CN101203294B

CN101203294B - 气体净化装置及气体净化方法

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Publication number: CN101203294B
Application number: CN2006800219667A
Authority: CN
Inventors: 中村守光; 川井雅人
Original assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Current assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Priority date: 2005-06-24
Filing date: 2006-06-14
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2026-06-14
Also published as: WO2006137306A1; TW200700136A; TWI398292B; JPWO2006137306A1; KR20080027336A; EP1894611B1; US20090151558A1; CN101203294A; US7993431B2; EP1894611A1; KR100973323B1; EP1894611A4; JP5566574B2

Abstract

本发明的气体净化装置，包括填充了气体净化剂的净化器，将气体送入所述净化器，通过变温吸附法去除气体中的杂质；确定气体净化剂的量A，使得该气体净化剂的量A的二分之一量所具有的杂质去除量与1个净化工序中应净化气体中的杂质总量相等，填充到所述净化器内的气体净化剂的量为所述量A或者量A以上。

Description

气体净化装置及气体净化方法

技术领域

本发明涉及气体净化装置及使用其的气体净化方法，该气体净化装置用于去除空气中含有的二氧化碳、高纯度氮中含有的一氧化碳等气体中所含有的杂质，特别涉及去除空气液化分离的原料空气中的二氧化碳时所适用的气体净化装置及气体净化方法。另外，能够实现气体净化装置的小型化。

本申请主张2005年6月24日于日本申请的特愿2005-185725号的优先权，这里援用其内容。

背景技术

在空气液化分离时，预先去除原料空气中的水分、二氧化碳、氮氧化物、烃等多余成分后，进行液化分离。近年，吸附法被用于去除这种多余成分。

该吸附法有变温吸附法(TSA)和变压吸附法(PSA)。

变温吸附法设置2个以上的吸附器，切换进行吸附工序和再生工序并运转。吸附工序时间与再生工序时间对应，再生工序进一步包括减压工序、加热工序、冷却工序、再加压工序。

吸附器内，在空气入口侧填充水分吸附剂，在其后段填充二氧化碳吸附剂，交替地切换较低温度的吸附工序和较高温度的再生工序，连续去除空气中的上述多余成分。

而且，水分吸附剂使用活性氧化铝、硅胶、K-A型沸石、Na-A型沸石等，二氧化碳吸附剂使用Na-X型沸石等。

这样，对于这种变温吸附法，若着眼于二氧化碳的吸附，由于吸附塔截面积被确定使得吸附剂层入口的空气流速为一定范围，从而确定吸附器内填充的二氧化碳吸附剂的量即吸附剂层的厚度在实用上具有重大意义。

以往，确定吸附剂层的厚度的基本方法如下所示。当空气流速和吸附塔截面积确定时，通过确定吸附工序时间，来决定流入的原料空气中的应吸附的杂质量x。确定吸附剂的填充量，使得在吸附平衡部分可吸附的杂质量和在物质移动带部分可吸附的杂质量的总计等于或者大于杂质量x。

即，吸附剂层的吸附平衡部分的长度和物质移动带部分的长度之和相当于吸附剂层的厚度(填充高度)。这种设计方法例如记载于《解说化学工学》第190～195页，竹内等人著，培风馆1982年1月15日发行(参考非专利文献1)。

图2示出了这种现有方法的设想，表示在吸附剂层内进行的吸附成分的浓度分布的时间推移。该图2中，纵轴表示原料空气中的二氧化碳的相对浓度。另外，横轴表示相对化的吸附剂层的填充高度。

