を低減する。圧力変化式サイ
クルにおけるこの最大及び最小温度間の所望され
ざる変動差は、実際の場合において、30℃を越え
従つて吸着段階の終りと脱着段階の終りとの間で
床の吸着質填入率の差即ち△填入率を幾つかの場
合50%もの多く減じる可能性がある。PSA操作
中の床温度変動を減ずる為の都合の良い手段の開
発が斯界に有益となることが理解されよう。こう
した変動低減を実現する一つの方策は、現在入手
しうる吸着剤を使用して起るよりも低い床温度変
動しか有しない、RSAプロセスサイクル中にお
いて使用されうる改善された吸着剤物質を使用す
ることを関係する。
従つて、本発明の一つの目的は、圧力変化式吸
着操作において使用するに好適な改善された吸着
剤を提供することである。
着操作において使用するに好適な改善された吸着
剤を提供することである。
本発明のまた別の目的は、従来型式の活性炭吸
着剤をPSAプロセスの実施におけるその作用機
能を改善するよう改良する方法を提供することで
ある。
着剤をPSAプロセスの実施におけるその作用機
能を改善するよう改良する方法を提供することで
ある。
本発明のまた別の目的は、従来型式の活性炭吸
着剤物質を気体分離の為のPSAプロセスにおい
て使用される時こうした物質の温度変動を減少す
るように改良する方法を提供することである。
着剤物質を気体分離の為のPSAプロセスにおい
て使用される時こうした物質の温度変動を減少す
るように改良する方法を提供することである。
発明の概要
圧力変化式吸着システムの吸着床において使用
するに好適な活性炭ペレツトが、部分活性化それ
た活性炭粉末を、該粉末のペレツト化前に、容積
基準高熱容量の、不活性無機物質と混合すること
により調製される。コランダム形態の高密度アル
ミナがこの目的の為に有益に使用される。
するに好適な活性炭ペレツトが、部分活性化それ
た活性炭粉末を、該粉末のペレツト化前に、容積
基準高熱容量の、不活性無機物質と混合すること
により調製される。コランダム形態の高密度アル
ミナがこの目的の為に有益に使用される。
発明の詳細な記述
本発明の目的は、以下に詳しく述べるように、
高熱容量の不活性無機材料を部分活性炭粉末とそ
のペレツト化及び追加賦活化に先立つて混合する
ことにより達成される。この態様で活性炭吸着剤
の熱容量を拡大することによつて、圧力変化式吸
着プロセス処理中遭遇するサイクル床温度変動
が、吸着段階の終りと脱着段階の終りとの間での
吸着質填入量の差の所望されざる減少を克服する
よう減少されうる。
高熱容量の不活性無機材料を部分活性炭粉末とそ
のペレツト化及び追加賦活化に先立つて混合する
ことにより達成される。この態様で活性炭吸着剤
の熱容量を拡大することによつて、圧力変化式吸
着プロセス処理中遭遇するサイクル床温度変動
が、吸着段階の終りと脱着段階の終りとの間での
吸着質填入量の差の所望されざる減少を克服する
よう減少されうる。
ここで言及するものとして、活性炭は、木炭、
骨チヤーコール、砂糖チヤーコール、油製品から
生成される炭素、ココナツト炭素等のような、有
機物質の熱分解による分解後に残留しそして熱分
解中及びその後活性化プロセスを施された黒色固
体炭素質物質を総称する。こうした活性化プロセ
スの1つは、少くとも約600℃、例えば約800℃に
おいての昇温下で炭素とスチームとの反応を含
む。別の活性化プロセスは、炭素のスチーム賦活
において使用された温度より代表的には幾分低い
温度においてスチーム及び空気との反応を関与す
る。
骨チヤーコール、砂糖チヤーコール、油製品から
生成される炭素、ココナツト炭素等のような、有
機物質の熱分解による分解後に残留しそして熱分
解中及びその後活性化プロセスを施された黒色固
体炭素質物質を総称する。こうした活性化プロセ
スの1つは、少くとも約600℃、例えば約800℃に
おいての昇温下で炭素とスチームとの反応を含
む。別の活性化プロセスは、炭素のスチーム賦活
において使用された温度より代表的には幾分低い
温度においてスチーム及び空気との反応を関与す
