JPH0739919U - Gas separation equipment - Google Patents
Gas separation equipmentInfo
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- JPH0739919U JPH0739919U JP7564693U JP7564693U JPH0739919U JP H0739919 U JPH0739919 U JP H0739919U JP 7564693 U JP7564693 U JP 7564693U JP 7564693 U JP7564693 U JP 7564693U JP H0739919 U JPH0739919 U JP H0739919U
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 吸着塔４内に粒状吸着剤１４を層状に滞留さ
せながら、その内部に原料ガスをノズルから吹き出して
原料ガス中の易吸着ガスを吸着させ、上記層状に滞留し
ている吸着剤１４を層の底部から第１の緩衝槽１９を経
由して再生槽５内に取り出し、易吸着ガスの脱着と吸着
剤１４の再生を行ったのち、二重シール式ダンパー１
８，２０，２１，２２ａを介して第２の緩衝槽２２およ
び吸着剤返送手段２３を経由して上記層状滞留部に戻
す。そして、各容器間の圧力差を調節するための圧力差
調節配管５１，５３，５５，５７を設け、各容器間の圧
力差を等しくする。
【効果】 吸着体の滞留ないし移動の過程でガスの吸
着，脱着を行うため、従来のＰＳＡ装置を用いた分離方
法のように頻繁な弁の開閉が不要となり、それにともな
う吸着塔内の圧力変動も少ない。しかも、上記圧力差調
節配管が設けられているため、装置全体の圧力バランス
が良好に維持され、純度の高い製品ガスを安定して分離
製造することができる。
(57) [Summary] [Structure] While adsorbing the granular adsorbent 14 in layers in the adsorption tower 4, the raw material gas is blown out from the nozzle to adsorb the easily adsorbed gas in the raw material gas and retain in the above layer. The adsorbent 14 that has been adsorbed is taken out from the bottom of the layer into the regeneration tank 5 via the first buffer tank 19, and the easily adsorbed gas is desorbed and the adsorbent 14 is regenerated.
It is returned to the layered retention section via the second buffer tank 22 and the adsorbent returning means 23 via 8, 20, 21, 22a. Then, pressure difference adjusting pipes 51, 53, 55, 57 for adjusting the pressure difference between the respective containers are provided to equalize the pressure difference between the respective containers. [Effect] Since gas is adsorbed and desorbed in the process of retention or movement of the adsorbent, it is not necessary to open and close the valve as frequently as in a conventional separation method using a PSA device, and the pressure fluctuation in the adsorption tower is accompanied with it. Also few. Moreover, since the pressure difference adjusting pipe is provided, the pressure balance of the entire apparatus is maintained well, and the product gas of high purity can be stably separated and manufactured.
Description
【０００１】[0001]
この考案は、空気や排ガス等の混合ガスから特定の成分ガスを分離するための 装置に関するものである。 The present invention relates to a device for separating a specific component gas from a mixed gas such as air and exhaust gas.
【０００２】[0002]
空気等の混合ガスから窒素，酸素等の特定成分ガス（製品ガス）を分離する方 法としては多種の方法があるが、最近では、吸着剤を用いた分離方法が、装置の 設計の容易さや、設備費の安価なことから広く用いられている。このような、吸 着剤を用いた分離方法は、一般にＰＳＡ法と呼ばれ、複数の吸着塔内に吸着剤を 充填し、これらの吸着塔に対する混合ガスの供給、特定成分ガスの吸着、特定成 分ガスの脱着、吸着剤の再生という操作を弁の切替えによって交互に行うように なっている。そして、原料ガスの供給は、加圧状態で行われ、特定成分ガスの脱 着は、常圧または真空吸引によって行われている。 There are various methods for separating a specific component gas (product gas) such as nitrogen or oxygen from a mixed gas such as air, but recently, a separation method using an adsorbent has been adopted because of its ease of device design. Widely used because of low equipment cost. Such a separation method using an adsorbent is generally called a PSA method, in which a plurality of adsorption towers are filled with an adsorbent, and a mixed gas is supplied to these adsorption towers, and a specific component gas is adsorbed and specified. The operations of desorption of component gas and regeneration of adsorbent are performed alternately by switching the valve. The source gas is supplied under pressure, and the specific component gas is desorbed by atmospheric pressure or vacuum suction.
【０００３】[0003]
このＰＳＡ法による装置では、上記各操作を順次行うことから、弁の開閉回数 が極めて多くなって弁の寿命が短くなると同時に、弁の頻繁な開閉により吸着塔 内における圧力変動が大きくなり、その結果、特定成分ガスの純度変動が大きく なるという難点が生じている。また、均圧時等大量ガスの瞬間的流入による騒音 発生が不可避である。さらに、この装置では、各吸着塔を平面配置とせざるを得 ず、広大なスペースを要する。 In the PSA method, since the above-mentioned operations are sequentially performed, the number of times of opening and closing of the valve becomes extremely large and the life of the valve becomes short. At the same time, the frequent opening and closing of the valve causes a large pressure fluctuation in the adsorption tower. As a result, there is a drawback that the fluctuation of the purity of the specific component gas becomes large. In addition, it is inevitable that noise will be generated due to the instantaneous inflow of a large amount of gas during pressure equalization. Furthermore, in this device, each adsorption tower must be arranged in a plane, and a vast space is required.
【０００４】 そこで、本考案者らは、上記ＰＳＡ法の欠点を解消すべく一連の研究を重ねた 結果、吸着塔内に粒状吸着剤を層状に溜めて徐々に流下させる一方、下から原料 ガスを吹き出して両者を向流接触させ、混合ガス中の易吸着ガスを吸着剤に吸着 させ、吸着塔外でこれを再生して循環使用するという画期的な方法を開発し、す でに出願している（特願平４−５６６５９、平成４年２月８日出願）。Therefore, the inventors of the present invention have conducted a series of studies to eliminate the drawbacks of the PSA method, and as a result, accumulated granular adsorbents in layers in an adsorption tower and gradually let them flow down, while starting from the bottom with the raw material gas. We developed an epoch-making method in which air is blown out to bring them into countercurrent contact, the easily adsorbed gas in the mixed gas is adsorbed by the adsorbent, and this is regenerated outside the adsorption tower and recycled for use. (Japanese Patent Application No. 4-56659, filed on February 8, 1992).
