JPH05192526A - 圧力スィング式ガス分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バルブ動作のマッチングを確実にし、サイク
ルタイムの短縮を可能とし、原料供給用ブロアー及び脱
着用真空ポンプの連続動作を可能とした圧力スィング式
ガス分離装置を提供しようとするものである。 【構成】 ポートを有する２枚の板の間に可動片を摺動
させる往復動バルブを吸着室の数だけ用い、可動片には
２つの貫通孔を設け、一方の板には吸着室の両端と接続
するための一対のポートを設け、該ポートには可動片の
上死点から下死点の間で可動片の貫通孔が該ポートに対
して常時開口する空間を設け、他方の板には原料ガス供
給管、精製ガス回収管、パージガス供給管、吸着性ガス
回収管などに対応する複数のポートを設け、上記可動片
を移動して貫通孔を順次複数のポートに連通可能とした
圧力スィング式ガス分離装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧力スィング式ガス分
離装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は従来の１塔式の圧力スィング式ガ
ス分離装置の概念図である。吸着剤２を充填した吸着塔
１は、吸着工程では原料ガス用ストップ弁５及び精製ガ
ス用ストップ弁６を開放し、ブロアー３を始動して原料
ガスを供給管４を介して吸着塔１に供給し、原料ガス中
の吸着性成分を吸着剤２に吸着させ、非吸着性成分を回
収管７より回収する。吸着工程が終了すると、ブロアー
３を停止し、原料ガス用ストップ弁５及び精製ガス用ス
トップ弁６を閉鎖し、吸着性成分ガス排気用ストップ弁
８及び精製パージガス用ストップ弁１１を開放し、真空
ポンプ１０を始動することにより再生工程に移行し、精
製ガスの一部を用いて吸着剤２に吸着しているガスを減
圧パージし、排気管９から系外に排気する。このように
各ストップ弁の開閉とブロアー及び真空ポンプの始動停
止を繰り返すことにより原料ガスから目的の精製ガスを
分離回収する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の装置では、多数
のバルブ操作を伴う間欠作動であるため、連続回転式タ
ーボ機械である原料供給用ブロアーや脱着用真空ポンプ
をバルブ動作とマッチングさせることが難しく、機械効
率を低下させる原因となり、単位処理ガス量当たりの消
費電力が増加するという欠点がある。また、上記の装置
では、１サイクルの時間が数分と長いため、多量の吸着
剤を必要とし、装置コストが高くなる。特に、大容量の
ガス分離を行うときには装置コストの増加は大きな問題
であり、大容量化を難しくする。

【０００４】そこで、本発明は、上記の欠点を解消し、
バルブ動作のマッチングを確実にし、サイクルタイムの
短縮を可能とし、原料供給用ブロアー及び脱着用真空ポ
ンプラーの連続動作を可能とし、かつ、大容量化を容易
にした圧力スィング式ガス分離装置を提供しようとする
ものである。

【０００５】

【問題点を解決するための手段】本発明は、複数の吸着
室を切換弁で流路を切換えて連続的にガス分離を行う圧
力スィング式ガス分離装置において、上記切換弁とし
て、ポートを形成する２枚の板の間に可動片を摺動させ
る往復動バルブを用い、該往復動バルブの可動片には２
つの貫通孔を設け、一方の板には吸着室の両端と接続す
るための一対のポートを設け、該ポートには可動片の上
死点から下死点の間で可動片の貫通孔が該ポートに対し
て常時開口するような空間を設けて吸着室と常時連通さ
せ、他方の板には原料ガス供給主管、非吸着性ガス回収
主管、パージガス供給主管、吸着性ガス回収主管などか
ら分岐した枝管に対応する複数のポートを設け、上記可
動片を移動することによりその貫通孔を順次複数のポー
トに連通可能としたことを特徴とする圧力スィング式ガ
ス分離装置である。