る。
活性炭は、高い炭素含量と大きな比表面積を特
性的に具備する多孔質材料である。従つて、活性
炭は、均質な、充分に概念の定つた物質というよ
りむしろ、非晶質炭素とグラフアイト結晶との混
合物である。この混合物に含まれるこうした形態
の炭素の比率は多くの因子に依存する。そのすべ
てが解明されたわけでないが、炭素を誘導する元
となる出発物質の選択が生成する活性炭の性質に
決定的影響を持つことが判明している。
性的に具備する多孔質材料である。従つて、活性
炭は、均質な、充分に概念の定つた物質というよ
りむしろ、非晶質炭素とグラフアイト結晶との混
合物である。この混合物に含まれるこうした形態
の炭素の比率は多くの因子に依存する。そのすべ
てが解明されたわけでないが、炭素を誘導する元
となる出発物質の選択が生成する活性炭の性質に
決定的影響を持つことが判明している。
圧力変化式吸着操作における吸着剤物質として
の使用の為また他の吸着目的の為調製されたもの
として、部分活性炭粉末の形態での活性炭は一般
に、バインダの添加と続いての粉末−バインダ混
合物のペレタイジングと更に続いての生成ペレツ
トの昇温下での賦活により処理される。従来から
の実施においてまた本発明目的の為に使用される
ペレタイジング工程は、造粒化(グラニユレーテ
イング)或いは適当なダイを通してのペレツト化
されるべき混合物の押出しといつた任意のこれま
で知られた便宜なペレツト化技術から成る。同じ
く、使用されるバインダは、所期の目的に好適な
任意の既知バインダ組成物から成る。周知のバイ
ンダ組成物の例としては、ピツチ、ビチユーメ
ン、タール、タールオイル等が挙げられる。
の使用の為また他の吸着目的の為調製されたもの
として、部分活性炭粉末の形態での活性炭は一般
に、バインダの添加と続いての粉末−バインダ混
合物のペレタイジングと更に続いての生成ペレツ
トの昇温下での賦活により処理される。従来から
の実施においてまた本発明目的の為に使用される
ペレタイジング工程は、造粒化(グラニユレーテ
イング)或いは適当なダイを通してのペレツト化
されるべき混合物の押出しといつた任意のこれま
で知られた便宜なペレツト化技術から成る。同じ
く、使用されるバインダは、所期の目的に好適な
任意の既知バインダ組成物から成る。周知のバイ
ンダ組成物の例としては、ピツチ、ビチユーメ
ン、タール、タールオイル等が挙げられる。
本発明の実施に従えば、一層高い熱容量の、不
活性無機材料が、部分活性炭粉末に、その上述し
たような従来技術によるペレツト化前に添加され
ることが好都合である。部分活性炭粉末は一般
に、生活性炭材料を約20〜80ミクロンのオーダの
所望粒寸に粉砕することにより得られる。活性炭
粉末は代表的に約30ミクロンのオーダにおける平
均粒寸を有している。もし不活性無機材料が吸着
剤にペレツトの形態で添加されるとすると、不活
性無機材料と吸着剤とを適正に混合するに要する
きわめて安全な混合操作が実用的な工業的操作に
おいて所望されざる程の操作の複雑さを与えるこ
とになる。活性炭粉末とその入手しうる粉砕形態
で混合するに都合の良い粒寸において入手しう
る、高熱容量の、不活性無機材料の使用により、
不活性無機材料と活性炭粉末の混合は簡易化され
且つ促進される。本発明の望ましい具体例におい
てはこの理由のため、不活性無機材料は活性炭粉
末の粒寸とほぼ等しい粒寸範囲において使用され
る。
活性無機材料が、部分活性炭粉末に、その上述し
たような従来技術によるペレツト化前に添加され
ることが好都合である。部分活性炭粉末は一般
に、生活性炭材料を約20〜80ミクロンのオーダの
所望粒寸に粉砕することにより得られる。活性炭
粉末は代表的に約30ミクロンのオーダにおける平
均粒寸を有している。もし不活性無機材料が吸着
剤にペレツトの形態で添加されるとすると、不活
性無機材料と吸着剤とを適正に混合するに要する
きわめて安全な混合操作が実用的な工業的操作に
おいて所望されざる程の操作の複雑さを与えるこ