曲线C分别表示物质移动带，C0表示吸附刚开始后的物质移动带，C1表示吸附开始后经过了一定时间的时刻的物质移动带，C2表示进一步经过时间后的物质移动带。

在吸附二氧化碳时，可知经过一定时间后的物质移动带C1的形状与进一步经过时间后的物质移动带C2的形状相同，保持定型而进行。

图2的物质移动带C2，其前端表示到达吸附剂层的出口端的时刻，从开始将原料空气供给吸附剂层的时刻直至物质移动带的前端到达吸附剂层的前端的时刻的时间为吸附工序时间。

图2中，吸附成分饱和的区域(表示为区域M)是吸附平衡部分，吸附平衡部分的吸附剂量和此时物质移动带存在的区域(表示为区域N)的吸附剂量的总计量为需要的吸附剂量。

以这种方法确定吸附剂的量的理由是，一般地提高吸附剂的有效利用率η而减少吸附剂的需要量是经济的。有效利用率η与物质移动带的关系由下式(2)表示。

η＝1-fZa/H…(2)

f是根据物质移动带的形状确定的常数，通常为1/2。H是吸附剂的填充高度。Za是物质移动带的长度。

由式(2)可以理解，相对于吸附剂的填充高度H，物质移动带长度Za越小，利用效率越高。

这样，在去除空气中的二氧化碳时一般选定0.2m/s左右作为空气流速。这是由于通过设置较慢的空气流速，会缩短物质移动带的长度，增加平衡吸附部分，从而提高前述的吸附剂有效利用率。但是，在空气流速保持一定的情况下进行按比例放大时，由于“空气流速＝原料空气量/吸附塔截面积”的关系，吸附塔截面积会与原料空气量成比例增加。其结果是，对于大型吸附器，不得不成为塔径比吸附剂填充高度大的吸附器。

一般地，有必要考虑分散以使原料空气各部均等地流向吸附剂层，但塔径比吸附剂的填充高度大的吸附器形状，难以均等地流过原料空气。

另外，吸附剂层的截面积变大，导致吸附器的设置面积变大。为了减小设置面积，例如有人提出了径向流吸附器等。

对于减小吸附器的设置面积的要求，由上述“空气流速＝原料空气量/吸附塔截面积”的关系，可以考虑提高原料空气流速的解决方案。例如，去除空气中的二氧化碳时将以往常用的空气流速0.1～0.2m/s(加压空气条件下)设为0.2～0.4m/s，则可以使吸附塔截面积缩小1/2。

但是，对于现有的吸附器，若这样单纯地提高空气流速，会引起吸附剂层中吸附剂粒子的流动化，造成不能进行吸附操作的严重问题。

称为球粒的球状的吸附剂的情况，可以通过将其直径从以往的1.5～1.6mm左右扩大到1.7～5mm左右，增加单个粒子的重量来防止这种吸附剂粒子的流动化。另外，称为柱状颗粒的圆柱状的吸附剂的情况，可以将相当直径从以往的1.5～1.6mm左右扩大到1.7～5mm左右。以下将球状的直径或者柱状的相当直径称为粒径。

但是，扩大吸附剂的粒径时，会导致吸附速度降低，物质移动带的长度延长。因此造成需要的吸附剂层的填充高度增加，吸附剂量也增大。

结果判明，根据现有的设计方法，提高流入吸附剂层的原料空气的流速的方法难以使吸附器小型化。

这种问题不仅是去除空气中的二氧化碳，也是去除空气中的挥发性有机物等整个气体吸附共同的问题。例如使用担载金属镍的无机多孔物质去除高纯度氮中所含有的一氧化碳时也被确认。

而且，通过铜的氧化还原反应去除惰性气体中的氧时等去除各种气体中的杂质的情况也被确认。进而，通过将霍加拉特催化剂或者使无机多孔体担载贵金属的催化剂去除空气中的微量一氧化碳时也被确认。

