JPH04293512A - ガス精製装置 - Google Patents
ガス精製装置Info
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- JPH04293512A JPH04293512A JP3060154A JP6015491A JPH04293512A JP H04293512 A JPH04293512 A JP H04293512A JP 3060154 A JP3060154 A JP 3060154A JP 6015491 A JP6015491 A JP 6015491A JP H04293512 A JPH04293512 A JP H04293512A
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- line
- separation membrane
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- 239000007789 gas Substances 0.000 description 85
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Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ヘリウム、水素等のガ
ス精製装置に関するものである。
ス精製装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、圧力スイング吸着装置（以下、Ｐ
ＳＡ装置と称す。）を利用してガスの精製を行う装置と
して、特公昭６３−４４４１０号公報に記載されたもの
が知られている。
ＳＡ装置と称す。）を利用してガスの精製を行う装置と
して、特公昭６３−４４４１０号公報に記載されたもの
が知られている。
【０００３】この装置は、第１の圧縮機で圧縮した混合
ガスを選択的吸着ユニット（上記ＰＳＡ装置に対応）に
導入し、ここで不純成分を除去して高純度の精製ガスを
取り出すようにしたものである。しかも、この選択的吸
着ユニットから得られたパージガスには、精製を目的と
する所望成分が多分に含まれているので、このパージガ
スを第２の圧縮機によって分離膜（膜パーミエータ）に
圧送し、ここで純度を高めた後に上記第１の圧縮機の下
流側に返還するように構成されている。
ガスを選択的吸着ユニット（上記ＰＳＡ装置に対応）に
導入し、ここで不純成分を除去して高純度の精製ガスを
取り出すようにしたものである。しかも、この選択的吸
着ユニットから得られたパージガスには、精製を目的と
する所望成分が多分に含まれているので、このパージガ
スを第２の圧縮機によって分離膜（膜パーミエータ）に
圧送し、ここで純度を高めた後に上記第１の圧縮機の下
流側に返還するように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記装置では、第１の
圧縮機で圧縮された混合ガスを直接ＰＳＡ装置に導入す
るようにしているので、この混合ガスの純度が低いほど
ＰＳＡ装置の負担が増大し、より大規模のＰＳＡ装置が
必要となる。従って、ＰＳＡ装置の小型化によるコスト
の削減は困難である。また、ＰＳＡ装置の負担が大きい
と、その分故障回数も増えることとなる。さらに、この
装置では、パージガスを分離膜に通すために第２の圧縮
機を設けなければならず、これもコスト削減の大きな妨
げとなっている。
圧縮機で圧縮された混合ガスを直接ＰＳＡ装置に導入す
るようにしているので、この混合ガスの純度が低いほど
ＰＳＡ装置の負担が増大し、より大規模のＰＳＡ装置が
必要となる。従って、ＰＳＡ装置の小型化によるコスト
の削減は困難である。また、ＰＳＡ装置の負担が大きい
と、その分故障回数も増えることとなる。さらに、この
装置では、パージガスを分離膜に通すために第２の圧縮
機を設けなければならず、これもコスト削減の大きな妨
げとなっている。
【０００５】本発明は、このような事情に鑑み、ＰＳＡ
装置の負担の軽減ひいてはコストの削減を図りながら良
好なガス精製を行うことができる装置を提供することを
目的とする。
装置の負担の軽減ひいてはコストの削減を図りながら良
好なガス精製を行うことができる装置を提供することを
目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明はガス中の不純成
分を分離するための圧力スイング吸着装置を備えたガス
精製装置において、ガスを圧縮する圧縮機と、圧縮され
たガスをそのまま上記圧力スイング吸着装置に導入する
ための導入ラインと、圧縮されたガスを上記圧縮機の上
