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JP2651605B2 - How to remove carbon dioxide - Google Patents

How to remove carbon dioxide

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Publication number
JP2651605B2
JP2651605B2 JP63224780A JP22478088A JP2651605B2 JP 2651605 B2 JP2651605 B2 JP 2651605B2 JP 63224780 A JP63224780 A JP 63224780A JP 22478088 A JP22478088 A JP 22478088A JP 2651605 B2 JP2651605 B2 JP 2651605B2
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JP
Japan
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adsorbent
water
carbon dioxide
gas
adsorption
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JP63224780A
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節信 浅野
健二 大塚
登 武政
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NIPPON PAIONIKUSU KK
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NIPPON PAIONIKUSU KK
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

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  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は二酸化炭素の除去方法に関し、さらに詳細に
は、吸着剤とガスとの接触時に水分を存在せしめて接触
させることにより、二酸化炭素をより効率よく除去する
二酸化炭素の除去方法に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for removing carbon dioxide, and more particularly, to removing carbon dioxide by bringing moisture into contact with an adsorbent and bringing the gas into contact with the gas. The present invention relates to a method for removing carbon dioxide for more efficient removal.

水素、窒素、ヘリウム、アルゴンおよび酸素などのガ
スはボンベ詰めあるいは液化状態で市販され、各種工業
用および学術用として使用されている。
Gases such as hydrogen, nitrogen, helium, argon and oxygen are commercially available in packed or liquefied state and are used for various industrial and academic purposes.

近年、半導体製造プロセス、光ファイバー製造プロセ
ス、金属の熱処理プロセスおよび分析などの分野におけ
る技術の高度化に伴い、これらのガスも高純度であるこ
とが要求されている。
In recent years, with the advancement of technologies in fields such as a semiconductor manufacturing process, an optical fiber manufacturing process, a metal heat treatment process, and analysis, these gases are also required to have high purity.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

高純度ガスを得るためにガス中に含有される不純物の
種類などに応じて種々な精製方法が知られており、水
素、炭化水素、一酸化炭素などの不純物については、こ
れらを燃焼させて二酸化炭素および/または水に転換
し、元から混入していた二酸化炭素および水などととも
に吸着剤に接触させてこれらを除去する方法が用いられ
ている。
Various purification methods are known in order to obtain high-purity gas depending on the type of impurities contained in the gas and the like. For impurities such as hydrogen, hydrocarbons, carbon monoxide, etc., these are burned to produce carbon dioxide. A method has been used in which carbon and / or water is converted into carbon and / or water, and the carbon and water are mixed with the adsorbent together with the carbon and water to remove them.

これらの吸着剤としては合成ゼオライトが一般的に広
く用いられ、例えばモレキュラーシーブ(米国,ユニオ
ンカーバイド社)が最もよく知られている。不純物を吸
着した吸着剤は高温で再生することにより繰り返し使用
される。
As these adsorbents, synthetic zeolites are generally and widely used, for example, molecular sieve (Union Carbide, USA) is best known. The adsorbent having adsorbed impurities is repeatedly used by regenerating at high temperature.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

半導体の集積度が高くなり、これにともなってガスの
純度も向上し、不純物の濃度が低くなる方向にあるが、
さらに不純物を除くことが要求されている。一方、半導
体プロセスなどにおいては設置スペースなどの関係から
装置の小型化も強く要望されている。
Although the degree of integration of semiconductors has increased, the purity of gas has also increased, and the concentration of impurities has been decreasing.
Further, it is required to remove impurities. On the other hand, in a semiconductor process or the like, there is a strong demand for downsizing of the device due to the installation space and the like.

現在多く用いられているモレキュラーシーブ5Aについ
て低濃度の二酸化炭素の平衡吸着量を測定すると、二酸
化炭素の濃度が1ppmのような低濃度の場合には、二酸化
炭素濃度が10ppmのときの約1/7に低下する。すなわち、
同量のガスを精製するためには濃度が1/10に低下しても
吸着筒の容積は7/10にしか小さくならない。吸着筒をさ
らに小さくするには加熱再生のサイクルを短くするか、
あるいは吸着温度を0℃以下のような低温に下げるなど
で吸着量の増大を図る必要がある。
When the equilibrium adsorption amount of low-concentration carbon dioxide is measured for molecular sieve 5A that is currently widely used, when the concentration of carbon dioxide is as low as 1 ppm, it is about 1 / Drops to 7. That is,
In order to purify the same amount of gas, the volume of the adsorption column is reduced to only 7/10 even if the concentration is reduced to 1/10. To make the adsorption cylinder even smaller, shorten the cycle of heating and regeneration, or
Alternatively, it is necessary to increase the amount of adsorption by lowering the adsorption temperature to a low temperature such as 0 ° C. or lower.

