JP2008018367A - Gas substitution/recovery method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ＮＯｘ等の酸化物を放電や触媒を用いて還元処理する装置において、雰囲気ガスを窒素等の還元用ガスに置換し、回収する方法に関する。 The present invention relates to a method for replacing an atmospheric gas with a reducing gas such as nitrogen and recovering it in an apparatus for reducing oxide such as NOx using a discharge or a catalyst.
排気ガス中や大気中のＮＯｘを放電や触媒を用いて処理する場合に、酸化反応では硝酸等の副生成物処理が必要となる。従って、ＮＯｘはＮ２とＯ２ に還元処理することが望ましい。しかし、酸素雰囲気下では、ＮＯｘの還元反応は進行しない。このため、空気中やディーゼル排気中のＮＯｘの還元処理は困難である。この問題の解決方法として、ガス処理時の雰囲気ガスを窒素ガスに置換する方法がある。この方法では、窒素ガスに置換するための前処理段階として、ＮＯｘを一旦吸着材に吸着させ、次に、雰囲気ガスを窒素ガスに置換した後、吸着材充填容器を加熱あるいは減圧することにより吸着したＮＯｘを脱離させる。このようにして窒素ガスとＮＯｘの混合ガスが得られると、放電や触媒によりＮＯｘはＮ２とＯ２ に還元することが可能である。 When processing NOx in exhaust gas or air using a discharge or a catalyst, a by-product such as nitric acid is required for the oxidation reaction. Therefore, it is desirable to reduce NOx to N 2 and O 2 . However, the NOx reduction reaction does not proceed in an oxygen atmosphere. For this reason, it is difficult to reduce NOx in air or diesel exhaust. As a solution to this problem, there is a method of replacing the atmospheric gas during the gas treatment with nitrogen gas. In this method, as a pretreatment stage for replacing with nitrogen gas, NOx is once adsorbed on the adsorbent, and then the atmosphere gas is replaced with nitrogen gas and then adsorbed by heating or depressurizing the adsorbent-filled container. NOx removed. When a mixed gas of nitrogen gas and NOx is obtained in this way, NOx can be reduced to N 2 and O 2 by discharge or a catalyst.
本発明は、以上のプロセスの内、窒素ガスへの置換方法に関するものである。以下では、大気中のＮＯｘを吸着材で吸着した後、窒素ガスに置換した後、放電や触媒によりＮＯｘの還元処理を行う場合について説明する。 The present invention relates to a method for replacement with nitrogen gas among the above processes. In the following, a case will be described in which NOx in the atmosphere is adsorbed by an adsorbent and then replaced with nitrogen gas, and thereafter NOx reduction treatment is performed by discharge or a catalyst.
この種の技術は本発明者等による下記特許文献１及び特許文献２に開示している。
このようなガス置換を行う場合、通常の方法としては、吸着材を充填した容器内を真空ポンプで排気した後、窒素貯蔵容器から窒素ガスを充填するという方法が考えられる。しかしながら、吸着材は減圧すると、吸着したＮＯｘを脱離させるために、この方法は、適用することができない。 When such gas replacement is performed, as a normal method, a method of exhausting the inside of the container filled with the adsorbent with a vacuum pump and then charging nitrogen gas from the nitrogen storage container can be considered. However, this method cannot be applied to desorb adsorbed NOx when the adsorbent is depressurized.
そこで、代替方法として、常圧にて吸着材充填容器に窒素ガスを流通させる方法で置換することが考えられる。この方法では、ガス置換動作中に、窒素ガスと残留ガスとの混合が不可避である。このため、最終的に酸素濃度が低い状態に到達するまでには、相当量の窒素ガスを廃棄することが必要となる。このときの窒素ガスの製造コストは、全体のランニングコストの相当割合を占めると試算される。従って、ガス混合に伴う窒素ガスの廃棄は、ランニングコストを削減する上で、大きな問題となる。 Therefore, as an alternative method, it is conceivable to replace the nitrogen gas through the adsorbent-filled container at normal pressure. In this method, mixing of nitrogen gas and residual gas is inevitable during the gas replacement operation. For this reason, it is necessary to discard a considerable amount of nitrogen gas until the oxygen concentration finally reaches a low state. The production cost of nitrogen gas at this time is estimated to occupy a considerable proportion of the overall running cost. Therefore, disposal of nitrogen gas accompanying gas mixing is a big problem in reducing running costs.
