JPH01199627A - 脱湿方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は水分含有気体から水分を除去する方法に関し、
特に吸着剤を使用する圧力スイング法ｃ以下、ＰＡＲ法
と略称する）によって湿分含有空気を脱湿する方法に関
する。

〔従来の技術〕

Ｆ１ａ法を利用した乾ｇｋ空気の製造方法は、吸着剤を
使用した温度スイング法や冷凍機除湿法と競合する形で
普及しつ＼ある。

ＰＡＢ法は＠度スイング法が吸着剤を２年に１回替える
必要があるのに対し、１０年以上の寿命をもつこと及び
消費電力も装置の改良で若干低いことから代替化が進ん
でいる。また、冷凍機除湿法に対しては低露点温度の乾
燥空気を得ることができることから使い分けがなされて
いる。

以下に、吸着圧力４ａｔａ、大気圧再生、吸着塔温度３
０℃で、露点−３０℃の１．０００　Ｎｍ３／ｈの乾燥
空気を製造する従来型のＰＡＳ法による乾燥空気の製造
列を第６図によって説明する６ 第６図において、エアフィルタ１で除塵された空気は圧
縮機２で４５　ａｔａに圧扁される。圧縮空気の温度は
１２０℃程度にまで昇温されるため、アーフタークーラ
３で３５℃程匿に冷却される。アーフタークーラ３で入
口空気中の水分の約６０％が凝縮水としてドレインライ
ン４を経て系外に排除される。

今、第６図において、パルプ５１〜５８のうち、バルブ
５１．５３．５５及び５８が開状態、その他のバルブ５
２．５４．５６及び５７が閉状態となっているとすると
、圧縮空気はパルプ５１を通って吸着塔７ａに供給され
る。吸着塔７ａ中の吸着剤８ａは再生終了後の状態にあ
るので圧縮空気中の水分が吸着剤８ａで吸着除去され、
乾燥空気がパルプ５３を通って乾燥空気ライン９から圧
力的ａ　ａｔａ　（α５　ａｔａは圧力損失）で取出さ
れる。

この時、吸着塔７ｂには水分で飽和した吸着剤８ｂが入
っており、パルプ５８の開放による４　ａｔａから１　
ａｔａの降圧により吸層剤８ｂからは水分が放出される
。但し、吸着塔７ｂの気相中の水分−度はその時の吸着
塔７ｂの温度と平衡な蒸気圧まで上昇するとそれ以上の
水分の放出は進行しない。

そのため、減圧弁６によって１　ａｔａ近傍にまで減圧
した先に得られた乾燥空気をバルブ５５を通じて吸着塔
７ｂＫ４いて吸着塔７ｂ内の水分分圧を下げて吸着剤８
ｂの再生レベルを高める手法が採用されている。

吸着塔７ａの吸着剤８ａは約５分根度で水分を飽和し、
乾燥空気の露点が上昇しはじめ、また吸着塔７ｂの再生
も吸着工程と同程度で終了するので、吸着塔７ａ、７ｂ
の工程をバルブ操作で゛切換えて吸着塔７ａで再生工程
、吸着塔７ｂで吸着工程を行なうようにする。このよう
に切換操作を５分間隔で行うことによ多連続的に乾燥空
気を製造している。

〔発明が解決しようとする課題］ 前述した第６図に示した方法で代表される従来のＰム日
法による乾燥空気の製造方法においては全装置費の％以
上を空気圧縮機が占める。

特に、吸着塔内の水蒸気分圧を著しく低減するのに製品
乾燥空気をパージする手段は有効でらるが、パージ用空
気に見合う原料空気を多めに圧縮する必要がる９、その
分空気圧縮磯は大容量のものを必要とする。一般に、パ
ージ用乾燥空気量ＧＰ　　は入口空気量をＧｉｎ　％成
層圧力をＰム、脱着圧力をＰ（Ｌ　とすると、ＧＰ≧Ｇ
ｉｎ　Ｘｐａ／ｐ、で表わされる（たソし、Ｇｐ、Ｇｉ
Ｑ　　の単位はＮ　ｍ’　／サイクル）。そして、脱着
圧力は大気圧であるのでｐａ中１　でちゃ、従ってａｐ
≧ａ１ｎ／ｐムとなる。

また、実際の運転では吸着工程で生じた吸着熱は製品乾
燥空気と共に糸外にもち去られるため、吸着工程の際に
おいても吸着塔の温度は低下し、脱着工程においては吸
着塔の温度は著しく低下する。本発明者らの経験によれ
ば入口原料空気を３５℃で供給した場合に、吸着工程に
ある吸着塔の水分破過帯の温度は２５℃程度に、また脱
着工程にある吸着塔の水分破過帯の温度は１０℃付近ま
でも低下する。

