JP2003299931A - ガス分離方法及びガス分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被回収容器26に封入されている放出規制ガス
であるSF6ガスとこのガスと混合している放出可能な希
釈ガスである窒素ガス等とを分離して、放出規制ガスが
大気中に漏出することを極力抑えて回収し、放出可能な
ガスのみを大気中に放出する。 【解決手段】 従来、被回収容器26に封入されている
A、Bの2種類を混合した混合ガスを、1組のガス分離部で
ほぼ純粋なA、Bの単独ガスに分離することは極めて困難
であったが、本発明では第1ガス分離部30と第2ガス分離
部31の2組のガス分離部を設けて、まず、該混合ガスを
第1ガス分離部30に導入してA1、B1に分離してA1を回収
ガスの出口28から回収し、該混合ガスから高濃度のA1を
取除いたB1を第2ガス分離部31に導入してA2、B2に再び
分離してA2は被回収容器26に戻し、Aの濃度が極めて低
いB2を排出ガスの出口29から大気中に放出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明は、大気放出可能なガ
ス例えば窒素ガスや酸素ガス等と、大気放出が規制され
ているガス例えばフロンガスや6フッ化硫黄ガス等の混
合ガスA、Bから大気放出規制ガスを分離回収(第1目的)
して、放出規制ガスを除去した大気放出することが可能
なガスのみを大気中に放出(第2の目的)するガス分離法
に関するものである。すなわち、混合ガス中の放出規制
ガスを大気中に放出することなく、それぞれ高濃度に分
離する技術に関するものである。

【0002】具体的な一例として、電力機器に使用される絶
縁性ガスとしてSF6ガスが封入されているが、これら電
力機器からSF6ガスの回収がある。これらの電力機器
は、定期検査や部品交換時にタンクを開ける必要があ
り、それに先立って内部に封入しているSF6ガス(6フッ
化硫黄ガス、以下同じ)が大気中に排出されないように
出来るだけ回収する必要がある。

【0003】近年、地球温暖化防止のために炭酸ガス等の大
気中への放出が規制されるようになってきた。1997年世
界環境会議が京都で開催され、その結果、炭酸ガスの2,
400倍の温暖化係数を持つSF6ガスも大気中へ放出するこ
とが厳しく規制されるようになった。

【0004】SF6ガスの代替ガスを探したがいいものは無
く、その要求性能より、例えあったとしても地球温暖化
をもたらすガスとなり、今のところFS6ガスに代わるも
のは無い。FS6ガスに不活性ガスである窒素ガスを50vol
％混入してもインパルス破壊電圧はSF6ガス単独時の85
％、商用電力周波数の破壊電圧は同96.6％であり、特性
低下が少ないのでSF6ガスをトランスや遮断機に封入す
る際に希釈ガスである窒素ガスや炭酸ガス等によりうす
めて使用する方法が一番有力でSF6ガスの使用量削減を
図るため窒素ガスとの混合ガスの使用が検討されてい
る。

【0005】

【従来の技術】SF6ガスは、変電所等の高電圧用トラン
スや電力回路の遮断器に充填し、その熱的安定性、電気
的安定性、高絶縁耐圧性を生かして装置の小型化を可能
にし、都市部の変電所の小容積化が実現しその貢献度は
大きい。これ等が用いられている機器は定期的に点検保
守や修理が必要であり、その点検保守や修理のときはこ
れ等のガスを抜き出して大気と置換した後に人が中に入
って装置内部の点検や修理を行う。

【0006】そして点検や修理が完了すると再び絶縁ガスを
充填して稼動に入る。ガスの抜取りに際してはSF6ガス
が機器内に残留しないよう高真空になるまで真空引き回
収を行い、そして機器点検や修理後のSF6ガス充填に際
しては、電力機器等の容器に空気が残らないよう高真空
に空気を排出した後、所定濃度の絶縁ガスを充填する必
要があった。従来は、このような希釈ガスが混入した混
合ガスは回収しにくいガスであったために、点検や廃棄
時にその多くは大気中に廃棄していた。

【0007】

【発明が解決しようとする課題】被回収容器(トランス
や遮断器等)から放出規制ガスであるSF6ガスを大気中に
漏出することを極力抑えて回収し、放出可能ガスを排出
することである。一般に、A、B混合ガスをガス分離手段
によりAとBの2つに分離する場合、Aの中にBが混入し、
他方のBの中にAが混入する。分離の際Aの中にBが含まな
いようにAの濃度を上げようとすると、他方のBの中に多
くのAが含まれBの濃度が低くなる。

【0008】同様にBの濃度を上げようとする場合は、他方
のAの濃度が低くなるという問題があり、通常はガス分
離手段でA、B各々を分離回収出来る高濃度のA、大気中
に放出可能な高濃度のBまでに一つのガス分離装置によ
り分離することは(1)濃度比に応じた分離容積の能力、
(2)相手ガスの濃度を気にしながら、当該ガス濃度を目
的濃度にするなど制約が多く複雑で大変高価で高精度な
装置を要する。本発明は、このガスを安価に分離するガ
ス分離方法及び装置を提供することを目的とする。

