JPH0310366B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、蒸気状又はガス状不純物のガス流を
収着フイルター中で吸着により浄化する方法に関
し、その際収着フイルター中には、収着材料の少
なくとも２つの層が存在する。

蒸気状又はガス状不純物をガス流、例えば排ガ
スから分離するためには、屡々活性炭が使用さ
れ；分離した物質を回収しかつ活性炭を再生する
ためには、加熱したガスを用いる再生が実施され
る。西ドイツ国特許公告公報第2952127号及び同
第2936873号の記載から公知のように、ガス状脱
着媒体を再生するためには、この脱着媒体を加熱
し、収着材料層を介して駆出し、脱着物を負荷し
た脱着媒体を収着材料層の通過後に冷却し、その
際に脱着物は、少なくとも部分的に凝縮され、流
動化した脱着物含分は導出される。脱着媒体及び
回収可能な脱着物の損失を阻止するためには、脱
着媒体は、凝縮されてない脱着物残分と一緒に
屡々再び加熱個所に戻され、この個所で加熱さ
れ、改めて収着材料層を介して圧縮される。脱着
物の分圧は、達成された冷却温度に応じて蒸気飽
和濃度と平衡になるまで低下しうるにすぎないの
で、脱着が脱着物の残留分圧のために不完全であ
る場合には、収着材料は、残留負荷を保持する。
特に、高い残留負荷は、経験によれば、比較的に
薄い層の活性炭（0.5ｍ以下）を使用した場合に
保持される。しかし、厚い層は、高い圧力損失、
ひいては突出したエネルギー消費をまねく。

更に、この残留負荷は、脱着温度が比較的に低
く、凝縮温度が比較的に高い場合にもなお高過ぎ
ることが判明した。この事実は、経済的理由及び
経営的理由から、脱着するために加熱するには一
般に殆んど100℃を越えない程度の温度を有する
蒸気だけが使用され、かつ凝縮するために冷却す
るには10℃〜20℃の冷却水が使用されるので通例
のことである。この脱着温度と凝縮温度との80〓
〜90〓の温度差は、特にこのように駆出される低
い沸点を有する混合物の場合に高い残留分圧のた
めに脱着した収着材料の逆負荷を生じる。この場
合、残留分圧は、凝縮温度によつて定められ、収
着材料の収容可能性は、脱着温度によつて影響さ
れる。脱着した収着材料の逆負荷は、可使時間
（２回の脱着の間の時間）の短縮をまねき、即に
収着相の開始時に殊に純粋ガス中の分離すべき物
質の高い濃度を生じる。

脱着媒体中の脱着物の蒸気圧を脱着の間に低下
させるために、米国特許第3534529号明細書には、
脱着循環路中での凝縮の代りに第２の収着フイル
ターを設けることが提案されている。それによつ
て、少なくとも脱着の初期相中で、脱着物の分圧
は脱着媒体中で実際に消滅することが達成され
る。しかし、低い分圧を脱着の全経過にわたつて
保持するためには、収着フイルターを設計するこ
とに比して非経済的である第２の収着装置を設計
することが必要とされる：この第２の収着装置
は、収着フイルター中に貯蔵された、脱着物の全
質量を脱着開始なしに収容することができなけれ
ばならず、特に脱着媒体の温度は、脱着の終結に
向つて上昇し、第２の収着装置の高い負荷を得る
ためには、冷却費を増大させなければならない。
従つて、脱着の間の高い分圧に応じた、第２の収
着装置の収着材料の高い負荷可能性にも拘らず、
この第２の収着装置は、収着フイルターそれ自体
よりも著しく小さく設計することができない。

