JPH05237327A - 積重ね環状吸着剤床式吸着器 - Google Patents

積重ね環状吸着剤床式吸着器

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JPH05237327A
JPH05237327A JP4203627A JP20362792A JPH05237327A JP H05237327 A JPH05237327 A JP H05237327A JP 4203627 A JP4203627 A JP 4203627A JP 20362792 A JP20362792 A JP 20362792A JP H05237327 A JPH05237327 A JP H05237327A
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bed
annular
adsorbent bed
gas
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Michel Poteau
ポトー・ミシエル
Sylvie Eteve
エテヴ・シルヴイー
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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    • B01D53/0476—Vacuum pressure swing adsorption

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 吸着剤床を横切るガスの通過を最適化し、生
産性を著しく改良できる、コンパクトな外形で、製作及
び組立費のわずかな吸着器を提供する。 【構成】 下部にガス状混合物入口１２及びガス出口１
３、積重ねられ、各外側通路２１Ａ，２１Ｂを各内側通
路２０Ａ，２０Ｂから隔てる下部環状吸着剤床Ａ及び上
部環状吸着剤床Ｂ、互に自由に連通する外側通路２１
Ａ，２１Ｂを有する垂直な管状ケース１をもったガスの
吸着器において、ケース１がその上端部に吸着剤の装入
用中央開口１５を有し、吸着器の上部には、上部床Ｂの
両側の外側通路２１Ｂと内側通路の各上端部間のガスの
自由循環を制限する手段（１８：１７）を有し、上部床
Ｂの内側通路２０Ｂが、下方に向ってほぼ直線的に増す
断面を有する積重ね環状吸着剤床式吸着器。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ある種の吸着剤の優先
的吸着特性を用いることによって、いわゆるＰＳＡ（圧
力搖動吸着）法又はＴＳＡ（温度搖動吸着）法に用いる
ことのできる、ガス状混合物からのガス製造又はガス精
製用吸着器に関し、さらに詳しくは、その下部にガス状
混合物の入口及びガスの出口を有する垂直な管状ケース
内に積重ねられた下部環状吸着剤床及び上部環状吸着剤
床が内部通路を外側通路からそれぞれ半径方向に隔て、
二つの吸着剤床の外側通路が互に自由に連通する種類の
吸着器に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の吸着器は米国特許第４，５４
４，３８４号明細書に記載されている。この文献では、
下部床及び上部床が、吸着器の垂直寸法を増加し、二つ
の床を半径方向に順次横切ることなしの床から床へのガ
スの優先通過を避けられない、両円錐形形状をした金属
製分離構造体によって部分的に隔てられている。さらに
この文献の構造は、上部床の両側の外側通路と内側通路
の上端部間のガスの自由循環を制限する手段を備えてい
ない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、吸着
剤床を横切るガスの通過を最適化し、ガスの死空間、し
たがって作動中の水頭損失を制限し、したがって生産性
を著しく改良できる、コンパクトな外形で、製作及び組
立費のわずかな吸着器を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そのため本発明の一特徴
によれば、ケースはその上端部に吸着剤床の装入用中央
開口を有し、吸着器は上部床の両側の外側通路と内側通
路の上端部間のガスの自由循環を制限する手段を有す
る。
【０００５】本発明のさらに特定の態様によれば、ガス
通過制限手段は上部床の上端部に重い粒子の床及び又は
圧力下のガスによって圧力下に押しつけられた柔軟な壁
