JPH0787889B2 - 混合ガスの分離方法およびそれに用いる装置 - Google Patents
混合ガスの分離方法およびそれに用いる装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、空気から酸素，窒素を
分離する方法あるいは排ガスから有効特定成分を分離す
る方法等の混合ガスの分離方法およびそれに用いる装置
に関するものである。
分離する方法あるいは排ガスから有効特定成分を分離す
る方法等の混合ガスの分離方法およびそれに用いる装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】空気等の混合ガスから窒素，酸素等の特
定成分ガス（製品ガス）を分離する方法としては多種の
方法があるが、最近では、吸着剤を用いた分離方法が、
装置の設計の容易さや、設備費の安価なことから広く用
いられている。このような、吸着剤を用いた分離方法
は、一般にＰＳＡ法と呼ばれ、複数の吸着塔内に吸着剤
を充填し、これらの吸着塔に対する混合ガスの供給，特
定成分ガスの吸着，特定成分ガスの脱着，吸着剤の再生
という操作を弁の切替えによって交互に行うようになっ
ている。そして、原料ガスの供給は、加圧状態で行わ
れ、特定成分ガスの脱着は、常圧または真空吸引によっ
て行われている。このＰＳＡ法による装置では、上記各
操作を順次行うことから、弁の開閉回数が極めて多くな
って、弁の寿命が短くなると同時に、弁の頻繁な開閉に
より吸着塔内における圧力変動が大きくなり、その結
果、特定成分ガスの純度変動が大きくなるという難点が
生じている。また、均圧時等大量ガスの瞬間的流入によ
る騒音発生が不可避である。さらに、この装置では各吸
着塔を平面配置とせざるを得ず、広大なスペースを要す
る。
定成分ガス（製品ガス）を分離する方法としては多種の
方法があるが、最近では、吸着剤を用いた分離方法が、
装置の設計の容易さや、設備費の安価なことから広く用
いられている。このような、吸着剤を用いた分離方法
は、一般にＰＳＡ法と呼ばれ、複数の吸着塔内に吸着剤
を充填し、これらの吸着塔に対する混合ガスの供給，特
定成分ガスの吸着，特定成分ガスの脱着，吸着剤の再生
という操作を弁の切替えによって交互に行うようになっ
ている。そして、原料ガスの供給は、加圧状態で行わ
れ、特定成分ガスの脱着は、常圧または真空吸引によっ
て行われている。このＰＳＡ法による装置では、上記各
操作を順次行うことから、弁の開閉回数が極めて多くな
って、弁の寿命が短くなると同時に、弁の頻繁な開閉に
より吸着塔内における圧力変動が大きくなり、その結
果、特定成分ガスの純度変動が大きくなるという難点が
生じている。また、均圧時等大量ガスの瞬間的流入によ
る騒音発生が不可避である。さらに、この装置では各吸
着塔を平面配置とせざるを得ず、広大なスペースを要す
る。
【０００３】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、弁の頻繁な開閉の不要化、圧力変動にもとづく
純度ばらつきおよび騒音の解消と高収率化、省スペース
化をその目的とする。
もので、弁の頻繁な開閉の不要化、圧力変動にもとづく
純度ばらつきおよび騒音の解消と高収率化、省スペース
化をその目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、粒状吸着剤を密封空間内に層状に滞留さ
せる滞留工程と、吐出口が上記粒状吸着剤層内に延びる
ノズルから原料混合ガスを吹き出し混合ガス中の易吸着
ガスを粒状吸着剤に吸着させ難吸着ガスを残す吸着分離
工程と、上記層状に溜まった粒状吸着剤を上記密封空間
とは別個の密封空間内に徐々に移動させる移動工程と、
上記別個の密封空間内において粒状吸着剤から易吸着ガ
スを脱着させ粒状吸着剤を再生する脱着再生工程と、再
生された粒状吸着剤を上記滞留工程に戻す返送工程を備
えていることを特徴とする混合ガス分離方法を第１の要
旨とし、粒状吸着剤を内蔵する吸着塔と、粒状吸着剤の
再生手段と、原料混合ガスを上記吸着塔に導入する混合
ガス供給手段と、混合ガスから分離されたガスを導出す
る導出手段を備えた混合ガス分離装置において、上記吸
着塔内に仕切棚が設けられその上に粒状吸着剤が上昇ガ
スと向流接触しながら層状に溜められ徐々に次の工程に
移動するようになっており、この仕切棚の下側の吸着塔
の部分に上記混合ガス供給手段の先端が接続され、上記
再生手段と吸着塔との間に再生吸着剤返送手段が設けら
れ、上記仕切棚には混合ガス吹出用のノズルが設けられ
ているとともに粒状吸着剤を徐々に流下させるための流
下孔が設けられ、上記ノズルの先端開口部は上記粒状吸
着剤の層内に位置決めされ、かつ粒状吸着剤の侵入防止
がなされていることを特徴とする混合ガス分離装置を第
２の要旨とする。
め、本発明は、粒状吸着剤を密封空間内に層状に滞留さ
せる滞留工程と、吐出口が上記粒状吸着剤層内に延びる
ノズルから原料混合ガスを吹き出し混合ガス中の易吸着
ガスを粒状吸着剤に吸着させ難吸着ガスを残す吸着分離
工程と、上記層状に溜まった粒状吸着剤を上記密封空間
とは別個の密封空間内に徐々に移動させる移動工程と、
上記別個の密封空間内において粒状吸着剤から易吸着ガ
