氢气的分离方法技术

本发明专利技术提供一种氢气的分离方法。使用填充有吸附剂的多个吸附塔（Ａ～Ｃ），利用ＰＳＡ法从原料气体（Ｇｍａｔ）中分离制品气体（Ｇｐｒｏ）。制品气体（Ｇｍａｔ）的分离是通过反复进行由吸附工序、减压工序、脱附工序、洗净工序和升压工序组成的循环来进行的。在减压工序中，从一个吸附塔（Ｃ）对另一个吸附塔（Ｂ）导入作为洗净气体的残留气体（Ｇｒｅｍ）。残留气体（Ｇｒｅｍ）的导入量，换算成常温.大气压，是填充在上述吸附塔（Ｂ）中的吸附剂的容积的２～７倍。在用一种吸附剂从原料气体（Ｇｍａｔ）中去除一氧化碳和二氧化碳的这两者的情况下，使用锂交换率为９５％、Ｓｉ／Ａｌ比为１～１．５、具有八面沸石结构的沸石。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及利用压力变动吸附法的气体分离方法。
技术介绍
作为从原料气体中分离目的气体(制品气体)的方法，已知有各种各样的方法。作为其中之一，有压力变动吸附法(PSA)。PSA比较廉价而且能够容易实行，因此在相关的领域中被广泛利用。通常，在PSA法中，使用多个填充有吸附剂的吸附塔。向各吸附塔中导入原料气体，通过反复进行吸附工序、减压工序、脱附工序和升压工序，得到作为目的物的制品气体。得到目的气体的原理，详细地说如下。如果导入吸附塔内的原料气体的压力变高，包含在该原料气体中的不要气体的分压也变高。其结果，不要气体成分被填充在吸附塔内的吸附剂吸附(即从原料气体中去除不要气体成分)。通过在该状态下排出塔内的气体，就得到不要气体成分少的目的气体(制品气体)。此后，随吸附塔内的压力降低，不要气体成分从吸附剂脱附(吸附剂的再生)。脱附的成分与其他成分一起成为残留气体，被排出至塔外。再生的吸附剂能够从新导入的原料气体中去除不要气体成分，由此得到追加量的目的气体。作为目的气体，例如可举出氢气、氧气、氮气等。在各吸附塔中使用的吸附剂，根据目的气体的种类或应去除的不要气体成分的种类来选择。例如，为了从原料气体中去除氮气成分或一氧化碳成分，从而得到作为制品气体的氢气，目的作为吸附剂是使用沸石。另一方面，在从原料气体中去除二氧化碳成分的情况下，作为吸附剂是使用活性碳系的吸附剂。就PSA法来说，为了提高所得到的目的气体的纯度或收率，提出了各种改进方案。就这些改进方案来说，例如在JP-B2-62(1987)-38014号公报、JP-B2-7(1995)-4498号公报、JP-A-8(1996)-10551号公报中已公开。作为PSA法的改进点的一例，涉及提高吸附剂的再生效率的技术。具体地说，目前在一个吸附塔(第1吸附塔)中完成脱附工序，在另一吸附塔(第2吸附塔)中进行吸附工序。此时，从第2吸附塔向第1吸附塔导入制品气体。由此，排出残存于第1吸附塔中的气体，即，能够洗净第1吸附塔(洗净工序)。利用该洗净能够提高填充在吸附塔内的吸附剂的再生效率、另外，作为其结果，也期待氢气的收率的提高。作为PSA法的改进点的别的例子如下所述。目前，在第1吸附塔中完成吸附工序，该吸附塔的内部压力处于高的状态。同时，在第2吸附塔中完成脱附工序(或洗净工序)，该吸附塔的内部压力处于低的状态。此时，使残留气体从第1吸附塔(高压下)导入第2吸附塔(低压下)中，由此使这两个吸附塔内部的压力均等化，这是该改进点的要点。该技术具有能够使对第1吸附塔的减压和对第2吸附塔的升压同时而且容易进行的优点。具有上述的改进点的PSA法，可以使用图1所示的分离装置X进行。分离装置X具有3个吸附塔A～C、原料气体用配管1、制品气体用配管2、残留气体取出配管3、残留气体输入配管4、制品清洗用配管5、排气用配管6。在配管1～6上设置自动阀a～p。在残留气体取出配管3和制品清洗用配管5上分别设置流量调节阀7、8。通过选择性地打开或者关闭自动阀a～p，在各吸附塔A～C中进行上述的5个工序(吸附、减压、脱附、升压、洗净)。这五个工序，如图9所示，在各吸附塔A～C中在不同的时刻进行。在图9的例子中，规定九个步骤。例如，在第1步骤(S1)中，在吸附塔A中进行吸附工序(第2吸附工序)，在吸附塔B中进行升压工序(第1升压工序)，在吸附塔C中进行脱附工序。此时，各自动阀(Va～Vp)打开(○)或者关闭(×)。在各步骤中，在分离装置X内的气流都发生变动。图10A～10I，表示该气流的变动的情况。具体地说，在第1步骤(S1)中，如图10A所示，原料气体通过原料气体用配管1和自动阀a导入吸附塔A中。在吸附塔A中，利用吸附剂去除不要气体成分，制品气体被排出至塔外。