【0009】

【課題を解決するための手段】本発明は、容器中にある
混合ガスを分離するガス分離装置において、該容器から
導入されるガスを第1の状態のガスと第2の状態のガスに
分離する第1のガス分離手段と、該容器から導入される
ガスを第3の状態のガスと第4の状態のガスに分離する第
2のガス分離手段と、該第1のガス分離手段から出力され
る第2の状態のガスを該容器又は該第2のガス分離手段へ
導く第1の案内手段と、該第2のガス分離手段から出力さ
れる第3の状態のガスを該容器又は該第1のガス分離手段
へ導く第2の案内手段を有し、該第1のガス分離手段から
第1の状態のガスを出力し、該第2のガス分離手段から該
第4の状態のガスを出力するように構成したものであ
る。

【0010】ここで第1の状態のガスとは、例えば特定ガスA
の濃度の高い状態を云い、又は他の特定ガスBの濃度の
低い状態を云う。第2の状態のガスとは、例えば特定ガ
スBの濃度の高い状態を云い、又は他の特定ガスAの濃度
の低い状態を云う。第3の状態のガスとは、例えば特定
ガスAの第1の状態のガスとは異なる濃度の高い状態を云
い、又は他の特定ガスBの濃度の第1の状態のガスとは異
なる低い状態を云う。第4の状態のガスとは、例えば特
定ガスBの第2の状態のガスとは異なる濃度の高い状態を
云い、又は他の特定ガスAの第2の状態のガスとは異なる
濃度の低い状態を云う。

【0011】案内手段とは、ガスを導くための例えばホース
や導管が用いられる。すなわち、複数のガスを含む混合
ガスを複数のガス分離部によりそれぞれのガス分離部で
当ガスの目的濃度のガスと、他のガスの二つに分離し、
目的濃度に分離したガスは、第1の目的である回収を行
って必要用途に用いる一方、他のガスはガス分離部上流
か、被回収容器に戻される。好ましい例においては少な
くとも2種の混合ガスである被回収ガスが入っている容
器に第1ガス分離部と第2ガス分離部の二つを用いて第1
ガス分離部でA1とB1に分離する。

【0012】この際A1の中のAの濃度を目的濃度になるよう
高くし、B1の中のBの濃度は低くなっても良い。第2ガス
分離部で同じくA、B混合ガスをA2とB2に分離する。この
際B2の中のBの濃度を目的濃度になるよう高くし、A2の
中のAの濃度は低くなっても良い。そしてA1を第1の目的
である用途即ち分離回収し、B2を第2の目的である用途
即ち、実質上外気中にAを放出しないに等しい濃度で放
出し、B1を第2ガス分離部の上流か被回収容器に導入
し、A2を第1ガス分離部の上流かもしくは被回収容器に
導入するよう構成する。

【0013】かかる構成により第1ガス分離部で高濃度のA1
を分離し、第2ガス分離部で高濃度のB2を分離し、それ
ぞれ第1の目的である回収と第2の目的である大気中への
放出の目的にかなう分離を可能にする。そしてB1とA2は
ガス分離手段の上流もしくは被回収容器内へ戻し入れる
ことにより、外気に放出規制ガスを実質上漏出しないと
みなせるように出来る。

【0014】尚、第3のガスC他を含むガスの場合は第3のガ
ス分離部等を持ち同様な操作を行うことにより分離する
ことが出来る。ガス分離手段の例として分離膜を用いる
分離膜法、または吸着剤を用いるPSA法による分離手段
がある。これらのどちらの分離方法によっても、例えば
図5や図8に示すように、取出し流量を絞ることにより、
その濃度を高くすることの出来る特性を持っている。し
かし、このことは二つに分離する一方のガス濃度を特に
高くすれば、他方のガス濃度は低くなるこちで、膜でも
PSA法でも同じように生ずる。図5が分離膜による濃度と
取出し量との関係例を示し、図8がPSA法による濃度と取
出し量との関係例を示している。

【0015】このように複数ガスの混合ガスを複数のガス分
離部を用いて、それぞれ対応するする目的ガス濃度のみ
を高濃度に分離させることは前出の通り、各々ガス分離
機能(特性)を用いて行うことができ、これをそれぞれの
ガスに対応させて一つずつ行う。

【0016】そして、分離した他方のガス(濃度をあまり問
題にしない)を前述の通り、元の容器かガス分離部の上
流側に戻す方法(このことは他のガス分離部に導入する
ことと同じ意味を持っている)は、元に戻すことなく各
々の素ガスを各々高濃度に分離方法に比べ大変優れてい
る。すなわち、後者は他に持ってゆくガスが無いので濃
度比に応じた容積を分離する能力と相手側の濃度を気に
しながら目的濃度にすると云う複雑で困難な方法であ
り、装置価格も高くなる。