この場合、本発明は、この欠点を阻止しかつ経
済的に確実な作業を可能にする、前記目的に基づ
く上記方法を提案する。

この目的は、本発明によれば、脱着の際にまず
全部の収着材料層に加熱したガス状脱着媒体を貫
流し、脱着が進むにつれてまず第１の収着材料
層、さらにその次の収着材料層、最後にその他の
収着材料層を、脱着媒体の流れが最後の収着材料
層に達するまで迂回させ、この場合ガス状脱着媒
体を、最後の収着材料層の脱着開始が起こりかつ
脱着物が凝縮可能な濃度で生じるまで差当たり冷
却することなしに循環ブロアーによつて運搬して
戻すことによつて達成される。更に、大体におい
て収着材料及び分離した混合物に比して不活性
の、特に高い窒素含有のガスをガス状脱着媒体と
して使用することが提案される。“ガス流の浄化”
の作業状態での収着材料層の配置及び貫流は、収
着材料床の並列接続に相当し；したがつて、浄化
すべきガスの比較的に大きい流量は、個々の並行
に接続された収着材料床上に分配され、この収着
材料床を僅かな速度で貫流する。この僅かな速度
は、比較的に厚い層厚の場合であつても小さい圧
力差を有し；したがつて小さい圧力差の場合に
は、この方法は、少ないエネルギー費で作業する
ことができる。“再生”の作業状態の場合には、
収着材料層の接続は直列接続に相当する。この場
合、比較的に少ないガス流は脱着媒体として今や
直列接続された収着材料層に押当たり、したがつ
てこの場合にも流量と圧力差との積は低く保持さ
れる。本発明方法によれば、負荷した収着材料層
の脱着の間にこの収着材料層に付加的な収着材料
層をガス状脱着媒体の流れ方向に後接する。この
提案によつて、収着系は１つの層で拡張され、こ
の場合この層は、ガス流それ自体の浄化に関与せ
ず、専ら再生相中で最後の層として脱着に施こさ
れる。留まる残留負荷は、実際に収着相中でガス
流を浄化するために再び使用されない前記の最後
の層中に保持されるので、この残留負荷は、調節
する純粋ガス−初期濃度に対して重要でない。

この場合、大体において収着材料及び分離した
混合物に対して不活性の、特に窒素含有のガスを
ガス状脱着媒体として使用すことは好ましい。こ
の種の脱着媒体の使用は、望ましくない化学反応
の危険、殊に燃焼の危険を減少させる。

更に、収着媒体の流れからの収着材料層の１つ
の遮断を脱着媒体の温度によつて該収着材料層の
背後で開始することが提案される。更に、脱着媒
体の流れからの収着材料層の１つの遮断を駆出し
た脱着物の濃度の減少によつて開始することも提
案される。これらの提案によつて、エネルギー使
用のもう１つの減少が達成される。それというの
も、脱着媒体の流れを克服しなければならない圧
力差は、進行する脱着及びそれと結び付いた、若
干の脱着すべき層の減少により少なくなるからで
ある。第１の収着材料層を十分に加熱し、この収
着材料層中に貯蔵された収着物を脱着物として後
接した層上に転移した後、熱い脱着媒体は、この
層の周囲にも導かれ、さらに全部の収着材料層が
加熱されかつ脱着されるまで導かれる。この場
合、それぞれの層の遮断は、温度センサーにより
測定される、層の背後での温度上昇によつて惹起
することもできるし、例えばIR−分光計を用い
て測定される、それぞれの層の流出側での脱着物
濃度の減少によつて惹起することもできる。勿
論、経験的時間プログラムを使用することもでき
る。

本発明によれば、ガス状脱着媒体を、最後の収
着材料層の脱着開始が起こりかつ脱着物が凝縮可
能な濃度で生じるまで、差当り冷却することなし
に循環ブロアーによつて運搬して戻すことが提案
される。この提案によつて、凝縮器のエネルギー
費のかかる冷却を脱着の初期相中（この中で脱着
物は凝縮可能な濃度でもなお生じない）で作業す
ることは回避される。最後の層の負荷が上昇する
温度に関連して脱着物を、凝縮器温度に相当する
飽和濃度を越えているような濃度で生じる場合に
初めて、凝縮器のスイツチは入れられ、脱着物は
凝縮される。この提案によつて、冷却に必要なエ
ネルギー費が節約されるだけでなく、さらに前記
初期相中で冷却によつて導出される熱エネルギー
の還流も不必要である。