【０００５】 この方法によれば、従来のＰＳＡ法による装置のように、多数の弁およびその 頻繁な開閉が不要となる上、圧力変動が極めて少なくなり製品ガスの純度ばらつ きが少なくなる等の利点がある。しかも、吸着塔と再生槽とを、二重シール式ダ ンパーを介して接続すると、この二重シール式ダンパーの上下のダンパーを交互 に開閉することにより接続部における気密性を保持しながら粒状吸着剤を移送す ることができるという利点がある。しかし、実際に上記方法によって装置を稼働 させてみると、上記二重シール式ダンパーを交互に開閉させて上の容器から下の 容器内に粒状吸着剤を移送する際に、上下の容器内の圧力が互いに異なると、粒 状吸着剤の移送がスムーズに行われなれず、粒状吸着剤の定量供給，制御が困難 となって製品ガスの純度が不安定になることがわかった。例えば、上の容器内が 負圧で下の容器内が正圧の条件でダンパー弁を開くと、ガスが下から上に流れ、 落下しようとする粒状吸着剤がガスの影響で吹き上げられ、全く落下しない現象 が生じる場合がある。また、上の容器内が正圧で下の容器内が負圧の条件でダン パー弁を開くと、粒状吸着剤の落下速度は上下容器間の差圧に左右されて均一な 速度で落下しないため、粒状吸着剤の供給量が不安定となる。しかも、上下の容 器間で差圧が大きいと、急激なガス移動に随伴して粒状吸着剤が落下して下の容 器内壁と激しく衝突するため、粒状吸着剤が粉化しやすいという問題もある。According to this method, unlike the conventional apparatus using the PSA method, a large number of valves and their frequent opening and closing are not required, and pressure fluctuations are extremely reduced, resulting in less variation in product gas purity. There are advantages. Moreover, when the adsorption tower and the regeneration tank are connected via a double-sealed damper, the upper and lower dampers of this double-sealed damper are alternately opened and closed to maintain the airtightness of the connecting portion while providing granular adsorption. There is an advantage that the agent can be transferred. However, when the device is actually operated by the above method, when the granular adsorbent is transferred from the upper container to the lower container by alternately opening and closing the double seal damper, It was found that if the pressures differ from each other, the transfer of the particulate adsorbent cannot be performed smoothly, and it becomes difficult to supply and control the particulate adsorbent in a fixed amount, and the purity of the product gas becomes unstable. For example, if the damper valve is opened under conditions where the upper container has a negative pressure and the lower container has a positive pressure, the gas flows from the bottom to the top, and the particulate adsorbent that is about to fall is blown up due to the gas, and The phenomenon of not falling may occur. Also, if the damper valve is opened under the conditions of positive pressure in the upper container and negative pressure in the lower container, the falling speed of the granular adsorbent depends on the pressure difference between the upper and lower containers and does not drop at a uniform speed. Therefore, the supply amount of the granular adsorbent becomes unstable. In addition, if the pressure difference between the upper and lower vessels is large, the granular adsorbent drops due to the rapid gas movement and collides violently with the inner wall of the vessel below. is there.
【０００６】 この考案は、このような事情に鑑みなされたもので、弁の頻繁な開閉が不要で 、しかも使用する粒状吸着剤が、ダンパー弁の開閉に影響を受けることなく安定 して供給され、安定した純度の製品ガスを分離することのできるガスの分離装置 の提供をその目的とする。The present invention has been made in view of such circumstances, and does not require frequent opening and closing of the valve, and the granular adsorbent to be used is stably supplied without being affected by opening and closing of the damper valve. The object is to provide a gas separation device capable of separating product gas of stable purity.
【０００７】[0007]
上記の目的を達成するため、この考案の混合ガスの分離装置は、粒状吸着剤を 内蔵する吸着塔と、上記吸着塔の下部に、第１の緩衝槽を介して接続される粒状 吸着剤の再生槽と、上記再生槽の下部に、第２の緩衝槽を介して接続され再生さ れた吸着剤を上記吸着塔内に返送する粒状吸着剤返送手段と、原料混合ガスを上 記吸着塔に導入する混合ガス供給手段と、混合ガスから分離されたガスを導出す る導出手段を備え、上記吸着塔の内部に仕切棚が設けられ、その上に粒状吸着剤 が上昇ガスと向流接触しながら層状に溜められるようになっており、上記吸着塔 における仕切棚より下の部分に上記混合ガス供給手段の先端が接続され、この仕 切棚より上の部分に上記粒状吸着剤返送手段の先端が接続され、上記仕切棚には 、その先端開口部が上記粒状吸着剤の層内に位置決めされ、かつ粒状吸着剤の侵 入防止がなされた混合ガス吹出用のノズルが設けられているとともに粒状吸着剤 を徐々に流下させるための流下孔が設けられている混合ガス分離装置であって、 上記吸着塔，第１の緩衝槽，再生槽，第２の緩衝槽および粒状吸着剤返送手段が 、いずれも二重シール式ダンパーを介して接続され、かつ上記吸着塔と第１の緩 衝槽の間、第１の緩衝槽と再生槽の間、再生槽と第２の緩衝槽の間、第２の緩衝 槽と吸着塔の間が、互いの圧力差を調節するための圧力差調節配管によって接続 されているという構成をとる。 In order to achieve the above-mentioned object, the device for separating mixed gas of the present invention comprises an adsorption tower containing a granular adsorbent, and a granular adsorbent connected under the adsorption tower via a first buffer tank. A regeneration tank, a granular adsorbent return means connected to the lower portion of the regeneration tank via a second buffer tank to return the regenerated adsorbent into the adsorption tower, and the raw material mixed gas as described above. The adsorber is equipped with a mixed gas supply means and a derivation means for discharging the gas separated from the mixed gas, and a partition shelf is provided inside the adsorption tower, on which the granular adsorbent comes into countercurrent contact with the rising gas. However, the ends of the mixed gas supply means are connected to the part below the partition shelf in the adsorption tower, and the part above the partition shelf of the granular adsorbent return means is The tip is connected and the partition shelf has its tip opening. Is positioned in the layer of the particulate adsorbent, and is provided with a nozzle for blowing out the mixed gas in which the infiltration of the granular adsorbent is prevented and a downflow hole for gradually letting down the granular adsorbent. In the mixed gas separation device, the adsorption tower, the first buffer tank, the regeneration tank, the second buffer tank and the granular adsorbent returning means are all connected via a double seal damper, and The pressure between the adsorption tower and the first buffer tank, between the first buffer tank and the regeneration tank, between the regeneration tank and the second buffer tank, and between the second buffer tank and the adsorption tower The structure is such that they are connected by pressure difference adjustment piping for adjusting the difference.
【０００８】[0008]
すなわち、この考案は、従来のＰＳＡ法の装置のように、吸着塔内に吸着剤を 固定するのではなく、吸着塔の吸着空間に粒状吸着剤を層状に溜め、この層に、 ノズルから原料となる混合ガスを吹き出し、その吹き出し圧によって上記粒状吸 着剤と混合ガスとを向流接触させ、混合ガス中の易吸着ガスを粒状吸着剤に吸着 させるようになっている。そして、上記易吸着ガスを吸着した粒状吸着剤を、上 記吸着塔とは別個の再生槽内に徐々に移動させ、そこで易吸着ガスを脱着させて 粒状吸着剤の再生を行い、再び上記吸着塔内に戻して循環再使用できるようにな っている。このように、この装置は、粒状吸着剤を移動させながら、その移動の 過程で易吸着ガスの吸着と脱着を行い吸着体を循環再使用するため、従来のＰＳ Ａ法による装置のように、多数の弁ならびに頻繁な弁の開閉が不要となるうえ、 圧力変動が極めて少なくなって製品ガスの純度ばらつきも生じなくなる。そのう え、この装置では、吸着塔の下部と再生槽とを第１の緩衝槽を介して接続し、上 記再生槽の下部と粒状吸着剤返送手段とを第２の緩衝槽を介して接続し、各接続 部に二重シール式ダンパーを用いるとともに、上記吸着塔と第１の緩衝槽の間、 第１の緩衝槽と再生槽の間、再生槽と第２の緩衝槽の間、第２の緩衝槽と吸着塔 の間を、互いの圧力差を調節するための圧力調節配管で接続している。このため 、上記二重シール式ダンパーのダンパー弁開閉時に、ダンパーによって接続され た上下の容器（吸着塔，再生槽等）を同圧に調節することにより、粒状吸着剤の 移動を、一定の速度で確実に行うことができる。これにより、粒状吸着剤の供給 量，移動速度を一定に保つことができ、非常に純度の高い製品ガスを安定的に分 離することができるという利点を有する。 That is, this device does not fix the adsorbent in the adsorption tower like the conventional PSA apparatus, but accumulates the granular adsorbent in a layer in the adsorption space of the adsorption tower, and the raw material is discharged from the nozzle through the nozzle in this layer. The mixed adsorbent gas is blown out, and the blowing pressure causes the particulate adsorbent and the mixed gas to come into countercurrent contact with each other so that the easily adsorbed gas in the mixed gas is adsorbed to the granular adsorbent. Then, the granular adsorbent having adsorbed the easily adsorbed gas is gradually moved into a regeneration tank separate from the adsorption tower, where the easily adsorbed gas is desorbed to regenerate the granular adsorbent, and the adsorbent is again adsorbed. It can be recycled back into the tower for reuse. In this way, this device, while moving the granular adsorbent, adsorbs and desorbs the easily adsorbed gas in the course of the movement and recycles the adsorbent, and thus, like the conventional PS A method, A large number of valves and frequent opening and closing of valves are not required, and pressure fluctuations are extremely small, and variations in product gas purity do not occur. In this device, the lower part of the adsorption tower and the regeneration tank are connected via the first buffer tank, and the lower part of the regeneration tank and the granular adsorbent returning means are connected via the second buffer tank. A double seal type damper is used for each connection, and the connection between the adsorption tower and the first buffer tank, between the first buffer tank and the regeneration tank, between the regeneration tank and the second buffer tank, The second buffer tank and the adsorption tower are connected by a pressure adjusting pipe for adjusting the pressure difference between them. Therefore, when opening and closing the damper valve of the double seal damper, the upper and lower vessels (adsorption tower, regeneration tank, etc.) connected by the damper are adjusted to the same pressure to move the granular adsorbent at a constant speed. Can be done reliably. This has the advantage that the supply amount and moving speed of the granular adsorbent can be kept constant, and the product gas of extremely high purity can be stably separated.
