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JPH0673610B2 - Adsorption device for gas separation - Google Patents
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JPH0673610B2 - Adsorption device for gas separation - Google Patents

Adsorption device for gas separation

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Publication number
JPH0673610B2
JPH0673610B2 JP63219612A JP21961288A JPH0673610B2 JP H0673610 B2 JPH0673610 B2 JP H0673610B2 JP 63219612 A JP63219612 A JP 63219612A JP 21961288 A JP21961288 A JP 21961288A JP H0673610 B2 JPH0673610 B2 JP H0673610B2
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JP
Japan
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container
tube
gas
adsorbent
pipe
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JP63219612A
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Japanese (ja)
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Inventor
ベルント、エカルト
トーマス、ブルバツハ
Original Assignee
シーメンス、アクチエンゲゼルシヤフト
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  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、特に放射性のクリプトン及び/又はキセノ
ンの吸着のために吸着剤望ましくは活性炭を用い、その
際吸着剤を内蔵する管が熱絶縁された容器の中に垂直に
立てて配置され、隣接する加熱装置と冷媒とを備えてい
るガス分離のための吸着装置に関する。また、この発明
は二酸化炭素及び/又は酸化窒素の処理のために、また
場合によっては水分の分離のために適した吸着装置(そ
の場合には吸着剤としてゼオライトが使用されるのが有
利である)に関する。
Description: FIELD OF THE INVENTION This invention uses an adsorbent, preferably activated carbon, for the adsorption of radioactive krypton and / or xenon, in which case the tube containing the adsorbent is thermally insulated. The present invention relates to an adsorption device for gas separation, which is vertically arranged in a closed container and has an adjacent heating device and refrigerant. The invention also provides an adsorption device suitable for the treatment of carbon dioxide and / or nitric oxide, and in some cases also for the separation of water, in which case zeolites are advantageously used as adsorbents. ) Concerning.

[従来の技術] ドイツ連邦共和国特許第3214825号明細書から知られる
クリプトンを活性炭により分離しようとする吸着装置の
場合には、吸着のために必要な吸着剤の冷却ばかりでな
く蓄積されたクリプトンの追い出しのために必要な吸着
剤の加熱も、温度分布が著しく不均一である故に不満足
である。この不均一は熱応力従って絶え間無い変動応力
を招く。なぜならば吸着装置を用いたガス分離は絶え間
無い冷却と加熱との転換を必要とするからである。
[Prior Art] In the case of an adsorber which is known from DE 3214825 DE and which is intended to separate krypton by activated carbon, not only the cooling of the adsorbent necessary for the adsorption but also the accumulation of krypton The heating of the adsorbent required for purging is also unsatisfactory due to the significantly uneven temperature distribution. This non-uniformity results in thermal stresses and thus constant fluctuating stresses. This is because gas separation using an adsorption device requires a continuous conversion between cooling and heating.

専門誌「核技術(Kerntechnik)」、1974年、第12巻、
第528ページないし第532ページに記載の核分裂ガス分離
器では、容器は冷媒として働く液体窒素を充填されてい
るので、容器蓋につり下げられた吸着剤カートリッジ、
管加熱器、レベル検出器などが周囲を洗われる。脱着の
ために管加熱器によりまず窒素を気化しなければなら
ず、そして活性炭トラップを熱放射により300℃に加熱
しなければならない。このことはエネルギーを非常に消
費しまた装置の観点から見て簡単でない。吸着と脱着と
の速やかな転換は実際上不可能である。
Special magazine "Kerntechnik", 1974, Volume 12,
In the fission gas separator described on pages 528 to 532, since the container is filled with liquid nitrogen that acts as a refrigerant, the adsorbent cartridge suspended on the container lid,
The area around the tube heater and level detector is washed. For desorption, the tube heater must first vaporize the nitrogen and the activated carbon trap must be heated to 300 ° C. by thermal radiation. This is very energy consuming and not easy from the point of view of the device. A rapid conversion between adsorption and desorption is practically impossible.

[発明が解決しようとする課題] この発明は、少ない装置の費用で一様な温度分布を達成
し、その結果小さい熱応力により頻繁な運転転換が可能
であり、また台数が少ない場合にも工業生産的に良好に
採用できる吸着装置を提供することを目的とする。
[Problems to be Solved by the Invention] The present invention achieves a uniform temperature distribution with a small cost of equipment, and as a result, frequent operation changes are possible due to small thermal stress, and even when the number of units is small, it is industrial. An object of the present invention is to provide an adsorption device that can be favorably used in production.

[課題を解決するための手段] この目的はこの発明に基づき、吸着剤管のそばにこの管
のほぼ全長にわたって延びる管装置の中に冷媒が内蔵さ
れ、容器の中にはガス循環装置が配置され、そのガス流
が加熱装置、冷却管及び吸着剤管の全長に行きわたるこ
とにより達成される。
[Means for Solving the Problems] This object is based on the present invention. A refrigerant is contained in a pipe device that extends along almost the entire length of the adsorbent pipe, and a gas circulation device is arranged in the container. And the gas flow is distributed over the entire length of the heating device, cooling pipe and adsorbent pipe.

