JPH09267016A - Improved pressure swing adsorption method - Google Patents
Improved pressure swing adsorption methodInfo
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- JPH09267016A JPH09267016A JP9011391A JP1139197A JPH09267016A JP H09267016 A JPH09267016 A JP H09267016A JP 9011391 A JP9011391 A JP 9011391A JP 1139197 A JP1139197 A JP 1139197A JP H09267016 A JPH09267016 A JP H09267016A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも一段で
吸着製品の純度、収率を挙げることを目的とした改良さ
れた圧力スイング吸着法(以下、PSA法と称す)に関
する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an improved pressure swing adsorption method (hereinafter referred to as PSA method) for the purpose of increasing the purity and yield of an adsorption product in at least one stage.
【0002】[0002]
【従来の技術】充填剤に吸着する吸着質成分と吸着剤に
吸着しない成分からなる混合ガスから吸着質成分を吸着
させ、吸着質成分を製品として回収する(以下、吸着質
PSAと称す)こと、あるいは、非吸着質成分を製品と
して回収する(以下、非吸着質PSAと称す)ことは良
く知られているところである。2. Description of the Related Art An adsorbate component is adsorbed from a mixed gas consisting of an adsorbate component adsorbed on a filler and a component not adsorbed on the adsorbent, and the adsorbate component is recovered as a product (hereinafter referred to as adsorbate PSA). Alternatively, it is well known to recover the non-adsorbate component as a product (hereinafter referred to as non-adsorbate PSA).
【0003】前者の一例として、アンモニアパージガス
中に含まれる少量のアンモニアの回収、塩化アルミニウ
ムプラントにおける未反応塩素の回収、等が挙げられ
る。Examples of the former include recovery of a small amount of ammonia contained in the ammonia purge gas, recovery of unreacted chlorine in an aluminum chloride plant, and the like.
【0004】また、後者の一例として、窒素、水素、一
酸化炭素、水素等を含む混合ガスからの水素の回収など
が挙げられる。An example of the latter is recovery of hydrogen from a mixed gas containing nitrogen, hydrogen, carbon monoxide, hydrogen and the like.
【0005】しかしながら、吸着質成分及び非吸着質成
分を同時に製品として回収する例はあまり知られていな
い。出願人らは、このような観点からその一例として、
少なくともアンモニアと窒素、水素を含む混合ガス(例
えば、窒素、水素、アルゴン、メタン等)からアンモニ
アとアンモニア以外のガスに分ける技術の一つとして、
先に、特開平6−296819号公報に開示するアンモ
ニア分離用圧力スイング分離装置及びアンモニア分離方
法を提案した。特開平6−296819号公報は、従来
大きなエネルギーを消費していたアンモニア合成プロセ
スの反応器出口ガスを合成アンモニアと未反応の窒素、
水素、その他のガスとに少ない消費エネルギーでそれぞ
れ高純度・高収率で分離する技術である。さらに、分離
された未反応の窒素・水素の比を分離前と同一に保つよ
うに分離し、そのままアンモニア合成反応器に供給でき
る技術であり、同時に、アンモニアパージガスのような
少量のアンモニアを含むガスから排煙脱硝用に使用でき
るアンモニアを回収する技術として提案された。この提
案では、一段以上の吸着質PSAと、一段以上の非吸着
質PSAを組合せ吸着質成分及び非吸着質成分を同時に
製品として回収することを目的とする。その装置の一実
施形態を示す例を図3に示す。なお、回収したものを製
品とするか否かの選択は自由である。However, there are few known examples in which the adsorbate component and the non-adsorbate component are simultaneously recovered as a product. Applicants, as an example from such a viewpoint,
As one of the technologies for dividing a mixed gas containing at least ammonia, nitrogen, and hydrogen (for example, nitrogen, hydrogen, argon, methane, etc.) into ammonia and a gas other than ammonia,
Previously, the pressure swing separation device for ammonia separation and the ammonia separation method disclosed in JP-A-6-296819 were proposed. Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-296819 discloses that a reactor outlet gas of an ammonia synthesis process, which conventionally consumes a large amount of energy, uses synthetic ammonia and unreacted nitrogen.
It is a technology that separates hydrogen and other gases with high energy consumption and low energy consumption. Furthermore, it is a technology that can separate the unreacted separated nitrogen / hydrogen to keep the same ratio as before separation and supply it to the ammonia synthesis reactor as it is. Was proposed as a technology for recovering ammonia that can be used for flue gas denitration. The purpose of this proposal is to combine one or more stages of adsorbate PSA and one or more stages of non-adsorbate PSA and to simultaneously recover the adsorbate component and the non-adsorbate component as a product. An example showing one embodiment of the apparatus is shown in FIG. In addition, it is free to choose whether or not to collect the collected product.
