JPH05103938A - 圧力温度スイング吸着法による混合ガスの分離方法 - Google Patents
圧力温度スイング吸着法による混合ガスの分離方法Info
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- JPH05103938A JPH05103938A JP3263645A JP26364591A JPH05103938A JP H05103938 A JPH05103938 A JP H05103938A JP 3263645 A JP3263645 A JP 3263645A JP 26364591 A JP26364591 A JP 26364591A JP H05103938 A JPH05103938 A JP H05103938A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 吸着剤の化学吸着量を有効に活用し、かつ、
系内の熱回収を可能にしたＰＴＳＡ法による混合ガスの
分離方法を提供しようとするものである。 【構成】 吸着塔に混合ガスを低温、高圧で供給する吸
着工程と、吸着工程からの難吸着性ガスを加熱して並流
に導入してパージし、かつ、該吸着塔を流過するガスを
上記昇温並流ガスとして循環する昇温並流パージ工程
と、前方部から減圧して高温低圧状態で易吸着性ガスを
回収する高温減圧回収工程と、後方部から上記難吸着性
ガスを導入して易吸着性ガスをパージする向流パージ工
程と、後方部から混合ガスの一部を冷却して導入し、か
つ、該吸着塔を流過するガスを上記向流冷却ガスとして
循環する向流冷却工程とを有し、上記昇温並流パージ工
程の循環ガスと上記向流冷却工程の循環ガスを熱交換す
ることを特徴とする圧力温度スィング吸着法による混合
ガスの分離方法である。
系内の熱回収を可能にしたＰＴＳＡ法による混合ガスの
分離方法を提供しようとするものである。 【構成】 吸着塔に混合ガスを低温、高圧で供給する吸
着工程と、吸着工程からの難吸着性ガスを加熱して並流
に導入してパージし、かつ、該吸着塔を流過するガスを
上記昇温並流ガスとして循環する昇温並流パージ工程
と、前方部から減圧して高温低圧状態で易吸着性ガスを
回収する高温減圧回収工程と、後方部から上記難吸着性
ガスを導入して易吸着性ガスをパージする向流パージ工
程と、後方部から混合ガスの一部を冷却して導入し、か
つ、該吸着塔を流過するガスを上記向流冷却ガスとして
循環する向流冷却工程とを有し、上記昇温並流パージ工
程の循環ガスと上記向流冷却工程の循環ガスを熱交換す
ることを特徴とする圧力温度スィング吸着法による混合
ガスの分離方法である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧力温度スィング吸着
法（以下、ＰＴＳＡ法という）による混合ガスの分離方
法に関し、例えば、ＳＯX ／空気、ＮＯX ／空気、Ｈ2
Ｓ／空気、揮発性有機溶媒／空気などの比較的低濃度成
分を分離するのに適した混合ガスの方法に関する。
法（以下、ＰＴＳＡ法という）による混合ガスの分離方
法に関し、例えば、ＳＯX ／空気、ＮＯX ／空気、Ｈ2
Ｓ／空気、揮発性有機溶媒／空気などの比較的低濃度成
分を分離するのに適した混合ガスの方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は、従来のＰＴＳＡ法を代表的する
脱湿装置のフローシートである。活性アルミナ２７等を
充填した吸着塔２８ａ，２８ｂを用意し、吸着工程にあ
る吸着塔２８ａのバルブ２６ａ，２９ａを開放し、温度
３５℃相対湿度８０％（４．４ｖｏｌ％）の入口空気１
を圧縮機２で４ａｔｍまで加圧し、アフタークーラー２
４で３５℃に冷却して流路２５、バルブ２６ａを経て吸
着塔２８ａに導入して水分を吸着分離し、露点−５０℃
以下の超乾燥空気をバルブ２９ａ、流路７を経て回収す
る。（吸着工程） 水分吸着帯が出口近くまで移動し、吸着工程を終了した
吸着塔２８ｂはバルブ３０ｂを開放し、流路１４を介し
て真空ポンプ１５で吸引して減圧し一部の水分を脱離す
る。（ダンプ脱着工程）
脱湿装置のフローシートである。活性アルミナ２７等を
充填した吸着塔２８ａ，２８ｂを用意し、吸着工程にあ
る吸着塔２８ａのバルブ２６ａ，２９ａを開放し、温度
３５℃相対湿度８０％（４．４ｖｏｌ％）の入口空気１
を圧縮機２で４ａｔｍまで加圧し、アフタークーラー２
４で３５℃に冷却して流路２５、バルブ２６ａを経て吸
着塔２８ａに導入して水分を吸着分離し、露点−５０℃
以下の超乾燥空気をバルブ２９ａ、流路７を経て回収す