によって構成される。
【０００６】本発明の他の特徴によれば、吸着器は、床
から床へのガスの優先通過の危険を全く避けることによ
って吸着器の迅速な充填ができるように、下部床と上部
床との間に介在された柔軟で気密性の環状壁を有する。
【０００７】本発明の他の特徴によれば、ガス状混合物
の入口は下部床の内側通路と連通し、この内側通路は環
状で、供給側のガスの死空間を制限するように、ケース
内に取付けられた円筒状壁によって内側を限定されてい
る。
【０００８】本発明の他の特徴及び利点は、例として与
えられているが全く限定しない実施態様について、添付
の図を参照してなされる以下の記載から理解されるであ
ろう。これからの記載及び図面において、同一又は類似
の構成要素は、場合によっては添字つきの同じ番号で示
される。
【０００９】
【実施例】図１は吸着器、例えばさらに詳しくはＰＳＡ
法又はＴＳＡ法で空気から酸素を製造するのに適した吸
着器を示す。吸着器は垂直な管状ケース１を有し、その
中に、典型的には異なる寸法の横断通路又は開口を有す
る２個の格子の同心組立体からなり、ケース１の高さの
ほぼ全体に延び、ケースから半径方向にわずかに隔てら
れた孔あき管状壁２が同心に配置され、ケース１の端部
はこの実施態様では、下部円蓋３及び上部円蓋４によっ
て閉じられる。
【００１０】ケース１の下部には、下部円蓋３から上方
に延びる孔あき管状壁５が配置され、その上端部は円蓋
形状をした内部横断隔壁６によって閉じられ、孔あき管
状壁２の下端部とともに下部環状空間を限定する。横断
隔壁６には、内側孔あき管状壁７が垂直に取付けられ、
その上端部は、外側孔あき管状壁２の上端部とほぼ同じ
面の横断隔壁８によって閉じられ、外側孔あき管状壁２
とともに上部環状空間を限定する。
【００１１】下部孔あき管状壁５によって限定される内
側空間は、管状側壁１０を有する中空の蓋９によって占
められ、その上端部は横断隔壁６に固定され、丸みのあ
る底部１１は下部円蓋３からわずかの距離まで延びてい
る。
【００１２】下部円蓋３と丸みのある底部との間に限定
される空間には、ガス状混合物の供給管路１２が開口
し、一方上部内側孔あき管状壁７によって限定される空
間は、中空の蓋９及び下部円蓋３を通る内部管路１４を
経て、供給管路１２と反対側の吸着器基部に開口するガ
ス排出管路１３と連通する。上部円蓋４は、栓１６によ
って閉じられる装入中央開口１５を有する。
【００１３】吸着器の操業にはまず、酸素製造用のアル
ミナ粒子のような第１の吸着剤が、下部環状吸着剤床Ａ
を構成するように、外側孔あき管状壁２の下部とそれに
近接した孔あき管状壁５との間の下部環状空間を満たす
まで、装入開口１５から導入される。
【００１４】次いで吸着剤床Ａの上端部に、横断隔壁６
に内側で支えられ、例えば酸素製造用に“HYPALON ”の
名で商品化されているエラストマー材料の環状布又は部
分的に重ねられた放射状シートからなる、柔軟で気密性
の壁１７が配置される。
【００１５】その次に酸素製造用の例えばゼオライトの
ような第２の吸着剤が、下部環状床Ａより明らかに大き
い高さと半径方向厚さの上部環状吸着剤床Ｂを構成する
ように、外側孔あき管状壁２と上部内側孔あき管状壁７
との間の上部環状空間を満たすまで、装入開口１５から
導入される。上部環状床Ｂの装入は、柔軟な壁１７を介
して下部環状床Ａを確実に圧縮して締めつける。
【００１６】図示された実施態様では、そのとき上部環
状床Ｂの環状上端部及び中央端部の隔壁８に、ケース１
の寸法よりわずかに大きい横方向寸法の柔軟な壁１８が
配置される。
【００１７】図１の実施態様では、上部環状床Ｂの上部
を保持し、この床の吸着剤の圧縮を直接取戻すために、
圧力が柔軟な壁１８の上面にかけられ、そのため柔軟な
壁の上面は第２の吸着剤に下向きの圧力を及ぼす。この
実施態様では、装入開口１５から導入される砂の層１９
又は大きな水頭損失を有するあらゆる重い材料の層によ
って圧力がかけられる。この場合柔軟な壁１８は、細か
い目をもった非弾性金属格子で構成できる。
【００１８】今述べられた吸着器の作動は容易に理解さ
れるであろう。製造すべきガスを含むガス状混合物は管
路１２によって導入され、下部環状床Ａと中空の蓋９と
の間の内側環状空間２０Ａにほぼ均一に分配され、下部
環状床Ａとケース１との間の外側環状空間２１Ａ内に、
下部環状床Ａを横切って半径方向に通過させられ、そこ
から上方に直接上部環状床Ｂの周りの外側環状空間２１
Ｂ内に、次いで上部環状床Ｂを横切って上部内側通路２