【0017】

【発明の実施の形態】本発明のガス分離回収方法の基本
構成を、具体的な装置のフローシートとして図示したも
のが図1、図2、図3である。図1は本発明の第1の実施例
による基本構成に関するものである。ここで、混合ガス
A、Bは例えばAがSF6ガス、Bが窒素ガスである。混合ガ
スA、Bを収容する被回収容器26と第1ガス分離部30と第2
ガス分離部31で構成する。第1ガス分離部30は混合ガス
を当分離部のガスの入口1より入れA1、B1に分離し分離
されたガスA1をガスの出口2より、ガスB2をガスの出口3
より取出す。 A1はAを回収の目的に適う高濃度のガス
(例えば90％以上)で、B1はAをある程度含む高濃度Bガス
(例えば70％以上)であるが、具体的目的のある濃度では
なく被回収容器かもしくは分離部の上流に戻して循環さ
せる。

【0018】第2ガス分離部31は混合ガスを当分離部のガス
の入口1より入れ、A2、B2に分離し分離したガスA2を当
分離部のガスの出口2より、ガスB2をガスの出口3より取
出す。B2はBを大気中に放出できる高濃度ガス(A濃度は
大変低く大気中へ放出可能濃度)でA2はBをある程度含む
高濃度Aガスであるが具体的目的のある濃度ではなく被
回収容器か分離部の上流に戻して循環させる。該被回収
容器中のA、B混合ガスを第1ガス分離部30に導入し該混
合ガスをA1、B1に分離しA1を第1の目的として回収しB1
を被回収容器26に戻し入れ、該被回収容器中のA、B混合
ガスを第2ガス分離部31に導入し該混合ガスをA2、B2に
分離しB2を第2の目的として大気中に放出し、あるいは
別の目的用途に使用し、A2を被回収容器に戻し入れるよ
う構成する。

【0019】回収とは、別な容器に貯留あるいは液化回収す
ること、又は、別な用途に使用する処理を行う等を意味
する。一つの分離部によりA、BのガスをA、B各々のガス
濃度の容積比でA、Bガスを高濃度に分離させることは大
変難しいが、本方式によればA、Bを別々の分離部で各々
その目的に適う濃度に取出すことが出来る。(但し、A、
B各々のガス濃度の容積比ではない)これを濃度の容積比
で分離しようとする場合にはそれぞれのガス分離部30、
31をその濃度の容積比に分離出来る能力を持たせばよ
い。

【0020】図2は本発明の第2の実施例による基本構成に関
するものである。A、B混合ガスを収容する被回収容器26
と第1ガス分離部30と第2ガス分離部31で構成し、第1ガ
ス分離部30、第2ガス分離部31は前述の分離特性をも
ち、該被回収容器中のA、B混合ガスを第1ガス分離部30
に導入し該混合ガスをA1、B1に分離しA1を第1の目的用
途すなわち回収し、

【0021】被回収ガスの中から高濃度のA1を取除いてB濃
度の高くなっているB1を原料ガスとして第2ガス分離部3
1に導入し、この第2ガス分離部31によりA2、B2に分離し
大変高濃度になったBガスであるB2(Aの濃度が大変低い
こと即ち、実質上Aを漏出しないとみなせる濃度)を第2
の目的用途すなわち大気中に放出し、あるいは別の目的
用途に使用し、ある程度のBを含むがA濃度の高いA2を被
回収容器に戻し入れるよう構成する。

【0022】こうすることにより、第1ガス分離部でA1を取
除いてB濃度の高くなったB1ガスを第2ガス分離部に導入
することにより、B2を高濃度にする亊が容易であると云
うメリットがある。

【0023】図3は本発明の第3の実施例の構成に関するもの
である。A、B混合ガスを収容する被回収容器26と第1ガ
ス分離部30と第2ガス分離部31で構成し、第1ガス分離部
30、第2ガス分離部31は前述の分離特性をもち、該被回
収容器中の混合ガスA、Bを第2ガス分離部31に導入し該
混合ガスをA2、B2に分離し大変高濃度になったBガスで
あるB2を(第2の目的)大気中に放出し、あるいは別の目
的用途に使用し、

【0024】被回収ガスの中から高濃度のB2を取除いてA濃
度の高くなっているA2を第1ガス分離部30に導入し、こ
の第1ガス分離部30によりこれをA1、B1に分離し、大変
高濃度のAガスであるA1を(第1の目的)回収し、ある程度
のAを含むB濃度の高いB1を被回収容器に戻し入れるよう
構成する。

【0025】こうすることにより、第2ガス分離部でB2を取
除いてA濃度の高くなったA2ガスを第1ガス分離部30に導
入することによりA1をより高濃度に出来ると云うメリッ
トがある。

