JPH01159019A - 吸着器 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一般にＰＳＡ法並びにＴＳＡ法と呼ばれるガ
ス分離方法に使用される吸着器に関し、例えば空気分離
装２の原料ガス中に含まれる水分や炭酸ガスの除去等を
行う吸着器に関するものである。

〔従来の技術〕

吸着器は、内部に充填した吸着剤によりガス中の特定成
分を吸着して除去するもので、吸着器の性能を向上させ
るためには、内部に充填する吸着剤の借を多くし、吸着
剤を通過するガスの流速を下げて吸着効果を向上させる
とともに、吸着剤による流動抵抗を低減させる必要があ
る。

この−手段として吸着器を形成する筒体の長手水平方向
に層状に吸着剤を充填したものが知られている。

第９図（ａ）及び（ｂ）は、この種の、いわゆる横型の
吸着器を示すもので、水平方向に設置された円筒状の外
筒１の内部に下面が開口した内筒２を配設し、該内筒２
の内部に水平方向に吸着剤３を充填している。そして内
筒２の上部に外筒１を貫通する導管４を接続するととも
に、外筒１の下部に導管５を接続し、例えば下部の導管
５から原料ガスを導入して上部の導管４から不純物を除
去された精製ガスを導出している。また内筒２の外周面
には、断熱材６等が貼設されており、内部には充填剤３
を保持するための金網等（図示せず）が設けられている
。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の横型の吸着器は、ガスの流動抵抗
を下げるために吸着剤の充填厚さを薄くすると外筒の容
積に対する吸着剤の充填率が低くなり、外筒が大径ある
いは長大になってしまい、吸着器が大型化してコストア
ップとなるばかりでなく、輸送の際にも特別な配慮が必
要であった。

そこで、本発明は、前記吸着効果や流動抵抗等の性能を
向上させるとともに、吸着剤の充填率を向上させて小型
化を図ることのできる吸着器を提供することを目的とし
ている。

（課題を解決するための手段〕 上記した目的を達成するために本発明は、円筒状容器の
内部にガス中の特定成分を吸着分離する吸着剤を充填し
た吸着器において、前記円筒状容器内に、該容器の径方
向に平行に複数の吸着剤充填室をｆｊｉ間して層状に設
け、該吸着剤充填室の一側に原料ガス導入用導管と連通
ずるガス導入室を形成するとともに、他側に精製ガス導
出用導管と連通ずるガス導出室を形成したことを特徴と
する吸着器、または両端が密閉された外筒内に、両端が
開放された内筒ユニットを前記外筒と同軸方向に１個以
上の適数配置し、該内筒ユニットの両端開口側に吸着剤
充填室を形成することもに、内筒ユニットの長手方向中
央部に前記外筒を貫通する精製ガス導出用導管を接続し
てガス導出室を形成し、さらに外筒の周壁に外筒内に連
通ずる原料ガス導入用導管を接続して前記内筒ユニット
と外筒との間をガス導入室としたことを特徴とする吸着
器を提供するもので、どれに加えて前記吸着剤充填室を
通気性の仕切板により２層の充填室に区画したこと、前
記離間して設けられた吸着剤充填室間に隔壁を設けたこ
と、及びこの隔壁の両側がそれぞれガス導入室及び／又
はガス導出室であること、さらに前記原料ガス導入用導
管が再生ガス導出用導管として機能するとともに、前記
精製ガス導出用導管が再生ガス導入用導管として機能す
ることを特徴としている。

〔作　用〕

このように吸着器を形成することにより、単位　　゛容
積中の吸着剤の充填率を上げるとともに、流動抵抗を低
減させることができ、小型の吸着器で大量のガスを処理
することが可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいてさらに詳細
に説明する。

まず、第１図乃至第３図は、外筒内に内筒ユニットを配
設した吸着器の一実施例を示すもので、水平方向に配置
された円筒状の外筒１１の内部に、両端が開放された円
筒状の内筒ユニット１２を前記外筒１１と同軸方向に適
数配設し、該各内筒ユニット１２に吸着剤１３を充填し
て吸着器１４を形成したものである。

