JPH05200225A - 圧力スイング式ガス分離装置 - Google Patents

圧力スイング式ガス分離装置

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JPH05200225A
JPH05200225A JP3104304A JP10430491A JPH05200225A JP H05200225 A JPH05200225 A JP H05200225A JP 3104304 A JP3104304 A JP 3104304A JP 10430491 A JP10430491 A JP 10430491A JP H05200225 A JPH05200225 A JP H05200225A
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Kunio Sagi
邦夫 佐木
Sadamu Takahashi
定 高橋
Jun Izumi
順 泉
Kazuaki Oshima
一晃 大嶋
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧力スイング式ガス分離装置において、簡単
な構成によって連続回転してガス供給及び真空排気を行
なうターボ機械の無駄な待ち時間をなくして動力損失を
低減させ、かつ、圧力変動を低くして低騒音化を図る。 【構成】 吸着剤1が充填された複数の吸着部2′、各
吸着部に接続された第1のマニホルド4、未処理ガス配
管、処理済みガス配管、精製ガス配管及び真空源にそれ
ぞれ接続された第2のマニホルド5、及び第1と第2の
マニホルド4間に配置され、吸着部2′の入口側と出口
側をそれぞれ未処理ガス配管と処理済みガス配管又は真
空源と精製ガス配管に選択的に連絡するバルブプレート
6を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスの精製、回収等に
用いられる圧力スイング式ガス分離装置(以下PSA装
置という)に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のPSA装置を図6に示す。吸収器
02内に吸着剤01が充填されており、吸収器02の一
端から未処理ガス導入バルブ03と真空排気バルブ05
へ配管が接続されており、吸収器02の他端から処理済
ガス排出バルブ04と精製ガス導入バルブ06へ配管が
接続されている。
【0003】この従来のPSA装置では、吸着工程にお
いて、真空排気バルブ05および精製ガス導入バルブ0
6を閉じ、未処理ガス導入バルブ03および処理ガス排
出バルブ04を開いて吸収器02内に未処理ガスを流
し、ガス中の特定成分(例えばCO2 、NH3 、O2
フロンなど)を吸着剤01に吸着させ、吸着剤01に吸
着されずに流過した処理済みガスが得られる。
【0004】次いで、脱着工程においては吸着工程と逆
のバルブ操作を行ない、図示しない真空ポンプによって
吸収器02内を減圧するとともに、吸収器02内に精製
ガスを少量流す。すると、吸着剤01に吸着されていた
特定成分が脱着し、真空排出バルブ05を通って排出さ
れる。
【0005】以上のサイクルを繰り返し行なうことによ
り、未処理ガス中の特定ガス成分を回収、又は特定ガス
成分の精製が行なわれる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前記従来のPSA装置
では、吸着器内で吸着工程と脱着工程が繰り返して行な
われ、またこれらの工程は多数のバルブ操作になる間欠
作動によって行なわれるために、以下の欠点を有してい
る。 (1)1サイクルの時間が数分と長いために、多量の吸
着剤を必要とする。 (2)未処理ガスのガス供給装置、真空排気装置(真空
ポンプ)はいづれも連続回転のターボ機械であり、間欠
作動とマッチングせず、効率が低い。すなわち、吸着工
程では真空排気装置が、脱着工程ではガス供給装置が、
それぞれ無駄な仕事をすることとなり、単位動力あたり
のガス分離効率がわるい欠点を有している。 (3)PSAの大容量化については、吸着剤の増加と共
に大型のバルブを多数必要とし、また、開閉制御を必要
とするために高コストとなる。 (4)バルブの開閉にともなう衝撃音、ならびに回路内
のガス圧力変動が急激なために騒音が大きいという欠点
を有している。
【0007】本発明は、以上の欠点をなくしたPSA装
置を提供しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の圧力スイング式
ガス分離装置は、吸収剤が充填された複数の吸着部、前
記各吸着部に接続された第1のマニホルド、未処理ガス
配管、処理済みガス配管、精製ガス配管及び真空源にそ
れぞれ接続された第2のマニホルド、及び前記第1のマ
ニホルドと第2のマニホルドの間に配置され前記第1及
び第2のマニホルドを経て前記吸着部の入口側と出口側
をそれぞれ前記未処理ガス配管と処理済みガス配管又は
真空源と精製ガス配管に選択的に連絡する回転するバル
ブプレートを備えている。
【0009】
【作用】本発明において、1つの吸着部について見れ
