JPH0819723A - ガスの吸着槽 - Google Patents

ガスの吸着槽

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JPH0819723A
JPH0819723A JP6157343A JP15734394A JPH0819723A JP H0819723 A JPH0819723 A JP H0819723A JP 6157343 A JP6157343 A JP 6157343A JP 15734394 A JP15734394 A JP 15734394A JP H0819723 A JPH0819723 A JP H0819723A
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JP
Japan
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adsorbent
gas
adsorption tank
adsorption
tank
Prior art date
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Withdrawn
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JP6157343A
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English (en)
Inventor
Toru Hatano
徹 秦野
Akio Deguchi
章生 出口
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 混合ガスを吸着剤に導入して吸着剤に吸着さ
れる単一ガスと吸着されないガスとに分離する吸着槽に
おいて、槽内のガスの流動、分配を均一にせしめて、ガ
ス分離効率を向上させると共に、吸着剤の落下欠落をな
くし、且つ、吸着剤の保持構造を製作容易で経済性に優
れたガス分散気孔を提供する。 【構成】 容器の下部にガスの拡散部を、上部にはガス
の集合部を形成し、前記ガスの拡散部とガスの集合部と
の間に、吸着剤を充填して吸着部を形成してなるガスの
吸着槽において、前記吸着部の下端に配設されて吸着剤
を保持する吸着剤保持手段を曲面状に形成し、前記吸着
剤の鉛直方向の充填高さが容器の中心から壁方向に順次
減少する如く配設する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、混成ガスから特定の成
分を選択して取出す際に、吸着剤を用いて行うガスの精
製又は分離等を行う吸着槽に関する。
【0002】
【従来の技術】混成ガスから特定の成分を選択して取出
す、又は、混成ガスを単一の純粋なガスに分離する方法
として諸々の方法が行われている。
【0003】例えば、コークス炉ガス、COG(Cok
e Oven Gas)から公害の一つの原因である硫
化水素、H2 Sを分離除去する場合、図7の吸着槽の中
に吸着剤2である酸化鉄を充填して硫化水素を除去し、
ガス精製を行う方式が従来から行われている。
【0004】また、別な方式としては、空気より酸素、
窒素を分離する代表例として、空気深冷分離法があり、
また、近年、中小規模の分離用として、急速に増加しつ
つあるPSA法(Pressure Swing Ad
sorption)に代表される吸着剤(例えば、ゼオ
ライト又は活性炭素等)を利用したガス分離法がある。
【0005】以上の例でみられるように、吸着剤を用い
たガス分離法は一般的には気固吸着法と呼ばれている
が、深冷分離のような相変化が伴わないため、僅かなエ
ネルギー消費で分離でき、中型、小型のガス分離又は精
製に対してメリットが大であった。
【0006】これらの特長から、大型化の試みが諸々行
われている。
【0007】図7に、従来用いられている円筒横型の吸
着槽を示している。
【0008】混成ガス、例えばCOGは混成ガス入口3
より吸着槽1に導入される。
【0009】吸着槽1内には、吸着剤、例えば酸化鉄2
の粒(一例として直径2mm、長さ15mm)が図のよ
うに充填されている。吸着剤2で吸着された硫化水素は
酸化鉄内に保持され、硫化水素を除去されたコークス炉
ガスは、ガス出口4より槽外に放出される。
【0010】次に、本発明の主な課題である吸着槽内の
ガスの分散及び流動について、図5において説明する。
【0011】前述のように、混成ガスから有害な成分で
ある硫化水素を効率よく分離するには、混成ガスを均一
に偏りなく吸着剤に接触させて、個々の吸着剤が本来保
有している吸着性能を十分に機能させる必要がある。
【0012】しかしながら、大規模な処理を行う場合に
吸着槽1が大型化し、吸着槽内のガスを偏りなく分散・
流動せしめることに技術のネックがあった。図5を用い
てこの点をより詳しく説明すると、まず混成ガスは混成
ガス入口3より吸着槽内に導入され、図示のような空間
形成を有するガス拡散部5にて分散される。
【0013】さらに、吸着剤2を保持している強度部材
であるグレーチング13の上部に張られているワイヤー
メッシュ9を経て、吸着剤2に接触する。
【0014】本図の構造においては、混合ガスが吸着剤
2中を通る際には、吸着剤によって圧力損失が発生し、
混合ガスはできるかぎり圧力損失の小さい通過経路を選
択するために、図5のB部域をもっぱら通過し、C部域
