JPH01159018A - 空気分離装置における吸着器用再生装置 - Google Patents

空気分離装置における吸着器用再生装置

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JPH01159018A JP62240241A JP24024187A JPH01159018A JP H01159018 A JPH01159018 A JP H01159018A JP 62240241 A JP62240241 A JP 62240241A JP 24024187 A JP24024187 A JP 24024187A JP H01159018 A JPH01159018 A JP H01159018A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 利用産業分野 この発明は、空気分離装置の精留塔へ冷却原料ガスを供
給する主熱交換器の前段階にて、圧縮した空気中の水分
等を除去しかつ冷却した原料ガス空気を得るための熱再
生式構成からなる吸着器の再生装置の改良に係り、吸着
器の再生用熱交換器に発生するサーマルショックを低減
し熱疲労破壊の発生を防止した空気分離装置における吸
着器用再生装置に関する。
背景技術 空気分離装置は、水分や炭酸ガス等を除去した空気を昇
圧、冷却して原料ガスとなし、精留塔にて、各気体の沸
点差を利用して分離精製される。
、 この空気分離装置の精留塔へ冷却原料ガスを供給す
る主熱交換器の前段階では、吸着剤の冷却、加熱の温度
変化量を利用して、水分及び炭酸ガスを吸着分離する吸
着器が用いられている。
吸着器は一対の吸着剤を充填した吸着塔からなり、吸着
効率を上げるため、冷却した後、常温付近での吸着と加
温による脱着とを交互に行なうが、冷却には前記の主熱
交換器からの低温廃ガスを用い、加温には再生用熱交換
器及びその後段のヒーターにて、加温された廃ガスを利
用している。
かかる吸着器用再生装置の構成を、従来装置の回路を示
す第4図に基づいて詳述する。
吸入フィルター(1)を経て導入され、圧縮機(2)に
て圧縮された水分を含む圧縮空気は、清浄器(3)にて
触媒等により、SOX、 NOXを除去される。
さらに、圧縮されて高温になった圧縮空気は、吸着器(
10)の再生用熱交換器(4)及びアフタークーラー(
5)で常温近くまで冷却され、吸着行程中の吸着器(1
0)の例えば、吸着塔(10a)へ電磁弁(11)を経
て供給され、吸着器(10a)内で、N20、co2を
除去された後、チエツク弁(13)及びフィルター(1
5)を通って、空気分離装置の主熱交換器(図示せず)
へ原料空気として供給される。
一方、主熱交換器を経て空気分離装置にて製品成分のN
2.02等を分離された残りの廃ガスは、図示しない他
の熱交換装置で冷熱を回収された後、常温程度のガスと
して再び戻り、次の二通りの流れ方をする。
1つは、吸着器(10)の一方の吸着塔内の吸着剤を再
生するための流路が設けられ、かかる加温工程中は、前
記戻り廃ガスの通路(6)に設けた3方切換弁(7)に
て切換られ、再生用熱交換器(4)に流れ込み、熱交換
器(4)内で高温の圧縮空気により予熱された後、ヒー
ター(8)で、例えば200℃程度に加熱され、再生工
程中の吸着器(10b)へチエツク弁(16)を経て供
給され、吸着剤よりN20. CO2を脱着した後、電
磁弁(18)を経て排気塔(2o)より大気中へ排出さ
れる。
次に、加温再生後の吸着器(10b)を次の吸着工程に
備えて冷却する冷却工程中は、廃ガスは3方切換弁(7
)を経て吸着器(10)へのバイパス管路(9)へ流れ
、チエツク弁(16)を経て吸着塔(10b)へ供給さ
れ吸着剤を冷却した後、電磁弁(18)より排気塔(2