しかしながら、加熱サイクルを短くするにも設計上限
度があり、また、吸着温度を下げる場合にはチラーや冷
凍機などの設置が必要となり、小型化の要求には対応で
きなくなるという欠点がある。
However, shortening the heating cycle also has a design upper limit, and lowering the adsorption temperature requires installation of a chiller, a refrigerator, and the like, and thus has a drawback that it cannot meet the demand for downsizing.

これに対し、本発明者らは先に、低濃度においても二
酸化炭素を効率良く除去するものとして酸化亜鉛あるい
は、これに酸化アルミニウムおよびアルカリ化合物を混
合してなる成型体を吸着剤として使用する方法を見い出
した(特願昭62−318800号、同63−192104号)。この方
法はモレキュラーシーブなどを用いる方法に比べて吸着
性能が高く、特に冷却手段を用いることもなく二酸化炭
素を効率良く除去することができ、また、比較的低い温
度で吸着剤の再生ができるという利点を有している。
On the other hand, the present inventors have previously used zinc oxide or a molded body obtained by mixing aluminum oxide and an alkali compound with zinc oxide as an adsorbent to efficiently remove carbon dioxide even at a low concentration. (Japanese Patent Application Nos. 62-318800 and 63-192104). This method has a higher adsorption performance than a method using a molecular sieve or the like, and can efficiently remove carbon dioxide without using a cooling means, and can regenerate the adsorbent at a relatively low temperature. Has advantages.

しかしながら、これら吸着剤を用いても吸着筒を小型
化するには、今だ吸着性能が充分とはいえない。
However, even if these adsorbents are used, the adsorbing performance is still not sufficient to reduce the size of the adsorption cylinder.

〔課題を解決するための手段、作用〕[Means and actions for solving the problem]

本発明者らは、さらに吸着性能を高めるべく引続き研
究を重ねた結果、酸化亜鉛、酸化アルミニウムおよびア
ルカリ金属化合物を主成分とする成型体を用い、ガスと
の接触時に適度の水分を存在させることにより、二酸化
炭素の吸着量を著しく増大させうることを見い出し本発
明を完成した。
The present inventors have continued research to further enhance the adsorption performance, and as a result, using a molded body mainly composed of zinc oxide, aluminum oxide and an alkali metal compound, to make sure that an appropriate amount of moisture is present at the time of contact with a gas. As a result, the present inventors have found that the amount of adsorbed carbon dioxide can be significantly increased, and completed the present invention.

すなわち、本発明は不純物として二酸化炭素を含有す
るガスを吸着剤と接触させて、当該ガスから二酸化炭素
を除去する二酸化炭素の除去方法において、吸着剤とし
て酸化亜鉛、酸化アルミニウムおよびアルカリ金属化合
物を主成分とする組成物の成型体を用い、水分の存在下
に接触させることを特徴とする二酸化炭素の除去方法で
ある。
That is, the present invention relates to a method for removing carbon dioxide from a gas containing carbon dioxide as an impurity by contacting the gas with the adsorbent to remove carbon dioxide from the gas, wherein zinc oxide, aluminum oxide and an alkali metal compound are mainly used as the adsorbent. A method for removing carbon dioxide, comprising using a molded product of a composition as a component and bringing the molded product into contact with water in the presence of moisture.

本発明は水素、窒素、ヘリウム、アルゴンおよび酸素
などのガス中に不純物として含有される二酸化炭素の除
去に適用される。
The present invention is applied to the removal of carbon dioxide contained as an impurity in gases such as hydrogen, nitrogen, helium, argon and oxygen.

本発明で使用される吸着剤は酸化亜鉛、酸化アルミニ
ウムおよびアルカリ金属化合物を用いたものである。
The adsorbent used in the present invention uses zinc oxide, aluminum oxide and an alkali metal compound.

