JPH02180613A - 吸着器の再生方法及びその装置 - 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、吸着器の再生方法及びその装置に関し、詳し
くは、吸着器の再生を、再生加温ガスを導入する加温再
生工程と、再生冷却ガスを導入する予冷工程とで行う吸
着器の再生方法の改良、及びこの再生方法を実施するの
に好適な再生装置に関するものである。

〔従来の技術〕

ガス中の水分や炭酸ガス、その他の不純物を分離除去す
る手段として、従来から吸着器が多く用いられている。

一般に、この吸着器を用いた吸着設備は、複数の吸着器
により構成されており、それぞれ吸着と脱着（再生）を
交互に繰返しながら使用されている。

通常、上記吸着器の再生工程は、吸着剤に吸着した不純
物を脱着するのに十分な温度に昇温した再生加温ガスを
吸着器に導入して吸着器内の吸着剤の脱着を行う加温再
生工程と、該加温再生工程終了後の吸着剤を運転温度ま
で冷却するため、吸着器に再生冷却ガスを供給する予冷
工程とを有しており、上記再生加温ガスは、予冷工程に
用いる再生冷却ガスを昇温器で昇温することにより得て
いる。

第２図は、従来の再生装置を含む吸着設備を示すもので
ある。

この吸着設備１は、原料ガス中の不純物等を吸着除去す
る吸着剤を充填した２基の吸着器２ａ。

２ｂと、該吸着器２ａ、２ｂに原料ガスを圧送する圧縮
機３と、該圧縮機３で圧縮されて高温となった原料ガス
を熱源として再生用ガスを昇温する昇温器としての熱交
換器４と、原料ガスを吸着操作温度まで冷却する冷却器
５とを備えるもので、各機器を接続する管路には吸着器
２ａ、２ｂの吸着・再生工程を交互に切替えるための弁
が配設されている。

まず圧縮機３で所定の圧力に圧縮されるとともに昇温し
た原料ガスは、熱交換器４及び冷却器５を経て所定の吸
着温度に冷却され、吸着工程にある一方の吸着器２ａに
原料ガス人口弁６ａを通って導入される。この原料ガス
は、吸着器２ａで不純物を除去された後に、精製ガス山
口弁７ａを通って空気分離装置等の使用先に送出される
。

この時、再生工程にある他方の吸着器２ｂでは、再生加
温ガスにより吸着剤の脱着を行う加温再生工程と、再生
冷却ガスにより吸着剤を冷却する予冷工程とが行われる
。

上記加温再生工程は、例えば空気分離装置の排ガスライ
ン等に接続した低温ガスライン８から送給される低温（
常温も含む）ガスを切替弁９から前記熱交換器４に導入
して高温の原料ガスと熱交換させ、昇温した再生加温ガ
スを補助加熱手段１３を経て再生工程にある他方の吸着
器２ｂの再生ガス人口弁１０ｂから導入し、脱着後の排
ガスを排ガス出目弁１１ｂから排出するもので、また予
冷工程は、前記低温ガスを熱交換器４に導入することな
く、切替弁９から加熱していない加熱補助手段１３を経
て直接再生ガス人口弁１０ｂから吸着器２ｂに導入して
吸着剤の予冷を行うものである。

再吸着器２ａ、２ｂの吸着・再生工程の切替は、それぞ
れの原料ガス人口弁６ａ、６ｂ、精製ガス出目弁７ａ、
７ｂ、再生ガス人口弁１０ａ、１０ｂ、排ガス出口弁１
１ａ、ｌｌｂ及び切替弁９を所定時間ごとに開閉するこ
とにより行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述の吸着設備１の再生装置における熱
交換器４は、低温ガスを昇温する期間と、低温ガスが通
らない期間とを交互に繰返すため、熱交換器自身、特に
該熱交換器４の低温ガス入口側４ａに大幅な温度変動が
生じる。即ち、加温再生工程で低温ガスが導入されてい
る間には、熱交換器４の低温ガス入口側４ａが低温ガス
の温度となり、また予冷工程で低温ガスが熱交換器４に
導入されていない間は、高温の原料ガスの温度にまで昇
温する。