とになる。活性炭粉末とその入手しうる粉砕形態
で混合するに都合の良い粒寸において入手しう
る、高熱容量の、不活性無機材料の使用により、
不活性無機材料と活性炭粉末の混合は簡易化され
且つ促進される。本発明の望ましい具体例におい
てはこの理由のため、不活性無機材料は活性炭粉
末の粒寸とほぼ等しい粒寸範囲において使用され
る。
不活性無機材料は、活性炭粉末に両者の混合物
の全容積を基準として約1〜25容積%の量におい
て添加される。こうして使用される不活性無機材
料の量は好ましくは混合物の総容積に基いて好ま
しくは約1〜15%、より好ましくは約5〜10%で
ある。先に言及したバインダが、上述したように
してペレツト化され更に賦活される活性炭−不活
性無機材料−バインダ組成物の総重量に基いて約
0.5〜4.0重量%の範囲内の量において一般に存在
することを銘記すべきである。
の全容積を基準として約1〜25容積%の量におい
て添加される。こうして使用される不活性無機材
料の量は好ましくは混合物の総容積に基いて好ま
しくは約1〜15%、より好ましくは約5〜10%で
ある。先に言及したバインダが、上述したように
してペレツト化され更に賦活される活性炭−不活
性無機材料−バインダ組成物の総重量に基いて約
0.5〜4.0重量%の範囲内の量において一般に存在
することを銘記すべきである。
活性炭吸着剤への高熱容量添加剤は、望ましく
は、一般に先に呈示した濃度限界内でここで表明
した目的の為吸着剤の熱容量における有益な増大
を提供することの出来る高密度不活性無機材料で
ある。これに関連して、本発明の実施において有
益に使用しうる不活性無機材料の高熱容量は重量
基準においてではなく容積基準に関係するものと
して理解されるべきことを銘記されたい。従つ
て、活性炭及び不活性無機材料の熱容量即ち比熱
は重量基準においてはほぼ同じとなりうることも
あるけれども、不活性無機材料の熱容量は、それ
が活性炭より一層大きな密度を有する為、容積基
準では活性炭のそれよりかなり大きなものとなり
うる。グラフアイトのような高密度炭素は活性炭
より大きな密度を有しており従つて容積基準で一
層大きな熱容量を有しているが、にもかかわら
ず、本発明の実施において有用な高密度不活性無
機材料は、こうした高密度炭素よりもつと高い密
度従つて高密度炭素より一層高い熱容量を一般に
有する。総合的な便宜さ及び性能により好ましい
不活性無機材料はコランダムの形態の高密度アル
ミナである。このような高密度アルミナは、重量
基準で炭素とほぼ同じ即ち0.2BTU/1b.〓に近い
比熱即ち熱容量を有する。しかし、容積基準で
は、高密アルミナの熱容量は吸着床に使用される
活性炭のほぼ十倍である。活性炭の熱容量は容積
基準で約6BTU/ft3・〓のオーダでありうるが、
高密アルミナのそれは約50BTU/ft3・〓のオー
ダにある。他方、高密炭素は約18BTU/ft3・〓
のオーダにおける熱容量を有している。こうした
材料の熱容量において容積に基く差異はその密度
における差異に関連することが理解されよう。
は、一般に先に呈示した濃度限界内でここで表明
した目的の為吸着剤の熱容量における有益な増大
を提供することの出来る高密度不活性無機材料で
ある。これに関連して、本発明の実施において有
益に使用しうる不活性無機材料の高熱容量は重量
基準においてではなく容積基準に関係するものと
して理解されるべきことを銘記されたい。従つ
て、活性炭及び不活性無機材料の熱容量即ち比熱
は重量基準においてはほぼ同じとなりうることも
あるけれども、不活性無機材料の熱容量は、それ
が活性炭より一層大きな密度を有する為、容積基
準では活性炭のそれよりかなり大きなものとなり
うる。グラフアイトのような高密度炭素は活性炭
より大きな密度を有しており従つて容積基準で一
層大きな熱容量を有しているが、にもかかわら
ず、本発明の実施において有用な高密度不活性無
機材料は、こうした高密度炭素よりもつと高い密
度従つて高密度炭素より一層高い熱容量を一般に
有する。総合的な便宜さ及び性能により好ましい