酸化亜鉛としては市販品の中から適当なものを選択し
てもよく、また、焼成などによって酸化亜鉛に変化しう
る炭酸亜鉛、塩基性炭酸亜鉛、水酸化亜鉛および有機酸
亜鉛などの前駆物質を用いてもよい。
As the zinc oxide, an appropriate one may be selected from commercially available products.Also, a precursor such as zinc carbonate, basic zinc carbonate, zinc hydroxide, and organic acid zinc, which can be changed to zinc oxide by firing or the like, may be used. May be used.

また、酸化アルミニウムは、通常はアルミナ水和物が
使用され、例えば市販のアルミナゾルあるいはこれを粉
末にした高濃度アルミナなどが好適である。
As the aluminum oxide, alumina hydrate is usually used, and for example, commercially available alumina sol or high-concentration alumina obtained by powdering the same is suitable.

さらに、アルカリ金属化合物としてはリチウム、ナト
リウム、カリウムなどの水酸化物、炭酸塩、重炭酸塩お
よび酢酸塩などが用いられる。これらのうちでも炭酸カ
リウム、重炭酸カリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリ
ウム、重炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウムおよびこれ
らの混合物などが好ましい。
Further, as the alkali metal compound, hydroxides such as lithium, sodium and potassium, carbonates, bicarbonates and acetates are used. Among these, potassium carbonate, potassium bicarbonate, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium bicarbonate, sodium hydroxide, and mixtures thereof are preferred.

酸化亜鉛に対する酸化アルミニウムおよびアルカリ化
合物の量は、亜鉛1原子に対し、通常はアルミニウム0.
02〜0.60原子、好ましくは0.05〜0.40原子であり、ま
た、アルカリ金属の量は亜鉛1原子に対し、通常はアル
カリ金属0.03〜0.50原子、好ましくは0.05〜0.40原子で
ある。
The amount of the aluminum oxide and the alkali compound with respect to the zinc oxide is usually 0.1 mol of aluminum per atom of zinc.
It is 02 to 0.60 atom, preferably 0.05 to 0.40 atom, and the amount of alkali metal is usually 0.03 to 0.50 atom, preferably 0.05 to 0.40 atom per 1 atom of zinc.

アルミニウムの原子比が0.02より小さいと成型体の強
度が低下する虞れがあり、一方、0.60よりも大きくなる
と炭酸ガスの吸着能力が低下する虞れがある。また、ア
ルカリ金属の原子比が0.03よりも小さくなると吸着能力
に与える水の存在効果が低下し、一方、0.50よりも大き
くなると成型が難しくなる。吸着剤の調製方法として
は、例えば亜鉛の酸化物または酸化物の前駆物質とアル
ミナゾルおよびアルカリ金属化合物の混合物に水を加え
て混練するか、あるいは酸化亜鉛またはその前駆物質と
アルミナゾルに水を加えて練った後、さらにアルカリ金
属化合物を加えて得たケーキを成型する方法がある。
If the atomic ratio of aluminum is less than 0.02, the strength of the molded body may be reduced. On the other hand, if it is larger than 0.60, the ability to adsorb carbon dioxide gas may be reduced. When the atomic ratio of the alkali metal is less than 0.03, the effect of water on the adsorption capacity is reduced, while when it is more than 0.50, molding becomes difficult. As a method of preparing the adsorbent, for example, water is added to a mixture of zinc oxide or an oxide precursor and an alumina sol and an alkali metal compound and kneaded, or water is added to zinc oxide or a precursor thereof and an alumina sol. After kneading, there is a method of molding a cake obtained by further adding an alkali metal compound.

成型方法には種々の方法があり、例えば 上記で得た混合物のケーキを押し出し成型し、得られ
たペレットを乾燥する方法、 ケーキを乾燥した後粉砕し、これにグラファイトなど
の滑剤を添加、混合したものを打錠成型する方法、 ケーキを造粒機などを用いて、か粒状とする方法など
がある。
There are various molding methods, for example, a method of extruding a cake of the mixture obtained above, drying the obtained pellets, drying the cake, pulverizing, adding a lubricant such as graphite to the mixture, and mixing. There is a method such as tableting and molding the cake into granules using a granulator or the like.