０Ｂ内に通過させられ、内部管路１４を経て排出管路１
３から排出される。本発明による構造によって、下部環
状床Ａ、上部環状床Ｂと通路２１Ｂ，２０Ｂの上端部と
の間のガスの直接通過の危険が全く除かれる。
【００１９】図２に図示された実施態様は、次の点、す
なわちケース１が下部円蓋３をもたないが、吸着器の底
板まで延びていること、及び柔軟な壁１８に閉じ込め圧
力をかける手段がここでは空圧式であることによって図
１の実施態様と異なっている。この実施態様では、下部
環状床Ａ及びその外側通路２１Ａは、環状横断隔壁２２
によって下部を限定されている。下部環状床Ａの入口の
内側環状空間２０Ａは、ここでは横断隔壁６から装置の
底板まで延びるスリーブ２３によって内側を限定されて
いる。
【００２０】図３にもっとよく見られるように、ケース
１の下部は縮少された直径を有し、供給管路１２の方の
方向に装置の主軸に関して偏心させられており、下部環
状床Ａの内側入口面の方へガス状混合物を最適に分配す
るために、入口１２から半径方向反対の端部まで順次小
さくされた断面を有する内側環状空間２０Ａの供給環状
室２４を限定するようになっている。
【００２１】吸着器の上部には、ここでは例えば弾性材
料“HYPALON ”のような気密性の膜からなる柔軟な壁１
８が、折返された周縁部をフランジ環２５によってケー
ス１の内面に対して挾まれており、ガス入口２６から上
部円蓋４内に、例えば装置を含む系内に圧力下のガスを
導入することによって上部環状床Ｂの上面を平らにして
いる。
【００２２】柔軟な壁１８はまた、装置の上部全体を占
め、圧力下のガスによって加圧されるふくらますことの
できる風船によって形成することもできる。加圧ガス
は、減圧器によって所望の圧力を供給する、系のいわゆ
る“空気器具”回路からくるものでよい。ガスはまた、
吸着器への供給混合物（例えば空気）から採取すること
もできる。膜１８は、図１の実施態様に関連して述べた
ように、圧力下のガス及び砂の層によって同時に平らに
されるであろう。
【００２３】図４の実施態様では、上部円蓋４は円錐形
のケース端部２７に置き換えられ、水平面との角度は、
第２の吸着剤の粒子によって筒が満たされるときに見ら
れる勾配角度、典型的にはゼオライト顆粒について３５
〜４５°に含まれる角度とほぼ対応する。この実施態様
では、外側孔あき管状壁２は、円錐形端部２７と接触す
る上方に延び、上部内側孔あき管状壁７は、円錐形端部
２７の中央区域近くまで上方に延び、円錐形端部２７と
ほぼ同じ角度の円錐形端部壁８０によってふさがれる。
【００２４】したがって上部吸着床Ｂを構成する上部環
状空間に最大限に装入することによって、吸着剤は円錐
形端部壁８０の上の空間を占めるであろうし、こうして
外側通路２１Ｂと内側通路２０Ｂとの間を上の方で直接
通過することが避けられる。ぴったり合った充填及び圧
縮を保証するため、円錐形上端部２７に、第２の吸着剤
で満たされ、その中に収容された吸着剤に圧力を加える
機械的手段２９を組合された塔部２８を設けるのが有利
であろう。
【００２５】図５の実施態様は、図１に関連して述べら
れた実施態様と類似している。供給ガス状混合物の循環
及び分配を最適にするため、中空の蓋９が下部環状床Ａ
の下部から下方に延びるほぼ半球形の底部１１を有す
る。下部円蓋３もまたほぼ半球形で、底部１１からわず
かの距離まで延びている。横断隔壁６は、外方に半径方
向に延びており、環状床Ａ及びＢ間の通路を部分的に閉
じ、柔軟な壁１７への支えと案内の区域を明確化する
“ノズル”を形成する内側環状空間２０Ａの上端部を閉
じる環状隔壁３１に接続されている。
【００２６】本発明のさらに特定の特徴によれば、上部
内側通路２０Ｂ内の流れを最適化するため、この通路２
０Ｂは、下方に向って小さくなる形状を有し、内部管路
１４内で終る核を中央に有するのが有利であり、下方に
向ってほぼ直線的に増加する断面の内部通路を限定す
る。本発明は特定の実施態様に関連して述べられてきた
が、本発明はそれに限られるものではなく、むしろ当業
者に明らかな改良及び変形を受け入れるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による吸着器の第１実施態様の垂直断面
略図。
【図２】本発明の他の実施態様の図１と同様な図。
【図３】図２の線 III−III に沿った横断面図。
【図４】本発明の他の実施態様による吸着器上端部の垂
直部分断面図。
【図５】本発明による吸着器の他の実施態様の下端部の
