JP2020058989A - Gas refining equipment and gas refining method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、気体精製装置及び気体精製方法に関する。 The present invention relates to a gas purification device and a gas purification method.
空気分離に用いる原料空気の前処理では、不純物である水分や二酸化炭素、あるいは亜酸化窒素や炭化水素等を除去する。このような不純物を除去する前処理装置として、一般的に、温度変動(スイング)吸着(TSA:Thermal Swing Adsorption)法による気体精製装置、すなわちTSA装置が用いられる。特に、原料空気の前処理として用いるTSA装置では、吸着塔に2以上の吸着剤を充填し、それぞれの吸着剤からなる層(以下、単に吸着剤層ともいう)が吸着塔内における原料空気の流れ方向に対して垂直となるように積層された状態とする。具体的には、吸着塔の原料空気が供給される側から順に、水分除去用の吸着剤、次いで二酸化炭素除去用の吸着剤を充填し、場合によってはさらに亜酸化窒素除去用の吸着剤を充填して、それぞれの吸着剤層を積層する。このような吸着塔を備えたTSA装置により、原料空気中に含まれる上述した不純物が除去された精製ガス(精製空気)が得られる。 In the pretreatment of raw material air used for air separation, impurities such as water and carbon dioxide, nitrous oxide and hydrocarbons are removed. As a pretreatment device for removing such impurities, a gas purifying device by a temperature swing (TSA: Thermal Swing Adsorption) method, that is, a TSA device is generally used. In particular, in a TSA apparatus used as a pretreatment of raw material air, an adsorption tower is filled with two or more adsorbents, and a layer (hereinafter, also simply referred to as an adsorbent layer) composed of the respective adsorbents is used for the raw material air in the adsorption tower. The layers are stacked so as to be perpendicular to the flow direction. Specifically, in order from the side of the adsorption tower to which the raw material air is supplied, an adsorbent for removing water and then an adsorbent for removing carbon dioxide are charged, and in some cases, an adsorbent for removing nitrous oxide is further added. Fill and stack each adsorbent layer. With the TSA apparatus equipped with such an adsorption tower, a purified gas (purified air) from which the above-mentioned impurities contained in the raw material air are removed can be obtained.
TSA装置は、一般的に2以上の吸着塔を有しており、一方の吸着塔において不純物を吸着剤に吸着させる間、他方の吸着塔において吸着剤の再生を行う。吸着剤の再生は、先ず、原料空気が供給される側と反対側から吸着塔内に加熱した精製ガス(以下、単に「加熱ガス」ともいう)を供給して、吸着塔内に充填された吸着剤(吸着剤層)から吸着質をそれぞれ脱離させる(以下、単に「加熱工程」ともいう)。次いで、吸着塔内に加熱しない精製ガス(以下、単に「冷却ガス」ともいう)を供給して吸着塔内の吸着剤(吸着剤層)を冷却する(以下、単に「冷却工程」ともいう)。 The TSA device generally has two or more adsorption towers, and while one adsorption tower adsorbs impurities to the adsorbent, the other adsorption tower regenerates the adsorbent. To regenerate the adsorbent, first, the purified gas (hereinafter also simply referred to as "heating gas") heated in the adsorption tower is supplied from the side opposite to the side to which the raw material air is supplied, and the adsorbent is filled in the adsorption tower. Each adsorbate is desorbed from the adsorbent (adsorbent layer) (hereinafter, also simply referred to as "heating step"). Then, a purified gas that is not heated (hereinafter, also simply referred to as "cooling gas") is supplied into the adsorption tower to cool the adsorbent (adsorbent layer) in the adsorption tower (hereinafter, simply referred to as "cooling step"). .
このように、吸着塔内の吸着剤を再生する際、吸着剤の加熱および冷却には精製ガスの一部(10〜35体積%程度)を使用するため、精製ガスの収率が低下する。したがって、TSA装置では、吸着剤の再生に使用する加熱ガス及び冷却ガス(以下、単に「再生ガス」ともいう)の総量の削減が求められている。 As described above, when regenerating the adsorbent in the adsorption tower, a part (about 10 to 35% by volume) of the purified gas is used for heating and cooling the adsorbent, so that the yield of the purified gas decreases. Therefore, the TSA device is required to reduce the total amount of heating gas and cooling gas (hereinafter, also simply referred to as “regeneration gas”) used for regenerating the adsorbent.
ところで、空気分離に用いる前処理装置としてTSA装置を用いる場合、吸着塔内の吸着剤の再生に必要とされるエネルギーの内訳は、50%が吸着している水分の脱離、2%が吸着している二酸化炭素や亜酸化窒素の脱離、48%が吸着剤の温度上昇であることが知られている(特許文献1を参照)。 By the way, when a TSA device is used as a pretreatment device for air separation, 50% of the energy required to regenerate the adsorbent in the adsorption tower is desorption of adsorbed water, and 2% is adsorption. It is known that desorption of carbon dioxide and nitrous oxide is occurring and 48% is the temperature rise of the adsorbent (see Patent Document 1).
再生ガスの総量を削減する最も簡単な方法として、吸着塔内に供給する加熱ガスの高温化が挙げられる。しかしながら、加熱ガスの温度を上げるためには、ガス供給経路に設ける弁やシール材等に耐熱性が要求されるため、装置全体のコストアップにつながる。 The simplest method of reducing the total amount of regenerated gas is to raise the temperature of the heating gas supplied to the adsorption tower. However, in order to raise the temperature of the heated gas, heat resistance is required for the valve and the sealing material provided in the gas supply path, which leads to an increase in the cost of the entire apparatus.
ところで、空気分離の前処理装置の場合、加熱ガスは吸着塔内で二酸化炭素除去用の吸着剤層(あるいは亜酸化窒素除去用の吸着剤層)側から水分除去用の吸着剤層側に流れる。加熱ガスの温度を上げると吸着剤層全体の温度を上昇させることになるが、二酸化炭素除去用の吸着剤層及び亜酸化窒素除去用の吸着剤層に吸着している二酸化炭素や亜酸化窒素は100℃未満で脱離できるため、これらの吸着剤層を100℃以上に加熱する必要はない(特許文献1を参照)。 By the way, in the case of the pretreatment device for air separation, the heating gas flows in the adsorption tower from the adsorbent layer for removing carbon dioxide (or the adsorbent layer for removing nitrous oxide) to the adsorbent layer for removing water. . Increasing the temperature of the heating gas raises the temperature of the entire adsorbent layer, but the carbon dioxide and nitrous oxide adsorbed on the adsorbent layer for removing carbon dioxide and the adsorbent layer for removing nitrous oxide Can be desorbed at less than 100 ° C., so it is not necessary to heat these adsorbent layers to 100 ° C. or higher (see Patent Document 1).
特許文献2には、このような余分なエネルギーを削減する方法として、二酸化炭素除去用の吸着剤層と水分除去用の吸着剤層との間から吸着塔内に加熱ガスを導入する方法が開示されている。特許文献2に開示された方法によれば、二酸化炭素除去用の吸着剤層の加熱に使われる余分なエネルギーはなくなるが、吸着塔の側面から加熱ガスを導入するためのバルブの追加等、吸着塔の構造を変更する必要がある。
また、加熱ガスの高温化以外の方法により、吸着剤の再生に必要な熱を補う方法が検討されている。たとえば、マイクロ波エネルギーによる熱供給、吸着塔の充填層内への電気ヒーターの設置、吸着塔への直接通電、吸着塔側胴に設けた流路に加熱および冷却流体を流す方法が挙げられる(特許文献3等を参照)。しかしながら、いずれの方法も付帯装置が必要であるか、吸着塔の構造が複雑化してしまうという課題がある。 In addition, a method of supplementing the heat required for regenerating the adsorbent by a method other than heating the heated gas has been studied. For example, there is a method of supplying heat by microwave energy, installing an electric heater in the packed bed of the adsorption tower, directly energizing the adsorption tower, or flowing a heating and cooling fluid through a channel provided in the body of the adsorption tower ( See Patent Document 3). However, either method requires an auxiliary device, or the structure of the adsorption tower becomes complicated.
一方、特許文献4には、吸着塔の外周面にヒーターを設け、このヒーターによって吸着塔を直接加熱する方法が開示されている。特許文献4に開示された方法によれば、単純な構成により加熱工程における加熱ガスの使用量を削減できる。しかしながら、冷却工程に関して何ら考慮されておらず、そのまま実施すると吸着塔内の吸着剤の冷却が阻害されて冷却ガスの使用量が増大するため、結果、再生ガスの総量が増大してしまうことがある。
On the other hand,
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、簡便な構成及び操作により、再生ガスの総量の削減が可能な気体精製装置及び気体精製方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a gas purification apparatus and a gas purification method capable of reducing the total amount of regenerated gas with a simple configuration and operation.
