JP5749817B2 - 水平型吸着材容器の垂直バッフル - Google Patents

Description

本発明は水平型吸着材容器の垂直バッフルに関する。

一般に空気分離プラントには、空気蒸留プラントへ空気が流入する前に、空気から二酸化炭素、水、炭化水素などの汚染物質を除去するための吸着装置又は吸着材容器がある。古典的な吸着装置の設計では円筒容器を使用しており、円筒状吸着材容器の最小断面積は上昇するガス流（例えば、空気）の最大許容流量によって決められている。円筒状の吸着材容器は、容器に対する要件によって垂直に位置決めされたり、或いは水平に位置決めされる場合がある。垂直及び水平、双方の吸着装置形態に対し、上昇ガス流の最大許容流量がその流動性によって設定される（すなわち、供給ガスが吸着材を持ち上げる速度）。このことはベッド表面においてその傾向が強く、水平型容器形態の場合では内方容器壁近傍のベッド表面近くにおいては特にそうである。

図１Ａに示すように、従来の水平型吸着装置１００は吸着材１０４を含んだ円筒容器壁１０２を有する。吸着材１０４は吸着材ベッドサポート１１６の上に乗る。吸着材は、吸着材容器１０２の幅及び長さに沿って延びる吸着材の上部表面層１１４を持っている。図１Ｂに示したように、吸着材を通って上昇するガス流によって吸着材に力がかかることで、容器壁内面１０６近くの吸着材表面層１１４には小さな“砂丘”１０８ができ始める。

従来の吸着装置設計では、図１Ａおよび図１Ｂに示したように、容器壁内面１０６の角度と吸着材１０４の形状により、吸着材１０４が充填しきれない容器壁内面１０６近傍に小空間又は空洞１２０が生じる。最も抵抗の少ない経路を求めながら上昇するガス流は、吸着材１０４が詰まった高い抵抗部分を流れるよりはむしろ、容器壁内面１０６に沿ってこれらの小空間や空洞１２０を通って流れる傾向にある。容器壁内面１０６近くの吸着材１０４は、吸着装置１００の中心近くにある吸着材１０４のような“鳥かご”状態 にないこと、及び容器壁内面１０６と小空間や空洞１２０の近くにある吸着材１０４にかかる上昇するガス流からの力は吸着材１０４の釣り合い重りよりも一層顕著であること、の理由により、これらの小さな砂丘１０８ができがちになる。吸着装置の使用から再生、そして使用へと戻るようなサイクル化に伴って、砂丘１０８や容器壁内面１０６の近くにある小領域の吸着材は動き始め、流動化を引き起こす。流動化は、吸着材の混合、吸着材の摩滅、そしてダスティングにつながるので望ましいものではない。混合や摩滅やダスティングの結果、吸着材直径が減少し吸着材活性表面積が減少するために、吸着材は高い圧力低下及び性能の損失を経験することになる。その結果、原料ガスは空洞域１２０及び１２２を通過して初期の汚染物質漏出を引き起こす。表層速度は高ければそれだけ吸着材ベッド下方での上向き力が高くなるため、容器壁内面に沿う流動化は表層速度に依存する。この上向きの力が下向きの吸着材の重量の力を超えたとき流動化が発生する。図１Ｃに示すように、水平容器の最も広い地点では、壁角度又は内方容器壁（又は平面Ａ）の接線と水平面Ｂとの角度αは約９０度（９０°）である。水平容器のそのような地点では流れは均一である。しかしながら、流れが水平容器を通って上方に移動するに伴い、壁角度又は内方容器壁の接線（又は平面Ｄ）と水平面Ｃの間の角度（β）が減少する。水平容器の中心では流線が均一のままであるのに対し、内方容器壁の近くの流動流線は収束し始める。容器壁又はその近傍でのこの流線の収束はより高い流速を招き、容器壁又はその近傍において初期の流動化を引き起こす。壁角度の減少に伴って流線の収束はさらに増加し、局部領域１２２における一層高い速度と流動化を招くことになる。

流動化を抑制することで吸着装置の性能ロスに歯止めをかけるために、吸着材の上層を“重い”吸着材層や支持ボールに交換する方法が開発・使用された。しかしながらこれらの方法には数多くの欠点がある。まず第１に、重い吸着材や支持ボールは吸着装置の再生熱負荷を増大させ、以て再生のためにより多くの電力が必要となる。第２に、重い吸着材や支持ボールが吸着装置内で移動しがちである。重い吸着材や支持ボールの移動に対処するべく、そのような移動を止めるために層間微細なワイヤメッシュスクリーンが使われるかもしれないが、吸着装置それ自体の内部に層間微細なワイヤメッシュスクリーンを導入することは、吸着材容器の近くの壁にそのようなスクリーンが完全にぴったり重なった状態に適合しないという更なる問題を提示する。従って、層間微細なワイヤメッシュスクリーンと吸着材容器の近くの壁の間に小さな空洞域が存在する。このような空洞域は、例えば数ｃｍほどの小ささかもしれないが、そのような空洞域は、吸着材がこれらの空洞域に入るには充分なほど深刻かもしれない。一旦これらの空洞域に入ったならば、吸着材は動き始め、流動化が起こるだろう。実際、そのような場合にはその流動化が空洞域を更に大きくさせ、吸着効率に関係するさらなる問題を生じることになるかもしれない。