また、大量のガス処理を実行するために、吸着材充填容器の圧力損失を下げることが必要であり、このため、吸着材の充填率も低くなる。その上、空気中ＮＯｘ処理においては、汚染空気中のＮＯｘ濃度は１ｐｐｍ以下と低濃度であるため、吸着ＮＯｘの脱離時の濃度も数十〜数百ｐｐｍ程度である。また、脱離したＮＯｘを還元処理した後に生ずる酸素も同程度である。一方、還元処理を効率的に進行させるためには、酸素濃度は１％程度以下に保つことが必要である。従って、使用済みの窒素ガス（低酸素ガス）は、回収し、繰り返し利用することが望ましい。このような繰り返し利用は、窒素ガスの所要量を大幅に低減するため、ランニングコストの低減が可能となる。しかし、前述の置換方法では、窒素ガスの繰り返し利用ができない、という問題点がある。 In addition, in order to perform a large amount of gas processing, it is necessary to reduce the pressure loss of the adsorbent filling container, and thus the adsorbent filling rate is also lowered. In addition, in the NOx treatment in air, the concentration of NOx in polluted air is as low as 1 ppm or less, so the concentration at the time of desorption of adsorbed NOx is also about several tens to several hundred ppm. Further, the amount of oxygen generated after reducing the desorbed NOx is about the same. On the other hand, in order to make the reduction process proceed efficiently, it is necessary to keep the oxygen concentration at about 1% or less. Therefore, it is desirable to recover used nitrogen gas (low oxygen gas) repeatedly. Such repeated use greatly reduces the required amount of nitrogen gas, thereby reducing the running cost. However, the above-described replacement method has a problem that nitrogen gas cannot be repeatedly used.
したがって本発明は、真空ポンプによるガス吸引を行うことなくガス置換を可能とし、置換用の窒素ガスを繰り返し使用することにより少量の窒素ガスで大量の処理を可能とし、小型で且つ省力化可能なガス置換・回収方法を提供することを主たる目的とする。 Therefore, the present invention enables gas replacement without performing gas suction by a vacuum pump, and enables a large amount of processing with a small amount of nitrogen gas by repeatedly using the replacement nitrogen gas, which is small and saves labor. The main purpose is to provide a gas replacement / recovery method.
本発明では、上記課題を解決し、常圧にてガスの置換と回収を繰り返し行うことができるようにするため、具体的には、以下のような方法を採用する。即ち、本発明に係るガス置換・回収方法は、バルーン内に窒素ガスを充填し、ポンプ駆動によりバルーン内の窒素ガスを、吸着材が充填された置換容器に注入して置換容器内の被処理ガスを窒素ガスに置換するとともに、吸着材から処理成分を脱離させ、置換容器内で被処理ガスの還元処理を行った後、置換容器中の低酸素ガスをポンプ駆動により吸引してバルーン内に戻し、前記バルーン内のガスを還元処理用ガスとして繰り返し利用することを特徴とする。 In the present invention, in order to solve the above-described problems and to enable repeated replacement and recovery of gas at normal pressure, specifically, the following method is employed. That is, in the gas replacement / recovery method according to the present invention, the balloon is filled with nitrogen gas, and the nitrogen gas in the balloon is injected into the replacement container filled with the adsorbent by driving the pump to be processed in the replacement container. The gas is replaced with nitrogen gas, the processing components are desorbed from the adsorbent, and the gas to be processed is reduced in the replacement container. The gas in the balloon is repeatedly used as a reduction processing gas.
また、本発明に係る他のガス置換・回収方法は、前記ガス置換・回収方法において、前記置換容器の前段と後段に1個あるいは複数のバッファタンクを設置し、置換容器に対するガスの注入・吸引時のガス混合に伴って酸素が混入したガスを、前後のバッファタンク内に収納し、前記酸素が混入したガスを酸素が所定濃度になるまで繰り返し利用することを特徴とする。 Further, another gas replacement / recovery method according to the present invention is the gas replacement / recovery method, wherein one or a plurality of buffer tanks are installed in the front stage and the rear stage of the replacement container, and gas is injected / suctioned into the replacement container. A gas mixed with oxygen at the time is stored in front and rear buffer tanks, and the gas mixed with oxygen is repeatedly used until oxygen reaches a predetermined concentration.
また、本発明に係る他のガス置換・回収方法は、前記ガス置換・回収方法において、前記バルーン内のガスを新たに窒素ガスに更新する際に、使用済みの低酸素ガスを置換容器前段のバッファタンクを通して排気することにより、バッファタンク内に低酸素ガスを残留させ、バッファガスとして利用することを特徴とする。 Further, in another gas replacement / recovery method according to the present invention, when the gas in the balloon is newly renewed with nitrogen gas in the gas replacement / recovery method, the used low-oxygen gas is supplied to the front stage of the replacement container. By exhausting through the buffer tank, the low oxygen gas remains in the buffer tank and is used as the buffer gas.
