JPH0747104B2 - 多管型吸着装置 - Google Patents
多管型吸着装置Info
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- JPH0747104B2 JPH0747104B2 JP60092039A JP9203985A JPH0747104B2 JP H0747104 B2 JPH0747104 B2 JP H0747104B2 JP 60092039 A JP60092039 A JP 60092039A JP 9203985 A JP9203985 A JP 9203985A JP H0747104 B2 JPH0747104 B2 JP H0747104B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B23/00—Noble gases; Compounds thereof
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- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （技術分野） この発明は、ヘリウム（He）、水素等の精製等に用いら
れる多管型吸着装置に関するものである。
れる多管型吸着装置に関するものである。
（背景技術） 液体窒素等が冷媒として用いられている低温吸着装置に
おいては、吸着管と冷媒との熱交換効率を良くするため
に、管径の小さい吸着管を並列に接続した多管型吸着装
置が用いられている。
おいては、吸着管と冷媒との熱交換効率を良くするため
に、管径の小さい吸着管を並列に接続した多管型吸着装
置が用いられている。
しかし、この吸着装置は、全ての吸着管に均一な密度で
吸着剤を充填させることと、入口から送りこんだガスを
個々の吸着管に均等に分散させることの２点が困難であ
るため、実際にガス精製を行うとき、個々の吸着管の流
速に差が生じ吸着管によって破過時間が異なってしまう
とともに、単一の吸着管内においても流れが不均一とな
る結果純度が悪化するおそれがある。第４図は、この多
管型吸着装置の破過曲線を示している。実線Ａ・Ｂに示
されているものは、それぞれ、並列に接続されている個
々の吸着管のうち最も早く破過に至った吸着管と、最も
遅く破過に至った吸着管の破過曲線である。
吸着剤を充填させることと、入口から送りこんだガスを
個々の吸着管に均等に分散させることの２点が困難であ
るため、実際にガス精製を行うとき、個々の吸着管の流
速に差が生じ吸着管によって破過時間が異なってしまう
とともに、単一の吸着管内においても流れが不均一とな
る結果純度が悪化するおそれがある。第４図は、この多
管型吸着装置の破過曲線を示している。実線Ａ・Ｂに示
されているものは、それぞれ、並列に接続されている個
々の吸着管のうち最も早く破過に至った吸着管と、最も
遅く破過に至った吸着管の破過曲線である。
このように、吸着管によって破過曲線が異なるために、
この多管型吸着装置全体としては破線で示す破過曲線を
えがき、一点鎖線で示す均一流れをした理想的な場合に
比べると破過時間が早くなる。従って、この多管型吸着
装置全体が破過に至ったときには、未だ破過に至ってい
ない吸着管が多数残っており、その中の吸着剤の一部は
未飽和のまま残ってしまう。このことは、吸着剤使用率
が悪いことを意味する。さらに、ガスが均一に流れない
ということは、破過に至った多管型吸着装置に再生操作
を施しても、一部の吸着管内の吸着剤が十分に再生され
ず、再精製時の吸着効率や精製純度の悪化をもたらす原
因となる。
この多管型吸着装置全体としては破線で示す破過曲線を
えがき、一点鎖線で示す均一流れをした理想的な場合に
比べると破過時間が早くなる。従って、この多管型吸着
装置全体が破過に至ったときには、未だ破過に至ってい
ない吸着管が多数残っており、その中の吸着剤の一部は
未飽和のまま残ってしまう。このことは、吸着剤使用率
が悪いことを意味する。さらに、ガスが均一に流れない
ということは、破過に至った多管型吸着装置に再生操作
を施しても、一部の吸着管内の吸着剤が十分に再生され
ず、再精製時の吸着効率や精製純度の悪化をもたらす原
因となる。
（発明の目的） 前記の状況に鑑みて、この発明は吸着剤を効率良く利用
することにより、破過時間の延長と純度の向上を可能と
する多管型吸着装置を提供することを目的とする。
することにより、破過時間の延長と純度の向上を可能と
する多管型吸着装置を提供することを目的とする。