【０００６】なお、上記可動片の駆動は、可動片の後端
にそれぞれの連結棒を接続し、各可動片の移動の位相差
に対応した角度で連結棒をクランク軸に固定し、クラン
ク軸の回転により一定の位相差で可動片を移動させる
か、上記可動片の後端に油圧シリンダー又はエアシリン
ダーを接続し、任意の位相差で可動片を移動させること
ができる。

【０００７】

【作用】本発明の圧力スィング式ガス分離装置では、上
記の往復動バルブを用いることにより、各吸着室のガス
流の切換えを同時に行うことができ、バルブ動作とター
ボ機械とのマッチングが容易になり、特に、クランク軸
で上記の往復動バルブを駆動するときには、一定の位相
差で可動片を確実に移動させることができ、クランク軸
の回転速度を速くすることにより、吸着脱着サイクルを
短縮することができ、大容量のガス分離も容易に可能と
なる。また、油圧シリンダー又はエアシリンダーで往復
動バルブを駆動するときには、任意の位相差で可動片を
移動させることができ、種々のサイクルタイムのガス分
離操作に容易に対応させることができる。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明の１実施例である３つの吸着
室を備えた圧力スィング式ガス分離装置の概念図であ
る。吸着器１は円周方向に３分割され、それぞれの分割
された区画室１２の内には吸着剤２が充填されている。
これらの区画室１２の上端には、原料ガスの供給若しく
は特定ガスの排気のための共通配管１３が、また、これ
らの区画室１２の下端には、精製ガスの回収若しくはパ
ージガスの供給のための共通配管１４が取り付けられい
る。また、往復動バルブ２０は、ポートを形成する２枚
の板の間に可動片２３を摺動させるものであり、可動片
２３には２つの貫通孔２１，２２を設け、一方の板に
は、共通配管１３，１４とそれぞれ接続するための一対
のポートを設け、該ポートには可動片２３の上死点から
下死点の間で可動片２３の貫通孔２１，２２が該ポート
に対して常時開口するような空間を設けて区画室１２と
常時連通可能とし、他方の板には、４つのポートを設
け、それぞれのポートを、原料ガス用主配管４から分岐
された枝管１５、精製ガス用主配管７から分岐された枝
管１６、特定ガス用主配管９から分岐された枝管１７、
及び、パージガス主配管１８から分岐された枝管１９と
それぞれ接続し、可動片２３を移動することにより、貫
通孔２１を原料ガスの枝管１５又は特定ガスの枝管１７
と接続可能とし、貫通孔２２を精製ガスの枝管１６又は
パージガスの枝管１９と接続可能とした。そして、可動
片２３の一端は、連結棒２４を介してクランク軸２５に
接続され、クランク軸２５の回転により可動片２３を上
下方向に往復運動する。以上、区画室１２と往復動バル
ブ２０との関係を中心に説明したが、区画室１２−ｂと
往復動バルブ２０−ｂ、及び、区画室１２−ｃと往復動
バルブ２０−ｃの関係も同様である。

【０００９】この装置を用いてガス分離を行う手順を以
下説明する。図１の装置では、各往復動バルブの可動片
は、第１の区画室が吸着工程、第２の区画室が系外と遮
断されたアイドル工程、第３の区画室が再生工程となる
ようにクランク軸に９０度毎の位相差を設けて接続され
ている。図１の段階では、右側の往復動バルブ２０の可
動片２３は上死点に位置され、区画室１２は吸着工程に
ある。即ち、原料ガスは主配管４、枝管１５及び共通配
管１３を介して区画室１２を下方に向けて流され、吸着
性成分を吸着した後、精製ガスは共通配管１４、枝管１
６及び主配管７を介して系外に回収される。中央の往復
動バルブ２０−ｃの可動片２３−ｃは中立位置にあるた
め、区画室１２−ｃは系外と遮断され、アイドル工程に
ある。左側の往復動バルブ２０−ｂの可動片２３−ｂは
下死点に位置され、区画室２０−ｂは再生工程にある。
即ち、パージガスは主配管１８、枝管１９−ｂ及び共通
配管１４−ｂを介して区画室１２−ｂに上方に向けて流
され、吸着剤から吸着性成分を脱着し、特定ガスとして
共通配管１３−ｂ、枝管１７−ｂ及び主配管９を介して
系外に排出される。そして、クランク軸を回転すると、
上記の位相差で往復動バルブの各可動片を動かし、ガス
流れを各区画室毎に切り換え、連続したガス分離を可能
とする。