【０００９】 つぎに、この考案を詳しく説明する。Next, this invention will be described in detail.
【００１０】 まず、この考案の装置が対象とする混合ガスの分離とは、例えば、空気、また は工業用ガス製造過程中の混合ガスからの特定有効ガス（例えばＨ2 、ＣＯ、ハ イドロカーボン類等のあらゆる有効ガス）の濃縮，回収、あるいは有害ガスを含 んだガスの浄化等があげられる。First, the separation of the mixed gas targeted by the device of the present invention means, for example, air, or a specific effective gas (for example, H 2 , CO, or hydrocarbon) from the mixed gas in the industrial gas manufacturing process. Examples include the concentration and recovery of all effective gases such as chemicals, etc., or the purification of gases containing harmful gases.
【００１１】 また、この考案で用いる粒状吸着剤としては、ゼオライト，シリカゲル，活性 アルミナ，活性炭等の粒状物があげられ、単独でもしくは併せて用いられる。例 えば、窒素の吸着剤としてはゼオライトモレキュラーシーブ、酸素の吸着剤とし てはカーボンモレキュラーシーブ、炭酸ガスに対してはゼオライトモレキュラー シーブ等が用いられる。また、除湿用としてはシリカゲル，活性アルミナが好適 に用いられ、空気中のハイドロカーボンの吸着に対しては活性炭等が用いられる 。なお、このような吸着剤は、移動時に粉化しないよう一定の強度を有する粒状 に成形することが必要である。そして、その形状は、吸着効率の点で球状が好ま しいが、偏平状であってもペレット状であっても、あるいは細粒状であっても差 し支えない。Further, the granular adsorbent used in the present invention includes granular substances such as zeolite, silica gel, activated alumina and activated carbon, which may be used alone or in combination. For example, a zeolite molecular sieve is used as the nitrogen adsorbent, a carbon molecular sieve is used as the oxygen adsorbent, and a zeolite molecular sieve is used as the carbon dioxide gas. Silica gel and activated alumina are preferably used for dehumidification, and activated carbon and the like are used for adsorption of hydrocarbons in the air. It should be noted that such an adsorbent needs to be formed into particles having a certain strength so as not to be pulverized when moved. The shape thereof is preferably spherical in terms of adsorption efficiency, but may be flat, pellet-shaped, or fine-grained.
【００１２】 つぎに実施例について説明する。Next, examples will be described.
【００１３】[0013]
【実施例】 図１は、この考案を、空気から酸素を分離して製品ガスとして取り出す装置に 適用した一実施例を示している。この装置において、４は吸着塔で、内部に粒状 吸着剤１４が層状に滞留するようになっている。Embodiment FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to an apparatus for separating oxygen from air and extracting it as product gas. In this apparatus, 4 is an adsorption tower in which the granular adsorbent 14 is accumulated in layers.
【００１４】 上記吸着塔４の下側には、後述する二重シール式ダンパー１８を介して緩衝槽 １９が設けられ、その下側には、同じく二重シール式ダンパー２０を介して脱着 再生槽５が設けられている。そして、さらにその下側には、二重シール式ダンパ ー２１を介して緩衝槽２２が設けられ、その下端に、二重シール式ダンパー２２ ａを介して吸着剤１４の搬送路２３の一端側が接続されている。また、上記搬送 路２３の他端側は、上記吸着塔４の上端部に接続されている。A buffer tank 19 is provided below the adsorption tower 4 via a double seal damper 18, which will be described later, and below the adsorption tower 4, a desorption regeneration tank is also provided via a double seal damper 20. 5 are provided. Further, a buffer tank 22 is provided further below it via a double seal damper 21, and one end side of a conveying path 23 for the adsorbent 14 is provided at the lower end thereof via a double seal damper 22 a. It is connected. In addition, the other end of the transport path 23 is connected to the upper end of the adsorption tower 4.
【００１５】 上記装置において、原料空気は、エアフィルター１を経由し、吸着式の連続式 除湿装置２を通り、ブロアー３で加圧され、上記脱着再生槽５の熱交換器５ａ内 に送入されるようになっている。この脱着再生槽５は、上記吸着塔４内において 窒素ガス（易吸着性ガス）を吸着した吸着剤１４から窒素ガスを脱着させ、吸着 剤１４の再生を行うところであり、真空ポンプ６によって常時減圧状態になって いる。In the above apparatus, the raw material air passes through the air filter 1, the adsorption type continuous dehumidifying apparatus 2, is pressurized by the blower 3, and is fed into the heat exchanger 5 a of the desorption regeneration tank 5. It is supposed to be done. The desorption / regeneration tank 5 is for desorbing nitrogen gas from the adsorbent 14 that has adsorbed nitrogen gas (easily adsorbing gas) in the adsorption tower 4 to regenerate the adsorbent 14, and to constantly reduce the pressure by the vacuum pump 6. It is in a state.
【００１６】 上記熱交換器５ａは、脱着再生槽５内の吸着剤１４を加熱し、窒素ガスの脱着 を促進する。すなわち、吸着剤１４は、ガスの吸着時に発熱し、脱着時に吸熱す る。そのため、上記脱着再生槽５内において、窒素ガスの脱着が進行するに従っ て吸着剤１４の温度が低下し、それによって窒素ガスの脱着がしにくくなる。こ の実施例では、上記熱交換器５ａによってブロアー３の圧縮熱を原料空気に帯同 させ、その圧縮熱によって上記吸着剤１４を加熱し、その温度低下を抑制する。 したがって、窒素ガスの脱着速度等が低下せず、効率よく吸着剤１４を再生する ことができる。The heat exchanger 5a heats the adsorbent 14 in the desorption regeneration tank 5 to promote desorption of nitrogen gas. That is, the adsorbent 14 generates heat when adsorbing gas and absorbs heat when desorbing. Therefore, in the desorption / regeneration tank 5, the temperature of the adsorbent 14 decreases as the desorption of the nitrogen gas progresses, which makes it difficult to desorb the nitrogen gas. In this embodiment, the heat exchanger 5a applies the heat of compression of the blower 3 to the raw material air, and the heat of compression heats the adsorbent 14 to suppress the temperature decrease. Therefore, the desorption rate of nitrogen gas does not decrease, and the adsorbent 14 can be efficiently regenerated.