（発明の開示） 上記目的を達成するため、本発明は次のような構成を採
用した。すなわち、本発明にかかる多管型吸着装置は、
主体部をなす複数の吸着管とこれら複数の吸着管の総断
面積よりも小さな断面積を持つ補助部の吸着管とを並べ
て冷却媒容器内に収納し、前記主体部をなす複数の吸着
管を同時に吸着が行なわれるように互いに並列に接続す
るとともに、該並列に接続された複数の吸着管のガス出
口側に前記補助部の吸着管を直列に接続して、精製すべ
きガスが主体部と補助部の両方を通って連続的に精製さ
れるようにしたことを特徴としている。また、冷却媒容
器の冷却媒を除去することにより、主体部及び補助部の
吸着管を脱着させるようにしておけばより実用的であ
る。以下に、この発明を、その実施例をあらわす図面に
基づいて説明する。
用した。すなわち、本発明にかかる多管型吸着装置は、
主体部をなす複数の吸着管とこれら複数の吸着管の総断
面積よりも小さな断面積を持つ補助部の吸着管とを並べ
て冷却媒容器内に収納し、前記主体部をなす複数の吸着
管を同時に吸着が行なわれるように互いに並列に接続す
るとともに、該並列に接続された複数の吸着管のガス出
口側に前記補助部の吸着管を直列に接続して、精製すべ
きガスが主体部と補助部の両方を通って連続的に精製さ
れるようにしたことを特徴としている。また、冷却媒容
器の冷却媒を除去することにより、主体部及び補助部の
吸着管を脱着させるようにしておけばより実用的であ
る。以下に、この発明を、その実施例をあらわす図面に
基づいて説明する。
第１図乃至第３図に示すように、この多管型吸着装置
は、主体部１をなす複数の吸着管2,…と補助部をなす１
本の吸着管３を備え、これら吸着管が補助部の吸着管３
を中央に配して互いに間隔をおいて並設されている。主
体部をなす複数の吸着管2,…は、両端部のキャップ6,7
によって互いに並列に接続された状態で保持され、該並
列に接続された複数の吸着管のガス出口側に前記補助部
の吸着管３が直列に接続されている。入り口側のキャッ
プ６から入ったガスは、矢印で示すように主体部の各吸
着管2,…に流入し、出口側のキャップ７内に流入した
後、中央の補助部吸着管３に流入して該吸着管の出口側
から外部に取り出される。これら吸着管2,3の束は全体
といて冷却媒容器５内に収納される。充填する吸着剤
は、通常、全ての吸着管について同一のものを用いる。
例えば、水素ガス（H2）やヘリウム（He）中に含まれる
窒素（N2）や酸素（O2）等の不純物をこの吸着装置を用
いて除去する際には、充填剤として活性炭やモレキュラ
ーシーブ（例えば13X）を用い、装置全体を液体窒素で
冷却する。補助部に充填する吸着剤の量は、精製の条件
により異なるが、装置全体で用いる吸着剤量の２〜３割
をあてれば充分である。
は、主体部１をなす複数の吸着管2,…と補助部をなす１
本の吸着管３を備え、これら吸着管が補助部の吸着管３
を中央に配して互いに間隔をおいて並設されている。主
体部をなす複数の吸着管2,…は、両端部のキャップ6,7
によって互いに並列に接続された状態で保持され、該並
列に接続された複数の吸着管のガス出口側に前記補助部
の吸着管３が直列に接続されている。入り口側のキャッ
プ６から入ったガスは、矢印で示すように主体部の各吸
着管2,…に流入し、出口側のキャップ７内に流入した
後、中央の補助部吸着管３に流入して該吸着管の出口側
から外部に取り出される。これら吸着管2,3の束は全体
といて冷却媒容器５内に収納される。充填する吸着剤
は、通常、全ての吸着管について同一のものを用いる。
例えば、水素ガス（H2）やヘリウム（He）中に含まれる
窒素（N2）や酸素（O2）等の不純物をこの吸着装置を用
いて除去する際には、充填剤として活性炭やモレキュラ
ーシーブ（例えば13X）を用い、装置全体を液体窒素で
冷却する。補助部に充填する吸着剤の量は、精製の条件
により異なるが、装置全体で用いる吸着剤量の２〜３割
をあてれば充分である。
以下、この吸着装置の作用を説明する。精製しようとす
るガスは、先ず液体窒素冷媒中にある主体部１内に入
り、そこで不純物であるＮやＯ等が吸着除去される。ガ
スを連続して送り続けると、やがて主体部１は破過に至
るが、その出口側に直列に接続されている補助部の吸着
管３があるために、吸着装置全体としては、補助部の吸
着管３が破過に至るまで、破過しない。補助部の吸着管
３には充分な量の吸着剤が充填してあるため、吸着装置
全体が破過に至る時には、主体部１内の吸着管は全て飽
和に至っている。従って、この発明によれば吸着剤の使
用効率が極めて良くなる。