【0026】図1から図3の中に示されるそれぞれの第1ガス
分離部30及び第2ガス分離部31は特定ガスを篩分ける(透
過)ことの出来るガス分離膜を用いる方法と、特定ガス
を吸着する吸着剤を用いるPSA(Pressure Swing Adosorp
tion)法がある。分離膜を用いる方法は、膜を隔膜とし
てガスを加圧して加え、特定ガスを透過させて分離する
ものである。膜の素材については公知の技術でいろいろ
なものがあり、ガスの種類やその目的により使い分けら
れる。例えばガス分離膜には多孔質膜と非多孔質膜に分
類される。前者はクヌーセン拡散、表面拡散、毛管凝縮
作用、分子ふるい作用に分類され、後者は高分子金属パ
ラジュウム膜、ジルコニア膜等がある。

【0027】膜の種類やガスの種類により膜間に与える圧力
も異なってくる。膜の透過効率を高くするためには膜面
積を大きく、膜厚を薄くする必要がある。しかし、膜厚
には寿命他より限度がある。膜の作り方には膜を平膜状
に形成する方法と、中空糸状に形成する方法があり、広
い面積を得るために平膜を層状に形成する方法やロール
状に巻いて占有容積を小型化する方法がある。

【0028】ガス分離膜を用いる方法の一例を図4に示す。
膜の一次側に混合ガスA、Bを加圧して供給し膜の二次側
間に圧力差を与えて特定ガスを透過させて分離する。膜
の種類として、混合ガス中の目的ガスを透過する膜と、
混合ガス中の希釈ガスの方を透過させる膜があり、その
用い方が変ってくる。このどちらの場合でも分離が可能
である。

【0029】一般的に目的ガスの取出し量とその濃度の間に
は図5に一例を示すような関係がある。濃度を高く取出
そうとするほど取出し量が少なくなる。目的とする濃度
で取出すことが効率的である。

【0030】図4について更に詳細に述べると、ガスの入口1
より混合ガスを取入れコンプレッサー42で圧縮し、その
圧縮熱をクーラー43で除いてフィルター44で除塵した
後、ガス分離膜エレメント40に導入する。これを分離膜
の透過部より取出される分離ガスB1と非透過部より取出
される分離ガスA1に分けてA1部はその取出し導管の途中
に絞り弁32で取出しガス量を制限し、透過部B1も同じく
その取出し導管の途中に絞り弁33で取出しガス量を制限
する。

【0031】このガス分離エレメント40を高濃度Aを得るよ
うに設定するためには絞り弁32を強く絞りA1の取出し量
を少なくし、絞り弁33を開いてB1の取出し量を多くする
ことによりガス分離エレメント40の特性を前記の第1ガ
ス分離部の要求に合わせ設定する。

【0032】また、前記の第2ガス分離部31に相当させるた
めには、ガスの入口1より混合ガスを取入れコンプレッ
サー42で圧縮し、その圧縮熱をクーラー43で除きフィル
ター44で除塵した後、ガス分離エレメント40に導入す
る。これを透過部B2と非透過部A2に分けてA2部はその取
出し導管の途中に絞り弁32で取出しガス量を制限し、透
過部B2も同じくその取出し導管の途中に絞り弁33で取出
しガス量を制限する。

【0033】このガス分離膜エレメント40を高濃度Bを得る
ように設定するためには絞り弁33を強く絞りB2の取出し
量を少なくし、絞り弁32を開いてA2の取出し量を多くす
ることによりガス分離膜エレメント40の特性を前記のガ
ス分離部31の要求に合わせ設定する。

【0034】この様に設定したガス分離膜エレメント二組を
図1から3に示すように組み合わせることにより目的とす
る分離が出来る。

【0035】前述の第1の実施例については二つのガス分離
部によりそれぞれ2つに分離してA1、B2をそれぞれの目
的用途に用いる他、B1、A2をガス分離部の上流かもしく
は被回収容器に戻す。こうすることによりB1の濃度を犠
牲にして高濃度のA1を得ることができ、第2ガス分離部
でA2の濃度を犠牲にして高濃度B2を得ることが出来るメ
リットがある。

【0036】第2の実施例では二つのガス分離部によりそれ
ぞれ2つに分離してA1、B2を目的用途に用いる他、B1を
前記の第2ガス分離部31相当するガス分離膜エレメント
に入れ、A2をガス分離部の上流かもしくは被回収容器に
戻すことである。こうすることにより前述の他、第1の
ガス分離により高濃度のA1を取除いたガスを第2ガス分
離部に導入することによりA2の濃度を犠牲にすることは
同じであるが、より濃度の高いB2を容易に得ることが出
来る。

【0037】第3の実施例では二つのガス分離部によりそれ
ぞれ2つに分離それぞれA1、B2を目的用途に用いる他、A
2を前記の第1ガス分離部30に相当するガス分離ユニット
入れ、B1をガス分離部の上流かもしくは被回収容器に戻
すことである。こうすることにより前述の他、第2のガ
ス分離により高濃度のB2を取除いたガスを第1ガス分離
部に導入することにより濃度の高いA1を容易に得ること
が出来る。