この発明では冷却装置も加熱装置も個々の構成要素とし
て吸着剤管に合わせて整列され、吸着剤管と共に容器の
中に組み込まれる。かかる構成により、吸着剤管に沿っ
ての実際上一様な温度の維持が、同時に吸着剤管束の直
角方向に非常に小さい温度差で実現可能となる。吸着剤
管と冷却装置又は加熱装置との間の熱交換は循環するガ
ス望ましくはヘリウムにより強力に行われるので、均一
な温度分布とこれに加えてエネルギー消費の著しい低減
とが達成される。ガス循環速度は毎時100回以上とする
のが有利である。
In the present invention, both the cooling device and the heating device are aligned as individual components to the adsorbent tube and are installed together with the adsorbent tube in the container. With such a configuration, it is possible to maintain a practically uniform temperature along the adsorbent tube with a very small temperature difference in the direction perpendicular to the adsorbent tube bundle. Since the heat exchange between the adsorbent tubes and the cooling or heating device is strongly carried out by the circulating gas, preferably helium, a uniform temperature distribution and, in addition, a significant reduction in energy consumption are achieved. The gas circulation rate is advantageously 100 times or more per hour.

吸着剤管の垂直に延びる管束に平行に冷却装置の同心の
蛇管を垂直に向けることができ、一方加熱装置は管束及
び蛇管の高さの一部分にわたって延びるだけでよい。残
りの空間の中には通風機を配置できるので有利である。
通風機によりガス循環が駆動されるので、一層速やかな
熱伝達が達成される。
The concentric serpentine of the cooling device can be oriented vertically parallel to the vertically extending tube bundle of the adsorbent tubes, while the heating device need only extend over a portion of the height of the tube bundle and the serpentine. Advantageously, a ventilator can be placed in the remaining space.
Since the gas circulation is driven by the fan, more rapid heat transfer is achieved.

通風機は流れ方向において加熱要素及び冷却要素の後ろ
に配置されるので、ガス搬送のほかに同時に循環するガ
ス流の温度の均一化がガス流の吸着剤管束への流入の前
に達成され、異なる温度の流脈の発生が確実に防止され
る。
Since the aerator is arranged behind the heating and cooling elements in the flow direction, a homogenization of the temperature of the simultaneously circulating gas stream in addition to gas transport is achieved before the gas stream enters the adsorbent tube bundle, The occurrence of veins with different temperatures is reliably prevented.

更に吸着剤管束を通過するとき残りの流路の圧力損に比
べて例えば2倍以上、数倍の圧力損が発生するように、
ガス循環域における圧力損が選ばれるべきである。これ
により吸着剤管束のほぼ一様な流入速度が達成され、そ
れにより種々の熱的な材料応力も吸着剤における収着差
も防止される。
Further, when passing through the adsorbent tube bundle, a pressure loss of, for example, two times or more, or several times the pressure loss of the remaining flow path is generated.
The pressure drop in the gas circulation should be chosen. This achieves a substantially uniform inflow velocity of the adsorbent tube bundle, which prevents various thermal material stresses and sorption differences in the adsorbent.

通風機の駆動電動機は容器の外部に有利に配置できるの
で、電動機は通常の温度で作動する。そのときの損失熱
を冷却装置を介して放散する必要はない。その際駆動電
動機をガス密のカプセルにより囲むことができ、カプセ
ルは同時に冷却ジャケットとして働きかつ容器にフラン
ジ結合されている。これにより容器壁を貫通して導くこ
とができる軸に沿って熱損失が避けられる。
The drive motor of the fan can advantageously be arranged outside the container so that it operates at normal temperatures. It is not necessary to dissipate the heat loss at that time via the cooling device. The drive motor can then be surrounded by a gas-tight capsule, which at the same time acts as a cooling jacket and is flanged to the container. This avoids heat loss along an axis that can be guided through the container wall.

この発明に基づく吸着装置の特に有利な実施態様では、
管束、蛇管及び加熱装置が相互に結合され、ユニットと
して容器の中につり下げられている。容器は上端部に内
部空間と同一の断面の開口を備え、フランジ付き蓋によ
り閉鎖されるのが有利である。この開口を通ってユニッ
トを全体として組み込みまた必要の際に再び取り出すこ
とができる。容器の中に必要なすべての機能要素を組み
込むことにより、特別な長所として比較的小さい圧力損
が得られるので、少ないエネルギー消費により温度を著
しく均一化する例えば毎時1000回以上のガス循環速度を
実現できる。
In a particularly advantageous embodiment of the adsorption device according to the invention,
The tube bundle, the flexible tube and the heating device are connected to each other and are suspended in the container as a unit. The container is advantageously provided at the upper end with an opening of the same cross section as the internal space and is closed by a flanged lid. Through this opening the unit can be integrated as a whole and taken out again if necessary. As a special advantage, a relatively small pressure drop is obtained by incorporating all the necessary functional elements in the container, so that the temperature is remarkably homogenized with low energy consumption, for example a gas circulation rate of 1000 times per hour or more is realized. it can.

この発明に基づく吸着装置は、その有利な構造形式とそ
れに基づく費用節減のために、種々の目的に有利に採用
することができる。しかしながら並列の少なくとも二つ
の分岐を備えた設備での使用が特に有利であり、その際
一方の吸着装置が吸着器として働き同時に他方の吸着装
置が再生される。かかる使用法の際に各吸着装置は段階
的に作動するけれど、設備としては連続的な運転を行う
ことができる。その際更に結合ガス循環(ヘリウム結合
ガス循環)により、吸着装置の中に蓄積されたエネルギ
ー(熱量/冷熱量)を一つの分岐から並列に配置された
他の分岐へ移動することにより、復熱式のエネルギー利
用が行われる。それによりエネルギー消費を約30ないし
50%低減できる。かかる使用法は核技術、例えば混合ガ
スからクリプトン及び/又はキセノンの核種を分離し別
個に貯蔵しようとする核燃料の再処理の際に特に適合す
る。しかしそれに応じて酸化窒素、二酸化炭素及び水分
の吸着により混合ガスを浄化及び/又は乾燥する際にも
特に有利に使用できる。
The adsorption device according to the invention can be advantageously adopted for various purposes due to its advantageous structural form and the resulting cost savings. However, the use in an installation with at least two branches in parallel is particularly advantageous, in which one adsorber acts as an adsorber and at the same time the other adsorber is regenerated. Although each adsorption device operates stepwise during such usage, the equipment can be continuously operated. At that time, the combined gas circulation (helium combined gas circulation) transfers the energy (heat quantity / cooling heat quantity) accumulated in the adsorption device from one branch to another branch arranged in parallel, thereby recovering heat. Energy use of formula is performed. Energy consumption by about 30 or
It can be reduced by 50%. Such uses are particularly suitable in nuclear technology, for example in the reprocessing of nuclear fuels in which the krypton and / or xenon nuclides are separated from the gas mixture and stored separately. However, it can accordingly be used particularly advantageously in the purification and / or drying of mixed gases by adsorption of nitric oxide, carbon dioxide and water.