例えば原料ガスの温度を９０℃、低温ガスの温度を５℃
とした場合には、熱交換器４の低温ガス入口側４ａが一
定時間ごとに９０℃と５℃とに変化し、該温度差による
膨張と収縮とを繰返すことになる。

従って、低温ガスを昇温する熱交換器としては、この膨
張と収縮による熱応力に耐えることのできる形態のもの
、例えばＵチューブ式シェル＆チューブ型熱交換器等を
使用することになるが、一般にこの種の熱交換器は熱交
換効率が低く、十分に低温ガスを昇温することができな
かった。そのため、該熱交換器とは別にヒーター等の補
助的な加熱手段を設けて再生加温ガスを加熱する必要が
生じ、該加熱手段用のエネルギーを別途用意する必要が
あった。

さらに、ヒーター等を用いて再生ガスの昇温を行う場合
、該ヒーターは加温再生工程でのみ作動し、予冷工程で
は停止しているのが一般的である。

従って、予冷工程中に停止しているヒーターは、その温
度が次第に低下し、加温再生工程に切替えられた直後に
は十分な昇温性能を得られず、温度の低い再生ガスが吸
着器に導入されるため、所定の予熱時間を設定しなけれ
ばならず、吸着設備の構成にも影響を与えることがあっ
た。また該ヒーター自身もある程度の温度差に耐える構
造であることが要求されるため、設備コストの上昇を招
く結果となる。

そこで、本発明は、再生用の低温ガスを昇温して再生加
温ガスとする昇温器の温度変動を少なくし、これにより
熱交換効率の陶工を図ることのできる吸着器の再生方法
及びこの方法を実施するのに好適な装置を提供すること
を目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記した目的を達成するために本発明は、原料ガスの精
製を行う吸着器を再生する再生工程に、低温ガスを昇温
器で昇温して再生加温ガスとして吸着器に導入する加温
再生工程と、低温ガスを再生冷却ガスとして吸着器に導
入する予冷工程とを含む吸着器の再生方法において、前
記再生工程中の全工程に亙り、前記昇温器に所定量の低
温ガスを導入することを特徴とする吸着器の再生方法、
または前記吸着器の予冷工程中に、該吸着器に再生冷却
ガスとして導入される低温ガスの一部を分岐して、該分
岐した低温ガスを前記昇温器に導入し、該昇温器で昇温
された昇温ガスを系外に放出することを特徴とする吸着
器の再生方法を提供するものである。

また吸着器の再生装置としては、原料ガスの精製を行う
吸着器の加温再生時に、該吸着器に低温、ガスを昇温し
て再生加温ガスとして供給する昇温器を備えた吸着器の
再生装置において、前記昇温器の再生加温ガス出口側と
吸着器の再生ガス入口側との間を接続する管路に再生加
温ガスの止弁を設け、該再生加温ガスの止弁の一次側に
昇温器で昇温した昇温ガスの放出弁を設けるとともに、
前記昇温器の再生ガス入口側と吸着器の再生ガス入口側
との間を接続し、低温ガスを昇温することなく再生冷却
ガスとして吸着器に導入する管路に再生冷却ガスの止弁
を設けたことを特徴としている。

そして、特に前記再生加温ガスの止弁は、吸着器の加温
再生時にのみ開放され、前記昇温ガスの放出弁及び再生
冷却ガスの止弁は、吸着器の予冷時のみに開放されるこ
と、及び前記再生加温ガスの止弁、昇温ガスの放出弁及
び再生冷却ガスの止弁は、可及的に吸着器の再生ガス入
口側の近傍に設けられていることを特徴としている。

〔作　用〕

上述の再生方法は、吸着器の再生工程中に所定量の低温
ガスを、特に吸着器の予冷工程中に再生冷却ガスとして
吸着器に導入する低温ガスの一部を、昇温器に継続して
導入することにより、昇温器の低温ガス入口側の温度上
昇を抑えることができ、膨張・収縮による応力を低減さ
せることができる。これにより、熱交換効率の高い熱交
換器を使用することが可能となり、加温再生工程中の低
温ガスの昇温を十分に行うことができ、補助的な加熱手
段の省略、あるいは省エネルギーを図ることができる。