不活性無機材料はコランダムの形態の高密度アル
ミナである。このような高密度アルミナは、重量
基準で炭素とほぼ同じ即ち0.2BTU/1b.〓に近い
比熱即ち熱容量を有する。しかし、容積基準で
は、高密アルミナの熱容量は吸着床に使用される
活性炭のほぼ十倍である。活性炭の熱容量は容積
基準で約6BTU/ft3・〓のオーダでありうるが、
高密アルミナのそれは約50BTU/ft3・〓のオー
ダにある。他方、高密炭素は約18BTU/ft3・〓
のオーダにおける熱容量を有している。こうした
材料の熱容量において容積に基く差異はその密度
における差異に関連することが理解されよう。
本発明の好ましい具体例において、ドープト活
性炭吸着剤は都合良くは、ここで記載されるよう
にして、ペレツト化前に部分活性炭粉末に高密度
アルミナの粒子を添加することにより好都合に調
製される。バイヤー法によるアルミナの調製にお
いて、世界的生産量の大半に従えば、ボーキサイ
トがアルカリ液で処理されそしてアルミニウム水
和物Al(OH)3がアルミン酸液から沈殿せしめら
れる。アルミン酸水和物が様々の用途においての
使用の為回収されうる。しかし、アルミナの製造
において、アルミン酸液から沈殿したアルミン酸
水和物は続いて回転式オーブンにおいて1150℃を
越える温度で仮焼される。得られた高密度アルミ
ナはコランダム即ちアルミナ(Al2O3)である。
斯界で周知されているように、アルミナはアルミ
ニウム電解製錬の原料である。
性炭吸着剤は都合良くは、ここで記載されるよう
にして、ペレツト化前に部分活性炭粉末に高密度
アルミナの粒子を添加することにより好都合に調
製される。バイヤー法によるアルミナの調製にお
いて、世界的生産量の大半に従えば、ボーキサイ
トがアルカリ液で処理されそしてアルミニウム水
和物Al(OH)3がアルミン酸液から沈殿せしめら
れる。アルミン酸水和物が様々の用途においての
使用の為回収されうる。しかし、アルミナの製造
において、アルミン酸液から沈殿したアルミン酸
水和物は続いて回転式オーブンにおいて1150℃を
越える温度で仮焼される。得られた高密度アルミ
ナはコランダム即ちアルミナ(Al2O3)である。
斯界で周知されているように、アルミナはアルミ
ニウム電解製錬の原料である。
高密度アルミナは、4000Kg/m3の高い粒子密度
と約10〜100ミクロン、普通約24〜61ミクロンの
範囲の平均粒寸を有している。この材料は大量に
しかも比較的低価格で市販入手しうる。市販アル
ミナの粒寸は部分活性炭粉末が粉砕される粒寸に
非常に近いから、そのペレツト化に先立つて、ア
ルミナと活性炭粉末は本発明の実施において容易
に混合されうる。
と約10〜100ミクロン、普通約24〜61ミクロンの
範囲の平均粒寸を有している。この材料は大量に
しかも比較的低価格で市販入手しうる。市販アル
ミナの粒寸は部分活性炭粉末が粉砕される粒寸に
非常に近いから、そのペレツト化に先立つて、ア
ルミナと活性炭粉末は本発明の実施において容易
に混合されうる。
本発明の、増大せる熱容量を有する、ドープト
活性炭吸着剤は、殊に選択的に吸着されるべき成
分が二酸化炭素或いはC3 +炭化水素のような強く
吸着される物質でありそして比較的高い分圧にお
いて供給気体中に存在する時、RSA用途におい
て有益に使用されうる。圧力変化式吸着分離向け
に多用されるモレキユラーシーブゼオライトは例
えば気体供給流れから二酸化炭素を選択的に吸着
するのに使用されるが、二酸化炭素は強く吸着さ
れ従つて活性炭が吸着剤材料として使用される時
のように圧力減少によつて容易に脱着されないこ
とが見出されている。しかし、二酸化炭素は比較
的大きな熱容量を有し、本発明のドープト吸着剤
の使用を部分的工業上の操作において使用するに
特に有益たらしめることが見出されている。
活性炭吸着剤は、殊に選択的に吸着されるべき成
分が二酸化炭素或いはC3 +炭化水素のような強く
吸着される物質でありそして比較的高い分圧にお
いて供給気体中に存在する時、RSA用途におい
