JP6668542B1

JP6668542B1 - 吸着塔装置および吸着塔装置を備える空気分離装置

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Publication number: JP6668542B1
Application number: JP2019114293A
Authority: JP
Inventors: 献児廣瀬; 康郎毛利; 義典竹村; 千恵西村
Original assignee: レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2019-06-20
Publication date: 2020-03-18
Anticipated expiration: 2039-06-20
Also published as: JP2020069471A

Abstract

【課題】従来よりも、吸着塔装置の設置面積を削減し、設置場所における配管工事を簡易にし、吸着塔を弁切替装置の上部に積み上げたとしても設置コストを低減することができる、吸着塔装置の提供。【解決手段】吸着塔装置１は、弁切替装置３０と、弁切替装置３０の上方に配置され、かつ所定の吸着剤が内部に充填されている、少なくとも２つの吸着塔１０，２０を有し、塔底部１１から弁切替装置３０に向かって設けられる第一導入接続部１５と、塔頂部１３から塔底部に向かって塔横方向断面視で中心に沿って伸びる第一内部配管１６と、第一内部配管１６の一方端部１６ａに位置し、かつ塔底部から弁切替装置３０に向かって設けられる第一導出接続部１６２とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、吸着塔装置および吸着塔装置を備える空気分離装置に関する。

従来の空気分離装置や窒素発生装置では、圧縮空気から水分や二酸化炭素を精製装置で除去し、コールドボックス内で深冷分離する方法が採用されている。この精製装置は、吸着剤（例えば、活性アルミナやゼオライト等）を有する吸着塔を用いて、水分や二酸化炭素を除去する。

空気分離装置の連続運転の効率化のために、２塔以上の吸着塔を用いて、精製処理と再生処理とを交互に切り替える。例えば、第一吸着塔で、圧縮空気の精製し、その間に第二吸着塔において、吸着剤を熱再生あるいは圧力再生する。

例えば、特許文献１は、少なくとも２塔以上の吸着塔を有し、２塔を切替て運用するために、弁および配管を備えた弁切替装置を開示している。また、このような吸着塔及び弁切替装置は、例えば、特許文献２に示されるように、地面のような同一平面上に設置されることが一般的である（例えば、図３Ａを参照）。

特許第３７１９８３２号公報特開平６−３４７１６４号公報

吸着塔装置（弁切替装置を含む）の設置面積を可能な限り小さくすることは、経済的に望ましい。それを達成するために、吸着塔を弁切替装置に積み上げることは容易に考えられる。しかしながら、通常の吸着塔は下部配管と上部配管を設けてある（例えば、図３Ａを参照）。配管接続として、吸着塔の上部配管及び下部配管に配置される配管接続部（ノズル、フランジなど）によって行われるため、吸着塔を弁切替装置の上部に積み上げた施工した場合に、吸着塔の上部配管から吸着塔の下部にある弁切替装置まで配管施工を行わなければならない（例えば、図３Ｂの従来技術を参照）。この配管施工は、弁切替装置および吸着塔の高さに依存し、例えば、５ｍから１０ｍの高所で行われる。また、高温ガスが流れる可能性などから断熱施工が必要となり、他の配管施工に比べて高コストであった。

吸着塔及び弁切替装置は、工場で組み合わせた後に輸送する（プレファブ）にはサイズが大きすぎるため、設置場所で組み合わせることが妥当であるが、上記配管施工の必要性から、実施が困難であった。

吸着塔装置（切替装置を含む）の設置面積を小さくする目的のために、上述とは逆の発想で、吸着塔の上部に弁切替装置を積み上げることも考えられる。しかしながら、この弁切替装置は、例えば原料空気圧縮機やコールドボックスなど他の機器との配管接続も多くあるため、結果的に配管施工がより困難になるので望ましくない。

上記実情に鑑みて、本発明は、従来よりも、吸着塔装置の設置面積を削減し、設置場所における配管工事を簡易にし、吸着塔を弁切替装置の上部に積み上げたとしても設置コストを低減することができる、吸着塔装置および吸着塔装置を備える空気分離装置を提供することを目的とする。