专利文献1：特开2002-346329号公报

非专利文献1：《解说化学工学》第190～195页、竹内等人著、培风馆1982年1月15日发行

发明内容

因此，本发明的课题在于通过变温吸附法去除空气中的二氧化碳、高纯度氮中的一氧化碳等气体中的杂质时，在减少填充到净化器的气体净化剂的量的同时，使净化器小型化。

为了解决上述课题，本发明的第1方式是一种气体净化装置，包括填充了气体净化剂的净化器，其中，

将气体送入所述净化器，通过变温吸附法去除气体中的杂质；

如下所示确定填充到所述净化器内的气体净化剂的量A。

确定量A，使得气体净化剂的量A的二分之一量所具有的杂质去除量等于或者大于应净化气体中的杂质总量。

这里，应净化气体中的杂质总量是指1个净化工序中送入净化器的杂质总量。

换言之，本发明的第1方式是一种气体净化装置，包括填充了气体净化剂的净化器，其中，

确定气体净化剂的量A，使得该气体净化剂的量A的二分之一量所具有的杂质去除量与1个净化工序中应净化气体中的杂质总量相等；

填充到所述净化器内的气体净化剂的量为所述量A或者量A以上。

本发明的气体净化装置优选在所述净化器填充所述气体净化剂量A而形成气体净化剂层；在该气体净化剂层的气体的入口侧或者出口侧，进一步填充不大于0.4A的量的同种气体净化剂。

另外，设定净化工序时间为T、气体净化剂层的入口的气体流速为u、气体净化剂的平衡吸附量为q、换算系数为α时，优选气体净化剂层的填充高度H由下式(1)确定：

H≥α·T·u/q...(1)。

另外，所述气体净化剂优选为吸附剂。

另外，所述气体净化剂优选为担载金属的无机多孔物质。

另外，所述吸附剂的粒径优选为1.7～5mm。

本发明的第2方式是气体净化方法，使用本发明的气体净化装置，通过变温吸附法去除气体中的杂质。

本发明的气体净化方法中，所述气体净化剂是所述吸附剂时，所述气体净化剂层的入口的气体的流速优选为0.25～0.4m/s。

另外，所述气体净化剂是所述吸附剂时，所述气体净化剂层的入口的气体的温度优选为5～45℃。

根据本发明，由于将气体净化剂填充到净化器，该气体净化剂可以去除气体净化工序中流入气体净化剂层的杂质总量的至少2倍，所以可以在气体净化剂层的全部区域形成物质移动带。因此，缓和了用于在气体净化剂层形成吸附平衡区域的气体流速的限制，能够提高流速。所以，可以减小气体净化剂层的截面积，从而能够减小净化器的设置面积。

另外，本发明中，无需形成吸附平衡部分，所以能够选择较短的净化工序时间。因此可以削减应填充到净化器内的气体净化剂的量，使净化器小型化。

附图说明

图1是说明算出本发明的吸附剂层的厚度的设想的图表；

图2是说明算出现有的吸附剂层的厚度的设想的图表。

具体实施方式

(第1实施方式)

首先，详细说明本发明中通过吸附剂去除空气中的二氧化碳的方式。

此外，本发明中，气体净化剂层是指气体净化剂被填充到净化器形成的层。另外，吸附剂是净化剂的1种，吸附剂层是指该吸附剂被填充到净化器形成的层。

图1模拟示出了直到本方式的定型的杂质浓度分布被形成的设想。图1的纵轴表示原料空气中的二氧化碳的相对浓度。另外横轴表示相对化的吸附剂层高度。横轴的0点为空气入口，1点为净化过的空气的出口。

根据吸附工序的开始，原料空气从图1的左方向被供给到吸附剂层，在入口附近作为过渡状态形成的浓度分布C0随着时间的经过而向前延伸，一定时间后形成定型的浓度分布C1。图1的C1示出了浓度分布的前端恰好到达空气出口的时刻。若这样继续吸附工序，则会发生所谓突破效应(break-through)，净化空气中的二氧化碳浓度会增加，所以可以在浓度分布的前端到达出口的时刻中止吸附工序。

图1中，原料空气中所含有的二氧化碳在浓度分布C1的曲线的下部区域被吸附。在吸附领域一般认为浓度分布C1的形状是在中央部呈点对称，因此图1所示的区域的吸附剂有效利用率为1/2(50％)。(式(2)中f＝1/2的情况)

将上述图1示出的形成了定型的浓度分布的时刻与浓度分布前端到达净化空气出口端的时刻一致的时刻确定为吸附时间，这在本发明的理想模型中成立，实用上由于吸附操作条件的变动等方面是困难的。

