JP2016073972A - Component separation method of mixed refrigerant and component separation device - Google Patents

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Kohei Urano
紘平 浦野
芳典 岩井
Yoshinori Iwai
芳典 岩井
大心 柏木
Daishin Kashiwagi
大心 柏木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a component separation method of mixed refrigerant besides a distillation method and a component separation device in order to effectively recycle mixed refrigerant recovered from used equipment.SOLUTION: A component separation method of mixed refrigerant, in the method for separating a specified refrigerant component from mixed refrigerant including two kinds or more of refrigerant stored in a pressure container under a pressure exceeding the atmospheric pressure, includes: a preparation process of reducing a pressure in a reaction container in which adsorbent capable of selectively adsorbing the specified refrigerant of the mixed refrigerant is filled into a pressure less than the atmospheric pressure, removing gas existing in the reaction container from the reaction container and, at the same time, removing substances adsorbed by the adsorbent; an adsorption process of supplying the mixed refrigerant from the pressure container to the reaction container due to a height difference of an internal pressure between the pressure container and the reaction container and adsorbing the specified refrigerant component onto the adsorbent; and a desorption process of heating the adsorbent with hot medium and desorbing the specified refrigerant component adsorbed by the adsorbent.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、空調装置や冷凍・冷蔵装置等に用いられている混合冷媒の成分分離方法及び成分分離装置に関し、特に圧力容器に格納されている混合冷媒から少なくとも1種類の冷媒成分を分離する方法及びその装置に関する。   The present invention relates to a component separation method and component separation device for a mixed refrigerant used in an air conditioner, a refrigerator / refrigerator, and the like, and more particularly, a method for separating at least one refrigerant component from a mixed refrigerant stored in a pressure vessel. And an apparatus for the same.

空調装置や冷凍・冷蔵装置等に用いられる冷媒には、単一組成からなる冷媒と、単一組成では達成できない性能を獲得するために、二種類以上の冷媒を所定の比率で混合させた混合冷媒とがある。混合冷媒としては、例えば、ジフルオロメタン(HFC−32)及びペンタフルオロエタン(HFC−125)の混合物である「R−410A」、ペンタフルオロエタン(HFC−125)、1,1,1−トリフルオロエタン(HFC−143a)及び1,1,1,2−テトラフルオロエタン(HFC−134a)の混合物である「R−404A」、ジフルオロメタン(HFC−32)、ペンタフルオロエタン(HFC−125)及び1,1,1,2−テトラフルオロエタン(HFC−134a)の混合物である「R−407C」、又は「R−407E」等のフロン類の混合冷媒が広く使用されている。また、冷蔵装置や自動販売機等を中心に、プロパンやイソブタン等からなる炭化水素系の混合冷媒も使用されている。   For refrigerants used in air conditioners, refrigerators and refrigerators, etc., a mixture of a single composition and two or more refrigerants mixed at a specified ratio in order to obtain performance that cannot be achieved with a single composition. There is a refrigerant. Examples of the mixed refrigerant include “R-410A” which is a mixture of difluoromethane (HFC-32) and pentafluoroethane (HFC-125), pentafluoroethane (HFC-125), 1,1,1-trifluoro. “R-404A”, a mixture of ethane (HFC-143a) and 1,1,1,2-tetrafluoroethane (HFC-134a), difluoromethane (HFC-32), pentafluoroethane (HFC-125) and A refrigerant mixture of chlorofluorocarbons such as “R-407C” or “R-407E”, which is a mixture of 1,1,1,2-tetrafluoroethane (HFC-134a), is widely used. In addition, hydrocarbon-based mixed refrigerants such as propane and isobutane are also used mainly in refrigerators and vending machines.

他方、地球環境保護の観点より、使用済みの冷媒使用機器から冷媒として用いられているフロン類を回収することが義務付けられている(フロン類の使用の合理化及び管理の適正化に関する法律、家電リサイクル法及び自動車リサイクル法;いずれも略称)。回収されたフロン類は燃焼炉での燃焼処理等、所定の処理方法で破壊しなければならないため、破壊のために多くのエネルギーを必要とし、環境影響が大きいだけでなく、処理コストもかかっている。それゆえ、回収された冷媒を再利用することが望まれており、そのための技術開発が進められている。   On the other hand, from the viewpoint of protecting the global environment, it is obliged to collect chlorofluorocarbons used as refrigerant from used chilled equipment (laws on rationalization and appropriate management of chlorofluorocarbons, recycling of home appliances) Law and Automobile Recycling Law; both abbreviations). Since the recovered chlorofluorocarbons must be destroyed by a prescribed treatment method such as combustion treatment in a combustion furnace, it requires a lot of energy for destruction, not only has a large environmental impact, but also costs processing. Yes. Therefore, it is desired to reuse the recovered refrigerant, and technical development for that purpose is underway.

特許文献1には、使用済み機器から単一組成からなる冷媒(2,3,3,3−テトラフルオロ−1−プロペン)と冷凍機油との混合物を回収したのち、オイルセパレータを用いて冷媒を分離し、冷媒を再利用可能な状態にすることのできる装置が記載されている。また、非特許文献1には、使用済みの機器から回収された冷媒を再利用するための再生技術が開示されており、R−12(ジクロロジフルオロメタン)やR−22(クロロジフルオロメタン)等の単一組成からなる冷媒については、回収された冷媒に含まれる水分や油分等の不純物が蒸留処理等により除去され、新品同様に再生されることが記載されている。また、複数の成分から構成される混合冷媒については、疑似共沸混合冷媒であるR−404AやR−410Aは回収・再充填作業が組成変化に与える影響は比較的少ないが、R−407Cのような非共沸混合冷媒は、回収・再充填作業により組成変化が生じやすく、回収率が低ければ組成変化が生じてしまうことが記載されている。   In Patent Document 1, after collecting a mixture of refrigerant (2,3,3,3-tetrafluoro-1-propene) having a single composition and refrigerating machine oil from a used device, the refrigerant is removed using an oil separator. An apparatus is described that can be separated and the refrigerant can be reused. Non-Patent Document 1 discloses a regeneration technique for reusing refrigerant collected from used equipment, such as R-12 (dichlorodifluoromethane) and R-22 (chlorodifluoromethane). As for the refrigerant having the single composition, it is described that impurities such as moisture and oil contained in the collected refrigerant are removed by distillation or the like and regenerated as a new product. In addition, for mixed refrigerants composed of a plurality of components, R-404A and R-410A, which are pseudo-azeotropic mixed refrigerants, have relatively little influence on the composition change due to the recovery and refilling operations. It is described that the composition change of such a non-azeotropic refrigerant mixture is likely to occur due to the recovery / refilling operation, and the composition change occurs if the recovery rate is low.

また、特許文献2では、組成が変化した混合冷媒の組成を復元する方法として、組成が変化した混合冷媒の気相又は液相を、これと等重量以上の元の組成を有する冷媒の気相と導通させ、組成が復元するまで保持する方法が提案されている。   Further, in Patent Document 2, as a method of restoring the composition of the mixed refrigerant whose composition has changed, the gas phase or liquid phase of the mixed refrigerant whose composition has changed is used as the gas phase of the refrigerant having the original composition equal to or greater than this. And a method of maintaining the composition until the composition is restored has been proposed.

特開2013−113461号公報JP 2013-113461 A 特開平11−61110号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-61110

蔵地正夫、「日本における冷媒回収再利用の現状と課題」、代替冷媒と環境国際シンポジウム2002講演要旨集、(社)日本冷凍空調工業会、2002年12月5日、インターネットURL:http://www.kankyosoken.co.jp/html/news/20030108/kurachi-report.pdfMasao Kuraji, “Current Status and Challenges of Refrigerant Recovery and Reuse in Japan,” Abstracts of Alternative Refrigerant and Environmental International Symposium 2002, Japan Refrigeration and Air Conditioning Industry Association, December 5, 2002, Internet URL: http: / /www.kankyosoken.co.jp/html/news/20030108/kurachi-report.pdf

特許文献1及び非特許文献1に記載されているように、単一組成からなる冷媒については、オイルセパレータによる油分除去や蒸留処理により、処理された冷媒の再利用が実現されている。しかしながら、非共沸混合冷媒は機器からの回収時や、ボンベからの抜き出し時に組成が変化してしまうため、組成を調整する必要があり、油分等の不純物を除いただけでは再利用することができない。さらに、R−410AやR−404Aのような疑似共沸混合冷媒であっても、機器内で冷媒として使用され、相変化を繰り返す間に徐々に組成が変化してしまうため、非共沸混合冷媒と同様、再利用のためには組成の調整が必要となるという問題があった。   As described in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1, for a refrigerant having a single composition, reuse of the processed refrigerant is realized by oil removal by an oil separator or distillation treatment. However, the composition of a non-azeotropic refrigerant mixture changes when it is recovered from equipment or extracted from a cylinder. Therefore, it is necessary to adjust the composition, and it cannot be reused simply by removing impurities such as oil. . Furthermore, even quasi-azeotropic refrigerants such as R-410A and R-404A are used as refrigerants in equipment and the composition gradually changes during repeated phase changes. Similar to the refrigerant, there is a problem that the composition needs to be adjusted for reuse.

特許文献2には、組成が変化した混合冷媒の組成を復元する方法が提案されているが、この方法では、正確な組成の調整は困難であり、組成の調整のために、元の組成を有する冷媒を相当量必要とするという問題があった。   Patent Document 2 proposes a method of restoring the composition of the mixed refrigerant whose composition has changed, but with this method, it is difficult to accurately adjust the composition. There was a problem that a considerable amount of refrigerant was required.

それゆえ、回収された混合冷媒を再利用するにあたり、混合冷媒を構成する成分を分離することができれば、分離された成分を単一組成の冷媒として使用したり、再び他の成分と所定比で混合して混合冷媒を構成させることができるため有効である。しかしながら、非特許文献1に記載されているように、単一組成からなる冷媒については、蒸留による成分の分離が行われているが、混合冷媒は、一般的に沸点が近い化合物の混合物であることが多く、沸点の差による蒸留で成分の分離は困難である。例えば、混合冷媒のR−410Aに含まれるジフルオロメタン(HFC−32)の沸点は−51.65℃、ペンタフルオロメタン(HFC−125)の沸点は−48.13℃であり、両者は沸点が極めて近いために、蒸留技術によって、R−410Aの成分を分離することは困難となっている。   Therefore, in reusing the recovered mixed refrigerant, if the components constituting the mixed refrigerant can be separated, the separated components can be used as a single composition refrigerant or again at a predetermined ratio with other components. This is effective because it can be mixed to form a mixed refrigerant. However, as described in Non-Patent Document 1, components having a single composition are separated by distillation, but the mixed refrigerant is generally a mixture of compounds having close boiling points. In many cases, it is difficult to separate components by distillation due to differences in boiling points. For example, the boiling point of difluoromethane (HFC-32) contained in R-410A of the mixed refrigerant is −51.65 ° C., the boiling point of pentafluoromethane (HFC-125) is −48.13 ° C., and both have boiling points. Because it is very close, it is difficult to separate the components of R-410A by distillation techniques.

本発明の目的は、使用済みの機器から回収された混合冷媒を有効に再利用するための蒸留法以外の新たな混合冷媒の成分分離方法及び成分分離装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a new component separation method and component separation device for a mixed refrigerant other than the distillation method for effectively reusing the mixed refrigerant collected from used equipment.

本発明の他の目的は、多くのエネルギーを必要とせず、処理コストも安価であり、効率的に混合冷媒の成分を分離することのできる混合冷媒の成分分離方法及び成分分離装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a mixed refrigerant component separation method and component separation apparatus that do not require much energy, have low processing costs, and can efficiently separate mixed refrigerant components. It is in.

本発明のさらに他の目的は、特定の混合冷媒成分を分離する機能を効率良く発揮させることのできる混合冷媒の成分分離方法及び成分分離装置を提供することにある。   Still another object of the present invention is to provide a mixed refrigerant component separation method and component separation apparatus capable of efficiently exhibiting a function of separating a specific mixed refrigerant component.

本発明のまたさらに他の目的は、特定の混合冷媒成分を分離する機能を効率良く継続的に維持することのできる混合冷媒の成分分離方法及び成分分離装置を提供することにある。   Still another object of the present invention is to provide a mixed refrigerant component separation method and component separation apparatus that can efficiently and continuously maintain the function of separating a specific mixed refrigerant component.

上記課題を解決するため、本発明の混合冷媒の成分分離方法は、大気圧を超える圧力下で圧力容器に格納されている2種類以上の冷媒を含む混合冷媒から特定の冷媒成分を分離する方法において、混合冷媒のうち特定の冷媒成分を選択的に吸着できる吸着剤が充填された反応容器内の圧力を大気圧未満に減圧し、反応容器中に存在する気体を反応容器から除去すると共に吸着剤に吸着されている物質を除去する準備工程と、圧力容器と反応容器との内部圧力の高低差により、圧力容器から反応容器に混合冷媒を供給し、特定の冷媒成分を吸着剤に吸着させる吸着工程と、吸着剤を熱媒体で加温すると共に吸着剤に吸着された特定の冷媒成分を脱離させる脱離工程とを有する。   In order to solve the above problem, the component separation method for mixed refrigerant of the present invention is a method for separating a specific refrigerant component from a mixed refrigerant containing two or more types of refrigerant stored in a pressure vessel under a pressure exceeding atmospheric pressure. , The pressure in the reaction vessel filled with an adsorbent capable of selectively adsorbing a specific refrigerant component of the mixed refrigerant is reduced to less than atmospheric pressure, and the gas present in the reaction vessel is removed from the reaction vessel and adsorbed. The mixed refrigerant is supplied from the pressure vessel to the reaction vessel and a specific refrigerant component is adsorbed to the adsorbent by the preparation process for removing the substance adsorbed on the agent and the difference in internal pressure between the pressure vessel and the reaction vessel. An adsorption step, and a desorption step of heating the adsorbent with a heat medium and desorbing a specific refrigerant component adsorbed on the adsorbent.

本発明により、吸着剤によって混合冷媒のうち特定の冷媒成分を選択的に吸着して効率的に脱離するという蒸留法以外の新たな混合冷媒の成分分離方法が提供される。混合冷媒の構成成分を容易に分離することができるため、分離された成分を単一組成の冷媒として再利用したり、再び他の成分と所定比で混合して混合冷媒を再生することができる。また、圧力容器と反応容器との内部圧力の高低差により圧力容器から反応容器に混合冷媒を供給して特定成分の吸着を行い、吸着剤を加温して特定の冷媒成分を脱離させるため、化学薬剤等を使用することなく、特定条件範囲の圧力変化と特定条件範囲の熱移動という物理的操作のみによって、混合冷媒から特定の冷媒成分を分離することができる。このように、圧力変化と熱移動という物理的操作のみによって、混合冷媒の特定成分を選択的に分離することができるため、多くのエネルギーを必要とせず、処理コストも安価であり、効率的に混合冷媒の成分を分離することができる。特に本発明では、吸着剤が充填された反応容器内の圧力を大気圧未満に減圧することにより、反応容器内にあらかじめ含まれていた空気が装置外に排出され、成分分離のための吸着反応を効率良く行うことができる。また、吸着剤に初めから吸着されていた成分(主に水分等)も脱離されて装置外に排出されるため、吸着剤が確実に再生され、後の吸着反応の効率を向上させることができる。   The present invention provides a new mixed refrigerant component separation method other than the distillation method in which a specific refrigerant component in a mixed refrigerant is selectively adsorbed by an adsorbent and efficiently desorbed. Since the components of the mixed refrigerant can be easily separated, the separated components can be reused as a single composition refrigerant, or mixed with other components at a predetermined ratio to regenerate the mixed refrigerant. . In addition, because of the difference in internal pressure between the pressure vessel and the reaction vessel, a mixed refrigerant is supplied from the pressure vessel to the reaction vessel to adsorb specific components, and the adsorbent is heated to desorb specific refrigerant components. The specific refrigerant component can be separated from the mixed refrigerant only by the physical operation of the pressure change in the specific condition range and the heat transfer in the specific condition range without using a chemical agent or the like. In this way, the specific components of the mixed refrigerant can be selectively separated only by the physical operation of pressure change and heat transfer, so a lot of energy is not required, the processing cost is low, and the efficiency is high. The components of the mixed refrigerant can be separated. In particular, in the present invention, by reducing the pressure in the reaction vessel filled with the adsorbent to less than atmospheric pressure, the air previously contained in the reaction vessel is discharged out of the apparatus, and the adsorption reaction for component separation Can be performed efficiently. In addition, since the components (mainly moisture etc.) adsorbed from the beginning of the adsorbent are also desorbed and discharged outside the apparatus, the adsorbent can be reliably regenerated and the efficiency of the subsequent adsorption reaction can be improved. it can.

また、本発明の混合冷媒の成分分離方法は、大気圧を超える圧力下で圧力容器に格納されている2種類以上の冷媒を含む混合冷媒から特定の冷媒成分を分離する方法において、混合冷媒のうち特定の冷媒成分を選択的に吸着できる吸着剤が充填された反応容器内の圧力を大気圧未満に減圧し、反応容器中に存在する気体を反応容器から除去すると共に吸着剤に吸着されている物質を除去する準備工程と、圧力容器と反応容器との内部圧力の高低差により、圧力容器から反応容器に混合冷媒を供給し、特定の冷媒成分を吸着剤に吸着させる吸着工程と、反応容器内の圧力を減圧することにより、混合冷媒のうち、特定の冷媒成分以外の他の成分を反応容器から回収する回収工程と、吸着剤を熱媒体で加温すると共に吸着剤に吸着された特定の冷媒成分を脱離させる脱離工程とを有する。   Further, the mixed refrigerant component separation method of the present invention is a method for separating a specific refrigerant component from a mixed refrigerant containing two or more kinds of refrigerants stored in a pressure vessel under a pressure exceeding atmospheric pressure. Among them, the pressure in the reaction vessel filled with an adsorbent capable of selectively adsorbing a specific refrigerant component is reduced to less than atmospheric pressure, and the gas present in the reaction vessel is removed from the reaction vessel and adsorbed by the adsorbent. A preparatory process to remove the substances present, an adsorption process in which a mixed refrigerant is supplied from the pressure vessel to the reaction vessel due to the difference in internal pressure between the pressure vessel and the reaction vessel, and a specific refrigerant component is adsorbed to the adsorbent; By reducing the pressure in the container, among the mixed refrigerant, a recovery process for recovering other components than the specific refrigerant component from the reaction container, and heating the adsorbent with a heat medium and adsorbing the adsorbent Specific cold And a desorption step of the components desorbed.

圧力容器と反応容器との内部圧力の高低差により圧力容器から反応容器に混合冷媒を供給して特定成分の吸着を行い、反応容器内を減圧して他の成分を回収し、吸着剤を加温して特定の冷媒成分を脱離させるため、化学薬剤等を使用することなく、特定条件範囲の圧力変化と特定条件範囲の熱移動という物理的操作のみによって、混合冷媒から特定の冷媒成分を分離することができる。このように、圧力変化と熱移動という物理的操作のみによって、混合冷媒の特定成分を選択的に分離することができるため、多くのエネルギーを必要とせず、処理コストも安価であり、効率的に混合冷媒の成分を分離することができる。特に本発明では、反応容器内に供給され、吸着剤に選択的に吸着されずに反応容器内に存在する他の成分についても、吸着剤を加温せずに反応容器内の圧力を減圧することにより、容易に回収することができる。   Due to the difference in internal pressure between the pressure vessel and the reaction vessel, a mixed refrigerant is supplied from the pressure vessel to the reaction vessel to adsorb specific components, the inside of the reaction vessel is decompressed to collect other components, and adsorbent is added. In order to desorb a specific refrigerant component by heating, the specific refrigerant component is removed from the mixed refrigerant only by a physical operation such as pressure change in a specific condition range and heat transfer in a specific condition range without using a chemical agent or the like. Can be separated. In this way, the specific components of the mixed refrigerant can be selectively separated only by the physical operation of pressure change and heat transfer, so a lot of energy is not required, the processing cost is low, and the efficiency is high. The components of the mixed refrigerant can be separated. In particular, in the present invention, the pressure in the reaction vessel is reduced without heating the adsorbent for other components that are supplied into the reaction vessel and are not selectively adsorbed by the adsorbent and exist in the reaction vessel. Therefore, it can be easily collected.

また、本発明の混合冷媒の成分分離方法は、大気圧を超える圧力下で圧力容器に格納されている2種類以上の冷媒を含む混合冷媒から特定の冷媒成分を分離する方法において、混合冷媒のうち特定の冷媒成分を選択的に吸着できる吸着剤が充填された反応容器内の圧力を大気圧未満に減圧し、反応容器中に存在する気体を反応容器から除去すると共に吸着剤に吸着されている物質を除去する準備工程と、圧力容器と反応容器との内部圧力の高低差により、圧力容器から反応容器に混合冷媒を大気圧以上のガス圧力で供給し、特定の冷媒成分を吸着剤に吸着させる吸着工程と、吸着工程において、吸着剤に吸着されなかった他の冷媒成分を反応容器から流出させて回収する工程と、吸着剤を熱媒体で加温すると共に吸着剤に吸着された特定の冷媒成分を脱離させる脱離工程とを有する。   Further, the mixed refrigerant component separation method of the present invention is a method for separating a specific refrigerant component from a mixed refrigerant containing two or more kinds of refrigerants stored in a pressure vessel under a pressure exceeding atmospheric pressure. Among them, the pressure in the reaction vessel filled with an adsorbent capable of selectively adsorbing a specific refrigerant component is reduced to less than atmospheric pressure, and the gas present in the reaction vessel is removed from the reaction vessel and adsorbed by the adsorbent. The mixed refrigerant is supplied from the pressure vessel to the reaction vessel at a gas pressure of atmospheric pressure or higher, and a specific refrigerant component is used as the adsorbent. Adsorption process for adsorbing, in the adsorption process, a process for allowing other refrigerant components not adsorbed by the adsorbent to flow out of the reaction vessel and recovering, and for heating the adsorbent with a heat medium and identifying the adsorbed by the adsorbent Cold And a desorption step of the components desorbed.

圧力容器と反応容器との内部圧力の高低差により圧力容器から反応容器に混合冷媒を供給して特定成分の吸着を行いつつ吸着剤に吸着されなかった他の冷媒成分は反応容器から流出させて分離回収し、吸着剤を保温して特定の冷媒成分を脱離させることにより、化学薬剤等を使用することなく、特定条件範囲の圧力変化と特定条件範囲の熱移動という物理的操作のみによって、特定の冷媒成分と、他の冷媒成分とをそれぞれ分離することができる。特に本発明では、吸着剤に吸着されない他の冷媒成分は圧力の高低差により反応容器から流出して回収され、吸着剤に選択的に吸着する特定の冷媒成分は脱離によって回収され、容易に分離される。   Due to the difference in internal pressure between the pressure vessel and the reaction vessel, mixed refrigerant is supplied from the pressure vessel to the reaction vessel to adsorb specific components, while other refrigerant components that have not been adsorbed by the adsorbent flow out of the reaction vessel. By separating and recovering, keeping the adsorbent warm and desorbing specific refrigerant components, without using chemical agents etc., only by physical operation of pressure change in specific condition range and heat transfer in specific condition range, A specific refrigerant component and other refrigerant components can be separated from each other. In particular, in the present invention, other refrigerant components that are not adsorbed by the adsorbent flow out of the reaction vessel and are recovered due to the difference in pressure, and specific refrigerant components that are selectively adsorbed by the adsorbent are recovered by desorption. To be separated.

また、本発明の混合冷媒の成分分離方法は、大気圧を超える圧力下で圧力容器に格納されている2種類以上の冷媒を含む混合冷媒から特定の冷媒成分を分離する方法において、混合冷媒のうち特定の冷媒成分を選択的に吸着できる吸着剤が充填された反応容器内の圧力を大気圧未満に減圧し、反応容器中に存在する気体を反応容器から除去すると共に吸着剤に吸着されている物質を除去する準備工程と、圧力容器と反応容器との内部圧力の高低差により、圧力容器から反応容器に混合冷媒を大気圧以上のガス圧力で供給し、特定の冷媒成分を吸着剤に吸着させる吸着工程と、吸着剤を熱媒体で加温すると共に吸着剤に吸着された特定の冷媒成分を脱離させる脱離工程とを有し、特定の冷媒成分以外の他の成分は、圧力容器内に残存した成分として回収される。   Further, the mixed refrigerant component separation method of the present invention is a method for separating a specific refrigerant component from a mixed refrigerant containing two or more kinds of refrigerants stored in a pressure vessel under a pressure exceeding atmospheric pressure. Among them, the pressure in the reaction vessel filled with an adsorbent capable of selectively adsorbing a specific refrigerant component is reduced to less than atmospheric pressure, and the gas present in the reaction vessel is removed from the reaction vessel and adsorbed by the adsorbent. The mixed refrigerant is supplied from the pressure vessel to the reaction vessel at a gas pressure of atmospheric pressure or higher, and a specific refrigerant component is used as the adsorbent. An adsorption process for adsorbing, and a desorption process for heating the adsorbent with a heat medium and desorbing a specific refrigerant component adsorbed on the adsorbent. Components remaining in the container and It is recovered Te.

圧力容器と反応容器との内部圧力の高低差により圧力容器から反応容器に混合冷媒を供給して特定成分の吸着を行い、吸着剤を加温して特定の冷媒成分を脱離させるため、化学薬剤等を使用することなく、特定条件範囲の圧力変化と特定条件範囲の熱移動という物理的操作のみによって、混合冷媒から特定の冷媒成分を分離することができる。このように、圧力変化と熱移動という物理的操作のみによって、混合冷媒の特定成分を選択的に分離することができるため、多くのエネルギーを必要とせず、処理コストも安価であり、効率的に混合冷媒の成分を分離することができる。特に本発明では、吸着剤に吸着されない他の冷媒成分は圧力容器内に残存した成分として回収され、吸着剤に選択的に吸着する特定の冷媒成分は脱離によって回収され、容易に分離される。   Due to the difference in internal pressure between the pressure vessel and the reaction vessel, a mixed refrigerant is supplied from the pressure vessel to the reaction vessel to adsorb specific components, and the adsorbent is heated to desorb specific refrigerant components. A specific refrigerant component can be separated from the mixed refrigerant only by a physical operation of pressure change in a specific condition range and heat transfer in a specific condition range without using a chemical or the like. In this way, the specific components of the mixed refrigerant can be selectively separated only by the physical operation of pressure change and heat transfer, so a lot of energy is not required, the processing cost is low, and the efficiency is high. The components of the mixed refrigerant can be separated. In particular, in the present invention, other refrigerant components that are not adsorbed by the adsorbent are recovered as components remaining in the pressure vessel, and specific refrigerant components that are selectively adsorbed by the adsorbent are recovered by desorption and easily separated. .

また、本発明の混合冷媒の成分分離方法において、圧力容器から反応容器への混合冷媒の供給は、圧力容器と反応容器との間に備えられた減圧弁を介して行われ、反応容器内の圧力が200kPa未満となるように行われることも好ましい。これにより、反応容器内の圧力が200kPaを超えることがないため、安全に混合冷媒の成分分離を行うことができる。また、反応容器が労働安全衛生法における「圧力容器」の耐圧性能等を備えなくても、混合冷媒の成分分離を行うことができる。   In the mixed refrigerant component separation method of the present invention, the supply of the mixed refrigerant from the pressure vessel to the reaction vessel is performed via a pressure reducing valve provided between the pressure vessel and the reaction vessel. It is also preferable to carry out the pressure so that it is less than 200 kPa. Thereby, since the pressure in a reaction container does not exceed 200 kPa, component separation of a mixed refrigerant can be performed safely. Further, the components of the mixed refrigerant can be separated even if the reaction vessel does not have the pressure resistance performance of the “pressure vessel” in the Industrial Safety and Health Act.

