JPH09133461A - 水分・炭酸ガスの除去方法及び装置 - Google Patents
水分・炭酸ガスの除去方法及び装置Info
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- JPH09133461A JPH09133461A JP7290764A JP29076495A JPH09133461A JP H09133461 A JPH09133461 A JP H09133461A JP 7290764 A JP7290764 A JP 7290764A JP 29076495 A JP29076495 A JP 29076495A JP H09133461 A JPH09133461 A JP H09133461A
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- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
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- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
- Drying Of Gases (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 深冷空気分離装置の原料空気中に含まれる水
分・炭酸ガスを吸着法により十分に除去する。 【解決手段】 吸着器６の前段に回転式除湿機１１を設
置し、吸着器６に導入する原料空気を予備乾燥して含有
する水分の一部を除去し、次いで吸着器６で炭酸ガス及
び残存する水分を吸着除去する。
分・炭酸ガスを吸着法により十分に除去する。 【解決手段】 吸着器６の前段に回転式除湿機１１を設
置し、吸着器６に導入する原料空気を予備乾燥して含有
する水分の一部を除去し、次いで吸着器６で炭酸ガス及
び残存する水分を吸着除去する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水分・炭酸ガスの
除去方法及び装置に関し、詳しくは、深冷空気分離装置
の原料空気中に含まれる水分・炭酸ガスを除去する方法
及び装置に関する。
除去方法及び装置に関し、詳しくは、深冷空気分離装置
の原料空気中に含まれる水分・炭酸ガスを除去する方法
及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】酸素，窒素等の空気成分を製品として製
造する深冷空気分離装置では、深冷部分において水分・
炭酸ガスが固化するのを防止するため、原料空気を液化
温度付近まで冷却する前に、原料空気中に含まれる水分
・炭酸ガスを除去するようにしている。従来は、図３に
示すように、空気取入口１から吸入して圧縮機２で所定
圧力まで圧縮した原料空気を、アフタークーラーあるい
は空気分離装置本体部（コールドボックス）３から導出
した排ガスと熱交換させる熱交換器４で４０℃程度に冷
却した後、さらにフロン冷凍機５で５〜１０℃まで冷却
して吸着器６に導入し、該吸着器６内に充填した吸着剤
で前記水分・炭酸ガスを吸着除去するようにしていた。
造する深冷空気分離装置では、深冷部分において水分・
炭酸ガスが固化するのを防止するため、原料空気を液化
温度付近まで冷却する前に、原料空気中に含まれる水分
・炭酸ガスを除去するようにしている。従来は、図３に
示すように、空気取入口１から吸入して圧縮機２で所定
圧力まで圧縮した原料空気を、アフタークーラーあるい
は空気分離装置本体部（コールドボックス）３から導出
した排ガスと熱交換させる熱交換器４で４０℃程度に冷
却した後、さらにフロン冷凍機５で５〜１０℃まで冷却
して吸着器６に導入し、該吸着器６内に充填した吸着剤
で前記水分・炭酸ガスを吸着除去するようにしていた。
【０００３】上記吸着器６としては、例えば、切換使用
される複数の吸着筒を有する温度変動吸着式吸着器が用
いられ、１０〜２０℃の低温域で吸着工程が、１５０℃
程度の高温域で再生工程が行われる。吸着剤の再生工程
は、前記熱交換器４から導出した排ガスを加熱器７で所
定温度に加熱して再生工程中の吸着筒に導入することに
より行われる。
される複数の吸着筒を有する温度変動吸着式吸着器が用
いられ、１０〜２０℃の低温域で吸着工程が、１５０℃
程度の高温域で再生工程が行われる。吸着剤の再生工程
は、前記熱交換器４から導出した排ガスを加熱器７で所
定温度に加熱して再生工程中の吸着筒に導入することに
より行われる。
【０００４】前記吸着器６には、一般に、水分を除去す
る吸着剤として活性アルミナが、炭酸ガスを除去する吸
着剤としてゼオライトが、それぞれ用いられている。ま