また、本発明に係る他のガス置換・回収方法は、前記ガス置換・回収方法において、前記前段のバッファタンク内のガスの一部または全部を排気し、低酸素ガスに置換した後、バルーン内に同量の窒素ガスを補給することにより、バッファガスの一部または全部を更新することを特徴とする。 Another gas replacement / recovery method according to the present invention is the above gas replacement / recovery method, wherein in the gas replacement / recovery method, a part or all of the gas in the preceding buffer tank is exhausted and replaced with a low oxygen gas, A part or all of the buffer gas is renewed by supplying the same amount of nitrogen gas.
本発明の効果は以下のとおりである。
１．真空ポンプによるガス吸引を行うことなく、ガス置換が可能であり、装置の小型化と省力化が可能である。
２．バルーンの膨張・収縮で置換ガスの分量が決まるため、置換ガスの分量を正確かつ簡便に制御できる。
３．置換容器中の処理済みガスをバルーン内に戻すことにより、窒素ガス（低酸素ガス）を繰り返し利用することができる。
４．バッファタンクを置換容器の前段と後段に設置したものにおいては、注入・吸引時のガス混合により酸素が混入したガスは、前後のバッファタンク内に収納されるため、置換用ガスへの酸素混入は最小限に抑えられる。その結果、窒素ガス（低酸素ガス）の繰り返し利用回数が増大し、窒素ガスの更新頻度を低減できる。
５．バッファタンクを置換容器の前段と後段に複数個設置したものにおいては、注入・吸引時のガス混合に伴う酸素混入の影響をさらに低減できる。
６．窒素ガスの更新時に、バルーン内の低酸素ガスを前段のバッファタンクを通して排気し、バッファタンク内に低酸素ガスを残留させたものにおいては、使用済みの低酸素ガスをバッファガスとして再利用できることになり、窒素ガスの所要量を低減できる。
７．バッファガスのみを更新する場合に、前段のバッファタンク内のガスの一部あるいは全部を排気し、置換用の低酸素ガスを充填し、バルーン内に同量の窒素ガスを補給することにより、バッファタンクの小型化と、窒素ガスの所要量低減を両立できる。
８．以上の効果により、必要最低限のガス量で、ガス置換と回収動作を繰り返すことができる。
The effects of the present invention are as follows.
1. Gas replacement is possible without performing gas suction by a vacuum pump, and the apparatus can be reduced in size and labor can be saved.
2. Since the amount of the replacement gas is determined by the inflation / deflation of the balloon, the amount of the replacement gas can be controlled accurately and simply.
3. By returning the treated gas in the replacement container into the balloon, nitrogen gas (low oxygen gas) can be used repeatedly.
4). In the case where the buffer tanks are installed in the front and rear stages of the replacement container, the gas mixed with oxygen by gas mixing at the time of injection and suction is stored in the front and rear buffer tanks. Minimized. As a result, the number of repeated uses of nitrogen gas (low oxygen gas) increases, and the renewal frequency of nitrogen gas can be reduced.
5. In the case where a plurality of buffer tanks are provided at the front and rear stages of the replacement container, the influence of oxygen mixing due to gas mixing during injection and suction can be further reduced.
6). When the nitrogen gas is updated, the low oxygen gas in the balloon is exhausted through the buffer tank in the previous stage, and the low oxygen gas remaining in the buffer tank can be reused as the buffer gas. Therefore, the required amount of nitrogen gas can be reduced.
7). When only the buffer gas is updated, a part or all of the gas in the buffer tank in the previous stage is exhausted, filled with a low oxygen gas for replacement, and the same amount of nitrogen gas is supplied into the balloon, thereby buffering the buffer gas. It is possible to reduce the tank size and reduce the required amount of nitrogen gas.
8). Due to the above effects, the gas replacement and the recovery operation can be repeated with the minimum necessary gas amount.
本発明は、真空ポンプによるガス吸引を行うことなくガス置換を可能とし、置換用の窒素ガスを繰り返し使用することにより少量の窒素ガスで大量の処理を可能とし、小型で且つ省力化可能なガス置換・回収手法とするため、バルーン内に窒素ガスを充填し、ポンプ駆動によりバルーン内の窒素ガスを、吸着材が充填された置換容器に注入して置換容器内の被処理ガスを窒素ガスに置換するとともに、吸着材から処理成分を脱離させ、置換容器内で被処理ガスの還元処理を行った後、置換容器中の低酸素ガスをポンプ駆動により吸引してバルーン内に戻し、前記バルーン内のガスを還元処理用ガスとして繰り返し利用するようにしたものである。 The present invention enables gas replacement without performing gas suction by a vacuum pump, and enables a large amount of processing with a small amount of nitrogen gas by repeatedly using nitrogen gas for replacement, and is a small and labor-saving gas In order to use the replacement / recovery method, the balloon is filled with nitrogen gas, and the pump is driven to inject the nitrogen gas in the balloon into the replacement container filled with the adsorbent, so that the gas to be treated in the replacement container becomes nitrogen gas. After the replacement, the processing components are desorbed from the adsorbent and the gas to be processed is reduced in the replacement container, and then the low oxygen gas in the replacement container is sucked by a pump drive and returned into the balloon. The inner gas is repeatedly used as a reduction treatment gas.
