(57)【要約】      （修正有）【課題】優れた一酸化炭素吸着能力を発揮させることができる吸着剤、及びその簡易な方法による製造方法の提供。【解決手段】温度が２５℃、圧力が１０００Ｐａにおける一酸化炭素の平衡吸着量が３００ｍｍｏｌ／ｋｇ以上である銅イオンを含むＹ型ゼオライト（Ｃｕ−Ｙ）吸着剤。一酸化炭素または水素を含むガスである還元ガス雰囲気下において、銅イオンを含むＹ型ゼオライト（Ｃｕ−Ｙ）を３００〜４００℃に加熱する一酸化炭素を吸着する吸着剤の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅イオンを含むＹ型ゼオライト（Ｃｕ−Ｙ）であって、
温度が２５℃、圧力が１０００Ｐａにおける一酸化炭素の平衡吸着量が３００ｍｍｏｌ／ｋｇ以上であることを特徴とする吸着剤。
【請求項２】
一酸化炭素を吸着する吸着剤の製造方法であって、
還元ガス雰囲気下において、銅イオンを含むＹ型ゼオライト（Ｃｕ−Ｙ）を３００〜４００℃に加熱することを特徴とする吸着剤の製造方法。
【請求項３】
前記還元ガスが、一酸化炭素または水素を含むガスである請求項２に記載の吸着剤の製造方法。
【請求項４】
温度スイング吸着法により、ガス中から一酸化炭素を除去する装置であって、
請求項１に記載の吸着剤が充填された１以上の吸着塔と、
一酸化炭素を含むガスを前記吸着塔の一端側に供給する原料ガス導入経路と、
前記吸着塔の他端側から一酸化炭素を除去したガスを取り出す製品ガス導出経路と、
前記製品ガス導出経路から分岐され、一酸化炭素を除去したガスの一部を再生ガスとして前記吸着塔の他端側に供給する再生ガス供給経路と、を備え、
前記再生ガス供給経路に、前記再生ガスを加熱する加熱手段が設けられていることを特徴とする一酸化炭素除去装置。
【請求項５】
前記加熱手段が、前記吸着塔に設けられていることを特徴とする、請求項４に記載の一酸化炭素除去装置。
【請求項６】
温度スイング吸着法により、ガス中から一酸化炭素を除去する方法であって、
請求項１に記載の吸着剤が充填された１以上の吸着塔の一端側から一酸化炭素を含むガスを供給し、前記吸着剤に一酸化炭素を吸着させて除去した後、前記吸着塔の他端側から一酸化炭素を除去したガスを取り出す、除去工程と、
一酸化炭素を除去したガスの一部を再生ガスとして前記吸着塔の他端側から供給し、前記吸着剤を１００〜４００℃に加熱して当該吸着剤から一酸化炭素を脱離させた後、前記吸着塔の一端側から一酸化炭素を排出する再生工程と、を含むことを特徴とする一酸化炭素除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着剤、吸着剤の製造方法、一酸化炭素除去装置、および一酸化炭素除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ベースガスに不純物として含まれる一酸化炭素を除去するニーズが増加している。例えば、深冷分離法により空気から窒素ガスを製造する場合、深冷分離を行う前にあらかじめ空気に含まれる一酸化炭素を除去する必要がある。また、ボイラーなどに使用済みのガスを再利用する場合においても、ガスに含まれる一酸化炭素を除去する必要がある。
【０００３】
ガスから一酸化炭素を除去する方法としては、一酸化炭素を吸着剤に吸着させることにより除去する方法が知られている。
例えば、特許文献１には、カルシウム−Ｘゼオライト、カルシウム−Ａゼオライト、あるいはナトリウム−Ｘゼオライトを吸着剤として用いた一酸化炭素の除去方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５５５１２５７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された方法では、−２００℃程度の極低温環境下で一酸化炭素を吸着するため、高価な極低温設備が必要となるといった問題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、簡易な方法により優れた一酸化炭素吸着能力を発揮させることができる吸着剤、この吸着剤の製造方法、この吸着剤を用いた一酸化炭素除去装置、およびこの吸着剤を用いた一酸化炭素除去方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、