【0038】一方特定ガスを吸着する吸着剤を用いるPSA法
により分離を行う方法を説明する。特定ガスと希釈ガス
を含む混合ガスを該吸着剤を充填した吸着筒に圧力を加
えながら送り込むと、この吸着剤に特定ガスが吸着して
除かれ、吸着されない他方のガスが該吸着筒の他端から
分離されて取出されるので、この工程を吸着工程と云
い、この吸着筒に圧力を加えながらガスを送り込む圧力
を操作圧と云う。

【0039】そして、吸着剤に特定ガスが吸着されて満杯に
なる少し前に混合ガス(原料ガス)の送入を止め、その吸
着筒の入口端より吸着筒の圧力を減じてやると、該吸着
剤に吸着していた特定ガスが吸着剤より離脱して排出さ
れ、吸着剤の吸着能力が再生するので、この工程を再生
工程と云う。

【0040】この吸着工程と再生工程とを繰返しながら、す
なわち、吸着筒に圧力を加えたり、減じたりしながらガ
スを分離するので圧力変動吸着(PSA)法と云う。そして
吸着剤には、その種類により対象ガスであるSF6ガスを
吸着し、希釈ガスである窒素ガス等を吸着しないもの
と、反対に対象ガスであるSF6ガスを吸着せずに混合ガ
スの方をよく吸着するものとがある。

【0041】その使用する吸着剤により対象ガスを取出す方
法が少し異なる。例えば、SF6ガスを対象ガスとした場
合に、前者の吸着剤は活性炭に分子篩機能を持たせた分
子篩炭ゼオライト13Xタイプがあり、後者の吸着剤とし
てはゼオライトの5Aタイプや4Aタイプ等がある。ゼオラ
イトは窒素ガス、水分、炭酸ガス、水素ガス、その他SF
6の分解ガスの一部も吸着するのでこれ等を混合ガスよ
り分離出来る。

【0042】前者の場合は、SF6ガスが吸着剤に吸着するこ
とにより分離されるのであるから、減圧再生工程で吸着
剤より離脱するSF6ガスを回収する。また、後者では加
圧吸着工程でSF6ガスが吸着筒の他端より分離されて出
てくるので吸着工程でSF6ガスを回収する。この両方の
吸着剤の中から適当なものを選択してPSA方式によるガ
ス分離回収充填装置を構成するもので、本発明はこれら
両吸着剤を用いる方法を含むものである。

【0043】PSA法に措ける目的ガス(SF6ガス)を吸着する分
子篩炭を吸着剤として用いる場合のフローシートを図6
に示す。また、混合ガス中の希釈ガスである窒素ガスを
吸着する吸着剤を用いる場合のフローシートを図7に示
す。更に、このPSA法に措いても取出し量と濃度の間に
も図8に示す関係がある。濃度を高くする場合には取出
し量を少なくする必要がある。この濃度と取出し量間の
関係は一般的な関係であるが、更に各々の濃度を高く
し、かつ取出し量を多くするためには吸着剤の性質、操
作圧力、サイクルタイム、パージ量の加減にノウハウや
工夫がある。

【0044】図1〜図3は、第1〜第3の実施例に対応する本発
明の全体的な構成を示すフロー図である。同図中の第1
ガス分離部30、第2ガス分離部31の構成がPSA法による場
合の詳細なフロー図は図6と図7に示すものがあり、これ
を前述のガス分離膜に代えて、PSA法をそれぞれ第1ガス
分離部及び第2ガス分離部に用いることが出来る。各々
そのガス分離部のガスの入口1、ガスの出口2、ガスの出
口3に対応した番号を付してある。

【0045】被回収容器26の被回収ガスの出口25より被回収
ガスを第1ガス分離部30のガスの入口1と接続し、第2ガ
ス分離部31で濃縮したA1で示されるSF6ガスを出口3をよ
り回収部に回収ガスを回収ガスの出口28より取出す、他
方B1で示される希釈ガスを主体とする分離ガスはガスの
出口2より被回収容器26の排出ガスの入口27に戻され
る。更に、詳細に説明すると図6はSF6ガスを強く吸着
し、窒素ガス等の希釈ガスをほとんど吸着しない分子篩
炭を用いるガス分離部のフロー図である。