上記外筒１１は、両端が完全に密閉され、耐圧性に優れ
た形状に形成されるもので、外周面には前記内筒ユニッ
ト１２の配設位置に対応して、原料ガス導入用導管１５
が設けられており、該原料ガス導入用導管１５を通して
原料ガス主管１６からの原料ガスＧが外筒１１内に導入
される。

この外筒１１内に配設される内筒ユニット１２は、外筒
１１より一回り小径に形成されており、支持部材１７（
第２図参照）により支持され、外筒１１との間にガス導
入室１８となる空間が形成されている。

そして各内局ユニット１２の内部には、適宜の間隔で通
気性の仕切板１９が設けられており、内部を５室に仕切
っている。

この仕切板１９は、内部に充填される吸着剤１３を保持
するもので、ガスの流動を妨げないように金網等の通気
性を有するものにより形成されている。また同様の仕切
板２０が各内筒ユニット１２．１２の間にも設けられて
おり、各内筒ユニット１２．１２内の吸着剤１３間の圧
力、即ちガスの流量の偏りを無くしている。

また各内筒ユニット１２の外周には、断熱材２１が貼設
されており、外筒１１の端部には、内部点検用のマンホ
ール２２が設けられている。

前記各内筒ユニット１２内に形成された５室の内、両端
開口側の吸着剤充填室２３．２３には、例えば水分を吸
着するアルミナゲル等の吸着剤１３ａを充填し、中−央
部側の吸着剤充填室２４．２４には炭酸ガスを吸着する
モレキュラーシーブ等の吸着剤１３ｂを２層に充填する
。そして中央部の室は、水分、炭酸ガスが除去された精
製ガスＰを導出するためのガス導出室２５とされており
、このガス導出室２５には、各内筒ユニット１２及び外
筒１１を貫通する精製ガス導出用導管２６が接続されて
いる。

また吸着剤１３が充填された各吸着剤充填室２３．２４
には、吸着剤１３の充填や抜き取りを行うための取出し
口２７が外筒１１を貫通して設けられており、さらに第
２図に示すように、各内筒ユニット１２の中央部のガス
導出室２５内には、吸着剤１３中のガスの流れを均等に
するための分配板２８が設けられ、前記精製ガス導出用
導管２６及び吸着剤の取出し口２７には、温度差による
伸縮を考慮してそれぞれベロ一部２６ａ、２７ａが設け
られている。

原料ガスＧは、原料ガス主管１６から各原料ガス導入用
導管１５に分岐して吸着器１４の外筒１１内に導入され
、外筒１１と内筒ユニット１２の間のガス導入室１８を
回って内筒ユニット１２の両端の開口から吸着剤１３内
に流入する。

吸着剤１３ａで水分、吸着剤１３ｂで炭酸ガスが除去さ
れた精製ガスＰは、内筒ユニット１２中央部のガス導出
室２５から精製ガス導出用導管２６に導出され、精製ガ
ス主管２９に集合して空気分離装置等に供給される。

また吸着剤１３の再生は、両生管１６．２９の弁３０．
３０を操作して再生ガスＲを精製ガス主管２９側から原
料ガス主管１６に向かって逆流させることにより行われ
る。

尚、原料ガス導入用導管１５は、精製ガス導出用導管２
６と同一円周上、即ち、内筒ユニット１２の中央部に対
応するように設けて、該原料ガス導入用導管１５からの
原料ガスＧが内筒ユニット１２の両側開口に均等に流入
するように設けることが好ましい。

また吸着剤１３の種類等は、吸着器１４の使用目的に合
せて適宜選定されるもので、一種類、あるいは混合吸着
剤の場合は、各内筒ユニット１２内を３室に仕切り、両
側の各１室を吸着剤充填室とすれば十分であるが、本実
施例のごとく、吸着剤充填室を２室に区画して積層する
ことにより、目的に応じた吸着剤を最適な状態で使用す
ることができる。さらに吸着剤充填室を３室以上に区画
８％層して、それぞれに各種の吸着剤を充填することも
可能である。