る。（吸着工程） 水分吸着帯が出口近くまで移動し、吸着工程を終了した
吸着塔２８ｂはバルブ３０ｂを開放し、流路１４を介し
て真空ポンプ１５で吸引して減圧し一部の水分を脱離す
る。（ダンプ脱着工程）
【０００３】これに続いて、吸着工程で流路７から回収
される乾燥空気の一部を流路３１、減圧弁３２，バルブ
３４ｂを介して吸着塔２８ｂに向流で流し、大気圧でパ
ージする。（向流パージ再生工程） その後、バルブ３０ｂを閉じ、バルブ２９ｂを開放し、
乾燥空気を吸着塔２８ｂに導入して４ａｔｍまで昇圧し
て吸着工程への移行の準備を完了する。（向流昇圧工
程） 被処理ガスである空気の供給、乾燥空気の回収を連続的
に行うため、図５のシーケンスを採用した。
される乾燥空気の一部を流路３１、減圧弁３２，バルブ
３４ｂを介して吸着塔２８ｂに向流で流し、大気圧でパ
ージする。（向流パージ再生工程） その後、バルブ３０ｂを閉じ、バルブ２９ｂを開放し、
乾燥空気を吸着塔２８ｂに導入して４ａｔｍまで昇圧し
て吸着工程への移行の準備を完了する。（向流昇圧工
程） 被処理ガスである空気の供給、乾燥空気の回収を連続的
に行うため、図５のシーケンスを採用した。
【０００４】上記の向流パージ再生工程のパージガス量
Ｇｐ（Ｎｍ3 ／サイクル）と、入口ガス量Ｇｏ（Ｎｍ3
／サイクル）、吸着圧力Ｐａ（ａｔｍ）、再生圧力Ｐｄ
（ａｔｍ）との間には、圧力スィング吸着法（以下、Ｐ
ＳＡ法という）の提唱者Ｓｋａｒｓｔｒｏｍにより、次
の半経験式が導出されている。 Ｇｐ≧Ｇｏ（Ｐｄ／Ｐａ） 通常、理論値の２０％増でパージすると再生は完了する
といわれているが、吸着時に発生する吸着熱Ｑａの一部
が乾燥空気とともに流路７から系外に放出されるために
熱損失ΔＱａが生じ、再生時に吸着塔内温度がΔＱａに
相当する分だけ降下する。即ち、再生時のパージガスが
その分だけ多量に必要となる。この現象は、上記の向流
パージ再生工程においても存在する。このため、流路３
１にヒータ３３を設けて、ΔＱａに見合う熱損失分を補
充するのが、温度スイィング吸着法の基本構成である。
Ｇｐ（Ｎｍ3 ／サイクル）と、入口ガス量Ｇｏ（Ｎｍ3
／サイクル）、吸着圧力Ｐａ（ａｔｍ）、再生圧力Ｐｄ
（ａｔｍ）との間には、圧力スィング吸着法（以下、Ｐ
ＳＡ法という）の提唱者Ｓｋａｒｓｔｒｏｍにより、次
の半経験式が導出されている。 Ｇｐ≧Ｇｏ（Ｐｄ／Ｐａ） 通常、理論値の２０％増でパージすると再生は完了する
といわれているが、吸着時に発生する吸着熱Ｑａの一部
が乾燥空気とともに流路７から系外に放出されるために
熱損失ΔＱａが生じ、再生時に吸着塔内温度がΔＱａに
相当する分だけ降下する。即ち、再生時のパージガスが
その分だけ多量に必要となる。この現象は、上記の向流
パージ再生工程においても存在する。このため、流路３
１にヒータ３３を設けて、ΔＱａに見合う熱損失分を補
充するのが、温度スイィング吸着法の基本構成である。
【０００５】
【発明が解決しようとする問題点】本発明者等は、上記
のＰＴＳＡ法の熱損失機構を詳細に検討したところ、吸
着塔前方部の吸着熱が後方部に移動し、前方部が設定温
度より低く、後方部の温度が設定温度より高い形で現
れ、ヒータ３３の熱補充が後方部の温度をさらに高く押
し上げることとなり、吸着工程における吸着量の減少を
来し、分離性能の低下につながる。そこで、吸着塔の前
方部をも昇温しようとすると、後方部から熱破過帯を移
動させる必要があり、かなりの熱量を要する。そして、
吸着工程に移る前に吸着塔から熱除去を行わないと、Ｐ
ＴＳＡ法のサイクルを構成することができない。
のＰＴＳＡ法の熱損失機構を詳細に検討したところ、吸
着塔前方部の吸着熱が後方部に移動し、前方部が設定温
度より低く、後方部の温度が設定温度より高い形で現
れ、ヒータ３３の熱補充が後方部の温度をさらに高く押
し上げることとなり、吸着工程における吸着量の減少を
来し、分離性能の低下につながる。そこで、吸着塔の前
方部をも昇温しようとすると、後方部から熱破過帯を移
動させる必要があり、かなりの熱量を要する。そして、
吸着工程に移る前に吸着塔から熱除去を行わないと、Ｐ
ＴＳＡ法のサイクルを構成することができない。
【０００６】他方、向流パージ再生工程のパージガス量
Ｇｐは、吸着塔内の熱損失と無関係な量であり、ΔＱａ
に対応した補充は難しい。一見、ΔＱａ＝Ｇｐ・Ｃｐ・
ΔＴ（Ｃｐは比熱、ΔＴはヒータと吸着塔の温度差）に
おけるΔＴを調節すれば良いように思われるが、吸着塔
内の熱破過帯は非常に勾配が急なため、吸着塔後方部の
み温度を上昇させ、前方部までその熱が届かない結果と
