(57)【要約】【課題】簡便な構成と操作により、再生排ガスの熱エネルギーを有効に利用できる気体精製装置及び気体精製方法を提供する。【解決手段】除去対象物を含む気体を温度変動吸着方式で精製し、再生ガスが供給されている吸着塔から排出される再生排ガスが流れる再生排ガスラインＬ３を備え、再生排ガスラインＬ３に設けられるとともに、除去対象物を吸着する吸着剤を有する吸着器５と、吸着器５から導出される気体と、再生ガスとの間で熱交換する熱交換器６とを備える気体精製装置１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
除去対象物を含む気体を温度変動吸着方式で精製し、再生ガスが供給されている吸着塔から排出される再生排ガスが流れる再生排ガスラインを備える気体精製装置であって、
前記再生排ガスラインに設けられるとともに、除去対象物を吸着する吸着剤を有する吸着器と、
前記吸着器から導出される気体と、再生ガスとの間で熱交換する熱交換器と、
を備える、気体精製装置。
【請求項２】
再生ガスを吸着塔に供給する再生ガスラインをさらに備え、前記再生ガスラインと前記再生排ガスラインとにわたって前記熱交換器が設けられている、請求項１に記載の気体精製装置。
【請求項３】
前記再生排ガスを冷却する冷却器が前記再生排ガスラインに設けられている、請求項１又は２に記載の気体精製装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の気体精製装置を用いる温度変動吸着方式の気体精製方法であって、
吸着塔内の吸着剤を再生する際に、前記除去対象物を含む再生排ガスを前記吸着器に導入し、前記除去対象物を前記吸着器内の吸着剤に吸着させ、前記吸着器から導出される気体と前記再生ガスとの間で熱交換して前記再生ガスを加熱する加熱工程と、
前記加熱工程で前記除去対象物を吸着させた吸着剤を有する前記吸着器に、再生排ガスを導入して前記除去対象物を前記吸着器内の吸着剤から脱離させ、前記吸着器から導出される気体と前記再生ガスとの間で熱交換して前記再生ガスを冷却する冷却工程と、
を有する、気体精製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体精製装置及び気体精製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業ガスの製造において、除去対象物を含むガスを精製して製品ガス（精製ガス）を得る装置として、温度変動吸着（ＴＳＡ：Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｓｗｉｎｇ  Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）方式の気体精製装置、すなわちＴＳＡ装置が知られている。
一般的なＴＳＡ装置では、ガスの精製を行った後の吸着塔内の吸着剤を再生する際に、製品ガスの一部を加熱して再生ガスとして吸着塔内に供給し、吸着塔内の吸着剤から除去対象物を脱離させる。吸着塔内の吸着剤の再生に使用されて吸着塔から排出される製品ガス、すなわち再生排ガスについては、原料としての再利用、有用成分の回収、熱エネルギーの回収等が検討される。
しかし、再生排ガスの温度が低い場合、熱エネルギーの回収はコスト面の利点が少なくなる。一方で再生排ガスの温度を高くするために、吸着塔内の吸着剤の再生に必要な温度以上に再生ガスを加熱することは、工業的に不利である。
【０００３】
工場、発電所等から排出される排ガスの熱エネルギーを回収する技術としては、特許文献１、２に記載の技術が知られている。特許文献１に記載の装置は、水蒸気を含む排ガスを吸着剤と接触させて吸着剤中の水分を放出させ、排ガスを冷媒によって冷却し排ガス中の水蒸気を凝縮除去し潜熱を取り出し、排ガスの残存水分を吸着剤によって吸着し、潜熱を回収する際に用いた冷媒を他の装置の熱源とする装置を備える。