本発明の代表的構成例を図１に示す。図１に示す例においては、収容ガス体積追従可変容積型ガス容器としてのバルーン１１の出入り口に接続した管路には、図示されない窒素ガス源からバルブＶ８を介して窒素ガスが供給可能となっており、また、前記窒素ガス供給部より下流にバルブＶ１を設け、更にその下流にポンプ１２を設けている。 A typical configuration example of the present invention is shown in FIG. In the example shown in FIG. 1, nitrogen gas can be supplied from a nitrogen gas source (not shown) through a valve V8 to a conduit connected to the entrance / exit of the balloon 11 serving as a stored gas volume following variable displacement gas container. In addition, a valve V1 is provided downstream from the nitrogen gas supply unit, and a pump 12 is further provided downstream thereof.
ポンプ１２は正逆転可能とし、それによりポンプ１２からバルブＶ１を介してバルーン１１側にガスを供給可能とし、逆にバルーン１１からバルブＶ１を介してポンプ１２下流の第１バッファタンク１３側にガスを供給可能としている。なお、本件の説明に際しては、バルーン１１から第１バッファタンク１３側へのガスの流れを順方向という。 The pump 12 is capable of forward and reverse rotation, whereby gas can be supplied from the pump 12 to the balloon 11 side via the valve V1, and conversely, gas is supplied from the balloon 11 to the first buffer tank 13 side downstream of the pump 12 via the valve V1. Can be supplied. In the description of the present case, the gas flow from the balloon 11 to the first buffer tank 13 is referred to as the forward direction.
第１バッファタンク１３にはバルブＶ２を介して置換容器１５と接続して置換容器１５のガスを第１バッファタンク１３側へ、また第１バッファタンク１３のガスを置換容器１５側へ供給可能としている。また、第１バッファタンク１３はバルブＶ７を介して外部に通じ、第１バッファタンク１３のガスを外部に排気可能としている。 The first buffer tank 13 is connected to the replacement container 15 via a valve V2 so that the gas in the replacement container 15 can be supplied to the first buffer tank 13 side, and the gas in the first buffer tank 13 can be supplied to the replacement container 15 side. Yes. The first buffer tank 13 communicates with the outside via the valve V7 so that the gas in the first buffer tank 13 can be exhausted to the outside.
置換容器１５には更にバルブＶ３を介して第２バッファタンク１４が接続し、第２バッファ１４には更にバルブＶ４を介して外部に接続しており、第２バッファタンク１４のガスを排気し、或いは外気を導入可能とする。置換容器１５は更にバルブＶ５を介して外部のＮＯｘ汚染ガスを導入可能とし、その際はバルブＶ６を介して置換容器１５のガスを外部に排気可能としている。 A second buffer tank 14 is further connected to the replacement container 15 via a valve V3, and the second buffer 14 is further connected to the outside via a valve V4. The gas in the second buffer tank 14 is exhausted, Alternatively, outside air can be introduced. The replacement container 15 can further introduce an external NOx contaminated gas through the valve V5, and in this case, the gas in the replacement container 15 can be exhausted to the outside through the valve V6.
第１バッファタンク１３と第２バッファタンク１４の内容積は等しく設定し、バルーン１１内の最大体積から最小体積を減じた体積としての可変体積は、吸着材を充填した置換容器１５中の空隙体積に、更に第１バッファタンク１３の内容積を加えた容積と等しく設定する。 The internal volumes of the first buffer tank 13 and the second buffer tank 14 are set equal, and the variable volume obtained by subtracting the minimum volume from the maximum volume in the balloon 11 is the void volume in the replacement container 15 filled with the adsorbent. In addition, the internal volume of the first buffer tank 13 is set equal to the added volume.
