JP3102679B2 - 非透過物の仕事量の回収を伴うイオン輸送膜による酸素製造 - Google Patents
非透過物の仕事量の回収を伴うイオン輸送膜による酸素製造Info
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- B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
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- B01D—SEPARATION
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Description
【０００１】
【発明の分野】本発明は、イオン輸送膜による酸素含有
ガスからの酸素の分離、および特に酸素透過生成物の利
用と共に冷却し加圧された酸素減損非透過ガスからの有
用な仕事量の回収に関する。
ガスからの酸素の分離、および特に酸素透過生成物の利
用と共に冷却し加圧された酸素減損非透過ガスからの有
用な仕事量の回収に関する。
【０００２】
【発明の背景】酸素は、選択的透過性非多孔質イオン輸
送膜の形態で使用される無機酸化物セラミック材料によ
って、高温で空気から回収することができる。膜間の酸
素分圧差または電圧差によって、酸素イオンは供給側か
ら膜を通って透過側へ移動し、ここでイオンは再び結合
し、電子と酸素ガスを形成する。圧力駆動型のイオン輸
送膜は、本明細書では、電子が膜を通って同時に移動し
て、内部の電気的中性が保たれる混合導体膜として定義
される。電気駆動型のイオン輸送膜は、本明細書では電
子が外部回路中を膜の透過側から供給側へ電圧の差によ
って流れる、固体電解質膜として定義される。このよう
な膜の特徴および応用の包括的な総説は、J.D. Wright
およびR.J. Copelandにより“Advanced Oxygen Separat
ion Membranes”と題して、Gas Reserch InstituteのRe
port No. TDA-GRI-90／0303（１９９０年９月号）に記
載されている。
送膜の形態で使用される無機酸化物セラミック材料によ
って、高温で空気から回収することができる。膜間の酸
素分圧差または電圧差によって、酸素イオンは供給側か
ら膜を通って透過側へ移動し、ここでイオンは再び結合
し、電子と酸素ガスを形成する。圧力駆動型のイオン輸
送膜は、本明細書では、電子が膜を通って同時に移動し
て、内部の電気的中性が保たれる混合導体膜として定義
される。電気駆動型のイオン輸送膜は、本明細書では電
子が外部回路中を膜の透過側から供給側へ電圧の差によ
って流れる、固体電解質膜として定義される。このよう
な膜の特徴および応用の包括的な総説は、J.D. Wright
およびR.J. Copelandにより“Advanced Oxygen Separat
ion Membranes”と題して、Gas Reserch InstituteのRe
port No. TDA-GRI-90／0303（１９９０年９月号）に記
載されている。
【０００３】イオン輸送膜を使用する、高温（典型的に
は７００〜１１００℃）での空気から酸素の回収では、
膜の透過および非透過流れにおいて、著しい量の熱エネ
ルギーを得ることができる。エネルギーの回収およびそ
の有効利用は、圧縮器、燃焼器、熱風タービン、蒸気タ
ービンおよび混合導電体膜モジュールを有する熱交換器
を組み込むことによって可能である。米国特許第４,５
４５,７８７号には、混合導電体セラミック膜の一体操
作における酸素および正味動力の製造が開示されてい
る。空気を圧縮し、加熱し、膜分離器を通過させて酸素
透過流れおよび酸素含有非透過流れを作る。非透過流れ
は、燃料を用いて燃焼させ、熱い燃焼ガスを熱風タービ
ン中で膨張させる。タービンは圧縮器に軸動力を供給
し、電気を取り出すための発電機を動かし、そしてター
ビンの排気は場合により、蒸気を共生成するのにまたは
圧縮された空気膜供給物を予熱するのに使用する。別法
では、膜は燃焼工程の下流に置かれる。
は７００〜１１００℃）での空気から酸素の回収では、
膜の透過および非透過流れにおいて、著しい量の熱エネ
ルギーを得ることができる。エネルギーの回収およびそ
の有効利用は、圧縮器、燃焼器、熱風タービン、蒸気タ
ービンおよび混合導電体膜モジュールを有する熱交換器
を組み込むことによって可能である。米国特許第４,５
４５,７８７号には、混合導電体セラミック膜の一体操
作における酸素および正味動力の製造が開示されてい
る。空気を圧縮し、加熱し、膜分離器を通過させて酸素
透過流れおよび酸素含有非透過流れを作る。非透過流れ
は、燃料を用いて燃焼させ、熱い燃焼ガスを熱風タービ
ン中で膨張させる。タービンは圧縮器に軸動力を供給
し、電気を取り出すための発電機を動かし、そしてター
ビンの排気は場合により、蒸気を共生成するのにまたは
圧縮された空気膜供給物を予熱するのに使用する。別法
では、膜は燃焼工程の下流に置かれる。
【０００４】米国特許第５,０３５,７２７号には、固体
電解質膜を外部燃焼ガスタービンと組み合わせ、ここで
圧縮した空気を間接的に加熱して、膜モジュールを通過
させることによって酸素を回収することを記載してい
る。非透過ガスを熱風タービンで膨張させ、タービンの
排気を直接燃焼により加熱して、燃焼生成物は、膜供給
物に間接的に熱を供給する。膜供給物と熱交換した後、
廃熱から蒸気を回収する。
電解質膜を外部燃焼ガスタービンと組み合わせ、ここで
圧縮した空気を間接的に加熱して、膜モジュールを通過
させることによって酸素を回収することを記載してい
る。非透過ガスを熱風タービンで膨張させ、タービンの
排気を直接燃焼により加熱して、燃焼生成物は、膜供給
物に間接的に熱を供給する。膜供給物と熱交換した後、
廃熱から蒸気を回収する。
【０００５】米国特許第５,１１８,３９５号には、固体
電解質膜を使用してガスタービン排気から酸素を回収す
ると同時に電力と蒸気を同時に製造することが記載され
ている。補助バーナーによって膜処理前にタービンの排
気を加熱し、膜の非透過流れによって蒸気を発生させ
る。関連の米国特許第５,１７４,８６６号は、中間のタ
ービン排気が膜を通過し、さらに膜の非透過流れを別の
タービン工程によって膨張させる、類似の系を開示して
いる。いずれの特許においても、タービンの軸動力は、
空気圧縮器および発電機を動かすのに使用する。
電解質膜を使用してガスタービン排気から酸素を回収す
ると同時に電力と蒸気を同時に製造することが記載され
ている。補助バーナーによって膜処理前にタービンの排
気を加熱し、膜の非透過流れによって蒸気を発生させ
る。関連の米国特許第５,１７４,８６６号は、中間のタ
ービン排気が膜を通過し、さらに膜の非透過流れを別の
タービン工程によって膨張させる、類似の系を開示して
いる。いずれの特許においても、タービンの軸動力は、
空気圧縮器および発電機を動かすのに使用する。
【０００６】上記J.D. WrightおよびR.J. Copelandの報
告には、第５５頁に、空気を圧縮し、加熱ヒーターで間
接的に加熱し、圧縮して膜を通し、酸素および非透過ガ
スを得る。非透過ガスは加熱ヒーター中で天然ガスと一
緒に燃焼させ、燃焼生成物を熱風タービンにより膨張さ
せ、圧縮器および発電機を動かす。膜への空気供給物の
加熱並びにタービンによる処理前の燃料および非透過ガ
スの燃焼は一体化された単一の燃焼室で実施する。
告には、第５５頁に、空気を圧縮し、加熱ヒーターで間
接的に加熱し、圧縮して膜を通し、酸素および非透過ガ
スを得る。非透過ガスは加熱ヒーター中で天然ガスと一
緒に燃焼させ、燃焼生成物を熱風タービンにより膨張さ
せ、圧縮器および発電機を動かす。膜への空気供給物の
加熱並びにタービンによる処理前の燃料および非透過ガ
スの燃焼は一体化された単一の燃焼室で実施する。
【０００７】米国特許第５,２４５,１１０号（PCT Inte
rnational Publication No. WO 93／06041に相当）に
は、ガスタービンと酸素選択性膜系との一体化が開示さ
れている。膜の透過側を、空気を通過させて約３５体積
％の酸素を含有する、空気濃縮物を得る。空気濃縮物
は、炭化水素リホーマーまたはガス化工程に使用され、
リホーマーまたはガス化器からのティルガスは、タービ
ンへの熱ガスの流れを均衡させるために、ガスタービン
燃焼器に入れられる。透過物および膜掃引空気からの窒
素は、酸素が改質またはガス化工程で消費される時に失
われた物質と置き換わり、これによってタービンは所望
の物質および熱収支が維持される。
rnational Publication No. WO 93／06041に相当）に
は、ガスタービンと酸素選択性膜系との一体化が開示さ
れている。膜の透過側を、空気を通過させて約３５体積
％の酸素を含有する、空気濃縮物を得る。空気濃縮物
は、炭化水素リホーマーまたはガス化工程に使用され、
リホーマーまたはガス化器からのティルガスは、タービ
ンへの熱ガスの流れを均衡させるために、ガスタービン
燃焼器に入れられる。透過物および膜掃引空気からの窒
素は、酸素が改質またはガス化工程で消費される時に失
われた物質と置き換わり、これによってタービンは所望
の物質および熱収支が維持される。
【０００８】Gas Separation and Purification（１９
９２年）、第６巻、第４号、第２０１〜２０５頁にD.J.