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を備える。
[1] 温度スイング吸着法により、1以上の除去対象物を含む原料ガスから前記除去対象物が除去された精製ガスを得る気体精製装置であって、
塔底部に設けられた第1給排気口と塔頂部に設けられた第2給排気口とを有する、1以上の吸着塔と、
前記吸着塔の外周面を覆うとともに前記吸着塔を加熱する加熱装置と、を備え、
前記吸着塔の内側に、前記除去対象物のうち少なくとも1種を吸着する吸着剤が充填された吸着剤層が、前記第1給排気口と前記第2給排気口とを結ぶ方向に、1以上積層されており、
前記吸着剤の再生に必要とされる熱エネルギーが最も大きな前記吸着剤が充填された吸着剤層に対応する、前記吸着塔の外周面にのみ前記加熱装置を設けるとともに、
加熱対象となる前記吸着剤層に対応する前記外周面のうち、少なくとも一部に前記加熱装置を設けない領域を設ける、気体精製装置。
[2] 前記加熱装置を設けない領域が、前記第1給排気口と前記第2給排気口とを結ぶ方向において、前記吸着剤の再生時に前記吸着剤層の二次側となる側に設けられる、[1]に記載の気体精製装置。
[3] 前記加熱装置を設けない領域が、前記外周面の周方向全体にわたって設けられる、[1]又は[2]に記載の気体精製装置。
[4] 加熱対象となる前記吸着剤層に対応する、前記吸着塔の外周面のうち、前記第1給排気口と前記第2給排気口とを結ぶ方向において15〜50%を覆うように前記加熱装置を設ける、[3]に記載の気体精製装置。
[5] 前記吸着塔の内側に、前記吸着剤層が2以上積層されている、[1]乃至[4]のいずれか一項に記載の気体精製装置。
[6] 前記吸着剤の再生に必要とされる熱エネルギーが最も大きな前記吸着剤層が、水を吸着する吸着剤が充填された吸着剤層である、[1]乃至[5]のいずれか一項に記載の気体精製装置。
[7] 前記気体精製装置が、空気分離の前処理装置である、[1]乃至[6]のいずれか一項に記載の気体精製装置。
[8] [1]〜[7]のいずれか一項に記載の気体精製装置を用いる気体精製方法であって、
吸着塔内の吸着剤を再生する際に、
精製ガスの一部を加熱した後、前記吸着塔内に導入し、前記吸着塔内の前記吸着剤を加熱して前記吸着剤から除去対象物を脱離させる加熱工程と、
前記精製ガスの一部を加熱せずに前記吸着塔内に導入し、前記加熱工程で加熱された前記吸着剤を冷却する冷却工程と、を行うとともに、
前記加熱工程において加熱装置を運転する、気体精製方法。
[9] 前記加熱工程の開始から所要の時間のみ、前記加熱装置を運転する、[8]に記載の気体精製方法。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configurations.
[1] A gas purification device for obtaining a purified gas in which the removal target is removed from a raw material gas containing one or more removal targets by a temperature swing adsorption method,
One or more adsorption towers having a first air supply / exhaust port provided at the bottom of the tower and a second air supply / exhaust port provided at the top of the tower;
A heating device for heating the adsorption tower while covering the outer peripheral surface of the adsorption tower,
An adsorbent layer filled with an adsorbent that adsorbs at least one of the objects to be removed is provided inside the adsorption tower in a direction connecting the first air supply / exhaust port and the second air supply / exhaust port. These are stacked,
The heat energy required for the regeneration of the adsorbent corresponds to the adsorbent layer filled with the largest adsorbent, with the heating device provided only on the outer peripheral surface of the adsorption tower,
A gas purifying device, wherein a region where the heating device is not provided is provided in at least a part of the outer peripheral surface corresponding to the adsorbent layer to be heated.
[2] A region where the heating device is not provided is provided on a side that is a secondary side of the adsorbent layer when the adsorbent is regenerated in a direction connecting the first air supply / exhaust port and the second air supply / exhaust port. The gas purification apparatus according to [1], which is provided.
[3] The gas purifier according to [1] or [2], wherein the region where the heating device is not provided is provided over the entire outer circumferential surface in the circumferential direction.
[4] To cover 15 to 50% of the outer peripheral surface of the adsorption tower corresponding to the adsorbent layer to be heated in the direction connecting the first air supply / exhaust port and the second air supply / exhaust port. The gas purification device according to [3], wherein the heating device is provided.
[5] The gas purification device according to any one of [1] to [4], wherein two or more of the adsorbent layers are laminated inside the adsorption tower.
[6] Any one of [1] to [5], wherein the adsorbent layer that has the largest thermal energy required to regenerate the adsorbent is an adsorbent layer filled with an adsorbent that adsorbs water. The gas purification device according to one item.
[7] The gas purification device according to any one of [1] to [6], wherein the gas purification device is a pretreatment device for air separation.
[8] A gas purification method using the gas purification apparatus according to any one of [1] to [7],
When regenerating the adsorbent in the adsorption tower,
After heating a part of the purified gas, introduced into the adsorption tower, a heating step of heating the adsorbent in the adsorption tower to desorb the removal object from the adsorbent,
Introduced into the adsorption tower without heating a part of the purified gas, and performing a cooling step of cooling the adsorbent heated in the heating step,
A gas purification method, wherein a heating device is operated in the heating step.
[9] The gas purification method according to [8], wherein the heating device is operated only for a required time from the start of the heating step.
本発明の気体精製装置及び気体精製方法は、簡便な構成及び操作により、再生ガスの総量を削減できる。
また、本発明の気体精製装置及び気体精製方法は、空気分離の前処理装置及び前処理方法として、特に有用である。
The gas purification apparatus and gas purification method of the present invention can reduce the total amount of regenerated gas with a simple configuration and operation.
Further, the gas purification device and the gas purification method of the present invention are particularly useful as a pretreatment device and a pretreatment method for air separation.
本明細書における下記の用語の意味は以下の通りである。
「精製ガス」とは、吸着塔内に充填された1以上の吸着剤によって原料ガスから除去対象物が除去された気体を意味する。
「吸着剤層」とは、吸着塔内に充填された吸着剤からなる層を意味する。
吸着剤の「再生」とは、除去対象物が吸着された吸着剤を再び除去対象物が吸着され得る状態に戻すことを意味する。
吸着剤の「再生工程」とは、吸着塔内に充填された吸着剤を加熱し、吸着された吸着質(除去対象物)を脱離させる工程(加熱工程)と、吸着塔内の吸着剤を冷却する工程(冷却工程)との総称を意味する。
「加熱ガス」とは、加熱工程において吸着塔内に供給される気体、すなわち、加熱された精製ガスを意味する。
「冷却ガス」とは、冷却工程において吸着塔内に供給される気体、すなわち、加熱しない精製ガスを意味する。
「再生ガス」とは、吸着塔内の吸着剤を再生するために吸着塔内に供給される気体、すなわち、加熱ガス及び冷却ガスを意味する。
「排ガス」とは、吸着剤の再生に使用された再生ガスであって、吸着塔から排出される気体を意味する。
The meanings of the following terms in the present specification are as follows.
The “refined gas” means a gas obtained by removing an object to be removed from the raw material gas by one or more adsorbents filled in the adsorption tower.
The “adsorbent layer” means a layer made of an adsorbent packed in the adsorption tower.
“Regeneration” of the adsorbent means returning the adsorbent on which the removal target is adsorbed to a state in which the removal target can be adsorbed again.
The "regeneration step" of the adsorbent is a step of heating the adsorbent filled in the adsorption tower to desorb the adsorbed adsorbate (object to be removed) (heating step) and the adsorbent in the adsorption tower. Means a general term of a step of cooling (cooling step).
The “heating gas” means a gas supplied into the adsorption tower in the heating step, that is, a heated purified gas.
The "cooling gas" means a gas supplied into the adsorption tower in the cooling step, that is, a purified gas which is not heated.
"Regeneration gas" means the gas supplied into the adsorption tower to regenerate the adsorbent in the adsorption tower, that is, the heating gas and the cooling gas.
The “exhaust gas” means a regenerated gas used for regenerating the adsorbent and means a gas discharged from the adsorption tower.
以下、本発明を適用した一実施形態の気体精製装置の構成について、これを用いた気体精製方法と併せて、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。 Hereinafter, a configuration of a gas purification apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, together with a gas purification method using the same. In the drawings used in the following description, in order to make the features easy to understand, there are cases where features are enlarged for convenience, and it is not always the case that the dimensional ratios of the components are the same as the actual ones. Absent.
