JPH07178308A - ガス分離回収装置 - Google Patents

ガス分離回収装置

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JPH07178308A
JPH07178308A JP5327379A JP32737993A JPH07178308A JP H07178308 A JPH07178308 A JP H07178308A JP 5327379 A JP5327379 A JP 5327379A JP 32737993 A JP32737993 A JP 32737993A JP H07178308 A JPH07178308 A JP H07178308A
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JP
Japan
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gas
adsorbent
adsorption
adsorption towers
adsorption tower
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Withdrawn
Application number
JP5327379A
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English (en)
Inventor
Yoshinori Goto
善則 後藤
Nobuki Iwai
信樹 岩井
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高効率で高純度のガスを分離できるガス分離
回収装置を提供する。 【構成】 特定の成分ガスを選択的に吸着する吸着剤を
充填した吸着塔A,Bをそれぞれ多筒式にすると共に、
多筒にした各吸着塔の上下のガス出入口部を小径にして
そこのデッドスペース1を小容量としている。これによ
って製品ガスによりパージすべき空間が減少する。ま
た、多筒式とした吸着塔A,Bの各吸着塔は互いに入り
組ませた状態にして同じ水槽8内に入れられ伝熱関係に
されている。これによって吸着時の吸着剤の発熱と脱着
時の吸着剤の吸熱による吸着塔A,Bの有害な温度変化
を抑える。以上によって高純度ガスを効率良く回収でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特定の成分ガスを選択
的に吸着する吸着剤を用い、圧力変化を与えて吸着と脱
着を行わせることによって混合ガスを分離する圧力スイ
ングサイクル法によるガス分離回収装置に関する。
【0002】
【従来の技術】本ガス分離回収装置は原料ガス中から目
的としたガスを回収するのに使用し、圧力に比例してガ
スを吸着するという吸着剤の特性を利用した圧力スイン
グ吸着(Pressure Swing Adsorption 以下、PSAと略
称する)方式のガス分離回収装置である。図8は燃焼排
ガス中からのCO2 ガス回収用のPSAガス分離回収装
置の従来の例をモデル的に示したものである。図8にお
いて、原料ガス、すなわち燃焼排ガスを入口ガスホルダ
ー5に集め、それをブロワー6により吸着塔Aに送り込
む。吸着塔A内にある吸着剤2は高圧下でCO2 ガスを
集中的に吸着し、CO2 ガス以外の気体の大部分は吸着
されずにそのまま排出される。
【0003】次に吸着塔A内にある上下のデッドスペー
ス1に残る気体にはCO2 純度の低い原料ガスが多く含
まれているので出口ガスホルダー3より製品ガスを管路
7により戻し、それを吸着塔Aに送り込むことにより、
吸着塔A内に残ったCO2 純度の低い気体を排出し、C
O2 純度の高いものに置換する。それから塔頂部にある
原料ガス入口側の弁を閉じ、真空ポンプ4で吸着塔A内
のCO2 ガスを吸引して、吸着剤2からCO2 を脱着さ
せ出口ガスホルダー3に送り込む。この操作を図9に示
す様に吸着塔A,Bで交互に行うことにより連続的にC
O2を回収することを可能にしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来の装
置のような円筒たて型の吸着塔ではデッドスペース1の
容積が大きいため、出口ガスホルダー3からデッドスペ
ース1内ガス置換用として吸着塔に導く製品ガス供給量
の調節が困難である。すなわち、製品ガス供給量が多す
ぎると製品ガス濃度の高いガスをそのまま排出すること
になり、ガスの回収率を下げることになる。また製品ガ
ス供給量が少なすぎると吸着塔内にまだ原料ガスが残っ
ていることになり、製品ガスの純度を下げることにな
る。従って供給量の調節幅を小さくし、製品ガスの無駄
を減らすためにデッドスペース1の容積を減少させるこ
とが望ましい。
【0005】また、従来の吸着塔では吸着時に吸着熱に
よる発熱のため、そして脱着時には脱着熱による吸熱の
ため、吸着剤に悪影響を与えていた。すなわち、吸着工
程では低温の方が、また、脱着工程では高温の方が吸着
剤の反応として好条件であるのに対し、従来の吸着塔で
は吸着時に高温、脱着時に低温となる。吸着塔における
このような温度変化を減らすのが好ましい。
【0006】従って、本発明は圧力スイング法を利用し
た従来のガス分離回収装置にみられたこれらの問題点を
解消し、吸着塔のデッドスペースを減少させて分離ガス
の回収率を向上させたガス分離回収装置を提供すること