最後に、脱着媒体を、収着材料層を脱着しかつ
脱着物を凝縮した後にさらに冷却媒体として、収
着材料層の温度が十分に低くかつ最後の収着材料
層のなお留まる残留負荷が少なくとも部分的に別
の層上に分配されるまで循環させることが提案さ
れる。この提案によつて、脱着によつてなお十分
に加熱されている最後の層のできるだけなお留ま
る残留負荷は、冷却媒体として導かれる脱着媒体
の循環によつて吸収され、先に配置された、既に
冷却された収着材料層に対して転移されることが
保証される。この場合には、脱着と同様に行なう
のが好ましく、恐らく時間プログラム後又は進行
する冷却後に層間で測定された温度に応じて、最
初に流れが押寄せる収着材料層から出発し、連続
せる層を順次に冷却媒体の流れから取出し、回避
させるのが好ましい。

最後に、冷却媒体として循環させたガス状脱着
媒体を用いて、収着可能な混合物を浄化すべきガ
ス流から分離するために使用された収着材料層
と、付加的に脱着の間にガス状脱着媒体の通過方
向でこの層に後接された付加的な脱着材料層を互
いに独立に冷却することが提案され、この場合こ
の冷却媒体は、それぞれ収着材料層の１つの群又
は付加的な収着材料層を貫流するにすぎない。本
発明による方法の前記構成の場合、脱着に引続く
冷却相は、２段階で実施される：この場合には冷
却され、冷却媒体として使用されるガス状脱着媒
体を、まずそれにより冷却される付加的な収着材
料層を介してのみ導き、次に専らその側でさらに
冷却される、ガス浄化に使用される別の収着材料
層を介して導くか、又はこれとは反対の順序で導
く。これにより、脱着の不完全性に応じた、付加
的な収着材料層の高い残留負荷は、ガス浄化に使
用される収着材料層上に転移されず、実際にその
側で浄化すべきガス流と接触しない付加的な収着
材料層中に留まることが達成される。従つて、残
留ガス流中のそれ自体分離すべき不純物の初期濃
度に対する留まる残留負荷の影響は、抑制するこ
とができる。

第１図及び第２図は、本発明方法を実施する１
実施例をそれぞれ示す系統図であり、その際第１
図は、普通の方法に関連し、第２図は、付加的に
収着材料層を有する方法に関連する。

第１図の実施例による方法の経過は、次のとお
りである：ガス供給管２を介してガス流入空間中
に流れ込む粗製ガスが収着材料層１．１，１．２
及び１．３を通過し、この粗製ガス中に含有され
る蒸気状又はガス状不純物が収着材料に引渡され
た後に、ガス捕集空間中で捕集される純粋ガス
は、接続管３．１及び３．２ならびに純粋ガス流
出管３を介して収着フイルターを去る。この場
合、粗製ガス側のゲート弁４．１及び４．２なら
びに純粋ガス側のゲート弁５．１及び５．２は開
かれ、脱着循環路の弁は閉じられる。一定時間
後、収着材料は、分離すべき不純物を負荷してお
り；純粋な空気の濃度は、所定の値を越える。こ
の時点で収着フイルター１は、“ガスの浄化”か
ら“再生”へ切換えられる。ところで、ガスの浄
化は、例えばもう１つの図示してない収着フイル
ターを保証する。

再生するためには、空気は、収着装置中及び脱
着循環路中で不活性ガス、特に窒素ガスと交換さ
れる。再生を導入するためには、収着材料層１．
１，１．２及び１．３の負荷した収着材料は、第
１に脱着される。そのために、循環ブロアー６
は、、ガス状脱着媒体を熱交換器７及び供給管８
を介して収着剤フイルター１に送入するように作
業され、その際には第１に専ら供給管８．１の弁
１１．１が開かれている。ガス状脱着媒体は、収
着材料層１．３，１．２及び１．１を通過し、弁
１１．４が開くと導管９、ガス冷却器１０及び吸
込管６．２を介して循環ブロアーに還流する。熱
交換器７の加熱及びガス冷却器１０の冷却は、同
様に作業される。収着材料層１．３中に入る加熱
した脱着媒体は、この収着材料層を加熱し、脱着
物を駆出する。この加熱によつても行なわれる脱
着仕事によつても脱着媒体は冷却し、第１の層を
差当り相当に低い温度ではあるが、高い脱着物濃
度で去り、その際この脱着物濃度は、浄化すべき
空気流中のガス状又は水蒸気状不純物の濃度より
も高い。この高い濃度のために、次のなお冷たい
層１．２は、収着物の著しく高い平衡負荷を強制
することができる。脱着媒体は、この層からの退
出の際に清浄化すべきガス流中で支配されるよう
な濃度の程度にある脱着物濃度を有する。従つ
て、この脱着物濃度は、蒸気飽和濃度よりも遥か
に低い濃度であり；ガス冷却器１０中でこの相で
凝縮は行なわれない。