制品气体，一部分通过自动阀i和制品气体用配管2进行回收，另一部分通过制品清洗用配管5、自动阀p、流量调节阀8、残留气体输入配管4和自动阀j导入吸附塔B中。由此，在吸附塔B中进行塔内的升压。利用流量调节阀8调节导入吸附塔B中的制品气体的分量。通过自动阀f和排气用配管6从吸附塔C中排出残留在塔内的气体。在第2步骤(S2)中，在吸附塔A中进行吸附工序(第3吸附工序)，在吸附塔B中进行升压工序(第2升压工序)，在吸附塔C中进行洗净工序。具体地如图10B所示，在吸附塔A中，继原料气体的导入之后，进行吸附工序。由此得到的制品气体从吸附塔A排出。排出的制品气体，一部分被回收，另一部分导入吸附塔B和吸附塔C中。利用导入吸附塔B中的制品气体进行升压工序。通过制品清洗用配管5、自动阀p、流量调节阀8、残留气体输入配管4和自动阀m将制品气体导入吸附塔C中。由此，残留气体从吸附塔C排出。此时，希望做到导入吸附塔C中的制品气体不排出，仅残留气体排出。这是基于如果制品气体被排出塔外，回收该制品气体是困难的认识。因此，在目前，导入吸附塔C中的制品气体的量(常温及大气压下的换算量)要设定得比已填充在吸附塔C中的吸附剂的容积少。在第3步骤(S3)中，在吸附塔A中进行第1均压工序(减压工序)，在吸附塔B中进行第1吸附工序，在吸附塔C中进行第2均压工序(升压工序)。具体地如图10C所示，从吸附塔A导出的残留气体通过自动阀h、残留气体取出配管3、流量调节阀7、残留气体输入配管4和自动阀m导入吸附塔C中。由此，同时进行对吸附塔A的减压和对吸附塔C的升压。通过原料气体用配管1和自动阀c向吸附塔B中导入原料气体。利用填充在吸附塔B中的吸附剂从该原料气体中去除不要气体，由此得到制品气体。制品气体从吸附塔B排出后，通过自动阀1和制品气体用配管2进行回收。在第4～6步骤(S4～S6)中，在各吸附塔中进行的工序如下。在吸附塔A中进行吸附工序、洗净工序和升压工序(第2均压工序)。这些工序与在第1～第3步骤中的吸附塔C中进行的工序是相同的。在吸附塔B中进行吸附工序(第2吸附工序)、吸附工序(第3吸附工序)和减压工序(第1均压工序)。这些工序与在第1～第3步骤中的吸附塔A中进行的工序是相同的。在吸附塔C中进行升压工序(第1升压工序)、升压工序(第2升压工序)和吸附工序(第1吸附工序)。这些工序与在第1～第3步骤中的吸附塔B中进行的工序是相同的。在第7～9步骤(S7～S9)中，在各吸附塔中进行的工序如下。在吸附塔A中进行升压工序(第1升压工序)、升压工序(第2升压工序)和吸附工序(第1吸附工序)。这些工序与在第1～第3步骤中的吸附塔B中进行的工序是相同的。在吸附塔B中进行脱附工序、洗净工序和升压工序(第2均压工序)。这些工序与在第1～第3步骤中的吸附塔C中进行的工序是相同的。在吸附塔C中进行吸附工序(第2吸附工序)、吸附工序(第3吸附工序)和减压工序(第1均压工序)。这些工序与在第1～第3步骤中的吸附塔A中进行的工序是相同的。通过在各吸附塔A～C中反复进行以上说明的第1～第9步骤，从原料气体中去除不要气体成分，其结果得到含有高浓度氢的制品气体。如上所述，在目前的PSA法中，以洗净完成脱附工序的吸附塔(例如第2步骤中的吸附塔C)为目的，从进行吸附工序的吸附塔(第2步骤的吸附塔A)导入制品气体。为了无浪费地排出该制品气体，因此制品气体的导入量要设定得比已填充的吸附剂的容积少。而且在目前，为了吸附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氢气的分离方法，该分离方法是使用分别填充吸附剂且设置有制品气体出口的多个吸附塔、从原料气体中分离氢气的方法，其特征在于：在包括：利用吸附剂吸附原料气体中的不要气体成分、从制品气体出口排出氢气浓度高的制品气体的吸附工序、使吸附塔内 的压力降低的减压工序、使吸附在吸附剂上的不要气体成分脱附的脱附工序、向吸附塔内导入洗净气体将塔内洗净的洗净工序、使吸附塔内的压力升高的升压工序、和反复进行由所述吸附工序、所述减压工序、所述脱附工序、所述洗净工序和所述升压工序 组成的一个循环的工序、的结构中，所述减压工序包括以吸附塔内的残留气体作为洗净气体导入至所选择的吸附塔中的工序，该残留气体的量，换算成常温.大气压，是所述选择的吸附塔中的吸附剂的填充容积的２～７倍。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：住田俊彦，笹野广昭，三宅正训，
申请(专利权)人：住友精化株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]