また上記のごとく再生装置を構成し、止弁及び放出弁を
所定の時期に開閉することにより、上記方法を容易に実
施することができる。特に上記止弁及び放出弁を吸着器
の近傍に設けることにより、工程切替の際の止弁の開閉
切替とともに所定温度のガスを直ちに吸着器に導入する
ことができ、再生工程を効率よく行うことができる。

〔実施例〕

以下、本発明を第１図に示す本発明の装置の一実施例に
基づいてさらに詳細に説明する。尚、前記第２図に示し
た従来例と同一要素のものには同一符号を付して詳細な
説明を省略する。

本発明の再生装置を設けた吸着設備２０は、前記第２図
に示した従来例と同様の原料ガスの圧縮機３と、原料ガ
ス冷却用の冷却器５と、２基−組の吸着器２ａ、２ｂ、
及び該吸着器２ａ、２ｂのそれぞれに設けられ、吸着工
程、再生工程を切替えるための原料ガス人口弁６ａ、６
ｂ、精製ガス出口弁７ａ、７ｂ、再生ガス人口弁１０ａ
、１０ｂ、排ガス出目弁１１ａ、ｌｌｂとを備えている
。

そして再生装置は、上記圧縮機３と冷却器５との間の原
料ガスラインに配設される昇温器としての熱交換器２１
と、従来と同様の低温ガスライン８から分岐して該熱交
換器２１に低温ガスを導入する低温ガス導入用管路２２
、低温ガスライン８の低温ガスをそのまま再生冷却ガス
として吸着器２ａ、２ｂに導入する再生冷却ガス管路２
３、熱交換器２１で昇温した昇温ガスを熱交換器２１か
ら導出する昇温ガス管路２４、該昇温ガス管路２４の昇
温ガスを再生加温ガスとして吸着器２ａ。

２ｂに導入する再生加温ガス管路２５、前記再生冷却ガ
ス管路２３と再生加温ガス管路２５とが合流して吸着器
２ａ、２ｂの再生ガス人口弁１０ａ。

１０ｂに接続する再生ガス管路２６の各管路とを備えて
おり、各再生ガスの送給を制御する弁として、再生冷却
ガス管路２３には再生冷却ガスの止弁２７が、再生加温
ガス管路２５には再生加温ガスの止弁２８が、さらに該
再生加温ガスの止弁２８の一次側である昇温ガス管路２
４には昇温ガスの放出弁２９が設けられている。

この再生装置は、所定の時間間隔で上記側止弁２７．２
８及び放出弁２９を開閉することにより、再生工程にあ
る吸着器２ａあるいは吸着器２ｂの加温再生工程と予冷
工程とを切替えることができる。

まず加温再生工程では、再生加温ガスの止弁２８のみを
開放し、再生冷却ガスの止弁２７と昇温ガスの放出弁２
９とを閉じ状態とする。

これにより、低温ガスライン８がら供給される低温ガス
は、再生冷却ガスの止弁２７が閉じられているために低
温ガス導入用管路２２がら熱交換器２１に導入され、原
料ガスにより加熱されて昇温し、昇温ガスとなって熱交
換器２１から昇温ガス管路２４により導出される。この
昇温ガスは、昇温ガスの放出弁２つが閉じられているた
めに再生加温ガス管路２５に入り、再生加温ガスとして
再生加温ガスの止弁２８を経て再生ガス管路２６に至り
、再生ガス人口弁１０ａ、　　ＩＱｂがら吸着器２ａ、
２ｂ内に導入される。

