(57)【要約】【課題】半径方向Ｕ−フロー吸着ユニットを提供する。【解決手段】ＴＳＡプロセスにおける空気精製のための半径方向Ｕ−フロー吸着ユニットであって、１つの端部でガスアウトレット、及び、側部で少なくとも１つのガスインレットを、好ましくはユニットのガスアウトレットと同一端部にて有する半径方向Ｕ−フロー吸着ユニットが提供される。ユニットのより単純な設計は、製造、設置及び輸送を促進し、そして資金及び運転コストを低減する。【選択図】図１
2016002548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス混合物から少なくとも１種のガス成分を除去するための半径方向Ｕ−フロー吸着ユニットであって、前記ユニットは、
第一の端部及び該第一の端部の反対側の第二の端部を含む外側チューブ状側壁、ここで、前記第一の端部及び第二の端部はそれぞれ第一の末端壁及び第二の末端壁により閉止されている、
少なくとも１種の選択吸着性材料を含む長尺環状床、ここで、前記環状床は前記外側チューブ状側壁内に同軸的に配置されており、それにより、前記側壁及び前記環状床の間の第一の環状空間を画定しており、前記環状床は前記環状床を通して前記第一の環状空間と流体連絡されている中央チャンネルを画定している、
前記側壁に配置されており、前記第一の環状空間と流体連絡されている、少なくとも１つのガスインレット、及び、
前記ユニットの末端壁に配置されており、前記中央チャンネルと流体連絡されている、ガスアウトレット
を含む、半径方向Ｕ−フロー吸着ユニット。
【請求項２】
前記少なくとも１つのガスインレットは、前記ガスアウトレットを含む前記末端壁に隣接している前記側壁の前記端部に配置されている、請求項１記載の吸着ユニット。
【請求項３】
前記ユニットは垂直に配向されており、前記ユニットはそれによりトップ及びボトムを有し、前記第一の端部は前記ユニットのトップにあり、そして前記第二の端部は前記ユニットのボトムにある、請求項１記載の吸着ユニット。
【請求項４】
前記少なくとも１つのガスインレット及び前記ガスアウトレットは前記ユニットのボトムにある、請求項３記載の吸着ユニット。
【請求項５】
前記ユニットは単一のガスインレットを含む、請求項１記載の吸着ユニット。
【請求項６】
前記ユニットは複数のガスインレットを含む、請求項１記載の吸着ユニット。
【請求項７】
前記ガスインレットは前記外側チューブ状側壁の周囲にわたって空間を開けている、請求項６記載の吸着ユニット。
【請求項８】
前記ガスインレットは均一に空間を開けている、請求項７記載の吸着ユニット。
【請求項９】
各ガスインレットは前記環状床からある距離に配置されており、前記距離は各ガスインレットで等しい、請求項７記載の吸着ユニット。
【請求項１０】
前記ユニットは第一のガスインレット及び第二のガスインレットを含む、請求項６記載の吸着ユニット。
【請求項１１】
前記第二のガスインレットは前記第一のガスインレットの反対側に配置されている、請求項１０記載の吸着ユニット。
【請求項１２】
前記ユニットは長手軸を有し、そして前記少なくとも１つのガスインレットは前記長手軸に対して半径方向に配向されている、請求項１記載の吸着ユニット。
【請求項１３】
前記ユニットは前記末端壁の１つの上で前記環状床を支持している不透過性環状スカートを含み、前記環状スカートは前記外側チューブ状側壁内に同軸的に配置されており、それにより、前記第一の環状空間と流体連絡されている第二の環状空間を画定している、請求項３記載の吸着ユニット。
【請求項１４】
前記不透過性環状スカートは前記ユニットのボトムで前記第二の末端壁上で前記第二の環状床を支持している、請求項１３記載の吸着ユニット。
【請求項１５】
前記ガスアウトレットは前記ユニットのボトムで前記第二の末端壁に配置されている、請求項１３記載の吸着ユニット。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのガスインレットは前記ユニットのボトムで前記第二の末端壁に隣接している前記側壁の前記端部に配置されている、請求項１５記載の吸着ユニット。
【請求項１７】
前記ユニットはバッフルを含まない、請求項１記載の吸着ユニット。
【請求項１８】
前記ユニットは前記第一の環状空間においてガス流不均等分布を低減するための少なくとも１つのバッフルを含む、請求項１記載の吸着ユニット。
【請求項１９】
前記少なくとも１つのバッフルは環状バッフル、長手状バッフル、円錐台バッフル、筒形バッフル及びガスインレットバッフルからなる群より選ばれる、請求項１８記載の吸着ユニット。
【請求項２０】
前記バッフル、又は、１つより多くのバッフルが存在する場合には、前記バッフルの少なくとも１つは穿孔が開けられている、請求項１８記載の吸着ユニット。
【請求項２１】
前記穿孔が開けられたバッフルは開口面積が約１０％〜約６０％である、請求項２０記載の吸着ユニット。
【請求項２２】
前記ユニットは前記少なくとも１つのガスインレットと前記環状床との間で前記ユニット内で同軸的に配置されている少なくとも１つの環状バッフルを含み、前記少なくとも１つの環状バッフルは前記第二の環状空間を少なくとも部分的に横切って延在している、請求項１３記載の吸着ユニット。
【請求項２３】
前記環状バッフル、又は、１つより多くの環状バッフルが存在する場合には、前記環状バッフルの少なくとも１つは前記外側チューブ状側壁から延在している、請求項２２記載の吸着ユニット。
【請求項２４】
前記環状バッフル、又は、１つより多くの環状バッフルが存在する場合には、前記環状バッフルの少なくとも１つは前記環状スカートから延在している、請求項２２記載の吸着ユニット。
【請求項２５】
前記環状バッフル、又は、１つより多くの環状バッフルが存在する場合には、前記環状バッフルの少なくとも１つは穿孔が開けられており、そして前記第二の環状空間を少なくとも実質的に横切って延在している、請求項２２記載の吸着ユニット。
【請求項２６】
前記ユニットは前記少なくとも１つのガスインレットと前記環状床との間で前記環状スカートから半径方向に延在している第一の環状バッフル、及び、前記第一の環状バッフルと前記環状床との間で前記外側チューブ状側壁から半径方向に延在している第二の環状バッフルを含み、前記バッフルは前記ユニット内で同軸的に配置されており、そして前記第二の環状空間を部分的に横切って延在している、請求項１３記載の吸着ユニット。
【請求項２７】
前記ユニットは長手軸を有し、そして、前記長手軸に対して平行に前記ユニット内で取り付けられておりそして前記第一の環状空間を少なくとも部分的に横切って延在している少なくとも１つの長手バッフルを含む、請求項１記載の吸着ユニット。
【請求項２８】
前記ユニットは複数の前記長手バッフルを含む、請求項２７記載の吸着ユニット。
【請求項２９】
前記長手バッフルは前記ユニット内に周囲にわたって空間を開けている、請求項２８記載の吸着ユニット。
【請求項３０】
前記長手バッフルは均一に空間を開けている、請求項２９記載の吸着ユニット。
【請求項３１】
前記少なくとも１つの長手バッフルは前記外側チューブ状側壁から延在している、請求項２７記載の吸着ユニット。
【請求項３２】
前記ユニットは長手軸を有し、そして、前記長手軸に対して平行にユニット内で取り付けられておりそして前記第二の環状空間を少なくとも部分的に横切って延在している少なくとも１つの長手バッフルを含む、請求項１３記載の吸着ユニット。
【請求項３３】
前記ユニットは複数の前記長手バッフルを含む、請求項３２記載の吸着ユニット。
【請求項３４】
前記長手バッフルは前記ユニット内で周囲にわたって空間を開けている、請求項３３記載の吸着ユニット。
【請求項３５】
前記長手バッフルは均一に空間を開けている、請求項３４記載の吸着ユニット。
【請求項３６】
前記長手バッフル、又は、１つより多くの長手バッフルが存在する場合には、前記長手バッフルの少なくとも１つは前記外側チューブ状側壁から延在している、請求項３２記載の吸着ユニット。
【請求項３７】
前記長手バッフル、又は、１つより多くの長手バッフルが存在する場合には、前記長手バッフルの少なくとも１つは前記環状スカートから延在している、請求項３２記載の吸着ユニット。
【請求項３８】
前記ユニットは、前記第二の環状空間において同軸的に配置されている円錐台バッフルを含み、前記円錐台バッフルは前記少なくとも１つのガスインレットの前に配置されておりそして前記少なくとも１つのガスインレットから離れて空間を開けている、請求項１３記載の吸着ユニット。
【請求項３９】
前記円錐台バッフルは、前記環状床に対して近位端及び遠位端を含み、前記円錐台バッフルは前記外側チューブ状側壁上に前記近位端で周囲にわたって取り付けられている、請求項３８記載の吸着ユニット。
【請求項４０】
前記円錐台バッフルの前記近位端は環状フランジを含む、請求項３９記載の吸着ユニット。
【請求項４１】
前記円錐台バッフルは穿孔が開けられている、請求項４０記載の吸着ユニット。
【請求項４２】
前記円錐台バッフルは反転されている、請求項３８記載の吸着ユニット。
【請求項４３】
前記ガスインレットは、前記環状床に対して、近位端及び遠位端を含み、前記ユニットは、前記ガスインレットの前記近位端に配置されておりそして前記第二の環状空間の少なくとも一部分を横切って延在しているガスインレットバッフルを含む、請求項１３記載の吸着ユニット。
【請求項４４】
前記ガスインレットバッフルは少なくとも実質的にＵ−形状の断面を有する、請求項４３記載の吸着ユニット。
【請求項４５】
前記ユニットは前記第二の環状空間において同軸的に配置されている筒形バッフルを含み、前記筒形バッフルは前記少なくとも１つのガスインレットの前に配置されておりそして前記少なくとも１つのガスインレットから離れて空間を開けている、請求項１３記載の吸着ユニット。
【請求項４６】
前記筒形バッフルは、前記環状床に対して、近位端及び遠位端を含み、前記近位端は前記環状スカート上に周囲にわたって取り付けられている環状フランジを含む、請求項４５記載の吸着ユニット。
【請求項４７】
前記環状フランジは穿孔が開けられている、請求項４６記載の吸着ユニット。
【請求項４８】
前記筒形バッフルは少なくとも１つの開口部を含み、前記少なくとも１つの開口部は前記少なくとも１つのガスインレットの反対側に配置されている、請求項４６記載の吸着ユニット。
【請求項４９】
