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JPH10215764A - Adsorption separation system for low temperature ca - Google Patents

Adsorption separation system for low temperature ca

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Publication number
JPH10215764A
JPH10215764A JP4291297A JP4291297A JPH10215764A JP H10215764 A JPH10215764 A JP H10215764A JP 4291297 A JP4291297 A JP 4291297A JP 4291297 A JP4291297 A JP 4291297A JP H10215764 A JPH10215764 A JP H10215764A
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JP
Japan
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adsorption
gas
desorption
nitrogen
low
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Application number
JP4291297A
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Japanese (ja)
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JP3662701B2 (en
Inventor
Hideji Yanagi
秀治 柳
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Mayekawa Manufacturing Co
Original Assignee
Mayekawa Manufacturing Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Mayekawa Manufacturing Co filed Critical Mayekawa Manufacturing Co
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Publication of JPH10215764A publication Critical patent/JPH10215764A/en
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  • Storage Of Harvested Produce (AREA)
  • Storage Of Fruits Or Vegetables (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a system capable of managing the concentration of nitrogen and oxygen, etc., inside a container fixed so as to maintain freshness at the time of the storage and transportation of fruits and vegetables by constituting a nitrogen replacing means by a one-through type PSA device for nitrogen generation capable of alternately switching and using two tower type adsorption/ desorption towers filled with an MSC adsorption material and continuously manufacturing the nitrogen. SOLUTION: For instance, this system is constituted of a CA refrigerator 10, the refrigeration device 11 of the refrigerator 10, an air pressure source part 12, an intra-container air supply part 13, a cooling part 14, a PSA adsorption/desorption part 15 or a VSA adsorption/desorption part 16, a gas lead-out part 17 and a suction discharge part 23. The PSA adsorption/desorption part 15 or the VSA adsorption/desorption part 16 is constituted of the two adsorption/desorption towers 18 and 19 and an accompanying switching valve group, the gas lead-out part 17 is constituted of a product gas tower 20, a check valve 21 and a switching part 22, etc., and the target system is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、青果物の貯蔵及び
輸送時の鮮度維持のため、庫内雰囲気の窒素、酸素、炭
酸ガス、エチレンガス濃度を一定の濃度に管理するため
の、庫内空気の吸着分離システムに関し、特にMSC
(モレキュラーシーブス・カーボン)吸着剤を使用し、
庫内空気を窒素ガスに置換し、置換後の庫内炭酸ガス及
びエチレンガス濃度の管理をして最適組成の雰囲気ガス
を維持する構成とした、低温CA用吸着分離システムに
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for controlling the concentration of nitrogen, oxygen, carbon dioxide, and ethylene gas in a refrigerator to keep the freshness of the fruits and vegetables during storage and transportation. , Especially MSC
(Molecular sieves carbon) using adsorbent,
The present invention relates to an adsorption / separation system for low-temperature CA, in which air in a refrigerator is replaced with nitrogen gas, and concentration of carbon dioxide and ethylene gas in the refrigerator after the replacement is controlled to maintain an atmosphere gas having an optimum composition.

【0002】[0002]

【従来の技術】変質しやすい食品は、単に室温で保管す
るよりは冷蔵によって貯蔵期間を長くすることができる
ことは周知の事実であるが、その貯蔵期間をさらに延長
するための有力な手段としてCA冷蔵法が推奨され、特
に青果物の中でも、林檎の貯蔵には最適な方法として使
用されている。
2. Description of the Related Art It is a well-known fact that foods that are susceptible to deterioration can be extended in storage by refrigeration rather than simply stored at room temperature. However, CA is a powerful means for further extending the storage life. The refrigeration method is recommended, especially among fruits and vegetables, which is the best method for storing apples.

【0003】一般にCA冷蔵では、冷蔵庫内の空気の酸
素濃度を低くし、炭酸ガス濃度を高くした雰囲気のなか
で冷蔵する。その場合冷蔵する食品、特に冷蔵対象とな
る当該青果物にはそれぞれ固有の最適CAガス組成があ
って、その最適組成雰囲気のもとでの冷蔵貯蔵により貯
蔵期間の延長と付随する効果を期待している。
Generally, in CA refrigeration, the refrigerator is refrigerated in an atmosphere in which the oxygen concentration of the air in the refrigerator is reduced and the concentration of carbon dioxide gas is increased. In that case, the foods to be refrigerated, especially the fruits and vegetables to be refrigerated, have their own optimal CA gas composition, and in view of the prolonged storage period and the accompanying effects by refrigerated storage under the optimal composition atmosphere. I have.

【0004】ところで、上記CAシステムに使用されて
いるCA法には、 1、普通CA法;青果物の呼吸を活用する方法、 2、燃焼式1;最適組成空気を予め作る方法、(CA組
成気体は、通常純プロパンを空気とともに燃焼させるこ
とにより作られる。) 3、燃焼式2;前記燃焼式1で作ったCA組成空気を全
部捨てずに庫内空気の変動成分を補正して再循環させる
方法、 4、非燃焼式;冷蔵庫内の酸素濃度下げるのに窒素発生
器を使用してCA組成を最適に調整し、爾後CA調節器
で最適組成空気を維持する方法、 上記1〜4項にわたる方法があるが、現状では非燃焼式
に移行する傾向にある。なお、上記窒素発生器には膜式
分離型の常圧方式と加圧方式PSAがある。
Incidentally, the CA method used in the above-mentioned CA system includes: 1, a normal CA method; a method utilizing the respiration of fruits and vegetables, 2, a combustion method 1: a method of previously preparing an optimum composition air, and a method of (CA composition gas). Is usually produced by burning pure propane together with air.) 3. Combustion formula 2: Correcting the fluctuation component of the air in the refrigerator without rejecting all the CA composition air produced by the combustion formula 1, and recirculating it. Method 4, non-combustion method; method of adjusting the CA composition optimally using a nitrogen generator to lower the oxygen concentration in the refrigerator, and then maintaining the optimal composition air with the CA controller, covering the above items 1-4. There is a method, but currently there is a tendency to shift to a non-combustion type. The above-mentioned nitrogen generator includes a membrane separation type normal pressure type and a pressurization type PSA.

【0005】最近使用されている低温CAシステムは、
前記酸素減少装置でもある窒素発生装置(PSA)と、
炭酸ガス除去用吸着装置と、エチレンガス除去用吸着装
置とよりなっている。即ち、貯蔵品の入庫とともに窒素
発生器を使用して庫内の酸素濃度を引き下げを図り所定
酸素濃度に下げた後は、外気を定期的に導入してその濃
度を維持するとともに、呼吸作用により新に発生して庫
内に蓄積する炭酸ガスを炭酸ガス除去用吸着装置により
除去をして貯蔵品である果実の変質を防ぐとともに、貯
蔵品より生成されるエチレンガスをエチレンガス除去用
吸着装置により除去をして、例えば果実の場合の当該果
実の追熟、軟化、離脱、ヘタ落ち、貯蔵病害の発生を防
止するようにしている。
Recently used low temperature CA systems include:
A nitrogen generator (PSA), which is also the oxygen reducing device;
It is composed of an adsorption device for removing carbon dioxide and an adsorption device for removing ethylene gas. That is, after reducing the oxygen concentration in the storage to a predetermined oxygen concentration by using a nitrogen generator at the same time as the storage of the stored goods, the outside air is periodically introduced to maintain the concentration, and by the respiratory action. The carbon dioxide gas newly generated and accumulated in the storage is removed by the carbon dioxide gas removal adsorption device to prevent deterioration of the stored fruit, and the ethylene gas generated from the storage product is removed by the ethylene gas adsorption device. In the case of fruits, for example, ripening, softening, detachment, settling, and storage diseases of fruits are prevented.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記低温CAシステム
による青果物の貯蔵においては、CA貯蔵を主として使
用する林檎の場合、品種に応じて低酸素(2〜3%)と
高炭酸ガス(1〜8%)を組み合わせた雰囲気組成のな
かで冷蔵すると、林檎の呼吸量は30〜60%減少す
る。また、CA貯蔵室内の相対湿度は95%程度に高く
保持しても良いことが提唱されている。即ち、CA冷蔵
の温度と雰囲気組成の最適条件は、品種、栽培、収穫の
状況により微妙に変化するので、対応する前記炭酸ガス
除去用吸着装置やエチレンガス除去用吸着装置の持つ機
能、就中吸着剤の吸着機能には、微妙且つ正確な制御機
能が要求される。
In the storage of fruits and vegetables by the low-temperature CA system, in the case of apples mainly using CA storage, low oxygen (2-3%) and high carbon dioxide (1-8 %), The respiratory volume of the apples is reduced by 30-60% when refrigerated in an atmosphere composition combining (%). It has also been proposed that the relative humidity in the CA storage chamber may be kept as high as about 95%. That is, the optimal conditions of the temperature and atmosphere composition of the CA refrigeration slightly change depending on the variety, cultivation, and harvesting conditions, so that the functions of the corresponding carbon dioxide gas-removing adsorption device and ethylene gas-removing adsorption device, especially The adsorption function of the adsorbent requires a delicate and accurate control function.