本発明の吸着塔装置（１）は、
少なくとも、所定の原料空気の導入および精製済み原料空気の導出を切り替え制御する弁切替装置（３０）と、
前記弁切替装置（３０）の上方に配置され、かつ所定の吸着剤が内部に充填されている、少なくとも２つの吸着塔（１０、２０）を有し、
前記少なくとも２つの吸着塔の内の第一吸着塔（１０）は、
前記原料空気を塔内部に導入するために、塔底部（１１）から前記弁切替装置（３０）に向かって設けられる第一導入接続部（１５）と、
前記吸着剤を収納する第一収納部（１２）と、
塔頂部（１３）から塔底部（１１）に向かって、塔横（水平）方向断面視で中心あるいは略中心に沿って伸びる第一内部配管（１６）と、
前記第一内部配管（１６）の一方端部（１６ａ）に位置し、かつ前記塔底部（１１）から前記弁切替装置（３０）に向かって設けられる第一導出接続部（１６２）と、
を有し、
前記少なくとも２つの吸着塔の内の第二吸着塔（２０）は、
前記原料空気を塔内部に導入するために、塔底部（２１）から前記弁切替装置（３０）に向かって設けられる第二導入接続部（２５）と、
前記吸着剤を収納する第二収納部（２２）と、
塔頂部（２３）から塔底部（２１）に向かって、塔横（水平）方向断面視で中心あるいは略中心に沿って伸びる第二内部配管（２６）と、
前記第二内部配管（２６）の一方端部（２６ａ）に位置し、かつ前記塔底部（２１）から前記弁切替装置（３０）に向かって設けられる第二導出接続部（２６２）と、
を有する。

上記本発明において、
前記第一導入接続部（１５）は、前記原料空気を塔内部に導入するために、塔底部（１１）から前記弁切替装置（３０）の側面（３０ｂ）に、または天面（３０ａ）に向かって設けられてもよい。
前記第一導出接続部（１６２）は、前記第一内部配管（１６）の一方端部（１６ａ）に位置し、かつ前記塔底部（１１）から前記弁切替装置（３０）の側面（３０ｂ）に、または天面（３０ａ）に向かって設けられてもよい。
前記第二導入接続部（２５）は、前記原料空気を塔内部に導入するために、塔底部（２１）から前記弁切替装置（３０）の側面（３０ｂ）に、または天面（３０ａ）に向かって設けられてもよい。
前記第二導出接続部（２６２）は、前記第二内部配管（２６）の一方端部（２６ａ）に位置し、かつ前記塔底部（２１）から前記弁切替装置（３０）の側面（３０ｂ）に、または天面（３０ａ）に向かって設けられてもよい。

上記本発明において、
前記弁切替装置（３０）は、
前記第一導入接続部（１５）と連結され、第一導入仕切弁（ＧＶ１１）が配置される第一原料空気導入ライン（Ｌ１１）と、前記第二導入接続部（２５）と連結され、第二導入仕切弁（ＧＶ１２）が配置される第二原料空気導入ライン（Ｌ１２）と、の両方に連結される原料空気供給ライン（Ｌ１）と、
前記第一導出接続部（１６２）と連結され、第一導出仕切弁（ＧＶ２１）が配置される第一精製済み原料空気導出ライン（Ｌ２１）と、前記第二導出接続部（２６２）と連結され、第二導出仕切弁（ＧＶ２２）が配置される第二精製済み原料空気導出ライン（Ｌ２２）と、の両方に連結される精製済み原料空気供給ライン（Ｌ２）と、
空気分離装置（４０）から供給される再生ガス（例えば、空気分離装置（４０）から排出された廃ガス）を第一吸着塔（１０）へ導入し吸着剤を再生するためのライン（Ｌ３）であって、前記第一精製済み原料空気導出ライン（Ｌ２１）を介して（接続されて）前記第一導出接続部（１６２）に連結され、かつ第一再生ガス仕切弁（ＧＶ３１）が配置される第一再生ガス分岐ライン（Ｌ３１）と、前記第二精製済み原料空気導出ライン（Ｌ２２）を介して（接続されて）前記第二導出接続部（２６２）に連結され、かつ第二再生ガス仕切弁（ＧＶ３２）が配置される第二再生ガス分岐ライン（Ｌ３２）と、の両方に連結される、再生ガス供給ライン（Ｌ３）と、
前記第一原料空気導入ライン（Ｌ１１）を介して（接続されて）前記第一導入接続部（１５）に連結され、かつ第一廃ガス仕切弁（ＧＶ４１）が配置される第一廃ガス分岐ライン（Ｌ４１）と、前記第二原料空気導入ライン（Ｌ１２）を介して（接続されて）前記第二導入接続部（２５）に連結され、かつ第二廃ガス仕切弁（ＧＶ４２）が配置される第二廃ガス分岐ライン（Ｌ４２）と、の両方に連結される、廃ガスライン（Ｌ４）と、
それぞれの仕切弁の開閉を制御する弁制御部（３５）と、
を有する。

前記第一、第二吸着塔（１０、２０）は、前記弁切替装置（３０）の天面（３０ａ）に設置された支持部（脚タイプ、スカートタイプ）で固定されることで、前記弁切替装置（３０）の上方に配置されていてもよい。