銅イオンを含むＹ型ゼオライト（Ｃｕ−Ｙ）であって、
温度が２５℃、圧力が１０００Ｐａにおける一酸化炭素の平衡吸着量が３００ｍｍｏｌ／ｋｇ以上であることを特徴とする吸着剤である。
【０００８】
また、請求項２に係る発明は、
一酸化炭素を吸着する吸着剤の製造方法であって、
還元ガス雰囲気下において、銅イオンを含むＹ型ゼオライト（Ｃｕ−Ｙ）を３００〜４００℃に加熱することを特徴とする吸着剤の製造方法である。
【０００９】
また、請求項３に係る発明は、
前記還元ガスが、一酸化炭素または水素を含むガスである請求項２に記載の吸着剤の製造方法である。
【００１０】
また、請求項４に係る発明は、
温度スイング吸着法により、ガス中から一酸化炭素を除去する装置であって、
請求項１に記載の吸着剤が充填された１以上の吸着塔と、
一酸化炭素を含むガスを前記吸着塔の一端側に供給する原料ガス導入経路と、
前記吸着塔の他端側から一酸化炭素を除去したガスを取り出す製品ガス導出経路と、
前記製品ガス導出経路から分岐され、一酸化炭素を除去したガスの一部を再生ガスとして前記吸着塔の他端側に供給する再生ガス供給経路と、を備え、
前記再生ガス供給経路に、前記再生ガスを加熱する加熱手段が設けられていることを特徴とする一酸化炭素除去装置である。
【００１１】
また、請求項５に係る発明は、
前記加熱手段が、前記吸着塔に設けられていることを特徴とする、請求項４に記載の一酸化炭素除去装置である。
【００１２】
また、請求項６に係る発明は、
温度スイング吸着法により、ガス中から一酸化炭素を除去する方法であって、
請求項１に記載の吸着剤が充填された１以上の吸着塔の一端側から一酸化炭素を含むガスを供給し、前記吸着剤に一酸化炭素を吸着させて除去した後、前記吸着塔の他端側から一酸化炭素を除去したガスを取り出す、除去工程と、
一酸化炭素を除去したガスの一部を再生ガスとして前記吸着塔の他端側から供給し、前記吸着剤を１００〜４００℃に加熱して当該吸着剤から一酸化炭素を脱離させた後、前記吸着塔の一端側から一酸化炭素を排出する再生工程と、を含むことを特徴とする一酸化炭素除去方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の吸着剤は、銅イオンを含むＹ型ゼオライト（Ｃｕ−Ｙ）であって、温度が２５℃、圧力が１０００Ｐａにおける一酸化炭素の平衡吸着量が３００ｍｍｏｌ／ｋｇ以上である。そのため、簡易な方法により優れた一酸化炭素吸着能力を発揮させることができる。
【００１４】
また、本発明の吸着剤の製造方法は、一酸化炭素を吸着する吸着剤の製造方法であって、還元ガス雰囲気下において、銅イオンを含むＹ型ゼオライト（Ｃｕ−Ｙ）を３００〜４００℃に加熱する構成となっている。そのため、簡易な方法により優れた一酸化炭素吸着能力を発揮させることができる吸着剤を製造することができる。
【００１５】
また、本発明の一酸化炭素除去装置は、上述した吸着剤が充填された１以上の吸着塔と、一酸化炭素を含むガスを吸着塔の一端側に供給する原料ガス導入経路と、吸着塔の他端側から一酸化炭素を除去したガスを取り出す製品ガス導出経路と、製品ガス導出経路から分岐され、一酸化炭素を除去したガスの一部を再生ガスとして吸着塔の他端側に供給する再生ガス供給経路と、を備え、再生ガス供給経路に、再生ガスを加熱する加熱手段が設けられている構成となっている。そのため、簡易な方法により一酸化炭素を高効率に除去することができる。
【００１６】
