JP2999051B2 - Mixed gas separator - Google Patents
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- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、精錬・製鋼、富化酸素
燃焼、上・下水殺菌・浄化、パルプ漂白等に用いられる
混合ガス分離装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mixed gas separation apparatus used for refining / steel making, oxygen-enriched combustion, water / sewage sterilization / purification, pulp bleaching and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】吸着剤への吸着ガス量のガス圧力依存特
性を利用して、ガス濃縮ないしは分離を行なうPSA
(Pressure Swing Adsorptio
n)装置においては、図8のガスフローダイヤグラムが
示すように、原料ガス供給ポンプ01、ガス排出真空ポ
ンプ02、吸着塔03、製品タンク04間で、昇圧,製
造,放出,吸着,塔間均圧等のプロセスが必要であり、
従来のそのシーケンスコントロールは、電磁弁制御型エ
アシリンダ駆動バルブ05等によって行なわれて来た。2. Description of the Related Art PSA which performs gas concentration or separation by utilizing the gas pressure dependence of the amount of gas adsorbed on an adsorbent.
(Pressure Swing Adsorptio
n) In the apparatus, as shown in the gas flow diagram of FIG. 8, pressure increase, production, discharge, adsorption, and inter-column uniformity are performed between the raw material gas supply pump 01, the gas discharge vacuum pump 02, the adsorption tower 03, and the product tank 04. Pressure and other processes are required,
Conventionally, the sequence control has been performed by an electromagnetic valve control type air cylinder driving valve 05 or the like.
【0003】そのシステムダイヤグラムを図9に示す。
パイロット弁である電磁弁051からの制御用エアはシ
リンダ駆動部052へ導かれ、ピストンに直線運動を与
える。次に、ピンを介してパラアーム053に伝達され
たトルクによって原料ガスライン中の弁の開閉が行なわ
れる。FIG. 9 shows a system diagram of the system.
The control air from the solenoid valve 051, which is a pilot valve, is guided to the cylinder drive unit 052, and gives a linear motion to the piston. Next, the valves in the source gas line are opened and closed by the torque transmitted to the para-arm 053 via the pins.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術には次
のような問題点がある。 (1)コントローラ06付き電磁弁と高圧エア源07を
もつ駆動シリンダ05から成る複雑なシステムが必要で
あり、且つ、エア消費量も無視出来ない。 (2)各塔03a,b,c毎に、原料ガスの供給、吸着
ガスの吸引、あるいは均圧ライン08及び製品ガスの再
循環圧縮機あるいはホルダへの移送,吸着塔上下部接続
のため、シーケンス制御用に、多数の独立したバルブ0
5a1,a2,b1,b2,c1,c2が必要となる。The above-mentioned prior art has the following problems. (1) A complicated system including a drive cylinder 05 having a solenoid valve with a controller 06 and a high-pressure air source 07 is required, and air consumption cannot be ignored. (2) For each of the towers 03a, b, c, supply of raw material gas, suction of adsorbed gas, or transfer of pressure equalizing line 08 and product gas to a recirculating compressor or holder, and connection of upper and lower adsorption towers. Multiple independent valves 0 for sequence control
5a1, a2, b1, b2, c1, and c2 are required.
【0005】本発明は、多数の電磁弁及びエアシリンダ
駆動バルブ及び空気源等を必要としない構造の簡単な、
圧力変動を利用した混合ガス分離装置を提供することを
目的とするものである。The present invention has a simple structure which does not require a large number of solenoid valves, air cylinder driving valves, an air source and the like.
It is an object of the present invention to provide a mixed gas separation device utilizing pressure fluctuation.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】以下に述べるような構成
を有する3個1組のモータ駆動ロータリ制御バルブを設
置する。各々のロータル弁円周上に部分溝を設け、その
角度を第1バルブは加圧・吸着行程、第2バルブは製造
行程、第3バルブは減圧・再生行程に対応するように設
定・加圧する。SUMMARY OF THE INVENTION A set of three motor-driven rotary control valves having the following configuration is provided. Partial grooves are provided on the circumference of each rotary valve, and the angle is set and pressurized so that the first valve corresponds to the pressurizing / adsorbing process, the second valve corresponds to the manufacturing process, and the third valve corresponds to the depressurizing / regenerating process. .
