JPH0647055B2 - 混合ガス分離装置 - Google Patents

混合ガス分離装置

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JPH0647055B2
JPH0647055B2 JP62111172A JP11117287A JPH0647055B2 JP H0647055 B2 JPH0647055 B2 JP H0647055B2 JP 62111172 A JP62111172 A JP 62111172A JP 11117287 A JP11117287 A JP 11117287A JP H0647055 B2 JPH0647055 B2 JP H0647055B2
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separation
adsorbent
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良成 小笠原
伸治 水野
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シ−ケ−デイ株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、シリカゲル、活性アルミナ、モレキユラシー
ブス(molecular sieves)などの吸着剤または塩化リチウ
ム等の吸収剤からなる分離剤を充填した2本の分離筒の
一方に、水蒸気を含んだ空気または窒素と酸素の混合ガ
ス等の2種以上のガスからなる混合ガスを通して1種ま
たは2種以上のガスを分離して処理する分離サイクル
と、処理済みのガスの一部を他方の分離筒に通して、そ
の中の分離剤に吸着または吸収されていたガスを除去し
て再生する再生サイクルを交互に繰り返すようにした混
合ガスの分離装置に関する。
従来の技術及び発明が解決しようとする問題点 従来、このような混合ガス分離装置は、吸着剤または吸
収剤等の分離剤を充填した主分離筒を各々介設した2つ
の主管路を互いに並列して両主管路の入口側を共通の供
給口に、また、両主管路の出口側を共通の吐出口に、夫
々、接続し、両主管路同士を、吐出口側において、固定
または可変の絞り装置を介設したバイパス管路で接続
し、供給口から供給された、水蒸気を含む空気等のよう
に2種以上のガスからなる加圧された未処理の混合ガス
を、各主管路に介設した複数の開閉弁の切換作動によ
り、各主管路に一定時間ずつ交互に供給し、未処理の混
合ガスを一方の主分離筒に通して1種または2種以上の
ガスを分離して除去した処理済みガスを吐出口から吐出
させる分離サイクルと、処理済みガスの一部をバイパス
管路に分流させて絞り装置を通すことにより減圧してさ
らに低濃度となつた処理済みガスを他方の主分離筒に供
給し、その主分離筒内の分離剤に吸着または吸収されて
いたガスを取り去つて再生させる再生サイクルとを交互
に繰り返して未処理の混合ガスからの1種または2種以
上のガスの分離処理を連続して行なうようになつてお
り、この装置の原理は、シリカゲルなどの吸着または吸
収剤からなる分離剤がこれに接するガスの相対濃度の相
違により、混合ガスに含まれた1種または2種以上のガ
スを吸着若しくは吸収し、または、これらを放出する特
性を利用したものであり、例えば空気等のガス中に含ま
れた水蒸気をシリカゲル等の吸着剤を充填した分離筒内
を通すことにより分離して除湿する場合、ガス中に含ま
れる単位体積当りの水蒸気量は、圧力を下げて膨張させ
るとその圧力低下に比例して小さくなることから、吸着
剤が絶対圧力P1、体積Qの未処理ガスから吸着した水
分を放出させるに必要な再生用ガスの体積Rは、その絶
対圧力をP2とすると、R=P2/P1×Qとなり、これ