ここで、本実施例の吸着器１４と前記第９図に従来例と
して示した吸着器とを、原料ガスＧ１即ち吸着器に導入
される原料空気のωが１８０００ＯＮ−ｒｒ？／ｈの大
型空気分離装置に用いた例で比較する。

まず水分分離用の吸着剤１３ａは、原料空気の温度１５
℃、圧力５．７Ｋｇ／Ｃｉ、吸着器の切替周期３時間と
した時にアルミナゲルが７９２０　Ｋ９必要であり、同
様に炭酸ガス分離用吸着剤１３ｂは、原料空気中の炭酸
ガス母を４００　ｐｐｍとしてモレキュラーシーブが２
９０６０８ｇ必要である。両眼着剤１３ａ、１３ｂを合
せると、その体積は５０゜９イとなる。

そして本実施例の吸着器１４は、第３図に示すように、
吸着器１４の外筒１１の直径りを、輸送に支障のない最
大寸法として３７００ａｌｌ１１．内筒ユニット１２の
内径Ｄｉを３０００ｍとして、原料空気の流（至）等を
考慮すると、精製ガスＰを導出する内筒ユニット１２内
のガス導出室２５の幅Ｗは６００ｇ、各内筒ユニット１
２の間隔Ｎは７５０Ｍとなる。

また吸着剤１３の充填厚さＭを流動抵抗を考慮して１２
００ｍとすると、吸着剤１３の層は６層必要となり、内
筒ユニット１２の数は３となる。

これを前述の直径３７００＃Ｉの外筒１１内に収めると
、外筒１１の長さしは、両端の脹みを入れて１２１００
ｍとなり、このときの外筒１１の容積は１３０イ、充填
率は３９．１５％となる。

また前記第９図に示す従来の横型吸着器の場合は、吸着
器の外筒１の直径りを同じ３７００ｒＮｎ。

内筒２の有効内径Ｄｊを２７００ｍとし、前記実施例と
同量の吸着剤３を同じ厚さＭ１即ち１２００ｍ１で充填
したとすると、内筒２の長さｌ−ｉが１５７００１ｍ必
要であり、外筒１の長さＬＯは約１７０００＃＋１１と
なる。このときの外筒１の容積は１８２．７蕾、充填率
は２７．８６％である。

このように同量の原料ガスを処理する場合は、吸着器の
長さを２／３程度にまで短くすることができる。また同
じ外筒の大きさを有する吸着器では、処理可能な原料ガ
ス量を従来に比べて大幅に増加させることができるので
、超大型の空気分離装置の吸着器として特に好ましいも
のである。

次に第４図乃至第６図は、前記内筒ユニットを設けずに
、円筒状容器内に複数の吸着剤充填室を離間して層状に
設けた実施例を示すものである。

即ち、この吸着器３１は、両端が密閉された円筒状容器
３２の内部を、該容器３２の径方向に配設した多数の通
気性の仕切板３３により区画して容器３２内に多数の室
を層状に形成し、吸着剤充填室３４を離間して設け、該
吸着剤充填室３４の両側にガス導入室３５．ガス導出室
３６をそれぞれ形成するとともに、ガス導入室３５に原
料ガス導入用導管１５を接続し、ガス導出室３６に精製
ガス導出用導管２６をそれぞれ接続し、円筒状容器３２
の外周略全面に断熱材３７を貼着したものである。

本実施例の吸着器３１も、前記実施例に示した内筒ユニ
ット１２を備えた吸着器１４と同様に、ガス導入室３５
に導入された原料ガスＧは、吸着剤充填室３４内に配置
された水分を吸着するアルミナグル等の吸着剤１３ａに
より水分が除去され、さらに炭酸ガスを吸着するモレキ
ュラーシーブ等の吸着剤１３ｂにより炭酸ガスが除去さ
れて精製され、吸着剤充填室３４．３４間に配置された
ガス導出室３６から精製ガスＰとして導出される。

