JP2551461B2 - 空気分離装置における原料空気の前処理方法 - Google Patents
空気分離装置における原料空気の前処理方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、原料空気を圧縮，精製，冷却して液化分離
し、多量の液製品（窒素や酸素等）を製造する空気分離
装置における原料空気の前処理方法に関するものであ
る。
し、多量の液製品（窒素や酸素等）を製造する空気分離
装置における原料空気の前処理方法に関するものであ
る。
第２図に示すように、原料空気Ａを低温で精留分離し
て多量の液製品（窒素や酸素等）を製造する空気分離装
置１は、前処理設備２で原料空気Ａを圧縮，精製した後
に空気分離装置本体部３（内部は要部のみを示し、以下
コールドボックスという）に導入し、コールドボックス
３内の主熱交換器４で液化点近くにまで冷却して精留塔
５で精留分離するもので、コールドボックス３導入前の
原料空気Ａの前処理設備２として、原料空気Ａを圧縮す
る圧縮機６と、該圧縮機６により圧縮されて高温となっ
た原料空気Ａを冷却洗浄する水洗冷却塔７と、原料空気
中の水分や炭酸ガスを除去する一組の吸着器8a,8bと、
該吸着器8a,8bで精製した原料空気Ａの全量をさらに所
定の圧力にまで圧縮する二次圧縮機９とを設け、さらに
必要に応じてアフタークーラ10を設けたものが多く用い
られるようになってきている。
て多量の液製品（窒素や酸素等）を製造する空気分離装
置１は、前処理設備２で原料空気Ａを圧縮，精製した後
に空気分離装置本体部３（内部は要部のみを示し、以下
コールドボックスという）に導入し、コールドボックス
３内の主熱交換器４で液化点近くにまで冷却して精留塔
５で精留分離するもので、コールドボックス３導入前の
原料空気Ａの前処理設備２として、原料空気Ａを圧縮す
る圧縮機６と、該圧縮機６により圧縮されて高温となっ
た原料空気Ａを冷却洗浄する水洗冷却塔７と、原料空気
中の水分や炭酸ガスを除去する一組の吸着器8a,8bと、
該吸着器8a,8bで精製した原料空気Ａの全量をさらに所
定の圧力にまで圧縮する二次圧縮機９とを設け、さらに
必要に応じてアフタークーラ10を設けたものが多く用い
られるようになってきている。
前記一組の吸着器8a,8bには、内部にモレキュラーシ
ーブス等の吸着剤Ｍが充填されており、原料空気Ａの精
製を行う精製工程と、吸着器内の吸着剤Ｍの加熱再生を
行う再生工程とを交互に切替えて用いられる。即ち、一
方の吸着器8aが精製工程にある時は、他方の吸着器8bが
再生工程にある。前記吸着剤Ｍは、一般に低温で前記水
分や炭酸ガスを吸着し、加熱されて吸着した水分や炭酸
ガスを放出するもので、吸着効率を向上させるために
は、できるだけ低温で運転することが望ましい。そのた
め、前記再生工程の最終段には、前記コールドボックス
３からの分離ガスの内の排ガスGwを吸着器8a,8bに導入
して、吸着剤Ｍの予冷を行っている。
ーブス等の吸着剤Ｍが充填されており、原料空気Ａの精
製を行う精製工程と、吸着器内の吸着剤Ｍの加熱再生を
行う再生工程とを交互に切替えて用いられる。即ち、一
方の吸着器8aが精製工程にある時は、他方の吸着器8bが
再生工程にある。前記吸着剤Ｍは、一般に低温で前記水
分や炭酸ガスを吸着し、加熱されて吸着した水分や炭酸
ガスを放出するもので、吸着効率を向上させるために
は、できるだけ低温で運転することが望ましい。そのた
め、前記再生工程の最終段には、前記コールドボックス
３からの分離ガスの内の排ガスGwを吸着器8a,8bに導入
して、吸着剤Ｍの予冷を行っている。
また、前記水洗冷却塔７は、原料空気Ａを冷却水W,Wn
により吸着器8a,8bの運転温度にまで冷却するもので、
この水洗冷却塔７には、コールドボックス３から導出さ
れる排ガスGwの一部を利用して冷却水Ｗの冷却を行う冷
水塔11と、該冷水塔11底部から導出された冷却水Ｗを水
洗冷却塔７の必要温度にまで冷却する冷凍装置12が付設
されている。
により吸着器8a,8bの運転温度にまで冷却するもので、