【0006】さて、図3において、吸着質を製品ガスと
して、その純度、収率を上げることを目的とした場合、
一つの吸着工程を経て再び吸着工程に戻るまでを1サイ
クルとし、その1サイクルを6ステップに対応する吸着
塔の作動状態を表1に示す。各ステップ毎の所要時間は
その一例を示したものである。なお、吸着質成分を製品
ガスとして、その純度、収率を上げれば、結果として非
吸着質成分も製品ガスとしてその純度、収率が上がるこ
とは、いうまでもないことである。Now, referring to FIG. 3, when the adsorbate is used as a product gas to increase its purity and yield,
Table 1 shows the operation state of the adsorption tower corresponding to 6 steps, each cycle consisting of one adsorption step and returning to the adsorption step again. The time required for each step shows an example thereof. It goes without saying that if the adsorbate component is used as the product gas and its purity and yield are increased, the purity and the yield of the non-adsorbate component will also be increased as the product gas as a result.
【0007】[0007]
【表1】 [Table 1]
【0008】表1において、吸着塔Bにおける吸着工程
時間、吸着製品ガス環流工程、塔間均圧工程時間、再生
工程時間は、それぞれ吸着塔Aにおける再生工程
(θ11)、吸着製品ガス環流工程時間(θ12、θ22)、
塔間均圧工程時間(θ13、θ23)、再生工程時間
(θ21)に等しい。In Table 1, the adsorption step time, adsorption product gas reflux step, inter-column pressure equalization step time, and regeneration step time in the adsorption tower B are the regeneration step (θ 11 ) and the adsorption product gas reflux step in the adsorption tower A, respectively. Time (θ 12 , θ 22 ),
It is equal to the pressure equalizing step time between towers (θ 13 , θ 23 ), and the regeneration step time (θ 21 ).
【0009】表1に記載の各ステップについて図3を用
いて説明する。ステップ1(θ11)では、吸着塔Bは吸
着工程にあり、吸着塔Aは再生工程にある。その詳細
は、後述する本発明のステップ1と同一である。Each step shown in Table 1 will be described with reference to FIG. In step 1 (θ 11 ), the adsorption tower B is in the adsorption step and the adsorption tower A is in the regeneration step. The details are the same as step 1 of the present invention described later.
【0010】ステップ2(θ12)では、吸着塔Aおよび
吸着塔Bは、吸着製品環流工程(Q)にある。吸着塔A
は、前工程の再生工程においてポンプPによりアンモニ
アが脱離され、負圧下にある。ステップ1の再生工程に
おいて、ライン38から分岐したライン28、流量調節
弁RN、ライン27、24、23、6、7、吸着塔B、
ライン8、13、14、70を通り、吸着塔Aに前工程
で得られたアンモニア濃度の高いガスが導入される。In step 2 (θ 12 ), the adsorption tower A and the adsorption tower B are in the adsorbed product reflux step (Q). Adsorption tower A
Is under a negative pressure because ammonia is desorbed by the pump P in the regeneration process of the previous process. In the regeneration process of step 1, the line 28 branched from the line 38, the flow rate control valve RN, the lines 27, 24, 23, 6, 7, the adsorption tower B,
The gas having a high ammonia concentration obtained in the previous step is introduced into the adsorption tower A through the lines 8, 13, 14, 70.
【0011】ステップ3(θ13)では、上述のように吸
着塔Aは、負圧下にあり、塔間均圧工程(T)では、ス
テップ2の全ラインの容積にも依るが、吸着塔Aおよび
吸着塔Bの圧力はステップ1における圧力のほぼ1/2
となる。In step 3 (θ 13 ), the adsorption tower A is under a negative pressure as described above, and in the pressure equalization step (T) between the towers, the adsorption tower A depends on the volume of all lines in step 2. And the pressure in the adsorption tower B is approximately 1/2 of the pressure in step 1.
Becomes
【0012】ステップ4(θ21)、ステップ5(θ22)
およびステップ6(θ23)は、ステップ1〜ステップ3
までとラインが異なる以外は基本的に同一の操作が繰り
返される。以上の操作時間と圧力の関係を図2(b)に
示す。Step 4 (θ 21 ) and step 5 (θ 22 )
And step 6 (θ 23 ) includes steps 1 to 3
Basically, the same operation is repeated except that the lines are different from. The relationship between the above operation time and pressure is shown in FIG.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術に
は、さらに改善すべき下記の課題があった。The above-mentioned conventional techniques have the following problems to be further improved.