た、吸着剤の再生方式には二つの方法があり、再生ガス
量を少なくしたい場合には温度変動式プロセス（ＴＳ
Ａ）が、再生ガスを比較的多量に利用できるときには圧
力変動式プロセス（ＰＳＡ）が、それぞれ用いられてい
る。
る吸着剤として活性アルミナが、炭酸ガスを除去する吸
着剤としてゼオライトが、それぞれ用いられている。ま
た、吸着剤の再生方式には二つの方法があり、再生ガス
量を少なくしたい場合には温度変動式プロセス（ＴＳ
Ａ）が、再生ガスを比較的多量に利用できるときには圧
力変動式プロセス（ＰＳＡ）が、それぞれ用いられてい
る。
【０００５】このような吸着分離方式で空気中の水分・
炭酸ガスを除去する方法において、吸着現象は温度依存
性を有しているため、吸着操作温度が高いと吸着量は低
下し、反対に温度が低いと吸着量は増加する。一方、原
料空気中には、約４００ｐｐｍの炭酸ガスと空気温度に
対応した水分（水蒸気）とが含まれており、炭酸ガス濃
度は、空気温度にかかわらず略一定であるが、水分量
は、空気の飽和水分量の関係から、空気温度が高くなる
と飛躍的に増加する。
炭酸ガスを除去する方法において、吸着現象は温度依存
性を有しているため、吸着操作温度が高いと吸着量は低
下し、反対に温度が低いと吸着量は増加する。一方、原
料空気中には、約４００ｐｐｍの炭酸ガスと空気温度に
対応した水分（水蒸気）とが含まれており、炭酸ガス濃
度は、空気温度にかかわらず略一定であるが、水分量
は、空気の飽和水分量の関係から、空気温度が高くなる
と飛躍的に増加する。
【０００６】このため、従来は、前述のように吸着器６
に導入する前の原料空気をフロン冷凍機５で冷却して水
分量を減らすようにしているが、近年、環境保護の立場
から、各種フロンの使用を全廃しようとする動きが高ま
ってきている。
に導入する前の原料空気をフロン冷凍機５で冷却して水
分量を減らすようにしているが、近年、環境保護の立場
から、各種フロンの使用を全廃しようとする動きが高ま
ってきている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、吸着器
６に導入する原料空気温度をフロン冷凍機５で５〜１０
℃に冷却することにより、例えばＴＳＡ式の吸着器で
は、４時間毎に吸着工程／再生工程の切換え操作を行う
装置で連続的な水分・炭酸ガスの除去が可能である。こ
のとき、再生ガス温度は、通常約１５０℃、再生ガス率
（再生ガス量／原料空気量）はおよそ２０％となる。
６に導入する原料空気温度をフロン冷凍機５で５〜１０
℃に冷却することにより、例えばＴＳＡ式の吸着器で
は、４時間毎に吸着工程／再生工程の切換え操作を行う
装置で連続的な水分・炭酸ガスの除去が可能である。こ
のとき、再生ガス温度は、通常約１５０℃、再生ガス率
（再生ガス量／原料空気量）はおよそ２０％となる。
【０００８】一方、フロンの使用を停止した場合、上記
フロン冷凍機５を使用することができなくなることか
ら、アフタークーラーあるいは前記熱交換器４を出た約
４０℃の空気をそのまま吸着器６に導入して水分・炭酸
ガスを除去しなければならないため、このような性能を
有する吸着器の開発が課題となっていた。
フロン冷凍機５を使用することができなくなることか
ら、アフタークーラーあるいは前記熱交換器４を出た約
４０℃の空気をそのまま吸着器６に導入して水分・炭酸
ガスを除去しなければならないため、このような性能を
有する吸着器の開発が課題となっていた。
【０００９】しかし、空気温度が１０℃から４０℃にな
ると、空気に含まれる水分量が約６倍に増加するため、
これを除去するための水分除去用の吸着剤、例えば活性
アルミナは、６倍以上の量が必要になる。ところが、吸
着剤の再生条件として、吸着剤を１５０℃以上に加熱す
ることが必要であるが、吸着剤量が増加すると、熱容量
から明らかなように、吸着剤の量と加熱のための必要熱
量とが比例することから、再生ガス量を吸着剤量に比例
して増加させなければ、一定の加熱条件を満足させるこ
とができない。
ると、空気に含まれる水分量が約６倍に増加するため、
これを除去するための水分除去用の吸着剤、例えば活性
アルミナは、６倍以上の量が必要になる。ところが、吸
着剤の再生条件として、吸着剤を１５０℃以上に加熱す
ることが必要であるが、吸着剤量が増加すると、熱容量
から明らかなように、吸着剤の量と加熱のための必要熱
量とが比例することから、再生ガス量を吸着剤量に比例
して増加させなければ、一定の加熱条件を満足させるこ
とができない。
【００１０】すなわち、水分除去用の吸着剤の量が６倍
になると、従来の再生ガス率２０％も６倍にしなければ
ならず、１００％以上の再生ガス率となって製品が全く
取れないということになってしまう。したがって、従来
