10~38wt%、甲烧吸附量为1. 7~2. 3mol/kg的样品B~样品E中， 能够W 99% W上的回收率回收浓度为80%的甲烧，并能分离回收浓度为99% W上的氮。
[0187] 另一方面，在苯吸附量为7wt%的样品A中，氮浓度99%及甲烧回收率99%运两个 结果均未能达到。
[0188] [表 6] 阳189]
阳190](比较例2) 阳191] 在本比较例中，使用分子筛活性炭（MSC)、破碎状活性炭（AC-1)和粒状活性炭 (AC-2)来对甲烧和氮进行了分离。 阳192] 所使用的装置和实施条件为与实施例4相同的条件。
[0193] 表7中示出了各吸附剂的苯吸附量、200kPaG下的甲烧平衡吸附量、颗粒直径和大 孔的平均直径W及调整产品氮量W使氮浓度为80%时的氮浓度和甲烧回收率。
[0194] [表 7] 阳1巧]
[0196] 如果将所有样品的甲烧浓度也设为80%，则氮浓度不会满足99%且回收率也不 会达到95%。 阳197](实施例5和比较例3)
[0198] 在实施例5中，使用在将挪壳炭粉碎为约8ym之后，同样造粒为直径2mm的颗粒 状的物质。与样品D相同，W苯吸附量为25wt%的方式调整条件，并进行活化处理，得到样 品F。
[0199] 在比较例3中，使用在将挪壳炭粉碎为约20ym之后，通过添加粘合剂进行造粒而 成型为直径4mm的颗粒状的物质。与样品D、F相同，W苯吸附量为25wt%的方式调制活化 条件，得到样品G。
[0200] 与实施例4相同，使用图7所示的装置，对甲烧和氮进行了分离。表8中示出了苯 吸附量、200kPaG下的甲烧吸附量、颗粒直径和大孔的平均直径。 阳201][表引 阳202]
阳203] 关于样品F、G，苯吸附量和甲烧吸附量几乎不变，但在甲烧和氮的分离性能上有很 大不同。 阳204] 由于活性炭为平衡分离剂，因此在通常使用的条件下颗粒的直径对性能带来的影 响小，吸附塔内的压力损失所带来的影响大。因此，为了使压力损失变小，一般而言，使用直 径4mm左右的颗粒状的吸附剂。 阳205] 另一方面，关于速度分离型的MSC，由于颗粒内的气体的扩散对性能影响大，因此 一般使用2mmW下的颗粒直径的物质。 阳206] 甲烧和氮的分离为平衡吸附分离，从目前为止的常识来说，颗粒的直径对性能带 来的影响应小，但其科学理由不明确，并且根据上述的结果可知，越是颗粒直径小且一次粒 子的直径小的吸附剂，越能显示高分离性能。
[0207](实施例6和比较例4)均压工序时间的比较
[020引使用样品D，并将柱塔的切换时间设为4分钟，使均压时间在5~40秒之间变化， 来进行甲烧和氮的分离性能的评价。此时，通过设置于均压管道上的流量调节阀来控制均 压气体流量，W使在均压时间结束时均压结束。表9中示出了W甲烧浓度为80%的方式提 取产品氮时的、氮浓度和甲烧回收率。
[0209][表9] 阳 210]
阳211] 从表9可知，均压时间越长，氮浓度和甲烧回收率均越提高。但是，由于均压时间 越长，用于导入原料气体的压缩机和用于回收甲烧气体的真空累的效率（运转时间的比 例）越下降，因此通过兼顾所使用的运些机器类的性能来设定7秒W上的适当的均压时间 即可。
[0212](实施例7和比较例5)
[021引使用样品B，并将柱塔的切换时间设为4分钟，将均压时间设为25秒，来调查甲烧 和氮的分离性能。此时，通过设置于均压管道上的流量调节阀来控制均压气体流量W使吸 附塔A和B的压力相同的时间为5~25秒。表10中示出了W氮浓度为80%的方式提取产 品氮时的、氮纯度和甲烧回收率。
[0214][表 10] 阳 215]
[0216] 从表10可知，如果通过调节均压气体流量来调节为在均压时间期间均压气体缓 缓地流动，则氮浓度和甲烧回收率均提高。 阳217] 根据本发明，由于使用压力变动吸附法，因此能够使用廉价的PSA装置，例如从 BOG等甲烧和氮的混合气体中，W95%W上的回收率得到甲烧，并且能得到浓度为95%W上的氮，从而具有产业上的可利用性。
[0218] 附图标记说明 阳219] 1、31分离装置