【００１７】 このようにして吸着剤１４を加熱した原料空気は、アフタークーラー７で冷却 され、さらに水冷式の冷却装置８で冷却され、−４０〜４０℃の温度範囲内に制 御されて吸着塔４内に導入される。The raw material air that has heated the adsorbent 14 in this way is cooled by the aftercooler 7 and further cooled by the water-cooling type cooling device 8, and is adsorbed by being controlled within the temperature range of −40 to 40 ° C. It is introduced into the tower 4.
【００１８】 上記吸着塔４の内部は、図２に示すように、２枚の仕切棚９，１０によって上 下に三分割されており、仕切棚９と１０との間の空間が吸着空間１１になってい る。上記仕切棚９には、図３およびその平面図である図４に示すように、原料空 気吹き出し用のノズル１２が複数個植設されているとともに、吸着剤１４を徐々 に流下させるための流下孔１３が複数個形成されている。上記ノズル１２の先端 開口には、金網１２ａが設けられ、吸着剤１４の侵入防止がなされている。また 、流下孔１３からは流下ノズル１３ａが垂下しており、吸着剤１４を均一な分布 状態で流下させるようになっている。１５は仕切棚９の下方に原料空気導入空間 を設けるために形成された遮断板であり、上記流下ノズル１３ａは、この遮断板 １５を貫通して下方に延びている。As shown in FIG. 2, the inside of the adsorption tower 4 is divided into upper and lower parts by two partition shelves 9 and 10. The space between the partition shelves 9 and 10 is an adsorption space 11 It has become. As shown in FIG. 3 and FIG. 4, which is a plan view of the partition shelf 9, a plurality of nozzles 12 for blowing raw material air are implanted and the adsorbent 14 is gradually flowed down. A plurality of downflow holes 13 are formed. A wire net 12a is provided at the opening of the tip of the nozzle 12 to prevent the adsorbent 14 from entering. A downflow nozzle 13a hangs down from the downflow hole 13 so that the adsorbent 14 can flow down in a uniform distribution state. Reference numeral 15 denotes a blocking plate formed to provide a raw material air introduction space below the partition shelf 9. The flow-down nozzle 13a penetrates through the blocking plate 15 and extends downward.
【００１９】 上記仕切棚９の上に貯溜された吸着剤１４は、ノズル１２から吹き出す原料空 気の吹き出し圧力により、原料空気中の易吸着ガスである窒素ガスを吸着し、下 部のものより流下孔１３および流下ノズル１３ａを経由して下方に流下する。一 方、吸着空間１１の上部には、酸素ガスが溜まる。すなわち、原料空気中の窒素 ガスが上記吸着剤１４によって吸着除去される結果、酸素ガスが残留し吸着空間 １１の上部に溜まる。The adsorbent 14 stored on the partition shelf 9 adsorbs nitrogen gas, which is an easily adsorbed gas in the raw material air, by the blowing pressure of the raw material air blown from the nozzle 12, It flows downward through the downflow hole 13 and the downflow nozzle 13a. On the other hand, oxygen gas accumulates in the upper part of the adsorption space 11. That is, as a result of the nitrogen gas in the raw material air being adsorbed and removed by the adsorbent 14, oxygen gas remains and accumulates in the upper part of the adsorption space 11.
【００２０】 上記吸着空間１１の天井を構成する仕切棚１０は、図５に示すような構造にな っている。この仕切棚１０には、図３に示す仕切棚９と同様、金網１２ａを有す るノズル１２と、ノズル１３ａを備えた流下孔１３とが設けられている。ただし 、遮断板１５′の中央部には切欠穴１５ａが形成され、この穴１５ａから、吸着 空間１１の上部に溜まった酸素ガスが導入される。導入された酸素ガスは、製品 ガス取り出しパイプ１６から導出されるが、その一部は、ノズル１２を経由し、 さらに吸着剤１４の層内を上方に通過し、排気パイプ１７（図１に戻る）から外 部に排気される。これにより、吸着塔４内の圧力をほぼ均一に保つことができる 。The partition shelf 10 forming the ceiling of the suction space 11 has a structure as shown in FIG. Similar to the partition shelf 9 shown in FIG. 3, this partition shelf 10 is provided with a nozzle 12 having a metal net 12a and a downflow hole 13 provided with a nozzle 13a. However, a cutout hole 15a is formed in the center of the blocking plate 15 ', and the oxygen gas accumulated in the upper part of the adsorption space 11 is introduced from this hole 15a. The introduced oxygen gas is discharged from the product gas extraction pipe 16, a part of which passes through the nozzle 12 and further upward in the layer of the adsorbent 14, and then the exhaust pipe 17 (return to FIG. 1). ) Is exhausted to the outside. As a result, the pressure in the adsorption tower 4 can be kept substantially uniform.
【００２１】 なお、上記吸着塔４内において、仕切棚９に設けられた流下孔１３，ノズル１ ３ａを経て下方に流下した吸着剤１４（窒素ガスを吸着している）は、常時反時 計方向に定速回転している二重シール式ダンパー１８によって下方の第１の緩衝 槽１９に流下する。In the adsorption tower 4, the adsorbent 14 (which adsorbs nitrogen gas) flows downward through the downflow holes 13 and the nozzles 13a provided in the partition shelf 9 at all times. The double seal type damper 18 rotating at a constant speed flows down to the lower first buffer tank 19.
【００２２】 この第１の緩衝槽１９は、加圧状態にある吸着塔４と、先に述べた真空状態に ある脱着再生槽５との間の圧力差を緩衝する作用を有し、脱着再生槽５内の真空 状態を保つ。そして、上記緩衝槽１９内の吸着剤１４は、二重シール式ダンパー ２０を介して徐々に脱着再生槽５内に送入される。The first buffer tank 19 has a function of buffering the pressure difference between the adsorption tower 4 in the pressurized state and the desorption / regeneration tank 5 in the vacuum state described above, and the desorption / regeneration is performed. The vacuum state in the tank 5 is maintained. Then, the adsorbent 14 in the buffer tank 19 is gradually fed into the desorption / regeneration tank 5 via the double seal damper 20.
【００２３】 上記脱着再生槽５は、先に述べたように、真空ポンプ６の真空吸引力によって 減圧状態（好ましくは１０〜５００トール）に減圧されており、かつ熱交換器５ ａの作用によって加熱されていることから、窒素ガスの脱着が効率よく行われる 。As described above, the desorption / regeneration tank 5 is depressurized to a depressurized state (preferably 10 to 500 Torr) by the vacuum suction force of the vacuum pump 6, and by the action of the heat exchanger 5 a. Since it is heated, desorption of nitrogen gas is performed efficiently.
【００２４】 この脱着再生槽５において窒素ガスが脱着され再生された吸着剤１４は、二重 シール式ダンパー２１を介して第２の緩衝槽２２内に送入される。この第２の緩 衝槽２２は、吸着塔４内の圧力が搬送路２３を介して上記脱着再生槽５内に直接 影響しないよう緩衝する作用を有する。そして、吸着剤１４は、上記第２の緩衝 槽２２から二重シール式ダンパー２２ａを介して搬送路２３内に漸次供給される 。The adsorbent 14 regenerated by desorption of nitrogen gas in the desorption / regeneration tank 5 is fed into the second buffer tank 22 via the double seal damper 21. The second buffer tank 22 has a function of buffering the pressure in the adsorption tower 4 from directly affecting the inside of the desorption regeneration tank 5 via the transfer path 23. Then, the adsorbent 14 is gradually supplied from the second buffer tank 22 into the transport path 23 via the double seal damper 22a.
