JP2005103378A - Gas concentration device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas concentration device with a high cleanness of cleaned air released to an atmosphere, capable of enhancing concentration rate. <P>SOLUTION: To solve the above problem, the gas concentration device, is provided with two adsorption rotors 1, 2, each of which has an adsorption zone, a desorption zone and a purge zone. The gas exiting from the first adsorption zone 3 is released to the atmosphere and the gas exiting from the first purge zone 7 is passed through the first desorption zone 5 through a first heater 10. The gas exiting from the first desorption zone 5 is passed through the second adsorption zone 4 and the second purge zone 8 and the gas exiting from the second adsorption zone 4 is passed through the first adsorption zone 3. The gas exiting from the second purge zone 8 is passed through the second desorption zone 6 through a second heater 13. Thereby, the gas to be treated is concentrated at two stages and the gas exiting from the first adsorption zone 3 is only released to the atmosphere. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、たとえば疎水性ゼオライトなどの吸着剤を用いたガス濃縮装置に関するもので、特に極めて濃縮倍率の高いものを提供するものである。   The present invention relates to a gas concentrator using an adsorbent such as hydrophobic zeolite, and provides a particularly high concentration factor.

ガス濃縮装置は、例えば印刷工場や塗装工場などから排出される有機溶剤ガスを濃縮し、燃焼処理などを行い易くするものである。このガス濃縮装置にはいくつかの種類があるが、疎水性ゼオライトを担持したハニカム(蜂の巣)状の吸着ロータを用いることによって、ガスの濃縮を行うものは省エネルギー効果が高く、安価であるため急速に普及している。   The gas concentrating device concentrates an organic solvent gas discharged from, for example, a printing factory or a painting factory, and facilitates a combustion process or the like. There are several types of gas concentrators, but those that concentrate gas by using a honeycomb (honeycomb) -shaped adsorption rotor carrying hydrophobic zeolite have high energy saving effect and are inexpensive because they are inexpensive. Is popular.

現在普及している一般的なガス濃縮装置について説明する。セラミック紙などの不燃性紙をハニカム状に形成し、これに疎水性ゼオライトなどの有機ガス吸着剤を担持して吸着ロータを構成する。このように構成された吸着ロータを吸着ゾーン及び脱着ゾーンに分割し、吸着ロータを回転させながら吸着ゾーンには被処理ガスを流し、脱着ゾーンには180℃程度の高温の脱着空気を流すようにする。   A general gas concentrator that is currently popular will be described. An incombustible paper such as ceramic paper is formed in a honeycomb shape, and an organic gas adsorbent such as hydrophobic zeolite is supported on the paper to constitute an adsorption rotor. The adsorption rotor configured as described above is divided into an adsorption zone and a desorption zone, and the gas to be treated is caused to flow through the adsorption zone while rotating the adsorption rotor, and high-temperature desorption air of about 180 ° C. is caused to flow through the desorption zone. To do.

工場などから排出される有機溶剤ガスを被処理ガスとして吸着ゾーンに流し、脱着ゾーンへ流す脱着空気の量を被処理ガスの量の1/10とすると、被処理ガスは脱着ゾーン出口で10倍に濃縮されることになる。   When the organic solvent gas discharged from a factory or the like is flowed to the adsorption zone as a treated gas and the amount of desorbed air flowing to the desorption zone is 1/10 of the amount of the treated gas, the treated gas is 10 times at the desorption zone outlet Will be concentrated.