特許文献２に記載の方法では、吸着式冷凍機の吸着剤熱交換器から排出された冷却水を冷却する手段として冷却水を地中熱と熱交換する地中熱交換器を用いて、温水として回収された排ガスの熱エネルギを吸着式冷凍機の熱源水として利用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１０５５０号公報
【特許文献２】特開２０１０−２４９４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の装置にあっては、排ガスが流れる配管の構成が複雑であり、流路切替弁の操作が煩雑である。配管の構成が複雑であるため、回収した熱エネルギーのロスが生じやすく、熱エネルギーを有効に利用できない可能性がある。
特許文献２に記載の方法にあっては、地中熱交換器を必要とするため、特許文献１に記載の装置のように配管が複雑化し、装置が大型化する可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、簡便な構成と操作により、再生排ガスの熱エネルギーを有効に利用できる気体精製装置及び気体精製方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を備える。
［１］  除去対象物を含む気体を温度変動吸着方式で精製し、再生ガスが供給されている吸着塔から排出される再生排ガスが流れる再生排ガスラインを備える気体精製装置であって、前記再生排ガスラインに設けられるとともに、除去対象物を吸着する吸着剤を有する吸着器と、前記吸着器から導出される気体と、再生ガスとの間で熱交換する熱交換器と、を備える、気体精製装置。
［２］  再生ガスを吸着塔に供給する再生ガスラインをさらに備え、前記再生ガスラインと前記再生排ガスラインとにわたって前記熱交換器が設けられている、［１］の気体精製装置。
［３］  前記再生排ガスを冷却する冷却器が前記再生排ガスラインに設けられている、［１］又は［２］の気体精製装置。
［４］  ［１］〜［３］のいずれかの気体精製装置を用いる温度変動吸着方式の気体精製方法であって、吸着塔内の吸着剤を再生する際に、前記除去対象物を含む再生排ガスを前記吸着器に導入し、前記除去対象物を前記吸着器内の吸着剤に吸着させ、前記吸着器から導出される気体と前記再生ガスとの間で熱交換して前記再生ガスを加熱する加熱工程と、前記加熱工程で前記除去対象物を吸着させた吸着剤を有する前記吸着器に、再生排ガスを導入して前記除去対象物を前記吸着器内の吸着剤から脱離させ、前記吸着器から導出される気体と前記再生ガスとの間で熱交換して前記再生ガスを冷却する冷却工程と、を有する、気体精製方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、簡便な構成と操作により、再生排ガスの熱エネルギーを有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明を適用した一実施形態に係る気体精製装置の構成の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書における下記の用語の意味は以下の通りである。
吸着剤の「再生」とは、除去対象物が吸着された吸着剤を再び除去対象物が吸着され得る状態に戻すことを意味する。
「再生ガス」とは、再生の対象となる吸着剤を有する吸着塔に吸着剤を再生するために供給される気体を意味する。