垂直部分断面図。
【符号の説明】
１ 管状ケース ２，５，７ 孔あき管状壁 ３ 下部円蓋 ４ 上部円蓋 ６，８，２２ 横断隔壁 ９ 中空の蓋 １０ 中空の蓋９の管状側壁 １１ 同丸みのある底部 １２ ガス状混合物供給管路 １３ ガス排出管路 １４ ガス排出管路１３の内部管路 １５ 装入中央開口 １６ 装入中央開口の栓 １７，１８ 柔軟な壁 １９ 砂の層 ２０Ａ 内側環状空間 ２０Ｂ 上部内側通路 ２１Ａ，２１Ｂ 外側環状空間 ２３ スリーブ ２４ 供給環状室 ２５ フランジ環 ２６ ガス入口 ２７ 円錐形ケース端部 ２８ 円錐形ケース端部２７の塔部 ２９ 塔部２８の加圧用機械的手段 ３０ 核 ３１ 環状隔壁 ８０ 円錐形端部２７の端部壁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エテヴ・シルヴイー フランス国．92260・フオントナイ・オ ー・ローズ．リユ・デユ・リシヤルデ．15

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 下部にガス状混合物入口（１２）及びガ
    ス出口（１３）、積重ねられ、各外側通路（２１Ａ，２
    １Ｂ）を各内側通路（２０Ａ，２０Ｂ）から隔てる下部
    環状吸着剤床（Ａ）及び上部環状吸着剤床（Ｂ）、互に
    自由に連通する外側通路（２１Ａ，２１Ｂ）を有する垂
    直な管状ケース（１）をもったガスの製造又は精製用吸
    着器において、ケース（１）がその上端部に吸着剤床
    （Ａ，Ｂ）の装入用中央開口（１５）を有し、吸着器の
    上部には、上部床（Ｂ）の両側の外側通路（２１Ｂ）と
    内側通路の各上端部間のガスの自由循環を制限する手段
    （１８；２７）を有することを特徴とする、積重ね環状
    吸着剤床式吸着器。
  2. 【請求項２】 制限手段が、水平面と３５〜４５°に含
    まれる角度を形成するケースの上部円錐形端部（２７）
    によって構成されることを特徴とする請求項１記載の積
    重ね環状吸着剤床式吸着器。
  3. 【請求項３】 制限手段が、上部床（Ｂ）の上端部に圧
    力で押しつけられた柔軟な壁（１８）を有することを特
    徴とする請求項１記載の積重ね環状吸着剤床式吸着器。
  4. 【請求項４】 柔軟な壁（１８）への圧力が、圧力下の
    ガスによって加えられることを特徴とする請求項３記載
    の積重ね環状吸着剤床式吸着器。
  5. 【請求項５】 圧力が、重い粒子床（１９）によって柔
    軟な壁（１８）に加えられることを特徴とする請求項３
    記載の積重ね環状吸着剤床式吸着器。
  6. 【請求項６】 吸着器が、下部床（Ａ）と上部床（Ｂ）
    との間に介在される柔軟で気密性の環状壁（１７）を有
    することを特徴とする請求項１記載の積重ね環状吸着剤
    床式吸着器。
  7. 【請求項７】 ガス状混合物の入口（１２）が下部床
    （Ａ）の内側通路（２０Ａ）と連通し、この内側通路
    （２０Ａ）が環状で、ケース（１）内に配置された円筒
    状壁（１０；２３）によって内側を限定されていること
    を特徴とする請求項１記載の積重ね環状吸着剤床式吸着
    器。
  8. 【請求項８】 円筒状壁（２３）が、ガス状混合物の入
    口（１２）と反対の方向に、吸着器の軸に関して偏心さ
    れていることを特徴とする請求項７記載の積重ね環状吸
    着剤床式吸着器。
  9. 【請求項９】 ガス出口（１３）がケース（１）の基部
    に設けられ、上端部が閉じられている（８；８０）上部
    床（Ｂ）の内側通路（２０Ｂ）と連通することを特徴と
    する請求項７記載の積重ね環状吸着剤床式吸着器。
  10. 【請求項１０】 上部床（Ｂ）の内側通路（２０Ｂ）
    が、下方に向ってほぼ直線的に増す断面を有することを
    特徴とする請求項９記載の積重ね環状吸着剤床式吸着
    器。
  11. 【請求項１１】 下部床（Ａ）が、上部床（Ｂ）の半径
    方向の厚さより小さな半径方向の厚さを有することを特
    徴とする請求項１記載の環状吸着剤床式吸着器。
  12. 【請求項１２】 下部床（Ａ）が、アルミナ粒子で構成
    されていることを特徴とする、酸素製造用の請求項７記
    載の積重ね環状吸着剤床式吸着器。
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