また、本発明の一酸化炭素除去方法は、上述した吸着剤が充填された１以上の吸着塔の一端側から一酸化炭素を含むガスを供給し、吸着剤に一酸化炭素を吸着させて除去した後、吸着塔の他端側から一酸化炭素を除去したガスを取り出す、除去工程と、一酸化炭素を除去したガスの一部を再生ガスとして吸着塔の他端側から供給し、吸着剤を１００〜４００℃に加熱して当該吸着剤から一酸化炭素を脱離させた後、吸着塔の一端側から一酸化炭素を排出する再生工程と、を含む構成となっている。そのため、簡易な方法により一酸化炭素を高効率に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を適用した一実施形態である一酸化炭素除去装置の構成を示す系統図である。
【図２】Ｃｕ−Ｙゼオライトにおける平衡圧と一酸化炭素吸着量の関係を示すグラフである。
【図３】Ｃｕ−Ｙゼオライトにおける還元温度と一酸化炭素吸着量の関係を示すグラフである。
【図４】Ｃｕ−Ｙゼオライトにおける再生温度と一酸化炭素吸着量の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を適用した一実施形態である吸着剤、この吸着剤の製造方法、この吸着剤を用いた一酸化炭素除去装置、およびこの装置を用いた一酸化炭素除去方法について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００１９】
＜吸着剤の製造方法＞
先ず、本発明を適用した一実施形態である吸着剤の製造方法について説明する。本実施形態の吸着剤の製造方法は、Ｙ型ゼオライトのイオン交換するイオン交換工程と、Ｙ型ゼオライトを加熱することにより活性化する還元工程と、から構成されている。本実施形態の吸着剤の製造方法によれば、一酸化炭素の吸着能力に優れる吸着剤を製造することができる。
【００２０】
イオン交換工程は、いわゆるＹ型ゼオライトに含まれる陽イオンを銅イオンに交換する工程である。本実施形態では、上記Ｙ型ゼオライトとして、ナトリウムイオンを陽イオンとして含むＹ型ゼオライト（以下、「Ｎａ−Ｙゼオライト」と記載することがある）を用いた例について説明する。
【００２１】
具体的には、先ず、Ｎａ−Ｙゼオライトを酢酸銅水溶液に浸漬した後（以下、「浸漬工程」と記載することがある）、室温下で撹拌する（以下、「撹拌工程」と記載することがある）。その後、イオン交換水で洗浄する（以下、「洗浄工程」と記載することがある）。これにより、Ｎａ−Ｙゼオライトのナトリウムイオンが銅イオンに交換される。
【００２２】
次に、これを吸引濾過することにより、銅イオンを含むＹ型ゼオライト（以下、「Ｃｕ−Ｙゼオライト」と記載することがある）を回収する。ナトリウムイオンから銅イオンへの交換率（以下、単に「交換率」と記載することがある）を増加させると、一酸化炭素の吸着能力に優れる吸着剤を製造することができる。交換率を増加させる方法は各種あるが、上述の浸漬工程における酢酸銅水溶液の濃度、ならびに浸漬時間、撹拌工程における撹拌時間、およびイオン交換の回数を任意に調整することにより、交換率を増加させることができる。
例えば、上述の浸漬工程、撹拌工程、洗浄工程の一連の工程を複数回繰り返すことにより、交換率を増加させることができる。
【００２３】
イオン交換工程に用いるＮａ−Ｙゼオライトは、シリカと、アルミナと、を含み構成される。シリカとアルミナのモル比（以下、「シリカ／アルミナモル比」と記載することがある）の上限値としては、特に限定されないが、具体的には、例えば、５０が好ましく、２０がより好ましい。シリカ／アルミナモル比が上限値以下であることにより、イオン交換サイトであるアルミナの量が増えるため、イオン交換量が増加する。
【００２４】
還元工程は、上述のイオン交換工程により回収したＣｕ−Ｙゼオライトを加熱して活性化する工程である。
具体的には、先ず、上述のイオン交換工程により回収したＣｕ−Ｙゼオライトを乾燥した後、還元ガス雰囲気下において加熱することで活性化する。
