WO2013125381A1 - ラジアル型吸着容器 - Google Patents

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WO2013125381A1
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raw material
flow passage
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真子 田中
貴彦 安田
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エア・ウォーター株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D53/047—Pressure swing adsorption

Definitions

  • the present invention relates to a radial adsorption vessel used to separate oxygen and the like as a product gas from a mixed gas such as air.
  • Pressure swing adsorption methods include PSA (Pressure Swing Adsorption) type of pressure adsorption-atmospheric pressure regeneration system, VSA (vacuum swing adsorption) of normal pressure adsorption-vacuum regeneration system, and PVSA of pressure adsorption-vacuum regeneration system.
  • PSA Pressure Swing Adsorption
  • VSA vacuum swing adsorption
  • PVSA pressure adsorption-vacuum regeneration system
  • PSA Pressure Swing Adsorption
  • PSA Pressure Swing Adsorption
  • FIG. 6 shows a conventional adsorption vessel.
  • A is a vertical adsorption vessel.
  • Such an adsorption container is disclosed, for example, in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-99012).
  • B is a pillow type adsorption container.
  • the vertical adsorption vessel is the most versatile adsorption vessel.
  • the maximum diameter of the adsorption vessel is limited to approximately 3.6 m due to the dimensional restrictions imposed by road traffic regulations.
  • the adsorption vessel is limited in gas flow rate and adsorbent filling height for the reasons described above, which limits the production capacity of the product gas.
  • the pillow-type adsorption container can increase the amount of product gas generation while keeping the maximum diameter and the filling height of the adsorbent within limits by horizontally disposing the vertical adsorption container and extending it horizontally. It is However, in this type, it is necessary to devise to uniformly diffuse the source gas in the horizontally extending container. In addition, the installation area of the device also increases.
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-open No. 5-237327
  • Patent Document 4 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-128646.
  • the radial adsorption vessel the adsorption vessel is filled with an adsorbent in an annular shape, and gas is allowed to pass in the radial direction from the outside to the inside to perform adsorption.
  • the gas since the gas is allowed to pass in the radial direction with respect to the annularly packed adsorbent, the cross-sectional area of the raw material gas inlet can be increased, and the gas flow rate can be reduced.
  • the filling amount of the adsorbent is the same as that of the vertical adsorption vessel or the pillow adsorption vessel, the pressure loss can be reduced by decreasing the flow rate of the gas. As a result, it is possible to improve the separation performance and reduce the consumption power. Further, when the container is upsized, the product generation amount can be increased by extending the adsorption container in the longitudinal direction, and the installation area can also be reduced.
  • JP-A-8-99012 Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-66820 Unexamined-Japanese-Patent No. 5-237327 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-128646
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-237327
  • Patent Document 4 Japanese Patent Application Laid-Open No.
  • a conical structure is disposed in piping through which product gas of the adsorption container flows, It is tapered.
  • a complicated structure is employed to suppress the flow rate variation in the vertical direction of the adsorption container.
  • the partial flow of gas is suppressed to some extent, there is a problem that the structure is complicated, the manufacture of the adsorption vessel is extremely difficult, and the equipment cost increases.
  • operations such as the filling operation and the maintenance of the adsorbent become extremely complicated, and the burden on workers is increased.
  • the uneven flow of gas can be suppressed without requiring a complicated structure such as a tapered shape or a conical structure, and the adsorption vessel is simple in structure and easy to manufacture and maintain.
  • the present invention has been made to solve the problems as described above, and it is possible to suppress the uneven flow of gas with a simple structure to reduce pressure loss, improve separation performance, and reduce power consumption,
  • An object of the present invention is to provide a radial type adsorption container which is easy to manufacture and maintain.
  • the radial adsorption container of the present invention comprises a raw material gas flow passage annularly disposed on the inner peripheral portion of the cylindrical container, a product gas flow passage disposed at the central portion of the cylindrical container, and a raw material Comprising an adsorbent layer formed between the gas flow path and the product gas flow path,
  • An introduction port for introducing the source gas into the cylindrical container communicates with the source gas flow path at one end side in the axial direction of the cylindrical container,
  • a discharge port for discharging a product gas from the cylindrical container is in communication with the product gas flow path at the one end of the cylindrical container;
  • the gist is that the ratio of the flow passage cross-sectional area of the raw material gas flow passage to the flow passage cross-sectional area of the product gas flow passage is set to 1.2 to 3.3.
  • the raw material gas is introduced from the introduction port at one end side in the axial direction of the cylindrical container, and the adsorbent layer is directed from the raw material gas flow path in the inner peripheral portion to the product gas flow path in the central portion
  • the product gas is discharged from the discharge port at one end side through the inside.
  • the raw material gas flow passage and the product in the axial direction of the cylindrical container are set to 1.2 to 3.3, the raw material gas flow passage and the product in the axial direction of the cylindrical container.
  • the fluctuation range of the static pressure difference of the gas flow path falls within a predetermined range, and the drift is effectively suppressed.
  • the uneven flow can be effectively suppressed and the uniformity of the gas flow can be enhanced without using a complicated structure such as a tapered shape or a conical structure.
  • the complicated structure such as the tapered shape and the conical structure is not necessary, so that the manufacture of the adsorption container becomes easy and the equipment cost can be reduced. In addition, maintenance and the like can be facilitated. In addition, the pressure drop in the adsorbent layer is reduced, and the consumption power is significantly reduced. It is possible to extend the size of the adsorption container in the longitudinal direction to increase the size thereof while suppressing the pressure loss within a predetermined range, and an increase in the amount of products generated per series can be expected. Furthermore, the utilization efficiency of the adsorbent is increased by the lesser amount of drift, and the separation efficiency is improved.
  • the drift when the differential pressure in the radial direction of the adsorbent layer is 50 times or more the differential pressure in the axial direction of the product gas flow channel, The drift can be suppressed more effectively.
  • the cross-sectional diameter of the product gas flow channel when the cross-sectional diameter of the product gas flow channel is set to 6% or more and 22% or less of the axial length of the adsorbent layer, The drift can be suppressed more effectively.
