JPH0251655B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は閉鎖空間における環境大気中から炭酸
ガス除去する装置における反応器の構造に関する
ものである。

第５図は反応器の使用されたイオン交換樹脂を
吸収剤とするCO₂除去システムの概略図である。
CO₂高濃度の空気は送風機ｂでフイルタａを介し
吸収される。そして、イオン交換樹脂を吸収剤と
する反応器ｄに送られ、こゝでイオン交換樹脂に
CO₂を吸収され浄化された空気は排出される。こ
の場合、反応器ｄは複数個用意され、イオン交換
樹脂によるCO₂吸収と再生を交互に連続的に行う
ようになつている。

さて、何れか１つの反応器ｄの吸収能力が低下
すると、該反応器ｄのCO₂吸収は停止し、再生用
蒸気送入加熱等による再生の必要がある。再生用
蒸気は蒸気発生器ｅで発生させ、反応器ｄに送り
込むようになつている。本発明はこのようなCO₂
除去システムにおける反応器ｄの改良に係るもの
である。

（従来技術及びその問題点） 閉鎖空間における環境大気中から炭酸ガスCO₂
を吸収し、これを除去するため、炭酸ガス吸収剤
として弱塩基性陰イオン交換樹脂を利用した装置
は知られている。この装置においては、イオン交
換樹脂と炭酸ガスを効果的に接触させイオン交換
反応を促進させるための反応器が重要な要素とな
る。この反応器内のイオン交換樹脂は、適度な熱
量を加える事によつて或る温度変化を与え、吸収
した炭酸ガスを解離し放出して再生することがで
きる。

従来より、吸収反応器の形式には、第４図ａ，
ｂ，ｃで示すような垂直型、環状型、水平型が知
られている。

閉鎖空間における環境大気中から炭酸ガスを吸
収する装置における反応器は、吸収作用時には充
填樹脂層に適度な圧縮力を与え、また再生時に例
えば水蒸気によつて供給される熱量及び水分によ
つて膨潤する樹脂層の膨張圧力を吸収する機構が
重要となる。ところが炭酸ガス吸収用に選択した
イオン交換樹脂を効果的に利用するためには、従
来型の反応器ではこれらの機構において不十分で
あつた。

（発明の目的） 上記従来技術の問題点に鑑み、本発明は反応
器に充填する樹脂の膨潤による膨張圧力及び収縮
のための圧縮圧力を調整できること、再生時の
熱損失を少なくすること、同一反応器内で効率
良く炭酸ガスを吸収でき、且つ再生作用も効果的
に行なえること、等の点を可能とする反応器を提
供することにある。

（発明による解決手段） 両端部を内に向つて凸の球面スペーサで閉塞さ
れた円胴と、一方の球面スペーサの内方に空間を
置いて隔設された固定多孔板と、他方の球面スペ
ーサの内方に空間を置き、ばね装置を介して設け
た可動多孔板との間に充填したイオン交換樹脂層
と、前記両球面スペーサの内方空間に通ずる処理
空気入口管、及び浄化空気出口管よりなることを
特徴とする。

（実施例） 図に基いて説明する。１は反応器Ａの円胴で、
再生用蒸気による加熱の際、熱容量を少なくする
為極薄で熱伝導率の低い材料を用いて成形されて
いる。円胴１の上部と下部は夫々内方に凸の球面
スペーサ２ａ，２ｂで閉塞されている。３は底部
の球面スペーサ２ｂの上部に小空間９ｂを置いて
固定された多孔板で、第３図に示す如く多数の極
細の開孔を有している。４は頂部の球面スペーサ
２ａの下部空間９ａに上下摺動可能に嵌挿された
可動多孔板である。４ａは可動多孔板４の周縁に
設けたリングで、これにより円胴１内を上下動す
るとき、円滑に摺動できるようになつている。５
は反応器内の前記固定多孔板３と可動多孔板４間
に充填されたイオン交換樹脂である。この樹脂は
通称固体アミン樹脂と呼ばれる弱塩基性陰イオン
交換樹脂が用いられる。

６は可動多孔板４と上部の球面スペーサ２ａと
の間の空間９ａ内に間装されたばね装置でこれに
よりイオン交換樹脂の膨潤及び収縮の際の圧力を
調整することができる。反応器内に充填したイオ
ン交換樹脂は、乾燥時（CO₂吸収工程中）及び膨
潤時（再生蒸気による加熱中）に収縮と膨張を繰
り返す。この時の膨張率は、乾燥時に比べて約20
％程度の大きな値を示し、この膨潤時の膨張圧力
を逃がす工夫が必要になるので、予め樹脂５の充
填量に見合つた膨潤量を推定しておき、ばね装置
６を選定し反応器内に装備するものとする。７は
処理空気入口管で、再生時の炭酸ガス出口管を兼
ね、円胴１の上部で可動多孔板の上部に設けられ
ている。８は浄化空気出口管で、再生時の再生用
蒸気入口管を兼ね、下部の固定多孔板３の下部に
設けられている。