還元ガスとしては、特に限定されないが、具体的には、例えば、一酸化炭素または水素などを含むガスが挙げられる。
【００２５】
加熱温度としては、Ｃｕ−Ｙゼオライトを活性化することができるものであれば特に限定されるものではない。加熱温度の下限値としては、具体的には、例えば、３００℃が好ましい。これにより、吸着剤の一酸化炭素の吸着能力を向上させることができる。
【００２６】
また、加熱温度の上限値としては、具体的には、例えば、４００℃が好ましい。これにより、ヒーターの電力量を抑えつつ、かつ、活性化の際に用いる部材を劣化させることなく、吸着剤を活性化することができる。
【００２７】
加熱時間としては、加熱によりＣｕ−Ｙゼオライトを活性化できる時間であれば特に限定されない。具体的には、例えば、１〜３時間であってもよい。
【００２８】
なお、本発明において「活性化」とは、吸着剤の再生処理とは異なり、吸着剤を使用する前に１度だけ処理を行うことで、吸着剤が本来有している吸着性能を発現させることをいう。
以上の工程により、本実施形態の吸着剤を製造することができる。
【００２９】
＜吸着剤＞
次に、上述した吸着剤の製造方法により製造した本実施形態の吸着剤について説明する。本実施形態の吸着剤は、銅イオンを含むＹゼオライトであって、ガス中の一酸化炭素の吸着能力に優れる。
【００３０】
この吸着剤は、一酸化炭素を吸着することにより吸着能力が低下するが、加熱することにより一酸化炭素を脱離させ、吸着能力を再生することができる。吸着剤を再生する際の加熱温度（以下、「再生温度」と記載することがある）の上限値としては、４００℃が好ましい。再生温度が上限値以下であることにより、吸着剤に吸着した一酸化炭素を効率よく脱離することができ、再生後の吸着剤の活性が維持される。加熱温度が上限値以上の場合、ヒーターの電力が増加するため好ましくない。また、バルブ等の部材を劣化させる原因にもなる。
【００３１】
また、再生温度の下限値としては、１００℃が好ましく、１５０℃がより好ましい。再生温度が下限値以上であることにより、吸着剤に吸着した一酸化炭素を効率よく脱離することができる。再生温度が下限値以下の場合、吸着剤から一酸化炭素が脱離する速度が遅くなり、当該脱離が十分に行われない。したがって、再生後の吸着剤の吸着能力が著しく低下する。
【００３２】
本実施形態の吸着剤の吸着量としては、特に限定されないが、具体的には、例えば、温度が２５℃、圧力が１０００Ｐａにおける一酸化炭素の平衡吸着量が３００ｍｍｏｌ／ｋｇ以上であるのが好ましく、４００ｍｍｏｌ／ｋｇ以上であるのがより好ましい。
【００３３】
なお、吸着量は、定容式のガス吸着量測定装置を用いて、温度を２５℃一定にして行っている。
【００３４】
＜一酸化炭素除去装置＞
次に、上述した吸着剤を用いた本実施形態の一酸化炭素除去装置１について説明する。図１は、本発明を適用した一実施形態である一酸化炭素除去装置１の構成を示す系統図である。図１に示すように、本実施形態の一酸化炭素除去装置１は、２機の吸着塔２Ａ，２Ｂと、原料ガス導入経路Ｌ１と、製品ガス導出経路Ｌ２と、再生ガス供給経路Ｌ３と、加熱手段３と、を備えて概略構成されている。本実施形態の一酸化炭素除去装置１は、温度スイング吸着（ＴＳＡ；Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｓｗｉｎｇ  Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）法により、ガス中の一酸化炭素を除去するための装置である。
【００３５】
吸着塔２Ａ，２Ｂは、耐熱性及び耐圧性を備えた筒状の反応容器である。容器の形状については、特に限定されるものではない。
【００３６】
吸着塔２Ａ，２Ｂの内部には、一酸化炭素を吸着するために上述の吸着剤が充填されている。この吸着剤により、ガス中に含まれる一酸化炭素を除去することができる。また、この吸着剤は、一酸化炭素を吸着することにより吸着能力が低下するが、加熱することにより一酸化炭素を脱離させ、吸着能力を再生することができる。