【0007】上記、工業用吸着剤としては、従来より活
性炭、シリカゲル、活性アルミナ、活性白土等が古くか
ら精製や分離の目的に使用され、図8に示す利用領域に
見るように、活性炭は非極性分子を選択的に吸着するの
に対し、他の吸着剤は極性分子を選択的に吸着する。例
えば、シリカゲルは極性分子の代表格である水を選択的
に吸着させる目的から、乾燥剤、脱水剤として広く使用
され、活性炭は湿度のある大気中からの溶剤回収や空気
浄化に利用されている。
As the above-mentioned industrial adsorbent, activated carbon, silica gel, activated alumina, activated clay and the like have been used for a long time for the purpose of purification and separation, and as shown in the utilization area shown in FIG. Other adsorbents selectively adsorb polar molecules, while selectively adsorb polar molecules. For example, silica gel is widely used as a desiccant or dehydrating agent for the purpose of selectively adsorbing water, a representative of polar molecules, and activated carbon is used for solvent recovery from humid air and air purification. .

【0008】また、シリカゲルその他の吸着剤は、不飽
和結合を持つ分子を選択的に吸着し、何れの吸着剤も同
族中の分子量の大きな分子より吸着している。尤も、上
記何れの吸着剤も吸着に関与する細孔は50〜200n
m以下が主であり、それぞれの吸着剤の細孔径分布範囲
以上に大きな分子径のものは殆ど吸着されない。また、
1954年に出現したモレキュラーシーブスは、MSZ
−4A、MSZ−5A、MSZ−10X、MSZ−13
X等の種類があり、それぞれ約3.5nm、4.2n
m、9.0nm、10.0nmの有効孔径を持つ合成ゼ
オライトで、上記孔径以下の分子径のものしか吸着しな
い、分子径による選択原理を可能にしたもので、従来の
吸着剤の利用目的とは異なる分画精度の高い吸着分離が
極性分子をなし、飽和結合を持つ分子に対しては精度の
高い吸着分離が可能になっている。
[0008] Silica gel and other adsorbents selectively adsorb molecules having unsaturated bonds, and all adsorbents adsorb molecules having higher molecular weight in the same family. However, any of the above adsorbents has a pore involved in adsorption of 50 to 200 n.
m or less, and those having a molecular diameter larger than the pore size distribution range of each adsorbent are hardly adsorbed. Also,
Molecular sieves, which appeared in 1954,
-4A, MSZ-5A, MSZ-10X, MSZ-13
X, etc., each of about 3.5 nm, 4.2 n
m, a synthetic zeolite having an effective pore size of 9.0 nm and 10.0 nm, which adsorbs only those having a molecular size smaller than the above pore size, and enables a selection principle based on the molecular size. However, different separation and high-precision adsorption / separation constitute polar molecules, and high-precision adsorption / separation is possible for molecules having a saturated bond.

【0009】然し非極性分子や飽和結合を持つ分子に対
し、活性炭の選択吸着特性が有効に利用されているよう
な領域では、未だ上記分子篩的選択原理を持つ吸着剤は
実用化されていない状況であるが、前述の図8に示すよ
うに、最近上記事項に対応可能のMSA吸着剤のモレキ
ュラーシーブス・カーボンが開発提案されている。
However, in a region where the selective adsorption characteristics of activated carbon are effectively used for non-polar molecules and molecules having a saturated bond, an adsorbent having the above-described molecular sieve selection principle has not yet been put to practical use. However, as shown in FIG. 8 described above, a molecular sieve carbon as an MSA adsorbent capable of responding to the above matters has been recently developed and proposed.

【0010】本発明者等は、上記従来のCAシステムに
つき種々研究を重ねた結果、前記非燃焼式のCAシステ
ムに準拠する方式を採用した場合、庫内雰囲気を一括窒
素置換するには短時間高能率の大量の窒素ガスの供給を
必要とするため、請求項1記載の発明は、窒素置換手段
には、吸着剤単位質量当たりの酸素ガスの吸着容量が大
きく、大なる窒素発生量を連続的に確保でき、吸着塔の
コンパクト化が図れる、低温下(0〜13℃)、高圧力
下(7atm以下)で作動し、且つ速度分離機能を持ち
選択的に酸素ガスを吸着可能なMSC(モレキュラーシ
ーブス・カーボン)を吸着剤に使用する、ワンスルー型
2塔切り換え式の窒素発生用PSA装置で構成した、低
温CA用吸着分離システムの提供を目的としたものであ
る。
The present inventors have conducted various studies on the above-mentioned conventional CA system. As a result, when a system based on the non-combustion type CA system is adopted, it takes a short time to completely replace the atmosphere in the chamber with nitrogen. Since it is necessary to supply a large amount of nitrogen gas with high efficiency, the invention according to claim 1 requires the nitrogen replacement means to have a large oxygen gas adsorption capacity per unit mass of adsorbent and to continuously increase a large amount of nitrogen generated. MSC which can operate at low temperature (0 to 13 ° C) and high pressure (7 atm or less), has a speed separation function, and can selectively adsorb oxygen gas. It is an object of the present invention to provide an adsorption / separation system for low-temperature CA comprising a one-through type two-column switching type PSA apparatus for nitrogen generation using molecular sieves (carbon) as an adsorbent.

【0011】また、請求項2記載の発明は、雰囲気ガス
の中の炭酸ガス及びエチレンガスの吸着分離を能率よく
連続的に行うようにするため、雰囲気ガス最適組成制御
手段には、低温低圧力下で作動し、且つ分子篩機能を持
ち選択吸着可能のMSC(モレキュラーシーブス・カー
ボン)吸着剤を充填した2塔式吸着塔を切り換え使用し
て、連続選択除去を可能とした炭酸ガス及びエチレンガ
ス除去用循環型VSA装置で構成した、低温CA用吸着
分離システムの提供を目的としたものである。特に、上
記MSC吸着剤は、 a、多成分系ガスに対し、吸着速度の差による篩分けす
る吸着分離機能を持つため、複数成分(この場合は窒素
ガス中に含まれた炭酸ガス及びエチレンガス)の分離に
際して従来はそれぞれの除去用吸着剤による各別の除去
装置を必要としていたが、これに対し単一の吸着剤を使
用した単一除去装置で兼用除去できる。 b、また、有機高分子の熱分解などで得られ、細孔がス
リット状に形成されているため、分画する分子径が非常
に小さく、そのため高い分画精度が要求される吸着分離
には最適である。 c、上記理由により、MSC吸着剤の使用は単純且つ効
率化された低温CA吸着分離システムの提供を可能にす
る。
Further, in the invention according to claim 2, in order to efficiently and continuously carry out adsorption separation of carbon dioxide gas and ethylene gas in the atmosphere gas, the atmosphere gas optimum composition control means includes a low-temperature low-pressure Carbon dioxide gas and ethylene gas removal that can be continuously and selectively removed by switching between two-column adsorption towers that operate below and are filled with MSC (Molecular Sieves Carbon) adsorbent that has a molecular sieve function and can be selectively adsorbed The purpose of the present invention is to provide an adsorption / separation system for low-temperature CA composed of a circulation type VSA device for use. In particular, since the MSC adsorbent has a function of adsorbing and separating a multicomponent gas based on the difference in adsorption speed, a plurality of components (in this case, carbon dioxide gas and ethylene gas contained in nitrogen gas) In the prior art, a separate removal device using each removal adsorbent was required for the separation of (a), but a single removal device using a single adsorbent can be used for both removal. b) It is obtained by thermal decomposition of organic polymer, etc., and the pores are formed in a slit shape, so the molecular diameter to be fractionated is very small, so for adsorption separation where high fractionation accuracy is required Optimal. c. For the above reasons, the use of MSC adsorbents allows for the provision of a simple and efficient low temperature CA adsorption separation system.