0)を経て排出される。
例えば、下記の如き各工程時間にて行われる。
吸着器(10a)−吸着工程       約4.5時
間すなわち、一対の吸着器(10aX10b)は、所定
の時間サイクルで交互に切換えて使用される従来技術の
問題点 上述した如く、吸着塔(10b)の冷却工程中は、再生
用熱交換器(4)には廃ガスは流れず、再生用熱交換器
(4)自体は導入される圧縮空気の温度、例えば110
℃程度になっている。
ところが、吸着器(10)が切換えられ、吸着塔(10
a)が加温工程となると、3方電磁切換弁(7)が切換
わり、急激に冷たい廃ガス、例えば10℃程度の多量の
廃ガスが再生用熱交換器(4)に流れ込み、再生用熱交
換器(4)の廃ガス流入部近傍の温度が110℃から6
0℃(温度変化量50℃)まで急激に降下し、一種の熱
ショックを与える。
この熱応力は、吸着器(10)が切換えられる毎に、再
生用熱交換器(4)に与えられるため、長期間の使用に
より、該熱交換器が疲労破壊に至る恐れがあった。
発明の目的 この発明は、熱再生式構成からなる吸着器の再生装置の
耐久性の改良を目的とし、吸着器の再生用熱交換器に発
生するサーマルショックを低減し熱疲労破壊を防止でき
る再生装置を目的としている。
発明の構成と効果 この発明は、 一対の吸着塔を並列配置し、主熱交換器からの低温廃ガ
スと、再生用熱交換器にて加温した廃ガスとを、交互に
導入可能となした熱再生式吸着器において、 主熱交換器からの廃ガスを吸着器または再生用熱交換器
へ切換える3方切換弁前に、再生用熱交換器へ廃ガスを
導入可能とする分岐管路と、再生用熱交換器通過直後の
廃ガスを吸着器からの排出ガスと混合可能となす分岐管
路を設け、加温切換前に、少量の廃ガスを導入して再生
用熱交換器を予備冷却することを特徴とする空気分離装
置における吸着器用再生装置であり、 また、 主熱交換器からの廃ガスを吸着器または再生用熱交換器
へ切り換える3方切換弁より上流、あるいは吸着器また
は再生用熱交換器への廃ガス通路途中に設けた各開閉弁
より上流に、再生用熱交換器へ少量の廃ガスを導入可能
とする分岐管路を設けて、常時、再生用熱交換器を予備
冷却することを特徴とする空気分離装置における吸着器
用再生装置であり。
さらに、 主熱交換器からの廃ガスを吸着器または再生用熱交換器
へ切り換える3方切換弁を連続切換弁とし、再生用熱交
換器への切換時、導入量を少量から連続的に増大させ、
再生用熱交換器を予備冷却することを特徴とする空気分
離装置における吸着器用再生装置である。
この発明は、前述した廃ガス通路の3方切換弁において
、切換後に再生用熱交換器と大きな温度変化量を有する
多量の低温廃ガスが急激に導入され、再生用熱交換器の
廃ガス流入部付近にサーマルショックが発生するのを、
切換前あるいは常時に廃ガスを少量導入して再生用熱交
換器を予備冷却することにより弁切換時の温度変化量を
小さくでき、あるいは連続切換弁により導入量を少量か
ら連続的にかつ経時的に増大することによりサーマルシ
ョックを大きく低減し、再生用熱交換器の寿命を延長で
きるものである。
発明の図面に基づく開示 第1図はこの発明による再生装置の回路説明図であり、
第2図と第3図はこの発明の他実施例を示す回路説明図
である。
実施例1 まず、第1図に示す再生装置は、前述した第4図の構成
と同構成であり、さらに、廃ガス通路(6)の3方電磁
切換弁(7)の上流側より分岐し、前記切換弁(7)と
再生用熱交換器(4)とを接続する配管に連結する分岐
配管を設けてこれに電磁弁(3o)を配設する。
また、再生用熱交換器(7)とヒーター(8)とを接続
する配管より分岐させた配管を、吸着器(1o)の排出
側の電磁弁(18X19)と排気塔(2o)を接続する