Clarkらにより“Separation of Oxgen by Using Zirco
niaSolid Electrolyte Membranes”と題された論文に
は、ガス化に使用するための酸素の回収を伴う、一体化
した石炭ガス化−ガスタービン熱電併給系を開示してい
る。膜の非透過物をガス化装置からのガスと共に燃焼さ
せ、ガスタービン熱電併給系を通過させる。
９２年）、第６巻、第４号、第２０１〜２０５頁にD.J.
Clarkらにより“Separation of Oxgen by Using Zirco
niaSolid Electrolyte Membranes”と題された論文に
は、ガス化に使用するための酸素の回収を伴う、一体化
した石炭ガス化−ガスタービン熱電併給系を開示してい
る。膜の非透過物をガス化装置からのガスと共に燃焼さ
せ、ガスタービン熱電併給系を通過させる。
【０００９】上記文献に記載の技術では、イオン輸送膜
からの熱加圧された非透過ガス中に含まれるエネルギー
は、膜の温度でまたはそれより高い温度で作動する高温
膨張タービンに回収される。このタイプのエネルギー回
収は、イオン輸送膜とガスを燃料とする燃焼タービンを
使用して電力を発生させる、複合サイクル発電発生系と
の一体化に非常に適している。エネルギーの回収、ある
いは膜作動温度よりも低い温度での加圧された非透過ガ
スに含まれる有用な仕事量の回収については、先行技術
では取り扱われていない。
からの熱加圧された非透過ガス中に含まれるエネルギー
は、膜の温度でまたはそれより高い温度で作動する高温
膨張タービンに回収される。このタイプのエネルギー回
収は、イオン輸送膜とガスを燃料とする燃焼タービンを
使用して電力を発生させる、複合サイクル発電発生系と
の一体化に非常に適している。エネルギーの回収、ある
いは膜作動温度よりも低い温度での加圧された非透過ガ
スに含まれる有用な仕事量の回収については、先行技術
では取り扱われていない。
【００１０】エネルギーの回収、あるいはより低い温度
での加圧された非透過ガスからの有用な仕事量の回収に
よって、先行技術に教示されている方法では不可能であ
った用途に非透過ガスを使用することができる。以下に
記載する本発明は、膜の温度より低い温度で加圧された
非透過物に含まれるエネルギーの回収に関するものであ
り、そしてこのエネルギーを酸素透過生成得物といくつ
かの一体化された用途で利用することを開示している。
での加圧された非透過ガスからの有用な仕事量の回収に
よって、先行技術に教示されている方法では不可能であ
った用途に非透過ガスを使用することができる。以下に
記載する本発明は、膜の温度より低い温度で加圧された
非透過物に含まれるエネルギーの回収に関するものであ
り、そしてこのエネルギーを酸素透過生成得物といくつ
かの一体化された用途で利用することを開示している。
【００１１】
【発明の概要】本発明は、酸素含有原料ガスの流れを圧
縮し、加熱して、熱い圧縮された原料を得、そしてその
熱い圧縮された原料を膜分離領域を供給側と透過側に分
割している、一つまたはそれ以上の酸素選択性イオン輸
送膜からなる膜分離領域を通過させることからなる、酸
素含有ガスから酸素を回収する方法である。熱い圧縮さ
れた酸素減損非透過ガスは供給側から回収し、熱い酸素
透過生成物は、第一の温度で作動する、分離領域の透過
側から回収される。熱い圧縮した、酸素減損非透過ガス
の少なくとも一部は、第二の温度に冷却され、得られた
ガスの少なくとも一部から有用な仕事量が回収される。
好ましくは、酸素含有原料ガスは空気であり、酸素透過
生成物は少なくとも９８体積％の酸素を含む高純度酸素
である。酸素含有供給ガスの流れは、熱い圧縮した酸素
減損非透過ガスを用いて、また場合により熱い酸素透過
生成物を用いて間接熱交換により少なくとも一部を加熱
することができる。
縮し、加熱して、熱い圧縮された原料を得、そしてその
熱い圧縮された原料を膜分離領域を供給側と透過側に分
割している、一つまたはそれ以上の酸素選択性イオン輸
送膜からなる膜分離領域を通過させることからなる、酸
素含有ガスから酸素を回収する方法である。熱い圧縮さ
れた酸素減損非透過ガスは供給側から回収し、熱い酸素
透過生成物は、第一の温度で作動する、分離領域の透過
側から回収される。熱い圧縮した、酸素減損非透過ガス
の少なくとも一部は、第二の温度に冷却され、得られた
ガスの少なくとも一部から有用な仕事量が回収される。
好ましくは、酸素含有原料ガスは空気であり、酸素透過
生成物は少なくとも９８体積％の酸素を含む高純度酸素
である。酸素含有供給ガスの流れは、熱い圧縮した酸素
減損非透過ガスを用いて、また場合により熱い酸素透過
生成物を用いて間接熱交換により少なくとも一部を加熱
することができる。
【００１２】イオン輸送膜が複合導体膜である場合、酸
素含有原料ガスの流れを、付加的な加熱工程でさらに加
熱して、熱い加圧された原料が得られる。この付加的な
加熱工程は、電気抵抗加熱、燃料を用いた、熱い加圧さ
れた原料の直火燃焼、または高温プロセス流体を用いた
間接熱交換からなる群より選ばれる。イオン輸送膜が、
固体電解質膜である場合、固体電解質膜の操作で発生し
た熱の一部を付加的な加熱工程で利用する。
素含有原料ガスの流れを、付加的な加熱工程でさらに加
熱して、熱い加圧された原料が得られる。この付加的な
加熱工程は、電気抵抗加熱、燃料を用いた、熱い加圧さ
れた原料の直火燃焼、または高温プロセス流体を用いた
間接熱交換からなる群より選ばれる。イオン輸送膜が、
固体電解質膜である場合、固体電解質膜の操作で発生し
た熱の一部を付加的な加熱工程で利用する。
【００１３】冷却された非透過ガスから回収された有用
な仕事量は、酸素透過生成物と組み合わせて使用するの
が好ましい。一つの実施態様では、冷却し加圧された、
酸素減損非透過ガスの一部は、燃料を燃焼させるための
酸化剤の一部として酸素透過生成物を利用する、酸素の
豊富な燃焼プロセスにおいて液体燃料を噴霧するのに使
用する。冷却し加圧された、酸素減損非透過ガスは、液
体燃料を蒸発させるために６００°Ｆまでの温度で使用
できる。別法となる実施態様では、熱い酸素透過生成物
を冷却し、得られた冷却し加圧された、酸素減損非透過
ガスの一部を膨張させることによって駆動する圧縮器中
で圧縮する。別の実施態様では、冷却し加圧された、酸
素減損非透過ガスによって、圧力スイング吸着またはポ
リマー膜透過工程の原料とされ、そこから高純度窒素生
成物が回収される。原料の圧縮は一般的には必要なく、
これは冷却し加圧された、酸素減損非透過ガスの圧力
が、ＰＳＡまたはポリマー膜プロセスに圧縮駆動力を与
えるのに十分だからである。
な仕事量は、酸素透過生成物と組み合わせて使用するの
が好ましい。一つの実施態様では、冷却し加圧された、
酸素減損非透過ガスの一部は、燃料を燃焼させるための
酸化剤の一部として酸素透過生成物を利用する、酸素の
豊富な燃焼プロセスにおいて液体燃料を噴霧するのに使
用する。冷却し加圧された、酸素減損非透過ガスは、液
体燃料を蒸発させるために６００°Ｆまでの温度で使用
できる。別法となる実施態様では、熱い酸素透過生成物
を冷却し、得られた冷却し加圧された、酸素減損非透過
ガスの一部を膨張させることによって駆動する圧縮器中
で圧縮する。別の実施態様では、冷却し加圧された、酸
素減損非透過ガスによって、圧力スイング吸着またはポ
リマー膜透過工程の原料とされ、そこから高純度窒素生
成物が回収される。原料の圧縮は一般的には必要なく、
これは冷却し加圧された、酸素減損非透過ガスの圧力
が、ＰＳＡまたはポリマー膜プロセスに圧縮駆動力を与
えるのに十分だからである。
【００１４】
【発明の詳述】本発明は、圧縮、加熱およびエネルギー
回収工程と一体となった固体セラミックイオン輸送膜を
使用して、酸素含有ガス、好ましくは空気から酸素を製
造する。膜は、膜間の酸素分圧差または電圧差によっ
て、酸素イオンが供給側から酸素イオンが再び結合し酸
素ガスと自由電子を形成する透過側へ膜を通って移動す
るメカニズムによって作動する。圧力駆動タイプのイオ
ン輸送膜は、ここでは、電子が膜を通って移動すると、
同時に内部の電気的中性が保たれる複合導体膜として定
義される。圧力駆動の用語は、酸素イオンが酸素分圧を
下げる方向へ膜を通って移動することを意味する。電気
駆動タイプのイオン輸送膜は、ここでは、膜の透過側か
ら供給側へ電圧の差によって働く外部回路を電子が流れ
る、固体電解質膜として定義される。いずれのタイプで
も機械的に完全な膜でガスが漏れないで作動すれば、酸
素の選択性は無限である。実際の用途では、少なくとも
９８体積％の酸素を含む高純度酸素生成物が得られる。
回収工程と一体となった固体セラミックイオン輸送膜を
使用して、酸素含有ガス、好ましくは空気から酸素を製
造する。膜は、膜間の酸素分圧差または電圧差によっ
て、酸素イオンが供給側から酸素イオンが再び結合し酸
素ガスと自由電子を形成する透過側へ膜を通って移動す
るメカニズムによって作動する。圧力駆動タイプのイオ