「再生排ガス」とは、再生の対象となる吸着剤を有する吸着塔から排出される気体であり、吸着剤の再生に使用された気体を意味する。
【００１１】
以下、本発明を適用した一実施形態の気体精製装置及び気体精製方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。
【００１２】
＜気体精製装置＞
まず、本発明を適用した一実施形態である気体精製装置１の構成について説明する。
図１は気体精製装置１の構成の一例を示す模式図である。気体精製装置１は除去対象物を含む原料ガスから除去対象物を除去して精製ガスを得るための温度変動吸着（以下、「ＴＳＡ」と記す。）方式の装置である。
図１に示すように気体精製装置１は、圧縮機２と吸着塔３ａ，３ｂと加熱器４と吸着器５と熱交換器６と供給ラインＬ１と脱圧ラインＬ２と再生排ガスラインＬ３と回収ラインＬ４と充圧ラインＬ５と再生ガスラインＬ６と加熱ラインＬ７とを備える。
以下に気体精製装置１の各構成要素に関して詳しく説明を行う。
【００１３】
圧縮機２は原料ガスを圧縮できる形態であれば特に限定されない。圧縮機２は圧縮した原料ガスを吸着塔３ａ，３ｂに供給ラインＬ１を介して供給する。
【００１４】
原料ガス、すなわち精製ガス及び除去対象物の組み合わせは特に限定されない。例えば、水分、窒素、亜酸化窒素及び二酸化炭素からなる群より選ばれる少なくとも一種を除去対象物として含む空気；二酸化炭素、水分、窒素及び空気からなる群より選ばれる少なくとも一種を除去対象物として含むメタンガス；水分、二酸化炭素、窒素及び空気からなる群より選ばれる少なくとも一種を除去対象物として含む水素が挙げられる。
【００１５】
吸着塔３ａ，３ｂは基本的に同じ構成であり、中空円筒状であり、その上下両端に下部側配管７ａ，７ｂ及び上部側配管８ａ，８ｂが接続されている。吸着塔３ａ，３ｂは内部に吸着剤を有している。吸着剤は吸着塔３ａ，３ｂ内の雰囲気中における除去対象物の濃度、前記雰囲気の温度に応じて、除去対象物が吸着と脱離とを繰り返すことができる形態であれば特に限定されない。これにより吸着塔３ａ，３ｂは除去対象物を含む気体から除去対象物を吸着剤に吸着させて精製できる。
【００１６】
吸着剤としては、原料ガスが含む除去対象物との組み合わせに基いて適宜選択される。例えば、空気中の水分を除去する場合、吸着剤としては活性アルミナが選択される。例えば、メタンガス中の二酸化炭素を除去する場合、吸着剤としてはＮａＸゼオライトが選択される。例えば、水素中の窒素を除去する場合、吸着剤としてはＬｉＸゼオライトが選択される。
【００１７】
供給ラインＬ１は除去対象物を含む原料ガスを吸着塔３ａ，３ｂに供給するためのラインである。供給ラインＬ１は、第１の端部が圧縮機２と接続されており、第２の端部が第１の供給分岐ラインＬａ１と第２の供給分岐ラインＬｂ１とに分岐されている。
第１の供給分岐ラインＬａ１は、下部側配管７ａと接続されている。第１の供給分岐ラインＬａ１にはバルブＶａ１が設けられている。第２の供給分岐ラインＬｂ１は、下部側配管７ｂと接続されている。第２の供給分岐ラインＬｂ１にはバルブＶｂ１が設けられている。
【００１８】
回収ラインＬ４は精製ガスを吸着塔３ａ，３ｂから回収するためのラインである。回収ラインＬ４は、第１の端部が第１の回収分岐ラインＬａ４と第２の回収分岐ラインＬｂ４とに分岐されており、第２の端部が図示略の貯蔵容器と接続されている。第１の回収分岐ラインＬａ４は、上部側配管８ａと接続されている。第１の回収分岐ラインＬａ４にはバルブＶａ４が設けられている。第２の回収分岐ラインＬｂ４は、上部側配管８ｂと接続されている。第２の回収分岐ラインＬｂ４にはバルブＶｂ４が設けられている。
【００１９】