配管の途中に連結し、この分岐配管に電磁弁(31)を
設けである。
作用・効果 かかる分岐配管及び電磁弁(30X31)を設けた再生
装置の作用・効果を説明すると、吸着器(1o)の再生
工程のうち加温工程に切換える前、例えば切換曲数分前
に電磁弁(30)と電磁弁(31)を開放し、例えば、
廃ガス通路(6)の通常流量の1/10の量を再生用熱
交換器(4)へ供給する。
再生用熱交換器(4)の廃ガス流入部付近の温度は、導
入される圧縮空気の温度、例えば110”C程度となっ
ており、再生工程のうち加温工程への切換前に、所定量
の廃ガスを流入させることにより、−旦110℃から8
5℃(温度変化量25℃)まで降下し、予備冷却される
その後、3方電磁切換弁(7)を切換え、電磁弁(30
)及び電磁弁(31)は閉塞して、廃ガスの全流量を再
生用熱交換器(4)へ供給することにより、前記廃ガス
流入部付近の温度は約85℃から60℃に低下(温度変
化量25℃)し、温度変化量が小さくなり、サーマルシ
ョックを大幅に緩和することができる。
なお、再生用熱交換器(4)を予冷するのに使用された
廃ガスの一部は、脱着ガスと混合されて排気塔(20)
へ排出される。
なお、再生用熱交換器を通過し温度が上昇した廃ガスを
バイパス管路(9)からの廃ガスと混合し、吸着剤の冷
却に影響の無い程度の温度の廃ガスとして吸着器(10
)に供給することもでき、この場合電磁弁(31)及び
電磁弁(31)と吸着器(10)の出口を連結する管路
が不用となることは言うまでもない。
実施例2 次に、第2図に示す再生装置は、前述した第4図及び第
1図の再生装置と同構成からなり、廃ガス通路(6)の
3方電磁切換弁(7)の上流側より分岐し、前記切換弁
(7)と再生用熱交換器(4)とを接続する第1の分岐
管路に連結する少量の廃ガスを導入可能とする第2の分
岐管路(32)を設けである。
第3図に示す如く、3方電磁切換弁(7)を除去し、バ
イパス管路(9)と第1の分岐管路にそれぞれ電磁弁(
33X34)を設ける場合も、下記の第2図の構成と同
様な効果が得られる。
作用・効果 3方電磁切換弁(7)がバイパス管路(9)側に切換え
られている場合(冷却工程時)は、廃ガスはその一部が
第2の分岐管路(32)、再生用熱交換器(4)を経て
、ヒーター(8)より吸着器(10)へ供給されると共
に、残部の廃ガスは3方電磁切換弁(7)を経てバイパ
ス管路(9)より直接、吸着器(10)へ供給される。
しかし、再生用熱交換器(4)とヒーター(8)を経由
する管路、特に第2の分岐管路(32)の圧力損失を、
バイパス管路(9)の圧力損失に比し大きめになるよう
設定することにより、廃ガスの一部は再生用熱交換器(
4)を通過し、温度は上昇するがその流量が少ないため
、バイパス管路(9)からの廃ガスと混合された後、吸
着剤の冷却に影響の無い程度の温度の廃ガスを吸着器(
10)に供給することができる。
なお、この際のヒーター(8)は停止されていることは
言うまでもない。
従って、3方電磁切換弁(7)の上流側より分岐し、前
記切換弁(7)と再生用熱交換器(4)とを接続する第
1の分岐管路に連結する少量の廃ガスを導入可能とする
第2の分岐管路(32)を設けた構成により、導入され
る圧縮空気の温度である例えば110℃程度となってい
る再生用熱交換器(4)の廃ガス流入部付近は、所定量
の低温廃ガスを第2の分岐管路(32)を経てバイパス
させることにより、110℃から85℃まで降下し、予
備冷却されている。
その後、3方電磁切換弁(7)を切り換えて電磁弁(3
3)を閉塞して、廃ガスの全流量を再生用熱交換器(4
)へ供給することにより、前記廃ガス流入部付近の温度
は約85℃から60℃に低下し、温度変化量が小さくな
り、サーマルショックを大幅に緩和することができる。