前記第一原料空気導入ライン（Ｌ１１）は、前記第一導入接続部（１５）と水平に直線状で連結されてもよい。
前記第一導入接続部（１５）は、前記弁切替装置（３０）の側面（３０ｂ）に向かって挿入されていてもよい。
前記弁切替装置（３０）の側面（３０ｂ）から突出した前記第一原料空気導入ライン（Ｌ１１）の配管と、前記第一導入接続部（１５）が連結されていてもよい。

前記第一原料空気導出ライン（Ｌ２１）は、前記第一導出接続部（１６２）と水平に直線状で連結されてもよい。
前記第一導出接続部（１６２）は、前記弁切替装置（３０）の側面（３０ｂ）に向かって挿入されていてもよい。
前記弁切替装置（３０）の側面（３０ｂ）から突出した前記第一原料空気導出ライン（Ｌ２１）の配管と、前記第一導出接続部（１６２）が連結されていてもよい。

前記第二原料空気導入ライン（Ｌ１２）は、前記第二導入接続部（２５）と水平に直線状で連結されてもよい。
前記第二導入接続部（２５）は、前記弁切替装置（３０）の側面（３０ｂ）に向かって挿入されていてもよい。
前記弁切替装置（３０）の側面（３０ｂ）から突出した前記第二原料空気導入ライン（Ｌ１２）の配管と、前記第二導入接続部（２５）が連結されていてもよい。

前記第二原料空気導出ライン（Ｌ２２）は、前記第二導出接続部（２６２）と水平に直線状で連結されてもよい。
前記第二導出接続部（２６２）は、前記弁切替装置（３０）の側面（３０ｂ）に向かって挿入されていてもよい。
前記弁切替装置（３０）の側面（３０ｂ）から突出した前記第二原料空気導出ライン（Ｌ２２）の配管と、前記第二導出接続部（２６２）が連結されていてもよい。

前記第一原料空気導入ライン（Ｌ１１）は、前記第一導入接続部（１５）と垂直に直線状で連結されてもよい。
前記第一導入接続部（１５）は、前記弁切替装置（３０）の天面（３０ａ）に垂直に向かって挿入されていてもよい。
前記弁切替装置（３０）の天面（３０ａ）から垂直上方に突出した前記第一原料空気導入ライン（Ｌ１１）の配管と、前記第一導入接続部（１５）が連結されていてもよい。

前記第一原料空気導出ライン（Ｌ２１）は、前記第一導出接続部（１６２）と垂直に直線状で連結されてもよい。
前記第一導出接続部（１６２）は、前記弁切替装置（３０）の天面（３０ａ）に垂直に向かって挿入されていてもよい。
前記弁切替装置（３０）の天面（３０ａ）から垂直上方に突出した前記第一原料空気導出ライン（Ｌ２１）の配管と、前記第一導出接続部（１６２）が連結されていてもよい。

前記第二原料空気導入ライン（Ｌ１２）は、前記第二導入接続部（２５）と垂直に直線状で連結されてもよい。
前記第二導入接続部（２５）は、前記弁切替装置（３０）の天面（３０ａ）に垂直に向かって挿入されていてもよい。
前記弁切替装置（３０）の天面（３０ａ）から垂直上方に突出した前記第二原料空気導入ライン（Ｌ１２）の配管と、前記前記第二導入接続部（２５）が連結されていてもよい。

前記第二原料空気導出ライン（Ｌ２２）は、前記第二導出接続部（２６２）と垂直に直線状で連結されてもよい。
前記第二導出接続部（２６２）は、前記弁切替装置（３０）の天面（３０ａ）に垂直に向かって挿入されていてもよい。
前記弁切替装置（３０）の天面（３０ａ）から垂直上方に突出した前記第二原料空気導出ライン（Ｌ２２）の配管と、前記前記第二導出接続部（２６２）が連結されていてもよい。

弁制御部（３５）は、弁切替装置（３０）に組み込まれていてもよく、空気分離装置の主制御部（不図示）が弁制御部の機能を有していてもよい。弁制御部、主制御部は、処理手順を示すプログラム（ソフトウエア）を記憶するメモリと、そのプログラムを実行するプロセッサーとを少なくとも有して構成されていてもよく、専用回路、組み込みファームウエアなどで構成されていてもよい。上記プログラムは、情報処理装置、サーバなどで実行されてもよい。

他の本発明は、原料空気を所定の圧力に昇圧するための圧縮機と、原料空気の温度を調節するための熱交換器と、上記弁切替装置、上記少なくとも２つの吸着塔を有する吸着塔装置と、少なくとも１つの精留塔を備える空気分離装置（１００）である。
上記精留塔は、高圧塔、低圧塔を有していてもよい。
空気分離装置は、圧縮機、膨張タービン、熱交換器をさらに有していてもよく、製品ガスの仕様に応じた各種設備を有していてもよい。