【0007】さらに、各々のロータリ弁円周上に、もう
一本全周溝を設け、それは部分溝と連絡通路で連結した
構造とする。Further, on the circumference of each rotary valve, another full circumferential groove is provided, which is connected to a partial groove by a communication passage.
【0008】[0008]
【作用】第1バルブの部分溝は、原料供給用コンプレッ
サに接続するバルブポートに連通し、第2バルブ部分溝
は、製品タンクと接続するバルブポートに連通し、第3
バルブの部分溝は、排気・再生用真空ポンプへ接続する
バルブポートに連通する。更に、全バルブに関し、それ
等の全周溝は吸着塔に接続するバルブポートに連通す
る。The partial groove of the first valve communicates with a valve port connected to a raw material supply compressor, the second valve partial groove communicates with a valve port connected to a product tank, and a third valve.
The partial groove of the valve communicates with a valve port connected to a vacuum pump for exhaust / regeneration. Further, for all valves, their entire circumferential grooves communicate with valve ports that connect to the adsorption tower.
【0009】これ等3個のバルブを1本の軸で連結し、
単に駆動モータで回転させることにより、PSA運転サ
イクルに合致させるように、コントロールすることが出
来る。These three valves are connected by one shaft,
By simply rotating the drive motor, it can be controlled to match the PSA operation cycle.
【0010】[0010]
【実施例】本発明の実施例を図1乃至図7について説明
する。図1は2塔式PSA設備における本発明の実施例
のガスフローダイヤグラムである。本装置は、それぞれ
バルブボディ1a,1b,1cとシート2a,2b,2
cとから成る3個のロータリバルブ10a,10b,1
0c及び駆動用モータ3を合わせた制御弁100、ブロ
ア4、真空ポンプ5、第1吸着塔6、第2吸着塔7、製
品タンク8より構成される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a gas flow diagram of an embodiment of the present invention in a two-column PSA facility. The present device comprises valve bodies 1a, 1b, 1c and seats 2a, 2b, 2 respectively.
c, three rotary valves 10a, 10b, 1
It is composed of a control valve 100 including a combination of Oc and the drive motor 3, a blower 4, a vacuum pump 5, a first adsorption tower 6, a second adsorption tower 7, and a product tank 8.
【0011】図2,図3(ロータリバルブの展開図)、
図4乃至図8(ロータリバルブの組立図)が示すよう
に、、コーン状バルブボディ1の外周に2本の円周方向
の溝が設けられている。コーン左側(大径)の溝11は
コーン全周の約半分の角度を有する部分円周溝であり、
コーン右側(小径)の溝12は全周溝である(図2参
照)。互の溝はバルブ中央に明けた連絡孔13でつなが
っている。FIG. 2 and FIG. 3 (expanded views of a rotary valve),
As shown in FIGS. 4 to 8 (assembly drawings of the rotary valve), two circumferential grooves are provided on the outer periphery of the cone-shaped valve body 1. The groove 11 on the left side (large diameter) of the cone is a partial circumferential groove having an angle of about half of the entire circumference of the cone,
The groove 12 on the right side (small diameter) of the cone is a circumferential groove (see FIG. 2). The two grooves are connected by a communication hole 13 formed in the center of the valve.
【0012】一方、バルブボディに対向するハウジング
側のシート2には、コーン左側(大径)の溝に対し、1
80°対称位置にポート21及び22が設けられており
(図3参照)、コーン上の溝はいずれか一方のポートと
オーバラップしている。また、ポート21,22は夫々
第1吸着塔6または第2吸着塔7に接続している。コー
ン右側(小径)の全周溝12はハウジング側のシート上
にあるポート23と常にオーバラップしており、さらに
ポート23はブロア4に接続している。On the other hand, the seat 2 on the housing side facing the valve body is provided with a groove on the left side of the cone (large diameter).
Ports 21 and 22 are provided at 80 ° symmetrical positions (see FIG. 3), and the groove on the cone overlaps with one of the ports. The ports 21 and 22 are connected to the first adsorption tower 6 or the second adsorption tower 7, respectively. The entire circumferential groove 12 on the right side (small diameter) of the cone always overlaps with the port 23 on the seat on the housing side, and the port 23 is connected to the blower 4.