前記少なくとも１つのガスインレットはそれぞれの前記開口部と流体連絡されている導管を含む、請求項４８記載の吸着ユニット。
【請求項５０】
前記導管は壁を含み、前記壁の少なくとも一部分は穿孔が開けられている、請求項４９記載の吸着ユニット。
【請求項５１】
水、二酸化炭素、炭化水素及びＮＯｘからなる群より選ばれる少なくとも１種の汚染物を除去することによる空気の精製のための請求項１記載の吸着ユニット。
【請求項５２】
前記ユニットは加圧可能である、請求項１記載の吸着ユニット。
【請求項５３】
前記ユニットは少なくとも約３バールの圧力での運転と評価されている、請求項１記載の吸着ユニット。
【請求項５４】
前記ユニットは４０バール以下の圧力での運転と評価されている、請求項５３記載の吸着ユニット。
【請求項５５】
前記外側チューブ状側壁及び前記末端壁はカーボンスチールを含み、そして厚さが３８ｍｍ以下である、請求項５４記載の吸着ユニット。
【請求項５６】
水、二酸化炭素、炭化水素及びＮＯｘからなる群より選ばれる少なくとも１種の汚染物を除去することによる空気の精製のための半径方向Ｕ−フロー吸着ユニットであって、前記ユニットは、
上端及び該上端の反対側の下端を含み、前記上端及び下端はそれぞれトップ末端壁及びボトム末端壁により閉止されている、外側チューブ状側壁、
少なくとも１種の選択吸着性材料を含む長尺環状床であって、前記環状床は前記外側チューブ状側壁内に同軸的に配置されており、それにより、前記側壁と前記環状床との間で第一の環状空間を画定しており、前記環状床は前記環状床を通して前記第一の環状空間と流体連絡されている中央チャンネルを画定している、長尺環状床、
前記ボトム末端壁上で前記環状床を支持している不透過性環状スカートであって、前記環状スカートは前記外側チューブ状側壁内に同軸的に配置されており、それにより、前記側壁と前記環状スカートとの間に第二の環状空間を画定しており、前記第二の環状空間は前記第一の環状空間と流体連絡されている、不透過性環状スカート、
前記下端で前記側壁に配置されており、そして前記第二の環状空間を通して前記第一の環状空間と流体連絡されている、少なくとも１つのガスインレット、及び、
前記ユニットのボトム壁に配置されており、そして前記中央チャンネルと流体連絡されている、ガスアウトレット
を含む、半径方向Ｕ−フロー吸着ユニット。
【請求項５７】
ガス混合物から少なくとも１種のガス成分を除去するための方法であって、前記方法は、
請求項１記載の半径方向Ｕ−フロー吸着ユニットを提供すること、
前記少なくとも１つのガスインレットにガス混合物をフィードすること、及び、
前記ガスアウトレットから生成物ガスを取り出すこと
を含む、方法。
【請求項５８】
水、二酸化炭素、炭化水素及びＮＯｘからなる群より選ばれる汚染物を除去することによる空気の精製のための請求項５７記載の方法。
【請求項５９】
水、二酸化炭素、炭化水素及びＮＯｘからなる群より選ばれる汚染物を除去することによる空気の精製のための、請求項１記載の半径方向Ｕ−フロー吸着ユニットの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガス混合物からガス成分を分離するための、特に、低温蒸留の前に空気を精製するための半径方向フロー吸着ユニットに関する。本発明は、主に、Ｕ−フロー運転のために構成されたユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラント運転及び安全性の問題を回避するために、空気フィードからの水、二酸化炭素、微量の炭化水素及びＮＯｘなどの汚染物を除去するための半径方向フロー吸着ユニットを使用することが低温空気分離工業において標準的に実施されている。
【０００３】
空気精製のための半径方向フロー吸着ユニットは、典型的には、外側チューブ状側壁を有し、各々の端部でそれぞれの末端壁により閉止されている容器であって、容器の内部に同軸に配置されている少なくとも１種の吸着性材料の長尺環状床を含む。通常、外側壁の内側表面及び環状床の外側表面により画定されている環状空間が存在する。環状床は中央チャンネルを画定している。処理されるべきガスを環状空間にフィードするガスインレット、及び、中央チャンネルからの処理されたガスを取り出すガスアウトレットが存在する。
【０００４】
運転時に、空気は、通常、環状床を包囲する環状空間にフィードされる。空気は中央チャンネル中で環状床内の吸着性材料を通して通過する。吸着性材料は空気から少なくとも１つの汚染物を選択的に吸着し、それにより、容器から取り出される精製空気を製造する。
【０００５】
より一般的でないが、精製されるべき空気を、環状床により画定されている中央チャンネルにフィードし、そして精製された空気を、環状床を包囲している環状空間から取り出すことができる。このような構成において、空気は逆半径方向に環状床を通して通過し、すなわち、中央チャンネルから環状空間に流れる。
【０００６】
吸着剤床は、通常、ユニットが運転しているときに、すなわち、「オンフィード」又は「オンライン」であるときに、空気の方向とは逆方向に吸着剤床を通して再生ガスを通過させることにより再生される。
【０００７】
一般に、半径方向フロー吸着ユニットは温度スイング吸着（ＴＳＡ）法、圧力スイング吸着（ＰＳＡ）法、真空スイング吸着（ＶＳＡ）法又は真空圧力スイング吸着（ＶＰＳＡ）法を用いて、又は、当該技術分野において知られているような方法の変法を用いて操作されうる。しかしながら、空気精製に関与するユニットは、通常、ＴＳＡ法を用いて操作され、そして空気のバルク分離が関与するユニットは、通常、ＰＳＡ又はＶＰＳＡ法を用いて操作される。半径方向ＴＳＡ技術が関与する低温空気分離ユニット（ＡＳＵ）へのフィードを発生する空気精製法の例は米国特許第５８５５６８５号明細書に開示されている。
【０００８】
半径方向フローユニットは「Ｕ−フロー」又は「Ｚ−フロー」形態で構成されうる。Ｕ−フロー形態では、環状床の両側でのガスの流路は反対方向である。「Ｕ−フロー」は、また、文献中で「π−フロー」とも呼ばれている。Ｚ−フロー形態では、環状床の両側でのガスの流路は同一方向である。空気分離工業における前端空気精製において、主な焦点はＺ−流形態で構成される半径方向フロー吸着ユニットの使用に集中している。米国特許第４５４１８５１号明細書、同第５８２７４８５号明細書、同第８３１３５６１号明細書、米国特許出願公開第２０１０／００５８８０４号明細書及び同第２０１１/０２０６５７３号明細書は、各々、空気精製のための半径方向フロー吸着ユニットを開示しており、ここで、ユニットはＺ−フロー形態で構成されている。このようなユニットの特徴は、ガスインレット及びガスアウトレットが、通常、ユニットの両端にあることである。
【０００９】
半径方向フロー吸着ユニットにおける典型的なＺ−フロー形態の特徴は、吸着剤床の長さに沿ったむらのある圧力低下であり、そのことは不均一流分布をもたらす。むらのある圧力損失を克服するための試みは錐形バッフルなどの中央チャンネルにおける内部部品の使用が挙げられる。しかしながら、このような内部部品を取り込むことは、通常、ユニットの設計を複雑化させ、そのため、全体の投資コストを増加させ、そして容器を通した全体の圧力低下を増加させ、それにより、全体の運転コストを増加させる。
【００１０】
Ｕ−フロー形態は、圧力低下が、通常に、吸着剤床の長さに沿って等しく、追加の内部部品の必要性なしに、より均一なフロー分布となり、それにより、全体の投資及び運転コストを潜在的に低減するので、半径方向フロー吸着ユニットのための魅力的な代替法を提供する。
【００１１】
米国特許第５８１４１２９号明細書は、空気の予備精製のための半径方向フロー吸着ユニットを開示している。ユニットは容器のボトムにガスインレットを有し、そして容器のトップにガスアウトレットを有するが、容器の側壁と吸着剤床との間の環状空間に提供された（図１を参照されたい）、又は、環状吸着剤床により画定されている中央チャンネルに提供された（図３を参照されたい）筒形バッフルのいずれかを用いて「Ｕ−フロー」を構成している。バッフルは床を通過する前にインレットから容器のトップに向けて環状空間中でガスを流させ（図１を参照されたい）、又は、床を通過した後で、アウトレットを介して取り出される前に、容器のボトムに向けてガスを流させる（図３を参照されたい）。同様の構成は米国特許第５７５９２４２号明細書に開示されている (図１を参照されたい)。
【００１２】
米国特許第５８１４１２９号明細書に開示されている半径方向フロー吸着ユニットは吸着剤床を通すフロー分布が改良されているので、Ｚ−フローのために構成される典型的なユニットに改良を示すが、ユニットの設計は理想よりもなおも複雑であり、そして筒形バッフルの存在が容器を通した全体の圧力損失を増加させる。それゆえ、半径方向吸着ユニットの新たな設計がなおも必要である。
【００１３】
均一なフロー分布に関して、半径方向フロー吸着ユニットの理想的な構成は理論的にＵ−フロー形態であり、同軸ガスインレット及びガスアウトレットがユニットの１つの端部にあり、というのは、この構成は最も均一なフロー分布を潜在的に提供するからである。このような構成を開示する文献の例としては米国特許第５７５９２４２号明細書が挙げられる(図４を参照されたい)。このユニットは酸素サイクルにおいてＰＳＡ又はＶＰＳＡ操作を主として目的とするが、この文献はユニットが空気のＰＳＡ予備精製における使用のために変更されうることを述べている。しかしながら、ユニットは機械的に複雑であり、そのことは投資コストを増加させる。
【００１４】
「Ｕ−フロー」形態で構成されているさらなる半径方向フロー吸着ユニットは米国特許第８３１３５６１号明細書に開示されている(図２（ｅ）を参照されたい)。この文献は、空気インレット及びアウトレットが容器のトップ壁又はボトム壁の両方又は一方にあり、精製される空気が環状床により画定されている中央チャンネル、又は、容器の環状床と外側壁との間の環状空間のいずれかにフィードされうるようにユニットが構成されうることを述べている。
【００１５】
「Ｚ−フロー」形態で構成されている半径方向フロー吸着ユニットに加えて、米国特許第４５４１８５１号明細書は、また、空気精製のための「Ｕ−フロー」形態で構成された、このような ユニットも開示している（図４を参照されたい）。ユニットは吸着材料の環状床により画定されている中央チャンネルをフィードする空気インレットをユニットのボトム壁に有する。空気はユニットの床と側壁との間の環状空間に吸着剤床を通して通過する。精製された空気は、またもユニットのボトム壁に提供されたガスアウトレットから取り出される。