脱着工程時、吸着塔の温度が１０℃までも低下する場合
、３５℃の飽和蒸気圧が４２　Ｔｏｒｒ　。

１０℃の飽和蒸気圧が９　Ｔｏｒｒ　　なので、飽和蒸
気圧の低下分、パージ用乾燥空気量が増大する。

人口原料空気の飽和蒸気圧をＰｉｎ　、脱着空気の飽和
蒸気圧をＦＤ　とすると、この時のパージ用空気ｍＧｐ
’≧−Ｇ幻ヒＰｉｎで我わされ、再生用のパ−ＦＤ −ジ用空気量はかなシ増大する。

すなわち、従来のＰＡＢ法による空気の脱湿法において
は、パージ用空気の使用ｔの増大によ、９ＰＡａ法のか
なシの部分を占める空気圧縮機の設備の増大及びこれに
伴う変動費の増大という不具合を有していた。

本発明はＰＡＳ法による水分含有気体の脱湿法における
上述の技術水準に鑑み、上述した不具合を解消しうる水
分含有気体のＰＡＢ法による脱湿方法を提供しようとす
るものである。

〔課題を解決するだめの手段〕

すなわち本発明は水分を含有する気体からＰム８法を用
いて水分を除去する方法において、吸着工程を大気圧近
傍で、脱着工程を１０５〜（Ｌ　５　ａｔａの真空圧力
で行い、吸着塔の温度を５０℃以上の温度に保って気体
より水分を除去する脱湿方法である。そして、本発明は
上記、購成に加えて、水分を含有する気体を採取された
高温の乾燥気体と間接熱交換して予熱し、更に残る熱量
を加熱器によって補充して５０℃以上の気体として吸着
塔に供給するようにすることを好ましい実施態様とする
ものである。

〔作用〕

水分含有空気を例にとって云うと、従来のＰＡ８法によ
る脱湿法では加圧吸着−大気圧再生のサイクルを採り、
その際、吸着圧力Ｐと製品空気のパージｔＧｐ　の関係
は前述したようにａｐ≧ａｔｎ／ｐムであったが、本発
明による脱湿方法では大気圧吸漕−真空圧再生のサイク
ルを採るため、真空減圧の脱海圧力Ｐ（Ｌ　とすると製
品空気のパージ量Ｇｐ　　はＧＰ≧Ｇｉｎ　Ｘ　Ｐｄと
なり、その量は真空ポンプの到達圧力で決まシ、製品空
気の圧力により製品空気のパージ量が決まる従来法に比
べて自由度が高い。

また、よく知られているように、飽和水蒸気圧力は下表
のように温度の上昇に伴い急速に増大する。このため、
吸着剤の吸着塔内熱損失による温度降下に対しても入口
空気温度を扁温に設定してＰＡ８操作を行うことで、飽
和水蒸気圧の低下による製品空気のパージ量の増大は述
けられる。

表 温度　　　　　　　水蒸気圧力 （’Ｃ）　　　　　　（Ｔｏｒｒ）　　　　　（ａｔａ
）１０　　　　　　９．２　　　　　１，２２８２０　
　　　　　１７．５　　　　　２，５３７３０　　　　
　　３１．８２　　　　　４，２４２４０５−３２　　
　　　７．５７８ ５０　　　　　　９２．５１　　　　１２．３３０７５
　　　　　２８０　　　　　３ａＯＤ０１００　　　　
　７６０　　　　　１０１．３１０〔実施態様〕 以下第１図によって、吸着圧力ｔ０５ａｔａ。

真空回生で駆動して露点−６０℃の乾燥空気１、０００
１ｍ３／　ｈを製造する本発明の一実光悪様を説明する
。

第１図において、エアフィルタ１で除塵された空気はプ
ロア２で１．１　ａｔａに昇圧されて熱（換器３に入る
。この熱交換器３で空気は５０〜９０℃まで昇温されて
ヒータ４に到シ、こ＼で史に約１０℃程昇温される。

今、第１図において、パルプ５１〜５８のうち、パルプ
５１，５３，５５及び５８が開状態、その他のパルプ５
２，５４．５６及び５８が閉状態となっているとすると
、含湿空気はパルプ５１を通って５０〜１００℃の温度
に設定された吸着剤８ａを内蔵した吸着塔７ａに供給さ
れる。吸着剤８ａは再生状態にあるため、通常的１０〜
２０℃の温度降下が見られるが、飽和水蒸気圧が高いた
めに吸脱潜に全く障害にならず、水分は除去され、脱湿
空気はパルプ５３、乾燥空気ライン９及び熱交換器３を
経て系外に取出され、必要に応じて圧縮＋ｆｉ１０によ
って所定の圧力にまで昇圧される。

一方、吸着塔７ｂには水分で飽和した吸着剤８ｂが入っ
ているが、パルプ５８、真空ポンプ１１により吸着塔７
ｂ内をＩＩＬ０５〜α５　ａｔａに減圧して死容積に残
存する空気のパージ効果で水蒸気分圧を下げた後、減圧
弁６、パルプ５５を開き低圧で製品乾燥空気をパージし
て吸着剤８ｂを再生する。