本発明によれば、従来よりも、吸着塔装置の設置面積を削減し、設置場所における配管工事を簡易にし、吸着塔を弁切替装置の上部に積み上げたとしても設置コストを低減することができる。

実施形態１の吸着塔装置を示す図である。実施形態２の吸着塔装置を示す図である。従来技術の吸着塔および弁切替装置の配置の一例を示す図である。吸着塔および弁切替装置の配置の参考例を示す図である。

以下に本発明のいくつかの実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の一例を説明するものである。本発明は以下の実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形形態も含む。なお、以下で説明される構成の全てが本発明の必須の構成であるとは限らない。

（実施形態１）
実施形態１の吸着塔装置１について、図１を用いて説明する。ここでは、原料空気の製造設備（不図示）、精留塔設備４０についての詳細は省略する。吸着塔装置１、原料空気の製造設備（不図示）、精留塔設備４０を有して空気分離装置１００が構成されている。

吸着塔装置１は、第一吸着塔１０、第二吸着塔２０、弁切替装置３０を有する。
弁切替装置３０は、第一吸着塔１０および第二吸着塔２０における、所定の原料空気の導入および精製済み原料空気の導出の切替を制御する。また、弁切替装置３０は、第一吸着塔１０および第二吸着塔２０における、再生ガスの導入および廃ガスの導出の切替を制御する。詳細は、後述する。

第一吸着塔１０は、弁切替装置３０の上方に設置された支持部１８に支持されて設置される。
第一吸着塔１０は、所定の吸着剤を収納する第一収納部１２をその塔内部に設けている。第一収納部１２は、上下方向に分割された第一吸着剤収納部１２１と第二吸着剤収納部１２２とで構成されている。第一収納部１２の上部には、通気口を有する上部スクリーン１２ａと、その下部には、通気口を有する下部スクリーン１２ｃと、第一吸着剤収納部１２１と第二吸着剤収納部１２２との境界に通気口を有する中間スクリーン１２ｂが設けられている。

所定の吸着剤は、原料空気から、水分、二酸化炭素を除去するための吸着剤であれば特に制限されない。本実施形態では、第一吸着剤収納部１２１に、ゼオライトあるいはモレキュラーシーブが収納されていてもよく、第二吸着剤収納部１２２に活性アルミナが収納されていてもよく、その逆であってもよい。
原料空気は、原料空気の製造設備において、空気を所定圧力に昇圧させた圧縮空気であってもよく、さらに所定温度に冷却された圧縮空気であってもよい。

第一吸着塔１０は、原料空気を塔内部に導入するために、塔底部１１から弁切替装置３０の側面３０ｂに向かって設けられる第一導入接続部１５を有する。
本実施形態では、第一導入接続部１５は、弁切替装置３０の側面３０ｂに向かって挿入されており、第一原料空気導入ラインＬ１１と、第一導入接続部１５が水平に直線状で連結されている。
なお、別実施形態として、弁切替装置３０の側面３０ｂから突出した第一原料空気導入ラインＬ１１の配管と、第一導入接続部１５が連結されていてもよい。
原料空気は、第一導入接続部１５から塔内部に送られ上昇する。原料空気は、第二吸着剤収納部１２２、第一吸着剤収納部１２１を通過する間に吸着剤と接触することで、水分、二酸化炭素が除去される。水分、二酸化炭素が除去された原料空気を精製済み原料空気と呼ぶ。

第一吸着塔１０は、塔頂部１３から塔底部１１に向かって、塔横（水平）方向断面視で中心あるいは略中心に沿って伸びる第一内部配管１６を有する。第一内部配管１６の上端１６ｂに取込口１６１が設けられている。
第一精製済み原料空気は、取込口１６１から取り込まれ、第一内部配管１６を通り、その下端１６ａに位置する第一導出接続部１６２に送られる。
第一導出接続部１６２は、塔底部１１から弁切替装置３０の側面３０ｂに向かって設けられる。
本実施形態では、第一導出接続部１６２は、弁切替装置３０の側面３０ｂに向かって挿入されており、第一原料空気導出ラインＬ２１と、第一導出接続部１６２とが水平に直線状で連結されている。
なお、別実施形態として、弁切替装置３０の側面３０ｂから突出した第一原料空気導出ラインＬ２１の配管と、第一導出接続部１６２が連結されていてもよい。

第二吸着塔２０は、弁切替装置３０の上方に設置された支持部２８に支持されて設置される。
第二吸着塔２０は、所定の吸着剤を収納する第二収納部２２をその塔内部に設けている。第二収納部２２は、上下方向に分割された第三吸着剤収納部２２１と第四吸着剤収納部２２２とで構成されている。第二収納部２２の上部には、通気口を有する上部スクリーン２２ａと、その下部には、通気口を有する下部スクリーン２２ｃと、第三吸着剤収納部２２１と第四吸着剤収納部２２２との境界に通気口を有する中間スクリーン２２ｂが設けられている。