【００２５】 上記搬送路２３内には、上下の水平部分２３ａ，２３ｃに搬送用ベルトコンベ ア（図示せず）が設けられているとともに、垂直部分２３ｂにバケットコンベア （図示せず）が設けられており、吸着剤１４を水平方向に移送したのち垂直方向 に移送し、再び吸着塔４内に返送するようになっている。In the transfer path 23, upper and lower horizontal portions 23a and 23c are provided with conveyor belt conveyors (not shown), and vertical portions 23b are provided with bucket conveyors (not shown). Therefore, the adsorbent 14 is transferred in the horizontal direction, then in the vertical direction, and returned to the adsorption tower 4 again.
【００２６】 なお、上記搬送路２３の上の水平部分２３ｃには、吸着剤の移動状態が変化す るのを防止する目的で分級機２４が設けられており、上記移動の過程においてつ ぶれ、粉化した吸着剤１４を分級除去し、粉化した吸着剤の混在による移動状態 の変化を防止するようになっている。上記分級機２４は、図８に示すように、外 筒２５と内筒２６とからなっており、内筒２６は金網で構成されている。そして 、外筒２５の下部には、低周波振動モータ２７が設けられ、内外両筒２５，２６ を振動するようになっている。外筒２６の下部にはレジューサ２８が設けられ、 分級された粉化吸着剤を、ホース２９を経由して外部に導出する。３０ａは上記 ホースをレジューサ２８に接続するホースバンドである。上記分級機２４は、内 外両筒２５，２６の左右両端が、ゴムホース（図示せず）を介して搬送路２３に 接続されており、振動可能になっている。このようにして再生された吸着剤１４ は、先に述べたように吸着塔４の上部に供給され再使用される。A classifier 24 is provided in the horizontal portion 23c above the transport path 23 for the purpose of preventing the moving state of the adsorbent from changing. The pulverized adsorbent 14 is classified and removed to prevent the movement state from changing due to the mixture of the pulverized adsorbent. As shown in FIG. 8, the classifier 24 is composed of an outer cylinder 25 and an inner cylinder 26, and the inner cylinder 26 is made of wire mesh. A low frequency vibration motor 27 is provided below the outer cylinder 25 to vibrate both the inner and outer cylinders 25 and 26. A reducer 28 is provided below the outer cylinder 26, and the classified powdered adsorbent is led out to the outside via a hose 29. Reference numeral 30a is a hose band that connects the hose to the reducer 28. In the classifier 24, both the left and right ends of the inner and outer cylinders 25 and 26 are connected to the conveyance path 23 via rubber hoses (not shown), and can vibrate. The adsorbent 14 thus regenerated is supplied to the upper part of the adsorption tower 4 and reused as described above.
【００２７】 この装置において、四個所に用いられる二重シール式ダンパー１８，２０，２ １，２２ａは、図６に示すように、上下二室７０，７１からなり、それぞれの上 部開口に弁体７２，７３が設けられている。そして、上記上室７０は、弁体７２ を介してその上に配置される吸着塔４等の下部に連通し、上記下室７１はその下 に配置される緩衝槽１９等の上部に連通している。In this device, the double seal type dampers 18, 20, 21, 22a used at four places are composed of upper and lower two chambers 70, 71 as shown in FIG. The bodies 72 and 73 are provided. The upper chamber 70 communicates with the lower portion of the adsorption tower 4 or the like arranged above it through the valve body 72, and the lower chamber 71 communicates with the upper portion of the buffer tank 19 or the like arranged therebelow. ing.
【００２８】 上記弁体７２は、エア供給口Ｐ1 からのエア供給によって開き、エア供給口Ｐ 2 からのエア供給によって閉じるよう設定されている。また、上記弁体７３は、 エア供給口Ｐ3 からのエア供給によって開き、エア供給口Ｐ4 からのエア供給に よって閉じるよう設定されている。そして、上記弁体７２，７３は、図７に示す ように開閉制御されて交互に開閉するようになっている。すなわち、吸着塔４と 第１の緩衝槽１９との間に設けられる二重シール式ダンパー１８を例にとって説 明すると、弁体７２が開き弁体７３が閉じた状態（プロセスＸ）で、まず上記吸 着塔４から上室７０内に吸着剤１４が落下する。つぎに、弁体７２が閉じ弁体７ ３が開いた状態（プロセスＹ）となり、上記上室７０内の吸着剤１４が下室７１ を通過して緩衝槽１９内に移送される。これを繰り返す（Ｘ′，Ｙ′，………） ことにより、吸着塔４と緩衝槽１９とが直接連通することなく、漸次吸着剤１４ が緩衝槽１９に移送される。なお、上記弁体７２，７３の開閉による吸着剤１４ の移送は、断続的であり、ロータリーバルブのように連続的ではないが、上記断 続のサイクルを速くすることで、吸着剤１４の移送をほぼ連続的に行うことがで きる。The valve body 72 has an air supply port P.1Open by the air supply from the air supply port P 2 It is set to close by the air supply from. Further, the valve body 73 has an air supply port P.3Open by the air supply from the air supply port PFourIt is set to close by supplying air from. The valve bodies 72, 73 are controlled to open and close as shown in FIG. 7 so that they open and close alternately. That is, when the double seal damper 18 provided between the adsorption tower 4 and the first buffer tank 19 is taken as an example, the valve body 72 is opened and the valve body 73 is closed (process X). The adsorbent 14 falls from the adsorption tower 4 into the upper chamber 70. Next, the valve body 72 is closed and the valve body 73 is opened (process Y), and the adsorbent 14 in the upper chamber 70 is transferred into the buffer tank 19 through the lower chamber 71. By repeating this (X ′, Y ′, ...), the adsorbent 14 is gradually transferred to the buffer tank 19 without direct communication between the adsorption tower 4 and the buffer tank 19. The transfer of the adsorbent 14 by opening / closing the valve bodies 72 and 73 is intermittent and not continuous like the rotary valve, but the transfer of the adsorbent 14 is accelerated by accelerating the intermittent cycle. Can be performed almost continuously.
【００２９】 同様にして、二重シール式ダンパー２０によって、上記緩衝槽１９と脱着再生 槽５とが直接連通することなく漸次吸着剤１４が脱着再生槽５に移送され、二重 シール式ダンパー２１によって、上記脱着再生槽５と緩衝槽２２とが直接連通す ることなく漸次吸着剤１４が緩衝槽２２に移送され、二重シール式ダンパー２２ ａによって、上記緩衝槽２２と搬送路２３とが直接連通することなく漸次吸着剤 １４が搬送路２３に移送される。Similarly, the double seal damper 20 gradually transfers the adsorbent 14 to the desorption regeneration tank 5 without direct communication between the buffer tank 19 and the desorption regeneration tank 5, and the double seal damper 21 The adsorbent 14 is gradually transferred to the buffer tank 22 without direct communication between the desorption / regeneration tank 5 and the buffer tank 22, and the buffer tank 22 and the transfer path 23 are separated by the double seal damper 22a. The adsorbent 14 is gradually transferred to the transport path 23 without directly communicating.