【0014】上記吸着質PSAにおいて、一段のPSA
装置による結果では、アンモニアは約55vol%程度に
しか濃縮できず、さらに高い分離性能が必要である場合
には、該PSA装置を複数組み合わせ、各PSA装置に
より分離されたガスをリサイクルする技術が提案されて
いた。In the above adsorbate PSA, one-stage PSA
According to the results of the equipment, ammonia can only be concentrated to about 55 vol%, and if higher separation performance is required, we propose a technology to combine multiple PSA equipment and recycle the gas separated by each PSA equipment. It had been.
【0015】本発明は、PSA法において少なくとも一
段で製品の純度、収率を上げることを目的として改良さ
れた圧力スイング吸着法を提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide an improved pressure swing adsorption method for the purpose of increasing the purity and yield of a product in at least one stage in the PSA method.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、吸着剤の
吸着量がある圧力以上になると飽和に達するが、飽和に
達するまでは圧力が高いことが吸着に有利であること、
すなわち、従来技術が、図2に示すように製品環流工程
並びに塔間均圧工程を経た結果、急激に圧力がほぼ1/
2になっていることに着目し、この知見に基づき圧力を
上げる装置並びに方法を検討し本発明を完成するに至っ
たものである。The present inventors have found that when the amount of adsorbent adsorbed reaches a certain pressure or higher, saturation is reached, but high pressure is advantageous for adsorption until saturation is reached,
That is, as a result of the conventional technique having undergone the product recirculation process and the inter-column pressure equalization process as shown in FIG.
Based on this finding, the inventors have studied the apparatus and method for increasing the pressure, and have completed the present invention.
【0017】すなわち本発明は、常圧以上の圧力を有す
る吸着成分を含む混合ガスから吸着成分を少なくとも一
段で分離する圧力スイング吸着法において、処理対象で
ある混合ガスと同一の圧力下で、同一のステップ中に再
生工程にある吸着塔から負圧下で脱離した吸着成分を他
の吸着塔の環流に用いることを特徴とする改良された圧
力スイング吸着法である。That is, the present invention is a pressure swing adsorption method for separating an adsorbed component from a mixed gas containing an adsorbed component having a pressure equal to or higher than normal pressure in at least one stage under the same pressure as that of the mixed gas to be treated. The improved pressure swing adsorption method is characterized in that the adsorption component desorbed from the adsorption tower in the regeneration step under negative pressure is used for the reflux of another adsorption tower during the step (1).
【0018】本発明は、2塔、4塔などの任意の複数塔
で実施できるが、通常、操作が簡易であるため2塔或い
は4塔が選択される。The present invention can be carried out in an arbitrary plurality of towers such as two towers and four towers, but usually two towers or four towers are selected because the operation is simple.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】本発明において、吸着成分として
アンモニア、塩素、または一酸化炭素などを含む混合ガ
スを処理対象とするものであり、吸着成分としてアンモ
ニアを含む混合ガスとは、アンモニアと窒素、水素、ア
ルゴン、メタン等を含むガスをいう。吸着成分として塩
素を含む混合ガスとは、塩素、窒素、酸素等を含むガス
をいう。また、吸着成分として一酸化酸素を含む混合ガ
スとは、窒素、水素、一酸化炭素を含むガスをいう。こ
れらの混合ガスにおける吸着成分の濃度には、上限に特
に制限はないが、本発明の効果をより顕著にするには、
通常2.0vol%〜10.0vol%の範囲から選択され
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present invention, a mixed gas containing ammonia, chlorine, carbon monoxide or the like as an adsorbing component is to be treated, and the mixed gas containing ammonia as an adsorbing component means ammonia and nitrogen. , A gas containing hydrogen, argon, methane and the like. The mixed gas containing chlorine as an adsorbing component means a gas containing chlorine, nitrogen, oxygen and the like. Further, the mixed gas containing oxygen monoxide as an adsorbing component means a gas containing nitrogen, hydrogen, and carbon monoxide. There is no particular upper limit to the concentration of the adsorbed component in these mixed gases, but in order to make the effect of the present invention more remarkable,
It is usually selected from the range of 2.0 vol% to 10.0 vol%.