[実施例] 次にこの発明に基づく吸着装置の複数の実施例を示す図
面により、この発明を詳細に説明する。
Embodiments Next, the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing a plurality of embodiments of the adsorption device according to the present invention.

この発明に基づく吸着装置1は金属製の外壁3と断熱層
4とを有する容器2を備え、断面層4は固体絶縁として
又は真空絶縁として構成できる。容器2は例えば2mの直
径と3mの高さとを有する。上側はフランジ結合部7によ
り固定された蓋6として構成されている。図示のように
蓋により閉鎖された開口は容器2の内部空間8と同じ断
面を有する。
The adsorption device 1 according to the invention comprises a container 2 having a metallic outer wall 3 and a heat insulating layer 4, the cross-section layer 4 being constructed as solid insulation or vacuum insulation. The container 2 has, for example, a diameter of 2 m and a height of 3 m. The upper side is configured as a lid 6 fixed by a flange joint 7. The opening closed by the lid as shown has the same cross section as the internal space 8 of the container 2.

蓋6の下方では蓋6から内部空間8の中に固定具10が突
出している。固定具10には吸着ユニットが保持され、こ
の吸着ユニットは全体を符号11で示され、管束12、冷却
装置9及び加熱装置14を備えている。
Below the lid 6, a fixture 10 projects from the lid 6 into the internal space 8. The fixture 10 holds an adsorption unit, which is generally designated by 11, and comprises a tube bundle 12, a cooling device 9 and a heating device 14.

管束12は多数の垂直に配置された管16から成り、これら
の管16は相互に平行に円環面上に配置されている。この
円環の内径は例えば1mである。上下で管16は管端板17、
18にはめ込まれ、管端板上には収集室21、22を形成する
ために丸く膨らませたリング板19、20が固定されてい
る。管16は例えば35mmの直径を有し、0.45kg/1の見かけ
比重を有する活性炭を内蔵する。管16の間の間隔が管直
径より小さいように、これらの管は密にまとめられてい
る。
The tube bundle 12 consists of a number of vertically arranged tubes 16 which are arranged parallel to one another on an annular surface. The inner diameter of this ring is, for example, 1 m. Pipes 16 at the top and bottom are pipe end plates 17,
Ring plates 19, 20 which are fitted in 18 and which are inflated in a circle to form collecting chambers 21, 22 are fixed on the tube end plates. The tube 16 has, for example, a diameter of 35 mm and contains activated carbon having an apparent specific gravity of 0.45 kg / 1. The tubes are tightly packed so that the spacing between the tubes 16 is less than the tube diameter.

冷却装置9は管束12の内部に蛇管13を備えいている。蛇
管13は1層に円筒形に形成できる。蛇管13の端部は流入
管路25と流出管路26とを経て、容器2から導出された外
部の接続管27、28に結合されている。接続管28は図示さ
れていない冷凍機に通じ、この冷凍機により二次冷媒と
しての液体窒素を−130℃より低い温度を発生するため
に容器内部空間8に導くことができる。蛇管の管29は例
えば20mmの直径を有する。蛇管13と管束12の内径との間
の間隔は同様の大きさである。
The cooling device 9 includes a flexible tube 13 inside the tube bundle 12. The flexible tube 13 can be formed in a single layer in a cylindrical shape. The end of the flexible pipe 13 is connected to external connecting pipes 27 and 28 led out from the container 2 via an inflow conduit 25 and an outflow conduit 26. The connecting pipe 28 leads to a refrigerator (not shown), by which liquid nitrogen as a secondary refrigerant can be introduced into the container internal space 8 in order to generate a temperature lower than -130 ° C. The flexible tube 29 has a diameter of 20 mm, for example. The spacing between the flexible tube 13 and the inner diameter of the tube bundle 12 is of similar size.

加熱装置14は容器内部空間8の中央に、従って管束12及
び蛇管13の内部に配置されている。加熱装置14は電気加
熱棒30を備え、これらの棒30は相互に平行に下側の支持
板31から垂直に上に向かって延びている。支持板31は管
束12の下側の管端板18と共に一つの部品から成る。支持
板31は加熱棒を保持し、加熱棒は例えば加熱棒の太さと
同じ間隔を持たせて円環形に蛇管13の内部にまとめられ
ている。
The heating device 14 is arranged in the center of the inner space 8 of the container, and thus inside the tube bundle 12 and the flexible tube 13. The heating device 14 comprises electric heating rods 30, which extend parallel to one another and vertically upwards from a lower support plate 31. The support plate 31 consists of one piece with the lower tube end plate 18 of the tube bundle 12. The support plate 31 holds a heating rod, and the heating rod is gathered inside the flexible tube 13 in an annular shape with the same interval as the thickness of the heating rod.