  • FIG. 1 shows a radial type adsorption vessel according to a first embodiment of the present invention.
  • the radial adsorption vessel comprises a raw material gas flow passage 2 disposed annularly at the inner peripheral portion of the cylindrical container 1, a product gas flow passage 3 disposed at the central portion of the cylindrical container 1, and a raw material gas flow passage 2. And an adsorbent layer 4 formed between the product gas flow paths 3.
  • the cylindrical container 1 is disposed upright with its cylindrical shaft facing in the vertical direction, and the upper open portion is covered with the lid member 11.
  • the bottom of the cylindrical container 1 is provided with piping of a double pipe structure.
  • the end of the outer pipe 13 of the double pipe is an inlet 5 for introducing a source gas.
  • the inner tube 14 of the double tube is bent in the middle of the outer tube 13 and penetrates the tube wall of the outer tube 13.
  • the end exposed to the outside through the tube wall of the outer tube 13 is an outlet 6 for discharging the product gas.
  • An inner bottom member 12 is attached to the end of the inner tube 14 inside the container.
  • a predetermined gap is formed between the outer peripheral portion of the inner bottom member 12 and the inner peripheral portion of the cylindrical container 1.
  • An opening 18 for communicating the hollow flow passage of the inner tube 14 with the upper space of the inner bottom member 12 is formed at the central portion of the inner bottom member 12.
  • a first mesh wall 15 is formed along the outer periphery of the inner bottom member 12.
  • a second mesh wall 16 is formed along the inner periphery of the opening 18 formed in the central portion of the inner bottom member 12.
  • a third mesh wall 17 is formed between the first mesh wall 15 and the second mesh wall 16.
  • the first mesh wall 15, the second mesh wall 16, and the third mesh wall 17 are provided from the inner bottom member 12 to the pressing member 19 in the vicinity of the upper opening of the cylindrical container 1, respectively.
  • the gap between the first mesh wall 15 and the inner peripheral portion of the cylindrical vessel 1 functions as a source gas flow path 2.
  • the inner space of the cylindrical second mesh wall 16 functions as the product gas flow path 3.
  • the space between the first mesh wall 15 and the second mesh wall 16 is filled with an adsorbent, and the adsorbent layer 4 is formed in this portion.
  • the flow passage cross-sectional area of the source gas flow passage 2 is constant in the axial direction of the cylindrical container 1.
  • the cross sectional area of the product gas flow path 3 is also constant in the axial direction of the cylindrical container 1.
  • the adsorbent layer 4 is composed of an outer layer 21 between the first mesh wall 15 and the third mesh wall 17 and an inner layer 22 between the third mesh wall 17 and the second mesh wall 16. ing.
  • the outer layer 21 and the inner layer 22 can be formed by filling different adsorbents.
  • the outer layer 21 can be formed by filling activated alumina
  • the inner layer 22 can be formed by filling zeolite.
  • a discharge port 6 for discharging the product gas from the cylindrical container 1 communicates with the product gas flow path 3 at the one end side of the cylindrical container 1. That is, the source gas introduced from the inlet 5 is introduced into the bottom of the cylindrical container 1 through the outer pipe 13. The source gas introduced into the lower space of the inner bottom member 12 is introduced into the source gas flow path 2 through the gap outside the outer peripheral portion of the inner bottom member 12.
  • the raw material gas flow path 2 is formed in an annular shape along the inner peripheral portion of the cylindrical container 1, and the raw material gas introduced into the raw material gas flow path 2 is radially directed from the outside to the inside of the adsorbent layer 4.
  • the gas component to be adsorbed is adsorbed, and the remaining gas components are separated to become a product gas.
  • the product gas flows into the product gas flow path 3 provided at the center of the adsorbent layer 4.
  • the product gas that has flowed into the product gas flow path 3 is discharged from the discharge port 6 through the opening 18 of the inner bottom member 12 and the inner pipe 14.
  • uneven flow is suppressed by realizing the flow of the gas as described above.
  • the following configuration is adopted. (1) The ratio of the flow passage cross-sectional area of the source gas flow passage 2 to the flow passage cross-sectional area of the product gas flow passage 3 was set to 1.2 to 3.3.
  • the differential pressure in the radial direction of the adsorbent layer 4 is 50 or more times the differential pressure in the axial direction of the product gas flow channel 3.
  • the flow passage cross-sectional diameter of the product gas flow passage 3 was set to 6% or more and 22% or less of the axial length of the adsorbent layer 4. The results of examining these will be described in detail below. In the following description, the case where air was used as a source gas and oxygen was obtained as a product gas was examined. (1) The ratio of the flow passage cross-sectional area of the source gas flow passage 2 to the flow passage cross-sectional area of the product gas flow passage 3 was set to 1.2 to 3.3. FIG.
  • FIG. 2 is a diagram showing a model used to confirm that the difference in the gas flow direction affects the drift flow.
  • A-1) is an embodiment of the present invention, in which the raw material gas is introduced from the lower part of the cylindrical vessel 1, passes through the adsorbent layer 4 in the radial direction, and the product gas is discharged from the lower part of the cylindrical vessel 1 Structure (hereinafter referred to as “embodiment” or “RU-flow”).
  • (B-1) is a comparative study example, in which the raw material gas is introduced from the lower part of the cylindrical vessel 1, passes the adsorbent layer 4 in the radial direction, and the product gas is discharged from the upper part of the cylindrical vessel 1. (Hereinafter referred to as “comparative example” or “RZ-flow”).
  • the flow of gas in the adsorption vessel was simulated using "STAR CCM + " manufactured by CD-adapco, which is general-purpose thermal fluid analysis software.
  • the product pipe flow rate (PV) indicates the flow rate of gas in the product gas flow path 3.
  • PV product pipe flow rate
  • "raw material piping” and “product piping” indicate the raw material gas flow channel 2 and the product gas flow channel 3, respectively. Therefore, “pipe flow rate” indicates the flow rate of gas in the source gas flow path 2 or the product gas flow path 3. The flow velocity of this gas is in the axial direction other than the radial direction.