この水洗冷却塔７には、コールドボックス３から導出さ
れる排ガスGwの一部を利用して冷却水Ｗの冷却を行う冷
水塔11と、該冷水塔11底部から導出された冷却水Ｗを水
洗冷却塔７の必要温度にまで冷却する冷凍装置12が付設
されている。
圧縮機６で圧縮されて90℃以上の高温となった原料空
気Ａは、水洗冷却塔７の下部から導入され、水洗冷却塔
７の中段に導入される常温の冷却水Wnと、上段に導入さ
れる低温の冷却水Ｗにより約８℃にまで冷却される。冷
却された原料空気Ａは、一方の吸着器8aに導入され、該
吸着器8a内の吸着剤Ｍにより水分や炭酸ガスが吸着除去
されて原料空気Ａの精製が行われる。この吸着器8aでの
精製時の吸着熱により約12℃に昇温した原料空気Ａの全
量は、二次圧縮機９に導入されて所定の圧力に昇圧され
る。昇圧された原料空気Ａは、必要によりアフタークー
ラ10で水により冷却されて約40℃となり、コールドボッ
クス３に導入される。
気Ａは、水洗冷却塔７の下部から導入され、水洗冷却塔
７の中段に導入される常温の冷却水Wnと、上段に導入さ
れる低温の冷却水Ｗにより約８℃にまで冷却される。冷
却された原料空気Ａは、一方の吸着器8aに導入され、該
吸着器8a内の吸着剤Ｍにより水分や炭酸ガスが吸着除去
されて原料空気Ａの精製が行われる。この吸着器8aでの
精製時の吸着熱により約12℃に昇温した原料空気Ａの全
量は、二次圧縮機９に導入されて所定の圧力に昇圧され
る。昇圧された原料空気Ａは、必要によりアフタークー
ラ10で水により冷却されて約40℃となり、コールドボッ
クス３に導入される。
コールドボックス３に導入された原料空気Ａは、主熱
交換器４で分離ガス（製品ガスGp,排ガスGw）と熱交換
を行い液化点付近まで冷却されて精留塔５に導入され、
窒素や酸素等に精留分離される。分離後の製品ガスGp及
び排ガスGwは、主熱交換器４で前記原料空気Ａと熱交換
を行い、約37℃に加熱されてコールドボックス３から導
出される。
交換器４で分離ガス（製品ガスGp,排ガスGw）と熱交換
を行い液化点付近まで冷却されて精留塔５に導入され、
窒素や酸素等に精留分離される。分離後の製品ガスGp及
び排ガスGwは、主熱交換器４で前記原料空気Ａと熱交換
を行い、約37℃に加熱されてコールドボックス３から導
出される。
コールドボックス３から導出された窒素や酸素等の製
品ガスGpは、昇圧機13により昇圧されて供給先に送られ
る。一方製品ガスGp以外の排ガスGwは、一部が前記吸着
器8bの加熱再生及び予冷に用いられ、残部が冷水塔11に
導入されて冷却水Ｗの冷却を行う。
品ガスGpは、昇圧機13により昇圧されて供給先に送られ
る。一方製品ガスGp以外の排ガスGwは、一部が前記吸着
器8bの加熱再生及び予冷に用いられ、残部が冷水塔11に
導入されて冷却水Ｗの冷却を行う。
しかしながら、上述のものでは、コールドボックス３
から導出される排ガスGwの温度が約37℃と高いため、排
ガスGwのみでは冷却水Ｗを十分に冷却することができ
ず、別に冷凍装置12を設けて冷却水Ｗを冷却したり、あ
るいは水洗冷却塔７の出口側に原料空気用の冷凍装置を
配置して原料空気Ａを冷却しなければならなかった。ま
た吸着器8a,8bの再生工程における吸着剤Ｍの予冷も十
分に行うことができず、吸着器8a,8bの運転温度高が高
くなり、吸着剤Ｍの性能を十分に生かすことができなか
った。
から導出される排ガスGwの温度が約37℃と高いため、排
ガスGwのみでは冷却水Ｗを十分に冷却することができ
ず、別に冷凍装置12を設けて冷却水Ｗを冷却したり、あ
るいは水洗冷却塔７の出口側に原料空気用の冷凍装置を
配置して原料空気Ａを冷却しなければならなかった。ま
た吸着器8a,8bの再生工程における吸着剤Ｍの予冷も十
分に行うことができず、吸着器8a,8bの運転温度高が高
くなり、吸着剤Ｍの性能を十分に生かすことができなか
った。
そこで本発明は、冷水塔や吸着器で用いる冷却用のガ
スの温度を下げて、十分な原料空気の冷却や吸着器の予
冷を行うことのできる空気分離装置における原料空気の
前処理方法を提供することを目的とする。