【００１６】
空気のバルク分離のための「Ｕ−フロー」形態において構成される半径方向フロー吸着容器であって、ガスインレット及びガスアウトレットが容器のボトム壁に別個に配置されている容器の例は米国特許第５２３２４７９号明細書に開示されている(図１を参照されたい)。
【００１７】
一般に、半径方向フロー吸着ユニットは大きい傾向があり、特に、多量のガスを処理することが必要である特定の用途で大きい傾向がある。このような用途の例は低温ＡＳＵのための前端空気精製である。このようなユニットは、２５ｍ以下の全体の高さ／長さを有することができ、そして関連パイプワークは、より大きいプラントでは７２インチ（１．８ｍ）までの直径を有することができ、例えば、ガスインレットで５６インチ（１．４ｍ）及びガスアウトレットで４２インチ（１ｍ）である。
【００１８】
ユニットは、そのフットプリントのサイズを低減するために垂直配向されている。高さはＺ−フローのために構成されたユニットで特に問題となる。というのは、このようなユニットがユニットの両端部にそのインレット及びアウトレットを有する傾向があるからである。このことは、容器の「トップ」を出てきて、そして地面に向かって降りていくパイプが存在するであろうことを意味する。低いレベルでのパイピングは高レベルでのパイピングよりも製造し、支持しそして維持することが容易でかつ安価である。Ｕ−フローのために構成されたユニットは同一の末端壁でインレット及びアウトレットを有する傾向があり、高さによる問題を幾分か緩和する。しかしながら、パイプワークのサイズは、インレット及びアウトレットを有するヘッドが非常に混雑していることがあり、それがパイプワークのレイアウトの選択肢を限定していることを意味する。
【００１９】
半径方向フロー吸着ユニットは、典型的には、少なくとも５バールに加圧し、そして可能性としては４０バールまで加圧することができる。このため、壁を厚くすることにより、ガスインレット及びガスアウトレット周囲のヘッドを補強することが必要である。ガスインレット及びガスアウトレットが同一のヘッドにある場合には、補強はオーバーラップすることがあり、さらに厚い末端壁となる。
【００２０】
半径方向フロー吸着ユニットの壁は、通常、カーボンスチールから製造される。この材料から製造される壁の厚さが約３８ｍｍを超えるならば、ユニットは関連圧力容器製造コードにより規定されるとおりに、溶接後熱処理を経験しなければならず、ここで、ユニットの全体のシェル又はわずかに厚い構成部品は炉内で高温に、例えば、約５５０℃〜約６００℃に、ある時間（厚さによる）、例えば、０．５時間加熱される。さらに、加熱及び冷却速度は炉内の雰囲気とともに注意深く制御されなければならない。ユニットのサイズは、しばしば、ユニットの周囲に炉が作られなければならないようなサイズである。溶接後熱処理は、それゆえ、高価なプロセスであり、可能であるならば、回避することが望まれる。
【００２１】
半径方向フロー吸着ユニットの末端壁又は「ヘッド」は２つ以上のインレット／アウトレットノズルがそこに存在する場合に、より大きな直径を有する傾向があることも本発明の発明者は注記する。半径方向フロー吸着ユニットは、通常、工場で製造され、そしてフラットベッドローリーを用いて少なくとも部分的には道路により現場に輸送されるので、より大きな直径のユニットは、例えば、低い橋を伴う狭い道路上を輸送するのがより困難である傾向がある。或いは、もし末端壁が最適な直径で作られているならば、インレット及びガスアウトレットノズルサイズに関してある妥協がなされなければならない(それらは所望のサイズよりも小さくなければならず、そのことがより高い圧力損失をもたらす)。
【発明の概要】
【００２２】
本発明の第一の態様によると、ガス混合物から少なくとも１種のガス成分を除去するための半径方向Ｕ−フロー吸着ユニットであって、前記ユニットは、
第一の端部及び該第一の端部の反対側の第二の端部を含む外側チューブ状側壁、ここで、前記第一の端部及び第二の端部はそれぞれ第一の末端壁及び第二の末端壁により閉止されている、
少なくとも１種の選択吸着性材料を含む長尺環状床、ここで、前記環状床は前記外側チューブ状側壁内に同軸的に配置されており、それにより、前記側壁及び前記環状床の間の第一の環状空間を画定しており、前記環状床は前記環状床を通して前記第一の環状空間と流体連絡されている中央チャンネルを画定している、
前記第一の側壁に配置されており、前記第一の環状空間と流体連絡されている、少なくとも１つのガスインレット、及び、
前記ユニットの末端壁に配置されており、前記中央チャンネルと流体連絡されている、ガスアウトレット、
を含む、半径方向Ｕ−フロー吸着ユニットが提供される。
【００２３】
ガスインレット、又は、１つを超えるガスインレットが存在する場合には、各ガスインレットは、好ましくは、ガスアウトレットを含む末端壁に隣接している側壁の端部に配置される。
【００２４】
本発明は、ユニットの投資及び運転コストの有意な低減をもたらすことができる半径方向フロー吸着ユニットの設計をより単純とすることができる。さらに、ガスアウトレットを有するヘッドの混雑を回避することができ、それにより、特に、幾つかのより大きなユニットでは、溶接後熱処理が要求される可能性が低減される。さらに、ガスインレット及びガスアウトレットの周囲でのより低い混雑性が関連パイプワークのレイアウトの設計により大きな自由度をもたらすはずである。さらに、本発明は、最適な直径、高さ及び質量を有するユニットを設計することが可能なはずであり、それにより、ユニットを輸送することを容易にするはずであることを意味する。
【００２５】
本発明のユニットはガスインレット及びガスアウトレットを両方とも１つの端部で有し、好ましくは、「グレードレベル」（すなわち、グランドレベル）に有し、それにより、パイピング建設及びバルブメインテナンスアクセスが容易になる。さらに、本明細書中に記載されるとおりの「Ｕ−フロー」形態を用いることにより、本発明はより単純な吸着器ユニットの製造を容易にし、これにより、製造が容易で、安価でかつ安全であり、運転の信頼性が高く、それゆえ、製造及び運転コストの節約が可能になる。
【００２６】
好ましい実施形態において、環状吸着剤床は末端壁で直接的に支持され、そして通常、ユニットが垂直配向であるときにはボトム壁で支持される。
【００２７】
ユニットは、理想的には、ガスフロー不均等分布を低減するための内部バッフルが必要でないように設計及び製造される。しかしながら、ユニットは、ユニット内でのフィードガスフロー分布を改良するために１つ以上のバッフル、デフレクター及び／又はフローストレートナーを含むこともできる。
【００２８】
本発明は、空気などのガス混合物のバルク分離、例えば、酸素を製造するために使用されてよいが、本発明は１種以上の汚染物、通常には、二酸化炭素、水、炭化水素及びＮＯｘからなる群より選ばれる汚染物を除去することによる、空気などのガスの精製を主に意図する。その後、精製された空気はＡＳＵへのフィードとして適切である。
【００２９】
用語「ＮＯｘ」は窒素の酸化物を指すように本明細書中に使用され、そして一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ2）、四酸化二窒素（Ｎ2Ｏ4）、五酸化二窒素（Ｎ2Ｏ5）及び亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）のうちの１種以上を含むことが意図される。汚染物としての亜酸化窒素の存在はそれを除去することが困難であるから、空気精製において特に問題となる。
【００３０】
このように、本発明の第二の態様によると、ガス混合物から１種以上のガス成分を除去するための方法が提供され、前記方法は、
第一の態様による半径方向吸着ユニットを提供すること、
前記少なくとも１つのガスインレットにガス混合物をフィードすること、及び、
前記ガスアウトレットから生成物ガスを取り出すこと、を含む。
【００３１】
本発明の第三の態様によると、水、二酸化炭素、炭化水素及びＮＯｘからなる群より選ばれる汚染物を除去することにより空気を精製するための第一の態様による半径方向吸着ユニットの使用が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】環状床がユニットのボトム末端壁上に支持されており、そしてガスインレット及びガスアウトレットがユニットのボトムに配置されている、垂直断面での本発明の第一の実施形態を描く簡略図である。
【図２】図１に描かれた第一の実施形態のより詳細な図である。
【図３】２つのガスインレットを有する、図２に描かれた実施形態の代替形態を描いている。
【図４】ラインＡ−Ａに沿った水平断面図において、図３に描いた実施形態の代替形態を描いている。
【図５】図３に描かれた長手バッフルのより詳細なものを描いている。
【図６】環状バッフルを有する、図２に描いた実施形態の代替形態を描いている。
【図７】図６中の環状バッフルの配置のより詳細な図である。
【図８Ａ】部分水平断面図での本発明によるユニットでの使用における穿孔付き環状バッフルの例を描いている。
【図８Ｂ】部分垂直断面図における図８Ａの実施形態を描いている。
【図９】インレットで倒立円錐台形バッフルを有する本発明によるさらなるユニットを通る垂直部分断面図である。
【図１０Ａ】図９のユニットを通る垂直部分断面図であり、ここで、円錐台バッフルは穿孔付きガスインレットバッフルで置き換えられている。
【図１０Ｂ】矢印Ａに沿った図１０Ａの穿孔付きガスインレットを描いている。
【図１１】インレットで筒形バッフルを有する、本発明による別のユニットを通る部分断面図である。
【図１２Ａ】第一の環状空間において長手バッフルを有する、本発明による別のユニットを通る部分断面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａのユニットを通る簡略化水平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