て有益に使用されうる。圧力変化式吸着分離向け
に多用されるモレキユラーシーブゼオライトは例
えば気体供給流れから二酸化炭素を選択的に吸着
するのに使用されるが、二酸化炭素は強く吸着さ
れ従つて活性炭が吸着剤材料として使用される時
のように圧力減少によつて容易に脱着されないこ
とが見出されている。しかし、二酸化炭素は比較
的大きな熱容量を有し、本発明のドープト吸着剤
の使用を部分的工業上の操作において使用するに
特に有益たらしめることが見出されている。
以上から、混合活性炭−高密アルミナが未混合
活性炭より一層高い密度及び容積基準熱容量を有
することが理解されよう。活性炭単独では約460
Kg/m3のかさ密度を有するが、5容積%高密度ア
ルミナの添加はそのかさ密度を約570Kg/m3まで
増大し、そして10容積%高密度アルミナの添加は
混合炭素−アルミナに対して約670Kg/m3のかさ
密度をもたらす。同様に、20℃における活性炭の
熱容量は、5容積%の高密度アルミナの添加によ
り約0.33J/cm3から約0.415にそして該高密度アル
ミナの10容積%の添加により約0.50まで増大され
る。従つて、活性炭粉末への10容積%高密度アル
ミナの添加により活性炭のかさ密度及び熱容量は
約45%増大されうることが理解されよう。
活性炭より一層高い密度及び容積基準熱容量を有
することが理解されよう。活性炭単独では約460
Kg/m3のかさ密度を有するが、5容積%高密度ア
ルミナの添加はそのかさ密度を約570Kg/m3まで
増大し、そして10容積%高密度アルミナの添加は
混合炭素−アルミナに対して約670Kg/m3のかさ
密度をもたらす。同様に、20℃における活性炭の
熱容量は、5容積%の高密度アルミナの添加によ
り約0.33J/cm3から約0.415にそして該高密度アル
ミナの10容積%の添加により約0.50まで増大され
る。従つて、活性炭粉末への10容積%高密度アル
ミナの添加により活性炭のかさ密度及び熱容量は
約45%増大されうることが理解されよう。
本発明の実施において実現されうる利点の例示
において、100%活性炭の使用が同じ活性炭をそ
の容積の10%を高密度アルミナと置換えたものの
使用と比較された。未ドープト活性炭、高密度ア
ルミナ及び10容積%高密度アルミナを含むドープ
ト活性炭の比熱は、25℃において、それぞれ
0.17、0.185及び0.1758BTU/lb〓(或いは
kcal/Kg℃)である。比較PSA操作の為に使用
された供給気体は、63.5モル%水素、32.9%CO2、
2.6%CO及び1%CH4から成つた。使用された吸
着床の容積は18ft3であつた。未ドープ活性炭の
かさ密度は30lb/ft3であり、他方ドープト活性
炭のそれは46lb/ft3であつた。各比較実験にお
いて、供給気体圧力即ち吸着圧力は500psiaであ
り、そして後床は床の生成物側の端から空洞内気
体を放出することにより115psiaのカツトオフ圧
力下げて並流的に減圧され、そして後床は床の供
給側端からの気体の放出により21psiaのもつと低
い脱着圧力まで下げて向流減圧され、この圧力に
おいて床はバージングされた。未ドープ活性炭を
使用する実験において、供給気体流量は2.8lb
molとされ、他方ボープト吸着剤を使用する実験
ではそこで得られる一層高い△填入率の故にそれ
は3.0とされた。各場合のパージ気体流れは0.2lb
molであつた。床の供給端から床の長さに沿つて
50%の点で観測された最大温度変動は、未ドープ
活性炭を使用する実験に対しては約590〜691゜R
そしてドープト吸着剤を使用する実験においては
約590〜665゜Rであつた。床内最小温度は、供給
端から床の長さに沿つて5%の地点にあり、未ド
ープ吸着剤を使用する実験では459°Rそしてドー
プト吸着剤を使用する実験では470.9゜Rであつた。
生成物水素気体回収率は、未ドープ吸着剤を使用
する実験では84.2%(廃棄体プロフイルに基く)
であつたが、本発明のドープト吸着剤の使用によ