【0020】本発明においてPSA装置に充填される吸
着剤は、吸着成分がアンモニアの場合には、細孔径が5
オングストローム未満のゼオライト、好ましくは3オン
グストローム付近のものを用いれば良い。吸着成分が塩
素の場合には、市販の活性炭、分子ふるいカーボン、合
成及び天然ゼオライト等が選択できる。吸着成分が一酸
化炭素の場合には、細孔径が5オングストロームのゼオ
ライト、分子ふるいカーボン等が選択できる。In the present invention, the adsorbent filled in the PSA device has a pore size of 5 when the adsorbing component is ammonia.
It is possible to use a zeolite having a size of less than angstrom, preferably one having a size of around 3 angstrom. When chlorine is used as the adsorbing component, commercially available activated carbon, molecular sieving carbon, synthetic and natural zeolite and the like can be selected. When the adsorbing component is carbon monoxide, zeolite having a pore size of 5 Å, molecular sieving carbon or the like can be selected.
【0021】このように、本発明においてPSA装置に
充填される吸着剤は、吸着成分の種類に応じて適宜最適
なものを使用すれば良く、市販のものをそのまま使用す
ることもできる。As described above, as the adsorbent to be filled in the PSA device in the present invention, an optimum adsorbent may be used depending on the type of adsorbing component, and a commercially available adsorbent may be used as it is.
【0022】本発明の特徴を明確にするため、以下に、
吸着成分としてアンモニアの場合を例にとり、図1のA
およびBの2塔の操作を説明する。なお、本発明は、ア
ンモニアに限定されないことはいうまでもないことであ
る。To clarify the characteristics of the present invention,
Taking ammonia as an example of the adsorption component,
The operation of the two towers B and B will be described. Needless to say, the present invention is not limited to ammonia.
【0023】吸着質PSAでは、一つの吸着塔が吸着工
程を経て再び吸着工程に戻るまでを1サイクルとし、そ
の1サイクルを6ステップに対応する吸着塔の作動状態
を本発明については表2に示す。各ステップ毎の所要時
間はその一例を示したものである。In the adsorbate PSA, one cycle of the adsorption tower after returning to the adsorption step after the adsorption step is regarded as one cycle, and the operation state of the adsorption tower corresponding to six steps is shown in Table 2 for the present invention. Show. The time required for each step shows an example thereof.
【0024】[0024]
【表2】 [Table 2]
【0025】表2において、吸着塔Bにおける吸着工程
時間、吸着製品ガス環流工程、塔間均圧工程時間、再生
工程時間は、それぞれ吸着塔Aにおける再生工程時間
(θ11)、再生工程時間(θ12)、塔間均圧工程時間
(θ13、θ23)、吸着工程時間(θ21)、吸着製品ガス
環流工程(θ22)に等しい。In Table 2, the adsorption step time, adsorption product gas reflux step, inter-column pressure equalization step time and regeneration step time in the adsorption tower B are the regeneration step time (θ 11 ) and regeneration step time ( θ 12 ), inter-column pressure equalization step time (θ 13 , θ 23 ), adsorption step time (θ 21 ), adsorption product gas recirculation step (θ 22 ).
【0026】まず、本発明の表2に記載の各ステップに
ついて、図1および系の圧力変化を図2(a)を用いて
説明する。ステップ1(θ11)では、吸着塔Bは吸着工
程にあり、吸着塔Aは再生工程にある。吸着塔Bの圧力
は、アンモニアを含む混合ガスとほぼ同圧であり、吸着
塔Aでは、減圧下にある。このステップでは、アンモニ
アを含む混合ガスは、ライン1、2、3、4、5、6、
7を通り、吸着塔Bに導入され、アンモニアが吸着され
る。アンモニアが吸着除去された後のガスは、ライン
8、9、10、11を通り排出される。一方、吸着塔A
は、吸着したアンモニアを排出するために、ライン7
0、60、50、36、35、37を通り、ポンプPに
て吸引され、ライン38、29を通り流量調節弁PNで
流量を調節されライン12から吸着製品タンクEへ、ラ
イン1におけるアンモニア濃度より高濃度のガスが導入
される。First, each step described in Table 2 of the present invention will be described with reference to FIG. 1 and the pressure change of the system with reference to FIG. In step 1 (θ 11 ), the adsorption tower B is in the adsorption step and the adsorption tower A is in the regeneration step. The pressure of the adsorption tower B is almost the same as that of the mixed gas containing ammonia, and the adsorption tower A is under reduced pressure. In this step, the mixed gas containing ammonia is fed into lines 1, 2, 3, 4, 5, 6,
It is introduced into the adsorption tower B through 7 and ammonia is adsorbed. The gas after the ammonia has been adsorbed and removed is discharged through lines 8, 9, 10, and 11. On the other hand, adsorption tower A
In line 7 to discharge the adsorbed ammonia.