【0012】また、請求項3の発明は、請求項1記載の
発明と請求項2記載の発明の併用により、より効率的な
低温CA用吸着分離システムの提供を目的としたもので
ある。
Another object of the present invention is to provide a more efficient adsorption / separation system for low-temperature CA by using the inventions of the first and second aspects together.

【0013】また、請求項4記載の発明は、請求項3記
載の発明の目的に加え、ワンスルー型窒素発生用PSA
装置の構成を低温高圧力下で連続作動し、且つ片道供給
可能に特定した、低温CA吸着分離システムの提供を目
的としたものである。
The invention according to claim 4 provides a one-through type PSA for nitrogen generation in addition to the object of the invention according to claim 3.
It is an object of the present invention to provide a low-temperature CA adsorption / separation system in which the configuration of the apparatus is continuously operated under low temperature and high pressure and is specified as one-way supply.

【0014】また、請求項5記載の発明は、請求項3記
載の発明の目的に加え、炭酸ガス、エチレンガス除去用
循環型VSA装置の構成を、低温低圧力下作動可能に特
定した、低温CA吸着分離システムの提供を目的とした
ものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the object of the third aspect, a configuration of a circulating VSA device for removing carbon dioxide and ethylene gas is specified so as to be operable at a low temperature and a low pressure. It is intended to provide a CA adsorption separation system.

【0015】また、請求項6記載の発明は、請求項4、
請求項5記載の発明の目的に加え、除湿冷却部の構成を
冷蔵装置用ブライン・チラー水の有効利用を可能に特定
した、低温CA吸着分離システムの提供を目的としたも
のである。
Further, the invention according to claim 6 is based on claim 4,
Another object of the present invention is to provide a low-temperature CA adsorption / separation system in which the configuration of a dehumidifying cooling unit is specified so that brine / chiller water for a refrigerator can be effectively used.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
CA用吸着分離システムであって、該システムを形成す
る窒素置換手段を、MSC(モレキュラーシーブス・カ
ーボン)吸着剤を充填した2塔式吸着塔を交互に切り換
え使用し、窒素の連続製造を可能とした、低温高圧力下
で作動するワンスルー型窒素発生用PSA(Pressure S
wing Adsorption )装置で構成した、ことを特徴とした
ものである。
According to the first aspect of the present invention,
An adsorption / separation system for CA, wherein a nitrogen purging means for forming the system is alternately switched between a two-column adsorption tower filled with MSC (molecular sieves carbon) adsorbent, thereby enabling continuous production of nitrogen. PSA (Pressure S) for one-through type nitrogen generation operated at low temperature and high pressure
wing Adsorption) device.

【0017】また、請求項2記載の発明は、CA用吸着
分離システムであって、該システムを形成する雰囲気ガ
ス最適組成制御手段を、MSC(モレキュラーシーブス
・カーボン)吸着剤を充填した2塔式吸着塔を交互に切
り換え使用し、循環する雰囲気ガスより炭酸ガス及びエ
チレンガスの連続的除去を可能とした、低温低圧力下で
作動する炭酸ガス、エチレンガス除去用循環型VSA
(Vacuume Swing Adsorption)装置で構成した、ことを
特徴としたものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an adsorption / separation system for CA, wherein the atmosphere gas optimum composition control means for forming the system is a two-column system filled with an MSC (molecular sieves carbon) adsorbent. A circulating type VSA for removing carbon dioxide and ethylene gas operated at low temperature and low pressure, which enables continuous removal of carbon dioxide gas and ethylene gas from circulating atmosphere gas by alternately using and using adsorption towers
(Vacuume Swing Adsorption) device.

【0018】また、請求項3記載の発明は、CA用吸着
分離システムであって、CA冷蔵庫と、該冷蔵庫の冷蔵
装置と、庫内の空気を窒素ガスに一括置換する請求項1
記載のワンスルー型窒素発生用PSA装置と、窒素ガス
に置換後の庫内雰囲気ガスの炭酸ガス及びエチレンガス
の濃度を制御する請求項2記載の炭酸ガス、エチレンガ
ス除去用循環型VSA装置とを、主構成としたことを特
徴としたものである。
Further, the invention according to claim 3 is the adsorption separation system for CA, wherein the CA refrigerator, the refrigerator of the refrigerator and the air in the refrigerator are collectively replaced with nitrogen gas.
The one-through type PSA device for nitrogen generation described above and the circulating VSA device for removing carbon dioxide and ethylene gas according to claim 2 for controlling the concentration of carbon dioxide gas and ethylene gas in the internal atmosphere gas after replacement with nitrogen gas. And a main configuration.

【0019】また、請求項4記載の発明は、請求項3記
載のPSA装置は、圧縮空気を除湿冷却部を介して供給
する高圧低温空気供給部と、連続切り換え使用可能のP
SA用2塔式吸脱着部と、脱着用吸引排出部と、逆止め
弁付き窒素ガス導出部と、を含む構成としたことを特徴
としたものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a PSA device according to the third aspect, wherein a high-pressure low-temperature air supply unit for supplying compressed air via a dehumidifying cooling unit and a P-type unit capable of continuous switching use.
It is characterized by comprising a two-tower type adsorption / desorption section for SA, a desorption suction / discharge section, and a nitrogen gas discharge section with a check valve.

【0020】また、請求項5記載の発明は、請求項3記
載のVSA装置は、庫内空気を除湿冷却部を介して循環
供給する庫内空気供給部と、連続切り換え使用可能のV
SA用2塔式吸脱着部と、脱着用吸引排出部と、を含む
構成としたことを特徴としたものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a VSA device according to the third aspect, wherein an in-compartment air supply section for circulating the in-compartment air via a dehumidifying cooling section, and a V which can be continuously switched.
It is characterized in that it has a configuration including a two-tower type adsorption / desorption section for SA and a desorption suction / discharge section.

【0021】また、請求項6記載の発明は、請求項4、
請求項5記載の除湿冷却部は、請求項3記載の冷蔵装置
用ブライン・チラー水を併用する構成とした、ことを特
徴としたものである。
The invention according to claim 6 is the invention according to claim 4,
A dehumidification cooling section according to a fifth aspect is characterized in that it is configured to use the brine / chiller water for a refrigerator in combination with the third aspect.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例の形態を、
図示例と共に説明する。ただし、この実施例に記載され
ている構成部品の寸法、形状、その相対的位置等は特に
特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれに
限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。図1
は、本発明の低温CA用吸着分離システムの概略の構成
を示すプロセスフローチャートで、図2は図1のフロー
チャートにおいて窒素置換手段を作動させた状況を示す
図で、図3は図1のフローチャートにおいて雰囲気ガス
最適組成制御手段を作動させた状況を示す図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
This will be described together with the illustrated example. However, unless otherwise specified, the dimensions, shapes, relative positions, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples. Absent. FIG.
2 is a process flowchart showing a schematic configuration of the adsorption / separation system for low-temperature CA of the present invention. FIG. 2 is a view showing a situation in which the nitrogen replacement means is operated in the flowchart of FIG. 1, and FIG. It is a figure showing the situation where the atmosphere gas optimal composition control means was operated.

