JPS6190721A - 吸着塔の再生装置 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、ガス精製に用いられる吸着塔を再生する装置
に係り、特に、完全な閉ループによって再生できるよう
にした装置に関する。

〔発明の背景技術〕

ガス中に含まれている不純物を除去する手段としては、
従来、種々考えられているが、その１つに吸着塔を用い
る方式がある。すなわち、内部に不純物を吸着する吸着
剤を充填してなる吸着塔を・ガス通路に介挿することに
よってガス中の不純物を除去する方式であシ、全体の構
成が簡単である故に広く利用されている。

ところで、上述した吸着塔にあって、内部に充填されて
いる吸着剤は、不純物をある量吸着すると、吸着特性が
大幅に低下する。したがって、不純物がある量吸着され
た時点で、吸着されている不純物を取り除き、吸着剤を
、いわゆる再生する必要がある。この再生手段としては
、従来、吸着剤を加熱することによって吸着質を脱着さ
せるＴＳＡ法（Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｓｗｉｎｇ　Ａｄｓｏ
ｒｐｔｉｏｎ　）および吸着塔内の圧力を低減させるこ
とによって吸着質を脱着させるＰＳＡ法（Ｐｒｅｓｓｕ
ｒｅ　ＳｗｉｎｇＡｄＩ！＋ｏｒｐｔｉｏｎ　）が考え
られており、最近ではＰＳＡ法が広く採用されている。

〔背景技術の問題点〕

上記のようにＰＳＡ法を採用した従来の再生装置にあっ
ては、一般的に、吸着剤から吸着質を１００チ脱着させ
ることができ々い。したかって、吸着質がトリチウム水
のように放射性物質の場合には、吸着塔の保守点検が困
難化する問題があった。捷だ、ＴＳＡ法を採用したもの
にあっては、必ずパージガスを必要とするが、このパー
ジガスとして製品ガスを用いるものにあっては製品ガス
の損失が多いばかりか製品ガスの流れに脈動が生じ、後
段に位置する機器に悪影響を与える問題があった。しか
も、製品ガスにトリチウムのような放射性物質が含まれ
ている場合には、この放射性物質が太槃中に漏洩する問
題があった。また、ノや−ジガスとして製品ガス以外の
ガスを用いるものにあっては、多量のがス源を必要とす
る問題があった。

〔発明の目的〕

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、製品ガスの損失の力い状態で、
しかも完全閉ループ方式で吸着塔内の吸着剤を良好に再
生できる吸着塔の再生装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明によれば、吸着塔の被精製ガス導入路および製品
ガス排出路を選択的に閉塞する手段が設けられる。そし
て上記手段で閉塞された吸着塔内のガスを送風機、不純
物回収器、絞り弁、加熱器を介して吸着塔内へ導き循環
させ、上記送風機と絞り弁と加熱器との配置関係に伴な
う作用で、いわゆるＴＳＡ法とＰＳＡ法とを並用して　
　　゛吸着剤から吸着質を脱着させて、これを不純物回
収器で回収する閉じた第１のガス案内系統と、上記第１
のガス案内系統内の通流で純化されたガスを冷却器で冷
却して前記手段で閉塞された吸着塔内に導入するととも
に上記吸着塔内の圧力全上記手段で閉塞された時点の圧
力壕で加圧する閉じた第２のガス案内系統とが設けられ
る。

また、前記手段で吸着塔が閉塞されている間、前記第１
および第２のガス案内系統を上記順に順次切換作動させ
る制御系が設けられる。

〔発明の効果〕

上記のように構成された再生装置であると、ＰＳＡ法と
ＴＳＡ法との並用によって吸着剤を再生させるようにし
ているので、上記吸着剤に吸着している吸着質をほぼ完
全に脱着させることができる。また、ＴＳＡ法の実施に
必要なパージガスとして吸着塔内に残っているガスを用
いるようにしているので、格別なガス源を必要としない
。さらに、上記のように吸着塔内に残っているガスをパ
ージガスとして用い、しかも最終的に第２の閉じたガス
案内系統で吸着塔内の圧力を上記吸着塔が閉塞された時
点における圧力まで高めているので、製品ガスの損失を
ほぼ零とすることができ、同時に吸着塔を複数並列に設
け、とわらを順次再生したときに起こり易い製品ガスの
脈動の発生を防止することができる。

！、た、第１のガス案内系統は、吸着塔内のガスを送風
機を介して不純物回収器に導き、その後、絞り弁、加熱
器を経由させて吸着塔内に導き循環させるようにしてい
るので、絞り弁を適宜に設定しておけば、送風機と絞り
弁との間の区間、つま９不純物回収器内の圧力を十分高
くできる。