このようなガス濃縮装置として要求される性能のうち、濃縮倍率の高いものの開発が求められている。このような技術として例えば特許文献1に開示されたものがある。
特開平11−309330号公報 特開2000−42340号公報
Of the performance required as such a gas concentrator, the development of one having a high concentration ratio is required. An example of such a technique is disclosed in Patent Document 1.
JP-A-11-309330 JP 2000-42340 A

特許文献1に開示されたものは、1つの吸着ロータに吸着ゾーンと脱着ゾーンとをそれぞれ2つ設け、第1脱着ゾーンから出たガスを第2吸着ゾーンに吸着させ、第2脱着ゾーン出口のガス濃度を高めるようにしたものである。   In Patent Document 1, two adsorption zones and two desorption zones are provided in one adsorption rotor, and the gas emitted from the first desorption zone is adsorbed to the second adsorption zone. The gas concentration is increased.

しかし特許文献1に記載のものは、第2吸着ゾーンから出たガスを清浄空気として第1吸着ゾーンから出た清浄空気と混合している。吸着ゾーンにおける吸着ゾーン率は95〜98%程度であり、第2吸着ゾーンには濃度の高いガスが入るため、第2吸着ゾーンを出た空気はどうしても数10ppmの濃度のガスが含まれるという問題がある。   However, the thing of patent document 1 mixes with the clean air which came out of the 1st adsorption zone by making the gas which came out of the 2nd adsorption zone into clean air. The adsorption zone rate in the adsorption zone is about 95 to 98%, and a gas having a high concentration enters the second adsorption zone, so that the air exiting the second adsorption zone inevitably contains a gas having a concentration of several tens of ppm. There is.

特許文献2に開示されたものは、多数の吸着素子を環状に配置したもので、これも第1、第2吸着ゾーン及び第1、第2脱着ゾーンを有し第1脱着ゾーンから出たガスを第2吸着ゾーンに吸着させ、第2脱着ゾーン出口のガス濃度を高めるようにしている。また特許文献2に記載のものは、第1、第2パージゾーンを設け、吸着効率を高めるようにしている。   The thing disclosed by patent document 2 arrange | positions many adsorption | suction elements cyclically | annularly, and this also has the 1st, 2nd adsorption zone, the 1st, 2nd desorption zone, and the gas emitted from the 1st desorption zone Is adsorbed in the second adsorption zone to increase the gas concentration at the outlet of the second desorption zone. Moreover, the thing of patent document 2 provides the 1st, 2nd purge zone, and is trying to raise adsorption | suction efficiency.

そしてこれは、第2吸着ゾーンから出たガスを第1吸着ゾーンの入口へ戻すようにして、上記の特許文献1に記載のものが有する問題を解消するようにしている。しかしながら、この特許文献2に記載のものは第2パージゾーンに入るガスが被処理ガスであり、よって第2脱着ゾーンに入るガスの濃度が低く、濃縮倍率に限界があるという問題がある。   And this is made to return the gas which came out of the 2nd adsorption zone to the entrance of the 1st adsorption zone, and to solve the problem which the thing of the above-mentioned patent documents 1 has. However, the gas described in Patent Document 2 has a problem that the gas entering the second purge zone is the gas to be processed, and therefore the concentration of the gas entering the second desorption zone is low and the concentration ratio is limited.

本発明は濃縮倍率を高くすることが可能で、かつ大気放出を行う清浄空気の清浄度の高いガス濃縮装置を提供しようとするものである。   An object of the present invention is to provide a gas concentrator capable of increasing the concentration ratio and having high cleanliness of clean air for releasing into the atmosphere.

本件発明は以上のような課題を解決するため、第1吸着ゾーンから出るガスのみを大気放出するようにし、第2吸着ゾーンから出たガスを第1吸着ゾーンの入口へ戻し、また第2脱着ゾーンには第1脱着ゾーンから出たガスを第2パージゾーンに通し、その後のガスを通すようにした。   In order to solve the above problems, the present invention releases only the gas exiting the first adsorption zone to the atmosphere, returns the gas exiting the second adsorption zone to the inlet of the first adsorption zone, and performs the second desorption. The gas from the first desorption zone was passed through the second purge zone and the subsequent gas was passed through the zone.