Ｒｏｈｄｅの米国特許第４，３５３，７１６号（特許文献１）は、吸着装置を再生するための方法及び装置を開示した。開示された装置は、容器壁の区域内に位置して容器内の残りの吸着材から容器壁に隣接する区域に配置された吸着材を分離する隔壁を備えていた。しかしながら、容器壁と隔壁の間の空間は吸着材で満たされ、ガスを再生するための第２の供給又は排出手段も提供された。開示された設計は、容器壁近傍での再生パージを向上して吸着材の全体の最適な再生を確実にし、それによって製造コストを低減し、安全性を向上させようと試みたものであった。

米国特許第４，３５３，７１６号（特許文献１）に開示された隔壁構造には重大な欠点があった。隔壁と容器壁によって作られた小さな断面域は、ガスが流動する大きな空洞や空の空間の原因となった。そのようにして増加した空洞は、実際に局部域での流動化やダスティングを促進し得る流動チャネリングを発生する可能性がある。このため、当該技術においては、吸着装置内の吸着材の流動を防止することで吸着装置のより効率的な性能をもたらすような改善された吸着方法及び装置を設計する必要がある。

米国特許第４，３５３，７１６号

開示される実施形態は、流動分布を改善するために水平又は垂直クロスフロー吸着材容器内に配置された壁バッフル／流動マニピュレータを組み込む、改良された吸着方法及び設計を提供することにより当該分野における必要性を満たし、以て吸着材を流動化することなく所定の吸着材容器を介し、より多くの流れを可能にしている。このような模範的配置構造は、流動化の開始やその後のダスティング、汚染物質の漏出を引き起こすことなく、吸着材容器を通って例えば、少なくとも１０％以上の流量増加をもたらすかもしれない。このような模範的実施形態は、より良好な吸着材容積部分の利用によってコスト低減を可能にするだけでなく、既存の容器においては吸着工程における障害を取り除いて生産性を高める新規の容器双方において利用されるかもしれない。例えば、垂直バッフルにより従来の水平型吸着材容器形状を部分的に従来の垂直型吸着材容器形状へと変換する。しかるに、例えば効果的稼働時間の増加といったような従来の垂直型吸着材容器の利点は改善された吸着材容器にも譲渡される。垂直壁バッフルの利用はまた熱損失を低減すると共にその後の半径方向温度プロファイルを向上させるため、改善された再生を導くものである。さらに垂直壁バッフルの利用は、低減された熱損失に起因する容器断熱の低減又は排除につながる。

一実施形態では、ガス流からガス汚染物質を吸着するための吸着材容器が開示され、それは、吸着材容器壁の内面に位置する垂直壁バッフルと、前記垂直壁バッフルの下方に配置されかつ前記吸着材容器壁の内面に固定されて吸着材料を支持するベッドサポートとを有し、前記吸着材料は、前記垂直壁バッフルと吸着材容器の前記内面との間に作られた容積部分の少なくとも９０％はガスであるように、前記ベッドサポートと前記吸着材容器壁と前記垂直壁バッフルによって収納される。

別の実施形態では、ガス流からガス汚染物質を吸着するための装置が開示され、同装置は、内面を備えた容器壁を有する容器と、上面を有してベッドサポートの上に配置される吸着材のベッドと、前記容器の中でかつ前記ベッドサポート上に配置されるバッフルとを有し、該バッフルは上端部を有する上方部分と下端部を有する下方部分とを有し、前記下端部は前記容器壁の内面に向かって位置決めされ、少なくともバッフルの一部分は前記内面から隔てられることでバッフルと内壁面との間に空洞域を形成し、前記上方部分は前記吸着材のベッドの上面の上に延び、前記下方部分は前記吸着材のベッドの中に埋もれると共に空気または吸着材が前記バッフルまたはバッフルの前記下端部と前記内壁面の間を介して前記空洞域に流入するのを防止するようになっている。

前述した発明の概要も以下の模範的実施形態の詳細な説明も、添付図面を参照しながら読むことで、より良く理解される。実施形態を説明するために図面に模範的構成を示すが、本発明は開示された特定の方法や手段に限定されるものではない。図面は以下の通りである。

従来の吸着装置の断面図である。 図１Ａの従来吸着装置に生じる流動化を示した拡大図である。 壁角度を示す従来吸着装置の断面図である。 本発明の一実施形態による改良型吸着装置の断面図である。 本発明の一実施形態による改良型吸着装置の別の断面図である。 本発明の一実施形態による図２Ａの改良型吸着装置の拡大図である。 本発明の一実施形態による別の改良型吸着装置の断面図である。 本発明の一実施形態による別の改良型吸着装置の断面図である。 本発明による改良型吸着装置を有する吸着材容器を利用する模範的吸着材システムのフロー図である。