これらのうちでは加工性および形状、大きさの選択の
容易さなどから押し出し成型により、ペレット状とする
のが一般的に便利であり、また、ペレットはマルメライ
ザーなどを用いてその端部をまるめた形とすることが好
ましい。
Of these, it is generally convenient to form a pellet by extrusion molding from the viewpoint of workability, ease of selection of shape, size, etc. In addition, the pellet is rounded at its end using a marmellaizer or the like. It is preferable that the shape is a bent shape.

成型体は空気または目的の精製ガスを流しながら180
〜600℃、好ましくは210〜450℃で焼成することにより
吸着剤とされる。
The molded product is heated for 180
The adsorbent is obtained by calcining at ~ 600 ° C, preferably 210-450 ° C.

成型体の大きさおよび形状には特に制限はないが、球
形、円柱形、および円筒形などが代表例として挙げられ
る。その大きさは球形であれば直径0.5〜10mm、円柱形
であれば直径0.5〜10mm、高さ2〜20mm程度とされ、粒
状など不定形のものであれば、ふるいの目の開きで0.84
〜5.66mm程度の範囲のものが使用される。
Although the size and shape of the molded body are not particularly limited, spherical, cylindrical, and cylindrical shapes are typical examples. Its size is 0.5 to 10 mm in diameter if it is spherical, 0.5 to 10 mm in diameter if it is cylindrical, and about 2 to 20 mm in height.If it is irregular, such as granular, it will be 0.84 with a sieve opening
A range of about 5.66 mm is used.

本発明で用いる成型体の密度は通常は0.5〜3.0g/ml、
好ましくは0.7〜2.5g/mlの範囲である。本発明において
密度とは成型体(粒)の重さを成型体の幾何学的体積で
割ったものをいう。
The density of the molded body used in the present invention is usually 0.5 to 3.0 g / ml,
Preferably it is in the range of 0.7 to 2.5 g / ml. In the present invention, the density refers to a value obtained by dividing the weight of a molded article (particle) by the geometric volume of the molded article.

また、成型体を吸着筒に充填した場合の充填密度は通
常は0.4〜2.0g/ml好ましくは0.5〜1.5g/mlとされる。
The filling density when the molded body is filled in an adsorption column is usually 0.4 to 2.0 g / ml, preferably 0.5 to 1.5 g / ml.

本発明において、接触時に水分を存在せしめる方法と
しては例えば吸着剤を吸着筒に充填し、これに水分を含
有させたガスを通す方法、あるいは吸着剤に水分を添加
する方法などであり、これらの具体例としては、 ガスに所定量の水を連続的に注入する、 ガス中の微量成分である炭化水素および水素などから
化学反応によって水を生成させる、 原料ガスを脱水剤に通さないで吸着筒に導入する、 分割した一部の原料ガスを水中に吹き込み、水分を含
ませて元の原料ガスに戻す、 などの方法がある。
In the present invention, as a method for causing moisture to be present at the time of contact, for example, a method of filling an adsorbent into an adsorption column and passing a gas containing water therein, or a method of adding water to the adsorbent, and the like. Specific examples include continuously injecting a predetermined amount of water into a gas, generating water by a chemical reaction from hydrocarbons and hydrogen, etc., which are trace components in the gas, and an adsorption column without passing a raw material gas through a dehydrating agent. Or injecting a part of the source gas into water, soaking it in water and returning it to the original source gas.

また、吸着剤に水分を加えるには 吸着剤の再生の終期に再生ガス中に水分を添加して吸
着剤に吸着させる、 吸着剤の再生前に大気または高湿度のガスを導入する
などの方法がある。
To add moisture to the adsorbent, add water to the regenerated gas at the end of regeneration of the adsorbent to make it adsorb to the adsorbent, or introduce air or high humidity gas before regeneration of the adsorbent. There is.

市販の水素、ヘリウムおよびアルゴンなどのガス中の
二酸化炭素濃度は通常は、数ppm以下である。また、酸
素の場合は存在するメタンが最高30ppmといわれてお
り、これを酸化分解して二酸化炭素と水に転換するの
で、元から存在する一酸化炭素および二酸化炭素を加え
て通常は30数ppm以下である。
The concentration of carbon dioxide in commercially available gases such as hydrogen, helium, and argon is typically less than a few ppm. Also, in the case of oxygen, the methane present is said to be up to 30 ppm, which is oxidatively decomposed and converted into carbon dioxide and water. It is as follows.