次の予冷工程では、上記再生冷却ガスの止弁２７と昇温
ガスの放出弁２９とを開放し、再生加温ガスの止弁２８
を閉じる。

これにより、低温ガスライン８から供給される低温ガス
は、再生冷却ガスの止弁２７及び昇温ガスの放出弁２９
が開放されているために再生冷却ガス管路２３と低温ガ
ス導入用管路２２とに分岐する。再生冷却ガス管路２３
に流入した低温ガスは、再生冷却ガスの止弁２７を通っ
て再生冷却ガスとして再生ガス管路２６に至り、再生ガ
ス人口弁１０ａ、１０ｂから吸着器２ａ、２ｂ内に導入
される。一方低温ガス導入用管路２２から熱交換器２１
に導入された低温ガスは、原料ガスにより加熱されて昇
温し、昇温ガスとなって熱交換器２１から昇温ガス管路
２４に導出される。この昇温ガスは、再生加温ガスの止
弁２８が閉じられており、昇温ガスの放出弁２９が開放
されているために該放出弁２９から系外に放出される。

即ち、この予冷工程中も、熱交換器２１には低温ガスが
導入されており、原料ガスと低温ガスとの熱交換が継続
して行われている状態となっている。

このように、再生工程にある吸着器２ａ、２ｂの予冷工
程中も熱交換器２１に低温ガスを導入することにより、
熱交換器２１の低温ガス入口側２１ａの温度を低温ガス
の温度に常時保つことができ、温度差による膨張・収縮
がほとんどなくなる。

これにより、熱応力が低くて従来使用することのできな
かったプレートフィン式、プレート式１両端固定シェル
＆チューブ式等のコンパクトで圧力損失も低く、熱交換
効率の高い熱交換器を使用することが可能となり、上記
熱交換器２１から昇温ガス管路２４により導出される昇
温ガスの温度を高めることができる。この昇温ガスの温
度上昇により、例えば管２４の位置に付設される補助加
熱手段１３を省略したり、あるいは小型のものにするこ
とができ、設備費や運転費の低減を図ることができる。

例えば、前記同様に原料ガスの温度を９０℃。

低温ガースの温度を５℃とし、従来用いられていたＵチ
ューブ式シェル＆チューブ型の熱交換器では、低温ガス
を７０℃程度までしか昇温できなかった状態でも、プレ
ートフィン式あるいは両端固定式シェル及チューブ式等
の熱交換器を使用することによって、低温ガスを８５℃
程度まで昇温させることが可能となる。従って、従来に
比べて１５℃高い温度に昇温することが可能となり、補
助加熱手段１３の省略や加熱エネルギーの低減を図るこ
とができる。同時に、この間の原料ガスの冷却作用も向
上するので、冷却器５の負担も軽減させることができる
。

さらに前記再生冷却ガスの止弁２７．再生加温ガスの止
弁２８及び昇温ガスの放出弁２９を吸着器２ａ、２ｂの
再生ガス人口弁１０ｇ、１０ｂの近傍に設けることによ
り、再生ガス管路２６を短くすることができ、加温再生
工程と予冷工程との切替時に、所定のガスを直ちに吸着
器２ａ、２ｂに導入することが可能となり、吸着器２ａ
、２ｂの吸着運転から加温再生工程への切替え、加温再
生工程から予冷工程への切替えを短時間で行え、再生工
程の効率を向上させることができる。

尚、本発明の再生方法及び再生装置は、各種ガスの乾燥
器、炭酸ガス吸着設備、空気分離装置の前処理設備、そ
の他各種のものに適用することができ、再生装置の構成
は、吸着設備の能力や原料ガス及び低温ガスの種類や温
度等により適宜決定することができる。また再生加温ガ
スを得るための加熱源は、原料ガスに限らず、例えば空
気分離装置の膨張タービン制動ブロワ−等により昇温し
た系内ガスや排ガスを用いることができ、熱交換器に導
入する低温ガスを導入に先立って膨張タービン制動ブロ
ワ−等により昇温させておくこともできる。また加温再
生工程を含む再生工程中に、他の管路から他の低温ガス
を熱交換器に導入して熱交換器の低温ガス入口側の温度
を略一定の状態に保つこともできる。また放出弁２９を
開閉操作せず加温再生工程中も常時開としてもよい。さ
らに本発明の方法は、本発明の装置を用いずに実施して
も同様の作用効果を得られることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の方法によれば、昇温器の
温度変化を少なくすることができるので、小型で熱交換
効率が高く、圧力損失も低いプレートフィン式、プレー
ト式１両端固定シェル＆チューブ式等の熱交換器を使用
することが可能になり、再生加温ガスを効率よく昇温す
ることができる。