さらに、本発明の混合冷媒の成分分離方法において、脱離工程における吸着剤の加温は、100℃未満の熱媒体で反応容器を加温することにより行われることも好ましい。これにより、冷媒成分の熱分解や変質等を防ぎつつ、吸着剤に吸着された特定の冷媒成分の脱離反応を促進することができる。   Furthermore, in the component separation method for a mixed refrigerant of the present invention, it is preferable that the adsorbent is heated in the desorption step by heating the reaction vessel with a heat medium of less than 100 ° C. Thereby, the desorption reaction of the specific refrigerant component adsorbed by the adsorbent can be promoted while preventing thermal decomposition or alteration of the refrigerant component.

また、本発明の混合冷媒の成分分離方法における、吸着剤に吸着された特定の冷媒成分の脱離が、反応容器内の圧力を減圧することにより行われることも好ましい。これにより、特定の冷媒成分が回収されると共に、吸着剤も再生するため、後の吸着反応に備えることもできる。   In the method for separating mixed refrigerant components according to the present invention, the desorption of the specific refrigerant component adsorbed by the adsorbent is preferably performed by reducing the pressure in the reaction vessel. Thus, the specific refrigerant component is recovered and the adsorbent is also regenerated, so that it can be prepared for a subsequent adsorption reaction.

また、本発明の混合冷媒の成分分離方法において、吸着剤に吸着された特定の冷媒成分の脱離における、反応容器内の減圧は、反応容器内の圧力が1kPa以上20kPa未満となるように行われることも好ましい。これにより、脱離効率に優れた圧力が選択される。   In the mixed refrigerant component separation method of the present invention, the depressurization in the reaction vessel in the desorption of the specific refrigerant component adsorbed by the adsorbent is performed so that the pressure in the reaction vessel is 1 kPa or more and less than 20 kPa. It is also preferable. Thereby, a pressure excellent in desorption efficiency is selected.

また、本発明の混合冷媒の成分分離方法における、吸着剤に吸着された特定の冷媒成分の脱離が、反応容器へのパージガスの供給により行われることも好ましい。これにより、減圧法以外の他の脱離方法が選択される。   In the method for separating mixed refrigerant components of the present invention, it is also preferable that desorption of a specific refrigerant component adsorbed by the adsorbent is performed by supplying a purge gas to the reaction vessel. Thereby, a desorption method other than the depressurization method is selected.

本発明の混合冷媒の成分分離装置は、圧力容器中に格納されている2種類以上の冷媒を含む混合冷媒から特定の冷媒成分を分離する成分分離装置であって、圧力容器と接続され、圧力容器から減圧弁を介して供給された混合冷媒のうち特定の冷媒成分を選択的に吸着できる吸着剤が充填された反応容器と、反応容器と接続され、反応容器内の圧力を減圧することによりこの反応容器内に存在する気体及び吸着剤に吸着されている物質を反応容器から排出させる減圧手段と、反応容器を調温する熱媒体を備える調温手段と、反応容器と接続され、少なくとも吸着剤に吸着された特定の冷媒成分を回収するための回収容器とを備えている。   The mixed refrigerant component separation device of the present invention is a component separation device that separates a specific refrigerant component from a mixed refrigerant containing two or more types of refrigerant stored in a pressure vessel, and is connected to the pressure vessel, A reaction vessel filled with an adsorbent capable of selectively adsorbing a specific refrigerant component of the mixed refrigerant supplied from the vessel via the pressure reducing valve; and connected to the reaction vessel to reduce the pressure in the reaction vessel A pressure reducing means for discharging the gas present in the reaction vessel and a substance adsorbed by the adsorbent from the reaction vessel, a temperature adjusting means having a heat medium for adjusting the temperature of the reaction vessel, and the reaction vessel, and at least adsorption A recovery container for recovering a specific refrigerant component adsorbed by the agent.

圧力容器と反応容器との内部圧力の高低差を利用して、反応容器に混合冷媒を供給し、吸着剤で特定成分の吸着を行い、反応容器を調温することで脱離反応を促進させて特定の冷媒成分を回収することができるため、化学薬剤等を使用することなく、特定条件範囲の圧力変化と特定条件範囲の熱移動という物理的操作のみによって、混合冷媒から特定の冷媒成分を分離することができる装置が得られる。特に本発明では、反応容器内の圧力を減圧することによりこの反応容器内に存在する気体及び吸着剤に吸着されている物質を反応容器から排出させることができるため、反応容器内にあらかじめ含まれていた空気が装置外に排出され、成分分離のための吸着反応を効率良く行うことができる。また、吸着剤に初めから吸着されていた成分(主に水分等)も脱離されて装置外に排出されるため、吸着剤が確実に再生され、後の吸着反応の効率を向上させることができる。   Utilizing the difference in internal pressure between the pressure vessel and the reaction vessel, supply mixed refrigerant to the reaction vessel, adsorb specific components with the adsorbent, and control the temperature of the reaction vessel to promote the desorption reaction. The specific refrigerant component can be recovered from the mixed refrigerant only by the physical operation of pressure change in the specific condition range and heat transfer in the specific condition range without using chemical agents. A device that can be separated is obtained. In particular, in the present invention, by reducing the pressure in the reaction vessel, the gas present in the reaction vessel and the substance adsorbed by the adsorbent can be discharged from the reaction vessel. The air that has been discharged is discharged out of the apparatus, and an adsorption reaction for separating components can be performed efficiently. In addition, since the components (mainly moisture etc.) adsorbed from the beginning of the adsorbent are also desorbed and discharged outside the apparatus, the adsorbent can be reliably regenerated and the efficiency of the subsequent adsorption reaction can be improved. it can.

また、圧力容器に格納されている混合冷媒は減圧弁を介して反応容器に供給されるように構成されているため、混合冷媒の圧力を低減させて反応容器に供給することができるため、安全に混合冷媒の成分分離を行うことができる。また、減圧弁で混合冷媒の供給圧力を少なくとも200kPa未満に調整するように構成することにより、反応容器が労働安全衛生法における「圧力容器」の耐圧性能等を備える必要がなく、装置を低コストで生産することが可能である。   In addition, since the mixed refrigerant stored in the pressure vessel is configured to be supplied to the reaction vessel via the pressure reducing valve, the pressure of the mixed refrigerant can be reduced and supplied to the reaction vessel. In addition, the components of the mixed refrigerant can be separated. In addition, by configuring the supply pressure of the mixed refrigerant to be at least less than 200 kPa with a pressure reducing valve, the reaction container does not need to have the pressure resistance performance of the “pressure container” in the Industrial Safety and Health Act, and the apparatus can be manufactured at low cost. It is possible to produce with.

また、本発明の混合冷媒の成分分離装置における調温手段の熱媒体は水であり、反応容器を少なくとも加温できるように構成されていることも好ましい。これにより、100℃を超えて反応容器が加温されることがなく、冷媒成分の熱分解や変質等を防ぎつつ、吸着剤に吸着された特定の冷媒成分の脱離反応を促進することができる。   Moreover, it is also preferable that the heat medium of the temperature control means in the mixed refrigerant component separation device of the present invention is water, and is configured so that at least the reaction vessel can be heated. As a result, the reaction vessel is not heated above 100 ° C., and the desorption reaction of the specific refrigerant component adsorbed on the adsorbent can be promoted while preventing the thermal decomposition or alteration of the refrigerant component. it can.

また、本発明の混合冷媒の成分分離装置における反応容器の熱伝導面積は、吸着剤の充填体積あたり0.1m/L以上となるように構成されていることも好ましい。これにより、反応容器の熱交換効率が高くなり、吸着反応及び脱離反応の効率が著しく向上する。 Moreover, it is also preferable that the heat conduction area of the reaction vessel in the mixed refrigerant component separation device of the present invention is configured to be 0.1 m 2 / L or more per adsorbent filling volume. Thereby, the heat exchange efficiency of the reaction vessel is increased, and the efficiency of the adsorption reaction and the desorption reaction is remarkably improved.

本発明によれば、以下のような優れた効果を有する混合冷媒の成分分離方法及び成分分離装置を提供することができる。
(1)圧力変化と熱移動という物理的操作のみによって、混合冷媒の特定成分を選択的に分離することができる。それゆえ、多くのエネルギーを必要とせず、処理コストも安価であり、効率的に混合冷媒の成分を分離することができる。
(2)混合冷媒の構成成分を分離することができるため、分離された成分を単一組成の冷媒として再利用したり、再び他の成分と所定比で混合して混合冷媒を再生することができる。
(3)減圧によって反応容器内にあらかじめ含まれていた空気が装置外に排出されるので、成分分離のための吸着反応を効率良く発揮させることができる。
(4)減圧によって吸着剤に初めから吸着されていた成分が脱離されて装置外に排出されるため、吸着剤が確実に精製され、吸着反応を効率良く継続的に維持することができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the component separation method and component separation apparatus of a mixed refrigerant which have the following outstanding effects can be provided.
(1) A specific component of the mixed refrigerant can be selectively separated only by a physical operation such as pressure change and heat transfer. Therefore, a large amount of energy is not required, the processing cost is low, and the components of the mixed refrigerant can be efficiently separated.
(2) Since the constituent components of the mixed refrigerant can be separated, the separated components can be reused as a single composition refrigerant, or mixed again with other components at a predetermined ratio to regenerate the mixed refrigerant. it can.
(3) Since the air previously contained in the reaction vessel is discharged to the outside by the reduced pressure, the adsorption reaction for component separation can be exhibited efficiently.
(4) Since the components adsorbed from the beginning by the reduced pressure are desorbed and discharged out of the apparatus, the adsorbent is reliably purified and the adsorption reaction can be maintained efficiently and continuously.

本発明の第1の実施形態に係る典型的な混合冷媒の成分分離装置の概略図である。It is the schematic of the component separation apparatus of the typical mixed refrigerant | coolant which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 第1の実施形態に係る混合冷媒の成分分離方法を概略的に示すフローチャートである。It is a flowchart which shows roughly the component separation method of the mixed refrigerant | coolant which concerns on 1st Embodiment. 図1に示す装置を用いた混合冷媒の成分分離方法において、冷媒成分の吸着反応前に反応容器を減圧させているところを示す説明図である。In the component separation method of the mixed refrigerant | coolant using the apparatus shown in FIG. 1, it is explanatory drawing which shows the place which decompressed the reaction container before the adsorption reaction of a refrigerant | coolant component. 図1に示す装置を用いた混合冷媒の成分分離方法において、混合冷媒を反応容器に供給して特定の冷媒成分を吸着剤に吸着させているところを示す説明図である。In the component separation method of the mixed refrigerant using the apparatus shown in FIG. 1, it is explanatory drawing which shows the place where the mixed refrigerant is supplied to the reaction vessel and the specific refrigerant component is adsorbed by the adsorbent. 図1に示す装置を用いた混合冷媒の成分分離方法において、反応容器を減圧させて、他の冷媒成分を回収しているところを示す説明図である。In the component separation method of the mixed refrigerant | coolant using the apparatus shown in FIG. 1, it is explanatory drawing which shows the place which decompressed the reaction container and collect | recovered other refrigerant components. 図1に示す装置を用いた混合冷媒の成分分離方法において、吸着剤に吸着された特定の冷媒成分を脱離させて回収しているところを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the place which isolate | separates and collect | recovers the specific refrigerant | coolant components adsorbed by adsorption agent in the component separation method of the mixed refrigerant | coolant using the apparatus shown in FIG. 本発明の第2の実施形態に係る混合冷媒の成分分離装置の概略図である。It is the schematic of the component separation apparatus of the mixed refrigerant | coolant which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 第2の実施形態に係る混合冷媒の成分分離方法を概略的に示すフローチャートである。It is a flowchart which shows roughly the component separation method of the mixed refrigerant | coolant which concerns on 2nd Embodiment. 図7に示す装置を用いた混合冷媒の成分分離方法において、冷媒成分の吸着前に反応容器を減圧させているところを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the place which is depressurizing the reaction container before adsorption | suction of a refrigerant | coolant component in the component separation method of the mixed refrigerant | coolant using the apparatus shown in FIG. 図7に示す装置を用いた混合冷媒の成分分離方法において、混合冷媒の特定の冷媒成分を吸着剤に吸着させると共に、吸着剤に選択的に吸着されない他の冷媒成分を回収しているところを示す説明図である。In the component separation method of the mixed refrigerant using the apparatus shown in FIG. 7, a specific refrigerant component of the mixed refrigerant is adsorbed on the adsorbent and another refrigerant component that is not selectively adsorbed on the adsorbent is recovered. It is explanatory drawing shown. 図7に示す装置を用いた混合冷媒の成分分離方法において、吸着剤に吸着された特定の冷媒成分を脱離させて回収しているところを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the place which isolate | separates and collect | recovers the specific refrigerant | coolant components adsorb | sucked by adsorption agent in the component separation method of the mixed refrigerant | coolant using the apparatus shown in FIG. 本発明の第3の実施形態に係る典型的な混合冷媒の成分分離装置の概略図である。It is the schematic of the component separation apparatus of the typical refrigerant mixture which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 第3の実施形態に係る混合冷媒の成分分離方法を概略的に示すフローチャートである。It is a flowchart which shows roughly the component separation method of the mixed refrigerant | coolant which concerns on 3rd Embodiment. 図12に示す装置を用いた混合冷媒の成分分離方法において、冷媒成分の吸着前に反応容器を減圧させて前処理しているところを示す説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing a pretreatment by depressurizing a reaction container before adsorption of a refrigerant component in the mixed refrigerant component separation method using the apparatus shown in FIG. 12. 図12に示す装置を用いた混合冷媒の成分分離方法において、混合冷媒の特定の冷媒成分を吸着剤に吸着させているところを示す説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing a specific refrigerant component of a mixed refrigerant adsorbed on an adsorbent in the mixed refrigerant component separation method using the apparatus shown in FIG. 12. 図12に示す装置を用いた混合冷媒の成分分離方法において、吸着剤に吸着された特定の冷媒成分を脱離させて回収しているところを示す説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing a state where a specific refrigerant component adsorbed by an adsorbent is desorbed and recovered in the mixed refrigerant component separation method using the apparatus shown in FIG. 12. 実施例1における混合冷媒R−410AガスのZMS吸着剤への吸着結果を示すグラフである。3 is a graph showing an adsorption result of a mixed refrigerant R-410A gas in a ZMS adsorbent in Example 1. FIG. 実施例2における混合冷媒R−410AガスのZMS吸着剤からの脱離結果を示すグラフである。It is a graph which shows the desorption result from ZMS adsorbent of mixed refrigerant R-410A gas in Example 2. 実施例3における混合冷媒R−410AガスのZMS吸着剤からの脱離結果を示すグラフである。It is a graph which shows the desorption result from ZMS adsorbent of mixed refrigerant R-410A gas in Example 3. 実施例4における混合冷媒R−407CガスのZMS吸着剤への吸着結果を示すグラフである。It is a graph which shows the adsorption | suction result to ZMS adsorbent of mixed refrigerant R-407C gas in Example 4. 実施例5における混合冷媒R−410AガスのMSC吸着剤への吸着結果を示すグラフである。It is a graph which shows the adsorption | suction result to the MSC adsorbent of mixed refrigerant R-410A gas in Example 5. 実施例6における混合冷媒R−410AガスのMSC吸着剤からの脱離結果を示すグラフである。It is a graph which shows the desorption result from the MSC adsorbent of mixed refrigerant R-410A gas in Example 6.

以下、図1に示す、本発明の第1の実施形態に係る混合冷媒の成分分離装置1について説明する。   Hereinafter, the mixed refrigerant component separation apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 will be described.

図1に示すように、本実施形態に係る混合冷媒の成分分離装置1は、混合冷媒Gが格納されている圧力容器2と、特定の冷媒成分を吸着する吸着剤42が充填された反応容器41を備える吸着部4、反応容器41及び吸着剤42の温度を調整する調温手段5、反応容器41内部を減圧させる減圧手段(真空ポンプ6a及び6b)、分離された各冷媒成分をそれぞれ回収する回収部8とから概略構成されている。   As shown in FIG. 1, the mixed refrigerant component separation device 1 according to this embodiment includes a pressure vessel 2 in which a mixed refrigerant G is stored and a reaction vessel filled with an adsorbent 42 that adsorbs a specific refrigerant component. 41, the temperature adjusting means 5 for adjusting the temperature of the reaction vessel 41 and the adsorbent 42, the pressure reducing means (vacuum pumps 6a and 6b) for reducing the pressure inside the reaction vessel 41, and collecting each separated refrigerant component And a recovery unit 8 that performs the above-described operation.

まず、混合冷媒Gが格納されている圧力容器2について説明する。この圧力容器2は、混合冷媒Gが一定の圧力下で液化充填された容器であればよく、例えば、使用済みの冷媒が回収されたフロン回収容器、製品ボンベ、ドラム缶又はサービス缶等で構成される。本実施形態では、使用済みの冷媒が回収されたフロン回収容器を用いている。フロン回収容器としては、1L程度から100Lを超えるものまで種々の容量の容器が一般的に使用されており、回収される冷媒の種類によって、容器の耐圧試験圧力が3MPa〜5MPaの範囲となるように規定されている。また、本実施形態の圧力容器2は、電子天秤等の質量計M1上に配置され、格納されている混合冷媒Gの流出量(供給量)が測定可能なように構成されている。   First, the pressure vessel 2 in which the mixed refrigerant G is stored will be described. The pressure vessel 2 may be a vessel in which the mixed refrigerant G is liquefied and filled under a certain pressure. For example, the pressure vessel 2 is composed of a CFC collection container, a product cylinder, a drum can, or a service can in which used refrigerant is collected. The In the present embodiment, a chlorofluorocarbon recovery container in which used refrigerant is recovered is used. As the CFC recovery container, containers of various capacities from about 1 L to over 100 L are generally used, and the pressure resistance test pressure of the container is in the range of 3 MPa to 5 MPa depending on the type of refrigerant to be recovered. It is stipulated in. Moreover, the pressure vessel 2 of this embodiment is arrange | positioned on mass meters M1, such as an electronic balance, and is comprised so that the outflow amount (supply amount) of the mixed refrigerant G stored can be measured.

圧力容器2は、後述する吸着部4の反応容器41と流路により接続されている。即ち、圧力容器2は、図1に示すように、詳細には、出口弁V1、減圧弁3、流量計F1及び入口弁V2を介して吸着部4の反応容器41と接続されている。出口弁V1と減圧弁3との間の流路には圧力計P1が設けられており、減圧弁3と流量計F1との間の流路には圧力計P2が設けられている。   The pressure vessel 2 is connected to a reaction vessel 41 of the adsorption unit 4 described later by a flow path. Specifically, as shown in FIG. 1, the pressure vessel 2 is connected to the reaction vessel 41 of the adsorption unit 4 through the outlet valve V1, the pressure reducing valve 3, the flow meter F1, and the inlet valve V2 in detail. A pressure gauge P1 is provided in the flow path between the outlet valve V1 and the pressure reducing valve 3, and a pressure gauge P2 is provided in the flow path between the pressure reducing valve 3 and the flow meter F1.

減圧弁3は、圧力容器2内の混合冷媒Gを吸着部4に供給する際の供給圧力を調整するために設けられている。混合冷媒Gの供給圧力は、圧力容器2内の圧力の変化に応じて変化するため、一定ではない。そのため、安定した条件で吸着反応を行えるよう、供給圧を一定に調整することが好ましい。さらに、圧力容器2内は通常高圧となっているため、出口弁V1を開いて混合冷媒Gをそのまま反応容器41内に供給すると、反応容器41内の圧力も同じように高圧となってしまう。そこで、混合冷媒Gのガスの供給圧力を所定の圧力以下に減圧弁3で減少させることにより、反応容器41内の圧力を好適な圧力に調整することができる。所定の圧力とは、本実施形態では大気圧以下、すなわち、100kPa以下であることが好ましい。所定の圧力を大気圧以下とすることにより、反応容器41が耐圧容器でなくとも、安全に吸着反応を行うことができる。なお、反応容器41が耐圧容器である場合には、ガスの供給圧力は特に限定されず、大気圧を超えた圧力とすることも可能である。   The pressure reducing valve 3 is provided to adjust a supply pressure when supplying the mixed refrigerant G in the pressure vessel 2 to the adsorption unit 4. The supply pressure of the mixed refrigerant G is not constant because it changes according to the change in pressure in the pressure vessel 2. Therefore, it is preferable to adjust the supply pressure to be constant so that the adsorption reaction can be performed under stable conditions. Furthermore, since the pressure vessel 2 is normally at a high pressure, if the mixed refrigerant G is supplied to the reaction vessel 41 as it is by opening the outlet valve V1, the pressure in the reaction vessel 41 is similarly increased. Therefore, the pressure in the reaction vessel 41 can be adjusted to a suitable pressure by decreasing the gas supply pressure of the mixed refrigerant G to a predetermined pressure or less with the pressure reducing valve 3. In this embodiment, the predetermined pressure is preferably atmospheric pressure or lower, that is, 100 kPa or lower. By setting the predetermined pressure to be equal to or lower than the atmospheric pressure, the adsorption reaction can be performed safely even if the reaction vessel 41 is not a pressure vessel. When the reaction vessel 41 is a pressure vessel, the gas supply pressure is not particularly limited, and can be a pressure exceeding the atmospheric pressure.

本実施形態において、圧力容器2内に格納されている混合冷媒Gは、後述する吸着剤42に選択的に吸着される特定の冷媒成分Gaとそれ以外の他の冷媒成分Gbとから構成されている。冷媒成分Gbは吸着剤42に選択的に吸着されないが、混合冷媒Gが吸着剤42に一定量供給された結果、温度や圧力等の条件により、吸着剤42が特定の冷媒成分Gaで飽和せず、十分な吸着能を有する場合には、冷媒成分Gbは吸着剤42に付着する現象がみられる。なお、本明細書において、吸着とは、後述する付着よりも吸着結合力が強い状態をいい、昇温及び減圧(又はパージ)によらなければ吸着剤から吸着成分が脱離し難い状態をいう。また、付着とは、単に吸着剤の表面に接触している状態や、上述した吸着と比べると吸着結合力が非常に弱い状態をいい、減圧(又はパージ)のみで容易に回収できる状態をいう。混合冷媒成分は2種類の冷媒成分から構成されるものに限定されず、さらに多くの種類の冷媒成分から構成されていてもよい。混合冷媒Gは、フロン類に限定されず、冷媒として用いられる物質であればよく、炭化水素系混合冷媒も当然に含まれる。   In the present embodiment, the mixed refrigerant G stored in the pressure vessel 2 is composed of a specific refrigerant component Ga that is selectively adsorbed by an adsorbent 42 described later and other refrigerant components Gb other than that. Yes. Although the refrigerant component Gb is not selectively adsorbed by the adsorbent 42, the adsorbent 42 is saturated with a specific refrigerant component Ga depending on conditions such as temperature and pressure as a result of supplying a certain amount of the mixed refrigerant G to the adsorbent 42. In the case of sufficient adsorbability, the refrigerant component Gb adheres to the adsorbent 42. In the present specification, the adsorption means a state in which the adsorptive binding force is stronger than the adhesion described later, and means a state in which the adsorbing component is not easily desorbed from the adsorbent unless temperature rise and pressure reduction (or purge) are used. Adhesion refers to a state where the surface is simply in contact with the surface of the adsorbent, or a state where the adsorptive binding force is very weak compared to the above-described adsorption, and refers to a state where it can be easily recovered only by decompression (or purge). . The mixed refrigerant component is not limited to one composed of two types of refrigerant components, and may be composed of more types of refrigerant components. The mixed refrigerant G is not limited to chlorofluorocarbons and may be any substance used as a refrigerant, and naturally includes a hydrocarbon-based mixed refrigerant.

次に、本実施形態における吸着部4の構成について説明する。吸着部4は、複数の反応容器41とその内部に充填されている吸着剤42とから概略構成されており、吸着剤42による吸着及び脱離反応が行われる。この反応容器41は、圧力容器2と入口弁V2を介して接続されている気体の流入部410と、後述する真空ポンプ6aと弁V3を介して接続されている気体の流出部411とを備えている。反応容器41の内部には、混合冷媒Gから特定の冷媒成分Gaを選択的に吸着できる吸着剤42が充填されている。   Next, the structure of the adsorption | suction part 4 in this embodiment is demonstrated. The adsorbing unit 4 is roughly composed of a plurality of reaction vessels 41 and an adsorbent 42 filled therein, and adsorption and desorption reactions by the adsorbent 42 are performed. The reaction vessel 41 includes a gas inflow portion 410 connected to the pressure vessel 2 via an inlet valve V2, and a gas outflow portion 411 connected to a vacuum pump 6a (described later) via a valve V3. ing. The reaction vessel 41 is filled with an adsorbent 42 that can selectively adsorb a specific refrigerant component Ga from the mixed refrigerant G.

この反応容器41は、吸着剤42による吸着及び脱離反応を行うことができればどのような構成であってもよいが、熱交換効率の観点から、吸着剤42の充填体積あたりの伝熱面積が大きくなるように構成されたものが好ましい。吸着剤42に特定の冷媒成分Gaが吸着する際には吸着反応による吸着熱(発熱)が生じ、脱離する際には、脱離反応による脱離熱(吸熱)が生じるが、本発明では吸着及び脱離の対象が冷媒であるため、発生する吸着熱及び脱離熱の熱量が大きい。これらの熱は冷媒成分の吸着及び脱離効率を低下させるため、生じた熱を外部環境と熱交換することで吸着反応及び脱離反応を促進することができる。それゆえ、反応容器41は吸着剤42の熱交換効率が高くなるように構成することが好ましい。具体的には、吸着剤42の充填体積当たりの伝熱面積が0.1m/L以上となるように構成されていることが好ましい。本実施形態においては、反応容器41はステンレス製の細管(長さ約80cm、内径約3cm)から形成されており、吸着剤42の充填体積当たりの伝熱面積が0.1m/L以上となるように構成されている。本実施形態では、19本の反応容器41を所定の間隔で並列させて吸着部4を構成している。 The reaction vessel 41 may have any configuration as long as it can perform the adsorption and desorption reaction by the adsorbent 42. From the viewpoint of heat exchange efficiency, the heat transfer area per packed volume of the adsorbent 42 is small. What was comprised so that it might become large was preferable. When the specific refrigerant component Ga is adsorbed on the adsorbent 42, heat of adsorption (exotherm) is generated by the adsorption reaction, and when desorbing, heat of desorption (endotherm) is generated by the desorption reaction. Since the object of adsorption and desorption is a refrigerant, the amount of generated heat of adsorption and desorption is large. Since these heats reduce the adsorption and desorption efficiency of the refrigerant component, the adsorption reaction and desorption reaction can be promoted by exchanging the generated heat with the external environment. Therefore, the reaction vessel 41 is preferably configured so that the heat exchange efficiency of the adsorbent 42 is high. Specifically, it is preferable that the heat transfer area per filling volume of the adsorbent 42 is 0.1 m 2 / L or more. In this embodiment, the reaction vessel 41 is formed of a stainless steel tube (length: about 80 cm, inner diameter: about 3 cm), and the heat transfer area per packed volume of the adsorbent 42 is 0.1 m 2 / L or more. It is comprised so that it may become. In the present embodiment, the adsorption unit 4 is configured by arranging 19 reaction vessels 41 in parallel at a predetermined interval.