の条件下では、原料空気温度が４０℃ではＴＳＡ法で水
分・炭酸ガスを除去する装置を設計することはできなか
った。
になると、従来の再生ガス率２０％も６倍にしなければ
ならず、１００％以上の再生ガス率となって製品が全く
取れないということになってしまう。したがって、従来
の条件下では、原料空気温度が４０℃ではＴＳＡ法で水
分・炭酸ガスを除去する装置を設計することはできなか
った。
【００１１】そこで本発明は、フロン冷凍機で冷却しな
くても原料空気中の水分・炭酸ガスを吸着法により十分
に除去することができる水分・炭酸ガスの除去方法及び
装置を提供することを目的としている。
くても原料空気中の水分・炭酸ガスを吸着法により十分
に除去することができる水分・炭酸ガスの除去方法及び
装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の水分・炭酸ガスの除去方法は、深冷空気分
離装置の原料空気中に含まれる水分・炭酸ガスを吸着剤
により吸着除去する方法において、圧縮機で圧縮後にア
フタークーラーで冷却した原料空気を、回転式除湿機で
予備乾燥して含有する水分の一部を除去した後、前記吸
着剤により原料空気中の水分・炭酸ガスを吸着除去する
ことを特徴としている。
め、本発明の水分・炭酸ガスの除去方法は、深冷空気分
離装置の原料空気中に含まれる水分・炭酸ガスを吸着剤
により吸着除去する方法において、圧縮機で圧縮後にア
フタークーラーで冷却した原料空気を、回転式除湿機で
予備乾燥して含有する水分の一部を除去した後、前記吸
着剤により原料空気中の水分・炭酸ガスを吸着除去する
ことを特徴としている。
【００１３】また、本発明の水分・炭酸ガスの除去装置
は、深冷空気分離装置の原料空気を所定圧力に圧縮する
圧縮機と、圧縮後の原料空気を冷却水により冷却するア
フタークーラーと、原料空気中に含まれる水分・炭酸ガ
スを吸着剤により吸着除去する吸着器とを備えた水分・
炭酸ガスの除去装置において、前記アフタークーラーと
吸着器との間に、原料空気中に含まれる水分の一部を除
去する回転式除湿機を設置したことを特徴としている。
は、深冷空気分離装置の原料空気を所定圧力に圧縮する
圧縮機と、圧縮後の原料空気を冷却水により冷却するア
フタークーラーと、原料空気中に含まれる水分・炭酸ガ
スを吸着剤により吸着除去する吸着器とを備えた水分・
炭酸ガスの除去装置において、前記アフタークーラーと
吸着器との間に、原料空気中に含まれる水分の一部を除
去する回転式除湿機を設置したことを特徴としている。
【００１４】さらに、本発明は、前記回転式除湿機は、
回転軸線方向に空気通路を有するエレメントに、金属塩
化物，金属硫酸塩，シリカあるいは金属シリケートを単
独又は複数組合わせて担持あるいは含浸させた除湿機で
あって、前記エレメントを回転させることにより除湿操
作と再生操作とを連続的に行って空気を除湿するもので
あること、前記吸着器及び回転式除湿機に使用する再生
ガスの量が原料空気に対して１０〜５０％の範囲である
こと、前記吸着器を再生した後の再生ガスを回転式除湿
機の再生ガスとして用いること、前記吸着器が温度変動
吸着式吸着器あるいは圧力変動吸着式吸着器であること
を特徴としている。
回転軸線方向に空気通路を有するエレメントに、金属塩
化物，金属硫酸塩，シリカあるいは金属シリケートを単
独又は複数組合わせて担持あるいは含浸させた除湿機で
あって、前記エレメントを回転させることにより除湿操
作と再生操作とを連続的に行って空気を除湿するもので
あること、前記吸着器及び回転式除湿機に使用する再生
ガスの量が原料空気に対して１０〜５０％の範囲である
こと、前記吸着器を再生した後の再生ガスを回転式除湿
機の再生ガスとして用いること、前記吸着器が温度変動
吸着式吸着器あるいは圧力変動吸着式吸着器であること
を特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を、図面を参照して
さらに詳細に説明する。図１は、本発明の水分・炭酸ガ
スの除去装置を適用した深冷空気分離装置の前処理設備
の一例を示すもので、図２は、本発明で使用する回転式
除湿機の一例を示すものである。なお、前記図３に示す
従来装置と同一構成要素のものには同一符号を付して説
明する。
さらに詳細に説明する。図１は、本発明の水分・炭酸ガ
スの除去装置を適用した深冷空気分離装置の前処理設備
の一例を示すもので、図２は、本発明で使用する回転式
除湿機の一例を示すものである。なお、前記図３に示す
従来装置と同一構成要素のものには同一符号を付して説
明する。
【００１６】図１に示す深冷空気分離装置の前処理設備
は、空気取入口１から吸入した原料空気を所定圧力に圧
縮する圧縮機２と、圧縮後の原料空気を冷却水により冷
