JPS63134026A

JPS63134026A - ガス吸着、分離装置

Info

Publication number: JPS63134026A
Application number: JP61279955A
Authority: JP
Inventors: Rokuro Misawa; 三沢　六朗; Noriaki Mochida; 典秋持田
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1986-11-25
Filing date: 1986-11-25
Publication date: 1988-06-06

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】（産業上の利用分野）本発明は、ガス中の有効成分を高純度で回収する圧力振
動吸着法（以下ＰＳＡ法と略称する）に使用する吸着ガ
スの分離装置に関する。

（従来技術）まずＰＳＡ法について説明する。ガス吸着剤は、ガス吸
着量がガス圧力に応じて変化し、またガス成分によって
吸着特性（平衡吸着量又は吸着速度）が相違する。ＰＳ
Ａ法は、このような吸着剤の特性を利用して、吸着ガス
あるいは非吸着ガスを回収している。例えばＰＳＡ法で
吸着性ガスを回収するには、次の工程を順次おこなう。

まず吸着剤を入れた槽に吸着ガスを常圧〜９　Ｋｇ／　
ｃｉ　Ｇあるいはそれ以上の圧力で吸着させる。次いで
、この吸着槽にすでに回収されたガスの一部を導入して
吸着剤に吸着されているガスのうち非所望のガスをパー
ジする。このパージ工程は等圧下又は減圧下で、回収ガ
スの純度向上のためにおこなう。この工程の後１００　
Ｔｏｒｒ以下程度の減圧下において吸着剤からガスを脱
着し、吸着性ガスを回収する。

そしてテールガス又は原料ガスを流して昇圧する。

このＰＳＡ法は、特別な温度変化を伴わず、大気温度付
近で操作でき、熱設備が不用で操作が簡便であり、更に
装置の小型化を図ることができるなどの利点がある。

しかしＰＳＡ法で連続的に所期のガスを回収する場合、
次のような欠点がある。即ち吸着剤には飽和吸着量があ
るため吸着塔へのガスの供給量には一定限度がある。従
って連続してガスを回収するためには、吸着塔を複数基
設けて、吸着−減圧→脱石−昇圧のサイクルを繰り返す
必要がある。

そしてこのサイクルシステムを形成するには、ガスがス
ムーズに切替えられなければならず、必然的に吸着塔は
多塔式となり、高性能バルブを数多く設けることになる
。この結果、人、出口ガスラインが複雑となり、これら
を自動切替えするシーケンサを設置しなければならない
など、設備が大がかりとなる。

（発明が解決しようとする技術的課題）本発明は上記事
情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、
ガス人口、出口ラインのバルブ構成及び制御方式を簡略
化して一槽で連続して簡便にガスを回収しうるガス吸着
、分離装置を提供するものである。

（技術的課題を解決する手段）本発明は吸着槽の径方向に隔壁を設けて複数の分割室を
区割形成し、各室にガス吸着剤を充填した回転吸着槽と
、上記吸着槽のガス人口部に気密に連通しかつ回転部を有
し、回転により原料ガスを上記吸着槽の所定の分割室に
送る前部バルブと、上記吸着槽のガス出口部に気密に連通しかつ回転部をを
し、」二足分割室を通過したガスを取り出す後部バルブ
と、上記前部及び後部バルブの回転部を同期して回転させる
回転駆動装置と、を具備し、回転部の回転により各分割室に順次原料ガスか流通する
ようにしたガス吸着、分離装置である。

（発明の詳細な説明）第１図及び第２図は、本発明に係るガス吸着、分離装置
の基本的な構成を示す側面図及び断面図である。この装
置は吸着槽２１と、この槽の前段に取付けた前部バルブ
２２と、この槽の後段に取付けた後部バルブ２３と、前
部、後部バルブの回転部を回転駆動する回転駆動装置（
図示せず）とを具備している。吸着槽２１は径方向に複
数の隔壁２４を設けて複数（好ましくは８室以上）の分
割室２５・・・を形成している。各分割室２５はそれぞ
れガス吸着剤を充填しており、ここにガス流路を形成し
て前後バルブ２２．２３に接続している。