0, 60, 50, 36, 35, 37, sucked by the pump P, the flow rate is adjusted by the flow rate control valve PN through the lines 38, 29, and the ammonia concentration in the line 1 from the line 12 to the adsorbed product tank E. Higher concentration gas is introduced.
【0027】ステップ2(θ12)では、吸着塔Bは吸着
製品環流工程(Q)にあり、吸着塔Aは、前工程に引き
続き再生工程にある。吸着塔Bの圧力は、アンモニアを
含む混合ガスとほぼ同圧であり、吸着塔Aでは減圧下に
ある。このステップでは、ステップ1の再生工程におい
てライン38から分岐したライン28、流量調節弁R
N、ライン27、24、23、6、7を通り吸着塔Bに
前ステップで得られたアンモニア濃度の高いガスが吸着
平衡に達する寸前まで導入される。吸着塔Bでアンモニ
アが吸着され、アンモニアが吸着除去された後のガス
は、ライン8、9、10、11を通り排出される。In step 2 (θ 12 ), the adsorption tower B is in the adsorbed product reflux step (Q), and the adsorption tower A is in the regeneration step following the previous step. The pressure of the adsorption tower B is almost the same as that of the mixed gas containing ammonia, and the adsorption tower A is under reduced pressure. In this step, the line 28 branched from the line 38 in the regeneration process of step 1, the flow rate control valve R
The gas having a high ammonia concentration obtained in the previous step is introduced into the adsorption tower B through N, lines 27, 24, 23, 6, and 7 just before reaching the adsorption equilibrium. Ammonia is adsorbed in the adsorption tower B, and the gas after the ammonia is adsorbed and removed is discharged through lines 8, 9, 10, and 11.
【0028】ステップ3(θ13)では、塔間均圧工程
(T)にあり、バルブを切り替えアンモニア濃度の高い
ガスがライン8、13、14、70を通り吸収塔Aに導
入される。吸収塔Aでは、前工程である再生工程では負
圧であったが、本工程ではアンモニア濃度の高いガスが
導入され吸着塔Bの運転圧力と同一の圧力、すなわちほ
ぼライン1の1/2となる。In step 3 (θ 13 ), the inter-column pressure equalizing step (T) is performed, the valve is switched, and a gas having a high ammonia concentration is introduced into the absorption column A through lines 8, 13 , 14, 70. In the absorption tower A, a negative pressure was used in the regeneration step, which is the previous step, but in this step, a gas having a high ammonia concentration was introduced, and the pressure was the same as the operating pressure of the adsorption tower B, that is, approximately 1/2 of line 1. Become.
【0029】ステップ4(θ21)では、吸着塔Bは再生
工程にあり、吸着塔Aは吸着工程にある。吸着塔Aの圧
力は、アンモニアを含む混合ガスとほぼ同圧であり、吸
着塔Bでは減圧下にある。このステップでは、アンモニ
アを含む混合ガスは、ライン1、2、30、40、5
0、60、70を通り吸着塔Aに導入され、そこでアン
モニアが吸着される。アンモニアが吸着除去された後の
ガスは、ライン80、90、100、および11を通り
排出される。一方、吸着塔Bは、吸着したアンモニアを
排出するため、ライン7、6、5、33、34、37を
通り、ポンプPにて吸引され、ライン38、29を通
り、流量調節弁PNで流量を調節されてライン12から
吸着製品タンクEへライン1におけるアンモニア濃度よ
り高濃度のガスが導入される。In step 4 (θ 21 ), the adsorption tower B is in the regeneration step and the adsorption tower A is in the adsorption step. The pressure of the adsorption tower A is almost the same as that of the mixed gas containing ammonia, and the adsorption tower B is under reduced pressure. In this step, the mixed gas containing ammonia is supplied to the lines 1, 2, 30, 40, 5 and 5.
It is introduced into the adsorption tower A through 0, 60 and 70, and ammonia is adsorbed there. The gas after the ammonia is adsorbed and removed is discharged through lines 80, 90, 100, and 11. On the other hand, the adsorption tower B passes through the lines 7, 6, 5, 33, 34 and 37, is sucked by the pump P, passes through the lines 38 and 29, and flows through the flow control valve PN to discharge the adsorbed ammonia. Is adjusted so that a gas having a higher concentration than the ammonia concentration in the line 1 is introduced into the adsorbed product tank E from the line 12.
