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ガス精製の方法3 くっつけて捕まえる (精製ガス)

2010年8月18日 12:01

毎週水曜日の「排ガス処理」「精製ガス」ブログ第十三回目
「精製ガス」第六話になります。

藤村Mさまよろしくお願い致します。

 

ガス精製の方法3 くっつけて捕まえる

■猛暑が続きます

 こんにちは。お盆休みはゆっくり過ごされましたか?
連日、猛暑が続いていますが、明け方は少しだけましに
なってきたような気がします。
 と、書いていたら、静寂を破って「カナカナカナ」と
ヒグラシの合唱が始まり、それに続いて、その他のセミ
も一斉に鳴き始めました。ただいま午前4時43分。( 藤
村Mは山の中に住んでおります )
 うるさ~い!セミの声がうるさくなると、やっぱり...
暑いですね(笑)。前言撤回。ましにはなってません。今
日も猛暑です。とにかく熱中症にはお気をつけください。


■常温で「吸着」して精製する

 さて、今回は精製原理の第三弾、常温吸着式です。大
抵、触媒も併用されるので、触媒・吸着式などと呼ばれ
ることもあるようです。常温吸着式というのは読んで字
のごとく、常温で、不純物を何かに吸着させて除去して
しまおう、という方法です。恐らく、これが一番広く使
われている精製手法ではないでしょうか。

 これまでにご紹介した方法を思い出してみると、

 パラジウム合金膜透過式の水素ガス精製
  → ヒーターで数百度まで加熱

 低温式の水素ガス精製
  → 液化窒素を使って極低温まで冷やす

など、加熱したり冷却したりしていましたが、今回の方
法では、精製するためにそういう温度コントロールは必
要はありません!


 では、窒素ガスに代表される不活性ガスの精製を考え
てみましょう。大抵、問題になるの( 除去したい不純物 )
は、水分、酸素、二酸化炭素、それに一酸化炭素です。

 まず水分と二酸化炭素。こちらの不純物分子は、モレ
キュラーシーブスと呼ばれる吸着剤にくっつけて取り除
いてしまいます。モレキュラーシーブスとは何か、です
か。それは後ほど...

 次に酸素と一酸化炭素です。こちらの不純物分子は、
残念ながら、モレキュラーシーブスでは除去できません。
そこで登場するのが触媒です。一般的なのがニッケル系
の触媒。触媒って何か、ですよね(笑)。それも後ほど。
酸素と一酸化炭素は、ニッケル系の触媒の表面で、それ
ぞれ酸化ニッケルとニッケルカルボニルという「他の化
合物に変化させて」捕まえます。


■モレキュラーシーブス

 モレキュラーシーブスはゼオライトの一種です、じゃ
駄目ですよね(笑)? では、ゼオライトとは? 非常に
簡単に言うと、小さな小さな孔がたくさん空いている天
然の鉱物または人工的に合成された工業材料の総称です。
 精製では人工的に合成された「モレキュラーシーブス」
と呼ばれるゼオライトを用いますが、これには3A、4
A、5A、13Xなどと名前がついています。3A、4
A、5Aはゼオライト表面の孔の径を表しています。3
Aが3オングストローム、4Aが4オングストローム。
13Xのみ10オングストロームになります。1オング
ストロームは1千万分の1ミリ。とにかく小さな孔です。
 この微細な孔に水分子等を吸着し、また放出すること
ができます。


■触媒

 触媒とは、ある化学反応を助けてその反応速度を速め
る物質です。触媒自身は反応の前後で変化しません。ま
た、その化学反応で自分自身が消費されたとしても、反
応が終わって、再生すれば元に戻り、さも変化していな
いように見えるケースでも、これを触媒と言います。精
製で使用されるニッケル触媒は、後者になります。


■常温(触媒・)吸着式のメリット

・対応できる幅が広い
  窒素はもちろんのこと、アルゴン、水素、ヘリウ
 ムそして酸素など、いろいろなガスを精製できます。
 また精製ガス量も1時間あたり1m3~10000
 m3ぐらいまでの装置が上市されています

・比較的安価です
  パラジウム合金膜透過式や低温式に比べると、装
 置が安価です

・連続運転できます
  インライン精製器は寿命が尽きたら交換ですが、
 常温(触媒・)吸着式の場合、通常、2系統の精製機
 構を持っていて、片方が精製している間に、もう片
 方を再生して次に備えることができます。このため、
 不純物をいっぱい吸着したとしても、待機している
 別系統に切り替えて、ノンストップで精製ガスを供
 給することができます

■常温吸着式のデメリット

特段「デメリット」はありませんが、あえて弱点を探し
てみると...

・超高純度水素は得られません
  パラジウム合金膜透過式や低温式の水素ガス精製
 装置と比較されるとちょっと辛いですね

・ユーティリティが面倒?

 不活性ガス用精製装置の場合
  ニッケル系触媒を再生するために、水素が必要に
 なります。また再生時には加熱するためヒーター用
 の( 大きめの )電力供給も必要です

 酸素ガス精製装置の場合
  精製・再生、両方の工程で加熱が必要になります。
 なので( 大きめの )電力供給が必要です。また装置
 が大型になってくると、冷却水も必要になります

・流量の制限
  例えば時間あたり50m3の能力がある窒素精製
 で、時間あたり5Lしか流さなかったら... これは
 きちんと精製でできません。能力の上限を超える使
 い方はできない事は誰でも理解できますが、下限が
 あることも気をつけておいた方が良いでしょう


  前回も最後に書きましたが、精製ガスの量、用途、精
 製装置本体価格、付帯設備価格、ユーティリティ価格な
 ど総合的に判断して、リーズナブルな精製ガスを使いた
 いですね。

 では、本日はここまで。

 by 藤村M


インライン式精製器、精製装置など
川口液化ケミカル株式会社までご相談ください。
TEL 050-8881-7393
E-mail : CutHere_info@klchem.co.jp

ありがとうございます

今日の埼玉川口のお天気は?
 8月18日 水曜日
 天気 はれ
 ボンベ庫の温度 朝30℃、昼34℃、夜33℃

です。


夕方6時ごろでしょうか?
表に出ると、周りが一面オレンジ色でした!
太陽から放射されているというよりも、前も後ろも左も右も
空も地面も・・・。

以上。

 by との

精製ガスについての詳細はこちら

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