所定の吸着剤は、原料空気から、水分、二酸化炭素を除去するための吸着剤であれば特に制限されない。本実施形態では、第三吸着剤収納部２２１に、ゼオライトあるいはモレキュラーシーブが収納されていてもよく、第四吸着剤収納部２２２に活性アルミナが収納されていてもよく、その逆であってもよい。

第二吸着塔２０は、原料空気を塔内部に導入するために、塔底部２１から弁切替装置３０の側面３０ｂに向かって設けられる第二導入接続部２５を有する。
本実施形態では、第二導入接続部２５は、弁切替装置３０の側面３０ｂに向かって挿入されており、第二原料空気導入ラインＬ１２と、第二導入接続部２５が水平に直線状で連結されている。
なお、別実施形態として、弁切替装置３０の側面３０ｂから突出した第二原料空気導入ラインＬ１２の配管と、第二導入接続部２５が連結されていてもよい。
原料空気は、第二導入接続部２５から塔内部に送られ上昇する。原料空気は、第三吸着剤収納部２２２、第四吸着剤収納部２２１を通過する間に吸着剤と接触することで、水分、二酸化炭素が除去される。

第二吸着塔２０は、塔頂部２３から塔底部２１に向かって、塔横（水平）方向断面視で中心あるいは略中心に沿って伸びる第二内部配管２６を有する。第二内部配管２６の上端２６ｂに取込口２６１が設けられている。
第二精製済み原料空気は、取込口２６１から取り込まれ、第二内部配管２６を通り、その下端２６ａに位置する第二導出接続部２６２に送られる。
第二導出接続部２６２は、塔底部２１から弁切替装置３０の側面３０ｂに向かって設けられる。
本実施形態では、第二導出接続部２６２は、弁切替装置３０の側面３０ｂに向かって挿入されており、第二原料空気導出ラインＬ２２は、第二導出接続部２６２と水平に直線状で連結されている。
なお、別実施形態として、弁切替装置３０の側面３０ｂから突出した第二原料空気導出ラインＬ２２の配管と、第二導出接続部２６２が連結されていてもよい。

弁切替装置３０は、第一吸着塔１０と第二吸着塔２０に対し、原料空気と再生ガスの導入、導出の切り替え、すなわち、原料空気の精製処理と吸着剤の再生処理とを交互に行わせるための装置である。
弁切替装置３０は、原料空気製造設備から送り込まれる原料空気を供給するための原料空気供給ラインＬ１と、吸着塔で精製された精製済み原料空気を精留塔設備４０へ供給するための精製済み原料空気供給ラインＬ２と、精留塔設備４０から送られる再生ガスを供給するための再生ガス供給ラインＬ３と、吸着剤の再生処理に使用された再生ガスである廃ガスを排出するための廃ガスラインＬ４と、各ラインに設置された仕切弁（あるいは制御弁）の開閉を制御するための弁制御部３５とを有する。

原料空気供給ラインＬ１は、第一原料空気導入ラインＬ１１と第二原料空気導入ラインＬ１２との両方に連結される。
第一原料空気導入ラインＬ１１は、第一導入接続部１５と連結され、かつ第一導入仕切弁ＧＶ１１が配置される。
第二原料空気導入ラインＬ１２は、第二導入接続部２５と連結され、かつ第二導入仕切弁ＧＶ１２が配置される。

精製済み原料空気供給ラインＬ２は、第一精製済み原料空気導出ラインＬ２１と第二精製済み原料空気導出ラインＬ２２との両方に連結される。
第一精製済み原料空気導出ラインＬ２１は、第一導出接続部１６２と連結され、かつ第一導出仕切弁ＧＶ２１が配置される
第二精製済み原料空気導出ラインＬ２２は、第二導出接続部２６２と連結され、かつ第二導出仕切弁ＧＶ２２が配置される。

再生ガス供給ラインＬ３は、精留塔設備４０から供給される再生ガスを第一吸着塔１０へ導入し吸着剤を再生するためのラインである。再生ガスは、例えば、空気分離装置４０から排出された廃ガスである。
再生ガス供給ラインＬ３は、第一再生ガス分岐ラインＬ３１と第二再生ガス分岐ラインＬ３２と、の両方に連結される。
第一再生ガス分岐ラインＬ３１は、第一精製済み原料空気導出ラインＬ２１を介して（接続されて）第一導出接続部１６２に連結され、かつ第一再生ガス仕切弁ＧＶ３１が配置される。
第二再生ガス分岐ラインＬ３２は、第二精製済み原料空気導出ラインＬ２２を介して（接続されて）第二導出接続部２６２に連結され、かつ第二再生ガス仕切弁ＧＶ３２が配置される。