<気体精製装置>
先ず、本発明を適用した一実施形態である気体精製装置の構成について説明する。
図1は、本発明を適用した一実施形態である気体精製装置の構成の一例を示す模式図である。図1に示すように、本実施形態の気体精製装置1は、圧縮機2、2つの吸着塔3A,3B、加熱器4、加熱ヒーター(加熱装置)7、供給ラインL1、脱圧ラインL2、排ガスラインL3、回収ラインL4、充圧ラインL5、再生(冷却)ガスラインL6及び加熱ラインL7を備えて概略構成されている。
<Gas purifier>
First, the configuration of a gas purifying apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a gas purifying apparatus that is an embodiment to which the present invention is applied. As shown in FIG. 1, the
本実施形態の気体精製装置1は、温度スイング吸着(以下、単に「TSA」と記す)法により、除去対象物を含む原料ガスから除去対象物を除去して精製ガスを得るためのガス精製装置である。気体精製装置1では、2つの吸着塔3A,3Bのうち、一方が吸着工程を行っている間に、他方が再生工程を行うことにより、連続して精製ガスが得られる。
The
原料ガスは、特に限定されない。原料ガスとしては、例えば、水分(水)、窒素、亜酸化窒素及び二酸化炭素からなる群より選ばれる少なくとも一種を除去対象物として含む空気;二酸化炭素、水分、窒素及び空気からなる群より選ばれる少なくとも一種を除去対象物として含むメタンガス;水分、二酸化炭素、窒素及び空気からなる群より選ばれる少なくとも一種を除去対象物として含む水素などが挙げられる。本実施形態の気体精製装置1では、除去対象物として水分を含む原料ガスを用いた場合に、優れた効果が発揮される。
The raw material gas is not particularly limited. The raw material gas is, for example, air containing at least one selected from the group consisting of water (water), nitrogen, nitrous oxide and carbon dioxide as an object to be removed; selected from the group consisting of carbon dioxide, water, nitrogen and air. Methane gas containing at least one kind as a removal target; hydrogen containing at least one selected from the group consisting of water, carbon dioxide, nitrogen and air as a removal target. In the
圧縮機2は、原料ガスを圧縮(加圧)し、供給ラインL1を介して吸着塔3A,3Bに供給する装置である。圧縮機2は、原料ガスを圧縮できる形態であれば特に限定されない。圧縮機2としては、スクロール式圧縮機等、市販の加圧ポンプを用いることができる。
The
吸着塔3A,3Bは、中空円筒状の部材であり、基本的に同じ構成である。吸着塔3A,3Bの塔底部には、第1給排気口3aが設けられており、下部側配管8a,8bがそれぞれ接続されている。吸着塔3A,3Bの塔頂部には、第1給排気口3bが設けられており、上部側配管9a,9bがそれぞれ接続されている。
The adsorption towers 3A and 3B are hollow cylindrical members and have basically the same configuration. A first air supply /
本実施形態の気体精製装置1において、吸着塔3A,3Bのうち、吸着工程における吸着塔では、原料ガスが第1給排気口3aから吸着塔内に導入されて、精製ガスが第2給排気口3bから吸着塔外に排出される。すなわち、吸着工程では、第1給排気口3aがガス導入口となり、第2給排気口3bがガス排出口となる。また、吸着塔3A,3Bのうち、再生工程における吸着塔では、再生ガスが第2給排気口3bから吸着塔内に導入されて、排ガスが第1給排気口3aから吸着塔外に排出される。すなわち、再生工程では、第2給排気口3bがガス導入口となり、第1給排気口3aがガス排出口となる。
In the
吸着塔3A,3Bの材質は、特に限定されない。吸着塔3A,3Bの材質としては、耐圧や加工性の観点から、炭素鋼やステンレス等を用いることが好ましく、これらの中でもステンレスを用いることがより好ましい。なお、吸着塔3A,3Bは、上述したように同様の形態であるため、以下の説明は吸着塔3Aについてのみ行う。
The material of the adsorption towers 3A and 3B is not particularly limited. From the viewpoint of pressure resistance and workability, it is preferable to use carbon steel, stainless steel or the like as the material of the adsorption towers 3A and 3B, and among these, stainless steel is more preferable. Since the adsorption towers 3A and 3B have the same form as described above, the following description will be made only for the
吸着塔3A,3Bの塔高さ(軸方向の高さ)は、特に限定されるものではなく、原料ガスの処理量や精製ガスの必要量等に応じて適宜選択することができる。吸着塔3A,3Bの塔高さとしては、1000〜6000mmの範囲とすることができ、2000〜4000mmの範囲とすることが好ましい。 The tower height (height in the axial direction) of the adsorption towers 3A and 3B is not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the processing amount of the raw material gas, the required amount of the purified gas, and the like. The tower height of the adsorption towers 3A and 3B can be in the range of 1000 to 6000 mm, and preferably in the range of 2000 to 4000 mm.
吸着塔3Aの内側には、第1吸着剤(吸着剤)が充填された第1吸着剤層(吸着剤層)5と第2吸着剤(吸着剤)が充填された第2吸着剤層(吸着剤層)6とが、積層されて設けられている。具体的には、第1吸着剤層5と第2吸着剤層6との積層方向が、第1給排気口3aと第2給排気口3bとを結ぶ方向となるように設けられている。換言すると、第1及び第2吸着剤層5,6のそれぞれの厚さ方向と、第1給排気口3aと第2給排気口3bとを結ぶ方向とが同じ方向となるように、第1吸着剤層5と第2吸着剤層6とが積層されている。
Inside the
第1及び第2吸着剤層5,6の厚さ(充填高さ)は、特に限定されるものではなく、吸着塔3A内の雰囲気中における除去対象物の濃度、前記雰囲気の温度に応じて適宜選択することができる。これにより、吸着塔3Aは、原料ガス中に含まれる除去対象物を第1及び第2吸着剤層5,6によって確実に吸着除去することができる。
The thickness (filling height) of the first and second
具体的に、一層当たりの厚さ(例えば、第1吸着剤層5の厚さH5)としては、100〜2000mmの範囲とすることができ、300〜800mmの範囲とすることが好ましい。
また、吸着剤層の総充填高さ(すなわち、第1吸着剤層5及び第2吸着剤層6の総厚)Hとしては、200〜4000mmの範囲とすることができ、600〜1600mmの範囲とすることが好ましい。
さらに、吸着塔3A,3Bの塔高さに対する吸着剤層の総充填高さHの比率としては、5〜70%の範囲とすることができ、20〜50%の範囲とすることが好ましい。
Specifically, the thickness per layer (for example, the thickness H 5 of the first adsorbent layer 5 ) can be in the range of 100 to 2000 mm, and preferably in the range of 300 to 800 mm.
Further, the total filling height (that is, the total thickness of the
Further, the ratio of the total filling height H of the adsorbent layer to the tower height of the adsorption towers 3A and 3B can be in the range of 5 to 70%, preferably in the range of 20 to 50%.
第1及び第2吸着剤の材質は、特に限定されるものではなく、原料ガス中に含まれる除去対象物に応じて適宜選択することができる。第1及び第2吸着剤の材質としては、空気中の水分を除去する場合には活性アルミナを、メタンガス中の二酸化炭素を除去する場合にはNaXゼオライトを、水素中の窒素を除去する場合にはLiXゼオライトをそれぞれ選択することができる。 The materials of the first and second adsorbents are not particularly limited, and can be appropriately selected according to the object to be removed contained in the source gas. As materials for the first and second adsorbents, activated alumina is used for removing water in the air, NaX zeolite is used for removing carbon dioxide in methane gas, and nitrogen is used for removing nitrogen in hydrogen. Can select LiX zeolite respectively.
第1及び第2吸着剤の組み合わせは、特に限定されるものではなく、原料ガス中に含まれる除去対象物の種類に応じて適宜選択することができる。 The combination of the first and second adsorbents is not particularly limited and can be appropriately selected according to the type of the removal target contained in the source gas.
特に、本実施形態の気体精製装置1を空気分離の前処理装置として用いる場合、原料空気中の不純物として水分及び二酸化炭素を除去する必要がある。したがって、吸着剤の材質としては、活性アルミナとNaXゼオライトを選択することが好ましい。また、上述したように本実施形態の気体精製装置1では、吸着工程において第1給排気口3aがガス導入口となり、第2給排気口3bがガス排出口となる。したがって、吸着塔3A内において、第1給排気口3a側に設けられた第1吸着剤層5を構成する第1吸着剤として活性アルミナを用い、第2給排気口3b側に設けられた第2吸着剤層6を構成する第2吸着剤としてNaXゼオライトを用いることがより好ましい。
In particular, when the
加熱ヒーター7は、吸着塔3A,3Bを加熱するために、吸着塔3A,3Bの外周面の一部を覆うようにして、それぞれ設けられている。後述するように、再生工程のうち、加熱工程の一部において加熱ヒーター7を運転する間、吸着塔3A,3Bの外周面を構成する壁面を介して、内側に充填された吸着剤を加熱することができる。なお、加熱ヒーター7は、吸着塔3A,3Bにそれぞれ同様の形態で設けられているため、以下の説明は吸着塔3A側についてのみ行う。
The heaters 7 are provided so as to cover a part of the outer peripheral surfaces of the adsorption towers 3A and 3B in order to heat the adsorption towers 3A and 3B. As will be described later, while the heater 7 is operated in a part of the heating step in the regeneration step, the adsorbent filled inside is heated through the wall surface forming the outer peripheral surface of the adsorption towers 3A and 3B. be able to. Since the heaters 7 are provided in the adsorption towers 3A and 3B in the same manner, the following description will be given only for the
加熱ヒーター7は、吸着塔3Aの外周面のうち、吸着剤の再生に必要とされる熱エネルギーが最も大きな吸着剤が充填された吸着剤層に対応する部分のみに設ける。例えば、吸着塔3A内に水分除去のための第1吸着剤層5と二酸化炭素除去のための第2吸着剤層6とが積層されている構成では、水を吸着する第1吸着剤が充填された第1吸着剤層5が加熱対象となる吸着剤層に該当する。したがって、図1に示すように、加熱ヒーター7は、吸着塔3Aの外周面のうち、第1吸着剤層5に対応する部分にのみ設けるとともに、第2吸着剤層6に対応する部分には設けない。
The heater 7 is provided only on a portion of the outer peripheral surface of the
ところで、吸着塔3Aを直接加熱する加熱ヒーター7は、それ自体が熱容量を持つため、加熱ヒーター7を設けた部分において吸着塔3Aを保温してしまう。このため、吸着剤の再生にほとんどエネルギーを必要としない第2吸着剤が充填された第2吸着剤層6に対応する、吸着塔3Aの外周面に加熱ヒーター7を設置すると、再生工程における冷却工程の際、むしろ吸着塔3A内の吸着剤の冷却を阻害する要因となる。したがって、加熱ヒーター7は、吸着塔3Aの外周面のうち、第1吸着剤層5に対応する部分にのみ設置する。
By the way, since the heating heater 7 that directly heats the
なお、本実施形態の気体精製装置1では、吸着塔3Aの外周面のうち、加熱対象となる吸着剤層に対応する部分にのみ加熱ヒーター7を設置するとともに、加熱対象となる吸着剤層に対応する吸着塔3Aの外周面のうち、少なくとも一部に加熱ヒーター7を設けない領域を設ける。
In the
これにより、吸着塔3Aが再生工程の際、加熱工程では加熱ヒーター7によって吸着塔3Aを直接加熱して充填された吸着剤(特に、第1吸着剤)の加熱に必要な熱量を供給するとともに、冷却工程では吸着塔3A内に充填された吸着剤の冷却を阻害しない。したがって、吸着塔3Aの再生工程において、加熱工程での加熱ガスの使用量を削減でき、かつ、冷却工程での冷却ガスの使用量をも削減できる。結果、再生ガスの総量を削減できる。