すなわち、不純物ガスの分圧を高くできる。したがって
、不純物回収器での回収効率を向上させることができ、
この結果、ＰＳＡ法とＴＳＡ法とを並用していることと
相俟って再生に要する時間の短縮化を図ることができる
。

〔発明の実施例〕

以下、本発明をヘリウムガス中に含まれる水分を除去す
る系に適用した実施例について説明する。

図において、Ｊａ、Ｊｂは内部に吸着剤をそれぞれ充填
して々る吸着塔であり、これら吸着塔１ａ、１ｂの被精
製ガス導入口はそれぞれ配管２　ａ　Ｈ２ｂ　＊バルブ
３ａ、３ｂを介して被精製ガス供給管４に接続されてお
り、また製品ガス排出口もそれぞれ配管５ａ、５ｂ、バ
ルブ６ａ　＋　６ｂを介（７て製品ガス案内管７に接続
されている。

しかして、上記配管２　ａ　＊　２　ｂと５ａ、５ｂと
の間には、本発明に係る再生装置部の主要部が接続され
ている。この主要部は大きく分けて、第１および第２の
閉じたガス案内系統Ｕ。

聾によって構成されている。

上記第１の閉じたガス案内系新月は、 ルブ３４−送風機３５−熱交換器３６の一次側の二次側
ヒパルブ４５ 成されている。

一方、第２の閉じたガス案内系統２２は、−バッファタ
ンク５２−バルブ５５−送風機５６しかして、上記バル
ブ３ａ、３ｂａ６ｈｒ６ｂは制御器６１からの制御信号
によって、・々ルブ３＊、６ａが“開”のときにはバル
ブ３ｂ、６ｂが°゛閉”に、またバルブ３ａＪ６ｈがパ
閉”のときにはバルブ３ｂ　、６ｂが°′開”となる関
係に制御され、また、上記開閉制御に連動させて上記制
御器６１は後述する関係に第１および第２の閉じたガス
案内系統２１．２２、を切換接続する。なお、図中７１
は凝縮器３７で回収された不純物、つまシ水分を排出さ
せるバルブを示し、また、７２，７．９は同じくコール
ドトラップ４０゜４１で回収された水分を排出させるバ
ルブを示している。

次に上記のように構成された再生装置の動作を説明する
。

まず、制御器６１からの制御信号によって、今まで、”
開”に保持されていたバルブ３ｂ、６ｂが６閉”に、ま
た今までパ閉”に保持されていたバルブ、９　ａ　、　
６　ａが°°開”に切換ったものとする。

このように、各バルブが切換ると、今まで、吸着塔ｌｂ
内を流れていたヘリウムガスは、その時点から吸着塔ｌ
ａ内を流れることになる。そして、吸着塔ｌｂ内にはあ
る量のヘリウムガスが残留したままとなり、また、吸着
塔１ｂ内の吸着剤には水分が吸着されたままとなってい
る。

しかして、制御器６１は、上記のようにバルブ３ｈ、３
ｂ、６ａ、６ｂを切換えると、続いて、バルブ３２．３
Ｂ、４２．４５を“開”に制御するとともに可変リーク
弁３４を所定の開度に制御し、さらに送風機３５を作動
させて第１のガス案内系統桓の一部を吸着塔１ｂに接続
する。上記のように第１のガス案内系統りの一部が接続
されると、今まで吸着塔１ｂに残留していたヘリウムガ
スが熱交換器３６の一次側〜凝縮器３７〜コールドトラ
ップ４０〜熱交換器３６の二次側を介してバッファタン
ク５２内へと流れ込む。このとき、吸着剤に吸着されて
いる水分の一部が蒸発して脱着するが、この脱着した水
分は凝縮器３７とコールドトラップ４０とによって回収
される。したがって、バッファタンク５２内には純度の
高いヘリウムガスが流れ込み、その圧力がしだいに増加
し、一方吸着塔１ｂ内の圧力は減少する。

しかして、制御器６１は次に、バルブ４８゜５１を“開
”に制御し、さらに可変リーク弁３４および絞り弁４６
を所定の開度に制御する。また加熱器４７を動作させる
。こうなると、ヘリ−１０＝ ラムガスは吸着塔１ｂ〜送風機３５〜熱交換器３６の一
次側〜凝縮器３７〜コールドトラップ４辞虱交換器３６
の二次側〜加熱器４７〜吸着塔１ｂの経路で循環する。