り86.4%まで増大した。
において、100%活性炭の使用が同じ活性炭をそ
の容積の10%を高密度アルミナと置換えたものの
使用と比較された。未ドープト活性炭、高密度ア
ルミナ及び10容積%高密度アルミナを含むドープ
ト活性炭の比熱は、25℃において、それぞれ
0.17、0.185及び0.1758BTU/lb〓(或いは
kcal/Kg℃)である。比較PSA操作の為に使用
された供給気体は、63.5モル%水素、32.9%CO2、
2.6%CO及び1%CH4から成つた。使用された吸
着床の容積は18ft3であつた。未ドープ活性炭の
かさ密度は30lb/ft3であり、他方ドープト活性
炭のそれは46lb/ft3であつた。各比較実験にお
いて、供給気体圧力即ち吸着圧力は500psiaであ
り、そして後床は床の生成物側の端から空洞内気
体を放出することにより115psiaのカツトオフ圧
力下げて並流的に減圧され、そして後床は床の供
給側端からの気体の放出により21psiaのもつと低
い脱着圧力まで下げて向流減圧され、この圧力に
おいて床はバージングされた。未ドープ活性炭を
使用する実験において、供給気体流量は2.8lb
molとされ、他方ボープト吸着剤を使用する実験
ではそこで得られる一層高い△填入率の故にそれ
は3.0とされた。各場合のパージ気体流れは0.2lb
molであつた。床の供給端から床の長さに沿つて
50%の点で観測された最大温度変動は、未ドープ
活性炭を使用する実験に対しては約590〜691゜R
そしてドープト吸着剤を使用する実験においては
約590〜665゜Rであつた。床内最小温度は、供給
端から床の長さに沿つて5%の地点にあり、未ド
ープ吸着剤を使用する実験では459°Rそしてドー
プト吸着剤を使用する実験では470.9゜Rであつた。
生成物水素気体回収率は、未ドープ吸着剤を使用
する実験では84.2%(廃棄体プロフイルに基く)
であつたが、本発明のドープト吸着剤の使用によ
り86.4%まで増大した。
同一容積の床が、本発明の場合には床が10%少
ない活性吸着剤物質を収納しているという事実に
もかかわらず。ドープト吸着剤を使用して7%多
くの供給気体を処理しうることが判明した。CO2
成分の初期及び最終プロフイルに基いて、追加的
実験において、ドープト吸着剤床が未ドープ吸着
剤床より約10%多くの供給気体を処理しうるもの
と評価された。斯くして、同じ処理能力に対し
て、供給気体を処理する圧力変化式吸着操用の吸
着床容積は、従来型式の、即ち未ドープ活性炭吸
着剤を使用する床と比較して約10%低減されう
る。
ない活性吸着剤物質を収納しているという事実に
もかかわらず。ドープト吸着剤を使用して7%多
くの供給気体を処理しうることが判明した。CO2
成分の初期及び最終プロフイルに基いて、追加的
実験において、ドープト吸着剤床が未ドープ吸着
剤床より約10%多くの供給気体を処理しうるもの
と評価された。斯くして、同じ処理能力に対し
て、供給気体を処理する圧力変化式吸着操用の吸
着床容積は、従来型式の、即ち未ドープ活性炭吸
着剤を使用する床と比較して約10%低減されう
る。
本発明のドープト吸着剤はPSA分離のすべて
においての有益な使用に応用しうるものでないこ
とを銘記すべきである。上述したように、こうし
たドープト吸着剤の使用の好ましい分野は、供給
気体中にCO2或いはもつと強く吸着される不純物
が比較的高い分圧水準において存在するような用
途においてである。従つて、本発明のドープト吸
着剤は、例えば供給気体中のCO2分圧が4bar
(60psig)を越える時部分的な工業的有益性を呈
するものと思われ、工業的有益性はCO2の分圧が
高くなる程増大するものと思われる。部分酸化或
いは石炭ガス操作からの供給気体を使用しての比
較研究において、本発明のドープト活性炭吸着剤
は、11barのCO2分圧において従来からの未ドー
プ活性炭を使用する場合に比較して性能上明らか
に優れているものと思われる。
においての有益な使用に応用しうるものでないこ