図２Ａに示すように、本発明の一実施形態は、流動化を生じさせることなく容器を通過する生ガスの流速を増加させるために吸着材容器２００に垂直バッフル２０８を組み込んだ吸着装置２００を備えている。吸着装置２００に組み込まれた垂直バッフル２０８は、水平又はやや傾斜した水平部分、又は水平板２１０に固定された垂直部分又は垂直板２１２を有する。垂直部分又は垂直板２１２は、例えば、水平又はやや傾斜した水平部分又は水平板２１０に溶接されたり、或いは同様の材料を一緒に固定するための任意の他の適切な手段を用いて同部分又は板に固定することができる。簡潔さのために、以下では従来からの溶接手段を引用するが、本開示は溶接だけに制限されるものではない。垂直バッフル２０８はまた、例えば図２Ｂに示すように曲げられたり、或いは初めから湾曲形状に成形された単板２１１であっても良い。図２Ａを参照するに、垂直板２１２は容器壁２０６の内面に当接し、例えば、高温シリコン接着剤で封止されたり、或いは単にシールされないままの状態かもそれない。好ましい実施形態では、垂直板２１２は、容器壁内面２０６に対して封止されない。ドレン孔（図示せず）を水平又は半傾斜した水平板２１０に組み入れることで、例えば、吸着材容器の静水圧試験中に溜まるかもしれない幾らかの水を排水できるようにしても良い。例えばドレン孔は約６ミリメートルの直径を有するかもしれない。任意の静水圧試験後、そのドレン孔に対し、例えばねじ付きプラグ、プラグ溶接、シール溶接された板、エラストマーシール材（例えば、シリコン）、又は他の密封手段を用いて使って栓をし、処理ガスのバイパスを回避するようにしても良い。バッフルのドレン孔を通って漏れるどんな処理ガスも、吸着材容器２００による除去を目的とした汚染物質の早期漏出につながる垂直バッフル２０８の深さ部分内に含まれる吸着材ベッド２００の部分を迂回することができる。垂直バッフル２０８の角部２１８は、丸みを帯びたものでも、或いは角張ったエッジであっても良い。水平又は半傾斜水平板２１０は、例えば厚さ２５ミリ、深さ７５ミリであっても良い。垂直板２１２と水平又は半傾斜水平板２１０の成す角度は、例えば図２及び図３に示すように、９０度（９０°）であるかもしれない。垂直板２１２と水平又は半傾斜水平板２１０の成す角度は９０度未満（９０°）（図示せず）であっても、或いは図４に示すように９０度（９０°）以上であっても良い。例えば、吸着材容器２００は、上記板間角度が９０度（９０°）以上となるような水平板２１０と垂直板２１２を備えるかもしれない。また、吸着材容器２００は、上記板間角度が９０度（９０°）未満となるような水平板２１０と垂直板２１２を備えるかもしれない。

垂直板２１２は水平又は半傾斜水平板２１０に固定（例えば、溶接）される。例えば溶接は重溶接であったり、部分溶け込み溶接であったり、或いは隅肉溶接であっても良い。水平又は半傾斜水平板２１０はその後、容器壁内面２０６に固定（例えば、溶接）される。垂直板２１２を水平又は半傾斜水平板２１０に固定したり、水平又は半傾斜水平板２１０を容器壁内面２１６に固定するにあたっては、如何なる種類の溶接又は適切方法もまた使用可能である。

前述のように、垂直壁バッフル２０８は、図２及び図３に示すように垂直板２１２の上部が容器壁内面２０６に接するように位置決めされる。従って、吸着材材料２０４は吸着材ベッドサポート又はベッドサポート２１６、吸着材容器壁、具体的に吸着材容器壁内面２０６及び垂直バッフル２０８によって収容、支持、又は封じ込められる。垂直壁バッフル２０８と吸着材容器壁内面２０６との間に作成される空洞、容積部分又は空間は開放されており、実質的に如何なる吸着材物質もない状態のままである。垂直板２１２の上部だけが容器壁内面２０６に当接するように垂直壁バッフル２０８を配置した結果、幾分かの非常に小さな粒状吸着材２０４が容積部分に進入する恐れがあるが、その容積部分は少なくともその９０％は吸着材がない状態であるべきであり、ガスや絶縁材料（例えば、発泡ガラス、鉱滓綿、シリコン、パーライトコンクリート等）や非吸着材料（コンクリートなど）が充填されても良い。