また、本実施形態に係る成分分離装置1では、反応容器41内の圧力が所定の圧力以下となるように減圧弁3で供給時のガス圧力を減少させて使用するように構成されている。そこで、反応容器41には、容器内部の圧力が所定の圧力を超えないよう、圧力を調整するための安全弁412が備えられている。なお、所定の圧力とは、本実施形態では大気圧以下、すなわち、100kPa以下であることが好ましい。   Further, the component separation apparatus 1 according to the present embodiment is configured to be used by reducing the gas pressure at the time of supply by the pressure reducing valve 3 so that the pressure in the reaction vessel 41 becomes a predetermined pressure or less. Therefore, the reaction vessel 41 is provided with a safety valve 412 for adjusting the pressure so that the pressure inside the vessel does not exceed a predetermined pressure. In the present embodiment, the predetermined pressure is preferably atmospheric pressure or lower, that is, 100 kPa or lower.

反応容器41に充填される吸着剤42としては、分離対象成分の分子サイズによって物質を分離することができる機能を有するものを用いることができる。具体的には、特に限定されないが、MSC(モレキュラーシービングカーボン)、ZMS(ゼオライトモレキュラーシーブ)、活性炭、アルミナ又は天然ゼオライト等が挙げられ、分離対象となる特定の冷媒成分に応じて選択される。具体例を示すと、R−410Aを構成するジフルオロメタン(沸点:−51.65℃、分子量:52g/mol)とペンタフルオロエタン(沸点:−48.13℃、分子量:120g/mol)とは、沸点が略等しいが分子量が約2.3倍異なるため、分子径が異なる。また、R−404Aを構成するペンタフルオロエタン、1,1,1−トリフルオロエタン及び1,1,1,2−テトラフルオロエタンの分子量はそれぞれ120g/mol、84g/mol及び102g/molであり、それぞれ分子径が異なる。このような分子径の差を利用して、特定の冷媒成分Gaを選択的に吸着分離させることができる。従って、所定の分子径の化合物が吸着剤の細孔内に入って吸着され、その他の分子径の化合物が細孔に入りにくく吸着し難いような吸着剤を選択することが好ましい。   As the adsorbent 42 filled in the reaction vessel 41, an adsorbent 42 having a function of separating substances according to the molecular size of the separation target component can be used. Specific examples include, but are not limited to, MSC (Molecular Sieve Carbon), ZMS (Zeolite Molecular Sieve), activated carbon, alumina, natural zeolite, and the like, and are selected according to the specific refrigerant component to be separated. . As a specific example, difluoromethane (boiling point: −51.65 ° C., molecular weight: 52 g / mol) and pentafluoroethane (boiling point: −48.13 ° C., molecular weight: 120 g / mol) constituting R-410A The molecular diameters are different because the boiling points are approximately equal, but the molecular weights are about 2.3 times different. The molecular weights of pentafluoroethane, 1,1,1-trifluoroethane and 1,1,1,2-tetrafluoroethane constituting R-404A are 120 g / mol, 84 g / mol and 102 g / mol, respectively. , Each has a different molecular diameter. A specific refrigerant component Ga can be selectively adsorbed and separated using such a difference in molecular diameter. Therefore, it is preferable to select an adsorbent in which a compound having a predetermined molecular diameter enters the pores of the adsorbent and is adsorbed, and other compounds having a molecular diameter hardly enter the pores and are difficult to adsorb.

吸着剤42に関し、発明者らは、ジフルオロメタン(HFC−32)とペンタフルオロエタン(HFC−125)との混合物であるR−410Aについては、MSC(モレキュラーシービングカーボン)でも両者の吸着性にある程度の差があるため分離に利用できるが、ZMS(ゼオライトモレキュラーシーブ)であるモレキュラーシーブ4Aは両者の吸着性に明確な差があり分離に好適であることを見出した。さらに、ジフルオロメタン(HFC−32)、ペンタフルオロエタン(HFC−125)及び1,1,1,2−テトラフルオロエタン(HFC−134a)の混合物であるR−407Cについても、HFC−32と、HFC−125及びHFC−134aとの分離がZMSのモレキュラーシーブ4Aで可能であることを見出した。MSCの具体例としては、特に限定されないが、粒状白鷺(登録商標)X2M(大阪ガスケミカル株式会社製品)が挙げられ、ZMSとしては、一例として、モレキュラーシーブ4A 3.2 ペレット(ユニオン昭和株式会社製品)が挙げられる。なお、本発明における分離対象は上述した混合冷媒を構成する冷媒成分に限られず、他の混合冷媒についても吸着剤を適宜選択することにより、特定の成分を分離することが可能である。   Regarding the adsorbent 42, the inventors have shown that R-410A, which is a mixture of difluoromethane (HFC-32) and pentafluoroethane (HFC-125), can be adsorbed by both MSC (molecular sieve carbon). It was found that the molecular sieve 4A, which is ZMS (zeolite molecular sieve), has a clear difference in the adsorptivity of both, and is suitable for separation because it has a certain difference. Furthermore, for R-407C, which is a mixture of difluoromethane (HFC-32), pentafluoroethane (HFC-125) and 1,1,1,2-tetrafluoroethane (HFC-134a), HFC-32 and It was found that separation from HFC-125 and HFC-134a was possible with ZMS molecular sieve 4A. Specific examples of MSC include, but are not limited to, granular white birch (registered trademark) X2M (product of Osaka Gas Chemical Co., Ltd.). As an example of ZMS, molecular sieve 4A 3.2 pellets (Union Showa Co., Ltd.) Product). In addition, the separation target in the present invention is not limited to the refrigerant component constituting the above-described mixed refrigerant, and it is possible to separate specific components by appropriately selecting an adsorbent for other mixed refrigerants.

次に、調温手段5について説明する。調温手段5は、主に反応容器41内での吸着反応又は脱離反応に伴って発生する反応熱を除去するほか、予め反応容器内を減圧して吸着剤42や反応容器41内に含まれる空気や水等を除去するが、その際に反応容器41を加温して除去を確実にするために設けられている。本実施形態において、調温手段5は、熱媒体である水Wと、反応容器41を被覆すると共に熱媒体である水Wを収容する調温ジャケット51と、加温手段52である温水製造装置52a及び温水循環ポンプ52bと、冷却手段53である冷水製造装置53a及び冷水循環ポンプ53bとから概略構成されている。具体的には、吸着反応時には発熱が生じることから、冷却手段53による反応容器41の冷却がなされるように構成されており、脱離反応時には吸熱が生じることから、加温手段52による反応容器41の加温がなされるように構成されている。また、準備工程として、反応容器内を減圧して吸着剤42や反応容器41内に含まれる空気や水等を除去する際には、吸着剤42の再生を促すために加温手段52による反応容器41の加温がなされるように構成されている。また、調温手段5は、本実施形態に係る成分分離装置1のように冷却手段53を備え、冷却手段53により吸着熱の除去を行うことが反応効率の点から望ましいが、反応容器41を放熱しやすく構成することにより、冷却手段53を省略することも可能である。他方、加温手段52に関しては、発明者らは、脱離反応時に加温手段52による脱離熱の補充がなされない場合には、脱離反応速度が著しく遅くなるだけでなく、反応容器41外周に霜が付着する等して成分分離装置1の運転にトラブルを生じさせることを見出している。よって、調温手段5としては、少なくとも加温手段52を有している必要がある。なお、後述する真空ポンプ6a又は6bが作動しない状態で加温手段52のみが作動すると、反応容器41内の圧力が増加するおそれがあるため、温水循環ポンプ52bの作動は真空ポンプ6a又は6bの作動と連動するように構成されていることが好ましい。   Next, the temperature control means 5 will be described. The temperature control means 5 mainly removes the heat of reaction generated by the adsorption reaction or desorption reaction in the reaction vessel 41, and is preliminarily decompressed in the reaction vessel and contained in the adsorbent 42 and the reaction vessel 41. It is provided to warm the reaction vessel 41 at that time to ensure the removal. In the present embodiment, the temperature adjustment means 5 includes a water W that is a heat medium, a temperature adjustment jacket 51 that covers the reaction vessel 41 and accommodates the water W that is a heat medium, and a hot water production apparatus that is a heating means 52. 52a and a hot water circulation pump 52b, and a chilled water production device 53a and a chilled water circulation pump 53b which are cooling means 53. Specifically, the reaction vessel 41 is configured to be cooled by the cooling unit 53 because heat is generated during the adsorption reaction, and the endotherm is generated during the desorption reaction. It is comprised so that 41 may be heated. As a preparatory step, when the adsorbent 42 or the air or water contained in the reaction vessel 41 is removed by reducing the pressure in the reaction vessel, a reaction by the heating means 52 is performed to promote regeneration of the adsorbent 42. The container 41 is configured to be heated. The temperature adjustment means 5 includes a cooling means 53 as in the component separation apparatus 1 according to the present embodiment, and it is desirable to remove adsorption heat by the cooling means 53 from the viewpoint of reaction efficiency. It is also possible to omit the cooling means 53 by configuring so as to facilitate heat dissipation. On the other hand, regarding the heating means 52, the inventors not only remarkably slow the desorption reaction rate but also the reaction vessel 41 when the desorption heat is not supplemented by the heating means 52 during the desorption reaction. It has been found that troubles occur in the operation of the component separation device 1 due to frost adhering to the outer periphery. Therefore, the temperature adjustment means 5 needs to have at least the heating means 52. Note that if only the heating means 52 is activated in a state where the vacuum pump 6a or 6b described later is not activated, the pressure in the reaction vessel 41 may increase. Therefore, the operation of the hot water circulation pump 52b is performed by the vacuum pump 6a or 6b. It is preferable to be configured to be interlocked with the operation.

本実施形態においては、調温手段5で使用されている熱媒体は水Wである。水Wは調温ジャケット51内に収容され、反応容器41が水Wに浸漬された状態となっている。準備工程時及び脱離反応時には、水Wは加温手段52の温水製造装置52aで加温され、温水循環ポンプ52bにより調温ジャケット51内と温水製造装置52aとの間を循環する。調温ジャケット51内に移送された温水は、脱離反応が生じて冷却されている反応容器41と熱交換し、反応容器41を加温する。他方、吸着反応時には、水Wは冷却手段53の冷水製造装置53aで冷却され、冷水循環ポンプ53bにより調温ジャケット51内と冷水製造装置53aとの間を循環する。調温ジャケット51内に移送された冷水は、吸着反応が生じて熱が生じている反応容器41と熱交換し、反応容器41を冷却する。本実施形態においては、熱媒体として水Wを用いているが、他の蓄熱組成物やペルチェ素子等、冷却や加温に用いられる公知の材料を適用することができる。また、調温手段5を加温手段のみに構成する場合には、熱媒体を電熱線やヒートランプ等とすることも可能である。   In the present embodiment, the heat medium used in the temperature adjustment means 5 is water W. The water W is accommodated in the temperature control jacket 51, and the reaction vessel 41 is immersed in the water W. During the preparation step and the desorption reaction, the water W is heated by the warm water production device 52a of the warming means 52 and circulated between the temperature control jacket 51 and the warm water production device 52a by the warm water circulation pump 52b. The hot water transferred into the temperature control jacket 51 exchanges heat with the reaction vessel 41 that is cooled by the elimination reaction, and warms the reaction vessel 41. On the other hand, at the time of the adsorption reaction, the water W is cooled by the cold water production apparatus 53a of the cooling means 53 and circulated between the temperature control jacket 51 and the cold water production apparatus 53a by the cold water circulation pump 53b. The cold water transferred into the temperature control jacket 51 exchanges heat with the reaction vessel 41 in which an adsorption reaction has occurred and heat is generated, thereby cooling the reaction vessel 41. In this embodiment, water W is used as the heat medium, but other known materials used for cooling and heating, such as other heat storage compositions and Peltier elements, can be applied. Moreover, when the temperature control means 5 is comprised only by a heating means, it is also possible to use a heating wire, a heat lamp, etc. as a heat medium.

脱離反応時の熱媒体の温度に関し、本発明者らは、脱離反応温度が100℃を超えると、冷媒成分自体が分解する等して有害成分が発生することを見出した。一例としてジフルオロメタン(HFC−32)を吸着剤に吸着させた後、脱離させた際の脱離反応温度と回収された脱離ガス中に含まれるホルムアルデヒドの濃度を下記の表1に示す。この結果より、脱離反応時に調温ジャケット51内に供給する熱媒体の温度は100℃以下とすることが好ましい。本実施形態においては、水Wを熱媒体として用いているため、100℃を超えて反応容器41が加温されることがなく、好適に使用することができる。また、他の態様にて反応容器41を加温する際においても、脱離反応温度が100℃以下となるように調温することが好ましい。   Regarding the temperature of the heat medium during the desorption reaction, the present inventors have found that when the desorption reaction temperature exceeds 100 ° C., the refrigerant component itself is decomposed to generate harmful components. As an example, Table 1 below shows the desorption reaction temperature when difluoromethane (HFC-32) is adsorbed on an adsorbent and then desorbed, and the concentration of formaldehyde contained in the recovered desorbed gas. From this result, it is preferable that the temperature of the heat medium supplied into the temperature control jacket 51 during the desorption reaction is 100 ° C. or less. In this embodiment, since the water W is used as a heat medium, the reaction vessel 41 is not heated above 100 ° C. and can be suitably used. In addition, when the reaction vessel 41 is heated in another aspect, it is preferable to adjust the temperature so that the desorption reaction temperature is 100 ° C. or lower.

Figure 2016073972
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他方、吸着反応時の熱媒体の温度については、室温以下であればよく、0〜30℃程度が好ましく、特に5〜20℃程度が好ましい。熱媒体の温度を低温にしすぎると、成分分離装置1の運転にトラブルを生じさせるおそれがあるため、上記範囲程度の温度が好ましい。なお、本実施形態においては、水Wを熱媒体として用いているため、0℃を超えて反応容器41が冷却されることがなく、好適に使用することができる。   On the other hand, the temperature of the heat medium during the adsorption reaction may be room temperature or lower, preferably about 0 to 30 ° C, particularly preferably about 5 to 20 ° C. If the temperature of the heat medium is too low, there is a risk of causing trouble in the operation of the component separation apparatus 1, and therefore a temperature in the above range is preferable. In the present embodiment, since water W is used as a heat medium, the reaction vessel 41 is not cooled beyond 0 ° C. and can be suitably used.

次に、減圧手段について説明する。減圧手段は、反応容器41内を減圧するために設けられており、本実施形態においては、真空ポンプ6a、6bから構成されている。このうち、真空ポンプ6aは、弁V3を介して反応容器41の流出部411と接続されており、弁V3と真空ポンプ6aとの間の流路には圧力計P3が設けられている。また、真空ポンプ6aは、三方弁V4を介して回収部8の中間タンク81aと接続されている。他方、真空ポンプ6bは、弁V5を介して反応容器41の流出部411と接続されており、弁V5と真空ポンプ6bとの間の流路には圧力計P3が設けられている。また、真空ポンプ6bは、三方弁V5を介して回収部8の中間タンク81bと接続されている。真空ポンプ6a又は6bを作動させることにより、反応容器41内が減圧され、吸着剤42に選択的に吸着された成分を脱離させたり、吸着剤42に付着した成分や反応容器41内に気体として含まれる成分を回収することが可能である。また、後述する本成分分離装置1の使用方法において詳細に述べるが、吸着剤42に特定の冷媒成分Gaを吸着させる前に、反応容器41内を真空ポンプ6a又は6bで減圧することにより、あらかじめ吸着剤42に吸着されている水分等の物質や反応容器41内の空気を除去し、後に行う吸着反応の効率を向上させることが可能である。真空ポンプ6a又は6bとしては、吸着剤42に吸着された冷媒成分の脱離率の観点から、反応容器41内の圧力が1kPa〜20kPa未満となるように減圧可能なものが好ましい。   Next, the decompression means will be described. The decompression means is provided for decompressing the inside of the reaction vessel 41, and in the present embodiment, is composed of vacuum pumps 6a and 6b. Among these, the vacuum pump 6a is connected to the outflow part 411 of the reaction vessel 41 via the valve V3, and a pressure gauge P3 is provided in the flow path between the valve V3 and the vacuum pump 6a. The vacuum pump 6a is connected to the intermediate tank 81a of the recovery unit 8 through a three-way valve V4. On the other hand, the vacuum pump 6b is connected to the outflow part 411 of the reaction vessel 41 via the valve V5, and a pressure gauge P3 is provided in the flow path between the valve V5 and the vacuum pump 6b. The vacuum pump 6b is connected to the intermediate tank 81b of the recovery unit 8 through a three-way valve V5. By operating the vacuum pump 6a or 6b, the inside of the reaction vessel 41 is depressurized, the components selectively adsorbed by the adsorbent 42 are desorbed, the components adhering to the adsorbent 42 and the gas in the reaction vessel 41 are exhausted. It is possible to recover the components contained as Further, as will be described in detail in a method of using the present component separation device 1 described later, before the specific refrigerant component Ga is adsorbed to the adsorbent 42, the reaction vessel 41 is depressurized with the vacuum pump 6a or 6b in advance. It is possible to remove substances such as moisture adsorbed on the adsorbent 42 and air in the reaction vessel 41 and improve the efficiency of the adsorption reaction performed later. As the vacuum pump 6a or 6b, in view of the desorption rate of the refrigerant component adsorbed by the adsorbent 42, one that can be depressurized so that the pressure in the reaction vessel 41 is 1 kPa to less than 20 kPa is preferable.

次に回収手段8について説明する。本実施形態において、回収手段8は、吸着部4で分離された冷媒成分をそれぞれ回収できるように2系列設けられており、中間タンク81a及び81b、加圧液化装置82a及び82b及び回収容器83a及び83bから概略構成されている。中間タンク81aは、三方弁V4を介して真空ポンプ6aと直列に接続されている。また、中間タンク81aは、加圧液化装置82aを介して回収容器83aと接続されている。さらに、中間タンク81aには、中間タンク81a内に流入する冷媒成分Gbの量を監視するための圧力計P4が備えられている。回収された冷媒成分Gbは三方弁V4を介して中間タンク81aに流入したのち、加圧液化装置82aにより液化され、回収容器83aに回収される。他方、中間タンク81bは、三方弁V6を介して真空ポンプ6bと直列に接続されている。また、中間タンク81bは、加圧液化装置82bを介して回収容器83bと接続されている。さらに、中間タンク81bには、中間タンク81b内に流入する冷媒成分Gaの量を監視するための圧力計P5が備えられている。脱離された冷媒成分Gaは三方弁V6を介して中間タンク81bに流入したのち、加圧液化装置82bにより液化され、回収容器83bに回収される。本実施形態においては、中間タンク81a及び81bが設けられ、圧力計の監視により一定量の冷媒成分が集まった段階で、加圧液化装置82a及び82bによる加圧液化処理が行われるように構成されているが、中間タンクを省き、加圧液化装置と回収容器のみの構成としてもよい。中間タンク及び回収容器は、上述した圧力容器2と同様の構成を有するものを使用することができ、フロン回収用容器、製品ボンベ、ドラム缶又はサービス缶等の容器を用いることができる。また、本実施形態において、回収容器83a及び83bは、それぞれ電子天秤等の質量計M2及びM3上に配置され、回収量を測定できるように構成されている。   Next, the collection means 8 will be described. In the present embodiment, the recovery means 8 is provided in two series so that the refrigerant components separated by the adsorption unit 4 can be recovered, respectively. The intermediate tanks 81a and 81b, the pressurized liquefiers 82a and 82b, the recovery container 83a, 83b is schematically configured. The intermediate tank 81a is connected in series with the vacuum pump 6a via the three-way valve V4. Further, the intermediate tank 81a is connected to the recovery container 83a via a pressurized liquefying device 82a. Further, the intermediate tank 81a is provided with a pressure gauge P4 for monitoring the amount of the refrigerant component Gb flowing into the intermediate tank 81a. The recovered refrigerant component Gb flows into the intermediate tank 81a via the three-way valve V4, and then is liquefied by the pressurized liquefier 82a and recovered in the recovery container 83a. On the other hand, the intermediate tank 81b is connected in series with the vacuum pump 6b via a three-way valve V6. The intermediate tank 81b is connected to the recovery container 83b via the pressurized liquefying device 82b. Further, the intermediate tank 81b is provided with a pressure gauge P5 for monitoring the amount of the refrigerant component Ga flowing into the intermediate tank 81b. The desorbed refrigerant component Ga flows into the intermediate tank 81b via the three-way valve V6, and then is liquefied by the pressurized liquefier 82b and recovered in the recovery container 83b. In the present embodiment, the intermediate tanks 81a and 81b are provided, and are configured such that the pressurized liquefaction treatment by the pressurized liquefaction devices 82a and 82b is performed when a certain amount of refrigerant components are collected by monitoring of the pressure gauge. However, the intermediate tank may be omitted, and only the pressurized liquefier and the recovery container may be used. As the intermediate tank and the recovery container, those having the same configuration as the pressure container 2 described above can be used, and containers such as a CFC recovery container, a product cylinder, a drum can, or a service can can be used. In the present embodiment, the recovery containers 83a and 83b are arranged on mass meters M2 and M3 such as an electronic balance, respectively, so that the recovery amount can be measured.

次に、図2〜図6に基づいて、本実施形態に係る成分分離装置1を用いた混合冷媒の成分分離方法について説明する。   Next, based on FIGS. 2-6, the component separation method of the mixed refrigerant using the component separation apparatus 1 which concerns on this embodiment is demonstrated.

図2に示すように、本実施形態に係る混合冷媒の成分分離方法は、反応容器41内の減圧及び加温を行う準備工程S1、反応容器41内に混合冷媒を供給する供給工程S2、反応容器41内の吸着剤42に特定の冷媒成分を吸着させる吸着工程S3、反応容器41内を減圧して他の冷媒成分を回収する回収工程S4、反応容器41内を減圧及び加温して特定の冷媒成分を脱離させる脱離工程S5、脱離された特定の冷媒成分を回収する特定成分回収工程S6、混合冷媒の分離が略終了したか否かを判別し、分離が略終了しない場合(NOの場合)は供給工程S2へ戻り工程S2〜S6を繰り返し、分離が略終了した場合(YESの場合)は終了する判別工程S7とから構成される。本実施形態において、圧力容器2内に格納されている混合冷媒Gは、特定の冷媒成分(吸着剤42に選択的に吸着する成分)Gaと他の冷媒成分Gb(吸着剤42に選択的には吸着しない成分)とから構成されているものを示しており、一例として、混合冷媒GがR−410Aである場合には、吸着剤42はモレキュラーシーブ4Aであり、吸着剤42に選択的に吸着する特定の冷媒成分GaはHFC−32、他の冷媒成分GbはHFC−125である。   As shown in FIG. 2, the mixed refrigerant component separation method according to the present embodiment includes a preparation step S <b> 1 for reducing the pressure and heating in the reaction vessel 41, a supply step S <b> 2 for supplying the mixed refrigerant into the reaction vessel 41, a reaction An adsorption step S3 for adsorbing a specific refrigerant component to the adsorbent 42 in the container 41, a recovery step S4 for depressurizing the inside of the reaction vessel 41 to collect other refrigerant components, and depressurizing and heating the inside of the reaction vessel 41 for identification The desorption step S5 for desorbing the refrigerant component, the specific component recovery step S6 for recovering the desorbed specific refrigerant component, and determining whether or not the separation of the mixed refrigerant is almost finished, and the separation is not almost finished In the case of (NO), the process returns to the supply step S2, and the steps S2 to S6 are repeated, and when the separation is almost completed (in the case of YES), the determination step S7 is completed. In the present embodiment, the mixed refrigerant G stored in the pressure vessel 2 includes a specific refrigerant component (a component that is selectively adsorbed by the adsorbent 42) Ga and another refrigerant component Gb (the adsorbent 42 that is selectively used). For example, when the mixed refrigerant G is R-410A, the adsorbent 42 is a molecular sieve 4A, and is selectively selected by the adsorbent 42. The specific refrigerant component Ga to be adsorbed is HFC-32, and the other refrigerant component Gb is HFC-125.

(反応容器内の減圧)
まず、図3に基づき、反応容器内を減圧する準備工程S1について説明する。反応容器41の流入部410側の弁V2と、流出部411と接続する弁V5とを閉じたまま、流出部411と接続する弁V3を開く。そして、真空ポンプ6aで吸引した空気等を装置外に排気するよう、真空ポンプ6aと回収部8との間に設けられている三方弁V4を切り替える。この状態で真空ポンプ6aを作動させると、吸引が行われて反応容器41内が減圧環境となる。後述する吸着工程S3における冷媒成分Gaの吸着剤42への吸着は、反応容器41内にあらかじめ含まれていた空気圧の影響を受けることから、この空気圧影響を小さくするために、反応容器41内の空気の圧力を大気圧の5分の1以下、すなわち20kPa以下となるように減圧することが好ましい。また、本発明者らによれば、反応容器41内の圧力を20kPaにした場合に比べて、10kPa以下にすることによって、吸着剤42が精製されて重量が一定になるまでの時間が3分の1以下になることを見出している。したがって、真空ポンプ6aによる減圧は、反応容器41内の圧力を1kPa〜20kPa未満とすることが好ましく、1kPa〜10kPaとすることがより好ましい。反応容器41内の圧力は、流出部411と弁V3との間の流路に設けられた圧力計P3により確認される。
(Reduced pressure in the reaction vessel)
First, based on FIG. 3, the preparatory process S1 which decompresses the inside of reaction container is demonstrated. While the valve V2 on the inflow portion 410 side of the reaction vessel 41 and the valve V5 connected to the outflow portion 411 are closed, the valve V3 connected to the outflow portion 411 is opened. And the three-way valve V4 provided between the vacuum pump 6a and the collection | recovery part 8 is switched so that the air etc. which were attracted | sucked with the vacuum pump 6a are exhausted out of an apparatus. When the vacuum pump 6a is operated in this state, suction is performed and the inside of the reaction vessel 41 becomes a reduced pressure environment. Since the adsorption of the refrigerant component Ga to the adsorbent 42 in the adsorption step S3 described later is affected by the air pressure previously contained in the reaction vessel 41, in order to reduce this air pressure effect, It is preferable to reduce the pressure of the air so that it is 1/5 or less of the atmospheric pressure, that is, 20 kPa or less. Further, according to the present inventors, compared with the case where the pressure in the reaction vessel 41 is 20 kPa, the time until the adsorbent 42 is purified and the weight becomes constant by reducing the pressure to 10 kPa or less is 3 minutes. Has been found to be 1 or less. Therefore, the pressure reduction by the vacuum pump 6a is preferably performed so that the pressure in the reaction vessel 41 is 1 kPa to less than 20 kPa, and more preferably 1 kPa to 10 kPa. The pressure in the reaction vessel 41 is confirmed by a pressure gauge P3 provided in the flow path between the outflow portion 411 and the valve V3.

さらに、調温手段5の加温手段52を作動させ、反応容器41を加温することが好ましい。これにより、吸着剤42にあらかじめ吸着されていた成分がより確実に脱離するため、不純物を除去でき、吸着剤42が再生される。加温手段52の熱媒体Wの温度は、100℃を超えた温度とすると冷却に時間がかかることから、100℃以下とすることが好ましい。本実施形態においては、熱媒体として水を用いていることから100℃を超えて反応容器41が加温されることがない。なお、吸着剤42の状態によっては、加温手段52を作動させずに15〜25℃での常温にて、反応容器41内の減圧のみを行うことも可能である。   Furthermore, it is preferable to heat the reaction vessel 41 by operating the heating means 52 of the temperature adjustment means 5. Thereby, since the component previously adsorbed by the adsorbent 42 is more reliably desorbed, impurities can be removed and the adsorbent 42 is regenerated. The temperature of the heat medium W of the heating means 52 is preferably set to 100 ° C. or lower because cooling takes time if the temperature exceeds 100 ° C. In the present embodiment, since water is used as the heat medium, the reaction vessel 41 is not heated above 100 ° C. Depending on the state of the adsorbent 42, it is possible to perform only the pressure reduction in the reaction vessel 41 at a normal temperature of 15 to 25 ° C. without operating the heating means 52.