【００１０】図１の装置では、往復動バルブの可動片を
クランク軸で作動させたが、クランク軸の代わりに油圧
シリンダーや空気シリンダを用いて駆動することも可能
である。この場合は、クランク軸とは異なり、位相差を
必要に応じて任意に設定することができるので、吸着工
程、アイドル工程、脱離工程などの各サイクルタイムが
変化しても、使用するターボ機械の特性とマッチングを
図った効率の良いガス分離を行うことが可能である。

【００１１】

【発明の効果】本発明は、上記の構成を採用することに
より、サイクルタイムを縮めることが容易であり、例
えば、クランク軸を２ｒｐｍで回転すると、吸着剤量を
１／５〜１／１０まで少量化することができる。ブロ
アー、真空ポンプ等のターボ機械は無駄な待ち時間がな
いため、動力損失を少なくすることができ、ガス回収効
率を向上することが可能となる。連続的にガス回収が
できるため、大容量化が容易となり、しかも低コストで
済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例であるガス回収装置の概念図
である。

【図２】従来のガス回収装置の概念図である。

【符号の説明】

１ 吸着器、 ２ 吸着剤、 ３ 原料ガス供給用ブロ
アー、 ４ 原料ガス用主配管、 ５ 原料ガス用スト
ップ弁、 ６ 精製ガス用ストップ弁、 ７精製ガス用
主配管、 ８ 特定ガス用ストップ弁、 ９ 特定ガス
用主配管、１０ 真空ポンプ、 １１ パージガス用ス
トップ弁、 １２ 区画室、 １３原料ガス及び特定ガ
ス用共通配管、 １４ 精製ガス及びパージガス用共通
配管、 １５ 原料ガス用枝管、 １６ 精製ガス用枝
管、 １７ 特定ガス用枝管、 １８パージガス用主配
管、 １９ パージガス用枝管、 ２０往復動バルブ、
２１ 貫通孔、 ２２ 貫通孔、 ２３可動片、 ２
４ 連結棒、 ２５クランク軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 泉 順 長崎県長崎市深堀町５丁目717番１号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 大嶋 一晃 長崎県長崎市飽の浦１番１号 三菱重工業 株式会社長崎造船所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の吸着室を切換弁で流路を切換えて
   連続的にガス分離を行う圧力スィング式ガス分離装置に
   おいて、上記切換弁として、ポートを形成する２枚の板
   の間に可動片を摺動させる往復動バルブを用い、該往復
   動バルブの可動片には２つの貫通孔を設け、一方の板に
   は吸着室の両端と接続するための一対のポートを設け、
   該ポートには可動片の上死点から下死点の間で可動片の
   貫通孔が該ポートに対して常時開口するような空間を設
   けて吸着室と常時連通させ、他方の板には原料ガス供給
   主管、非吸着性ガス回収主管、パージガス供給主管、吸
   着性ガス回収主管などから分岐した枝管に対応する複数
   のポートを設け、上記可動片を移動することによりその
   貫通孔を順次複数のポートに連通可能としたことを特徴
   とする圧力スィング式ガス分離装置。
2. 【請求項２】 上記可動片の後端をそれぞれの連結棒に
   接続し、各可動片の移動の位相差に対応した角度でそれ
   ぞれの連結棒をクランク軸に固定し、クランク軸の回転
   により一定の位相差で可動片の移動を可能にしたことを
   特徴とする請求項１記載の圧力スィング式ガス分離装
   置。
3. 【請求項３】 上記可動片の後端を油圧シリンダー又は
   エアシリンダーに接続し、各可動片の移動を任意の位相
   差で移動可能としたことを特徴とする請求項１記載の圧
   力スィング式ガス分離装置。