JP4917247B2 - 低温蒸留による空気の分離方法及びそのための空気清浄化装置 - Google Patents
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Description
該装置は吸着剤容器を具備しており、前記吸着剤容器は、該ガス混合物のための入口と、吸着剤の本体を含むフローチャンバーを具備する流路により分離される、清浄化されたガスのための出口と、を具備しており、更に再生ガスのための入口と、該フローチャンバーを具備する流路により分離される、再生ガスのための出口とを有しており、該ガス混合物のための該入口及び清浄化されたガスのための該出口は、再生ガスのための該出口と再生ガスのための該入口とをまた選択可能に形成しており、再生ガスのための該入口は少なくとも一つのヒータ要素を含む入口ノズルを有しており、そこでは該吸着剤の本体は、再生ガスのための該入口に隣接する第1の端部と、再生ガスのための該入口から離れる第2の端部とを有しており、更に前記ヒータ要素又は各ヒータ要素は前記吸着剤の本体の該第1の端部を通り貫通しないように設置される。該装置は、ガス混合物のための該入口に接続するように分離される、ガス混合物源と、再生ガスのための該入口に接続される、再生ガス源と、吸着及び再生サイクルを作動させるための制御手段と、を具備しており:そこではガス混合物は、第1の流れ方向において該吸着剤上を通過させられて、少なくとも一つの構成要素の吸着により清浄化されて、更に前記ガス混合物の前記吸着剤上の流れは停止させられており;再生ガスは、同じ流れ方向又は反対の流れ方向において前記吸着剤上を通過させられており、該再生ガスは該ヒータ要素により加熱されており;更に前記再生ガスの流れは止められて、前記ガス混合物の流れが再開する。
該ガス混合物を第1の方向において吸着剤容器内へ通過させる手順であって、前記吸着剤容器は、該ガス混合物のための入口と、吸着剤の本体を含むフローチャンバーを具備する流路により分離される、清浄化されたガスのための出口と、を具備しており、更に再生ガスのための入口と、該フローチャンバーを具備する流路により分離される、再生ガスのための出口とを有しており、該ガス混合物のための該入口及び清浄化されたガスのための該出口は、再生ガスのための該出口と再生ガスのための該入口とをまた選択可能に形成しており、再生ガスのための該入口は少なくとも一つのヒータ要素を含む入口ノズルを有しており、そこでは該吸着剤の本体は、再生ガスのための該入口に隣接する第1の端部と、再生ガスのための該入口から離れる第2の端部とを有しており、更に前記ヒータ要素又は各ヒータ要素は前記吸着剤の本体の該第1の端部を通り貫通しないように設置されていて、該ガス混合物は少なくとも一つの構成要素の吸着により清浄化されており、そしてある期間の後、前記ガス混合物の該容器への流れを停止させる、手順と、
再生フェーズにおいて、再生ガスを該容器内へ再生ガスのための該入口を介して、同じ流れの方向又は反対の流れの方向において通過させる一方で、該再生ガスをある期間の間、該ヒータ要素により加熱し、前記再生ガスの該流れを停止し、前記ガス混合物の該流れを回復する手順と、を具備する。
TSAプロセスは、環境より高い温度まで加熱されるべき再生ガス蒸気を必要とする。歴史的にこれらのプロセスは、150℃またはそれ以上の再生ガス温度を含むことが出来る。典型的な配置は、再生ヒータが吸着剤容器の間に分かれて搭載されており、一般的に図1に示されるような配管と弁の配置によりそれらが接続される。
これは、再生ガスが吸着剤容器24に流入する際に、再生ガスの迅速且つ均一な加熱を実施する。
28…吸着剤
40…ノズル
42…入口アーム
44…フランジ付き出口
46…フランジ
48…ヒータユニット
50…ヒータ要素
52…分配器又はフィルタアセンブリ
54…第1の端部
57…プレナム
Claims (7)
- 空気を低温蒸留により分離して酸素富裕ガス及び窒素富裕ガスを製造する方法であり、空気を事前に清浄化して少なくとも二酸化炭素及び水を除去することを含み、この空気の事前清浄化をTEPSAスウィング吸着法により行う、低温蒸留による空気の分離方法であって、この方法は、