【００３０】 なお、図１に示すように、上記吸着塔４と二重シール式ダンパー１８の間、お よび上記脱着再生槽５と二重シール式ダンパー２１との間には、それぞれ遮断弁 ５８，５９が設けられている。これらは、上記二重シール式ダンパー１８，２１ の開閉動作にかかわらず、吸着塔４および脱着再生槽５内に滞留する吸着剤１４ の量が常に一定に保たれるよう吸着剤１４の落下量を制限するものである。As shown in FIG. 1, a shut-off valve 58 is provided between the adsorption tower 4 and the double seal damper 18, and between the desorption regeneration tank 5 and the double seal damper 21, respectively. , 59 are provided. These are the drop amounts of the adsorbent 14 so that the amount of the adsorbent 14 retained in the adsorption tower 4 and the desorption regeneration tank 5 is always kept constant regardless of the opening / closing operation of the double seal dampers 18 and 21. Is to limit.
【００３１】 また、上記装置において、吸着塔４（図１に戻る）と第１の緩衝槽１９は、均 圧弁５０を備えた第１の圧力調節配管５１で接続されており、二重シール式ダン パー１８の上室７０（図６参照）内に吸着剤１４を落下させる際に、上記均圧弁 ５０を開くことにより吸着塔４と緩衝槽１９とを同圧にすることができるように なっている。In the above apparatus, the adsorption tower 4 (returning to FIG. 1) and the first buffer tank 19 are connected by a first pressure adjusting pipe 51 having a pressure equalizing valve 50, and a double seal type When the adsorbent 14 is dropped into the upper chamber 70 (see FIG. 6) of the damper 18, the pressure equalizing valve 50 is opened so that the adsorption tower 4 and the buffer tank 19 can have the same pressure. ing.
【００３２】 そして、上記第１の緩衝槽１９と脱着再生槽５は、均圧弁５２を備えた第２の 圧力調節配管５３で接続されており、上記と同様、上記均圧弁５２を開くことに より両者を同圧にすることができるようになっている。The first buffer tank 19 and the desorption / regeneration tank 5 are connected by a second pressure adjusting pipe 53 provided with a pressure equalizing valve 52, and like the above, the pressure equalizing valve 52 is opened. It is possible to make both pressures the same.
【００３３】 さらに、上記脱着再生槽５と第２の緩衝槽２２は、均圧弁５４を備えた第３の 圧力調節配管５５で接続されており、同じく、上記均圧弁５４を開くことにより 両者を同圧にすることができるようになっている。Further, the desorption / regeneration tank 5 and the second buffer tank 22 are connected by a third pressure adjusting pipe 55 having a pressure equalizing valve 54. Similarly, by opening the pressure equalizing valve 54, both are connected. The pressure can be made the same.
【００３４】 また、上記第２の緩衝槽２２は、吸着塔４から延びる製品ガス取り出しパイプ １６から分岐する第４の圧力調節配管５７と接続されており、この配管５７上の 均圧弁５６を開くことにより、緩衝槽２２と吸着塔４を同圧にすることができる ようになっている。Further, the second buffer tank 22 is connected to a fourth pressure adjusting pipe 57 branched from the product gas extraction pipe 16 extending from the adsorption tower 4, and a pressure equalizing valve 56 on this pipe 57 is opened. As a result, the buffer tank 22 and the adsorption tower 4 can be made to have the same pressure.
【００３５】 したがって、吸着剤１４が吸着塔４から緩衝槽１９に移動する際、緩衝槽１９ から脱着再生槽５に移動する際、脱着再生槽５から緩衝槽２２に移動する際、緩 衝槽２２から吸着塔４に移動する際、それぞれ上記圧力調節配管５１，５３，５ ５，５７における均圧弁５０，５２，５４，５６を開くことにより、二重シール 式ダンパー１８，２０，２１，２２ａにおける吸着剤１４の移動をスムーズに行 うことができる。Therefore, when the adsorbent 14 moves from the adsorption tower 4 to the buffer tank 19, when moving from the buffer tank 19 to the desorption regeneration tank 5, when moving from the desorption regeneration tank 5 to the buffer tank 22, a buffer tank. When moving from 22 to the adsorption tower 4, the double-sealing dampers 18, 20, 21, 22a are opened by opening the pressure equalizing valves 50, 52, 54, 56 in the pressure adjusting pipes 51, 53, 55, 57, respectively. It is possible to smoothly move the adsorbent 14 in.
【００３６】 このように、上記装置によれば、各移送部が、全て二重シール式ダンパー１８ ，２０，２１，２２ａによって接続されているため、この部分の気密性が高く、 吸着塔４内における加圧状態と、脱着再生槽５内における減圧状態が一定に保持 され、しかも吸着剤１４の循環移動が、上記均圧弁５０，５２，５４，５６の開 閉によってスムーズになされ、従来のように、接続される容器同士の圧力差によ って吸着剤１４が吹き上げられて落下しなかったり落下速度が変化したりするこ とがなく、常時一定に保たれる。As described above, according to the above apparatus, since all the transfer parts are connected by the double seal dampers 18, 20, 21, 22a, the airtightness of this part is high and the inside of the adsorption tower 4 is high. The pressurizing state in step 1 and the depressurizing state in the desorption / regeneration tank 5 are kept constant, and the circulation movement of the adsorbent 14 is smoothly performed by opening and closing the pressure equalizing valves 50, 52, 54 and 56, which is the same as in the conventional case. In addition, the adsorbent 14 is not blown up due to the pressure difference between the connected containers and does not drop, or the falling speed does not change, and is constantly kept constant.
【００３７】 そして、上記のようにして吸着剤１４を循環使用し、吸着塔４の下方から原料 空気を圧送し、吸着空間１１内で吸着剤１４と原料空気を向流接触させて窒素ガ スを吸着剤１４に吸着させ、この吸着剤１４を流下させて脱着再生槽５内で窒素 ガスを吸着剤１４から脱着除去し、吸着塔４内に残留する酸素ガスを製品酸素ガ スとして取り出すことができる。Then, the adsorbent 14 is circulated and used as described above, the raw material air is pressure-fed from below the adsorption tower 4, and the adsorbent 14 and the raw material air are brought into countercurrent contact with each other in the adsorption space 11 to make nitrogen gas. Is adsorbed on the adsorbent 14, and the adsorbent 14 is allowed to flow down to desorb and remove nitrogen gas from the adsorbent 14 in the desorption regeneration tank 5, and the oxygen gas remaining in the adsorption tower 4 is taken out as product oxygen gas. You can
【００３８】 このようにして得られた製品酸素ガスの純度は９５％であり、極めて良好な成 績であった。これに対して従来のゼオライトモレキュラーシーブを詰めた三塔式 ＰＳＡ装置を用いて得られた酸素ガスの純度は９３％であった（上記ＰＳＡ装置 は、上記実施例のガス分離装置と同等の性能を有する）。The product oxygen gas thus obtained had a purity of 95%, which was an extremely good result. On the other hand, the purity of oxygen gas obtained by using the conventional three-column PSA apparatus packed with zeolite molecular sieves was 93% (the PSA apparatus has the same performance as that of the gas separation apparatus of the above-mentioned embodiment). Have).
【００３９】 なお、図１の実施例では、真空ポンプ６から真空排気し、得られる窒素ガスを 大気中に放出しているが、窒素ガスが必要な場合には上記窒素ガスを大気中に放 出するのではなく、製品窒素ガスとして回収するようにしてもよい。In the embodiment of FIG. 1, the vacuum pump 6 is evacuated and the resulting nitrogen gas is released into the atmosphere. However, when the nitrogen gas is required, the nitrogen gas is released into the atmosphere. Instead of discharging it, the product nitrogen gas may be recovered.