はB部域に比べて極めて小量のガスしか通過しない。代
表的にガスの流動を図5のガス流で示している。
【0015】吸着槽1の直径が3500mmの場合を例
にとると、C部域の吸着剤の全体に占める体積は約20
%にもおよび、この分、吸着効率が大巾に減少してい
た。また、この傾向は吸着槽を大きくして大規模ガス分
離を行うに従って、より顕著な効率ダウンとなってい
た。
【0016】また、吸着剤2を保持しているグレーチン
グ13の上には前述の如く、ワイヤーメッシュ9が張ら
れているが、これは吸着剤が下方に落下しないようなメ
ッシュ、例えば10メッシュのワイヤーでワイヤー径が
1.0mmという極細線の鋼線で形成されている。
【0017】一方、グレーチング13はそのピッチPが
約30mm、厚さtは約4.5mmで構成されている。
【0018】従って、ワイヤーメッシュ9には、吸着剤
の重量が全てかかり、極細線であるワイヤーが使用中に
破断して吸着剤が落下するという事態が発生し、操業中
止に追込まれていた。
【0019】そのために吸着剤を大量にして大型化すれ
ばする程、ワイヤーメッシュ9に大きな荷重が作用し、
破断するという傾向があって、大規模ガス分離のネック
の一つとなっていた。
【0020】一方、吸着剤2と接触して吸着されないガ
スは、ガス集合部6を経てガス出口4にて槽外に排出さ
れる。
【0021】なお、図5では、グレーチング13は、サ
ポートリング14及びボルトナット15によって固定さ
れている。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】前記の如く、従来のガ
ス拡散部及び吸着剤保持構造では、下記のような大きな
欠点がある。
【0023】すなわち、 (1)ガス拡散部が図5に示すような弓状形状の場合
は、吸着剤を通るガスに偏流が発生して吸着剤の周辺部
においてガスの吸着が著しく悪く、吸着効率が大巾にダ
ウンする。
【0024】(2)ワイヤーメッシュに吸着剤の全荷重
が作用し、ワイヤーメッシュの破損が発生し、操業中止
に追込まれる。
【0025】
【課題を解決するための手段】本発明のガスの吸着槽
は、容器の下部にガスの拡散部を、上部にはガスの集合
部を形成し、前記ガスの拡散部とガスの集合部との間
に、吸着剤を充填して吸着部を形成してなるガスの吸着
槽において、前記吸着部の下端に配設されて吸着剤を保
持する吸着剤保持手段を曲面状に形成し、前記吸着剤の
鉛直方向の充填高さが容器の中心から壁方向に順次減少
する如く配設したことによって、前記課題を解決した。
【0026】
【作用】本発明によって、 (1)ガス拡散部の空間形状を弧状で円周方向に巾広
く、かつ、吸着剤の圧力損失に見合った形状とすること
によって、吸着槽内のガス分散を偏りなく均一にするこ
とができた。
【0027】従って、吸着剤全てにガスが均一に接触し
て、吸着剤自体が本来保有している吸着性能を最大限に
まで発揮することができるようになった。
【0028】(2)ガス拡散部の上方に、下部多孔板
(図1の符号7)及び上部多孔板8を設け、その間に充
填材10及びワイヤーメッシュ9を設けることによっ
て、ガス拡散部に導入された混成ガスをより均一に分散
せしめることが可能となった。
【0029】(3)さらに、下部多孔板及び上部多孔板
の孔の位置を交互にずらすことによって、また、上下の
多孔板の孔の位置、サイズを吸着剤の圧力損失に見合う
ように変化させることにより、さらに均一にガスを分散
せしめることが可能となった。
【0030】(4)前記(2)項で述べたように、上下
多孔板の間に充填材を置き、その下にワイヤーメッシュ
を置くことによって、吸着剤の荷重は上下多孔板と充填
材で受けられ、ワイヤーメッシュ自体には、問題となる
荷重が作用せず、破断することがなくなった。
【0031】(5)一方、吸着剤の吸着性能は吸着剤の
サイズを細粒化すればする程向上するが、その落下を防
止するワイヤーメッシュの目を細粒化に応じて細かくし
なければならない。ワイヤーメッシュの目を細かくすれ
ば、吸着剤の荷重に対して破断しやすくなり、操業停止
となりがちである。
【0032】上記(4)項で述べたように、相互に穴位
置をずらした上下の多孔板の間に充填材を入れ、その間
にワイヤーメッシュを設けることによって、吸着材を細
粒化しても上部多孔板の穴に入った吸着剤は、まず上下
多孔板の間の充填材で落下を防止され、万一その間をす
り抜けた吸着剤は、荷重がかからないので、細かなメッ
シュにしうるワイヤーメッシュで完全に保持され、吸着
剤の落下は発生しない。
【0033】
【実施例】図1に、本発明の一例を示す。
【0034】混成ガスであるコークス炉ガスは、硫化水
素を200mg/Nm3 含有しており、吸着剤2は一例
として酸化鉄を使用している。酸化鉄のサイズは細かい
程吸着性能が良好であるが、本例の場合は直径2mm、
長さ15mmの円柱形状をしている。
【0035】酸化鉄はFe2 3 を主成分としており、
次の反応によって硫化水素H2 Sを吸着する。
【0036】 Fe2 3 +3H2 S→Fe2 3 +3H2 O 次に、吸着増1内のガスの流動及び分散について述べる
と、まず、混成ガス入口3に入った混成ガスは、図2の
吸着槽1の全体図にて示されているように、吸着槽の下
部に設けられたガス拡散部5に導入される。なお、吸着
槽1は直径4.5m、円筒長さ20mである。
【0037】ガス拡散部5は、図1の円筒断面図で示す
ような弧状形状を形成している下部多孔板7に衝突する