本発明において水分をガス中に存在させる場合の濃度
(ppm)は、通常は二酸化炭素濃度の0.2〜20倍、好まし
くは0.5〜10倍である。
In the present invention, the concentration (ppm) when water is present in the gas is usually 0.2 to 20 times, preferably 0.5 to 10 times the carbon dioxide concentration.

また、吸着剤に水分を添加する場合には吸着剤1Kg当
り1〜100g、好ましくは5〜50gである。
When water is added to the adsorbent, the amount is 1 to 100 g, preferably 5 to 50 g per kg of the adsorbent.

水分をこの範囲よりも低くすると効果は少なく、ま
た、高くしてもその効果は増大しないばかりでなく吸着
剤の強度が低下する虞れがある。
If the water content is lower than this range, the effect is small, and if the water content is increased, not only the effect does not increase but also the strength of the adsorbent may decrease.

なお、所定量以上の水分が流入して吸着筒の出口ガス
に水分の混入が懸念される場合には吸着剤の下流側にさ
らに脱水能力の強い吸着剤を充填することにより水分を
完全に除くことができる。
In addition, when there is a concern that water may be mixed into the outlet gas of the adsorption column due to the inflow of water of a predetermined amount or more, the water is completely removed by filling the downstream side of the adsorbent with an adsorbent having a stronger dehydration ability. be able to.

吸着温度は一般的には低いほうが好ましいが、80℃程
度以下であればよく、通常は60℃以下の常温で充分な吸
着性能を有し、特に冷却を必要としない。
In general, the adsorption temperature is preferably lower, but may be about 80 ° C. or lower, and usually has sufficient adsorption performance at room temperature of 60 ° C. or lower, and does not particularly require cooling.

接触時のガスの速度は合成ゼオライトを用いる場合と
同じ程度でよく通常は空筒線速度で150cm/sec以下、好
ましくは1〜70cm/secとされる。また、接触時の圧には
特に制限はないが実用上は1〜10Kg/cm2Gの範囲で行わ
れることが多い。
The velocity of the gas at the time of contact may be the same as that in the case of using synthetic zeolite, and is usually 150 cm / sec or less, preferably 1 to 70 cm / sec in linear velocity of the cylinder. The pressure at the time of contact is not particularly limited, but practically, the pressure is often in the range of 1 to 10 kg / cm 2 G.

本発明において通常は二基の吸着筒が使用されガスの
吸着精製と吸着剤の加熱再生とが交互に切り替えられて
おこなわれる。二酸化炭素を吸着した吸着剤は吸着筒に
精製ガスを流しながら200〜500℃好ましくは300〜400℃
で加熱することにより、二酸化炭素、水などの不純物が
脱着除去されて再生され、ガスの吸着精製に繰り返し使
用される。
In the present invention, usually, two adsorption columns are used, and the adsorption and purification of the gas and the heat regeneration of the adsorbent are alternately switched. The adsorbent that has adsorbed carbon dioxide flows at 200 to 500 ° C, preferably 300 to 400 ° C while flowing purified gas through the adsorption column.
, Impurities such as carbon dioxide and water are desorbed and removed and regenerated, and are repeatedly used for gas adsorption purification.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明は、吸着剤として酸化亜鉛、酸化アルミニウム
およびアルカリ金属化合物を主成分とする組成物の成型
体を用い、水分の存在下に接触させることによって、従
来用いられてきた合成ゼオライトなどによる方法に比べ
て吸着性能が著しく高く、二酸化炭素を効率良く除去す
ることができる。
The present invention relates to a method using a synthetic zeolite or the like which has been conventionally used by using a molded body of a composition containing zinc oxide, aluminum oxide and an alkali metal compound as main components as an adsorbent and contacting it in the presence of moisture. In comparison, the adsorption performance is remarkably high, and carbon dioxide can be efficiently removed.

しかも吸着剤は比較的低い温度によって再生されるの
で反復使用することができる。
Moreover, since the adsorbent is regenerated by a relatively low temperature, it can be used repeatedly.