スを脱着させ粒状吸着剤を再生する脱着再生工程と、再
生された粒状吸着剤を上記滞留工程に戻す返送工程を備
えていることを特徴とする混合ガス分離方法を第１の要
旨とし、粒状吸着剤を内蔵する吸着塔と、粒状吸着剤の
再生手段と、原料混合ガスを上記吸着塔に導入する混合
ガス供給手段と、混合ガスから分離されたガスを導出す
る導出手段を備えた混合ガス分離装置において、上記吸
着塔内に仕切棚が設けられその上に粒状吸着剤が上昇ガ
スと向流接触しながら層状に溜められ徐々に次の工程に
移動するようになっており、この仕切棚の下側の吸着塔
の部分に上記混合ガス供給手段の先端が接続され、上記
再生手段と吸着塔との間に再生吸着剤返送手段が設けら
れ、上記仕切棚には混合ガス吹出用のノズルが設けられ
ているとともに粒状吸着剤を徐々に流下させるための流
下孔が設けられ、上記ノズルの先端開口部は上記粒状吸
着剤の層内に位置決めされ、かつ粒状吸着剤の侵入防止
がなされていることを特徴とする混合ガス分離装置を第
２の要旨とする。
【０００５】
【作用】本発明は、従来のＰＳＡ法のように、吸着塔内
に吸着剤を固定するのではなく、吸着塔の吸着空間等の
密封空間に粒状吸着剤を層状に溜め、この層状に溜めら
れた粒状吸着剤内にノズルから、原料となる混合ガスを
吹き出し、その吹き出し圧によって上記吸着剤を混合ガ
スと向流接触させ、混合ガス中の易吸着ガスを吸着剤に
吸着させる。ついで、上記易吸着ガスを吸着した吸着剤
を、脱着再生槽等の上記空間とは別個の空間内に徐々に
移動させ、そこで易吸着ガスを脱着させると同時に、吸
着剤の再生を行う。そして、再生された吸着剤を再び最
初の密封空間に戻して循環再使用する。このように、本
発明の方法は、粒状吸着剤を移動させながら、その移動
の過程で易吸着ガスの吸着と脱着を行い吸着剤を循環再
使用するため、従来のＰＳＡ法による装置のように、多
数の弁ならびに頻繁な弁の開閉が不要となるうえ、圧力
変動が極めて少なくなって製品ガスの純度ばらつきも生
じなくなる。そのうえ、本発明によれば、吸着剤を吸着
塔の吸着空間等に層状に溜め、そこにノズルから原料混
合ガスを吹き込むことから、吸着剤は上記密封空間内に
おいて静的に混合ガスと接触するだけであり、吸着剤の
急激な移動衝撃にもとづく粉化現象も抑制されるように
なる。
に吸着剤を固定するのではなく、吸着塔の吸着空間等の
密封空間に粒状吸着剤を層状に溜め、この層状に溜めら
れた粒状吸着剤内にノズルから、原料となる混合ガスを
吹き出し、その吹き出し圧によって上記吸着剤を混合ガ
スと向流接触させ、混合ガス中の易吸着ガスを吸着剤に
吸着させる。ついで、上記易吸着ガスを吸着した吸着剤
を、脱着再生槽等の上記空間とは別個の空間内に徐々に
移動させ、そこで易吸着ガスを脱着させると同時に、吸
着剤の再生を行う。そして、再生された吸着剤を再び最
初の密封空間に戻して循環再使用する。このように、本
発明の方法は、粒状吸着剤を移動させながら、その移動
の過程で易吸着ガスの吸着と脱着を行い吸着剤を循環再
使用するため、従来のＰＳＡ法による装置のように、多
数の弁ならびに頻繁な弁の開閉が不要となるうえ、圧力
変動が極めて少なくなって製品ガスの純度ばらつきも生
じなくなる。そのうえ、本発明によれば、吸着剤を吸着
塔の吸着空間等に層状に溜め、そこにノズルから原料混
合ガスを吹き込むことから、吸着剤は上記密封空間内に
おいて静的に混合ガスと接触するだけであり、吸着剤の
急激な移動衝撃にもとづく粉化現象も抑制されるように
なる。
【０００６】つぎに、本発明を詳しく説明する。
【０００７】本発明が対象とする混合ガスの分離とは、
例えば、空気、または工業用ガス製造過程中の混合ガス
からの特定有効ガス（例えばＨ2 、ＣＯ、ハイドロカー
ボン類等のあらゆる有効ガス）の濃縮，回収、あるいは
有害ガスを含んだガスの浄化等があげられる。
例えば、空気、または工業用ガス製造過程中の混合ガス
からの特定有効ガス（例えばＨ2 、ＣＯ、ハイドロカー
ボン類等のあらゆる有効ガス）の濃縮，回収、あるいは
有害ガスを含んだガスの浄化等があげられる。
【０００８】また、本発明で用いる粒状吸着剤として
は、ゼオライト，シリカゲル，活性アルミナ，活性炭等
の粒状物があげられ、単独でもしくは併せて用いられ
る。例えば、窒素の吸着剤としてはゼオライトモレキュ
ラーシーブ，酸素の吸着剤としてはカーボンモレキュラ
ーシーブ，炭酸ガスに対してはゼオライトモレキュラー
シーブ等が用いられる。また、除湿用としてはシリカゲ
ル，活性アルミナが好適に用いられ、空気中のハイドロ
カーボンの吸着に対しては活性炭等が用いられる。この
ような吸着剤は、移動可能なことが求められることか
ら、粒状であることが必要である。ここで、粒状とは吸
着剤自体が移動可能な構成になっていることをいい、そ
の形状や大きさ等は問題とはならない。例えば、形状と
しては、球状が好ましいが偏平状であってもまたペレッ
ト状であっても細粒状であっても、あるいは超微粉状で
あっても差支えはない。
は、ゼオライト，シリカゲル，活性アルミナ，活性炭等
の粒状物があげられ、単独でもしくは併せて用いられ
る。例えば、窒素の吸着剤としてはゼオライトモレキュ
ラーシーブ，酸素の吸着剤としてはカーボンモレキュラ