上述した操作により、反応容器41内にあらかじめ含まれていた空気が装置外に排出される。一般的に空気には水分が含まれており、この水分が吸着剤42への特定の冷媒成分Gaへの吸着を妨げる。そのため、反応容器41内部に含まれている空気を除去することにより、後の工程で行われる吸着反応を効率良く行うことができる。また、吸着剤42に既に付着又は吸着されていた成分(主に水分等)も除去されて装置外に排出されるため、吸着剤42自体も確実に再生され、後の吸着反応の効率を向上させることができる。さらに、本準備工程S1を行うことによって反応容器41内の圧力が大気圧未満に減圧されるため、次の供給工程S2では、混合冷媒Gが圧力の高低差によって反応容器41内に容易に流入する。なお、本実施形態では、主に真空ポンプ6aと三方弁V4を用いて反応容器41内の減圧を行ったが、これに限定されず、真空ポンプ6b及び三方弁V6を用いてもよい。   By the above-described operation, the air previously contained in the reaction vessel 41 is discharged out of the apparatus. In general, air contains moisture, and this moisture prevents adsorption of the specific refrigerant component Ga onto the adsorbent 42. Therefore, by removing the air contained in the reaction vessel 41, the adsorption reaction performed in the subsequent process can be performed efficiently. In addition, since the components (mainly moisture and the like) that have already adhered or adsorbed to the adsorbent 42 are removed and discharged out of the apparatus, the adsorbent 42 itself is also reliably regenerated and the efficiency of the subsequent adsorption reaction is improved. Can be made. Furthermore, since the pressure in the reaction vessel 41 is reduced to less than the atmospheric pressure by performing this preparatory step S1, in the next supply step S2, the mixed refrigerant G easily flows into the reaction vessel 41 due to the pressure difference. To do. In the present embodiment, the pressure in the reaction vessel 41 is reduced mainly using the vacuum pump 6a and the three-way valve V4. However, the present invention is not limited to this, and the vacuum pump 6b and the three-way valve V6 may be used.

(混合冷媒の供給)
次に、図4に基づき、混合冷媒の供給工程S2について説明する。真空ポンプ6aの作動を止め、反応容器41の流出部411と接続する弁V3及びV5を閉める。次に、減圧弁3を調整して、圧力容器2から供給される混合冷媒Gのガスの圧力を所定の圧力に調整する。本実施形態では、ガスの圧力が準備工程S1によって減圧された反応容器41内の圧力よりも高くなるように調整する。そして、反応容器41の流入部410側の弁V2と圧力容器2の弁V1を開き、混合冷媒Gのガスを圧力容器2から反応容器41の流入部410に供給する。減圧弁3による減圧前及び減圧後の混合冷媒Gの供給圧力は、圧力容器2と反応容器41との間に設けられた圧力計P1及びP2によりそれぞれ確認される。また、混合冷媒Gのガスの供給量は流量計F1及び質量計M1にて確認される。混合冷媒Gのガスの供給量は、供給されたガスに含まれる特定の冷媒成分Gaの量が、吸着剤42の飽和吸着量未満となるように調整することが好ましい。なお、混合冷媒Gのガスの供給圧力は大気圧以下となるように調整することが好ましいが、反応容器41が耐圧容器である場合には、大気圧を超えた圧力に調整することも可能である。
(Supply of mixed refrigerant)
Next, the mixed refrigerant supply step S2 will be described with reference to FIG. The operation of the vacuum pump 6a is stopped, and the valves V3 and V5 connected to the outflow part 411 of the reaction vessel 41 are closed. Next, the pressure reducing valve 3 is adjusted to adjust the gas pressure of the mixed refrigerant G supplied from the pressure vessel 2 to a predetermined pressure. In this embodiment, it adjusts so that the pressure of gas may become higher than the pressure in the reaction container 41 pressure-reduced by preparatory process S1. Then, the valve V2 on the inflow portion 410 side of the reaction vessel 41 and the valve V1 of the pressure vessel 2 are opened, and the gas of the mixed refrigerant G is supplied from the pressure vessel 2 to the inflow portion 410 of the reaction vessel 41. The supply pressure of the mixed refrigerant G before and after the pressure reduction by the pressure reducing valve 3 is confirmed by pressure gauges P1 and P2 provided between the pressure vessel 2 and the reaction vessel 41, respectively. Further, the gas supply amount of the mixed refrigerant G is confirmed by the flow meter F1 and the mass meter M1. The supply amount of the mixed refrigerant G is preferably adjusted so that the amount of the specific refrigerant component Ga contained in the supplied gas is less than the saturated adsorption amount of the adsorbent 42. Note that the gas supply pressure of the mixed refrigerant G is preferably adjusted to be equal to or lower than the atmospheric pressure. However, when the reaction vessel 41 is a pressure vessel, it can be adjusted to a pressure exceeding the atmospheric pressure. is there.

混合冷媒Gのガスは、準備工程S1で反応容器41内の圧力が大気圧未満に減圧されているため、圧力の高低差により反応容器41内に容易に導入される。混合冷媒Gのガスの供給は、減圧弁3により調整された供給圧力と反応容器41内の圧力とが等しくなると停止する。減圧弁3により、混合冷媒Gのガスの供給圧力を大気圧以下、すなわち、約100kPa以下とすることで、反応容器41内の圧力が大気圧を超えることがなく、安全に混合冷媒Gの成分分離を行うことができる。なお、後述する吸着工程S3は、本供給工程S2における混合冷媒Gの供給と略同時に行われ、混合冷媒Gの特定の冷媒成分Gaが吸着剤42に吸着すると、特定の冷媒成分Gaが気相から失われて反応容器41内の圧力は減少する。それゆえ、反応容器41内で特定の冷媒成分Gaの吸着反応が進行している間はガスの供給が行われる。   The gas of the mixed refrigerant G is easily introduced into the reaction vessel 41 due to the difference in pressure because the pressure in the reaction vessel 41 is reduced to less than atmospheric pressure in the preparation step S1. The supply of the gas of the mixed refrigerant G is stopped when the supply pressure adjusted by the pressure reducing valve 3 and the pressure in the reaction vessel 41 become equal. By setting the gas supply pressure of the mixed refrigerant G to the atmospheric pressure or lower, that is, about 100 kPa or lower by the pressure reducing valve 3, the pressure in the reaction vessel 41 does not exceed the atmospheric pressure, and the components of the mixed refrigerant G can be safely Separation can be performed. The adsorption step S3 described later is performed substantially simultaneously with the supply of the mixed refrigerant G in the main supply step S2, and when the specific refrigerant component Ga of the mixed refrigerant G is adsorbed to the adsorbent 42, the specific refrigerant component Ga is vaporized. And the pressure in the reaction vessel 41 decreases. Therefore, the gas is supplied while the adsorption reaction of the specific refrigerant component Ga proceeds in the reaction vessel 41.

(特定の冷媒成分の吸着)
本吸着工程S3では、反応容器41内に供給された混合冷媒Gのガスのうち、特定の冷媒成分Gaがこの冷媒成分Gaを選択的に吸着する吸着剤42によって吸着される。一例として、混合冷媒GがR−410Aである場合には、吸着剤42としてはモレキュラーシーブ4Aが好適に用いられ、モレキュラーシーブ4Aに選択的に吸着する特定の冷媒成分GaはHFC−32、選択的には吸着しない他の冷媒成分GbはHFC−125となる。この吸着工程S3は、前述した供給工程S2の混合冷媒Gの供給と略同時に行われる。吸着反応により、吸着熱が生じて反応容器41内の温度が上昇するため、調温手段5の冷却手段53を作動させ、反応容器41を冷却することができ、これにより、吸着反応が促進される。冷却手段53の熱媒体Wの温度は、5〜20℃とすることが好ましい。また、反応容器41の温度を測定し、温度の変化により、吸着反応の進行状況や吸着量を把握し、成分分離装置1の運転を制御することも可能である。他方、本実施形態では、冷媒成分Gの供給圧を大気圧以下としているため、反応容器41内は非加圧条件となり、反応容器41内に供給される混合冷媒Gの量も限定されていることから、他の冷媒成分Gbは、吸着剤42とごく弱い力で引き合って吸着剤42に付着するか、反応容器41内の吸着剤42が充填されていない空間に気体として存在する。
(Adsorption of specific refrigerant components)
In the main adsorption step S3, of the mixed refrigerant G gas supplied into the reaction vessel 41, a specific refrigerant component Ga is adsorbed by an adsorbent 42 that selectively adsorbs the refrigerant component Ga. As an example, when the mixed refrigerant G is R-410A, the molecular sieve 4A is preferably used as the adsorbent 42, and the specific refrigerant component Ga that is selectively adsorbed on the molecular sieve 4A is HFC-32. In other words, the other refrigerant component Gb that is not adsorbed becomes HFC-125. The adsorption step S3 is performed substantially simultaneously with the supply of the mixed refrigerant G in the supply step S2 described above. Since the adsorption reaction generates heat of adsorption and the temperature in the reaction vessel 41 rises, the cooling means 53 of the temperature adjusting means 5 can be operated to cool the reaction vessel 41, thereby promoting the adsorption reaction. The The temperature of the heat medium W of the cooling means 53 is preferably 5 to 20 ° C. It is also possible to measure the temperature of the reaction vessel 41, grasp the progress of the adsorption reaction and the amount of adsorption based on the change in temperature, and control the operation of the component separation apparatus 1. On the other hand, in this embodiment, since the supply pressure of the refrigerant component G is set to atmospheric pressure or less, the inside of the reaction vessel 41 is in a non-pressurized condition, and the amount of the mixed refrigerant G supplied into the reaction vessel 41 is also limited. Therefore, the other refrigerant component Gb attracts the adsorbent 42 with a very weak force and adheres to the adsorbent 42, or exists as a gas in a space in the reaction vessel 41 that is not filled with the adsorbent 42.

(減圧による他の冷媒成分の回収)
次に図5に基づき、他の冷媒成分の回収工程S4を説明する。本回収工程S4では、吸着剤42に選択的に吸着されない他の冷媒成分Gbが回収分離される。上述したように、他の冷媒成分Gbは、反応容器41内において、ごく弱い力で吸着剤42に付着した状態であるか、吸着剤42が充填されていない空間に気体として存在している。そのため、反応容器41内を昇温せずに15〜25℃の常温にて減圧すると、吸着剤42に選択的に吸着されている冷媒成分Gaは脱離しないが、他の冷媒成分Gbのみが反応容器41から流出し、回収される。具体的には、まず、圧力容器2の弁V1と反応容器41の流入部410側の弁V2を閉める。次に反応容器41の流出部411と接続する弁V5は閉めた状態で弁V3を開き、真空ポンプ6aで吸引した冷媒成分Gbを回収手段8の中間タンク81aに送気するよう、真空ポンプ6aと回収部8との間に設けられている三方弁V4を切り替える。この状態で真空ポンプ6aを作動させると、真空ポンプ6aは反応容器41内を吸引し、反応容器41内を減圧環境とする。真空ポンプ6aでの減圧は、脱離効率の観点から、反応容器41内の圧力を1kPa〜20kPa未満とすることが好ましく、1kPa〜10kPaとすることがより好ましい。反応容器41内の圧力は圧力計P3により確認可能である。流出した冷媒成分Gbは、回収部8の中間タンク81aに一定程度貯留され、加圧液化装置82aに送られて液化され、回収容器83aに収容される。中間タンク81aに貯留される冷媒成分Gbは圧力計P4で確認される。また、回収容器83aに回収された冷媒成分Gbの量は質量計M2により測定される。なお、中間タンク81aを省き、加圧液化装置82aと回収容器83aからなる構成とすることも可能である。また、本実施形態では、他の冷媒成分Gbは反応容器41内の減圧により回収されたが、後述する第2の実施形態に示すパージガス容器70を成分分離装置1に付設し、反応容器41内にパージガスを供給することにより、他の冷媒成分Gbを回収分離することも可能である。
(Recovery of other refrigerant components by decompression)
Next, another refrigerant component recovery step S4 will be described with reference to FIG. In this recovery step S4, other refrigerant components Gb that are not selectively adsorbed by the adsorbent 42 are recovered and separated. As described above, the other refrigerant component Gb is attached to the adsorbent 42 with a very weak force in the reaction vessel 41 or exists as a gas in a space not filled with the adsorbent 42. Therefore, when the pressure in the reaction vessel 41 is reduced at room temperature of 15 to 25 ° C. without raising the temperature, the refrigerant component Ga selectively adsorbed on the adsorbent 42 is not desorbed, but only the other refrigerant component Gb is absorbed. It flows out of the reaction vessel 41 and is collected. Specifically, first, the valve V1 of the pressure vessel 2 and the valve V2 on the inflow portion 410 side of the reaction vessel 41 are closed. Next, the valve V5 connected to the outflow part 411 of the reaction vessel 41 is closed, the valve V3 is opened, and the vacuum pump 6a is fed so that the refrigerant component Gb sucked by the vacuum pump 6a is sent to the intermediate tank 81a of the recovery means 8. And the three-way valve V4 provided between the recovery unit 8 is switched. When the vacuum pump 6a is operated in this state, the vacuum pump 6a sucks the inside of the reaction vessel 41 and makes the inside of the reaction vessel 41 a reduced pressure environment. The pressure reduction in the vacuum pump 6a is preferably 1 kPa to less than 20 kPa, more preferably 1 kPa to 10 kPa, from the viewpoint of desorption efficiency. The pressure in the reaction vessel 41 can be confirmed by a pressure gauge P3. The refrigerant component Gb that has flowed out is stored in the intermediate tank 81a of the recovery unit 8 to a certain extent, is sent to the pressurized liquefier 82a, is liquefied, and is stored in the recovery container 83a. The refrigerant component Gb stored in the intermediate tank 81a is confirmed by the pressure gauge P4. Further, the amount of the refrigerant component Gb recovered in the recovery container 83a is measured by the mass meter M2. Note that the intermediate tank 81a may be omitted, and the pressurized liquefying device 82a and the recovery container 83a may be configured. Further, in the present embodiment, the other refrigerant component Gb was recovered by the decompression in the reaction vessel 41. However, a purge gas vessel 70 shown in the second embodiment to be described later is attached to the component separation device 1, and the inside of the reaction vessel 41 It is also possible to recover and separate the other refrigerant component Gb by supplying a purge gas.

(減圧及び加温による特定の冷媒成分の脱離)
次に図6に基づき、特定の冷媒成分の脱離工程S5を説明する。本実施態様では、吸着剤42に吸着された特定の冷媒成分Gaの脱離反応は、反応容器41内の圧力の減圧及び加温により行われる。まず、圧力容器2の弁V1と反応容器41の流入部410側の弁V2が閉めた状態であるのを確認する。次に、反応容器41の流出部411と接続する弁V3を閉め、弁V5を開く。また、真空ポンプ6bで吸引した冷媒成分Gaを回収手段8の中間タンク81bに送気するよう、真空ポンプ6bと回収部8との間に設けられている三方弁V6を切り替える。さらに、調温手段5の加温手段52を作動させ、反応容器41を加温する。この状態で真空ポンプ6bを作動させると、真空ポンプ6bは反応容器41内を吸引し、反応容器41内を減圧環境とする。真空ポンプ6bでの減圧は、脱離効率の観点から、反応容器41内の圧力を1kPa〜20kPa未満とすることが好ましく、1kPa〜10kPaとすることがより好ましい。反応容器41内の圧力は圧力計P3により確認可能である。また、加温手段52の熱媒体Wの温度は、100℃を超えた温度とすると、冷媒成分が分解して有毒な成分が発生するおそれがあることから、100℃以下とすることが好ましい。本実施形態においては、熱媒体として水を用いていることから100℃を超えて反応容器41が加温されることがなく、安全に冷媒成分の分離を行うことができる。なお、真空ポンプ6bで反応容器41内を吸引しても、冷媒成分Gaの脱離が進行している間は冷媒成分Gaが気相中に出てくるため、反応容器41内の圧力は大きく減少せず、冷媒成分Gaの脱離が終了するころになって圧力が大きく減少する。この圧力の変化を圧力計P3により検知して脱離状態を確認することができる。また、冷媒成分Gaの脱離が進行している間は脱離熱が生じて温度の低下が著しいが、脱離反応が終了に近付くと温度変化も弱まる。この反応容器41の温度変化を検知することにより、脱離状態を確認することもできる。
(Desorption of specific refrigerant components by decompression and heating)
Next, a specific refrigerant component desorption process S5 will be described with reference to FIG. In this embodiment, the desorption reaction of the specific refrigerant component Ga adsorbed on the adsorbent 42 is performed by reducing the pressure in the reaction vessel 41 and heating. First, it is confirmed that the valve V1 of the pressure vessel 2 and the valve V2 on the inflow portion 410 side of the reaction vessel 41 are closed. Next, the valve V3 connected to the outflow part 411 of the reaction vessel 41 is closed, and the valve V5 is opened. Further, the three-way valve V6 provided between the vacuum pump 6b and the recovery unit 8 is switched so that the refrigerant component Ga sucked by the vacuum pump 6b is sent to the intermediate tank 81b of the recovery means 8. Furthermore, the heating means 52 of the temperature adjustment means 5 is operated to heat the reaction vessel 41. When the vacuum pump 6b is operated in this state, the vacuum pump 6b sucks the inside of the reaction vessel 41 and makes the inside of the reaction vessel 41 a reduced pressure environment. The pressure reduction in the vacuum pump 6b is preferably 1 kPa to less than 20 kPa, more preferably 1 kPa to 10 kPa, from the viewpoint of desorption efficiency. The pressure in the reaction vessel 41 can be confirmed by a pressure gauge P3. Further, if the temperature of the heat medium W of the heating means 52 exceeds 100 ° C., the refrigerant component may be decomposed and toxic components may be generated. In the present embodiment, since water is used as the heat medium, the reaction vessel 41 is not heated above 100 ° C., and the refrigerant component can be safely separated. Even if the inside of the reaction vessel 41 is sucked by the vacuum pump 6b, the pressure in the reaction vessel 41 is large because the refrigerant component Ga comes out in the gas phase while the desorption of the refrigerant component Ga is in progress. It does not decrease, and the pressure decreases greatly when the desorption of the refrigerant component Ga ends. This change in pressure can be detected by the pressure gauge P3 to confirm the desorption state. Further, while the desorption of the refrigerant component Ga is proceeding, desorption heat is generated and the temperature is remarkably lowered. However, when the desorption reaction approaches the end, the temperature change is weakened. By detecting the temperature change of the reaction vessel 41, the desorption state can be confirmed.

吸着剤42から脱離した特定の冷媒成分Gaは、真空ポンプ6bにより回収部8の中間タンク81bに送気される。このように、吸着剤42から特定の冷媒成分Gaの脱離を行うことにより、吸着剤42を再生することができ、反応容器41内も減圧環境とすることができるため、次回の混合冷媒Gの供給や吸着に備えることができる。   The specific refrigerant component Ga desorbed from the adsorbent 42 is sent to the intermediate tank 81b of the recovery unit 8 by the vacuum pump 6b. Thus, by desorbing the specific refrigerant component Ga from the adsorbent 42, the adsorbent 42 can be regenerated, and the reaction vessel 41 can be in a reduced pressure environment. Supply and adsorption.

(脱離された冷媒成分の回収)
引き続き図6に基づき、脱離された冷媒成分の回収工程S6を説明する。本工程においては、脱離工程S5で減圧加温脱離された特定の冷媒成分Gaの回収が行われる。真空ポンプ6bにより送気された特定の冷媒成分Gaは中間タンク81bに貯留され、一定程度貯留された段階で加圧液化装置82bに送られて液化され、回収容器83bに収容される。中間タンク81bに貯留される冷媒成分Gaは圧力計P5で確認される。また、回収容器83bに回収された冷媒成分Gaの量は質量計M3により測定される。なお、中間タンク81bを省き、加圧液化装置82bと回収容器83bのみの構成とすることも可能である。
(Recovery of desorbed refrigerant components)
The recovery process S6 of the desorbed refrigerant component will be described with reference to FIG. In this step, the specific refrigerant component Ga that has been desorbed by heating under reduced pressure in the desorption step S5 is recovered. The specific refrigerant component Ga sent by the vacuum pump 6b is stored in the intermediate tank 81b, and is sent to the pressurized liquefier 82b at a stage where it is stored to a certain extent, and is liquefied and stored in the recovery container 83b. The refrigerant component Ga stored in the intermediate tank 81b is confirmed by the pressure gauge P5. Further, the amount of the refrigerant component Ga recovered in the recovery container 83b is measured by the mass meter M3. Note that the intermediate tank 81b may be omitted, and only the pressurized liquefier 82b and the recovery container 83b may be configured.

(工程S2〜S6の繰り返し)
次に、判別工程S7について説明する。判別工程S7においては、圧力容器2内の混合冷媒Gの残存量等に基づき、混合冷媒成分の分離が略終了したか否かを判別し、分離が終了していない場合(NOの場合)には供給工程S2へ戻って工程S2〜S6を繰り返し、分離が略終了した場合(YESの場合)には終了とする。図1に係る成分分離装置1が小型装置であったり、圧力容器2内に格納された混合冷媒Gの量が吸着剤42の吸着可能な量と比べて多い場合には、1バッチで全量を分離するのは難しいため、S2〜S6の工程を繰り返す。圧力容器2に設置された質量計M1の変化を計測することにより、混合冷媒Gの成分分離が略終了したか否かを確認することが可能である。
(Repeat steps S2 to S6)
Next, the determination step S7 will be described. In the determination step S7, based on the remaining amount of the mixed refrigerant G in the pressure vessel 2 or the like, it is determined whether or not the separation of the mixed refrigerant component is almost finished, and when the separation is not finished (in the case of NO). Returns to the supply step S2 and repeats steps S2 to S6, and ends when the separation is almost completed (in the case of YES). When the component separation device 1 according to FIG. 1 is a small device, or when the amount of the mixed refrigerant G stored in the pressure vessel 2 is larger than the amount that can be adsorbed by the adsorbent 42, the entire amount is obtained in one batch. Since it is difficult to separate, the steps S2 to S6 are repeated. By measuring the change in the mass meter M1 installed in the pressure vessel 2, it is possible to confirm whether or not the component separation of the mixed refrigerant G has been substantially completed.

上述した工程を経た結果、混合冷媒Gの成分分離が略終了することにより、回収容器83a、83bには、分離された冷媒成分がそれぞれ収容された状態となる。分離された各冷媒成分は容器に収容されているため、再利用しやすい状態となっており、冷媒成分Ga又は冷媒成分Gbを主に含む冷媒組成物として、再び混合冷媒を適正割合で作成したり、単独組成の冷媒として有効に使用することが可能である。   As a result of the above-described steps, the component separation of the mixed refrigerant G is almost completed, so that the separated refrigerant components are accommodated in the recovery containers 83a and 83b. Since each separated refrigerant component is contained in a container, it is in a state where it can be easily reused. As a refrigerant composition mainly containing the refrigerant component Ga or the refrigerant component Gb, a mixed refrigerant is prepared again at an appropriate ratio. Or can be effectively used as a refrigerant having a single composition.

なお、本実施形態では、特定の冷媒成分Gaは反応容器41の減圧及び加温により吸着剤42から脱離されたが、後述する第2の実施形態に示すパージガス容器70を成分分離装置1に付設し、反応容器41内にパージガスを供給することにより、特定の冷媒成分Gaを吸着剤42から脱離させることも可能である。   In this embodiment, the specific refrigerant component Ga is desorbed from the adsorbent 42 by the pressure reduction and heating of the reaction vessel 41. However, the purge gas vessel 70 shown in the second embodiment to be described later is added to the component separation apparatus 1. It is also possible to desorb the specific refrigerant component Ga from the adsorbent 42 by supplying a purge gas into the reaction vessel 41.

以下、図7に示す、本発明の第2の実施形態に係る混合冷媒の成分分離装置10について説明する。   Hereinafter, the mixed refrigerant component separation apparatus 10 according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 7 will be described.

図7に示すように、本実施形態に係る混合冷媒の成分分離装置10は、混合冷媒Gが格納されている圧力容器2と、圧力容器2から供給される混合冷媒Gの圧力を減少させる減圧弁3、特定の冷媒成分を吸着する吸着剤42が充填された反応容器41を備える吸着部4、反応容器41の温度を調整する調温手段5、反応容器41内部を減圧させる減圧手段(真空ポンプ60)、特定の冷媒成分を脱離させるパージガスを収容したパージガス容器70、分離された各冷媒成分を回収する回収部80とから概略構成されている。なお、本実施形態において、第1の実施形態と同じ構成については、同じ参照符号を使用して説明する。   As shown in FIG. 7, the mixed refrigerant component separation device 10 according to the present embodiment reduces the pressure of the pressure vessel 2 in which the mixed refrigerant G is stored and the pressure of the mixed refrigerant G supplied from the pressure vessel 2. The valve 3, the adsorbing part 4 having a reaction vessel 41 filled with an adsorbent 42 that adsorbs a specific refrigerant component, the temperature adjusting means 5 for adjusting the temperature of the reaction vessel 41, and the pressure reducing means (vacuum) for reducing the pressure inside the reaction vessel 41 The pump 60), a purge gas container 70 containing a purge gas for desorbing a specific refrigerant component, and a recovery unit 80 for recovering each separated refrigerant component. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment will be described using the same reference numerals.

まず、混合冷媒Gが格納されている圧力容器2について説明する。圧力容器2は、第1の実施形態における圧力容器2と同様の構成を有するものを使用することができる。この圧力容器2は、吸着部4の反応容器41と流路により接続されている。即ち、圧力容器2は、図7に示すように、詳細には、弁V1、減圧弁3、流量計F1及び三方弁V20を介して吸着部4の反応容器41と接続されている。弁V1と減圧弁3との間の流路には圧力計P1が設けられており、減圧弁3と流量計F1との間の流路には圧力計P2が設けられている。   First, the pressure vessel 2 in which the mixed refrigerant G is stored will be described. The pressure vessel 2 having the same configuration as the pressure vessel 2 in the first embodiment can be used. The pressure vessel 2 is connected to the reaction vessel 41 of the adsorption unit 4 through a flow path. That is, as shown in FIG. 7, the pressure vessel 2 is connected to the reaction vessel 41 of the adsorption unit 4 through the valve V1, the pressure reducing valve 3, the flow meter F1, and the three-way valve V20 in detail. A pressure gauge P1 is provided in the flow path between the valve V1 and the pressure reducing valve 3, and a pressure gauge P2 is provided in the flow path between the pressure reducing valve 3 and the flow meter F1.

減圧弁3は、圧力容器2内の混合冷媒Gを吸着部4に供給する際の供給圧力を調整するために設けられている。本実施形態では、混合冷媒Gのガスの圧力を200kPa未満にまで減圧弁3で減少させることにより、反応容器41内の圧力が200kPa未満になり、反応容器41が耐圧容器でなくとも、安全に吸着反応を行うことができる。本実施形態において、圧力容器2内に格納されている混合冷媒Gは、吸着剤42に選択的に吸着される特定の冷媒成分Gaとそれ以外の他の冷媒成分Gbとから構成されている。混合冷媒成分は2種類の冷媒成分から構成されるものに限定されず、さらに多くの種類の冷媒成分から構成されていてもよい。   The pressure reducing valve 3 is provided to adjust a supply pressure when supplying the mixed refrigerant G in the pressure vessel 2 to the adsorption unit 4. In the present embodiment, by reducing the pressure of the gas of the mixed refrigerant G to less than 200 kPa with the pressure reducing valve 3, the pressure in the reaction vessel 41 becomes less than 200 kPa, and even if the reaction vessel 41 is not a pressure vessel, it can be safely An adsorption reaction can be performed. In the present embodiment, the mixed refrigerant G stored in the pressure vessel 2 is composed of a specific refrigerant component Ga that is selectively adsorbed by the adsorbent 42 and other refrigerant components Gb. The mixed refrigerant component is not limited to one composed of two types of refrigerant components, and may be composed of more types of refrigerant components.