かくして従来と同様のシステムを用いても吸着剤は高
い吸着能を示すので、従来の方法に比べて装置も大巾に
小型化でき、半導体製造プロセスなどの限られたスペー
スへの設置も容易となった。
Thus, the adsorbent shows a high adsorption capacity even when using the same system as before, so that the device can be greatly reduced in size compared to the conventional method, and it can be easily installed in a limited space such as a semiconductor manufacturing process. became.

〔実施例〕〔Example〕

下記の方法により、二酸化炭素による吸着筒の破過時
間を測定し、これによって吸着性能を評価した。
The breakthrough time of the adsorption column with carbon dioxide was measured by the following method, and the adsorption performance was evaluated based on the measurement.

内径7.53mm、長さ300mmのステンレス製吸着管に吸着
剤を充填長100mmに充填し、これに精製ガス(測定に用
いるベースガス)を80ml/minで流しながら350℃で2時
間再生した。
A stainless steel adsorption tube having an inner diameter of 7.53 mm and a length of 300 mm was filled with an adsorbent to a filling length of 100 mm, and regenerated at 350 ° C. for 2 hours while flowing a purified gas (base gas used for measurement) at 80 ml / min.

この吸着管内に二酸化炭素を含有する原料ガスを圧力
5Kg/cm2G、温度35℃、流量1.08Nl/minで流しながら水分
の存在下に吸着剤と接触させ、出口ガス中の二酸化炭素
を分析し、ガスを流し始めてから二酸化炭素濃度が30pp
bに達するまでの時間を測定し、これを破過時間(以下T
Bと記す)とした。
The raw material gas containing carbon dioxide is pressurized in this adsorption tube.
5Kg / cm 2 G, temperature 35 ℃, flow at a flow rate of 1.08 Nl / min, contact with the adsorbent in the presence of moisture, analyze the carbon dioxide in the outlet gas, carbon dioxide concentration is 30 pp after starting to flow the gas
b is measured and the breakthrough time (hereinafter T
B)).

分析にはFIDガスクロマトグラフを用いた、ガスクロ
マトグラフの分離管から出た二酸化炭素を水素の存在下
に600℃でニッケル触媒と接触させてメタンに転換した
後、FID(水素炎イオン化検出器)に導いてそのメタン
濃度を検出した。
Using FID gas chromatograph for analysis, carbon dioxide emitted from the gas chromatograph separation tube was converted to methane by contacting it with nickel catalyst at 600 ° C in the presence of hydrogen, and then converted to FID (hydrogen flame ionization detector). The methane concentration was detected.

実施例1 塩基性炭酸亜鉛500g、カタロイドAP(触媒化成(株)
製、高濃度アルミナ)54.3g(Zn1原子に対しAl0.16原
子)をニーダーに入れて3分間混合した後、水280gを加
えて1時間混練した。これに無水炭酸カリウム30.8g(Z
n1原子に対しK0.10原子)を加え、さらに20分間混練し
た。このケーキを小型押出機によって1.6φのノズル板
より押出し、得られたペレットをマルメライザーによっ
て丸め、110℃にて2時間乾燥した。このものをマッフ
ル炉に入れて350℃で1時間焼成することにより密度1.3
5g/ml、充填密度0.89g/mlの吸着剤を得た。
Example 1 Basic zinc carbonate 500 g, Cataloid AP (Catalyst Chemical Co., Ltd.)
(High-concentration alumina) was mixed in a kneader for 3 minutes in a kneader, and 280 g of water was added and kneaded for 1 hour. Add 30.8 g of anhydrous potassium carbonate (Z
K0.10 atom (n1 atom) was added, and the mixture was further kneaded for 20 minutes. The cake was extruded from a 1.6φ nozzle plate by a small extruder, and the obtained pellet was rounded by a marmellaizer and dried at 110 ° C. for 2 hours. This was placed in a muffle furnace and fired at 350 ° C for 1 hour to obtain a density of 1.3
An adsorbent having a packing density of 5 g / ml and a packing density of 0.89 g / ml was obtained.

20〜30meshに破砕した吸着剤3.69gを吸着管に充填
し、吸着管入口に36.9mgの水(吸着剤1g当り水10mg)を
添加し、これに二酸化炭素10ppmを含む窒素を通してTB
(破過時間)を測定した。その結果は623minであった。
Fill the adsorption tube with 3.69 g of adsorbent crushed to 20 to 30 mesh, add 36.9 mg of water (10 mg of water per 1 g of adsorbent) to the inlet of the adsorption tube, and add TB
(Breakthrough time) was measured. The result was 623 min.