圧力の本明細書中のすべての参照は絶対圧の参照であり、逆に明示しないかぎり、ゲージ圧ではない。さらに、単数又は複数のみが意図されていることが関係から明らかでないかぎり、単数の参照は複数をも包含し、その逆も成り立つものと解釈されるべきである。さらに、逆のことが明確に記載されないかぎり、流体組成物は「乾燥」基準でモル％にて計算され、すなわち、計算からいかなる水含有分も除外される。
【００３４】
［概要］
本発明は、ガス混合物から少なくとも１種のガス成分を除去するための半径方向Ｕ−フロー吸着ユニットである。ユニットは第一の端部及び該第一の端部の反対側の第二の端部を含む外側チューブ状側壁を含み、そして第一の端部及び第二の端部はそれぞれ第一の末端壁及び第二の末端壁、又は「ヘッド」により、閉止されている。ユニットは、また、外側チューブ状側壁内に同軸的に配置された少なくとも１つの選択吸着性材料を含む長尺環状床を含み、それにより、側壁と環状床との間に第一の環状空間を画定している。環状床は環状床を通した第一の環状空間と流体連絡されている中央チャンネルを画定している。少なくとも１つのガスインレットは第一の環状空間と流体連絡されている側壁内に配置され、そしてガスアウトレットは中央チャンネルと流体連絡されているユニットの末端壁に配置されている。
【００３５】
本発明の好ましい実施形態の特徴はガスインレットがユニットの側壁において配置されていることである。この特徴により、インレット／アウトレットパイプワークによる混雑がより少なく、そして結果として製造及び運転するのがより安価である半径方向フロー吸着ユニットのより単純な設計が可能になる。
【００３６】
好ましい実施形態において、１つの又は各々のガスインレットはガスアウトレットを含む末端壁に隣接している側壁の端部にある。この新規の構成は有利である。というのは、典型的なＺ−フローユニットと比較して、地面からの装置の全体の高さを低減することができるユニットの同一端にガスインレット／アウトレットがあり、メインテナンスのためのインレット及びアウトレットならびに関連パイプワークなどへのアクセスを容易にする半径方向フロー吸着ユニットの設計が可能になる。ユニットの直径は、また、ガスインレット及びガスアウトレットを同一の末端壁に有する既知の設計の他のユニットと比較して、所与の用途のために低減することができ、それが道路によるユニットの輸送を容易にする。
【００３７】
用語「インレット」及び「アウトレット」は、ユニットを通したガスフローの方向の指示を提供するために使用されている。幾つかの実施形態において、このガスフローはガス混合物から成分を除去する操作の間（すなわち、オンフィード）であり、この場合、その方向は再生の間に逆方向になる。他の実施形態において、このガスフローは環状床の再生の間であり、この場合、その方向はオンフィード時に逆方向となる。
【００３８】
本明細書中に使用される以下の用語は下記のとおりである。
【００３９】
「半径方向フロー」は、ユニットの中央長手軸に対するユニット内のガスの流れの方向を指す技術用語である。
【００４０】
「Ｕ−フロー」は吸着剤床の一方の側のガスフローが他方の側とは逆にされる形態を指す技術用語である。
【００４１】
「チューブ状」はチューブの形状を有することを意味する標準用語である。
【００４２】
「長尺」は長さが幅よりも大きい環状床のアスペクト比を指す標準用語である。
【００４３】
「同軸的」は同一の軸を有し、又は、同一の軸を実質的に有することを意味する標準用語である。この用語はユニットの中央長手軸の関係で使用される。
【００４４】
「流体連絡」はこの用語により定義される特徴部どうしの間に流体が流れることができることを意味する標準用語である。この場合に、流体はガスであり、すなわち、ガス流連絡である。
【００４５】
環状床は、典型的に、ベースプレート及び少なくとも２つの同軸チューブ状ガス透過性スクリーン、例えば、外側スクリーンの内部に配置された内側スクリーンを含む。ベースプレートは、平らであることができ、又は、球状、皿形、楕円形又は同様の幾何学形状を有する少なくとも実質的に凸面であることができる。しかしながら、幾つかの好ましい実施形態において、ベースプレートは円錐台（frustoconical）である。スクリーンは環状空間を画定しており、該空間は少なくとも１つの選択吸着性材料で充填されている。
【００４６】
幾つかの用途では、環状床は内側スクリーン及び外側スクリーンの間に同軸的に配置された少なくとも１つのさらなるガス透過性スクリーンを含み、それにより、環状空間を内側環状空間及び外側環状空間に分割している。異なる選択吸着性材料は用途に応じてスクリーンにより分割された内側環状空間及び外側環状空間中に提供されうる。空気精製用途では、例えば、水のための高い再生可能な能力を有する乾燥剤はスクリーンにより画定される環状空間のうちの１つの中、例えば、外側環状空間に配置されることができ、そしてＣＯ2−選択性吸着剤はスクリーンにより画定される他の環状空間の中、例えば、内側環状空間に配置されることができる。適切なＣＯ2−選択性吸着剤の例としては、分子シーブ、例えば、NaX, NaLSX, CaX及びCaLSXが挙げられる。
【００４７】
本発明は環状層を分離するためのガス透過性スクリーンなしに、異なる吸着性材料の少なくとも２つの環状層を含む吸着剤床を有する半径方向Ｕ−フロー吸着ユニットに応用されうることが意図される。取り外し可能な中間スクリーンによる吸着剤床の装填は米国特許第５９３１９８０号明細書、同第５８３６３６２号明細書、及び同第８１０１１３３号明細書に議論されている。
【００４８】
［配向］
ユニットを垂直以外の配向で運転することが望ましい特定の用途が存在しうる。例えば、ユニットを水平に配置することが望ましいことがある。しかしながら、ほとんどの環境において、ユニットは垂直に配向される。このような実施形態において、ユニットはトップ及びボトムを有し、例えば、第一の端部がユニットのトップと割り当てられ、そして第二の端部がユニットのボトムと割り当てられる。
【００４９】
ユニットを垂直に配向させた場合に、ガスインレット及びガスアウトレットはユニットのトップにあることができる。しかしながら、好ましい実施形態において、ガスインレット及びガスアウトレットはユニットのボトムにある。このようにして、インレット／ガスアウトレット及び関連パイプワークは「グレードレベル」にあり、それにより、ユニットをメインテナンス目的でよりアクセス可能かつ安全とすることができる。
【００５０】
［複数ガスインレット］
ユニットは単一のガスインレット、又は、複数のガスインレットを含むことができる。ガスインレット、又は、１つより多い場合には、少なくとも１つの、好ましくは、各々のガスインレットはユニットの長手軸に対して半径方向に配置されている。ガスインレットの半径方向の配向はユニット長手軸に垂直である初期ガスフローをユニットに提供する。
【００５１】
ユニットが１つより多くのガスインレットを有する場合には、ガスインレットの数はユニットの直径により少なくともある程度に限定される。しかしながら、ほとんどの実施形態では、ガスインレットの数は１〜６つであることができ、例えば、１〜４つであり、例えば、１又は２つである。
【００５２】
ユニットが１つより多くのガスインレットを含む場合には、ガスインレットは外側チューブ側壁の周囲にわたって間隔があり、この配置はユニット内にガス流不均一分布を低減する傾向があるからである。この関係での用語「周囲」はガスインレットが外側チューブ状側壁の周囲にわたって配置され、好ましくは、同一、又は実質的に同一のレベルに配置されることを意味することが意図される。
【００５３】
インレットは、ユニットを通るガス流をできるかぎり均一にすることが要求されるときに、均一又は不均一に間隔を開けることができる。例えば、ユニットが第一のガスインレット及び第二のガスインレットを含む実施形態において、第二のガスインレットは、典型的には、第一のガスインレットに対して直接的に反対側に位置される。
【００５４】
［環状床のための支持体］
ユニットは、好ましくは、１つの末端壁の上で環状床を支持する不透過性環状スカートを含む。このような実施形態において、環状スカートは、典型的には、外側チューブ状側壁内に同軸的に配置され、それにより、第一の環状空間と流体連絡されている第二の環状空間を画定している。
【００５５】
床はユニットにより第一の末端壁から不透過性環状スカートにより支持されることができる。しかしながら、好ましい実施形態において、床はユニットのボトムで第二の末端壁上で環状スカートにより支持されている。
【００５６】
ガスアウトレットは、好ましくは、ユニットのボトムで第二の末端壁に配置されている。床がユニットのボトムで第二の末端壁上で環状スカートにより支持されている実施形態において、ガスアウトレットは、好ましくは、第二の末端壁に配置されている。このような実施形態において、ガスインレット、又は、１つより多くのガスインレットが存在する場合には、各々のガスインレットはユニットのボトムで第二の末端壁に隣接している端部で側壁に配置されている。
【００５７】
［バッフル］
本発明によるユニットは、好ましくは、第一の環状空間においてガスの有意な不均一分布がないように設計されそして運転される。理想的には、このような実施形態はバッフルを含まず、それにより、容器を通る圧力低下を最小化する。
【００５８】
コンピュータ流体力学（ＣＦＤ）ソフトウエア(Fluent（登録商標）, Ansys Inc.)を用いた流体研究は、しかしながら、ユニットの第一の環状空間内に展開するある量の周囲にわたるガス流及び／又は渦が存在しうることを示す。これらの望ましくないガス流パターンはガスインレットと第一の環状空間との間で、例えば、第二の環状空間中での不完全ガス流により生じる。環状床への不均一ガス流は環状床内での吸着性材料の最適以下の使用をもたらし、そしてそのため、プロセス不均一性、及び、ある領域では早期「ブレークスルー」をもたらす。このように、本発明の発明者は、ガス流制御表面、すなわち、「バッフル」の使用を提案し、それにより、必要な場合にユニットの第一の環状空間でのガス流不均一分布を低減する。
【００５９】
このように、ユニットは、好ましくは、少なくとも１つのバッフルを含む。バッフルの目的は、ユニットを通るガス流不均一分布を低減し、それにより、ユニットの性能の最適化を可能にすることである。
【００６０】