ン輸送膜は、ここでは、電子が膜を通って移動すると、
同時に内部の電気的中性が保たれる複合導体膜として定
義される。圧力駆動の用語は、酸素イオンが酸素分圧を
下げる方向へ膜を通って移動することを意味する。電気
駆動タイプのイオン輸送膜は、ここでは、膜の透過側か
ら供給側へ電圧の差によって働く外部回路を電子が流れ
る、固体電解質膜として定義される。いずれのタイプで
も機械的に完全な膜でガスが漏れないで作動すれば、酸
素の選択性は無限である。実際の用途では、少なくとも
９８体積％の酸素を含む高純度酸素生成物が得られる。
【００１５】ここに記載している発明の重要な特徴は、
加圧された、酸素減損非透過ガスを、膜作動温度より低
い温度で膨張させることによって、エネルギーまたは有
用な仕事量を回収することである。膜の作動温度より低
い温度で膨張させて、エネルギーすなわち有用な仕事量
を回収することによって、この仕事量を利用する方法
は、イオン輸送膜の操作における先行技術と比べて、よ
り広い範囲の選択性を有する。先行技術の方法では、加
圧された、酸素減損非透過ガスは、熱ガス膨張タービン
を通じて膨張させることによって膜作動温度またはそれ
以上で用いて、典型的には原料空気を圧縮し、場合によ
り電力を発生させる。
加圧された、酸素減損非透過ガスを、膜作動温度より低
い温度で膨張させることによって、エネルギーまたは有
用な仕事量を回収することである。膜の作動温度より低
い温度で膨張させて、エネルギーすなわち有用な仕事量
を回収することによって、この仕事量を利用する方法
は、イオン輸送膜の操作における先行技術と比べて、よ
り広い範囲の選択性を有する。先行技術の方法では、加
圧された、酸素減損非透過ガスは、熱ガス膨張タービン
を通じて膨張させることによって膜作動温度またはそれ
以上で用いて、典型的には原料空気を圧縮し、場合によ
り電力を発生させる。
【００１６】本明細書における有用な仕事量の定義は、
冷却加圧された、酸素減損非透過ガスを膨張させること
により生じる仕事量のことである。この有用な仕事量は
以下ａ）空気式の工具および装置、例えばドリル、グラ
インダー、エアモーター、チッパー、ガスブースター、
ハンマー、衝撃レンチ等の操作；ｂ）ガス駆動ノズル中
の単一または多相流体、例えば燃料、塗料、顔料、接着
剤、スラリー等；ｃ）固体の空気運搬；ｄ）さらに供給
物を圧縮する必要なしに、圧力スイング吸着またはポリ
マー膜透過プロセスによって冷却され、加圧された、酸
素減損非透過ガスを高純度窒素生成物中に分離する；
ｅ）スタンピングまたはガスの吹込み成形による材料の
機械的変形、例えばガラスまたはプラスチックボトルの
製造およびｆ）材料表面の清浄または仕上げ用の粒状物
質の加速：を含む多くの用途に利用することができる。
Compressed Air and Gas Handbook、第５版、J.P. Roll
ins編、Prentice-Hall（１９７３年）、第２６５〜４１
２頁に記載されているように、多くの別な用途が可能で
ある。冷却され、加圧され、酸素減損非透過物からの仕
事量の回収は、燃焼系、例えばプロセス炉、ボイラー、
焼却炉、溶接および切断装置等において酸化剤として酸
素透過生成物の使用と組み合わせて実施しうる。また、
酸素透過生成物は、排水処理、木材パルプの漂白および
脱リグニン化、木材パルプ液の酸化並びに関連適用で生
じる化学反応の反応剤または酸化剤として使用すること
ができる。
冷却加圧された、酸素減損非透過ガスを膨張させること
により生じる仕事量のことである。この有用な仕事量は
以下ａ）空気式の工具および装置、例えばドリル、グラ
インダー、エアモーター、チッパー、ガスブースター、
ハンマー、衝撃レンチ等の操作；ｂ）ガス駆動ノズル中
の単一または多相流体、例えば燃料、塗料、顔料、接着
剤、スラリー等；ｃ）固体の空気運搬；ｄ）さらに供給
物を圧縮する必要なしに、圧力スイング吸着またはポリ
マー膜透過プロセスによって冷却され、加圧された、酸
素減損非透過ガスを高純度窒素生成物中に分離する；
ｅ）スタンピングまたはガスの吹込み成形による材料の
機械的変形、例えばガラスまたはプラスチックボトルの
製造およびｆ）材料表面の清浄または仕上げ用の粒状物
質の加速：を含む多くの用途に利用することができる。
Compressed Air and Gas Handbook、第５版、J.P. Roll
ins編、Prentice-Hall（１９７３年）、第２６５〜４１
２頁に記載されているように、多くの別な用途が可能で
ある。冷却され、加圧され、酸素減損非透過物からの仕
事量の回収は、燃焼系、例えばプロセス炉、ボイラー、
焼却炉、溶接および切断装置等において酸化剤として酸
素透過生成物の使用と組み合わせて実施しうる。また、
酸素透過生成物は、排水処理、木材パルプの漂白および
脱リグニン化、木材パルプ液の酸化並びに関連適用で生
じる化学反応の反応剤または酸化剤として使用すること
ができる。
【００１７】本発明の一般的な実施態様を、図１に示
す。酸素含有ガス１、好ましくは空気を圧縮領域１０１
で２.１〜３５.２kg／cm2（３０〜５００psia）、好ま
しくは５.６〜１４.０kg／cm2（８０〜２００psia）の
圧力に圧縮する。圧縮領域１０１には、遠心、軸方向、
スクリューまたは往復圧縮器が含まれ、場合により多段
階であり、そして場合により中間冷却される。断熱モー
ドで中間冷却なしに作動させる時は、圧縮された供給物
３は、１７７〜５９３℃（３５０〜１,１００°Ｆ）の
温度になる。等温モードで中間冷却を用いて作動する時
は、圧縮された供給物３は６５.６〜１７７℃（１５０
〜３５０°Ｆ）になる。場合により、圧縮された原料３
の一部５または７を、他に使用するために取り出す（後
に記載）。圧縮された原料９を、加熱プロセス流れ１１
（後に定義）を用いて、そして場合により加熱プロセス
流れ１３（後に定義）を用いて間接熱交換によって熱交
換領域１０３中で予熱し、そして予熱した原料１５を分
離領域１０５中に導入する。
す。酸素含有ガス１、好ましくは空気を圧縮領域１０１
で２.１〜３５.２kg／cm2（３０〜５００psia）、好ま
しくは５.６〜１４.０kg／cm2（８０〜２００psia）の
圧力に圧縮する。圧縮領域１０１には、遠心、軸方向、
スクリューまたは往復圧縮器が含まれ、場合により多段
階であり、そして場合により中間冷却される。断熱モー
ドで中間冷却なしに作動させる時は、圧縮された供給物
３は、１７７〜５９３℃（３５０〜１,１００°Ｆ）の
温度になる。等温モードで中間冷却を用いて作動する時
は、圧縮された供給物３は６５.６〜１７７℃（１５０
〜３５０°Ｆ）になる。場合により、圧縮された原料３
の一部５または７を、他に使用するために取り出す（後
に記載）。圧縮された原料９を、加熱プロセス流れ１１
（後に定義）を用いて、そして場合により加熱プロセス
流れ１３（後に定義）を用いて間接熱交換によって熱交
換領域１０３中で予熱し、そして予熱した原料１５を分
離領域１０５中に導入する。
【００１８】分離領域１０５は、最終加熱領域１０７お
よびイオン輸送膜領域１０９からなる。イオン輸送膜領
域１０９は、原料および生成ガスを導入および取り出す
ための手段を有する、管、プレートまたは一体式ハニカ
ムの形態の、一つまたはそれ以上の固体セラミック膜集
成体を含む。必要により一つまたはそれ以上のモジュー
ルを直列または平列に配置することができる（図示せ
ず）。固体電解質膜を使用する時は、電極および回路に
は、膜間の電圧が負荷される。この場合、イオン輸送膜
１１１は、膜間の１００〜２０００mVの電圧差によって
作動し、電子は膜の表面に取り付けられた多孔質電極に
よって外部回路を通って伝導する。この操作モードで
は、酸素透過生成物は、所望により供給圧力より上で回
収することができる。
よびイオン輸送膜領域１０９からなる。イオン輸送膜領
域１０９は、原料および生成ガスを導入および取り出す
ための手段を有する、管、プレートまたは一体式ハニカ
ムの形態の、一つまたはそれ以上の固体セラミック膜集
成体を含む。必要により一つまたはそれ以上のモジュー
ルを直列または平列に配置することができる（図示せ
ず）。固体電解質膜を使用する時は、電極および回路に
は、膜間の電圧が負荷される。この場合、イオン輸送膜
１１１は、膜間の１００〜２０００mVの電圧差によって
作動し、電子は膜の表面に取り付けられた多孔質電極に
よって外部回路を通って伝導する。この操作モードで
は、酸素透過生成物は、所望により供給圧力より上で回
収することができる。
【００１９】膜１１１は、膜領域１０９を供給側と透過
側に分割する。活性膜材料の典型的な組成物は、Chemis
try Letters、(１９８５年)、第１７４３〜１７４６頁
中にY. Teraokaらにより、そしてH. Iwaharaらによって
Advance in Ceramics、第２４巻：Science and Technol
ogy of Zirconia III、第９０７〜９１４の代表的な文
献に、または前に引用したようにJ.D. WrightおよびR.