脱圧ラインＬ２は吸着塔内の圧力を下げて、脱圧と呼ばれる工程を行うためのラインである。脱圧工程では、吸着塔内の吸着剤に除去対象物が吸着された後に、吸着塔内の圧力を低くすることで吸着剤の表面から除去対象物を脱離させる。
脱圧ラインＬ２は、第１の端部が第１の脱圧分岐ラインＬａ２と第２の脱圧分岐ラインＬｂ２とに分岐されており、第２の端部が開口端とされている。第１の脱圧分岐ラインＬａ２は、下部側配管７ａと接続されている。第１の脱圧分岐ラインＬａ２にはバルブＶａ２が設けられている。第２の脱圧分岐ラインＬｂ２は、下部側配管７ｂと接続されている。第２の脱圧分岐ラインＬｂ２にはバルブＶｂ２が設けられている。
【００２０】
再生ガスラインＬ６は、再生の対象となる吸着塔に精製ガスの一部を再生ガスとして供給するためのラインである。再生ガスラインＬ６は、第１の端部が第１の再生ガス分岐ラインＬａ６と第２の再生ガス分岐ラインＬｂ６とに分岐点ｒで分岐されており、第２の端部が回収ラインＬ４と接続されている。第１の再生ガス分岐ラインＬａ６は、上部側配管８ａと接続されている。第１の再生ガス分岐ラインＬａ６にはバルブＶａ６が設けられている。第２の再生ガス分岐ラインＬｂ６は、上部側配管８ｂと接続されている。第２の再生ガス分岐ラインＬｂ６にはバルブＶｂ６が設けられている。
再生ガスラインＬ６には、一次側（再生ガスの上流側）から熱交換器６とバルブＶ７とがこの順に設けられている。熱交換器６については後述する。
【００２１】
加熱ラインＬ７は再生ガスを加熱するためのラインである。加熱ラインＬ７は第１の端部が接続点ｐで再生ガスラインＬ６と接続され、第２の端部が接続点ｑで再生ガスラインＬ６と接続されている。ここで、接続点ｐは熱交換器６とバルブＶ７との間に位置し、接続点ｑはバルブＶ７と分岐点ｒの間に位置し、接続点ｐが接続点ｑの一次側（再生ガスの上流側）にある。加熱ラインＬ７には、一次側から加熱器４とバルブＶ８とがこの順に設けられている。
加熱器４は加熱ラインＬ７を流れる再生ガスを加熱できる形態であれば特に限定されない。
【００２２】
再生排ガスラインＬ３は、再生排ガスを排出するためのラインである。再生排ガスラインＬ３は、第１の端部が第１の再生排ガス分岐ラインＬａ３と第２の再生排ガス分岐ラインＬｂ３とに分岐されており、第２の端部が開口端とされている。再生排ガスラインＬ３には、一次側（再生排ガスの上流側）から吸着器５と熱交換器６とがこの順に設けられている。
第１の再生排ガス分岐ラインＬａ３は、下部側配管７ａと接続されている。第１の再生排ガス分岐ラインＬａ３にはバルブＶａ３が設けられている。第２の再生排ガス分岐ラインＬｂ３は、下部側配管７ｂと接続されている。第２の再生排ガス分岐ラインＬｂ３にはバルブＶｂ３が設けられている。
【００２３】
吸着器５は除去対象物を吸着する吸着剤を有し、内部に吸着剤が充填されている。吸着器５が有する吸着剤は、再生排ガスラインＬ３を流れる再生排ガスに含まれる除去対象物の濃度に応じて、除去対象物の吸着と脱離とが繰り返されるように構成される。
【００２４】
例えば、再生排ガスに含まれる除去対象物の濃度が高く、吸着器５が有する吸着剤の表面に除去対象物が吸着可能であるとき、吸着器５内に再生排ガスが流れると、前記吸着剤には除去対象物が吸着される。吸着剤に除去対象物が吸着される吸着反応は、発熱反応であるため、この反応に基づいて熱が発生する。その結果、再生排ガスが吸着器５を通過すると、吸着器５内の吸着反応で熱エネルギーが発生し、吸着器５から導出される気体の温度が高くなる。
【００２５】
例えば、再生排ガスに含まれる除去対象物の濃度が低く、吸着器５が有する吸着剤の表面で除去対象物が飽和状態にあるとき、吸着器５内に再生排ガスが流れると、前記吸着剤から除去対象物が脱離する。吸着剤から除去対象物が脱離する脱離反応は、吸熱反応であるため、この反応に基づいて寒冷が発生する。その結果、再生排ガスが吸着器５を通過すると、吸着器５内の脱離反応で熱エネルギーが消費され、吸着器５から導出される気体の温度が低くなる。