るガスは、先ず液体窒素冷媒中にある主体部１内に入
り、そこで不純物であるＮやＯ等が吸着除去される。ガ
スを連続して送り続けると、やがて主体部１は破過に至
るが、その出口側に直列に接続されている補助部の吸着
管３があるために、吸着装置全体としては、補助部の吸
着管３が破過に至るまで、破過しない。補助部の吸着管
３には充分な量の吸着剤が充填してあるため、吸着装置
全体が破過に至る時には、主体部１内の吸着管は全て飽
和に至っている。従って、この発明によれば吸着剤の使
用効率が極めて良くなる。
この発明の多管型吸着装置において、主体管の個々の吸
着管２の断面積の総和より小さい断面積をもつ吸着管３
を補助部に用いることとすれば、補助部のガス流速を速
め、補助部が破過に至ったときの未飽和吸着剤量を少量
に留めることができ、吸着剤の使用効率をさらに高める
ことが可能である。これをより詳しく説明すれば以下の
通りである。すなわち、未飽和部分の吸着剤量は次式で
表わされる。
着管２の断面積の総和より小さい断面積をもつ吸着管３
を補助部に用いることとすれば、補助部のガス流速を速
め、補助部が破過に至ったときの未飽和吸着剤量を少量
に留めることができ、吸着剤の使用効率をさらに高める
ことが可能である。これをより詳しく説明すれば以下の
通りである。すなわち、未飽和部分の吸着剤量は次式で
表わされる。
ここで、 W :未使用吸着剤量 D :塔径 Za :吸着帯長さ γ :吸着剤充填密度 また、流量と塔径の関係は、 ここで、 V :流量（標準状態での容積） μ :流速 t :温度（絶対温度） p :圧力 吸着帯長さと流速の関係は、 Za＝af（ｃ）ub であらわされる。
ここで、 a:定数 ｆ（ｃ）：入口濃度ｃの関数 b:定数 ０＜ｂ＜１ したがって、 ここで、 ｋ＝１−ｂ ０＜ｋ＜１ 流量、不純物濃度、温度、圧力等の変数を一定とする
と、上式は、 となり、流速の増加と共に未使用吸着剤量が減り、動的
吸着量が増えることがわかる。
と、上式は、 となり、流速の増加と共に未使用吸着剤量が減り、動的
吸着量が増えることがわかる。
上記理由により、吸着管の断面積を小さくすれば、補助
部の吸着管は必然的に長くなるが、場合によっては比較
的短い複数の吸着管を直列に接続してもよい。ただし、
断面積の構成をこのようにすることは必須要件ではな
い。
部の吸着管は必然的に長くなるが、場合によっては比較
的短い複数の吸着管を直列に接続してもよい。ただし、
断面積の構成をこのようにすることは必須要件ではな
い。
次に、この発明による多管型吸着装置の極めて効率の良
い再生方法を説明する。吸着装置全体が破過に至った
後、吸着剤の再生を試みようとする時には、先ず冷媒の
液体窒素を除去することにより装置温度を常温に戻す。
吸着装置内に吸着されているN2やO2等は、常温ではほと
んど無視しうる量しか吸着しないので、この操作により
N2やO2等の大部分は脱着させることができる。
い再生方法を説明する。吸着装置全体が破過に至った
後、吸着剤の再生を試みようとする時には、先ず冷媒の
液体窒素を除去することにより装置温度を常温に戻す。
吸着装置内に吸着されているN2やO2等は、常温ではほと
んど無視しうる量しか吸着しないので、この操作により
N2やO2等の大部分は脱着させることができる。
しかし、この状態では、常温での吸着分と吸着管内の空
隙部に残っている不純物ガスがなお吸着装置内に残留し
ているので、さらに補助部の吸着管が完全に再生される
まで、適当な温度に加熱しながら吸着装置の出口から逆
方向に再生用ガスを流す。すなわち、補助部の出口側か
ら補助部を経て主体部に、再生用ガスを流すようにする
のである。これは、通常、補助部の再生が終わるまでの
間行われる。このようにして再生した吸着装置を再び精
製に使用した場合には、主体部１が完全に再生されてい
ないので、主体部出口のガスの純度はいくらか悪くな
る。しかし、そこで出てきた不純物は、完全に再生され
ている補助部の吸着管３で除去できるので、装置全体を
通して出てくるガスの精製純度の低下はない。この再生
方法は、再生用ガスとして流す高価な精製ガスを少量に
留めることができるという優れた効果をもっている。
隙部に残っている不純物ガスがなお吸着装置内に残留し
ているので、さらに補助部の吸着管が完全に再生される
まで、適当な温度に加熱しながら吸着装置の出口から逆
方向に再生用ガスを流す。すなわち、補助部の出口側か
ら補助部を経て主体部に、再生用ガスを流すようにする
のである。これは、通常、補助部の再生が終わるまでの
間行われる。このようにして再生した吸着装置を再び精
