JP2534614B2 - ガス精製装置 - Google Patents

ガス精製装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガス精製装置、特に空気
から水と炭酸ガスを除去する、ガス精製装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】各種のガスを分離するためのガス精製装
置としては種々のものが用いられている。
【０００３】その代表的なものとしては吸着法を用いた
ものがあり、これは更に常温と高温間、または低温と常
温間の温度変化を利用するもの（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒ
ｅＳｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）と、高圧と常圧
間、または常圧と低圧間の圧力変化を利用するもの（Ｐ
ｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏ
ｎ）、或いはこれらを互いに組合せたものに分類するこ
とができる。
【０００４】以上、何れのものにおいても、２個以上の
吸着塔を用い、一方の吸着塔が吸着作用を行なっている
間に他方の吸着塔が再生されるようにしている。
【０００５】図３はシリカゲル、合成ゼオライト、アル
ミナゲル等の吸着剤が充填されている２個の吸着塔を有
する空気精製装置を用いた空気分離装置の系統図を示
し、このような装置ではエアーフィルター１で除塵した
原料空気を、空気圧縮機２で約５．５ｋｇ／ｃｍ２Ｇに
圧縮した後、アフタークーラー３及びフレオン冷凍機４
で冷却し、気液分離により水分の一部を除去した後２個
の吸着塔５ａ，５ｂの一方５ａにその下部から導入し、
この吸着塔５ａ内で空気から水分および炭酸ガスを完全
に吸着し、このように不純物を除去した空気を、その上
部から取り出し主熱交換器６で液化点近くまで冷却した
後、空気分離装置の高圧精留塔７の底部に送り込み、高
圧精留塔７および低圧精留塔８内において、酸素，窒素
等の各製品を精留分離する。
【０００６】空気分離装置からの常温の廃ガスは配管１
６を介してそのまま、またはプレヒーター１７を介して
他方の吸着塔５ｂにその上部から加え下部から取り出
し、サイレンサ−１３を介して大気に放出し、この操作
によって上記他方の吸着塔５ｂを温度差を利用して加熱
再生せしめる。
【０００７】なお、上記２個の吸着塔５ａ，５ｂは切替
弁９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂ，によって交互に切り替
え、一方が空気から水分および炭酸ガスを除去している
間に、他方が廃ガスによって再生されるように構成され
ている。なお、１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂは夫々
逆止弁、３４は均圧調整弁である。
【０００８】また、１８は膨張タービン、１９は酸素セ
パレータ、２０は主コンデンサー、２１は液酸フィルタ
ー、２２はアルゴン精留塔、２３はアルゴンコンデンサ
ー、２４は過冷却器である。
【０００９】図４はカーボンモレキュラーシーブスが充
填されている２個の吸着塔５ａ，５ｂを有する常圧再生
方式の窒素ガス発生装置の系統図を示し、このような装
置では、エアーフィルター１で除塵した原料空気を、空
気圧縮機２で約７ｋｇ／ｃｍ２Ｇに圧縮した後、アフタ
ークーラー３で約３０℃程度に冷却し、２個の吸着塔５
ａ，５ｂの一方５ａにその下部から導入し、この吸着塔
５ａ内で空気から水分と酸素及び炭酸ガスを吸着し、こ
の結果得られた高純度の窒素ガスをこの吸着塔５ａの上
部から取り出し、均圧槽１４に加えて残存酸素濃度を平
均化した後製品窒素ガスとして取り出すようにしてい
る。
【００１０】なお、他方の吸着塔５ｂの下部はサイレン
サー１３を介して大気に開放され、この吸着塔５ｂ内に
吸着されている水分、酸素及び炭素ガスが脱着され大気