【0046】この例では、トランス等の被回収容器26から被
回収ガスをガスの入り口1より導入し、電磁弁8、10を開
として吸着筒4に導入して吸着剤にSF6ガスを吸着させ、
吸着筒4の他端より希釈ガスである窒素ガス等をSF6ガス
と分離して取出し、電磁弁14、9を介して排出ガスタン
ク6に貯える。この窒素ガスは、ポンプ7によりガスの出
口2を介して加圧排出されて図1〜3に示す被回収容器26
に戻される。被回収ガスを吸着筒4に導入して、吸着剤S
F6ガスを吸着して満杯になったら導入を止め、再生工程
の終了した吸着筒5との間で均圧化の工程を行う。即
ち、電磁弁8、10、16、11、14を閉とし、吸着筒5の全て
の電磁弁を閉として、均圧用の電磁弁17を開として吸着
筒4内に浮遊する窒素ガスを吸着筒5へ向って移動させ
る。

【0047】その後電磁弁17を閉とし、吸着筒4の吸着剤に
吸着したSF6ガスは、電磁弁11、18を開とし、濃縮したS
F6ガスを出口3から回収部に送り出す。回収部の図示は
省略してあるが加圧して加圧容器に回収するか、加圧冷
却し、液化回収する方法がある。吸着筒4の吸着剤に吸
着しているSF6ガスを、ポンプ7により該吸着筒内を減圧
して吸着ガスを離脱させ、濃縮してガスの出口3より取
り出すと共に、吸着剤の吸着能力を再生するので再生工
程と云う。

【0048】吸着筒5は、被回収ガスを電磁弁12を介して導
入し、SF6ガスを吸着剤に吸着させて電磁弁15、9を開と
し、窒素ガスを排出ガスタンク6に送出し、前記の工程
と同様にポンプ7によりガスの出口2を介して被回収容器
26に戻される。かかる方法により、ガス分離部で加圧吸
着工程、均圧工程、再生工程を繰返しながらガスの分離
を行う。

【0049】この図6に措けるガス分離濃度を高める方法を
述べる。ガスの出口2に取出すガス濃度を高めるために
は、吸着筒に供給する混合ガスをサイクルタイムをコン
トロールして吸着ガス(この場合SF6ガス)が吸着筒の吸
着剤を破瓜する前に必ず切替えること、次に出口2より
取出しガス量を絞り弁50により制限することが重要であ
る。必要な濃度にするため個々のシステムで上記を調整
する必要がある。

【0050】ガスの出口3に取出すガス濃度を高めるために
は、吸着筒に供給する混合ガスのサイクルタイムをコン
トロールして吸着ガス(この場合SF6ガス)が吸着筒の吸
着剤を破瓜させてから切替えること、次に再生の完了し
ている吸着筒との間で均圧操作を行い吸着していない空
間ガスを再生の完了している吸着筒に追い出した後、真
空減圧により脱着して取出す。尚、これ等の方法は互い
に矛盾する操作であるから両立することはなく、一方の
濃度を上げれば他方は下がることとなる。この調節は目
的の濃度に合わせて適宜調節する。

【0051】図7は、吸着剤として、対象ガスであるSF6ガス
をほとんど吸着せず、希釈ガスである窒素ガスや水分の
方をよく吸着するゼオライト5Aタイプを用いる方式のガ
ス分離部の構成を示すフロー図である。ガスの入口1か
ら原料ガスである被回収ガスを導入し、電磁弁8、10を
開として吸着筒4に導入し、吸着剤に希釈ガスである窒
素ガス等を吸着させて、他端からほとんど吸着しないSF
6ガスが濃縮して電磁弁14、18を介してガスの出口3から
回収部に送り出される。

【0052】吸着筒4の吸着剤が希釈ガスである窒素ガスを
吸着して満杯になる(吸着飽和する)少し前に原料ガスの
導入を止め、再生工程の終了した吸着筒5との間に均圧
化の工程を行う。即ち、電磁弁8、18、11、13を閉と
し、電磁弁14、15、10、12を開として、吸着筒4内に浮
遊するFS6ガスを吸着筒5の方へ一部の窒素ガスと共に移
動させた後に、電磁弁10、14、13を閉とし、電磁弁11、
9、8、12、15、18を開として原料ガスを吸着筒5へ導入
すると共に濃縮したSF6ガスは、電磁弁15、18を介して
ガスの出口3より導出されるので吸着筒5が吸着工程に入
ることになる。

【0053】吸着筒4吸着剤に吸着された希釈ガスである窒
素ガス等は、この吸着筒内の圧力を低下させることによ
り吸着していた窒素ガス等が離脱して電磁弁11、9を介
して排出ガスタンク6に貯留した後にポンプ7により電磁
弁51を開にしてガスの出口2から被回収容器26へ送り出
される。このように、吸着工程、均圧工程、再生工程を
繰り返すことにより連続してガスを行うものである。

【0054】この図7に措けるガス分離濃度を高める方法を
述べる。ガスの出口3に取出すガス濃度を高めるために
は、吸着筒に供給する混合ガスをサイクルタイムをコン
トロールして吸着ガス(この場合SF6ガス)が吸着筒の吸
着剤を破瓜する前に必ず切替えること。次に出口3より
取出しガス量を絞り弁33により制限することが重要であ
る。必要な濃度にするため個々のシステムで上記を調整
する必要がある。