ーシーブ，炭酸ガスに対してはゼオライトモレキュラー
シーブ等が用いられる。また、除湿用としてはシリカゲ
ル，活性アルミナが好適に用いられ、空気中のハイドロ
カーボンの吸着に対しては活性炭等が用いられる。この
ような吸着剤は、移動可能なことが求められることか
ら、粒状であることが必要である。ここで、粒状とは吸
着剤自体が移動可能な構成になっていることをいい、そ
の形状や大きさ等は問題とはならない。例えば、形状と
しては、球状が好ましいが偏平状であってもまたペレッ
ト状であっても細粒状であっても、あるいは超微粉状で
あっても差支えはない。
【０００９】つぎに、実施例について説明する。
【００１０】
【実施例】図１は原料となる混合ガスとして空気を用
い、空気中の酸素を製品ガスとして分離する例を示して
いる。図において、原料空気は、エアフィルター１を経
由し、吸着式の連続式除湿装置２を通り、ブロアー３で
加圧され、吸着塔４の下方に設けられた吸着再生槽５の
熱交換器５ａ内に送入される。この吸着再生槽５は、吸
着塔４内において、窒素ガス（易吸着性ガス）を吸着し
た粒状吸着剤（以下「吸着剤」と略す）１４から窒素ガ
スを脱着させ、吸着剤１４の再生を行うところであり、
真空ポンプ６によって常時減圧状態になっている。熱交
換器５ａは、上記のような吸着剤１４を加熱し、窒素ガ
スの脱着を促進する。すなわち、一般に吸着剤１４は、
ガスの吸着時に発熱し、脱着時に吸熱する。そのため、
上記脱着再生槽５内において、窒素ガスの脱着が進行す
るに従って吸着剤１４の温度が低下し、それによって窒
素ガスの脱着がしにくくなる。この実施例では、上記熱
交換器５ａによってブロアー３の圧縮熱を原料空気に帯
同させ、その圧縮熱によって上記吸着剤１４を加熱し、
吸着剤１４の温度低下を抑制する。したがって、吸着剤
１４の脱着速度等が低下しなくなる。このようにして吸
着剤１４を加熱した原料空気は、アフタークーラー７で
冷却され、さらに水冷式の冷却装置８で冷却され、−４
０〜４０℃の温度範囲内に制御され吸着塔４内に導入さ
れる。上記吸着塔４の内部は、２枚の仕切棚９，１０に
よって上下に三分割されており、仕切棚９と１０との間
の空間が吸着空間１１になっている。上記仕切棚９に
は、図２の要部断面図およびその平面図である図３に示
すように、原料空気吹き出し用のノズル１２が複数個植
設されているとともに、吸着剤１４を徐々に流下させる
ための流下孔１３が複数個形成されている。上記ノズル
１２の先端開口には、金網１２ａが設けられ、吸着剤１
４の侵入防止がなされている。また、流下孔１３からは
流下ノズル１３ａが垂下しており、吸着剤１４を均一な
分布状態で流下させるようになっている。１５は仕切棚
９の下方に原料空気導入空間を設けるために形成された
遮断板であり、上記流下ノズル１３ａは、この遮断板１
５を貫通して下方に延びている。仕切棚９の上に貯溜さ
れた吸着剤１４は、ノズル１２から吹き出す原料空気の
吹き出し圧力により、接触吸着され、下部のものより流
下孔１３および流下ノズル１３ａを経由して下方に流下
する。この下方に流下する吸着剤１４は、吸着空間１１
内の上記接触吸着により窒素ガスを吸着した状態になっ
ている。吸着空間１１の上部には、酸素ガスが溜まる。
すなわち、原料空気中の窒素ガスが上記吸着剤１４によ
って吸着除去される結果、酸素ガスが残留し吸着空間１
１の上部に溜まる。１６はその酸素ガスを製品酸素ガス
として導出する製品酸素ガス取り出しパイプである。吸
着空間１１の天井を構成する仕切棚１０は、図４に示す
ような構造になっている。この仕切棚１０には、図２に
示す仕切棚９と同様、金網１２ａを有するノズル１２
と、ノズル１３ａを備えた流下孔１３とが設けられてい
る。ただし、遮断板１５′には中央部に切欠穴１５ａが
形成され、その穴１５ａから、吸着空間１１の上部に溜
まった酸素ガスの一部が導入される。導入された酸素ガ
スは、ノズル１２を経由し、さらに吸着剤１４の層内を
上方に通過し、排気パイプ１７から外部に排気される。
これにより、吸着塔４内の圧力がほぼ均一に保たれる。
吸着塔４内において、仕切棚９に設けられた流下孔１
３，ノズル１３ａを経て下方に流下した吸着剤（窒素ガ
スを吸着している）１４は、常時反時計方向に定速回転
しているロータリーバルブ１８によって下方の第１の緩
衝槽１９に流下される。この第１の緩衝槽１９は吸着塔
４と先に述べた脱着再生槽５との間に位置するものであ
り、脱着再生槽５内の真空状態を保つ作用をする。上記
第１の緩衝槽１９の下側にも常時反時計方向に定速回転
するロータリーバルブが設けられており、緩衝槽１９内
の吸着剤１４を徐々に脱着再生槽５内に送入するように
なっている。脱着再生槽５は先に述べたように、真空ポ
ンプ６の真空吸引力によって減圧状態（好ましくは１０
〜５００トール）に減圧されており、かつ熱交換器５ａ
の作用によって加熱されていることから、窒素ガスの脱
着が効率よく行われる。窒素ガスが脱着され再生された
吸着剤１４は、脱着再生槽５の下側に設けられ常時反時
計方向に定速回転するロータリーバルブ２１によって第
２の緩衝槽２２内に送入される。第２の緩衝槽２２は、
搬送路２３を介して吸着塔４内の圧力が、脱着再生槽５
