JPS63305936A - 伝熱性の優れた吸着構造体 - Google Patents

伝熱性の優れた吸着構造体

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JPS63305936A
JPS63305936A JP62139679A JP13967987A JPS63305936A JP S63305936 A JPS63305936 A JP S63305936A JP 62139679 A JP62139679 A JP 62139679A JP 13967987 A JP13967987 A JP 13967987A JP S63305936 A JPS63305936 A JP S63305936A
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JP
Japan
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agent
adsorbent
forming agent
pore
pore forming
Prior art date
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Pending
Application number
JP62139679A
Other languages
English (en)
Inventor
Mamoru Inoue
衞 井上
Hisaaki Kamiyama
久朗 神山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (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】 産業上の利用分野 本発明は吸着構造体、特に伝熱性に優れ、かつガス状吸
着物質をシづ度変動により吸着分離するのに適した内部
構造を有し、例えば排ガスなどの顕熱を利用して燃焼用
の酸素富化空気を製造するのに好適な吸着構造体に関す
るものである。
従来の技術 吸着剤は、固体、液体、気体の物質を吸着する固体、又
は液体の物質であるが、これらの具体例としては例えば
、ゼオライト、活性炭、酸性白土などがあげられる。
以下吸着剤として代表的なゼオライトの例をとり説明す
る。ゼオライトは各種ガスの精製などに特異な吸着性能
を有することから工業的に使用されている。
例えば圧力の変動を利用したP S A (Press
ureSwing Adsorption)と呼ばれる
プロセスと、温度の変動を利用してガスを吸着分離する
TSA(Thermo 5w1r+g Adsorpt
ion)と呼ばれるプロセスとがある。
ゼオライト系吸着剤に、例えば空気を常温で接触させる
と、窒素と水分のみが選択的に吸着されるため、酸素富
化された空気が得られ、またこの窒素と水分とを吸着し
た吸着剤を高温に加熱すると、窒素と水分を分離しても
との状態に戻る性質がある。この性質を繰り返し利用し
たのがTSAプロセスである。
TSAプロセスに用いられるゼオライト系吸着剤につい
ているいろ提案されている。例えば、特開昭52−13
8898号公報に見られるように、ゼオライトに粘土鉱
物と多価アルコールを加え、水と共に混練、成型、焼成
したもの、また特開昭49−66593号公報に示され
るように、天然ゼオライト鉱石を塩酸又は硫酸水溶液に
浸漬し、脱酸処理後、乾燥、焼成したものがある。
発明が解決しようとする問題点 しかし、これらは吸着性能は改善されるが、ゼオライト
の熱伝導率が約0.042kcal/+hr ・℃と非
常に低く、外部からの熱を加えても吸着剤の内部まで熱
が伝わらないため、必要以上の熱量を加えて表面を加熱
しなければ温度の変化を利用してガスの吸着・脱着を繰
り返すのは非常に困難であり、TSAプロセスに用いら
れる吸着剤としては適当でない。
また、吸着剤の粒度を小さくすれば、熱伝導性は多少改
善されるものの、充填層における圧損失は粒度が小さく
なると極端に大きくなるため、排ガスなどの顕熱を利用
して吸着剤を加熱する場合、送風動力が増大する問題が
ある。 。
そこで、ガス吸着性能を維持しながら、伝熱性能を向上
するような吸着剤、特にTSAプロセスを効率よく運転
できる吸着剤の出現が望まれている。
問題点を解決するための手段 本発明は、このような従来技術の問題点を解決すること
を目的とするものであって、吸着剤と高熱伝導率の蓄熱
剤とを複合した成形体とし、かつ、これを好ましくは、
連続気孔の多孔性(ポーラス)構造とすることにより、
ガス吸着分離性能と伝熱性能とを向上させた伝熱性に優
れた吸着構造体を提供するものである。
すなわち、本発明は、吸着剤、蓄熱剤及び気孔形成剤を