【0055】反対にガスの出口2に取出すガス濃度を高める
ためには、吸着筒に供給する混合ガスをサイクルタイム
をコントロールして吸着ガス(この場合SF6ガス)が吸着
筒の吸着剤を破瓜させてから切替えること。次に再生の
完了している吸着筒との間で均圧操作を行い吸着してい
ない空間ガスを再生の完了している吸着筒に追出した
後、真空減圧により脱着して取出す。そして、絞り弁50
によりその取出量を制限することが主要なことである。

【0056】この調節は目的の濃度に合わせて適宜調節す
る。具体的に示すと、第11ガス分離不及び第2ガス分離
部がガス分離膜手段により構成された請求項2から4のい
ずれかに記載の方法。(第1から第3の実施例のいずれか
の構成による方法)これは装置動作音が静かであること
を要する装置用に適した方法である。同様に第1ガス分
離部及び第2ガス分離部がPSAガス分離手段により構成さ
れる請求項2から4のいずかに記載の方法。(第1から第3
の実施例のいずれかの構成による方法)(第1から第3の実
施例のいずれかの構成による方法)膜式に比べPSAガス分
離手段の方がガスによる特性劣化を生じるさせる種類の
ガスが少なく、多種類の混合ガスの分離に適している。

【0057】第1ガス分離部及び第2ガス分離部がゼオライト
系吸着剤を用いるPSAガス分離手段による構成の請求項2
から4のいずれかに記載の方法。(第1から第3の実施例の
構成による方法)第1分離部がゼオライト系吸着剤を用い
るPSAガス分離手段で、第2ガス分離手段が分子篩炭系吸
着剤を用いるPSAガス分離手段による構成の請求項2から
4のいずれかに記載の方法。(第1から第3の実施例のいず
れかの構成による方法)

【0058】SF6ガスとN2混合ガスをSF6ガスとN2ガスに分離
する場合で、SF6ガスの濃度が高い場合はPSAガス分離手
段でゼオライト5Aタイプの吸着剤を用いてSF6ガスを吸
着筒の多端側より得て、N2ガスを同じく分子篩炭系の吸
着剤を用いたPSAガス分離手段により、同じく該吸着筒
の他端側から得ることにより、各々高圧で分離後のガス
が得られると云うメリットがある。これは目的高濃度ガ
スを取出す際、陰圧にすることがないために、(陰圧に
すると、外気の漏れ込みが生ずるので濃度が薄まる)高
濃度ガスが取出し易いと云うメリットがある。

【0059】更に、ガスの種類や目的とする分離ガスの濃度
により、前述のガス分離手段を選択して組合せて用いる
ことが出来る。即ち、第1ガス分離部がPSAガス分離手段
で、第2ガス分離部がガス分離膜手段による第1から第3
の実施例のいずれかの構成による方法。第1ガス分離部
がガス分離膜手段で、第2ガス分離部がPSAガス分離手段
による第1から第3の実施例のいずれかの構成による方
法。尚、現在の技術ではガス分離膜手段よりPSAガス分
離手段の方が目的ガスを取出せる収率は高いが騒音があ
り、前者は静かである等各々特徴があり、その特徴によ
り使い分けることが必要である。

【0060】これらガス分離方法を本発明に示すように組み
合わせて用いることにより、外部に規制ガスを実質上漏
らすことなく回収することが出来る。尚、混合ガスA,B
の他にC等が含まれる場合、第3ガス分離部を設けること
により、同様な操作を行うことができる。第1ガス分離
部及び第2ガス分離部に必要な分離ズスの濃度は前記記
載の方法により目的に合わせて適宜調節する。

【0061】

【発明の効果】本発明によれば混合ガスから、回収目的
の高濃度ガスと放出ガス中に含まれる規制ガス濃度を目
標濃度以下にするように分離することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図1】 本発明の第1実施例による概念図。

【図2】 本発明の第2実施例による概念図。

【図3】 本発明の第3実施例による概念図。

【図4】 ガス分離膜エレメント40のフローシート。

【図5】 ガス分離膜エレメント40による濃度流量特性
図。

【図6】 PSAガス分離(加圧取出し)のフローシート。

【図7】 PSAガス分離(減圧取出し)のフローシート。

【図8】 PSAガス分離による濃度による流量特性図。

【符号の説明】

1 ガスの入口 2〜3 ガスの出口 4〜5 吸着筒 6 排ガスタンク 7 ポンプ 8〜19 電磁弁 25 被回収ガスの出口 26 被回収容器 27 排出ガスの入口 28 回収ガスの出口 29 排出ガスの出口 30 第1ガス分離部 31 第2ガス分離部 32〜33・50 絞り弁 40 ガス分離膜エレメント 41 膜 42 コンプレッサー 43 クーラー 44 フィルター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｂ 13/06 Ｋ Ｆターム(参考） 4D006 GA41 GA42 HA01 HA41 KA01 KB12 KB14 KB30 MA01 MA03 MB04 MC02 PA03 4D012 CA20 CB11 CD07 CF08 CG01 5G017 DD01 DD03 DD07 5G028 GG05 5G365 DM01 DM04

