2. ガス精製
2.1 ガス精製とは
ガス精製とはガス中に含まれる不純物を除去することですが、ガスに同伴する微粒子などの固体や液滴を分離する操作については別途説明します。また現在まで多くのガス精製プロセスが商業化されており、どの方法を採用するかは対象となるガスの流量や組成、あるいは温度や圧力、それと除去すべき不純物の種類や濃度にも大きく影響されています。
このガス精製では以下に示す5つの方法に分類しています。
- 溶液による吸収 absorption
- 固体への吸着 adsorption
- 膜への浸透 permeation
- 化学変化による物質変換 chemical conversion
- 凝縮 condensation
ガス吸収(溶液による吸収)
ガスの固有の溶解度を利用してガスが液体へ移動することをabsorption 吸収と言います。これと反対に液側からガス側へ移動する現象をstripping 放散と言います。この吸収と放散を利用したガス分離は多くの化学プロセスで利用されており、吸収すべき不純物の種類や濃度により化学吸収や物理吸収、あるいは化学吸収と物理吸収のハイブリッド吸収法が考案されています。
主なガス状不純物
ガス精製プロセスで除去の対象となる不純物を以下に示します。
- 硫化水素 hydrogen sulfide H2S
- 二酸化炭素 carbon dioxide CO2
- 水蒸気 water vapor H2O
- 二酸化硫黄 sulfur dioxide SO2
- 酸化窒素 nitrogen oxides NO & NO2
- 揮発性有機化合物 volatile organic compounds VOCs
- 揮発性塩素系化合物 volatile chlorine compounds HCL, Cl2
- 揮発性弗素系化合物 volatile fluorine compounds HF, SiF4
- 窒素系化合物 nitrogen compounds
- 一酸化炭素 carbon monoxide CO
- 硫化カルボニル carbonyl sulfide COS
- 二硫化炭素 carbon disulfide CS2
- 有機硫黄化合物 organic sulfur compounds C4H4S etc.
- シアン化水素 hydrogen cyanide HCN