【００３７】
吸着塔２Ａおよび吸着塔２Ｂの一端側には、原料ガス導入経路Ｌ１から分岐した原料ガス導入経路Ｌ１ＡおよびＬ１Ｂがそれぞれ接続されている。これにより、原料ガス導入経路Ｌ１を介して、一酸化炭素を含むガス（以下、「原料ガス」と記載することがある）を吸着塔２Ａ，２Ｂに供給することができる。
【００３８】
また、吸着塔２Ａおよび吸着塔２Ｂの他端側には、製品ガス導出経路Ｌ２から分岐した製品ガス導出経路Ｌ２ＡおよびＬ２Ｂがそれぞれ接続されている。これにより、吸着塔２Ａ，２Ｂにおいて一酸化炭素を除去した原料ガス（以下、「製品ガス」と記載することがある）を、製品ガス導出経路Ｌ２を介して、吸着塔２Ａ，２Ｂから外部に供給することができる。
【００３９】
原料ガス導入経路Ｌ１Ａ，Ｌ１Ｂには、それぞれ開閉バルブＶ１Ａ，Ｖ１Ｂが設けられている。また、製品ガス導出経路Ｌ２Ａ，Ｌ２Ｂには、それぞれ開閉バルブＶ２Ａ，Ｖ２Ｂが設けられている。開閉バルブＶ１Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ２Ａ，Ｖ２Ｂの開閉状態を操作することにより、吸着塔２Ａおよび吸着塔２Ｂのうち、どちらか一方にのみ原料ガスを供給することができる。例えば、吸着塔２Ａにだけ原料ガスを供給する場合は、開閉バルブＶ１Ａ，Ｖ２Ａを開状態にし、開閉バルブＶ１Ｂ，Ｖ２Ｂを閉状態にする。
【００４０】
再生ガス供給経路Ｌ３は、一端が製品ガス導出経路Ｌ２と接続しており、他端が再生ガス供給経路Ｌ３Ａと再生ガス供給経路Ｌ３Ｂとに分岐している。再生ガス供給経路Ｌ３Ａは、製品ガス導出経路Ｌ２Ａ上であって、吸着塔２Ａの他端側と開閉バルブＶ２Ａの間で接続されている。また、再生ガス供給経路Ｌ３Ｂは、製品ガス導出経路Ｌ２Ｂ上であって、吸着塔２Ｂの他端側２Ｂｂと開閉バルブＶ２Ｂの間で接続されている。
【００４１】
再生ガス供給経路Ｌ３には製品ガス導出経路Ｌ２から製品ガスの一部が供給されており、再生ガス供給経路Ｌ３を介して、製品ガスを吸着塔２Ａおよび吸着塔２Ｂに供給することができる。
【００４２】
再生ガス供給経路Ｌ３Ａおよび再生ガス供給経路Ｌ３Ｂには、それぞれ開閉バルブＶ３Ａおよび開閉バルブＶ３Ｂが設けられている。開閉バルブＶ３Ａ，Ｖ３Ｂの開閉状態を操作することにより、吸着塔２Ａおよび吸着塔２Ｂのうち、どちらか一方にのみ製品ガスを供給することができる。例えば、吸着塔２Ｂにだけ製品ガスを供給する場合は、開閉バルブＶ３Ｂを開状態にし、開閉バルブＶ３Ａを閉状態にする。
【００４３】
加熱手段３は、再生ガス供給経路Ｌ３上に設けられている。加熱手段３は、一次側から製品ガスの一部が供給されており、供給された製品ガスを加熱し、加熱された製品ガスを二次側に供給する。したがって、再生ガス供給経路Ｌ３から吸着塔２Ａ，２Ｂに供給される製品ガスの温度は高い。
【００４４】
吸着塔２Ａまたは吸着塔２Ｂに加熱された製品ガス、すなわち再生ガスを供給することにより、吸着塔２Ａ，２Ｂ内の吸着剤が加熱され、吸着剤から一酸化炭素が脱離する。脱離した一酸化炭素は再生ガスと混ざり、混合ガス（以下、「排気ガス」と記載することがある）として排出される。
【００４５】
原料ガス導入経路Ｌ１Ａ上であって、吸着塔２Ａの一端側と開閉バルブＶ１Ａの間には、排気経路Ｌ４Ａが接続されている。また、原料ガス導入経路Ｌ１Ｂ上であって、吸着塔２Ｂの一端側２Ｂａと開閉バルブＶ１Ｂの間には、排気経路Ｌ４Ｂが接続されている。
【００４６】
排気経路Ｌ４Ａおよび排気経路Ｌ４Ｂは途中で接続され、排気経路Ｌ４となる。排気経路Ｌ４により、排気ガスを外部に排出することができる。
【００４７】
排気経路Ｌ４Ａおよび排気経路Ｌ４Ｂには、それぞれ開閉バルブＶ４Ａおよび開閉バルブＶ４Ｂが設けられている。開閉バルブＶ４Ａ，Ｖ４Ｂの開閉状態を操作することにより、排気ガスを外部に排出することができる。例えば、排気ガスを外部に排出する場合は、開閉バルブＶ４Ｂを開状態にし、開閉バルブＶ４Ａを閉状態にする。
