JPH01307425A - 圧力スイング吸着装置 - 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］ 本発明は高純度ガスの製造に利用される圧力スイング吸
着装置（以下単にＰＳＡ装置という）に関し、詳細には
前処理装置として別の吸着装置を設けて予備処理的に不
純成分を除去する場合において、該前処理装置から回収
ガス中への不純成分の混入を極力防止でき、高純度の製
品ガスを回収することのできるＰＳＡ装置に関するもの
である。以下の説明ではその代表例として原料空気から
Ｎ、ガスを高純度で回収するＰＳＡ装置について述べる
が、本発明装萱の適用対象はこれによって限定解釈され
てはならない。

［従来の技術］ 第２図は前処理装置Ｒ及びＮ２ガスを選択的に吸着回収
するＰＳＡ装置装置上って構成されるＮ、ガス回収装置
の概略説明図である。前処理装置Ｒの圧縮機９によって
加圧された原料空気は前処理塔２ａ、２ｂのいずれかに
送給され、該塔内の吸着剤にＮ２０及びＣ０２成分を吸
着させ、ここを通過した０２／Ｎ２混合ガスを３塔式Ｐ
ＳＡ装置Ｐへ送り込む、第４図は該前処理塔２ａ。

２ｂの工程を示す説明図であり、吸着工程及び脱着工程
が周期的に行なわれる。

処理ガス導出管２１、−時貯留ホルダ１１及び原料ガス
導入管１ａを介してＰＳＡ装置装置上給されてきた混合
ガスは、自動開閉弁（以下単に弁という）Ｖ＋〜Ｖ、を
介して吸着塔３ａ、３ｂ。

３、ｃのいずれかに導入される。各吸着塔の底部には弁
ｖ４〜ｖ６を介して排ガス廃棄管４ａが連結され、該排
ガス廃棄管４ａは前処理塔２ａ、２ｂと再生用ガス導入
管２１及び弁２７．２８を介して連結され、吸着塔３ａ
、３ｂ、３ｃを通過した０、を主成分とする排ガスは、
前処理塔内に吸着されたＨ、Ｏ，ｃｏ２脱着のためのパ
ージ用ガスとして利用される。また吸着塔３ａ、３ｂ、
３ｃ底部には分岐管を介して脱着用管５が接続され、真
空ポンプ６によって脱着されたＮ２ガスは製品ガスホル
ｉ２０に貯留する。製品ガスホルダ２０には、製品ガス
の一部を洗浄用として抜き出すための洗浄用管８が配設
され、該洗浄用管８は分岐された抜弁Ｖ１３〜ＶＩＳを
介して吸着塔３ａ。

３ｂ、３ｃの各頂部に連結される。尚各吸着塔３ａ、３
ｂ、３ｃは連続配管１０ａ、　　１ｏｂ。

１０ｃによって直列的にも連結される。

第３図は、吸着塔３ａ、３ｂ、３ｃの作動工程を示す説
明図であり、吸着工程開始時から脱着工程終了時までの
作動工程を１工程サイクルとじている。この１工程サイ
クルは図示の如く吸着工程、回収工程、洗浄工程及び脱
着工程より構成される。

［発明が解決しようとする課Ｎ］ 第５図は前処理装置Ｒにおける脱着工程時のガス流れ（
破線矢印で示す）及び吸着工程時のガス流れ（実線矢印
で示す）を示す説明図である６例えば前処理塔２ｂにお
いて吸着工程から脱着再生工程への切換えを行なう場合
、弁Ｚ　２　＋　Ｚ　ＩＩを開から閏へ、逆に弁Ｚ４．
Ｚａを閏から開へ夫々はぼ同時に切り換えるのであるが
、原料空気は圧縮機９によって４．０　ｋｇ／ｃｍ”Ｇ
程度に加圧されており、弁ｚ６と２６の開閉切換えが同
時に行なわれたとしても、該加圧ガスの一部は弁Ｚａを
すり抜けて排ガス廃棄管４ａに入り矢印Ｌ＋、Ｌｘに示
す如く逆流する。特にＰＳＡ装置が小型化され、自動開
閉弁として真空用電磁弁が使用される様になると、該弁
はガス流の遮断に対して方向性を有するものがほとんど
であり、ガスの逆流に対してシール構造上リークを生じ
易いので、吸着工程時の加圧ガスの一部が排ガス廃棄管
４ａ側にリークする可能性は非常に高い。