含有する混合物を加圧成型した後、この成形体中の気孔
形成剤を除去した多孔性成形体からなり、しかもこの多
孔性成形体は蓄熱剤1重量部に対し吸着剤0.05〜0
.2重量部からなることを特徴とする伝熱性に優れた吸
着構造体である。
以下、さらに本発明の詳細な説明する。
本発明に使用される吸着剤は、前記TSAプロセスに使
用可能な固体状の吸着剤であり、その具体例としては天
然或いは合成のゼオライト、活性炭、酸性白土などがあ
げられる。これらのうち、ゼオライトがより好ましい。
ゼオライトはアルカリ或いはアルカリ土類金属の含水ア
ルミノケイ酸塩であり、8石群に属する天然物の他、合
成品があり、これらはいずれも本発明に用いることがで
きる。
この合成品としては ゼオライト−A (Na12(A文02)12(S10
2)12 )、ゼオライト−X (Nas6(AM 2
)86(S102) 108 )、ゼオライト−Y(N
a56(A!;L02)56(Si02)136〕、ゼ
オライト−L(K8(Mo2)9(Si02)2゜〕な
どがある。
本発明に用いられる吸着剤の粒度としては、目的とする
吸着構造体によっても変るが、蓄熱剤と共に成形しうる
程度のもので、例えば直径0.5〜3mm程度に成形し
たものが好ましいが、特に限定するものではない。
また、本発明に用いられる蓄熱剤としては、熱伝導率が
約340kcal/mhr・℃である銅などの高熱伝導
性の金属、銅合金及び熱伝導率が約230kcal/m
hr  ・℃である炭化けい素などの高熱伝導性セラミ
ックスなどがあげられる。その粒度は吸着剤と同等程度
のもので十分である。
次に、これらの吸着剤と蓄熱剤とを混合成型し、焼成し
て複合化するが、熱膨張係数が近いものどうしであれば
複合化は容易である。
しかし、ゼオライトを吸着剤とする場合、これと等しい
熱膨張係数で高熱伝導率の蓄熱剤を選択することは困難
である。
そこで使用する温度を10〜150℃の範囲とすると、
蓄熱剤に対するゼオライトの割合を重量比で1 : 0
.05〜0.2好ましくは1:O−1前後とし、さらに
これに気孔形成剤を配合し加圧成型した後、この成形体
中の気孔形成剤をたとえば加熱融解又は加熱後水浸漬し
て気孔形成剤を除去し、成形体の蓄熱剤の表面に吸着剤
を付着させた構造とすれば、膨張・収縮を蓄熱剤内部で
吸収することができる。
本発明に用いられる気孔形成剤としては、加熱により融
解(揮散)或いは加熱後水浸漬により、除去される物質
であれば好都合であるが、特に限定するものではない。
その具体例としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、
炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウムなどがあげられるが
、これらの生塩化ナトリウムは、安価で入手が容易であ
り、連続気孔が容易に得られるので好ましい。気孔形成
剤の粒度としては、吸着剤と蓄熱剤とが比較的に均一に
混合できる粒度のものが好ましいが、これに限られるも
のではなく、吸着剤とほぼ同等程度のものが用いられる
気孔形成剤の配向割合は、吸着剤及び蓄熱剤の合計重量
に対して5〜20%程度を用いる。この配合割合が少な
すぎると、連続気孔が少なく、吸着又は脱着機能が充分
に作用しない。又、多すぎると、吸着構造体が崩壊する
おそれがある。
このように配合した吸着剤、蓄熱剤、気孔形成剤の混合
物を加圧成型機により成形し、所望の寸法、形状のもの
とする。例えば寸法としては直径1〜5mmX高さ3〜
6mm程度、形状としては円筒状などがあげられる。そ
の成型圧としてはたとえば2〜10kg/crn’であ
る。また、成型法によっても成形体内でのガス体の拡散
抵抗が変るので、成形体の寸法、形状などを考慮して適
当な成形法によって成型すればよい。
次に、加圧成型した成形体を必要に際し、加熱し、焼成
すると共に、気孔形成剤を除去する。
その除去方法としては気孔形成剤の種類にもよるが、通
常、気孔形成剤の融点以下で加熱焼成した後、気孔形成
剤の融点以上蓄熱剤の融点以下の温度に加熱して融解(
揮散)させればよい。
気孔形成剤が水溶性の物質の場合は、前記の気孔形成剤
の融点以下に加熱焼成した後、これを水に浸漬する方法
によってもよい。このようにして得られたものは第1図
に示すよう銅基質蓄熱剤2の表面に吸着剤1が付着した
気孔3を有する構造となり、膨張・収縮を蓄熱剤内部で
吸収することができる。
以上のようにして得られた吸着構造体は、吸着性能及び
伝熱性能に優れたものであり、TSAプロセス用の吸着
剤として好適である。
本発明の明細書では吸着剤がゼオライトである場合のも
のを中心に説明したが、本発明はこれに限られるもので