却するアフタークーラー４ａと、原料空気中に含まれる
水分・炭酸ガスを吸着剤により吸着除去する吸着器６
と、アフタークーラー４ａと吸着器６との間に設けられ
た回転式除湿機１１とを備えたもので、原料空気中の水
分を回転式除湿機１１と吸着器６とにより、また、炭酸
ガスを吸着器６により、それぞれ除去するように形成し
たものである。
は、空気取入口１から吸入した原料空気を所定圧力に圧
縮する圧縮機２と、圧縮後の原料空気を冷却水により冷
却するアフタークーラー４ａと、原料空気中に含まれる
水分・炭酸ガスを吸着剤により吸着除去する吸着器６
と、アフタークーラー４ａと吸着器６との間に設けられ
た回転式除湿機１１とを備えたもので、原料空気中の水
分を回転式除湿機１１と吸着器６とにより、また、炭酸
ガスを吸着器６により、それぞれ除去するように形成し
たものである。
【００１７】上記回転式除湿機１１は、図２に示すよう
に、回転軸線方向に空気通路を有するハニカム状エレメ
ント又はコルゲート状積層板エレメントからなる除湿ド
ラム１２を有するものであって、該除湿ドラムをモータ
ー（図示せず）により所定速度で回転させ、前記ハニカ
ム状又はコルゲート状積層板エレメントを除湿操作部１
２ａと再生操作部１２ｂとに順次位置させ、除湿操作部
１２ａで原料空気の除湿操作を、再生操作部１２ｂで再
生ガスによる再生（乾燥）操作を、それぞれ行って連続
的に除湿操作を行うように形成したものである（特公平
１−２５６１４号公報，特公平５−８１８３１号公報，
特開平３−６８４１５号公報等参照）。
に、回転軸線方向に空気通路を有するハニカム状エレメ
ント又はコルゲート状積層板エレメントからなる除湿ド
ラム１２を有するものであって、該除湿ドラムをモータ
ー（図示せず）により所定速度で回転させ、前記ハニカ
ム状又はコルゲート状積層板エレメントを除湿操作部１
２ａと再生操作部１２ｂとに順次位置させ、除湿操作部
１２ａで原料空気の除湿操作を、再生操作部１２ｂで再
生ガスによる再生（乾燥）操作を、それぞれ行って連続
的に除湿操作を行うように形成したものである（特公平
１−２５６１４号公報，特公平５−８１８３１号公報，
特開平３−６８４１５号公報等参照）。
【００１８】回転式除湿機１１のエレメントは、ハニカ
ム又はコルゲート状積層板形成材料である波板状の基
材、例えば、ガラス繊維，セラミックス繊維又はその混
合物を主成分とする無機繊維紙に、塩化リチウム，塩化
マグネシウム等の金属塩化物、硫酸アルミニウム，硫酸
ナトリウム，硫酸マグネシウム等の金属硫酸塩、シリ
カ，シリカエロゲル，金属シリケート等の水分吸収機能
を有する物質を担持あるいは含浸させ、基材をドラム状
に巻回したものであって、例えば、前記特公平１−２５
６１４号公報に記載された製造法により製造されたもの
を使用することができる。
ム又はコルゲート状積層板形成材料である波板状の基
材、例えば、ガラス繊維，セラミックス繊維又はその混
合物を主成分とする無機繊維紙に、塩化リチウム，塩化
マグネシウム等の金属塩化物、硫酸アルミニウム，硫酸
ナトリウム，硫酸マグネシウム等の金属硫酸塩、シリ
カ，シリカエロゲル，金属シリケート等の水分吸収機能
を有する物質を担持あるいは含浸させ、基材をドラム状
に巻回したものであって、例えば、前記特公平１−２５
６１４号公報に記載された製造法により製造されたもの
を使用することができる。
【００１９】また、エレメントの再生ガスは、加熱器１
３により所定温度、例えば４０〜６０℃に加温されて再
生操作部１２ｂに導入され、再生操作後に送風機１４に
より排出される。なお、除湿操作部１２ａと再生操作部
１２ｂとの割合は、処理量，再生ガス量やその加熱温度
等に応じて任意に設定することが可能であり、例えば全
体の２／３を除湿操作部１２ａとすればよい。
３により所定温度、例えば４０〜６０℃に加温されて再
生操作部１２ｂに導入され、再生操作後に送風機１４に
より排出される。なお、除湿操作部１２ａと再生操作部
１２ｂとの割合は、処理量，再生ガス量やその加熱温度
等に応じて任意に設定することが可能であり、例えば全
体の２／３を除湿操作部１２ａとすればよい。
【００２０】このような回転式除湿機１１は、出口空気
の露点が安定していること、空気流量や圧力に変動がな
いこと、構造が簡単で運転保守が容易であること、ハニ
カム又はコルゲート状積層板構造であるために圧力損失
がほとんど無いことなどの多くの利点を有しており、そ
の構成を工夫することにより、高度の除湿を行うことは
可能ではあるが、一般に、深冷空気分離装置で要求され
るような高度の精製レベルを達成することは経済的に困
難であり、このような用途に実際に用いられたことはな
かった。また、深冷空気分離装置で水分と同時に除去し