吸着材容器２００の皿状端部において、追加の水平板又はキャッピング板（図示せず）を垂直壁バッフル２０８に加えることで垂直板２１２と容器壁内面２０６の間のギャップを埋めるようにしても良い。何故なら、吸着材容器２００の皿状端壁の形状は一定ではなく、皿状端部に沿って変化するからである。この水平又はキャッピング板は、図２及び図３に示すように、垂直板２１２が容器壁内面２０６に当接するように容器壁内面２０６に当接する。その水平又はキャッピング板は任意ではあるが、水平又はキャッピング板は垂直板２１２の上端縁に対して追加の支持部となり、また、例えば、充填中に垂直壁バッフル２０８の後の領域に吸着材２０４が入らないように補助する。垂直板２１２は、例えば、吸着材容器２００の全内周の周りか、或いは吸着材容器２００の円筒長さに沿って取り付けるようにしても良い。或いは、図２Ａに示されるバッフルを吸着材容器２００の皿状端部に用いる一方で、図２Ｂに示されるような“ 湾曲した”バッフルを吸着材容器２００の円筒長さに沿って利用しても良い。

垂直壁バッフル２０８は、好ましくは、垂直板２１２の一部分が一方の側において吸着材２０４によって覆われつつも垂直板２１２の一部分は吸着材２０４の表面２１４を越えて上方に延びるように配置される。以上説明したように、垂直壁バッフル２０８は、吸着材材料２０４の床の一部をガスが迂回するのを可能にする方法で、ガスが垂直壁バッフル２０８を通過するのを防止するように構成されることが好ましい。このため、吸着材材料２０４の床の中に没した（或いは、被覆された）に垂直壁バッフル２０８部分と、水平板２１０と容器壁２０６の内面との間の結合部とは、吸着装置２００の作動設計圧力の範囲内において実質上、不浸透性であることが好ましい。

垂直壁バッフル２０８は、上昇ガス流（例えば、空気）が吸着装置２００の容器壁の近くの小さな空間や空洞１２０を通って自由に流れるような状態（図１Ａおよび図１Ｂに示す）を防止する。垂直壁バッフル２０８はまた、容器壁内面２０６に近い上昇ガス流の流動形態と速度形態を変える。垂直壁バッフル２０８は上昇ガスを容器壁内面２０６から離れさせ、吸着材床の中心に向かって移動させる。垂直壁バッフル２０８の使用はまた、垂直板２１２を超えて移動する上昇ガス流の平均速度を増加させる。垂直壁バッフル２０８の位置決めした結果、吸着材容器壁２０６に近い局部的高速領域は、垂直方向では吸着材容器２００の下方に移動し、水平方向では吸着材容器壁２０６から更に離れるように移動する。これにより、上昇ガス流の流れは吸着材２０４を抜け出るに伴って均等に分配されることとなり、流動化のリスクを低減し、吸着材容器２００を通る一層の流れを可能にする。水平又は半傾斜水平板２１０と垂直板２１２が接する局部的高速域は、角張った端縁部とは反対の丸まった端縁部を使用すること、及び／又は水平又は半傾斜水平板２１０と垂直板２１２の結合部の角度を大きくすることによって最小化することができる。最後に、垂直壁バッフル２０８を組み込むことは、場合によっては、小さな空間や空洞１２０が広がるのを促すような容器壁内面２０６の角度を排除する。

一つの別実施形態でとして、図４に示すように、追加の水平又は半傾斜水平板４１８を垂直壁バッフル４０８の下に組み込み、吸着装置４００内での流動をさらに妨げるようにしても良い。吸着材４０４で満たされた小空間４２０は、追加した水平又は半傾斜水平板４１８と垂直壁バッフル４０８の間に位置決めされるかもしれない。

別の実施形態では、図５に示すように、垂直壁バッフル５０８が吸着材ベッドサポート５１６に固定（例えば、溶接）されるかもしれない。垂直壁バッフル５０８が吸着材ベッドサポート５１６に溶接される際には、吸着材容器壁５０６と垂直板５１２との間の吸着材ベッドサポート５１６の部分は、垂直壁バッフル５０８を伝わった上昇ガス流の流れを防止するために無孔材料からなる。そのような流れを回避するために、例えば水平板５１０を使用しても良い。

水平型容器構造を使用することの問題点（それらに限定されるものではないが、不均一な供給流れ、所定システムによって処理可能な最大流量の制限、流動化、吸着剤のダスティング及び汚染物質の漏洩を含む）と闘うべく、垂直壁バッフル２０８、４０８、５０８は、吸着材容器２００、４００、５００内の供給流れ分布を平滑化するための整流部材として作用し、壁近傍の流動バイパスとベッド表面における流動化を最小限にする。垂直壁バッフル２０８、４０８、５０８は、吸着プロセスの再活性化の段階で、壁近傍の吸着材に対する断熱スリーブとして作用する。これにより、再活性化段階での吸着材容器２００、４００、５００の幅全体に亘る均一な温度プロファイルが可能となり、より角張った再生ピークとヒータ電力の節約につながる。

一般的な温度スイング吸着法（ＴＳＡ）の容器設計では、例えば、垂直壁バッフル、吸着材容器壁、及び任意のサポートスクリーンは、その周期的な動作を通して変化する温度と圧力を経験することになる。従って、本発明の実施形態は、容器壁内面２０６に対して垂直壁バッフル２０８、４０８、５０８を当接させることだけ企図しており、圧力平衡目的のためにガスの自由な移動を可能にし、以て垂直壁バッフル２０８、４０８、５０８と容器壁内面２０６、４０６、５０６の間に閉じられた容積部分が形成されるのを排除するものである。別の実施形態においては、垂直壁バッフル２０８、４０８、５０８を容器壁内面２０６、４０６、５０６からわずかな距離に配置しても良い。