本発明のガス濃縮装置は、第1吸着ゾーンから出るガスのみを大気放出するようにしているため、大気放出されるガスの濃度を極めて希薄なものとすることができる。   Since the gas concentrator of the present invention releases only the gas exiting the first adsorption zone to the atmosphere, the concentration of the gas released to the atmosphere can be extremely dilute.

また第1脱着ゾーンから出たガスを第2吸着ゾーンと第2パージゾーンに通して、その後第2脱着ゾーンに通しているため、第2脱着ゾーンを出るガスの濃度が極めて高くなる。よって全体としてガスの濃縮倍率を極めて高くすることができる。   Further, since the gas exiting the first desorption zone passes through the second adsorption zone and the second purge zone and then passes through the second desorption zone, the concentration of the gas exiting the second desorption zone becomes extremely high. Therefore, the gas concentration ratio as a whole can be made extremely high.

さらに、第1吸着ロータから出たガスは1本の通路のみで第2吸着ロータへ連結され、全体的な構成が簡単である。つまり第1脱着ゾーンから出たガスのみが第2吸着ロータへ結合されている。そして第2吸着ロータから出たガスも1本の通路のみで第1吸着ロータへ結合されている。つまり第2吸着ゾーンから出たガスのみが第1ブロアに結合されている。   Furthermore, the gas emitted from the first adsorption rotor is connected to the second adsorption rotor by only one passage, and the overall configuration is simple. That is, only the gas exiting from the first desorption zone is coupled to the second adsorption rotor. The gas emitted from the second adsorption rotor is also coupled to the first adsorption rotor by only one passage. That is, only the gas exiting from the second adsorption zone is coupled to the first blower.

しかも第1吸着ロータ及び第2吸着ロータとも、吸着ゾーン、パージゾーン、脱着ゾーン及びヒータを有し、両方とも同じ構成である。よって、第1吸着ロータ及び第2吸着ロータとも同じ構成で別々のケーシングに格納するように構成すると、互いに大きさの異なる相似形の構成物を2つ併設することができる。よって設計や製造が容易であり、安価に製造可能なガス濃縮装置を提供することができる。   Moreover, both the first adsorption rotor and the second adsorption rotor have an adsorption zone, a purge zone, a desorption zone, and a heater, and both have the same configuration. Therefore, when the first suction rotor and the second suction rotor are configured to be stored in different casings with the same configuration, two similar-shaped components having different sizes can be provided side by side. Therefore, it is possible to provide a gas concentrator that is easy to design and manufacture and can be manufactured at low cost.

本発明の請求項1に記載の発明は、吸着ロータはそれぞれ第1及び第2の吸着ゾーン、脱着ゾーン、パージゾーンを有するとともに、被処理ガスを第1吸着ゾーン及び第1パージゾーンに通し、第1吸着ゾーンを出たガスを大気放出し、第1パージゾーンを出たガスを第1ヒータを介して第1脱着ゾーンへ通し、第1脱着ゾーンを出たガスを第2吸着ゾーンと第2パージゾーンとに通し、第2吸着ゾーンを出たガスを第1吸着ゾーンへ通し、第2パージゾーンを出たガスを第2ヒータを介して第2脱着ゾーンへ通すようにしたため、大気放出される空気は第1吸着ゾーンを通過したガスだけであり、第2パージゾーン及び第2脱着ゾーンには第1脱着ゾーンを通過したガスがとおり、大気放出されるガスの濃度は低く、かつ第2脱着ゾーンを出るガスの濃縮度を高くすることができるという作用を有する。   According to the first aspect of the present invention, the adsorption rotor has first and second adsorption zones, a desorption zone, and a purge zone, respectively, and a gas to be treated is passed through the first adsorption zone and the first purge zone, The gas exiting the first adsorption zone is released to the atmosphere, the gas exiting the first purge zone is passed through the first heater to the first desorption zone, and the gas exiting the first desorption zone is passed through the second adsorption zone and the second adsorption zone. Since the gas that has exited the second adsorption zone is passed through the first adsorption zone and the gas that has exited the second purge zone is passed through the second heater to the second desorption zone. The only air that has passed through the first adsorption zone is the gas that has passed through the first desorption zone in the second purge zone and the second desorption zone. 2 Desorption zone An effect that it is possible to increase the enrichment of that gas.