加熱棒30の高さは管束12及び蛇管13の高さより小さい。
それ故に内部に空間35が形成されこの空間35の中に通風
機36が配置されている。通風機36は管束の上方に容器蓋
の下に配置することもできる。通風機36は星形の保持部
37によりカバー38の中に据えられている。保持部37から
は駆動軸39が上方へ容器2を貫いて駆動電動機40へ導か
れ、駆動電動機は容器2の外側で蓋6上に固定されてい
る。電動機40はガス密なカプセル41により囲まれ、この
カプセル41は蓋6上でフランジ結合部42によりガス密に
固定されている。このカプセル41は電動機廃熱の放散の
ために二重壁の冷却ジャケット43として構成され、冷媒
入口43aと冷媒出口43bとを備えている。
The height of the heating rod 30 is smaller than the height of the tube bundle 12 and the flexible tube 13.
Therefore, a space 35 is formed inside, and a ventilator 36 is arranged in this space 35. The ventilator 36 can also be arranged above the bundle of tubes and below the container lid. The ventilator 36 is a star-shaped holder
Mounted in cover 38 by 37. A drive shaft 39 is guided upward from the holder 37 through the container 2 to the drive motor 40, and the drive motor is fixed on the lid 6 outside the container 2. The electric motor 40 is surrounded by a gas-tight capsule 41, which is gas-tightly fixed on the lid 6 by a flange connection 42. The capsule 41 is configured as a double-walled cooling jacket 43 for dissipating the waste heat of the electric motor, and has a refrigerant inlet 43a and a refrigerant outlet 43b.

容器2の内部空間8は例えば1barの圧力のヘリウムを内
蔵する。ヘリウムは伝熱媒体として働き通風機36により
矢印44の方向に容器内部8を循環される。循環の際にヘ
リウムは管束12を通り抜け、蛇管13により冷却されるか
又は加熱装置14により加熱される。循環速度は毎時1000
回以上である。
The internal space 8 of the container 2 contains, for example, helium having a pressure of 1 bar. Helium serves as a heat transfer medium and is circulated in the container interior 8 in the direction of arrow 44 by the fan 36. During circulation, the helium passes through the tube bundle 12 and is cooled by the flexible tube 13 or heated by the heating device 14. Circulation speed is 1000 per hour
More than once.

浄化すべき混合ガスが接続管46、47を経て管束12の中に
導入されるとき、管束12の管16の中の活性炭で希ガスク
リプトン及びキセノンの蓄積が冷却により強められる。
浄化されたガスは、図の紙面の前又は後ろに設けられた
ガス出口50、51を経て引き出される。そして蓄積の後に
加熱装置14により活性炭を加熱することによりクリプト
ン及びキセノンを追い出すことができる。加熱装置の熱
は同様に通風機36により管16へ伝達される。
When the gas mixture to be purified is introduced into the tube bundle 12 via the connecting tubes 46, 47, the activated carbon in the tube 16 of the tube bundle 12 enhances the accumulation of dilute Gascriptin and xenon by cooling.
The purified gas is drawn out through gas outlets 50, 51 provided in front of or behind the plane of the drawing. Then, krypton and xenon can be expelled by heating the activated carbon with the heating device 14 after the accumulation. The heat of the heating device is likewise transferred to the pipe 16 by means of the fan 36.

第2図には、核燃料再処理の際に生じる核分裂ガスから
キセノン及びクリプトンを分離するために、ほぼ連続運
転される吸着設備55が示されている。設備55は二つの同
じ系統56、57を備え、これらの系統は相互に並列に、浄
化すべきガスのための入口58と希ガスのための出口59と
に接続され、一方符号54で示す浄化されたガスの出口が
設けられている。
FIG. 2 shows an adsorption facility 55 operating almost continuously in order to separate xenon and krypton from the fission gas produced during nuclear fuel reprocessing. The installation 55 comprises two identical systems 56, 57 which are connected in parallel with each other to an inlet 58 for the gas to be purified and an outlet 59 for the noble gas, while the purification 54 is indicated. A gas outlet is provided.

両系統56、57のそれぞれは同一に構成され、予冷却器6
0、60′を備え、これらの予冷却器は弁61、61′により
切り離すことができる。キャリアガスのための入口63、
63′を備え弁64、64′を有する管路62、62′が、第1図
に示す吸着装置のように構成された吸着装置66、66′に
通じている。吸着装置66、66′は弁67、67′を介して相
互に結合されている。吸着装置66、66′は更に通風機68
を介して結合され、この通風機68は弁69により遮断でき
る。従って相応のシーケンス制御及びフィードバック制
御により、設備55は回路70を介して吸着装置66と66′と
の間の相反する方向へ加熱・冷却運転及び熱交換を行う
ことができる。
Both systems 56 and 57 have the same configuration and the precooler 6
With 0, 60 ', these precoolers can be separated by valves 61, 61'. Inlet 63 for carrier gas,
Lines 62, 62 'with 63' and valves 64, 64 'lead to adsorbers 66, 66' configured like the adsorber shown in FIG. Adsorption devices 66, 66 'are interconnected via valves 67, 67'. Adsorption device 66, 66 'is further ventilator 68
The ventilator 68 can be shut off by means of a valve 69. Therefore, by appropriate sequence control and feedback control, the equipment 55 can perform heating / cooling operation and heat exchange through the circuit 70 in opposite directions between the adsorbing devices 66 and 66 '.

吸着装置66、66′には中間冷却器72、72′が後置接続さ
れ、これらの中間冷却器は弁73、73′を介して遮断可能
であり、かつ弁75、75′を備えた迂回管路74、74′によ
り橋絡されている。
The adsorbers 66, 66 'are followed by intercoolers 72, 72', which can be shut off via valves 73, 73 'and by-pass with valves 75, 75'. It is bridged by pipes 74 and 74 '.