上記のような構成からなるガス置換・回収装置において、初期状態では図１に示すように置換容器１５内の吸着材にＮＯｘが吸着され、バルブＶ１〜８は全て閉じられているとする。ここではバルーン１１と第１バッファタンク内には窒素ガスが充填されている。以下のような手順で装置を動作させる。
１．ガス置換と回収
（１） 図２に示すようにバルブＶ１、２、３、４を開き、ポンプ１２を順方向に駆動し、バルーン１１内の窒素ガスを全て吸い出すことにより、置換容器１５と第１バッファタンク１３に窒素ガスを充填する。この時、第２バッファタンク１４には、第１バッファタンク１３内にあった窒素ガスが充填されるが、一部はガス混合により置換容器１５内の残留ガスが混入する。この過程では、置換容器１５内に窒素ガスが流入する際の初期段階において、置換容器１５内の残留ガスと窒素ガスが混合するが、そのような混合気は第２バッファタンク１４に収納される。その後図３に示すようにポンプ１２を停止し、バルブＶ１、２、３、４を閉じる。
In the gas replacement / recovery device configured as described above, in an initial state, it is assumed that NOx is adsorbed by the adsorbent in the replacement container 15 and all the valves V1 to V8 are closed as shown in FIG. Here, the balloon 11 and the first buffer tank are filled with nitrogen gas. The apparatus is operated in the following procedure.
1. Gas Replacement and Recovery (1) As shown in FIG. 2, the valves V1, 2, 3, and 4 are opened, the pump 12 is driven in the forward direction, and all the nitrogen gas in the balloon 11 is sucked out. One buffer tank 13 is filled with nitrogen gas. At this time, the second buffer tank 14 is filled with the nitrogen gas that was in the first buffer tank 13, but a part of the residual gas in the replacement container 15 is mixed by gas mixing. In this process, in the initial stage when nitrogen gas flows into the replacement container 15, the residual gas in the replacement container 15 and the nitrogen gas are mixed, and such air-fuel mixture is stored in the second buffer tank 14. . Thereafter, as shown in FIG. 3, the pump 12 is stopped and the valves V1, 2, 3, and 4 are closed.
（２） 置換容器１５を加熱あるいは減圧し吸着材に吸着したＮＯｘを脱離させる。
（３） 図示されていない放電装置あるいは触媒により置換容器１５中のＮＯｘを還元処理する。還元処理により、酸素が発生するため、置換容器１５中のガスは低酸素ガスとなる。
(2) The replacement container 15 is heated or decompressed to desorb NOx adsorbed on the adsorbent.
(3) NOx in the replacement container 15 is reduced by a discharge device or a catalyst (not shown). Since oxygen is generated by the reduction treatment, the gas in the replacement container 15 becomes a low oxygen gas.
（４） 次に図４に示すように、バルブＶ１、２、３、４を開き、ポンプ１２を逆方向に駆動することにより、第１バッファタンク１３と置換容器１５中のガスを図５のようにバルーン１１内へ戻す。この時、第２バッファタンク１４内のガスは第１バッファタンク１３へ戻る。この過程においても、ガス移動時のガス混合により酸素の混入したガスは、第１バッファタンク１３へ収納されるので、バルーン１１内へ回収した低酸素ガスには、ガス混合に伴う酸素混入の影響を最小限に抑えることができる。次いで図６のようにポンプ１２を停止し、バルブＶ１、２、３、４を閉じる。 (4) Next, as shown in FIG. 4, by opening the valves V1, 2, 3, 4 and driving the pump 12 in the reverse direction, the gas in the first buffer tank 13 and the replacement container 15 is changed to that shown in FIG. Return to the balloon 11 as follows. At this time, the gas in the second buffer tank 14 returns to the first buffer tank 13. Also in this process, since the gas mixed with oxygen by gas mixing during gas movement is stored in the first buffer tank 13, the low oxygen gas recovered into the balloon 11 is affected by the oxygen mixing accompanying the gas mixing. Can be minimized. Next, as shown in FIG. 6, the pump 12 is stopped, and the valves V1, 2, 3, and 4 are closed.
（５） その後図６のように、バルブＶ５とバルブＶ６を開き、吸着材を充填した置換容器１５にＮＯｘ汚染ガスを流通させ、ＮＯｘを吸着させる。その後バルブＶ５とバルブＶ６を閉じる。
以後、戦記（１）〜（５）を繰り返す。繰り返しに伴い、バルーン１１や置換容器１５内の低酸素ガスの酸素濃度が徐々に上昇する。
(5) Thereafter, as shown in FIG. 6, the valves V5 and V6 are opened, NOx polluted gas is circulated through the replacement container 15 filled with the adsorbent, and NOx is adsorbed. Thereafter, the valves V5 and V6 are closed.
Thereafter, the war records (1) to (5) are repeated. Along with repetition, the oxygen concentration of the low oxygen gas in the balloon 11 and the replacement container 15 gradually increases.