同様にして184.5mgの水(吸着剤1g当り水50mg)を添
加した場合についてTBを測定した。その結果は950minで
あった。
Similarly, TB was measured when 184.5 mg of water (50 mg of water per 1 g of adsorbent) was added. The result was 950 min.

比較例1 吸着剤に水を添加しなかった他は実施例1と同様にし
てTBを測定したところ327minであった。
Comparative Example 1 The TB was measured in the same manner as in Example 1 except that water was not added to the adsorbent, and it was 327 minutes.

実施例2、3 無水炭酸カリウムの混合量を15.4g(実施例2)およ
び61.6g(実施例3)を変えた他は実施例1と同様にし
て2種類の吸着剤を調製した。Zn1原子に対し、Kはそ
れそれ0.05および0.2原子である。
Examples 2 and 3 Two kinds of adsorbents were prepared in the same manner as in Example 1 except that the mixing amount of anhydrous potassium carbonate was changed to 15.4 g (Example 2) and 61.6 g (Example 3). K is 0.05 and 0.2 atoms for Zn1 atom, respectively.

この吸着剤のそれぞれについて吸着管入口に吸着剤1g
当り10mgの水を添加して実施例1と同様に二酸化炭素10
ppmを含む窒素を流してTBを測定した。その結果は343mi
n(実施例2)および695min(実施例3)であった。
1 g of adsorbent at the entrance of the adsorption tube for each of these adsorbents
Per 10 mg of water per 10
TB was measured by flowing nitrogen containing ppm. The result is 343mi
n (Example 2) and 695 min (Example 3).

比較例2、3 吸着剤に水を加えない他は実施例2および3と同様に
してTBを測定したところ、それぞれ328min(比較例2)
および306min(比較例3)であった。
Comparative Examples 2 and 3 TB was measured in the same manner as in Examples 2 and 3 except that water was not added to the adsorbent.
And 306 min (Comparative Example 3).

実施例4 カタロイドAP、67.9g(Zn1原子に対してAl0.20原
子)、アルカリ金属化合物として重炭酸カリウム44.7g
(Zn1原子に対してK0.10原子)、水293gを用いて吸着剤
を調製し、吸着剤1g当り10mgの水を添加し、実施例1と
同様二酸化炭素10ppmを含む窒素を流してTBを測定し
た。その結果TBは580minであった。
Example 4 Cataloid AP, 67.9 g (0.20 atom of Al with respect to 1 atom of Zn), 44.7 g of potassium bicarbonate as an alkali metal compound
An adsorbent was prepared using 293 g of water (K0.10 atom per 1 atom of Zn), 10 mg of water was added per 1 g of the adsorbent, and nitrogen containing 10 ppm of carbon dioxide was flowed in the same manner as in Example 1 to remove TB. It was measured. As a result, TB was 580 min.

比較例4 吸着剤に水を加えない他は実施例4におけると同様に
してTBを測定したところ298minであった。
Comparative Example 4 The TB was measured in the same manner as in Example 4 except that water was not added to the adsorbent, and it was 298 minutes.

実施例5 アルカリ金属化合物として無水炭酸ナトリウム23.6g
(Zn1原子に対しNa0.10原子)を用いた他は実施例1と
同様にして吸着剤を調製し、吸着剤1g当り10mgの水を添
加し、実施例1におけると同様にしてTBを測定した。そ
の結果TBは570minであった。
Example 5 23.6 g of anhydrous sodium carbonate as an alkali metal compound
An adsorbent was prepared in the same manner as in Example 1 except that (0.10 atom of Na for 1 atom of Zn) was used, 10 mg of water was added per 1 g of the adsorbent, and TB was measured in the same manner as in Example 1. did. As a result, TB was 570 min.

比較例5 吸着剤に水を加えない他は実施例5と同様にしてTBを
測定したところ312minであった。
Comparative Example 5 TB was measured in the same manner as in Example 5 except that water was not added to the adsorbent, and it was 312 min.