中間冷却器72、72′の後ろには第2の吸着装置78、78′
が設けられている。吸着装置78と78′との間には、弁7
9、79′と前後に弁81、81′を接続された通風機80とを
介して回路62が接続され、この回路により吸着装置78と
78′との間の熱交換を行うことができる。
Behind the intercoolers 72, 72 'is a second adsorption device 78, 78'.
Is provided. Between the adsorbers 78 and 78 'a valve 7
A circuit 62 is connected via 9, 79 'and a ventilator 80 having valves 81, 81' connected to the front and rear thereof, and this circuit serves as an adsorption device 78.
A heat exchange with 78 'can be performed.

各系統56、57は末端で弁84、84′を介して遮断可能であ
る。これらの弁の前で弁87、87′を備えた迂回管路86、
86′が分岐し、迂回管路86、86′は予冷却器60、60′に
通じる。管路86により吸着器として働く系統(ここでは
56)の中で浄化されたガスが出口54へ導かれる。
Each line 56, 57 can be shut off at the end via valves 84, 84 '. A bypass line 86 with valves 87, 87 'in front of these valves,
86 'branches and the bypass lines 86, 86' lead to the precoolers 60, 60 '. A system that acts as an adsorber via line 86 (here
The gas purified in 56) is led to the outlet 54.

同時に系統57は再生される。吸着装置66′、78′の中を
連続的に加熱しながら、これらの装置は洗浄ガス例えば
ヘリウムを供給され、洗浄ガスは入口63′へ送り込まれ
る。洗浄ガスは吸着装置66′、78′を貫流し、その際中
間冷却器72′は管路74′を経て迂回される。そして洗浄
ガスにより希ガスが出口59を経て運び出される。
At the same time, the line 57 is regenerated. While continuously heating the adsorption devices 66 ', 78', these devices are supplied with a cleaning gas, such as helium, which is fed into the inlet 63 '. The cleaning gas flows through the adsorbers 66 ', 78', the intercooler 72 'being bypassed via the line 74'. Then, the rare gas is carried out by the cleaning gas through the outlet 59.

第3図には、核燃料再処理の際に生じる溶解剤排ガス又
は遮蔽コンクリート室排ガスから水分及び酸化窒素を分
離するために、ほぼ連続運転される吸着設備90が示され
ている。設備90は前置接続された吸着系として、希ガス
分離のために第2図により構成された吸着設備55に結合
できるか、又は閉鎖された循環運転で遮蔽コンクリート
室雰囲気の浄化のために使用できる。
FIG. 3 shows an adsorption facility 90 that is operated almost continuously to separate water and nitrogen oxides from the solvent exhaust gas or the shielded concrete room exhaust gas generated during the nuclear fuel reprocessing. The equipment 90 can be connected as a pre-adsorbed adsorption system to the adsorption equipment 55 constructed according to FIG. 2 for noble gas separation, or used in closed circulation operation for purification of the atmosphere in a shielded concrete room. it can.

この設備は二つの同じ系統91、92を備え、これらの系統
は相互に並列に、浄化すべき混合ガスのための入口93と
浄化された混合ガスのための出口94とに接続され、一方
では95で示す再生のために用いられる洗浄ガスのための
入口が設けられ、また96で示す洗浄ガスの出口が設けら
れている。出口94は場合によっては第2図に示す吸着設
備55の入口58に結合されている。
The installation comprises two identical systems 91, 92, which are connected in parallel with each other to an inlet 93 for the mixed gas to be purified and an outlet 94 for the purified mixed gas, while An inlet is provided for the cleaning gas used for regeneration shown at 95, and an outlet for the cleaning gas is provided at 96. The outlet 94 is optionally connected to the inlet 58 of the adsorption facility 55 shown in FIG.

系統91、92は同一に構成されて各一つの吸着装置97、9
7′を備え、これらの吸着装置の構造は第1図に示す吸
着装置1又は第4図に示し後に説明する吸着装置に相応
している。その際吸着剤としてゼオライトが用いられ
る。
The systems 91 and 92 have the same configuration and each have one adsorption device 97, 9
7 ', the structure of these adsorption devices corresponds to the adsorption device 1 shown in FIG. 1 or the adsorption device shown in FIG. 4 and described later. At that time, zeolite is used as an adsorbent.

入口93から管路98、98′が弁99、99′を経て吸着装置9
7、97′に通じ、そこから弁101、101′を経て出口94へ
通じる。更に吸着装置97、97′は弁103、103′を有する
管路102、102′を経て加熱装置105に結合されている。
加熱装置105には通風機106が前置接続され、この通風機
は弁107により遮断可能でありかつ洗浄ガス入口95に結
合されている。弁111、111′を備えた管路110、110′を
介して冷却器113とその後に置かれた洗浄ガス出口96と
に結合されている。
From the inlet 93, the pipes 98 and 98 'pass through the valves 99 and 99' and the adsorption device 9
7 and 97 'and from there through valves 101 and 101' to outlet 94. Furthermore, the adsorption devices 97, 97 'are connected to the heating device 105 via lines 102, 102' with valves 103, 103 '.
A ventilator 106 is connected in front of the heating device 105, which ventilator can be shut off by means of a valve 107 and is connected to the cleaning gas inlet 95. It is connected via a line 110, 110 'with a valve 111, 111' to a cooler 113 and a subsequent cleaning gas outlet 96.