例如，若以原料空气温度作为吸附操作条件，则原料空气温度由在空气压缩机的出口设置的冷却器预冷却后，利用机械式冷冻机等冷却到约10℃，供给吸附器。所述预冷却一般是水冷式，由于冷却水的温度受到外部气体的影响而改变，所以从冷冻机出来的空气温度也变动。由于吸附容量具有温度依赖性，所以物质移动带的长度会受到原料空气温度的影响而伸缩。本发明的设想即在吸附剂层仅存在物质移动带域时，这种影响很大。

另外，由于气体容积受到原料空气温度的影响，气体流速也会由于温度的影响而时刻变化。物质移动带的长度会受到这种影响。

还可以考虑原料空气压力的变动作为受到影响的吸附操作条件，最重要的是应去除的二氧化碳浓度也总是不固定。

因此，实用上对利用图1示出的理想模型求出的吸附剂量A适当附加0.4A的吸附剂，相当于40％的余量。这个40％的余量考虑了前述的吸附操作条件的变动。

具体地，在空气入口侧附加40％的余量相当量的情况下，物质移动带的前端到达空气出口时，此时的吸附剂利用率是64.3％。

另外，从空气入口部延伸的物质移动带恰好定型时吸附工序时间结束，即物质移动带的前面存在40％的未使用的吸附剂的情况，此时的吸附剂利用率是35.7％。

对于图2示出的现有的吸附器设计的设想，根据本发明，不考虑吸附平衡部分。即，由于吸附剂层仅形成物质移动带，所以能够选择较短的吸附工序时间。短的吸附工序时间会减少二氧化碳的负荷量，使得吸附剂量削减。

本方式中，确定量A，使得二氧化碳吸附剂的量A的1/2量所具有的二氧化碳吸附量与应吸附的气体中的二氧化碳的总量相等，填充到所述净化器内的二氧化碳吸附剂的量设为所述量A或者量A以上，仅规定下限。实用装置中，过剩填充吸附剂不仅使吸附剂成本增加，而且再生所要求的必要热量也增多，所以上限自然就被确定。

例如，填充50％以上作为余量就不实用。另外，增多吸附剂量，且延长吸附工序时间，会在吸附剂层形成吸附平衡部分，从而与现有的设计方法相同。

本发明是比理想模型所需要的吸附剂量多填充40％。即，所谓余量由于依赖于吸附操作的条件所以并不是一概而言的，作为一般数值为40％。

另一方面，H≥α·T·u/q的式(1)中，只要缩短吸附工序时间T，吸附剂层的填充高度H会尽可能缩短。但是，除非选定与较快的气体流速相应的二氧化碳的吸附剂层高度H，否则实用上这个关系不成立。而且，由于利用加热进行吸附剂的再生，所以需要由有限的再生气体量进行加热，其后，冷却到吸附时的温度，从而再生工序时间如为30分钟则过短。由于在其他吸附塔的吸附工序中进行再生，所以吸附工序时间T与再生工序时间相同的情况比较方便，实际可取的吸附工序时间T适宜为1.5小时～3小时。

另一方面，本发明的设想即在吸附剂层仅存在物质移动带域，若使用现有的吸附器中一般的较慢的空气流速，则物质移动带的长度会变短，无法形成实用的吸附剂层。

具体说明时，关于去除空气量为数万m³/h的空气液化分离装置的二氧化碳的吸附器，吸附塔的直径为数m。例如特开2002-346329号公报的表5示出了现有例的物质移动带区域长度为132mm(参考专利文献1)。可以容易地想像在直径数m的塔内均匀地填充吸附剂到132mm高度的困难。另外，即使可以完成这种填充，也会有原料空气不均匀地通过吸附剂层而发生部分突破这样的其他问题。