As a result, when the
加熱ヒーター7を設けない領域の位置は、特に限定されないが、加熱ヒーター7による熱エネルギーを排出させずに有効利用する観点から、吸着塔3Aの第1給排気口3aと第2給排気口3bとを結ぶ方向において、吸着剤の再生時に加熱対象となる吸着剤層の二次側となる側に設けることが好ましい。
The position of the region where the heating heater 7 is not provided is not particularly limited, but from the viewpoint of effectively utilizing the heat energy by the heating heater 7 without discharging it, the first supply /
ここで、吸着塔3Aの第1給排気口3aと第2給排気口3bとを結ぶ方向とは、吸着塔3A内における気体の流れ方向である。本実施形態では、吸着剤の再生時には、第2給排気口3bがガス導入口となり、第1給排気口3aがガス排出口となるため、加熱対象となる吸着剤層の二次側となる側とは、第1給排気口3a側となる。具体的には、図1に示すように、加熱対象となる第1吸着剤層5の第1給排気口3a側に、加熱ヒーター7を設けない領域を設けることが好ましい。
Here, the direction connecting the first air supply /
ところで、吸着塔3Aが再生工程の際、吸着塔3A内に導入される再生ガスは、吸着塔3Aの上部から下部、すなわち加熱対象となる第1吸着剤層5の上側から下側へ向かって流れる。このため、例えば、加熱ヒーター7によって第1吸着剤層5の下側を加熱したとしても、余剰熱はガス流れによって吸着塔3A外へ排出されてしまうため、吸着剤の再生に有効利用されない。これは、第1吸着剤層5に対応する吸着塔3Aの外周面の全域を加熱ヒーター7によって覆うとしても同様である。これに対して、本実施形態のように、加熱ヒーター7によって第1吸着剤層5の上側を加熱すれば、発生した余剰熱はガス流れにより熱伝達で移動するため、第1吸着剤層5の下側の第1吸着剤の再生に有効利用される。
By the way, during the regeneration process of the
なお、加熱ヒーター7を設けない領域は、冷却工程における吸着剤の冷却効率の観点から、吸着塔3Aの外周面の周方向全体にわたって設けることが好ましい。
In addition, from the viewpoint of cooling efficiency of the adsorbent in the cooling step, the region where the heater 7 is not provided is preferably provided over the entire circumferential direction of the outer peripheral surface of the
また、吸着塔3Aの外周面のうち、第1吸着剤層5に対応する部分の全体に対する、加熱ヒーター7を設ける領域の割合(被覆率ともいう)は、特に限定されるものではなく、吸着剤(特に、第1吸着剤)の加熱に必要な熱量と、吸着剤の冷却効率とを考慮して適宜選択することができる。ここで、加熱ヒーター7を設ける領域の割合(被覆率)は、図1に示すように、第1給排気口3aと第2給排気口3bとを結ぶ方向(吸着塔3Aの軸方向)における、吸着塔3Aの外周面のうち、第1吸着剤層5に対応する部分全体の高さ(すなわち、第1吸着剤層5の厚さ)H5に対する、加熱ヒーター7を設ける領域の高さhの割合から求める。
Further, the ratio (also referred to as a coverage rate) of the area where the heater 7 is provided to the entire portion of the outer peripheral surface of the
加熱ヒーター7を設ける領域の割合(被覆率)としては、15〜50%とすることが好ましく、25〜45%とすることがより好ましい。上記好ましい範囲とすることで、加熱ヒーター7による加熱によって生じた余剰熱の有効利用が可能であるとともに、吸着塔3Aの軸方向における加熱ヒーター7の電力密度が高くなりすぎることがなく、加熱ヒーター7の寿命が著しく短くなることがない。
The ratio (coverage) of the region where the heater 7 is provided is preferably 15 to 50%, more preferably 25 to 45%. By setting the above preferable range, the excess heat generated by the heating by the heating heater 7 can be effectively used, and the power density of the heating heater 7 in the axial direction of the
加熱ヒーター7の種類は、吸着塔3Aの外周面の一部を覆うとともに、吸着塔3Aを加熱することができれば、特に限定されない。このような加熱ヒーター7としては、バンドヒーター、シリコンラバーヒーター、マントルヒーター等を用いることができ、これらの中でも、バンドヒーターを用いることが好ましい。また、加熱ヒーター7として、2つ以上のヒーターを同時に使用してもよいし、上述した群のうち、いずれか2つ以上を併用してもよい。
The type of the heater 7 is not particularly limited as long as it can cover a part of the outer peripheral surface of the
供給ラインL1は、除去対象物を含んだ原料ガスを吸着塔3A,3Bに供給するために設けられたガス流通経路である。供給ラインL1は、第1の端部が圧縮機2と接続されており、第2の端部が第1の供給分岐ラインLa1と第2の供給分岐ラインLb1とに分岐されている。
The supply line L1 is a gas distribution path provided for supplying the raw material gas containing the removal target to the adsorption towers 3A and 3B. A first end of the supply line L1 is connected to the
第1及び第2の供給分岐ラインLa1,Lb1は、下部側配管8a,8bとそれぞれ接続されている。第1及び第2の供給分岐ラインLa1,Lb1には、バルブVa1,Vb1がそれぞれ設けられている。
The first and second supply branch lines La1 and Lb1 are connected to the
回収ラインL4は、吸着塔3A,3Bから精製ガスを回収するために設けられたガス流通である。回収ラインL4は、第1の端部が第1の回収分岐ラインLa4と第2の回収分岐ラインLb4とに分岐されており、第2の端部が図示略の貯蔵容器と接続されている。第1及び第2の回収分岐ラインLa4,Lb4は、上部側配管9a,9bとそれぞれ接続されている。第1及び第2の回収分岐ラインLa4,Lb4には、バルブVa4,Vb4がそれぞれ設けられている。
The recovery line L4 is a gas flow provided to recover the purified gas from the adsorption towers 3A and 3B. The recovery line L4 has a first end branched into a first recovery branch line La4 and a second recovery branch line Lb4, and a second end connected to a storage container (not shown). The first and second recovery branch lines La4, Lb4 are connected to the
脱圧ラインL2は、吸着塔3A,3B内の圧力を下げて、脱圧と呼ばれる工程を行うために設けられたガス流通経路である。脱圧工程では、吸着塔3A,3B内の吸着剤に除去対象物が吸着された後に、吸着塔3A,3B内の圧力を低くすることで吸着剤の表面から除去対象物をそれぞれ脱離させる。 The depressurization line L2 is a gas distribution path provided for lowering the pressure in the adsorption towers 3A and 3B and performing a process called depressurization. In the depressurization step, after the object to be removed is adsorbed by the adsorbent in the adsorption towers 3A and 3B, the object to be removed is desorbed from the surface of the adsorbent by lowering the pressure in the adsorption towers 3A and 3B. .
脱圧ラインL2は、第1の端部が第1の脱圧分岐ラインLa2と第2の脱圧分岐ラインLb2とに分岐されており、第2の端部が開口端とされている。第1及び第2の脱圧分岐ラインLa2,Lb2は、下部側配管8a,8bとそれぞれ接続されている。第1及び第2の脱圧分岐ラインLa2,Lb2には、バルブVa2,Vb2がそれぞれ設けられている。
The depressurization line L2 has a first end branched into a first depressurization branch line La2 and a second depressurization branch line Lb2, and the second end is an open end. The first and second depressurizing branch lines La2, Lb2 are connected to the
再生ガスラインL6は、再生の対象となる吸着塔に精製ガスの一部を再生ガスとして供給するために設けられたガス流通経路である。再生ガスラインL6は、第1の端部が第1の再生ガス分岐ラインLa6と第2の再生ガス分岐ラインLb6とに分岐点rで分岐されており、第2の端部が回収ラインL4と接続されている。第1及び第2の再生ガス分岐ラインLa6,Lb6は、上部側配管9a,9bとそれぞれ接続されている。第1及び第2の再生ガス分岐ラインLa6,Lb6には、バルブVa6,Vb6がそれぞれ設けられている。また、再生ガスラインL6には、接続点pと接続点qとの間にバルブV7が設けられている。
The regeneration gas line L6 is a gas distribution path provided for supplying a part of the purified gas as regeneration gas to the adsorption tower to be regenerated. The regeneration gas line L6 has a first end branched to a first regeneration gas branch line La6 and a second regeneration gas branch line Lb6 at a branch point r, and a second end to a recovery line L4. It is connected. The first and second regeneration gas branch lines La6 and Lb6 are connected to the
加熱ラインL7は、再生ガスを加熱するために設けられたガス流通経路である。加熱ラインL7は、第1の端部が接続点pで再生ガスラインL6と接続され、第2の端部が接続点qで再生ガスラインL6と接続されている。加熱ラインL7には、接続点pと接続点qとの間に加熱器4とバルブV8とが設けられている。
The heating line L7 is a gas flow path provided for heating the regeneration gas. The heating line L7 has a first end connected to the regeneration gas line L6 at a connection point p and a second end connected to the regeneration gas line L6 at a connection point q. The heating line L7 is provided with the
加熱器4は、加熱ラインL7を流れる精製ガスを所要の温度まで加熱できるものであれば、特に限定されない。加熱器4としては、フランジヒーターやプラグヒーター等を用いることができ、これらの中でも、フランジヒーターを用いることが好ましい。
The
排ガスラインL3は、吸着塔3A,3Bから排出された排ガスを搬送するために設けられたガス流通経路である。排ガスラインL3は、第1の端部が第1の排ガス分岐ラインLa3と第2の排ガス分岐ラインLb3とに分岐されており、第2の端部が開口端とされている。第1及び第2の排ガス分岐ラインLa3,Lb3は、下部側配管8a,8bとそれぞれ接続されている。第1及び第2の排ガス分岐ラインLa3,Lb3には、バルブVa3,Vb3がそれぞれ設けられている。
The exhaust gas line L3 is a gas distribution path provided to convey the exhaust gas discharged from the adsorption towers 3A and 3B. The exhaust gas line L3 has a first end portion branched into a first exhaust gas branch line La3 and a second exhaust gas branch line Lb3, and a second end portion is an open end. The first and second exhaust gas branch lines La3, Lb3 are connected to the
充圧ラインL5は、吸着塔3A,3B内の圧力を上げて、充圧と呼ばれる工程を行うために設けられたガス流通経路である。充圧工程では、吸着塔3A,3B内の吸着剤から除去対象物が脱離した後に、吸着塔3A,3B内の圧力を原料ガスの精製に適した水準まで高くする。 The charging line L5 is a gas flow path provided for increasing the pressure in the adsorption towers 3A and 3B and performing a process called charging. In the charging step, the pressure in the adsorption towers 3A, 3B is increased to a level suitable for purifying the raw material gas after the object to be removed is desorbed from the adsorbent in the adsorption towers 3A, 3B.