なお、第3図の実施例では、その後、電磁弁(33)を
閉塞して、電磁弁(34)を解放して、廃ガスの   
′全流量を再生用熱交換器(4)へ供給することにより
、同様に温度変化量が小さくなり、サーマルショックを
大幅に緩和することができる。
実施例3 第4図に示す従来の再生装置と同様構成において、3方
電磁切換弁の替わりに、導入量を少量から暫時連続的に
増大できる連続切換弁を用いて試験を行ったところ、再
生用熱交換器の廃ガス流入部付近の熱応力は、3方切換
電磁弁を用いた従来の再生装置に比較して、約1/4に
低減できた。
以上のように、この発明では加温工程時の弁切換におい
て、実施例1,2では、弁切換前にあるいは常時予備冷
却側ることにより、従来装置の温度変化量(50℃)か
ら約1/2程度(25℃)まで減少するなめ、実施例3
では連続的に増大させながら切換えることにより、サー
マルショックを緩和でき、再生用熱交換器、特にその廃
ガス流入部付近の熱応力が大幅に低減し、熱疲労破壊の
発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による再生装置の回路説明図であり、
第2図と第3図はこの発明の他実施例を示す回路説明図
である。 第4図は従来の再生装置の回路説明図である。 1・・・吸入フィルター、2・・・圧縮機、3・・・清
浄器、4・・・再生用熱交換器、5・・・アフタークー
ラー、6・・・廃ガス通路、7・・・3方電磁切換弁、
8・・・ヒーター、9・・・バイパス管路、1o・・・
吸着器、10a、10b−吸着塔、11,12,18,
19,30,31,33.34・・・電磁弁、13,1
4,16.17・・・チエツク弁、15・・・フィルタ
ー、20・・・排気塔、32・・・分岐管路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一対の吸着塔を並列配置し、主熱交換器からの低温廃ガ
    スと、再生用熱交換器にて加温した廃ガスとを、交互に
    導入可能となした熱再生式吸着器において、 主熱交換器からの廃ガスを吸着器または再生用熱交換器
    へ切換える3方切換弁前に、再生用熱交換器へ廃ガスを
    導入可能とする分岐管路と、再生用熱交換器通過直後の
    廃ガスを吸着器からの排出ガスと混合可能となす分岐管
    路を設け、加温切換前に、少量の廃ガスを導入して再生
    用熱交換器を予備冷却することを特徴とする空気分離装
    置における吸着器用再生装置。 2 一対の吸着塔を並列配置し、主熱交換器からの低温廃ガ
    スと、再生用熱交換器にて加温した廃ガスとを、交互に
    導入可能となした熱再生式吸着器において、 主熱交換器からの廃ガスを吸着器または再生用熱交換器
    へ切り換える3方切換弁より上流、あるいは吸着器また
    は再生用熱交換器への廃ガス通路途中に設けた各開閉弁
    より上流に、再生用熱交換器へ少量の廃ガスを導入可能
    とする分岐管路を設けて、常時、再生用熱交換器を予備
    冷却することを特徴とする空気分離装置における吸着器
    用再生装置。 3 一対の吸着塔を並列配置し、主熱交換器からの低温廃ガ
    スと、再生用熱交換器にて加温した廃ガスとを、交互に
    導入可能となした熱再生式吸着器において、 主熱交換器からの廃ガスを吸着器または再生用熱交換器
    へ切り換える3方切換弁を連続切換弁とし、再生用熱交
    換器への切換時、導入量を少量から連続的に増大させ、
    再生用熱交換器を予備冷却することを特徴とする空気分
    離装置における吸着器用再生装置。
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