廃ガスラインＬ４は、第一廃ガス分岐ラインＬ４１と第二廃ガス分岐ラインＬ４２との両方に連結される。
第一廃ガス分岐ラインＬ４１は、第一原料空気導入ラインＬ１１を介して（接続されて）第一導入接続部１５に連結され、かつ第一廃ガス仕切弁ＧＶ４１が配置される。
第二廃ガス分岐ラインＬ４２は、第二原料空気導入ラインＬ１２を介して（接続されて）第二導入接続部２５に連結され、かつ第二廃ガス仕切弁ＧＶ４２が配置される。

弁制御部３５は、各ラインに設置された仕切弁の開閉を制御する。
弁制御部３５は、弁切替装置３０に組み込まれている。
弁制御部３５は、処理手順を示すプログラム（ソフトウエア）を記憶するメモリと、そのプログラムを実行するプロセッサーとを少なくとも有している。

第一吸着塔１０で精製処理し、第二吸着塔２０で再生処理をする場合、弁制御部３５は以下の制御をする。
弁制御部３５は、第一導入仕切弁ＧＶ１１および第一導出仕切弁ＧＶ２１を開け、第二導入仕切弁ＧＶ１２および第二導出仕切弁ＧＶ２２を閉じる。
弁制御部３５は、第一再生ガス仕切弁ＧＶ３１および第一廃ガス仕切弁ＧＶ４１を閉じ、第二再生ガス仕切弁ＧＶ３２および第二廃ガス仕切弁ＧＶ４２を開ける。

第二吸着塔２０で精製処理し、第一吸着塔１０で再生処理をする場合、弁制御部３５は以下の制御をする。
弁制御部３５は、第一導入仕切弁ＧＶ１１および第一導出仕切弁ＧＶ２１を閉じ、第二導入仕切弁ＧＶ１２および第二導出仕切弁ＧＶ２２を開ける。
弁制御部３５は、第一再生ガス仕切弁ＧＶ３１および第一廃ガス仕切弁ＧＶ４１を開け、第二再生ガス仕切弁ＧＶ３２および第二廃ガス仕切弁ＧＶ４２を閉じる。

実施形態１の構成によれば、原料空気が吸着塔の下部から導入され、吸着剤によって水分および二酸化炭素等が除去されて塔頂部に達し、さらに内部配管を通じて再び吸着塔下部に送られる。第一、第二吸着塔の底部あるいは下部に設けられた各接続部が弁切替装置と接続されることで、原料空気と再生ガスの導入、導出の切り替え、すなわち、原料空気の精製処理と吸着剤の再生処理とを交互に行うことができる。
そして、従来技術のように吸着塔上部から吸着塔下部に至るまでの配管を、現地施工を必要とする配管構造から、工場における設計施工時に同時に行える配管構造になるため、設置場所における配管施工を簡略化することができる。現地施行期間を大幅に短縮できる。
さらに、配管接続を弁切替装置の側面とすることで、配管接続の調整代を持つことができ、現地施工をより簡単に行うことができる。

（実施形態２）
図２に実施形態２の吸着塔装置１を示す。実施形態１と同様の要素は同じ符号で示しており、その説明を省略または簡単にする。

吸着塔装置１は、第一吸着塔１０、第二吸着塔２０、弁切替装置３０を有する。これらを接続する配管の配置が実施形態１と異なっている。

第一吸着塔１０は、原料空気を塔内部に導入するために、塔底部１１から弁切替装置３０の天面３０ａに向かって設けられる第一導入接続部１５を有する。
本実施形態では、第一導入接続部１５は、弁切替装置３０の天面３０ａに垂直に向かって挿入されており、第一原料空気導入ラインＬ１１と、第一導入接続部１５が垂直に直線状で連結されている。
なお、別実施形態として、弁切替装置３０の天面３０ａから垂直上方に突出した第一原料空気導入ラインＬ１１の配管と、第一導入接続部１５が連結されていてもよい。
第一導出接続部１６２は、塔底部１１から弁切替装置３０の天面３０ａの上方に向かって設けられる。
本実施形態では、第一導出接続部１６２は、弁切替装置３０の天面３０ａに垂直に向かって挿入されており、第一原料空気導出ラインＬ２１は、第一導出接続部１６２と垂直に直線状で連結されている。
なお、別実施形態として、弁切替装置３０の天面３０ａから垂直上方に突出した第一原料空気導出ラインＬ２１の配管と、第一導出接続部１６２が連結されていてもよい。