充圧ラインL5は、第1の端部が第1の充圧分岐ラインLa5と第2の充圧分岐ラインLb5とに分岐されており、第2の端部が回収ラインL4と接続されている。第1及び第2の充圧分岐ラインLa5,Lb5は、上部側配管9a,9bとそれぞれ接続されている。第1及び第2の充圧分岐ラインLa5,Lb5には、バルブVa5,Vb5がそれぞれ設けられている。
The charging line L5 has a first end branched into a first charging branch line La5 and a second charging branch line Lb5, and a second end connected to the recovery line L4. . The first and second charging branch lines La5, Lb5 are connected to the
以上説明したように、本実施形態の気体精製装置1は、吸着塔3A,3Bの内側に、水分除去のための第1吸着剤が充填された第1吸着剤層5と二酸化炭素除去のための第2吸着剤が充填された第2吸着剤層6とが、吸着塔3A,3Bの軸方向にそれぞれ積層されており、水を吸着する第1吸着剤が充填された第1吸着剤層5に対応する、吸着塔3A,3Bの外周面にのみ加熱ヒーター7をそれぞれ設けるとともに、加熱対象となる第1吸着剤層5に対応する吸着塔3A,3bの外周面のうち、少なくとも一部に加熱ヒーター7を設けない領域を設ける構成となっている。これにより、吸着塔3A,3Bの再生工程において、加熱工程では加熱ヒーター7によって吸着塔3A,3Bを直接加熱して充填された吸着剤(特に、第1吸着剤)の加熱に必要な熱量を供給するとともに、冷却工程では吸着塔3A,3B内に充填された吸着剤の冷却を阻害しない。したがって、吸着塔3A,3Bの再生工程において、加熱工程での加熱ガスの使用量を削減でき、かつ、冷却工程での冷却ガスの使用量をも削減できる。結果、本実施形態の気体精製装置1によれば、簡便な構成によって、再生ガスの総量を削減できる。
As described above, the
また、本実施形態の気体精製装置1によれば、加熱対象となる第1吸着剤層5の第1給排気口3a側(吸着塔3A,3B内のガス流れの下流側)に加熱ヒーター7を設けない領域を設けるため、ガス流れの上流側となる第1吸着剤層5の上側を加熱ヒーター7によって加熱することで、発生した余剰熱を第1吸着剤層5の下側の第1吸着剤の再生に有効利用できる。
Further, according to the
また、本実施形態の気体精製装置1によれば、加熱ヒーター7を設ける領域の割合(被覆率)が15〜50%であるため、加熱ヒーター7による加熱によって生じた余剰熱の有効利用が可能であるとともに、加熱ヒーター7の寿命を延ばすことができる。
Further, according to the
また、本実施形態の気体精製装置1によれば、空気分離の前処理装置として用い、原料ガスから水分を除去する際に再生ガスの総量を削減しながら、精製空気を連続供給する場合に、特に有用である。
Further, according to the
<気体精製方法>
次に、上述した気体精製装置1を用いた、本実施形態の気体精製方法の一例について、説明する。本実施形態の気体精製方法では、除去対象物として水分及び二酸化炭素を含む原料空気から、これらを除去した精製空気を得る場合を一例として、以下に説明を行う。
<Gas purification method>
Next, an example of the gas purification method of this embodiment using the
なお、以下の説明では気体精製装置1において、吸着塔3A内の吸着剤の再生が完了し、吸着塔3Bで原料空気の精製が完了した状態に気体精製方法を適用し、吸着塔3Aで気体の精製(除去対象物の吸着)を行いながら、吸着塔3B内の吸着剤の再生を行う場合を一例として説明する。
In the following description, in the
(吸着塔3A:精製工程,吸着塔3B:脱圧工程)
まず、図1に示す全てのバルブを閉じる。その後、バルブVa1、バルブVa4、バルブVb2を開く。この状態で圧縮機2から圧縮した原料空気を吸着塔3Aに供給し、吸着塔3A内の第1吸着剤層5に水分を、第2吸着剤6に二酸化炭素をそれぞれ吸着させて第1の回収分岐ラインLa4と回収ラインL4とを経由して乾燥した精製空気を回収する。
(
First, all the valves shown in FIG. 1 are closed. Then, the valve Va1, the valve Va4, and the valve Vb2 are opened. In this state, the raw material air compressed from the
吸着塔3Bでは、バルブVb2を開くと吸着塔3B内の圧力が大気圧付近まで低下する。これにより、吸着塔3B内の第1及び第2吸着剤に吸着されていた水分及び二酸化炭素の一部を吸着塔3B内の気体とともに第2の脱圧分岐ラインLb2と脱圧ラインL2とを経由して排出する。なお、この工程は、加熱ヒーター7は動作させない。
In the
精製工程において、原料ガスの吸着塔3Aへの供給量は特に限定されないが、例えば1000〜50000Nm3/hとすることができる。また、バルブVa1、バルブVa4、バルブVb2を開いた状態に維持する時間は、特に限定されないが、例えば2〜20分とすることができる。
In the refining step, the amount of the raw material gas supplied to the
(吸着塔3A:精製工程,吸着塔3B:加熱工程1)
次に、バルブVa1、バルブVa4を開いたまま、バルブVb2を閉じる。その後、バルブVb3、バルブVb6、バルブV8を開く。この状態で原料空気を吸着塔3Aに供給し、精製空気を回収しながら、精製空気の一部を再生ガスとして再生ガスラインL6を経由させて加熱ラインL7に導入する。また、加熱ヒーター7の運転を開始する。加熱ラインL7内の乾燥空気は加熱器4で加熱され、第2の再生ガス分岐ラインLb6等を経由し、加熱ガスとして吸着塔3Bに供給される。また、加熱ヒーター7によって吸着塔3Bの外周面のうち、第1吸着剤層5に対応する部分の上側のみが加熱される。
(
Next, the valve Vb2 is closed while the valves Va1 and Va4 are open. Then, the valve Vb3, the valve Vb6, and the valve V8 are opened. In this state, the raw material air is supplied to the
これにより吸着塔3B内の温度が高くなり、第2吸着剤に吸着されている二酸化炭素、第1吸着剤に吸着されている水分がそれぞれ脱離し、水分濃度及び二酸化炭素濃度が高い空気が排ガスとして吸着塔3Bから排出される。なお、加熱ヒーター7で発生させた熱は、第1吸着剤層5の上側部分の水分脱離に消費される。排ガスは第2の排ガス分岐ラインLb3と排ガスラインL3とを経由して、系外に排出される。
As a result, the temperature inside the
ここで、バルブVa1、バルブVa4、バルブVb3、バルブVb6、バルブV8を開いた状態に維持する時間は、特に限定されないが、例えば30〜180分とすることができる。 Here, the time for maintaining the valve Va1, the valve Va4, the valve Vb3, the valve Vb6, and the valve V8 in the open state is not particularly limited, but may be, for example, 30 to 180 minutes.
なお、加熱ヒーター7の運転は、加熱工程の間のみ行う。
加熱ヒーター7による加熱時間は、特に限定されないが、後段の冷却工程において吸着塔3B内の冷却を阻害しないように、必要最小限の加熱時間とすることが好ましい。
The heater 7 is operated only during the heating process.
The heating time by the heater 7 is not particularly limited, but it is preferable to set the necessary minimum heating time so as not to hinder the cooling in the
ところで、吸着塔3B内に導入される再生ガス(加熱ガス及び冷却ガス)の流速が一定であれば、熱伝達により熱が移動する速度は一定である。また、第1吸着剤層5の上端側に対応する部分に設置した加熱ヒーター7から第1吸着剤層5の下端までの長さは、第2吸着剤層6の上端から第1吸着剤層5の下端までの長さに比べて短いため、加熱した再生ガス(加熱ガス)によって与えられる熱が第1吸着剤層5の下端まで移動する時間よりも短くて良い。
By the way, if the flow velocity of the regeneration gas (heating gas and cooling gas) introduced into the
したがって、加熱ヒーター7の運転は、加熱工程の開始から所要の時間のみ行うことが好ましい。
また、加熱ヒーター7による加熱時間(運転時間)としては、「加熱ヒーター7の運転時間=加熱ガス供給時間(再生ガスの加熱時間)×(加熱ヒーター7の垂直方向長さh/全吸着剤層の総高さH)」とすることが、より好ましい。
Therefore, it is preferable that the heater 7 is operated only for a required time from the start of the heating process.