【0023】本発明の低温CA用吸着分離システムは、
窒素置換手段によりCA冷蔵庫の庫内空気を一括置換
し、置換後雰囲気ガス最適組成制御手段により置換後の
庫内空気の炭酸ガスとエチレンガスとを除去して最適状
態にコントロールするシステムであって、上記窒素置換
手段は低温高圧力下で作動するワンスルー型窒素発生用
PSA装置で構成し、雰囲気ガス最適組成制御手段は低
温低圧力下で作動する炭酸ガス、エチレンガス除去用循
環型VSA装置により構成したものである。上記構成よ
りなる図1に示す本発明の低温CA用吸着分離システム
は、CA冷蔵庫10と、該冷蔵庫10の冷蔵装置11
と、空気圧源部12と、庫内空気供給部13と、冷却部
14と、PSA吸脱着部15ないしVSA吸脱着部16
と、ガス導出部17と、吸引排出部23とより構成す
る。CA冷蔵庫10には、庫内空気排気部10aと庫内
気圧調整部10bと庫内ガス組成分析装置10c等を設
け、庫内ガス組成及び気圧を最適に維持調整できるよう
にしてある。また、冷蔵装置11は、冷凍機11aによ
り得られたブライン・チラー水をCA冷蔵庫10の冷却
器11bと冷却部14のブラインクーラ14aとに、供
給して、それぞれ冷蔵庫10の冷却と窒素ガス吸着分離
用高圧除湿空気及び雰囲気ガス制御用循環庫内空気の冷
却とを可能にしてある。冷蔵庫内温度を所要低温に冷却
する始動時には、冷凍機11aの冷凍負荷は最大となる
が、前記庫内温度を所要低温に下降させた後は、軽負荷
になる。然し上記構成により、冷却器11b用のブライ
ン・チラー水の有効利用を図ることができる。
The adsorption / separation system for low-temperature CA of the present invention comprises:
A system in which air in a refrigerator of a CA refrigerator is replaced at a time by nitrogen replacement means, and carbon dioxide and ethylene gas in the air after replacement are removed by an atmosphere gas optimum composition control means after replacement and controlled to an optimum state. The nitrogen purging means is constituted by a one-through type PSA device for nitrogen generation which operates under low temperature and high pressure, and the atmosphere gas optimum composition control means is controlled by a circulation type VSA device for removing carbon dioxide and ethylene gas which operates under low temperature and low pressure. It is composed. The adsorption / separation system for low-temperature CA of the present invention shown in FIG. 1 having the above-described configuration includes a CA refrigerator 10 and a refrigerator 11 of the refrigerator 10.
, An air pressure source section 12, an internal air supply section 13, a cooling section 14, a PSA adsorption / desorption section 15 to a VSA adsorption / desorption section 16,
And a gas outlet 17 and a suction / discharge unit 23. The CA refrigerator 10 is provided with an in-compartment air exhaust unit 10a, an in-compartment air pressure adjusting unit 10b, an in-compartment gas composition analyzer 10c, and the like so that the in-compartment gas composition and the air pressure can be optimally maintained and adjusted. The refrigerator 11 supplies the brine / chiller water obtained by the refrigerator 11a to the cooler 11b of the CA refrigerator 10 and the brine cooler 14a of the cooling unit 14 to cool the refrigerator 10 and adsorb nitrogen gas, respectively. It is possible to cool the high-pressure dehumidified air for separation and the air in the circulation chamber for controlling atmospheric gas. At the time of starting to cool the refrigerator temperature to a required low temperature, the refrigerating load of the refrigerator 11a becomes the maximum, but becomes light after the internal temperature is lowered to the required low temperature. However, with the above configuration, the brine / chiller water for the cooler 11b can be effectively used.

【0024】空気圧源部12は、前記窒素置換手段を構
成するワンスルー型窒素発生用PSA装置に使用する高
圧除湿空気を得るべく用意されたもので、コンプレッサ
12aとアフタクーラ12bとドレーンセパレータ12
d等を含む構成とし、コンプレッサ12aから吐出され
る高圧高温空気[7bar(G)で200℃程度とな
る]は、アフタクーラ12b及びドレーンセパレータ1
2dを経由して約60℃以下に冷却した高圧除湿空気を
得るようにしてある。なお、前記後雰囲気ガス最適組成
制御手段を構成する炭酸ガス及びエチレンガス除去用循
環型VSA装置に使用する循環用庫内空気は、庫内空気
供給部13に設けられたブロワー13aを介して、前記
ドレーンセパレータ12dの前段に導入し該ドレーンセ
パレータ12dにより除湿され、循環用庫内除湿空気を
得るようにしてある。
The air pressure source section 12 is provided for obtaining high-pressure dehumidified air used in the one-through type nitrogen generating PSA apparatus constituting the nitrogen replacing means, and includes a compressor 12a, an aftercooler 12b, a drain separator 12
d and the like, and the high-pressure and high-temperature air discharged from the compressor 12a (about 200 ° C. at 7 bar (G)) is supplied to the aftercooler 12b and the drain separator 1
Through 2d, high-pressure dehumidified air cooled to about 60 ° C. or lower is obtained. In addition, the circulating internal air used in the circulating VSA apparatus for removing carbon dioxide gas and ethylene gas constituting the post-atmosphere gas optimal composition control means is supplied through a blower 13 a provided in the internal air supply unit 13, The air is introduced into a stage preceding the drain separator 12d and dehumidified by the drain separator 12d to obtain dehumidified air in the circulation storage.

【0025】冷却部14には、前記したように冷凍機1
1aよりブライン・チラー水の供給を受けて所要の冷却
を可能にしたブラインクーラ14aが設けられてある。
そこで、約60℃以下に冷却された前記高圧除湿空気
は、ブラインクーラ14aを経由させることにより高圧
低温除湿空気に変換して、下流のワンスルー型窒素発生
用PSA装置のPSA吸脱着部15に投入するようにし
てある。また、前記循環用庫内除湿空気は、ブラインク
ーラ14aを経由させることにより低圧低温除湿空気に
変換して、下流の炭酸ガス、エチレンガス除去用循環型
VSA装置のVSA吸脱着部16に投入するようにして
ある。
The cooling unit 14 includes the refrigerator 1 as described above.
A brine cooler 14a is provided which receives a supply of brine / chiller water from 1a and enables required cooling.
Then, the high-pressure dehumidified air cooled to about 60 ° C. or less is converted into high-pressure and low-temperature dehumidified air by passing through the Blind cooler 14a and injected into the PSA adsorption / desorption section 15 of the downstream one-through type PSA for nitrogen generation. I have to do it. Further, the dehumidified air in the circulation chamber is converted into low-pressure low-temperature dehumidified air by passing through the Blind cooler 14a, and is supplied to the VSA adsorption / desorption section 16 of the circulating VSA apparatus for removing carbon dioxide gas and ethylene gas downstream. It is like that.

【0026】PSA吸脱着部15ないしVSA吸脱着部
16は、2塔の吸脱着塔18、19と付随する切り換え
バルブ群とより構成し、窒素変換手段により庫内空気を
低酸素含有の窒素ガスに置換する際は、PSA吸脱着部
として作動させる。また、前記窒素置換後雰囲気ガス最
適組成制御手段により庫内空気を循環させ炭酸ガス、エ
チレンガスを適当に除去して最適組成を維持する際は、
VSA吸脱着部として作動させる。而して、2塔の吸脱
着塔18、19は、MSC(モレキュラーシーブス・カ
ーボン)吸着剤が充填され、切り換えバルブ18a、1
8b、18c、19a、19b、19cの切り換え操作
により、適宜吸着ないし脱着再生用に機能するようにし
てある。
The PSA adsorption / desorption section 15 to the VSA adsorption / desorption section 16 are composed of two adsorption / desorption towers 18 and 19 and an associated switching valve group. When it is replaced with, it is operated as a PSA adsorption / desorption section. In addition, when maintaining the optimum composition by circulating the air in the storage by the atmosphere gas optimum composition control means after the nitrogen replacement and appropriately removing carbon dioxide gas and ethylene gas,
Operate as a VSA adsorption / desorption section. Thus, the two adsorption / desorption columns 18 and 19 are filled with MSC (molecular sieves carbon) adsorbent and the switching valves 18a and 1
By switching between 8b, 18c, 19a, 19b, and 19c, the device functions as appropriate for adsorption or desorption reproduction.