により、未処理ガスの通された側の分離筒から除湿され
て取出口に流出する除湿済みガスのP2/P1の分だけを
他側の分離筒に供給すればその分離筒内の吸着剤が吸着
した水分を脱水して再生させることができるのである
が、実際には、管路内の流動抵抗や分離筒内における圧
力損失あるいは吸着剤の吸脱湿特性のヒステリシス、分
離筒内の温度変化、分離筒内でのガスの流れ方等により
上記理論式が成り立たず、再生側の分離筒内の吸着剤を
再生させるのには前記圧力比以上の除湿済みガスを必要
とし、このため、未処理ガスの除湿処理の効率を一定以
上に高めることができなかつた。
問題点を解決するための手段 本発明の混合ガス分離装置は、上記の問題点を解決する
ための手段として、バイパス管路の絞り装置の両側に、
そのバイパス管路内を流通する処理済みガスから、除去
すべきガスをさらに低濃度に除去する補助分離筒を、夫
々、介設した構成とした。
発明の作用及び効果 本発明は上記構成になり、一方の主分離筒により1種ま
たは2種以上のガスが除去されてバイパス管路内に流入
した処理済みガスが絞り装置の上流側の補助分離筒を流
通することにより除去すべきガスの濃度がさらに低下し
て絞り弁、オリフイスなどの絞り装置に至り、これを流
過する際の圧力の低下により膨張してさらに濃度が低下
し、絞り装置の下流側の補助分離筒内の分離剤から吸着
または吸収していたガスを取り去つて再生させつつ再生
側の主分離筒に流入するのであつて、補助分離筒の吸着
剤が絶対圧力P1、体積Qのガスから吸着した水分を放
出させるに必要な再生用ガスの体積Rは、その絶対圧力
をP2とすると、理論的にR=P2/P1×Qでよいとこ
ろを、R=Qであるため、絞り装置の下流側の補助分離
筒内の分離剤が再生時間に略P2/P1を乗じた時間で再
生され、その後は絞り装置を通過して除去すべきガスの
濃度が著しく低下した処理済みガスがそのまま再生側の
主分離筒に流入するため、その主分離筒内の分離剤に吸
着または吸収していたガスを多量に取り去ることができ
るのであつて、これにより、吐出口からの処理済みガス
の吐出量を従来装置と同一とするならば、処理済みガス
内における除去すべきガスの濃度をさらに低下させるこ
とができ、吐出される処理済みガスに混入している除去
すべきガスの濃度を同一とするならば、再生用のガスの
量を減じて処理済みガスの吐出量を増大させることがで
きる効果がある。
実施例 以下、本発明を空気中の水蒸気を除去する除湿装置に適
用した実施例を添付図面に基づいて説明する。
第1図は第1実施例を示し、水蒸気を含んだ未処理ガス
の供給管1と除湿済みガスの吐出管2の間に、シリカゲ
ル等の吸着剤の充填された主分離筒3a、3bを夫々介
設した2本の主管5a、5bが並列して接続されてお
り、各主管5a、5bの各主分離筒3a、3bの供給管
1側が、中間部に排出口7を有する接続管6により互い
に接続され、接続管6の両主管5a、5bとの接続部付
近に夫々開閉弁8が介設されているとともに、各主管5
a、5bの接続管6との接続部の供給管1に夫々開閉弁
10が介設されており、一方、各主管5a、5bの各主
分離筒3a、3bの吐出管2側が、中間部に絞り弁11
の介設されたバイパス管12によつて互いに接続され、
各主管5a、5bのバイパス管12との接続部の吐出管
2に夫々逆止弁14が介設されており、図に示す左側の
主管5aの開閉弁10を開いて右側の開閉弁10を閉じ
るとともに、接続管6の左側の開閉弁8を閉じて右側の
開閉弁8を開くと、供給管1から供給される未処理の空
気が左側の主分離筒3aを通つて水蒸気が除去され、逆
止弁14を開いて吐出管2から吐出されるとともに、主
分離筒3aを流通して除湿された除湿済み空気の一部が
バイパス管12に流入し、絞り弁11を通過することに
より減圧されてさらに湿度が低下した状態で右側の主分