  • Cross-sectional area ratio flow path cross-sectional area of raw material gas flow path (m 2 ) / flow path cross-sectional area of product gas flow path (m 2 ) (1)
  • the drift rate is a numerical value given by the following equation (2).
  • Drift rate (%) [maximum flow rate of gas passing through the adsorbent layer (m / sec) / average flow rate of gas passing through the adsorbent layer (m / sec) -1] ⁇ 100 (2) FIG.
  • FIG. 3 is a view showing a change of the drift ratio to the cross-sectional area ratio in the comparative example (RZ-flow).
  • FIG. 4 is a view showing a change of the drift ratio to the cross-sectional area ratio in the embodiment (RU-flow).
  • the drifting rate tends to decrease, but does not decrease to zero.
  • FIG. 5 is a figure which shows the change of the drifting rate with respect to the cross-sectional area ratio in an Example (RU-flow).
  • the ratio of the flow passage cross-sectional area of the source gas flow passage 2 to the flow passage cross-sectional area of the product gas flow passage 3 is preferably set to 1.2 to 3.3.
  • the cross-sectional area ratio is more preferably 1.95 to 2.55.
  • One of the important factors affecting the drift in the radial adsorption vessel is the pressure difference between the source gas flow path 2 and the product gas flow path 3. The pressure difference is caused by the pressure loss and the static pressure gradient in the source gas flow path 2 and the product gas flow path 3. As shown in FIG.
  • Table 3 shows the results of the pilot test.
  • Table 4 shows values of differential pressure according to magnitude of drift in fluid analysis simulation. As shown in the pilot test results in Table 3, the design values by simulation do not deviate significantly from the actual values. In the fluid analysis simulation, as shown in Table 4, the static pressure difference largely fluctuates depending on the magnitude of the drift. That is, when the deviation is small, the raw material pipe differential pressure Pf (differential pressure of the raw material gas flow path 2) is 1.1 and the product piping differential pressure Pp (differential pressure of the product gas flow path 2) is 1.6. .
  • the raw material pipe differential pressure Pf (differential pressure of the raw material gas flow path 2) is 1.0 and the product piping differential pressure Pp (differential pressure of the product gas flow path 2) is 37.5. .
  • the raw material pipe differential pressure Pf (differential pressure of the raw material gas flow path 2) is 4.1
  • the pressure Pp (the differential pressure of the product gas flow path 2) is 2.5. It can be judged that this is a sufficiently small value as compared with the case where the drift in Table 4 is large, and it can be confirmed that the drift is suppressed.
  • the flow structure is RU-flow, and the ratio of the flow passage cross-sectional area of the raw material gas flow passage 2 to the flow passage cross-sectional area of the product gas flow passage 3 Is set to 1.2 to 3.3.
  • the differential pressure in the radial direction of the adsorbent layer 4 is 50 or more times the differential pressure in the axial direction of the product gas flow channel 3.
  • a plurality of adsorption vessels are generally provided side by side, an adsorption step is performed to introduce a raw material gas to perform adsorption to obtain a product gas, a regeneration step to desorb gas components adsorbed after the adsorption step to regenerate an adsorbent, and others
  • the purge step of evacuating while receiving the purge gas from the adsorption vessel and the repressurization step of repressurizing by receiving pressure equalizing gas and source gas from the other adsorption vessels are repeated.
  • the gas flow direction is reversed in the adsorption step and the repressurization step, and the regeneration step and the purge step.
  • the gas flows in the inward radial direction from the source gas passage 2 toward the product gas passage.
  • the regeneration step and the purge step conversely, the gas flows radially outward from the product gas passage 3 toward the source gas passage.
  • the flow rate of the source gas and the flow rate of the product gas also change. The influence of such changes in gas flow direction and fluctuations in gas flow rate on drift is taken into consideration.
  • the same fluid analysis software as described above was used to simulate the gas flow in the adsorption vessel when the flow rate fluctuated during the adsorption step. Table 5 shows simulation conditions.
  • the differential pressure ( ⁇ P) in the radial direction of the adsorbent layer 4 with respect to the differential pressure (Pp) in the axial direction of the product gas flow channel 3 was used as a parameter.
  • the other conditions were fixed and the drifting state in the adsorption vessel was verified.
  • Table 6 shows the simulation results. Under the condition (1), the maximum drift ratio when the flow rate fluctuated during the adsorption step was 0.68%.
  • the differential pressure in the radial direction of the adsorbent layer 4 decreases with respect to the differential pressure in the axial direction of the product gas flow channel 3, resulting in an increase in the deflection rate.
  • the maximum drift ratio when the gas flow is reversed during the purge step is 0.44%, and the maximum drift when the flow rate fluctuates during the adsorption step The rate was less than 0.68%.
  • ⁇ P / Pp sufficiently large, it is possible to suppress an increase in the partial flow caused by the difference in static pressure gradient between the raw material gas flow channel 2 and the product gas flow channel 3 caused by the change in gas flow direction and flow rate fluctuation.
  • the deviation ratio is 0.05 under the condition (1) where ⁇ P / Pp is 70 times, and the deviation ratio is 0.11 under the condition (2) where ⁇ P / Pp is 53 times.
  • the drift rate is increased to 0.24. Therefore, as a condition for effectively suppressing the drift, it is preferable to set ⁇ P / Pp to a sufficiently large value of 50 times or more.
  • the flow passage cross-sectional diameter of the product gas flow passage 3 was set to 6% or more and 22% or less of the axial length of the adsorbent layer 4. As shown in Table 8 below, simulation was performed by changing the ratio of the cross-sectional diameter of the product gas channel 3 to the axial filling length of the adsorbent layer 4. While the drift rate is 0.02 to 0.11 when the ratio is 6 to 24%, the drift rate increases to 0.24 when the ratio is 5%.
  • the ratio is set to 6% or more and 22% or less.
  • a more preferable range of the above ratio is 8% or more and 12% or less.