なければならない炭酸ガスに対する除去機能は有してい
ない。
の露点が安定していること、空気流量や圧力に変動がな
いこと、構造が簡単で運転保守が容易であること、ハニ
カム又はコルゲート状積層板構造であるために圧力損失
がほとんど無いことなどの多くの利点を有しており、そ
の構成を工夫することにより、高度の除湿を行うことは
可能ではあるが、一般に、深冷空気分離装置で要求され
るような高度の精製レベルを達成することは経済的に困
難であり、このような用途に実際に用いられたことはな
かった。また、深冷空気分離装置で水分と同時に除去し
なければならない炭酸ガスに対する除去機能は有してい
ない。
【００２１】一方、吸着器６の吸着剤による水分・炭酸
ガスの除去においては、吸着剤の種類を選択することに
よって、例えば活性アルミナやシリカゲルで水を、ゼオ
ライトで炭酸ガスを選択的に吸着除去することができ
る。このとき、原料空気の温度が低い条件では、前述の
ように、吸着剤を使い分けることで容易に水分・炭酸ガ
スを吸着除去できるが、空気温度が高くなると、飽和水
分量が飛躍的に増えるために、水分の吸着除去を経済的
に行うことは困難であった。炭酸ガスは、空気温度が上
昇した場合、前記吸着剤の特性から単位重量当たりの吸
着量は減少するが、本質的に空気中の炭酸ガス量が変わ
るわけではないので、ゼオライトによる炭酸ガスの吸着
除去は、高温の空気に対しても有効であることは変わり
ない。
ガスの除去においては、吸着剤の種類を選択することに
よって、例えば活性アルミナやシリカゲルで水を、ゼオ
ライトで炭酸ガスを選択的に吸着除去することができ
る。このとき、原料空気の温度が低い条件では、前述の
ように、吸着剤を使い分けることで容易に水分・炭酸ガ
スを吸着除去できるが、空気温度が高くなると、飽和水
分量が飛躍的に増えるために、水分の吸着除去を経済的
に行うことは困難であった。炭酸ガスは、空気温度が上
昇した場合、前記吸着剤の特性から単位重量当たりの吸
着量は減少するが、本質的に空気中の炭酸ガス量が変わ
るわけではないので、ゼオライトによる炭酸ガスの吸着
除去は、高温の空気に対しても有効であることは変わり
ない。
【００２２】したがって、処理する原料空気の条件が変
わって原料空気の温度が高くなった場合には、水分の除
去と炭酸ガスとの除去とを別に考えて使い分けることに
より、装置としての経済性を大幅に向上させることがで
きる。
わって原料空気の温度が高くなった場合には、水分の除
去と炭酸ガスとの除去とを別に考えて使い分けることに
より、装置としての経済性を大幅に向上させることがで
きる。
【００２３】図１において、空気取入口１から吸入され
た原料空気は、圧縮機２で所定の圧力に圧縮された後、
アフタークーラー４ａで常温の冷却水と熱交換を行い、
圧縮熱を除去されて４０℃程度の温度に冷却される。こ
のアフタークーラー４ａでの冷却により凝縮した水分
は、ドレンとして排出される。
た原料空気は、圧縮機２で所定の圧力に圧縮された後、
アフタークーラー４ａで常温の冷却水と熱交換を行い、
圧縮熱を除去されて４０℃程度の温度に冷却される。こ
のアフタークーラー４ａでの冷却により凝縮した水分
は、ドレンとして排出される。
【００２４】アフタークーラー４ａを出た４０℃，水分
飽和の原料空気は、回転式除湿機１１の除湿操作部１２
ａに導入されることにより、前記水分吸収機能を有する
物質に接触して水分が吸収され、大部分の水分が除去さ
れる。ここで予備的に−１０〜−４０℃の露点まで水分
を除去された原料空気は、水冷却器１５に導入されて水
分除去により上昇した分の温度を除去された後、吸着器
６の入口弁を介して吸着剤が充填された吸着筒に導入さ
れる。この吸着筒は、複数器で構成され、一方の吸着筒
が吸着工程を行っているとき、他方の筒は吸着剤の再生
工程が行われる。
飽和の原料空気は、回転式除湿機１１の除湿操作部１２
ａに導入されることにより、前記水分吸収機能を有する
物質に接触して水分が吸収され、大部分の水分が除去さ
れる。ここで予備的に−１０〜−４０℃の露点まで水分
を除去された原料空気は、水冷却器１５に導入されて水
分除去により上昇した分の温度を除去された後、吸着器
６の入口弁を介して吸着剤が充填された吸着筒に導入さ
れる。この吸着筒は、複数器で構成され、一方の吸着筒
が吸着工程を行っているとき、他方の筒は吸着剤の再生
工程が行われる。
【００２５】吸着器６で原料空気中の炭酸ガス及び残存
する水分を吸着除去された原料空気は、出口弁を介して
導出され、配管１６からコールドボックスに送られて周
知の深冷分離操作により窒素や酸素等に分離される。
する水分を吸着除去された原料空気は、出口弁を介して
導出され、配管１６からコールドボックスに送られて周
知の深冷分離操作により窒素や酸素等に分離される。