J. Copelandによる文献に示されている。
側に分割する。活性膜材料の典型的な組成物は、Chemis
try Letters、(１９８５年)、第１７４３〜１７４６頁
中にY. Teraokaらにより、そしてH. Iwaharaらによって
Advance in Ceramics、第２４巻：Science and Technol
ogy of Zirconia III、第９０７〜９１４の代表的な文
献に、または前に引用したようにJ.D. WrightおよびR.
J. Copelandによる文献に示されている。
【００２０】上記の複合導体または固定電解質タイプ
の、酸素イオンの形態で酸素を選択的に透過する、すべ
ての固体セラミック膜材料が本発明で使用できる。複合
導体タイプの膜は、米国特許第５,２４０,４８０号に記
載されており、これは参照によりここに組み込まれてい
る。この特許は、非多孔質緻密層を付着している、平均
孔半径１０ミクロン未満の多孔質層からなり、多孔質支
持体および非多孔質緻密層はいずれも電子および酸素イ
オンを伝導できる多成分金属酸化物からなる。この複合
膜は５００℃より高い温度で作動し、前記のメカニズム
によって高純度酸素を回収する。代表的な膜は、多孔質
層および／または緻密層が。Ｌａ0.2Ｂａ0.8Ｃｏ0.8Ｆ
ｅ0.2Ｏ3-x、Ｐｒ0.2Ｂａ0.8Ｃｏ0.8Ｆｅ0.2Ｏ3-xおよ
びＬａ0.2Ｂａ0.8Ｃｏ0.6Ｃｕ0.2Ｆｅ0.2Ｏ3-x（式中、
ｘは０〜１）からなる群より選ばれる多成分金属酸化物
から形成されると記載されている。
の、酸素イオンの形態で酸素を選択的に透過する、すべ
ての固体セラミック膜材料が本発明で使用できる。複合
導体タイプの膜は、米国特許第５,２４０,４８０号に記
載されており、これは参照によりここに組み込まれてい
る。この特許は、非多孔質緻密層を付着している、平均
孔半径１０ミクロン未満の多孔質層からなり、多孔質支
持体および非多孔質緻密層はいずれも電子および酸素イ
オンを伝導できる多成分金属酸化物からなる。この複合
膜は５００℃より高い温度で作動し、前記のメカニズム
によって高純度酸素を回収する。代表的な膜は、多孔質
層および／または緻密層が。Ｌａ0.2Ｂａ0.8Ｃｏ0.8Ｆ
ｅ0.2Ｏ3-x、Ｐｒ0.2Ｂａ0.8Ｃｏ0.8Ｆｅ0.2Ｏ3-xおよ
びＬａ0.2Ｂａ0.8Ｃｏ0.6Ｃｕ0.2Ｆｅ0.2Ｏ3-x（式中、
ｘは０〜１）からなる群より選ばれる多成分金属酸化物
から形成されると記載されている。
【００２１】固体電解質タイプの膜は、米国特許第５,
１６０,６１８号に記載されているように、多孔質支持
体上に多成分金属酸化物の薄層を付着させることによっ
て、作ることができ、これは参照によりここに組み込ま
れている。好ましい膜は、約５０ナノメーター未満の平
均孔直径を有する多孔質アルミナ支持体のランタンドー
プされたアルミナ表面層のおよびアルミナ支持体の表面
層上の微細孔中に付着されたイットリア安定化ジルコニ
アからなり、イットリア安定化ジルコニアは０.５ミク
ロンまたはそれ未満の厚さである。イットリア安定化ジ
ルコニア層は、以下の方法によって、７００〜１１００
℃の温度、１〜７６０トールの圧力で、１〜１２０分の
範囲の時間で付着される。少なくとも二つの金属ハロゲ
ン化物、例えば塩化イットリウムおよび塩化ジルコニウ
ムを上記支持体の片側上で蒸発させ、酸素と水の混合物
のような酸化ガスを支持体のもう一方の側に接触させ
る。二つの気体混合物は拡散し、多孔質表面層の孔内で
反応して、その中で対応する金属酸化物が付着し、上記
機構により酸素含有ガス混合物を分離できる膜を形成す
る。この活性膜材料の薄膜は、膜モジュールに組み込む
前または後に管、シートまたは一体式のハニカムに付着
させることができる。固体電解質膜およびこのような膜
用の改善された電極を記載しているさらなる開示は、米
国特許第４,８７９,０１６号であり、これは参照により
ここに組み込まれている。
１６０,６１８号に記載されているように、多孔質支持
体上に多成分金属酸化物の薄層を付着させることによっ
て、作ることができ、これは参照によりここに組み込ま
れている。好ましい膜は、約５０ナノメーター未満の平
均孔直径を有する多孔質アルミナ支持体のランタンドー
プされたアルミナ表面層のおよびアルミナ支持体の表面
層上の微細孔中に付着されたイットリア安定化ジルコニ
アからなり、イットリア安定化ジルコニアは０.５ミク
ロンまたはそれ未満の厚さである。イットリア安定化ジ
ルコニア層は、以下の方法によって、７００〜１１００
℃の温度、１〜７６０トールの圧力で、１〜１２０分の
範囲の時間で付着される。少なくとも二つの金属ハロゲ
ン化物、例えば塩化イットリウムおよび塩化ジルコニウ
ムを上記支持体の片側上で蒸発させ、酸素と水の混合物
のような酸化ガスを支持体のもう一方の側に接触させ
る。二つの気体混合物は拡散し、多孔質表面層の孔内で
反応して、その中で対応する金属酸化物が付着し、上記
機構により酸素含有ガス混合物を分離できる膜を形成す
る。この活性膜材料の薄膜は、膜モジュールに組み込む
前または後に管、シートまたは一体式のハニカムに付着
させることができる。固体電解質膜およびこのような膜
用の改善された電極を記載しているさらなる開示は、米
国特許第４,８７９,０１６号であり、これは参照により
ここに組み込まれている。
【００２２】膜１１１が複合導体膜である時、予熱され
た原料１５を４２７〜１０９３℃（８００〜２,０００
°Ｆ）、好ましくは５３８〜８７１℃（１,０００〜１,
６００°Ｆ）の膜作動温度に最終的に加熱するのは、最
終加熱領域１０７中で、電気抵抗加熱、予熱された原料
１５を燃料ガスを用いて直火燃焼させるか、または燃焼
プロセス炉中の燃焼生成物を含む加熱プロセス流体と間
接熱交換することによって実施する。膜間の酸素分圧の
駆動力を増加させるために、真空送風機によって、大気
中より低い圧力で膜の透過側から酸素透過生成物を回収
する。
た原料１５を４２７〜１０９３℃（８００〜２,０００
°Ｆ）、好ましくは５３８〜８７１℃（１,０００〜１,
６００°Ｆ）の膜作動温度に最終的に加熱するのは、最
終加熱領域１０７中で、電気抵抗加熱、予熱された原料
１５を燃料ガスを用いて直火燃焼させるか、または燃焼
プロセス炉中の燃焼生成物を含む加熱プロセス流体と間
接熱交換することによって実施する。膜間の酸素分圧の
駆動力を増加させるために、真空送風機によって、大気
中より低い圧力で膜の透過側から酸素透過生成物を回収
する。
【００２３】膜１１１が固体電解質膜である時は、最終
加熱は、印加電圧によって膜間の酸素の移動で電気化学
的に生じる熱の一部を利用して、最終加熱領域１０７中
で対流および／または放射伝熱によって実施する。酸素
の移動で生じた熱のほとんどは、膜集成体を通った電流
による抵抗熱によるものである。この熱の一部を放射に
よって適当な伝熱面に移動させ、次に対流によって熱を
原料ガスに伝達し、最終的に加熱された原料１７を得
る。発生した熱の残りは、適切な熱処理法で取り出し、
膜の温度を４２７〜１０９３℃（８００〜２,０００°
Ｆ）、好ましくは５３８〜８７１℃（１,０００〜１,６
００°Ｆ）の望ましい範囲に制御する。膜領域１０９の
操作を周囲温度から開始する時は、膜１１１の作動温度
が最終加熱領域１０７に必要な熱を発生させるように十
分高くなるまで、始動ヒーター（図示せず）が必要であ
る。
加熱は、印加電圧によって膜間の酸素の移動で電気化学
的に生じる熱の一部を利用して、最終加熱領域１０７中
で対流および／または放射伝熱によって実施する。酸素
の移動で生じた熱のほとんどは、膜集成体を通った電流
による抵抗熱によるものである。この熱の一部を放射に
よって適当な伝熱面に移動させ、次に対流によって熱を
原料ガスに伝達し、最終的に加熱された原料１７を得
る。発生した熱の残りは、適切な熱処理法で取り出し、
膜の温度を４２７〜１０９３℃（８００〜２,０００°
Ｆ）、好ましくは５３８〜８７１℃（１,０００〜１,６
００°Ｆ）の望ましい範囲に制御する。膜領域１０９の
操作を周囲温度から開始する時は、膜１１１の作動温度
が最終加熱領域１０７に必要な熱を発生させるように十
分高くなるまで、始動ヒーター（図示せず）が必要であ
る。
【００２４】再び図１を参照すると、最終加熱された原
料１７は、膜１１１からなる膜領域１０９の供給側を通
過し、この膜は、一実施態様では複合導体膜であり、こ
こで０.１４〜５.６kg／cm2（２〜８０psia）の範囲の
酸素分圧差によって働く膜を通って拡散し、そこから少
なくとも９８体積％の酸素を含む熱い高純度酸素透過流
れ１１が０.１４〜２.１kg／cm2（２〜３０psia）で回
収される。熱い圧縮された非透過流れ１１は、ほぼ供給