【0027】ガス導出部17は、製品ガス塔20と逆止
弁21と切り換え部22と窒素ガスストップバルブ21
C等を含む構成とし、製品ガス塔20はPSA吸脱着部
15を介して発生した窒素ガスの貯留するもので、下流
の逆止弁21及び窒素ガスストップバルブ21cを経由
して下流の各CA冷蔵庫へ適宜分岐供給できる。また、
切り換え部22は、切り換えバルブ21a、21bを内
蔵し、雰囲気ガス最適組成制御手段により庫内空気を循
環調整する場合は、前記バルブ21aを閉とし、切り換
えバルブ21bを開として、VSA吸脱着部16よりの
炭酸ガス及びエチレンガスを除去した最適雰囲気ガス
を、前記製品ガス塔20へ供給せず直接CA冷蔵庫10
へ切り換え供給するようにしたものである。
The gas outlet section 17 includes a product gas tower 20, a check valve 21, a switching section 22, and a nitrogen gas stop valve 21.
C, etc., and the product gas tower 20 stores the nitrogen gas generated through the PSA adsorption / desorption section 15, and passes through each of the downstream CAs via the downstream check valve 21 and the nitrogen gas stop valve 21 c. It can be supplied to the refrigerator as appropriate. Also,
The switching unit 22 incorporates switching valves 21a and 21b. When circulating and adjusting the internal air by the atmosphere gas optimal composition control means, the switching unit 22 closes the valve 21a, opens the switching valve 21b, and sets the VSA adsorption / desorption unit 16 The optimum atmospheric gas from which the carbon dioxide gas and ethylene gas have been removed is supplied directly to the CA refrigerator 10 without supplying the product gas tower 20.
It is designed to be switched to and supplied to.

【0028】吸引排出部23は、真空ポンプ23a、サ
イレンサ23bを内蔵し、PSA吸脱着部15及びVS
A吸脱着部16において、吸脱着塔18、19の何れか
を切り換え作動させて脱着再生する場合に吸着ガスを脱
着吸引作用をさせるもので、前記PSA吸脱着部15を
作動させたときは酸素ガスを脱着吸引し、VSA吸脱着
部16を作動させたときは炭酸ガスとエチレンガスを脱
着吸引排出するようにしてある。なお、排出酸素ガス
は、デイーゼルエンジンの酸素付加燃焼ガスとして有効
利用できる。
The suction / discharge unit 23 includes a vacuum pump 23a and a silencer 23b, and includes a PSA suction / desorption unit 15 and a VS.
In the A adsorption / desorption section 16, when one of the adsorption / desorption towers 18 and 19 is switched to perform desorption / regeneration, the adsorbed gas is desorbed / absorbed, and when the PSA adsorption / desorption section 15 is activated, oxygen is used. When the gas is desorbed and sucked and the VSA adsorption and desorption section 16 is operated, the carbon dioxide gas and the ethylene gas are desorbed and sucked and discharged. The discharged oxygen gas can be effectively used as the oxygen-added combustion gas of the diesel engine.

【0029】前記MSCは最近開発された工業用吸着剤
で、選択原理に準拠区分けした利用領域を示す図7、及
び細孔構成を示す図8の模式図に見るように、MSZ−
5Aが極性分子ないし非飽和結合を持つ分子の小径分子
を選択的に吸着するのに対し、MSCは非極性分子ない
し飽和結合を持つ分子の小径分子を選択的に吸着するよ
うにしたものである。なお、その特性に付き、極性分子
に対する選択性を図4を参照し、不飽和結合を持つ分子
に対する選択性を図5を参照し、また多成分系の混合ガ
スに対する選択性を図6を参照して下記に説明する。
The MSC is a recently developed industrial adsorbent. As shown in the schematic diagram of FIG. 7 showing the use area divided according to the selection principle and FIG.
Whereas 5A selectively adsorbs small molecules of polar molecules or molecules having unsaturated bonds, MSC selectively adsorbs small molecules of non-polar molecules or molecules having saturated bonds. . With respect to the characteristics, refer to FIG. 4 for selectivity to polar molecules, to FIG. 5 for selectivity to molecules having unsaturated bonds, and to FIG. 6 for selectivity to multi-component mixed gas. This will be described below.

【0030】図4には、極性分子の水と非極性分子の窒
素についての選択性を比較すべく、その等温吸着線を示
してあるが、図に見るようにMSZ−5Aとは反対にM
SCが非極性吸着剤であることを示している。図5に
は、エタンとエチレンの等温吸着線が示してあるが、エ
チレンの方が沸点が低いにも関わらず、MSZ−5Aに
は多く吸着され選択性の大きいことを示しているがMS
Cにはエタンの方が多く吸着され、通常の活性炭の場合
に似ている。
FIG. 4 shows the isothermal adsorption lines for comparing the selectivity of water as a polar molecule and nitrogen as a non-polar molecule. As shown in FIG. 4, M is opposite to that of MSZ-5A.
SC indicates a non-polar adsorbent. FIG. 5 shows an isotherm adsorption line of ethane and ethylene, which shows that although ethylene has a lower boiling point, MSZ-5A adsorbs a lot and has high selectivity.
C is more adsorbed by ethane, similar to the case of ordinary activated carbon.

【0031】図6には、窒素ガスの中に飽和炭化水素の
鎖式構造であるn−パラフィン系のn−ヘキサンとイソ
オクタンの2成分系について気相分離を活性炭、MS
C、MSZ−5Aを使用して行った結果を示してある。
同図の(A)に見るように、分子篩機能を持たない活性
炭の場合は、上記2成分ともに吸着され、一旦吸着され
たn−ヘキサンを押し出してイソオクタンが吸着される
ので、破過直後n−ヘキサンの破過濃度は流入ガス以上
に上昇する。同図(B)、(C)に見るように、MSC
及びMSZ−5Aでは、イソオクタンは最初から破過
し、n−ヘキサンのみが吸着される。なお、MSCの破
過曲線の立ち上がりを示す傾斜がMSZ−5Aに比較し
急で、MSCの方が総括物質移動係数が大きく、MSZ
−5Aより効率的に分離が行われることを示している。
上記のように、MSC吸着剤が多成分系の吸着分離に対
し、 a、吸着速度の差による篩分けする吸着分離機能によ
り、複数成分(この場合は窒素ガス中に含まれた炭酸ガ
ス及びエチレンガス)の分離に際して従来はそれぞれの
除去用吸着剤による各別の除去装置を必要としている
が、これに対し単一の吸着剤(MSC吸着剤)を使用し
た単一除去装置で兼用除去できる。 b、また、有機高分子の熱分解などで得られ、細孔がス
リット状に形成されているため、分画する分子径が非常
に小さく、そのため高い分画精度が要求される吸着分離
を最適に可能にする。
FIG. 6 shows a gas phase separation of activated carbon, MS, for a binary system of n-paraffin n-hexane and isooctane, which is a chain structure of saturated hydrocarbon in nitrogen gas.
C shows the results obtained using MSZ-5A.
As shown in (A) of the figure, in the case of activated carbon having no molecular sieving function, both of the above two components are adsorbed, and once adsorbed n-hexane is extruded, isooctane is adsorbed. The breakthrough concentration of hexane rises above the incoming gas. As can be seen in FIGS.
And MSZ-5A, isooctane breaks through from the beginning and only n-hexane is adsorbed. Note that the slope indicating the rise of the breakthrough curve of the MSC is steeper than that of the MSZ-5A, and the MSC has a larger overall mass transfer coefficient.
This indicates that the separation is performed more efficiently than -5A.
As described above, the MSC adsorbent has a multi-component adsorption / separation function in which a plurality of components (in this case, carbon dioxide contained in nitrogen gas and ethylene Conventionally, when removing gas), separate removing devices using respective removing adsorbents are required, but on the other hand, a single removing device using a single adsorbent (MSC adsorbent) can be used for both removal. b) It is obtained by thermal decomposition of organic polymer, etc., and the pores are formed in a slit shape, so the molecular size to be fractionated is very small, so it is optimal for adsorption separation where high fractionation accuracy is required To be possible.