【００２６】なお、吸着筒には、通常、原料空気入口側
に水分除去用の吸着剤（乾燥剤）を、出口側に炭酸ガス
除去用の吸着剤を充填するが、回転式除湿機１１でにお
いてかなりの程度まで乾燥が進んでいるため、必ずしも
乾燥剤を用いる必要はなく、ゼオライトのみでも水分を
十分に吸着除去することが可能である。
に水分除去用の吸着剤（乾燥剤）を、出口側に炭酸ガス
除去用の吸着剤を充填するが、回転式除湿機１１でにお
いてかなりの程度まで乾燥が進んでいるため、必ずしも
乾燥剤を用いる必要はなく、ゼオライトのみでも水分を
十分に吸着除去することが可能である。
【００２７】吸着器６の吸着剤の再生は、吸着剤を加熱
することによる吸着量の低下を利用したいわゆる加熱再
生法（温度変動式プロセス：ＴＳＡ）か、高い圧力で行
う吸着工程に対して大気圧あるいは減圧下で再生を行う
圧力変動式再生法（圧力変動式プロセス：ＰＳＡ）のい
ずれかで行われる。
することによる吸着量の低下を利用したいわゆる加熱再
生法（温度変動式プロセス：ＴＳＡ）か、高い圧力で行
う吸着工程に対して大気圧あるいは減圧下で再生を行う
圧力変動式再生法（圧力変動式プロセス：ＰＳＡ）のい
ずれかで行われる。
【００２８】図１に示す装置構成は、加熱再生法を行う
例を示すもので、通常は、コールドボックスから導出さ
れる排ガスを再生ガスとして用いる。この再生ガスは、
水分を全く含まないガスであり、吸着器６及び回転式除
湿機１１の再生用に使用するガスとして最適である。
例を示すもので、通常は、コールドボックスから導出さ
れる排ガスを再生ガスとして用いる。この再生ガスは、
水分を全く含まないガスであり、吸着器６及び回転式除
湿機１１の再生用に使用するガスとして最適である。
【００２９】配管１７に導出されて前記再生ガスとして
使用される排ガスは、まず、加熱器７で１５０℃程度の
所定温度に加熱された後、原料空気の流れとは逆方向
に、再生入口弁から吸着筒に導入されて吸着剤を加熱
し、吸着工程で吸着した炭酸ガスや水分を脱着させて吸
着剤を再生する。吸着剤再生後の再生ガスは、配管１８
に導出され、必要に応じて加熱器１３（図２参照）で加
熱された後、回転式除湿機１１の再生操作部１２ｂに導
入され、エレメントを乾燥させて配管１９から排出され
る。
使用される排ガスは、まず、加熱器７で１５０℃程度の
所定温度に加熱された後、原料空気の流れとは逆方向
に、再生入口弁から吸着筒に導入されて吸着剤を加熱
し、吸着工程で吸着した炭酸ガスや水分を脱着させて吸
着剤を再生する。吸着剤再生後の再生ガスは、配管１８
に導出され、必要に応じて加熱器１３（図２参照）で加
熱された後、回転式除湿機１１の再生操作部１２ｂに導
入され、エレメントを乾燥させて配管１９から排出され
る。
【００３０】また、吸着器６の再生工程後半は、再生後
の吸着剤を吸着操作温度に冷却する段階であるが、この
ときの再生ガスは、加熱器７を通らずにバイパス弁７ａ
を経て吸着筒に導入され、吸着剤冷却後に、必要に応じ
て加熱器１３で加熱されて回転式除湿機１１の再生ガス
として用いられる。
の吸着剤を吸着操作温度に冷却する段階であるが、この
ときの再生ガスは、加熱器７を通らずにバイパス弁７ａ
を経て吸着筒に導入され、吸着剤冷却後に、必要に応じ
て加熱器１３で加熱されて回転式除湿機１１の再生ガス
として用いられる。
【００３１】なお、排ガスにある程度の圧力がある場合
は、回転式除湿機１１の送風機１４を省略することがで
きる。また、回転式除湿機１１の再生ガスとしては、大
気を送風機１４で吸引して用いることもできるが、大気
は水分を含んでいるため、前述のように、コールドボッ
クスから導出される排ガスを使用することが好ましい。
は、回転式除湿機１１の送風機１４を省略することがで
きる。また、回転式除湿機１１の再生ガスとしては、大
気を送風機１４で吸引して用いることもできるが、大気
は水分を含んでいるため、前述のように、コールドボッ
クスから導出される排ガスを使用することが好ましい。
【００３２】このように、吸着器６の前段に回転式除湿
機１１を設置して原料空気の予備乾燥を行うことによ
り、従来と略同様の吸着器構成で十分に原料空気中の水
分・炭酸ガスを連続して除去することが可能となり、フ
ロン冷凍機を使用した場合に比べてコストの削減も図れ
る。
機１１を設置して原料空気の予備乾燥を行うことによ
り、従来と略同様の吸着器構成で十分に原料空気中の水
分・炭酸ガスを連続して除去することが可能となり、フ
ロン冷凍機を使用した場合に比べてコストの削減も図れ
る。
【００３３】
【実施例】アフタークーラーを導出した圧力５ｋｇ／ｃ
ｍ2 Ｇ，温度４０℃，含有水分量７５ｇ／ｋｇ，含有炭
酸ガス量４００ｐｐｍの原料空気を処理して水分・炭酸