圧で回収され、６〜１８体積％の酸素が含まれる。典型
的には、膜供給物１１の酸素の約９０％までを生成物１
３として回収するように、膜分離領域１０７のサイズを
決め作動させる。ここで６〜１８体積％の酸素を含む、
加熱圧縮された非透過物１１を、圧縮された原料９を予
熱する熱交換領域１０３中で冷却する。冷却され、加圧
された非透過物１９をさらに冷却器１１３、典型的には
冷却水２０で冷却し、２.１〜３５.１kg／cm2（３０〜
５００psia）の圧力のさらに冷却加圧された非透過物２
１を得る。最終用途に応じて、酸素透過物１３は膜から
回収されたそのままで用いるか、あるいはまた熱交換領
域１０３および／または冷却器１１５で冷却して最終的
な酸素生成物２３とされる。燃焼を高めるために酸素透
過生成物１３を使用する時は、燃焼系の操作制限に応じ
て部分冷却が必要である。最終的に使用するために酸素
を高められた圧力で圧縮する場合には、さらに冷却が必
要である。
料１７は、膜１１１からなる膜領域１０９の供給側を通
過し、この膜は、一実施態様では複合導体膜であり、こ
こで０.１４〜５.６kg／cm2（２〜８０psia）の範囲の
酸素分圧差によって働く膜を通って拡散し、そこから少
なくとも９８体積％の酸素を含む熱い高純度酸素透過流
れ１１が０.１４〜２.１kg／cm2（２〜３０psia）で回
収される。熱い圧縮された非透過流れ１１は、ほぼ供給
圧で回収され、６〜１８体積％の酸素が含まれる。典型
的には、膜供給物１１の酸素の約９０％までを生成物１
３として回収するように、膜分離領域１０７のサイズを
決め作動させる。ここで６〜１８体積％の酸素を含む、
加熱圧縮された非透過物１１を、圧縮された原料９を予
熱する熱交換領域１０３中で冷却する。冷却され、加圧
された非透過物１９をさらに冷却器１１３、典型的には
冷却水２０で冷却し、２.１〜３５.１kg／cm2（３０〜
５００psia）の圧力のさらに冷却加圧された非透過物２
１を得る。最終用途に応じて、酸素透過物１３は膜から
回収されたそのままで用いるか、あるいはまた熱交換領
域１０３および／または冷却器１１５で冷却して最終的
な酸素生成物２３とされる。燃焼を高めるために酸素透
過生成物１３を使用する時は、燃焼系の操作制限に応じ
て部分冷却が必要である。最終的に使用するために酸素
を高められた圧力で圧縮する場合には、さらに冷却が必
要である。
【００２５】膜領域１０９の温度より低い温度と、２.
１〜３５.１kg／cm2（３０〜５００psia）の圧力となっ
た冷却し加圧された非透過物２１は、仕事量回収領域１
１７を通過し、この中でガスは低い圧力、典型的には大
気圧に膨張し、排気２５として排出される。仕事量回収
領域１１７は、圧縮器およびポンプ駆動装置、圧縮空気
工具、空気圧リフト、位置決め装置、インパクトレンチ
および前記のような圧縮されたガスによって駆動する類
似の装置から選ばれた、圧縮されたガスから仕事量を回
収する手段からなっている。いくつかの場合、排気２５
は、本質的に仕事量利用法に含まれ、例えば冷却し加圧
された非透過物２１は、固体の圧力空気輸送または液体
の噴霧に使用される。矢印２７によって図示された、回
収された仕事量は、総括プロセス１１９で、好ましくは
冷却された酸素生成物２３と組み合わせて用いられる。
総括プロセス１１９の例には、 （１） 屑鉄を電気アーク炉中で変換し、アーク炉では
溶融を促進するために酸素燃料バーナーでおよび酸素ア
セチレン切断トーチを含む酸素燃料切断トーチで酸素生
成物２３を使用し、そして空気圧位置決め装置、グライ
ンダーまたはチッパーを操作するために、または装置の
空気を補充または交換するために加圧された非透過ガス
２１を使用する小型製鉄所； （２） ガラス融解炉の酸素を濃縮するために生成物の
酸素２３を使用し、そしてシリカ、ソーダ灰および／ま
たはソーダ石灰を含む原料をガラスプラント内で空気圧
輸送するために、加圧された非透過物２１を使用するガ
ラスの製造； （３） 酸素漂白および脱リグニン、黒液酸化または白
液酸化に生成物の酸素２３を使用し、そして工程の空気
および空気圧工具に使用するミル圧縮空気に代えて加圧
された非透過物２１を使用する木材パルプ化；
１〜３５.１kg／cm2（３０〜５００psia）の圧力となっ
た冷却し加圧された非透過物２１は、仕事量回収領域１
１７を通過し、この中でガスは低い圧力、典型的には大
気圧に膨張し、排気２５として排出される。仕事量回収
領域１１７は、圧縮器およびポンプ駆動装置、圧縮空気
工具、空気圧リフト、位置決め装置、インパクトレンチ
および前記のような圧縮されたガスによって駆動する類
似の装置から選ばれた、圧縮されたガスから仕事量を回
収する手段からなっている。いくつかの場合、排気２５
は、本質的に仕事量利用法に含まれ、例えば冷却し加圧
された非透過物２１は、固体の圧力空気輸送または液体
の噴霧に使用される。矢印２７によって図示された、回
収された仕事量は、総括プロセス１１９で、好ましくは
冷却された酸素生成物２３と組み合わせて用いられる。
総括プロセス１１９の例には、 （１） 屑鉄を電気アーク炉中で変換し、アーク炉では
溶融を促進するために酸素燃料バーナーでおよび酸素ア
セチレン切断トーチを含む酸素燃料切断トーチで酸素生
成物２３を使用し、そして空気圧位置決め装置、グライ
ンダーまたはチッパーを操作するために、または装置の
空気を補充または交換するために加圧された非透過ガス
２１を使用する小型製鉄所； （２） ガラス融解炉の酸素を濃縮するために生成物の
酸素２３を使用し、そしてシリカ、ソーダ灰および／ま
たはソーダ石灰を含む原料をガラスプラント内で空気圧
輸送するために、加圧された非透過物２１を使用するガ
ラスの製造； （３） 酸素漂白および脱リグニン、黒液酸化または白
液酸化に生成物の酸素２３を使用し、そして工程の空気
および空気圧工具に使用するミル圧縮空気に代えて加圧
された非透過物２１を使用する木材パルプ化；
【００２６】（４） 圧縮されたガス駆動装置を圧縮さ
れた非透過物２１で作動させる仕事量回収領域１１７か
らの仕事量２７を利用する、生成物酸素２３の圧縮（後
に記載）； （５） 加圧された非透過物の一部を燃料の噴霧に使用
し、燃焼空気を濃縮するために生成物の酸素２３を使用
する液体燃料の燃焼強化（後に記載）； （６） 酸素アセチレン切断および溶接のために酸素生
成物２３を使用し、空気圧工具およびリフトを操作する
のに加圧された非透過物２１を使用する、自動車のサー
ビスおよび修理ショップ； （７） 酸素アセチレン切断および溶接に酸素生成物２
３を使用し、空気圧剪断機、パンチ、ドリル等を操作す
るのに、加圧された非透過物２１を使用する、金属工作
店； （８） 生成物酸素２３を風管中の空気と混合し、濃縮
空気を羽口を通じて溶銑炉中に導入するか、または生成
物酸素２３を直接羽口を通じて、溶銑炉に噴射し、付加
エネルギー、例えばコークスの存在下で鉄または鉛を溶
融し、冷却し加圧された非透過物２１をバグハウスフィ
ルターから粉塵を除去するためそして空気圧弁および工
具を操作するために使用する、鉄および鉛の溶銑炉中の
炉装填材料の燃焼が挙げられる。
れた非透過物２１で作動させる仕事量回収領域１１７か
らの仕事量２７を利用する、生成物酸素２３の圧縮（後
に記載）； （５） 加圧された非透過物の一部を燃料の噴霧に使用
し、燃焼空気を濃縮するために生成物の酸素２３を使用
する液体燃料の燃焼強化（後に記載）； （６） 酸素アセチレン切断および溶接のために酸素生
成物２３を使用し、空気圧工具およびリフトを操作する
のに加圧された非透過物２１を使用する、自動車のサー
ビスおよび修理ショップ； （７） 酸素アセチレン切断および溶接に酸素生成物２
３を使用し、空気圧剪断機、パンチ、ドリル等を操作す
るのに、加圧された非透過物２１を使用する、金属工作
店； （８） 生成物酸素２３を風管中の空気と混合し、濃縮
空気を羽口を通じて溶銑炉中に導入するか、または生成
物酸素２３を直接羽口を通じて、溶銑炉に噴射し、付加
エネルギー、例えばコークスの存在下で鉄または鉛を溶
融し、冷却し加圧された非透過物２１をバグハウスフィ
ルターから粉塵を除去するためそして空気圧弁および工
具を操作するために使用する、鉄および鉛の溶銑炉中の
炉装填材料の燃焼が挙げられる。
【００２７】冷却し、加圧された非透過物２１を膨張さ
せて回収された仕事量は、必要に応じて圧縮された原料
３の一部５を加圧された非透過物２１と合体することに
よって仕事量回収領域１１７に補充することができる。
圧縮領域１０１を等温または中間冷却モードで操作する
場合、これは好ましい補充であると考えられる。別法で
は、原料の一部７は冷却器１１３に送る前に、加圧され
た非透過物１９と合体されうるが、これは圧縮領域１０
１を断熱モードで操作する場合に好ましい補充であると