次に、本実施形態における吸着部4の構成について説明する。吸着部4は、反応容器41とその内部に充填されている吸着剤42とから概略構成されており、吸着剤42による吸着及び脱離反応が行われる。この反応容器41は、圧力容器2と三方弁V20を介して接続されている気体の流入部410と、後述する真空ポンプ6及び回収手段80と弁V30を介して接続されている気体の流出部411とを備えている。反応容器41の内部には、混合冷媒Gから特定の冷媒成分Gaを選択的に吸着する吸着剤42が充填されている。   Next, the structure of the adsorption | suction part 4 in this embodiment is demonstrated. The adsorbing unit 4 is generally composed of a reaction vessel 41 and an adsorbent 42 filled therein, and adsorption and desorption reactions by the adsorbent 42 are performed. The reaction vessel 41 includes a gas inflow portion 410 connected to the pressure vessel 2 via a three-way valve V20, and a gas outflow portion connected to the vacuum pump 6 and recovery means 80 described later via a valve V30. 411. The reaction vessel 41 is filled with an adsorbent 42 that selectively adsorbs a specific refrigerant component Ga from the mixed refrigerant G.

本実施形態において、反応容器41は、流入部410から供給される混合冷媒により、容器内の圧力が200kPa以上となる場合には、労働安全衛生法における「圧力容器」に該当することとなるため、耐圧性等につき、当該規制に基づく構造規格を満たす構成とする必要がある。しかし、反応容器41内の圧力が200kPa未満となるように調整する場合には、上記規制の対象外となることから、反応容器41に特別な耐圧性能等を備える必要はない。そのため、本実施形態に係る成分分離装置10では、反応容器41内の圧力が200kPa未満となるように減圧弁3でガス圧力を減少させて使用するように構成されている。反応容器41には、容器内部の圧力が200kPa以上にならないよう、安全弁412が備えられている。なお、反応容器41及びその他の部材に労働安全衛生法における「圧力容器」に求められる耐圧性能を備えさせ、反応容器41内の圧力を200kPa以上とすることも可能である。   In the present embodiment, the reaction vessel 41 corresponds to a “pressure vessel” in the Industrial Safety and Health Act when the pressure in the vessel is 200 kPa or more due to the mixed refrigerant supplied from the inflow portion 410. In terms of pressure resistance and the like, it is necessary to have a configuration that satisfies the structural standards based on the regulations. However, when adjusting the pressure in the reaction vessel 41 to be less than 200 kPa, it is not subject to the above regulation, and therefore the reaction vessel 41 does not need to have special pressure resistance performance. Therefore, the component separation apparatus 10 according to the present embodiment is configured to be used by reducing the gas pressure with the pressure reducing valve 3 so that the pressure in the reaction vessel 41 is less than 200 kPa. The reaction vessel 41 is provided with a safety valve 412 so that the pressure inside the vessel does not exceed 200 kPa. In addition, it is also possible to make the reaction vessel 41 and other members have pressure resistance required for the “pressure vessel” in the Industrial Safety and Health Act, and to set the pressure in the reaction vessel 41 to 200 kPa or more.

次に、減圧手段について説明する。減圧手段は、反応容器41内を減圧するために設けられており、本実施形態においては、真空ポンプ60から構成されている。この真空ポンプ60は、三方弁V40及び弁V30を介して反応容器41の流出部411と接続されている。弁V30と三方弁V40との間の流路には圧力計P3が設けられている。また、真空ポンプ60は、三方弁V40を介して回収部80の中間タンク801と接続されている。真空ポンプ60を作動させることにより、吸着剤42に特定の冷媒成分Gaを吸着させる前に、反応容器41内を減圧環境下とし、あらかじめ吸着剤42に吸着されている水分等の物質や反応容器41内の空気を除去し、後に行う吸着反応の効率を向上させることが可能である。   Next, the decompression means will be described. The decompression means is provided for decompressing the inside of the reaction vessel 41, and is constituted by a vacuum pump 60 in the present embodiment. The vacuum pump 60 is connected to the outflow portion 411 of the reaction vessel 41 through a three-way valve V40 and a valve V30. A pressure gauge P3 is provided in the flow path between the valve V30 and the three-way valve V40. The vacuum pump 60 is connected to the intermediate tank 801 of the recovery unit 80 via a three-way valve V40. By operating the vacuum pump 60, before the specific refrigerant component Ga is adsorbed by the adsorbent 42, the inside of the reaction vessel 41 is placed in a reduced pressure environment, and substances such as moisture adsorbed on the adsorbent 42 in advance and the reaction vessel It is possible to remove the air in 41 and improve the efficiency of the adsorption reaction performed later.

次に、パージガス容器70について説明する。このパージガス容器70は、反応容器41内での脱離反応を生じさせるために設けられている。本実施形態においては、パージガスとして窒素ガスを用いており、この窒素ガスがパージガス容器70内に加圧されて収容されている。このパージガス容器70は、流量計F2、三方弁V20を介して反応容器41の流入口410と接続されている。パージガスの反応容器41への供給流量は、流量計F2により確認することができる。パージガス容器70に格納されているパージガスを反応容器41に供給することにより、吸着剤42から特定の冷媒成分Gaを追い出して脱離させることが可能である。パージガス容器70としては、上述した圧力容器2と同様の構成を有するものを使用することができる。また、パージガスとしては、吸着剤42に吸着されている成分を追い出すことができるものであればよく、窒素ガスの他、アルゴンガスなども用いることができる。   Next, the purge gas container 70 will be described. The purge gas container 70 is provided for causing a desorption reaction in the reaction container 41. In the present embodiment, nitrogen gas is used as the purge gas, and this nitrogen gas is pressurized and stored in the purge gas container 70. The purge gas container 70 is connected to the inlet 410 of the reaction container 41 via the flow meter F2 and the three-way valve V20. The supply flow rate of the purge gas to the reaction vessel 41 can be confirmed by the flow meter F2. By supplying the purge gas stored in the purge gas container 70 to the reaction container 41, the specific refrigerant component Ga can be expelled from the adsorbent 42 and desorbed. As the purge gas container 70, one having the same configuration as that of the pressure container 2 described above can be used. The purge gas may be any purge gas that can expel the component adsorbed on the adsorbent 42, and argon gas or the like can be used in addition to nitrogen gas.

次に、回収手段80について説明する。本実施形態において、回収手段80は、中間タンク81、加圧液化装置802並びに回収容器803及び804から概略構成されている。回収手段80では、吸着部4で分離された混合冷媒Gの各冷媒成分が回収される。中間タンク81は、三方弁V40及び弁V30を介して反応容器41の流出部411と接続されている。弁V30と三方弁V40との間の流路には圧力計P3が設けられている。また、中間タンク801は、加圧液化装置802及び三方弁V50を介して回収容器804及び回収容器805と接続されている。さらに、中間タンク801には、中間タンク801内に流入する冷媒成分Ga又はGbの量を監視するための圧力計P4が備えられている。分離された冷媒成分は弁V30及び三方弁V40を介して中間タンク801に流入したのち、加圧液化装置802により液化され、回収容器803(又は804)に回収される。本実施形態においては、中間タンク801が設けられ、圧力計P4の監視により一定量の冷媒成分が集まった段階で、加圧液化装置802による加圧液化処理が行われるように構成されているが、中間タンク801を省き、加圧液化装置802と回収容器803及び804のみの構成としてもよい。本実施形態において、回収容器803及び804は、それぞれ電子天秤等の質量計M2及びM3上に配置され、冷媒回収量を測定できるように構成されている。   Next, the collection means 80 will be described. In the present embodiment, the recovery means 80 is generally configured by an intermediate tank 81, a pressurized liquefier 802, and recovery containers 803 and 804. In the recovery means 80, each refrigerant component of the mixed refrigerant G separated in the adsorption unit 4 is recovered. The intermediate tank 81 is connected to the outflow part 411 of the reaction vessel 41 through a three-way valve V40 and a valve V30. A pressure gauge P3 is provided in the flow path between the valve V30 and the three-way valve V40. The intermediate tank 801 is connected to the recovery container 804 and the recovery container 805 via a pressurized liquefaction device 802 and a three-way valve V50. Further, the intermediate tank 801 is provided with a pressure gauge P4 for monitoring the amount of the refrigerant component Ga or Gb flowing into the intermediate tank 801. The separated refrigerant component flows into the intermediate tank 801 through the valve V30 and the three-way valve V40, and then is liquefied by the pressurized liquefier 802 and collected in the collection container 803 (or 804). In the present embodiment, an intermediate tank 801 is provided, and the pressurized liquefaction process is performed by the pressurized liquefier 802 when a certain amount of refrigerant components are collected by monitoring of the pressure gauge P4. Alternatively, the intermediate tank 801 may be omitted and only the pressurized liquefaction device 802 and the recovery containers 803 and 804 may be configured. In the present embodiment, the recovery containers 803 and 804 are arranged on mass meters M2 and M3 such as an electronic balance, respectively, and configured to measure the refrigerant recovery amount.

圧力容器2、減圧弁3、吸着部4、真空ポンプ60及び回収部80の構成についてのその他の説明は、上述した第1の実施形態における圧力容器2、減圧弁3、吸着部4、真空ポンプ6及び回収部8の構成と同様であり、その機能や作用効果も同様である。また、調温手段5の構成についても、上述した第1の実施形態における調温手段5の構成と同様であり、その機能や作用効果も同様である。   Other explanations about the configuration of the pressure vessel 2, the pressure reducing valve 3, the adsorption unit 4, the vacuum pump 60, and the recovery unit 80 are as follows. The pressure vessel 2, the pressure reducing valve 3, the adsorption unit 4, and the vacuum pump in the first embodiment described above. 6 and the collection unit 8 are the same, and the functions and effects thereof are also the same. The configuration of the temperature control means 5 is also the same as the configuration of the temperature control means 5 in the first embodiment described above, and the functions and effects thereof are also the same.

次に、図8〜図11に基づいて、本実施形態に係る成分分離装置10を用いた混合冷媒の成分分離方法について説明する。   Next, based on FIGS. 8-11, the component separation method of the mixed refrigerant | coolant using the component separation apparatus 10 which concerns on this embodiment is demonstrated.

図8に示すように、本実施形態に係る混合冷媒の成分分離方法は、反応容器41内の減圧を行う減圧工程S10、混合冷媒を反応容器41内に供給する供給工程S20、反応容器41内の吸着剤42に特定の冷媒成分を吸着させる吸着工程S30、他の冷媒成分の回収工程S40、パージにより特定の冷媒成分を脱離させる脱離工程S50、及び脱離された特定の冷媒成分を回収する回収工程S60とから構成される。本実施形態において、圧力容器2内に格納されている混合冷媒Gは、一例として、特定の冷媒成分(吸着剤42に選択的に吸着する成分)Gaと他の冷媒成分(吸着剤42に選択的に吸着しない成分)Gbとから構成されているものを示しているが、混合冷媒成分は2種類の冷媒成分から構成されるものに限定されず、さらに多くの種類の冷媒成分から構成されていてもよい。   As shown in FIG. 8, the mixed refrigerant component separation method according to the present embodiment includes a depressurization step S10 for depressurizing the reaction vessel 41, a supply step S20 for supplying the mixed refrigerant into the reaction vessel 41, and the reaction vessel 41 interior. An adsorption step S30 for adsorbing a specific refrigerant component to the adsorbent 42, a recovery step S40 for other refrigerant components, a desorption step S50 for desorbing a specific refrigerant component by purging, and a desorbed specific refrigerant component It is comprised from collection | recovery process S60 to collect | recover. In this embodiment, the mixed refrigerant G stored in the pressure vessel 2 is selected as a specific refrigerant component (component that is selectively adsorbed by the adsorbent 42) Ga and another refrigerant component (adsorbent 42) as an example. However, the mixed refrigerant components are not limited to those composed of two types of refrigerant components, and are composed of more types of refrigerant components. May be.

(反応容器内の減圧)
まず、図9に基づき、反応容器内の減圧工程S10について説明する。反応容器41の流入部410側の三方弁V20は閉じたまま、流出部411側の弁V30を開くと共に、真空ポンプ60で吸引した空気等を装置外に排気するよう、三方弁V40を切り替える。この状態で真空ポンプ60を作動させると、吸引が行われて反応容器41内が減圧環境となる。真空ポンプ60による減圧は、反応容器41内の圧力を1kPa〜20kPa未満とすることが好ましく、1kPa〜10kPaとすることがより好ましい。反応容器41内の圧力は、弁V30と真空ポンプ60との間の流路に設けられた圧力計P3により確認される。また、調温手段5の加温手段52を作動させ、反応容器41を加温することも好ましい。これにより、吸着剤42にあらかじめ吸着されていた成分がより確実に脱離するため、不純物を除去でき、吸着剤42が再生される。
(Reduced pressure in the reaction vessel)
First, the decompression step S10 in the reaction vessel will be described based on FIG. While the three-way valve V20 on the inflow portion 410 side of the reaction vessel 41 is closed, the valve V30 on the outflow portion 411 side is opened, and the three-way valve V40 is switched so that air sucked by the vacuum pump 60 is exhausted outside the apparatus. When the vacuum pump 60 is operated in this state, suction is performed and the inside of the reaction vessel 41 becomes a reduced pressure environment. For the pressure reduction by the vacuum pump 60, the pressure in the reaction vessel 41 is preferably 1 kPa to less than 20 kPa, and more preferably 1 kPa to 10 kPa. The pressure in the reaction vessel 41 is confirmed by a pressure gauge P3 provided in the flow path between the valve V30 and the vacuum pump 60. Moreover, it is also preferable to heat the reaction vessel 41 by operating the heating means 52 of the temperature adjusting means 5. Thereby, since the component previously adsorbed by the adsorbent 42 is more reliably desorbed, impurities can be removed and the adsorbent 42 is regenerated.

この操作により、反応容器41内にあらかじめ含まれていた空気が装置外に排出され、後の工程で行われる吸着反応を効率良く行うことができる。また、この操作により、吸着剤42にあらかじめ吸着されていた成分(主に水分等)も脱離されて装置外に排出されるため、吸着剤42自体も確実に再生され、後の吸着反応の効率を向上させることができる。さらに、本減圧工程S10を行うことによって反応容器41内の圧力が大気圧未満に減圧されるため、次の供給工程S20で混合冷媒Gを反応容器41内に流入させた際にも、反応容器41内の圧力を200kPa(0.2MPa)未満に制御しやすく、反応容器41が労働安全衛生法における「圧力容器」でない場合にも、冷媒成分の分離を効率良く行うことができる。   By this operation, the air previously contained in the reaction container 41 is discharged out of the apparatus, and the adsorption reaction performed in the subsequent process can be performed efficiently. Further, by this operation, the components (mainly moisture etc.) previously adsorbed on the adsorbent 42 are also desorbed and discharged out of the apparatus, so that the adsorbent 42 itself is also reliably regenerated, and the subsequent adsorption reaction Efficiency can be improved. Furthermore, since the pressure in the reaction vessel 41 is reduced to less than atmospheric pressure by performing this decompression step S10, even when the mixed refrigerant G flows into the reaction vessel 41 in the next supply step S20, the reaction vessel 41 It is easy to control the pressure inside 41 to less than 200 kPa (0.2 MPa), and even when the reaction vessel 41 is not a “pressure vessel” in the Industrial Safety and Health Act, the refrigerant component can be separated efficiently.

(混合冷媒の供給)
次に、図10に基づき、混合冷媒の供給工程S20について説明する。真空ポンプ60の作動を止め、反応容器41の流出部411から流出した気体が回収部80に送気されるよう、三方弁V40を切り替える。また、圧力容器2の混合冷媒Gが反応容器41の流入部410から供給されるように、三方弁V20を切り替える。次に、圧力容器2から供給される混合冷媒Gガスの圧力が大気圧以上〜200kPa未満になるように減圧弁3を調整した上で、圧力容器2の弁V1を開き、混合冷媒Gガスを反応容器41に供給する。減圧弁3による減圧前及び減圧後の混合冷媒Gの供給圧力は、圧力容器2と反応容器41との間に設けられた圧力計P1及びP2によりそれぞれ確認される。また、混合冷媒Gのガスの供給量は流量計F1及び質量計M1にて確認される。混合冷媒Gのガスの供給量は、供給されたガスに含まれる特定の冷媒成分Gaの量が、吸着剤42の飽和吸着量以下となるように調整することが好ましい。
(Supply of mixed refrigerant)
Next, the mixed refrigerant supply step S20 will be described with reference to FIG. The operation of the vacuum pump 60 is stopped, and the three-way valve V40 is switched so that the gas flowing out from the outflow part 411 of the reaction vessel 41 is supplied to the recovery part 80. In addition, the three-way valve V <b> 20 is switched so that the mixed refrigerant G in the pressure vessel 2 is supplied from the inflow portion 410 of the reaction vessel 41. Next, after adjusting the pressure reducing valve 3 so that the pressure of the mixed refrigerant G gas supplied from the pressure vessel 2 is equal to or higher than atmospheric pressure and lower than 200 kPa, the valve V1 of the pressure vessel 2 is opened, and the mixed refrigerant G gas is supplied. The reaction vessel 41 is supplied. The supply pressure of the mixed refrigerant G before and after the pressure reduction by the pressure reducing valve 3 is confirmed by pressure gauges P1 and P2 provided between the pressure vessel 2 and the reaction vessel 41, respectively. Further, the gas supply amount of the mixed refrigerant G is confirmed by the flow meter F1 and the mass meter M1. The supply amount of the mixed refrigerant G is preferably adjusted so that the amount of the specific refrigerant component Ga contained in the supplied gas is equal to or less than the saturated adsorption amount of the adsorbent 42.

混合冷媒Gのガスは、減圧工程S10で反応容器41内の圧力が大気圧未満に減圧されているため、圧力の高低差により反応容器41内に容易に導入される。減圧弁3により、混合冷媒Gのガスの供給圧力を200kPa未満とすることで、反応容器41内の圧力が200kPaを超えることがなく、安全に混合冷媒Gの成分分離を行うことができる。なお、後述する吸着工程S30は、本供給工程S20における混合冷媒Gの供給と略同時に行われており、吸着剤42に選択的に吸着されない冷媒成分Gbは、反応容器41内の圧力が大気圧を超えると流出部411から流出し、回収部80に移送される。なお、混合冷媒Gのガスの供給圧力は200kPa未満に限定されず、反応容器41等の耐圧性能により、200kPa以上の圧力に調整することも可能である。   The gas of the mixed refrigerant G is easily introduced into the reaction vessel 41 due to the pressure difference because the pressure in the reaction vessel 41 is reduced to less than atmospheric pressure in the decompression step S10. By setting the gas supply pressure of the mixed refrigerant G to less than 200 kPa by the pressure reducing valve 3, the pressure in the reaction vessel 41 does not exceed 200 kPa, and the component separation of the mixed refrigerant G can be performed safely. Note that the adsorption step S30 described later is performed substantially simultaneously with the supply of the mixed refrigerant G in the main supply step S20, and the refrigerant component Gb that is not selectively adsorbed by the adsorbent 42 has an atmospheric pressure of atmospheric pressure. Exceeds the flow rate, it flows out from the outflow part 411 and is transferred to the recovery part 80. In addition, the supply pressure of the gas of the mixed refrigerant G is not limited to less than 200 kPa, and can be adjusted to a pressure of 200 kPa or more by the pressure resistance performance of the reaction vessel 41 or the like.

(特定の冷媒成分の吸着)
本吸着工程S30では、反応容器41内に供給された混合冷媒Gのガスのうち、特定の冷媒成分Gaがこの冷媒成分Gaを選択的に吸着する吸着剤42によって吸着される。この吸着工程S30は、前述した供給工程S20の混合冷媒Gの供給と略同時に行われる。反応容器41の温度や容器内の圧力を測定し、これらの変化により、吸着反応の進行状況や吸着量を把握し、成分分離装置10の運転を制御することが可能である。反応容器41内で、混合冷媒Gのうち特定の冷媒成分Gaが吸着剤42に吸着されると、反応容器41内の冷媒成分Gaの分圧が低下するため、反応容器41内で特定の冷媒成分Gaの吸着反応が進行している間は混合冷媒Gのガスの供給が行われる。また、本実施形態では、冷媒成分Gの供給圧は大気圧よりも高く設定されているため、反応容器41内は大気圧よりも加圧されて選択的な吸着反応が生じやすい条件となり、さらに反応容器41内に供給される混合冷媒Gの量も通気された状態で供給されることから、第1の実施形態と比較すると、吸着剤42に他の冷媒成分Gbが付着する量は少ない。よって、吸着剤42に選択的に吸着されない冷媒成分Gbは反応容器41から回収部80に流出していく。
(Adsorption of specific refrigerant components)
In the main adsorption step S30, the specific refrigerant component Ga out of the mixed refrigerant G gas supplied into the reaction vessel 41 is adsorbed by the adsorbent 42 that selectively adsorbs the refrigerant component Ga. This adsorption step S30 is performed substantially simultaneously with the supply of the mixed refrigerant G in the supply step S20 described above. The temperature of the reaction vessel 41 and the pressure in the vessel are measured, and by these changes, the progress of the adsorption reaction and the amount of adsorption can be grasped, and the operation of the component separation apparatus 10 can be controlled. When a specific refrigerant component Ga in the mixed refrigerant G is adsorbed by the adsorbent 42 in the reaction vessel 41, the partial pressure of the refrigerant component Ga in the reaction vessel 41 decreases. While the adsorption reaction of the component Ga is in progress, the gas of the mixed refrigerant G is supplied. In the present embodiment, the supply pressure of the refrigerant component G is set higher than the atmospheric pressure, so that the reaction vessel 41 is pressurized to a pressure higher than the atmospheric pressure, and a selective adsorption reaction is likely to occur. Since the amount of the mixed refrigerant G supplied into the reaction vessel 41 is also supplied in a ventilated state, the amount of the other refrigerant component Gb attached to the adsorbent 42 is small as compared with the first embodiment. Therefore, the refrigerant component Gb that is not selectively adsorbed by the adsorbent 42 flows out from the reaction vessel 41 to the recovery unit 80.

(他の冷媒成分の回収)
本回収工程S40では、吸着剤42に吸着されない他の冷媒成分Gbが回収される。上述したように、吸着剤42に選択的に吸着されない他の冷媒成分Gbは、容器間の圧力の高低差により、反応容器41の流出部411から回収部80の中間タンク801に移動する。流出した冷媒成分Gbは、回収部80の中間タンク801に一定程度貯留され、後に行うパージによる脱離工程S50の前に加圧液化装置802に送られて液化され、回収容器803に収容される。中間タンク801に貯留される冷媒成分Gbは圧力計P4で確認される。また、回収容器803に回収された冷媒成分Gbの量は質量計M2により測定される。なお、中間タンク801を省き、加圧液化装置802と回収容器803及び804からなる構成とすることも可能である。
(Recovery of other refrigerant components)
In this recovery step S40, the other refrigerant component Gb that is not adsorbed by the adsorbent 42 is recovered. As described above, the other refrigerant component Gb that is not selectively adsorbed by the adsorbent 42 moves from the outflow part 411 of the reaction container 41 to the intermediate tank 801 of the recovery part 80 due to the difference in pressure between the containers. The refrigerant component Gb that has flowed out is stored in the intermediate tank 801 of the recovery unit 80 to a certain extent, and is sent to the pressurized liquefier 802 and liquefied and stored in the recovery container 803 before the desorption step S50 by the purge to be performed later. . The refrigerant component Gb stored in the intermediate tank 801 is confirmed by the pressure gauge P4. Further, the amount of the refrigerant component Gb recovered in the recovery container 803 is measured by the mass meter M2. Note that the intermediate tank 801 may be omitted, and the pressurized liquefaction apparatus 802 and the collection containers 803 and 804 may be configured.

(パージによる特定の冷媒成分の脱離)
次に図11に基づき、特定の冷媒成分の脱離工程S50について説明する。本実施態様では、吸着剤42に吸着された特定の冷媒成分Gaの脱離反応は、パージガスによるパージにより行われる。まず、圧力容器2の出口弁V1を閉め、パージガス容器70のパージガスが反応容器41内に供給されるように三方弁V20を切り替える。この状態でパージガス容器70から反応容器41中にパージガスである窒素ガスを供給させると、吸着剤42に吸着されていた冷媒成分Gaが吸着剤42から追い出される。窒素ガスの流量は流量計F2で確認することが可能である。多量の窒素ガスを反応容器41内に供給してしまうと、特定の冷媒成分Gaの濃度が低下してしまうことから、できるだけ少ないガス量で脱離反応を行うことが好ましい。パージによる脱離反応においても、脱離熱が生じて反応容器41内の温度が低下するため、調温手段5の加温手段52を作動させ、反応容器41を保温する。これにより、脱離反応が促進されると共に、反応容器41が冷却され過ぎて霜が付着する等のトラブルが発生するのを防ぐことができる。また、冷媒成分Gaの脱離が進行している間は脱離熱が生じて温度の低下が著しいが、脱離反応が終了に近付くと温度変化も弱まる。この反応容器41の温度変化を検知することにより、脱離状態を制御することもできる。吸着剤42から脱離した特定の冷媒成分Gaは、容器間の圧力の高低差により、反応容器41の流出部411から回収部80の中間タンク801に移動する。このように、吸着剤42から特定の冷媒成分Gaの脱離を行うことにより、吸着剤42を再生することもでき、次回の吸着に備えることができる。また、本実施形態では、特定の冷媒成分Gaの脱離はパージにより行われたが、上述した第1の実施形態で述べたように、加温条件下で反応容器41内を減圧させることにより、特定の冷媒成分Gaを吸着剤42から脱離させることも可能である。
(Desorption of specific refrigerant components by purging)
Next, a specific refrigerant component desorption process S50 will be described with reference to FIG. In this embodiment, the desorption reaction of the specific refrigerant component Ga adsorbed on the adsorbent 42 is performed by purging with a purge gas. First, the outlet valve V1 of the pressure vessel 2 is closed, and the three-way valve V20 is switched so that the purge gas of the purge gas vessel 70 is supplied into the reaction vessel 41. When nitrogen gas, which is purge gas, is supplied from the purge gas container 70 to the reaction container 41 in this state, the refrigerant component Ga adsorbed by the adsorbent 42 is expelled from the adsorbent 42. The flow rate of nitrogen gas can be confirmed with the flow meter F2. If a large amount of nitrogen gas is supplied into the reaction vessel 41, the concentration of the specific refrigerant component Ga is lowered. Therefore, it is preferable to perform the desorption reaction with as small a gas amount as possible. Also in the desorption reaction by purging, heat of desorption occurs and the temperature in the reaction vessel 41 decreases, so the heating means 52 of the temperature adjusting means 5 is operated to keep the reaction vessel 41 warm. As a result, the elimination reaction is promoted, and it is possible to prevent troubles such as frost adhering due to excessive cooling of the reaction vessel 41. Further, while the desorption of the refrigerant component Ga is proceeding, desorption heat is generated and the temperature is remarkably lowered. However, when the desorption reaction approaches the end, the temperature change is weakened. By detecting the temperature change of the reaction vessel 41, the desorption state can be controlled. The specific refrigerant component Ga desorbed from the adsorbent 42 moves from the outflow part 411 of the reaction container 41 to the intermediate tank 801 of the recovery part 80 due to the difference in pressure between the containers. In this manner, by desorbing the specific refrigerant component Ga from the adsorbent 42, the adsorbent 42 can be regenerated and prepared for the next adsorption. Further, in this embodiment, the desorption of the specific refrigerant component Ga is performed by purging. However, as described in the first embodiment described above, by depressurizing the inside of the reaction vessel 41 under the heating condition. It is also possible to desorb the specific refrigerant component Ga from the adsorbent 42.