製に使用した場合には、主体部１が完全に再生されてい
ないので、主体部出口のガスの純度はいくらか悪くな
る。しかし、そこで出てきた不純物は、完全に再生され
ている補助部の吸着管３で除去できるので、装置全体を
通して出てくるガスの精製純度の低下はない。この再生
方法は、再生用ガスとして流す高価な精製ガスを少量に
留めることができるという優れた効果をもっている。
吸着剤が脱着しにくい不純物を吸着している時は、前も
って安価な窒素ガス（N2）等で加熱パージを行った後、
同様の方法で再生を行うと効果的である。上に挙げた再
生方法は、一例であって、これらに限られる訳ではな
い。
って安価な窒素ガス（N2）等で加熱パージを行った後、
同様の方法で再生を行うと効果的である。上に挙げた再
生方法は、一例であって、これらに限られる訳ではな
い。
この多管型吸着装置では、すべての吸着管2,3が冷却媒
容器５内に並べて設けられているので、全体的にコンパ
クトである。また、図に矢印で示すように、冷却媒容器
内でガスの流れ方向が主体部の吸着管2,…と補助部の吸
着管で逆向きになるようにしておけば、主要部の吸着管
と補助部の吸着管とを結ぶパイプを省略できるため、構
造的にさらにコンパクトなものとすることができる。
容器５内に並べて設けられているので、全体的にコンパ
クトである。また、図に矢印で示すように、冷却媒容器
内でガスの流れ方向が主体部の吸着管2,…と補助部の吸
着管で逆向きになるようにしておけば、主要部の吸着管
と補助部の吸着管とを結ぶパイプを省略できるため、構
造的にさらにコンパクトなものとすることができる。
（実施例と比較例） 第１図乃至第３図に示す本発明の実施例装置と第５図に
示す比較例装置の性能を調べた結果は以下に述べる通り
である。
示す比較例装置の性能を調べた結果は以下に述べる通り
である。
各々の吸着装置では、活性炭（武田白鷺Ｇ×4/6）450g
を内径22mmの吸着管に１本あたり500mmの層高となるよ
うに充填した。不純物として窒素（N2）を1000ppm含むH
eを圧力9kg/cm2G,総流量5Nm3/hrで入口から流し、出口
でのN2濃度が0.1ppmとなった時点を破過として、破過時
間を測定した。
を内径22mmの吸着管に１本あたり500mmの層高となるよ
うに充填した。不純物として窒素（N2）を1000ppm含むH
eを圧力9kg/cm2G,総流量5Nm3/hrで入口から流し、出口
でのN2濃度が0.1ppmとなった時点を破過として、破過時
間を測定した。
結果は、実施例の破過時間が19.5時間であったのに対
し、比較例の破過時間が18.0時間であって、実施例がす
ぐれていた。すなわち、５本の吸着管の１本を並列接続
の他の吸着管４本に直列に接続することで、破過時間が
8.3％長くなり、大きな効率向上がみられることが示さ
れた。なお、第５図に示す従来の多管型吸着装置につい
て、各管（No.1〜５）ごとのガス流量を実測したところ
第１表に示すような結果が得られた。この測定はガス流
量を変えて３回繰り返した。
し、比較例の破過時間が18.0時間であって、実施例がす
ぐれていた。すなわち、５本の吸着管の１本を並列接続
の他の吸着管４本に直列に接続することで、破過時間が
8.3％長くなり、大きな効率向上がみられることが示さ
れた。なお、第５図に示す従来の多管型吸着装置につい
て、各管（No.1〜５）ごとのガス流量を実測したところ
第１表に示すような結果が得られた。この測定はガス流
量を変えて３回繰り返した。
（発明の効果） 以上に説明したように、この発明にかかる多管型吸着装
置は、吸着剤を効率よく使用でき、なおかつ、破過時間
を長くすることができるすぐれたものとなった。
置は、吸着剤を効率よく使用でき、なおかつ、破過時間
を長くすることができるすぐれたものとなった。
【図面の簡単な説明】 第１図乃至第３図はこの発明にかかる多管型吸着装置の
構成説明図、第４図は従来の多管型吸着装置の破過曲線
を示すグラフ、第５図は比較例の構成説明図である。 １…主体部、２…吸着管、３…補助部
構成説明図、第４図は従来の多管型吸着装置の破過曲線
を示すグラフ、第５図は比較例の構成説明図である。 １…主体部、２…吸着管、３…補助部
Claims (2)
- 【請求項１】主体部をなす複数の吸着管とこれら複数の
吸着管の総断面積よりも小さな断面積を持つ補助部の吸
着管とを並べて冷却媒容器内に収納し、前記主体部をな
す複数の吸着管を同時に吸着が行なわれるように互いに
並列に接続するとともに、該並列に接続された複数の吸
着管のガス出口側に前記補助部の吸着管を直列に接続し