  • the inclinations of the static pressure gradients of the source gas flow channel 2 and the product gas flow channel 3 in the axial direction of the cylindrical container 1 tend to be the same, and the uneven flow is suppressed. Furthermore, by setting the ratio of the flow passage cross-sectional area of the raw material gas flow passage 2 to the flow passage cross-sectional area of the product gas flow passage 3 to 1.2 to 3.3, the raw material gas flow in the axial direction of the cylindrical container 1 The fluctuation range of the static pressure difference between the passage 2 and the product gas passage 3 falls within a predetermined range, and the drift is effectively suppressed.
  • the uneven flow can be effectively suppressed and the uniformity of the gas flow can be enhanced without using a complicated structure such as a tapered shape or a conical structure. Therefore, according to the radial type adsorption container of the present embodiment, since the complicated structure such as the tapered shape and the conical structure is not required, the manufacture of the adsorption container becomes easy, and the equipment cost can be reduced. In addition, maintenance and the like can be facilitated. In addition, the pressure loss in the adsorbent layer 4 is reduced, and the consumption power is significantly reduced. It is possible to extend the size of the adsorption container in the longitudinal direction to increase the size thereof while suppressing the pressure loss within a predetermined range, and an increase in the amount of products generated per series can be expected.
  • the utilization efficiency of the adsorbent is increased by the lesser amount of drift, and the separation efficiency is improved.
  • the differential pressure in the radial direction of the adsorbent layer 4 is 50 times or more the differential pressure in the axial direction of the product gas flow channel 3, The drift can be suppressed more effectively.
  • the flow passage cross-sectional diameter of the product gas flow passage 3 is set to 6% or more and 22% or less of the axial length of the adsorbent layer 4, The drift can be suppressed more effectively.

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Abstract

シンプルな構造でガスの偏流を抑制して圧力損失を低減し、分離性能の向上や消費動力の削減が可能で 、製作やメンテナンスが容易なラジアル型吸着容器を提供する。 円筒状容器１の内周部に環状に配置した原料ガス流路２と、円筒状容器１の中心部に配置した製品ガス 流路３と、原料ガス流路２と製品ガス流路３の間に形成された吸着剤層４とを含んで構成され、原料ガ スを円筒状容器１に導入する導入口５が、円筒状容器１の軸方向における一端側において上記原料ガス 流路２と連通し、製品ガスを円筒状容器１から排出する排出口６が、円筒状容器１の上記一端側におい て上記製品ガス流路３と連通し、製品ガス流路３の流路断面積に対する原料ガス流路２の流路断面積の 比が１．２～３．３に設定されている。これにより、テーパ形状や円錐状構造物等の複雑な構造を使う ことなく、偏流を効果的に抑制し、ガスの流れの均一性を高めることができる。

Description

ラジアル型吸着容器
　本発明は、空気などの混合ガスから酸素等を製品ガスとして分離するために用いるラジアル型吸着容器に関するものである。
　空気などの混合ガスから酸素等を製品ガスとして分離する有用な方法として、吸着剤を用いた圧力スイング吸着法がある。圧力スイング吸着法には、加圧吸着−大気圧再生方式のＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｓｗｉｎｇ　Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）式、常圧吸着−真空再生方式のＶＳＡ（Ｖａｃｕｕｍ　Ｓｗｉｎｇ　Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）および、加圧吸着−真空再生方式のＰＶＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｖａｃｕｕｍ　Ｓｗｉｎｇ　Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）式があり、一般にはこれらを総称してＰＳＡ方式と呼ばれている。