２．窒素ガスの更新
前記１．の操作を繰り返すと、ＮＯｘ還元処理や酸素混入の影響で、低酸素ガス中の酸素濃度が上昇する。ＮＯｘの還元処理における概略の酸素許容濃度は１％程度である。これ以上の酸素濃度では、還元処理の効率低下が顕著となる。そこで、酸素濃度が上昇した場合に、窒素ガスを更新することが必要となる。その際、使用済みの低酸素ガスを単に廃棄するよりも、第１バッファタンク１３に充填し、ガス置換時のバッファガスとして再利用すれば、窒素ガスの有効利用となり、窒素ガス所要量を低減できる。
2. Renewal of nitrogen gas When the above operation is repeated, the oxygen concentration in the low oxygen gas increases due to the effect of NOx reduction treatment or oxygen mixing. The approximate oxygen permissible concentration in the NOx reduction treatment is about 1%. When the oxygen concentration is higher than this, the reduction in the efficiency of the reduction treatment becomes significant. Therefore, it is necessary to update the nitrogen gas when the oxygen concentration increases. At that time, rather than simply discarding the used low-oxygen gas, if the first buffer tank 13 is filled and reused as the buffer gas at the time of gas replacement, the nitrogen gas is effectively used and the required amount of nitrogen gas is reduced. it can.
具体的な窒素ガスの更新手順は以下の通りである。なお、初期状態は、上記１．（５）が終了した状態である。
（１） 図７に示すように、バルブＶ１とバルブＶ７を開き、ポンプ１２を順方向に駆動することにより、バルーン１１内の低酸素ガスを第１バッファタンク１３を通して排気する。バルーン１１内のガスを全部排気した後、バルブＶ１とバルブＶ７を閉じる。これにより、第１バッファタンク１３内には低酸素ガスが充填される。
（２） 以降は図１に示すようにバルブＶ８を開き、バルーン１１内に窒素ガスを充填する。窒素ガス供給側の圧力は、レギュレータにより一定の圧力に保つ。次いでバルブＶ８を閉じる。これにより、バルーン１１内のガスが窒素ガスに更新されるので、前記１．（１）に戻り１．（１）〜（５）の処理を繰り返すことができる。
The specific nitrogen gas renewal procedure is as follows. The initial state is the above described 1. This is a state in which (5) is finished.
(1) As shown in FIG. 7, the valve V <b> 1 and the valve V <b> 7 are opened and the pump 12 is driven in the forward direction, whereby the low oxygen gas in the balloon 11 is exhausted through the first buffer tank 13. After exhausting all the gas in the balloon 11, the valves V1 and V7 are closed. As a result, the first buffer tank 13 is filled with the low oxygen gas.
(2) Thereafter, as shown in FIG. 1, the valve V8 is opened and the balloon 11 is filled with nitrogen gas. The pressure on the nitrogen gas supply side is kept constant by a regulator. Next, the valve V8 is closed. As a result, the gas in the balloon 11 is updated to nitrogen gas. Return to (1). The processes (1) to (5) can be repeated.
３．バッファガスの部分更新
装置の小型化のためには、バッファタンクの容量は小さい方が望ましい。小型化に伴い、バッファガスの酸素濃度上昇が顕著となり、バッファガスのみを更新する必要性が生ずる場合がある。そのような場合、前記２．と同様な方法でバッファガスのみを排気すれば、第１バッファタンク１３内には、バルーン１１内の低酸素ガスが充填される。その後、バルーン１１内に、排気したバッファガスと同量の窒素ガスを補給すれば、置換用ガス中の酸素濃度も低下する。具体的には以下のような手順で行う。なお、初期状態は上記１．（５）が終了した状態である。
（１） 図８に示すようにバルブＶ１とバルブＶ７を開き、ポンプ１２を順方向に駆動することにより、第１バッファタンク１４内のガスを排気し、バルーン１１内の低酸素ガスを充填する。バルブＶ１とバルブＶ７を閉じる。この時点では、バルーン１１の縮小は途中段階で停止している。
（２） その後図１のようにバルブＶ８を開き、バルーン１１内に窒素ガスを補給し、バルブＶ８を閉じる。これにより、バルーン１１内の酸素濃度が低下するため、前記２．の方法によるバルーン１１内の窒素ガス更新の頻度も低減する。以後、１．（１）に戻り１．（１）〜（５）の処理を繰り返す。
3. To reduce the size of the buffer gas partial renewal device, it is desirable that the buffer tank has a smaller capacity. As the size is reduced, the oxygen concentration of the buffer gas increases significantly, and it may be necessary to update only the buffer gas. In such a case, 2. If only the buffer gas is exhausted in the same manner as described above, the first buffer tank 13 is filled with the low oxygen gas in the balloon 11. Thereafter, if the balloon 11 is supplied with the same amount of nitrogen gas as the exhausted buffer gas, the oxygen concentration in the replacement gas also decreases. Specifically, the procedure is as follows. The initial state is the above described 1. This is a state in which (5) is finished.