本发明中，在吸附工序将可以去除流入吸附剂层的杂质的总量的至少2倍的吸附剂填充到吸附器，可以在吸附剂层的全部区域形成物质移动带。因此，缓和了用于使吸附剂层出现吸附平衡部分的气体流速的限制，相比现有方法大幅提高了原料空气的流入速度，从而发现了可以解决上述问题的方法。即，将原料空气的流入速度设为0.25～0.4m/s，同时为了防止快流速造成的吸附剂的流动化，将吸附剂的粒径设为1.7～5.0mm。

这种提高空气流速以及采用大粒径都可以对延长物质移动带长度发挥作用。然而，本发明的情况以吸附剂层内仅存在物质移动带域为前提，所以只要选择适当的流速以及与该流速相应的粒径，就能达到可以适当进行二氧化碳去除的吸附剂层的填充高度。

另外，本发明中，选定吸附剂，使得上述空气流速以及与该流速对应的吸附剂粒径的吸附剂所具有的物质移动带长度等于或者小于以空气流速为基准算出的二氧化碳的吸附剂层高度，就会发现图1示出的“本发明的设想即在吸附剂层仅存在物质移动带域”成立。

原料空气流入时的流速不足0.25m/s，则包含现有的吸附条件；超过0.4m/s，则为了防止吸附剂粒子的流动化，需要将粒径设为5mm以上。使用粒径为5mm以上的吸附剂的条件下，其物质移动带长度超过实用范围。

从防止吸附剂的流动化的观点考虑，原料空气的流速和应使用的吸附剂粒子的直径通过Ergun的压力损失式来确立关系。当确定空气流速后，在吸附剂不流动化的范围内使用粒径尽量小的吸附剂，可以有效防止不必要地延长物质移动带长度。

具体使用上式(1)算出二氧化碳吸附剂层的高度。

即，将吸附工序时间设为T、吸附剂层的入口的空气流速设为u、二氧化碳吸附剂的平衡吸附量设为q、换算系数设为α时，二氧化碳吸附剂层的高度H可以由

H≥α·T·u/q……(1)确定。

这里，关于各参数的量纲，吸附工序时间是小时、空气流速是m/s、平衡吸附量是mol/kg、吸附剂层的高度是m。换算系数α整合式(1)的左右项的量纲的同时，还包括对空气净化处理条件的压力、温度的换算。若用换算系数α进行调整，则各参数不限于所述量纲。

对式(1)的二氧化碳的平衡吸附量q进行说明。作为通常的二氧化碳吸附剂，存在去除空气液化分离装置的二氧化碳的吸附器所通用的Na-X型沸石(这里包括无粘结剂型、形成骨架的二氧化硅和氧化铝的比率为约1.0～1.15的低二氧化硅X型(LSX型))、Ca-A沸石等。

式(1)的二氧化碳的平衡吸附量q是由在压力550kPa(绝对压强)、吸附温度10℃下将含有二氧化碳浓度400体积ppm的空气通过吸附剂层的实验求出的，大概处于1.0～1.8mol/kg的范围。具体根据吸附剂制造商的不同而有差异，含有粘结剂的Na-X型沸石为1.0，无粘结剂的Na-X型为1.3，LSX型Na-X沸石为1.8。

进而，原料空气流入二氧化碳吸附剂层时的温度为5～45℃，优选为10～25℃。正如已知那样二氧化碳吸附剂的平衡吸附量具有温度依赖性。吸附温度越低吸附量越大，所以流入温度优选越低越好，但以净化空气液化分离装置的原料空气为目的时，用冷冻机等冷却大量空气需要耗电，这点上并不优选。相反流入温度升高，则吸附量降低。因此，优选为5～45℃的范围。

另外，本方式中使用的二氧化碳吸附剂为沸石，该沸石有Na-X型沸石、Ca-A型沸石等。

空气液化分离装置的前段设置的多余成分去除用的吸附器中，从原料空气的流入侧按水分吸附剂、上述二氧化碳吸附剂的顺序层积。该水分吸附剂使用活性氧化铝、硅胶、Na-X型沸石、Ca-A型沸石、Na-A型沸石、K-A型沸石等。