上記のリークによって０２　／　Ｎ　２混合ガスが排ガ
ス廃棄管４ａ内に大量に侵入してきた場合、該リークガ
スは排ガス廃棄管４ａ内の排ガスよりも高圧であるため
、吸着塔３ａ、３ｂ、３ｃのいずれかの塔内まで容易に
到達する。なぜなら第３図に示す如く全時間にわたって
いずれかの吸着塔では吸着工程が行なわれ、さらに間欠
的に回収工程が重ねて行なわれていることもあり、弁ｖ
４〜ｖ６のいずれかは交互に開放状態にあるからである
。

この結果吸着塔３ａ、３ｂ、３ｃの不純成分残存量が増
えることになり、最終製品ガスの純度を高めることが困
難になると考えられていた。

そこで本発明者らは前処理装置Ｒから吸着塔３ａ、３ｂ
、３ｃへのガスリークを防止して回収成分ガス純度を高
めることを目的として種々研究を重ね、本発明を完成し
た。

［課題を解決するための手段〕 上記の目的を達成した本発明は、前処理装置から圧力ス
イング吸着塔への不純成分の逆流を防止するため、前処
理塔に設ける再生用ガス導入管と圧力スイング吸着塔に
設ける排ガス廃棄管の間にガスホルダを設けたことを、
要旨とするものである。

［作用及び実施例］ 第１図は本発明の代表的な実施例を示す概略説明図であ
る。第２図に示した従来例と相違する特徴的な構成は、
再生用ガス導入管２２と排ガス廃棄管４ａの間に排ガス
ホルダ１２を設けた点にある。ＰＳＡ装置装置おける吸
着工程において吸着塔３ａ、３ｂ、３ｃを通過してきた
０２を主成分とする排ガス、及び回収工程時の排ガスを
上記の排ガスホルダ１２へ一時的に貯留し、前処理塔２
ａ、２ｂのＣＯ□とＨ２Ｏのパージ用ガスとして使用す
る。

さらに前処理装置Ｒの弁Ｚｙ　、Ｚａを介してリーク又
は逆流してくる加圧された０□／　Ｎ　２混合ガスは、
上記の排ガスホルダ１２内へ導入され、該混合ガスは該
排ガスホルダ１２内において膨張的に減圧され且つ減速
される。従ってこの混合ガスが吸着塔３ａ、３ｂ、３ｃ
内まで逆流してしまうことはなくなり、Ｎ２ガス回収Ｐ
ＳＡ装買Ｐの回収Ｎ２ガス濃度に悪影響を与えることは
全くなくなった。

（実験例） 前処理塔内径　：５０ｍｍ 前処理塔高さ　：１０００＋ａｍ 前処理塔吸着剤：合成ゼオライト１３Ｘ型及びシリカゲ
ル 原料空気供給量：３２０ＯＮｊｌ／ｈ 原料空気供給圧：　５．Ｏｋｇ／ｃｍ２Ｇ吸着塔内径　
　＝８０ｆｆｌＩＩ 吸着塔高さ　　：１０００ｍｍ 吸着塔吸着剤　二合成ゼオライト５Ａ型脱着圧力　　　
：１００Ｔｏｒｒ 製品Ｎ２回収量：８０ＯＮｊ２／ｈ 以上の条件で第１図及び第２図に示した装はによって連
続運転を行ない、製品ガスホルダ２０におけるＮ２ガス
純度を比較した。

その結果第２図に示した従来装置ではＮ２ガス純度の上
限は９９．９％であったが、第１図に示した本発明装置
においては９９．９９％以上を達成することができた。

［発明の効果］ 本発明により前処理装置からＰＳＡ装置への不純成分の
混入が防止され、回収目的成分の高純度化を達成できる
様になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の代表的な実施例を示す概略説明図、第
２図は従来例を示す概略説明図、第３図は吸着塔の工程
を示す説明図、第４図は前処理塔の工程を示す説明図、
第５図は前処理装置におけるガス流れを示す説明図であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 前処理塔に設ける処理ガス導出管と圧力スイング吸着塔
   に設ける原料ガス導入管を連結すると共に、前記圧力ス
   イング吸着塔に設ける排ガス廃棄管と前記前処理塔に設
   ける再生用ガス導入管を連結してなる圧力スイング吸着
   装置において、前記排ガス廃棄管と再生用ガス導入管の
   間には再生用ガスの逆流を防止するガスホルダが配設さ
   れてなることを特徴とする圧力スイング吸着装置。