【0013】ロータリバルブグループは第1〜3段の3
個のロータリバルブ10a,10b,10cより成り立
つ。第1段目のロータリバルブ10aの構造は、上述の
図3に示す通りである。第2段目のロータリバルブ10
bも第1段目のロータリバルブ10aと全く同一形状で
位相も合わせてある。但し、ポート23が製品タンク8
へ接続している点が異なるだけである。[0013] The rotary valve group includes the first to third stages.
It consists of the rotary valves 10a, 10b, 10c. The structure of the first-stage rotary valve 10a is as shown in FIG. 3 described above. Second stage rotary valve 10
b also has exactly the same shape and phase as the first stage rotary valve 10a. However, the port 23 is the product tank 8
The only difference is that it is connected to.
【0014】第3段目のロータリバルブ10cも前二者
と同一形状を有するが、図2が示すように、位相が18
0°ずれている点及びポートBが真空ポンプ5へ接続し
ている点が異なる。図1に示す各段のバルブ開閉状態と
バルブ回転角の関連図とから判かるように、θ=−18
0°〜0°間では、第1吸着塔6で製品酸素が製造さ
れ、第2吸着塔7は再生行程にある。θ=0°〜180
°の間では、逆に第2吸着塔7を介して酸素製造が行な
われ、第1吸着塔6は再生行程に移行する。それ故、こ
のシーケンスサイクルに従がい、常時製品酸素が生成さ
れることになる。The third stage rotary valve 10c also has the same shape as the former two, but as shown in FIG.
The difference is that it is shifted by 0 ° and the port B is connected to the vacuum pump 5. As can be seen from the relationship between the valve opening / closing state of each stage and the valve rotation angle shown in FIG. 1, θ = −18.
Between 0 ° and 0 °, product oxygen is produced in the first adsorption tower 6, and the second adsorption tower 7 is in a regeneration step. θ = 0 ° to 180
Conversely, oxygen production is performed via the second adsorption tower 7 and the first adsorption tower 6 shifts to a regeneration step. Therefore, according to this sequence cycle, product oxygen is always generated.
【0015】上述の実施例は、円錐形状のバルブボディ
を使用した場合であるが、円筒形状のバルブボディにつ
いても円周上に、同様な部分円周溝及び全周溝を設ける
ことにより制御可能である。また、3個1組のロータリ
バルブグループを同軸上にシリーズに連結し駆動するこ
とにより、多数の吸着塔(塔の数:4,6,8基)も制
御可能となる。In the above embodiment, a conical valve body is used. However, a cylindrical valve body can also be controlled by providing similar partial circumferential grooves and full circumferential grooves on the circumference. It is. In addition, by connecting a series of three rotary valve groups in a coaxial manner and driving them, a large number of adsorption towers (number of towers: 4, 6, 8) can be controlled.
【0016】[0016]
【発明の効果】本発明による混合ガス分離装置は、外周
面に部分円周溝及び全周溝を有し、内部に前記両方の溝
を連通させる連絡孔を有するバルブボディと、前記バル
ブボディを気密に囲繞し各溝に開口するポートを有する
シートとからなる3個のロータリバルブを、一体的に回
転するように連結し、第1のロータリバルブの部分円周
溝に開口するポートを吸着塔に連通させ、全周溝に開口
するポートをガス供給ブロアに連通させ、第2のロータ
リバルブの部分円周溝に開口するポートを吸着塔に連通
させ、全周溝に開口するポートを製品タンクに連通さ
せ、第3のロータリバルブの部分円周溝に開口するポー
トを吸着塔に連通させ、全周溝に開口するポートをガス
排出用真空ポンプに連通させたことにより、次の効果を
有する。 (1)PSAの吸着,製造,再生の各行程を、一体的に
回転するロータリバルブにより制御することができ、従
来型PSAに対し、次のような効果がもたらされる。 (2)電磁弁制御に必要であったコントローラ,駆動シ
リンダ用の圧力空気源等が不要となり、部品点数の減
少,システムの簡素化が可能となる。 (3)さらに、サイクルタイムの短縮が図れ、吸着塔の
小型化ひいてはPSA装置全体の小型化を達成できる。 (4)その結果、信頼性の向上,保守性の向上,設備費
の低減等が可能になる。According to the present invention, there is provided a mixed gas separation apparatus comprising: a valve body having a partial circumferential groove and a full circumferential groove on an outer peripheral surface and a communication hole therein for communicating the two grooves; Three rotary valves, each of which is airtightly surrounded and has a port having an opening in each groove, are connected so as to rotate integrally, and the port opening in the partial circumferential groove of the first rotary valve is connected to the adsorption tower. To the gas supply blower, the port opening to the partial circumferential groove of the second rotary valve to the adsorption tower, and the port opening to the entire circumferential groove to the product tank. And the port opening in the partial circumferential groove of the third rotary valve is connected to the adsorption tower, and the port opening in the entire circumferential groove is connected to the vacuum pump for gas discharge. . (1) Each step of PSA adsorption, production, and regeneration can be controlled by a rotary valve that rotates integrally, and the following effects are brought about with respect to a conventional PSA. (2) A controller, a pressure air source for a drive cylinder, and the like, which are necessary for controlling the solenoid valve, are not required, and the number of parts can be reduced and the system can be simplified. (3) Further, the cycle time can be reduced, and the size of the adsorption tower can be reduced, and the size of the entire PSA device can be reduced. (4) As a result, it is possible to improve reliability, maintainability, reduce equipment costs, and the like.