(脱離された冷媒成分の回収)
引き続き図11に基づき、脱離された冷媒成分の回収工程S60を説明する。本工程においては、脱離工程S50でパージにより脱離された特定の冷媒成分Gaの回収が行われる。容器間の圧力の高低差により、反応容器41の流出部411から回収部80の中間タンク801に移動した特定の冷媒成分Gaは、一定程度貯留された段階で加圧液化装置802に送られて液化され、回収容器804に収容される。中間タンク801に貯留された段階では、特定の冷媒成分Gaの他にパージガスである窒素ガスが含まれた状態であるが、加圧液化装置802での所定の圧力による加圧処理により、特定の冷媒成分Gaのみが液化されて回収容器804に収容される。反応容器41から流出して中間タンク801に貯留される冷媒成分Gaは圧力計P4で確認される。また、回収容器804に回収された冷媒成分Gaの量は質量計M3により測定される。なお、中間タンク801を省き、加圧液化装置802と回収容器803及び804からなる構成とすることも可能である。
(Recovery of desorbed refrigerant components)
The recovery process S60 of the desorbed refrigerant component will be described with reference to FIG. In this step, the specific refrigerant component Ga desorbed by the purge in the desorption step S50 is recovered. The specific refrigerant component Ga moved from the outflow part 411 of the reaction container 41 to the intermediate tank 801 of the recovery part 80 due to the difference in pressure between the containers is sent to the pressurized liquefaction device 802 when it is stored to a certain extent. It is liquefied and stored in the collection container 804. At the stage of being stored in the intermediate tank 801, nitrogen gas that is a purge gas is included in addition to the specific refrigerant component Ga, but the specific pressure is increased by a predetermined pressure in the pressure liquefaction device 802. Only the refrigerant component Ga is liquefied and stored in the recovery container 804. The refrigerant component Ga flowing out of the reaction vessel 41 and stored in the intermediate tank 801 is confirmed by the pressure gauge P4. Further, the amount of the refrigerant component Ga recovered in the recovery container 804 is measured by the mass meter M3. Note that the intermediate tank 801 may be omitted, and the pressurized liquefaction apparatus 802 and the collection containers 803 and 804 may be configured.

本実施形態に係る成分分離装置10が小型装置であったり、圧力容器2内に格納された混合冷媒Gの量が吸着剤42の吸着可能な量と比べて多い場合には、1回の吸着及び脱離では、圧力容器2内は混合冷媒Gが残存した状態となる。その場合には、第1の実施形態と同様に、圧力容器2内の混合冷媒Gの成分分離が略終了するまでS20〜S60の工程を繰り返すことによって、回収量を増やすことができる。本実施形態においては、図11に示すように、混合冷媒Gの成分分離が略終了すると圧力容器2は1kPa程度までになり、回収容器803及び804中に各冷媒成分が収容された状態となる。この状態は、圧力容器2及び回収容器803及び804に設置された質量計M1〜M3の質量を計測することによって確認することが可能である。   When the component separation device 10 according to the present embodiment is a small device, or when the amount of the mixed refrigerant G stored in the pressure vessel 2 is larger than the amount that the adsorbent 42 can adsorb, the adsorption is performed once. In the desorption, the mixed refrigerant G remains in the pressure vessel 2. In that case, similarly to the first embodiment, the recovery amount can be increased by repeating the steps S20 to S60 until the component separation of the mixed refrigerant G in the pressure vessel 2 is almost completed. In this embodiment, as shown in FIG. 11, when the component separation of the mixed refrigerant G is almost completed, the pressure vessel 2 reaches about 1 kPa, and each refrigerant component is accommodated in the collection vessels 803 and 804. . This state can be confirmed by measuring the masses of the mass meters M1 to M3 installed in the pressure vessel 2 and the recovery vessels 803 and 804.

本実施形態においては、混合冷媒Gを構成する各冷媒成分が回収容器803及び804にそれぞれ回収される。分離された各冷媒成分は容器に収容されているため、再利用しやすい状態となっており、再び混合冷媒を適正割合で作成したり、単独組成の冷媒として使用することが可能である。   In the present embodiment, each refrigerant component constituting the mixed refrigerant G is collected in the collection containers 803 and 804, respectively. Since each separated refrigerant component is accommodated in the container, it is in a state where it can be easily reused, and it is possible to make a mixed refrigerant again at an appropriate ratio or use it as a single composition refrigerant.

さらに、本実施形態に係る成分分離装置10の使用方法に係るその他の説明は、上述した第1の実施形態の場合と同様であり、その作用効果も同様である。なお、本実施形態では、成分分離装置10の使用方法として、混合冷媒の供給工程S2及び吸着工程S3において、反応容器41の流出部411側の弁V30を開き、回収部80と通気させた状態で吸着反応を行う場合の使用方法を説明したが、前述した第1の実施形態で説明したように、弁V30を閉じて回収部80と通気させない状態で混合冷媒の供給及び吸着反応を行うことも可能である。   Furthermore, the other description regarding the usage method of the component separation apparatus 10 which concerns on this embodiment is the same as that of the case of 1st Embodiment mentioned above, and the effect is also the same. In the present embodiment, as a method of using the component separation device 10, in the mixed refrigerant supply step S 2 and the adsorption step S 3, the valve V 30 on the outflow part 411 side of the reaction vessel 41 is opened and ventilated with the recovery part 80. However, as described in the first embodiment, the supply of the mixed refrigerant and the adsorption reaction are performed in a state where the valve V30 is closed and the recovery unit 80 is not vented. Is also possible.

次に、図12に示す、本発明の第3の実施形態に係る混合冷媒の成分分離装置100について説明する。   Next, a mixed refrigerant component separation apparatus 100 according to a third embodiment of the present invention shown in FIG. 12 will be described.

図12に示すように、本実施形態に係る混合冷媒の成分分離装置100は、混合冷媒Gが格納されている圧力容器2と、特定の冷媒成分を吸着する吸着剤42が充填された反応容器41を備える吸着部4、反応容器41の温度を調整する調温手段5、反応容器41内部を減圧させる減圧手段(真空ポンプ600)、分離された特定の冷媒成分を回収する回収部800とから概略構成されている。   As shown in FIG. 12, the mixed refrigerant component separation device 100 according to this embodiment includes a pressure vessel 2 in which a mixed refrigerant G is stored, and a reaction vessel filled with an adsorbent 42 that adsorbs a specific refrigerant component. 41, the temperature adjusting means 5 for adjusting the temperature of the reaction vessel 41, the pressure reducing means (vacuum pump 600) for reducing the pressure inside the reaction vessel 41, and the recovery portion 800 for recovering the separated specific refrigerant component. It is roughly structured.

まず、混合冷媒Gが格納されている圧力容器2について説明する。この圧力容器2は、第1の実施形態における圧力容器2と同様の構成を有するものを使用することができる。この圧力容器2は、吸着部4の反応容器41と流路により接続されている。即ち、圧力容器2は、図12に示すように、詳細には、弁V1、減圧弁3、流量計F1及び弁V2を介して吸着部4の反応容器41と接続されている。弁V1と減圧弁3との間の流路には圧力計P1が設けられており、減圧弁3と流量計F1との間の流路には圧力計P2が設けられている。   First, the pressure vessel 2 in which the mixed refrigerant G is stored will be described. As this pressure vessel 2, one having the same configuration as the pressure vessel 2 in the first embodiment can be used. The pressure vessel 2 is connected to the reaction vessel 41 of the adsorption unit 4 through a flow path. That is, as shown in FIG. 12, the pressure vessel 2 is connected to the reaction vessel 41 of the adsorption unit 4 through the valve V1, the pressure reducing valve 3, the flow meter F1, and the valve V2 in detail. A pressure gauge P1 is provided in the flow path between the valve V1 and the pressure reducing valve 3, and a pressure gauge P2 is provided in the flow path between the pressure reducing valve 3 and the flow meter F1.

減圧弁3は、圧力容器2内の混合冷媒Gを吸着部4に供給する際の供給圧力を調整するために設けられている。本実施形態では、混合冷媒Gのガスの供給圧力を200kPa未満にまで減圧弁3で減少させることにより、反応容器41内の圧力が200kPa未満になり、反応容器41が耐圧容器でなくとも、安全に吸着反応を行うことができる。本実施形態において、圧力容器2内に格納されている混合冷媒Gは、後述する吸着剤42に選択的に吸着される特定の冷媒成分Gaとそれ以外の他の冷媒成分Gbとから構成されている。混合冷媒成分は2種類の冷媒成分から構成されるものに限定されず、さらに多くの種類の冷媒成分から構成されていてもよい。混合冷媒Gは、フロン類に限定されず、冷媒として用いられる物質であればよく、炭化水素系混合冷媒も当然に含まれる。   The pressure reducing valve 3 is provided to adjust a supply pressure when supplying the mixed refrigerant G in the pressure vessel 2 to the adsorption unit 4. In the present embodiment, by reducing the gas supply pressure of the mixed refrigerant G to less than 200 kPa with the pressure reducing valve 3, the pressure in the reaction vessel 41 becomes less than 200 kPa, and even if the reaction vessel 41 is not a pressure vessel, it is safe. An adsorption reaction can be performed. In the present embodiment, the mixed refrigerant G stored in the pressure vessel 2 is composed of a specific refrigerant component Ga that is selectively adsorbed by an adsorbent 42 described later and other refrigerant components Gb other than that. Yes. The mixed refrigerant component is not limited to one composed of two types of refrigerant components, and may be composed of more types of refrigerant components. The mixed refrigerant G is not limited to chlorofluorocarbons and may be any substance used as a refrigerant, and naturally includes a hydrocarbon-based mixed refrigerant.

次に、本実施形態における吸着部4の構成について説明する。吸着部4は、反応容器41とその内部に充填されている吸着剤42とから概略構成されており、吸着剤42による吸着及び脱離反応が行われる。この反応容器41は、圧力容器2と弁V2を介して接続されている気体の流入部410と、後述する真空ポンプ600と弁V30を介して接続されている気体の流出部411とを備えている。反応容器41の内部には、混合冷媒Gから特定の冷媒成分Gaを選択的に吸着する吸着剤42が充填されている。   Next, the structure of the adsorption | suction part 4 in this embodiment is demonstrated. The adsorbing unit 4 is generally composed of a reaction vessel 41 and an adsorbent 42 filled therein, and adsorption and desorption reactions by the adsorbent 42 are performed. The reaction vessel 41 includes a gas inflow portion 410 connected to the pressure vessel 2 via a valve V2, and a gas outflow portion 411 connected to a vacuum pump 600 described later via a valve V30. Yes. The reaction vessel 41 is filled with an adsorbent 42 that selectively adsorbs a specific refrigerant component Ga from the mixed refrigerant G.

本実施形態において、反応容器41は、流入部410から供給される混合冷媒により、容器内の圧力が200kPa(0.2MPa)以上となる場合には、労働安全衛生法における「圧力容器」に該当することとなるため、耐圧性等につき、当該規制に基づく構造規格を満たす構成とする必要がある。しかし、反応容器41内の圧力が200kPa未満となるように調整する場合には、上記規制の対象外となることから、反応容器41に特別な耐圧性能等を備える必要はない。そのため、本実施形態に係る成分分離装置100では、反応容器41内の圧力が200kPa未満となるように減圧弁3でガス圧力を減少させて使用するように構成されている。反応容器41には、容器内部の圧力が200kPa以上にならないよう、安全弁412が備えられている。なお、反応容器41及びその他の部材に労働安全衛生法における「圧力容器」に求められる耐圧性能を備えさせ、反応容器41内の圧力を200kPa以上とすることも可能である。   In the present embodiment, the reaction vessel 41 corresponds to a “pressure vessel” in the Industrial Safety and Health Act when the mixed refrigerant supplied from the inflow portion 410 causes the pressure in the vessel to be 200 kPa (0.2 MPa) or more. Therefore, it is necessary to have a configuration that satisfies the structural standard based on the regulation with respect to pressure resistance and the like. However, when adjusting the pressure in the reaction vessel 41 to be less than 200 kPa, it is not subject to the above regulation, and therefore the reaction vessel 41 does not need to have special pressure resistance performance. Therefore, the component separation apparatus 100 according to the present embodiment is configured to be used by reducing the gas pressure with the pressure reducing valve 3 so that the pressure in the reaction vessel 41 is less than 200 kPa. The reaction vessel 41 is provided with a safety valve 412 so that the pressure inside the vessel does not exceed 200 kPa. In addition, it is also possible to make the reaction vessel 41 and other members have pressure resistance required for the “pressure vessel” in the Industrial Safety and Health Act, and to set the pressure in the reaction vessel 41 to 200 kPa or more.

次に、減圧手段について説明する。減圧手段は、反応容器41内を減圧するために設けられており、本実施形態においては、真空ポンプ600から構成されている。この真空ポンプ600は、弁V30を介して反応容器41の流出部411と接続されている。弁V30と真空ポンプ600との間の流路には圧力計P3が設けられている。また、真空ポンプ600は、三方弁V400を介して回収部800の中間タンク81cと接続されている。真空ポンプ600を作動させることにより、反応容器41内が減圧され、吸着剤42に吸着された成分を脱離させることが可能である。また、吸着剤42に特定の冷媒成分Gaを吸着させる前に、反応容器41内を減圧することにより、あらかじめ吸着剤42に吸着されている水分等の物質や反応容器41内の空気を除去し、後に行う吸着反応の効率を向上させることが可能である。真空ポンプ600としては、吸着剤42に吸着された冷媒成分の脱離率の観点から、反応容器41内の圧力が1kPa〜20kPa未満となるように減圧可能なものが好ましい。   Next, the decompression means will be described. The decompression means is provided for decompressing the inside of the reaction vessel 41, and is constituted by a vacuum pump 600 in the present embodiment. This vacuum pump 600 is connected to the outflow part 411 of the reaction vessel 41 via a valve V30. A pressure gauge P3 is provided in the flow path between the valve V30 and the vacuum pump 600. The vacuum pump 600 is connected to the intermediate tank 81c of the recovery unit 800 via the three-way valve V400. By operating the vacuum pump 600, the inside of the reaction vessel 41 is depressurized, and the components adsorbed on the adsorbent 42 can be desorbed. In addition, before adsorbing the specific refrigerant component Ga to the adsorbent 42, the inside of the reaction vessel 41 is depressurized to remove moisture and other substances adsorbed on the adsorbent 42 in advance and air in the reaction vessel 41. It is possible to improve the efficiency of the adsorption reaction performed later. The vacuum pump 600 is preferably one that can be depressurized so that the pressure in the reaction vessel 41 is 1 kPa to less than 20 kPa from the viewpoint of the desorption rate of the refrigerant component adsorbed by the adsorbent 42.

次に回収手段800について説明する。本実施形態において、回収手段800は、中間タンク81c、加圧液化装置82c及び回収容器83cから概略構成されている。回収手段800では、吸着部4で分離された冷媒成分が回収される。中間タンク81cは、三方弁V400を介して真空ポンプ600と接続されている。また、中間タンク81cは、加圧液化装置82cを介して回収容器83cと接続されている。さらに、中間タンク81cには、中間タンク81c内に流入する冷媒成分Gaの量を監視するための圧力計P4が備えられている。脱離された冷媒成分は三方弁V400を介して中間タンク81cに流入したのち、加圧液化装置82cにより液化され、回収容器83cに回収される。本実施形態においては、中間タンク81cが設けられ、圧力計P4の監視により一定量の冷媒成分が集まった段階で、加圧液化装置82cによる加圧液化処理が行われるように構成されているが、中間タンク81cを省き、加圧液化装置82cと回収容器83cのみの構成としてもよい。また、本実施形態において、回収容器83cは、電子天秤等の質量計M2上に配置され、回収量を測定できるように構成されている。   Next, the collection means 800 will be described. In the present embodiment, the recovery means 800 is generally configured by an intermediate tank 81c, a pressurized liquefier 82c, and a recovery container 83c. In the recovery means 800, the refrigerant component separated by the adsorption unit 4 is recovered. The intermediate tank 81c is connected to the vacuum pump 600 via the three-way valve V400. The intermediate tank 81c is connected to the recovery container 83c via the pressurized liquefying device 82c. Furthermore, the intermediate tank 81c is provided with a pressure gauge P4 for monitoring the amount of the refrigerant component Ga flowing into the intermediate tank 81c. The desorbed refrigerant component flows into the intermediate tank 81c via the three-way valve V400, and then is liquefied by the pressurized liquefier 82c and collected in the collection container 83c. In the present embodiment, an intermediate tank 81c is provided, and the pressurized liquefaction process is performed by the pressurized liquefier 82c when a certain amount of refrigerant component is collected by monitoring of the pressure gauge P4. The intermediate tank 81c may be omitted, and only the pressurized liquefier 82c and the recovery container 83c may be configured. In the present embodiment, the collection container 83c is arranged on a mass meter M2 such as an electronic balance, and is configured to measure the collection amount.

次に、図13〜図16に基づいて、本実施形態に係る成分分離装置100を用いた混合の冷媒の成分分離方法について説明する。   Next, a mixed refrigerant component separation method using the component separation device 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

図13に示すように、本実施形態に係る混合冷媒の成分分離方法は、反応容器41内の減圧を行う減圧工程S100、混合冷媒を反応容器41内に供給する供給工程S200、反応容器41内の吸着剤42に特定の冷媒成分を吸着させる吸着工程S300、反応容器41内を減圧することにより、特定の冷媒成分を脱離させる脱離工程S400、脱離された特定の冷媒成分を回収する特定成分回収工程S500、混合冷媒より特定の冷媒成分の分離が略終了したか否かを判別し、分離が略終了しない場合(NOの場合)は供給工程S200へ戻り工程S200〜S500を繰り返し、分離が略終了した場合(YESの場合)は次の工程へ進む判別工程S600、及び他の冷媒成分を回収する他成分回収工程S700とから構成される。本実施形態において、圧力容器2内に格納されている混合冷媒Gは、一例として、特定の冷媒成分(吸着剤42に吸着する成分)Gaと他の冷媒成分Gb(吸着剤42に吸着しない成分)とから構成されているものを示しているが、混合冷媒成分は2種類の冷媒成分から構成されるものに限定されず、さらに多くの種類の冷媒成分から構成されていてもよい。   As shown in FIG. 13, the mixed refrigerant component separation method according to the present embodiment includes a depressurization step S <b> 100 for reducing the pressure in the reaction vessel 41, a supply step S <b> 200 for supplying the mixed refrigerant into the reaction vessel 41, and the reaction vessel 41. Adsorption step S300 for adsorbing a specific refrigerant component to the adsorbent 42, desorption step S400 for desorbing the specific refrigerant component by reducing the pressure in the reaction vessel 41, and recovering the desorbed specific refrigerant component Specific component recovery step S500, determine whether or not the separation of the specific refrigerant component from the mixed refrigerant is almost finished, and if the separation is not almost finished (in the case of NO), return to the supply step S200 and repeat steps S200 to S500, When the separation is almost completed (in the case of YES), it includes a determination step S600 for proceeding to the next step, and another component recovery step S700 for recovering other refrigerant components. In this embodiment, the mixed refrigerant G stored in the pressure vessel 2 includes, as an example, a specific refrigerant component (component adsorbed on the adsorbent 42) Ga and another refrigerant component Gb (component not adsorbed on the adsorbent 42). However, the mixed refrigerant component is not limited to one composed of two types of refrigerant components, and may be composed of more types of refrigerant components.

(反応容器内の減圧)
まず、図14に基づき、反応容器内の減圧工程S100について説明する。反応容器41の流入部410側の弁V2は閉じたまま、流出部411側の弁V30を開くと共に、真空ポンプ600で吸引した空気等を装置外に排気するよう、真空ポンプ600と回収部800との間に設けられている三方弁V400を切り替える。この状態で真空ポンプ600を作動させると、吸引が行われて反応容器41内が減圧環境となる。真空ポンプ600による減圧は、反応容器41内の圧力を1kPa〜20kPa未満とすることが好ましく、1kPa〜10kPaとすることがより好ましい。反応容器41内の圧力は、弁V30と真空ポンプ600との間の流路に設けられた圧力計P3により確認される。また、調温手段5の加温手段52を作動させ、反応容器41を加温することも好ましい。これにより、吸着剤42にあらかじめ吸着されていた成分がより確実に脱離するため、不純物を除去でき、吸着剤42が再生される。
(Reduced pressure in the reaction vessel)
First, the decompression step S100 in the reaction vessel will be described based on FIG. While the valve V2 on the inflow portion 410 side of the reaction container 41 is closed, the valve V30 on the outflow portion 411 side is opened, and the vacuum pump 600 and the recovery portion 800 are exhausted so that air sucked by the vacuum pump 600 is exhausted outside the apparatus. The three-way valve V400 provided between is switched. When the vacuum pump 600 is operated in this state, suction is performed and the inside of the reaction vessel 41 becomes a reduced pressure environment. The pressure reduction by the vacuum pump 600 is preferably 1 kPa to less than 20 kPa, and more preferably 1 kPa to 10 kPa. The pressure in the reaction vessel 41 is confirmed by a pressure gauge P3 provided in the flow path between the valve V30 and the vacuum pump 600. Moreover, it is also preferable to heat the reaction vessel 41 by operating the heating means 52 of the temperature adjusting means 5. Thereby, since the component previously adsorbed by the adsorbent 42 is more reliably desorbed, impurities can be removed and the adsorbent 42 is regenerated.

この操作により、反応容器41内にあらかじめ含まれていた空気が装置外に排出され、後の工程で行われる吸着反応を効率良く行うことができる。また、この操作により、吸着剤42にあらかじめ吸着されていた成分(主に水分等)も脱離されて装置外に排出されるため、吸着剤42自体も確実に再生され、後の吸着反応の効率を向上させることができる。さらに、本減圧工程S100を行うことによって反応容器41内の圧力が大気圧未満に減圧されるため、次の供給工程S200で混合冷媒Gを反応容器41内に流入させた際にも、反応容器41内の圧力を200kPa(0.2MPa)未満に制御しやすく、反応容器41が労働安全衛生法における「圧力容器」でない場合にも、冷媒成分の分離を効率良く行うことができる。   By this operation, the air previously contained in the reaction container 41 is discharged out of the apparatus, and the adsorption reaction performed in the subsequent process can be performed efficiently. Further, by this operation, the components (mainly moisture etc.) previously adsorbed on the adsorbent 42 are also desorbed and discharged out of the apparatus, so that the adsorbent 42 itself is also reliably regenerated, and the subsequent adsorption reaction Efficiency can be improved. Furthermore, since the pressure in the reaction vessel 41 is reduced to less than atmospheric pressure by performing this decompression step S100, even when the mixed refrigerant G flows into the reaction vessel 41 in the next supply step S200, the reaction vessel 41 It is easy to control the pressure inside 41 to less than 200 kPa (0.2 MPa), and even when the reaction vessel 41 is not a “pressure vessel” in the Industrial Safety and Health Act, the refrigerant component can be separated efficiently.

(混合冷媒の供給)
次に、図15に基づき、混合冷媒の供給工程S200について説明する。真空ポンプ600の作動を止め、反応容器41の流出部411側の弁V30を閉める。次に、圧力容器2から供給される混合冷媒Gのガスの圧力が大気圧以上〜200kPa未満になるように、減圧弁3を調整する。そして、反応容器41の流入部410側の入口弁V2と圧力容器2の出口弁V1を開き、混合冷媒Gのガスを圧力容器2から反応容器41の流入部410に供給する。減圧弁3による減圧前及び減圧後の混合冷媒Gの供給圧力は、圧力容器2と反応容器41との間に設けられた圧力計P1及びP2によりそれぞれ確認される。また、混合冷媒Gのガスの供給量は流量計F1及び質量計M1にて確認される。混合冷媒Gのガスの供給量は、供給されたガスに含まれる特定の冷媒成分Gaの量が、吸着剤42の飽和吸着量を超える量となるように調整することが好ましい。
(Supply of mixed refrigerant)
Next, the mixed refrigerant supply step S200 will be described with reference to FIG. The operation of the vacuum pump 600 is stopped, and the valve V30 on the outflow portion 411 side of the reaction vessel 41 is closed. Next, the pressure reducing valve 3 is adjusted so that the gas pressure of the mixed refrigerant G supplied from the pressure vessel 2 is equal to or higher than atmospheric pressure and lower than 200 kPa. Then, the inlet valve V2 on the inflow portion 410 side of the reaction vessel 41 and the outlet valve V1 of the pressure vessel 2 are opened, and the gas of the mixed refrigerant G is supplied from the pressure vessel 2 to the inflow portion 410 of the reaction vessel 41. The supply pressure of the mixed refrigerant G before and after the pressure reduction by the pressure reducing valve 3 is confirmed by pressure gauges P1 and P2 provided between the pressure vessel 2 and the reaction vessel 41, respectively. Further, the gas supply amount of the mixed refrigerant G is confirmed by the flow meter F1 and the mass meter M1. It is preferable to adjust the supply amount of the mixed refrigerant G so that the amount of the specific refrigerant component Ga included in the supplied gas exceeds the saturated adsorption amount of the adsorbent 42.

混合冷媒Gのガスは、減圧工程S100で反応容器41内の圧力が大気圧未満に減圧されているため、圧力の高低差により反応容器41内に容易に導入される。混合冷媒Gのガスの供給は、減圧弁3により調整された供給圧力と反応容器41内の圧力とが等しくなると停止する。減圧弁3により、混合冷媒Gのガスの供給圧力を200kPa未満とすることで、反応容器41内の圧力が200kPaを超えることがなく、安全に混合冷媒Gの成分分離を行うことができる。また、減圧弁3により、混合冷媒Gのガスの供給圧力を大気圧と同じ圧力とした場合でも、反応容器41内の圧力が大気圧未満に減圧されているため、圧力の高低差により反応容器41内に混合冷媒Gのガスがスムーズに導入され、反応容器41内が大気圧と同じ圧力となるまで混合冷媒Gのガスが供給される。なお、後述する吸着工程S300は、本供給工程S200における混合冷媒Gの供給と略同時に行われ、混合冷媒Gの特定の冷媒成分Gaが吸着剤42に選択的に吸着すると、特定の冷媒成分Gaが気相から失われて反応容器41内の圧力は減少する。それゆえ、反応容器41内で特定の冷媒成分Gaの吸着反応が進行している間はガスの供給が行われる。なお、混合冷媒Gのガスの供給圧力は200kPa未満に限定されず、反応容器41等の耐圧性能により、200kPa以上の圧力に調整することも可能である。   The gas of the mixed refrigerant G is easily introduced into the reaction container 41 due to the difference in pressure because the pressure in the reaction container 41 is reduced to less than atmospheric pressure in the decompression step S100. The supply of the gas of the mixed refrigerant G is stopped when the supply pressure adjusted by the pressure reducing valve 3 and the pressure in the reaction vessel 41 become equal. By setting the gas supply pressure of the mixed refrigerant G to less than 200 kPa by the pressure reducing valve 3, the pressure in the reaction vessel 41 does not exceed 200 kPa, and the component separation of the mixed refrigerant G can be performed safely. Further, even when the supply pressure of the mixed refrigerant G is set to the same pressure as the atmospheric pressure by the pressure reducing valve 3, the pressure in the reaction vessel 41 is reduced to less than the atmospheric pressure. The gas of the mixed refrigerant G is smoothly introduced into the gas 41, and the gas of the mixed refrigerant G is supplied until the pressure in the reaction vessel 41 reaches the same pressure as the atmospheric pressure. An adsorption step S300 described later is performed substantially simultaneously with the supply of the mixed refrigerant G in the main supply step S200, and when a specific refrigerant component Ga of the mixed refrigerant G is selectively adsorbed to the adsorbent 42, the specific refrigerant component Ga. Is lost from the gas phase and the pressure in the reaction vessel 41 decreases. Therefore, the gas is supplied while the adsorption reaction of the specific refrigerant component Ga proceeds in the reaction vessel 41. In addition, the supply pressure of the gas of the mixed refrigerant G is not limited to less than 200 kPa, and can be adjusted to a pressure of 200 kPa or more by the pressure resistance performance of the reaction vessel 41 or the like.