内に直接影響しないように設けられている。そして、第
２の緩衝槽２２の下側にも反時計方向に常時定速回転す
る第４のロータリーバルブ２２ａが設けられており、再
生された吸着剤を搬送路２３内に常時定量供給するよう
になっている。搬送路２３内には、水平部分２３ａに搬
送用ベルトコンベア（図示せず）が設けられているとと
もに、垂直部分２３ｂにバケットコンベア（図示せず）
が設けられており、吸着剤１４を水平方向に移送したの
ち垂直方向に移送し、吸着塔４の上部に返送するように
なっている。搬送路２３の上部２３ｃには吸着剤の移動
状態が変化するのを防止する目的で分級機２４が設けら
れており、上記移動の過程においてつぶれ、粉化した吸
着剤１４を分級除去し、粉化した吸着剤の混在による移
動状態の変化を防止する。上記分級機２４は図５に示す
ように構成されている。すなわち、分級機２４は、外筒
２５と内筒２６とからなっており内筒２６は金網で構成
されている。そして、外筒２５の下部には、低周波振動
モータ２７が設けられ、内外両筒２５，２６を振動する
ようになっている。外筒２６の下部にはレジューサ２８
が設けられ、分級された粉化吸着剤を、ホース２９を経
由して外部に導出する。３０は上記ホースをレジューサ
２８に接続するホースバンドである。上記分級機２４
は、内外両筒２５，２６の左右両端が、ゴムホース（図
示せず）を介して搬送路２３に接続されており、振動可
能になっている。このようにして再生された吸着剤１４
は、先に述べたように吸着塔４の上部に供給され再使用
される。
い、空気中の酸素を製品ガスとして分離する例を示して
いる。図において、原料空気は、エアフィルター１を経
由し、吸着式の連続式除湿装置２を通り、ブロアー３で
加圧され、吸着塔４の下方に設けられた吸着再生槽５の
熱交換器５ａ内に送入される。この吸着再生槽５は、吸
着塔４内において、窒素ガス（易吸着性ガス）を吸着し
た粒状吸着剤（以下「吸着剤」と略す）１４から窒素ガ
スを脱着させ、吸着剤１４の再生を行うところであり、
真空ポンプ６によって常時減圧状態になっている。熱交
換器５ａは、上記のような吸着剤１４を加熱し、窒素ガ
スの脱着を促進する。すなわち、一般に吸着剤１４は、
ガスの吸着時に発熱し、脱着時に吸熱する。そのため、
上記脱着再生槽５内において、窒素ガスの脱着が進行す
るに従って吸着剤１４の温度が低下し、それによって窒
素ガスの脱着がしにくくなる。この実施例では、上記熱
交換器５ａによってブロアー３の圧縮熱を原料空気に帯
同させ、その圧縮熱によって上記吸着剤１４を加熱し、
吸着剤１４の温度低下を抑制する。したがって、吸着剤
１４の脱着速度等が低下しなくなる。このようにして吸
着剤１４を加熱した原料空気は、アフタークーラー７で
冷却され、さらに水冷式の冷却装置８で冷却され、−４
０〜４０℃の温度範囲内に制御され吸着塔４内に導入さ
れる。上記吸着塔４の内部は、２枚の仕切棚９，１０に
よって上下に三分割されており、仕切棚９と１０との間
の空間が吸着空間１１になっている。上記仕切棚９に
は、図２の要部断面図およびその平面図である図３に示
すように、原料空気吹き出し用のノズル１２が複数個植
設されているとともに、吸着剤１４を徐々に流下させる
ための流下孔１３が複数個形成されている。上記ノズル
１２の先端開口には、金網１２ａが設けられ、吸着剤１
４の侵入防止がなされている。また、流下孔１３からは
流下ノズル１３ａが垂下しており、吸着剤１４を均一な
分布状態で流下させるようになっている。１５は仕切棚
９の下方に原料空気導入空間を設けるために形成された
遮断板であり、上記流下ノズル１３ａは、この遮断板１
５を貫通して下方に延びている。仕切棚９の上に貯溜さ
れた吸着剤１４は、ノズル１２から吹き出す原料空気の
吹き出し圧力により、接触吸着され、下部のものより流
下孔１３および流下ノズル１３ａを経由して下方に流下
する。この下方に流下する吸着剤１４は、吸着空間１１
内の上記接触吸着により窒素ガスを吸着した状態になっ
ている。吸着空間１１の上部には、酸素ガスが溜まる。
すなわち、原料空気中の窒素ガスが上記吸着剤１４によ
って吸着除去される結果、酸素ガスが残留し吸着空間１
１の上部に溜まる。１６はその酸素ガスを製品酸素ガス
として導出する製品酸素ガス取り出しパイプである。吸
着空間１１の天井を構成する仕切棚１０は、図４に示す
ような構造になっている。この仕切棚１０には、図２に
示す仕切棚９と同様、金網１２ａを有するノズル１２
と、ノズル１３ａを備えた流下孔１３とが設けられてい
る。ただし、遮断板１５′には中央部に切欠穴１５ａが
形成され、その穴１５ａから、吸着空間１１の上部に溜
まった酸素ガスの一部が導入される。導入された酸素ガ
スは、ノズル１２を経由し、さらに吸着剤１４の層内を
上方に通過し、排気パイプ１７から外部に排気される。
これにより、吸着塔４内の圧力がほぼ均一に保たれる。
吸着塔４内において、仕切棚９に設けられた流下孔１
３，ノズル１３ａを経て下方に流下した吸着剤（窒素ガ
スを吸着している）１４は、常時反時計方向に定速回転
しているロータリーバルブ１８によって下方の第１の緩
衝槽１９に流下される。この第１の緩衝槽１９は吸着塔
４と先に述べた脱着再生槽５との間に位置するものであ