スの温度を下げて、十分な原料空気の冷却や吸着器の予
冷を行うことのできる空気分離装置における原料空気の
前処理方法を提供することを目的とする。
上記した目的を達成するために本発明は、圧縮機で圧
縮した原料空気を水洗冷却塔で冷却し、該水洗冷却塔で
冷却した原料空気を吸着器で精製し、該吸着器で精製し
た原料空気をさらに二次圧縮機で圧縮して空気分離装置
本体部（コールドボックス）に導入するとともに、該空
気分離装置本体部から導出される分離ガスにより、前記
水洗冷却塔に導入する冷却水の冷却と前記吸着器の予冷
のいずれか又は双方を行う空気分離装置における原料空
気の前処理方法において、第１に、前記水洗冷却塔に導
入する冷却水の冷却を行う空気分離装置における原料空
気の前処理方法において、前記吸着器で精製された原料
空気の全量と前記空気分離装置本体部から導出される分
離ガスとを、前記空気分離装置本体部外に設置した熱交
換器で熱交換させた後、該熱交換により昇温した原料空
気を前記二次圧縮機に導入するとともに、該熱交換によ
り降温した分離ガスを前記水洗冷却塔に導入する冷却水
の冷却を行う冷水塔に導入することを特徴とし、第２
に、前記熱交換により降温した分離ガスを前記吸着器の
予冷に用いることを特徴とし、第３に、前記熱交換によ
り降温した分離ガスを前記水洗冷却塔に導入する冷却水
の冷却を行う冷水塔に導入するとともに、熱交換後の前
記分離ガスの一部を前記吸着器の予冷に用いることを特
徴としている。
縮した原料空気を水洗冷却塔で冷却し、該水洗冷却塔で
冷却した原料空気を吸着器で精製し、該吸着器で精製し
た原料空気をさらに二次圧縮機で圧縮して空気分離装置
本体部（コールドボックス）に導入するとともに、該空
気分離装置本体部から導出される分離ガスにより、前記
水洗冷却塔に導入する冷却水の冷却と前記吸着器の予冷
のいずれか又は双方を行う空気分離装置における原料空
気の前処理方法において、第１に、前記水洗冷却塔に導
入する冷却水の冷却を行う空気分離装置における原料空
気の前処理方法において、前記吸着器で精製された原料
空気の全量と前記空気分離装置本体部から導出される分
離ガスとを、前記空気分離装置本体部外に設置した熱交
換器で熱交換させた後、該熱交換により昇温した原料空
気を前記二次圧縮機に導入するとともに、該熱交換によ
り降温した分離ガスを前記水洗冷却塔に導入する冷却水
の冷却を行う冷水塔に導入することを特徴とし、第２
に、前記熱交換により降温した分離ガスを前記吸着器の
予冷に用いることを特徴とし、第３に、前記熱交換によ
り降温した分離ガスを前記水洗冷却塔に導入する冷却水
の冷却を行う冷水塔に導入するとともに、熱交換後の前
記分離ガスの一部を前記吸着器の予冷に用いることを特
徴としている。
上述のように、吸着器で精製された原料空気の全量と
空気分離装置本体部から導出される分離ガスとを、空気
分離装置本体部外に設置した熱交換器で熱交換させるこ
とにより、空気分離装置本体部から導出される分離ガス
の温度を下げることができる。
空気分離装置本体部から導出される分離ガスとを、空気
分離装置本体部外に設置した熱交換器で熱交換させるこ
とにより、空気分離装置本体部から導出される分離ガス
の温度を下げることができる。
したがって、冷水塔に導入される分離ガスの温度を低
くできるので、冷却水をより低温にまで冷却することが
できる。また、この低温の分離ガスを吸着器の予冷に用
いることにより、吸着剤を十分に予冷することができ
る。
くできるので、冷却水をより低温にまで冷却することが
できる。また、この低温の分離ガスを吸着器の予冷に用
いることにより、吸着剤を十分に予冷することができ
る。
以下、本発明の一実施例を第１図に基づいて説明す
る。尚、前記第２図に示した従来例と同一要素のものに
は同一符号を付して詳細な説明を省略する。
る。尚、前記第２図に示した従来例と同一要素のものに
は同一符号を付して詳細な説明を省略する。
原料空気Ａは、圧縮機６で圧縮され、水洗冷却塔７で
約８℃にまで冷却された後に一方の吸着器8aに導入され