を課題としている。更にまた本発明は吸着塔における吸
着と脱着作用にとって好ましくない、発熱と吸熱による
吸着塔の温度変化を防ぎ吸着剤の性能を向上させガス分
離回収効率の高いガス分離回収装置を提供することを課
題としている。また、本発明は従来装置への適用が容易
なガス分離回収装置を提供することもその課題としてい
る。
【0007】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、特定
の成分ガスを選択的に吸着する吸着剤を充填した複数個
の吸着塔を使用して吸着性ガスと難吸着性ガスの混合ガ
スを圧力スイング法を利用して前記吸着性ガスと難吸着
性ガスとに分離するガス分離回収装置の吸着塔における
デッドスペースを減らすという課題を解決するため、そ
の各吸着塔を複数個の吸着塔を並列に連通して構成した
多筒式吸着塔とする。
【0008】従来一つの円筒たて型の吸着塔に入ってい
た吸着剤を例えば4つの細長い吸着塔に分割して4塔式
吸着塔とした場合(吸着剤同量)について説明すると、
円筒たて型の吸着塔のサイズが直径2m,高さ5mの場
合、これを4筒式にした場合の吸着塔サイズは直径1
m,高さ5mに分割できる。この場合デッドスペースを
比較すると従来の円筒たて型では33.5m3になるのに
対し、4筒式では16.75m3となり、50%減少する
ことになる。
【0009】従って、円筒たて型の吸着塔を4筒式に分
割すると、出口ガスホルダーより戻す製品ガスの調節幅
を50%減少することができる。これにより排ガスとし
て放出してしまう製品ガス例えばCO2 ガスを大幅に減
少でき、原料ガス中に含まれるCO2 の量に対する製品
ガス中に含まれるCO2 の量で示す回収率を向上するこ
とができる。このように本発明によればガスの吸着剤に
対する分散性を悪くすることなくデッドスペースを減少
させることができる。
【0010】次に、他の本発明による装置では、吸着発
熱、脱着吸熱による吸着塔への悪影響を除くという課題
を解決するため、前記したように多筒式とした2つの吸
着塔を互いに伝熱関係に配設した構成を採用する。2つ
の多筒式吸着塔を伝熱関係に配設するには、例えばそれ
ら吸着塔を大気よりも熱伝導率が高い水等を熱伝導の媒
体にするようそれらの吸着塔を水槽の中に入れる。
【0011】このように伝熱関係に配設した2つの多筒
式吸着塔を互いに吸着と脱着の違う工程にあるようにす
ることにより、伝熱面積が大きい多筒式吸着塔間での工
程がずれていることによる発熱と、吸熱のタイミングの
違いをとらえ、この2つの吸着塔での熱の受け渡しを容
易にし、より多くの分離ガスを回収することができる。
【0012】また、水槽内に入れた構成とすれば熱容量
がかなり大きくなるので、吸着塔ごとの熱変動は小さく
なり、吸着性能は向上する。このように、この発明のガ
ス分離回収装置によれば多筒式吸着塔と吸着塔の間で熱
の受け渡しを可能にすることにより新しい補機を加える
ことなく吸着性能を向上させることができる。
【0013】更に他の本発明による装置では吸着塔にお
けるデッドスペースを減らすという課題を解決するため
に吸着塔における吸着剤非充填部分を小径とした構成を
採用する。このように吸着塔における吸着剤非充填部
分、例えば吸着塔の上下端部の出入口部だけ径を小さく
することによりデッドスペースを減少させることができ
る。その具体的構成としては例えばガスの分散性を考え
円錐を2つ組み合わせた形とすることができ、これによ
って十分な効果を発揮する。
【0014】このように吸着塔でのデッドスペースを減
らすことにより出口ガスホルダーから供給する製品ガス
の供給調節幅を減少させることができ、これにより排ガ
スとして放出してしまう製品ガスを大幅に減少でき、原
料ガス中に含まれる製品ガスの量に対する、製品ガス中
に含まれる回収対象ガスの量で示す回収率を向上するこ
とができる。
【0015】また、本発明によれば、前記した各発明の
構成を結合させたガス分離回収装置とすることによって
高効率で高純度のガスを分離可能な装置を提供する。
【0016】
【実施例】以下、本発明によるガス分離回収装置を図示
した実施例に基づいて具体的に説明する。なお、以下の
各実施例において図8に示した従来の装置と同等の部分
には説明を簡潔にするため同一符号を付してある。
【0017】(第1実施例)本発明の第1実施例を図1
に基づいて説明する。この実施例による装置では、従来
1つの吸着塔に充填していた吸着剤を4分割し、それぞ
れ4つの細長い吸着塔に充填し、それを並列にガス流路
につないで4筒式とし、4筒で同時、並行的に吸着と脱
着処理を行う。既に説明したように多筒式吸着塔A,B
とすることでデッドスペースが物理的に減少される。こ
れにより本装置による分離ガスの回収率を向上すること
ができる。
【0018】(第2実施例)本発明の第2実施例による
装置が図2,図3に示してある。この第2実施例では図
1の第1実施例による4筒式吸着塔A,Bを水が満たさ
れている同じ水槽8内に入れたものである。吸着塔A,
Bを構成する各4筒の吸着塔は、図3に示すように相互
に入り組んだ配置としている。このように構成すること
により吸着工程と脱着工程にある2つの吸着塔A,Bが
水槽8内の水を媒介として伝熱関係にされ、吸着による
発熱と脱着による吸熱を互いに相殺し合いそれぞれの工
程に有害な吸着塔の温度変化を防ぐようになっている。
また、各吸着塔A,Bは水槽8内の水により熱容量が大