ガスの除去を行った。吸着器は２筒式で、サイクルタイ
ムは４時間，再生ガス率は原料空気に対して２０％，再
生温度は１５０℃とした。また、回転式除湿機の再生ガ
スは、吸着器再生後のガスを最低４０℃にして使用し
た。
ｍ2 Ｇ，温度４０℃，含有水分量７５ｇ／ｋｇ，含有炭
酸ガス量４００ｐｐｍの原料空気を処理して水分・炭酸
ガスの除去を行った。吸着器は２筒式で、サイクルタイ
ムは４時間，再生ガス率は原料空気に対して２０％，再
生温度は１５０℃とした。また、回転式除湿機の再生ガ
スは、吸着器再生後のガスを最低４０℃にして使用し
た。
【００３４】その結果、回転式除湿機出口の空気露点は
−４０℃（含有水分量０．０１５ｇ／ｋｇ、１２６．６
ｐｐｍ）となり、吸着器出口の空気露点は−７０℃（含
有水分量４．０９×１０-7ｇ／ｋｇ、２．５８ｐｐｍ）
以下，含有炭酸ガス量は１ｐｐｍ以下となった。この結
果から、フロン冷凍機を使用せずに、深冷空気分離装置
の原料空気中に含まれる水分・炭酸ガスを十分に除去で
きることがわかる。
−４０℃（含有水分量０．０１５ｇ／ｋｇ、１２６．６
ｐｐｍ）となり、吸着器出口の空気露点は−７０℃（含
有水分量４．０９×１０-7ｇ／ｋｇ、２．５８ｐｐｍ）
以下，含有炭酸ガス量は１ｐｐｍ以下となった。この結
果から、フロン冷凍機を使用せずに、深冷空気分離装置
の原料空気中に含まれる水分・炭酸ガスを十分に除去で
きることがわかる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
多くの水分を含む空気から水分及び炭酸ガスを効率良く
除去することができ、フロンを使用した冷凍機を用いる
ことなく、深冷空気分離装置用原料空気の高度な精製を
行うことができる。
多くの水分を含む空気から水分及び炭酸ガスを効率良く
除去することができ、フロンを使用した冷凍機を用いる
ことなく、深冷空気分離装置用原料空気の高度な精製を
行うことができる。
【図１】 本発明を適用した深冷空気分離装置の前処理
設備の一例を示す系統図である。
設備の一例を示す系統図である。
【図２】 回転式除湿機の一例を示す説明図である。
【図３】 深冷空気分離装置の従来の前処理設備の一例
を示す系統図である。
を示す系統図である。
２…圧縮機、４ａ…アフタークーラー、６…吸着器、７
…加熱器、１１…回転式除湿機、１２…除湿ドラム、１
２ａ…除湿操作部、１２ｂ…再生操作部、１３…加熱
器、１４…送風機
…加熱器、１１…回転式除湿機、１２…除湿ドラム、１
２ａ…除湿操作部、１２ｂ…再生操作部、１３…加熱
器、１４…送風機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川井 雅人 神奈川県川崎市幸区塚越４−320 日本酸 素株式会社内
Claims (8)
- 【請求項１】 深冷空気分離装置の原料空気中に含まれ
る水分・炭酸ガスを吸着剤により吸着除去する方法にお
いて、圧縮機で圧縮後にアフタークーラーで冷却した原
料空気を、回転式除湿機で予備乾燥して含有する水分の
一部を除去した後、前記吸着剤により原料空気中の水分
・炭酸ガスを吸着除去することを特徴とする水分・炭酸
ガスの除去方法。 - 【請求項２】 前記回転式除湿機は、回転軸線方向に空
気通路を有するエレメントに、金属塩化物，金属硫酸
塩，シリカあるいは金属シリケートを単独又は複数組合
わせて担持あるいは含浸させた除湿機であって、前記エ
レメントを回転させることにより除湿操作と再生操作と
を連続的に行って空気を除湿するものであることを特徴
とする請求項１記載の水分・炭酸ガスの除去方法。 - 【請求項３】 前記吸着剤及び回転式除湿機に使用する
再生ガスの量は、原料空気に対して１０〜５０％の範囲
であることを特徴とする請求項１記載の水分・炭酸ガス
の除去方法。 - 【請求項４】 前記吸着剤を再生した後の再生ガスを、
前記回転式除湿機の再生ガスとして用いることを特徴と
する請求項１記載の水分・炭酸ガスの除去方法。 - 【請求項５】 前記吸着剤は、温度変動式プロセスで再
生することを特徴とする請求項１記載の水分・炭酸ガス
の除去方法。 - 【請求項６】 前記吸着剤は、圧力変動式プロセスで再
生することを特徴とする請求項１記載の水分・炭酸ガス
の除去方法。 - 【請求項７】 深冷空気分離装置の原料空気を所定圧力
に圧縮する圧縮機と、圧縮後の原料空気を冷却水により
冷却するアフタークーラーと、原料空気中に含まれる水
分・炭酸ガスを吸着剤により吸着除去する吸着器とを備
えた水分・炭酸ガスの除去装置において、前記アフター
クーラーと吸着器との間に、原料空気中に含まれる水分
の一部を除去する回転式除湿機を設置したことを特徴と
する水分・炭酸ガスの除去装置。 - 【請求項８】 前記回転式除湿機は、回転軸線方向に空