垂直壁バッフル２０８、４０８、５０８の上部は吸着材表面２１４、４１４、５１４の上方約０〜１００ｍｍ、好ましくは吸着材表面２１４、４１４、５１４の上方２５ｍｍの地点に位置する。垂直バッフルの下部は、吸着材の中に埋もれた状態にある。

吸着装置２００にも存在する吸着装置４００及び５００の幾つかの要素の参照番号は、明確にするために、図４及び図５に含まれる。このような要素は、それぞれに２００又は３００を加えた参照番号を持つことになる。例えば、ベッドサポートは、吸着装置２００を参照し参照番号２１６で識別される。参照番号４１６及び５１６は、吸着装置４００及び５００のベッドサポートを指している。

本発明の実施形態は、どんな水平型吸着材容器にも使用することができる。本発明の実施形態はまた、より均一な流れ分布を得るために使用しても良い。垂直壁バッフルの技術は、圧力、温度、吸着材、又は使用する吸着質を問わず、如何なる吸着システムに適用しても良い。

表１に、吸着装置設計を用いた模範的空気分離システムのプロセス境界を記載する。

図２〜図５に示すように、垂直壁バッフル２０８、４０８、５０８は、図６に示す模範的吸着システム６００で使用することができる。図６に示すように、浄化対象となる供給空気６０２は、供給空気を多段階で圧縮することができるメインエアコンプレッサ（ＭＡＣ）６０４に供給される。インタークーラ及びアフタークーラ（図示せず）をメインエアコンプレッサ６０４に併せて使用しても良い。ライン６０６を介して冷却器６０８がメインエアコンプレッサ６０４に流体接続され、メインエアコンプレッサ６０４を出た冷却圧縮空気からの水蒸気の少なくとも一部を凝縮する。ライン６１０を介して冷却器６０８に流体接続されたセパレータ６１２は冷却器６０８を出た圧縮冷却空気から水滴を除去する。

セパレータ６１２はライン６１４を介して、入口制御弁６１８、６２０を内蔵する入口マニホールド６１６に流体接続されている。入口マニホールド６１６は、１組の吸着材容器６２２、６２４に流体接続される。入口マニホールド６１６は、ベント弁６２８、６３０を含んだ通気マニホールド６２６によって制御弁６１８及び６２０の下流側へと架橋され、上記ベント弁は各吸着材容器６２２及び６２４の上流端と通気口６３４の間のサイレンサ６３２を介した接続を開閉する。２つの吸着材容器６２２、６２４の各々は、好ましくは多層の吸着材（図示せず）を有する吸着材ベッドを有する。吸着材ベッドの上流部分は水分を除去するための吸着材、例えば活性アルミナや変性アルミナを含んでおり、吸着ベッドの下流部分は二酸化炭素を除去するための吸着材、例えばゼオライトを含んでおり、ＣＯ₂やＮ₂Ｏや残留した水分や炭化水素を除去する。

典型的な吸着システム６００は、出口制御弁６４０、６４２を含む出口マニホールド６３８によって２つの吸着材容器６２２、６２４の下流端に接続された出口６３６を有する。出口６３６は下流側の処理装置、例えば低温空気セパレータ（図示せず）に接続される。出口マニホールド６３８は、再生ガス制御弁６４６、６４８を含む再生ガスマニホールド６４４によって橋渡しされる。再生ガスマニホールド６４４の上流側では制御弁６５２を含むライン６５０もまた、出口マニホールド６３８を横切るように架橋している。

再生ガス用の入口が番号６５４の箇所に設けられ、それは制御弁６５８、６６０を介してヒータ６６２又はバイパスライン６６４のいずれか一方を通るように、再生ガスマニホールド６４４に接続されている。再生ガスは、出口６３６によって供給された下流側の処理装置から適当に獲得される。

作動時、浄化対象となる供給空気６０２は、例えば多段階に圧縮するメインエアコンプレッサ６０４に供給される。供給空気６０２は、例えば水と熱交換するインタークーラ及びアフタークーラ（図示せず）を使用することによってさらに冷却されるかもしれない。ライン６０６内の圧縮空気は、必要に応じて冷却器６０８で過冷却されるようにし、冷却された圧縮空気からの少なくとも幾分かの水蒸気を凝縮するようにしても良い。ライン６１０の圧縮冷却空気は、その後、ライン６１０内の圧縮冷却空気から水滴を除去するセパレータ６１２に供給される。ライン６１４の乾燥供給空気は次に入口マニホールド６１６に供給され、吸着材を含む２つの吸着材容器６２２、６２４のいずれか一方を通過する。空気が開口した弁６２０を通って吸着材容器６２２に至る位置に始まり、更に開口した弁６４０を経て出口６３６に至る間、入口マニホールド６１６にある弁６２０は、浄化のためのライン６１４の乾燥空気から吸着材容器６２４を遮断するために閉じられることになる。弁６４２もまた閉じられることになる。

