膜PSA：【毎週のテーマ】{2011年5月9日} 合成アンモニア産業における変圧吸着の応用はどうか？

返信 1# 空分主冷 はは、先生方はみんな謙虚すぎます！こんなに良い投稿なのに、誰も意見を述べたがらない！その学生はまず簡単に二言三言話すだけで、いわゆる「流し話」というのは、これらの学生が話す内容はすべて文献資料から得たものであり、彼ら自身にはその分野の研究や実践経験がないからだ！先生方には、どうぞよろしくお願いいたします！また、投稿者の方には、学生の返信をスパムだと思わないでいただきたい。学生の卒業研究にもこの分野に関する内容があり、彼らもこの分野の知識を学びたいと強く願っているのです。ありがとう！ 変圧吸着法の基本原理は、吸着剤が異なるガスに対して持つ吸着容量、吸着力、吸着速度が圧力によって異なるという特性を利用し、吸着剤が特定の成分を選択的に吸着する条件のもとで、混合気中の容易に吸着される成分（通常は物理吸着）を加圧によって吸着させ、吸着層の圧力を下げることでこれらの吸着成分を脱着させ、こうして吸着剤を再生させるものである。2基または複数のタワーを交互に循環運転させることで、プロセスの連続性を実現する。 この処理法は工程がシンプルで装置の適応性に優れ、浄化後のCO2含有量は0.2％未満であり、操作も簡単です。装置はDCSによって制御されるため自動化度が高く、複雑な前処理システムは不要で、装置の腐食や環境汚染の問題もありません。 特に近年の絶え間ない技術革新によって生まれた二段式圧力変換吸着の特許技術は、従来のNHD法、改良炭素プロピレン法（PC）、改良MDEA法、改良熱カリアルカリ法などと比べて、工程がシンプルで操業が容易かつ柔軟性に富み、運用コストが低く自動化度も高いといった利点を持っている。この二段式圧力変換吸着技術は、既存の湿式脱炭装置に取って代わることができ、2年も経たないうちに投資額を全額回収できる。エネルギー不足が深刻化する中、二段式圧力変換吸着の特許技術は、電力削減や石炭節約という面でその優位性が一層明確になっている。 圧力変化吸着プロセスは国内で20年にわたる発展の歴史があり、当初は技術水準が低く収率も悪かったため普及が進まなかったが、次第に技術が更新され収率が向上し、成都天立化工科技有限公司が二段式真空抽出プロセスを導入したことで、収率の低さが普及の妨げとなっていた状況が変わり、全国各地に既存のプロセスに代わる多数の圧力変化吸着装置が建設された。絶え間ない革新を目指し、厳しい試験を重ねることで変圧吸着脱炭プロセスに革命的な改良を加え、タールの回収率向上および動力消費の削減において大きな進歩を遂げました。 現在、国内の多くの企業が全吹き抜き型変圧吸着プロセスを用いて炭素除去を行っている。具体的には、湖北省枝江市の三寧化工有限公司では、30,000NM3/Hの変換ガスを処理する変圧吸着炭素除去装置を導入しており、液体アンモニアを生産している。遼寧省風城市の化肥工場では、21,000NM3/Hの変換ガスを処理する変圧吸着炭素除去装置を使用し、液体アンモニアを生産している。湖南省安鄉市の化肥工場では、1500NM3/Hの変換ガスを処理する変圧吸着炭素除去装置を利用している。なかでも、年間生産量が16万トンを超える装置としては、内モンゴル自治区のウラ山化肥工場が96,000NM3/Hの変換ガスを処理する変圧吸着炭素除去装置を、湖南省当陽市の華強化工有限公司が88,000NM3/Hの変換ガスを処理する変圧吸着炭素除去装置をそれぞれ導入している。これらの装置によって得られる純化ガスの二酸化炭素含有量は一般的に0.2％（体積比）であり、水素の回収率は99.5％（体積比）以上、窒素の回収率も98％（体積比）以上である。また、動力設備がないため、電力消費もない。

現在、PSAは主に中小規模の合成アンモニアプラントの脱炭工程で多く使用されています。効果もとても良いです。現在、一部の大型アンモニア合成精製プラントでは、低温メタノール洗浄への傾向が見られている。しかし、PSA脱炭はアンモニア合成システムにおいてまだ多くの発展の余地がある。

資料を調べてみたところ、PSAは合成アンモニアの分野で主に3つの用途がある：（1）PSA法により合成アンモニア中の原料ガスを浄化し、その中のCOや硫化物などの不純物を除去する；（2）PSA濃縮によるアンモニア製造時の排ガス処理、例えばCOの濃縮や水素の回収など；（3）合成アンモニアの原料ガス製造プロセスにおいて、PSAは石炭や石油コークスを用いた酸素富化ガス製造法や天然ガスを用いたガス製造法として利用でき、これにより原料の節約や生産量の増加などが図られる