以下本発明のガス濃縮装置の実施例について図に沿って詳細に説明する。図は発明のガス濃縮装置のフロー図である。   Embodiments of the gas concentrator of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. The figure is a flow diagram of the gas concentrator of the invention.

第1吸着ロータ1,第2吸着ロータ2はそれぞれセラミック紙をハニカム状に形成し、疎水性ゼオライトを担持したものである。また第1吸着ロータ1,第2吸着ロータ2はギヤドモータ(図示せず)によって回転する。そして第1吸着ロータ1,第2吸着ロータ2はそれぞれ第1吸着ゾーン3,第2吸着ゾーン4、第1脱着ゾーン5,第2脱着ゾーン6、第1パージゾーン7,第2パージゾーン8に分割されている。   Each of the first adsorption rotor 1 and the second adsorption rotor 2 is formed by forming ceramic paper in a honeycomb shape and supporting a hydrophobic zeolite. The first suction rotor 1 and the second suction rotor 2 are rotated by a geared motor (not shown). The first adsorption rotor 1 and the second adsorption rotor 2 are moved to the first adsorption zone 3, the second adsorption zone 4, the first desorption zone 5, the second desorption zone 6, the first purge zone 7, and the second purge zone 8, respectively. It is divided.

被処理ガスを送る第1ブロア9の出口は第1吸着ゾーン3及び第1パージゾーン7に連結されている。第1ヒータ10は第1パージゾーン7の出口と第1脱着ゾーン5の入口の間に連結されている。第1脱着ゾーン5の出口は第2ブロア11の吸い込み口に連結され、第2ブロア11の出口はクーラ12に連結している。   The outlet of the first blower 9 for sending the gas to be processed is connected to the first adsorption zone 3 and the first purge zone 7. The first heater 10 is connected between the outlet of the first purge zone 7 and the inlet of the first desorption zone 5. The outlet of the first desorption zone 5 is connected to the suction port of the second blower 11, and the outlet of the second blower 11 is connected to the cooler 12.

クーラ12は一種の熱交換器であり、井戸からくみ上げた冷水や冷凍機で冷却した冷水などの冷却媒体によって、そこを通過するガスを冷却するものである。冷却媒体は冷水だけでなく冷風でもよく、またアンモニアや二酸化炭素のような冷凍媒体であってもよい。   The cooler 12 is a kind of heat exchanger, and cools the gas passing therethrough by a cooling medium such as cold water drawn up from a well or cold water cooled by a refrigerator. The cooling medium may be cold air as well as cold water, or may be a refrigeration medium such as ammonia or carbon dioxide.

クーラ12の出口は第2吸着ゾーン4及び第2パージゾーン8に連結されている。第2ヒータ13は第2パージゾーン8の出口と第2脱着ゾーン6の入口の間に連結されている。第2脱着ゾーン6の出口は有機ガスを燃焼処理する燃焼処理装置やプラズマによる分解装置あるいは触媒へ連結されている。   The outlet of the cooler 12 is connected to the second adsorption zone 4 and the second purge zone 8. The second heater 13 is connected between the outlet of the second purge zone 8 and the inlet of the second desorption zone 6. The outlet of the second desorption zone 6 is connected to a combustion processing device that burns organic gas, a plasma decomposition device, or a catalyst.