如上所述，归纳本方式中的操作条件，通过将沸石作为二氧化碳吸附剂、原料空气流入吸附剂层时的流速设为0.25～0.4m/s、二氧化碳吸附剂的粒径设为1.7～5mm、原料空气流入时的温度设为5～45℃，从而吸附操作成立。

(第2实施方式)

下面，对使用反应剂去除高纯度氮中的一氧化碳的方式进行说明，所述反应剂由作为气体净化剂的担载了金属镍的无机多孔物质构成。

该反应剂可以与微量的一氧化碳反应，变化为金属羰基物，以此去除一氧化碳。反应剂的再生是将其置于加热状态，流通氢进行还原。

因此，设置2个以上的填充了所述反应剂的净化塔，对其交替切换去除工序和再生工序，从而可以连续去除高纯度氮中的一氧化碳。

该去除操作中，现有的操作是使用大量填充了反应剂的净化塔，切换时间设为例如2～3天的长时间。这种现有方法大量使用反应剂，需要大型的净化塔。

如此，使用所述反应剂去除高纯度氮中的一氧化碳时，也具有与上述的通过吸附剂去除空气中的二氧化碳同样的问题。

所以，本发明人就该情况研究了是否可以与前面说明的去除空气中的二氧化碳利用同样的设想，并判明可以通过同样的方法解决。

上述反应剂是通过化学反应去除一氧化碳，而二氧化碳是被吸附剂物理吸附而去除。反应机制虽然不同，但现象相同，可以看作从填充了反应剂的填充层的气体入口侧依次进行反应，存在相当于吸附平衡部分的部分和相当于物质移动带的部分，这些缓慢地向气体出口侧移动。

因此，确定反应剂的量A，使得该量A的1/2量具有的一氧化碳去除量与应处理的高纯度氮中的一氧化碳的总量相等，形成净化层的反应剂的填充量可以是所述量A或者量A以上。另外，还可以将相当于0.4A的余量的反应剂填充到净化层的气体入口侧或者气体出口侧。

此外，本发明除了以上说明的二个实施方式以外，如上所述，同样可以适用于通过铜的氧化还原反应去除惰性气体中的氧的情况、通过霍加拉特催化剂或者使无机多孔体担载贵金属的催化剂去除空气中的微量一氧化碳的情况。

实施例

以下所示为实施例。

(实施例1)

说明净化原料空气压力：550kPa(绝对压强)、空气温度：10℃、空气量：3万Nm³/小时、二氧化碳含有量：400ppm(体积)的空气的情况。

式(1)中，设α＝1.04、T＝2小时、u＝0.33m/s、q＝1.33mol/kg，则H≥0.52m。

这里，对本发明的第1方式进行研究，则净化工序中二氧化碳流入吸附剂层的流入负荷量为以下所示。

流入负荷量＝30000〔Nm³/小时〕×400〔ppm〕×10^-6×2〔小时〕÷0.0224〔Nm³/mol〕＝1072〔mol〕

吸附塔的塔径＝(30000〔Nm³/小时〕×101〔kPa〕÷550〔kPa〕×283〔K〕÷273〔K〕×4÷π÷0.33〔m/s〕÷3600〔s/小时〕)^0.5＝2.47〔m〕

若使用填充密度为650kg/m³的吸附剂，则一半量的吸附剂所具有的吸附容量为以下所示。

一半量的吸附剂所具有的吸附容量＝2.47²×π÷4×0.52×650×1.33÷2＝1077〔mol〕

所以一半量的吸附剂具有的吸附容量≥流入负荷量。

此结果意味着在塔径为2.47m的吸附塔中按吸附剂层的厚度0.52m填充吸附剂。吸附剂的填充量为2.49m³。

(比较例1)