に放出される。また上記一方の吸着塔５ａの上部から取
り出した高純度の窒素ガスの一部がオリフィス１５を介
して他方の吸着塔５ｂの上部に加えられ、脱着された他
方の吸着塔５ｂ内が窒素で満たされるようにされてい
る。
【００１１】更に、上記２個の吸着塔５ａ，５ｂは切替
弁９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂによって交互に、例えば
９０秒毎に切り替え、一方が空気から酸素等を吸着除去
している間に、他方が再生されるように構成されてい
る。
【００１２】図５はシリカゲル、合成ゼオライト、アル
ミナゲル等の吸着剤が充填されている３個の吸着塔５ａ
〜５ｃを有する酸素ガス発生装置の系統図を示し、この
ような装置では、エアーフィルター１で除塵した原料空
気を、空気ブロワー３１で約１ｋｇ／ｃｍ２ Ｇに圧縮
した後、３個の吸着塔５ａ〜５ｃのうちの第１の吸着塔
５ａにその下部から導入し、この吸着塔５ａ内で合成ゼ
オライトの窒素と酸素の吸着力の差を利用して窒素を吸
着する吸着工程を行なわしめ、この結果得られた高純度
の酸素ガスをこの第１の吸着塔５ａの上部から取り出
し、バッファタンク３２に加えた後製品酸素ガスとして
取り出すようにしている。
【００１３】なおこのとき、第２の吸着塔５ｂ内はその
下部から真空ポンプ３３を介して真空吸引して約１５０
トールに減圧して吸着成分が脱着されるようにした脱着
工程を行なわしめ、第３の吸着塔５ｃの上部には酸素ガ
スの一部を上記バッファタンク３２から加えて昇圧し、
脱着工程後の吸着塔を酸素で充填せしめる蓄圧工程を行
なわしめる。
【００１４】なお、上記３個の吸着塔５ａ〜５ｃは切替
弁９ａ〜９ｃ、１０ａ〜１０ｃ及びタイマー（図示せ
ず）を用いて順次に、例えば１分毎に切り替え、夫々上
記吸着工程、脱着工程及び蓄圧工程が繰り返されるよう
に構成されている。
【００１５】同様にして４個以上の吸着塔を用いる装置
もある。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】このような、上記従来
のガス精製装置においては、縦長の２個の吸着塔５ａ，
５ｂ、または３個以上の吸着塔５ａ〜５ｃは左右に並設
されており、例えば図３の例においては吸着塔の一方が
水分および炭酸ガス吸着を行なっている際には低温の空
気が通るため低温状態にあるが、他方は高温の廃ガスが
通るため高温となっており、両者の温度が互いに影響し
合わないよう各吸着塔は互いに横方向に十分離間せしめ
る必要があり、従って大きな据付面積を必要とする欠点
があった。また、上記従来の他の装置も同様な欠点があ
った。
【００１７】本発明は上記の欠点を除くようにしたもの
である。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明のガス精製装置
は、第１の吸着塔と、この第１の吸着塔の上部に配置し
た第２の吸着塔と、上記第１，第２の吸着塔を吸着と再
生に交互に切り替えるための手段とより成り、上記各吸
着塔内上部及び下部が夫々配管によって外部に連通さ
れ、上記上部に連なる配管が少なくとも上記吸着塔底部
迄垂下していることを特徴とする。
【００１９】また本発明のガス精製装置は、３個以上の
上下複数段に配置した吸着塔と、これら吸着塔を吸着と
再生と蓄圧に順次に切り替えるための手段とより成り、
上記各吸着塔内上部及び下部が夫々配管によって外部に
連通され、上記上部に連なる配管が少なくとも上記吸着
塔底部迄垂下していることを特徴とする。
【００２０】更に本発明のガス精製装置は、上記上部に
連なる配管が上記吸着塔内を通して吸着塔底部から外部
に導かれていることを特徴とする。
【００２１】
【実施例】以下図面によって本発明の実施例を説明す
る。
【００２２】 本発明においては図１に示すように一方の
吸着塔５ａの上部に他方の吸着塔５ｂを配置し、下方の
吸着塔５ａを箇状の下方スカート２５によって地上に支
持し、上方の吸着塔５ｂを箇状の上方スカート２６によ