前部バルブ２２は、第３図に示すように、ガス導入部２
６、ガス分配部２７及び吸着槽入口部２８を備えている
。ガス導入部２６は複数の接続ノズル例えば供給ガスと
製品又はオフガスラインとの接続ノズルを有する。ガス
分配部２７は、ガス導入部２６と接続し、ここからのガ
スの導入またはガス導入部２６へのガスの送出を行う。

吸着槽入口部２８は各分割室２５とそれぞれ対応して接
続する入口を有する。このうちガス導入部２６及び吸着
槽入口部２８は回転せず固定されているが、ガス分配部
２７は、回転自在となっている。

後部バルブ２３は、第４図に示すように、ガス出口部２
９、ガス集合部３０及び吸着槽出口部３１とを備えてい
る。ガス出口部２つは複数の接続ノズル、例えば製品又
はオフガスとパージガスラインとの接続ノズルを有する
。ガス集合部３０は吸着槽出口部３１と接続し、ここか
らのガスを集合させて吸着槽出口部３１に送り、あるい
はガス出口部３１からのガスを集合させて吸着槽出口部
３１に送る。吸着槽出口部３１は各分割室２５とそれぞ
れ対応して接続する出口を有する。このうちガス出口部
２９及び吸着槽出口部３１は回転せず固定されているが
、ガス集合部３０は、回転自在となっている。上記前部
バルブ２２はガス分配部２７と吸着槽出口部２８との接
続個所か、また後部バルブ２３はガス集合部３０と吸着
槽出口部３１との接続個所が充分にシールされ、導入ガ
スと排出ガスが混合しないようになっている。更にガス
分配部２７及びガス集合部３０は交替可能に装着されて
おり、これらを交換することにより、ガスのサイクルシ
ステムを自由に変更しうるようになっている。

また回転駆動装置は、上記ガス分配部２７及びガス集合
部３０を同期して回転駆動させるもので、その回転数を
可変でき、このことによりサイクルタイムを調節する。

そしてガス分配部２７及びガス集合部３０が同期して回
転することにより、前後バルブ２２．２３の所定の接続
ノズルと連通ずる分割室２５が順次変わり、このことに
各分割室２５内では吸着槽２１が１回転する間に所定の
過程、例えば吸着、減圧、脱着、昇圧の過程が順次おこ
なわれ、ＰＳＡ工程が完了する。各分割室２５でこのよ
うなＰＳＡ工程を順次おこなっているために、ガス中の
有効成分を連続的に回収することができる。

次にこの装置を適用した各種実施例につき説明する。

実施例５０％以上の水素が含まれているコークス炉ガスから水
素を回収する装置として本発明装置を適用した。第゛５
図にその概略フローシートを示す。

ここでは、被吸着ガスは、水素以外のガス（ＣＨａ　、
ＣＯ，ＣＯ２等）である。また吸着剤は例えばゼオライ
トである。吸着槽２１は第６図に示すように１６の分割
室２５に分割され、第７図に示す前部バルブ２２及び第
８図に示す後部バルブ２３にそれぞれ接続されている。

ガス導入部２６は、第７図（ａ）及び（ｄ）に示すよう
に二重のリング状のガス流路を形成し、それぞれにガス
入口、ガス出口を接続している。

またガス分配部２７は第７図（ｂ）及び（ｄ）に示すよ
うに符号１乃至４及び符号９，１０に対応する個所に２
つのガス流路を形成している。また吸着槽入口部２８は
第５図（ｃ）及び（ｄ）に示すように、周方向に１６個
のガス流路を形成している。これらガス流路は吸着槽２
１の分割室２５に対応している。そして、ガス分配部２
７の回転に什ってそのガス流路と吸着槽入口部２８のガ
ス流路との接続が順次切替えられるようになっている。

ガス出口部２つは第８図（ａ）に示すように穴型のリン
グ状のガス流路を形成し、それぞれにガス入口、ガス出
口を接続している。ガス集合部３０は、第８図（ｂ）に
示すように符号１乃至４、符号５、符号７及び８、符号
１１及び１２、符号１３、及び符号１４乃至１６に対応
する個所に７個のガス流路を形成している。吸着槽出口
部３１は第８図（Ｃ）に示すように周方向に１６個のガ
ス流路を形成している。これらガス流路は吸着槽２１の
分割室２５に対応している。そしてガス分配部２７の回
転に伴ってそのガス流路と吸着槽出口部３１のガス流路
との接続が順次切替えられるようになっている。