　高純度酸素を得るためのＰＳＡ方式では、窒素を選択的に吸着する吸着剤を充填した吸着容器に原料空気を導入し、加圧下で窒素ガスを吸着して酸素を濃縮する。一方、吸着剤に吸着された窒素ガスは、減圧下で吸着剤から脱着させて再生を行う。この吸着・脱着操作を繰り返し行うことで、高純度の酸素ガスを効率的に分離し生産している。
　図６は従来の吸着容器を示す。（Ａ）は竪型吸着容器である。このような吸着容器は、例えば特許文献１（特開平８−９９０１２号公報）に開示されている。（Ｂ）は、枕型吸着容器である。
　吸着容器内の圧力損失によって吸着剤に流動が発生すると、吸着剤同士が互いに摩擦しあって粉化が生じてしまう。これを防ぐために、これらの吸着容器では、ガスの流速および吸着剤の充填高さに制限が設けられている。
　上記竪型吸着容器は、最も汎用的な吸着容器である。日本国内において陸上輸送を行う場合、道路交通法規上の寸法制限があるため、吸着容器の最大直径はおおよそ３．６ｍまでに制限される。吸着容器には、上述した理由でガスの流速および吸着剤の充填高さに制限があるため、製品ガスの生産能力に限界が生じる。大型装置にしようとすると、吸着容器の直径をさらに大きくしなければならず、そのままでは陸上輸送ができなくなる。したがって、このような大型装置では、装置の設置現場で組み立てを行う必要があり、大幅なコストの増加を招く。
　上記枕型吸着容器は、上記竪型吸着容器を横置きとし、水平方向に伸長させることにより、最大直径と吸着剤の充填高さを制限内に抑えながら、製品ガス発生量の増量を可能としたものである。ところが、このタイプでは、水平方向に延びた容器内において原料ガスを均一に拡散させる工夫が必要となる。また、装置の設置面積も大きくなってしまう。
　一般にＰＳＡ方式では、吸着容器において生じる圧力損失がシステムの非効率化を招き、消費動力を増加させる一因となっている。圧力損失を低減させるためには、吸着容器の断面積を増加し、ガスの流速を低下させるか、または吸着剤の充填高さを低くする必要がある。ところが、そのようにすると、設置面積の増加や設備コストの増加をもたらしてしまう。
　そのために、ＰＳＡ方式の吸着容器には更なる改良が求められており、その解決策として、ラジアル型（ラジアル床型、半径流型）と呼ばれる吸着容器が提案されている。
　このようなＰＳＡ装置向けのラジアル型吸着容器は、例えば、特許文献２（特開平１０−６６８２０）、特許文献３（特開平５−２３７３２７）及び特許文献４（特開平１１−１２８６４６）に開示されている。
　ラジアル型吸着容器は、吸着容器内に吸着剤を環状となるように充填し、外側から内側へ向かってラジアル方向にガスを通過させて吸着を行うものである。このタイプでは、環状に充填した吸着剤に対してラジアル方向にガスを通過させるため、原料ガス入口の断面積が大きくなり、ガスの流速を低下させることができる。従って、竪型吸着容器や枕型吸着容器と吸着剤の充填量が同じであれば、ガスの流速が低下することによって圧力損失を低減させることができる。その結果として、分離性能を向上させたり消費動力を削減したりすることが可能となる。また、容器を大型化する場合においては、吸着容器を縦方向に伸長することで製品発生量を増加でき、設置面積を縮小することも可能となる。
特開平８−９９０１２号公報 特開平１０−６６８２０号公報 特開平５−２３７３２７号公報 特開平１１−１２８６４６号公報
　しかしながら、ラジアル型吸着容器は、構造上吸着容器の上下方向に流量ばらつきが生じやすく、ガスの流れが不均一になるという問題がある。この偏流があるために、偏ってガスが流れる箇所が生じる。このため、ガスが流れにくい箇所と比べてガスが流れやすい箇所では、早期に吸着性能が限界に達してしまい、吸着容器全体としてはガスの分離性能が低下することになる。そこで、前述した各先行技術文献では、偏流を抑制するために吸着容器の構造にそれぞれ工夫が施されている。
　特許文献２（特開平１０−６６８２０号公報）では、吸着容器の上下方向の流量ばらつきを抑制するため、原料ガスが流れる吸着容器の外側部分の流路空間をテーパ状としている。さらに、吸着容器を通過した製品ガスは、吸着容器中心部で一旦流下させ、吸着容器下部に集積した後、上方に流して吸着容器外へ取り出すという複雑な配管形状を採用している。
　特許文献３（特開平５−２３７３２７号公報）および特許文献４（特開平１１−１２８６４６号公報）では、吸着容器の製品ガスが流れる配管内に円錐状の構造物を配置し、流路空間をテーパ状にしている。このように、吸着容器の上下方向の流量ばらつきを抑制するために複雑な構造が採用されている。
　いずれの先行技術も、ガスの偏流はある程度抑制されるが、構造が複雑で吸着容器の製作が極めて困難で、設備コストが増加するという問題がある。また、このような複雑形状のおかげで、吸着剤の充填作業やメンテナンス等の作業が極めて煩雑となり、作業員の負担が大きくなっている。
　したがって、ＰＳＡ方式向けのラジアル型の吸着容器では、テーパ形状や円錐状構造物等の複雑な構造を必要とすることなくガスの偏流が抑制でき、構造がシンプルで製作やメンテナンスが容易な吸着容器が求められていた。
　本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、シンプルな構造でガスの偏流を抑制して圧力損失を低減し、分離性能の向上や消費動力の削減が可能で、製作やメンテナンスが容易なラジアル型吸着容器を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明のラジアル型吸着容器は、円筒状容器の内周部に環状に配置した原料ガス流路と、円筒状容器の中心部に配置した製品ガス流路と、原料ガス流路と製品ガス流路の間に形成された吸着剤層とを含んで構成され、
　原料ガスを円筒状容器に導入する導入口が、円筒状容器の軸方向における一端側において上記原料ガス流路と連通し、
　製品ガスを円筒状容器から排出する排出口が、円筒状容器の上記一端側において上記製品ガス流路と連通し、
　製品ガス流路の流路断面積に対する原料ガス流路の流路断面積の比が１．２~３．３に設定されていることを要旨とする。
　本発明のラジアル型吸着容器は、円筒状容器の軸方向における一端側の導入口から原料ガスが導入され、内周部の原料ガス流路から中心部の製品ガス流路に向かって吸着剤層内を通過し、上記一端側の排出口から製品ガスが排出される。このようにガスが流れることにより、円筒状容器の軸方向における原料ガス流路と製品ガス流路の静圧勾配の傾きが同じ傾向となり、偏流が抑制される。