【００４０】 図１０は製品酸素ガスとともに製品窒素ガスを製造する実施例を示している。 この実施例では、真空排気路６ａから製品窒素ガスの一部を吸着塔４に還流させ 、吸着剤１４中を再度通過させることにより窒素ガスの純度を高め、しかも酸素 収率の向上を図るようにしている。より詳しく説明すると、この実施例では、図 １における仕切棚９のブロック（図３参照）に、図９に示すように排気路３０を 設け、この仕切棚９のブロックの下側に、さらに仕切棚９のブロックと同様の仕 切棚９′を新たに設け、この仕切棚９′のブロックに排気路６ａから延びる還流 路６ａ′を接続している。なお、この還流路６ａに、第１の圧力調節配管５１を 接続して脱着再生槽５内で生じる脱着ガスを均圧用ガスとして利用している。そ して、上記還流路６ａ′を経由して最下段の仕切棚９′のブロックに投入された 窒素ガスは、仕切棚９′のノズル１２から上方に噴出して仕切棚９′上に溜めら れた吸着剤１４の層内に吹き出し、窒素のみが吸着されてノズル１３ａから吸着 塔４の最下段に流下し、不純分は上方に移動し排気路３０から排気される。他の 部分は上記図１の装置と同様であり、同一部分に同一番号を付している。この装 置によれば製品窒素の純度が一層向上する。このようにして得られた製品窒素ガ スの純度は、９９．９％であった。なお、この実施例の装置と略同様の性能を有 する固定床式ＰＳＡ装置で得られる製品窒素ガスの純度は、８８％程度であった 。また、従来の固定床ＰＳＡの酸素収率は５０％前後であるが、本実施例では９ ２％の高収率が得られた。FIG. 10 shows an example of producing product nitrogen gas together with product oxygen gas. In this embodiment, a part of the product nitrogen gas is evacuated from the vacuum exhaust path 6a to the adsorption tower 4 and passed through the adsorbent 14 again so that the purity of the nitrogen gas is increased and the oxygen yield is improved. I have to. More specifically, in this embodiment, a block (see FIG. 3) of the partition shelf 9 in FIG. 1 is provided with an exhaust passage 30 as shown in FIG. 9, and a partition is further provided below the block of the partition shelf 9. A partition shelf 9 ', which is similar to the block of the shelf 9, is newly provided, and a reflux path 6a' extending from the exhaust path 6a is connected to the block of the partition shelf 9 '. The first pressure adjusting pipe 51 is connected to the reflux path 6a, and the desorption gas generated in the desorption regeneration tank 5 is used as a pressure equalizing gas. Then, the nitrogen gas introduced into the block of the lowermost partition shelf 9'through the reflux path 6a 'is jetted upward from the nozzle 12 of the partition shelf 9'and accumulated on the partition shelf 9'. It is blown into the layer of the adsorbent 14 thus obtained, only nitrogen is adsorbed and flows down from the nozzle 13a to the lowermost stage of the adsorption tower 4, and the impurities are moved upward and exhausted from the exhaust passage 30. The other parts are similar to those of the apparatus shown in FIG. 1, and the same parts are designated by the same reference numerals. With this device, the purity of product nitrogen is further improved. The product nitrogen gas thus obtained had a purity of 99.9%. The purity of the product nitrogen gas obtained by the fixed bed type PSA apparatus having substantially the same performance as the apparatus of this example was about 88%. Further, the oxygen yield of the conventional fixed bed PSA is about 50%, but in this example, a high yield of 92% was obtained.
【００４１】 なお、これらの実施例では、吸着剤１４として、粒状のもの（例えばゼオライ トモレキュラーシーブ等）をそのまま用いたが、例えば図１１（ａ）に示すよう に、球状の金網容器６０にゼオライトモレキュラーシーブ６１等の吸着剤を封入 したものを用いるようにしてもよい。また、同図（ｂ）に示すように、円筒状の 金網容器６０′に吸着剤を封入したもの等を用いても差し支えはない。これらの 容器封入タイプのものを用いると、吸着剤同士が接触押圧して粉化することが防 止されるため、分級機による粉化物の除去が不要とな、ランニングコストを低く 抑えることができより一層効果的である。In these Examples, the granular adsorbent 14 (for example, Zeolite molecular sieve or the like) was used as it was. However, as shown in FIG. 11A, for example, a spherical wire mesh container 60 was used. You may make it use what enclosed the adsorbents, such as a zeolite molecular sieve 61. Further, as shown in FIG. 7B, a cylindrical wire netting container 60 'in which an adsorbent is enclosed may be used. If these container-enclosed types are used, it is possible to prevent the adsorbents from contacting and pressing each other to pulverize, so it is not necessary to remove the pulverized product with a classifier, and the running cost can be kept low. It is even more effective.
【００４２】[0042]
以上のように、この考案の混合ガス分離装置は、吸着塔の吸着空間等の密封空 間に、粒状吸着剤を層状に溜め、この層状に溜められた吸着剤に、ノズルから原 料となる混合ガスを吹き出し、その吹き出し圧によって上記吸着剤と混合ガスと を向流接触させ、混合ガス中の易吸着ガスを吸着剤に吸着させて上記密封空間と は別個の空間内で易吸着ガスを脱着させ吸着剤の再生を行って循環使用すること により、難吸着ガスと易吸着ガスとを精度よく分離することができる。そして、 上記吸着剤の移動の過程で易吸着ガスの吸着と脱着を行い吸着剤を循環再使用す るため、従来のＰＳＡ法による装置のように、多数の弁ならびに頻繁な弁の開閉 が不要となるうえ、圧力変動が極めて少なくなって製品ガスの純度ばらつきも生 じなくなる。そのうえ、この考案の装置では、吸着塔の下部と再生槽とを第１の 緩衝槽を介して接続し、上記再生槽の下部と粒状吸着剤返送手段とを第２の緩衝 槽を介して接続し、各接続部に二重シール式ダンパーを用いるとともに、上記吸 着塔と第１の緩衝槽の間、第１の緩衝槽と再生槽の間、再生槽と第２の緩衝槽の 間、第２の緩衝槽と吸着塔の間を、互いに同圧にするための圧力調節配管で接続 している。このため、上記二重シール式ダンパーを経由する吸着剤の移動がスム ーズとなり、装置全体の圧力バランスが崩れることがなく、非常に純度の高い製 品ガスを安定的に分離することができる。しかも、この装置は、限られたスペー ス内に立体的に組むことができるため、所要敷地面積を大幅に縮小することがで きる。そして、希望する需要に応じて吸着剤の循環量、再生手段における再生度 （真空圧，温度等）の可変コントロールを行うことにより、容易に製品量、製品 純度を変更することができ、その所要エネルギーは比例的に追随して損失を伴わ ないという利点を有する。 As described above, in the mixed gas separation device of the present invention, the granular adsorbent is accumulated in layers in the sealed space such as the adsorption space of the adsorption tower, and the adsorbent accumulated in the layers serves as the raw material from the nozzle. The mixed gas is blown out, and the adsorbent and the mixed gas are brought into countercurrent contact with each other by the blowing pressure, and the easily adsorbed gas in the mixed gas is adsorbed by the adsorbent to generate the easily adsorbed gas in a space separate from the sealed space. By desorbing, regenerating the adsorbent and circulating it, it is possible to accurately separate the difficultly adsorbed gas and the easily adsorbed gas. Further, since the easily adsorbed gas is adsorbed and desorbed and the adsorbent is circulated and reused in the process of moving the adsorbent, it is not necessary to open and close a large number of valves and frequently as in the conventional PSA method. In addition, pressure fluctuations are extremely small, and variations in product gas purity do not occur. Moreover, in the device of the present invention, the lower part of the adsorption tower and the regeneration tank are connected via the first buffer tank, and the lower part of the regeneration tank and the granular adsorbent returning means are connected via the second buffer tank. A double-seal damper is used for each connection, and the space between the adsorption tower and the first buffer tank, between the first buffer tank and the regeneration tank, between the regeneration tank and the second buffer tank, The second buffer tank and the adsorption tower are connected to each other by pressure adjusting pipes to keep the same pressure. Therefore, the movement of the adsorbent through the double seal damper becomes smooth, and the pressure balance of the entire device is not disturbed, and the product gas of extremely high purity can be stably separated. . Moreover, since this device can be assembled three-dimensionally within a limited space, the required site area can be greatly reduced. The product quantity and product purity can be easily changed by variably controlling the circulation amount of the adsorbent and the regeneration degree (vacuum pressure, temperature, etc.) in the regeneration means according to the desired demand. Energy has the advantage of following proportionally and without loss.