【００２６】
熱交換器６は再生排ガスラインＬ３の吸着器５から導出される気体と再生ガスラインＬ６の接続点ｐの一次側（再生ガスの上流側）の部分を流れる再生ガスとの間で熱交換できる形態であれば特に限定されない。
再生排ガスラインＬ３は、熱交換器６の位置で再生ガスラインＬ６と交差している。すなわち、再生排ガスラインＬ３と再生ガスラインＬ６とにわたって、これらが近接する位置に熱交換器６が設けられている。これにより、熱エネルギーのロスを抑えながら、再生排ガスラインＬ３内の気体と再生ガスラインＬ６内の気体との間で熱交換できる。
【００２７】
例えば、再生ガスを加熱器４で加熱しながら吸着塔に供給し、再生排ガスを前記吸着塔から排出するとき、再生排ガスに含まれる除去対象物の濃度が高ければ、吸着器５から導出される気体と接続点ｐに向かって流れる再生ガスとの間で熱交換させることにより、熱交換器６は前記再生ガスを効果的に加熱できる。
【００２８】
例えば、吸着塔内の吸着剤を冷却するために再生ガスを供給して、再生排ガスを前記吸着塔から排出するとき、再生排ガスに含まれる除去対象物の濃度が低ければ、吸着器５から導出される気体と接続点ｐに向かって流れる再生ガスとの間で熱交換させることにより、熱交換器６は前記再生ガスを効果的に冷却できる。
【００２９】
充圧ラインＬ５は吸着塔内の圧力を上げて、充圧と呼ばれる工程を行うためのラインである。充圧工程では吸着塔内の吸着剤から除去対象物が脱離した後に、吸着塔内の圧力を原料ガスの精製に適した水準まで高くする。
充圧ラインＬ５は、第１の端部が第１の充圧分岐ラインＬａ５と第２の充圧分岐ラインＬｂ５とに分岐されており、第２の端部が回収ラインＬ４と接続されている。第１の充圧分岐ラインＬａ５は、上部側配管８ａと接続されている。第１の充圧分岐ラインＬａ５にはバルブＶａ５が設けられている。第２の充圧分岐ラインＬｂ５は、上部側配管８ｂと接続されている。第２の充圧分岐ラインＬｂ５にはバルブＶｂ５が設けられている。
【００３０】
（作用効果）
以上説明した気体精製装置１は吸着器５と熱交換器６とを備えるため、除去対象物の吸着によって吸着器５で生じる熱を再生ガスの加熱に利用でき、吸着塔の加熱に要するエネルギーが少なくなる、すなわち吸着塔の加熱効率がよくなる。また、除去対象物の脱離によって吸着器で生じる寒冷を再生ガスの冷却に利用でき、吸着塔の冷却効率がよくなる。
また、気体精製装置１は装置構成が簡便であり、配管構成が複雑でなく、同一の装置内で熱エネルギーを回収できるＴＳＡ方式の装置であるため、再生排ガスの熱エネルギーを無駄なく効果的に回収でき、回収した熱エネルギーを吸着塔内の吸着剤の再生に有効に利用できる。
【００３１】
＜気体精製方法＞
次に、上述した気体精製装置１を用いた、本実施形態の気体精製方法の一例について、説明する。本実施形態の気体精製方法では、除去対象物として水分を含む空気から水分を除去して乾燥空気をＴＳＡ方式で精製する場合を一例として以下、説明を行う。
なお、以下の説明では気体精製装置１において、吸着塔３ａ内の吸着剤の再生が完了し、吸着塔３ｂで気体の精製が完了した状態に気体精製方法を適用し、吸着塔３ａで気体の精製を行いながら、吸着塔３ｂ内の吸着剤の再生を行う場合を一例として説明する。
【００３２】
（吸着塔３ａ：精製工程，吸着塔３ｂ：脱圧工程）
まず、図１に示す全てのバルブを閉じる。その後、バルブＶａ１、バルブＶａ４、バルブＶｂ２を開く。この状態で圧縮機２から圧縮した原料ガスを吸着塔３ａに供給し、吸着塔３ａ内の吸着剤に水分を吸着させて第１の回収分岐ラインＬａ４と回収ラインＬ４とを経由して精製した乾燥空気を回収する。