そしてガス分配部２７及びガス集合部３０の回転数は０
　、　０５　ｒ、ｐ、ａ＋、を中心に可変できるものと
する。

この構造のガス吸着、分離装置において、原料ガスは、
コンプレッサ（図示せず）により８灼／７Ｇに昇圧され
、前部バルブ２２のガス導入部２６からガス分配部２７
に入る。ここを通り抜ける時に分配され、該当する入口
部２８に接続した吸着槽２１に入る。ここで吸着剤によ
り不純物が吸着され、後部バルブ２３から水素が回収さ
れる。

ここでは、分割室２５のうち、符号１乃至４に該当する
分割室で上記吸着工程を行なう。符号５に該当する分割
室は残存圧力を有する水素ガスが存在し、ここと符号１
４乃至１６に該当する分割室とが後部バルブ２３を介し
て連結しており、水素ガスが不純物税着後分割室（符号
１４乃至１６）の昇圧に用いられる。後部バルブ２３の
符号７の部分では、更に低い残圧水素で符号１１及び１
２の部分をパージし、同じく後部バルブ２３の符号８の
部分で符号１３の部分を昇圧する。なお符号６に相当す
る個所は前部バルブ２２、後部バルブ２３とも盲である
。符号９，１０の分割室では不純物を脱着し前部バルブ
２２からオフガスとして回収する。

なお、吸着槽入口部２８、出口部３１の各室間の仕切り
が充分にできる様にその大きさと位置を適宜設定する必
要がある。またガス分配部２７、集合部３０についても
上記入口部２８、出口部３１に対応した大きさに形成す
る。

なお本発明は上記実施例に限らず、ガス導入部、ガス分
配部、ガス出口部、ガス集合部を取替えることにより、
燃焼炉排ガスからＣＯ２を回収する装置あるいは酸素富
化空気を得る装置にも適用できる。

（発明の効果）本発明は、吸着槽に複数の分割室を形成して、各分割室
が独立してガスの吸着、分割を行ない、しかも前部１後
部バルブの回転部が同期して回転することにより各分割
室で順次ガスの吸着、分離工程、例えば吸着、減圧、脱
着、昇圧工程を行なうので、シーケンスが不用となり、
人、出口ガスラインは単純化される。

また前部バルブ、後部バルブの構成部品を取替え、回転
部の回転数を調整することにより所望のガス吸着、分離
を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るガス吸着、分離装置の一実施例を
示す概略側面図、第２図は同装置の概略断面図、第３図
は同装置の前部バルブの拡大図、第４図は同装置の後部
バルブの拡大図、第５図は実施例で使用したガス吸着、
分離装置のフローシート図、第６図は吸着槽の概略断面
図、第７図は前部バルブを示しくａ）はガス導入部の断
面図、（ｂ）はガス分配部の断面図、（ｃ）は吸着槽入
口の断面図、（ｄ）は前部バルブの断面図、第８図は後
部バルブを示しくａ）はガス出口部の断面図、（ｂ）は
ガス集合部の断面図、（ｃ）は吸着槽出口部の断面図で
ある。２１・・・吸着槽、２２・・・前部バルブ、２３・・・
後部バルブ、２４・・・隔壁、２５・・・分割室、２６
・・・ガス導入部、２７・・・ガス分配部、２８・・・
吸着槽入口部、２９・・・ガス出口部、３０・・・ガス
集合部、３１・・・吸着槽出口部。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦（ａ）　　　　　　　　　（ｂ）第８図（ｃ）（ｃ）

Claims

【特許請求の範囲】吸着槽の径方向に隔壁を設けて複数の分割室を区割形成
し、各室にガス吸着剤を充填した吸着槽と、上記吸着槽のガス入口部に気密に連通しかつ回転部を有
し、回転により原料ガスを上記吸着槽の所定の分割室に
送る前部バルブと、上記吸着槽のガス出口部に気密に連通しかつ回転部を有
し、上記分割室を通過したガスを取り出す後部バルブと
、上記前部及び後部バルブの回転部を同期して回転させる
回転駆動装置と、を具備し、上記回転部の回転により各分割室に順次原料ガスが流通
するようにしたガス吸着、分離装置。