【図１】この考案の一実施例の構成図である。FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention.
【図２】上記実施例に用いる吸着塔の拡大断面図であ
る。FIG. 2 is an enlarged sectional view of an adsorption tower used in the above embodiment.
【図３】図２において丸で囲った部分Ａの拡大図であ
る。FIG. 3 is an enlarged view of a portion A surrounded by a circle in FIG.
【図４】同じく丸で囲った部分Ａの拡大平面図である。FIG. 4 is an enlarged plan view of a portion A, which is also surrounded by a circle.
【図５】図２において丸で囲った部分Ｂの拡大図であ
る。5 is an enlarged view of a portion B surrounded by a circle in FIG.
【図６】上記実施例に用いた二重シール式ダンパーの構
成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a double-sealed damper used in the above embodiment.
【図７】上記二重シール式ダンパーの動作説明図であ
る。FIG. 7 is an operation explanatory view of the double seal damper.
【図８】上記実施例に用いた分級機の拡大断面図であ
る。FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of a classifier used in the above embodiment.
【図９】図１０の丸で囲った部分Ａ′の拡大図である。9 is an enlarged view of a circled portion A'in FIG.
【図１０】この考案の他の実施例の構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of another embodiment of the present invention.
【図１１】（ａ）および（ｂ）はこの考案に用いる吸着
剤の変形例の説明図である。11 (a) and 11 (b) are explanatory views of a modified example of the adsorbent used in the present invention.
４ 吸着塔 ５ 脱着再生槽 ６ 真空ポンプ ９，１０ 仕切棚 １１ 吸着空間 １２ ノズル １３ 流下孔 １４ 吸着剤 １６ 製品酸素ガス取り出しパイプ １７ 排気パイプ １８，２０，２１，２２ａ 二重シール式ダンパー ２３ 搬送路 ５０，５２，５４，５６ 均圧弁 ５１，５３，５５，５７ 圧力調節配管 4 Adsorption Tower 5 Desorption Regeneration Tank 6 Vacuum Pump 9,10 Partition Shelf 11 Adsorption Space 12 Nozzle 13 Downflow Hole 14 Adsorbent 16 Product Oxygen Gas Extraction Pipe 17 Exhaust Pipe 18,20,21,22a Double Sealed Damper 23 Conveyance Path 50, 52, 54, 56 Pressure equalizing valve 51, 53, 55, 57 Pressure adjusting pipe
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【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成６年２月１８日[Submission date] February 18, 1994
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】全図[Correction target item name] All drawings
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図２】 [Fig. 2]
【図３】 [Figure 3]
【図４】 [Figure 4]
【図１】 [Figure 1]
【図５】 [Figure 5]
【図６】 [Figure 6]
【図７】 [Figure 7]
【図８】 [Figure 8]
【図９】 [Figure 9]
【図１１】 FIG. 11
【図１０】 [Figure 10]
Claims (1)
着塔の下部に、第１の緩衝槽を介して接続される粒状吸
着剤の再生槽と、上記再生槽の下部に、第２の緩衝槽を
介して接続され再生された吸着剤を上記吸着塔内に返送
する粒状吸着剤返送手段と、原料混合ガスを上記吸着塔
に導入する混合ガス供給手段と、混合ガスから分離され
たガスを導出する導出手段を備え、上記吸着塔の内部に
仕切棚が設けられ、その上に粒状吸着剤が上昇ガスと向
流接触しながら層状に溜められるようになっており、上
記吸着塔における仕切棚より下の部分に上記混合ガス供
給手段の先端が接続され、この仕切棚より上の部分に上
記粒状吸着剤返送手段の先端が接続され、上記仕切棚に
は、その先端開口部が上記粒状吸着剤の層内に位置決め
され、かつ粒状吸着剤の侵入防止がなされた混合ガス吹
出用のノズルが設けられているとともに粒状吸着剤を徐
々に流下させるための流下孔が設けられている混合ガス
分離装置であって、上記吸着塔，第１の緩衝槽，再生
槽，第２の緩衝槽および粒状吸着剤返送手段が、いずれ
も二重シール式ダンパー弁を介して接続され、かつ上記
吸着塔と第１の緩衝槽の間、第１の緩衝槽と再生槽の
間、再生槽と第２の緩衝槽の間、第２の緩衝槽と吸着塔
の間が、互いの圧力差を調節するための圧力差調節配管
によって接続されていることを特徴とする混合ガスの分
離装置。1. An adsorption tower containing a granular adsorbent, a regeneration tank for the granular adsorbent connected to the lower portion of the adsorption tower via a first buffer tank, and a second adsorption device provided at the lower portion of the regeneration tank. The granular adsorbent returning means for returning the regenerated adsorbent connected through the buffer tank into the adsorption tower, the mixed gas supply means for introducing the raw material mixed gas into the adsorption tower, and the mixed gas separated from the mixed gas. Equipped with a derivation means for deducting gas, a partition shelf is provided inside the adsorption tower, on which the granular adsorbent is adapted to be accumulated in layers while making countercurrent contact with the ascending gas. The tip of the mixed gas supply means is connected to a portion below the partition shelf, the tip of the particulate adsorbent returning means is connected to a portion above the partition shelf, and the tip opening portion of the partition shelf is described above. Positioned in a layer of granular adsorbent and granular adsorption A mixed gas separation apparatus, comprising: a nozzle for blowing out a mixed gas, which is provided with an agent intrusion prevention; and a downflow hole for gradually flowing down a granular adsorbent, comprising: the adsorption tower; The buffer tank, the regeneration tank, the second buffer tank and the means for returning the granular adsorbent are all connected via a double seal damper valve, and the first tower is provided between the adsorption tower and the first buffer tank. The buffer tank and the regeneration tank, the regeneration tank and the second buffer tank, and the second buffer tank and the adsorption tower are connected by pressure difference adjusting pipes for adjusting the pressure difference between them. An apparatus for separating a mixed gas, characterized by:
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|---|---|---|---|
| JP1993075646U JP2597118Y2 (en) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | Mixed gas separator |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP1993075646U JP2597118Y2 (en) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | Mixed gas separator |
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|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1993
- 1993-12-29 JP JP1993075646U patent/JP2597118Y2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2012157812A (en) * | 2011-01-31 | 2012-08-23 | Jfe Steel Corp | Gas separation method and apparatus |
| CN117282227A (en) * | 2023-11-23 | 2023-12-26 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | Low-temperature flue gas adsorption tower with flue gas mixing function and low-temperature flue gas adsorption system |
| CN117282227B (en) * | 2023-11-23 | 2024-02-13 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | Low-temperature flue gas adsorption tower with flue gas mixing function and low-temperature flue gas adsorption system |
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