一方の系統(ここでは91)が吸着によるガス浄化運転で
作動している間は、弁99、101が開かれガスは入口93か
ら出口94へ向かってこの吸着系統を貫流する。その際発
散される吸着熱は第1図に示し吸着装置97の中に組み込
まれた冷却装置9を経て放出され、そして吸着剤充填部
は例えば10℃の所定の温度に保持される。その際弁10
3、111は閉じられている。同時に並列系統92が再生され
る。このために吸着装置97′は、弁103′及び107を開き
ながら通風機106と加熱装置105とにより、入口95で取り
込まれる洗浄ガスを供給される。その際吸着装置97′は
第1図に示す加熱装置14により例えば250℃の再生温度
に加熱される。吸着装置97′を流出後に洗浄ガスは開か
れた弁111′と管路110′とを経て冷却器113へ導かれ、
その後出口96を経て冷却器の後ろでもなお存在する水分
及び酸化窒素と共に運び出される。
While one system (here, 91) is operating in the gas purification operation by adsorption, the valves 99 and 101 are opened and the gas flows through this adsorption system from the inlet 93 to the outlet 94. The heat of adsorption radiated at this time is released through the cooling device 9 shown in FIG. 1 and incorporated in the adsorption device 97, and the adsorbent filling section is maintained at a predetermined temperature of, for example, 10 ° C. Valve 10
3, 111 are closed. At the same time, the parallel system 92 is reproduced. For this purpose, the adsorption device 97 'is supplied with the cleaning gas taken in at the inlet 95 by the ventilator 106 and the heating device 105 while opening the valves 103' and 107. At that time, the adsorption device 97 'is heated to a regeneration temperature of, for example, 250 ° C. by the heating device 14 shown in FIG. After flowing out of the adsorption device 97 ', the cleaning gas is led to the cooler 113 via the opened valve 111' and the line 110 ',
It is then carried out via outlet 96 with the water and nitrogen oxides still present behind the cooler.

出口96は吸着設備90に直列接続されるプロセスユニット
に結合することができ、脱着された酸化窒素がこのユニ
ットの中で再生利用される。
The outlet 96 can be connected to a process unit connected in series with the adsorption facility 90, in which desorbed nitric oxide is recycled.

洗浄ガス入口95を第2図に示す吸着設備55の出口54に結
合し、吸着設備90の洗浄ガス供給を第2図に示す吸着設
備55からの浄化済みガスにより特に有利に行うことがで
きる。
The cleaning gas inlet 95 is connected to the outlet 54 of the adsorption facility 55 shown in FIG. 2 so that the cleaning gas supply of the adsorption facility 90 can be carried out particularly advantageously with the purified gas from the adsorption facility 55 shown in FIG.

第4図には、第1図に示す吸着装置とは異なった管束12
1が円環形に構成されていない吸着装置120が示されてい
る。管束121の形状は第1図に示す管束の正方形又は長
方形の部分として構成されている。容器内部空間122の
中で循環される熱キャリヤガスの案内のために案内装置
123が設けられ、この案内装置は矢印124の方向における
管束121への水平な流入を保証する。
FIG. 4 shows a tube bundle 12 different from the adsorption device shown in FIG.
An adsorption device 120 is shown, where 1 is not configured as a torus. The shape of the tube bundle 121 is configured as a square or rectangular portion of the tube bundle shown in FIG. A guiding device for guiding the heat carrier gas circulated in the container interior space 122.
123 is provided, which guide ensures a horizontal flow into the tube bundle 121 in the direction of the arrow 124.

ここで循環される熱キャリヤ媒体は冷却装置126により
冷却され、この冷却装置は垂直方向に吸着剤管束121に
平行に延び冷媒を導くフィン付き管127から成る熱交換
から成る。選択的に熱キャリヤ媒体は電気加熱装置128
により加熱され、その接続導線がブッシング129により
導出されている。
The heat carrier medium circulated here is cooled by a cooling device 126, which consists of heat exchange consisting of finned tubes 127 which extend vertically parallel to the adsorbent tube bundle 121 and guide the refrigerant. Alternatively the heat carrier medium is an electric heating device 128.
The connecting wire is led out by the bushing 129.

吸着剤管束121はここでも加熱装置128及び冷却装置127
及び案内装置123と共にユニット130として容器131の中
へつるされている。ユニット130は容器蓋133に固定され
た固定具及びガス流入流出管路132を介して保持されて
いる。
The adsorbent tube bundle 121 again has a heating device 128 and a cooling device 127.
And together with the guide device 123 as a unit 130 suspended in a container 131. The unit 130 is held via a fixture fixed to the container lid 133 and a gas inflow / outflow conduit 132.

吸着器容器131は二重壁の真空絶縁容器として構成さ
れ、容器蓋133は粉末状の無機質の絶縁材134を充填され
ている。吸着装置120は例えば50m3/hの小ないし中の体
積流量の場合の混合ガスの浄化のために有利に使用可能
である。比較的大きい体積流量の浄化のために比較的大
きい吸着剤量が必要ならば、吸着剤は円筒形の管の中で
はなく第5図の断面図に示すような方形断面を有する管
135の中に収容できる。その際複数の管135の長辺方向は
ガス流に対し平行に並べて配置されている。ガス流が冷
却装置126及び加熱装置128へ流れ当たる前に、これらの
管は管の全長にわたって長辺にガスを吹き付けられる。
The adsorber container 131 is configured as a double-walled vacuum insulating container, and the container lid 133 is filled with a powdery inorganic insulating material 134. The adsorber 120 can advantageously be used for the purification of mixed gases in the case of small to medium volume flows of eg 50 m 3 / h. If a relatively large volume of adsorbent is required to purify a relatively large volumetric flow rate, the adsorbent should be in a tube with a square cross section as shown in the cross-section of FIG. 5, rather than in a cylindrical tube.
Can fit in 135. In this case, the long sides of the plurality of tubes 135 are arranged parallel to the gas flow. Before the gas stream hits the cooling device 126 and the heating device 128, these tubes are blown with gas on their long sides along the entire length of the tube.