と共に、図1の流線で示すようなガス流で周辺部へ流動
する。
【0038】次に、下部多孔板7には、図3の拡大図で
示すように、直径が120mmでピッチが210mmの
穴が、図3のA−A線における断面図である図4に示す
ように明けられており、下部多孔板穴11を形成してい
る。
【0039】下部多孔板穴11を通過した混成ガスは、
ワイヤーメッシュ9の上部にある充填材10の隙間を通
過して、充填材10の上部にある上部多孔板8の穴であ
る上部多孔板穴12にのる。
【0040】因みに、ワイヤーメッシュは本例の場合、
20メッシュ、線形0.3mmの鋼線を使用しており、
線と線の隙間は約0.97mmである。
【0041】従来技術のワイヤーメッシュは、10メッ
シュ、線径が1mmなので、線間の隙間は1.54mm
である。
【0042】従って、隙間が約63%となっており、こ
の分破損した酸化鉄の一部やかけらの防止効率が大巾に
向上している。
【0043】さらに、充填材10には、一例として円柱
形状の活性アルミナを使用しており、直径が5mm、長
さが20mmである。
【0044】充填材10は、吸着剤の荷重を上部多孔板
8を介して下部多孔板7に伝達する目的と共にガス分散
機能をもち、あわせて吸着剤の落下を一次的に防止する
役割を備える形状、強度、サイズであれば、活性アルミ
ナ以外の材質、例えば鉄系材料、非鉄、セラミック等い
ずれでも良好である。
【0045】多孔板は板厚が3.0mmのステンレス鋼
を使用している。
【0046】上部多孔板12に明けられた穴は、図4に
示すように、下部多孔板穴の位置とはずれて明けられて
おり、穴の径及びピッチは、一例として下部多孔板の穴
と同様としている。
【0047】これらの穴の径及びピッチは、吸着剤の高
さ、処置ガス量、吸着槽の径等によってその都度変化さ
せ、流動が均一となるようにしている。
【0048】上下の多孔板に設ける孔の位置をずらすこ
とによって、吸着剤の荷重は、まず、上部多孔板8に作
用し、一部の荷重は充填剤10を介して下部多孔板7に
も作用する。
【0049】この際、ワイヤーメッシュ9は伸縮性に富
んでいるので、吸着剤の荷重を負担することはない。
【0050】従って、上記のように細かいワイヤーを使
用することによって、吸着剤の落下をより防止すること
ができる。
【0051】次に、上部多孔板穴12を通過した混成ガ
スは、図示のように、吸着剤2の下部に入る。
【0052】前述のような分散及び流動機構によって吸
着槽内のガス流は図1の流線であるガス流の如く、偏流
することなく、均等に流動接触し、吸着剤本来の吸着性
能を発揮することができた。
【0053】なお、本例では横型容器について説明した
が、例えば立型容器についても有効である。
【0054】また、本例はコークス炉ガスの分離につい
て述べたが、これとは別に前述のPSA法(Press
uve Swing Adsorption)等にも有
効である。
【0055】
【発明の効果】以上のように、本発明のガス分散機構に
よって次の効果を得ることができた。
【0056】(1)吸着槽内のガスの流れを全域に亘っ
て均一にすることができ、吸着剤の全てに均等に混成ガ
スを接触吸着させることが可能となった。
【0057】従って、吸着効率を約30%向上させるこ
とができるようになった。
【0058】(2)ワイヤーメッシュに吸着剤の荷重を
作用させないことによって、ワイヤーメッシュを細かく
することが可能となり、吸着剤又はそのかけら等の落下
を防止することができ、吸着剤落下による操業中止を無
くすことが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の構造例を示す。
【図2】 本発明の吸着槽の一例を示す。
【図3】 本発明のガス分散機構例を示す。
【図4】 本発明の多孔板穴の配置例を示す。
【図5】 従来のガス分散例を示す。
【図6】 従来のガス分散例の拡大図を示す。
【図7】 従来の吸着槽全体図を示す。
【符号の説明】
1 吸着槽 2 吸着剤 3 混成ガス入口 4 ガス出口 5 ガス拡散部 6 ガス集合部 7 下部多孔板 8 上部多孔板 9 ワイヤーメッシュ 10 充填材 11 下部多孔板穴 12 上部多孔板穴 13 グレーチング 14 サポートリング 15 ボルトナット

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 容器の下部にガスの拡散部を、上部には
    ガスの集合部を形成し、前記ガスの拡散部とガスの集合
    部との間に、吸着剤を充填して吸着部を形成してなるガ
    スの吸着槽において、前記吸着部の下端に配設されて吸
    着剤を保持する吸着剤保持手段を曲面状に形成し、前記
    吸着剤の鉛直方向の充填高さが容器の中心から壁方向に
    順次減少する如く配設したことを特徴とするガスの吸着
    槽。
JP6157343A 1994-07-08 1994-07-08 ガスの吸着槽 Withdrawn JPH0819723A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014510625A (ja) * 2011-03-09 2014-05-01 エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッド 水平型吸着材容器の垂直バッフル
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