本発明のガス濃縮装置は以上のように構成され、以下その動作について説明する。第1吸着ロータ1、第2吸着ロータ2を回転させながら、第1ブロア9、第2ブロア11、第1ヒータ10、第2ヒータ13に通電し、クーラ12を冷却動作させる。   The gas concentrator of the present invention is configured as described above, and the operation thereof will be described below. While rotating the first adsorption rotor 1 and the second adsorption rotor 2, the first blower 9, the second blower 11, the first heater 10, and the second heater 13 are energized to cool the cooler 12.

すると被処理ガスは第1ブロア9によって第1吸着ロータ1の第1吸着ゾーン3に送られ、被処理ガス中の有機ガスは疎水性ゼオライトに吸着される。ここで被処理ガスの濃度が2ppmで、量が25Nm/分とする。被処理ガスの一部は第1パージゾーン7へ行き第2処理ゾーン4を出たガスが足されるため第1吸着ゾーン3及び第1パージゾーン2に入るガスは例えば濃度が2.9ppmで量が27.375Nm/分となる。第1吸着ゾーン3を出るガスは例えば濃度が0.7ppmの極めて希薄なガスで量が24.87525Nm/分となり、極めて希薄なガスであるので大気放出される。 Then, the gas to be treated is sent to the first adsorption zone 3 of the first adsorption rotor 1 by the first blower 9, and the organic gas in the gas to be treated is adsorbed by the hydrophobic zeolite. Here, the concentration of the gas to be treated is 2 ppm, and the amount is 25 Nm 3 / min. Part of the gas to be treated goes to the first purge zone 7 and the gas exiting the second treatment zone 4 is added, so that the gas entering the first adsorption zone 3 and the first purge zone 2 has a concentration of 2.9 ppm, for example. The amount is 27.375 Nm 3 / min. The gas exiting the first adsorption zone 3 is, for example, a very dilute gas having a concentration of 0.7 ppm, and its amount is 24.87525 Nm 3 / min.

第1パージゾーン7を被処理ガスが通過することによって第1吸着ロータ1を冷却し、逆に被処理ガスは熱エネルギーを回収する。これによって温度の上昇した被処理ガスは第1ヒータ10でさらに温度が上昇し、例えば180℃の脱着ガスとなる。   As the gas to be processed passes through the first purge zone 7, the first adsorption rotor 1 is cooled, and conversely, the gas to be processed recovers thermal energy. As a result, the temperature of the gas to be processed rises further in the first heater 10 and becomes, for example, 180 ° C. desorption gas.

脱着ガスは第1脱着ゾーン5を通過することによって、第1吸着ロータ1に吸着された有機ガスを脱着する。この脱着後のガス濃度は例えば25ppmであり、ガスの量は2.5Nm/分となる。 The desorption gas passes through the first desorption zone 5 to desorb the organic gas adsorbed on the first adsorption rotor 1. The gas concentration after desorption is, for example, 25 ppm, and the amount of gas is 2.5 Nm 3 / min.

第1脱着ゾーン5を通過した高濃度のガスはクーラ12で冷却されるため、第2吸着ゾーン4の吸着効率が高くなる。このため第2吸着ゾーン4を出たガスの濃度は低く、例えば12.5ppm程度になる。第2吸着ゾーン4を通過するガスの量を2.375Nm/分とすると第2脱着ゾーン8を通過するガスの量は0.125Nm/分となる。 Since the high-concentration gas that has passed through the first desorption zone 5 is cooled by the cooler 12, the adsorption efficiency of the second adsorption zone 4 is increased. For this reason, the concentration of the gas exiting the second adsorption zone 4 is low, for example, about 12.5 ppm. When the amount of gas passing through the second adsorption zone 4 and 2.375Nm 3 / min the amount of gas passing through the second desorption zone 8 becomes 0.125 nM 3 / min.