て精製が行われ、約12℃に昇温して吸着器8aから導出さ
れる。次いで、原料空気Ａの全量はコールドボックス３
の外部に設置した熱交換器14でコールドボックス３から
導出される分離ガスGp,Gwと熱交換を行い約21℃に昇温
し、二次圧縮機９で昇圧，昇温された後にアフタークー
ラ10で約40℃に冷却されてコールドボックス３に導入さ
れる。主熱交換器４でこの約40℃の原料空気Ａと熱交換
を行う分離ガスGp,Gwは、前記従来例と同様に約37℃で
コールドボックス３から導出され、前記熱交換器14に導
入される。
約８℃にまで冷却された後に一方の吸着器8aに導入され
て精製が行われ、約12℃に昇温して吸着器8aから導出さ
れる。次いで、原料空気Ａの全量はコールドボックス３
の外部に設置した熱交換器14でコールドボックス３から
導出される分離ガスGp,Gwと熱交換を行い約21℃に昇温
し、二次圧縮機９で昇圧，昇温された後にアフタークー
ラ10で約40℃に冷却されてコールドボックス３に導入さ
れる。主熱交換器４でこの約40℃の原料空気Ａと熱交換
を行う分離ガスGp,Gwは、前記従来例と同様に約37℃で
コールドボックス３から導出され、前記熱交換器14に導
入される。
そして、約37℃の分離ガスGp,Gwは、この熱交換器14
で前記吸着器8aから二次圧縮機９に至る約12℃の原料空
気Ａの全量と熱交換を行い約15℃に冷却される。約15℃
に冷却された製品ガスGpは、昇圧機13で昇圧されて供給
先に送られ、製品ガスGp以外の排ガスGwは、一部が前記
吸着器8bの加熱再生及び予冷に用いられ、残部が冷水塔
11に導入されて冷却水Ｗの冷却を行う。
で前記吸着器8aから二次圧縮機９に至る約12℃の原料空
気Ａの全量と熱交換を行い約15℃に冷却される。約15℃
に冷却された製品ガスGpは、昇圧機13で昇圧されて供給
先に送られ、製品ガスGp以外の排ガスGwは、一部が前記
吸着器8bの加熱再生及び予冷に用いられ、残部が冷水塔
11に導入されて冷却水Ｗの冷却を行う。
このように、コールドボックス３から導出される分離
ガスGp,Gwを、吸着器8aで精製された原料空気Ａの全量
と熱交換させて冷却することにより、従来より低温の排
ガスGwを得ることができ、冷水塔11における冷却水Ｗの
冷却能力が向上するとともに、吸着器8bの予冷も十分に
行うことができる。
ガスGp,Gwを、吸着器8aで精製された原料空気Ａの全量
と熱交換させて冷却することにより、従来より低温の排
ガスGwを得ることができ、冷水塔11における冷却水Ｗの
冷却能力が向上するとともに、吸着器8bの予冷も十分に
行うことができる。
尚、本実施例では、コールドボックス３から導出され
る分離ガスGp,Gwを全て熱交換器14に導入して冷却する
ように構成しているが、冷水塔11に導入する排ガスGwの
み、あるいは吸着器8bに導入する排ガスGwのみを冷却す
るように構成しても十分な効果を得ることができる。
る分離ガスGp,Gwを全て熱交換器14に導入して冷却する
ように構成しているが、冷水塔11に導入する排ガスGwの
み、あるいは吸着器8bに導入する排ガスGwのみを冷却す
るように構成しても十分な効果を得ることができる。
本発明は以上説明したように、吸着器で精製された原
料空気の全量と前記空気分離装置本体部から導出される
分離ガスとを、前記空気分離装置本体部外に設置した熱
交換器で熱交換させることにより、分離ガスの温度を低
くすることができる。
料空気の全量と前記空気分離装置本体部から導出される
分離ガスとを、前記空気分離装置本体部外に設置した熱
交換器で熱交換させることにより、分離ガスの温度を低
くすることができる。
これにより、低温の分離ガスが冷水塔や吸着器に導入
され、冷却水や吸着剤を冷却する排ガスの温度を低くで
きるので、冷却水や吸着剤を十分に冷却することができ
る。
され、冷却水や吸着剤を冷却する排ガスの温度を低くで
きるので、冷却水や吸着剤を十分に冷却することができ
る。
上記のごとく、冷却水を十分に冷却することで、従来
設けられていた冷却水冷却用の冷凍装置を省略でき、設
備費や動力費の低減を図れる。
