JP7243161B2 - ガス吸着装置及びガス吸着方法 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態のガス吸着装置を用いた燃料ガスとしてのプロパンガスGを処理するガス処理装置を示している。図1において、ガス処理装置1は、プロパンガスボンベ2と、ガス吸着カラム4と、このプロパンガスボンベ2とガス吸着カラム4とを連通する燃料ガス供給配管3Aと、ガス吸着カラム4からの排出配管3Bとを備える。ガス吸着カラム4には冷却手段5が付設されており、これらガス吸着カラム4と冷却手段5とにより、ガス吸着装置が構成される。そして、本実施形態においては、燃料ガス供給配管3Aの基端側(プロパンガスボンベ2側)には流量計6が設けられており、さらにプロパンガスGの吸着を確認するために後述するパージ領域Aの下流側には供給ガスのカロリー計(入口側カロリー計)7が設けられている一方、排出配管3Bには排出ガスのカロリー計(出口側カロリー計)8がそれぞれ設けられている。
本実施形態において、吸着対象となる燃料ガスとしてプロパンガスGを用いているが、メタンガス、ブタンガスなどの他の炭化水素系のガス、またはこれらのガスを主成分とする混合ガスも同様に適用することができる。特に安全性のために着臭剤を含有しているものに対して好適に適用することができる。これらの中では、プロパンガス及びメタンガスが好適である。
本実施形態において細粒状多孔質ガス吸着材としては、ガス吸着能を有する多孔質材料であれば特に制限はなく、無機多孔質材料や炭素系多孔質材料を好適に用いることができる。
次に上述したようなガス吸着装置を用いたガス吸着方法について説明する。
本実施形態において細粒状多孔質ガス吸着材としては、第一の実施形態における細粒状多孔質ガス吸着材4Aと同じものを用いることができる。ただし、本実施形態においては、細粒状多孔質ガス吸着材4Aに水分をあらかじめ吸収させる。この水分の吸収量は、細粒状多孔質ガス吸着材との合計100重量%に対して10~50重量%、特に10~30重量%とするのが好ましい。水分の吸収量10重量%未満では、細粒状多孔質ガス吸着材の温度上昇の抑制効果が十分に得られない一方、50重量%を超えると水分が多すぎて、かえってガス吸着能が低下するため好ましくない。
次に上述したようなガス吸着装置を用いたガス吸着方法について説明する。
細粒状多孔質ガス吸着材4Aとして臭素添着活性炭(平均粒径4mm、平均細孔径15Å)を用意し、この臭素添着活性炭を25℃、60℃及び80℃に維持した状態で、圧力を変動させながらプロパンガスGを吸着させ、吸着等温線をそれぞれ作成した。この吸着等温線を図2に示す。
細粒状多孔質ガス吸着材4Aとして臭素添着活性炭(平均粒径4mm、平均細孔径15Å)を充填した3Lのガス吸着カラム4に冷却手段5として冷却フィン及び冷却ファンによる空冷機構を設けてガス吸着装置とした。このガス吸着装置を用いて図1に示すガス処理装置1を構成した。このガス処理装置1のプロパンガスボンベ2から所定の流量のプロパンガスGを燃料ガス供給配管3A(内径9.5mmΦ、長さ5m)からガス吸着カラム4に供給し、臭素添着活性炭に吸着させた。このとき冷却フィン及び冷却ファンによる冷却手段5により、臭素添着活性炭が30℃以下となるように制御した。そして、入口側カロリー計7を通過するガスの熱量を計測して、領域A(長さ約3m)が完全にプロパンガスGに置換されるまでプロパンガスGの供給を継続し、そのときの排出ガスG1の熱量を出口側カロリー計8で計測したところ、熱量の上昇はほとんどなく、プロパンガスGの漏洩は認められなかった。
実施例1において、冷却フィン及び冷却ファンによる空冷機構を設けなかった以外は同様にしてガス処理装置1を構成した。このガス処理装置1のプロパンガスボンベ2から所定量のプロパンガスGをガス吸着カラム4に供給し、臭素添着活性炭に吸着させた。そして、入口側カロリー計7を通過するガスの熱量を計測して、領域Aが完全にプロパンガスGに置換されるまでプロパンガスGの供給を継続し、排出ガスG1の熱量を出口側カロリー計8で計測したところ、熱量が上昇しており、プロパンガスGの漏洩が認められた。このとき臭素添着活性炭の温度は約80℃にまで上昇していた。これらのことから、臭素添着活性炭がプロパンガスGを吸着した際の吸着熱により温度が上昇し、吸着能が低下したと考えられる。