なる。したがって、向流パージ再生工程の再生効率が、
ほとんど期待することができず、吸着剤の化学吸着量を
活用することができないという問題があった。
Ｇｐは、吸着塔内の熱損失と無関係な量であり、ΔＱａ
に対応した補充は難しい。一見、ΔＱａ＝Ｇｐ・Ｃｐ・
ΔＴ（Ｃｐは比熱、ΔＴはヒータと吸着塔の温度差）に
おけるΔＴを調節すれば良いように思われるが、吸着塔
内の熱破過帯は非常に勾配が急なため、吸着塔後方部の
み温度を上昇させ、前方部までその熱が届かない結果と
なる。したがって、向流パージ再生工程の再生効率が、
ほとんど期待することができず、吸着剤の化学吸着量を
活用することができないという問題があった。
【０００７】そこで、本発明は、上記の欠点を解消し、
吸着剤の化学吸着量を有効に活用し、かつ、系内の熱回
収を可能にしたＰＴＳＡ法による混合ガスの分離方法を
提供しようとするものである。
吸着剤の化学吸着量を有効に活用し、かつ、系内の熱回
収を可能にしたＰＴＳＡ法による混合ガスの分離方法を
提供しようとするものである。
【０００８】
【問題点を解決するための手段】本発明は、吸着塔に混
合ガスを相対的に低温、高圧で供給して難吸着性ガスを
吸着塔の後方部より回収する吸着工程と、吸着工程終了
後の吸着塔に上記難吸着性ガスの一部を加熱して並流に
導入し、吸着塔の前方部から逐次昇温してパージし、か
つ、該吸着塔を流過するガスを上記昇温並流ガスとして
循環する昇温並流パージ工程と、昇温並流パージ工程終
了後の吸着塔の前方部から減圧して高温低圧状態で易吸
着性ガスを回収する高温減圧回収工程と、高温減圧回収
工程終了後の吸着塔の後方部から吸着工程で回収する難
吸着性ガスを導入して易吸着性ガスをパージする向流パ
ージ工程と、向流パージ工程終了後の吸着塔の後方部か
ら混合ガスの一部を冷却して導入し、かつ、該吸着塔を
流過するガスを上記向流冷却ガスとして循環する向流冷
却工程とを有し、上記昇温並流パージ工程の循環ガスと
上記向流冷却工程の循環ガスを熱交換することを特徴と
する圧力温度スィング吸着法による混合ガスの分離方法
である。
合ガスを相対的に低温、高圧で供給して難吸着性ガスを
吸着塔の後方部より回収する吸着工程と、吸着工程終了
後の吸着塔に上記難吸着性ガスの一部を加熱して並流に
導入し、吸着塔の前方部から逐次昇温してパージし、か
つ、該吸着塔を流過するガスを上記昇温並流ガスとして
循環する昇温並流パージ工程と、昇温並流パージ工程終
了後の吸着塔の前方部から減圧して高温低圧状態で易吸
着性ガスを回収する高温減圧回収工程と、高温減圧回収
工程終了後の吸着塔の後方部から吸着工程で回収する難
吸着性ガスを導入して易吸着性ガスをパージする向流パ
ージ工程と、向流パージ工程終了後の吸着塔の後方部か
ら混合ガスの一部を冷却して導入し、かつ、該吸着塔を
流過するガスを上記向流冷却ガスとして循環する向流冷
却工程とを有し、上記昇温並流パージ工程の循環ガスと
上記向流冷却工程の循環ガスを熱交換することを特徴と
する圧力温度スィング吸着法による混合ガスの分離方法
である。
【０００９】
【作用】吸着工程の終了時における易吸着性成分の分布
は、吸着塔前方部で大きく、後方部では非常に小さい。
そして、吸着剤は、吸着圧力が小さく、温度が高いほど
吸着量が小さいので、吸着塔前方部から昇温すると、前
方部に熱破過帯が形成されて後方に移動する。これに対
応して、易吸着性成分も吸着帯を形成して移動する。こ
のとき移動するガス量は、物理吸着量と化学吸着量の合
計に相当する。
は、吸着塔前方部で大きく、後方部では非常に小さい。
そして、吸着剤は、吸着圧力が小さく、温度が高いほど
吸着量が小さいので、吸着塔前方部から昇温すると、前
方部に熱破過帯が形成されて後方に移動する。これに対
応して、易吸着性成分も吸着帯を形成して移動する。こ
のとき移動するガス量は、物理吸着量と化学吸着量の合
計に相当する。
【００１０】そこで、本発明では、吸着工程に続いて混
合ガスの昇温並流パージ工程を採用することにより、吸
着塔の前方部から後方部にかけて昇温して脱着が容易な
条件にし、その後の高温減圧回収工程及び向流パージ工
程において、吸着剤に物理吸着及び化学吸着している易
吸着性成分を脱離して回収することにより、易吸着性成
分の回収する率を飛躍的に向上させることに成功した。
合ガスの昇温並流パージ工程を採用することにより、吸
着塔の前方部から後方部にかけて昇温して脱着が容易な
条件にし、その後の高温減圧回収工程及び向流パージ工
程において、吸着剤に物理吸着及び化学吸着している易
吸着性成分を脱離して回収することにより、易吸着性成
分の回収する率を飛躍的に向上させることに成功した。