これにより、補助的な加熱手段のエネルギー使用量を低
減でき、あるいは補助的な加熱手段を省略することがで
き、吸着設備の設備費や運転費の低減を図ることができ
る。

また本発明の装置によれば、２つの止弁と必要に応じて
１つの放出弁の開閉を制御するだけで本発明の方法を実
施することができ、簡単な構成で上述のごとき多大な効
果を得ることができる。特に各弁を吸着器の近傍に配置
することにより、ガスの切替えを迅速にでき、吸着器の
再生を効率よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置を適用した吸着設備の一実施例を示
す系統図、第２図は従来の再生装置を有する吸着設備の
系統図である。 ２ａ、２ｂ・・・吸着器　　３・・・圧縮機　　５・・
・冷却器　　６ａ、６ｂ・・・原料ガス人口弁　　７ａ
。 ７ｂ・・・精製ガス出口弁　　８・・・低温ガスライン
１０ａ、１０ｂ・＝再生ガス人口弁　　１１ａ、１１ｂ
・・・排ガス出口弁　　１３・・・補助加熱手段２０・
・・吸着設備　　２１・・・熱交換器　　２２・・・低
温ガス導入用管路　　２３・・・再生冷却ガス管路２４
・・・昇温ガス管路　　２５・・・再生加温ガス管路２
６・・・再生ガス管路　　２７・・・再生冷却ガスの止
弁　　２８・・・再生加温ガスの止弁　　２９−６．昇
温ガスの放出弁 特　許　出　願　人　日本酸素株式会社代理人　　弁理
士　　木　　戸　　傳一部−−、、Ｕ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原料ガスの精製を行う吸着器を再生する再生工程に
   、低温ガスを昇温器で昇温して再生加温ガスとして吸着
   器に導入する加温再生工程と、低温ガスを再生冷却ガス
   として吸着器に導入する予冷工程とを含む吸着器の再生
   方法において、前記再生工程中の全工程に亙り、前記昇
   温器に所定量の低温ガスを導入することを特徴とする吸
   着器の再生方法。 ２、原料ガスの精製を行う吸着器を再生する再生工程に
   、低温ガスを昇温器で昇温して再生加温ガスとして吸着
   器に導入する加温再生工程と、低温ガスを昇温すること
   なく再生冷却ガスとして吸着器に導入する予冷工程とを
   含む吸着器の再生方法において、前記吸着器の予冷工程
   中に、該吸着器に再生冷却ガスとして導入される低温ガ
   スの一部を分岐して、該分岐した低温ガスを前記昇温器
   に導入し、該昇温器で昇温された昇温ガスを系外に放出
   することを特徴とする吸着器の再生方法。 ３、原料ガスの精製を行う吸着器の加温再生時に、該吸
   着器に低温ガスを昇温して再生加温ガスとして供給する
   昇温器を備えた吸着器の再生装置において、前記昇温器
   の再生加温ガス出口側と吸着器の再生ガス入口側との間
   を接続する管路に再生加温ガスの止弁を設け、該再生加
   温ガスの止弁の一次側に昇温器で昇温した昇温ガスの放
   出弁を設けるとともに、前記昇温器の再生ガス入口側と
   吸着器の再生ガス入口側との間を接続し、低温ガスを昇
   温することなく再生冷却ガスとして吸着器に導入する管
   路に再生冷却ガスの止弁を設けたことを特徴とする吸着
   器の再生装置。 ４、前記再生加温ガスの止弁は、吸着器の加温再生時に
   のみ開放され、前記昇温ガスの放出弁及び再生冷却ガス
   の止弁は、吸着器の予冷時のみに開放されることを特徴
   とする請求項３記載の吸着器の再生装置。 ５、前記再生加温ガスの止弁、昇温ガスの放出弁及び再
   生冷却ガスの止弁は、可及的に吸着器の再生ガス入口側
   の近傍に設けられていることを特徴とする請求項３記載
   の吸着器の再生装置。