好ましいバッフルとしては環状バッフル、長手バッフル、円錐台バッフル、筒形バッフル及びガスインレットバッフルが挙げられ、そして２つ以上のこれらのタイプのバッフルの組み合わせは必要に応じて、ユニットを通るガス流分布を最適化するように選択されうる。
【００６１】
バッフル、又は、１つより多くのバッフルが存在する場合には、各々のバッフルは中実であり、すなわち、孔無しである。他の実施形態において、バッフル又は少なくとも１つのバッフルはユニットを通るガス流を変更するために穿孔されうる。バッフルは均一に穿孔されていてよく、すなわち、孔の均一なパターン及び／又は分布を有してよく、又は、必要に応じて、不均一に穿孔されていてよい。孔のサイズ、形状及び／又は分布はガス流分布をさらに改良するように選択されうる。
【００６２】
穿孔付きバッフルはある「開口面積」を有し、すなわち、バッフルを通るガスの通路に対する、開放されたバッフルの合計表面積の百分率を有する。穿孔付きバッフルは、典型的には、約１０％〜約６０％の開口面積を有する。
【００６３】
［環状バッフル］
ユニットはガスインレットと環状床との間でユニット内にて同軸的に配置されている少なくとも１つの環状バッフルを含むことができる。その環状バッフル又は各々の環状バッフルは第二の環状空間を少なくとも部分的に横切って延在している。
【００６４】
環状バッフルは内周及び外周を有する。内周と外周との間の距離は環状バッフルの全周囲の周りに均一であることができる。或いは、その距離はおそらくガスインレットからの距離に依存して変化可能であることができる。別の言い方をすれば、外周は、典型的には、円形であり、内周は、ガス流分布要件に依存して、円形であることができ、又は、非円形であることができ、例えば、卵形であり、又は、正弦である。
【００６５】
環状バッフルの設計は、所与のユニットにおいてガス流不均一分布を低減するための要求に依存する。その環状バッフル又は各々の環状バッフルは、典型的には、環の形態である。しかしながら、バッフルは、複数のセクションから構成されていることができ、隣接するセクションの間のギャップを有する。実際には、隣接するセクションは同一の平面内にあることができない。
【００６６】
その環状バッフル、又は環状バッフルが1つより多く存在する場合には、少なくとも１つの環状バッフルは、外側チューブ状側壁から延在していることができる。追加的に又は代わりに、環状バッフル、又は、１つより多くの環状バッフルが存在する場合には、少なくとも１つの環状バッフルは、環状スカートから延在することができる。環状バッフルが第二の環状空間を少なくとも部分的に横切って延在しているので、環状バッフルが環状スカートの外側チューブ状側壁の内側表面及び／又は環状スカートの外側表面上に取り付けられていることを意味する。
【００６７】
幾つかの実施形態において、ユニットは、第二の環状空間を横切って、少なくとも実質的に、そして好ましくは完全に延在している穿孔付き環状バッフルを含む。このような穿孔付き環状バッフルの目的は、典型的には、第一の環状空間への第二の環状空間を通したガス流を真っ直ぐにすることである。
【００６８】
穿孔付き環状バッフルは外側チューブ状側壁と環状スカートとの間に垂直に延在することができる。しかしながら、幾つかの好ましい実施形態において、穿孔付き環状バッフルは腐食を起こしうるバッフルの表面上での水性液体の蓄積を防止するために環状スカートに対して、ある角度で延在している。穿孔付き環状バッフルの角度は約４５°〜約９０°であることができ、例えば、約６０°〜約８０°である。
【００６９】
穿孔付き環状バッフルは単一プレートであることができ、又は、複数の個々のセクションを含むことができ、例えば、台形セクションを含むことができる。
【００７０】
好ましい実施形態において、ユニットはガスインレットと環状床との間に環状スカートから半径方向に延在している第一の環状バッフルを含み、そして第一の環状バッフルと環状床との間に外側チューブ状側壁から半径方向に延在している第二の環状バッフルを含む。バッフルはユニット内で同軸的に配置されており、そして第二の環状空間を部分的に横切って延在している。第一の環状バッフル及び第二の環状バッフルの順序は必要に応じて逆であってもよい。
【００７１】
［長手バッフル］
ユニットは、ユニットの長手軸に対して平行でありかつ第一の環状空間を少なくとも部分的に横切って延在している、ユニット内で取り付けられた少なくとも１つの長手バッフルを含むことができる。
【００７２】
ユニットは、複数のこのような長手バッフルを含むことができる。このような実施形態において、長手バッフルは、通常、ユニット内で周囲にわたって空間を開けている。バッフルはユニットの周囲に均一又は不均一に空間を開けていることができる。
【００７３】
その長手バッフル又は各々の長手バッフルは、環状床から延在していることができるが、通常、外側チューブ状側壁から延在している。
【００７４】
追加的に又は代わりに、ユニットは、ユニットの長手軸に平行にユニット内で取り付けられた少なくとも１つの長手バッフルを含むことができ、その長手バッフル又は各々の長手バッフルは第二の環状空間を少なくとも部分的に横切って延在している。
【００７５】
ユニットは複数のこのような長手バッフルを含むことができる。このような実施形態において、長手バッフルは、典型的には、ユニット中で周囲にわたって空間を開けている。バッフルはユニットの周囲に均一又は不均一に空間を開けていることができる。
【００７６】
長手バッフルは外側チューブ側壁上に取り付けられそして第二の環状空間を部分的に横切って環状スカートに向けて延在していることができる。追加的に又は代わりに、長手バッフルは環状スカート上に取り付けられそして第二の環状空間を横切って外側チューブ状側壁に向けて延在していることができる。
【００７７】
その長手バッフル又は各々の長手バッフルはバッフルの長さに沿って同程度に第一又は第二の環状空間中に延在していることができる。或いは、１つ以上のバッフルが環状空間中に延在している程度はバッフルの長さに沿って変更可能である。他の実施形態において、１つ以上のバッフルの長さは、追加的に又は代わりに、ガスインレットからの距離に依存して変更可能である。
【００７８】
ユニットは、所与の用途で、ガス流不均一分布を低減することと、圧力低下を増加することとの間で許容できるバランスを提供するのに要求されるだけ多くの長手バッフルを含むであろう。例えば、ユニットは、特定の「高さ」で、又は、必要ならば、一端から測定してユニットの長さに沿って距離で各々が設置される６個までのセットで、合計で３００個までの長手バッフルを含むことができる。各々のセットは５０まで、例えば、２〜２４個、又は、４〜１２個の長手バッフルを有することができる。
【００７９】
［インレットバッフル］
環状スカートが末端壁上で環状床を支持するために使用され、そしてガスインレットが第二の環状空間中にガスをフィードする実施形態において、ガスインレットを通るガス流は環状スカート上に直接的に衝突するであろう。インレットフィードガスの一部分は第一の環状空間及び環状床に直接的に強制的に流されるであろう。フィードガスの残りの部分は第一の環状空間へ流れを戻す前に、周囲方向に環状スカートの周りを流れるであろう。このような複雑なインレット構成は第一の環状空間へのそしてそれを通してのガス流の不均一分布をもたらすことになりうる。本発明の発明者はユニットのインレット構成からのガス流の不均一分布を低減するために、インレットディフレクターの使用を提案する。
【００８０】
［穿孔付きインレットバッフル］
他の実施形態において、ユニットはガスインレットバッフルを含むことができる。ガスインレットは、環状床に対して、近位側及び遠位側を含む。ガスインレットバッフルは、典型的には、ガスインレットの近位側に配置されており、そして第二の環状空間の少なくとも一部を横切って延在している。ガスインレットバッフルは中実であってよいが、好ましくは、穿孔が開けられており、それにより、上記のバッフルのすぐ上方のデッドスペースを回避する。
【００８１】
好ましい実施形態において、ガスインレットバッフルはガスインレットの近位側の少なくとも一部を包囲している。このような実施形態において、インレットバッフルは少なくとも実質的にＵ−形状の断面を有することができる。例えば、ガスインレットバッフルは開多角形の一部を形成している平らなセクションから形成されることができ、又は、好ましい実施形態において、半円形断面を有することができる。
【００８２】
穿孔付きバッフルは外側チューブ状側壁上又は環状スカート上に取り付けられており、又は、外側側壁上の一端と、環状スカート上の他端に取り付けられていることができる。
【００８３】
穿孔付きバッフルは第一の環状空間に向けた初期のガス流を限定し、そして一部の流れを第一の環状空間から容器の末端壁へ反らし、それにより、周囲方向における再分布のための時間及び空間をガスに与える。このような再分布は第一の環状空間におけるガス流を改良する。
【００８４】
［円錐台バッフル（Frustoconical baffle）］
幾つかの実施形態において、ユニットは第二の環状空間において同軸的に配置された円錐台バッフルを含む。円錐台バッフルは、ガスインレットの前に配置されており、そしてガスインレットから空間が開けられている。円錐台バッフルの目的は、粗製周囲ガス流を提供し、そして第一の環状空間にフィードされる前にガスの少なくとも一部分が流れる発散チャンバー又は収束チャンバーのいずれかを提供することである。
【００８５】
この関係での用語「円錐台（frustoconical）」は切頭型円錐の形態を有することを意味する。円錐台バッフルは第一の端部と、第一の端部の反対側の第二の端部を含む。第一の端部は、典型的に、第二の端部よりも小さい周囲長さを有する。
【００８６】
円錐台バッフルは、環状床に対して、近位端及び遠位端を含むことができ、そしてバッフルは外側チューブ状側壁上の近位端で周囲にわたって取り付けられていることができる。近位端は環状フランジを含むことができ、該フランジは穿孔が開けられていても、又は、孔無しであってもよい。
【００８７】
円錐台バッフルは、好ましくは、反転されているが、非反転であってもよい。
【００８８】
この関係での用語「反転」はより大きな周囲長さを有する端部がより小さい周囲長さを有する端部よりも環状床に近いことを意味する。このような実施形態において、環状床から逸らされるガスは最初に、第二の環状空間の周囲に強制され、バッフルの第一の端部を回って、そして第一の環状空間へと流れる前に発散チャンバーへと入る。ガスの速度は低減され、そのことがより均一な流れを提供する。