実施例6 実施例1で用いたと同じ20〜32meshの吸着剤7.4gを充
填長200mm充填し、これに二酸化炭素30ppmおよび吸着剤
に水を添加する代わりに水分52ppmを含有させた酸素を
通し、実施例1と同様にしてTBを測定した。その結果TB
は590minであった。
Example 6 The same 20-32 mesh adsorbent as used in Example 1 was filled with 7.4 g of a 200 mm-filled adsorbent, and 30 ppm of carbon dioxide and oxygen containing 52 ppm of water instead of adding water to the adsorbent were passed therethrough. TB was measured in the same manner as in Example 1. As a result TB
Was 590min.

比較例6 実施例6で使用した酸素の代わりに二酸化炭素30ppm
および水分3ppmを含有する酸素を通し、同様にTBを測定
したところ180minであった。
Comparative Example 6 30 ppm of carbon dioxide instead of oxygen used in Example 6
When TB containing water was passed through oxygen containing 3 ppm, the TB was measured in the same manner.

比較例7 実施例1におけるアルカリ金属化合物の代わりにアン
モニア水(28%)27g(Zn原子1に対してNH30.10モル)
を用いて吸着剤を調製し、実施例1と同様に二酸化炭素
10ppmを含有する窒素を流してTBを測定した。
Comparative Example 7 27 g of aqueous ammonia (28%) instead of the alkali metal compound in Example 1 (0.10 mol of NH 3 per Zn atom)
The adsorbent was prepared using
TB was measured by flowing nitrogen containing 10 ppm.

吸着剤1g当り10mgの水を添加したときのTBは34minで
あり、水を添加しないときのTBは204minであり、水を加
えることによりTBは著しく短くなった。
The TB when adding 10 mg of water per 1 g of the adsorbent was 34 min, and when not adding water was 204 min, and the TB was significantly shortened by adding water.

比較例8 実施例1におけるカタロイドAPの代わりにアルミナセ
メント81.4gを用い、アルカリ金属化合物は加えずに吸
着剤を調製した(Zn1原子に対しAl0.18原子、Ca0.13原
子)。
Comparative Example 8 An adsorbent was prepared using 81.4 g of alumina cement instead of the cataloid AP in Example 1 without adding an alkali metal compound (0.18 atom of Al and 0.13 atom of Ca based on 1 atom of Zn).

この吸着剤について実施例1と同様に二酸化炭素を10
ppm含有する窒素を流してTBを測定した。吸着剤1g当り
2.3mgおよび11.8mgの水を加えたときのTBはそれぞれ103
minおよび18minであり、また、水を加えないときのTBは
176minであり、水を加えることによりTBは却って短くな
った。
This adsorbent was treated with 10 carbon dioxide in the same manner as in Example 1.
The TB was measured by flowing nitrogen containing ppm. Per 1g of adsorbent
TB when adding 2.3 mg and 11.8 mg of water is 103 respectively
min and 18min, and TB when water is not added
It was 176min, and TB was shortened by adding water.

比較例9 実施例1で使用した吸着剤の代わりにモレキュラーシ
ーブ5Aの20〜32meshの破砕品3.45gを充填し、これに吸
着剤1g当り10mgの水を添加して実施例1と同様にして二
酸化炭素10ppmを含有する窒素を流してTBを測定したと
ころ45minであった。また、水を添加しない場合につい
てもTBを測定したところ24minであった。
Comparative Example 9 In place of the adsorbent used in Example 1, 3.45 g of a crushed product of molecular sieve 5A of 20 to 32 mesh was filled, and 10 mg of water per 1 g of the adsorbent was added thereto. TB was measured by flowing nitrogen containing 10 ppm of carbon dioxide, and it was 45 minutes. Also, when no water was added, the TB was measured to be 24 minutes.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】不純物として二酸化炭素を含有するガスを
吸着剤と接触させて、当該ガスから二酸化炭素を除去す
る二酸化炭素の除去方法において、吸着剤として酸化亜
鉛、酸化アルミニウムおよびアルカリ金属化合物を主成
分とする組成物の成型体を用い、水分の存在下に接触さ
せることを特徴とする二酸化炭素の除去方法。
1. A method for removing carbon dioxide from a gas containing carbon dioxide as an impurity by contacting the gas with an adsorbent, wherein zinc oxide, aluminum oxide and an alkali metal compound are mainly used as the adsorbent. A method for removing carbon dioxide, comprising using a molded body of a composition as a component and bringing the molded body into contact with water.
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