とを銘記すべきである。上述したように、こうし
たドープト吸着剤の使用の好ましい分野は、供給
気体中にCO2或いはもつと強く吸着される不純物
が比較的高い分圧水準において存在するような用
途においてである。従つて、本発明のドープト吸
着剤は、例えば供給気体中のCO2分圧が4bar
(60psig)を越える時部分的な工業的有益性を呈
するものと思われ、工業的有益性はCO2の分圧が
高くなる程増大するものと思われる。部分酸化或
いは石炭ガス操作からの供給気体を使用しての比
較研究において、本発明のドープト活性炭吸着剤
は、11barのCO2分圧において従来からの未ドー
プ活性炭を使用する場合に比較して性能上明らか
に優れているものと思われる。
当業者は、添付請求の範囲に呈示したものとし
ての本発明の範囲から逸脱することなくここで記
載した特定の具体例に様々の変更や改良が為され
うることを理解しよう。
ての本発明の範囲から逸脱することなくここで記
載した特定の具体例に様々の変更や改良が為され
うることを理解しよう。
ここで記載されそして請求されるドープト吸着
剤は使用されている未ドープ活性炭吸着剤のすべ
て或いは実質すべてを本発明のドープト吸着剤に
より交換する必要性なく実際的な工業用途に有に
使用されうることも理解されよう。
剤は使用されている未ドープ活性炭吸着剤のすべ
て或いは実質すべてを本発明のドープト吸着剤に
より交換する必要性なく実際的な工業用途に有に
使用されうることも理解されよう。
例えば、工業的PSAユニツトに充填されてい
る従来からの活性炭の総熱容量の約30〜60%をド
ープト活性炭と代替することによりきわめて望ま
しい利益が得られるものと思われる。もつと多い
或いは少ない量のドープト吸着剤の代替もまた与
えられた用途に総合的状況に依存して明らかに為
しうる。
る従来からの活性炭の総熱容量の約30〜60%をド
ープト活性炭と代替することによりきわめて望ま
しい利益が得られるものと思われる。もつと多い
或いは少ない量のドープト吸着剤の代替もまた与
えられた用途に総合的状況に依存して明らかに為
しうる。
本発明のドープト吸着剤を生成する為の方法を
実施するに当り、不活性無機材料はもつとも都合
良くはバインダの添加とペレツト化の前に部分活
性炭粉末と混合されることもまた銘記すべきであ
る。しかし、或る目的の為所望されるならそうし
た混合に先立つて両成分に或いはそれらのいずれ
かにバインダを添加することもそして複数のバイ
ンダの組合せ及び上述した一般使用量外でのその
量を使用することも本発明の範囲内にある。同様
に、ドープト吸着剤に対して熱容量の増大を与え
る為こうした不活性無機材料を付加せしめたモレ
キユラーシーブの使用もまた、モレキユラーシー
ブが選択的吸着剤物質としての使用に非常に適合
する様々のPSA分離において有益であろう。
実施するに当り、不活性無機材料はもつとも都合
良くはバインダの添加とペレツト化の前に部分活
性炭粉末と混合されることもまた銘記すべきであ
る。しかし、或る目的の為所望されるならそうし
た混合に先立つて両成分に或いはそれらのいずれ
かにバインダを添加することもそして複数のバイ
ンダの組合せ及び上述した一般使用量外でのその
量を使用することも本発明の範囲内にある。同様
に、ドープト吸着剤に対して熱容量の増大を与え
る為こうした不活性無機材料を付加せしめたモレ
キユラーシーブの使用もまた、モレキユラーシー
ブが選択的吸着剤物質としての使用に非常に適合
する様々のPSA分離において有益であろう。
PSAプロセスは、工業的応用範囲がまだまだ
拡大している所望気体の分離を実現するための技
術として重要性を増しつつある。活性炭は、それ
がモレキユラーシーブ或いは他の吸着剤の使用よ
り固有の有利性を持つような或る種の分離に対し
てPSAプロセスの性能向上に関して重要な役割
を持つている。本発明は、従来の実施における活
性炭の使用に較べて、活性炭吸着剤が向上せる性
能においてそして好ましい操作及び設備価格条件
の下で使用されることを可能ならしめる。