【００８９】
この関係での用語「非反転」はより小さい周囲長さを有する端部がより大きな周囲長さを有する端部よりも環状床に近いことを意味する。このような実施形態において、環状床から逸らされるガスは最初に、第二の環状空間の周囲に強制され、バッフルの第二の端部を回って、そして第一の環状空間へと流れる前に収束チャンバーへと入る。
【００９０】
環状床に対して近位にある円錐台バッフルの端部は、通常、外側チューブ状側壁上に周囲にわたって、典型的には環状フランジによって取り付けられていることができる。円錐台バッフル又は環状フランジ、或いは、バッフルとフランジとの両方は穿孔付きであることができる。
【００９１】
或いは、環状床に対して近位にある円錐台バッフルの端部は環状スカート上で周囲にわたって、典型的には環状フランジによって取り付けられていることができる。このような実施形態において、通常、ガスインレットの反対側のバッフルに開口部が存在し、そしてガスインレットは、開口部と流体連絡されている導管を含むことができる。バッフル、フランジ及び導管の１つ以上は穿孔が開けられていてよい。
【００９２】
［筒形バッフル］
他の実施形態において、半径方向吸着ユニットにおいて、筒形バッフルは第二の環状空間中に同軸的に配置されている。筒形バッフルは、少なくとも１つのガスインレットの前にそして空間を開けて配置されている。円錐台バッフルと同様に、筒形バッフルの目的は最初に「粗製」周囲ガス流を強制させることであり、それにより、ガスが第一の環状空間に到達する距離及び時間を増加させ、ガス流分布を改良する。
【００９３】
筒形バッフルは、典型的には、環状床に対して、近位端及び遠位端を含む。近位端は環状床上に周囲にわたって環状フランジによって取り付けられていることができる。このような実施形態において、筒形バッフルは、典型的に、ガスインレットの反対側に開口部を含む。さらに、ガスインレットは該開口部と流体連絡されている導管を含むことができる。バッフル、環状床及び導管の１つ以上は穿孔が開けられていてよい。
【００９４】
或いは、近位端は外側チューブ状側壁上に環状フランジによって取り付けられていることができ、それは穿孔付きであることができる。
【００９５】
［圧力］
ユニットは、典型的には、ＴＳＡ法などにおける空気精製を目的としている。このような方法において、ユニットは、加圧可能でなければならず、すなわち、周囲圧力よりも有意に高い圧力に耐えることができなければならない。この点に関して、ユニットは、好ましくは、少なくとも約３バールの圧力での運転と評価され、例えば、好ましくは、約４バール又は少なくとも約５バールである。ユニットは約４０バールまでの圧力での運転と評価され、例えば、約３０バールまでであり、おそらく、より典型的には、約２０バールまでであり、又は、おそらく、より典型的には、なおも約１０バールまでである。好ましい実施形態において、ユニットは約４バール〜約７バールのインレット圧力と評価される。
【００９６】
［フィルター］
ユニットは、吸着剤床からのガス流中に同伴された粒子を捕獲するために、ガスアウトレットにおいて内部フィルターを含むことができる。閉塞された又は汚染されたフィルターは取り出され、そしておそらくは清浄化した後に、交換されてよい。或いは、フィルターは「自浄性」であることができ、ここで、粒子は吸着剤床の再生の間にフィルターから吹き飛ばされる。
【００９７】
［寸法］
図２において例示されているユニットは、以下の寸法を含むことができる。
Ａ  ユニットの内径
Ｂ  側壁の端部と、吸着剤床の端部との間の分離距離
Ｃ  環状スカートの内径
Ｄ  環状床により画定されている中央チャンネルの直径
Ｅ  フィルターの直径
Ｆ  外側チューブ状側壁の内側表面と、環状床の外側表面との間の分離距離、すなわち、第一の環状空間の幅
Ｇ  フィルターの高さ
【００９８】
以下の好ましい幾何学的関係を本発明に関して決定した。
【００９９】
Ａ／Ｂの比は、好ましくは、約２：１（すなわち、２）〜約１：２（すなわち、０．５)であり、より好ましくは、約３：２（すなわち、１．５）〜約２：３ (すなわち、０．６６)であり、そして最も好ましくは約１：１（すなわち、１）である。
【０１００】
Ａ／Ｃの比は、好ましくは、約３：１(すなわち、３)〜約１１：１０（すなわち、１．１）であり、より好ましくは、約５：２（すなわち、２．５）〜約２１：２０（すなわち、１．０５）であり、最も好ましくは、約３：２（すなわち、１．５）である。
【０１０１】
Ｄ／Ｅの比は、好ましくは、約２：１（すなわち、２）〜約１１：１０（すなわち、１．１）であり、より好ましくは、約３：２（すなわち、１．５）〜約１１：１０（すなわち、１．１）であり、そして最も好ましくは約６：５(すなわち、１．２)である。そして、
【０１０２】
Ｂ／Ｇの比は好ましくは約３：１(すなわち３)〜約１１：１０(すなわち、１．１)であり、より好ましくは、約２：１(すなわち、２)〜約５：４（すなわち、１．２５）であり、そして最も好ましくは約３：２（すなわち、１．５）である。
【０１０３】
以下の好ましい寸法も決定された。
【０１０４】
Ｄは好ましくは約１ｍ〜約２．５ｍであり、そしてより好ましくは、約１．５ｍ〜約２ｍである。
【０１０５】
Ｆは好ましくは約０．０５ｍ〜約０．６ｍであり、そしてより好ましくは約０．１ｍ〜約０．３ｍである。そして、
【０１０６】
Ａは好ましくは約３ｍ〜約６ｍであり、より好ましくは、約４ｍ〜約５ｍである。
【０１０７】
ユニットの全体の長さは、カラム直径Ａ、及び、ユニットが適用される用途に依存する。しかしながら、空気精製では、長さは、典型的には、約１５ｍ〜約３０ｍである。
【０１０８】
本発明は、任意の適切な圧力での運転と評価され、そして任意の適切な材料から製造された任意の適切なサイズのユニットへの応用が意図される。しかしながら、外側チューブ状側壁及び末端壁がカーボンスチールを含む特定の実施形態で特定の利益が存在する。これらの特定の実施形態において、ヘッドにおける補強のオーバーラップが存在しないことは、ヘッドの厚さが約３８ｍｍ未満に維持されうることを意味し、それにより、本発明でなければ要求されていたであろう溶接後熱処理を回避することができる。
【０１０９】
この特定の利点から利益を受けることができる種類のユニットの例はAir Products and Chemicals, Inc.のAP9ユニットである。この特定のユニットは内径が４．４ｍである。側壁の厚さは、３２ｍｍに厚くなった、より低い領域で空気インレットを有するのを除いては、１７ｍｍである。ユニットは３０ｍｍ厚さの２：１半楕円体ヘッドを有する。各ヘッドの曲率が開始する接点間の距離(「tan-to-tan」長さ)は約１８．６ｍであり、活性床長さは約１２．７ｍである。空気インレット及びフィルター取り出しポートの壁は３７ｍｍ厚さである。ユニットは約６バールでの運転と評価されている。
【０１１０】
［使用］
半径方向フロー吸着ユニットはガス混合物からガス成分を分離し、それにより製品ガスを生成するための使用に適する。そのガス成分は混合物中の有意な成分であることができ、この場合に、ユニットはガスのバルク分離のために使用でき、例えば、空気からの酸素の生成のために使用できる。しかしながら、好ましい実施形態において、ガス成分はガス流中の汚染物であり、ここで、この場合に、ユニットはガス精製、例えば、低温ＡＳＵへのフィード空気の精製のために使用されうる。このような場合には、ガス成分は、水、二酸化炭素、微量炭化水素及び窒素酸化物又はＮＯｘのうちの１種以上であることができる。
【０１１１】
ユニットはＴＳＡ法、ＰＳＡ法、ＶＳＡ法又はＶＰＳＡ法において操作されることができ、又は、当該技術において知られているこのようなプロセスの変法、例えば、ＴＥＰＳＡ又はＴＰＳＡにおいて操作されることができる。空気精製のために、ユニットは好ましくは、ＴＳＡ法で運転される。適切なＴＳＡ法は米国特許第５８５５６５０号明細書において記載されている。
【０１１２】
ユニットは、ユニット当たりに約０．５×１０6Ｎｍ3/ｈ以下、さらには０．８×１０6Ｎｍ3/ｈ以下の空気流速が関与し、それゆえ、それに応じたサイズである空気精製用途が主として意図されている。
【０１１３】
環状床は、また、触媒を含むことができ、例えば、酸化触媒を含むことができ、それにより、ガス混合物の少なくとも１種のガス成分の反応、例えば、一酸化炭素の二酸化炭素への酸化を促進することができる。
【０１１４】
態様は下記のものを含む。
１．ガス混合物から少なくとも１種のガス成分を除去するための半径方向Ｕ−フロー吸着ユニットであって、前記ユニットは、
第一の端部及び該第一の端部の反対側の第二の端部を含む外側チューブ状側壁、ここで、前記第一の端部及び第二の端部はそれぞれ第一の末端壁及び第二の末端壁により閉止されている、
少なくとも１種の選択吸着性材料を含む長尺環状床、ここで、前記環状床は前記外側チューブ状側壁内に同軸的に配置されており、それにより、前記側壁及び前記環状床の間の第一の環状空間を画定しており、前記環状床は前記環状床を通して前記第一の環状空間と流体連絡されている中央チャンネルを画定している、
前記側壁に配置されており、前記第一の環状空間と流体連絡されている、少なくとも１つのガスインレット、及び、
前記ユニットの末端壁に配置されており、前記中央チャンネルと流体連絡されている、ガスアウトレット、
を含む、半径方向Ｕ−フロー吸着ユニット。
２．前記少なくとも１つのガスインレットは、前記ガスアウトレットを含む前記末端壁に隣接している前記側壁の前記端部に配置されている、項目１記載の吸着ユニット。
３．前記ユニットは垂直に配向されており、前記ユニットはそれによりトップ及びボトムを有し、前記第一の端部は前記ユニットのトップにあり、そして前記第二の端部は前記ユニットのボトムにある、項目１又は２記載の吸着ユニット。
４．前記少なくとも１つのガスインレット及び前記ガスアウトレットは前記ユニットのボトムにある、項目３記載の吸着ユニット。
５．前記ユニットは複数のガスインレットを含む、項目１〜４のいずれか１項記載の吸着ユニット。
６．前記ガスインレットは前記外側チューブ状側壁の周囲にわたって空間を開けている、項目５記載の吸着ユニット。