【００１１】因みに、ＣＯ2 のように中程度の吸着性を
有するガスで、物理吸着量／化学吸着量＝１／３程度で
あり、Ｈ2 Ｏ，ＳＯ2，Ｈ2 Ｓ，ＮＯ2 ，ＮＨ3 などの
強吸着性ガスでは物理吸着量／化学吸着量＝１／１０に
もなる。したがって、本発明は、物理吸着量のみを利用
するＰＳＡ法に比較して、回収されるガス量は上記のガ
スで約４〜１１倍に達する。また、昇温並流パージ工程
を採用していない上記従来のＰＴＳＡ法と比較しても相
当な改善が見込まれる。
有するガスで、物理吸着量／化学吸着量＝１／３程度で
あり、Ｈ2 Ｏ，ＳＯ2，Ｈ2 Ｓ，ＮＯ2 ，ＮＨ3 などの
強吸着性ガスでは物理吸着量／化学吸着量＝１／１０に
もなる。したがって、本発明は、物理吸着量のみを利用
するＰＳＡ法に比較して、回収されるガス量は上記のガ
スで約４〜１１倍に達する。また、昇温並流パージ工程
を採用していない上記従来のＰＴＳＡ法と比較しても相
当な改善が見込まれる。
【００１２】また、向流パージ工程に必要な難吸着性成
分ガス量Ｇｐは、本発明によれば吸着塔の昇温条件にも
よるが、Ｓｋａｒｓｔｒｏｍ則で示されるＧｐ＝Ｇｏ
（Ｐｄ／Ｐａ）の１０〜５０％に節約され、難吸着性成
分ガスの回収率を向上させ、易吸着性成分ガスの回収濃
度を向上させる。さらに、昇温並流パージ工程の循環ガ
スと向流冷却工程の循環ガスを熱交換することにより、
系内の熱効率を向上させることができる。
分ガス量Ｇｐは、本発明によれば吸着塔の昇温条件にも
よるが、Ｓｋａｒｓｔｒｏｍ則で示されるＧｐ＝Ｇｏ
（Ｐｄ／Ｐａ）の１０〜５０％に節約され、難吸着性成
分ガスの回収率を向上させ、易吸着性成分ガスの回収濃
度を向上させる。さらに、昇温並流パージ工程の循環ガ
スと向流冷却工程の循環ガスを熱交換することにより、
系内の熱効率を向上させることができる。
【００１３】
（実施例１）図１に記載のＰＴＳＡ装置を用いて、ＳＯ
2 ／空気系（ＳＯ2 １ｖｏｌ％，空気９９ｖｏｌ％）の
混合ガスからＳＯ2 を回収した。４つの吸着塔４には、
それぞれ２５０ｋｇの活性アルミナ５が充填され、吸着
工程にある吸着塔４ａのバルブ３ａ及び６ａを開放し、
上記混合ガス１をブロア２で１．０５ａｔｍに昇圧し、
バルブ３ａを経て５０℃に設定された吸着塔４ａに導入
し、バルブ６ａ、流路７を経て５０ｐｐｍ以下のＳＯ2
濃度の空気を回収した。そして、ＳＯ2 吸着帯が吸着塔
４ａの後方部に移動した段階で吸着工程を終了した。
2 ／空気系（ＳＯ2 １ｖｏｌ％，空気９９ｖｏｌ％）の
混合ガスからＳＯ2 を回収した。４つの吸着塔４には、
それぞれ２５０ｋｇの活性アルミナ５が充填され、吸着
工程にある吸着塔４ａのバルブ３ａ及び６ａを開放し、
上記混合ガス１をブロア２で１．０５ａｔｍに昇圧し、
バルブ３ａを経て５０℃に設定された吸着塔４ａに導入
し、バルブ６ａ、流路７を経て５０ｐｐｍ以下のＳＯ2
濃度の空気を回収した。そして、ＳＯ2 吸着帯が吸着塔
４ａの後方部に移動した段階で吸着工程を終了した。
【００１４】吸着工程を終了した吸着塔４ｂには、バル
ブ１２ａ、ブースター８、熱交換器２３、ヒータ９、流
路１０及びバルブ１１ｂを介し、流路７から流出する浄
化空気の一部を１００℃又は１５０℃に加熱して導入
し、その後は、バルブ１２ａを閉じてバルブ１２ｂを開
放して循環閉鎖系を形成し、昇温循環ガスにより吸着塔
４ｂの後方部まで昇温した。
ブ１２ａ、ブースター８、熱交換器２３、ヒータ９、流
路１０及びバルブ１１ｂを介し、流路７から流出する浄
化空気の一部を１００℃又は１５０℃に加熱して導入
し、その後は、バルブ１２ａを閉じてバルブ１２ｂを開
放して循環閉鎖系を形成し、昇温循環ガスにより吸着塔
４ｂの後方部まで昇温した。
【００１５】昇温並流パージ工程を終了した吸着塔４ｃ
は、バルブ１３ｃを開放して流路１４を介して真空ポン
プ１５に連通し、再生圧力である０．０５ａｔｍの高真
空まで吸引した後、バルブ１７ｃを開放することによ
り、吸着塔４ａから流路７に流出する浄化空気の一部
を、流路７、減圧バルブ１６を介して吸着塔４ｃに向流
に流し、吸着剤を再生した。その後、バルブ１３ｃを閉
じて吸着塔４ｃを昇圧した。
は、バルブ１３ｃを開放して流路１４を介して真空ポン
プ１５に連通し、再生圧力である０．０５ａｔｍの高真
空まで吸引した後、バルブ１７ｃを開放することによ
り、吸着塔４ａから流路７に流出する浄化空気の一部
を、流路７、減圧バルブ１６を介して吸着塔４ｃに向流
に流し、吸着剤を再生した。その後、バルブ１３ｃを閉
じて吸着塔４ｃを昇圧した。
【００１６】減圧向流パージ昇圧工程を終了した吸着塔