この段階で、弁６４６、６４８、６５２、６２８、６３０は全て閉じられる。吸着材容器６２２は作動状態にあり、別の吸着材容器６２４は再生されるべき状態にある。

吸着材容器６２４を再生するために、弁６３０を開くことにより吸着材容器６２４は最初に減圧される。ひとたび吸着材容器６２４内の圧力が所望のレベルまで低下したならば、弁６３０が開いたままの状態で弁６４８が開かれ、再生ガスの流動を開始する。再生ガスは通常、図示された装置において浄化された空気が通る空気分離ユニットコールドボックス（図示せず）から得られる、二酸化炭素がない乾燥した窒素の流れとなり、場合によってはアルゴン、酸素及びその他のガスを含むかもしれない。容器６２４に供給する前に、弁６６０は閉じられ、弁６５８が開放されて再生ガスは例えば１００°Ｃの温度に加熱される。再生ガスは選ばれた高い温度で吸着材容器６２４に流入するが、熱を放出して、再生ガスは、吸着材容器６２４にある吸着材の上部から二酸化炭素を脱着することで非常に僅かに冷却され、熱を放出して吸着材容器６２４の下部において水分を脱着することでさらに冷却される。吸着材容器６２２、６２４の分子篩は、例えば本目的のために当該技術において公知なもののいずれかであっても良く、例えばＣａＸ、ＮａＹゼオライト、４Ａゼオライト、又は１３Ｘゼオライトであっても良い。ものによっては、例えばＧｏｌｄｅｎらによる米国特許第５，７７９，７６７号（即ち、ゼオライトとアルミナの混合物からなる吸着材）で記載された類の単一の吸着材を使用するかもしれない。

ここに開示された装置、システム、及び方法は、好ましくは水平型吸着材容器構造で使用される容器内の使用に焦点を当てているが、ここに記載されている如何なるものも、装置、システム、及び方法をそのような使用に制限するものではない。例えば、垂直型容器クロスフロー配置構造や触媒反応容器において使用されることが同様に好適である。
例

大型の工業規模水平型吸着材容器が計算流体力学（ＣＦＤ）を使用することによってモデル化された。モデル化された容器の寸法を表２に示す。ＣＦＤシミュレーションは、垂直バッフルを使用しない従来の水平型吸着材容器（ケース１）と垂直バッフルを使用した容器（ケース２）とで行った。結果を表２に掲げる。

表２に示すように、出願人らは、垂直壁バッフルを内在させることにより、内面近傍のベッド表面で同様な速度又は流量が観測される前の状態で約１０％以上のガス（空気）流れが吸着装置で処理できたという、驚くべき結果を見出した。前述したように、速度や流量の増加に伴い流動化が発生する可能性が高まる。垂直バッフルがあることで、速度や流量を増加することなく、即ち流動化発生のリスクなしに、より多くのガス流を吸着装置に通過させることができる。ここで説明し、様々な図面で示したように、垂直バッフルの設計に関してはその他のバリエーションが存在し、上に引用した割合とは異なるパーセントの改良されたガス流をもたらされることを理解すべきである。

以上、本発明の態様を様々な図面の好適実施形態に関連させて説明してきたが、その他類似した実施形態を採用することも可能であるし、説明した実施形態に対しては、ここから逸脱することなく本発明の同じ機能を達成するため修正や追加がなされ得ることを理解されたい。従って、請求された発明はどんな単一の実施形態に限定されるものではなく、むしろ添付された請求の範囲による広さと範囲において解釈されるべきである。例えば以下の各態様もまた、本開示の一部であると理解されるべきである。

態様１．ガス流からガス汚染物質を吸着するための吸着材容器であって、吸着材容器壁の内面に位置する垂直壁バッフル、及び前記垂直壁バッフルの下方に配置されかつ前記吸着材容器壁の内面に固定され、吸着材料を支持するベッドサポート、を有し、前記吸着材料は、前記垂直壁バッフルと吸着材容器の前記内面との間に作られた容積部分の少なくとも９０％は吸着材料がない状態で、少なくとも前記ベッドサポートと垂直壁バッフルによって収納される吸着材容器。

態様２．垂直壁バッフルは、第１端部及び第２端部を持つ第１部分であって、該第１部分の前記第１端部は吸着材容器壁の内面の周縁に沿って固定され、前記第１部分の前記第２端部は吸着材容器壁の内面の周縁から外方に延びるような、第１部分、及び第１端部と第２端部を持つ第２部分であって、該第２部分の前記第１端部は前記第１部分の第２端部に近接して固定され、前記第２セクションの前記第２端部は、第２セクションの第２端部が前記吸着材容器壁の内面の一部分と離間した関係で吸着材容器の垂直方向上方に延び、以て前記垂直壁バッフルと吸着材容器壁の内面との間に容積部分を作るような、第２部分を有する、態様１の吸着材容器。