(特定の冷媒成分の吸着)
本吸着工程S300では、反応容器41内に供給された混合冷媒Gのガスのうち、特定の冷媒成分Gaがこの冷媒成分Gaを選択的に吸着する吸着剤42によって吸着される。反応容器41内で、混合冷媒Gのうち特定の冷媒成分Gaが吸着剤42に吸着すると、反応容器41内の冷媒成分Gaの分圧が低下する。そのため、吸着反応が生じている間に圧力容器2から供給される混合冷媒Gのガスは、主に、分圧の高低差が生じた冷媒成分Gaのガスから構成される。それゆえ、冷媒成分Gaの吸着による成分分離が終了した際には、圧力容器2内には吸着分離されなかった他の冷媒成分Gbが主に残存することとなるため、他の冷媒成分Gbは圧力容器2に格納された状態で回収される(図16参照)。また、本実施形態では、冷媒成分Gの供給圧は大気圧よりも高く設定されているため、反応容器41内は大気圧よりも加圧されて選択的な吸着反応が生じやすい条件となり、反応容器41内に供給される混合冷媒Gの量も吸着剤42が実質的に飽和する量が供給されることから、第1の実施形態と比較すると、吸着剤42に他の冷媒成分Gbが付着される量は少ないものと考えられる。
(Adsorption of specific refrigerant components)
In the main adsorption step S300, among the mixed refrigerant G gas supplied into the reaction vessel 41, a specific refrigerant component Ga is adsorbed by the adsorbent 42 that selectively adsorbs the refrigerant component Ga. When a specific refrigerant component Ga in the mixed refrigerant G is adsorbed on the adsorbent 42 in the reaction vessel 41, the partial pressure of the refrigerant component Ga in the reaction vessel 41 is reduced. Therefore, the gas of the mixed refrigerant G supplied from the pressure vessel 2 during the adsorption reaction is mainly composed of the gas of the refrigerant component Ga in which the difference in partial pressure is generated. Therefore, when the component separation by the adsorption of the refrigerant component Ga is completed, the other refrigerant component Gb that has not been adsorbed and separated mainly remains in the pressure vessel 2, and therefore the other refrigerant component Gb is It collect | recovers in the state accommodated in the pressure vessel 2 (refer FIG. 16). In the present embodiment, since the supply pressure of the refrigerant component G is set higher than the atmospheric pressure, the reaction vessel 41 is pressurized to a pressure higher than the atmospheric pressure and a selective adsorption reaction is likely to occur. Since the amount of the mixed refrigerant G supplied into the container 41 is also supplied such that the adsorbent 42 is substantially saturated, other refrigerant components Gb adhere to the adsorbent 42 as compared with the first embodiment. The amount to be considered is considered to be small.

(減圧及び加温による特定の冷媒成分の脱離)
次に図16に基づき、特定の冷媒成分の脱離工程S400を説明する。本実施態様では、吸着剤42に吸着された特定の冷媒成分Gaの脱離反応は、反応容器41内の圧力の減圧及び加温により行われる。まず、圧力容器2の弁V1と反応容器41の流入部410側の弁V2を閉める。次に反応容器41の流出部411側の弁V30を開く。また、真空ポンプ600で吸引した冷媒成分Gaを回収手段800の中間タンク81cに送気するよう、真空ポンプ600と回収部800との間に設けられている三方弁V400を切り替える。さらに、調温手段5の加温手段52を作動させ、反応容器41を加温する。この状態で真空ポンプ600を作動させると、真空ポンプ600は反応容器41内を吸引し、反応容器41内を減圧環境とする。真空ポンプ600での減圧は、脱離効率の観点から、反応容器41内の圧力を1kPa〜20kPa未満とすることが好ましく、1kPa〜10kPaとすることがより好ましい。反応容器41内の圧力は圧力計P3により確認可能である。また、加温手段52の熱媒体Wの温度は、100℃を超えた温度とすると、冷媒成分が分解して有毒な成分が発生するおそれがあることから、100℃以下とすることが好ましい。本実施形態においては、熱媒体として水を用いていることから100℃を超えて反応容器41が加温されることがなく、安全に冷媒成分の分離を行うことができる。なお、真空ポンプ600で反応容器41内を吸引しても、冷媒成分Gaの脱離が進行している間は冷媒成分Gaが気相中に出てくるため、反応容器41内の圧力は大きく減少せず、冷媒成分Gaの脱離が終了するころになって圧力が大きく減少する。この圧力の変化を圧力計P3により検知して脱離状態を確認することができる。
(Desorption of specific refrigerant components by decompression and heating)
Next, a specific refrigerant component desorption process S400 will be described with reference to FIG. In this embodiment, the desorption reaction of the specific refrigerant component Ga adsorbed on the adsorbent 42 is performed by reducing the pressure in the reaction vessel 41 and heating. First, the valve V1 of the pressure vessel 2 and the valve V2 on the inflow portion 410 side of the reaction vessel 41 are closed. Next, the valve V30 on the outflow part 411 side of the reaction vessel 41 is opened. Further, the three-way valve V400 provided between the vacuum pump 600 and the recovery unit 800 is switched so that the refrigerant component Ga sucked by the vacuum pump 600 is sent to the intermediate tank 81c of the recovery means 800. Furthermore, the heating means 52 of the temperature adjustment means 5 is operated to heat the reaction vessel 41. When the vacuum pump 600 is operated in this state, the vacuum pump 600 sucks the inside of the reaction vessel 41 and makes the inside of the reaction vessel 41 a reduced pressure environment. The reduced pressure in the vacuum pump 600 is preferably 1 kPa to less than 20 kPa, more preferably 1 kPa to 10 kPa, from the viewpoint of desorption efficiency. The pressure in the reaction vessel 41 can be confirmed by a pressure gauge P3. Further, if the temperature of the heat medium W of the heating means 52 exceeds 100 ° C., the refrigerant component may be decomposed and toxic components may be generated. In the present embodiment, since water is used as the heat medium, the reaction vessel 41 is not heated above 100 ° C., and the refrigerant component can be safely separated. Even if the reaction vessel 41 is sucked by the vacuum pump 600, the pressure in the reaction vessel 41 is large because the refrigerant component Ga comes out into the gas phase while the desorption of the refrigerant component Ga is in progress. It does not decrease, and the pressure decreases greatly when the desorption of the refrigerant component Ga ends. This change in pressure can be detected by the pressure gauge P3 to confirm the desorption state.

吸着剤42から脱離した特定の冷媒成分Gaは、真空ポンプ600により回収部800の中間タンクに送気される。このように、吸着剤42から特定の冷媒成分Gaの脱離を行うことにより、吸着剤42を再生することができ、反応容器41内も減圧環境とすることができるため、次回の混合冷媒Gの供給や吸着に備えることができる。   The specific refrigerant component Ga desorbed from the adsorbent 42 is sent to the intermediate tank of the recovery unit 800 by the vacuum pump 600. Thus, by desorbing the specific refrigerant component Ga from the adsorbent 42, the adsorbent 42 can be regenerated, and the reaction vessel 41 can be in a reduced pressure environment. Supply and adsorption.

(脱離された冷媒成分の回収)
引き続き図16に基づき、脱離された冷媒成分の回収工程S500を説明する。本工程においては、脱離工程S400で減圧加温脱離された特定の冷媒成分Gaの回収が行われる。真空ポンプ600により送気された特定の冷媒成分Gaは中間タンク81cに貯留され、一定程度貯留された段階で加圧液化装置82cに送られて液化され、回収容器83cに収容される。中間タンク81cに貯留される冷媒成分Gaの量は圧力計P4で確認される。また、回収容器83に回収された冷媒成分Gaの量は質量計M2により測定される。冷媒成分Gaの吸着による成分分離が終了した際には、圧力容器2内には吸着分離されなかった他の冷媒成分Gbが主に残存することとなるため、他の冷媒成分Gbは圧力容器2に格納された状態で回収される。なお、中間タンク81cを省き、加圧液化装置82cと回収容器83cのみの構成とすることも可能である。
(Recovery of desorbed refrigerant components)
The recovery process S500 for the desorbed refrigerant component will be described with reference to FIG. In this step, the specific refrigerant component Ga desorbed by heating and depressurization in the desorption step S400 is collected. The specific refrigerant component Ga sent by the vacuum pump 600 is stored in the intermediate tank 81c, and is sent to the pressurized liquefaction device 82c when it is stored to a certain extent, and is liquefied and stored in the recovery container 83c. The amount of the refrigerant component Ga stored in the intermediate tank 81c is confirmed by the pressure gauge P4. Further, the amount of the refrigerant component Ga recovered in the recovery container 83 is measured by the mass meter M2. When the component separation by the adsorption of the refrigerant component Ga is completed, the other refrigerant component Gb that has not been adsorbed and separated mainly remains in the pressure vessel 2, so that the other refrigerant component Gb is the pressure vessel 2. It is collected in the state stored in. Note that the intermediate tank 81c may be omitted, and only the pressurized liquefier 82c and the recovery container 83c may be configured.

(工程S200〜S500の繰り返し)
次に、判別工程S600について説明する。判別工程S600においては、混合冷媒より特定の冷媒成分の分離が略終了したか否かを判別し、分離が終了しない場合(NOの場合)は供給工程S200へ戻って工程S200〜S500を繰り返し、分離が略終了した場合(YESの場合)は次の工程へ進む。図12に係る成分分離装置100が小型装置であったり、圧力容器2内に格納された混合冷媒Gの量が吸着剤42の吸着可能な量と比べて多い場合には、1回の吸着及び脱離では、圧力容器2内は混合冷媒G(Ga+Gb)が残存した状態となっており、まだ分離可能な冷媒成分Gaが含まれている。そのため、圧力容器2内の混合冷媒Gの成分分離が略終了するまでS200〜S500の工程を繰り返す。圧力容器2中に特定の冷媒成分Gaが残存している場合には、吸着剤42との吸着及び脱離反応が生じるため、反応容器41の温度変化が生じる。この温度変化を検知して混合冷媒Gの成分分離が略終了したか否かを確認することが可能である。また、圧力容器2及び回収容器83cに設置された質量計M1及びM2の質量の変化を計測することによっても、混合冷媒Gの成分分離が略終了したか否かを確認することが可能である。
(Repetition of steps S200 to S500)
Next, the determination step S600 will be described. In the determination step S600, it is determined whether or not the separation of the specific refrigerant component from the mixed refrigerant is almost completed. If the separation is not completed (in the case of NO), the process returns to the supply step S200 and the steps S200 to S500 are repeated. When separation is almost completed (in the case of YES), the process proceeds to the next step. When the component separation device 100 according to FIG. 12 is a small device, or when the amount of the mixed refrigerant G stored in the pressure vessel 2 is larger than the amount that the adsorbent 42 can adsorb, In the desorption, the pressure vessel 2 is in a state in which the mixed refrigerant G (Ga + Gb) remains and still contains a separable refrigerant component Ga. Therefore, the steps S200 to S500 are repeated until the component separation of the mixed refrigerant G in the pressure vessel 2 is almost completed. When the specific refrigerant component Ga remains in the pressure vessel 2, adsorption and desorption reactions with the adsorbent 42 occur, so that the temperature change of the reaction vessel 41 occurs. By detecting this temperature change, it is possible to confirm whether or not the component separation of the mixed refrigerant G is almost completed. It is also possible to confirm whether or not the component separation of the mixed refrigerant G has been substantially completed by measuring changes in mass of the mass meters M1 and M2 installed in the pressure vessel 2 and the recovery vessel 83c. .

(他の冷媒成分の回収)
上述した工程を経た結果、混合冷媒Gの成分分離が略終了することにより、圧力容器2内は、吸着分離対象ではない他の冷媒成分Gbが高い割合で残存した状態となり、他の冷媒成分Gbを回収できたこととなる。回収物は、冷媒成分Gbを主に含む冷媒組成物として再利用することができる。
(Recovery of other refrigerant components)
As a result of the above-described steps, the component separation of the mixed refrigerant G is almost completed, so that the refrigerant container Gb remains in a high ratio in the pressure vessel 2 and is not subject to adsorption separation. Can be recovered. The recovered material can be reused as a refrigerant composition mainly containing the refrigerant component Gb.

このように混合冷媒Gを構成する各冷媒成分が圧力容器2及び回収容器83に回収される。分離された各冷媒成分は容器に収容されているため、再利用しやすい状態となっており、再び混合冷媒を適正割合で作成したり、単独組成の冷媒として使用することが可能である。なお、本実施形態では、成分分離装置100の使用方法として、混合冷媒の供給工程S200及び吸着工程S300において、反応容器41の流出部411側の弁V30を閉じ、回収部800とは通気させない状態で吸着反応を行う場合の使用方法を説明したが、前述した第2の実施形態で説明したように、弁V30を開き回収部800と通気させた状態で混合冷媒の供給及び吸着反応を行うことも可能である。   In this way, each refrigerant component constituting the mixed refrigerant G is collected in the pressure vessel 2 and the collection vessel 83. Since each separated refrigerant component is accommodated in the container, it is in a state where it can be easily reused, and it is possible to make a mixed refrigerant again at an appropriate ratio or use it as a single composition refrigerant. In the present embodiment, as a method of using the component separation apparatus 100, in the mixed refrigerant supply step S200 and the adsorption step S300, the valve V30 on the outflow portion 411 side of the reaction vessel 41 is closed and the recovery portion 800 is not vented. As described in the second embodiment, the mixed refrigerant supply and the adsorption reaction are performed with the valve V30 opened and ventilated with the recovery unit 800 as described in the second embodiment. Is also possible.

また、本実施形態では、特定の冷媒成分Gaは反応容器41の減圧及び加温により吸着剤42から脱離されたが、前述した第2の実施形態に示すパージガス容器70を成分分離装置100に付設し、反応容器41内にパージガスを供給することにより、特定の冷媒成分Gaを吸着剤42から脱離させることも可能である。   In the present embodiment, the specific refrigerant component Ga is desorbed from the adsorbent 42 by the pressure reduction and heating of the reaction container 41. However, the purge gas container 70 described in the second embodiment is added to the component separation apparatus 100. It is also possible to desorb the specific refrigerant component Ga from the adsorbent 42 by supplying a purge gas into the reaction vessel 41.

以下、実施例を用いて、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.

1.混合冷媒R−410AガスのZMS吸着剤への吸着
図12に示す本発明の第3の実施形態に記載の成分分離装置100において、ステンレス材料で形成された内径3cm、長さ35cmの反応容器41を用いた。反応容器41には吸着剤42としてゼオライト系モレキュラーシーブ4A(ユニオン昭和株式会社製品、モレキュラーシーブ4A 3.2 ペレット)を186g(約230mL、充填高さ約33cm)充填し、真空ポンプ6で反応容器41内の圧力を約2kPaに減圧して反応容器41内の空気を除き、吸着剤42を精製した。反応容器41の流出部411側の弁V3を閉め、非通気状態で圧力容器2から混合冷媒GとしてR−410Aガス(HFC−32(ジフルオロメタン):HFC−125(ペンタフルオロエタン)=50:50)を反応容器41に供給した。R−410Aガスの供給圧力は約150kPaとなるように、減圧弁3で調整し、1気圧換算の流量は1.04L/minであった。また、調温手段5は作動させず、20℃の室温環境下で試験を行った。R−410Aガスの供給を開始してからの時間を吸着時間とし、所定の吸着時間毎の各冷媒成分ガスの吸着量を測定した。
1. Adsorption of Mixed Refrigerant R-410A Gas onto ZMS Adsorbent In the component separation apparatus 100 according to the third embodiment of the present invention shown in FIG. 12, a reaction vessel 41 made of stainless steel and having an inner diameter of 3 cm and a length of 35 cm. Was used. The reaction vessel 41 is filled with 186 g (about 230 mL, filling height about 33 cm) of zeolite molecular sieve 4A (product of Union Showa Co., Ltd., molecular sieve 4A 3.2 pellets) as an adsorbent 42, and the reaction vessel is filled with a vacuum pump 6. The pressure in 41 was reduced to about 2 kPa to remove the air in the reaction vessel 41, and the adsorbent 42 was purified. The valve V3 on the outflow part 411 side of the reaction vessel 41 is closed, and R-410A gas (HFC-32 (difluoromethane): HFC-125 (pentafluoroethane)) = 50 as a mixed refrigerant G from the pressure vessel 2 in a non-ventilated state: 50) was fed to the reaction vessel 41. The supply pressure of the R-410A gas was adjusted by the pressure reducing valve 3 so as to be about 150 kPa, and the flow rate in terms of 1 atm was 1.04 L / min. Moreover, the temperature control means 5 was not operated and the test was performed in a room temperature environment of 20 ° C. The time after starting the supply of the R-410A gas was taken as the adsorption time, and the adsorption amount of each refrigerant component gas for each predetermined adsorption time was measured.

結果を図17に示す。縦軸は積算吸着量(g/kg)、横軸は吸着時間(min)を示している。吸着時間18分ごろまでは、HFC−32のゼオライト系モレキュラーシーブ4Aに対する直線的な吸着の増加が見られ、吸着材1kg当たり140g程度まで吸着されることが示された。その後、HFC−32の吸着率が低下し、吸着量の増加が漸減したが、吸着材1kg当たり160g程度まで吸着量が増加した。他方、HFC−125はゼオライト系モレキュラーシーブ4Aに対して全く吸着されなかった。この結果より、ゼオライト系モレキュラーシーブ4AはHFC−32を選択的に吸着することが示された。   The results are shown in FIG. The vertical axis represents the integrated adsorption amount (g / kg), and the horizontal axis represents the adsorption time (min). Up to about 18 minutes of adsorption time, a linear increase in adsorption of HFC-32 to the zeolitic molecular sieve 4A was observed, indicating that about 140 g per 1 kg of adsorbent was adsorbed. Thereafter, the adsorption rate of HFC-32 decreased and the increase in adsorption amount gradually decreased, but the adsorption amount increased to about 160 g per kg of adsorbent. On the other hand, HFC-125 was not adsorbed at all on the zeolitic molecular sieve 4A. From this result, it was shown that the zeolitic molecular sieve 4A selectively adsorbs HFC-32.

2.混合冷媒R−410AガスのZMS吸着剤からの脱離
実施例1に記載の装置を用い、非通気状態で圧力容器2から混合冷媒R−410Aガス(HFC−32:HFC−125=50:50)を反応容器41に供給し、ゼオライト系モレキュラーシーブ4AにHFC−32を室温で吸着させた。R−410Aガスの供給圧力は約200kPaとし、吸着時間は30分とした。その後、加温手段52を作動させ、95℃の湯で反応容器41を保温しながら真空ポンプ6で反応容器41内を吸引して減圧し、吸着剤に吸着しているHFC−32を減圧脱離させた。脱離時の圧力は4.5kPaとした。真空ポンプでの吸引を開始してからの時間を脱離時間とし、所定の脱離時間毎の各冷媒成分ガスの脱離量を測定した。
2. Desorption of Mixed Refrigerant R-410A Gas from ZMS Adsorbent Using the apparatus described in Example 1, mixed refrigerant R-410A gas (HFC-32: HFC-125 = 50: 50) from pressure vessel 2 in a non-ventilated state. ) Was supplied to the reaction vessel 41, and HFC-32 was adsorbed on the zeolite-based molecular sieve 4A at room temperature. The supply pressure of R-410A gas was about 200 kPa, and the adsorption time was 30 minutes. Thereafter, the heating means 52 is operated, and while the reaction vessel 41 is kept warm with 95 ° C. hot water, the inside of the reaction vessel 41 is sucked and depressurized by the vacuum pump 6, and the HFC-32 adsorbed on the adsorbent is depressurized and removed. Released. The pressure during desorption was 4.5 kPa. The time from the start of suction with a vacuum pump was taken as the desorption time, and the desorption amount of each refrigerant component gas for each predetermined desorption time was measured.

結果を図18に示す。縦軸は積算脱離量(g/kg)、横軸は脱離時間(min)を示している。ゼオライト系モレキュラーシーブ4Aに吸着したHFC−32は、数分で一定量の脱離が見られ、その後60分で吸着材1kgあたり約83gまで脱離されることが示された。その後も脱離量は増加し続けたが脱離速度は漸減した。他方、HFC−125の脱離は全く観測されず、HFC−32とHFC−125とが略完全に分離されることが確認された。この結果より、ゼオライト系モレキュラーシーブ4AはR−410Aの各成分を分離するために好適に用いられることが分かった。   The results are shown in FIG. The vertical axis represents the accumulated desorption amount (g / kg), and the horizontal axis represents the desorption time (min). It was shown that HFC-32 adsorbed on the zeolite molecular sieve 4A was desorbed in a certain amount in several minutes, and then desorbed to about 83 g per kg of adsorbent in 60 minutes. Thereafter, the amount of desorption continued to increase, but the desorption rate gradually decreased. On the other hand, no desorption of HFC-125 was observed, and it was confirmed that HFC-32 and HFC-125 were almost completely separated. From this result, it was found that the zeolitic molecular sieve 4A was suitably used for separating the components of R-410A.

3.反応容器の伝熱面積の検討
反応容器41として、ステンレス材料で形成された内径5cm、長さ14cmの容器を用い、吸着剤42としてゼオライト系モレキュラーシーブ4A(ユニオン昭和株式会社製品、モレキュラーシーブ4A 3.2 ペレット)を189g(約230mL、充填高さ約12cm)充填した他は、実施例1、2と同様の条件で吸着脱離試験を行った。真空ポンプでの吸引を開始してからの時間を脱離時間とし、所定の脱離時間毎の各冷媒成分ガスの脱離量を測定した。
3. Examination of the heat transfer area of the reaction vessel As the reaction vessel 41, a vessel made of stainless material having an inner diameter of 5 cm and a length of 14 cm is used, and as the adsorbent 42, zeolite-based molecular sieve 4A (product of Union Showa Co., Ltd., molecular sieve 4A 3) .2 pellets) was subjected to an adsorption / desorption test under the same conditions as in Examples 1 and 2, except that 189 g (about 230 mL, filling height: about 12 cm) were filled. The time from the start of suction with a vacuum pump was taken as the desorption time, and the desorption amount of each refrigerant component gas for each predetermined desorption time was measured.

結果を図19に示す。縦軸は積算脱離量(g/kg)、横軸は脱離時間(min)を示している。実施例2では、脱離時間50分で約80g弱のHFC−32の脱離が見られたが、本実施例では同量を脱離させるためには、2倍の100分もの時間がかかることが分かった。これは、実施例2で用いた反応容器の伝熱面積が吸着材1Lあたり0.134mであったのに対して、本実施例では0.080mであり、脱離時の吸着材41と十分な熱交換ができなかったためと考えられる。このことから、反応効率を向上させるため、反応容器の伝熱面積は、0.1m/L以上とすることが好ましい。 The results are shown in FIG. The vertical axis represents the accumulated desorption amount (g / kg), and the horizontal axis represents the desorption time (min). In Example 2, about 80 g of HFC-32 was desorbed at a desorption time of 50 minutes. In this example, it took twice as long as 100 minutes to desorb the same amount. I understood that. This is because the heat transfer area of the reaction vessel used in Example 2 was 0.134 m 2 per liter of the adsorbent, whereas in this example, it was 0.080 m 2 , and the adsorbent 41 at the time of desorption. This is probably because the heat exchange was not sufficient. From this, in order to improve reaction efficiency, it is preferable that the heat transfer area of the reaction vessel is 0.1 m 2 / L or more.

4.混合冷媒R−407CガスのZMS吸着剤への吸着
実施例1に記載の装置を用い、図12に示す本発明の第3の実施形態に記載の成分分離装置1において、反応容器41に吸着剤42としてゼオライト系モレキュラーシーブ4A(ユニオン昭和株式会社製品、モレキュラーシーブ4A 3.2 ペレット)を172g(約215mL)充填し、真空ポンプ6で反応容器41内の圧力を約2kPaに減圧して反応容器41内の空気を除き、吸着剤42を精製した。反応容器41の流出部411側の弁V3を閉め、非通気状態で圧力容器2から混合冷媒GとしてR−407Cガス(ジフルオロメタン(HFC−32):ペンタフルオロエタン(HFC−125):1,1,1,2−テトラフルオロエタン(HFC−134a)=23:25:52)を反応容器41に供給した。R−407Cガスの供給圧力は約150kPaとなるように減圧弁3で調整し、1気圧換算の流量は2.18L/minであった。また、調温手段5は作動させず、22℃の室温環境下で試験を行った。R−407Cガスの供給を開始してからの時間を吸着時間とし、所定の吸着時間毎の各冷媒成分ガスの吸着量を測定した。
4). Adsorption of mixed refrigerant R-407C gas to ZMS adsorbent In the component separation apparatus 1 according to the third embodiment of the present invention shown in FIG. 42, 172 g (about 215 mL) of zeolite-based molecular sieve 4A (product of Union Showa Co., Ltd., molecular sieve 4A 3.2 pellets) is filled, and the pressure in the reaction vessel 41 is reduced to about 2 kPa with the vacuum pump 6. The air in 41 was removed and the adsorbent 42 was purified. The valve V3 on the outflow part 411 side of the reaction vessel 41 is closed, and R-407C gas (difluoromethane (HFC-32): pentafluoroethane (HFC-125): 1, as mixed refrigerant G from the pressure vessel 2 in a non-ventilated state. 1,1,2-tetrafluoroethane (HFC-134a) = 23: 25: 52) was supplied to the reaction vessel 41. The supply pressure of the R-407C gas was adjusted by the pressure reducing valve 3 so as to be about 150 kPa, and the flow rate in terms of 1 atm was 2.18 L / min. Moreover, the temperature control means 5 was not operated and the test was performed in a room temperature environment of 22 ° C. The time from the start of the supply of R-407C gas was taken as the adsorption time, and the adsorption amount of each refrigerant component gas for each predetermined adsorption time was measured.

結果を図20に示す。縦軸は積算吸着量(g/kg)、横軸は吸着時間(min)を示している。R−407Cは、R−410AよりもHFC−32の混合割合が1/2以下であるが、流量を約2倍にすれば、吸着量は略同じになることが分かった。これは、HFC−32が、HFC−125やHFC−134aの共存に影響されず、選択的にモレキュラーシーブ4Aに吸着されることを示している。他方、本実施例においても、HFC−125やHFC−134aの吸着は全く見られなかった。   The results are shown in FIG. The vertical axis represents the integrated adsorption amount (g / kg), and the horizontal axis represents the adsorption time (min). R-407C has a mixing ratio of HFC-32 that is 1/2 or less than that of R-410A. However, it was found that the amount of adsorption was approximately the same when the flow rate was doubled. This indicates that HFC-32 is selectively adsorbed on the molecular sieve 4A without being affected by the coexistence of HFC-125 and HFC-134a. On the other hand, no adsorption of HFC-125 or HFC-134a was observed in this example.