【0030】ステップ5(θ22)では、吸着塔Aは吸着
製品ガス環流工程(Q)にあり、吸着塔Bは、前工程に
引き続き再生工程にある。吸着塔Aの圧力は、アンモニ
アを含む混合ガスとほぼ同圧であり、吸着塔Bでは、減
圧下にある。このステップでは、ステップ4の再生工程
においてライン38から分岐したライン28、流量調節
弁RN、ライン27、25、26、60、70を通り吸
着塔Aに前ステップで得られたアンモニア濃度の高いガ
スが吸着平衡に達する寸前まで導入される。吸着塔Aで
アンモニアが吸着され、アンモニアが吸着除去された後
のガスは、ライン80、90、100、11を通り排出
される。In step 5 (θ 22 ), the adsorption tower A is in the adsorption product gas reflux step (Q), and the adsorption tower B is in the regeneration step following the previous step. The pressure of the adsorption tower A is almost the same as that of the mixed gas containing ammonia, and the adsorption tower B is under reduced pressure. In this step, the gas having a high ammonia concentration obtained in the previous step is passed through the line 28 branched from the line 38, the flow rate control valve RN, the lines 27, 25, 26, 60, 70 in the regeneration step of Step 4 to the adsorption tower A. Is introduced just before reaching the adsorption equilibrium. Ammonia is adsorbed in the adsorption tower A, and the gas after the ammonia is adsorbed and removed is discharged through lines 80, 90, 100 and 11.
【0031】ステップ6(θ23)では、塔間均圧工程
(T)にあり、バルブを切り替えアンモニア濃度の高い
ガスがライン80、15、16、7を通り吸着塔Bに導
入される。吸着塔Bでは、前工程である再生工程では負
圧であったが、本工程ではアンモニア濃度の高いガスが
導入され吸着塔Aの運転圧力と同一の圧力、すなわち、
ほぼライン1の1/2の圧力となる。In step 6 (θ 23 ), in the inter-column pressure equalizing step (T), the valve is switched and a gas having a high ammonia concentration is introduced into the adsorption column B through lines 80, 15, 16 and 7. In the adsorption tower B, a negative pressure was used in the regeneration step, which is the previous step, but in this step, a gas having a high ammonia concentration is introduced and the same pressure as the operating pressure of the adsorption tower A,
The pressure is about half that of line 1.
【0032】以上に記載の操作が繰り返し行われる。こ
の時のバルブ切り替え操作の手順を表3に示す。The operations described above are repeated. Table 3 shows the procedure of the valve switching operation at this time.
【0033】[0033]
【表3】 [Table 3]
【0034】本発明では、本発明の一実施形態である図
1および従来技術の一例である図3からも明らかなよう
に、従来技術に比べバルブを2カ所増加し、吸着製品環
流工程(Q)および塔間均圧工程(T)を以下に記載の
ように改善し、製品純度の向上を図ったものである。 (1)吸着製品環流工程において、吸着塔Aおよび吸着
塔Bに前ステップで得られたアンモニア濃度の高いガス
がほぼライン1の圧力とされ、吸着平衡に達する寸前ま
で導入される。 (2)塔間均圧工程において、一方の吸着塔ではアンモ
ニア濃度の高いガスが導入され、他方の吸着塔の運転圧
力と同一の圧力、すなわち、ほぼライン1の圧力とされ
る。In the present invention, as is clear from FIG. 1 which is an embodiment of the present invention and FIG. 3 which is an example of the prior art, the number of valves is increased by two places as compared with the prior art, and the adsorbed product recirculation step (Q ) And the inter-column pressure equalizing step (T) are improved as described below to improve the product purity. (1) In the adsorption product recirculation process, the gas having a high ammonia concentration obtained in the previous step is introduced into the adsorption tower A and the adsorption tower B at a pressure almost equal to the line 1 and is introduced just before reaching the adsorption equilibrium. (2) In the pressure equalization step between towers, a gas having a high ammonia concentration is introduced into one of the adsorption towers, and the pressure is the same as the operating pressure of the other adsorption tower, that is, almost the pressure of line 1.
【0035】本発明の方法により製品純度の向上が図れ
るのは、以下の理由によるものである。The reason why the product purity can be improved by the method of the present invention is as follows.