[0220] 4、5 MFC(质量流量控制器） 阳221] 6~9压力计 阳扣引10 鼓风机 阳223] 11~18、35~49开闭阀 阳224] 19 均压管道 阳225] 20、50~55流量调整阀 阳226] 21、22、32~34气体分离用吸附剂
【主权项】
1. 一种甲烷和氮的分离方法，其通过使用两个以上的吸附塔的压力变动式吸附法，从 作为主要由甲烷和氮构成的混合气体的原料气体中分离甲烷和氮，其特征在于，具有： 加压工序，供给所述原料气体，提高吸附塔内的压力； 吸附工序，通过由填充到所述吸附塔中的气体分离用吸附剂吸附甲烷来提取氮； 均压工序，使压力提高的所述吸附塔内的气体移动到其它吸附塔中；以及 再生工序，通过降低所述吸附塔内的压力而使吸附到所述气体分离用吸附剂上的甲烷 脱离， 所述加压工序、所述吸附工序、所述均压工序以及所述再生工序在两个以上的各个所 述吸附塔中进行。 在所述均压工序中，所述吸附工序结束之后的所述吸附塔内的气体移动到所述再生工 序结束之后的所述其它吸附塔中， 在所述再生工序中回收的甲烷的浓度为70%以上且回收率为95%以上， 在所述吸附工序中回收的氮的浓度为95%以上， 所述气体分离用吸附剂对甲烷的平衡吸附量大于对氮的平衡吸附量。2. 根据权利要求1所述的甲烷和氮的分离方法，其特征在于， 作为所述气体分离用吸附剂使用苯吸附量为10~40wt%的碳质吸附剂，将所述均压 工序的时间设为7秒以上35秒以下。3. 根据权利要求1所述的甲烷和氮的分离方法，其特征在于， 所述均压工序的时间为25秒以上35秒以下。4. 根据权利要求1所述的甲烷和氮的分离方法，其特征在于， 在所述均压工序中，控制均压气体的流量，以使所述吸附塔中的压力变化从均压工序 的开始到结束缓缓地进行。5. 根据权利要求1所述的甲烷和氮的分离方法，其特征在于， 所述吸附塔为三个以上，由两次以上步骤进行所述均压工序。6. 根据权利要求4所述的甲烷和氮的分离方法，其特征在于， 通过反馈所述均压工序中的压力值，来控制所述均压气体的流量。7. 根据权利要求1所述的甲烷和氮的分离方法，其特征在于， 在所述吸附工序中，填充有所述原料气体的所述吸附塔内部的压力为约〇. 2MpaG。8. 根据权利要求1所述的甲烷和氮的分离方法，其特征在于， 所述气体分离用吸附剂的苯吸附量为10~40wt%、甲烧吸附量为1. 7~2. 4mol/kg以 及大孔的平均直径为Iym以下，并且所述气体分离用吸附剂为被成型为直径2_以下的颗 粒状的活性炭系吸附剂。9. 一种气体分离用吸附剂，其通过压力变动式吸附法对甲烷和氮进行分离，其特征在 于， 所述气体分离用吸附剂的苯吸附量为10~40wt%、甲烧吸附量为1. 7~2. 4mol/kg以 及大孔的平均直径为Iym以下，并且所述气体分离用吸附剂为被成型为直径2_以下的颗 粒状的活性炭系吸附剂。
【专利摘要】提供一种使用廉价的PSA装置，从甲烷和氮的混合气体中得到高纯度的氮气，并且以高回收率回收发电用的甲烷的方法。提供一种甲烷和氮的分离方法，通过使用两个以上的吸附塔(A，B)的压力变动式吸附法，从作为主要由甲烷和氮构成的混合气体的原料气体中分离出甲烷和氮，其特征在于，在所述吸附塔(A，B)中填充有甲烷的平衡吸附量大于氮的气体分离用吸附剂(21，22)，通过吸附工序结束之后的所述吸附塔(A)与再生工序结束之后的所述吸附塔(B)进行的均压工序的时间为25秒以上35秒以下，以70％以上的浓度且95％以上的回收率得到甲烷，并且以95％以上的浓度回收氮。
【IPC分类】C10L3/10, B01D53/04, B01J20/28, B01J20/20
【公开号】CN105188885
【申请号】CN201480025441
【发明人】中村章宽, 足立贵义, 富冈孝文, 重冈敦子, 长谷川卓也
【申请人】大阳日酸株式会社
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2014年5月9日
【公告号】WO2014181860A1