ば、バルブプレートの回転によって、ある時期には、そ
の入口側と未処理ガス配管、その出口側と処理済みガス
配管が接続され、未処理ガスは同吸着部に入って吸着が
行なわれ、吸着部で吸着されずに流過した処理済みガス
が出口側から処理済みガス配管へ流される。またこれに
続くある時期には、吸着部の入口側と真空源、出口側と
精製ガス配管が接続されて、吸着部内が減圧されると共
に精製ガス配管から精製ガスが吸着部内へ流入して脱着
が行なわれる。
【0010】一方、ガス配管側と真空源側から見れば、
各ガス配管と真空源は常に1つ以上の吸着部と接続さ
れ、各吸着部において順次に、かつ連続して吸着、脱着
が行なわれる。
【0011】
【実施例】図1は本考案の一実施例の縦断面図である。
図2から図4までは、それぞれ図1のA−A′,B−
B′,C−C′断面図であり、図5は図1のD矢視図で
ある。
【0012】吸着剤1を充填した縦型の円筒状の吸着塔
2は、図5に破線で示したように8つの扇形の部屋2′
に仕切られており、おのおのの部屋2′の出口側から円
形の第1のマニホールド4へ独立に配管3が接続されて
いる。マニホールド4は吸着塔2と別個に設けても良い
が、本実施例では、吸着塔2の下側に固定して配置され
吸着塔2の各室2′の入口側と第1のマニホールド4の
入口側の開口部4aとが一体となっている。この入口側
の開口部4aは、丸形をなして吸着塔2の各室2′に対
応するよう8個設けられている。また、第1のマニホー
ルド4の外周から半径方向内方へ向う8個の出口側の開
口部4bが設けられていて、同開口部4bの各々は前記
配管3に接続されている。前記の各開口部4a,4b
は、図2に示すように、第1のマニホールド4の同一半
径上に配置されている。
【0013】前記第1のマニホールド4の下方には、間
隔をおいて第2の固定されたマニホールド5が配置され
ている。図4に示すように、このマニホールド5には、
同一の半径上に内側から、真空源に接続された開口部5
a、未処理ガス配管に接続された開口部5b及び処理済
みガス配管に接続された開口部5dが設けられ、これら
の各開口部5a,5b,5dは円形をなし、これらの開
口部5a,5b,5dによって形成される組が計8組等
間隔に設けられている。また、前記開口部5b,5dの
中間のやや側方には精製ガス配管に接続された小径の円
形の開口部5cが計8個設けられている。
【0014】前記第1及び第2のマニホールド4,5の
間には、その中心の軸6′まわりに回転できるバルブプ
レート6が配置されている。図3に示すように、同バル
ブプレート6には、図3の左半部に円弧状の内外の開口
部6b,6a及び右半部に円弧状の内外の開口部6d,
6cが設けられている。前記開口部6bは開口部6aに
対してバルブプレート6の回転方向へ若干突出し、また
前記開口部6dは開口部6cに対してバルブプレート6
の回転方向へ若干突出するように構成されている。か
つ、開口部6aは隣接する2個の開口部5dに開口で
き、開口部6bは隣接する3個の開口部5bに開口で
き、開口部6cは隣接する2個の開口部5cに開口で
き、また開口部6dは隣接する3個の開口部5aに開口
できるように、それぞれ構成されている。また、開口部
6a,6cは、それぞれ隣接する2個の出口側の開口部
4bに開口でき、開口部6b,6dは、それぞれ隣接す
る3個の入口側の開口部4aに開口できるように、それ
ぞれ構成されている。
【0015】以上のように構成された本実施例では、第
1のマニホールド4の入口側の開口部4aは、図1の左
側吸着塔に示される吸着塔2の室2′では、バルブプレ
ート6の開口部6bを介して第2のマニホールド5の未
処理ガス配管に接続された開口部5bと接続されてお
り、かつ、第1のマニホールド4の出口側の開口部4b
はバルブプレート6の開口部6aを介して第2のマニホ
ールド5の処理済みガス配管に接続された開口部5dと
接続されている。このとき、図1の右側で示される吸着
塔2の室2′では第1のマニホールド4の入口側の開口
部4aはバルブプレート6の開口部6dを介して第2の
マニホールド5の真空源に接続された開口部5aと接続
されており、かつ、第1のマニホールド4の出口側の開
口部4bはバルブプレート6の開口部6cを介して第2
のマニホールド5の精製ガス配管に接続された開口部5
cと接続されている。
【0016】従って、前記図1の左側の吸着塔2の室
2′では、矢印で示すように、同室2′内へ未処理ガス
が前記開口部5b,6b,4aを経て供給され、同室
2′内で未処理ガス中の特定の成分が吸着され、かつ、
矢印で示すように、処理済みのガスが配管3、開口部4
b,6a,5dを経て排出される吸着工程が行なわれ
る。一方、前記図1の右側の吸着塔2の室2′では、同
室2′内が開口部4a,6d,5aを経て真空源へ接続
されて減圧されると共に、小量の精製ガスが開口部5
c,6c,4b及び配管3を経て室2′内へ供給され、
吸着剤からの吸着ガスの脱着工程が行なわれる。
【0017】前記のバルブプレート6は、図示しないモ
ータ等によって回転し、それによって吸着塔2の各室
2′は順次、吸着、脱着工程を繰り返すことになる。ま
