JPS6026572B2 - ガス中の難吸着成分濃縮方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ガス中の難吸着成分を濃縮する方法に関す
る。

吸着によってガス中の易吸着成分を吸着除去することで
難吸着成分を濃縮する場合、吸着剤の吸着能力は易吸着
成分の吸着にともなって徐々に低下してくるので、一定
量の吸着後に使用を中止して脱着を行うことが必要であ
り、したがって連続的な濃縮処理を行う際には２塔の吸
着塔が交互に使用される。

このような２塔並談の吸着装置において、各吸着塔は吸
着工程では原料ガスの供給が加圧下で行われ、また脱着
工程では脱看成分を取すために減圧されるのが普通であ
る。しかし減圧によって吸着剤から脱着された易吸着成
分は、脱着工程の終了時点でも吸着塔内に残存するので
、つぎの吸着工程で原料ガスが導入されたときに、鱗吸
着成分とともに流出し、製品ガスの純度を低くする原因
となる。この発明は脱着工程の終了時点で易吸着成分を
効果的に除去し、脱着工程から及着工程への切換え時に
も製品ガスの純度を高水準に維持できる難吸着成分濃縮
法を提供することを目的としている。

以下にこの発明方法の工程の一例を図面にしたがって説
明する。

第１図におて符号１は第１吸着塔、２は第２吸着塔を示
し、その各々の内部には、活性炭のような任意の吸着剤
が充填されている。難吸着成分および易吸着成分を含有
する原料ガスは、供給ポンプ３から、バルブ４を経て第
１吸着塔に、またはバルブ６を経て第２吸着塔２には底
部から供給される。バルブ４および５は所定のシーケン
スにしたがって交互に開閉制御され、これによって第１
吸着塔１および第２吸着塔２における吸着工程と脱着工
程とが交互に選択される。いま第１吸着塔１が脱着工程
にあるとすると、原料ガスはバルブ４を通って第１吸着
塔１内にその底部から供給され、加圧下で易吸着成分の
吸着除去が行われる。そして吸着されなかった麹吸着成
分は、バルブ６を有する系路７を経て製品タンク８にい
ったん貯留され、必要に応じて外部に取出される。この
とき第２吸着塔２に原料ガスを供給するためのバルブ５
および第２吸着塔２の頂部と製品タンク８とをつなぐ系
路９に設けたバルブー０‘まともに閉である。第２吸着
塔２に対する脱着工程は、その底部に連なる系路１１に
設けたバルブ１２および系路２２に設けられたバルブ２
１を開き、排気ポンプ１３の作用で第２吸着塔２内を排
気することによって行われる。なおこのとき、第１吸着
塔１の底部と排気ポンプ１３とをつなぐ系勝１４に設け
たバルブ１５は閉である。この状態で原料ガスは第１吸
着塔１に入り、ここで易吸着成分の吸着除去が行われ、
残った難吸着成分が製品タンク８に送られる。また第２
吸着塔２内の吸着剤に吸着されている易吸着成分は、減
圧下で吸着剤から脱着され、系路１１および排気ポンプ
１３を経て外部に取出される。そして第１吸着塔１の吸
着能力が低下した場合にはそれまで開であったバルブ４
，６，１２を閉じ、開であったバルブ５，１０，１５を
開く。これによって第１吸着塔１が脱着工程に入り、代
わって第２吸着塔２が吸着工程に入る。この操作を繰り
返すことにより、雛吸着成分の濃縮を連続的に行うこと
ができる。−さらに、これが本発明の特徴の一つである
が、第１吸着塔１の頂部と底部とをつなぐように、バル
ブ１６を有する系路１７が設けられ、そして第１吸着塔
１の頂部と第２吸着塔２の底部とをつなぐ系路１８には
バルブ１９と逆止弁２０とが設けられている。

同様に第２吸着塔２側にも、バルブ２１を有する系路２
２と、バルブ２３および逆止弁２４を有する系路２５と
が設けられている。第１吸着塔１が吸着工程、第２吸着
塔２が脱着工程にある状態から、第１吸着塔１が脱着工
程、第２吸着塔２が吸着工程に移行し、ついで元の状態
に戻るまでの１サイクルにおける各バルブの開閉状態を
第１表に示す。なお第１表中の１は第１吸着塔、川ま第
２吸着塔２を表わす。第１表すなわち第１吸着塔１が吸
着、第２吸着塔２が脱着を行なっている状態（ステップ
１）から第１吸着塔１が脱着、第２吸着塔２が吸着を行
う第３ステップに移行する間に、ステップ２として、第
１吸着塔１および第２吸着塔２の内部をそれぞれ平衡圧
にする工程が挿入される。

このステップ２において、吸着工程で加圧状態にあった
第１吸着塔１の頂部から、バルブ１９および逆止弁２０
を通して、第２吸着塔２の底部に吸着ずみのガスが導入
され、同時にバルブ１０を通して、すでに製品タンク８
に貯えられていたガスが第２吸着塔２の頂部に導入（還
流）される。これによって第２吸着塔２の内部には、そ
の底部および頂部の両方から吸着ずみのガスが導入され
ることになり、このガスの導入は、第２吸着塔２の内部
が平衡圧に達するまで続けられている。また第１吸着塔
１内のガスは、バルブ１５を通して、排気ポンプ１３の
作用で、第１吸着塔１の底部からも吸引排出され、これ
によって第１吸着塔１の内部も平衡圧になる。この工程
が完了すると、バルブ１９が閉に、そしてバルブ５，１
６が開になり、第２吸着塔２が吸着工程に第１吸着塔１
が脱着工程に入る。つぎに第２吸着塔２の吸着工程が終
了すると、バルブ５，１０，１５，１６が閉じることに
よって吸着および脱着が中止され、バルブ６，１２，２
３が開くことによって平衡工程が行われる。