態様３．前記第１部分と前記第２部分との間の角度は９０度以上である態様２の吸着材容器。

態様４．前記第１部分と前記第２部分との間の角度は９０度以下である態様２の吸着材容器。

態様５．更に、第１端部と第２端部を有する第３部分を有し、該第３部分の前記第１端部は前記第１部分の下方で吸着材容器壁の内面周縁に沿って固定され、前記第３部分の第２端部は前記吸着材容器壁の内面周縁から外方へ延びる態様２乃至４のいずれか１つの吸着材容器。

態様６．更に、第１端部と第２端部を有するキャッピング板を有し、該キャッピング板の前記第１端部は垂直壁バッフルの第２部分の第２端部に固定され、キャッピング板の前記第２端部は、キャッピング板の前記第２端部が吸着材容器の壁の内面の部分に対して隔てられた関係にあるように、吸着材容器の壁の内面に向かって延びている態様２〜５のいずれか１つの吸着材容器。

態様７．前記垂直壁バッフルの前記第１部分は無孔材料から成り、垂直壁バッフルの第１部分はベッドサポートに接している態様２〜６のいずれか１つの吸着材容器。

態様８．前記垂直壁バッフルの前記第２部分の前記第２端部は吸着材容積部分の上部表面上に位置している態様２〜７のいずれか１つの吸着材容器。

態様９．前記垂直壁バッフルの前記第２部分の前記第２端部は吸着材容積部分の上部表面上、少なくとも２５ｍｍに位置している態様２〜７のいずれか１つの吸着材容器。

態様１０．前記垂直壁バッフルと前記吸着材容器の内面との間に作られる容積部分は、ガス、絶縁材、又は非吸着材で満たされる態様２〜９又は態様１１のいずれか１つの吸着材容器。

態様１１．前記垂直壁バッフルは、垂直壁バッフルの第１端部が水平に延びて吸着材容器の内面周縁に沿って固定されるように湾曲しており、前記吸着材容器の第２端部は、該第２端部が前記吸着材容器壁の内面の一部分と離間した関係で吸着材容器の垂直方向上方に延び、以て前記垂直壁バッフルと吸着材容器壁の内面との間に容積部分を作る態様１の吸着材容器。

態様１２．前記垂直壁バッフルの前記第２端部は吸着材容積部分の上部表面上に位置している態様１１の吸着材容器。

態様１３．前記垂直壁バッフルの前記第２端部は吸着材容積部分の上部表面上、少なくとも２５ｍｍに位置している態様１１の吸着材容器。

態様１４．ガス流からガス汚染物質を吸着するための装置であって、
内面を備えた容器壁を有する容器、
上面を有してベッドサポートの上に配置される吸着材のベッド、及び
前記容器の中でかつ前記ベッドサポート上に配置されるバッフルであって、上端部を有する上方部分と下端部を有する下方部分とを有し、前記下端部は前記容器壁の内面に向かって位置決めされ、少なくともバッフルの一部分は前記内面から隔てられることでバッフルと内壁面との間に空洞域を形成し、前記上方部分は前記吸着剤のベッドの上面の上に延び、前記下方部分は前記吸着材のベッドの中に埋もれ、空気または吸着材が前記バッフルまたはバッフルの前記下端部と前記内壁面の間を介して前記空洞域に流入するのを防止するような、バッフルを有する装置。

態様１５．前記バッフルの上端部は容器壁の内面に近接して配置される態様１４の装置。

態様１６．前記容器壁は円周を有し、前記バッフルは、実質的に前記容器壁の前記円周周りを延びることを特徴とする態様１４又は１５の装置。

態様１７．前記空洞域は吸着材を実質的に含まない態様１４〜１６のいずれか１つの装置。

Claims (17)