流側に戻すための還流ラインと、この還流ラインに設け
られ、還流するガスの成分のうち精製を目的とするガス
成分のみを優先的に透過させる分離膜と、上記導入ライ
ン及び還流ラインを開閉する開閉切換手段と、圧縮され
たガスの純度を検出し、この検出純度を一定値と比較し
て高い場合に上記導入ラインに圧縮ガスを通し、上記検
出純度を一定値と比較して低い場合に上記還流ラインに
圧縮ガスを通すように上記開閉切換手段の切換制御を行
う切換制御手段とを備えたものである（請求項１）。
分を分離するための圧力スイング吸着装置を備えたガス
精製装置において、ガスを圧縮する圧縮機と、圧縮され
たガスをそのまま上記圧力スイング吸着装置に導入する
ための導入ラインと、圧縮されたガスを上記圧縮機の上
流側に戻すための還流ラインと、この還流ラインに設け
られ、還流するガスの成分のうち精製を目的とするガス
成分のみを優先的に透過させる分離膜と、上記導入ライ
ン及び還流ラインを開閉する開閉切換手段と、圧縮され
たガスの純度を検出し、この検出純度を一定値と比較し
て高い場合に上記導入ラインに圧縮ガスを通し、上記検
出純度を一定値と比較して低い場合に上記還流ラインに
圧縮ガスを通すように上記開閉切換手段の切換制御を行
う切換制御手段とを備えたものである（請求項１）。
【０００７】この装置では、上記圧力スイング吸着装置
で回収されなかったガスを上記圧縮機の上流側に戻す返
還ラインを備えることが可能である（請求項２）。
で回収されなかったガスを上記圧縮機の上流側に戻す返
還ラインを備えることが可能である（請求項２）。
【０００８】
【作用】上記構成によれば、圧縮機で圧縮される混合ガ
スは、その純度が一定値以上になるまで、分離膜を含む
還流ラインで形成されたサイクル中を循環して浄化され
、純度が一定以上となった時点で初めてＰＳＡ装置へ導
入されるので、ＰＳＡ装置へは常に高い純度をもったガ
スが供給されることとなる。また、上記ＰＳＡ装置及び
分離膜へのガスの圧送はともに共通の圧縮機で行われる
ことになる。
スは、その純度が一定値以上になるまで、分離膜を含む
還流ラインで形成されたサイクル中を循環して浄化され
、純度が一定以上となった時点で初めてＰＳＡ装置へ導
入されるので、ＰＳＡ装置へは常に高い純度をもったガ
スが供給されることとなる。また、上記ＰＳＡ装置及び
分離膜へのガスの圧送はともに共通の圧縮機で行われる
ことになる。
【０００９】さらに、請求項２記載の装置によれば、Ｐ
ＳＡ装置で回収されなかったガスをそのまま再精製に供
することができる。
ＳＡ装置で回収されなかったガスをそのまま再精製に供
することができる。
【００１０】
【実施例】本発明の一実施例を図１に基づいて説明する
。なお、ここではヘリウムの精製装置について説明する
が、本発明は他のガス、例えば水素等の精製装置として
も容易に応用することが可能である。
。なお、ここではヘリウムの精製装置について説明する
が、本発明は他のガス、例えば水素等の精製装置として
も容易に応用することが可能である。
【００１１】この装置は、回収された不純ガスを貯溜す
るガスバッグ１０を備え、その下流側に圧縮機１２、冷
却ユニット１４、及び補圧弁１６が設けられている。そ
の下流側には２つの回収ガスカードル１８，２０が並列
に接続され、各回収ガスカードル１８，２０の上流側に
それぞれ開閉切換弁（開閉切換手段）２２，２４が設け
られている。
るガスバッグ１０を備え、その下流側に圧縮機１２、冷
却ユニット１４、及び補圧弁１６が設けられている。そ
の下流側には２つの回収ガスカードル１８，２０が並列
に接続され、各回収ガスカードル１８，２０の上流側に
それぞれ開閉切換弁（開閉切換手段）２２，２４が設け
られている。
【００１２】上記回収ガスカードル１８と開閉切換弁２
２との間の通路は、還流ライン２６によって上記ガスバ
ッグ１０に接続されている。この還流ライン２６の途中
には、補圧弁２８及び分離膜ユニット３０が設けられて
いる。この分離膜ユニット３０は、適当なハウジングを
有し、このハウジング内に酢酸セルロース等の繊維から
なる半透性膜が配設されたものであり、この半透性膜に
は、流れるガス中のヘリウムのみを優先的に透過させる
性質をもったものが用いられている。なお、この分離膜
ユニット３０自体については既に公知のところであり、
前記特公昭６３−４４４１０号公報に示されるもの等、
種々のものが適用可能である。
２との間の通路は、還流ライン２６によって上記ガスバ
ッグ１０に接続されている。この還流ライン２６の途中
には、補圧弁２８及び分離膜ユニット３０が設けられて
いる。この分離膜ユニット３０は、適当なハウジングを