この循環流において、吸着塔１ｂに流れ込むヘリウムガ
スは、加熱器４７によって十分高温に加熱されているの
で、この高温のヘリウムガスによって吸着剤は加熱され
ることになる。したがって吸着剤に吸着されている水分
の全部が脱着し、この脱着した水分は凝縮器３７とコー
ルドトラップ４ｏとによって回収され、ここに吸着剤の
再生が達成されることになる。また、このとき、可変リ
ーク弁３４および絞り弁４６によってヘリウムガスの流
薫が制御され、送風器３５〜絞り弁４６までの区間の圧
力は水分回収に都合のよい高圧に保たれ、一方絞り弁４
６〜晒着塔１ｂ〜可変リーク弁３４までの区間は吸着剤
から水分が脱着するのに都合のよい低圧に保たれる。

続イて、制御器６１はバルブ３２・５４・５５・５８・
５ノだけを°′開″に制御し、他のバルブを全て”°閉
”に制御し、さらに送風機５６および冷却器５７を動作
させる。こうなると、バッファタンク５２内に貯蔵され
ていた純度の高いヘリウムガスがバッファタンク５２〜
送風機５６〜冷却器５７〜吸着塔１ｂ〜・々ッファタン
ク５２の経路で流れる。吸着塔１ｂに流れ込むヘリウム
ガスは、冷却器５７によって冷却されているので、この
ガスの通流によって吸着剤が冷却される。しかして、制
御器６１は、吸着剤が吸着動作開始可能温度まで冷却さ
れた時点でバルブ３２を“閉“に制御する。送風機５６
は依然として動作しているので、上記のようにバルブ３
２が“閉”になると吸着塔Ｉｂ内の圧力が徐々に上昇す
る。そして、制御器６１は、図示しない圧力計の出力が
バルブ、９　ｂ　、　６　ｂを閉”に制御した時点の値
と一致した時点でバルブ５１を６閉”に制御する。した
がって、吸着塔１ｂ内の圧力は被精製ガスを通流させて
いるときと全く同じ　　　゛圧力に保持され、また、バ
ッファタンク５２内の圧力もこのタンク５２内にヘリウ
ムガスが流れ込む前の圧力と等しい十分低圧に保持され
ることになる。そして制御器６１は、次に、バルブ３ａ
　＋　６ａを“閉”に、またバルブ、９　ｂ　、　６　
ｂを“開”に制御して被精製ガスを吸着塔Ｉｂ内に流し
、吸着塔１ａについて上述した一連の再生動作が行なわ
れるように制御し、以後、これを交互に繰シ返えす。し
たがって、製品ガスの流れに脈動を起こさない状態で吸
着塔１ａ、Ｉｂが交互に再生されることになる。

そして、この場合には、完全閉ループ方式を採用してい
るので製品ガスの損失がないし、また大気中への漏洩も
ないし、さらに、ＴＳＡ法とＰＳＡ法を並用して再生し
ているので、いわゆる完全な再生が行なえ、しかも再生
後の吸着塔内の圧力を前記値に制御しているので切換時
に起こり易い製品ガスの脈動の発生もなく、そのうえ不
純物回収器内の圧力を高めながら再生するようにしてい
るので回収効率の向上化を図ることができ、結局、前述
した効果が得られることになる。

なお、上述した実施例では、吸着塔を２個並列に設けて
いるが、これ以上設けることによって、脱着時間を充分
にとるとともに吸着塔の加熱から冷却までの時間も十分
にとって急減な温度変化による吸着剤の破壊を防止する
ようにしてもよい。また、本発明は、ヘリウムガス中の
水分を除去する吸着塔の再生だけに限定されるものでは
ない。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例に係る再生装置の構成説明図であ
る。 １　ａ　、　１　ｂ−・・吸着塔１．？ａ　＋　、９ｂ
　＋　６　ａ　＋６ｂ・・・バルブ、Ｕ・・・第１のガ
ス案内系統、υ・・・第２のガス案内系統。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦手続補正書彷式
）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 不純物の混入したガス通路に介挿されるとともに内部に
   上記不純物を吸着除去する吸着剤を収容してなる吸着塔
   の被精製ガス導入路および製品ガス排出路を選択的に閉
   塞する手段と、この手段で閉塞された前記吸着塔内のガ
   スを送風機を介して不純物回収器に導き含まれている不
   純物を回収した後、絞り弁および加熱器を直列に経由さ
   せて上記吸着塔内に導いて前記吸着剤を加熱する経路で
   循環させる閉じた第１のガス案内系統と、この第１のガ
   ス案内系統内の通流で純化された前記ガスを冷却器で冷
   却して前記手段で閉塞された前記吸着塔内へ導入すると
   ともに上記吸着塔内の圧力を上記手段で閉塞された時点
   の値まで加圧する閉じた第２のガス案内系統と、前記手
   段で前記吸着塔が閉塞されている間、前記第１および第
   ２のガス案内系統を上記順に順次切換作動させる制御系
   とを具備してなることを特徴とする吸着塔の再生装置。