第二吸着塔２０は、原料空気を塔内部に導入するために、塔底部２１から弁切替装置３０の天面３０ａの上方に向かって設けられる第二導入接続部２５を有する。
本実施形態では、第二導入接続部２５は、弁切替装置３０の天面３０ａに垂直に向かって挿入されており、第二原料空気導入ラインＬ１２と、第二導入接続部２５が垂直に直線状で連結されている。
なお、別実施形態として、弁切替装置３０の天面３０ａから垂直上方に突出した第二原料空気導入ラインＬ１２の配管と、第二導入接続部２５が連結されていてもよい。
第二導出接続部２６２は、塔底部２１から弁切替装置３０の天面３０ａの上方に向かって設けられる。
本実施形態では、第二導出接続部２６２は、弁切替装置３０の天面３０ａに垂直に向かって挿入されており、第二原料空気導出ラインＬ２２は、第二導出接続部２６２と垂直に直線状で連結されている。
なお、別実施形態として、弁切替装置３０の天面３０ａから垂直上方に突出した第二原料空気導出ラインＬ２２の配管と、第二導出接続部２６２が連結されていてもよい。

実施形態２の構成によれば、原料空気が吸着塔の下部から導入され、吸着剤によって水分および二酸化炭素等が除去されて塔頂部に達し、さらに内部配管を通じて再び吸着塔下部に送られる。第一、第二吸着塔の底部あるいは下部に設けられた各接続部が弁切替装置と接続されることで、原料空気と再生ガスの導入、導出の切り替え、すなわち、原料空気の精製処理と吸着剤の再生処理とを交互に行うことができる。
そして、従来技術のように吸着塔上部から吸着塔下部に至るまでの配管を、現地施工を必要とする配管構造から、工場における設計施工時に同時に行える配管構造になるため、設置場所における配管施工を簡略化することができる。現地施行期間を大幅に短縮できる。
弁切替装置と第一、第二吸着塔との、配管接続を弁切替装置の上面とすることで、配管の長さを最短にすることができる。

（実施形態３）
図１の実施形態１では、第一導入接続部１５、第一導出接続部１６２、第二導入接続部２５、第二導出接続部２６２が、弁切替装置３０の側面に向かって接続される構成であった。また、図２に実施形態２では、第一導入接続部１５、第一導出接続部１６２、第二導入接続部２５、第二導出接続部２６２が、弁切替装置３０の天面に向かって接続される構成であった。
実施形態３では、それらの変形例として、第一導入接続部１５、第一導出接続部１６２、第二導入接続部２５、第二導出接続部２６２のうち少なくとも一つ以上が、弁切替装置３０の側面または天面に向かって接続されてもよい。例えば、第一導入接続部１５および第一導出接続部１６２が、弁切替装置３０の側面または天面に向かって接続されてもよく、第二導入接続部２５および第二導出接続部２６２が、弁切替装置３０の側面または天面に向かって接続されてもよい。また、第一導入接続部１５および第二導入接続部２５が、弁切替装置３０の側面または天面に向かって接続されてもよく、第一導出接続部１６２および第二導出接続部２６２が、弁切替装置３０の天面または側面に向かって接続されてもよい。

（別実施形態）
空気分離装置は、原料空気を所定の圧力に昇圧するための圧縮機と、原料空気の温度を調節するための熱交換器と、弁切替装置、少なくとも２つの吸着塔を有する吸着塔装置と、少なくとも１つの精留塔を備えていてもよい。精留塔は、高圧塔、低圧塔を有していてもよい。空気分離装置は、圧縮機、膨張タービン、熱交換器をさらに有していてもよく、製品ガスの仕様に応じた各種設備を有していてもよい。