第6図は別の実施例として、ここでも吸着剤管束141、
加熱装置142、冷却装置143及びガス循環装置144のよう
なすべての機能要素を熱絶縁された容器145の内部に組
み込むという長所を有する吸着装置140を示す。
FIG. 6 shows another embodiment of the adsorbent tube bundle 141,
An adsorber 140 is shown having the advantage of incorporating all functional elements such as heating 142, chillers 143 and gas circulation 144 inside a thermally insulated container 145.

熱キャリヤ媒体例えばヘリウム又は窒素は矢印146の方
向へ容器内部空間147の中で通風機144により循環され、
その際案内板148の作用のもとで吸着剤管束141を貫流す
る。冷却装置143は管束の周囲に同心に導かれた蛇管と
して設けられている。加熱装置142は電気加熱棒の形で
外から容器蓋149を貫通し、蓋にフランジ150により固定
されている。
A heat carrier medium such as helium or nitrogen is circulated in the vessel interior space 147 in the direction of arrow 146 by a fan 144,
At this time, the adsorbent tube bundle 141 flows under the action of the guide plate 148. The cooling device 143 is provided as a flexible tube that is concentrically guided around the tube bundle. The heating device 142 penetrates the container lid 149 from the outside in the form of an electric heating rod and is fixed to the lid by a flange 150.

通風機144の駆動ユニット151は容器145の外部で蓋149に
取り付けられている。駆動ユニットは電磁継手152を介
して作用する。通風機軸153を介して外に向かう漏れを
防止するために、通風機軸153に固定された電磁継手152
の半部はガス密なカプセル154の内部に取り付けられ、
このカプセルは容器蓋149にフランジ結合されている。
The drive unit 151 of the ventilator 144 is attached to the lid 149 outside the container 145. The drive unit acts via the electromagnetic coupling 152. An electromagnetic coupling 152 fixed to the ventilator shaft 153 to prevent outward leakage through the ventilator shaft 153.
Half of the inside is mounted inside a gastight capsule 154,
The capsule is flanged to the container lid 149.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図、第4図及び第6図はそれぞれこの発明に基づく
吸着装置の異なる実施例の縦断面図、第5図は第4図に
示す吸着装置の変形例の横断面図、第2図は吸着装置を
用いた二つの分岐から成る希ガス分離設備の一例の管路
図、第3図は吸着装置を用いた二つの分岐から成る酸化
窒素と水分との回収設備の一例の管路図である。 2……容器 6……容器蓋 8……内部空間 10……固定具 11……ユニット 12……吸着剤管(管束) 13……冷却管(蛇管) 14……加熱装置 35……残りの空間 36……通風機 39……通風機軸 40……駆動電動機 41……カプセル 46、47……流入管路 50、51……流出管路 55、59……設備 56、57、91、92……分岐 66、66′、97、97′……吸着装置 70……熱交換回路
1, 4, and 6 are longitudinal sectional views of different embodiments of the adsorption device according to the present invention, and FIG. 5 is a transverse sectional view of a modified example of the adsorption device shown in FIG. 4, and FIG. Fig. 3 is a pipeline diagram of an example of a rare gas separation facility that uses an adsorption device and that has two branches. Fig. 3 is a pipeline diagram of an example of a facility that recovers nitrogen oxide and moisture that has two branches that uses an adsorption device. Is. 2 …… Container 6 …… Container lid 8 …… Internal space 10 …… Fixing tool 11 …… Unit 12 …… Adsorbent tube (tube bundle) 13 …… Cooling tube (snake tube) 14 …… Heating device 35 …… Remaining Space 36 …… Ventilator 39 …… Ventilator shaft 40 …… Drive motor 41 …… Capsule 46, 47 …… Inflow line 50, 51 …… Outflow line 55, 59 …… Equipment 56, 57, 91, 92… … Branch 66, 66 ′, 97, 97 ′ …… Adsorption device 70 …… Heat exchange circuit