４ｄは、初めにバルブ２２ｃを開放し、減圧向流パージ
昇圧工程からのガスの一部を、ブースター１９で熱交換
器２３、クーラ１８、流路２０、バルブ２１ｄを介して
吸着塔４ｄに向流に流し、次いで、バルブ２２ｃを閉じ
てバルブ２２ｄを開放して循環系を形成し、冷却循環ガ
スで吸着塔４ｄを向流冷却した。向流冷却工程を終了す
ると、吸着工程に戻された。熱交換器２３では、昇温並
流パージ工程の循環ガスと向流冷却工程の循環ガスとの
間で熱交換して熱回収を行った。上記のＳＯ2 ／空気系
混合ガスから濃縮ＳＯ2 を連続的に回収するためのシー
ケンスを図２に示し、昇温並流パージ工程の各再生温度
に対する、各ステップの所要時間（秒）を図３に示し
た。
４ｄは、初めにバルブ２２ｃを開放し、減圧向流パージ
昇圧工程からのガスの一部を、ブースター１９で熱交換
器２３、クーラ１８、流路２０、バルブ２１ｄを介して
吸着塔４ｄに向流に流し、次いで、バルブ２２ｃを閉じ
てバルブ２２ｄを開放して循環系を形成し、冷却循環ガ
スで吸着塔４ｄを向流冷却した。向流冷却工程を終了す
ると、吸着工程に戻された。熱交換器２３では、昇温並
流パージ工程の循環ガスと向流冷却工程の循環ガスとの
間で熱交換して熱回収を行った。上記のＳＯ2 ／空気系
混合ガスから濃縮ＳＯ2 を連続的に回収するためのシー
ケンスを図２に示し、昇温並流パージ工程の各再生温度
に対する、各ステップの所要時間（秒）を図３に示し
た。
【００１７】表１は、吸着工程の吸着塔から流出するガ
ス中のＳＯ2 濃度を５０ｐｐｍまで減少させるための再
生温度５０℃、１００℃、並びに、１５０℃と、サイ
クルタイム（分）、１時間平均の原料空気のガス量
（Ｎｍ3 ／ｈ）、１塔１サイクルにおける処理ガス量
（Ｎｍ3 ／ｈ）、向流パージ率（％）（Ｓｋａｒｓｔ
ｒｏｍ則から求める向流パージ量Ｇｐ＝Ｇｏ（Ｐｄ／Ｐ
ａ）と実際に向流パージに使用したパージ量Ｇｐ’の比
を次式のとおりパージ率Ｒとした。〔Ｒ＝Ｇｐ’／Ｇｐ
＝（Ｇｐ’Ｐａ／ＧｏＰｄ）〕、原料空気ガス量１０
００Ｎｍ3 ／ｈ当たりのブロワ及びブースターの消費電
力の合計（ＫＷ）、原料空気ガス量１０００Ｎｍ3／
ｈ当たりの真空ポンプの消費電力（ＫＷ）、原料空気
ガス量１０００Ｎｍ3 ／ｈ当たりのヒータ及びクーラに
必要な熱量（ｋｃａｌ／ｈ）、回収ＳＯ2 濃度（ｖｏ
ｌ％）の関係を示した。なお、従来のＰＴＳＡ法では、
向流パージによる昇温ガス量が少ないために実施するこ
とができないので、５０℃で吸着、５０℃で再生を行っ
たＰＳＡ法の例を参考のために併記した。
ス中のＳＯ2 濃度を５０ｐｐｍまで減少させるための再
生温度５０℃、１００℃、並びに、１５０℃と、サイ
クルタイム（分）、１時間平均の原料空気のガス量
（Ｎｍ3 ／ｈ）、１塔１サイクルにおける処理ガス量
（Ｎｍ3 ／ｈ）、向流パージ率（％）（Ｓｋａｒｓｔ
ｒｏｍ則から求める向流パージ量Ｇｐ＝Ｇｏ（Ｐｄ／Ｐ
ａ）と実際に向流パージに使用したパージ量Ｇｐ’の比
を次式のとおりパージ率Ｒとした。〔Ｒ＝Ｇｐ’／Ｇｐ
＝（Ｇｐ’Ｐａ／ＧｏＰｄ）〕、原料空気ガス量１０
００Ｎｍ3 ／ｈ当たりのブロワ及びブースターの消費電
力の合計（ＫＷ）、原料空気ガス量１０００Ｎｍ3／
ｈ当たりの真空ポンプの消費電力（ＫＷ）、原料空気
ガス量１０００Ｎｍ3 ／ｈ当たりのヒータ及びクーラに
必要な熱量（ｋｃａｌ／ｈ）、回収ＳＯ2 濃度（ｖｏ
ｌ％）の関係を示した。なお、従来のＰＴＳＡ法では、
向流パージによる昇温ガス量が少ないために実施するこ
とができないので、５０℃で吸着、５０℃で再生を行っ
たＰＳＡ法の例を参考のために併記した。
【００１８】表１から明らかなように、再生温度の上昇
により処理ガス量が増大し、向流パージ率の低減による
真空ポンプの消費電力を低下させることができ、回収Ｓ
Ｏ2 濃度を向上させることができた。したがって、再生
温度が高いほど効率が良いが、１００℃を上回ると熱エ
ネルギーの費用が上昇するので、隣接プラントを含めた
熱管理が必要となる。
により処理ガス量が増大し、向流パージ率の低減による
真空ポンプの消費電力を低下させることができ、回収Ｓ
Ｏ2 濃度を向上させることができた。したがって、再生
温度が高いほど効率が良いが、１００℃を上回ると熱エ
ネルギーの費用が上昇するので、隣接プラントを含めた
熱管理が必要となる。
【００１９】
【表１】
【００２０】（実施例２）図１のＰＴＳＡ装置及び図３
のシーケンスを用いて、塩化メチレン／空気系（塩化メ
チレン：１０００ｐｐｍ）の混合ガスから塩化メチレン
を回収した。実施例１の操作条件との相違は、吸着温度
が２５℃、再生温度が２５℃、７５℃、並びに、１２５