考えられる。例えば上記オプション（４）において、所
望の酸素生成物の圧力が、仕事量回収領域１１７中の圧
縮された非透過物２１によって供給することができるよ
りもより多くの圧縮仕事量を必要とするならば、これら
のモードのいずれかで加圧された非透過物２１を補充す
ることは必要となる。この場合、圧縮領域１０１では容
量が増加するので、補充の圧縮ガス５を供給する。
せて回収された仕事量は、必要に応じて圧縮された原料
３の一部５を加圧された非透過物２１と合体することに
よって仕事量回収領域１１７に補充することができる。
圧縮領域１０１を等温または中間冷却モードで操作する
場合、これは好ましい補充であると考えられる。別法で
は、原料の一部７は冷却器１１３に送る前に、加圧され
た非透過物１９と合体されうるが、これは圧縮領域１０
１を断熱モードで操作する場合に好ましい補充であると
考えられる。例えば上記オプション（４）において、所
望の酸素生成物の圧力が、仕事量回収領域１１７中の圧
縮された非透過物２１によって供給することができるよ
りもより多くの圧縮仕事量を必要とするならば、これら
のモードのいずれかで加圧された非透過物２１を補充す
ることは必要となる。この場合、圧縮領域１０１では容
量が増加するので、補充の圧縮ガス５を供給する。
【００２８】別の実施態様では、冷却し加圧された、酸
素減損非透過物２１は圧力スイング吸着（ＰＳＡ）また
はポリマー膜透過工程への供給物となり、高純度窒素生
成物（すなわち、窒素が９７体積％より高い）がそこか
ら回収される。冷却され、加圧された、酸素減損非透過
ガスの圧力はＰＳＡまたはポリマー膜プロセスの操作の
ための駆動力である圧力を供給するのに十分であるた
め、典型的には供給物を圧縮する必要はない。非透過物
は部分的に酸素が減損しているので、２１体積％酸素を
含有する空気から回収するのと比較してより有効にかつ
経済的にそこから高純度窒素生成物を回収することがで
きる。
素減損非透過物２１は圧力スイング吸着（ＰＳＡ）また
はポリマー膜透過工程への供給物となり、高純度窒素生
成物（すなわち、窒素が９７体積％より高い）がそこか
ら回収される。冷却され、加圧された、酸素減損非透過
ガスの圧力はＰＳＡまたはポリマー膜プロセスの操作の
ための駆動力である圧力を供給するのに十分であるた
め、典型的には供給物を圧縮する必要はない。非透過物
は部分的に酸素が減損しているので、２１体積％酸素を
含有する空気から回収するのと比較してより有効にかつ
経済的にそこから高純度窒素生成物を回収することがで
きる。
【００２９】図２には、本発明の特定の実施態様を示し
ており、ここでは酸素生成物２３を圧縮器駆動装置１２
５からの軸または連結棒１２３によって駆動する圧縮器
１２１中で１４.０６〜１３７１kg／cm2（２００〜２５
００psia）に圧縮し、圧縮駆動装置１２５は加圧された
非透過ガス２１を大気圧に膨張させることによって作動
する。補充の圧縮された原料ガス５または７は一般的に
は、最終的な酸素生成物２９をより高い圧力に圧縮する
時に、前記のように、場合により使用する。圧縮器１２
１および駆動装置１２５は往復タイプのものが好まし
く、一体連結棒１２３によって接続されている。ガス流
れ２１、２３および２９の相対圧力および流速によっ
て、圧縮器１２１および駆動装置１２５で必要となる相
対シリンダーサイズが決定される。一般にガスブースタ
ーと呼ばれる、このタイプのガス駆動圧縮器は、Haskel
International, Inc. のような販売元から市場で入手
可能である。
ており、ここでは酸素生成物２３を圧縮器駆動装置１２
５からの軸または連結棒１２３によって駆動する圧縮器
１２１中で１４.０６〜１３７１kg／cm2（２００〜２５
００psia）に圧縮し、圧縮駆動装置１２５は加圧された
非透過ガス２１を大気圧に膨張させることによって作動
する。補充の圧縮された原料ガス５または７は一般的に
は、最終的な酸素生成物２９をより高い圧力に圧縮する
時に、前記のように、場合により使用する。圧縮器１２
１および駆動装置１２５は往復タイプのものが好まし
く、一体連結棒１２３によって接続されている。ガス流
れ２１、２３および２９の相対圧力および流速によっ
て、圧縮器１２１および駆動装置１２５で必要となる相
対シリンダーサイズが決定される。一般にガスブースタ
ーと呼ばれる、このタイプのガス駆動圧縮器は、Haskel
International, Inc. のような販売元から市場で入手
可能である。
【００３０】本発明の別の実施態様を図３に示してお
り、ここでは酸素生成物を、炉１２９の酸素濃縮燃焼に
利用する。燃焼プロセス中の酸素を濃縮する方法および
その利点は、燃焼分野ではよく知られている。熱い酸素
透過生成物１３を冷却器１１５でバーナー１２７用の燃
焼空気供給系の設計限度に適合する温度に冷却し、冷却
した酸素１４を燃焼空気３１と合体して濃縮空気３３を
炉１２９中で作動するバーナー１２７に供給する。濃縮
空気３３には、バーナー１２７および炉１２９の作動温
度の上限によって定められる最大酸素濃度が２１体積％
より多く含まれる。別法では、熱い酸素１３または冷却
された酸素１４の一部を炉１２９内の燃焼領域（図示せ
ず）に直接、噴射またはランス（lance）して、当該分
野でよく知られている燃焼の改善をすることができる。
液体燃料３５は、No.２もしくはNo.６重油、バンカー
Ｃ、石油精製残留物、石炭−水スラリーまたは他のポン
プ輸送可能な液体燃料から選ぶことができ、部分的に冷
却され、加圧された非透過物１９の一部３７によって噴
霧される。噴霧ガス３７は、高められた温度で使用する
ことができ、これは液体燃料３５のタイプによって決ま
る。噴霧ガス３７をより高い温度で必要とする場合は、
必要に応じて熱い圧縮された非透過物１１の一部３９を
供給することができる。残っている、冷却され、加圧さ
れた非透過ガス４１は、圧縮ガスが必要な別の用途に利
用することができる。
り、ここでは酸素生成物を、炉１２９の酸素濃縮燃焼に
利用する。燃焼プロセス中の酸素を濃縮する方法および
その利点は、燃焼分野ではよく知られている。熱い酸素
透過生成物１３を冷却器１１５でバーナー１２７用の燃
焼空気供給系の設計限度に適合する温度に冷却し、冷却
した酸素１４を燃焼空気３１と合体して濃縮空気３３を
炉１２９中で作動するバーナー１２７に供給する。濃縮
空気３３には、バーナー１２７および炉１２９の作動温
度の上限によって定められる最大酸素濃度が２１体積％
より多く含まれる。別法では、熱い酸素１３または冷却
された酸素１４の一部を炉１２９内の燃焼領域（図示せ
ず）に直接、噴射またはランス（lance）して、当該分
野でよく知られている燃焼の改善をすることができる。
液体燃料３５は、No.２もしくはNo.６重油、バンカー
Ｃ、石油精製残留物、石炭−水スラリーまたは他のポン
プ輸送可能な液体燃料から選ぶことができ、部分的に冷
却され、加圧された非透過物１９の一部３７によって噴
霧される。噴霧ガス３７は、高められた温度で使用する
ことができ、これは液体燃料３５のタイプによって決ま
る。噴霧ガス３７をより高い温度で必要とする場合は、
必要に応じて熱い圧縮された非透過物１１の一部３９を
供給することができる。残っている、冷却され、加圧さ
れた非透過ガス４１は、圧縮ガスが必要な別の用途に利
用することができる。
【００３１】
【実施例】実施例 １ 図４に示した本発明の実施態様について空気１を二段階
圧縮領域１０１で圧縮して熱および物質収支の計算を実
施した。圧縮された供給物３を熱交換領域１３１で、熱
い圧縮された非透過物流れ１１を用いて間接熱交換する
ことによって加熱した。最終加熱領域１０７および電気
で駆動する固体電解質膜１１１を含む膜領域１０９から
なる分離領域１０５に、予熱した原料１５を通過させ
る。予熱した原料１５を、加熱領域１０７中で、５００
mVで膜１１１を操作することによって電気化学的に発生
した熱の一部を使用して、膜１１１の作動温度である７
００℃（１２９２°Ｆ）に加熱した。７００℃（１２９
２°Ｆ）および１１.６kg／cm2（１６４.７psia）で最
終的に加熱した原料１７を膜領域１０９に通過させ、加
熱透過酸素１３を１１.６kg／cm2（１６４.７psia）で
電気で作動する膜から回収した。熱い圧縮された非透過
物１１を、熱交換領域１３１中で圧縮された原料３で冷
却し、さらに水冷された交換器１３３中で３２℃（９０
°Ｆ）に冷却して、冷却加圧され、酸素減損非透過物２
１を得た。熱い酸素透過生成物１３を水冷交換器１３５
で３２℃（９０°Ｆ）に冷却した。冷却した酸素生成物
２３を連結棒１２３を介して駆動装置１２５によって作
動する圧縮器１２１中で１４１.７kg／cm2（２０１４.