吸着塔３ｂでは、バルブＶｂ２を開くと吸着塔３ｂ内の圧力が大気圧付近まで低下する。これにより、吸着塔３ｂ内の吸着剤に吸着されていた水分を吸着塔３ｂ内の気体とともに第２の脱圧分岐ラインＬｂ２と脱圧ラインＬ２とを経由して排出する。
精製工程において、原料ガスの吸着塔３ａへの供給量は特に限定されないが、例えば１０００〜５００００Ｎｍ３／ｈとすることができる。また、バルブＶａ１、バルブＶａ４、バルブＶｂ２を開いた状態に維持する時間は、特に限定されないが、例えば２〜２０分とすることができる。
【００３３】
（吸着塔３ａ：精製工程，吸着塔３ｂ：加熱工程）
次に、バルブＶａ１、バルブＶａ４を開いたまま、バルブＶｂ２を閉じる。その後、バルブＶｂ３、バルブＶｂ６、バルブＶ８を開く。この状態で原料ガスを吸着塔３ａに供給し、乾燥空気を回収しながら、乾燥空気の一部を再生ガスとして再生ガスラインＬ６を経由させて加熱ラインＬ７に導入する。加熱ラインＬ７内の乾燥空気は加熱器４で加熱され、第２の再生ガス分岐ラインＬｂ６等を経由し、吸着塔３ｂに供給される。これにより吸着塔３ｂ内の温度が高くなり、吸着剤に吸着されている水分が脱離し、水分濃度が高い空気が再生排ガスとして吸着塔３ｂから排出される。再生排ガスは第２の再生排ガス分岐ラインＬｂ３と再生排ガスラインＬ３とを経由して、吸着器５に導入される。
【００３４】
加熱工程で吸着器５に水分濃度が高い再生排ガスが導入されると、吸着器５内の吸着剤に水分が吸着され、吸着反応に伴う熱エネルギーが吸着器５で発生する。そのため、吸着器５から導出される気体の温度が上昇する。温度の上昇した前記気体の熱エネルギーは、熱交換器６により再生ガスに回収される。これにより加熱器４に導入される前の再生ガスの温度が高くなり、加熱に要する動力を削減できる。
ここで、バルブＶａ１、バルブＶａ４、バルブＶｂ３、バルブＶｂ６、バルブＶ８を開いた状態に維持する時間は、特に限定されないが、例えば３０〜１８０分とすることができる。
以上説明したようにして、吸着塔３ｂの加熱工程では、吸着塔３ｂ内の吸着剤を再生する際に、水分を含む再生排ガスを吸着器５に導入し、水分を吸着器５内の吸着剤に吸着させ、吸着器５から導出される気体と再生ガスとの間で熱交換して再生ガスを加熱する。
【００３５】
（吸着塔３ａ：精製工程，吸着塔３ｂ：冷却工程）
次に、バルブＶａ１、バルブＶａ４、バルブＶｂ３、バルブＶｂ６を開いたまま、バルブＶ８を閉じ、バルブＶ７を開く。この状態で原料ガスを吸着塔３ａに供給し、乾燥空気を回収しながら、乾燥空気の一部を再生ガスとして再生ガスラインＬ６に導入する。
再生ガスラインＬ６内の乾燥空気は、バルブＶ７を経由し、吸着塔３ｂに供給される。これにより、吸着塔３ｂ内が再生ガスラインＬ６を経由して導入される乾燥空気によって冷却され、吸着塔３ｂ内の温度が低くなる。また、冷却工程は加熱工程の後に行われているため、吸着塔３ｂ内の吸着剤から水分が脱離している。そのため、冷却工程で吸着塔３ｂから排出される再生排ガスの水分濃度は低くなる。その結果、冷却工程では水分濃度が低い再生排ガスが、第２の再生排ガス分岐ラインＬｂ３と再生排ガスラインＬ３とを経由して、吸着器５に導入される。
【００３６】
冷却工程で吸着器５に水分濃度が低い再生排ガスが導入されると、吸着器５内の吸着剤から水分が脱離し、脱離反応に伴う寒冷が吸着器５で発生する。そのため、吸着器５から導出される気体の温度が低下する。温度の低下した前記気体の熱エネルギーは熱交換器６により再生ガスに回収される。これにより再生ガスラインＬ６に導入される前の再生ガスの温度が低くなる。その結果、吸着塔３ｂの冷却効率が向上し、冷却に必要な再生ガスの量を削減できる。