℃である点を除いて実施例１と同じ条件で実施した。表
２は、表１と同様に、実験結果を示したもので、吸着工
程の吸着塔から流出するガス中の塩化メチレン濃度を５
０ｐｐｍまで減少させるための再生温度と操作条件との
関係を示した。なお、実施例１と比較して吸着剤単位量
当たりの処理ガス量が３倍のため、一定ガス量当たりの
吸着剤量は１／３となる。このため吸着剤の昇温に必要
な熱量もほぼ１／３となる。このように、本発明のＰＴ
ＳＡ法は、吸着量の大きなガスで、低濃度で大容量処理
に適した方法であることが分かる。
のシーケンスを用いて、塩化メチレン／空気系（塩化メ
チレン：１０００ｐｐｍ）の混合ガスから塩化メチレン
を回収した。実施例１の操作条件との相違は、吸着温度
が２５℃、再生温度が２５℃、７５℃、並びに、１２５
℃である点を除いて実施例１と同じ条件で実施した。表
２は、表１と同様に、実験結果を示したもので、吸着工
程の吸着塔から流出するガス中の塩化メチレン濃度を５
０ｐｐｍまで減少させるための再生温度と操作条件との
関係を示した。なお、実施例１と比較して吸着剤単位量
当たりの処理ガス量が３倍のため、一定ガス量当たりの
吸着剤量は１／３となる。このため吸着剤の昇温に必要
な熱量もほぼ１／３となる。このように、本発明のＰＴ
ＳＡ法は、吸着量の大きなガスで、低濃度で大容量処理
に適した方法であることが分かる。
【００２１】
【表２】
【００２２】（実施例３）図１のＰＴＳＡ装置及び図３
のシーケンスを用いて、ＣＯ2 ／空気系（ＣＯ2 濃度：
１０ｖｏｌ％）の混合ガスから回収率９０％でＣＯ2 を
回収した。実施例１の操作条件との相違は、吸着剤とし
てＣａ−Ｘゼオライト（シリカ／アルミナ比２．５）を
使用した点を除いて実施例１と同じ条件で実施した。結
果は表３に示した。この実施例は比較的高濃度のガス分
離であるため、並流昇温工程では入口から吸着塔の１／
４のみを昇温することに止めた。吸着塔全体を昇温する
と表３の約４倍となり、経済性を失う。しかし、並流昇
温工程を採用するため、比較的小さな入熱、吸着剤使用
量、真空ポンプの消費電力、回収ＣＯ2 濃度などについ
て相当に改善された。
のシーケンスを用いて、ＣＯ2 ／空気系（ＣＯ2 濃度：
１０ｖｏｌ％）の混合ガスから回収率９０％でＣＯ2 を
回収した。実施例１の操作条件との相違は、吸着剤とし
てＣａ−Ｘゼオライト（シリカ／アルミナ比２．５）を
使用した点を除いて実施例１と同じ条件で実施した。結
果は表３に示した。この実施例は比較的高濃度のガス分
離であるため、並流昇温工程では入口から吸着塔の１／
４のみを昇温することに止めた。吸着塔全体を昇温する
と表３の約４倍となり、経済性を失う。しかし、並流昇
温工程を採用するため、比較的小さな入熱、吸着剤使用
量、真空ポンプの消費電力、回収ＣＯ2 濃度などについ
て相当に改善された。
【００２３】
【表３】
【００２４】
【発明の効果】本発明は、上記の構成を採用することに
より、吸着剤の化学吸着量を有効に活用し、かつ、系内
の熱回収を可能にし、吸着量の大きなガスで、低濃度で
大容量処理に適したガス分離方法の提供を可能にした。
より、吸着剤の化学吸着量を有効に活用し、かつ、系内
の熱回収を可能にし、吸着量の大きなガスで、低濃度で
大容量処理に適したガス分離方法の提供を可能にした。
【図１】本発明のＰＴＳＡ法を実施するための装置のフ
ローシートである。
ローシートである。
【図２】図１の装置を実施するためのシーケンスを図示
したものである。
したものである。
【図３】図２のシーケンスにおいて、昇温並流パージ工
程の各再生温度に対する各ステップの所要時間（秒）を
図示したものである。
程の各再生温度に対する各ステップの所要時間（秒）を
図示したものである。
【図４】従来のＰＴＳＡ法を実施するための装置のフロ
ーシートである。
ーシートである。
【図５】図３の装置を実施するためのシーケンスを図示
したものである。
したものである。
フロントページの続き (72)発明者 大嶋 一晃 長崎市飽の浦１番１号 三菱重工業株式会 社長崎造船所内 (72)発明者 野原 博 長崎市飽の浦１番１号 三菱重工業株式会 社長崎造船所内 (72)発明者 石崎 安良 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (72)発明者 小川 紀一郎 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (72)発明者 武田 和三 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (72)発明者 縄田 秀夫 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 吸着塔に混合ガスを相対的に低温、高圧