７psia）に圧縮した。圧縮器１２１、連結棒１２３およ
び駆動装置１２５は、一体化されている往復ブースター
圧縮器で代表的なHaskel International Inc.製のModel
AGT-7／30 ガスブースター中で作動する。駆動装置１
２５を、冷却加圧され、酸素減損非透過物２１の膨張に
よって作動させる。熱および物質収支に関しては、熱交
換器および膜モジュールによる圧力降下は無視できると
考えられる。この方法では、１３８５ＳＣＦＨの空気原
料から１４１.７kg／cm2（２０１４.７psia）で酸素生
成物１２５.４ＳＣＦＨが製造され、これは酸素回収率
４３％に相当する。圧縮領域１０１および膜分離領域１
０５中の電気作動型固体電解質膜１１１によって消費さ
れる総電力は１２.１Kwである。熱と物質収支について
の流れの収支を表１に示した。
圧縮領域１０１で圧縮して熱および物質収支の計算を実
施した。圧縮された供給物３を熱交換領域１３１で、熱
い圧縮された非透過物流れ１１を用いて間接熱交換する
ことによって加熱した。最終加熱領域１０７および電気
で駆動する固体電解質膜１１１を含む膜領域１０９から
なる分離領域１０５に、予熱した原料１５を通過させ
る。予熱した原料１５を、加熱領域１０７中で、５００
mVで膜１１１を操作することによって電気化学的に発生
した熱の一部を使用して、膜１１１の作動温度である７
００℃（１２９２°Ｆ）に加熱した。７００℃（１２９
２°Ｆ）および１１.６kg／cm2（１６４.７psia）で最
終的に加熱した原料１７を膜領域１０９に通過させ、加
熱透過酸素１３を１１.６kg／cm2（１６４.７psia）で
電気で作動する膜から回収した。熱い圧縮された非透過
物１１を、熱交換領域１３１中で圧縮された原料３で冷
却し、さらに水冷された交換器１３３中で３２℃（９０
°Ｆ）に冷却して、冷却加圧され、酸素減損非透過物２
１を得た。熱い酸素透過生成物１３を水冷交換器１３５
で３２℃（９０°Ｆ）に冷却した。冷却した酸素生成物
２３を連結棒１２３を介して駆動装置１２５によって作
動する圧縮器１２１中で１４１.７kg／cm2（２０１４.
７psia）に圧縮した。圧縮器１２１、連結棒１２３およ
び駆動装置１２５は、一体化されている往復ブースター
圧縮器で代表的なHaskel International Inc.製のModel
AGT-7／30 ガスブースター中で作動する。駆動装置１
２５を、冷却加圧され、酸素減損非透過物２１の膨張に
よって作動させる。熱および物質収支に関しては、熱交
換器および膜モジュールによる圧力降下は無視できると
考えられる。この方法では、１３８５ＳＣＦＨの空気原
料から１４１.７kg／cm2（２０１４.７psia）で酸素生
成物１２５.４ＳＣＦＨが製造され、これは酸素回収率
４３％に相当する。圧縮領域１０１および膜分離領域１
０５中の電気作動型固体電解質膜１１１によって消費さ
れる総電力は１２.１Kwである。熱と物質収支について
の流れの収支を表１に示した。
【００３２】
【表１】
【００３３】実施例 ２ この実施例は、図１の総括プロセス１１９により示され
ている、１０００トン／日の硬木パルプミルにおける、
冷却された酸素生成物２３および冷却加圧された、酸素
減損非透過物２１の使用を示している。このミルでは、
よく知られたクラフト法を使用し、ここでは木材チップ
を高められた温度で水性アルカリパルプ化薬品を用いて
蒸解し、これによってチップはパルプに変換され、パル
プは部分的に脱リグニン化される。部分的に脱リグニン
化された木材パルプをさらに中程度のコンシステンシー
の酸素脱リグニン化（ＭＣＯＤ）反応系を含む一連の漂
白工程で脱リグニン化し、ここではパルプを高められた
圧力および温度で酸素と接触させる。製紙に適した輝度
の高いパルプを得るためには酸素濃縮アルカリ抽出段階
（Ｅ0）を含めて化学的に順序を選んで最終漂白を実施
する。１０００トン／日の硬木クラフトミルについて
は、ＭＣＯＤおよびＥ0工程で必要な典型的な酸素は、
それぞれ１８トン／日（パルプ基準で１.８重量％）お
よび７トン／日（パルプ基準で０.７重量％）である。
ている、１０００トン／日の硬木パルプミルにおける、
冷却された酸素生成物２３および冷却加圧された、酸素
減損非透過物２１の使用を示している。このミルでは、
よく知られたクラフト法を使用し、ここでは木材チップ
を高められた温度で水性アルカリパルプ化薬品を用いて
蒸解し、これによってチップはパルプに変換され、パル
プは部分的に脱リグニン化される。部分的に脱リグニン
化された木材パルプをさらに中程度のコンシステンシー
の酸素脱リグニン化（ＭＣＯＤ）反応系を含む一連の漂
白工程で脱リグニン化し、ここではパルプを高められた
圧力および温度で酸素と接触させる。製紙に適した輝度
の高いパルプを得るためには酸素濃縮アルカリ抽出段階
（Ｅ0）を含めて化学的に順序を選んで最終漂白を実施
する。１０００トン／日の硬木クラフトミルについて
は、ＭＣＯＤおよびＥ0工程で必要な典型的な酸素は、
それぞれ１８トン／日（パルプ基準で１.８重量％）お
よび７トン／日（パルプ基準で０.７重量％）である。
【００３４】図１を参照すると、空気１を圧縮器１０１
中で８.０６kg／cm2（１１４.７psia）に圧縮し、圧縮
された空気３を得て、一部５（空気３の約１０％）を後
述の使用のために回収した。残りの部分９を熱交換領域
１０３で、熱い圧縮された非透過物１１で６８３℃（１
２６２°Ｆ）に予熱し、さらに熱交換領域１０７で８５
０℃（１５６２°Ｆ）に加熱したがこれは、ここでは、
予熱された空気１５の酸素の一部を使用して７９ポンド
／時でメタンを燃焼させる、直火式の燃焼器である。
中で８.０６kg／cm2（１１４.７psia）に圧縮し、圧縮
された空気３を得て、一部５（空気３の約１０％）を後
述の使用のために回収した。残りの部分９を熱交換領域
１０３で、熱い圧縮された非透過物１１で６８３℃（１
２６２°Ｆ）に予熱し、さらに熱交換領域１０７で８５
０℃（１５６２°Ｆ）に加熱したがこれは、ここでは、
予熱された空気１５の酸素の一部を使用して７９ポンド
／時でメタンを燃焼させる、直火式の燃焼器である。
【００３５】膜領域１０９は、８５０℃（１５６２°
Ｆ）の温度で、前記のように作動し、空気供給物９から
熱い酸素透過物１１を２５トン／日で製造し、酸素の回
収率は４６.５％であった。膜１１１は、膜間の総圧力
差が７.５９kg／cm2（１０７.９psia）で作動する、熱
い加圧された非透過物１１を０.４８kg／cm2（６.８psi
a）で回収し、空気供給物９で３０２℃（５７６°Ｆ）
に冷却し、さらに水冷交換器１１３で２１℃（７０°
Ｆ）に冷却し、そして前記の圧縮された空気５と合体さ
せる。冷却され、加圧された、酸素減損非透過物２１
（総流れの９０％）および圧縮された空気５（総流れの
１０％）を８.０６kg／cm2（１１４.７psia）で合体さ
せた流れを、パルプミル圧縮された空気系に送り、主に
ミル装置の空気および空気圧工具の操作に使用した。冷
却された非透過物２１および圧縮された空気５のこのよ
うな使用は、仕事量回収領域１１７として図１に示され
ており、これは、この実施例では、実際にパルプミル内
に位置する複数の仕事量回収領域からなり、ミル空気系
に接続されている。
Ｆ）の温度で、前記のように作動し、空気供給物９から
熱い酸素透過物１１を２５トン／日で製造し、酸素の回
収率は４６.５％であった。膜１１１は、膜間の総圧力
差が７.５９kg／cm2（１０７.９psia）で作動する、熱
い加圧された非透過物１１を０.４８kg／cm2（６.８psi