【００４８】
さらに、上述した開閉バルブＶ１Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ２Ａ，Ｖ２Ｂ，Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂ，Ｖ４Ａ，Ｖ４Ｂの開閉状態を操作することにより、一方の吸着塔でガス中の一酸化炭素の除去する処理（精製処理）を行うと同時に、他方の吸着塔から吸着剤に吸着した一酸化炭素を排気経路Ｌ４へ供給する処理（再生処理）を行うことができる。例えば、吸着塔２Ａで精製処理を行い、吸着塔２Ｂで再生処理を行う場合は、開閉バルブＶ１Ａ，Ｖ２Ａ，Ｖ３Ｂ，Ｖ４Ｂを開状態にし、開閉バルブＶ１Ｂ，Ｖ２Ｂ，Ｖ３Ａ，Ｖ４Ａを閉状態にする。
【００４９】
＜一酸化炭素除去方法＞
次に、上述した一酸化炭素除去装置１を用いた本実施形態の一酸化炭素除去方法について説明する。本実施形態の一酸化炭素除去方法は、吸着塔２Ａおよび吸着塔２Ｂを並列に接続し、一方の吸着塔において原料ガス中の一酸化炭素を除去する除去処理を行い、他方の吸着塔において吸着剤を再生する再生処理を行う。上記除去処理と再生処理を吸着塔２Ａおよび吸着塔２Ｂの間で交互に切り替えることにより、全体として一酸化炭素を連続除去することができる。本実施形態では、吸着塔２Ａにおいて除去処理を行い、吸着塔２Ｂで再生処理を行う方法を例として説明する。
【００５０】
（除去処理）
先ず、開閉バルブＶ１Ａ，Ｖ２Ａ，Ｖ３Ｂ，Ｖ４Ｂを開状態にし、開閉バルブＶ１Ｂ，Ｖ２Ｂ，Ｖ３Ａ，Ｖ４Ａを閉状態にする。これにより、原料ガス導入経路Ｌ１から供給された原料ガスを、原料ガス導入経路Ｌ１Ａを介して吸着塔２Ａに供給する。その後、吸着塔２Ａ内の吸着剤により原料ガスから一酸化炭素を除去し、製品ガスを精製する。除去した一酸化炭素は吸着剤に吸着される。その後、製品ガスを製品ガス導出経路Ｌ２Ａおよび製品ガス導出経路Ｌ２を介して外部へ供給する。
【００５１】
（再生処理）
一方、製品ガス導出経路Ｌ２から製品ガスを外部へ供給している間、再生ガス供給経路Ｌ３を介して製品ガスの一部を加熱手段３に供給する。加熱手段３は、供給された製品ガス（再生ガス）を加熱し、再生ガス供給経路Ｌ３および再生ガス供給経路Ｌ３Ｂを介して加熱した製品ガスを吸着塔２Ｂへ供給する。
【００５２】
次に、吸着塔２Ｂにおいて、再生ガスが吸着塔２Ｂ内の吸着剤を１００〜４００℃に加熱することにより、吸着剤から一酸化炭素を脱離させ、吸着剤の吸着能力を再生する。脱離した一酸化炭素は再生ガスに混ざり、排気ガスとして排気経路Ｌ４Ｂおよび排気経路Ｌ４を介して外部へ排出される。
【００５３】
以上の処理により、吸着塔２Ａにおいて除去処理を行い、吸着塔２Ｂにおいて再生処理を行うことができる。次に、開閉バルブＶ１Ｂ，Ｖ２Ｂ，Ｖ３Ａ，Ｖ４Ａを開状態にし、開閉バルブＶ１Ａ，Ｖ２Ａ，Ｖ３Ｂ，Ｖ４Ｂを閉状態にする。これにより、吸着塔２Ａにおいて再生処理を行い、吸着塔２Ｂにおいて除去処理を行うことができる。これを交互に切り替えることにより、全体として一酸化炭素を連続除去することができる。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態の吸着剤によれば、銅イオンを含むＹゼオライトであって、温度が２５℃、圧力が１０００Ｐａにおける一酸化炭素の平衡吸着量が３００ｍｍｏｌ／ｋｇ以上である。そのため、簡易な方法により優れた一酸化炭素吸着能力を発揮させることができる。
【００５５】
また、本実施形態の吸着剤の製造方法によれば、一酸化炭素を吸着する吸着剤の製造方法であって、還元ガス雰囲気下において、銅イオンを含むＹゼオライトを３００〜４００℃に加熱する構成となっている。そのため、簡易な方法により優れた一酸化炭素吸着能力を発揮させることができる吸着剤を製造することができる。