假定原料空气压力：550kPa(绝对压强)、空气温度：10℃、空气量：3万Nm³/小时、二氧化碳含有量：400ppm(体积)。

设吸附平衡量＝1.33〔mol/kg〕、物质移动带长度＝140mm、空气流速＝0.19m/s、吸附工序时间＝4小时。

流入负荷量＝30000〔Nm³/小时〕×400〔ppm〕×10^-6×4〔小时〕÷0.0224＝2143〔mol〕

吸附塔的塔径＝(30000〔Nm³/小时〕×101〔kPa〕÷550〔kPa〕×283〔K〕÷273〔K〕×4÷π÷3600÷0.19)^0.5＝3.26〔m〕

由于吸附剂填充密度为650kg/m³，物质移动带区域中的吸附量为平衡吸附量的1/2，所以

吸附剂层高度＝2143〔mol〕÷1.33〔mol/kg〕÷650〔kg/m³〕÷π×4÷3.26²+0.14〔m〕÷2＝0.37〔m〕

此结果意味着在塔径为3.26m的吸附塔中按吸附剂层的高度0.37m填充吸附剂。吸附剂的填充量为3.09m³。

比较实施例1和比较例1，比较例1中塔径大的同时处理的二氧化碳量大约成倍，所以吸附剂量也增多。其原因是比较例1中吸附工序时间设为4小时。以往选定如此长的吸附工序时间的理由是，如前所述在慢空气流速下物质移动带长度为132mm左右，即使加上平衡吸附部分，2～3小时的吸附工序时间也不能形成充分的吸附剂填充高度。

(实施例2)

以下所示为第2实施方式的实施例。

原料氮中的一氧化碳浓度：2ppm

原料氮压力：500kPa(绝对压强)

原料氮温度：25℃

净化塔的原料氮流速：0.4m/s

反应剂：4mm直径颗粒

处理量：100Nm³/hr

净化塔径：0.14m

由H≥α·T·u/q…(1)，设α＝3.88×10^-3、T＝6小时、u＝0.4、q＝0.05mol/kg，填充高度H＝0.19m

上述条件下净化原料氮，未从净化后的氮中检测出一氧化碳。此时的反应剂的填充量为2.2kg就够了。

(比较例2)

原料氮中的一氧化碳浓度：2ppm

原料氮压力：500kPa(绝对压强)

原料氮温度：25℃

净化塔的原料氮流速：0.2m/s

反应剂：2mm直径颗粒

处理量：100Nm³/hr

净化塔径：0.2m

由(填充高度H/净化塔径D)≥1，填充高度：0.2m

反应剂填充量：4.7kg

反应工序时间：80小时

上述条件下净化原料氮，未从净化后的氮中检测出一氧化碳。

产业上的利用可能性

根据本发明，可以削减应填充到净化器内的气体净化剂的量，可以使净化器小型化。因此，产业上有用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种气体净化装置，包括填充了气体净化剂的净化器，其中，

所述净化器内填充的气体净化剂的量为所述量A或者量A以上；

气体净化剂层的入口的气体的流速为0.25～0.4m/s。

2.根据权利要求1所述的气体净化装置，其中，

在所述净化器填充所述气体净化剂量A而形成气体净化剂层；

在该气体净化剂层的气体的入口侧或者出口侧，进一步填充不大于0.4A的量的同种气体净化剂。

3.根据权利要求1所述的气体净化装置，其中，

设定净化工序时间为T、气体净化剂层的入口的气体流速为u、气体净化剂的平衡吸附量为q、换算系数为α时，气体净化剂层的填充高度H由下式(1)确定：

H≥α·T·u/q…(1)。

4.根据权利要求1所述的气体净化装置，其中，所述气体净化剂为吸附剂。

5.根据权利要求1所述的气体净化装置，其中，所述气体净化剂为担载了金属的无机多孔物质。

6.根据权利要求4所述的气体净化装置，其中，所述吸附剂的粒径为1.7～5mm。

7.一种气体净化方法，其中，

使用权利要求1至6的任一项所述的气体净化装置，通过变温吸附法去除气体中的杂质。

8.一种气体净化方法，其中，

使用权利要求4或6所述的气体净化装置，通过变温吸附法去除气体中的杂质，

所述气体净化剂层的入口的气体的温度为5～45℃。