離筒3bを通り、その中に充填された吸着剤から水分を
奪つて再生させた後、接続管6の中間の排出口7から排
出され、また、開閉弁8、10の開閉状態を上記と逆に
することにより、未処理の空気が右側の主分離筒3bを
通つて除湿されて吐出管2から吐出されるとともに、そ
の主分離筒3bにより除湿された除湿済みの空気の一部
がバイパス管12に流入し、絞り弁11を通過すること
により減圧されてさらに湿度が低下し、左側の主分離筒
3aを通り、その中に充填された吸着剤から水分を奪つ
て再生させた後、接続管6の排出口7から排出されるよ
うになつており、開閉弁8、10の切換え操作を一定時
間毎に行なうことにより、一方の主分離筒が未処理の空
気の除湿を行なつている間はその主分離筒により除湿さ
れた除湿済み空気が他方の主分離筒内を流通することに
よりその内部の吸着剤の脱水が行なわれて再生されるの
であつて、開閉弁8、10の切換操作を一定時間毎に行
なうことにより、水蒸気を含んだ未処理空気の除湿処理
を連続して行なうことができるようになつている。
上記は従来公知の除湿装置と同一であるが本実施例にお
いては、バイパス管12の絞り弁11の両側に、夫々、
主分離筒3a、3bと同様に、シリカゲル等の吸着剤の
充填された補助分離筒15a、15bが介設されてい
る。
このため、主分離筒3aにより除湿されてバイパス管1
2に流入した除湿済み空気が絞り弁11を通ることによ
り減圧される前にその上流側の補助分離筒15aにより
除湿されてさらに湿度が低下して絞り弁11に至り、絞
り弁11を通過して減圧することによりさらに湿度が低
下し、絞り弁11の下流側の補助分離筒15b内の吸着
剤を再生させつつ再生側の主分離筒3bに流入するので
あつて、補助分離筒15bの吸着剤が、絶対圧力P1
体積Qの空気から吸着した水分を放出させるに必要な再
生用ガスの体積Rは、その絶対圧力をP2とすると、理
論的にR=P2/P1×Qでよいところを、R=Qである
ため、絞り弁11の下流側の補助分離筒15b内の吸着
剤が短時間のうちに脱水されて再生され、その後は絞り
弁11を通過して著しく湿度の低下した除湿済み空気が
そのまま再生側の主分離筒3bに流入するために、その
主分離筒3b内の吸着剤は多量の水分を脱水して再生さ
れる。
本実施例において、開閉弁8、10の切換えを2分毎に
行ない、主分離筒の吸着剤には活性アルミナを使用し、
また補助分離筒の吸着剤にはモレキユラシーブスを使用
して1m3当り46.1gの水を含んだ未処理空気を絶対
圧力8気圧温度38℃にして毎分2m3の割合で供給し、
吐出管2に毎分1.64m3の除湿済み空気を取出すよう
にしたところ、吐出管2から吐出された除湿済み空気の
1m3当りに含まれる水分量が、補助分離筒15a、1
5bのない従来装置において吐出管2に同じ量だけ吐出
した場合に0.083gであつたのに対して、0.04
3gと大幅に減少させることができたのであるが、この
際の補助分離筒15a、15bの機能を確認するため
に、管路中の各点における流量と水分含有量を測定した
ところ、図に示す左側の主分離筒3aが除湿側となつて
いるとき、バイパス管12のA点における除湿済み空気
の水分量が0.013g/m3となつていたことからB
点における除湿済み空気の水分量が0.013(g/m
3)×1.033(kgf/cm2)/8.033(kgf/cm2
=0.00167(g/m3)となり、この著しく乾燥
した除湿済み空気が絞り弁11の下流側の補助分離筒1
5b内の吸着剤を再生しつつ再生側の主分離筒3bに流
入するのであるが、この下流側の補助分離筒15bの吸
着剤を脱水して再生させるに必要な除湿済み空気の流量
は、バイパス管12に流入する除湿済み空気の流量が
0.36m3/分であるから、0.36(m3/分)×
1.033(kgf/cm2)×8.033(kgf/cm2)=0.