【００５６】
また、本実施形態の一酸化炭素除去装置１は、上述した吸着剤が充填された２機の吸着塔２Ａ，２Ｂと、一酸化炭素を含むガスを吸着塔２Ａ，２Ｂの一端側に供給する原料ガス導入経路Ｌ１と、吸着塔２Ａ，２Ｂの他端側から一酸化炭素を除去したガスを取り出す製品ガス導出経路Ｌ２と、製品ガス導出経路Ｌ２から分岐され、一酸化炭素を除去したガスの一部を再生ガスとして吸着塔２Ａ，２Ｂの他端側に供給する再生ガス供給経路Ｌ３と、を備え、再生ガス供給経路Ｌ３に、再生ガスを加熱する加熱手段３が設けられている構成となっている。そのため、簡易な方法により一酸化炭素を高効率に除去することができる。
【００５７】
また、本実施形態の一酸化炭素除去方法は、上述した吸着剤が充填された２機の吸着塔２Ａ，２Ｂの一端側から一酸化炭素を含むガスを供給し、吸着剤に一酸化炭素を吸着させて除去した後、吸着塔２Ａ，２Ｂの他端側から一酸化炭素を除去したガスを取り出す、除去工程と、一酸化炭素を除去したガスの一部を再生ガスとして吸着塔２Ａ，２Ｂの他端側から供給し、吸着剤を１００〜４００℃に加熱して当該吸着剤から一酸化炭素を脱離させた後、吸着塔２Ａ，２Ｂの一端側から一酸化炭素を排出する再生工程と、を含む構成となっている。そのため、簡易な方法により一酸化炭素を高効率に除去することができる。
【００５８】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。例えば、上述した一酸化炭素除去装置１は、加熱手段３により加熱した製品ガスを吸着塔２Ａもしくは吸着塔２Ｂに流通することにより、吸着塔２Ａもしくは吸着塔２Ｂに充填された吸着剤から一酸化炭素を脱離させる例について説明した。しかしながら、この実施形態に限られるものではなく、吸着塔２Ａ，２Ｂに設けた加熱手段により吸着塔２Ａ，２Ｂを加熱して吸着剤から一酸化炭素を脱離させてもよい。
【００５９】
＜実施例１＞
実施例１として、Ｃｕ−Ｙゼオライトを製造し、一酸化炭素の吸着量を評価した。
先ず、イオン交換工程として、シリカ／アルミナモル比が１１．９のＮａ−Ｙゼオライトを、０．５ｍｏｌ／Ｌの酢酸銅水溶液に浸漬させ、室温下で１時間攪拌した。その後、イオン交換水で洗浄し、吸引濾過をしてＣｕ−Ｙゼオライトを回収した。同様のイオン交換工程を繰り返し４回実施した後、１５０℃で乾燥させてＣｕ−Ｙゼオライトを調製した。
【００６０】
キレート滴定法により、調製したＣｕ−Ｙゼオライトの銅イオンの含有量を求めたところ、交換率は８５％であった。なお、キレート試薬としてエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ；Ｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｄｉａｍｉｎｅ  Ｔｅｔｒａ  Ａｃｉｄ）を用いた。
【００６１】
次に、還元工程として、調製したＣｕ−Ｙゼオライトを吸着塔に充填した後、還元ガス雰囲気下において、吸着塔を４００℃で加熱することにより活性化した。なお、還元ガスはとして１体積％の水素を含む窒素ガスを用いた。昇温速度は５０℃／ｈで行った。目的の温度まで昇温した後、１０時間保持した。
以上の工程により、Ｃｕ−Ｙゼオライト（還元工程あり）を製造した。
【００６２】
次に、定容式吸着量測定装置を用いて、上述した製造方法により製造したＣｕ−Ｙゼオライト（還元工程あり）について、２５℃における一酸化炭素の平衡吸着量を測定した。図２は、Ｃｕ−Ｙゼオライトにおける平衡圧と一酸化炭素吸着量の関係を示すグラフである。また、図２には、比較として上述した還元工程を行わなかったこと以外は上述した製造方法と同様にして製造したＣｕ−Ｙゼオライト（還元工程なし）の結果を併せて示した。
【００６３】
図２に示すように、還元工程を行うことにより、一酸化炭素の吸着量が増加することを確認した。
【００６４】