で供給して難吸着性ガスを吸着塔の後方部より回収する
吸着工程と、吸着工程終了後の吸着塔に上記難吸着性ガ
スの一部を加熱して並流に導入し、吸着塔の前方部から
逐次昇温してパージし、かつ、該吸着塔を流過するガス
を上記昇温並流ガスとして循環する昇温並流パージ工程
と、昇温並流パージ工程終了後の吸着塔の前方部から減
圧して高温低圧状態で易吸着性ガスを回収する高温減圧
回収工程と、高温減圧回収工程終了後の吸着塔の後方部
から吸着工程で回収する難吸着性ガスを導入して易吸着
性ガスをパージする向流パージ工程と、向流パージ工程
終了後の吸着塔の後方部から混合ガスの一部を冷却して
導入し、かつ、該吸着塔を流過するガスを上記向流冷却
ガスとして循環する向流冷却工程とを有し、上記昇温並
流パージ工程の循環ガスと上記向流冷却工程の循環ガス
を熱交換することを特徴とする圧力温度スィング吸着法
による混合ガスの分離方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3263645A JP3029895B2 (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | 圧力温度スィング吸着法による混合ガスの分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3263645A JP3029895B2 (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | 圧力温度スィング吸着法による混合ガスの分離方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05103938A true JPH05103938A (ja) | 1993-04-27 |
| JP3029895B2 JP3029895B2 (ja) | 2000-04-10 |
Family
ID=17392360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3263645A Expired - Fee Related JP3029895B2 (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | 圧力温度スィング吸着法による混合ガスの分離方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3029895B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5647891A (en) * | 1995-09-22 | 1997-07-15 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method and apparatus for heated, pressure-swing high pressure air dehydration |
| KR20030052909A (ko) * | 2001-12-21 | 2003-06-27 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 진공 및 온도 스윙 흡착법에 의한 공기 중 전처리흡착탑을 통한 수분 제거 방법 |
| WO2006013695A1 (ja) | 2004-08-03 | 2006-02-09 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 炭酸ガス吸収材、それを用いた炭酸ガス分離方法、および炭酸ガス分離装置 |
| CN100395375C (zh) * | 2006-10-10 | 2008-06-18 | 沈阳铝镁设计研究院 | 铝电解槽烟气净化中氧化铝输送送风工艺及装置 |
| JP2010042331A (ja) * | 2008-08-11 | 2010-02-25 | Kyuchaku Gijutsu Kogyo Kk | 圧力スイング吸着法によるオゾン製造装置を搭載したバラスト水処理装置 |
| KR100949525B1 (ko) * | 2009-05-20 | 2010-03-25 | 서강대학교산학협력단 | 기체분리를 위한 이동상 온도 압력 변동 흡착공정 시스템 |