(1) As shown in FIG. 8, the valve V1 and the valve V7 are opened, and the pump 12 is driven in the forward direction, whereby the gas in the first buffer tank 14 is exhausted and the low oxygen gas in the balloon 11 is filled. . Valves V1 and V7 are closed. At this time, the reduction of the balloon 11 is stopped at an intermediate stage.
(2) Thereafter, as shown in FIG. 1, the valve V8 is opened, nitrogen gas is supplied into the balloon 11, and the valve V8 is closed. As a result, the oxygen concentration in the balloon 11 is lowered. The frequency of renewal of nitrogen gas in the balloon 11 by this method is also reduced. Thereafter, 1. Return to (1). The processes (1) to (5) are repeated.
本発明では、ガス置換時のガス混合による酸素混入の影響範囲を、第１及び第２バッファタンク１３、１４内に留めることが大きな特徴である。しかしながら、置換操作の繰り返しによりバッファガスの酸素濃度が上昇すると、置換用ガスにも酸素が混入し、ガス更新頻度が高くなる。そこで、バッファタンクを置換容器１６の前後に複数配置することにより、置換ガスへの酸素混入をさらに低減することができる。 The main feature of the present invention is that the range of influence of oxygen mixing by gas mixing at the time of gas replacement is kept in the first and second buffer tanks 13 and 14. However, when the oxygen concentration of the buffer gas is increased by repeating the replacement operation, oxygen is also mixed into the replacement gas, and the gas renewal frequency increases. Therefore, by arranging a plurality of buffer tanks in front of and behind the replacement container 16, it is possible to further reduce oxygen contamination into the replacement gas.
上記手法を実施する実施例２を図９、１０に示す。同図は図１の構成部品に加えて、第３バッファタンク１６、第４バッファタンク１７、バルブＶ９、バルブＶ１０を追加したものである。第３バッファタンク１６の容量は、第４バッファタンク１７の容量と等しいが、第１及び第２バッファタンクの容量とは等しくする必要はない。また、バルーン１１の前記可変体積は、吸着材を充填した置換容器１１中の空隙体積と、第１及び第３バッファタンク１３、１６の内容積とを加えた容積となるように設定されている。このような構成により、ガス混合による酸素混入が置換用ガスに及ぶ影響をさらに低減できる。このため、バッファタンク全体の小容量化も可能となる。 A second embodiment that implements the above technique is shown in FIGS. In the figure, a third buffer tank 16, a fourth buffer tank 17, a valve V9, and a valve V10 are added to the components shown in FIG. The capacity of the third buffer tank 16 is equal to the capacity of the fourth buffer tank 17, but it is not necessary to be equal to the capacity of the first and second buffer tanks. The variable volume of the balloon 11 is set to be a volume obtained by adding the void volume in the replacement container 11 filled with the adsorbent and the internal volumes of the first and third buffer tanks 13 and 16. . With such a configuration, it is possible to further reduce the influence of oxygen mixing due to gas mixing on the replacement gas. For this reason, the capacity of the entire buffer tank can be reduced.
操作手順については、前記１．及び２．に関しては、第１及び第３バッファタンク１３、１６を一体的に、同様に、第２第４バッファタンク１４、１７を一体的に運用するために、バルブＶ９とバルブＶ１０の開閉動作が追加されること以外は、実施例１と全く同じである。図９は前記実施例の図１と同様の状態を示し、図１０は図２と同様の状態を示している。
前記操作手順３．のバッファガスの更新に関しては、本実施例では、バッファガスの部分的更新も可能となる。即ち、第３バッファタンク１６のガスのみを排気し、その分減量したバルーン１１内に同量の窒素ガスを補給することが可能である。これにより、バッファガス更新時の排気ガス量が前記図８の例よりも低減し、窒素ガスの所要量を低減できる。
For the operation procedure, see 1. above. And 2. As for the first and third buffer tanks 13 and 16, and in order to operate the second and fourth buffer tanks 14 and 17 integrally, the opening and closing operations of the valve V9 and the valve V10 are added. Except that, it is exactly the same as Example 1. FIG. 9 shows the same state as FIG. 1 of the above embodiment, and FIG. 10 shows the same state as FIG.