046(m3/分)であればよいのに対し、実際には
0.36m3/分で2分間流れるため、0.046(m3
/分)/0.36(m3/分)×2(分)=0.26
(分)で補助分離筒15b内の吸着剤が再生されるので
あつて、残りの1.74分の間は再生側の主分離筒3b
に前記した著しく乾燥した除湿済み空気が流入すること
から、その主分離筒3b内の吸着剤は多量の水分が除去
されていることが確められた。
本実施例では主分離筒の吸着剤には活性アルミナを使用
し、また補助分離筒の吸着剤にはモレキユラシーブスを
使用したが、これに限らず各種吸着剤や吸着剤をそれぞ
れの筒に充填して使用することができる。
なお、上記実験においては吐出管2から吐出する除湿済
み空気の流量を従来装置の場合と同一にして行なつたの
であるが、得られる除湿済み空気の湿度を従来装置と同
一とするならば、再生側の主分離筒に流す除湿済み空気
の流量が少なくて済むから、除湿済みの吐出量を多くす
ることができるのは明らかである。
第2図は本発明の第2実施例を示し、前記実施例におい
て、両側の主分離筒3a、3bとバイパス管12との接
続部に夫々大気に通ずる分岐管16a、16bを接続し
て、各分岐管16a、16bに夫々開閉弁17a、17
bを介設したものであつて、他の構成は前記実施例と同
一であり、常には、両開閉弁17a、17bを閉じてお
き、各開閉弁8、10の操作により両主分離筒3a、3
bの除湿側と再生側の切換えを行なつた際、これと同時
に、再生側に切換えられた方の主分離筒3a(3b)側
の開閉弁17a(17b)を開き、絞り弁11の下流側
の補助分離筒15a(15b)内の吸着剤を再生して多
量の水分を含んだ再生空気を大気に放出させることによ
り、再生側の主分離筒3a(3b)内に流入させないよ
うにし、その補助分離筒15a(15b)内の吸着剤の
再生が終了して再生空気の露点が下がつた時点で前記開
閉弁17a(17b)を閉じてその再生空気を主分離筒
3a(3b)に流入させるようになつており、このた
め、再生側の主分離筒3a(3b)には露点の低い再生
空気のみが流入し、その中の吸着剤の再生効率がさらに
高まる利点がある。なお、前記実施例における実験結果
より、補助分離筒15a、15b内の吸着剤を再生する
のに要する時間が0.26分であることから、主分離筒
3a、3bの切換えと同時に、再生側の開閉弁17a
(17b)を0.26分間だけ開けばよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例の構成図、第2図は第2実
施例の構成図である。 1:供給管、2:吐出管、3a、3b:主分離筒、5
a、5b:主管路、8、10:開閉弁、11:絞り弁、
12:バイパス管、15a、15b:補助分離筒

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】吸着剤または吸収剤等の分離剤を充填した
    主分離筒を各々介設した2つの主管路を互いに並列して
    該両主管路の入口側を共通の供給口に、また、該両主管
    路の出口を共通の吐出口に、夫々、接続し、該両主管路
    同士を、前記吐出口側において、固定または可変の絞り
    装置を介設したバイパス管路で接続し、前記供給口から
    供給された、2種以上のガスからなる加圧された未処理
    の混合ガスを、前記各主管路に介設した複数の開閉弁の
    切換作動により、前記各主管路に一定時間ずつ交互に供
    給し、前記未処理の混合ガスを一方の前記主分離筒に通
    し、1種または2種以上のガスを分離して除去した処理
    済みガスを前記吐出口から吐出させる分離サイクルと、
    該処理済みガスの一部を前記バイパス管路に分流させて
    前記絞り装置に通すことにより減圧して低濃度となつた
    処理済みガスを他方の前記主分離筒に供給し、該主分離
    筒内の前記分離剤に吸着または吸収されていたガスを取
    り去つて再生させる再生サイクルとを交互に繰り返すよ
    うにした混合ガス分離装置において、前記バイパス管路
    の前記絞り装置の両側に、該バイパス管路内を流通する
    処理済みガスから、除去すべきガスをさらに低濃度に除
    去する補助分離筒を、夫々、介設したことを特徴とする
    混合ガス分離装置。
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