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項1】 複数のガスを含む混合ガスを収容する被
   回収容器と複数のガス分離部により構成し、それぞれの
   ガス分離部で目的濃度のガスと他のガスにそれぞれ二つ
   に分離し、目的濃度に分離したガスは各々の目的に用
   い、他方のガスはガス分離部の上流か被回収容器に戻す
   ようにしたことを特徴とするガス分離方法。
2. 【請求項2】 第1ガス分離部で混合ガスA、BをA1、B1に
   分離し、(但しA1はAを目的の高濃度に含むガスで、B1は
   Aをある程度含む高濃度Bガス)、第2ガス分離部で混合ガ
   スをA2、B2に分離し、(但しB2はBを目的の高濃度に含む
   ガスで、A2はBをある程度含む高濃度Aガス)第1ガス分離
   部で分離されて後、A1を第1の目的に使用しB1を被回収
   容器に戻し入れ、かつ第2ガス分離部で分離されたB2を
   第2の目的に使用し、A2を被回収容器に戻すよう構成し
   たことを特徴とするガス分離方法。
3. 【請求項3】 第1ガス分離部で混合ガスA、BをA1、B1に
   分離し、(但しA1はAを目的の高濃度に含むガスで、B1は
   Aをある程度含む高濃度Bガス)、第2ガス分離部で混合ガ
   スをA2、B2に分離し、(但しB2はBを目的の高濃度に含む
   ガスで、A2はBをある程度含む高濃度Aガス)第1ガス分離
   部で分離されたA1を第1の目的に使用し、B1を第2ガス分
   離部に導入し、また、第2ガス分離部で分離されたB2を
   第2の目的に使用し、A2を被回収容器に戻すよう構成し
   たことを特徴とするガス分離装置。
4. 【請求項4】 第1ガス分離部で混合ガスA、BをA1、B1に
   分離し(但しA1はAを目的の高濃度に含むガスで、B1はA
   をある程度含む高濃度Bガス)、第2ガス分離部で混合ガ
   スA、BをA2、B2に分離し、(但しB2はBを目的の高濃度に
   含むガスで、A2はBをある程度含む高濃度Aガス)、第2ガ
   ス分離部で分離されたB2を第2の目的に使用し、A2を第1
   ガス分離部に導入し、第1ガス分離部により該混合ガスA
   2をA1、B1に分離しA1を第1の目的に使用し、B2を被回収
   容器に戻すよう構成したことを特徴とするガス分離方
   法。
5. 【請求項5】 第1ガス分離部及び第2ガス分離部がガス
   分離膜手段により構成される請求項2から4のいずれかに
   記載の方法。
6. 【請求項6】 第1ガス分離部及び第2ガス分離部がPSAガ
   ス分離手段により構成される請求項2から4のいずれかに
   記載の方法。
7. 【請求項7】 第1ガス分離部及び第2ガス分離部がゼオ
   ライト系吸着剤を用いるPSAガス分離手段による構成の
   請求項2から4のいずれかに記載の方法。
8. 【請求項8】 第1ガス分離部がゼオライト系吸着剤を用
   いるPSAガス分離手段で、第2ガス分離部が分子篩炭系吸
   着剤を用いるPSAガス分離手段による構成の請求項2から
   4のいずれかに記載の方法。
9. 【請求項9】 第1ガス分離部がPSAガス分離手段で、第2
   ガス分離部がガス分離膜手段による構成の請求項2から4
   のいずれかに記載の方法。
10. 【請求項10】 第1ガス分離部がガス分離膜手段で、第2
    ガス分離部がPSAガス分離手段による請求項2から4のい
    ずれかに記載の方法。
11. 【請求項11】 容器中にある混合ガスを分離するガス分
    離装置において、該容器から導入されるガスを第1の状
    態のガスと第2の状態のガスに分離する第1の分離手段
    と、該容器から導入されるガスを第3の状態のガスと第4
    の状態のガスに分離する第2の分離手段と、該第1の分離
    手段から出力される第2の状態のガスを該容器または該
    第2の分離手段へ導く第1の案内手段と、該第2の分離手
    段から出力される第3のガスを該容器または該第1の分離
    手段へ導く第2の案内手段を有し、該第1の分離手段から
    第1の状態のガスを出力し、該第2の分離手段から該第4
    の状態のガスを出力することを特徴とするガス分離装
    置。
12. 【請求項12】 請求項11に記載のガス分離装置におい
    て、前記第1及び第2のガス分離手段はガス分離膜エレメ
    ントを備え、該分離膜エレメントの特性を設定すること
    により分離すべきガスの濃度の状態を制御できることを
    特徴とするガス分離装置。