【0032】図2は、図1のフローチャートにおいて窒
素置換手段を作動させた状況を示し、図3は、図1のフ
ローチャートにおいて雰囲気ガス最適組成制御手段を作
動させた状況を示し、それぞれの場合に応じた各バルブ
の開閉状態を示したもので、図において白抜きは開のバ
ルブを示し、閉鎖バルブは黒塗りで示してある。なお、
PSA吸脱着部15及びVSA吸脱着部16の切り換え
バルブ群18a、18c、19a、19cの開閉は、そ
れぞれの吸脱着塔18、19が吸着にあるるときは開放
状態とし、脱着再生状態にあるときは閉鎖状態とする。
また、切り換えバルブ群18b、19bはそれが接続す
る吸脱着塔8、19が吸着状態にあるときは閉鎖し、脱
着再生状態にあるときは開放する。
FIG. 2 shows a situation in which the nitrogen purging means is operated in the flow chart of FIG. 1, and FIG. 3 shows a situation in which the atmosphere gas optimum composition control means is operated in the flow chart of FIG. The open / closed state of each valve according to the open / closed state is shown in the figure. In the figure, white outlines indicate open valves, and closed valves are illustrated in black. In addition,
The switching valve groups 18a, 18c, 19a, 19c of the PSA adsorption / desorption section 15 and the VSA adsorption / desorption section 16 are opened and closed when the adsorption / desorption towers 18, 19 are in the adsorption state, and in the desorption / regeneration state. When in the closed state.
The switching valve groups 18b and 19b are closed when the adsorption / desorption towers 8 and 19 to which they are connected are in the adsorption state, and are opened when the adsorption / desorption tower is in the desorption / regeneration state.

【0033】図2により庫内空気の窒素ガス置換の運転
操作の状況を説明する。まず、庫内空気供給部13の庫
内空気バルブ13b及びガス導出部17の切り換え部2
2の切り換えバルブ21bを閉とし、空気圧源部12で
圧空バルブ12cを開とし、コンプレッサ12aの運転
により大気を約7atm、約200℃の高圧高温空気を
得、さらにアフタクーラ12bとドレーンセパレータ1
2dを経由して約60℃以下の高圧除湿空気を得る。
Referring to FIG. 2, the situation of the operation for replacing the inside air with nitrogen gas will be described. First, the internal air valve 13b of the internal air supply unit 13 and the switching unit 2 of the gas outlet unit 17
2, the switching valve 21b is closed, the compressed air valve 12c is opened in the air pressure source unit 12, and the compressor 12a is operated to obtain a high-pressure high-temperature air of about 7 atm and about 200 ° C. Further, the aftercooler 12b and the drain separator 1
High pressure dehumidified air of about 60 ° C. or less is obtained via 2d.

【0034】ついで、上記高圧除湿空気を冷却部14へ
送り、ブラインクーラ14aを介して約0〜13℃の高
圧低温除湿空気に変換して、PSA吸脱着部15へ供給
する。ついで、切り換えバルブ18b、19a、19c
を閉とし、開状態にある切り換えバルブ18aを介して
前記高圧低温除湿空気を吸脱着塔18へ供給して、該吸
脱着塔18で酸素ガスを吸着させて、該吸着により発生
した窒素ガスを切り換えバルブ18c、19d、21a
を経由して製品ガス塔20に供給する。ついで、切り換
えバルブ18a、19b、18cを閉とし、18b、1
9a、19cを開とし、前記開状態とした切り換えバル
ブ19aを介して前記高圧低温除湿空気を吸脱着塔19
へ供給して、該吸脱着塔19で酸素ガスの吸着をさせ
て、該吸着により発生した窒素ガスを開状態とした切り
換えバルブ19cを経由させ、切り換えバルブ19d、
21aを経由して製品ガス塔20に供給する。一方、切
り換えバルブ18bを開とし先に酸素ガスの吸着をさせ
た吸脱着塔18を吸引排出部23に接続して、真空ポン
プ23aを介して減圧脱着させ脱着した酸素ガスを大気
中に排出させる。排出し減圧状態にある吸脱着塔18に
サイレンサ23bを介して大気圧再生をして、ワンサイ
クルを終了する。このようにして、2塔切り換え方式で
ワンサイクルの窒素発生の連続操作を終了する。つい
で、2サイクル目に移行し、吸脱着塔18における酸素
ガスの吸着による窒素ガスの発生と、吸脱着塔19にお
ける酸素ガスの脱着排出操作に入る。なお、上記酸素ガ
ス排出過程において、該酸素ガスをデイーゼルエンジン
の酸素付加燃焼ガスとして有効利用を図ることができ
る。
Next, the high-pressure dehumidified air is sent to the cooling unit 14, converted into high-pressure, low-temperature dehumidified air at about 0 to 13 ° C. via the bunk roller 14 a, and supplied to the PSA adsorption / desorption unit 15. Next, the switching valves 18b, 19a, 19c
Is closed, the high-pressure low-temperature dehumidified air is supplied to the adsorption / desorption tower 18 via the switching valve 18a in the open state, and oxygen gas is adsorbed in the adsorption / desorption tower 18, and nitrogen gas generated by the adsorption is removed. Switching valves 18c, 19d, 21a
To the product gas tower 20 via Next, the switching valves 18a, 19b, 18c are closed, and 18b, 1
9a and 19c are opened, and the high-pressure and low-temperature dehumidified air is adsorbed and desorbed through the switching valve 19a which is in the open state.
To allow oxygen gas to be adsorbed in the adsorption / desorption tower 19, and through a switching valve 19c in which the nitrogen gas generated by the adsorption is opened, the switching valve 19d,
The product gas is supplied to the product gas column 20 via 21a. On the other hand, the switching valve 18b is opened and the adsorption / desorption tower 18 which has previously adsorbed oxygen gas is connected to the suction / discharge unit 23, and the desorbed oxygen gas is desorbed under reduced pressure via the vacuum pump 23a to discharge the desorbed oxygen gas into the atmosphere. . Atmospheric pressure regeneration is performed on the discharged and decompressed adsorption / desorption tower 18 via the silencer 23b, and the one cycle is completed. In this way, the continuous operation of one-cycle nitrogen generation by the two-column switching method is completed. Next, the process shifts to the second cycle, in which nitrogen gas is generated by adsorption of oxygen gas in the adsorption / desorption tower 18, and desorption / discharge operation of oxygen gas in the adsorption / desorption tower 19 is started. In the oxygen gas discharging process, the oxygen gas can be effectively used as the oxygen-added combustion gas of the diesel engine.

【0035】ついで、ガス導出部17の製品ガス塔20
に供給貯留された窒素ガスは、逆止弁21、窒素ガスス
トッパ21cを経由して供給され、ついでCA冷蔵庫1
0に供給され気圧調整装置10bと庫内空気排気部10
aとにより、適当気圧のもとに当該CA冷蔵庫10の庫
内空気の窒素置換を終了する。
Next, the product gas tower 20 of the gas outlet 17
Is supplied through a check valve 21 and a nitrogen gas stopper 21c.
0 and the air pressure adjusting device 10b and the inside air exhaust unit 10
According to a, the replacement of the air in the refrigerator of the CA refrigerator 10 with nitrogen under an appropriate pressure is completed.

【0036】図3において、庫内空気の窒素ガス置換後
の雰囲気ガス最適組成制御手段による運転操作の状況を
説明する。まず、CA冷蔵庫10の庫内空気排気部10
aのバルブ10dを閉、ガス導出部17の切り換え部2
2の切り換えバルブ21a閉、及び窒素ガスストップバ
ルブ21cを閉、ガス空気圧源部12の圧空バルブ12
cを閉とする。そこで、庫内空気供給部13の庫内空気
バルブ13bを開としてブロワー13aを介して空気圧
源部12のドレーンセパレータ12dの前段に庫内空気
を供給し、前記ドレーンセパレータ12dを介して除湿
して除湿庫内空気を得て、該空気を冷却部14へ供給し
ブラインクーラ14aを介して低温除湿庫内空気を得
て、循環用低温除湿庫内空気としてVSA吸脱着部16
へ供給する。
Referring to FIG. 3, a description will be given of the operation of the atmosphere gas optimum composition control means after the inside air is replaced with nitrogen gas. First, the inside air exhaust unit 10 of the CA refrigerator 10
a valve 10d is closed, and the switching unit 2 of the gas outlet unit 17 is closed.
2, the switching valve 21a and the nitrogen gas stop valve 21c are closed, and the compressed air valve 12 of the gas air pressure source unit 12 is closed.
Let c be closed. Therefore, the in-compartment air valve 13b of the in-compartment air supply unit 13 is opened to supply the in-compartment air to a stage preceding the drain separator 12d of the air pressure source unit 12 through the blower 13a, and to perform dehumidification through the drain separator 12d. The air in the dehumidifying chamber is obtained, and the air is supplied to the cooling unit 14 to obtain the air in the low-temperature dehumidifying chamber via the blind cooler 14a.
Supply to