　さらに、製品ガス流路の流路断面積に対する原料ガス流路の流路断面積の比を１．２~３．３に設定することで、円筒状容器の軸方向における原料ガス流路と製品ガス流路の静圧差の変動幅が所定の範囲内に収まり、効果的に偏流が抑制される。このように、テーパ形状や円錐状構造物等の複雑な構造を使うことなく、偏流を効果的に抑制し、ガスの流れの均一性を高めることができる。
　したがって、本発明のラジアル型吸着容器によれば、テーパ形状や円錐状構造物等の複雑な構造が不要となることで、吸着容器の製作が容易となり、設備コストの低減が可能となる。また、メンテナンスなども容易となる。また、吸着剤層における圧力損失が低下し、消費動力が大幅に削減される。圧力損失を所定範囲内に抑えながら、吸着容器を縦方向に伸張して大型化することが可能となり、１系列あたりの製品発生量の増加を見込むことができる。さらに、偏流が少ない分だけ吸着剤の利用効率が高くなり、分離効率が向上する。
　本発明において、吸着剤層のラジアル方向の差圧が、製品ガス流路の軸方向における差圧の５０倍以上である場合には、
　偏流をさらに効果的に抑制することができる。
　本発明において、製品ガス流路の流路断面径が、吸着剤層の軸方向長さの６％以上２２％以下に設定されている場合には、
　偏流をさらに効果的に抑制することができる。
本発明の一実施形態のラジアル型吸着容器を示す図である。 実施例と比較例のガスの流れおよび静圧差を示す図である。 比較例の偏流率の変化を示す図である。 実施例の偏流率の変化を示す図である。 実施例の偏流率の変化を示す図である。 従来例を示す図である。
　つぎに、本発明を実施するための形態を説明する。
　図１は、本発明の第１実施形態のラジアル型吸着容器を示す。
　このラジアル型吸着容器は、円筒状容器１の内周部に環状に配置した原料ガス流路２と、円筒状容器１の中心部に配置した製品ガス流路３と、原料ガス流路２と製品ガス流路３の間に形成された吸着剤層４とを含んで構成されている。
　詳しく説明すると、上記円筒状容器１は、円筒状の軸が上下方向を向くように立てて配置され、上側の開放部が蓋部材１１で蓋されている。円筒状容器１の底部には、二重管構造の配管が設けられている。二重管の外側管１３の端部は、原料ガスを導入する導入口５になっている。二重管の内側管１４は、外側管１３の途中で屈曲して外側管１３の管壁を貫いている。外側管１３の管壁を貫いて外部に露出した端部が、製品ガスを排出する排出口６になっている。
　上記内側管１４の容器内側の端部には、内底部材１２が取り付けられている。上記内底部材１２の外周部と円筒状容器１の内周部との間には、所定の間隙が形成されている。上記内底部材１２の中心部には、内側管１４の中空流路を内底部材１２の上側空間と連通させるための開口１８が形成されている。
　上記内底部材１２の外周部に沿って第１メッシュ壁１５が形成されている。また、内底部材１２の中心部に形成された開口１８の内周部に沿って第２メッシュ壁１６が形成されている。さらに、第１メッシュ壁１５と第２メッシュ壁１６の間に、第３メッシュ壁１７が形成されている。上記第１メッシュ壁１５、第２メッシュ壁１６、第３メッシュ壁１７は、それぞれ内底部材１２から円筒状容器１の上部開口近傍の押え部材１９にわたって設けられている。
　そして、第１メッシュ壁１５と円筒状容器１内周部の間の間隙が、原料ガス流路２として機能する。また、筒状の第２メッシュ壁１６の内側空間が、製品ガス流路３として機能する。また、第１メッシュ壁１５と第２メッシュ壁１６の間の空間には、吸着剤が充填され、この部分に吸着剤層４を形成する。原料ガス流路２の流路断面積は、円筒状容器１の軸方向において一定である。また、製品ガス流路３の流路断面積も、円筒状容器１の軸方向において一定である。
　この例では、吸着剤層４は、第１メッシュ壁１５と第３メッシュ壁１７の間の外側層２１と、第３メッシュ壁１７と第２メッシュ壁１６の間の内側層２２とから構成されている。外側層２１と内側層２２は、異なる吸着剤を充填することにより形成することができる。たとえば、外側層２１は活性アルミナを充填して形成し、内側層２２はゼオライトを充填して形成することができる。
　このような構成により、原料ガスを円筒状容器１に導入する導入口５が、円筒状容器１の軸方向における一端側において上記原料ガス流路２と連通している。また、製品ガスを円筒状容器１から排出する排出口６が、円筒状容器１の上記一端側において上記製品ガス流路３と連通している。
　すなわち、導入口５から導入された原料ガスは、外側管１３を通って円筒状容器１の底部に導入される。内底部材１２の下側空間に導入された原料ガスは、内底部材１２の外周部の外側の間隙を通過して原料ガス流路２に導入される。原料ガス流路２は円筒状容器１の内周部に沿った環状に形成されており、原料ガス流路２に導入された原料ガスは、吸着剤層４の外側から内側に向かってラジアル方向に流れる。その間に吸着対象のガス成分が吸着され、残りのガス成分が分離されて製品ガスとなる。製品ガスは、吸着剤層４の中心部に設けられた製品ガス流路３に流れ出る。製品ガス流路３に流れ出た製品ガスは、内底部材１２の開口１８および内側管１４を通って排出口６から排出される。
　本実施形態では、上記のようなガスの流れを実現することにより、偏流を抑制している。
　また、本実施形態では、上記の構造に加え、以下の構成を採用している。
（１）製品ガス流路３の流路断面積に対する原料ガス流路２の流路断面積の比を１．２~３．３に設定した。
（２）吸着剤層４のラジアル方向の差圧を、製品ガス流路３の軸方向における差圧の５０倍以上とした。
（３）製品ガス流路３の流路断面径を、吸着剤層４の軸方向長さの６％以上２２％以下に設定した。
　これらについて検証した結果を、以下に詳しく説明する。以下の説明では、原料ガスとして空気を使用し、製品ガスとして酸素を得る場合について検討した。
（１）製品ガス流路３の流路断面積に対する原料ガス流路２の流路断面積の比を１．２~３．３に設定した。
　図２は、ガスの流れ方向の違いが偏流に影響することを確認するために用いたモデルを示す図である。（Ａ−１）は本発明の実施例であり、原料ガスが円筒状容器１の下部から導入され、吸着剤層４をラジアル方向に通過し、製品ガスが円筒状容器１の下部から排出される構造である（以下「実施例」または「ＲＵ−ｆｌｏｗ」という）。（Ｂ−１）は比較検討例であり、原料ガスが円筒状容器１の下部から導入され、吸着剤層４をラジアル方向に通過し、製品ガスが円筒状容器１の上部から排出される構造である（以下「比較例」または「ＲＺ−ｆｌｏｗ」という）。
　表１に示すシミュレーション条件により、汎用的な熱流体解析ソフトであるＣＤ−ａｄａｐｃｏ社製の「ＳＴＡＲ　ＣＣＭ＋」を用い、吸着容器内のガスの流れをシミュレーションした。表１において、製品配管流速（ＰＶ）は製品ガス流路３におけるガスの流速を示している。
　なお、以下の表において、「原料配管」「製品配管」は、それぞれ原料ガス流路２、製品ガス流路３を示す。したがって「配管流速」は、原料ガス流路２または製品ガス流路３におけるガスの流速を示す。なお、このガスの流速は、ラジアル方向でない軸方向のものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　製品流量：５０００Ｎｍ３／ｈｒのときにおいて、下記の式（１）で表される断面積比をパラメータとし、吸着容器内の偏流率の検証を実施した。