The heating time (operating time) of the heating heater 7 is as follows: “operating time of heating heater 7 = heating gas supply time (regeneration gas heating time) × (vertical length h of heating heater 7 / total adsorbent layer) Is more preferable.
加熱器4による精製空気の加熱温度は、特に限定されないが、例えば120〜170℃とすることができる。
The heating temperature of the purified air by the
また、加熱ヒーター7による加熱温度は、特に限定されないが、後段の冷却工程において吸着塔3B内の冷却を阻害しない、必要最小限の加熱温度とすることが好ましい。加熱ヒーター7による加熱温度は、加熱対象となる吸着剤の再生に必要とされる熱エネルギーに応じて、適宜選択することができる。例えば、水分を吸着する第1吸着剤を加熱する場合、加熱ヒーター7による加熱温度は、90〜110℃とすることが好ましく、100℃とすることがより好ましい。
Further, the heating temperature by the heater 7 is not particularly limited, but it is preferable to set it to the minimum necessary heating temperature that does not hinder the cooling of the
(吸着塔3A:精製工程,吸着塔3B:加熱工程2)
次に、加熱ヒーター7の運転を停止する。この際、バルブVa1、バルブVa4、バルブVb3、バルブVb6、バルブV8を開いた状態で原料空気を吸着塔3Aに供給し、精製空気を回収しながら、精製空気の一部を再生ガスとして再生ガスラインL6を経由させて加熱ラインL7に導入する。加熱ラインL7内の乾燥空気は加熱器4で加熱され、第2の再生ガス分岐ラインLb6等を経由し、吸着塔3Bに供給される。
(
Next, the operation of the heater 7 is stopped. At this time, the raw material air is supplied to the
引き続き、吸着塔3B内の温度は高くなり、第2吸着剤に吸着されている二酸化炭素、第1吸着剤に吸着されている水分がそれぞれ脱離し、水分濃度及び二酸化炭素濃度が高い空気が排ガスとして吸着塔3Bから排出される。なお、加熱ヒーター7は停止しているが、再生ガスによって下方に送られた余剰熱は、第1充填剤層5の下側部分の水分脱離に消費される。排ガスは第2の排ガス分岐ラインLb3と排ガスラインL3とを経由して、系外に排出される。
Subsequently, the temperature in the
(吸着塔3A:精製工程,吸着塔3B:冷却工程)
次に、バルブVa1、バルブVa4、バルブVb3、バルブVb6を開いたまま、バルブV8を閉じ、バルブV7を開く。この状態で原料空気を吸着塔3Aに供給し、乾燥した精製空気を回収しながら、精製空気の一部を再生ガス(冷却ガス)として再生ガスラインL6に導入する。
(
Next, the valve V8 is closed and the valve V7 is opened while the valves Va1, Va4, Vb3, and Vb6 are open. In this state, the raw material air is supplied to the
再生ガスラインL6内の精製空気は、バルブV7を経由し、吸着塔3Bに冷却ガスとして供給される。この精製空気によって吸着塔3B内が冷却され、吸着塔3B内の温度が低くなる。なお、加熱ヒーター7で発生させた熱は、第1充填剤層5の水分脱離に消費されているため、吸着塔3B内の冷却を阻害しない。
The purified air in the regeneration gas line L6 is supplied as a cooling gas to the
ここで、バルブVa1、バルブVa4、バルブVb3、バルブVb6、バルブV7を開いた状態に維持する時間は、特に限定されないが、例えば60〜240分とすることができる。 Here, the time for maintaining the valve Va1, the valve Va4, the valve Vb3, the valve Vb6, and the valve V7 in the open state is not particularly limited, but may be, for example, 60 to 240 minutes.
(吸着塔3A:精製工程,吸着塔3B:充圧工程)
次に、バルブVa1、バルブVa4を開いたまま、バルブVb3、バルブVb6、バルブV7を閉じ、バルブVb5を開く。この状態で原料ガスを吸着塔3Aに供給し、乾燥した精製空気を回収しながら、精製空気の一部を充圧ガスとして充圧ラインL5に導入する。
(
Next, the valve Vb3, the valve Vb6, and the valve V7 are closed while the valve Va1 and the valve Va4 are opened, and the valve Vb5 is opened. In this state, the raw material gas is supplied to the
充圧ラインL5内の精製空気は、第2の充圧分岐ラインLb5等を経由し、吸着塔3Bに供給される。これにより、吸着塔3B内の圧力が、原料空気の精製に適した水準まで上昇する。
The purified air in the charging line L5 is supplied to the
ここで、充圧工程後の吸着塔3Bの圧力は、特に限定されないが、例えば300〜1000kPaGとすることができる。また、バルブVa1、バルブVa4、バルブVb5を開いた状態に維持する時間は、特に限定されないが、例えば10〜60分とすることができる。
Here, the pressure of the
以上順番に説明した吸着塔3Bにおける、脱圧工程、加熱工程1、加熱工程2、冷却工程、充圧工程を経て、吸着塔3B内の吸着剤の再生が完了する。次いで、本実施形態の気体精製方法では、バルブVa1、バルブVa4を閉じ、バルブVb1、バルブVb4を開くことで、吸着塔3Bで原料ガスの精製(精製工程)を行い、吸着塔3Aで吸着剤の再生(再生工程)を行ってもよい。このようにして、吸着塔3Aと吸着塔3Bとの間で精製工程と再生工程とを繰り返し行うことで、原料空気を連続的に精製できる。
The regeneration of the adsorbent in the
以上説明したように、本実施形態の気体精製方法では、上述した気体精製装置1を用いるため、吸着塔(吸着剤)の再生工程において、加熱工程の開始から所要の時間のみ、加熱ヒーター7を運転するという簡便な操作により、再生ガスの総量を削減できる。
As described above, in the gas purification method of the present embodiment, since the
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されない。また、本発明は特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が加えられてよい。 Although some embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these particular embodiments. Further, the present invention may have additions, omissions, substitutions, and other modifications of the configuration within the scope of the gist of the present invention described in the claims.
例えば、上述した実施形態の気体精製装置1では、吸着塔3A,3B内にそれぞれ吸着剤層が2層積層された構成を一例として説明したが、これに限定されるものではない。吸着塔内の吸着剤層としては、単層(1層)であってもよいし、3層以上が積層された構成であってもよい。
For example, in the
また、上述した実施形態の気体精製装置1では、加熱ヒーター7は、吸着塔3A,3Bに固定されている構成を一例として説明したが、これに限定されるものではない。例えば、加熱ヒーター7は、吸着塔3A,3Bの外周面に対して移動可能に設けられていても良いし、脱着可能であってもよい。すなわち、吸着塔3Aの外周面において、加熱ヒーター7が被覆する位置や面積を適宜変更可能な構成としてもよい。
Further, in the
また、上述した実施形態の気体精製装置1では、吸着塔を2つ備える形態であったが、これに限定されず、1つであってもよく、3つ以上であってもよい。
Further, the
以下、本発明の効果を試験例及び比較例を用いて具体的に説明する。なお、本発明は、以下の試験例及び比較例によって何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the effect of the present invention will be specifically described with reference to test examples and comparative examples. The present invention is not limited to the following test examples and comparative examples.