設けられていた冷却水冷却用の冷凍装置を省略でき、設
備費や動力費の低減を図れる。
また、吸着剤を十分に冷却することで、吸着剤の異常
昇温等を防止するとともに、吸着剤の能力を十分に発揮
させることができ、安定した効率の良い運転を行うこと
ができる。
昇温等を防止するとともに、吸着剤の能力を十分に発揮
させることができ、安定した効率の良い運転を行うこと
ができる。
本発明の方法は、最近多く採用されるようになった吸
着器を用いて不純物を除去する型式の空気分離装置にお
いて、製品窒素をできるだけ多量に採取するために、冷
水塔における冷却源となるべき排ガス量が不足し、その
ため水洗冷却塔の冷却水が不足しているので特に有効で
ある。
着器を用いて不純物を除去する型式の空気分離装置にお
いて、製品窒素をできるだけ多量に採取するために、冷
水塔における冷却源となるべき排ガス量が不足し、その
ため水洗冷却塔の冷却水が不足しているので特に有効で
ある。
第１図は本発明の一実施例を説明するための系統図、第
２図は従来例を説明するための系統図である。 １……空気分離装置、２……前処理設備、３……コール
ドボックス（空気分離装置本体部）、４……主熱交換
器、５……精留塔、６……圧縮機、７……水洗冷却塔、
8a,8b……吸着器、９……二次圧縮機、10……アフター
クーラ、11……冷水塔、12……冷凍装置、13……昇圧
機、14……熱交換器、Ａ……原料空気、Gp……製品ガ
ス、Gw……排ガス、Ｍ……吸着剤、W,Wn……冷却水
２図は従来例を説明するための系統図である。 １……空気分離装置、２……前処理設備、３……コール
ドボックス（空気分離装置本体部）、４……主熱交換
器、５……精留塔、６……圧縮機、７……水洗冷却塔、
8a,8b……吸着器、９……二次圧縮機、10……アフター
クーラ、11……冷水塔、12……冷凍装置、13……昇圧
機、14……熱交換器、Ａ……原料空気、Gp……製品ガ
ス、Gw……排ガス、Ｍ……吸着剤、W,Wn……冷却水
Claims (3)
- 【請求項１】圧縮機で圧縮した原料空気を水洗冷却塔で
冷却し、該水洗冷却塔で冷却した原料空気を吸着器で精
製し、該吸着器で精製した原料空気をさらに二次圧縮機
で圧縮して空気分離装置本体部に導入するとともに、該
空気分離装置本体部から導出される分離ガスにより、前
記水洗冷却塔に導入する冷却水の冷却を行う空気分離装
置における原料空気の前処理方法において、前記吸着器
で精製された原料空気の全量と前記空気分離装置本体部
から導出される分離ガスとを、前記空気分離装置本体部
外に設置した熱交換器で熱交換させた後、該熱交換によ
り昇温した原料空気を前記二次圧縮機に導入するととも
に、該熱交換により降温した分離ガスを前記水洗冷却塔
に導入する冷却水の冷却を行う冷水塔に導入することを
特徴とする空気分離装置における原料空気の前処理方
法。 - 【請求項２】圧縮機で圧縮した原料空気を水洗冷却塔で
冷却し、該水洗冷却塔で冷却した原料空気を吸着器で精
製し、該吸着器で精製した原料空気をさらに二次圧縮機
で圧縮して空気分離装置本体部に導入するとともに、該
空気分離装置本体部から導出される分離ガスにより、前
記吸着器の予冷を行う空気分離装置における原料空気の
前処理方法において、前記吸着器で精製された原料空気
の全量と前記空気分離装置本体部から導出される分離ガ
スとを、前記空気分離装置本体部外に設置した熱交換器
で熱交換させた後、該熱交換により昇温した原料空気を
前記二次圧縮機に導入するとともに、該熱交換により降
温した分離ガスを前記吸着器の予冷に用いることを特徴
とする空気分離装置における原料空気の前処理方法。 - 【請求項３】圧縮機で圧縮した原料空気を水洗冷却塔で
冷却し、該水洗冷却塔で冷却した原料空気を吸着器で精
製し、該吸着器で精製した原料空気をさらに二次圧縮機
で圧縮して空気分離装置本体部に導入するとともに、該
空気分離装置本体部から導出される分離ガスにより、前
記水洗冷却塔に導入する冷却水の冷却と前記吸着器の予
冷を行う空気分離装置における原料空気の前処理方法に
おいて、前記吸着器で精製された原料空気の全量と前記