尚、前記第１図乃至第３図に示した実施例と同一・要素
のものには同一符号を付して詳細な説明を省略する。

またここで、この吸着器３１を前記同様の空気分離装置
用として用いた場合で比較する。即ち、吸着剤１３の充
填厚さＭを１２００ｍ、ガス導入室３５の幅Ｎを７５０
ｍ、ガス導出室３６の幅Ｗを６００ｍ＋として、合計体
積が５０．９Ｔｎ”の吸着剤１３を、外周に貼着する断
熱材３７の厚さを考慮して直径りが３０００ｍの円筒状
容器３２内に収めると、円筒状容器３２の長さしは、両
端の脹みを入れて１２１００ｍとなる。このときの円筒
状容器３２の容積は８５．５−ｆｆ＋’、充填率は５９
゜５％となり、大幅な充填率の向上を図ることができる
。

次に第７図は、上記実施例に示す吸着器３１と略同様に
形成された吸着器４０のガス導入室４１の中央部に隔壁
４２を設けた例を示すもので、各隔壁４２の両側及び円
筒状容器３２の端部をガス導入室４１とするとともに、
各隔壁４２間の中央部にガス導出室３６を設け、画室４
１．３６間を吸着剤充填室３４としたものである。

尚、この吸着器４０の他の構成は、前記第４図及び第５
図に示した吸着器３１と同様に形成することができるの
で、同符号を付して説明を省略する。

このように、円筒状容器３２内に隔壁４２を設けて、ガ
ス導入室４１とガス導出室３６及び吸着剤充填室３４か
らなる吸着処理部を複数に分割して独立させることによ
り、原料ガスＧの処理量の増減に対して容易に対処する
ことが可能となる。

即ち、空気分離装置の減は運転等の際には、一部の吸着
処理部に接続されている導管１５．２６を弁等により閉
じてガスの流通を止めることにより、吸着処理部の運転
を停止させることができ、吸着剤や再生ガス等を有効に
使用することができる。

また第８図に示す吸着器５０は、それぞれにガス導入室
５１と吸着剤充填室５２及びガス導出室５３が各１室と
なるように隔壁５４を設けるとともに、原料ガスＧの流
れ方向が同じ向きになるように形成したものである。

このように形成することにより、吸着剤１３ａに吸着し
た水分や、原料ガスＧ中の凝縮水が流出するような場合
でも、水分吸着用の吸着剤１３ａ側を下方にして配置す
れば、水分が炭酸ガス吸着用の吸着剤１３ｂ方向や精製
ガスＰを導出するガス導出室５３方向に向かうのを防止
することができる。またこのように、吸着器５０を垂直
方向に配設することにより、長手方向に水平に配設した
場合に生ずる、例えば吸着剤１３ａの層の上方と下方の
含有水分量の相違による吸着性能の差異の発生を防止す
ることが可能となる。勿論、他の実施例においても、水
分の流出等の虞が無い場合には垂直方向に設ｄすること
が可能である。

尚、上記第７図及び第８図に示した実施例においても、
原料ガス導入用導管が再生ガス導出用導管、また精製ガ
ス導出用導管が再生ガス導入用導管として機能し、使用
されることは言う迄もない。

従って、図中の矢印によって示したガスの流れは吸着工
程のもののみであるが、再生工程におけるガスの流れは
図示した流れと逆方向となる。また吸着器へ導入される
原料または再生ガス並びに導出される精製ガスまたは再
生後の排ガスを供給。

排出する導管は、第１図、第４図のごとき直管に稜間を
設けた形でもよいが、第７図、第８図に示すように各導
入、導出口への流量が均一になるように分配を配慮した
型式のものでもよく、条件に応じて適宜選択することが
できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の吸着器は、円筒状容器内
に、両側にガス導入室とガス導出室とを備えた複数の吸
着剤充填室を該容器の径方向と平行に層状に設けたから
、流動抵抗を増すことなく単位容積中の吸着剤の充填率
を向上でき、吸着器を小型に形成することができる。そ
のため吸着器のコストダウンが図れ、さらに吸着器の輸
送や設置作業も容易となる。

また外局内に両端開口側に吸着剤充填室を形成した内筒
ユニットを配設して吸着器を形成することによっても、
同様の効果を得ることができ、内筒ユニットの数を原料
ガスの流量に応じて増減させれば、適ωの吸着剤で吸着
処理を行うことができるので、設定流量の違う吸着器を
容易に製作することができる。