<試験例1>
図1に示すように、吸着塔3A,3B内に空気中の水分を除去する第1吸着剤が充填された第1吸着剤層5と、空気中の二酸化炭素を除去する第2吸着剤が充填された第2吸着剤層6とが積層されており、これらの吸着塔3A,3Bの外周面のうち、第1吸着剤層5の上端側に対応する部分にのみ巻き付けられた加熱ヒーター7をそれぞれ有し、原料空気中の水分と二酸化炭素を吸着除去する2塔式のTSA装置1を用いた。
<Test Example 1>
As shown in FIG. 1, the
(運転条件)
・吸着塔3A,3B :φ1m×高さ1m
・第1吸着剤 :活性アルミナ(300mm)
・第2吸着剤 :ゼオライト (300mm)
・加熱ヒーター :第1吸着剤層5の上半分に対応する部分(高さ15
0〜300mm位置)に巻きつけ
(垂直方向の長さ:150mm)
・加熱ヒーターの交換周期 :5年
・圧縮空気量 :2000Nm3/h
・圧縮空気圧力 :400kPa(g)
・再生ガスの総量 :260Nm3/h
・再生ガスの加熱温度 :150℃
・加熱ヒーターの加熱温度 :100℃
・サイクルタイム :240min
・吸着 :240min
・再生 :240min
・脱圧 10min
・加熱 100min
(吸着塔ヒーター加熱 25min)※
・冷却 105min
・充圧 25min
※運転時間=再生ガスの加熱時間×(加熱ヒーター垂直方向長さh/全吸着剤層の総高さH)
=100×(150/600)
=25min
(Operating conditions)
・ Adsorption towers 3A, 3B: φ1m x height 1m
・ First adsorbent: Activated alumina (300 mm)
・ Second adsorbent: Zeolite (300mm)
・ Heating heater: The portion corresponding to the upper half of the first adsorbent layer 5 (height 15
Wrap around 0-300mm position)
(Vertical length: 150 mm)
・ Heating heater replacement cycle: 5 years ・ Compressed air volume: 2000 Nm 3 / h
・ Compressed air pressure: 400 kPa (g)
・ Total amount of regenerated gas: 260 Nm 3 / h
・ Regeneration gas heating temperature: 150 ℃
・ Heating temperature of heater: 100 ℃
・ Cycle time: 240min
・ Adsorption: 240 min
・ Playback: 240min
・ Depressurization 10min
・ Heating 100min
(Adsorption tower heater heating 25 min) *
・ Cooling 105min
・ Charging 25min
* Operating time = Regeneration gas heating time x (Heating heater vertical direction length h / Total height of all adsorbent layers H)
= 100 x (150/600)
= 25 min
(運転手順)
以下の手順にて、TSA装置1の運転を行った。
(1)A塔:吸着、B塔:脱圧、加熱ヒーター:停止(10min)
Va1,Va4,Vb2を開き、圧縮機2から供給した原料圧縮空気2000Nm3/hをVa1からA塔(吸着塔3A)に導入し、第1層(第1吸着剤層5)に水分を第2層(第2吸着剤層6)にCO2を吸着させてVa4から精製空気を取り出した。同時にB塔はVb2から脱圧し大気圧付近まで減圧した。この工程では、加熱ヒーター7は動作させなかった。
(Operating procedure)
The
(1) Tower A: adsorption, Tower B: depressurization, heater: stopped (10 min)
Va1, Va4 and Vb2 are opened, raw material compressed air 2000 Nm 3 / h supplied from the
(2)A塔:吸着、B塔:ガス加熱、吸着塔ヒーター:加熱(25min)
Va1,Va4,Vb3,Vb6,V8を開き、圧縮機2から供給した原料圧縮空気2000Nm3/hをVa1からA塔に導入し、水分とCO2を吸着させて、Va4から精製空気を取り出した。同時に、B塔の第1層に吸着している水分と第2層に吸着しているCO2を脱離させるため、150℃に加熱した精製空気260Nm3/hをV8,Vb6からB塔に流すとともに、加熱ヒーター7で100℃に加熱した。
(2) Tower A: adsorption, Tower B: gas heating, adsorption tower heater: heating (25 min)
Va1, Va4, Vb3, Vb6, V8 are opened, raw material compressed air 2000 Nm 3 / h supplied from the
(3)A塔:吸着、B塔:ガス加熱、吸着塔ヒーター:停止(75min)
Va1,Va4,Vb3,Vb6,V8を開き、圧縮機2から供給した原料圧縮空気2000Nm3/hをVa1からA塔に導入し、水分とCO2を吸着させて、Va4から精製空気を取り出した。同時に、B塔の第1層に吸着している水分と第2層に吸着しているCO2を脱離させるため、150℃に加熱した精製空気260Nm3/hをV8,Vb6からB塔に流した。加熱ヒーター7は停止した。
(3) Tower A: adsorption, Tower B: gas heating, adsorption tower heater: stopped (75 min)
Va1, Va4, Vb3, Vb6, V8 are opened, raw material compressed air 2000 Nm 3 / h supplied from the
(4)A塔:吸着、B塔:ガス冷却、吸着塔ヒーター:停止(75min)
Va1,Va4,Vb3,Vb6,V7を開き、圧縮機2から供給した原料圧縮空気2000Nm3/hをVa1からA塔に導入し、水分とCO2を吸着させて、Va4から精製空気を取り出した。同時に、精製空気260Nm3/hを再生ガスとし、V7,Vb6からB塔に流して吸着剤を冷却した後、Vb3から排出した。
(4) Tower A: adsorption, Tower B: gas cooling, adsorption tower heater: stopped (75 min)
Va1, Va4, Vb3, Vb6, V7 are opened, raw material compressed air 2000 Nm 3 / h supplied from the
(5)A塔:吸着、B塔:充圧、吸着塔ヒーター:停止(25min)
Va1,Va4,Vb5を開き、圧縮機2から供給した原料圧縮空気2000Nm3/hをVa1からA塔に導入し、水分をとCO2を吸着させてVa4から精製空気を取り出した。同時に、精製空気の一部をVb5から導入してB塔を400kPa(g)まで充圧した。この工程では、加熱ヒーター7は動作させなかった。
(5) Tower A: adsorption, Tower B: charging, adsorption tower heater: stopped (25 min)
Va1, Va4 and Vb5 were opened, and 2000 Nm 3 / h of raw material compressed air supplied from the
以後、A塔とB塔を入れ替えて運転を続けた。
試験例1に示した運転条件によって、運転することにより、深冷分離プロセスへ供給するための水分およびCO2を除去した精製空気を連続的に得ることができた。
また、試験例1では、加熱ヒーター7を使用しないでTSA装置1を運転した場合(後述する比較例1)と比較して、再生ガスの総量を26%削減できた。
After that, the A tower and the B tower were exchanged and the operation was continued.
By operating under the operating conditions shown in Test Example 1, it was possible to continuously obtain purified air from which water and CO 2 were removed for supplying to the cryogenic separation process.
Further, in Test Example 1, the total amount of regenerated gas could be reduced by 26% as compared with the case where the
<試験例2>
加熱ヒーター7を設ける領域の割合(被覆率)を10%にした以外は、試験例1と同様の運転条件とし、試験例1と同様の手順にて、TSA装置1の運転を行った。
<Test Example 2>
The
(運転条件)
・吸着塔3A,3B :φ1m×高さ1m
・第1吸着剤 :活性アルミナ(300mm)
・第2吸着剤 :ゼオライト (300mm)
・加熱ヒーター :第1吸着剤層5の上端から10%に対応する部分
(高さ270〜300mm位置)に巻きつけ
(垂直方向の長さ:30mm)
・加熱ヒーターの交換周期 :0.5年
・圧縮空気量 :2000Nm3/h
・圧縮空気圧力 :400kPa(g)
・再生ガスの総量 :260Nm3/h
・再生ガスの加熱温度 :150℃
・加熱ヒーターの加熱温度 :100℃
・サイクルタイム :240min
・吸着 :240min
・再生 :240min
・脱圧 10min
・加熱 100min
(吸着塔ヒーター加熱 25min)
・冷却 105min
・充圧 25min
(Operating conditions)
・ Adsorption towers 3A, 3B: φ1m x height 1m
・ First adsorbent: Activated alumina (300 mm)
・ Second adsorbent: Zeolite (300mm)
-Heating heater: a portion corresponding to 10% from the upper end of the
Wrap around (height 270-300mm position)
(Vertical length: 30 mm)
・ Heating heater replacement cycle: 0.5 years ・ Compressed air volume: 2000 Nm 3 / h
・ Compressed air pressure: 400 kPa (g)
・ Total amount of regenerated gas: 260 Nm 3 / h
・ Regeneration gas heating temperature: 150 ℃
・ Heating temperature of heater: 100 ℃
・ Cycle time: 240min
・ Adsorption: 240 min
・ Playback: 240min
・ Depressurization 10min
・ Heating 100min
(Adsorption tower heater heating 25 min)
・ Cooling 105min
・ Charging 25min
試験例2では、試験例1と同程度の再生ガスの削減効果が得られた。
しかしながら、加熱ヒーター7の電力密度が高くなったため、寿命が0.5年と著しく短くなり、加熱ヒーター7の交換頻度が高くなった。
In Test Example 2, the same effect of reducing the amount of regenerated gas as in Test Example 1 was obtained.
However, since the electric power density of the heating heater 7 was increased, the life was remarkably shortened to 0.5 years, and the replacement frequency of the heating heater 7 was increased.