た、第1、第2のマニホールド4,5及びバルブプレー
ト6の開口部は前記したように構成されているために、
互いに対向する4個の室2′のうち一方の側の2個の室
2′では前記吸着工程が、他方の側の2個の室2′では
前記脱着工程が行なわれることになる。
【0018】以上の通り、本実施例では、バルブプレー
ト6を回転させることによって、吸着塔2の室2′にお
いて吸着及び脱着が繰り返して行なわれ、また、いづれ
かの室2′において吸着と脱着が順次連続して行なわれ
ることとなり、バルブを用いない簡単な構成によって、
ガス供給装置と真空排気装置のターボ機械をそれぞれ連
続回転させて有効な仕事を行なわせた状態で吸着と脱着
を行なうことができ、かつ装置内のガス圧力変動を下げ
低騒音とすることができる。
【0019】また、本実施例では、吸着塔下部とマニホ
ールド4とを一体とすることにより、吸着塔入口側の配
管を省略して簡便な構造となっている。
【0020】なお、本実施例では精製ガスと処理済みガ
スを区別しているが、処理済みガスの一部を精製ガス配
管から吸着塔2の室2′に供給して精製ガスとして利用
することも可能である。
【0021】
【発明の効果】本発明では、請求項1に記載した構成を
採用しているために、バルブプレートを回転させること
によって、複数の吸着部において、順次連続して吸着工
程と脱着工程を行なうこととなり、したがって次の効果
を生み出すことができる。
【0022】(1)サイクルタイムを縮めることがで
き、吸着部に充填される吸着剤の量を少量化することが
できる。
【0023】(2)ガス供給装置及び真空脱気装置は無
駄な待ち時間がないために、動力損失が少なく、かつガ
スの分離効率を高くすることができる。
【0024】(3)従来のオン・オフ式バルブにかわ
り、回転するバルブプレートを用いているために大容量
化が容易であり、かつ低コストとすることができる。
【0025】(4)装置内のガス圧力変動が従来より小
さく、低騒音とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の縦断面図である。
【図2】図1のA−A′断面図である。
【図3】図1のB−B′断面図である。
【図4】図1のC−C′断面図である。
【図5】図1のD矢視図である。
【図6】従来のPSA装置の縦断面図である。
【符号の説明】
1 吸着剤 2 吸着塔 2′ 吸着塔の室 3 配管 4,5 マニホールド 6 バルブプレート 4a 入口側の開口部 4b 出口側の開口部 5a 真空源側に接続された開口部 5b 未処理ガス配管に接続された
開口部 5c 精製ガス配管に接続された開
口部 5d 処理済みガス配管に接続され
た開口部 6a,6b,6c,6d バルブプレートの開口部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 泉 順 長崎市飽の浦町1番1号 三菱重工業株式 会社長崎研究所内 (72)発明者 大嶋 一晃 長崎市飽の浦町1番1号 三菱重工業株式 会社長崎造船所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸収剤が充填された複数の吸着部、前記
    各吸着部に接続された第1のマニホルド、未処理ガス配
    管、処理済みガス配管、精製ガス配管及び真空源にそれ
    ぞれ接続された第2のマニホルド、及び前記第1のマニ
    ホルドと第2のマニホルドの間に配置され前記第1及び
    第2のマニホルドを経て前記吸着部の入口側と出口側を
    それぞれ前記未処理ガス配管と処理済みガス配管又は真
    空源と精製ガス配管に選択的に連絡する回転するバルブ
    プレートを備えたことを特徴とする圧力スイング式ガス
    分離装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111054179A (zh) * 2018-10-17 2020-04-24 上海深城环保设备工程有限公司 扫描脱附吸附浓集装置
CN113941218A (zh) * 2020-07-15 2022-01-18 中冶长天国际工程有限责任公司 一种吸附塔烟气防泄漏控制系统、方法及装置

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CN111054179A (zh) * 2018-10-17 2020-04-24 上海深城环保设备工程有限公司 扫描脱附吸附浓集装置
CN111054179B (zh) * 2018-10-17 2022-02-11 上海深城环保设备工程有限公司 扫描脱附吸附浓集装置
CN113941218A (zh) * 2020-07-15 2022-01-18 中冶长天国际工程有限责任公司 一种吸附塔烟气防泄漏控制系统、方法及装置
CN113941218B (zh) * 2020-07-15 2023-09-29 中冶长天国际工程有限责任公司 一种吸附塔烟气防泄漏控制系统、方法及装置

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