1. ガス流からガス汚染物質を吸着するための円筒状吸着材容器において、
   浄化のための前記ガス流がベッドサポートの下から供給されるように円筒状吸着材容器壁の円筒の内面に位置する垂直壁バッフルと、
   前記垂直壁バッフルの下方に配置されかつ前記円筒状吸着材容器壁の円筒状内面に固定され、吸着材料を支持するベッドサポートと、を有し、
   前記吸着材料は、前記垂直壁バッフルと前記円筒状吸着材容器の前記円筒状内面との間に閉じられた容積部分の少なくとも９０％は吸着材料がない状態で、少なくとも前記ベッドサポートと垂直壁バッフルによって収納されることを特徴とする円筒状吸着材容器。
2. 前記垂直壁バッフルは、
   第１端部及び第２端部を持つ水平又はやや傾斜した水平部分であって、該水平又はやや傾斜した水平部分の前記第１端部は円筒状吸着材容器壁の円筒状内面の周縁に沿って固定され、前記水平又はやや傾斜した水平部分の前記第２端部は円筒状吸着材容器壁の円筒状内面の周縁から延びるような、水平又はやや傾斜した水平部分と、
   第１端部と第２端部を持つ垂直部分であって、該垂直部分の前記第１端部は前記水平又はやや傾斜した水平部分の第２端部に固定され、前記垂直部分の前記第２端部は、前記垂直部分の第２端部が前記円筒状吸着材容器壁の円筒状内面の一部分と離間した関係で前記円筒状吸着材容器の垂直方向上方に延び、以て前記垂直壁バッフルと前記円筒状吸着材容器壁の円筒状内面との間に容積部分を作るような、垂直部分とを有することを特徴とする請求項１に記載の円筒状吸着材容器。
3. 前記水平又はやや傾斜した水平部分と前記垂直部分との間の角度は９０度以上であることを特徴とする請求項２に記載の円筒状吸着材容器。
4. 前記水平又はやや傾斜した水平部分と前記垂直部分との間の角度は９０度以下であることを特徴とする請求項２に記載の円筒状吸着材容器。
5. 更に、第１端部と第２端部を有する追加の水平又は半傾斜水平板を有し、該追加の水平又は半傾斜水平板の前記第１端部は前記水平又はやや傾斜した水平部分の下方で円筒状吸着材容器壁の円筒状内面周縁に沿って固定され、前記追加の水平又は半傾斜水平板の第２端部は前記円筒状吸着材容器壁の円筒状内面周縁から延びることを特徴とする請求項２に記載の円筒状吸着材容器。
6. 更に、第１端部と第２端部を有するキャッピング板を有し、該キャッピング板の前記第１端部は垂直壁バッフルの垂直部分の第２端部に固定され、キャッピング板の前記第２端部は、キャッピング板の前記第２端部が円筒状吸着材容器の壁の円筒状内面の部分に対して隔てられた関係にあるように、円筒状吸着材容器の壁の円筒状内面に向かって延びていることを特徴とする請求項２に記載の円筒状吸着材容器。
7. 前記垂直壁バッフルの前記水平又はやや傾斜した水平部分は無孔材料から成り、垂直壁バッフルの水平又はやや傾斜した水平部分はベッドサポートに接していることを特徴とする請求項２に記載の円筒状吸着材容器。
8. 前記垂直壁バッフルの前記垂直部分の前記第２端部は吸着材容積部分の上部表面上に位置していることを特徴とする請求項２に記載の円筒状吸着材容器。
9. 前記垂直壁バッフルの前記垂直部分の前記第２端部は吸着材容積部分の上部表面上、少なくとも２５ｍｍに位置していることを特徴とする請求項８に記載の円筒状吸着材容器。
10. 前記垂直壁バッフルと前記円筒状吸着材容器の円筒状内面との間に閉じられる容積部分は、ガス、絶縁材、又は非吸着材で満たされることを特徴とする請求項１に記載の円筒状吸着材容器。
11. 前記垂直壁バッフルは、垂直壁バッフルの第１端部が水平に延びて円筒状吸着材容器の円筒状内面周縁に沿って固定されるように湾曲形状に成形された単板であり、前記垂直壁バッフルの第２端部は、該第２端部が前記円筒状吸着材容器壁の円筒状内面の一部分と離間した関係で円筒状吸着材容器の垂直方向上方に延び、以て前記垂直壁バッフルと円筒状吸着材容器壁の円筒状内面との間で閉じられた容積部分を作ることを特徴とする請求項１に記載の円筒状吸着材容器。
12. 前記垂直壁バッフルの前記第２端部は吸着材容積部分の上部表面上に位置していることを特徴とする請求項１１に記載の円筒状吸着材容器。
13. 前記垂直壁バッフルの前記第２端部は吸着材容積部分の上部表面上、少なくとも２５ｍｍに位置していることを特徴とする請求項１１に記載の円筒状吸着材容器。
14. ガス流からガス汚染物質を吸着するための装置において、
    円筒状内面を備えた円筒状容器壁を有する円筒状容器と、
    上面を有してベッドサポートの上に配置される吸着材のベッドと、
    浄化のための前記ガス流がベッドサポートの下から供給されるように前記円筒状容器の中でかつ前記ベッドサポート上に配置されるバッフルであって、上端部を有する上方部分と下端部を有する下方部分とを有し、前記下端部は前記円筒状容器壁の円筒状内面に向かって位置決めされ、少なくともバッフルの一部分は前記円筒状内面から隔てられることでバッフルと内壁面との間に空洞域を形成し、前記上方部分は前記吸着材のベッドの上面の上に延び、前記下方部分は前記吸着材のベッドの中に埋もれ、空気または吸着材が前記バッフルまたはバッフルの前記下端部と前記内壁面の間を介して前記空洞域に流入するのを防止するような、バッフルとを有することを特徴とする装置。
15. 前記バッフルの上端部は円筒状容器壁の円筒状内面に配置されることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
16. 前記円筒状容器壁は円周を有し、前記バッフルは、実質的に前記円筒状容器壁の前記円周の一部の周りを延びることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
17. 前記空洞域は吸着材を実質的に含まないことを特徴とする請求項１４に記載の装置。

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