り、脱着再生槽５内の真空状態を保つ作用をする。上記
第１の緩衝槽１９の下側にも常時反時計方向に定速回転
するロータリーバルブが設けられており、緩衝槽１９内
の吸着剤１４を徐々に脱着再生槽５内に送入するように
なっている。脱着再生槽５は先に述べたように、真空ポ
ンプ６の真空吸引力によって減圧状態（好ましくは１０
〜５００トール）に減圧されており、かつ熱交換器５ａ
の作用によって加熱されていることから、窒素ガスの脱
着が効率よく行われる。窒素ガスが脱着され再生された
吸着剤１４は、脱着再生槽５の下側に設けられ常時反時
計方向に定速回転するロータリーバルブ２１によって第
２の緩衝槽２２内に送入される。第２の緩衝槽２２は、
搬送路２３を介して吸着塔４内の圧力が、脱着再生槽５
内に直接影響しないように設けられている。そして、第
２の緩衝槽２２の下側にも反時計方向に常時定速回転す
る第４のロータリーバルブ２２ａが設けられており、再
生された吸着剤を搬送路２３内に常時定量供給するよう
になっている。搬送路２３内には、水平部分２３ａに搬
送用ベルトコンベア（図示せず）が設けられているとと
もに、垂直部分２３ｂにバケットコンベア（図示せず）
が設けられており、吸着剤１４を水平方向に移送したの
ち垂直方向に移送し、吸着塔４の上部に返送するように
なっている。搬送路２３の上部２３ｃには吸着剤の移動
状態が変化するのを防止する目的で分級機２４が設けら
れており、上記移動の過程においてつぶれ、粉化した吸
着剤１４を分級除去し、粉化した吸着剤の混在による移
動状態の変化を防止する。上記分級機２４は図５に示す
ように構成されている。すなわち、分級機２４は、外筒
２５と内筒２６とからなっており内筒２６は金網で構成
されている。そして、外筒２５の下部には、低周波振動
モータ２７が設けられ、内外両筒２５，２６を振動する
ようになっている。外筒２６の下部にはレジューサ２８
が設けられ、分級された粉化吸着剤を、ホース２９を経
由して外部に導出する。３０は上記ホースをレジューサ
２８に接続するホースバンドである。上記分級機２４
は、内外両筒２５，２６の左右両端が、ゴムホース（図
示せず）を介して搬送路２３に接続されており、振動可
能になっている。このようにして再生された吸着剤１４
は、先に述べたように吸着塔４の上部に供給され再使用
される。
【００１１】以上のようにして得られた製品酸素ガスの
純度は９５．１％であり、極めて良好な成績であった。
これに対して従来のゼオライトモレキュラーシーブを詰
めた三塔式ＰＳＡ装置を用いて得られた酸素ガスの純度
は９３％であった（上記ＰＳＡ装置は、上記実施例のガ
ス分離装置と同等の性能を有する）。また、従来の固定
床ＰＳＡの収率は５０％前後であるが、本実施例では９
２％の高収率が得られた。
純度は９５．１％であり、極めて良好な成績であった。
これに対して従来のゼオライトモレキュラーシーブを詰
めた三塔式ＰＳＡ装置を用いて得られた酸素ガスの純度
は９３％であった（上記ＰＳＡ装置は、上記実施例のガ
ス分離装置と同等の性能を有する）。また、従来の固定
床ＰＳＡの収率は５０％前後であるが、本実施例では９
２％の高収率が得られた。
【００１２】なお、図１の実施例では、真空ポンプ６か
ら真空排気し、得られる窒素ガスを大気中に放出してい
るが、窒素ガスが必要な場合には上記窒素ガスを大気中
に放出するのではなく、製品窒素ガスとして回収するよ
うにしてもよい。
ら真空排気し、得られる窒素ガスを大気中に放出してい
るが、窒素ガスが必要な場合には上記窒素ガスを大気中
に放出するのではなく、製品窒素ガスとして回収するよ
うにしてもよい。
【００１３】図６は製品酸素ガスとともに製品窒素ガス
を製造する実施例を示している。この実施例では、図１
の真空排気路６ａから製品窒素ガスの一部を吸着塔４に
還流させ、吸着剤１４中を再度通過させることにより窒
素ガスの純度を高め、しかも酸素収率の向上を図るよう
にしている。より詳しく説明すると、この実施例では、
図１に示す仕切棚９のブロック（図２参照）を図７に示
すように排気路を有する仕切棚ブロックに替えると同時
に、仕切棚９のブロックの下側に、図２に示す仕切棚９
のブロックと同様の仕切棚９′を新たに設け、この仕切
棚９′のブロックに排気路６ａから延びる還流路６ａ′
を接続している。そして、還流路６ａ′を経由して最下
段の仕切棚９′のブロックに導入された窒素ガスは、仕
切棚９′のノズル１２から上方に噴出して仕切棚９′上
に溜められた吸着剤１４の層内に吹き出し、窒素のみが
吸着されてノズル１３ａから吸着塔の最下段に流下し、
不純分は上方に移動し排気路３０から排気される。他の
部分は図１と同様であり、同一部分に同一番号を付して
いる。これによって製品窒素の純度の向上が実現される
ようになる。このようにして得られた製品窒素ガスの純
度は、９９．９３％であった。なお、この実施例の装置
と略同様の性能を有する固定床式ＰＳＡ装置で得られる
製品窒素ガスの純度は、８８％程度であった。
を製造する実施例を示している。この実施例では、図１
の真空排気路６ａから製品窒素ガスの一部を吸着塔４に
還流させ、吸着剤１４中を再度通過させることにより窒
素ガスの純度を高め、しかも酸素収率の向上を図るよう