有し、このハウジング内に酢酸セルロース等の繊維から
なる半透性膜が配設されたものであり、この半透性膜に
は、流れるガス中のヘリウムのみを優先的に透過させる
性質をもったものが用いられている。なお、この分離膜
ユニット３０自体については既に公知のところであり、
前記特公昭６３−４４４１０号公報に示されるもの等、
種々のものが適用可能である。
【００１３】この分離膜ユニット３０の排出路には開閉
切換弁３２が配設されており、この開閉切換弁３２の開
閉切換は、上記分離膜ユニット３０の入口濃度を検出す
る濃度計３４により制御されるようになっている。
切換弁３２が配設されており、この開閉切換弁３２の開
閉切換は、上記分離膜ユニット３０の入口濃度を検出す
る濃度計３４により制御されるようになっている。
【００１４】一方、上記回収ガスカードル２０と開閉切
換弁２４との間の通路は、導入ライン３６を介してＰＳ
Ａ装置（圧力スイング吸着装置）３８に接続されており
、導入ライン３６の途中には、補圧弁３７が設けられて
いる。上記ＰＳＡ装置３８は、混合ガス中の不純成分の
みを選択的に吸着する吸着剤を備えている。このＰＳＡ
装置３８には、製品ガス回収ライン４０が接続されると
ともに、ガス返還ライン４２を介して直接上記ガスバッ
グ１０が接続されている。
換弁２４との間の通路は、導入ライン３６を介してＰＳ
Ａ装置（圧力スイング吸着装置）３８に接続されており
、導入ライン３６の途中には、補圧弁３７が設けられて
いる。上記ＰＳＡ装置３８は、混合ガス中の不純成分の
みを選択的に吸着する吸着剤を備えている。このＰＳＡ
装置３８には、製品ガス回収ライン４０が接続されると
ともに、ガス返還ライン４２を介して直接上記ガスバッ
グ１０が接続されている。
【００１５】さらに、この装置には、上記開閉切換弁２
２，２４の入口側でのガス不純成分濃度（逆にいえばヘ
リウムガス純度）を検出する濃度計（開閉制御手段）４
４が設けられており、この濃度計４４によって上記開閉
制御弁２２，２４の切換制御が行われるようになってい
る。具体的に、この濃度計４４は検出濃度に応じて次の
ような開閉制御を行う。 不純物濃度が２％未満の場合 → 開閉切換弁２２閉、
開閉切換弁２４開。 不純物濃度が２％以上の場合 → 開閉切換弁２２開、
開閉切換弁２４閉。
２，２４の入口側でのガス不純成分濃度（逆にいえばヘ
リウムガス純度）を検出する濃度計（開閉制御手段）４
４が設けられており、この濃度計４４によって上記開閉
制御弁２２，２４の切換制御が行われるようになってい
る。具体的に、この濃度計４４は検出濃度に応じて次の
ような開閉制御を行う。 不純物濃度が２％未満の場合 → 開閉切換弁２２閉、
開閉切換弁２４開。 不純物濃度が２％以上の場合 → 開閉切換弁２２開、
開閉切換弁２４閉。
【００１６】次に、このヘリウムガス精製装置の作用を
説明する。
説明する。
【００１７】まず、回収された混合ガスはガスバッグ１
０内に貯留され、その後、圧縮機１２によって約１５０
気圧まで圧縮される。この圧縮ガス中の不純物濃度は濃
度計４４により検出されるが、その検出濃度が２％以上
の場合、すなわちヘリウムガス純度が９８％に満たない
場合には、開閉切換弁２２が開かれるとともに開閉切換
弁２４が閉じられる。これにより、上記圧縮ガスは一旦
回収ガスカードル１８に貯留され、さらに、還流ライン
２６における分離膜ユニット３０を通過した後にガスバ
ッグ１０へ戻され、再び圧縮機１２による圧縮操作を受
ける。
０内に貯留され、その後、圧縮機１２によって約１５０
気圧まで圧縮される。この圧縮ガス中の不純物濃度は濃
度計４４により検出されるが、その検出濃度が２％以上
の場合、すなわちヘリウムガス純度が９８％に満たない
場合には、開閉切換弁２２が開かれるとともに開閉切換
弁２４が閉じられる。これにより、上記圧縮ガスは一旦
回収ガスカードル１８に貯留され、さらに、還流ライン
２６における分離膜ユニット３０を通過した後にガスバ
ッグ１０へ戻され、再び圧縮機１２による圧縮操作を受
ける。
【００１８】ここで、分離膜ユニット３０では他の不純
物に比してヘリウムガスが優先的に透過されるので、こ
れを通過することによってガスのヘリウム純度が高めら
れる。例えば、上記分離膜に酢酸セルロースからなるも
のを用いた場合、これを通過する前のガスの不純成分濃
度を１０％とすると通過後には２％まで低減されること
が判明している。従って、この分離膜ユニット３０を持
つ還流ライン２６をガスが還流することにより、このガ
スは次第に浄化されることになる。
物に比してヘリウムガスが優先的に透過されるので、こ
れを通過することによってガスのヘリウム純度が高めら
れる。例えば、上記分離膜に酢酸セルロースからなるも