【図1】本発明の実施例に係るガスフローダイヤグラム
である。FIG. 1 is a gas flow diagram according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1に示したロータリバルブのバルブボディの
展開図である。FIG. 2 is a development view of a valve body of the rotary valve shown in FIG.
【図3】図2に対応するシートの展開図である。FIG. 3 is a development view of a sheet corresponding to FIG. 2;
【図4】図1に示したロータリバルブグループの縦断面
図である。FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the rotary valve group shown in FIG.
【図5】図4のa−a断面図である。FIG. 5 is a sectional view taken along line aa of FIG. 4;
【図6】図4のb−b断面図である。FIG. 6 is a sectional view taken along line bb of FIG. 4;
【図7】図4のc−c断面図である。FIG. 7 is a sectional view taken along the line cc of FIG. 4;
【図8】従来のPSA装置におけるガスフローダイヤグ
ラムである。FIG. 8 is a gas flow diagram in a conventional PSA device.
【図9】図8における制御弁サイクルダイヤグラムであ
る。FIG. 9 is a control valve cycle diagram in FIG. 8;
1 バルブボディ 2 シート 4 ガス供給用ブロア 5 ガス排出用 真空ポンプ 6 第1吸着塔 7 第2吸着塔 8 製品タンク 10 ロータリバルブ 11 部分円周溝 12 全周溝 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Valve body 2 Seat 4 Gas supply blower 5 Gas exhaust vacuum pump 6 First adsorption tower 7 Second adsorption tower 8 Product tank 10 Rotary valve 11 Partial circumferential groove 12 Full circumferential groove
Claims (1)
内部に前記両方の溝を連通させる連絡孔を有するバルブ
ボディと、前記バルブボディを気密に囲繞し各溝に開口
するポートを有するシートとからなる3個のロータリバ
ルブを、一体的に回転するように連結し、第1のロータ
リバルブの部分円周溝に開口するポートを吸着塔に連通
させ、全周溝に開口するポートをガス供給ブロアに連通
させ、第2のロータリバルブの部分円周溝に開口するポ
ートを吸着塔に連通させ、全周溝に開口するポートを製
品タンクに連通させ、第3のロータリバルブの部分円周
溝に開口するポートを吸着塔に連通させ、全周溝に開口
するポートをガス排出用真空ポンプに連通させたことを
特徴とする混合ガス分離装置。An outer peripheral surface having a partial circumferential groove and an entire circumferential groove;
Three rotary valves including a valve body having a communication hole for communicating the two grooves therein and a seat having a port open to each groove and hermetically surrounding the valve body are integrally rotated. And a port that opens to a partial circumferential groove of the first rotary valve is connected to the adsorption tower, a port that opens to the entire circumferential groove is connected to the gas supply blower, and a partial circumferential groove of the second rotary valve is connected. The port that opens to the suction tower communicates with the adsorption tower, the port that opens to the entire circumference groove communicates with the product tank, the port that opens to the partial circumference groove of the third rotary valve communicates with the adsorption tower, and the A mixed gas separation device, wherein an opening port is communicated with a gas discharge vacuum pump.
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