吸着フェーズにおいて、該空気を第1の方向において吸着剤容器内へ通過させる手順であって、前記吸着剤容器は、該空気のための入口と、吸着剤の本体を含むフローチャンバーを具備する流路により分離される、清浄化された空気のための出口と、を具備しており、更に再生ガスのための入口と、該フローチャンバーを具備する流路により分離される、再生ガスのための出口とを有しており、該空気のための該入口及び清浄化された空気のための該出口は、それぞれ、再生ガスのための該出口及び再生ガスのための該入口と同じであることができ、再生ガスのための該入口は少なくとも一つのヒータ要素を含む入口ノズルを有しており、そこでは該吸着剤の本体は、再生ガスのための該入口に隣接する第1の端部と、再生ガスのための該入口から離れる第2の端部とを有しており、更に前記ヒータ要素又は各ヒータ要素は前記吸着剤の本体の該第1の端部を通らず、かつ、貫通しないように設置されていて、該空気は該水及び二酸化炭素の吸着により清浄化され、そしてある期間の後、前記空気の該容器への流れを停止させる、手順と、更に
再生フェーズにおいて、再生ガスを該容器内へ再生ガスのための該入口を介して、反対の流れの方向において通過させる一方で、該二酸化炭素を脱離するよう、該再生ガスをある期間の間、該ヒータ要素により加熱し、該再生ガスの加熱を終了しそして該水を脱着するよう、吸着フェーズの際の圧力より低い圧力の再生ガスの通過を続け、前記再生ガスの該流れを停止し、更に前記空気の該流れを回復する手順と、
を具備する、低温蒸留による空気の分離方法。 - 該加熱は前記再生フェーズにおいて、90分を超えない期間で継続される請求項1に記載の方法。
- 該加熱は前記再生フェーズにおいて、60分を超えない期間で継続される請求項2に記載の方法。
- 該加熱は前記再生フェーズにおいて、30分を超えない期間で継続される請求項3に記載の方法。
- 前記再生ガスの一定の加熱速度を開始することにおいて、前記吸着剤の直ぐ上流の前記再生ガスは、1分以下の内に基本的に安定した状態の温度に到達する請求項1から4いずれか一項に記載の方法。
- 吸着剤再生フェーズを有するTEPSAスウィング吸着法により空気から少なくとも二酸化炭素及び水を除去することにより空気を清浄化するのに使用するための空気清浄化装置において、この装置は、
吸着剤容器を具備しており、
前記吸着剤容器は、
該空気のための入口と、吸着剤の本体を含むフローチャンバーを具備する流路により分離される、清浄化された空気のための出口と、を具備しており、更に
再生ガスのための入口と、該フローチャンバーを具備する流路により分離される、再生ガスのための出口と、を有しており、
該空気のための該入口及び清浄化された空気のための該出口は、それぞれ、再生ガスのための該出口及び再生ガスのための該入口と同じであることができ、
再生ガスのための該入口は少なくとも一つのヒータ要素を含む入口ノズルを有しており、そこでは該吸着剤の本体は、再生ガスのための該入口に隣接する第1の端部と、再生ガスのための該入口から離れる第2の端部と、を有しており、更に
前記ヒータ要素又は各ヒータ要素は前記吸着剤の本体の該第1の端部を通らず、かつ、貫通しないように設置されており、
該装置は、
空気のための該入口に接続される、清浄化すべき空気源と、
再生ガスのための該入口に接続される、再生ガス源と、
吸着及び再生のTEPSAサイクルを作動させるための制御手段と、
を具備しており、該サイクルにおいて
二酸化炭素及び水を含む空気は、第1の流れ方向において該吸着剤上を通過させられて、二酸化炭素及び水の吸着により清浄化され、そして前記空気の前記吸着剤上の流れが停止され;
再生ガスは、反対の流れ方向において前記吸着剤上を通過させられて、該再生ガスは、該二酸化炭素及び水を該吸着剤から脱着するよう、該ヒータ要素により加熱されており;
該再生ガスの加熱を終了し、そして該水を脱着するよう、吸着フェーズの際の圧力より低い圧力の再生ガスが前記吸着剤を通過するのを継続させ、そして
前記再生ガスの流れは止められて、前記空気の流れが再開する、装置であって、該装置は更に、蒸留のため前記清浄化された空気を受け取るよう接続された低温蒸留ユニットを含む、空気清浄化装置。 - 作動のために平行に配置される、2つ以上の該吸着剤容器を具備していて、少なくとも一つの該容器は吸着のために稼動状態にある一方で、少なくとも一つの別の該容器は再生されている、請求項6に記載の装置。
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