のを用いた場合、これを通過する前のガスの不純成分濃
度を１０％とすると通過後には２％まで低減されること
が判明している。従って、この分離膜ユニット３０を持
つ還流ライン２６をガスが還流することにより、このガ
スは次第に浄化されることになる。
【００１９】なお、この分離膜ユニット３０における分
離膜の入口側に溜った不純ガスは、この入口の濃度に応
じて開閉切換弁３２を通じて適宜排出され、これにより
分離膜ユニット３０でのガス純度が一定に保たれる。
離膜の入口側に溜った不純ガスは、この入口の濃度に応
じて開閉切換弁３２を通じて適宜排出され、これにより
分離膜ユニット３０でのガス純度が一定に保たれる。
【００２０】このようなガスの還流が続けられ、濃度計
４４による検出濃度が２％未満となった時点、すなわち
ヘリウムガス純度が９８％以上となった時点で、開閉切
換弁２２が閉じられるとともに開閉切換弁２４が開かれ
る。これにより、圧縮ガスは一旦回収ガスカードル２０
で貯留された後に導入ライン３６を通じてＰＳＡ装置３
８に導入される。このＰＳＡ装置３８では、ガス中の不
純成分のみが吸着除去され、残りの高純度ガスは製品ガ
スとして製品ガス回収ライン４０から回収される。
４４による検出濃度が２％未満となった時点、すなわち
ヘリウムガス純度が９８％以上となった時点で、開閉切
換弁２２が閉じられるとともに開閉切換弁２４が開かれ
る。これにより、圧縮ガスは一旦回収ガスカードル２０
で貯留された後に導入ライン３６を通じてＰＳＡ装置３
８に導入される。このＰＳＡ装置３８では、ガス中の不
純成分のみが吸着除去され、残りの高純度ガスは製品ガ
スとして製品ガス回収ライン４０から回収される。
【００２１】このような吸着工程の後、パージ工程が行
われるが、この時ＰＳＡ装置３８から得られるパージガ
ス中にはヘリウムガスが多分に含まれているため、この
パージガスは返還ライン４２を通じてガスバッグ１０へ
返還され、再精製に供される。
われるが、この時ＰＳＡ装置３８から得られるパージガ
ス中にはヘリウムガスが多分に含まれているため、この
パージガスは返還ライン４２を通じてガスバッグ１０へ
返還され、再精製に供される。
【００２２】以上のように、この装置では、圧縮ガスの
純度が一定以上になるまでは返還ライン２６で形成され
る返還ライン中でガスを還流させて浄化し、一定以上と
なった時点でＰＳＡ装置３８へ導入するようにしている
ので、このＰＳＡ装置３８には、原料ガスの純度にかか
わらず常に純度の高いガスが供給されることになる。従
って、従来装置に比べてＰＳＡ装置３８の負担を大幅に
軽減し、その小型化を図ることができる。しかも、ＰＳ
Ａ装置３８へのガス圧送及び分離膜ユニット３０へのガ
ス圧送はともに単一の圧縮機１２によって共通して賄え
るので、上記ＰＳＡ装置３８の小型化と併せて装置全体
の大幅な低コスト化を果たすことができる。
純度が一定以上になるまでは返還ライン２６で形成され
る返還ライン中でガスを還流させて浄化し、一定以上と
なった時点でＰＳＡ装置３８へ導入するようにしている
ので、このＰＳＡ装置３８には、原料ガスの純度にかか
わらず常に純度の高いガスが供給されることになる。従
って、従来装置に比べてＰＳＡ装置３８の負担を大幅に
軽減し、その小型化を図ることができる。しかも、ＰＳ
Ａ装置３８へのガス圧送及び分離膜ユニット３０へのガ
ス圧送はともに単一の圧縮機１２によって共通して賄え
るので、上記ＰＳＡ装置３８の小型化と併せて装置全体
の大幅な低コスト化を果たすことができる。
【００２３】また、上記のようにＰＳＡ装置３８へはあ
る程度純度の高いガスのみが導入されるので、そのパー
ジガスも純度が高く、従って直接ガスバッグ１０へ返還
することができる。
る程度純度の高いガスのみが導入されるので、そのパー
ジガスも純度が高く、従って直接ガスバッグ１０へ返還
することができる。
【００２４】
【発明の効果】以上のように本発明は、圧縮機で圧縮し
たガスの純度が一定値と比較して低い場合には、上記浄
化用の分離膜をもつ還流ラインに導入して還流させ、上
記ガスの純度が一定値と比較して高くなった場合に同ガ
スをＰＳＡ装置へ導入するようにしたものであるので、
ＰＳＡ装置の負担を軽減することにより、その小型化を
図り、かつ上記ＰＳＡ装置及び分離膜へのガスの圧送を
共通の圧縮機で賄うことにより、装置全体の大幅な低コ
スト化を果たすことができる効果がある。また、上記Ｐ
ＳＡ装置への導入ガスの純度を高めることにより、ＰＳ
Ａ装置で回収されなかったガスを直接圧縮機の上流側へ
戻すことができる。
たガスの純度が一定値と比較して低い場合には、上記浄
化用の分離膜をもつ還流ラインに導入して還流させ、上