【0037】ついで、切り換えバルブ18b、19a、
19cを閉とし、開状態にある切り換えバルブ18aを
介して前記循環用低温除湿庫内空気を吸脱着塔18へ供
給して、該吸脱着塔18で炭酸ガス及びエチレンガスと
を選択吸着させて雰囲気ガス制御をする。前記雰囲気ガ
ス制御された庫内空気は、切り換えバルブ18c、19
d、21bを経由してCA冷蔵庫10に戻され循環す
る。ついで、切り換えバルブ18a、19b、18cを
閉とし、18b、19a、19cを開とし、前記開状態
とした切り換えバルブ19aを介して前記循環用低温除
湿庫内空気を吸脱着塔19へ供給して、該吸脱着塔19
で炭酸ガス及びエチレンガスを選択吸着させ雰囲気ガス
制御をする。前記雰囲気ガス制御された庫内空気は、切
り換えバルブバルブ19c、19d、21bを経由して
CA冷蔵庫10に戻され循環する。一方、切り換えバル
ブ18bを開とし先に炭酸ガス及びエチレンガスの吸着
をさせた吸脱着塔18を吸引排出部23に接続して、真
空ポンプ23aを介して減圧脱着させ脱着した炭酸ガス
及びエチレンガスを大気中に排出させる。排出し減圧状
態にある吸脱着塔18にサイレンサ23bを介して大気
圧再生をして、ワンサイクルを終了する。このようにし
て、2塔切り換え方式でワンサイクルの炭酸ガス及びエ
チレンガスの連続除去を可能にする。ついで、2サイク
ル目に移行し、吸脱着塔18における炭酸ガス及びエチ
レンガスの吸着と、吸脱着塔19における炭酸ガス及び
エチレンガスの脱着排出操作に入る。
Next, the switching valves 18b, 19a,
19c is closed, and the air in the low temperature dehumidifying chamber for circulation is supplied to the adsorption / desorption tower 18 via the switching valve 18a in the open state, and the adsorption / desorption tower 18 selectively adsorbs carbon dioxide gas and ethylene gas. Atmosphere gas control is performed. The atmosphere gas-controlled interior air is supplied to switching valves 18c and 19
It is returned to the CA refrigerator 10 via d and 21b and circulates. Next, the switching valves 18a, 19b, and 18c are closed, 18b, 19a, and 19c are opened, and the air in the low-temperature dehumidifying chamber for circulation is supplied to the adsorption / desorption tower 19 via the switching valve 19a that has been opened. , The adsorption / desorption tower 19
To selectively adsorb carbon dioxide gas and ethylene gas to control the atmosphere gas. The air in the refrigerator controlled by the atmospheric gas is returned to the CA refrigerator 10 via the switching valve valves 19c, 19d, and 21b and circulated. On the other hand, the switching valve 18b is opened, and the adsorption / desorption tower 18 in which the carbon dioxide gas and the ethylene gas are adsorbed first is connected to the suction / discharge unit 23, and the desorbed carbon dioxide gas and the ethylene gas are desorbed and decompressed via the vacuum pump 23a. Is released into the atmosphere. Atmospheric pressure regeneration is performed on the discharged and decompressed adsorption / desorption tower 18 via the silencer 23b, and the one cycle is completed. In this manner, continuous removal of carbon dioxide gas and ethylene gas in one cycle can be achieved by a two-column switching system. Next, the process shifts to the second cycle, in which the adsorption and desorption tower 18 adsorbs carbon dioxide gas and ethylene gas, and the adsorption and desorption tower 19 desorbs and discharges carbon dioxide gas and ethylene gas.

【0038】上記炭酸ガス、エチレンガス除去用循環式
VSA装置による雰囲気ガス最適組成制御は、CA冷蔵
庫10に設けた庫内ガス組成分析装置を介して適性値が
得られるまで連続循環させ、またはON/OFF運転を
する。なお、庫内空気の酸素ガスは時間の経過につれ減
少するため、外気より適宜少量補給する。
The control of the optimal composition of the atmosphere gas by the above-mentioned circulating VSA apparatus for removing carbon dioxide and ethylene gas is performed by continuously circulating the gas through an in-compartment gas composition analyzer provided in the CA refrigerator 10 until an appropriate value is obtained. / OFF operation. In addition, since the oxygen gas of the inside air decreases as time passes, a small amount of oxygen gas is appropriately supplied from outside air.

【0039】[0039]

【発明の効果】上記構成により、 1、本発明の窒素置換手段には、ワンスルー型2塔切り
換え式窒素発生用PSA装置を使用する構成とし、且つ
低温(0〜13℃)、高圧力下(7atm以下)で作動
させるようにしたため、吸着剤単位質量当たりの酸素ガ
スの吸着容量が大きく、大なる窒素発生量を連続的に確
保でき、吸着塔のコンパクト化と高能率高性能化を図る
ことができる。 2、また、雰囲気ガス最適組成制御手段に低温低圧力下
で作動し、且つ分子篩機能を持ち選択吸着可能のMSC
(モレキュラーシーブス・カーボン)吸着剤を充填した
2塔式吸着塔を切り換え使用した、炭酸ガス及びエチレ
ンガス除去用循環型VSA装置で構成したため、炭酸ガ
ス及びエチレンガスの選択吸着ができ、吸着分離が容易
にできる。 3、また、MSC吸着剤は、 a、多成分系ガスに対し、吸着速度の差による篩分けす
る吸着分離機能を持つため、複数成分の分離に際して従
来はそれぞれの除去用吸着剤による各別の除去装置を必
要としているが、これに対し単一吸着剤による単一除去
装置で兼用除去できる。 b、また、細孔がスリット状に形成されているため、高
い分画精度の分離ができる。 4、また、ワンスルー型窒素発生用PSA装置と炭酸ガ
ス、エチレンガス除去用循環型VSA装置を併設する構
成としたため、2塔式吸脱着塔及び冷却部、吸引排出部
を兼用できるため、コストの低廉化を図ることが出来
る。 5、また、吸脱着塔に供給する高圧除湿空気や循環除湿
庫内空気の冷却用のブラインクーラにCA冷蔵庫の冷却
器用ブライン・チラー水で兼用する構成としたため、冷
凍機負荷の均一化と冷凍機運転の効率化を図れる。 6、また、吸脱着塔入り口に空気を冷却するブラインク
ーラを設けたため、従来の装置に必要とした入り口空気
の水分除去用ドライヤを省くことができる。 7、また、窒素発生時に副産物として得られた酸素ガス
はデイーゼルエンジンの酸素付加燃焼ガスとして有効利
用が図ることができる。
According to the above construction, 1. The nitrogen purging means of the present invention uses a one-through type two-column switching type PSA apparatus for nitrogen generation, and is operated at low temperature (0 to 13 ° C.) and under high pressure ( (7 atm or less), the oxygen gas adsorption capacity per unit mass of adsorbent is large, a large amount of nitrogen can be continuously secured, and the adsorption tower is compact and highly efficient. Can be. 2. In addition, the MSC that operates under low temperature and low pressure and has a molecular sieve function and can be selectively adsorbed by the atmosphere gas optimum composition control means
(Molecular sieves carbon) Since it is composed of a circulating VSA device for removing carbon dioxide and ethylene gas by switching and using a two-column adsorption tower filled with an adsorbent, selective adsorption of carbon dioxide gas and ethylene gas can be performed, and adsorption and separation can be performed. Easy. 3. In addition, MSC adsorbents have the following functions: a) an adsorption / separation function for sieving multicomponent gases based on the difference in adsorption speed, so that when separating multiple components, conventionally, each separate adsorbent is used for each removal adsorbent. Although a removal device is required, a single removal device using a single adsorbent can be used for removal. b. Since the pores are formed in a slit shape, separation with high fractionation accuracy can be performed. 4. In addition, since a one-through type PSA device for nitrogen generation and a circulating VSA device for removing carbon dioxide and ethylene gas are provided side by side, a two-column adsorption / desorption tower, a cooling unit, and a suction / discharge unit can be used. The cost can be reduced. 5. In addition, since the high pressure dehumidified air supplied to the adsorption / desorption tower and the brine cooler for cooling the air in the circulating dehumidification chamber are also used as the brine / chiller water for the cooler of the CA refrigerator, the load of the refrigerator is made uniform and the refrigeration is performed. The efficiency of machine operation can be improved. 6. In addition, since a blind cooler for cooling air is provided at the entrance of the adsorption / desorption tower, a dryer for removing moisture from the entrance air required for the conventional apparatus can be omitted. 7. In addition, oxygen gas obtained as a by-product during the generation of nitrogen can be effectively used as oxygen-added combustion gas for diesel engines.