2. The operation procedure In this embodiment, the buffer gas can be partially updated. That is, it is possible to exhaust only the gas in the third buffer tank 16 and supply the same amount of nitrogen gas into the balloon 11 that has been reduced by that amount. Thereby, the amount of exhaust gas at the time of buffer gas renewal can be reduced as compared with the example of FIG. 8, and the required amount of nitrogen gas can be reduced.
以上は、バッファタンクを２段に分割した場合であるが、同様な拡張により、多段に分割することも可能である。この場合、各バッファタンクの容量は同一である必要はないが、置換容器１５の前段と後段では、対応するバッファタンクの容量は等しくすることが必要である。また、バルーン１１の前記可変体積は、吸着材を充填した置換容器１５中の空隙体積と、置換容器１５の前段の全バッファタンクの内容積とを加えた容積となるように設定する。このような構成を採用することにより、置換用ガスへの酸素混入は、大幅に低減できる上、バッファガスの部分的更新の設定範囲も自由度が大きくなる。バッファタンク全容積の小型化が可能であり、窒素ガスの所要量もさらに低減できる。 The above is a case where the buffer tank is divided into two stages, but it is also possible to divide the buffer tank into multiple stages by the same expansion. In this case, the capacities of the buffer tanks do not have to be the same, but the capacities of the corresponding buffer tanks need to be the same at the front stage and the rear stage of the replacement container 15. The variable volume of the balloon 11 is set to be a volume obtained by adding the void volume in the replacement container 15 filled with the adsorbent and the internal volume of all the buffer tanks upstream of the replacement container 15. By adopting such a configuration, the mixing of oxygen into the replacement gas can be greatly reduced, and the setting range for the partial update of the buffer gas can be increased. The total volume of the buffer tank can be reduced, and the required amount of nitrogen gas can be further reduced.
本発明は、大気中のＮＯｘを還元処理する装置において、ガス置換・回収装置として利用が可能である。その他、真空ポンプによるガス吸引が困難な場合のガス置換装置、あるいは、処理用ガスを何度も繰り返し利用する場合のガス置換・回収装置として、有効に利用することができる。 The present invention can be used as a gas replacement / recovery device in an apparatus for reducing NOx in the atmosphere. In addition, it can be effectively used as a gas replacement device when gas suction by a vacuum pump is difficult, or as a gas replacement / recovery device when processing gas is repeatedly used.
１ バルブＶ１
２ バルブＶ２
３ バルブＶ３
４ バルブＶ４
５ バルブＶ５
６ バルブＶ６
７ バルブＶ７
８ バルブＶ８
９ バルブＶ９
１０ バルブＶ１0
１１ バルーン
１２ ポンプ
１３ 第１バッファタンク
１４ 第２バッファタンク
１５ 置換容器
１６ 第３バッファタンク
１７ 第４バッファタンク
1 Valve V1
2 Valve V2
3 Valve V3
4 Valve V4
5 Valve V5
6 Valve V6
7 Valve V7
8 Valve V8
9 Valve V9
10 Valve V10
11 balloon 12 pump 13 first buffer tank 14 second buffer tank 15 replacement container 16 third buffer tank 17 fourth buffer tank
Claims (4)
ポンプ駆動によりバルーン内の窒素ガスを、吸着材が充填された置換容器に注入して置換容器内の被処理ガスを窒素ガスに置換するとともに、吸着材から処理成分を脱離させ、
置換容器内で被処理ガスの還元処理を行った後、置換容器中の低酸素ガスをポンプ駆動により吸引してバルーン内に戻し、
前記バルーン内のガスを還元処理用ガスとして繰り返し利用することを特徴とするガス置換・回収方法。 Fill the balloon with nitrogen gas,
Nitrogen gas in the balloon is injected into the replacement container filled with the adsorbent by driving the pump to replace the gas to be processed in the replacement container with nitrogen gas, and the processing components are desorbed from the adsorbent,
After performing reduction treatment of the gas to be treated in the replacement container, the low oxygen gas in the replacement container is sucked by a pump drive and returned to the balloon,
A gas replacement / recovery method, wherein the gas in the balloon is repeatedly used as a reduction gas.
置換容器に対するガスの注入・吸引時のガス混合に伴って酸素が混入したガスを、前後のバッファタンク内に収納し、
前記酸素が混入したガスを酸素が所定濃度になるまで繰り返し利用することを特徴とする請求項１記載のガス置換・回収方法。 One or more buffer tanks are installed in the front and rear stages of the replacement container,
The gas mixed with oxygen during gas injection and suction into the replacement container is stored in the front and rear buffer tanks.
The gas replacement / recovery method according to claim 1, wherein the gas mixed with oxygen is repeatedly used until oxygen reaches a predetermined concentration.
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