【0036】すなわち、例えば、吸着工程の終了した吸
着塔A経、吸着工程と同じ圧力下で混合ガスよりもアン
モニア濃度が極めて高く、非吸着質ガスの濃度が低い製
品ガスを送入すると、吸着塔Aの吸着剤はすでに前工程
でアンモニアを吸着しているが、アンモニアの分圧が高
いガスが流入するためにさらにアンモニアを吸着し、吸
着帯が増加することになる。一方、該吸着塔の吸着剤
は、アンモニア以外のガスを吸着しないので、非吸着質
ガスの濃度は、平衡上、環流工程の前の状態より極めて
低くなる。That is, for example, when a product gas having an extremely high ammonia concentration and a low non-adsorbate gas concentration is fed into the adsorption tower A after the adsorption step and under the same pressure as in the adsorption step, the adsorption is performed. The adsorbent in the tower A has already adsorbed ammonia in the previous step, but since a gas with a high partial pressure of ammonia flows in, it adsorbs more ammonia and the adsorption zone increases. On the other hand, since the adsorbent in the adsorption tower does not adsorb gases other than ammonia, the concentration of the non-adsorbate gas is extremely lower than the state before the reflux step due to equilibrium.
【0037】[0037]
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明する。なお、本発明は以下に記載の実施例のみに限定
されるものではないことはいうまでもない。The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. Needless to say, the present invention is not limited to the examples described below.
【0038】実施例1〜3 図1に示すように、吸着塔Aおよび吸着塔Bとして内容
積が74ccのものを2塔用意した。吸着剤として細孔径
が3オングストロームのゼオライトを55g塔内に充填
した。Examples 1 to 3 As shown in FIG. 1, two adsorption towers A and B having an internal volume of 74 cc were prepared. As an adsorbent, 55 g of zeolite having a pore size of 3 Å was packed in the tower.
【0039】アンモニアを含む混合ガスとして、アンモ
ニア(NH3)5.5vol%、窒素(N2)49.2vol%、水素
(H2)45.3vol%含む原料ガスを用意した。前記表3に
示すバルブ切り替え手順で実施した。なお、それぞれの
工程の所要時間、圧力は表4に記載の通り行った。結果
を表4に示す。As a mixed gas containing ammonia, a raw material gas containing 5.5 vol% ammonia (NH 3 ), 49.2 vol% nitrogen (N 2 ) and 45.3 vol% hydrogen (H 2 ) was prepared. The valve switching procedure shown in Table 3 was performed. The required time and pressure for each step were as shown in Table 4. The results are shown in Table 4.
【0040】実施例4 実施例1〜3の原料ガス中のアンモニア濃度を5.5vol%
から2.0vol%に変えた以外は上記実施例と同様の手順で
処理を実施した。なお、それぞれの工程の所要時間、圧
力は表4に記載の通り行った。結果を表4に示す。Example 4 The ammonia concentration in the raw material gas of Examples 1 to 3 was set to 5.5 vol%.
Was changed to 2.0 vol%, and the treatment was carried out by the same procedure as in the above-mentioned example. The required time and pressure for each step were as shown in Table 4. The results are shown in Table 4.
【0041】参考例1 図3の従来技術により、実施例1と同じ吸着剤、原料ガ
スを用いて処理した結果を表4に併記する。Reference Example 1 Table 4 also shows the results of treatment using the same adsorbent and source gas as in Example 1 according to the conventional technique of FIG.
【0042】[0042]
【表4】 [Table 4]
【0043】実施例5 実施例1と同一の装置を用いた。吸着剤として、ガス吸
着用活性炭PCB(東洋カルゴン社製)を33g塔内に
充填した。Example 5 The same apparatus as in Example 1 was used. As an adsorbent, 33 g of activated carbon PCB for gas adsorption (manufactured by Toyo Calgon Co., Ltd.) was packed in the tower.
【0044】塩素を含む混合ガスとして、窒素75.1
vol%、酸素20.0vol%、塩素5.0vol%
を含む原料ガスを用意した。運転条件および結果を表5
に示す。As a mixed gas containing chlorine, nitrogen 75.1
vol%, oxygen 20.0 vol%, chlorine 5.0 vol%
A raw material gas containing was prepared. Table 5 shows operating conditions and results
Shown in
【0045】[0045]
【表5】 [Table 5]
【0046】実施例6 実施例1と同一の装置を用いた。吸着剤として、細孔径
が5オングストロームのゼオライトを55g塔内に充填
した。Example 6 The same apparatus as in Example 1 was used. As an adsorbent, 55 g of zeolite having a pore size of 5 Å was packed in the tower.