＜実施例２＞
実施例２として、還元温度の異なるＣｕ−Ｙゼオライトを製造し、温度が２５℃、圧力が１０００Ｐａにおける一酸化炭素の平衡吸着量を評価した。
先ず、実施例１と同様にして、還元温度がそれぞれ２００℃、３００℃，４００℃，５００℃のＣｕ−Ｙゼオライトを製造した。
【００６５】
各Ｃｕ−Ｙゼオライトに対して、実施例１と同様に一酸化炭素の吸着量の測定を行った。図３に、温度が２５℃で、平衡圧が１０００Ｐａのときの一酸化炭素の吸着量を示す。還元温度が３００〜５００℃の場合は吸着量が３００ｍｍｏｌ／ｋｇ以上であり、一酸化炭素の吸着能力に優れていた。
【００６６】
しかしながら、還元温度が５００℃を超える場合、ヒーターの電力量や、還元工程の際に用いる部材の耐熱性を考慮すると好ましくない。そのため、Ｃｕ−Ｙゼオライトの還元温度は、３００〜４００℃が好ましいことを確認した。
【００６７】
＜実施例３＞
実施例３として、Ｃｕ−Ｙゼオライトを製造し、異なる再生温度により吸着剤を再生したときの一酸化炭素の吸着量を評価した。
先ず、実施例１と同様にして、還元温度が４００℃のＣｕ−Ｙゼオライトを製造した。
次に、再生温度が１００℃，１５０℃，２００℃，３００℃，４００℃における一酸化炭度の吸着量を測定した。
図４に、温度が２５℃で、平衡圧が１０００Ｐａのときの一酸化炭素の吸着量を示す。
【００６８】
再生温度が１００〜４００℃の場合は吸着量が３００ｍｍｏｌ／ｋｇ以上であり、一酸化炭素の吸着能力に優れていた。
しかしながら、還元温度が４００℃を超える場合、ヒーターの電力量や、一酸化炭素除去装置の耐熱性を考慮すると好ましくない。そのため、Ｃｕ−Ｙゼオライトの再生温度は、１００〜４００℃が好ましいことを確認した。
【００６９】
＜実施例４＞
実施例４として、Ｃｕ−Ｙゼオライトを製造し、異なる還元ガスを用いて吸着剤を還元したときの一酸化炭素の吸着量を評価した。
還元工程として、実施例１と同様に一酸化炭素（ＣＯ）を１％含む窒素ガスを還元ガスとして用いてＣｕ−Ｙゼオライト製造した。その他に、一酸化炭素（ＣＯ）の代わりにそれぞれ酸素（Ｏ２）、アルゴン（Ａｒ）、メタン（ＣＨ４）を１％含む窒素ガス、および窒素ガスのみ（Ｎ２）を還元ガスとして用いたこと以外は実施例１と同様にしてＣｕ−Ｙゼオライト製造した。
【００７０】
各Ｃｕ−Ｙゼオライトに対して、実施例１と同様に一酸化炭素の吸着量の測定を行った。表１に、温度が２５℃で、平衡圧が１０００Ｐａのときの一酸化炭素の吸着量を示す。
還元ガスとして一酸化炭素（ＣＯ）を１％含む窒素ガスを用いた場合は吸着量が４２７ｍｍｏｌ／ｋｇ以上であり、一酸化炭素の吸着能力に優れていた。
【００７１】
【表１】
2017080665.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の吸着剤、吸着剤の製造方法、一酸化炭素除去装置、および一酸化炭素除去方法を用いることで、ボイラーなどに使用済みのガスを再利用する場合に、ガスに含まれる微量の一酸化炭素を除去することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１…一酸化炭素除去装置
２Ａ，２Ｂ…吸着塔
３…加熱手段
Ｌ１，Ｌ１Ａ，Ｌ１Ｂ…原料ガス導入経路
Ｌ２，Ｌ２Ａ，Ｌ２Ｂ…製品ガス導出経路
Ｌ３，Ｌ３Ａ，Ｌ３Ｂ…再生ガス供給経路
Ｌ４，Ｌ４Ａ，Ｌ４Ｂ…排気経路
Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ２Ａ，Ｖ２Ｂ，Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂ，Ｖ４Ａ，Ｖ４Ｂ…開閉バルブ
【図１】
2017080665.tif 000003
【図２】
2017080665.tif 000004
【図３】
2017080665.tif 000005
【図４】
2017080665.tif 000006