JP2000042339A

JP2000042339A - 濃縮窒素製造方法

Info

Publication number: JP2000042339A
Application number: JP10217311A
Authority: JP
Inventors: Tadayoshi Imai; 唯喜今井; Katsuichi Kaijima; 勝一甲斐島; Masakuni Miyake; 正訓三宅; Koji Matsuura; 浩二松浦; Yoshitake Hagiwara; 良丈萩原
Original assignee: Sumitomo Seika Chemicals Co Ltd; Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Seika Chemicals Co Ltd; Toyo Tire Corp
Priority date: 1998-07-31
Filing date: 1998-07-31
Publication date: 2000-02-15
Anticipated expiration: 2018-07-31
Also published as: JP3630564B2

Abstract

(57)【要約】【課題】製品濃縮窒素の抜出量が増減したり、吸着剤
の吸着能が使用時間の経過とともに低下しても、常に所
定値以上の純度を有する濃縮窒素を製造することができ
る、ＰＳＡ法による濃縮窒素製造方法を提供する。【解決手段】分子篩炭素を充填した複数の吸着塔
（Ａ，Ｂ）に窒素と酸素を含有する混合ガスを導入し
て、少なくとも吸着工程、均圧工程及び脱着工程を含む
一連の工程を順次繰り返し、連続的に濃縮窒素を得る方
法において、各吸着塔（Ａ，Ｂ）で吸着工程を行ってい
る間に当該吸着塔（Ａ，Ｂ）の出口ガス中の酸素濃度を
測定して、その測定酸素濃度が目的とする製品濃縮窒素
における酸素濃度に達した時点で、吸着工程を終了して
均圧工程に移行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は濃縮窒素製造方法に
関する。さらに詳しくは、窒素と酸素を含有する混合ガ
ス、特に空気から圧力スイング吸着法（ＰＳＡ法）によ
って濃縮窒素を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】窒素ガスは、化学工業、食品工業、半導
体工業等でその不活性な性質を利用して、酸化防止用、
防爆シール用等様々な分野で使用されている。従来この
ような分野には液化窒素が使用されてきたが、近年ＰＳ
Ａ法により、比較的簡便かつ、安価に濃縮窒素を得るこ
とが可能となったため、ＰＳＡ法による窒素ガスの製造
が普及しつつある。

【０００３】分子篩炭素（ＣＭＳ：Carbon Molecular S
ieve）を吸着剤とし、窒素と酸素の混合ガスを原料に用
いて、非吸着ガスとしての窒素を製品ガスとして得るＰ
ＳＡ法による濃縮窒素の製造方法は公知であり様々な技
術が知られている。

【０００４】ＰＳＡ法による窒素ガスの製造は吸着、均
圧、脱着等の一連の工程を周期的に繰り返し行うもので
あるが、従来は、各工程を製品としての濃縮窒素の抜出
量に基づいて予め決められた時間行うようにしていた。
しかしながら、各工程時間を予め決めて行うＰＳＡ法で
は、濃縮窒素の抜出量が増加した場合、吸着工程におい
て吸着塔内の吸着剤に供給される原料空気量も増加し、
原料空気量が吸着剤の能力以上に供給されることとな
り、吸着し切れなかった酸素の濃度が上昇し、製品ガス
としての濃縮窒素の品質は低下することになる。

【０００５】上記問題を解決するために、従来、濃縮窒
素の抜出量に応じて吸着工程の設定時間を変化させる方
法によって対応してきた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、濃縮窒
素の抜出量を変化させるたびに吸着時間を設定し直さな
ければならないのは煩わしいことである。また、吸着時
間を設定し直すにしても、製品ガスとしての品質を保つ
ため、不純物としての酸素濃度をできるだけ低く抑える
必要があり、そのためには安全サイドとして濃縮窒素の
抜出量に上限を設けた上で吸着時間を設定しなければな
らず、その上限以上には抜出量を増加させることができ
ない。さらに、ＰＳＡ法の一連の工程を繰り返すと、繰
り返し回数の増加とともに、吸着剤の吸着能が低下する
ため、やがては吸着されない酸素が増加して、目標とす
る純度の濃縮窒素が得られなくなるが、吸着時間を設定
し直す方法では、この問題に対処することができない。

【０００７】以上の状況に鑑み、本発明の課題は、製品
濃縮窒素の抜出量が増減したり、吸着剤の吸着能が使用
時間の経過とともに低下しても、常に所定値以上の純度
を有する濃縮窒素を製造することができる、ＰＳＡ法に
よる濃縮窒素製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記課題
を解決するために、本発明の第１の側面によれば、分子
篩炭素を充填した複数の吸着塔に窒素と酸素を含有する
混合ガスを導入して、少なくとも吸着工程、均圧工程及
び脱着工程を含む一連の工程を順次繰り返し、連続的に
濃縮窒素を得る方法において、各吸着塔で吸着工程を行
っている間に当該吸着塔の出口ガス中の酸素濃度を測定
して、その測定酸素濃度が目的とする製品濃縮窒素にお
ける酸素濃度に達した時点で、吸着工程を終了して均圧
工程に移行することを特徴とする、濃縮窒素の製造方法
が提供される。

【０００９】以上の製造方法によれば、各吸着塔におけ
る吸着時間を予め設定することに代えて、各吸着塔の出
口ガス中の酸素濃度を測定し、その測定酸素濃度が目的
とする製品濃縮窒素における酸素濃度に達した時点で、
吸着工程を終了して均圧工程に移行するのである。例え
ば、目的とする製品濃縮窒素の純度が９９％であれば、
各吸着塔の出口ガス中の酸素濃度が１％まで増加した時
点で吸着工程を終了して、次の均圧工程に移行するので
ある。この場合、製品濃縮窒素の抜出量を増加させる
と、早期に酸素濃度が増加することになるので、結果と
して吸着時間が短くなる（但し、予め短い吸着時間を設
定するのではない）。その反対に、製品濃縮窒素の抜出
量を減少させると、酸素濃度が緩やかに増加することに
なるので、結果として吸着時間が長くなる。また、ＰＳ
Ａ法の一連の工程の繰り返しによって分子篩炭素の吸着
能が低下した場合にも、酸素濃度の増加が早まり、結果
として吸着時間が短くなる。この結果、常に製品濃縮酸
素の純度が目標値以上に維持され、予め吸着時間を設定
する必要がない。

【００１０】一般に、実用上求められる窒素純度は９
９．９９９〜９０％の範囲内にあるので、上記濃縮窒素
製造方法においては、測定酸素濃度が０．００１〜１０
％の範囲にある所定値に達したときに吸着工程を終了し
て均圧工程に移行するようにする。

【００１１】また、吸着工程の圧力は通常０．３〜１．
０ＭＰａの範囲に設定し、脱着工程の圧力は０．０５Ｍ
Ｐａ〜大気圧の範囲に設定される。さらに、混合ガス
（原料ガス）としては、空気を用いるのが最も一般的で
ある。

【００１２】本発明の好適な実施例によれば、２塔の吸
着塔を用いてＰＳＡ法による濃縮窒素製造方法が実施さ
れる。この構成によれば、一方の吸着塔で吸着工程が行
われている間に、他方の吸着塔で脱着工程が行われ、次
いで両吸着塔間での均圧工程を経て吸着工程と脱着工程
が行われる吸着塔が切り替えられる。従って、短時間の
均圧工程を除き、常にいずれか一方の吸着塔が吸着工程
を行うことになるので、濃縮窒素を実質的に連続的に製
造することができる。

【００１３】一方、本発明の第２の側面によれば、分子
篩炭素を充填した複数の吸着塔に窒素と酸素を含有する
混合ガスを導入して、少なくとも吸着工程、均圧工程及
び脱着工程を含む一連の工程を順次繰り返し、連続的に
濃縮窒素を得る方法において、各吸着塔で吸着工程を行
っている間に当該吸着塔の出口ガス中の酸素濃度を測定
して、その測定酸素濃度が目的とする製品濃縮窒素にお
ける酸素濃度に達するまでに所定の吸着時間が経過した
場合には、その時点で吸着工程を終了して均圧工程に移
行する一方、この所定の吸着時間が経過するまでに測定
酸素濃度が目的とする製品濃縮窒素における酸素濃度に
達した場合には、その時点で吸着工程を終了して均圧工
程に移行することを特徴とする、濃縮窒素の製造方法が
提供される。

【００１４】以上の製造方法によれば、先ず基本となる
吸着時間を予め設定しておき、測定酸素濃度が所定値
（目的とする製品濃縮窒素の純度によって決まる）に達
する前にこの基本の（所定の）吸着時間が経過した場合
には、その時点で吸着工程を終了して均圧工程に移行す
る。基本の吸着時間が経過しても酸素濃度が所定値に達
してないということは、製品濃縮窒素の純度が目標とす
る値よりも依然高いということであるから、その時点で
吸着を終了すればよいのである。一方、この所定の吸着
時間が経過するまでに測定酸素濃度が所定値に達した場
合には、それ以上吸着を続けると濃縮窒素の純度が目標
値を下回ることになるので、その時点で吸着工程を終了
して均圧工程に移行するのである。従って、基本となる
吸着時間を一旦設定すれば、製品濃縮窒素の抜出量を変
更しても、基本となる吸着時間を改めて設定し直す必要
はなく、測定酸素濃度の変化に応じて自動的に吸着時間
が短縮されて、製品濃縮窒素の純度が常に目標値以上に
維持されるのである。

【００１５】なお、空気から窒素を濃縮するためのＰＳ
Ａ法において、吸着塔の出口ガス中の酸素濃度を測定し
て、測定酸素濃度が所定のレベルに達したときに吸着工
程から均圧工程に移行することについては特公平４−８
０８５号公報及び特公平４−９５６８号公報に記載され
ている。しかしながら、これら各号公報に記載のＰＳＡ
法では、富化されたガス（窒素ガス）の純度が予め定め
られた純度（すなわち、製品窒素の目標純度）よりも１
〜１０％下がるのをまって吸着工程から均圧工程に移行
させ、この若干純度の低いガスを続く均圧工程で一方の
吸着塔から他方の吸着塔に導いて、当該他方の吸着塔の
再加圧に利用することを最も重要な特徴としている。よ
り具体的には、製品窒素の目標純度が９９％であるとす
ると、これよりも１〜１０％低い８９〜９８％（酸素濃
度２〜１２％）になるまで吸着工程を引き延ばして、そ
の後に均圧工程に移行するようにしているのである。

【００１６】これに対し、本発明の濃縮窒素製造方法で
は、各吸着塔の出口ガスが製品濃縮窒素の目標純度に到
達した時点で直ぐに吸着工程から均圧工程に移行するよ
うにしている。例えば、製品窒素の目標純度が９９％で
あるとすると、各吸着塔の出口ガスにおける酸素濃度が
１％まで上昇した時点で直ちに吸着工程を終了して均圧
工程に移行するのである。従って、本発明は上記各公報
に記載のＰＳＡ法とは目的・作用・効果において基本的
に異なるものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を添付図
面に基づき説明する。

【００１８】図１は、本発明に係る濃縮窒素製造方法を
実施するのに用いる典型的なＰＳＡ装置を示す。同図に
示されるように、ＰＳＡ装置は、２つの吸着塔Ａ，Ｂ
（第一吸着塔Ａと第二吸着塔Ｂ）と、濃縮窒素貯槽Ｃ
と、真空ポンプＤと、酸素濃度計Ｅと、切替弁制御装置
Ｆと、複数の切替弁１〜８と、を備えている。

【００１９】各吸着塔Ａ，Ｂには、吸着剤として分子篩
炭素が充填されている。分子篩炭素は、加圧状態におい
ては、原料の混合ガスとしての空気から酸素を選択的に
吸着しつつ窒素を通過させ、減圧状態においては、吸着
した酸素を脱着させる。

【００２０】原料の空気は、図外のコンプレッサにより
０．３ＭＰａから１．０ＭＰａまでの範囲の圧力に圧縮
されて、切替弁１，２を介して各吸着塔Ａ，Ｂにそれぞ
れ供給される（吸着工程）。また、各吸着塔Ａ，Ｂにお
いて吸着されなかった窒素は、切替弁３，４をそれぞれ
介して濃縮窒素貯槽Ｃに貯えられる。

【００２１】一方、脱着工程においては、各吸着塔Ａ，
Ｂが切替弁７，８を介して大気に開放されるか、或いは
真空ポンプＤにより減圧される。これにより、吸着剤に
吸着された酸素は脱着することになり、吸着剤が再生さ
れる。脱着による吸着剤の再生は通常、大気圧から０．
０５ＭＰａまでの範囲の圧力で行われる。

【００２２】切替弁５，６は、両吸着塔Ａ，Ｂの間のガ
ス導通を図るためものもであり、均圧工程等に利用され
る。

【００２３】酸素濃度計Ｅは、各吸着塔Ａ，Ｂからの出
口ガス中の酸素濃度を測定して、切替弁制御装置Ｆに濃
度信号を送信する。そして、切替弁制御装置Ｆは、各種
の切替弁１〜８を適宜開閉制御する。ここで用いられる
酸素濃度計Ｅとしては、ジルコニア式酸素濃度計、ガル
バニ電池式酸素濃度計等が挙げられる。また、切替弁１
〜８としては、コンピュータ等で構成される切替弁制御
装置Ｆからの指令に基づいて電気的に制御可能なソレノ
イド弁等を用いることができる。

【００２４】図２は上記ＰＳＡ装置を用いて本発明の濃
縮窒素製造方法を行う第１の実施形態を示すタイミング
図である。同図に示すように、第一吸着塔Ａが吸着工程
にある間、第二吸着塔Ｂは脱着工程にあり、切替弁１，
３，８は開とされ、切替弁２，４，５，６，７は閉とさ
れる。第一吸着塔Ａでは、空気から酸素が選択的に吸着
され、吸着されなかった窒素が濃縮窒素貯槽Ｃに貯えら
れる。第二吸着塔Ｂでは、吸着された酸素が減圧下で脱
着され、吸着剤の再生が行われる。

【００２５】酸素濃度計Ｅは、第一吸着塔Ａからの出口
ガス中の微量の酸素を測定し、測定結果を電気信号とし
て切替弁制御装置Ｆに送信する。測定酸素濃度が所定値
（製品濃縮窒素の目標純度が９９％であれば、酸素濃度
の所定値は１％）に達すると、切替弁制御装置Ｆは第一
吸着塔Ａの吸着工程及び第二吸着塔Ｂの脱着工程を終了
し、両吸着塔Ａ，Ｂ間での均圧工程に移行するように切
替弁の開閉動作を指令する。

【００２６】均圧工程においては、切替弁１，２，３，
４，６，７，８が閉とされ、切替弁５のみが開とされ
る。この結果、第一吸着塔Ａの残留ガスが切替弁５を介
して第二吸着塔Ｂに流入して、第二吸着塔Ｂが後の吸着
工程に備えて部分的に加圧される。この均圧工程は、
０．３〜５秒程度の短時間で終了する。なお、この均圧
工程において、切替弁２を開として第二吸着塔Ｂについ
ての部分的加圧を促進してもよいし、また切替弁７を開
として第一吸着塔Ａについての部分的減圧を促進しても
よい。

【００２７】所定の短時間の均圧工程が終了すると、第
一吸着塔Ａについて脱着工程が行われ、第二吸着塔Ｂに
ついて吸着工程が行われる。このために、切替弁制御装
置Ｆによって、切替弁２，４，７は開とされ、切替弁
１，３，５，６，８は閉とされる。この結果、第二吸着
塔Ｂでは、空気から酸素が選択的に吸着され、吸着され
なかった窒素が濃縮窒素貯槽Ｃに貯えられる一方、第一
吸着塔Ａでは、先の吸着工程で吸着された酸素が減圧下
で脱着され、吸着剤の再生が行われる。

【００２８】第二吸着塔Ｂについての吸着工程において
も、酸素濃度計Ｅは、第二吸着塔Ｂからの出口ガス中の
微量の酸素を測定し、測定結果を電気信号として切替弁
制御装置Ｆに送信する。測定酸素濃度が所定値に達する
と、切替弁制御装置Ｆは第二吸着塔Ｂの吸着工程及び第
一吸着塔Ａの脱着工程を終了し、両吸着塔Ａ，Ｂ間での
均圧工程に移行するように切替弁の開閉動作を指令す
る。

【００２９】第二吸着塔Ｂの吸着工程に続く均圧工程は
第一吸着塔Ａの吸着工程に続く均圧工程と全く同様であ
り、切替弁１，２，３，４，６，７，８が閉とされ、切
替弁５のみが開とされた状態で行われる。これにより、
第二吸着塔Ｂの残留ガスが切替弁５を介して第一吸着塔
Ａに流入して、第一吸着塔Ａが後の吸着工程に備えて部
分的に加圧される。

【００３０】以上により、両吸着塔Ａ，Ｂについての完
全な１サイクルが完了する。以降は同様のサイクルが繰
り返されて、濃縮窒素が実質的に連続的に製造される。

【００３１】以上述べた実施形態において、各吸着塔
Ａ，Ｂからの濃縮窒素の抜出量が増加した場合、窒素ガ
ス中に含まれる酸素濃度の上昇速度が速まる。しかしな
がら、酸素濃度計Ｅは常に酸素濃度をモニタしており、
その測定値が所定レベルに到達した時点で直ちに吸着工
程を終了して（その結果、吸着時間が短くなる）、均圧
工程に移行するため、窒素純度は目標値（例えば、９９
％）以上に安定して維持されるのである。

【００３２】一方、各吸着塔Ａ，Ｂからの濃縮窒素の抜
出量が減少した場合、窒素ガス中に含まれる酸素濃度の
上昇速度が低下する。しかしながら、この場合も、酸素
濃度計Ｅは常に酸素濃度をモニタしており、その測定値
が所定レベルに到達するまでは吸着工程を終了しないた
め、吸着時間が長くなる。この結果、吸着剤が未だ目標
窒素純度を維持しつつ酸素の吸着を継続できる余裕があ
るにも拘わらず、早期に吸着工程を終えてしまうという
事態を回避できる。

【００３３】図３は図１に示すＰＳＡ装置を用いて本発
明の濃縮窒素製造方法を行う第２の実施形態を示すタイ
ミング図である。第２の実施形態は、吸着工程、均圧工
程、脱着工程及び均圧工程からなる一連の工程で１サイ
クルが構成されている点、各吸着塔Ａ，Ｂについての吸
着工程において酸素濃度を測定して、測定値が所定値に
到達したときに吸着工程から均圧工程に移行する点、及
び各工程における切替弁１〜８の開閉状態については第
１の実施形態と同じである。

【００３４】一方、第２の実施形態においては、各吸着
塔Ａ，Ｂからの出口ガス中の酸素濃度を測定することに
加えて、基本となる吸着時間を予め切替弁制御装置Ｆに
設定しておく。具体的には、切替弁制御装置Ｆ内に吸着
時間設定用のカウンタ（タイマ）を設け、各吸着塔Ａ，
Ｂにおける吸着工程が開始されたときにカウンタが計時
を開始するようにし、酸素濃度計Ｅによって測定された
酸素濃度が所定値に到達する前に所定の吸着時間が経過
した場合には、その時点で吸着工程を終了して均圧工程
に移行するようにするのである。その反対に、所定の吸
着時間が経過する前に測定酸素濃度が所定値に到達した
場合には、その時点で吸着工程を終了して均圧工程に移
行するようにする。

【００３５】図３のタイミング図においては、最初の１
サイクルで所定の吸着時間の経過により吸着工程を終了
しており、続く１サイクルで測定酸素濃度が所定値に達
することで吸着工程を終了している。一般的に、濃縮窒
素の抜出量が少ない場合には、酸素濃度の増加速度が遅
くなるため所定の吸着時間の経過によって吸着工程が終
了することになり、濃縮窒素の抜出量が多い場合には、
酸素濃度の増加速度が速くなるため測定酸素濃度が所定
値に達することで吸着工程を終了することになる。ま
た、濃縮窒素の抜出量を少ないまま一定にしていても、
吸着剤の吸着能が経時的に低下するため、当初は所定の
吸着時間の経過によって吸着工程が終了しても、ＰＳＡ
サイクルを繰り返すうちに、測定酸素濃度が所定値に達
することで吸着工程を終了するように変化する。

【００３６】以上の第２の実施形態においても、所定の
吸着時間が経過して吸着工程を終了するということは、
その時間内に酸素濃度が所定値に到達しなかったという
ことであるから、製品濃縮窒素は常に目標純度以上に維
持されることになる。また、予め設定する基本の吸着時
間は一旦設定すれば、濃縮窒素の抜出量を増減しても変
更する必要はない。

【００３７】

【実施例】以下、本発明のより具体的な実施例を比較例
とともに説明するが、本発明の技術範囲はこれら実施例
により何ら限定されるものではない。

【００３８】（比較例）図１に示すＰＳＡ装置におい
て、各吸着塔Ａ，Ｂに分子篩炭素をそれぞれ１００ｋｇ
を充填し、混合ガス（原料ガス）として空気を用い、吸
着工程における吸着圧力を０．７ＭＰａとし、脱着工程
における脱着を各吸着塔Ａ，Ｂを大気圧に開放すること
によって行うものとし、吸着時間を１２０秒に固定し
て、均圧工程の時間は１秒として、濃縮窒素を製造し
た。その際、濃縮窒素の抜出量を１５〜３０Ｎｍ³／Ｈ
の範囲で変化させて、各吸着塔Ａ，Ｂからの出口ガス中
の酸素濃度の変化と原料空気の供給量の変化を測定し
た。

【００３９】以上の結果を、図４及び図５における曲線
Ｌ２，Ｌ４にて示す。図４の曲線Ｌ２から分かるよう
に、吸着時間を固定した場合、濃縮窒素の抜出量を増加
させると、それに応じて酸素濃度も大きく増加し、濃縮
窒素の純度が低下することになる。また、図５の曲線Ｌ
４から分かるように、濃縮窒素の抜出量が比較的少なく
ても供給空気量を比較的多く設定しなければならず、収
率が低くなっている。

【００４０】（実施例１）図１に示すＰＳＡ装置におい
て、各吸着塔Ａ，Ｂに分子篩炭素をそれぞれ１００ｋｇ
を充填し、混合ガス（原料ガス）として空気を用い、吸
着工程における吸着圧力を０．７ＭＰａとし、脱着工程
における脱着を各吸着塔Ａ，Ｂを大気圧に開放すること
によって行うものとし、均圧工程の時間は１秒として、
上記第１の実施形態に従い濃縮窒素を製造した。その
際、吸着工程から均圧工程への移行タイミングを決定す
る酸素濃度の設定値は０．７５％とし、濃縮窒素の抜出
量を１５〜３０Ｎｍ³／Ｈの範囲で変化させて、各吸着
塔Ａ，Ｂからの出口ガス中の酸素濃度の変化と原料空気
の供給量の変化を測定した。

【００４１】以上の結果を、図４及び図５における曲線
Ｌ１，Ｌ３にて示す。図４の曲線Ｌ１から分かるよう
に、吸着時間を固定せず酸素濃度が所定値に到達した時
点で吸着工程から均圧工程に切り替えるようにした場
合、酸素濃度がほぼ設定値（本実施例では０．７５％）
付近で安定し、濃縮窒素の純度を目標値以上に維持でき
る。また、図５の曲線Ｌ３から分かるように、少なくと
も濃縮窒素の抜出量が１５〜２５Ｎｍ³／Ｈの範囲では
吸着時間固定の場合よりも少ない供給空気量で多くの濃
縮窒素を製造することができる。

【００４２】（実施例２）図１に示すＰＳＡ装置におい
て、各吸着塔Ａ，Ｂに分子篩炭素をそれぞれ１００ｋｇ
を充填し、混合ガス（原料ガス）として空気を用い、吸
着工程における吸着圧力を０．７ＭＰａとし、脱着工程
における脱着を各吸着塔Ａ，Ｂを大気圧に開放すること
によって行うものとし、均圧工程の時間は１秒として、
上記第１の実施形態に従い濃縮窒素を製造した。その
際、基本となる吸着時間は１８０秒に設定する一方、酸
素濃度０．７５％に到達した場合には、その吸着時間の
経過前であっても吸着工程を終了するように設定した上
で、濃縮窒素の抜出量を１５〜３０Ｎｍ³／Ｈの範囲で
変化させた。

【００４３】その結果、濃縮窒素の抜出量が１５〜２０
Ｎｍ³／Ｈまでは設定した吸着時間が優先して均圧工程
への切替タイミングを決定し、抜出量が２０Ｎｍ³／Ｈ
を超えると設定した吸着時間の経過前に均圧工程に切り
替わることが分かった。また、濃縮窒素の抜出量の変化
に拘わらず、酸素濃度は常に０．７５％以下に安定し、
濃縮窒素の純度を目標値以上に維持できることも確認で
きた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の濃縮窒素製造方法を実施するために用
いるＰＳＡ装置を示す概略構成図である。

【図２】本発明の濃縮窒素製造方法の第１の実施形態を
示すタイミング図である。

【図３】本発明の濃縮窒素製造方法の第２の実施形態を
示すタイミング図である。

【図４】製品窒素量と酸素濃度との関係を示すグラフで
ある。

【図５】製品窒素量と原料空気供給量との関係を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

Ａ，Ｂ・・・吸着塔Ｃ・・・濃縮窒素貯槽Ｄ・・・真空ポンプＥ・・・酸素濃度計Ｆ・・・切替弁制御装置１〜８・・・切替弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者甲斐島勝一伊丹市天津字藤ノ木80 東洋ゴム工業株式会社内 (72)発明者三宅正訓兵庫県加古郡播磨町宮西346番地の１住友精化株式会社ガス・エンジニアリング事業部内 (72)発明者松浦浩二兵庫県加古郡播磨町宮西346番地の１住友精化株式会社ガス・エンジニアリング事業部内 (72)発明者萩原良丈兵庫県加古郡播磨町宮西346番地の１住友精化株式会社ガス・エンジニアリング事業部内Ｆターム(参考） 4D012 BA04 CA06 CB16 CD07 CE01 CE02 CE03 CF01 CF03 CF05 CH03 CJ01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】分子篩炭素を充填した複数の吸着塔に窒素
と酸素を含有する混合ガスを導入して、少なくとも吸着
工程、均圧工程及び脱着工程を含む一連の工程を順次繰
り返し、連続的に濃縮窒素を得る方法において、各吸着
塔で吸着工程を行っている間に当該吸着塔の出口ガス中
の酸素濃度を測定して、その測定酸素濃度が目的とする
製品濃縮窒素における酸素濃度に達した時点で、吸着工
程を終了して均圧工程に移行することを特徴とする、濃
縮窒素製造方法。
【請求項２】測定酸素濃度が０．００１〜１０％の範囲
にある所定値に達したときに吸着工程を終了して均圧工
程に移行する、請求項１に記載の濃縮窒素製造方法。
【請求項３】複数の吸着塔が２塔である、請求項１また
は２に記載の濃縮窒素製造方法。
【請求項４】分子篩炭素を充填した複数の吸着塔に窒素
と酸素を含有する混合ガスを導入して、少なくとも吸着
工程、均圧工程及び脱着工程を含む一連の工程を順次繰
り返し、連続的に濃縮窒素を得る方法において、各吸着
塔で吸着工程を行っている間に当該吸着塔の出口ガス中
の酸素濃度を測定して、その測定酸素濃度が目的とする
製品濃縮窒素における酸素濃度に達するまでに所定の吸
着時間が経過した場合には、その時点で吸着工程を終了
して均圧工程に移行する一方、この所定の吸着時間が経
過するまでに測定酸素濃度が目的とする製品濃縮窒素に
おける酸素濃度に達した場合には、その時点で吸着工程
を終了して均圧工程に移行することを特徴とする、濃縮
窒素製造方法。
【請求項５】吸着工程の圧力が０．３〜１．０ＭＰａで
あり、脱着工程の圧力が０．０５ＭＰａ〜大気圧であ
る、請求項４に記載の濃縮窒素製造方法。