きくなった状態にされ、その熱変動が抑えられ吸着、脱
着性能が向上し、同量の吸着剤が従来のものより多量の
分離ガスを吸着することができるものとなる。
【0019】(第3実施例)本発明の第3実施例による
装置を図4に基づいて説明する。従来の吸着塔は径が一
定の円筒体であったが、この実施例による装置では、吸
着塔の上下端部すなわちガスの出入口部に当って吸着剤
が充填されていない部分を小径としたものである。この
ような構成とすることによって吸着塔A,Bにおける吸
着剤2が充填されていないデッドスペースが減少され、
分離ガスの回収率が向上される。
【0020】(第4実施例)本発明の第4実施例による
装置を図5に基づいて説明する。この実施例による装置
でもその吸着塔A,Bにおける吸着剤非充填部分の径を
小さくしそのデッドスペース1を小さくしたものであ
る。本実施例では、吸着塔A,Bの中間部より出入口部
に向け径をだんだんと小さくするように円錐を2つ組み
合わせた形に変形することにより、その上下端部のデッ
ドスペース1を減少させ、回収率を向上させたものであ
る。
【0021】(第5実施例)本発明の第5実施例を図6
によって説明する。この実施例は図2,図3に示した第
2実施例と、図4に示した第3実施例における構成を結
合させた形のものである。すなわち、吸着塔A,Bをそ
れぞれ4筒式にすると共に、各吸着塔の上下にあるガス
出入口部の径を小さくして各吸着塔において吸着剤2が
充填されていないデッドスペース1を小さくなるように
している。更に、吸着塔A,Bは水が満たされている水
槽8内に入れてある。そして吸着塔A,Bを構成する各
4筒の吸着塔は図3に示したものと同様、相互に入り組
んだ配置としている。
【0022】このように構成することによって吸着工程
と脱着工程にある2つの吸着塔A,Bが水槽8内の水を
媒介として伝熱関係にされ、それぞれの工程に有害な温
度変化を防ぐようになっている。また、各吸着塔A,B
は水槽8内の水により熱容量が大きくなり熱変動が抑え
られるので吸着、脱着性能が向上し同量の吸着剤が従来
のものより多量の分離ガスを吸着することができるもの
となる。以上のとおり、本実施例の装置によれば分離ガ
スを高純度で効率良く回収できる。
【0023】以上、本発明を図示した実施例に基づいて
具体的に説明したが、本発明がこれらの実施例に限定さ
れず特許請求の範囲に示す本発明の範囲内で、その形
状、構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもな
い。例えば、上記実施例では多筒式吸着塔として4筒式
のものを例示したがこれに限定されない。
【0024】
【発明の効果】以上具体的に説明したように、本発明に
よれば他の補機を変更することなく吸着塔のみを多筒式
や異径のものに変えるだけで高純度な分離ガスを高効率
で回収可能なガス分離回収装置とすることができる。ま
た、本発明によれば吸着塔を多筒式とすることに加え、
水槽を装置に加えるだけで従来以上の分離ガスを回収す
ることができる装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例によるガス分離回収装置の
構成を示す機器配置図。
【図2】本発明の第2実施例における機器配置図。
【図3】図2のIII-III 線に沿う断面図。
【図4】本発明の第3実施例における機器配置図。
【図5】本発明の第4実施例における機器配置図。
【図6】本発明の第5実施例における機器配置図。
【図7】図6のVII-VII 線に沿う断面図。
【図8】従来のガス分離回収装置の構成を示す機器配置
図。
【図9】PSA方式ガス分離回収装置の作動を示す説明
図。
【符号の説明】
1 デッドスペース 2 吸着剤 3 出口ガスホルダー 4 真空ポンプ 5 入口ガスホルダー 6 ブロワー 7 製品ガス管路 8 水槽

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 特定の成分ガスを選択的に吸着する吸着
    剤を充填した複数個の吸着塔を使用して吸着性ガスと難
    吸着性ガスの混合ガスを圧力スイング法を利用して前記
    吸着性ガスと難吸着性ガスとに分離するガス分離回収装
    置において、前記各吸着塔を複数個の吸着塔を並列に連
    通して構成した多筒式吸着塔としたことを特徴とするガ
    ス分離回収装置。
  2. 【請求項2】 2つの前記多筒式吸着塔を伝熱関係に配
    設したことを特徴とする請求項1記載のガス分離回収装
    置。
  3. 【請求項3】 特定の成分ガスを選択的に吸着する吸着
    剤を充填した複数個の吸着塔を使用して吸着性ガスと難
    吸着性ガスの混合ガスを圧力スイング法を利用して前記
    吸着性ガスと難吸着性ガスとに分離するガス分離回収装
    置において、前記吸着塔における吸着剤非充填部分を小
    径としたことを特徴とするガス分離回収装置。
  4. 【請求項4】 前記多筒式吸着塔における吸着剤非充填
    部分を小径としたことを特徴とする請求項2記載のガス
    分離回収装置。
JP5327379A 1993-12-24 1993-12-24 ガス分離回収装置 Withdrawn JPH07178308A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Effective date: 20010306