って上記下方の吸着塔５ａ上に支持せしめると共に、こ
の上方スカート２６の長さを適当な値とし、必要に応じ
て上記下方及び上方の吸着塔５ａ，５ｂ間に熱絶縁物を
介在せしめることによって互いの熱的干渉を阻止または
減少できるようにする。
【００２３】 また、各吸着塔５ａ，５ｂのための吸着剤
充填口２７を夫々その頂部に設け、各吸着塔５ａ，５ｂ
内上部に連通する配管２８を吸着塔内を通してその底部
に導き、横方向に延びる配管２９を介して外部に導くよ
うにする。なお、上記配管２８は吸着塔外の側面に沿っ
て吸着塔の底部に導くようにしても良い。
【００２１】 また、各吸着塔５ａ，５ｂ内下部を横方向
に延びる配管３０を介してその底部から外部に導くよう
にする。
【００２５】 本発明の他の実施例においては、３個以
上、例えば図２に示すように３個の吸着塔５ａ〜５ｃを
用い、これらを上下複数段に配置し、各吸着塔相互間を
夫々スカート２６ａ，２６ｂによって上下に離間せしめ
る。
【００２６】
【発明の効果】本発明のガス精製装置は上記のような構
成であるから、吸着塔は広い面積を有するその側面が互
いに対向することはなく、面積の狭い頂部と底部が対向
するようになるため両者間の熱的干渉は少なく、またそ
の据付面積を小さくすることができる。
【００２７】 また、各吸着塔内上部に連通する配管をそ
の頂部から取り出さずに底部から取り出すようにしたの
で装置全体の高さを低くできると共に、吸着塔相互の切
り替え時の圧力損失を小さく抑えることができる大きな
利益がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガス精製装置の説明図である。
【図２】本発明のガス分離装置用のガス精製装置の説明
図である。
【図３】従来の空気精製装置を有する空気分離装置の系
統図である。
【図４】従来の窒素ガス発生装置の系統図である。
【図５】従来の酸素ガス発生装置の系統図である。
【符号の説明】
１ エアーフィルター ２ 空気圧縮機 ３ アフタークーラー ４ フレオン冷凍機 ５ａ 吸着塔 ５ｂ 吸着塔 ５ｃ 吸着塔 ６ 主熱交換器 ７ 高圧精留塔 ８ 低圧精留塔 ９ａ 切替弁 ９ｂ 切替弁 ９ｃ 切替弁 １０ａ 切替弁 １０ｂ 切替弁 １０ｃ 切替弁 １１ａ 逆止弁 １１ｂ 逆止弁 １２ａ 逆止弁 １２ｂ 逆止弁 １３ サイレンサー １４ 均圧槽 １５ オリフィス １６ 配管 １７ プレヒーター １８ 膨張タービン １９ 酸素セパレータ ２０ 主コンデンサー ２１ 液酸フィルター ２２ アルゴン精留塔 ２３ アルゴンコンデンサー ２４ 過冷却器 ２５ 下方スカート ２６ 上方スカート ２６ａ スカート ２６ｂ スカート ２７ 吸着剤充填口 ２８ 配管 ２９ 配管 ３０ 配管 ３１ 空気ブロワー ３２ バッファタンク ３３ 真空ポンプ ３４ 均圧調整弁

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の吸着塔と、この第１の吸着塔の上
    部に配置した第２の吸着塔と、上記第１，第２の吸着塔
    を吸着ど再生に交互に切り替えるための手段とより成
    り、上記各吸着塔内上部及び下部が夫々配管によって外
    部に連通され、上記上部に連なる配管が少なくとも上記
    吸着塔底部迄垂下していることを特徴とするガス精製装
    置。
  2. 【請求項２】 ３個以上の上下複数段に配置した吸着塔
    と、これら吸着塔を吸着と再生と蓄圧に順次に切り替え
    るための手段とより成り、上記各吸着塔内上部及び下部
    が夫々配管によって外部に連通され、上記上部に連なる
    配管が少なくとも上記吸着塔底部迄垂下していることを
    特徴とするガス精製装置。
  3. 【請求項３】 上記上部に連なる配管が上記吸着塔内を
    通して吸着塔底部から外部に導かれていることを特徴と
    する請求項１または２記載のガス精製装置。
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