二層雛型装置から30〜60分の時間と推定するこ
とができる一定時間の後に脱着物の濃度が上昇し
た場合には、脱着に関して第１のフイルター床
１．３は、十分に加熱されている。ところで、弁
１１．１を閉じ、弁１１．２を開くと、加熱した
ガス状脱着媒体は、今や最初に脱着した収着材料
層と次の収着材料層との間の中間空間中に流れ込
む。この場合、この層の脱着は、先行する脱着と
同様に進行する。差当り、脱着物の著しく高い濃
度のために次のなお冷たい収着材料層１．１は、
相当する平衡濃度に達するまで負荷される。加熱
が十分に進むと初めて、脱着物は、系統図中で最
後の収着材料層に転移する。この最後の収着材料
層は、この時点でなお冷たく、それはなお、脱着
媒体中の脱着物濃度に相当する平衡濃度に達する
まで負荷することができる。この場合には、一般
にこの最後の層の脱着は、迅速に達成され、脱着
物の凝縮は、ガス冷却器中で始まる。流動化した
脱着物は、ガス冷却器を流出管１０．１を介して
去る。

最後のガス浄化−収着材料層１．１の脱着は、
脱着開始後にもはや前置層の脱着のようには十分
に行なわれない。それというのも、返送した脱着
媒体中の脱着物の濃度は、遥かに高く、ガス冷却
器１０中に達成された温度に応じて蒸気飽和濃度
に相当するからである。脱着の終結（このこと
は、凝縮物の涸渇により示される）後、熱交換器
７の加熱は遮断され、こうしてガス状脱着媒体に
はもはや熱は供給されない。この場合、循環路中
に導かれる、脱着物凝縮物１０の接続された冷却
のために今や冷たいガスは、弁１１．２及び１
１．３を閉じた際に開いた弁１１．１を介して全
部の収着材料層に導通され、その際収着材料層は
冷却される。最後に脱着した収着材料層中になお
貯蔵される脱着物は、冷却の間に転移され、冷却
が終結すると残留負荷は、ほとぼ均一に収着材料
層上に分布して存在する。従つて、収着フイルタ
ー１の再生は終結し；弁１１．１，１１．２，１
１．３及び１１．４の閉鎖後ならびに粗製ガス側
のゲート弁４．１及び４．２の開放後、ならびに
純粋ガス側のゲート弁５．１及び５．２の開放後
に再び作業状態の“ガス流の浄化”に変換するこ
とができる。