にしている。より詳しく説明すると、この実施例では、
図１に示す仕切棚９のブロック（図２参照）を図７に示
すように排気路を有する仕切棚ブロックに替えると同時
に、仕切棚９のブロックの下側に、図２に示す仕切棚９
のブロックと同様の仕切棚９′を新たに設け、この仕切
棚９′のブロックに排気路６ａから延びる還流路６ａ′
を接続している。そして、還流路６ａ′を経由して最下
段の仕切棚９′のブロックに導入された窒素ガスは、仕
切棚９′のノズル１２から上方に噴出して仕切棚９′上
に溜められた吸着剤１４の層内に吹き出し、窒素のみが
吸着されてノズル１３ａから吸着塔の最下段に流下し、
不純分は上方に移動し排気路３０から排気される。他の
部分は図１と同様であり、同一部分に同一番号を付して
いる。これによって製品窒素の純度の向上が実現される
ようになる。このようにして得られた製品窒素ガスの純
度は、９９．９３％であった。なお、この実施例の装置
と略同様の性能を有する固定床式ＰＳＡ装置で得られる
製品窒素ガスの純度は、８８％程度であった。
【００１４】
【発明の効果】以上のように、本発明の方法は、粒状吸
着剤を吸着塔の吸着空間等の密封空間内に層状に溜め、
この粒状吸着剤の層内にノズルから原料となる混合ガス
を吹き込み、その吹き込み圧で粒状吸着剤を混合ガスと
向流接触させ易吸着ガスを粒状吸着剤に吸着させ、易吸
着ガスを吸着した粒状吸着剤を徐々に移動させて易吸着
ガスを脱着させて粒状吸着剤を再生し、ついで再生され
た粒状吸着剤を吸着空間等の密封空間内に戻す。そのた
め、従来のＰＳＡ装置を用いた分離方法のように頻繁な
弁の開閉は不要となり、またそれにともなう吸着塔内の
圧力変動も少なくなり、純度が優れていて安定した製品
ガスを分離製造することが可能となる。特に、本発明の
装置は、従来のＰＳＡ装置のように多数の弁を設けてい
ず、かつ頻繁な弁の開閉も不要となることから騒音が発
生せず長寿命である。また、頻繁な弁の開閉にともなう
吸着塔内の圧力変動も生じないことから、製品ガスの純
度を安定に保つことができるようになる。さらに、従来
の固定床ＰＳＡ装置に比べ約２倍弱という高収率での回
収が可能となる。そして、装置を立体的に組むことがで
きるため、所要敷地面積を大幅に縮小することができ
る。また、分野は異なるが連続式吸着塔（加熱再生方
式）に比べ、本発明は加熱真空再生方式（ＰＴＳＡ）で
あり再生効率がよく、また本発明で開発した仕切棚ブロ
ックの使用による移動床方式のため粉化も少ない。しか
も、希望する需要に応じて吸着剤の循環量、再生手段に
おける再生度（真空圧、温度等）等の可変コントロール
を行うことにより、容易に製品量、製品純度を変更する
ことができ、その所要エネルギーは比例的に追随して損
失を伴わないという利点を有する。
着剤を吸着塔の吸着空間等の密封空間内に層状に溜め、
この粒状吸着剤の層内にノズルから原料となる混合ガス
を吹き込み、その吹き込み圧で粒状吸着剤を混合ガスと
向流接触させ易吸着ガスを粒状吸着剤に吸着させ、易吸
着ガスを吸着した粒状吸着剤を徐々に移動させて易吸着
ガスを脱着させて粒状吸着剤を再生し、ついで再生され
た粒状吸着剤を吸着空間等の密封空間内に戻す。そのた
め、従来のＰＳＡ装置を用いた分離方法のように頻繁な
弁の開閉は不要となり、またそれにともなう吸着塔内の
圧力変動も少なくなり、純度が優れていて安定した製品
ガスを分離製造することが可能となる。特に、本発明の
装置は、従来のＰＳＡ装置のように多数の弁を設けてい
ず、かつ頻繁な弁の開閉も不要となることから騒音が発
生せず長寿命である。また、頻繁な弁の開閉にともなう
吸着塔内の圧力変動も生じないことから、製品ガスの純
度を安定に保つことができるようになる。さらに、従来
の固定床ＰＳＡ装置に比べ約２倍弱という高収率での回
収が可能となる。そして、装置を立体的に組むことがで
きるため、所要敷地面積を大幅に縮小することができ
る。また、分野は異なるが連続式吸着塔（加熱再生方
式）に比べ、本発明は加熱真空再生方式（ＰＴＳＡ）で
あり再生効率がよく、また本発明で開発した仕切棚ブロ
ックの使用による移動床方式のため粉化も少ない。しか
も、希望する需要に応じて吸着剤の循環量、再生手段に
おける再生度（真空圧、温度等）等の可変コントロール
を行うことにより、容易に製品量、製品純度を変更する
ことができ、その所要エネルギーは比例的に追随して損
失を伴わないという利点を有する。
【図１】本発明の一実施例の構成図である。
【図２】図１において丸で囲った部分Ａの拡大図であ
る。
る。
【図３】同じく丸で囲った部分Ａの拡大平面図である。
【図４】図１の丸で囲った部分Ｂの拡大図である。
【図５】図１の分級機２４の拡大断面図である。
【図６】本発明の他の実施例の構成図である。
【図７】図６の丸で囲った部分Ａ′の拡大図である。
４ 吸着塔 ５ 脱着再生槽 ６ 真空ポンプ ９，１０ 仕切棚 １１ 吸着空間 １２ ノズル １３ 流下孔 １４ 粒状吸着剤 １６ 製品酸素ガス取り出しパイプ １７ 排気パイプ １８，２０，２１，２２ａ ロータリーバルブ ２３ 搬送路
Claims (4)
- 【請求項１】 粒状吸着剤を密封空間内に層状に滞留さ
せる滞留工程と、吐出口が上記粒状吸着剤層内に延びる