このように流動抵抗を低減させることで原料ガスの圧縮
圧力を下げることができ、さらに再生時のエネルギーも
低減できるので装置全体のエネルギー消費の低減を図れ
る。

そして前記吸着剤充填室を通気性の仕切板により２層の
充填室に区画することにより、目的に応じた吸着剤を最
適な順序で配置することができ、　　−吸着効率をより
向上させることができる。また前記吸着剤充填室間に隔
壁を設けることにより、流量調整等を容易に行うことが
可能となる。さらに、隔壁の両側をそれぞれガス導入室
及び／又はガス導出室としてガスの流れを一方向とする
ことにより、例えば水分を含んだガス、特に水分の流出
の虞のあるガスの処理を行う吸着器でも垂直方向に配置
することによって、その障害を除去することができる。

さらに前記原料ガス導入用導管が再生ガス導出用導管と
して、また前記精製ガス導出用導管が再生ガス導入用導
管として機能するように構成することにより、吸着設備
を容易にかつ低コストで製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の一実施例を示すもので、第
１図は吸着器の断面正面図、第２図は要部の断面正面図
、第３図は吸着器の大きさを説明するための断面正面図
、第４図乃至第６図は吸着器の他の実施例を示すもので
、第４図は吸着器の断面正面図、第５図は要部の断面正
面図、第６図は吸着器の大きさを説明するための断面正
面図、第７図は隔壁を設けた実施例を示す吸着器の断面
正面図、第８図は隔壁を設けた吸着器の伯の実施例を示
す吸着器の断面正面図、第９図は従来の横型の吸着器を
示すもので、第９図（ａ）は断面正面図、第９図（ｂ）
は断面側面図である。 １１・・・外筒　　１２・・・内筒ユニット　　１３・
・・吸着剤　　１４，３１．４０．５０・・・吸着器１
５・・・原料ガス導入用導管　　１８．３５，４１゜５
１・・・ガス導入室　　１９．２０．３３・・・仕切板
２３．２４．３４．５２・・・吸着剤充填室　　２５゜
３６．５３・・・ガス導出室　　２６・・・精製ガス導
出用導管　　３２・・・円筒状容器　　４２．５４・・
・隔壁　　Ｇ・・・原料ガス　　Ｐ・・・精製ガス　　
Ｒ・・・再生ガス

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、円筒状容器の内部にガス中の特定成分を吸着分離す
   る吸着剤を充填した吸着器において、前記円筒状容器内
   に、該容器の径方向に平行に複数の吸着剤充填室を離間
   して層状に設け、該吸着剤充填室の一側に原料ガス導入
   用導管と連通するガス導入室を形成するとともに、他側
   に精製ガス導出用導管と連通するガス導出室を形成した
   ことを特徴とする吸着器。 ２、ガス中の特定成分を吸着分離する吸着剤を内部に充
   填した吸着器において、両端が密閉された外筒内に、両
   端が開放された内筒ユニットを前記外筒と同軸方向に１
   個以上の適数配置し、該内筒ユニットの両端開口側に吸
   着剤充填室を形成するとともに、中央部に前記外筒を貫
   通する精製ガス導出用導管を接続してガス導出室を形成
   し、さらに外筒の周壁に外筒内に連通する原料ガス導入
   用導管を接続して前記各内筒ユニットと外筒との間をガ
   ス導入室としたことを特徴とする吸着器。 ３、前記吸着剤充填室を通気性の仕切板により２層の充
   填室に区画したことを特徴とする請求項１または２記載
   の吸着器。 ４、前記離間して設けられた吸着剤充填室間に、隔壁を
   設けたことを特徴とする請求項１または２記載の吸着器
   。 ５、前記隔壁の両側が、それぞれガス導入室及び／又は
   ガス導出室であることを特徴とする請求項４記載の吸着
   器。 ６、前記原料ガス導入用導管が再生ガス導出用導管とし
   て機能するとともに、前記精製ガス導出用導管が再生ガ
   ス導入用導管として機能することを特徴とする請求項１
   または２記載の吸着器。