　断面積比＝原料ガス流路の流路断面積（ｍ２）／製品ガス流路の流路断面積（ｍ２）・・・式（１）
　偏流率とは、下記の式（２）で与えられる数値である。
　偏流率（％）＝［吸着剤層を通過するガスの最大流速（ｍ／ｓｅｃ）／吸着剤層を通過するガスの平均流速（ｍ／ｓｅｃ）−１］×１００・・・式（２）
　図３は、比較例（ＲＺ−ｆｌｏｗ）における断面積比に対する偏流率の変化を示す図である。
　図４は、実施例（ＲＵ−ｆｌｏｗ）における断面積比に対する偏流率の変化を示す図である。
　比較例（ＲＺ−ｆｌｏｗ）では、断面積比を大きくしていくと偏流率は減少する傾向を見せるが、０まで下がることはなかった。一方、実施例（ＲＵ−ｆｌｏｗ）では、断面積比＝２．５５前後の領域で偏流率をほぼ０％近くまで下げることができた。
　図５は、実施例（ＲＵ−ｆｌｏｗ）における断面積比に対する偏流率の変化を示す図である。原料流量／製品流量が８．５の場合と６．５の場合を示している。この結果からわかるように、製品ガス流路３の流路断面積に対する原料ガス流路２の流路断面積の比は、１．２~３．３に設定するのが好ましい。また、この断面積比は、１．９５~２．５５であればなお好ましい。
　ラジアル型吸着容器において偏流に影響を及ぼす重要な要因の一つは、原料ガス流路２と製品ガス流路３の圧力差である。この圧力差は、原料ガス流路２および製品ガス流路３における圧力損失と静圧勾配に起因する。
　図２（Ｂ−２）に示すように、比較例（ＲＺ−ｆｌｏｗ）では、円筒状容器１の軸方向高さに対して、原料ガス流路２と製品ガス流路３の静圧勾配の傾きが逆行する。このため、容器上部に偏流が生じやすい。
　図２（Ａ−２）に示すように、実施例（ＲＵ−ｆｌｏｗ）では、原料ガス流路２と製品ガス流路３の静圧勾配の傾向が同じである。このため、静圧勾配の値が一定となるよう、原料ガス流路２と製品ガス流路３の断面積比をとることで、偏流の抑制が可能となる。
　表２に示す設計条件に基づいて製作したラジアル型吸着容器のパイロット機において、性能確認試験を実施した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 　表３にパイロット試験の結果を示す。
　表４に流体解析シミュレーションにおける偏流の大小による差圧の値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 　表３のパイロット試験結果に示すように、シミュレーションによる設計値は、実測値から大きく外れていない。流体解析シミュレーションでは、表４に示すように、偏流の大小によって静圧差は大きく変動する。すなわち、偏流が小さい場合、原料配管差圧Ｐｆ（原料ガス流路２の差圧）が１．１に対して製品配管差圧Ｐｐ（製品ガス流路２の差圧）が１．６である。一方、偏流が大きい場合、原料配管差圧Ｐｆ（原料ガス流路２の差圧）が１．０に対して製品配管差圧Ｐｐ（製品ガス流路２の差圧）が３７．５になる。表３に示した原料ガス流路２と製品ガス流路３の静圧差は、実測値でも、原料配管差圧Ｐｆ（原料ガス流路２の差圧）が４．１に対して製品配管差圧Ｐｐ（製品ガス流路２の差圧）が２．５である。これは、表４の偏流が大きい場合に比べても十分に小さい値と判断でき、偏流が抑制されていることを確認できた。
　以上のように、効果的に偏流を抑制するための構成は、流れ構造がＲＵ−ｆｌｏｗであって、製品ガス流路３の流路断面積に対する原料ガス流路２の流路断面積の比を、１．２~３．３に設定したものである。
（２）吸着剤層４のラジアル方向の差圧を、製品ガス流路３の軸方向における差圧の５０倍以上とした。
　次に、工程変化・流量変動及び製作上の問題に起因する偏流の抑制効果を検証した。
　ＰＳＡ法では、一般に複数の吸着容器を併設し、原料ガスを導入して吸着を行ない製品ガスを得る吸着工程、吸着工程後に吸着されたガス成分を脱着して吸着剤を再生する再生工程、他の吸着容器からパージガスを受けながら真空排気するパージ工程、他の吸着容器からの均圧ガスおよび原料ガスを受けて復圧する復圧工程を繰り返し行う。
　このとき、吸着工程および復圧工程と、再生工程およびパージ工程では、ガスの流れ方向が逆になる。すなわち、吸着工程および復圧工程では、上述したように原料ガス流路２から製品ガス流路に向かって内向きラジアル方向にガスが流れる。一方、再生工程およびパージ工程では、それとは逆に、製品ガス流路３から原料ガス流路に向かって外向きラジアル方向にガスが流れるのである。
　また、工程中に容器内の圧力が昇降するのに伴って、原料ガスの流量および製品ガスの流量も変動する。
　このようなガスの流れ方向の変化およびガス流量の変動が偏流に与える影響を考慮した。
　前述と同じ流体解析ソフトを用いて、吸着工程中に流量変動する場合の吸着容器内のガスの流れをシミュレーションした。
　表５にシミュレーション条件を示す。製品ガス流路３の軸方向における差圧（Ｐｐ）に対する吸着剤層４のラジアル方向の差圧（ΔＰ）であるΔＰ／Ｐｐをパラメータとした。その他の条件は一定にして吸着容器内の偏流状態を検証した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 　表６にシミュレーション結果を示す。条件（１）において、吸着工程中に流量変動した場合の最大偏流率は０．６８％であった。また、ΔＰ／Ｐｐの値を小さくしていくと、製品ガス流路３の軸方向における差圧に対して吸着剤層４のラジアル方向の差圧が減少し、偏流率が増加する結果となった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 　また、下記の表７に示すように、条件（１）において、パージ工程中にガスの流れが反転した場合の最大偏流率は０．４４％となり、吸着工程中に流量変動した場合の最大偏流率０．６８％よりも小さい値となった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 　ΔＰ／Ｐｐを十分大きくすることで、ガスの流れ方向の変化および流量変動によって生じる原料ガス流路２と製品ガス流路３の静圧勾配のずれに起因する偏流の増加を抑制することができる。２０ｋＰａＧ時である吸着工程において、ΔＰ／Ｐｐが７０倍の条件（１）では偏流率が０．０５、ΔＰ／Ｐｐが５３倍の条件（２）で偏流率が０．１１であるのに対し、ΔＰ／Ｐｐが３８倍の条件（３）では偏流率が０．２４に増加している。したがって、効果的に偏流を抑制する条件としては、ΔＰ／Ｐｐを５０倍以上の十分に大きい値とすることが好ましい。
（３）製品ガス流路３の流路断面径を、吸着剤層４の軸方向長さの６％以上２２％以下に設定した。