ノズルから原料混合ガスを吹き出し混合ガス中の易吸着
ガスを粒状吸着剤に吸着させ難吸着ガスを残す吸着分離
工程と、上記層状に溜まった粒状吸着剤を上記密封空間
とは別個の密封空間内に徐々に移動させる移動工程と、
上記別個の密封空間内において粒状吸着剤から易吸着ガ
スを脱着させ粒状吸着剤を再生する脱着再生工程と、再
生された粒状吸着剤を上記滞留工程に戻す返送工程を備
えていることを特徴とする混合ガスの分離方法。 - 【請求項２】 上記別個の密封空間が加熱および減圧さ
れている請求項１記載の混合ガスの分離方法。 - 【請求項３】 原料混合ガスが予め圧縮機によって加圧
されており、上記別個の密封空間が、上記圧縮機の圧縮
熱を利用して加熱されている請求項１または請求項２の
いずれかに記載の混合ガス分離方法。 - 【請求項４】 粒状吸着剤を内蔵する吸着塔と、粒状吸
着剤の再生手段と、原料混合ガスを上記吸着塔に導入す
る混合ガス供給手段と、混合ガスから分離されたガスを
導出する導出手段を備えた混合ガス分離装置において、
上記吸着塔内に仕切棚が設けられその上に粒状吸着剤が
上昇ガスと向流接触しながら層状に溜められ徐々に次の
工程に移動するようになっており、この仕切棚の下側の
吸着塔の部分に上記混合ガス供給手段の先端が接続さ
れ、上記再生手段と吸着塔との間に再生吸着剤返送手段
が設けられ、上記仕切棚には混合ガス吹出用のノズルが
設けられているとともに粒状吸着剤を徐々に流下させる
ための流下孔が設けられ、上記ノズルの先端開口部は上
記粒状吸着剤の層内に位置決めされ、かつ粒状吸着剤の
侵入防止がなされていることを特徴とする混合ガス分離
装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4056659A JPH0787889B2 (ja) | 1992-02-08 | 1992-02-08 | 混合ガスの分離方法およびそれに用いる装置 |
| EP93300894A EP0556990B1 (en) | 1992-02-08 | 1993-02-08 | Method and apparatus for separating air |
| DE69324517T DE69324517T2 (de) | 1992-02-08 | 1993-02-08 | Verfahren und Vorrichtung zur Trennung von Luft |
| US08/014,998 US5336300A (en) | 1992-02-08 | 1993-02-08 | Method and apparatus for separating mixed gas |
| KR1019930001720A KR100263941B1 (ko) | 1992-02-08 | 1993-02-08 | 혼합가스의 분리방법 및 그에 이용하는 장치 |
| CN93102505A CN1038908C (zh) | 1992-02-08 | 1993-02-08 | 分离空气的方法和设备 |
| TW082101000A TW207506B (ja) | 1992-02-08 | 1993-02-13 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4056659A JPH0787889B2 (ja) | 1992-02-08 | 1992-02-08 | 混合ガスの分離方法およびそれに用いる装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05220321A JPH05220321A (ja) | 1993-08-31 |
| JPH0787889B2 true JPH0787889B2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=13033519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4056659A Expired - Lifetime JPH0787889B2 (ja) | 1992-02-08 | 1992-02-08 | 混合ガスの分離方法およびそれに用いる装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5336300A (ja) |
| EP (1) | EP0556990B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0787889B2 (ja) |
| KR (1) | KR100263941B1 (ja) |
| CN (1) | CN1038908C (ja) |
| DE (1) | DE69324517T2 (ja) |
| TW (1) | TW207506B (ja) |
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| DE19631650A1 (de) * | 1996-08-05 | 1998-02-12 | Christoph Schmid | Adsorbersystem |