空気分離装置本体部から導出される分離ガスとを、前記
空気分離装置本体部外に設置した熱交換器で熱交換させ
た後、該熱交換により昇温した原料空気を前記二次圧縮
機に導入するとともに、該熱交換により降温した分離ガ
スを前記水洗冷却塔に導入する冷却水の冷却を行う冷水
塔に導入し、かつ、前記熱交換により降温した分離ガス
の一部を前記吸着器の予冷に用いることを特徴とする空
気分離装置における原料空気の前処理方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63166589A JP2551461B2 (ja) | 1988-07-04 | 1988-07-04 | 空気分離装置における原料空気の前処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63166589A JP2551461B2 (ja) | 1988-07-04 | 1988-07-04 | 空気分離装置における原料空気の前処理方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0217380A JPH0217380A (ja) | 1990-01-22 |
| JP2551461B2 true JP2551461B2 (ja) | 1996-11-06 |
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ID=15834081
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63166589A Expired - Fee Related JP2551461B2 (ja) | 1988-07-04 | 1988-07-04 | 空気分離装置における原料空気の前処理方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2551461B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008022805A (ja) | 2006-07-24 | 2008-02-07 | Fujitsu Ltd | 物質を吸引又は吐出する装置及び方法 |
| FR2962799B1 (fr) * | 2010-07-13 | 2014-07-04 | Air Liquide | Ensemble de refroidissement et appareil de separation d'air par distillation cryogenique comprenant un tel ensemble de refroidissement |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6237674A (ja) * | 1985-08-12 | 1987-02-18 | 大同ほくさん株式会社 | 酸素ガス製造装置 |
| JPS63143482A (ja) * | 1986-12-05 | 1988-06-15 | 株式会社日立製作所 | Ｔｓａ吸着式空気深冷分離装置 |
-
1988
- 1988-07-04 JP JP63166589A patent/JP2551461B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
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| JPS63143482A (ja) * | 1986-12-05 | 1988-06-15 | 株式会社日立製作所 | Ｔｓａ吸着式空気深冷分離装置 |
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| JPH0217380A (ja) | 1990-01-22 |
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