5.混合冷媒R−410AガスのMSC吸着剤への吸着
反応容器41として、ステンレス材料で形成された内径3cm、長さ20cmの容器を用い、吸着剤42としてモレキュラーシービングカーボンX2M[大阪ガスケミカル株式会社製品、粒状白鷺(登録商標)X2M]を65g(約125mL)充填した他は、実施例1と同様の条件で吸着試験を行った。R−410Aガスの供給圧力は約150kPaとなるように、減圧弁3で調整し、1気圧換算の流量は0.5L/minであった。また、調温手段5は作動させず、20℃の室温環境下で試験を行った。R−410Aガスの供給を開始してからの時間を吸着時間とし、所定の吸着時間毎の各冷媒成分ガスの吸着量を測定した。
5. Adsorption of Mixed Refrigerant R-410A Gas to MSC Adsorbent As a reaction vessel 41, a vessel made of stainless steel with an inner diameter of 3 cm and a length of 20 cm is used. As the adsorbent 42, molecular sieve carbon X2M [Osaka Gas Chemical Co., Ltd.] The adsorption test was conducted under the same conditions as in Example 1 except that 65 g (about 125 mL) of the product, granular white birch (registered trademark) X2M] was charged. The supply pressure of the R-410A gas was adjusted by the pressure reducing valve 3 so as to be about 150 kPa, and the flow rate in terms of 1 atm was 0.5 L / min. Moreover, the temperature control means 5 was not operated and the test was performed in a room temperature environment of 20 ° C. The time after starting the supply of the R-410A gas was taken as the adsorption time, and the adsorption amount of each refrigerant component gas for each predetermined adsorption time was measured.

結果を図21に示す。縦軸は積算吸着量(g/kg)、横軸は吸着時間(min)を示している。モレキュラーシービングカーボンX2Mに対し、吸着時間10分ころまでは、HFC−32はHFC−125の約3倍の量を吸着するが、時間の経過と共にその差は縮小し、吸着時間30分ではHFC−32の積算吸着量は100g/kg程度、HFC−125は80g/kg程度となることが分かった。このことより、吸着時間を10分程度とすることでHFC−32がHFC−125より約3倍量回収できる可能性があることが分かった。   The results are shown in FIG. The vertical axis represents the integrated adsorption amount (g / kg), and the horizontal axis represents the adsorption time (min). For molecular sieve carbon X2M, HFC-32 adsorbs about 3 times the amount of HFC-125 until the adsorption time is around 10 minutes, but the difference decreases with the passage of time. It was found that the integrated adsorption amount of -32 was about 100 g / kg, and that of HFC-125 was about 80 g / kg. From this, it was found that there is a possibility that HFC-32 can be recovered about three times as much as HFC-125 by setting the adsorption time to about 10 minutes.

6.混合冷媒R−410AガスのMSC吸着剤からの脱離
実施例5に記載の成分分離装置を用い、実施例5と同様に非通気状態で圧力容器2から混合冷媒R−410Aガスを反応容器41に供給し、モレキュラーシービングカーボンX2M[大阪ガスケミカル株式会社製品、粒状白鷺(登録商標)X2M]への吸着を行った。R−410Aガスの供給圧力は約150kPaとし、吸着時間は30分とした。その後、パージガスである窒素ガスが収容されている容器を反応容器41の流入部410に接続し、少量の窒素ガスを反応容器41内に供給してMSC吸着剤に吸着されている物質を窒素パージにより脱離させた。窒素ガスの流量は約0.2mL/minであった。脱離反応は加温手段52を作動させ、95℃の湯で反応容器41を保温しながら行った。窒素ガスを供給してからの時間を脱離時間とし、所定の脱離時間毎の各冷媒成分ガスの脱離量を測定した。
6). Desorption of Mixed Refrigerant R-410A Gas from MSC Adsorbent Using the component separation apparatus described in Example 5, the mixed refrigerant R-410A gas is discharged from the pressure vessel 2 in a non-vented state in the same manner as in Example 5 in the reaction vessel 41. And adsorbed onto molecular sieve carbon X2M [Osaka Gas Chemical Co., Ltd. product, granular white birch (registered trademark) X2M]. The supply pressure of R-410A gas was about 150 kPa, and the adsorption time was 30 minutes. Thereafter, a container containing nitrogen gas as a purge gas is connected to the inflow portion 410 of the reaction container 41, and a small amount of nitrogen gas is supplied into the reaction container 41 to purge the substance adsorbed by the MSC adsorbent with nitrogen. Was removed. The flow rate of nitrogen gas was about 0.2 mL / min. The desorption reaction was performed by operating the heating means 52 and keeping the reaction vessel 41 warm with 95 ° C. hot water. The time after the supply of nitrogen gas was taken as the desorption time, and the desorption amount of each refrigerant component gas for each predetermined desorption time was measured.

結果を図22に示す。縦軸は積算脱離量(g/kg)、横軸は脱離時間(min)を示している。HFC−32は脱離を開始してから約15分間で略全量が脱離するのに対して、HFC−125は脱離時間約60分が経過しても完全には脱離されなかった。従って、実施例5に示す吸着容量及び吸着速度の違い、そして本実施例に示す脱離速度の違いを利用すれば、HFC−32とHFC−125とを成分分離することが可能であると考えられる。   The results are shown in FIG. The vertical axis represents the accumulated desorption amount (g / kg), and the horizontal axis represents the desorption time (min). HFC-32 was almost completely desorbed in about 15 minutes from the start of desorption, whereas HFC-125 was not completely desorbed even after about 60 minutes had elapsed. Therefore, if the difference in adsorption capacity and adsorption rate shown in Example 5 and the difference in desorption rate shown in this Example are utilized, it is considered that HFC-32 and HFC-125 can be separated into components. It is done.

7.混合冷媒R−410Aの成分分離
図1に示す本発明の第1の実施形態に記載の成分分離装置1において、圧力容器2に入った混合冷媒R−410Aの成分分離を行った。圧力容器2としては、混合冷媒R−410Aが10〜15kg収容されているものを用いた。反応容器41としては、ステンレス材料で形成された内径31mm、長さ80cmのチューブを19本用いた。反応容器41の総容量は約13Lである。反応容器41には吸着剤42としてゼオライト系モレキュラーシーブ4A(ユニオン昭和株式会社製品、モレキュラーシーブ4A 3.2 ペレット)をトータルで7.822kg充填した。成分分離工程は図2に示すフロー図の工程S1〜S6の通りとし、準備工程のS1は1バッチ(初回)のみ、S2〜S6工程は5バッチ行った。具体的には、準備工程S1である反応容器41内の減圧は、真空ポンプ6aと三方弁V4を用いて行い、反応容器41内の圧力が1kPa以下を示してから5分経過した時点を終了とした。次の混合冷媒Gの供給工程S2及び特定の冷媒成分の吸着工程S3では、混合冷媒Gの液を抜き出して反応容器41内の圧力が大気圧を超えないよう、減圧弁3でガスの圧力を調整した。また、冷却手段53を作動させ、吸着熱が生じた反応容器41を水で冷却した。この条件で混合冷媒Gの供給を行い、特定の冷媒成分を吸着剤42に吸着させた。圧力容器2の質量計M1での重量減少が150gに達すると共に、反応容器41の内部温度が20℃以下となってから1分経過した時点を供給工程S2及び吸着工程S3の終了とした。次に、回収工程S4として、真空ポンプ6aで反応容器41内の圧力を減圧させ、吸着剤42に選択的に吸着しない他の成分を中間タンク81aに回収した。中間タンク81aの内部圧力を圧力計P4でモニターし、加圧液化装置82aで液化して回収容器83aに回収した。また、この工程S4においては、調温手段5は作動させず、18〜22℃の常温温度下で行った。反応容器41内の圧力が1kPa以下を示してから5分経過した時点を回収工程S4の終了とした。次に、脱離工程S5として、加温手段52を作動させて温水を調温ジャケット51に供給し、反応容器41を介して吸着剤42を加温した。真空ポンプ6bを作動させ、反応容器41内の圧力を減圧させて、吸着剤42に選択的に吸着している特定の冷媒成分を脱離させた。反応容器41の内部温度が93℃以上となってから60分経過すると共に反応容器41内の圧力が1kPa以下を示してから1分経過した時点を脱離工程S5の終了とした。脱離させた特定の冷媒成分は中間タンク81bに回収した。中間タンク81bの内部圧力を圧力計P5でモニターし、加圧液化装置82bで液化して回収容器83bに収容して特定の冷媒成分の回収工程S6を終了した。
7). Component Separation of Mixed Refrigerant R-410A In the component separation apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1, component separation of the mixed refrigerant R-410A that entered the pressure vessel 2 was performed. As the pressure vessel 2, one containing 10 to 15 kg of mixed refrigerant R-410A was used. As the reaction vessel 41, 19 tubes made of stainless steel and having an inner diameter of 31 mm and a length of 80 cm were used. The total capacity of the reaction vessel 41 is about 13L. A total of 7.822 kg of zeolite molecular sieve 4A (product of Union Showa Co., Ltd., molecular sieve 4A 3.2 pellets) was filled in the reaction vessel 41 as the adsorbent 42. The component separation step was performed as shown in steps S1 to S6 in the flowchart shown in FIG. Specifically, the pressure reduction in the reaction vessel 41, which is the preparation step S1, is performed using the vacuum pump 6a and the three-way valve V4, and ends when 5 minutes have elapsed after the pressure in the reaction vessel 41 shows 1 kPa or less. It was. In the next mixed refrigerant G supply step S2 and specific refrigerant component adsorption step S3, the pressure of the gas is adjusted by the pressure reducing valve 3 so that the liquid in the mixed refrigerant G is extracted and the pressure in the reaction vessel 41 does not exceed atmospheric pressure. It was adjusted. Moreover, the cooling means 53 was operated and the reaction vessel 41 in which the heat of adsorption was generated was cooled with water. The mixed refrigerant G was supplied under these conditions, and a specific refrigerant component was adsorbed on the adsorbent 42. The weight reduction at the mass meter M1 of the pressure vessel 2 reached 150 g, and the time when 1 minute passed after the internal temperature of the reaction vessel 41 became 20 ° C. or less was regarded as the end of the supply step S2 and the adsorption step S3. Next, as the recovery step S4, the pressure in the reaction vessel 41 was reduced by the vacuum pump 6a, and other components that were not selectively adsorbed by the adsorbent 42 were recovered in the intermediate tank 81a. The internal pressure of the intermediate tank 81a was monitored with a pressure gauge P4, liquefied with a pressurized liquefier 82a, and recovered in a recovery container 83a. Moreover, in this process S4, the temperature control means 5 was not operated but it performed at normal temperature of 18-22 degreeC. The time point when 5 minutes passed after the pressure in the reaction vessel 41 showed 1 kPa or less was regarded as the end of the recovery step S4. Next, as the desorption step S <b> 5, the heating means 52 was operated to supply hot water to the temperature adjustment jacket 51, and the adsorbent 42 was heated via the reaction vessel 41. The vacuum pump 6b was operated to reduce the pressure in the reaction vessel 41, and the specific refrigerant component selectively adsorbed on the adsorbent 42 was desorbed. The end of the desorption step S5 was defined as the time when 60 minutes passed after the internal temperature of the reaction vessel 41 reached 93 ° C. or higher and 1 minute passed after the pressure in the reaction vessel 41 showed 1 kPa or less. The desorbed specific refrigerant component was recovered in the intermediate tank 81b. The internal pressure of the intermediate tank 81b was monitored by the pressure gauge P5, liquefied by the pressurized liquefier 82b and stored in the recovery container 83b, and the specific refrigerant component recovery step S6 was completed.

試験は2回行った。結果を以下表2に示す。表2中の圧力容器内R−410A組成は、試験開始時の圧力容器2内に収容されていたR−410Aの冷媒成分の配合割合を、ガスクロマトグラフィーを用いて測定した値である。また、常温減圧による回収量は、回収工程S4の5バッチ終了時点において回収容器83a内の重量を質量計M2で測定した値である。加温減圧による回収量は、脱離及び回収工程S6の5バッチ終了時点において回収容器83b内の重量を質量計M3で測定した値である。また、圧力容器2及び回収容器83a、83b内に含まれる各冷媒成分の配合割合は、ガスクロマトグラフィーを用いて測定した値である。   The test was performed twice. The results are shown in Table 2 below. The R-410A composition in the pressure vessel in Table 2 is a value obtained by measuring the blending ratio of the refrigerant component of R-410A accommodated in the pressure vessel 2 at the start of the test using gas chromatography. In addition, the amount recovered at normal temperature and reduced pressure is a value obtained by measuring the weight in the recovery container 83a with the mass meter M2 at the end of the fifth batch of the recovery step S4. The recovered amount by heating and depressurization is a value obtained by measuring the weight in the recovery container 83b with the mass meter M3 at the end of 5 batches of the desorption and recovery step S6. Moreover, the mixture ratio of each refrigerant | coolant component contained in the pressure vessel 2 and the collection containers 83a and 83b is the value measured using the gas chromatography.

Figure 2016073972
Figure 2016073972

上記結果より、圧力容器に収容されていた混合冷媒R−410AのHFC−32とHFC−125の配合割合は略1:1となっていたが、成分分離処理を行うことにより、常温減圧後にHFC−125が99.9%と非常に高い純度で分離されることがわかった。HFC−125は、他の成分、すなわち、吸着剤42に選択的に吸着されない成分Gbである。このことから、反応容器41内において、吸着剤42は混合冷媒Gが供給されると特定の冷媒成分Gaを選択的に吸着すること、常温減圧では選択的に吸着された成分Gaはほとんど脱離されないことがわかった。また、加温減圧後にはHFC−32が約90%の純度で分離されることがわかった。本実施例における加温減圧後のHFC−32には、HFC−125が不純物として約10%含まれているが、このHFC−125の量は、先に行われる回収工程S4の減圧時間や脱離及び回収工程S6の温度条件又は減圧時間を調整することによって低減させることができるものと考えられる。このように、本発明により、混合冷媒の成分分離を容易かつ安全に行うことができ、分離され回収された各成分の純度も高いものが得られることがわかった。   From the above results, the mixing ratio of HFC-32 and HFC-125 of the mixed refrigerant R-410A contained in the pressure vessel was about 1: 1. However, by performing the component separation process, It was found that -125 was separated with a very high purity of 99.9%. HFC-125 is a component Gb that is not selectively adsorbed by the other component, that is, the adsorbent 42. From this, in the reaction vessel 41, the adsorbent 42 selectively adsorbs a specific refrigerant component Ga when the mixed refrigerant G is supplied, and the selectively adsorbed component Ga is almost desorbed at room temperature and reduced pressure. I found out that it was not. Moreover, it turned out that HFC-32 is isolate | separated with a purity of about 90% after heating pressure reduction. The HFC-32 after heating and depressurization in this example contains about 10% of HFC-125 as an impurity. The amount of HFC-125 depends on the depressurization time and recovery time of the recovery step S4 performed earlier. It is considered that the temperature can be reduced by adjusting the temperature condition or pressure reduction time of the separation and recovery step S6. Thus, according to the present invention, it was found that the components of the mixed refrigerant can be easily and safely separated, and that the components separated and recovered have high purity.

本発明は、上記の実施形態又は実施例に限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載された発明の要旨を逸脱しない範囲内での種々、設計変更した形態も技術的範囲に含むものである。   The present invention is not limited to the above-described embodiments or examples, and various design changes within the scope not departing from the gist of the invention described in the claims are also included in the technical scope. .

1、10、100 混合冷媒の成分分離装置
2 圧力容器
3 減圧弁
4 吸着部
41 反応容器
410 流入部
411 流出部
412 安全弁
42 吸着剤
5 調温手段
51 調温ジャケット
52 加温手段
52a 温水製造装置
52b 温水循環ポンプ
53 冷却手段
53a 冷水製造装置
53b 冷水循環ポンプ
6a、6b、60、600 真空ポンプ
70 パージガス容器
8、80、800 回収部
81a、81b、801、81c 中間タンク
82a、82b、802、82c 加圧液化装置
83a、83b、803、804、83c 回収容器
G 混合冷媒
Ga 特定の冷媒成分(吸着剤に選択的に吸着する成分)
Gb 他の冷媒成分(吸着剤に選択的に吸着しない成分)
F1、F2 流量計
M1、M2、M3 質量計
P1〜P5 圧力計
V1〜V3、V5、V30 弁
V4、V6、V20、V40、V50、V400 三方弁
W 熱媒体(水)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 10, 100 Component separation apparatus of mixed refrigerant 2 Pressure vessel 3 Pressure reducing valve 4 Adsorption part 41 Reaction container 410 Inflow part 411 Outflow part 412 Safety valve 42 Adsorbent 5 Temperature control means 51 Temperature control jacket 52 Heating means 52a Hot water production apparatus 52b Hot water circulation pump 53 Cooling means 53a Cold water production apparatus 53b Cold water circulation pump 6a, 6b, 60, 600 Vacuum pump 70 Purge gas container 8, 80, 800 Recovery unit 81a, 81b, 801, 81c Intermediate tank 82a, 82b, 802, 82c Pressurized liquefaction device 83a, 83b, 803, 804, 83c Recovery container G Mixed refrigerant Ga Specific refrigerant component (component that is selectively adsorbed by the adsorbent)
Gb Other refrigerant components (components that are not selectively adsorbed by the adsorbent)
F1, F2 Flow meter M1, M2, M3 Mass meter P1-P5 Pressure gauge V1-V3, V5, V30 Valve V4, V6, V20, V40, V50, V400 Three-way valve W Heat medium (water)

Claims (10)

大気圧を超える圧力下で圧力容器に格納されている2種類以上の冷媒を含む混合冷媒から特定の冷媒成分を分離する方法において、
前記混合冷媒のうち前記特定の冷媒成分を選択的に吸着できる吸着剤が充填された前記反応容器内の圧力を大気圧未満に減圧し、前記反応容器中に存在する気体を該反応容器から除去すると共に前記吸着剤に吸着されている物質を除去する準備工程と、
前記圧力容器と前記反応容器との内部圧力の高低差により、前記圧力容器から前記反応容器に前記混合冷媒を供給し、前記特定の冷媒成分を前記吸着剤に吸着させる吸着工程と、
前記吸着剤を熱媒体で加温すると共に前記吸着剤に吸着された特定の冷媒成分を脱離させる脱離工程と、を有することを特徴とする混合冷媒の成分分離方法。
In a method for separating a specific refrigerant component from a mixed refrigerant containing two or more kinds of refrigerant stored in a pressure vessel under a pressure exceeding atmospheric pressure,
The pressure in the reaction vessel filled with an adsorbent capable of selectively adsorbing the specific refrigerant component of the mixed refrigerant is reduced to less than atmospheric pressure, and the gas present in the reaction vessel is removed from the reaction vessel. And a preparatory step of removing the substance adsorbed on the adsorbent;
An adsorption step of supplying the mixed refrigerant from the pressure vessel to the reaction vessel due to a difference in internal pressure between the pressure vessel and the reaction vessel, and adsorbing the specific refrigerant component to the adsorbent;
A desorbing step of heating the adsorbent with a heat medium and desorbing a specific refrigerant component adsorbed on the adsorbent.
大気圧を超える圧力下で圧力容器に格納されている2種類以上の冷媒を含む混合冷媒から特定の冷媒成分を分離する方法において、
前記混合冷媒のうち前記特定の冷媒成分を選択的に吸着できる吸着剤が充填された前記反応容器内の圧力を大気圧未満に減圧し、前記反応容器中に存在する気体を該反応容器から除去すると共に前記吸着剤に吸着されている物質を除去する準備工程と、
前記圧力容器と前記反応容器との内部圧力の高低差により、前記圧力容器から前記反応容器に前記混合冷媒を供給し、前記特定の冷媒成分を前記吸着剤に吸着させる吸着工程と、
前記反応容器内の圧力を減圧することにより、前記混合冷媒のうち、前記特定の冷媒成分以外の他の成分を前記反応容器から回収する回収工程と、
前記吸着剤を熱媒体で加温すると共に前記吸着剤に吸着された特定の冷媒成分を脱離させる脱離工程と、を有することを特徴とする混合冷媒の成分分離方法。
In a method for separating a specific refrigerant component from a mixed refrigerant containing two or more kinds of refrigerant stored in a pressure vessel under a pressure exceeding atmospheric pressure,
The pressure in the reaction vessel filled with an adsorbent capable of selectively adsorbing the specific refrigerant component of the mixed refrigerant is reduced to less than atmospheric pressure, and the gas present in the reaction vessel is removed from the reaction vessel. And a preparatory step of removing the substance adsorbed on the adsorbent;
An adsorption step of supplying the mixed refrigerant from the pressure vessel to the reaction vessel due to a difference in internal pressure between the pressure vessel and the reaction vessel, and adsorbing the specific refrigerant component to the adsorbent;
A recovery step of recovering from the reaction vessel other components than the specific refrigerant component of the mixed refrigerant by reducing the pressure in the reaction vessel;
A desorbing step of heating the adsorbent with a heat medium and desorbing a specific refrigerant component adsorbed on the adsorbent.
大気圧を超える圧力下で圧力容器に格納されている2種類以上の冷媒を含む混合冷媒から特定の冷媒成分を分離する方法において、
前記混合冷媒のうち前記特定の冷媒成分を選択的に吸着できる吸着剤が充填された前記反応容器内の圧力を大気圧未満に減圧し、前記反応容器中に存在する気体を該反応容器から除去すると共に前記吸着剤に吸着されている物質を除去する準備工程と、
前記圧力容器と前記反応容器との内部圧力の高低差により、前記圧力容器から前記反応容器に前記混合冷媒を大気圧以上のガス圧力で供給し、前記特定の冷媒成分を前記吸着剤に吸着させる吸着工程と、
前記吸着工程において、前記吸着剤に吸着されなかった他の冷媒成分を前記反応容器から流出させて回収する回収工程と、
前記吸着剤を熱媒体で加温すると共に前記吸着剤に吸着された前記特定の冷媒成分を脱離させる脱離工程と、を有することを特徴とする混合冷媒の成分分離方法。
In a method for separating a specific refrigerant component from a mixed refrigerant containing two or more kinds of refrigerant stored in a pressure vessel under a pressure exceeding atmospheric pressure,
The pressure in the reaction vessel filled with an adsorbent capable of selectively adsorbing the specific refrigerant component of the mixed refrigerant is reduced to less than atmospheric pressure, and the gas present in the reaction vessel is removed from the reaction vessel. And a preparatory step of removing the substance adsorbed on the adsorbent;
Due to the difference in internal pressure between the pressure vessel and the reaction vessel, the mixed refrigerant is supplied from the pressure vessel to the reaction vessel at a gas pressure equal to or higher than atmospheric pressure, and the specific refrigerant component is adsorbed by the adsorbent. An adsorption process;
In the adsorption step, a recovery step of recovering other refrigerant components that have not been adsorbed by the adsorbent by flowing out of the reaction vessel;
And a desorption step of heating the adsorbent with a heat medium and desorbing the specific refrigerant component adsorbed on the adsorbent.
大気圧を超える圧力下で圧力容器に格納されている2種類以上の冷媒を含む混合冷媒から特定の冷媒成分を分離する方法において、
前記混合冷媒のうち前記特定の冷媒成分を選択的に吸着できる吸着剤が充填された前記反応容器内の圧力を大気圧未満に減圧し、前記反応容器中に存在する気体を該反応容器から除去すると共に前記吸着剤に吸着されている物質を除去する準備工程と、
前記圧力容器と前記反応容器との内部圧力の高低差により、前記圧力容器から前記反応容器に前記混合冷媒を大気圧以上のガス圧力で供給し、前記特定の冷媒成分を前記吸着剤に吸着させる吸着工程と、
前記吸着剤を熱媒体で加温すると共に前記吸着剤に吸着された前記特定の冷媒成分を脱離させる脱離工程と、を有し、
前記特定の冷媒成分以外の他の成分は、前記圧力容器内に残存した成分として回収されることを特徴とする混合冷媒の成分分離方法。
In a method for separating a specific refrigerant component from a mixed refrigerant containing two or more kinds of refrigerant stored in a pressure vessel under a pressure exceeding atmospheric pressure,
The pressure in the reaction vessel filled with an adsorbent capable of selectively adsorbing the specific refrigerant component of the mixed refrigerant is reduced to less than atmospheric pressure, and the gas present in the reaction vessel is removed from the reaction vessel. And a preparatory step of removing the substance adsorbed on the adsorbent;
Due to the difference in internal pressure between the pressure vessel and the reaction vessel, the mixed refrigerant is supplied from the pressure vessel to the reaction vessel at a gas pressure equal to or higher than atmospheric pressure, and the specific refrigerant component is adsorbed by the adsorbent. An adsorption process;
A desorption step of heating the adsorbent with a heat medium and desorbing the specific refrigerant component adsorbed on the adsorbent,
Components other than the specific refrigerant component are recovered as components remaining in the pressure vessel.
前記脱離工程における前記吸着剤の加温が、100℃未満の熱媒体で前記反応容器を加温することにより行われることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の混合冷媒の成分分離方法。   The mixing according to any one of claims 1 to 4, wherein heating of the adsorbent in the desorption step is performed by heating the reaction vessel with a heat medium of less than 100 ° C. Refrigerant component separation method. 前記脱離工程における前記特定の冷媒成分の脱離が、前記反応容器内の圧力を減圧することにより行われることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の混合冷媒の成分分離方法。   The component of the mixed refrigerant according to any one of claims 1 to 5, wherein the desorption of the specific refrigerant component in the desorption step is performed by reducing the pressure in the reaction vessel. Separation method. 前記脱離工程における前記特定の冷媒成分の脱離が、前記反応容器へのパージガスの供給により行われることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の混合冷媒の成分分離方法。   6. The component separation method for mixed refrigerant according to claim 1, wherein the desorption of the specific refrigerant component in the desorption step is performed by supplying a purge gas to the reaction vessel. . 圧力容器中に格納されている2種類以上の冷媒を含む混合冷媒から特定の冷媒成分を分離する成分分離装置であって、
前記圧力容器と接続され、前記圧力容器から減圧弁を介して供給された前記混合冷媒のうち前記特定の冷媒成分を選択的に吸着できる吸着剤が充填された反応容器と、
前記反応容器と接続され、前記反応容器内の圧力を減圧することにより該反応容器内に存在する気体及び前記吸着剤に吸着されている物質を前記反応容器から排出させる減圧手段と、
前記反応容器を調温する熱媒体を備える調温手段と、
前記反応容器と接続され、少なくとも前記吸着剤に吸着された特定の冷媒成分を回収するための回収容器とを備えたことを特徴とする混合冷媒の成分分離装置。
A component separation device for separating a specific refrigerant component from a mixed refrigerant containing two or more kinds of refrigerant stored in a pressure vessel,
A reaction vessel that is connected to the pressure vessel and filled with an adsorbent capable of selectively adsorbing the specific refrigerant component of the mixed refrigerant supplied from the pressure vessel via a pressure reducing valve;
A depressurization means connected to the reaction vessel and for discharging the gas present in the reaction vessel and the substance adsorbed on the adsorbent by depressurizing the pressure in the reaction vessel;
Temperature control means comprising a heat medium for adjusting the temperature of the reaction vessel;
A mixed refrigerant component separation apparatus comprising: a recovery container connected to the reaction container and recovering at least a specific refrigerant component adsorbed by the adsorbent.
前記調温手段の前記熱媒体は水であり、前記反応容器を少なくとも加温できるように構成されていることを特徴とする請求項8に記載の混合冷媒の成分分離装置。   The mixed refrigerant component separation apparatus according to claim 8, wherein the heat medium of the temperature adjusting means is water, and is configured so as to at least heat the reaction vessel. 前記反応容器の熱伝導面積は、前記吸着剤の充填体積あたり0.1m/L以上となるように構成されていることを特徴とする請求項8又は9に記載の混合冷媒の成分分離装置。 The mixed refrigerant component separation device according to claim 8 or 9, wherein a heat conduction area of the reaction vessel is configured to be 0.1 m 2 / L or more per packed volume of the adsorbent. .
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