実施例1において、細粒状多孔質ガス吸着材4Aとして、25℃で30mL/gのメタン吸着能を有する臭素を添着していない活性炭(平均粒径2.5mm、平均細孔径10Å)を充填した3Lのガス吸着カラム4に冷却手段5として冷却フィン及び冷却ファンによる空冷機構を設けてガス吸着装置とした。さらに、プロパンガスボンベ2の代わりにメタンガスボンベを設置してガス処理装置1を構成し、図1に示すガス処理装置1を構成した。このガス処理装置1のメタンガスボンベから所定量のメタンガスをガス吸着カラム4に供給し、活性炭に吸着させた。このとき冷却フィン及び冷却ファンによる空冷機構により、活性炭が30℃以下となるように制御した。そして、入口側カロリー計7を通過するガスの熱量を計測して、領域Aが完全にメタンガスに置換されるまでプロパンガスGの供給を継続し、そのときの排出ガスG1の熱量を出口側カロリー計8で計測したところ、熱量の上昇はほとんどなく、メタンガスの漏洩は認められなかった。
実施例2において、冷却フィン及び冷却ファンによる空冷機構を設けなかった以外は同様にしてガス処理装置1を構成した。このガス処理装置1のメタンガスボンベから所定量のメタンガスをガス吸着カラム4に供給し、活性炭に吸着させた。そして、入口側カロリー計7を通過するガスの熱量を計測して、領域Aが完全にメタンガスに置換されるまでメタンガスの供給を継続し、排出ガスG1の熱量を出口側カロリー計8で計測したところ、熱量が上昇しており、プロパンガスGの漏洩が認められた。このとき臭素添着活性炭の温度は約80℃にまで上昇しており、メタンガスの漏洩が認められた。これらのことから、活性炭がメタンガスを吸着した際の吸着熱により温度が上昇し、吸着能が低下したと考えられる。
2 プロパンガスボンベ
3A 燃料ガス供給配管
3B 排出配管
4 ガス吸着カラム
4A 細粒状多孔質ガス吸着材
5 冷却手段
6 流量計
7 供給ガスのカロリー計(入口側カロリー計)
8 排出ガスのカロリー計(出口側カロリー計)
G プロパンガス(燃料ガス)
G1 排出ガス
Claims (7)
- 細粒状多孔質ガス吸着材を充填してなり、吸着対象となるガスの入口と処理後のガスの出口とを有するガス吸着カラムと、
前記ガス吸着カラム内の細粒状多孔質ガス吸着材を冷却する冷却手段と
を備え、
前記冷却手段は、前記細粒状多孔質ガス吸着材にあらかじめ水分を吸収させることにより、前記ガスの吸着時の吸着熱による前記細粒状多孔質ガス吸着材の温度上昇に伴い、前記水分が気化して前記細粒状多孔質ガス吸着材から気化熱を奪うことで、前記細粒状多孔質ガス吸着材を冷却するものである、ガス吸着装置。 - 前記吸着対象となるガスが、メタンガス、プロパンガス、ブタンガス、またはこれらのガスを主成分とする混合ガスである、請求項1に記載のガス吸着装置。
- 前記細粒状多孔質ガス吸着材が、炭素系多孔質材料、ゼオライト、シリカゲル、又は多孔質アルミナから選ばれたものである、請求項1又は2に記載のガス吸着装置。
- 前記水分の吸収量が、前記細粒状多孔質ガス吸着材と前記水分との合計100重量%に対して10~50重量%である、請求項1~3のいずれか一項に記載のガス吸着装置。
- 細粒状多孔質ガス吸着材を充填してなり、吸着対象となるガスの入口と処理後のガスの出口とを有するガス吸着カラムを備えるガス吸着装置の入口側から吸着対象となるガスを流通し、前記ガス吸着カラムの出口側から処理後のガスを放出するガス吸着方法であって、
前記細粒状多孔質ガス吸着材にあらかじめ水分を吸収させることにより、前記ガスの吸着時の吸着熱による前記細粒状多孔質ガス吸着材の温度上昇に伴い、前記水分が気化して前記細粒状多孔質ガス吸着材から気化熱を奪うことで、前記細粒状多孔質ガス吸着材を冷却する、ガス吸着方法。 - 前記細粒状多孔質ガス吸着材を30℃以下に冷却する、請求項5に記載のガス吸着方法。
- 前記水分の吸収量が、前記細粒状多孔質ガス吸着材と前記水分との合計100重量%に対して10~50重量%である、請求項5又は6に記載のガス吸着方法。
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