以下、ｒ−アルミナを吸着剤として用い、室温、ｄ　ａ
ｔａ加圧吸着、大気圧再生により露点−５０℃の乾燥空
気を１．０００　ＮｍＳ／ｈ　％造する従来法と、同じ
くｒ−アルミナを吸着剤として用い、大気圧吸着、真空
再生（１０５〜（Ｌ５ａｔａ　）、温度５０〜１００℃
で露点−３０℃の乾燥空気を１．　ＯＯＯＪｉｍ”　／
　ｈ製造する本発明法の比較を示す。

従来法についての性能を下記の通９である。

入口空気量−−−−１，３００１４ｍ’／ｈ（４，５ａ
ｔａ）消費電力　・・・・９５ＫＷ 吸着剤使用量・・・８００ゆ 製品転触空気−−−１，００ＯＮｍ”／ｈ（露点−３ａ
℃’）これに対し、本発明法において、吸着温度７５℃
で、真空再生圧力をα口１〜［１５ａｔΔまで変化させ
た時の、’Ｌ　０５　ａｔａの製品転線空気１、０００
１ｍ”　／　ｈを採取した時の消費電力は第２図の実線
Ａのように変化した。なお、従来法においては４　ａｔ
ａの乾燥空気を製造しているので、従来法と対比する場
合、本発明法の消費電力に、ｔ　Ｑ　５　ａｔａから４
　ａｔａまで昇圧する電力（６７ＫＷ　）　　を加えて
比較しなければならない。

この合計の消費電力の変化は第２図の実ｄＢで示した。

壕だ、上記と同一条件での本発明法における吸着剤必要
量の変化を第３図に示す。

第２図及び第３図より、［１０５ａｔａ以上の高真空圧
では消費成力が大幅に増大し、一方、吸着剤必要１はα
５　ａｔａ以上で大幅に増大して従来法と競合できない
ことが明らかでめる。

第４図は本発明法において吸着剤の再生時の真空圧力を
（Ｌ　２　ａｔａに固定し、入口含湿空気温度を３５〜
１２５℃の範囲で変動させた時の消費成力の変化を示す
ものである。第４図中、実線ムはｔ　０５　ａｔａでの
乾燥空気の製造の場合の、また実線ＢはＬ　Ｏ５ａｔａ
の乾燥空気を更に４ａｔａまで昇圧する電力（６７ＫＷ
　）を加えた場合の消費′直方の変化を示す。また点＋
ｍ　ｃは従来法の加圧吸看−大気圧再生の条件で４　ａ
ｔａの乾燥空気を得る際の消費′成力の変化を示す。

また第５図は第４図と同一条件での吸着剤の必要量の変
化を示すものである。

第４図及び第５図から判るように、原料空気の温度が５
０℃以下ではパージ用乾燥空気の増大に伴う消費電力及
び吸着剤必要量の増大があり、１００℃以上では吸着剤
の水分吸増遺の低下に伴う吸着剤必要量の増大が起る。

〔実施例〕

８〜１２メツシユのビード状のｒ−アルミナよりなる吸
着剤を、２基の吸着塔に夫々３００ゆずつ充填し、成層
工程２．５分、再生工程２分、パージ工程１５分の条件
で、吸着圧力ｔ、０Ｓａｔａ　、再生圧力（Ｌｌａｔａ
、３５℃、相対湿度８０％の空気’ｉｉ　１．００　Ｑ
　ｕｎ”／ｈ　　で成層工程にある吸着塔に供給した。

再生工程にある吸着塔には製品乾燥空気を５０８ｍ”／
ｈ　　パージガスとして導入した。

この結果、露点−３０℃のはソ大気圧の乾燥空気９００
１４ｍ”を得た。この時の／Ａ費電力は５ＫＷであった
。

〔発明の効果」 本発明法によれば従来法に比し著しく消費エネルギを少
なくして乾燥気体を得ることができ、その工業的効果は
極めて顕著でろる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実派態様を説明する流れ図、第２図
は本発明における吸着圧力と消費゛成−力の相関々係を
示す図表、第５図は本発明における脱漕圧力と吸着剤必
要量の相関々係を示す図表、第４図は本発明及び従来法
における吸着塔温度と消費電力の相関々係を示す図表、
第５図は本発明における吸着塔温度と吸着剤必要量の相
関々係を示す図表、第６図は従来法の一態様を説明する
流れ図である。 代理人　　　　内　　１）　　　　明

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）水分を含有する気体から圧力スイング法を用いて
   水分を除去する方法において、吸着工程を大気圧近傍で
   、脱着工程を０．０５〜０．５ａｔａの真空圧力で行い
   、吸着塔の温度を５０℃以上の温度に保つて気体より水
   分を除去することを特徴とする脱湿方法。