避けることのできない、特に不純物が簡単に沸
騰する際に高い残留負荷をさらに減少させるため
には、第２図の方法の実施により冷却法を変え
る：ガス状脱着媒体を加熱する熱交換器７の加熱
を遮断した後、ガス状脱着媒体の循環はブロアー
６によつて維持され、その冷却は脱着物凝縮器１
０中でさらに維持される。これにより、差当り付
加的に収着材料層１．４は冷却され、その際弁１
１．１，１１．２，１１．３及び１１．７は閉じ
られており、弁１１．６，１１．４及び１１．５
は開かれている。これにより、付加的に収着材料
層１．４の冷却は惹起される。それというのも、
冷却したガス状脱着媒体は、導管８を介して導管
９．１及びさらに導管９に流れ、導管９．２を介
して、それが収着材料層１．４を通過した後に流
出することができる。この付加的な収着材料層
１．４が冷却される場合には、弁１１．６及び１
１．５は閉じられ、弁１１．７は開かれ、ガス状
脱着媒体は、今や開いた弁１１．１を介して差当
り全部で３つの収着材料層１．３，１．２及び
１．１に送入される。この接続系路は、全部で３
つの層が冷却されるまで維持することができる。
しかし、脱着と同様に収着材料層１．３を冷却し
た後、弁１１．２は開くことができ、弁１１．１
は閉じることができる。これにより、差圧に対し
て循環ブロアー６が供給しなければならない差圧
は減少される。更に、収着材料層１．２の冷却後
には、全部の収着材料層が冷却されるまで同様に
実施することができる。反対の順序で正確に同じ
結果を示すことができることは、自明の事であ
る。すなわち、差当りガス浄化に使用される収着
材料層は冷却され、引続きそれとは無関係に付加
的な収着材料層は、順序に依存せず、専らガス浄
化に使用される収着材料層及び付加的な収着材料
層が共通にガス状脱着媒体の循環路中の冷却相の
間に存在するという事実に依存する。

本発明の思想の実施は、勿論例示した実施例に
限定されるものではない。従つて、例えば個々の
収着材料層は、それぞれ固有の容器中に設けるこ
とができ、このことは、大型の装置の場合に確か
に利点である。この場合、特別な接続系路によつ
て、付加的な収着材料層が凝縮器として接続され
た熱交換器に直接に前接されている場合、その収
着材料層は、多数の収着系に対して１つだけ存在
させればよいことが達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による方法の普通の方法を実
施する装置を示す系統図であり、第２図は、付加
的に収着材料層を有する第１図による装置を示す
系統図である。 １．１，１．２，１．３……収着材料層、１．
４……付加的な収着材料層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 収着フイルターがガス流からの収着性混合物
   を分離し、この混合物に相当する最大の平衡負荷
   に達するまで負荷した後に加熱したガス状脱着媒
   体で再生し、浄化すべきガス流を少なくとも２つ
   の収着材料層に導通し、その際全部の収着材料層
   は、並列接続の形式で貫流され、負荷した収着材
   料層を脱着するため、有利にはガス状脱着媒体の
   流れ方向に後接された付加的な収着材料層の１つ
   を脱着するためにこの収着材料層に直列接続の形
   式でガス状脱着媒体を貫流させることにより、収
   着フイルターを作業させる方法において、 脱着の際にまず全部の収着材料層に加熱したガ
   ス状脱着媒体を貫流し、脱着が進むにつれてまず
   第１の収着材料層、さらにその次の収着材料層、
   最後にその他の収着材料層を、脱着媒体の流れが
   最後の収着材料層に達するまで迂回させ、この場
   合ガス状脱着媒体を、最後の収着材料層の脱着開
   始が起こりかつ脱着物が凝縮可能な濃度で生じる
   まで差当たり冷却することなしに循環ブロアーに
   よつて運搬して戻すことを特徴とする、収着フイ
   ルターの作業法。 ２ 脱着媒体の流れからの収着材料層の１つの遮
   断を脱着媒体の温度上昇によつてこの収着材料層
   の背後で開始する、特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ３ 脱着媒体の流れからの収着材料層の１つの遮
   断を駆使した脱着物の濃度の減少によつて開始す
   る、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４ 脱着媒体を、収着材料層を脱着しかつ脱着物
   を凝縮した後にさらに冷却媒体として、床の温度
   が十分に低くかつ最後の収着材料層の残留負荷が
   少なくとも部分的に別の層上に分配されるまで循
   環させる、特許請求の範囲第１項から第３項まで
   のいずれか１項記載の方法。 ５ 冷却媒体として循環させた脱着媒体を用い
   て、収着可能な混合物を浄化すべきガス流から分
   離するために使用された収着材料層と、脱着の間
   にガス状脱着媒体の通過方向でこの層に後接され
   た付加的な脱着材料層を互いに独立に冷却し、そ
   の際この冷却媒体はそれぞれ収着材料層の１つの
   群又は付加的な収着材料層を貫流するにすぎな
   い、特許請求の範囲第４項記載の方法。