拡大している所望気体の分離を実現するための技
術として重要性を増しつつある。活性炭は、それ
がモレキユラーシーブ或いは他の吸着剤の使用よ
り固有の有利性を持つような或る種の分離に対し
てPSAプロセスの性能向上に関して重要な役割
を持つている。本発明は、従来の実施における活
性炭の使用に較べて、活性炭吸着剤が向上せる性
能においてそして好ましい操作及び設備価格条件
の下で使用されることを可能ならしめる。
斯くして、本発明は、重要な気体分離操作にお
けるPSA技術の実施と関連して総合的な性能及
び経済性を向上するべく努力が払われている中で
有意義な発展を表すものである。
けるPSA技術の実施と関連して総合的な性能及
び経済性を向上するべく努力が払われている中で
有意義な発展を表すものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 部分活性炭粉末にバインダを添加し、部分活
性炭粉末−バインダ混合物をペレツト化しそして
更に生成ペレツトを昇温下で賦活することにより
形成される活性炭吸着剤ペレツトの製造方法であ
つて、前記部分活性炭粉末−バインダ混合物のペ
レツト化に先立つて、前記部分活性炭粉末にコラ
ンダム形態の高密度アルミナから成る不活性無機
材料を、該不活性無機材料と活性炭粉末との混合
物の全容積に基づいて該不活性無機材料の量が1
〜25容積%となるよう混合することを特徴とする
高熱容量を有する活性炭吸着剤ペレツトの製造方
法。 2 混合される不活性無機材料の量が1〜15容積
%である特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 混合される不活性無機材料の量が5〜10容積
%である特許請求の範囲第2項記載の方法。 4 不活性無機材料を添加した活性炭吸着剤ペレ
ツトが昇温下でスチームとの反応により更に賦活
される特許請求の範囲第1項記載の方法。 5 昇温温度か少なくとも600℃である特許請求
の範囲第1項記載の方法。 6 (1) コランダム形態の高密度アルミナから成
る不活性無機材料と、 (2) バインダーと、 (3) 活性炭と から成り、該不活性無機材料と活性炭粉末との混
合物の全容積に基づいて該不活性無機材料の量が
1〜25容積であり、そして該バインダが前記活性
炭−不活性無機材料−バインダの総重量に基づい
て0.5〜4.0重量%であり、そして残部が活性炭で
ある高熱容量を有するペレツト化活性炭吸着剤。 7 不活性無機材料の量が1〜15容積%である特
許請求の範囲第6項記載のペレツト化活性炭吸着
剤。 8 不活性無機材料の量が5〜10容積%である特
許請求の範囲第7項記載のペレツト化活性炭吸着
剤。 9 高密度アルミナが約4000mg/m3の粒子密度と
10〜100ミクロン範囲の平均粒寸を有する特許請
求の範囲第6項記載のペレツト化活性炭吸着剤。 10 活性炭が20〜80ミクロンの平均粒寸を有す
る特許請求の範囲第6項記載のペレツト化活性炭
吸着剤。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/494,547 US4499208A (en) | 1983-05-13 | 1983-05-13 | Activated carbon adsorbent with increased heat capacity and the production thereof |
PCT/US1984/002054 WO1986003692A1 (en) | 1983-05-13 | 1984-12-17 | Activated carbon adsorbent with increased heat capacity and the production thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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