気通路を有するエレメントに、金属塩化物，金属硫酸
塩，シリカあるいは金属シリケートを単独又は複数組合
わせて担持あるいは含浸させた除湿機であって、前記エ
レメントを回転させることにより除湿操作と再生操作と
を連続的に行って空気を除湿するものであることを特徴
とする請求項７記載の水分・炭酸ガスの除去装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29076495A JP3560004B2 (ja) | 1995-11-09 | 1995-11-09 | 水分・炭酸ガスの除去方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29076495A JP3560004B2 (ja) | 1995-11-09 | 1995-11-09 | 水分・炭酸ガスの除去方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09133461A true JPH09133461A (ja) | 1997-05-20 |
| JP3560004B2 JP3560004B2 (ja) | 2004-09-02 |
Family
ID=17760234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29076495A Expired - Fee Related JP3560004B2 (ja) | 1995-11-09 | 1995-11-09 | 水分・炭酸ガスの除去方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3560004B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003107062A (ja) * | 2001-09-27 | 2003-04-09 | Kanto Chem Co Inc | 脱水剤を分散した繊維マトリックス、その製造方法およびそれを用いたクリーンアップ用カラム |
| JP2007255802A (ja) * | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Jfe Engineering Kk | 深冷ガス分離システム |
| JP2008232575A (ja) * | 2007-03-22 | 2008-10-02 | Shinko Air Water Cryoplant Ltd | 空気分離設備の前処理装置 |
| CN105289223A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-02-03 | 机械工业仪器仪表综合技术经济研究所 | 一种用于洞窟的吸附装置 |
| CN115475482A (zh) * | 2022-09-07 | 2022-12-16 | 西安热工研究院有限公司 | 同时捕集空气中水和二氧化碳的系统及方法 |
-
1995
- 1995-11-09 JP JP29076495A patent/JP3560004B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003107062A (ja) * | 2001-09-27 | 2003-04-09 | Kanto Chem Co Inc | 脱水剤を分散した繊維マトリックス、その製造方法およびそれを用いたクリーンアップ用カラム |
| JP2007255802A (ja) * | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Jfe Engineering Kk | 深冷ガス分離システム |
| JP2008232575A (ja) * | 2007-03-22 | 2008-10-02 | Shinko Air Water Cryoplant Ltd | 空気分離設備の前処理装置 |
| CN105289223A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-02-03 | 机械工业仪器仪表综合技术经济研究所 | 一种用于洞窟的吸附装置 |
| CN115475482A (zh) * | 2022-09-07 | 2022-12-16 | 西安热工研究院有限公司 | 同时捕集空气中水和二氧化碳的系统及方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3560004B2 (ja) | 2004-09-02 |
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