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】吸着剤を内蔵する管が熱絶縁された容器の
中に垂直に立てて配置され、隣接する加熱装置と冷媒と
を備えているガス分離のための吸着装置において、吸着
剤管(12)のそばにこの管のほぼ全長にわたって延びる
管装置(13)の中に冷媒が内蔵され、容器(2)の中に
はガス循環装置(36)が配置され、そのガス流が加熱装
置(14)、冷却管(13)及び吸着剤管(12)の全長に行
きわたることを特徴とするガス分離のための吸着装置。
Claim: What is claimed is: 1. An adsorbent tube for gas separation, wherein a tube containing an adsorbent is vertically arranged in a thermally insulated container, and the adsorbent tube is provided with a heating device and a refrigerant adjacent to each other. A refrigerant is contained in a pipe device (13) extending over the entire length of the pipe near the (12), a gas circulation device (36) is arranged in the container (2), and the gas flow thereof is a heating device. (14) An adsorption device for gas separation, which extends over the entire lengths of a cooling pipe (13) and an adsorbent pipe (12).
【請求項2】ガス循環装置(36)から出て行くガス流が
まず吸着剤管(12)を、そして加熱装置(14)及び/又
は冷却管(13)を流れよぎることを特徴とする請求項1
記載の装置。
2. The gas flow leaving the gas circulation device (36) first flows through the adsorbent pipe (12) and then through the heating device (14) and / or the cooling pipe (13). Item 1
The described device.
【請求項3】吸着剤管(12)が方形の断面を有し、その
長辺方向がガス流の方向に置かれていることを特徴とす
る請求項1又は2記載の装置。
3. Device according to claim 1, characterized in that the adsorbent tube (12) has a rectangular cross section, the long sides of which are oriented in the direction of the gas flow.
【請求項4】ガス循環速度が毎時100回以上であること
を特徴とする請求項1ないし3の一つに記載の装置。
4. The device according to claim 1, wherein the gas circulation rate is 100 times or more per hour.
【請求項5】吸着剤管が円環断面を備えた管束(12)を
形成し、この管束(12)に同心に円筒形の蛇管(13)が
配置され、この蛇管が冷媒を導き、管束(12)及び/又
は蛇管(13)の中央に電気加熱装置(14)が配置されて
いることを特徴とする請求項1ないし4の一つに記載の
装置。
5. An adsorbent tube forms a tube bundle (12) having an annular cross section, and a cylindrical flexible tube (13) is concentrically arranged in this tube bundle (12), and this flexible tube guides a refrigerant to form a tube bundle. 5. Device according to one of the claims 1 to 4, characterized in that an electric heating device (14) is arranged in the center of the (12) and / or the coil (13).
【請求項6】管束(12)が水平方向の流入で循環ガスを
供給され、管束(12)を通過するときの圧力損が残りの
ガス循環流路の圧力損の少なくとも2倍の大きさである
ことを特徴とする請求項5記載の装置。
6. The pipe bundle (12) is supplied with circulating gas by horizontal inflow, and the pressure loss when passing through the pipe bundle (12) is at least twice the pressure loss of the remaining gas circulation passages. 6. The device of claim 5, wherein the device is.
【請求項7】加熱装置(14)が管束(12)及び蛇管(1
3)の高さの一部分だけにわたって延び、残りの空間(3
5)の中に通風機(36)が配置されていることを特徴と
する請求項6記載の装置。
7. The heating device (14) comprises a tube bundle (12) and a flexible tube (1).
3) extending only part of the height of the rest of the space (3
7. Device according to claim 6, characterized in that a ventilator (36) is arranged in 5).
【請求項8】通風機(36)が管束(12)のすぐ上に容器
蓋(6)の中に配置されていることを特徴とする請求項
7記載の装置。
8. Device according to claim 7, characterized in that a fan (36) is arranged in the container lid (6) just above the tube bundle (12).
【請求項9】通風機(36)の駆動電動機(40)が容器
(2)の外部に配置されていることを特徴とする請求項
7又は8記載の装置。
9. Device according to claim 7 or 8, characterized in that the drive motor (40) of the fan (36) is arranged outside the container (2).
【請求項10】駆動電動機(40)がガス密のカプセル
(41)により囲まれ、このカプセルが容器(2)にフラ
ンジ結合されていることを特徴とする請求項9記載の装
置。
10. Device according to claim 9, characterized in that the drive motor (40) is surrounded by a gas-tight capsule (41) which is flanged to the container (2).
【請求項11】カプセル(41)が二重壁に中間空間を備
えて構成され、この中間空間の中で冷媒が循環すること
を特徴とする請求項10記載の装置。
11. Device according to claim 10, characterized in that the capsule (41) is constructed with an intermediate space in the double wall, in which the refrigerant circulates.
【請求項12】駆動電動機(40)と通風機(36)との間
に電磁継手が配置され、この電磁継手が、通風機軸(3
9)を囲み容器(2)にフランジ結合されたカプセルを
介して作用することを特徴とする請求項9又は10記載の
装置。
12. An electromagnetic joint is arranged between the drive motor (40) and the fan (36), and the electromagnetic joint is formed by the fan shaft (3).
Device according to claim 9 or 10, characterized in that it acts via a capsule which surrounds 9) and is flanged to the container (2).
【請求項13】管束(12)、蛇管(13)及び加熱装置
(14)が相互に結合されて、ユニット(11)として容器
(2)の中につり下げられていることを特徴とする請求
項1ないし12の一つに記載の装置。
13. The tube bundle (12), the flexible tube (13) and the heating device (14) are connected to each other and are suspended in the container (2) as a unit (11). The apparatus according to any one of Items 1 to 12.
【請求項14】ユニット(11)が容器(2)の内部空間
(8)の中に突出する固定具(10)につり下げられてい
ることを特徴とする請求項13記載の装置。
14. Device according to claim 13, characterized in that the unit (11) is suspended from a fixture (10) which projects into the internal space (8) of the container (2).
【請求項15】ユニット(11)が流入管(46、47)及び
流出管路(50、51)を介して蓋(6)につり下げられて
いることを特徴とする請求項14記載の装置。
15. Device according to claim 14, characterized in that the unit (11) is suspended from the lid (6) via the inlet pipe (46, 47) and the outlet pipe line (50, 51). .
【請求項16】容器内部空間(8)が容器(2)の外部
に配置された圧力調整室に結合されていることを特徴と
する請求項1ないし15の一つに記載の装置。
16. Device according to claim 1, characterized in that the internal space (8) of the container is connected to a pressure-regulating chamber arranged outside the container (2).
【請求項17】並列の少なくとも二つの分岐(56、57、
91、92)を備えた設備(56、90)の中で用いられ、一方
の吸着装置(66、97)が吸着器として働き同時に他方の
吸着装置(66′、97′)が再生されることを特徴とする
請求項1ないし13の一つに記載の装置。
17. At least two branches in parallel (56, 57,
Used in equipment (56, 90) equipped with 91, 92) so that one adsorption device (66, 97) acts as an adsorption device and at the same time the other adsorption device (66 ', 97') is regenerated. Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that
【請求項18】並列の分岐(56、57、91、92)の吸着器
(66、66′、97、97′)の間に熱交換回路(70)が設け
られていることを特徴とする請求項17記載の装置。
18. A heat exchange circuit (70) is provided between the adsorbers (66, 66 ', 97, 97') of the parallel branches (56, 57, 91, 92). 18. The device according to claim 17.
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