<試験例3>
加熱ヒーター7を加熱工程の間中作動させた以外は、試験例1と同様の運転条件とし、試験例1と同様の手順にて、TSA装置1の運転を行った。
<Test Example 3>
The
(運転条件)
・吸着塔3A,3B :φ1m×高さ1m
・第1吸着剤 :活性アルミナ(300mm)
・第2吸着剤 :ゼオライト (300mm)
・加熱ヒーター :第1吸着剤層5の上半分に対応する部分(高さ15
0〜300mm位置)に巻きつけ
(垂直方向の長さ:150mm)
・加熱ヒーターの交換周期 :5年
・圧縮空気量 :2000Nm3/h
・圧縮空気圧力 :400kPa(g)
・再生ガスの総量 :320Nm3/h
・再生ガスの加熱温度 :150℃
・加熱ヒーターの加熱温度 :100℃
・サイクルタイム :240min
・吸着 :240min
・再生 :240min
・脱圧 10min
・加熱 100min
(吸着塔ヒーター加熱 100min)
・冷却 105min
・充圧 25min
(Operating conditions)
・ Adsorption towers 3A, 3B: φ1m x height 1m
・ First adsorbent: Activated alumina (300 mm)
・ Second adsorbent: Zeolite (300mm)
・ Heating heater: The portion corresponding to the upper half of the first adsorbent layer 5 (height 15
Wrap around 0-300mm position)
(Vertical length: 150 mm)
・ Heating heater replacement cycle: 5 years ・ Compressed air volume: 2000 Nm 3 / h
・ Compressed air pressure: 400 kPa (g)
・ Total amount of regenerated gas: 320 Nm 3 / h
・ Regeneration gas heating temperature: 150 ℃
・ Heating temperature of heater: 100 ℃
・ Cycle time: 240min
・ Adsorption: 240 min
・ Playback: 240min
・ Depressurization 10min
・ Heating 100min
(Adsorption tower heater heating 100 min)
・ Cooling 105min
・ Charging 25min
試験例3では、加熱ヒーター7を使用しないでTSA装置1を運転した場合(後述する比較例1)と比較して、再生ガスの総量を9%削減できた。
試験例3では、試験例1と同様に、再生ガスの削減効果が得られた。しかしながら、加熱工程の間中、加熱ヒーター7を作動させたため、冷却工程において吸着塔内の吸着剤の冷却を阻害する効果も同時に現れたため、試験例1ほどの再生ガスの削減効果は得られなかった。
In Test Example 3, the total amount of regenerated gas could be reduced by 9% as compared with the case where the
In Test Example 3, similar to Test Example 1, the effect of reducing the regeneration gas was obtained. However, since the heater 7 was operated during the heating step, the effect of inhibiting the cooling of the adsorbent in the adsorption tower also appeared in the cooling step at the same time, so the effect of reducing the regenerated gas as in Test Example 1 was not obtained. It was
<比較例1>
加熱ヒーター7を使用しない以外は、試験例1と同様の運転条件とし、試験例1と同様の手順にて、TSA装置1の運転を行った。
<Comparative Example 1>
The
(運転条件)
・吸着塔3A,3B :φ1m×高さ1m
・第1吸着剤 :活性アルミナ(300mm)
・第2吸着剤 :ゼオライト (300mm)
・加熱ヒーター :なし
・圧縮空気量 :2000Nm3/h
・圧縮空気圧力 :400kPa(g)
・再生ガスの総量 :350Nm3/h
・再生ガスの加熱温度 :150℃
・加熱ヒーターの加熱温度 :−℃
・サイクルタイム :240min
・吸着 :240min
・再生 :240min
・脱圧 10min
・加熱 100min
(吸着塔ヒーター加熱 0min)
・冷却 105min
・充圧 25min
(Operating conditions)
・ Adsorption towers 3A, 3B: φ1m x height 1m
・ First adsorbent: Activated alumina (300 mm)
・ Second adsorbent: Zeolite (300mm)
・ Heating heater: None
・ Compressed air volume: 2000 Nm 3 / h
・ Compressed air pressure: 400 kPa (g)
・ Total amount of regenerated gas: 350 Nm 3 / h
・ Regeneration gas heating temperature: 150 ℃
・ Heating temperature of the heater:-℃
・ Cycle time: 240min
・ Adsorption: 240 min
・ Playback: 240min
・ Depressurization 10min
・ Heating 100min
(Adsorption tower heater heating 0 min)
・ Cooling 105min
・ Charging 25min
比較例1では、加熱ヒーター7を使用しないでTSA装置1を運転したため、試験例1のような再生ガスの削減効果が得られなかった。
In Comparative Example 1, since the
<比較例2>
加熱ヒーター7を吸着塔の側面全体に設けた以外は、試験例1と同様の運転条件とし、試験例1と同様の手順にて、TSA装置1の運転を行った。
<Comparative example 2>
The
(運転条件)
・吸着塔3A,3B :φ1m×高さ1m
・第1吸着剤 :活性アルミナ(300mm)
・第2吸着剤 :ゼオライト (300mm)
・加熱ヒーター :吸着塔の側面全体
(垂直方向の長さ:600mm)
・加熱ヒーターの交換周期 :5年
・圧縮空気量 :2000Nm3/h
・圧縮空気圧力 :400kPa(g)
・再生ガスの総量 :370Nm3/h
・再生ガスの加熱温度 :150℃
・加熱ヒーターの加熱温度 :100℃
・サイクルタイム :240min
・吸着 :240min
・再生 :240min
・脱圧 10min
・加熱 100min
(吸着塔ヒーター加熱 25min)
・冷却 105min
・充圧 25min
(Operating conditions)
・ Adsorption towers 3A, 3B: φ1m x height 1m
・ First adsorbent: Activated alumina (300 mm)
・ Second adsorbent: Zeolite (300mm)
・ Heating heater: The entire side of the adsorption tower
(Vertical length: 600 mm)
・ Heating heater replacement cycle: 5 years ・ Compressed air volume: 2000 Nm 3 / h
・ Compressed air pressure: 400 kPa (g)
・ Total amount of regenerated gas: 370 Nm 3 / h
・ Regeneration gas heating temperature: 150 ℃
・ Heating temperature of heater: 100 ℃
・ Cycle time: 240min
・ Adsorption: 240 min
・ Playback: 240min
・ Depressurization 10min
・ Heating 100min
(Adsorption tower heater heating 25 min)
・ Cooling 105min
・ Charging 25min
比較例2では、比較例1と比較して、再生ガスの総量が5%増加した。
比較例2では、加熱ヒーター7によって吸着塔の側面全体を覆ったことにより、冷却工程において吸着塔内の吸着剤の冷却が阻害された。
In Comparative Example 2, as compared with Comparative Example 1, the total amount of regenerated gas increased by 5%.
In Comparative Example 2, since the heating heater 7 covered the entire side surface of the adsorption tower, the cooling of the adsorbent in the adsorption tower was hindered in the cooling step.
<比較例3>
加熱ヒーター7を設ける領域の割合(被覆率)を100%にした以外は、試験例1と同様の運転条件とし、試験例1と同様の手順にて、TSA装置1の運転を行った。
<Comparative example 3>
The
(運転条件)
・吸着塔3A,3B :φ1m×高さ1m
・第1吸着剤 :活性アルミナ(300mm)
・第2吸着剤 :ゼオライト (300mm)
・加熱ヒーター :第1吸着剤層5の全体に対応する部分
(垂直方向の長さ:300mm)
・加熱ヒーターの交換周期 :5年
・圧縮空気量 :2000Nm3/h
・圧縮空気圧力 :400kPa(g)
・再生ガスの総量 :280Nm3/h
・再生ガスの加熱温度 :150℃
・加熱ヒーターの加熱温度 :100℃
・サイクルタイム :240min
・吸着 :240min
・再生 :240min
・脱圧 10min
・加熱 100min
(吸着塔ヒーター加熱 25min)
・冷却 105min
・充圧 25min
(Operating conditions)
・ Adsorption towers 3A, 3B: φ1m x height 1m
・ First adsorbent: Activated alumina (300 mm)
・ Second adsorbent: Zeolite (300mm)
-Heating heater: a portion corresponding to the entire
(Vertical length: 300 mm)
・ Heating heater replacement cycle: 5 years ・ Compressed air volume: 2000 Nm 3 / h
・ Compressed air pressure: 400 kPa (g)
・ Total amount of regenerated gas: 280 Nm 3 / h
・ Regeneration gas heating temperature: 150 ℃
・ Heating temperature of heater: 100 ℃
・ Cycle time: 240min
・ Adsorption: 240 min
・ Playback: 240min
・ Depressurization 10min
・ Heating 100min
(Adsorption tower heater heating 25 min)
・ Cooling 105min
・ Charging 25min
比較例3では、第1吸着剤層5の全体に対応する吸着塔の側面部分を覆ったことにより、冷却工程において吸着塔内の吸着剤の冷却が阻害された。
In Comparative Example 3, by covering the side surface portion of the adsorption tower corresponding to the entire
1…気体精製装置、2…圧縮機、3A,3B…吸着塔、4…加熱器、5…第1吸着剤層(吸着剤層)、6…第2吸着剤層(吸着剤層)、7…加熱ヒーター(加熱装置)、L1…供給ライン、L2…脱圧ライン、L3…排ガスライン、L4…回収ライン、L5…充圧ライン、L6…再生ガスライン、L7…加熱ライン、Va1〜Va6,Vb1〜Vb6,V7,V8…バルブ
DESCRIPTION OF
Claims (9)
塔底部に設けられた第1給排気口と塔頂部に設けられた第2給排気口とを有する、1以上の吸着塔と、
前記吸着塔の外周面を覆うとともに前記吸着塔を加熱する加熱装置と、を備え、
前記吸着塔の内側に、前記除去対象物のうち少なくとも1種を吸着する吸着剤が充填された吸着剤層が、前記第1給排気口と前記第2給排気口とを結ぶ方向に、1以上積層されており、
前記吸着剤の再生に必要とされる熱エネルギーが最も大きな前記吸着剤が充填された吸着剤層に対応する、前記吸着塔の外周面にのみ前記加熱装置を設けるとともに、
加熱対象となる前記吸着剤層に対応する前記外周面のうち、少なくとも一部に前記加熱装置を設けない領域を設ける、気体精製装置。 A gas purification apparatus for obtaining a purified gas in which the object to be removed is removed from a raw material gas containing one or more objects to be removed by a temperature swing adsorption method,
One or more adsorption towers having a first air supply / exhaust port provided at the bottom of the tower and a second air supply / exhaust port provided at the top of the tower;
A heating device for heating the adsorption tower while covering the outer peripheral surface of the adsorption tower,
An adsorbent layer filled with an adsorbent that adsorbs at least one of the objects to be removed is provided inside the adsorption tower in a direction connecting the first air supply / exhaust port and the second air supply / exhaust port. These are stacked,
The heat energy required for the regeneration of the adsorbent corresponds to the adsorbent layer filled with the largest adsorbent, with the heating device provided only on the outer peripheral surface of the adsorption tower,
A gas purifying device, wherein a region where the heating device is not provided is provided in at least a part of the outer peripheral surface corresponding to the adsorbent layer to be heated.
吸着塔内の吸着剤を再生する際に、
精製ガスの一部を加熱した後、前記吸着塔内に導入し、前記吸着塔内の前記吸着剤を加熱して前記吸着剤から除去対象物を脱離させる加熱工程と、
前記精製ガスの一部を加熱せずに前記吸着塔内に導入し、前記加熱工程で加熱された前記吸着剤を冷却する冷却工程と、を行うとともに、
前記加熱工程において加熱装置を運転する、気体精製方法。 A gas purification method using the gas purification apparatus according to claim 1.
When regenerating the adsorbent in the adsorption tower,
After heating a part of the purified gas, introduced into the adsorption tower, a heating step of heating the adsorbent in the adsorption tower to desorb the removal object from the adsorbent,
Introduced into the adsorption tower without heating a part of the purified gas, and performing a cooling step of cooling the adsorbent heated in the heating step,
A gas purification method, wherein a heating device is operated in the heating step.
Priority Applications (1)
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