従って第2脱着ゾーン8を出たガスの濃度は260ppmにもなる。つまり被処理ガスの濃度2ppmと比較して130倍の濃縮倍率となる。なお、上記の実施例では第1パージゾーン7に被処理ガスを入れるようにしたが、これは外気であってもよい。その場合は、第1ブロア9の出口から第1パージゾーン7へ至る通路に代えて、第1パージゾーン7の入口を大気開放する。   Therefore, the concentration of the gas leaving the second desorption zone 8 is 260 ppm. That is, the concentration rate is 130 times that of the concentration of the gas to be treated of 2 ppm. In the above embodiment, the gas to be processed is put into the first purge zone 7, but this may be outside air. In that case, instead of the passage from the outlet of the first blower 9 to the first purge zone 7, the inlet of the first purge zone 7 is opened to the atmosphere.

本発明は、濃縮倍率を高くすることが可能で、かつ大気放出を行う清浄空気の清浄度の高いガス濃縮装置を提供する。   The present invention provides a gas concentrator capable of increasing the concentration ratio and having a high cleanliness of clean air for releasing into the atmosphere.

本発明のガス濃縮装置の実施例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the Example of the gas concentrator of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 第1吸着ロータ
2 第2吸着ロータ
3 第1吸着ゾーン
4 第2吸着ゾーン
5 第1脱着ゾーン
6 第2脱着ゾーン
7 第1パージゾーン
8 第2パージゾーン
9 第1ブロア
10 第1ヒータ
11 第2ブロア
12 クーラ
13 第2ヒータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st adsorption rotor 2 2nd adsorption rotor 3 1st adsorption zone 4 2nd adsorption zone 5 1st desorption zone 6 2nd desorption zone 7 1st purge zone 8 2nd purge zone 9 1st blower 10 1st heater 11 1st 2 blower 12 cooler 13 second heater

Claims (4)

吸着ロータはそれぞれ第1及び第2の吸着ゾーン、脱着ゾーン、パージゾーンを有するとともに、被処理ガスを第1吸着ゾーン及び第1パージゾーンに通し、第1吸着ゾーンを出たガスを大気放出し、第1パージゾーンを出たガスを第1ヒータを介して第1脱着ゾーンへ通し、第1脱着ゾーンを出たガスを第2吸着ゾーンと第2パージゾーンとに通し、第2吸着ゾーンを出たガスを第1吸着ゾーンへ通し、第2パージゾーンを出たガスを第2ヒータを介して第2脱着ゾーンへ通すようにしたガス濃縮装置。 The adsorption rotor has first and second adsorption zones, a desorption zone, and a purge zone, respectively, and passes the gas to be processed through the first adsorption zone and the first purge zone, and releases the gas exiting the first adsorption zone to the atmosphere. The gas exiting the first purge zone is passed through the first heater to the first desorption zone, the gas exiting the first desorption zone is passed through the second adsorption zone and the second purge zone, and the second adsorption zone is passed through. A gas concentrator in which the gas that has exited is passed through a first adsorption zone, and the gas that exits a second purge zone is passed through a second heater to a second desorption zone. 複数の吸着ロータを有し、第1吸着ロータに第1吸着ゾーン、第1脱着ゾーン、第1パージゾーンを設け、第2吸着ロータに第2吸着ゾーン、第2脱着ゾーン、第2パージゾーンを設けるようにした請求項1記載のガス濃縮装置。 The first adsorption rotor has a first adsorption zone, a first desorption zone, and a first purge zone, and the second adsorption rotor has a second adsorption zone, a second desorption zone, and a second purge zone. The gas concentrator according to claim 1, which is provided. 第2吸着ゾーンを出たガスを第1吸着ゾーンと第1パージゾーンとに通すようにした請求項1記載のガス濃縮装置。 The gas concentrator according to claim 1, wherein the gas exiting the second adsorption zone is passed through the first adsorption zone and the first purge zone. 第1脱着ゾーンから出たガスを冷却するクーラを設けた請求項1記載のガス濃縮装置。 The gas concentrator according to claim 1, further comprising a cooler for cooling the gas discharged from the first desorption zone.
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