【0047】一酸化炭素を含む混合ガスとして、窒素1
5.0vol%、水素80.0vol%、一酸化炭素
5.0vol%を含む原料ガスを用意した。運転条件お
よび結果を表6に示す。As a mixed gas containing carbon monoxide, nitrogen 1
A raw material gas containing 5.0 vol%, hydrogen 80.0 vol%, and carbon monoxide 5.0 vol% was prepared. Table 6 shows the operating conditions and the results.
【0048】[0048]
【表6】 [Table 6]
【0049】[0049]
【発明の効果】本発明の改良された圧力スイング吸着法
に依れば、下記の効果が得られる。 (1)アンモニアを含む混合ガスからアンモニアとアン
モニア以外のガスとの回収、塩素を含む混合ガスからの
塩素と塩素以外のガスとの回収、一酸化炭素を含む混合
ガスからの一酸化炭素の分離等においても、少なくとも
一段で吸着質成分および非吸着質成分を問わず、双方の
製品の純度、収率を上げることができる。According to the improved pressure swing adsorption method of the present invention, the following effects can be obtained. (1) Recovery of ammonia and a gas other than ammonia from a mixed gas containing ammonia, recovery of chlorine and a gas other than chlorine from a mixed gas containing chlorine, separation of carbon monoxide from a mixed gas containing carbon monoxide Etc., the purity and yield of both products can be increased in at least one stage regardless of the adsorbate component and the non-adsorbate component.
【0050】また、以下アンモニアを代表として説明す
ると、 (2)従来、約5vol%のアンモニアを含む混合ガス
をPSA装置でアンモニアを濃縮する場合、1段では最
大55vol%程度であったが、本発明では1段で90
vol%以上を達成できた。 (3)従来、約5vol%のアンモニアを含む混合ガス
をPSA装置で濃縮し90vol%以上のアンモニアを
得る場合、複数段の処理を要していたが、本発明では1
段で可能となった。これに伴い、従来技術における工程
の省略、省エネルギーが可能となった。Further, ammonia will be described below as a representative. (2) Conventionally, when a mixed gas containing about 5 vol% ammonia was concentrated with a PSA device, the maximum amount was about 55 vol% in one stage. In the invention, one step is 90
It was possible to achieve more than vol%. (3) Conventionally, when a mixed gas containing about 5 vol% ammonia was concentrated by a PSA apparatus to obtain 90 vol% or more ammonia, a multi-step treatment was required.
It became possible with steps. Along with this, it has become possible to omit the steps and save energy in the prior art.
【図1】本発明の一実施形態例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of the present invention.
【図2】本発明(a)と従来技術(b)の操作時間と圧
力の関係を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a relationship between operation time and pressure in the present invention (a) and the prior art (b).
【図3】従来技術の一例を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a conventional technique.
A,B 吸着塔 E 吸着製品タンク P ポンプ FN,RN,PN 流量調節弁 V1〜V10 バルブ(自動弁) 1〜16、20、23〜30、33〜38、40、5
0、60、70、80、90、100 ラインA, B adsorption tower E adsorption product tank P pump FN, RN, PN flow control valve V1-V10 valve (automatic valve) 1-16, 20, 23-30, 33-38, 40, 5
0, 60, 70, 80, 90, 100 lines
Claims (4)
混合ガスから吸着成分を少なくとも一段で分離する圧力
スイング吸着法において、処理対象である混合ガスと同
一の圧力下で、同一のステップ中に再生工程にある吸着
塔から負圧下で脱離した吸着成分を他の吸着塔の環流に
用いることを特徴とする改良された圧力スイング吸着
法。1. In a pressure swing adsorption method for separating an adsorbed component in at least one stage from a mixed gas containing an adsorbed component having a pressure equal to or higher than normal pressure, under the same pressure as that of the mixed gas to be treated and during the same step. An improved pressure swing adsorption method characterized in that the adsorption component desorbed from the adsorption tower in the regeneration step under negative pressure is used for the reflux of another adsorption tower.
とする請求項1に記載の圧力スイング吸着法。2. The pressure swing adsorption method according to claim 1, wherein the adsorbing component is ammonia.
請求項1に記載の圧力スイング吸着法。3. The pressure swing adsorption method according to claim 1, wherein the adsorbing component is chlorine.
とする請求項1に記載の圧力スイング吸着法。4. The pressure swing adsorption method according to claim 1, wherein the adsorbing component is carbon monoxide.
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- 1997-01-24 JP JP9011391A patent/JP3025653B2/en not_active Expired - Fee Related
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