　下記の表８に示すように、製品ガス流路３の流路断面径と吸着剤層４の軸方向の充填長さの比率を変化させてシミュレーションを行った。上記比率が６~２４％のときに偏流率は０．０２~０．１１であるのに対し、上記比率が５％になると偏流率は０．２４に増加する。また、上記比率が２４％では、充填領域の差圧が４０００Ｐａを超え、従来の竪型と同程度になってしまい、ラジアル型とした効果がなくなってしまう。したがって、上記比率は６％以上２２％以下に設定した。上記比率のより好適な範囲は８％以上１２％以下である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 　以上のように、本実施形態のラジアル型吸着容器は、円筒状容器１の軸方向における一端側の導入口５から原料ガスが導入され、内周部の原料ガス流路２から中心部の製品ガス流路３に向かって吸着剤層４内を通過し、上記一端側の排出口６から製品ガスが排出される。このようにガスが流れることにより、円筒状容器１の軸方向における原料ガス流路２と製品ガス流路３の静圧勾配の傾きが同じ傾向となり、偏流が抑制される。
　さらに、製品ガス流路３の流路断面積に対する原料ガス流路２の流路断面積の比を１．２~３．３に設定することで、円筒状容器１の軸方向における原料ガス流路２と製品ガス流路３の静圧差の変動幅が所定の範囲内に収まり、効果的に偏流が抑制される。このように、テーパ形状や円錐状構造物等の複雑な構造を使うことなく、偏流を効果的に抑制し、ガスの流れの均一性を高めることができる。
　したがって、本実施形態のラジアル型吸着容器によれば、テーパ形状や円錐状構造物等の複雑な構造が不要となることで、吸着容器の製作が容易となり、設備コストの低減が可能となる。また、メンテナンスなども容易となる。また、吸着剤層４における圧力損失が低下し、消費動力が大幅に削減される。圧力損失を所定範囲内に抑えながら、吸着容器を縦方向に伸張して大型化することが可能となり、１系列あたりの製品発生量の増加を見込むことができる。さらに、偏流が少ない分だけ吸着剤の利用効率が高くなり、分離効率が向上する。
　また、吸着剤層４のラジアル方向の差圧が、製品ガス流路３の軸方向における差圧の５０倍以上であるため、
　偏流をさらに効果的に抑制することができる。
　また、製品ガス流路３の流路断面径が、吸着剤層４の軸方向長さの６％以上２２％以下に設定されているため、
　偏流をさらに効果的に抑制することができる。
　１：円筒状容器
　２：原料ガス流路
　３：製品ガス流路
　４：吸着剤層
　５：導入口
　６：排出口
１１：蓋部材
１２：内底部材
１３：外側管
１４：内側管
１５：第１メッシュ壁
１６：第２メッシュ壁
１７：第３メッシュ壁
１８：開口
１９：押え部材
２１：外側層
２２：内側層
２５：充填口

Claims (3)

  1. 円筒状容器の内周部に環状に配置した原料ガス流路と、円筒状容器の中心部に配置した製品ガス流路と、原料ガス流路と製品ガス流路の間に形成された吸着剤層とを含んで構成され、
    　原料ガスを円筒状容器に導入する導入口が、円筒状容器の軸方向における一端側において上記原料ガス流路と連通し、
    　製品ガスを円筒状容器から排出する排出口が、円筒状容器の上記一端側において上記製品ガス流路と連通し、
    　製品ガス流路の流路断面積に対する原料ガス流路の流路断面積の比が１．２~３．３に設定されていることを特徴とするラジアル型吸着容器。
  2. 吸着剤層のラジアル方向の差圧が、製品ガス流路の軸方向における差圧の５０倍以上である請求項１記載のラジアル型吸着容器。
  3. 製品ガス流路の流路断面径が、吸着剤層の軸方向長さの６％以上２２％以下に設定されている請求項１または２記載のラジアル型吸着容器。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115636483A (zh) * 2022-12-14 2023-01-24 中国科学院合肥物质科学研究院 一种基于电吸附的污水处理系统及控制方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110201488A (zh) * 2019-07-03 2019-09-06 东北大学 一种径向均流变压吸附塔

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62191016A (ja) * 1986-02-17 1987-08-21 Teisan Kk ガス吸着塔
JPH01164417A (ja) * 1987-12-18 1989-06-28 Hitachi Ltd 圧力スイング吸着装置
JPH11192425A (ja) * 1997-10-22 1999-07-21 Linde Ag 反応器

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6086659A (en) * 1999-01-29 2000-07-11 Air Products And Chemicals, Inc. Radial flow adsorption vessel
US6468333B2 (en) * 2001-01-22 2002-10-22 Aeronex, Inc. Gas purifier apparatus
US20040137905A1 (en) * 2003-01-09 2004-07-15 Docomo Communications Laboratories Usa, Inc. System and method for channel scanning in wireless networks
US7141092B1 (en) * 2004-05-10 2006-11-28 Subir Roychoudhury Regenerable adsorption system
US8101133B2 (en) * 2010-02-25 2012-01-24 Praxair Technology, Inc. Radial flow reactor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62191016A (ja) * 1986-02-17 1987-08-21 Teisan Kk ガス吸着塔
JPH01164417A (ja) * 1987-12-18 1989-06-28 Hitachi Ltd 圧力スイング吸着装置
JPH11192425A (ja) * 1997-10-22 1999-07-21 Linde Ag 反応器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115636483A (zh) * 2022-12-14 2023-01-24 中国科学院合肥物质科学研究院 一种基于电吸附的污水处理系统及控制方法
CN115636483B (zh) * 2022-12-14 2023-07-04 中国科学院合肥物质科学研究院 一种基于电吸附的污水处理系统及控制方法

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