| US5787730A (en) * | 1996-08-23 | 1998-08-04 | Praxair Technology, Inc. | Thermal swing helium purifier and process |
| US6251164B1 (en) | 1999-08-27 | 2001-06-26 | Praxair Technology, Inc. | Fluid separation process and separation system therefor |
| CA2367818C (en) * | 2001-01-18 | 2010-05-11 | Electric Power Research Institute, Inc. | Method and apparatus for renewable mercury sorption |
| US6638341B1 (en) * | 2002-06-14 | 2003-10-28 | Aeronex, Inc. | Method for rapid activation or preconditioning of porous gas purification substrates |
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| JP5490394B2 (ja) * | 2008-10-03 | 2014-05-14 | 株式会社クレハ環境 | ガス浄化装置及び方法 |
| ITMI20101470A1 (it) * | 2010-08-03 | 2012-02-04 | Ecospray Technologies S R L | Apparato e metodo per la rigenerazione del carbone attivo all'interno di un impianto industriale |
| KR102055976B1 (ko) * | 2013-10-09 | 2019-12-13 | 릴라이언스 인더스트리즈 리미티드 | 이산화탄소를 포집하기 위한 단일 압축 시스템 및 공정 |
| JP6298360B2 (ja) * | 2014-05-28 | 2018-03-20 | 川崎重工業株式会社 | 二酸化炭素分離システム |
| US9527028B2 (en) * | 2014-12-18 | 2016-12-27 | Uop Llc | Moving bed temperature swing adsorption process |
| CN105664662B (zh) * | 2016-03-31 | 2018-07-13 | 威格气体纯化科技（苏州）股份有限公司 | 在线更换吸附材料的净化柱及手套箱 |
| JP2021137758A (ja) * | 2020-03-06 | 2021-09-16 | 株式会社クレハ | 水素ガスの製造方法および水素ガスの製造装置 |
| CN112516749B (zh) * | 2020-06-30 | 2022-07-05 | 上海海尔医疗科技有限公司 | 一种变压吸附氧气设备 |
| CN111659228B (zh) * | 2020-06-30 | 2022-05-06 | 佛山市美客医疗科技有限公司 | 一种变压吸附氧气设备的工作方法 |
| GB2598340A (en) * | 2020-08-27 | 2022-03-02 | Sintef Tto As | Gas capture system with combined temperature and pressure swings |
| CN112225177A (zh) * | 2020-10-17 | 2021-01-15 | 杭州普昌科技有限公司 | 一种氢气提纯的设备及其工作方法 |
| DE102024203853A1 (de) | 2024-04-25 | 2025-10-30 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Anlage zur Reduktion von Kohlendioxid aus der Umgebungsluft und Verfahren zum Betreiben der Anlage |
| DE102024209217A1 (de) | 2024-09-25 | 2026-03-26 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Anlage und Verfahren zur Entfernung einer Gaskomponente aus einem Einsatzgas |
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| US2549104A (en) * | 1946-06-29 | 1951-04-17 | Socony Vacuum Oil Co Inc | Method for revivification of desiccants |
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