尚、本実施例では円筒上部側に可動多孔板を嵌
挿し、ばね装置を装備したが、逆に下部側を可動
多孔板とし、ばね装置を装備しても同効である。
また、処理空気入口、浄化空気出口を逆にしても
何ら作用に変化はない。

以上炭酸ガスの除去装置用として説明したが、
必ずしもこれに限らず、イオン交換樹脂等の化学
的薬剤を利用したガス分離（たとえばNOx，
SOx，NH₃、一酸化炭素ガス、その他）に用い
る反応器とか、大気中の悪臭の原因となる化学成
分の吸収、除去装置用の反応器にも応用すること
が可能である。

（作用） ａ 炭酸ガスの吸収工程： CO₂を多量に含有した処理空気は、処理空気入
口管７より導入される。処理空気は、イオン交換
樹脂層５を通過中にCO₂が吸収、除去され反応器
下部の浄化空気出口管８より反応器Ａ外に出る。
CO₂吸収工程中にあつては、ばね装置６により適
当な圧力でイオン交換樹脂層５が可動多孔板４を
介し加圧状態に保たれる。或る時間経過後、樹脂
層５内でのCO₂の吸収能力が低下した状況を検知
し、樹脂層５の再生工程に入る。

ｂ 樹脂の再生工程： 再生用水蒸気入口８より水蒸気を供給し、イオ
ン交換樹脂層５の下部より加熱する。水蒸気で加
熱する際に水分も樹脂層５内に同時に供給され
る。熱が樹脂層５の上部に達する間に吸収工程中
に捕捉されていたCO₂ガスは樹脂層５より解離さ
れ、上方に向つて放出される。樹脂層５は供給さ
れる水分によつて膨潤し、体積が増加するが、膨
張圧力は可動多孔板４及びばね装置６によつて逃
がされる。又再生時は反応器Ａの上部空間９ａ内
にほぼ100％濃度のCO₂ガスが滞留する事になる
が、円胴１の頂部は内に向つて凸の球面スペーサ
２ａで閉塞し、上部空間の容積が小さいので、
CO₂の滞留量も少なくなるようになつている。同
様に反応器下部を上方に向つて凸の球面スペーサ
２ｂで閉塞しているので、蒸気入口８から供給さ
れる再生用水蒸気の滞留量もできるだけ少なくす
るように構成されている。

（発明の効果） イオン交換樹脂層が下部の固定多孔板と上部の
可動多孔板との間に充填され、かつ可動多孔板が
頂部の球面スペーサとの間に間装した所定係数を
有するばね装置で押圧されているので、樹脂層が
適当に加圧され、樹脂層で被処理空気が片流れす
るのを防ぐことができる。又イオン交換樹脂の膨
潤及び収縮時の圧力を調整することができるの
で、CO₂の吸収性能と再生性能に適した圧力で加
圧することができる。

円胴の頂部を球面スペーサで閉塞したので、イ
オン交換樹脂層上部の空間を小さくでき、CO₂再
生時はこゝに滞留するCO₂を極力少なくできる。

円胴の頂部と底部を球面スペーサで閉塞したの
で、処理空気を入口管７から送入するとき、球面
で渦流を生じ適度に分散し、樹脂層内に送られ、
反応が効果的に行われる。又再生用蒸気を入口管
８から送るときも、球面スペーサで渦流を生じ、
これ又適度に分散され、樹脂層に均等に送られ、
再生工程を効果的に行うことができる。

頂部の球面スペーサの球面でばね装置の上部を
保持させたので、ばね装置の特別な取付を必要と
せず、しかも安定した保持ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る反応器の縦断面図。第２
図は第１図の上面図で半分のみ示す。第３図は可
動多孔板の平面図で半分のみ示す。第４図は従来
型吸収反応器の例を示す。第５図はイオン交換樹
脂を吸収剤としたCO₂吸収除去システムの概略
図。 図において；Ａ……反応器、１……円胴、２
ａ，２ｂ……球面スペーサ、３……固定多孔板、
４……可動多孔板、４ａ……摺動リング、５……
イオン交換樹脂層、６……ばね装置、７……処理
空気入口管、８……浄化空気出口管、９ａ，９ｂ
……空間。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 両端部を内に向つて凸の球面スペーサで閉塞
   された円胴と、１方の球面スペーサの内方に空間
   を置いて隔設された固定多孔板と、他方の球面ス
   ペーサの内方に空間を置き、ばね装置を介して設
   けた可動多孔板との間に充填したイオン交換樹脂
   層と、前記球面スペーサの内方空間に通ずる処理
   空気入口管及び浄化空気出口管よりなることを特
   徴とするイオン交換樹脂による炭酸ガス除去装置
   用反応器。