７．前記ガスインレットは均一に空間を開けている、項目６記載の吸着ユニット。
８．各ガスインレットは前記環状床からある距離に配置されており、前記距離は各ガスインレット関して等しい、項目６又は７記載の吸着ユニット。
９．前記ユニットは第一のガスインレット及び第二のガスインレットを含む、項目１〜８のいずれか１項記載の吸着ユニット。
１０．前記第二のガスインレットは前記第一のガスインレットの反対側に配置されている、項目９記載の吸着ユニット。
１１．前記ユニットは単一のガスインレットを含む、項目１〜４のいずれか１項記載の吸着ユニット。
１２．前記ユニットは長手軸を有し、そして前記少なくとも１つのガスインレットは前記長手軸に対して半径方向に配向されている、項目１〜１１のいずれか１項記載の吸着ユニット。
１３．前記ユニットは前記末端壁の１つの上に前記環状床を支持している不透過性環状スカートを含み、前記環状スカートは前記外側チューブ状側壁内に同軸的に配置されており、それにより、前記第一の環状空間内に流体連絡されている第二の環状空間を画定している、項目１〜１２のいずれか１項記載の吸着ユニット。
１４．前記不透過性環状スカートは前記ユニットのボトムで前記第二の末端壁上に前記環状床を支持している、項目１３記載の吸着ユニット。
１５．前記ガスアウトレットは前記ユニットのボトムで前記第二の末端壁に配置されている、項目１３又は１４記載の吸着ユニット。
１６．前記少なくとも１つのガスインレットは前記ユニットのボトムで前記第二の末端壁に隣接している前記側壁の前記端部に配置されている、項目１５記載の吸着ユニット。
１７．前記ユニットは前記第一の環状空間においてガス流不均等分布を低減するための少なくとも１つのバッフルを含む、項目１〜１６のいずれか１項記載の吸着ユニット。
１８．前記少なくとも１つのバッフルは環状バッフル、長手状バッフル、円錐台バッフル、筒形バッフル及びガスインレットバッフルからなる群より選ばれる、項目１７記載の吸着ユニット。
１９．前記バッフル、又は、１つより多くのバッフルが存在する場合には、前記バッフルの少なくとも１つは穿孔が開けられている、項目１７又は１８記載の吸着ユニット。
２０．前記穿孔が開けられたバッフルは開口面積が約１０％〜約６０％である、項目１９記載の吸着ユニット。
２１．前記ユニットは前記少なくとも１つのガスインレットと前記環状床との間で前記ユニット内で同軸的に配置されている少なくとも１つの環状バッフルを含み、前記少なくとも１つの環状バッフルは前記第二の環状空間を少なくとも部分的に横切って延在している、項目１〜２０のいずれか１項記載の吸着ユニット。
２２．前記環状バッフル、又は、１つより多くの環状バッフルが存在する場合には、前記環状バッフルの少なくとも１つは前記外側チューブ状側壁から延在している、項目２１記載の吸着ユニット。
２３．前記環状バッフル、又は、１つより多くの環状バッフルが存在する場合には、前記環状バッフルの少なくとも１つは前記環状スカートから延在している、項目２１又は２２記載の吸着ユニット。
２４．前記環状バッフル、又は、１つより多くの環状バッフルが存在する場合には、前記環状バッフルの少なくとも１つは穿孔が開けられており、そして前記第二の環状空間を少なくとも実質的に横切って延在している、 項目２１〜２３のいずれか１項記載の吸着ユニット。
前記ユニットは前記少なくとも１つのガスインレットと前記環状床との間で前記環状スカートから半径方向に延在している第一の環状バッフル、及び、前記第一の環状バッフルと前記環状床との間で前記外側チューブ状側壁から半径方向に延在している第二の環状バッフルを含み、前記バッフルは前記ユニット内で同軸的に配置されており、そして前記第二の環状空間を部分的に横切って延在している、項目１〜２４のいずれか１項記載の吸着ユニット。
２６．前記ユニットは長手軸を有し、そして前記長手軸に対して平行に前記ユニット内で取り付けられており、そして前記第一の環状空間を少なくとも部分的に横切って延在している少なくとも１つの長手バッフルを含む、項目１〜２５記載の吸着ユニット。
２７．前記ユニットは複数の長手バッフルを含む、項目２６記載の吸着ユニット。
２８．前記長手バッフルは前記ユニット内に周囲にわたって空間を開けている、項目２７記載の吸着ユニット。
２９．前記長手バッフルは均一に空間を開けている、項目２８記載の吸着ユニット。
３０．前記少なくとも１つの長手バッフルは前記外側チューブ状側壁から延在している、項目２６〜２９のいずれか１項記載の吸着ユニット。
３１．前記ユニットは長手軸を有し、そして、前記長手軸に対して平行にユニット内で取り付けられておりそして前記第二の環状空間を少なくとも部分的に横切って延在している少なくとも１つの長手バッフルを含む、項目１〜３０のいずれか１項記載の吸着ユニット。
３２．前記ユニットは複数の前記長手バッフルを含む、項目３１記載の吸着ユニット。
３３．前記長手バッフルは前記ユニット内で周囲にわたって空間を開けている、項目３２記載の吸着ユニット。
３４．前記長手バッフルは均一に空間を開けている、項目３３記載の吸着ユニット。
３５．前記長手バッフル、又は、１つより多くの長手バッフルが存在する場合には、前記長手バッフルの少なくとも１つは前記外側チューブ状側壁から延在している、項目３０〜３４のいずれか１項記載の吸着ユニット。
３６．前記長手バッフル、又は、１つより多くの長手バッフルが存在する場合には、前記長手バッフルの少なくとも１つは前記環状スカートから延在している、項目３０〜３５のいずれか１項記載の吸着ユニット。
３７．前記ユニットは、前記第二の環状空間において同軸的に配置されている円錐台バッフルを含み、前記円錐台バッフルは前記少なくとも１つのガスインレットの前に配置されておりそして前記少なくとも１つのガスインレットから離れて空間を開けている、項目１〜３６のいずれか１項記載の吸着ユニット。
３８．前記円錐台バッフルは、前記環状床に対して近位端及び遠位端を含み、前記円錐台バッフルは前記外側チューブ状側壁上に前記近位端で周囲にわたって取り付けられている、項目３７記載の吸着ユニット。
３９．前記円錐台バッフルの前記近位端は環状フランジを含む、項目３８記載の吸着ユニット。
４０．前記円錐台バッフルは穿孔が開けられている、項目３９記載の吸着ユニット。
４１．前記円錐台バッフルは反転されている、項目３７〜４０のいずれか１項記載の吸着ユニット。
４２．前記ユニットは前記第二の環状空間において同軸的に配置されている筒形バッフルを含み、前記筒形バッフルは前記少なくとも１つのガスインレットの前に配置されておりそして前記少なくとも１つのガスインレットから離れて空間を開けている、項目１〜３６記載の吸着ユニット。
４３．前記筒形バッフルは、前記環状床に対して、近位端及び遠位端を含み、前記近位端は前記環状スカート上に周囲にわたって取り付けられている環状フランジを含む、項目４２記載の吸着ユニット。
４４．前記環状フランジは穿孔が開けられている、項目４３記載の吸着ユニット。
４５．前記筒形バッフルは少なくとも１つの開口部を含み、前記少なくとも１つの開口部は前記少なくとも１つのガスインレットの反対側に配置されている、項目４２〜４４のいずれか１項記載の吸着ユニット。
４６．前記少なくとも１つのガスインレットはそれぞれの前記開口部と流体連絡されている導管を含む、項目４５記載の吸着ユニット。
４７．前記導管は壁を含み、前記壁の少なくとも一部分は穿孔が開けられている、項目４６記載の吸着ユニット。
４８．前記ガスインレットは、前記環状床に対して、近位端及び遠位端を含み、前記ユニットは、前記ガスインレットの前記近位端に配置されておりそして前記第二の環状空間の少なくとも一部分を横切って延在しているガスインレットバッフルを含む、項目１〜４７のいずれか１項記載の吸着ユニット。
４９．前記ガスインレットバッフルは少なくとも実質的にＵ−形状の断面を有する、項目４８記載の吸着ユニット。
５０．前記ユニットはバッフルを含まない、項目１〜１６のいずれか１項記載の吸着ユニット。
５１．水、二酸化炭素、炭化水素及びＮＯｘからなる群より選ばれる少なくとも１種の汚染物を除去することによる空気の精製のための、項目１〜５０のいずれか１項記載の吸着ユニット。
５２．前記ユニットは加圧可能である、項目１〜５１のいずれか１項記載の吸着ユニット。
５３．前記ユニットは少なくとも約３バールの圧力での運転と評価されている、項目１〜５２のいずれか１項記載の吸着ユニット。
５４．前記ユニットは約４０バール以下の圧力での運転と評価されている、項目１〜５３のいずれか１項記載の吸着ユニット。
５５．前記外側チューブ状側壁及び前記末端壁はカーボンスチールを含み、そして厚さが約３８ｍｍ以下である、項目５４記載の吸着ユニット。
５６．水、二酸化炭素、炭化水素及びＮＯｘからなる群より選ばれる少なくとも１種の汚染物を除去することによる空気の精製のための、半径方向Ｕ−フロー吸着ユニットであって、前記ユニットは、
上端及び該上端の反対側の下端を含み、前記上端及び下端はそれぞれトップ末端壁及びボトム末端壁により閉止されている、外側チューブ状側壁、
少なくとも１種の選択吸着性材料を含む長尺環状床であって、前記環状床は前記外側チューブ状側壁内に同軸的に配置されており、それにより、前記側壁と前記環状床との間で第一の環状空間を画定しており、前記環状床は前記環状床を通して前記第一の環状空間と流体連絡されている中央チャンネルを画定している、長尺環状床、
前記ボトム末端壁上で前記環状床を支持している不透過性環状スカートであって、前記環状スカートは前記外側チューブ状側壁内に同軸的に配置されており、それにより、前記側壁と前記環状スカートとの間に第二の環状空間を画定しており、前記第二の環状空間は前記第一の環状空間と流体連絡されている、不透過性環状スカート、
前記下端で前記側壁に配置されており、そして前記第二の環状空間を通して前記第一の環状空間と流体連絡されている、少なくとも１つのガスインレット、及び、
前記ユニットの前記ボトム壁に配置されており、そして前記中央チャンネルと流体連絡されている、ガスアウトレット、
を含む、半径方向Ｕ−フロー吸着ユニット。
５７．ガス混合物から少なくとも１種のガス成分を除去するための方法であって、前記方法は、
請求項１記載の半径方向Ｕ−フロー吸着ユニットを提供すること、
前記少なくとも１つのガスインレットにガス混合物をフィードすること、
前記ガスアウトレットから生成物ガスを取り出すこと、
を含む、方法。