１吸着塔装置
１０第一吸着塔
２０第二吸着塔
３０弁切替装置
４０精留塔設備

Claims

少なくとも、所定の原料空気の導入および精製済み原料空気の導出を切り替え制御する弁切替装置（３０）と、
前記弁切替装置（３０）の上方に配置され、かつ所定の吸着剤が内部に充填されている、少なくとも２つの吸着塔（１０、２０）を有し、
前記少なくとも２つの吸着塔の内の第一吸着塔（１０）は、
前記原料空気を塔内部に導入するために、塔底部（１１）から前記弁切替装置（３０）の側面に向かって設けられる第一導入接続部（１５）と、
前記吸着剤を収納する第一収納部（１２）と、
塔頂部（１３）から塔底部（１１）に向かって、塔横（水平）方向断面視で中心あるいは略中心に沿って伸びる第一内部配管（１６）と、
前記第一内部配管（１６）の一方端部（１６ａ）に位置し、かつ前記塔底部（１１）から前記弁切替装置（３０）の側面に向かって設けられる第一導出接続部（１６２）と、
を有し、
前記少なくとも２つの吸着塔の内の第二吸着塔（２０）は、
前記原料空気を塔内部に導入するために、塔底部（２１）から前記弁切替装置（３０）の側面に向かって設けられる第二導入接続部（２５）と、
前記吸着剤を収納する第二収納部（２２）と、
塔頂部（２３）から塔底部（２１）に向かって、塔横（水平）方向断面視で中心あるいは略中心に沿って伸びる第二内部配管（２６）と、
前記第二内部配管（２６）の一方端部（２６ａ）に位置し、かつ前記塔底部（２１）から前記弁切替装置（３０）の側面に向かって設けられる第二導出接続部（２６２）と、
を有する、吸着塔装置。
少なくとも、所定の原料空気の導入および精製済み原料空気の導出を切り替え制御する弁切替装置（３０）と、
前記弁切替装置（３０）の上方に配置され、かつ所定の吸着剤が内部に充填されている、少なくとも２つの吸着塔（１０、２０）を有し、
前記少なくとも２つの吸着塔の内の第一吸着塔（１０）は、
前記原料空気を塔内部に導入するために、塔底部（１１）から前記弁切替装置（３０）の側面または天面に向かって設けられる第一導入接続部（１５）と、
前記吸着剤を収納する第一収納部（１２）と、
塔頂部（１３）から塔底部（１１）に向かって、塔横（水平）方向断面視で中心あるいは略中心に沿って伸びる第一内部配管（１６）と、
前記第一内部配管（１６）の一方端部（１６ａ）に位置し、かつ前記塔底部（１１）から前記弁切替装置（３０）の側面または天面に向かって設けられる第一導出接続部（１６２）と、
を有し、
前記少なくとも２つの吸着塔の内の第二吸着塔（２０）は、
前記原料空気を塔内部に導入するために、塔底部（２１）から前記弁切替装置（３０）の側面または天面に向かって設けられる第二導入接続部（２５）と、
前記吸着剤を収納する第二収納部（２２）と、
塔頂部（２３）から塔底部（２１）に向かって、塔横（水平）方向断面視で中心あるいは略中心に沿って伸びる第二内部配管（２６）と、
前記第二内部配管（２６）の一方端部（２６ａ）に位置し、かつ前記塔底部（２１）から前記弁切替装置（３０）の側面または天面に向かって設けられる第二導出接続部（２６２）と、
を有する、吸着塔装置。
前記弁切替装置（３０）は、
前記第一導入接続部（１５）と連結され、第一導入仕切弁（ＧＶ１１）が配置される第一原料空気導入ライン（Ｌ１１）と、前記第二導入接続部（２５）と連結され、第二導入仕切弁（ＧＶ１２）が配置される第二原料空気導入ライン（Ｌ１２）と、の両方に連結される原料空気供給ライン（Ｌ１）と、
前記第一導出接続部（１６２）と連結され、第一導出仕切弁（ＧＶ２１）が配置される第一精製済み原料空気導出ライン（Ｌ２１）と、前記第二導出接続部（２６２）と連結され、第二導出仕切弁（ＧＶ２２）が配置される第二精製済み原料空気導出ライン（Ｌ２２）と、の両方に連結される精製済み原料空気供給ライン（Ｌ２）と、
空気分離装置（４０）から供給される再生ガスを第一吸着塔（１０）へ導入し吸着剤を再生するためのライン（Ｌ３）であって、前記第一精製済み原料空気導出ライン（Ｌ２１）を介して前記第一導出接続部（１６２）に連結され、かつ第一再生ガス仕切弁（ＧＶ３１）が配置される第一再生ガス分岐ライン（Ｌ３１）と、前記第二精製済み原料空気導出ライン（Ｌ２２）を介して前記第二導出接続部（２６２）に連結され、かつ第二再生ガス仕切弁（ＧＶ３２）が配置される第二再生ガス分岐ライン（Ｌ３２）と、の両方に連結される、再生ガス供給ライン（Ｌ３）と、
前記第一原料空気導入ライン（Ｌ１１）を介して（接続されて）前記第一導入接続部（１５）に連結され、かつ第一廃ガス仕切弁（ＧＶ４１）が配置される第一廃ガス分岐ライン（Ｌ４１）と、前記第二原料空気導入ライン（Ｌ１２）を介して前記第二導入接続部（２５）に連結され、かつ第二廃ガス仕切弁（ＧＶ４２）が配置される第二廃ガス分岐ライン（Ｌ４２）と、の両方に連結される、廃ガスライン（Ｌ４）と、
それぞれの仕切弁の開閉を制御する弁制御部（３５）と、
を有する、請求項１または２に記載の吸着塔装置。
原料空気を所定の圧力に昇圧するための圧縮機と、原料空気の温度を調節するための熱交換器と、請求項１から３のいずれか１項に記載の吸着塔装置と、少なくとも１つの精留塔を備える空気分離装置。