ここで、バルブＶａ１、バルブＶａ４、バルブＶｂ３、バルブＶｂ６、バルブＶ７を開いた状態に維持する時間は、特に限定されないが、例えば６０〜２４０分とすることができる。
以上説明したようにして、吸着塔３ｂの冷却工程では、加熱工程で水分を吸着させた吸着剤を有する吸着器５に、再生排ガスを導入して水分を吸着器５内の吸着剤から脱離させ、吸着器５から導出される気体と再生ガスとの間で熱交換して再生ガスを冷却する。
【００３７】
（吸着塔３ａ：精製工程，吸着塔３ｂ：充圧工程）
次に、バルブＶａ１、バルブＶａ４を開いたまま、バルブＶｂ３、バルブＶｂ６、バルブＶ７を閉じ、バルブＶｂ５を開く。この状態で原料ガスを吸着塔３ａに供給し、乾燥空気を回収しながら、乾燥空気の一部を充圧ガスとして充圧ラインＬ５に導入する。
充圧ラインＬ５内の乾燥空気は、第２の充圧分岐ラインＬｂ５等を経由し、吸着塔３ｂに供給される。これにより、吸着塔３ｂ内の圧力が、原料ガスの精製に適した水準まで高くなる。
ここで、充圧工程後の吸着塔３ｂの圧力は、特に限定されないが、例えば３００〜１０００ｋＰａＧとすることができる。また、バルブＶａ１、バルブＶａ４、バルブＶｂ５を開いた状態に維持する時間は、特に限定されないが、例えば１０〜６０分とすることができる。
【００３８】
以上順番に説明した吸着塔３ｂにおける、脱圧工程、加熱工程、冷却工程、充圧工程を経て、吸着塔３ｂ内の吸着剤の再生が完了する。次いで、本実施形態の気体精製方法では、バルブＶａ１、バルブＶａ４を閉じ、バルブＶｂ１、バルブＶｂ４を開くことで、吸着塔３ｂで精製工程を行い、吸着塔３ａで吸着剤の再生を行ってもよい。このようにして、吸着塔３ａと吸着塔３ｂとの間で精製工程と吸着塔内の吸着剤の再生とを繰り返し行うことで、ＴＳＡ方式によって原料ガスを精製できる。
【００３９】
（作用効果）
以上説明した本実施形態の気体精製方法では、ＴＳＡ方式の気体精製装置１を用いるため、原料ガスを精製した後の吸着塔内の吸着剤を再生するとき、再生排ガスに含まれる除去対象物の濃度は再生開始直後に高くなり、徐々に除去対象物の濃度が低下する。
したがって本実施形態の気体精製方法によれば、精製を行った後の吸着塔に再生ガスを吸着塔に供給し続けることで、加熱工程と冷却工程とで吸着器５で発生する熱と寒冷とをそれぞれ時機を得た状態で利用できる。その結果、より少ないエネルギーで吸着塔を加熱できるとともに、より少ない再生ガスの量で吸着塔を冷却できる。
【００４０】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されない。また、本発明は特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が加えられてよい。
例えば以上説明した実施形態においては、気体精製装置が吸着塔を２つ備える形態であったが、吸着塔の数は２つに限定されず、１つであってもよく、３つ以上であってもよい。
他にも、再生排ガスラインに再生排ガスを冷却する冷却器を設けることにより、吸着塔を加熱する際に再生ガスの温度が過度に高くなった場合でも、冷却工程で再生排ガスを冷却し、熱交換器６を用いて再生ガスを確実に冷却できるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１…気体精製装置、２…圧縮機、３ａ，３ｂ…吸着塔、４…加熱器、５…吸着器、６…熱交換器、Ｌ１…供給ライン、Ｌ２…脱圧ライン、Ｌ３…再生排ガスライン、Ｌ４…回収ライン、Ｌ５…充圧ライン、Ｌ６…再生ガスライン、Ｌ７…加熱ライン、Ｖａ１〜Ｖａ６，Ｖｂ１〜Ｖｂ６，Ｖ７，Ｖ８…バルブ
【図１】
2019122935.tif 000003