５８．水、二酸化炭素、炭化水素及びＮＯｘからなる群より選ばれる汚染物を除去することによる空気の精製のための項目５７記載の方法。
５９．水、二酸化炭素、炭化水素及びＮＯｘからなる群より選ばれる汚染物を除去することによる空気の精製のための、項目１記載の半径方向Ｕ−フロー吸着ユニットの使用。
【０１１５】
本発明の好ましい実施形態を、ここで図面を参照しながら説明することにする。
【０１１６】
図１は空気から水及び二酸化炭素不純物を除去するための半径方向フロー吸着ユニット１０を描いている。ユニット１０は垂直に配置されており、トップ末端壁１４及びボトム末端壁１６とともに外側チューブ状側壁１２を有し、そして側壁１２内に同軸的に配置されている吸着性材料の環状床１８を含む。側壁１２及び環状床１８は第一の環状空間２０を画定している。
【０１１７】
環状床１８はベースプレート２２を有し、その上に、外側チューブ状スクリーン２４、中間チューブ状スクリーン２６及び内側チューブ状スクリーン２８が取り付けられている。チューブ状スクリーンの各々はガス透過性であり、チューブ状スクリーンは環状床１８内で一緒に環状空間を画定しており、その環状床１８は吸着性材料により充填されている。例示の実施形態において、環状床１８は水に関する高い再生能力を有する乾燥剤の層３０、及び、ＣＯ2−選択性吸着剤の層３２を有する。チューブ状シートの間の環状空間はユニット１０のトップ壁１４上でポート３４を通して吸着性材料により充填されてよい。
【０１１８】
環状床１８は不透過性環状スカート３６上でユニット１０内で支持され、該環状スカートは、側壁１２とともに、第二の環状空間３８を画定しており、該環状空間は第一の環状空間２０と流体連絡されている。
【０１１９】
図１中のユニット１０は、側壁１２に配置されているガスインレット４０、及び、末端壁に配置されているガスアウトレット４２を有する。ガスアウトレット４２はユニット１０のボトム壁１６に配置されており、そしてガスインレット４０はボトム末端壁１６に隣接して側壁１２の端部に配置されている。
【０１２０】
運転の間に、精製される空気はユニット１０のガスインレット４０にフィードされ、第一の環状空間２０中に、そして吸着性材料の環状床１８を通して通過し、該吸着性材料は空気から水及びＣＯ2を、そして場合により、Ｎ2Ｏを除去する。精製されたガスは、環状床１８により画定されている中央チャンネル４４中に通過し、その後、ガスアウトレット４２を通してユニット１０から出てくる。ガス流の向きは環状床１８を通して通過した後に反転されるので、ユニット１０はＵ−フローの構成にある。
【０１２１】
床１８の再生の間に、ガス流の方向は反転される。このように、再生ガスはガスアウトレット４２を通してユニット１０にフィードされ、中央チャンネル４４中にそして環状床１８を通して通過し、床を再生する。使用済み再生ガスは第一の環状空間２０中に通過し、そしてその後、ガスインレット４０を通してユニット２０から出てくる。
【０１２２】
図２は図１に描かれた実施形態のより詳細な形態である。両方の図面に共通の特徴部には同一の参照番号を付与した。以下は異なる特徴部の議論である。
【０１２３】
ユニット１０はガスアウトレット４２上に内部に取り付けられているフィルター４６を有する。フィルター４６の目的は、ガス流中に同伴されている粒子を捕獲することである。粒子は吸着剤床１８からの固体粒子であることができる。
【０１２４】
フィルターは自己清浄性である。しかしながら、周期的にフィルター４６を清浄化し又は交換することが必要なことがある。このように、フィルター４６へのアクセスを提供するためにユニット１０のトップ壁１４にカバー付きポート４８が存在する。
【０１２５】
長手バッフル５０はユニット１０を通した空気流不均等分布を低減することを助けるように環状スカート３６上に配置される。長手バッフルはガスインレット４０に即しているものとして描かれている。しかしながら、バッフルは図４中のように、環状スカート３６の周囲にわたってさらに配置されうる。
【０１２６】
ユニット１０から水性流体、例えば、溶解した二酸化炭素を含む水を除去するためのドレイネージ装置５２も存在する。
【０１２７】
さらに、地面上にユニット１０を支持する外部支持スカート５４が存在する。
【０１２８】
最終的に、ガスアウトレット４２に接続された導管５６が存在する。
【０１２９】
図３は図２に描かれているのと同様のユニット１０のボトム末端のより詳細な描写であるが、別のガスインレット４０を有する。両方の図面に共通の特徴部には同一の参照番号を付与した。
【０１３０】
図４は図３において描かれたのと同様のユニット１０のボトム末端の断面図である。両方の図面に共通の特徴部には同一の参照番号を付与した。
【０１３１】
図４中の環状スカート３６上に取り付けられている６つの長手バッフル５０が存在する。バッフル５０は、バッフルのいずれも図３に描かれるとおりの２つの空気インレット４０に即していないが、環状スカート３６の周囲にわたって均一に空間を開けている。
【０１３２】
ユニット１０を輸送するときに、ガスインレット４０の１つ及び導管５６が図示のとおりに斜線下方に配向されるように、水平に横たえられている。それゆえ、下方に向けられたユニット１０の面を「輸送面」と呼ぶことができる。
【０１３３】
図５は図３の長手バッフル５０のより詳細な描写である。図２のユニット１０の幾つかの特徴部は明瞭性のために省略した。両方の図面に共通の特徴部には同一の参照番号を付与した。
【０１３４】
図６及び７は図２に示されるユニット１０の変更形態を描いている。両方の図面に共通の特徴部には同一の参照番号を付与した。以下は異なる特徴部の議論である。
【０１３５】
水平環状バッフル５８、６０の対が提供されている。第一の環状バッフル５８はガスインレット４０と環状床１８との間の環状スカート３６の外側表面上に周囲にわたって取り付けられている。第二の環状バッフル６０は、第一の環状バッフル５８と環状床１８との間の側壁１２の内側表面上に周囲にわたって取り付けられている。両方の環状バッフル５８、６０は穿孔が開いていなく、そして第二の環状空間３８中に延在している。
【０１３６】
図８Ａ及び８Ｂは図６及び７に示されるものと異なる環状バッフル５８の設計を描いている。バッフル５８は複数の個々の台形穿孔付きプレートから構成されており、各々のプレートはクリップ６２により環状スカートに取り付けられている。バッフルは、水性液体、例えば、溶解した二酸化炭素を含有する水を傾かせ、バッフルの表面で回収し、流出させる。
【０１３７】
図９は非穿孔付き環状フランジ６５により側壁１２上で第二の環状空間３８内に同軸的に取り付けられている反転円錐台バッフル６４を描いている。入ってくる空気は、最初にバッフルによって下向きかつ周囲状に強制され、そしてその後、空気は収束チャンバー中に上向きにターンし、そこで、速度が低下し、それにより、第一の環状空間２０の前に空気流を均一にする。
【０１３８】
図１０Ａ及び１０Ｂはガスインレット４０の上方の側壁１２から延在しており、そしてＵ−形状の断面を有する穿孔付きガスインレットバッフル６６を描いている。入ってくる空気の多くは、最初に、環状床から離れるように強制され、それにより、第一の環状空間３０への空気の流れを均一にするのを助ける。
【０１３９】
図１１は穿孔付き環状フランジ６５により、環状スカート３６上で第二の環状空間３８内に同軸的に取り付けられている筒形バッフル６８を描いている。バッフル６８は開口部７０を有し、該開口部は穿孔付き導管７２によりガスインレット４０に接続されている。入ってくる空気の多くは、最初に、バッフルにより、環状床１８から離れるように強制され、そして代わりに、バッフルのボトム端部の周囲を上方にターンしていく前に環状スカート３６の周りを移動し、それにより、第一の環状空間２０の前に空気流を均一化させる。
【０１４０】
図１２Ａ及び１２Ｂは第一の環状空間２０のほとんどを横切って外側チューブ状側壁１２から延在している長手バッフル７６の例を描いている。これらのバッフルは第一の環状空間２０内のガス流不均等分布を低減することが意図されている。
【実施例】
【０１４１】
米国特許第５８５５６５０号明細書の空気精製プロセスであって、その文献の表１に特定される条件下での該プロセスのコンピュータシミュレーションは権利付きソフトウエア及びデータを用いて行われ、図２中に描かれているユニットの運転の以下の好ましい条件を特定した。
【０１４２】
【表１】
2016002548.tif 000003
【０１４３】
図面中に描かれている好ましい実施形態を参照して本発明を記載してきたが、種々の変更は本発明の精神又は範囲内で可能であることが理解されるであろう。
【０１４４】
本明細書中において、特に別の指示がないかぎり、用語「又は」は条件の１つが満たされることのみを要求する演算子「排他的論理和」とは対照的に、記載の条件のいずれか又は両方が満たされるときに真の価値を生み出す演算子の意味で使用される。用語「含む(comprising)」は「からなる(consisting of)」を意味するのではなく、「含む(including)」の意味で使用される。上記のすべての先行の教示を参照により本明細書中に取り込む。本明細書中の任意の先行刊行文書の自認は、その教示がその日付で豪州又は他の場所で共通一般知識であったとの認定又は表示であると解釈されるべきでない。
【図１】
2016002548.tif 000004
【図２】
2016002548.tif 000005
【図３】
2016002548.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2016002548.tif 000010
【図８Ａ】
2016002548.tif 000011
【図８Ｂ】
2016002548.tif 000012
【図９】
2016002548.tif 000013
【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
2016002548.tif 000015
【図１１】
2016002548.tif 000016
【図１２Ａ】
2016002548.tif 000017
【図１２Ｂ】
2016002548.tif 000018
【外国語明細書】
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