JPS61249521A - 多管型吸着装置 - Google Patents

多管型吸着装置

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JPS61249521A
JPS61249521A JP60092039A JP9203985A JPS61249521A JP S61249521 A JPS61249521 A JP S61249521A JP 60092039 A JP60092039 A JP 60092039A JP 9203985 A JP9203985 A JP 9203985A JP S61249521 A JPS61249521 A JP S61249521A
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adsorption
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gas
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Kiyoshi Ochiai
落合 清
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Daido Sanso Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B23/00Noble gases; Compounds thereof

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。
(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。
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。
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
えかき、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。
(発明の開示) 上記目的を達成するため、この発明は、複数の吸着管が
並列に接続されている主体部の出口側に、該主体部の総
断面積よりも小さな断面積の別の吸着管が補助部として
直列に接続されていることを特徴とする多管型吸着装置
を要旨とする。以下に、この発明を、その実施例をあら
れす図面に基づいて説明する。
第1図に示すように、この発明にかかる吸着装置は、複
数の吸着管2が並列に接続されている主体部1の出口側
に補助部として別の吸着管3が直列に接続されているも
のである。充填する吸着剤は1通常、全ての吸着管につ
いて同一のものを用いる0例えば、水素ガス(N2)や
ヘリウム(He)中に含まれる窒素(N2)や酸素(0
2)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1
3X)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l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
填しであるため、吸着装置全体が破過に至る時には、主
体部!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、主体部の個々の吸
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%
式% : 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二流量(標準状態での容積) U: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)u’ であられされる。
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    O<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。
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、場合によっては第1
図に実線と一点鎖線で示すように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0□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やへ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、常温での吸着力と吸着管内の空
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1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(Nt)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、−例であって、これらに限られる訳ではな
い。
次に、この発明の別の実施例を示す、第2図は、補助部
の吸着管3が主体部の吸着管2.2の横におかれ、全て
の吸着管2,2.3が並列に設置されているものを示す
、このようにすると、装置全体がコンパクトにまとまる
。さらに、第2図に示すように、ガスが、その補助部の
吸着管3に主体部の吸着管2.2とは逆方向に流れるよ
うにしてやると、主要部の吸着管2と補助部の吸着管3
を結ぶパイプを省略できるため、装置全体を一層コンパ
クト化することができる。第3図に示す吸着装置は、複
数の吸着管2が並列に接続されている主体部lの出口側
に並列に接続されている複数の吸着管3を直列に接続し
たものである。第2図、第3図に示す装置の再生方法も
第1図に示す装置と同様にしてよい。
(実施例と比較例) 第5図(b)に示す実施例の多管型吸着装置と、第5図
(c)に示す比較例の多管型吸着装置とを用いて、それ
ぞれの破過時間の差をみた0両装置は、いずれも液体窒
素入りの容器5中に入れて冷却されており、第5図(a
)にみるように、1本の吸着管を中心にしてその周囲に
吸着管4木を配置してなるものであるが、第5図(b)
の実施例の多管型吸着装置は、周囲の4木の吸着管が互
いに並列に接続されて主体部を構成し、中心の吸着管が
これらのものに直列に接続されて補助部を構成している
のに対し、第5図(C)の比較例の多管型吸着装置は1
周囲および中心の計5木の吸着管が互いに並列に接続さ
れているものである。
各々の吸着装置では、活性炭(武田白tGx4/6)4
50gを内径22纏諺の吸着管に1本あたり500層層
の層高となるように充填した。不純物として窒素(N2
)を11000pp含むHeを圧力9 Kg/cm″G
、総流量5Nrn”/hrで入口から流し、出口でのN
、?の濃度が0.1pp−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木の吸着管の1本を並
列接続の他の吸着管4木に直列に接続することで、破過
時間が8.3z長くなり、大きな効率向上がみちれるこ
とが示された。なお、第5図(C)に示す従来の多管型
吸着装置について、各管(N o、 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。
第     l    表 (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。
【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
三つの実施例を示す概略構成図、第4固層  は従来の
多管型吸着装置の破過曲線を示すグラフ、第5図は実施
例およびこれと対比する比較例の概略構成図であって、
同図(a)は平面図であり、同図(b)は実施例の、ま
た同図(C)は比較例の各側面図である。 1・・・主体部  2・・・吸着管  3.3′・・・
補助部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数の吸着管が並列に接続されている主体部の出
    口側に、該主体部の総断面積よりも小さな断面積の別の
    吸着管が補助部として直列に接続されていることを特徴
    とする多管型吸着装置。
JP60092039A 1985-04-27 1985-04-27 多管型吸着装置 Expired - Fee Related JPH0747104B2 (ja)

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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