記ガスの純度が一定値と比較して高くなった場合に同ガ
スをＰＳＡ装置へ導入するようにしたものであるので、
ＰＳＡ装置の負担を軽減することにより、その小型化を
図り、かつ上記ＰＳＡ装置及び分離膜へのガスの圧送を
共通の圧縮機で賄うことにより、装置全体の大幅な低コ
スト化を果たすことができる効果がある。また、上記Ｐ
ＳＡ装置への導入ガスの純度を高めることにより、ＰＳ
Ａ装置で回収されなかったガスを直接圧縮機の上流側へ
戻すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例におけるヘリウムガス精製装
置のフロー図である。
置のフロー図である。
１２ 圧縮機
２２，２４ 開閉切換弁（開閉切換手段）２６ 還
流ライン ３０ 分離膜ユニット ３６ 導入ライン ３８ ＰＳＡ装置 ４２ 返還ライン ４４ 濃度計（切換制御手段）
流ライン ３０ 分離膜ユニット ３６ 導入ライン ３８ ＰＳＡ装置 ４２ 返還ライン ４４ 濃度計（切換制御手段）
Claims (2)
- 【請求項１】 ガス中の不純成分を分離するための圧
力スイング吸着装置を備えたガス精製装置において、ガ
スを圧縮する圧縮機と、圧縮されたガスをそのまま上記
圧力スイング吸着装置に導入するための導入ラインと、
圧縮されたガスを上記圧縮機の上流側に戻すための還流
ラインと、この還流ラインに設けられ、還流するガスの
成分のうち精製を目的とするガス成分のみを優先的に透
過させる分離膜と、上記導入ライン及び還流ラインを開
閉する開閉切換手段と、圧縮されたガスの純度を検出し
、この検出純度を一定値と比較して高い場合に上記導入
ラインに圧縮ガスを通し、上記検出純度を一定値と比較
して低い場合に上記還流ラインに圧縮ガスを通すように
上記開閉切換手段の切換制御を行う切換制御手段とを備
えたことを特徴とするガス精製装置。 - 【請求項２】 請求項１記載のガス精製装置において
、上記圧力スイング吸着装置で回収されなかったガスを
上記圧縮機の上流側に戻す返還ラインを備えたことを特
徴とするガス精製装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3060154A JPH04293512A (ja) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | ガス精製装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3060154A JPH04293512A (ja) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | ガス精製装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04293512A true JPH04293512A (ja) | 1992-10-19 |
Family
ID=13133952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3060154A Pending JPH04293512A (ja) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | ガス精製装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04293512A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001110284A (ja) * | 1999-10-01 | 2001-04-20 | Toshiba Corp | ガス回収装置 |
| JP2004536702A (ja) * | 2001-07-31 | 2004-12-09 | プラクスエア・テクノロジー・インコーポレイテッド | ヘリウム回収の制御システム |
-
1991
- 1991-03-25 JP JP3060154A patent/JPH04293512A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001110284A (ja) * | 1999-10-01 | 2001-04-20 | Toshiba Corp | ガス回収装置 |
| JP2004536702A (ja) * | 2001-07-31 | 2004-12-09 | プラクスエア・テクノロジー・インコーポレイテッド | ヘリウム回収の制御システム |
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