て、精製すべきガスが主体部と補助部の両方を通って連
続的に精製されるようにしことを特徴とする多管型吸着
装置。 - 【請求項２】主体部をなす複数の吸着管とこれら複数の
吸着管の総断面積よりも小さな断面積を持つ補助部の吸
着管とを並べて冷却媒容器内に収納し、前記主体部をな
す複数の吸着管を同時に吸着が行なわれるように互いに
並列に接続するとともに、該並列に接続された複数の吸
着管のガス出口側に前記補助部の吸着管を直列に接続し
て、精製すべきガスが主体部と補助部の両方を通って連
続的に精製されるようにし、かつ冷却媒容器の冷却媒を
除去することにより、主体部及び補助部の吸着管を脱着
させるようにしたことを特徴とする多管型吸着装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60092039A JPH0747104B2 (ja) | 1985-04-27 | 1985-04-27 | 多管型吸着装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60092039A JPH0747104B2 (ja) | 1985-04-27 | 1985-04-27 | 多管型吸着装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61249521A JPS61249521A (ja) | 1986-11-06 |
| JPH0747104B2 true JPH0747104B2 (ja) | 1995-05-24 |
Family
ID=14043386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60092039A Expired - Fee Related JPH0747104B2 (ja) | 1985-04-27 | 1985-04-27 | 多管型吸着装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0747104B2 (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51146699A (en) * | 1975-06-11 | 1976-12-16 | Hitachi Ltd | Separation-concentration system of rare gas containing krypton gas |
| JPS5636399A (en) * | 1979-08-29 | 1981-04-09 | Shunji Kondo | Empty can crushing machine |
| JPS58128123A (ja) * | 1982-01-26 | 1983-07-30 | Taiyo Sanso Kk | ガスの分離方法とその装置 |
| JPS58167407A (ja) * | 1982-03-25 | 1983-10-03 | Nippon Sanso Kk | プレツシヤ−スイング法による窒素製造方法 |
-
1985
- 1985-04-27 JP JP60092039A patent/JPH0747104B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51146699A (en) * | 1975-06-11 | 1976-12-16 | Hitachi Ltd | Separation-concentration system of rare gas containing krypton gas |
| JPS5636399A (en) * | 1979-08-29 | 1981-04-09 | Shunji Kondo | Empty can crushing machine |
| JPS58128123A (ja) * | 1982-01-26 | 1983-07-30 | Taiyo Sanso Kk | ガスの分離方法とその装置 |
| JPS58167407A (ja) * | 1982-03-25 | 1983-10-03 | Nippon Sanso Kk | プレツシヤ−スイング法による窒素製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61249521A (ja) | 1986-11-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |