JP2002159820A - 混合ガスの分離法 - Google Patents
混合ガスの分離法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＰＳＡ方式において、窒素純度を落とすこと
なく、混合ガスを分離する方法を提供すること。 【解決手段】 吸着塔の再生工程を、吸着塔内の原ガス
の大気への排気と製品ガスによる洗浄からなる工程９７
〜２０％と、吸着塔が閉鎖され、製品ガスによる洗浄を
行う管のみが開放されている予備昇圧からなる工程３〜
８０％とからなるように構成する。
なく、混合ガスを分離する方法を提供すること。 【解決手段】 吸着塔の再生工程を、吸着塔内の原ガス
の大気への排気と製品ガスによる洗浄からなる工程９７
〜２０％と、吸着塔が閉鎖され、製品ガスによる洗浄を
行う管のみが開放されている予備昇圧からなる工程３〜
８０％とからなるように構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は混合ガスの分離法に
関する。さらに詳しくは、分子ふるい炭素を充填した２
基以上の吸着塔の一方に窒素を主成分とする原ガスを加
圧下で供給し、それぞれの吸着塔で高圧吸着と低圧再生
を交互に繰り返して窒素を製品ガスとして分離する混合
ガスの分離法において、吸着塔の再生工程を、吸着塔内
のガスの大気への排気と製品ガスによる吸着塔内の洗浄
からなる工程９７〜２０％と、吸着塔が閉鎖され、製品
ガスによる吸着塔内の洗浄を行うラインのみが開放され
ている予備昇圧からなる工程３〜８０％とからなるよう
に構成した、経済的に有利な混合ガスの分離法に関す
る。
関する。さらに詳しくは、分子ふるい炭素を充填した２
基以上の吸着塔の一方に窒素を主成分とする原ガスを加
圧下で供給し、それぞれの吸着塔で高圧吸着と低圧再生
を交互に繰り返して窒素を製品ガスとして分離する混合
ガスの分離法において、吸着塔の再生工程を、吸着塔内
のガスの大気への排気と製品ガスによる吸着塔内の洗浄
からなる工程９７〜２０％と、吸着塔が閉鎖され、製品
ガスによる吸着塔内の洗浄を行うラインのみが開放され
ている予備昇圧からなる工程３〜８０％とからなるよう
に構成した、経済的に有利な混合ガスの分離法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体製造プロセスなどへ窒素ガ
スの需要が増大しており、かかる窒素ガスを製造する方
法として、分子ふるい炭素などの炭素多孔体を使用して
加圧空気から窒素を分離する圧力スイング吸着法（ＰＳ
Ａ法）が多く実施されている。ＰＳＡ法とは、原ガスを
空気とし、製品ガスを窒素とした場合、通常分子ふるい
炭素を充填した２基以上の吸着塔を使用し、一方の吸着
塔に加圧空気を供給して酸素の吸着を行い、窒素を取り
出すとともに、その間他方の吸着塔を脱着に付し、複数
の吸着塔間で酸素の吸着と脱着とを交互に繰り返して、
酸素と窒素の吸着速度の差を利用して連続的に窒素を得
る方法である。
スの需要が増大しており、かかる窒素ガスを製造する方
法として、分子ふるい炭素などの炭素多孔体を使用して
加圧空気から窒素を分離する圧力スイング吸着法（ＰＳ
Ａ法）が多く実施されている。ＰＳＡ法とは、原ガスを
空気とし、製品ガスを窒素とした場合、通常分子ふるい
炭素を充填した２基以上の吸着塔を使用し、一方の吸着
塔に加圧空気を供給して酸素の吸着を行い、窒素を取り
出すとともに、その間他方の吸着塔を脱着に付し、複数
の吸着塔間で酸素の吸着と脱着とを交互に繰り返して、
酸素と窒素の吸着速度の差を利用して連続的に窒素を得
る方法である。
【０００３】吸着塔を２基使用し、空気など窒素を主成
分とする混合ガスをＰＳＡ法により分離し、製品ガスと
して窒素を得る従来の方式を図１により説明する。ま
ず、空気などの窒素を主成分とする原ガスを原ガス供給
ライン１から導入し、圧縮機２で圧縮し、冷却器３を通
じて第１の吸着塔４又は第２の吸着塔５へ導入する。各
吸着塔には分子ふるい炭素が充填されており、一方の吸
着塔が吸着に付されているとき、他方の吸着塔は脱着
（再生）に付されている。すなわち、吸着塔４により吸
着が行われているとき、弁７、１１及び１２は開の状
態、弁８、９、１０、１３及び１４は閉の状態にある。
分とする混合ガスをＰＳＡ法により分離し、製品ガスと
して窒素を得る従来の方式を図１により説明する。ま
ず、空気などの窒素を主成分とする原ガスを原ガス供給
ライン１から導入し、圧縮機２で圧縮し、冷却器３を通
じて第１の吸着塔４又は第２の吸着塔５へ導入する。各
吸着塔には分子ふるい炭素が充填されており、一方の吸
着塔が吸着に付されているとき、他方の吸着塔は脱着
（再生）に付されている。すなわち、吸着塔４により吸
着が行われているとき、弁７、１１及び１２は開の状
態、弁８、９、１０、１３及び１４は閉の状態にある。
【０００４】再生中の吸着塔は、吸着中の吸着塔より生
成した窒素によりオリフィス１５を通じて洗浄（リン
ス）する。かかる窒素によるリンスは、例えば特開平１
−９４９１５号公報に記載されているように、効率よく
ＰＳＡ法を実施するうえで好ましく採用されている方法
であり、後述するように、製品貯槽６の窒素ガスを吸着
塔に供給することもある。
成した窒素によりオリフィス１５を通じて洗浄（リン
ス）する。かかる窒素によるリンスは、例えば特開平１
−９４９１５号公報に記載されているように、効率よく
ＰＳＡ法を実施するうえで好ましく採用されている方法
であり、後述するように、製品貯槽６の窒素ガスを吸着
塔に供給することもある。
【０００５】吸着塔４を吸着に付している場合、該吸着
塔内の分子ふるい炭素が吸着能の許容限界に到達する直
前に、弁７、１２及び１１を閉止し、弁１４及び９を開
いて吸着塔４及び５を連通し、吸着操作時の加圧状態に
置かれている吸着塔４内に残存する窒素比率の高いガス
を、大気圧近傍まで減圧されている吸着塔５へ圧力差で
移動させる。この場合、弁１４を通過するガス流量が弁
９におけるガス流量を上まわるように調整するのが望ま
しい。
塔内の分子ふるい炭素が吸着能の許容限界に到達する直
前に、弁７、１２及び１１を閉止し、弁１４及び９を開
いて吸着塔４及び５を連通し、吸着操作時の加圧状態に
置かれている吸着塔４内に残存する窒素比率の高いガス
を、大気圧近傍まで減圧されている吸着塔５へ圧力差で
移動させる。この場合、弁１４を通過するガス流量が弁
９におけるガス流量を上まわるように調整するのが望ま
しい。
【０００６】所定の時間が経過した後、弁８、１０及び
１３が開の状態、弁７、９、１２及び１４を閉の状態と
して、吸着塔５を吸着に、吸着塔４を脱着に付し、上記
の操作が定期的に交互に繰り返されて製品窒素が連続的
に製造される。
１３が開の状態、弁７、９、１２及び１４を閉の状態と
して、吸着塔５を吸着に、吸着塔４を脱着に付し、上記
の操作が定期的に交互に繰り返されて製品窒素が連続的
に製造される。
【０００７】これらの弁は、タイマーにより設定された
時間に従って逐次自動的に切り換わるようになってお
り、製造された窒素は製品貯槽６に貯蔵され、フローメ
ーターなどの流量測定装置１７を経由して製品ガス取り
出しライン１９から取り出され、消費される。１６は製
品ガスの純度を測定するための酸素濃度計である。分子
ふるい炭素に吸着されたガス（酸素）の脱着は、減圧又
は大気圧により行われ、弁８又は１１が開の状態のとき
に分子ふるい炭素に吸着されたガスが脱着され、脱着ガ
スは排気ライン１８から排気される。
時間に従って逐次自動的に切り換わるようになってお
り、製造された窒素は製品貯槽６に貯蔵され、フローメ
ーターなどの流量測定装置１７を経由して製品ガス取り
出しライン１９から取り出され、消費される。１６は製
品ガスの純度を測定するための酸素濃度計である。分子
ふるい炭素に吸着されたガス（酸素）の脱着は、減圧又
は大気圧により行われ、弁８又は１１が開の状態のとき
に分子ふるい炭素に吸着されたガスが脱着され、脱着ガ
スは排気ライン１８から排気される。
【０００８】以上の操作において、製品窒素の消費が少
ない場合は、製品窒素の純度が必要以上に高くなるた
め、各吸着塔において吸着時間を延長して吸着回数を減
少させ、原ガスである加圧空気の消費を抑えるターンダ
ウンを組み合わせるのが好ましい。また、高い圧力の製
品窒素が必要な場合、流量測定装置１７に流量制御弁を
用いて製品窒素流量を一定に保ち、昇圧機を使用して製
品窒素を昇圧すればよく、この場合、昇圧された製品窒
素を製品貯槽６とは別の製品貯槽に蓄えて使用してもよ
い。製品貯槽の圧力によって適宜ＰＳＡの運転・停止を
制御することもできる。
ない場合は、製品窒素の純度が必要以上に高くなるた
め、各吸着塔において吸着時間を延長して吸着回数を減
少させ、原ガスである加圧空気の消費を抑えるターンダ
ウンを組み合わせるのが好ましい。また、高い圧力の製
品窒素が必要な場合、流量測定装置１７に流量制御弁を
用いて製品窒素流量を一定に保ち、昇圧機を使用して製
品窒素を昇圧すればよく、この場合、昇圧された製品窒
素を製品貯槽６とは別の製品貯槽に蓄えて使用してもよ
い。製品貯槽の圧力によって適宜ＰＳＡの運転・停止を
制御することもできる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】近年、ＰＳＡ法の普及
に伴って、窒素の使用形態は多様化されており、ＰＳＡ
法における生産効率の向上が要求されてきている。ＰＳ
Ａ法は吸着剤の性能に大きく左右されるため、従来は吸
着剤の性能を上げることでＰＳＡ装置の小型化、製品ガ
スの収率向上が図られてきた。
に伴って、窒素の使用形態は多様化されており、ＰＳＡ
法における生産効率の向上が要求されてきている。ＰＳ
Ａ法は吸着剤の性能に大きく左右されるため、従来は吸
着剤の性能を上げることでＰＳＡ装置の小型化、製品ガ
スの収率向上が図られてきた。
【００１０】例えば、ＰＳＡ法において、吸着剤の性能
を向上させる方法の１つとして、吸着剤を小粒径化させ
ることが試みられている。この方法は、吸着剤の表面積
を増加させ、また粒子内へガスが拡散しやすくなるの
で、生産性向上への有効な方法ではあるが、反面、吸着
剤を小粒径化することにより、吸着剤の流動が起こりや
すくなり、吸着剤が紛化しやすくなる。このため、第１
の吸着塔を吸着工程から再生工程に切り替え、第２の吸
着塔で加圧空気を回収して吸着操作を行う場合、回収時
の塔内ガス流速は吸着剤の流動速度以下で行わなければ
ならず、従来の粒径のものより小粒径化されたものの方
が時間が多くかかる。この間、加圧空気を供給する空気
圧縮機は無負荷で運転されるため、特に大型の装置で製
品ガスの収率を上げる妨げになっている。
を向上させる方法の１つとして、吸着剤を小粒径化させ
ることが試みられている。この方法は、吸着剤の表面積
を増加させ、また粒子内へガスが拡散しやすくなるの
で、生産性向上への有効な方法ではあるが、反面、吸着
剤を小粒径化することにより、吸着剤の流動が起こりや
すくなり、吸着剤が紛化しやすくなる。このため、第１
の吸着塔を吸着工程から再生工程に切り替え、第２の吸
着塔で加圧空気を回収して吸着操作を行う場合、回収時
の塔内ガス流速は吸着剤の流動速度以下で行わなければ
ならず、従来の粒径のものより小粒径化されたものの方
が時間が多くかかる。この間、加圧空気を供給する空気
圧縮機は無負荷で運転されるため、特に大型の装置で製
品ガスの収率を上げる妨げになっている。
【００１１】ＰＳＡ法による製品ガスの収率を向上させ
る方法として、特公平６−９８２５８号公報に、再生作
業中の放圧再生工程を８０〜２０％と短縮し、残りの２
０〜８０％を吸着塔を完全に閉鎖したままの静止時間と
して保持する方法が提案されている。しかしながら、こ
の方法は、再生中の洗浄ガスのラインも閉じているた
め、複数の吸着塔を使用する場合は、窒素ガスの純度を
低下させることなく大幅に製品ガスの収率を上げること
はできない。したがって、本発明の目的は、製品窒素の
純度を低下させることなく製品ガスの収率を上げること
が可能な２基以上の吸着塔を使用する改善されたＰＳＡ
法を提供することにある。
る方法として、特公平６−９８２５８号公報に、再生作
業中の放圧再生工程を８０〜２０％と短縮し、残りの２
０〜８０％を吸着塔を完全に閉鎖したままの静止時間と
して保持する方法が提案されている。しかしながら、こ
の方法は、再生中の洗浄ガスのラインも閉じているた
め、複数の吸着塔を使用する場合は、窒素ガスの純度を
低下させることなく大幅に製品ガスの収率を上げること
はできない。したがって、本発明の目的は、製品窒素の
純度を低下させることなく製品ガスの収率を上げること
が可能な２基以上の吸着塔を使用する改善されたＰＳＡ
法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するため鋭意検討を重ね、再生工程中の排気と製
品窒素ガスによる洗浄の工程を短縮し、残りの工程を洗
浄ガスによる予備昇圧とすることにより、窒素純度を落
とすことなく収率を上げる方法を見出し,本発明に至っ
た。すなわち、本発明は、分子ふるい炭素を充填した２
基以上の吸着塔の一方に窒素を主成分とする原ガスを加
圧下で供給し、それぞれの吸着塔で高圧吸着と低圧再生
を交互に繰り返して窒素を製品ガスとして分離する混合
ガスの分離法において、吸着塔の再生工程を、吸着塔内
のガスの大気への排気と製品ガスによる吸着塔内の洗浄
からなる工程９７〜２０％と、吸着塔が閉鎖され、製品
ガスによる吸着塔内の洗浄を行うラインのみが開放され
ている予備昇圧からなる工程３〜８０％とからなるよう
に構成したことを特徴とする混合ガスの分離法である。
を達成するため鋭意検討を重ね、再生工程中の排気と製
品窒素ガスによる洗浄の工程を短縮し、残りの工程を洗
浄ガスによる予備昇圧とすることにより、窒素純度を落
とすことなく収率を上げる方法を見出し,本発明に至っ
た。すなわち、本発明は、分子ふるい炭素を充填した２
基以上の吸着塔の一方に窒素を主成分とする原ガスを加
圧下で供給し、それぞれの吸着塔で高圧吸着と低圧再生
を交互に繰り返して窒素を製品ガスとして分離する混合
ガスの分離法において、吸着塔の再生工程を、吸着塔内
のガスの大気への排気と製品ガスによる吸着塔内の洗浄
からなる工程９７〜２０％と、吸着塔が閉鎖され、製品
ガスによる吸着塔内の洗浄を行うラインのみが開放され
ている予備昇圧からなる工程３〜８０％とからなるよう
に構成したことを特徴とする混合ガスの分離法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明において、吸着塔には分子
ふるい炭素が充填される。分子ふるい炭素とは、３〜５
Åの超ミクロ孔が存在し、細孔径が揃った木炭、石炭、
コークス、やし殻、樹脂、石油ピッチなどを原料として
高温で炭化して製造された木質系、石炭系、樹脂系、ピ
ッチ系などの炭素質材料を細孔調整したものからなる吸
着剤である。かかる分子ふるい炭素を使用してＰＳＡ法
を実施することにより、窒素を主成分とする混合ガスか
ら窒素を製品として分離することができる。また、本発
明で使用する原ガスは、窒素を主成分とするガスであ
り、このようなガスの具体例としては空気が一般的であ
るが、窒素を主成分とし、ＰＳＡが実施可能なガスであ
れば、炭酸ガスなど他のガスを含んでいても差し支えな
い。なお、主成分とは５０容量％以上をいう。
ふるい炭素が充填される。分子ふるい炭素とは、３〜５
Åの超ミクロ孔が存在し、細孔径が揃った木炭、石炭、
コークス、やし殻、樹脂、石油ピッチなどを原料として
高温で炭化して製造された木質系、石炭系、樹脂系、ピ
ッチ系などの炭素質材料を細孔調整したものからなる吸
着剤である。かかる分子ふるい炭素を使用してＰＳＡ法
を実施することにより、窒素を主成分とする混合ガスか
ら窒素を製品として分離することができる。また、本発
明で使用する原ガスは、窒素を主成分とするガスであ
り、このようなガスの具体例としては空気が一般的であ
るが、窒素を主成分とし、ＰＳＡが実施可能なガスであ
れば、炭酸ガスなど他のガスを含んでいても差し支えな
い。なお、主成分とは５０容量％以上をいう。
【００１４】本発明の混合ガスの分離法について、図１
を用いてさらに詳細に説明する。本発明の混合ガスの分
離法の最大の特徴は再生工程にある。通常、ＰＳＡ方式
の再生工程において、吸着塔内の原ガスの大気への排
気、及び吸着塔内を洗浄したガスの放出を続けるため
に、排気ライン１８、排気弁８又は１１は開放されたま
まである。本発明では、この排気ライン１８、排気弁８
又は１１の開放時間を再生工程の９７〜２０％の範囲に
短縮し（工程Ａ）、残りの３〜８０％を、吸着塔内を洗
浄したガスを放出せず、吸着塔を昇圧させる予備昇圧の
工程（工程Ｂ）とする。すなわち、工程Ｂにおいては、
製品ガスによる吸着塔内の洗浄を行うライン（図１にお
けるオリフィス１５を有する配管に相当）のみを開放状
態とする。このようにタイマーを設定してＰＳＡ法を実
施することにより、窒素純度を落とすことなく製品ガス
の収率を上げることができる。
を用いてさらに詳細に説明する。本発明の混合ガスの分
離法の最大の特徴は再生工程にある。通常、ＰＳＡ方式
の再生工程において、吸着塔内の原ガスの大気への排
気、及び吸着塔内を洗浄したガスの放出を続けるため
に、排気ライン１８、排気弁８又は１１は開放されたま
まである。本発明では、この排気ライン１８、排気弁８
又は１１の開放時間を再生工程の９７〜２０％の範囲に
短縮し（工程Ａ）、残りの３〜８０％を、吸着塔内を洗
浄したガスを放出せず、吸着塔を昇圧させる予備昇圧の
工程（工程Ｂ）とする。すなわち、工程Ｂにおいては、
製品ガスによる吸着塔内の洗浄を行うライン（図１にお
けるオリフィス１５を有する配管に相当）のみを開放状
態とする。このようにタイマーを設定してＰＳＡ法を実
施することにより、窒素純度を落とすことなく製品ガス
の収率を上げることができる。
【００１５】工程Ａ又は工程Ｂをこの範囲外に設定する
と本発明の効果があまり発現しなくなる。本発明におい
て、予備昇圧からなる工程を５〜６０％とするとさらに
効果があり、好ましい。また、再生工程において、吸着
塔内の洗浄に用いる製品ガスの流量を、吸着塔１基あた
りの吸着剤充填量の１０〜１００％／分とすると、本発
明の効果がよく発現し、好ましい。
と本発明の効果があまり発現しなくなる。本発明におい
て、予備昇圧からなる工程を５〜６０％とするとさらに
効果があり、好ましい。また、再生工程において、吸着
塔内の洗浄に用いる製品ガスの流量を、吸着塔１基あた
りの吸着剤充填量の１０〜１００％／分とすると、本発
明の効果がよく発現し、好ましい。
【００１６】図２は、吸着塔を２基とした場合のそれぞ
れの吸着塔の動作フローである。図２のうち、原ガスを
空気とした場合の第１の吸着塔の動作について説明す
る。第１の吸着塔４が吸着状態にあるとき、圧縮機２に
より加圧された空気は冷却器３を通り、弁７を通って第
１の吸着塔４に供給される。ここで酸素が吸着され、窒
素が弁１２を通り、製品として製品貯槽６に貯留され
る。弁１０、９、１４、１３は閉の状態にあり、弁７、
１２は開の状態にある。弁１１は開の状態から閉の状態
となる。また、オリフィス１５から製品窒素が第２の吸
着塔５に流入し、吸着塔内をリンスする。
れの吸着塔の動作フローである。図２のうち、原ガスを
空気とした場合の第１の吸着塔の動作について説明す
る。第１の吸着塔４が吸着状態にあるとき、圧縮機２に
より加圧された空気は冷却器３を通り、弁７を通って第
１の吸着塔４に供給される。ここで酸素が吸着され、窒
素が弁１２を通り、製品として製品貯槽６に貯留され
る。弁１０、９、１４、１３は閉の状態にあり、弁７、
１２は開の状態にある。弁１１は開の状態から閉の状態
となる。また、オリフィス１５から製品窒素が第２の吸
着塔５に流入し、吸着塔内をリンスする。
【００１７】次いで、弁１４及び９を開放して第１及び
第２の吸着塔を連通し、両吸着塔を均圧化する。この工
程により加圧空気が回収され、図２では回収と記載され
ている。この後、第１の吸着塔は再生に付される。第１
の吸着塔の再生工程のうち工程Ａにおいて、弁７、９、
１４、１２、１１は閉の状態にあり、弁１０、１３、８
が開の状態にある。そして、オリフィス１５から製品窒
素が第１の吸着塔４に流入し、吸着塔内をリンスする。
工程Ｂでは、弁８を閉止する。次いで、弁１４及び９を
開放して第１及び第２の吸着塔を連通し、両吸着塔を均
圧化する。以後、この操作を定期的に繰り返し、窒素を
連続的に製造する。
第２の吸着塔を連通し、両吸着塔を均圧化する。この工
程により加圧空気が回収され、図２では回収と記載され
ている。この後、第１の吸着塔は再生に付される。第１
の吸着塔の再生工程のうち工程Ａにおいて、弁７、９、
１４、１２、１１は閉の状態にあり、弁１０、１３、８
が開の状態にある。そして、オリフィス１５から製品窒
素が第１の吸着塔４に流入し、吸着塔内をリンスする。
工程Ｂでは、弁８を閉止する。次いで、弁１４及び９を
開放して第１及び第２の吸着塔を連通し、両吸着塔を均
圧化する。以後、この操作を定期的に繰り返し、窒素を
連続的に製造する。
【００１８】図３は、以上の操作における各吸着塔内の
圧力変化を示す線図であり、図４は従来の方式による吸
着塔内の圧力変化を示す線図である。図３及び図４から
明らかなように、一方の吸着塔が吸着工程から再生工程
に切り替わる際、他方の吸着塔は予備昇圧により吸着塔
の圧力が上がっているため、加圧空気の回収時間を短く
することができる。とくに大型の装置では、原ガスであ
る加圧空気を発生させる空気圧縮機を無負荷状態で運転
する時間が減少するため、製品ガス収率の向上効果がよ
く発現する。
圧力変化を示す線図であり、図４は従来の方式による吸
着塔内の圧力変化を示す線図である。図３及び図４から
明らかなように、一方の吸着塔が吸着工程から再生工程
に切り替わる際、他方の吸着塔は予備昇圧により吸着塔
の圧力が上がっているため、加圧空気の回収時間を短く
することができる。とくに大型の装置では、原ガスであ
る加圧空気を発生させる空気圧縮機を無負荷状態で運転
する時間が減少するため、製品ガス収率の向上効果がよ
く発現する。
【００１９】また、一方の吸着塔を吸着工程から再生工
程に切り替える際に、他方の吸着塔が加圧空気を回収し
て吸着操作を行う際に、予備昇圧を行わないときと同じ
長さの回収時間を実施すると、回収後の圧力が上昇し、
従って吸着圧力が上昇し、製品窒素ガスの純度が向上す
ると同時に窒素貯槽の圧力も上昇するので、製品ガスの
供給圧力も上げることが可能となる。
程に切り替える際に、他方の吸着塔が加圧空気を回収し
て吸着操作を行う際に、予備昇圧を行わないときと同じ
長さの回収時間を実施すると、回収後の圧力が上昇し、
従って吸着圧力が上昇し、製品窒素ガスの純度が向上す
ると同時に窒素貯槽の圧力も上昇するので、製品ガスの
供給圧力も上げることが可能となる。
【００２０】
【実施例】参考実験例 ＰＳＡ分離装置として、図１のような吸着塔と窒素貯槽
（各々の容積１．５リットル（Ｌ）の装置を準備した。
各吸着塔に、分子ふるい炭素（クラレケミカル株式会社
２ＧＮ）を吸着塔全容積の９０％になるように充填し、
０．６９ＭＰａの加圧空気を３．９ＮＬ／分で流し、吸
着塔の切り替え周期１２０秒、加圧空気回収時間を５秒
に設定して窒素の分離試験を行ったところ（１サイクル
１２５秒）、吸着圧力０．６４ＭＰａで純度９９．９９
％の窒素ガスが０．９ＮＬ／分で得られた。洗浄ガス
は、分子ふるい炭素量の３０％／分で流した。又、加圧
空気回収後の圧力は０．２８ＭＰａであった。
（各々の容積１．５リットル（Ｌ）の装置を準備した。
各吸着塔に、分子ふるい炭素（クラレケミカル株式会社
２ＧＮ）を吸着塔全容積の９０％になるように充填し、
０．６９ＭＰａの加圧空気を３．９ＮＬ／分で流し、吸
着塔の切り替え周期１２０秒、加圧空気回収時間を５秒
に設定して窒素の分離試験を行ったところ（１サイクル
１２５秒）、吸着圧力０．６４ＭＰａで純度９９．９９
％の窒素ガスが０．９ＮＬ／分で得られた。洗浄ガス
は、分子ふるい炭素量の３０％／分で流した。又、加圧
空気回収後の圧力は０．２８ＭＰａであった。
【００２１】実施例１ 参考実験例と同じ装置と分子ふるい炭素を使用し、再生
工程を各々工程Ａ６０秒及び工程Ｂ６０秒に設定し、こ
の時の加圧空気回収後の圧力を参考実験例と同じ圧力と
し、回収時間は３秒で行った（１サイクル１２３秒）。
０．６９ＭＰａの加圧空気を３．６ＮＬ／分で供給し、
窒素の分離試験を行ったところ、吸着圧力０．６４ＭＰ
ａで純度９９．９９％の窒素ガスが０．９ＮＬ／分で得
られた。洗浄ガスは、分子ふるい炭素量の３０％／分で
流した。この結果から、参考実験例と同じ窒素純度を保
ったまま、１サイクルの時間を短縮することが可能であ
ることがわかる。
工程を各々工程Ａ６０秒及び工程Ｂ６０秒に設定し、こ
の時の加圧空気回収後の圧力を参考実験例と同じ圧力と
し、回収時間は３秒で行った（１サイクル１２３秒）。
０．６９ＭＰａの加圧空気を３．６ＮＬ／分で供給し、
窒素の分離試験を行ったところ、吸着圧力０．６４ＭＰ
ａで純度９９．９９％の窒素ガスが０．９ＮＬ／分で得
られた。洗浄ガスは、分子ふるい炭素量の３０％／分で
流した。この結果から、参考実験例と同じ窒素純度を保
ったまま、１サイクルの時間を短縮することが可能であ
ることがわかる。
【００２２】実施例２ 参考実験例と同じ装置と分子ふるい炭素を使用し、再生
工程を各々工程Ａ６０秒及び工程Ｂ６０秒に設定し、加
圧空気回収時間を５秒で行った（１サイクル１２５
秒）。０．６９ＭＰａの加圧空気を３．６ＮＬ／分で供
給し、窒素の分離試験を行ったところ、吸着圧力０．６
８ＭＰａで純度９９．９９％の窒素ガスが１．９ＮＬ／
分で得られた。洗浄ガスは、分子ふるい炭素量の３０％
／分で流した。この結果から、参考実験例と同じ１サイ
クルの時間に設定して本発明の方法を実施した場合は、
製品窒素の純度を上げることができることがわかる。
工程を各々工程Ａ６０秒及び工程Ｂ６０秒に設定し、加
圧空気回収時間を５秒で行った（１サイクル１２５
秒）。０．６９ＭＰａの加圧空気を３．６ＮＬ／分で供
給し、窒素の分離試験を行ったところ、吸着圧力０．６
８ＭＰａで純度９９．９９％の窒素ガスが１．９ＮＬ／
分で得られた。洗浄ガスは、分子ふるい炭素量の３０％
／分で流した。この結果から、参考実験例と同じ１サイ
クルの時間に設定して本発明の方法を実施した場合は、
製品窒素の純度を上げることができることがわかる。
【００２３】
【発明の効果】本発明により、ＰＳＡ法により、効率よ
く混合ガスを分離する方法を提供することができる。本
発明の方法によれば、窒素純度を落とすことなく製品ガ
スの収率を上げることができ、また、予備昇圧を行うこ
とで加圧空気の回収時間を吸着剤の流動を起こすことな
く短縮することが出来る。さらに、吸着圧力を向上させ
ることができるので、 ＰＳＡ単体で製品窒素ガスの供
給圧力を上げることが可能となり、産業上の有用性が大
きい。
く混合ガスを分離する方法を提供することができる。本
発明の方法によれば、窒素純度を落とすことなく製品ガ
スの収率を上げることができ、また、予備昇圧を行うこ
とで加圧空気の回収時間を吸着剤の流動を起こすことな
く短縮することが出来る。さらに、吸着圧力を向上させ
ることができるので、 ＰＳＡ単体で製品窒素ガスの供
給圧力を上げることが可能となり、産業上の有用性が大
きい。
【図１】ＰＳＡ法による混合ガスの分離方法の一例を示
すフローである。
すフローである。
【図２】吸着塔を２基とした場合のそれぞれの吸着塔の
動作フローである。
動作フローである。
【図３】本発明による吸着塔の圧力変化を示す線図であ
る。
る。
【図４】従来のＰＳＡ方式による吸着塔の圧力変化を示
す線図である。
す線図である。
１ … 原ガス供給ライン ２ … 圧縮機 ３ … 冷却器 ４ … 第１の吸着塔 ５ … 第２の吸着塔 ６ … 製品貯槽 ７〜１４ … 弁 １５ … オリフィス １６ … 酸素濃度計 １７ … 流量測定装置 １８ … 排気ライン １９ … 製品ガス取り出しライン
Claims (3)
- 【請求項１】 分子ふるい炭素を充填した２基以上の吸
着塔の一方に窒素を主成分とする原ガスを加圧下で供給
し、それぞれの吸着塔で高圧吸着と低圧再生を交互に繰
り返して窒素を製品ガスとして分離する混合ガスの分離
法において、吸着塔の再生工程を、吸着塔内のガスの大
気への排気と製品ガスによる吸着塔内の洗浄からなる工
程９７〜２０％と、吸着塔が閉鎖され、製品ガスによる
吸着塔内の洗浄を行うラインのみが開放されている予備
昇圧からなる工程３〜８０％とからなるように構成した
ことを特徴とする混合ガスの分離法。 - 【請求項２】 該予備昇圧からなる工程が５〜６０％で
ある請求項１記載の混合ガスの分離法。 - 【請求項３】 該再生工程において、吸着塔内の洗浄に
用いる製品ガスの流量が、吸着塔１基あたりの吸着剤充
填量の１０〜１００％／分である請求項１又は２記載の
混合ガスの分離法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000358582A JP2002159820A (ja) | 2000-11-27 | 2000-11-27 | 混合ガスの分離法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000358582A JP2002159820A (ja) | 2000-11-27 | 2000-11-27 | 混合ガスの分離法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002159820A true JP2002159820A (ja) | 2002-06-04 |
Family
ID=18830447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000358582A Withdrawn JP2002159820A (ja) | 2000-11-27 | 2000-11-27 | 混合ガスの分離法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002159820A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006025198A1 (ja) * | 2004-08-30 | 2006-03-09 | Kuraray Chemical Co., Ltd | 窒素ガスの分離方法及び分子ふるい炭素 |
-
2000
- 2000-11-27 JP JP2000358582A patent/JP2002159820A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006025198A1 (ja) * | 2004-08-30 | 2006-03-09 | Kuraray Chemical Co., Ltd | 窒素ガスの分離方法及び分子ふるい炭素 |
| KR100851798B1 (ko) * | 2004-08-30 | 2008-08-13 | 구라레 케미칼 가부시키가이샤 | 질소 가스의 분리 방법 및 분자체 탄소 |
| US7670408B2 (en) | 2004-08-30 | 2010-03-02 | Kuraray Chemical Co., Ltd. | Method of separating nitrogen gas and molecular sieve carbon |
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