以上の操作で吸着−脱着工程の１サイクルが完了し、こ
のサイクルを順次に繰り返すことによって雛吸着成分の
連続的な濃縮を行うことができる。実施例 １直径１０
７側、長さ２机のカラム内に、１０〜３０メッシュのャ
シガラ活性炭を充填した吸着塔２本を第１図のように接
続し、原料ガスとして１％のＣＱ（易吸着成分）を含有
する空気（難吸着成分）を使用してＣ０２の吸着を行っ
た。

吸着条件は下記のとおりであった。吸着圧：ほぼ大気圧 流量：３．５〆／ｈ 最大脱着圧：８仇岬Ｈｇ 排気ポンプ能力：１８０夕／ｍｉｎ 吸着、脱看時間：各１０の秒／サイクル 平衡時間：各１岬砂／回 この処理によって得られた濃縮ガス（この場合は回収空
気）中のＣ０２はＩＱ風以下であった。

したがってこの工程は、密閉状態の部屋の空気浄化用な
どに有効である。さらに第２図は、第１図に示した第１
吸着塔１および第２吸着塔２がそれぞれ前処理塔ｌａお
よび２ａを原料ガス入口側にそれぞれ有する場合のフロ
ーシートを示している。

この前処理塔ｌａ，ｌｂは、第１吸着塔１および第２吸
着塔２に充填された吸着剤の吸着能力を低下させる成分
をあらかじめ除去するためもので、シリカゲル、活性炭
、ゼオラィトなどの任意の吸着剤を充填した吸着塔から
なり、平衡導適するためのライン２５は、バルブ２３、
逆止弁２４を経て吸着塔１と前処理塔ｌａの間に連絡し
、同じくライン１８は２と２ａの間に連絡する。そして
各吸着塔１，２の底部に系路１７，２２の一端がそれぞ
れ接続される。なお吸着塔と前処理塔は第２図のように
個別に設置することもできるが、同一塔内の上部の大部
分を吸着、下部の小部分を前処理として機能させること
ができる。実施例 ２ 第２図に示したフローシートにしたがって、空気中の０
２の濃縮を行った。

使用された第１吸着塔１および第２吸着塔２として、直
径１０７肌、長さ１．５肌のカラムに第２表に示すＸ線
回折像を有する秋田県板戸産のモルデナィト（８〜２０
メッシュに粉砕後、６００℃で加熱脱水したもの）を充
填した充填塔を用いた。また前処理塔ｌａ，２ｂは、直
径１０７肌、長さ０．６肌のカラム内にシリカゲルを充
填したものであった。吸着、脱着条件は下記のおりであ
った。吸着圧：ほぼ大気圧 流量：３．５〆／ｈ 最大脱着圧：８仇舷Ｈｇ 排気ポンプ能力：１８０夕／ｍｉｎ 吸着、脱着時間：各１０町砂／サイクル 平衡時間：各１晩砂／回 以上の処理により、下記の結果が得られた。

製品ガス中の 製品ガス中の０２濃度 流量 ８６％以上 ４４５夕／ｈ ７５％″ 斑１〆／ｈ ６５％〃 ７３３夕／ｈ 比較例 実施例２で用いたものと同じ装置を使用し、吸着および
脱着後に本発明の平衡工程を挿入しなかった場合（すな
わち還流工程のみを行った場合）で、その他は同様の処
理を行って下記の結果を得た。

ただし原料空気の流量は、４０で／ｈであった。製品ガ
ス中の 製品ガスの ０２濃度 流量 ８６％以上 ４２５そ／ｈｒ ７５％〃 ５４４夕／ｈｒ ６５％〃 ６７９夕／ｈｒ すなわち実施例２と比較例との対比において、実施例２
では、原料空気の流量が少ないにもかかわらず、製品Ｃ
０２の流量が４．７〜８％も増加している。

以上のようにこの発明方法によれば、２つの吸着塔の吸
着工程および脱着工程の終了時に、各々の両端面近傍の
圧力を特許請求の範囲に記載したように、平衡状態にも
たらすことにより製品ガス中の濃縮成分の濃度の低下を
防止することができ、吸着効率を大幅に向上させること
が可能となる。

第２表

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明方法の工程の一例を示すフローシート
、第２図は他の一例の工程のフローシートである。 １，２・・・・・・吸着塔、３・・・・・・供給ポンプ
、８・・・・・・製品タンク、１３・・・…排気ポンプ
。 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部に選択性吸着剤を充填した２基の吸着塔の一方
   に原料ガスをほぼ常圧で供給して易吸着成分を吸着させ
   る工程と、他方の吸着塔に吸着されている易吸着成分を
   減圧下で脱着させる工程とを交互に行うに際して、吸着
   工程と脱着工程との切換え時に、脱着工程にあつた吸着
   塔の製品ガス出口側から製品ガスを還流する操作と、脱
   着工程にあつた吸着塔の原料入口側と吸着工程にあつた
   吸着塔の製品出口側とを導通させる操作と、吸着工程に
   あつた吸着塔の原料入口側から減圧に吸引する操作との
   上記三操作を吸着工程にあつた吸着塔の原料入口側の圧
   力との吸着工程にあつた吸着塔の製品出口側の圧力とが
   ほぼ等しい圧力になるまで同時に行うことを特徴とする
   ガス中の難吸着成分濃縮方法。 ２ 上記吸着塔の各々の原料入口側に前処理塔を介して
   原料ガスを供給すると同時に、前記の導通を吸着塔と前
   処理塔との間の位置を介して行わせることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のガス中の難吸着成分濃縮方
   法。