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

【図1】本発明の低温CA用吸着分離システムの概略の
構成を示すプロセスフローチャートである。
FIG. 1 is a process flowchart showing a schematic configuration of an adsorption / separation system for low-temperature CA of the present invention.

【図2】図1のフローチャートにおいて窒素置換手段を
作動させた状況を示すフローチャート図である。
FIG. 2 is a flowchart showing a situation in which a nitrogen replacement unit is operated in the flowchart of FIG. 1;

【図3】図1のフローチャートにおいて雰囲気ガス最適
組成制御手段を作動させた状況を示すフローチャート図
である。
FIG. 3 is a flowchart showing a state in which an atmosphere gas optimum composition control unit is operated in the flowchart of FIG. 1;

【図4】極性分子の水と非極性分子の窒素についての選
択性を示すMSC吸着剤の等温吸着線図である。
FIG. 4 is an isothermal adsorption diagram of an MSC adsorbent showing the selectivity of water for polar molecules and nitrogen for non-polar molecules.

【図5】エタンとエチレンに対する選択性を示すMSC
吸着剤の等温吸着線図である。
FIG. 5. MSC showing selectivity for ethane and ethylene
It is an isothermal adsorption diagram of an adsorbent.

【図6】窒素ガスの中のn−ヘキサンとイソオクタンの
2成分系について気相分離を示す線図であり、(A)は
活性炭、(B)はMSC、(C)はMSZ−5Aを使用
して行った結果を示してある。
FIG. 6 is a diagram showing a gas phase separation for a binary system of n-hexane and isooctane in nitrogen gas, (A) using activated carbon, (B) using MSC, and (C) using MSZ-5A. The results are shown below.

【図7】吸着剤MSCとMSZ−5Aの細孔形状の模式
図である。
FIG. 7 is a schematic diagram of the pore shapes of adsorbents MSC and MSZ-5A.

【図8】選択吸着性から見た各種工業吸着剤の占める利
用領域を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a utilization area occupied by various industrial adsorbents from the viewpoint of selective adsorption.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 CA冷蔵庫 10a 庫内空気排気部 10b 庫内気圧調整装置 10c 庫内ガス組成分析装置 11 冷蔵装置 11a 冷凍機 11b 冷却器 12 空気圧源部 12a コンプレッサ 12b アフタクーラ 12d ドレーンセパレータ 13 庫内空気供給部 13a ブロワー 14 冷却部 14a ブラインクーラ 15 PSA吸脱着部 16 VSA吸脱着部 17 ガス導出部 18、19 吸脱着塔 20 製品ガス塔 21 逆止弁 21a、21b 切り換えバルブ 21c 窒素ガスストップバルブ 22 切り換え部 23 吸引排出部 23a 真空ポンプ 23b サイレンサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 CA refrigerator 10a In-compartment air exhaust part 10b In-compartment air pressure control device 10c In-compartment gas composition analyzer 11 Refrigerator 11a Refrigerator 11b Cooler 12 Air pressure source part 12a Compressor 12b Aftercooler 12d Drain separator 13 In-compartment air supply part 13a Blower Reference Signs List 14 cooling unit 14a brine cooler 15 PSA adsorption / desorption unit 16 VSA adsorption / desorption unit 17 gas outlet 18, 19 adsorption / desorption tower 20 product gas tower 21 check valve 21a, 21b switching valve 21c nitrogen gas stop valve 22 switching unit 23 suction / discharge Part 23a vacuum pump 23b silencer

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 CA用吸着分離システムであって、該シ
ステムを形成する窒素置換手段を、MSC(モレキュラ
ーシーブス・カーボン)吸着剤を充填した2塔式吸脱着
塔を交互に切り換え使用し、窒素の連続製造を可能とし
た、低温高圧力下で作動するワンスルー型窒素発生用P
SA(Pressure Swing Adsorption )装置で構成した、
ことを特徴とした低温CA用吸着分離システム。
1. An adsorption / separation system for CA, wherein a nitrogen replacement means for forming the system is alternately used as a two-column adsorption / desorption column filled with MSC (Molecular Sieves Carbon) adsorbent. One-through type nitrogen generator operating at low temperature and high pressure that enables continuous production of nitrogen
Composed of SA (Pressure Swing Adsorption) device,
An adsorption / separation system for low-temperature CA.
【請求項2】 CA用吸着分離システムであって、該シ
ステムを形成する雰囲気ガス最適組成制御手段を、MS
C(モレキュラーシーブス・カーボン)吸着剤を充填し
た2塔式吸脱着塔を交互に切り換え使用し、循環する庫
内の雰囲気ガスより炭酸ガス及びエチレンガスの連続的
除去を可能とした、低温低圧力下で作動する炭酸ガス、
エチレンガス除去用循環型VSA(Vacuume Swing Adso
rption)装置で構成した、ことを特徴とした低温CA用
吸着分離システム。
2. An adsorption / separation system for CA, wherein an atmosphere gas optimum composition control means for forming the system is MS.
Low-temperature, low-pressure system that enables continuous removal of carbon dioxide gas and ethylene gas from the circulating atmosphere gas by alternately using a two-column adsorption / desorption tower filled with C (molecular sieves carbon) adsorbent CO2 working below,
Vacuum Swing Adso (Vacuume Swing Adso)
rption) An adsorption / separation system for low-temperature CA, comprising an apparatus.
【請求項3】 CA用吸着分離システムであって、CA
冷蔵庫と、該冷蔵庫の冷蔵装置と、庫内の空気を窒素ガ
スに一括置換する請求項1記載のワンスルー型窒素発生
用PSA装置と、窒素ガスに置換後の庫内雰囲気ガスの
炭酸ガス及びエチレンガスの濃度を制御する請求項2記
載の炭酸ガス、エチレンガス除去用循環型VSA装置と
を、主構成としたことを特徴とした、低温CA用吸着分
離システム。
3. An adsorption / separation system for CA, comprising:
The one-through type PSA device for nitrogen generation according to claim 1, wherein the refrigerator is refrigerated, and the air in the refrigerator is replaced with nitrogen gas at a time. 3. An adsorption / separation system for low-temperature CA, wherein the circulation type VSA device for removing carbon dioxide and ethylene gas according to claim 2 for controlling the concentration of gas is used as a main component.
【請求項4】 前記PSA装置は、圧縮空気を除湿冷却
部を介して供給する高圧低温空気供給部と、連続切り換
え使用可能のPSA用2塔式吸脱着部と、脱着用吸引排
出部と、逆止め弁付き窒素ガス導出部と、を含む構成と
した、請求項3記載の低温CA吸着分離システム。
4. The PSA device includes a high-pressure low-temperature air supply unit for supplying compressed air via a dehumidification cooling unit, a PSA two-column type adsorption / desorption unit capable of continuous switching, a desorption suction / discharge unit, The low-temperature CA adsorption / separation system according to claim 3, wherein the system includes a nitrogen gas outlet with a check valve.
【請求項5】 前記VSA装置は、庫内空気を除湿冷却
部を介して循環供給する庫内空気供給部と、連続切り換
え使用可能のVSA用2塔式吸脱着部と、脱着用吸引排
出部と、を含む構成とした、請求項3記載の低温CA用
吸着分離システム。
5. The VSA device includes an in-compartment air supply section for circulating the in-compartment air through a dehumidifying cooling section, a VSA two-tower adsorption / desorption section capable of continuous switching, and a desorption / extraction section. The adsorption / separation system for low-temperature CA according to claim 3, wherein the system comprises:
【請求項6】 前記除湿冷却部は、前記冷蔵装置用ブラ
イン・チラー水を利用併用を図る構成とした、請求項
3、請求項4、請求項5記載の低温CA用吸着分離シス
テム。
6. The adsorption / separation system for low-temperature CA according to claim 3, wherein the dehumidifying cooling section is configured to use and use the brine / chiller water for the refrigerator.
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