はなく、吸着剤、蓄熱剤及び気孔形成剤など例示した他
のものを用いた場合も同様である。
また本発明の吸着構造体はTSAプロセスに用いること
に限られるものではなく、広く、伝熱性を要求される分
野の吸着用に用いることができる。
実施例 直径1mmに成形された合成ゼオライト(米国U3O社
)と1〜2mmの銅粒子および1mm前後の食塩を体積
比で1+5:5の割合で均一混合し、直径3mm、長さ
5mmの円筒状に成形し、電気炉に挿入し、外部加圧(
約3kg/cm’) Lながら5℃/分の速度で昇温し
、塩化ナトリウム(食塩)の融点以下である600℃で
1時間保持して十分焼成した後、食塩の融点以上で銅の
融点以下である900’0まで加熱して1時間保持した
。この間に食塩分のみ融解するのでポーラスな銅基質の
表面に合成ゼオライト粒子が付着した吸着帯構造体が得
られた。
この吸着構造体を用いてボイラーの燃焼用空気の富化を
第2図に示す装置で行った。第2図のIA、IB、IC
は吸着構造体充填筒で、これに吸着構造体がそれぞれ装
填されている。
ブロワ−9によって圧送された常温の空気をバルブ4C
を開にして充填筒1−Cに導入し、酸素濃度を21%か
ら約25%まで富化し、この酸素富化された空気をバル
ブ6C1及び7Bを開にして充填筒1−Hに導入し、前
工程で高温になった吸着構造体を冷却すると共に、この
熱交換によって酸素富化された空気は約30℃から約7
0℃まで予熱され、バルブ3Bを開にしてボイラー10
へ燃焼用空気として導入され使用される。ボイラーlO
での燃焼によって生じた排ガスは、ブロワ−8を経て、
バルブ2Aを開にして、充填筒1−Aに導入し、前工程
で吸着した窒素拳湿分を約150℃の排ガス顕熱によっ
て、吸着構造体を加熱して解離させ、排ガスと共にバル
ブ5Aを通して、煙突11から排出される。これで1サ
イクルが終了し、この操作を順次繰返し連続して酸素富
化を高めることができた。
発明の効果 本発明は、伝熱性に優れたガス吸着構造体であるので、
本発明品を用いることによって、非常に効率的に熱変動
を利用した酸素富化空気の製造装置1 置を構成することができ、例えば排ガスなどの顕然回収
プロセスとして経済的な省エネルギー装置が提供される
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の吸着構造体を説明する斜視図、第2図
は本発明の実施例に用いる装置の工程図である。 1φ・・吸着剤、2・・・銅基質蓄熱剤、3・争・気孔
、IA、IB、IC・・・充填筒、2A、2B、2C1
3A、3B、3C14A、4B、4C15A、5B、5
C16A、6B、6C17A、7B、7G−Φ争切換バ
ルブ、8.9φ・・ブロワ−110・・・ボイラー、1
1・・・煙突。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)吸着剤、蓄熱剤及び気孔形成剤を含有する混合物
    を加圧成型した後、この成形体中の気孔形成剤を除去し
    た多孔性成形体からなり、しかもこの多孔性成形体は蓄
    熱剤1重量部に対し吸着剤0.05〜0.2重量部から
    なることを特徴とする伝熱性に優れた吸着構造体。
  2. (2)吸着剤がゼオライト及び活性炭からなる群より選
    ばれた少なくとも1種である特許請求の範囲第1項記載
    の伝熱性に優れた吸着構造体。
  3. (3)蓄熱剤が銅及び炭化珪素からなる群より選ばれた
    少なくとも1種である特許請求の範囲第1項記載の伝熱
    性に優れた吸着構造体。
  4. (4)気孔形成剤が塩化ナトリウムである特許請求の範
    囲第1項記載の伝熱性に優れた吸着構造体。
  5. (5)塩化ナトリウムを加熱融解又は加熱後水浸漬によ
    り除去し、連続気孔を形成させたものである特許請求の
    範囲第1項記載の吸着構造体。
JP62139679A 1987-06-05 1987-06-05 伝熱性の優れた吸着構造体 Pending JPS63305936A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1107025C (zh) * 2000-11-17 2003-04-30 清华大学 一种活性炭的制备方法
JP2018089618A (ja) * 2016-11-29 2018-06-14 三ツ星ベルト株式会社 フィルタ成形体の製造方法
JP2022031320A (ja) * 2017-09-20 2022-02-18 マテリオン プレシジョン オプティクス (シャンハイ) リミテッド 無機結合剤を伴う蛍光体ホイール

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