| CN110774872A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-02-11 | 潍坊伟士昕气体设备有限公司 | 一种车载式空气增压净化设备 |
| CN119701565A (zh) * | 2025-01-17 | 2025-03-28 | 中国科学院赣江创新研究院 | 一种用于通风不良环境的二氧化碳吸附方法和装置 |
| JP2025112573A (ja) * | 2024-01-19 | 2025-08-01 | 本田技研工業株式会社 | 二酸化炭素回収装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5736316B2 (ja) * | 2009-10-05 | 2015-06-17 | 株式会社久米設計 | 積層ゴム体の取付構造及び該取付構造を備える構造体 |
-
1991
- 1991-10-11 JP JP3263645A patent/JP3029895B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5647891A (en) * | 1995-09-22 | 1997-07-15 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method and apparatus for heated, pressure-swing high pressure air dehydration |
| KR20030052909A (ko) * | 2001-12-21 | 2003-06-27 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 진공 및 온도 스윙 흡착법에 의한 공기 중 전처리흡착탑을 통한 수분 제거 방법 |
| WO2006013695A1 (ja) | 2004-08-03 | 2006-02-09 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 炭酸ガス吸収材、それを用いた炭酸ガス分離方法、および炭酸ガス分離装置 |
| EP1852179A4 (en) * | 2004-08-03 | 2008-05-28 | Murata Manufacturing Co | CARBON DIOXIDE ABSORBENT MATERIAL AND METHOD AND DEVICE FOR SEPARATING CARBON DIOXIDE |
| US7670410B2 (en) | 2004-08-03 | 2010-03-02 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Carbon-dioxide-gas absorber, method for separating carbon-dioxide-gas using carbon-dioxide-gas absorber, and apparatus for separating carbon-dioxide-gas including carbon-dioxide-gas absorber |
| CN100395375C (zh) * | 2006-10-10 | 2008-06-18 | 沈阳铝镁设计研究院 | 铝电解槽烟气净化中氧化铝输送送风工艺及装置 |
| JP2010042331A (ja) * | 2008-08-11 | 2010-02-25 | Kyuchaku Gijutsu Kogyo Kk | 圧力スイング吸着法によるオゾン製造装置を搭載したバラスト水処理装置 |
| KR100949525B1 (ko) * | 2009-05-20 | 2010-03-25 | 서강대학교산학협력단 | 기체분리를 위한 이동상 온도 압력 변동 흡착공정 시스템 |
| CN110774872A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-02-11 | 潍坊伟士昕气体设备有限公司 | 一种车载式空气增压净化设备 |
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| CN119701565A (zh) * | 2025-01-17 | 2025-03-28 | 中国科学院赣江创新研究院 | 一种用于通风不良环境的二氧化碳吸附方法和装置 |
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