a）で回収し、空気供給物９で３０２℃（５７６°Ｆ）
に冷却し、さらに水冷交換器１１３で２１℃（７０°
Ｆ）に冷却し、そして前記の圧縮された空気５と合体さ
せる。冷却され、加圧された、酸素減損非透過物２１
（総流れの９０％）および圧縮された空気５（総流れの
１０％）を８.０６kg／cm2（１１４.７psia）で合体さ
せた流れを、パルプミル圧縮された空気系に送り、主に
ミル装置の空気および空気圧工具の操作に使用した。冷
却された非透過物２１および圧縮された空気５のこのよ
うな使用は、仕事量回収領域１１７として図１に示され
ており、これは、この実施例では、実際にパルプミル内
に位置する複数の仕事量回収領域からなり、ミル空気系
に接続されている。
【００３６】熱い酸素透過生成物１３を水冷交換器１１
５中で３５℃（９５°Ｆ）に冷却し、冷却された酸素生
成物２３を得た。本実施例では、熱い酸素透過物１３は
熱交換領域１０３で冷却せず、すべての冷却の役割は、
冷却器１１５によって行われる。真空送風機（表示せ
ず）は、冷却器１１５からの冷却された酸素生成物２３
上で作動し、０.４８kg／cm2（６.８psia）で供給物を
圧縮工程（表示せず）に供給し、ここでは前記の中程度
のコンシステンシーの酸素脱リグニン化反応器およびＥ
0系中に入れるために酸素を１３.７kg／cm2（１９５psi
a）に圧縮した。
５中で３５℃（９５°Ｆ）に冷却し、冷却された酸素生
成物２３を得た。本実施例では、熱い酸素透過物１３は
熱交換領域１０３で冷却せず、すべての冷却の役割は、
冷却器１１５によって行われる。真空送風機（表示せ
ず）は、冷却器１１５からの冷却された酸素生成物２３
上で作動し、０.４８kg／cm2（６.８psia）で供給物を
圧縮工程（表示せず）に供給し、ここでは前記の中程度
のコンシステンシーの酸素脱リグニン化反応器およびＥ
0系中に入れるために酸素を１３.７kg／cm2（１９５psi
a）に圧縮した。
【００３７】本実施例のために、熱と物質収支の計算を
実施し、流れの概要を表２に示した。熱と物質収支の計
算については、熱交換領域、冷却器および膜領域を通じ
ての圧力降下は無視できると仮定した。本実施例は、単
一ホストプロセスのプラントにおける酸素透過生成物２
３および冷却し加圧された、酸素減損非透過物２１の両
方の使用を示す。本実施例は、本発明の特に有用な実施
態様を示しており、ここでは通常ホストプロセス、この
場合はパルプミルに直接使用するために発生させた圧縮
空気の大部分を酸素の回収に使用し、加圧された非透過
物は、パルプミルの圧縮された空気系で有用な仕事量を
回収するためにミルに戻される。この配置では圧縮機の
容量が酸素の回収のためのみに増加されるので、酸素回
収に必要な資本および電力が低減される。圧縮器１０１
の基本設計の容量は、通常ミル圧縮された空気系の要件
を満たせばよいように選ばれる。冷却し加圧された、酸
素減損非透過物２１は、ミル空気系に使用する圧縮され
た空気の大部分と直接入れ換わる。ミル空気系に追加の
動力ガスが必要ならば、圧縮器１０１をより大きな容量
に設計し、これに応じて圧縮された空気３の大部分５を
直接ミル空気系に送る。
実施し、流れの概要を表２に示した。熱と物質収支の計
算については、熱交換領域、冷却器および膜領域を通じ
ての圧力降下は無視できると仮定した。本実施例は、単
一ホストプロセスのプラントにおける酸素透過生成物２
３および冷却し加圧された、酸素減損非透過物２１の両
方の使用を示す。本実施例は、本発明の特に有用な実施
態様を示しており、ここでは通常ホストプロセス、この
場合はパルプミルに直接使用するために発生させた圧縮
空気の大部分を酸素の回収に使用し、加圧された非透過
物は、パルプミルの圧縮された空気系で有用な仕事量を
回収するためにミルに戻される。この配置では圧縮機の
容量が酸素の回収のためのみに増加されるので、酸素回
収に必要な資本および電力が低減される。圧縮器１０１
の基本設計の容量は、通常ミル圧縮された空気系の要件
を満たせばよいように選ばれる。冷却し加圧された、酸
素減損非透過物２１は、ミル空気系に使用する圧縮され
た空気の大部分と直接入れ換わる。ミル空気系に追加の
動力ガスが必要ならば、圧縮器１０１をより大きな容量
に設計し、これに応じて圧縮された空気３の大部分５を
直接ミル空気系に送る。
【００３８】
【表２】
【００３９】本発明の重要な点および特徴は、熱い圧縮
された非透過ガスを、それから有用な仕事量を回収する
前に間接伝熱によって冷却することである。先行技術の
一体化したイオン輸送膜系では、膜温度またはそれ以上
で、熱い圧縮された非透過ガスから仕事量を回収するの
で、熱ガス膨張タービンが必要であるが、これに対し
て、本発明では、低い温度で作動する異なる種類の仕事
量回収装置が使用できる。従って、本発明では先行技術
の教示と比べて、別な利用範囲のイオン輸送膜系の使用
が可能である。
された非透過ガスを、それから有用な仕事量を回収する
前に間接伝熱によって冷却することである。先行技術の
一体化したイオン輸送膜系では、膜温度またはそれ以上
で、熱い圧縮された非透過ガスから仕事量を回収するの
で、熱ガス膨張タービンが必要であるが、これに対し
て、本発明では、低い温度で作動する異なる種類の仕事
量回収装置が使用できる。従って、本発明では先行技術
の教示と比べて、別な利用範囲のイオン輸送膜系の使用
が可能である。
【図１】本発明の一般的な実施態様の流れ図である。
【図２】本発明の特定の実施態様の流れ図である。
【図３】本発明の別の特定の実施態様の流れ図である。
【図４】実施例１で説明した本発明の実施態様の流れ図
である。
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジエフリー・アラン・クノプフ アメリカ合衆国ペンシルベニア州18103. アレンタウン．メイプルウツドレイン 1937 (72)発明者 デイル・エム・テイラー アメリカ合衆国ユタ州84117．ソールト レイクシテイー．カースルクリークサー クル1175 (56)参考文献 特開 平４−228403（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−60051（ＪＰ，Ａ) 米国特許5245110（ＵＳ，Ａ) 欧州特許出願公開211523（ＥＰ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C01B 13/02 B01D 53/22 D21C 9/147 F01D 15/08
Claims (10)
- 【請求項１】 （ａ） 酸素含有原料ガスの流れを圧縮
し、加熱して、熱い圧縮された原料を得； （ｂ） 膜分離領域を供給側と透過側に分割する、一つ
またはそれ以上の酸素選択性イオン輸送膜からなる膜分
離領域に、前記加熱圧縮された原料を通過させ、そして
前記領域の供給側から熱い圧縮された、酸素減損非透過
ガスを、そして透過側から熱い酸素透過生成物を回収
し、そしてここでは前記膜分離領域は第一の温度で作動
するものとし、 （ｃ） 前記の熱い圧縮された酸素の減損非透過ガスの
少なくとも一部を第二の温度に冷却し、そして （ｄ） 得られた、冷却し加圧された、酸素減損非透過
ガスから、ガスをより低い圧力に膨張させることによっ
て有用な仕事量を回収することからなる、酸素含有ガス
から酸素を回収する方法。 - 【請求項２】 酸素含有原料ガスの流れを、前記の熱い
酸素減損非透過ガスとの間接熱交換によって少なくとも
部分的に加熱する、請求項１の方法。 - 【請求項３】 酸素含有原料ガスの流れを、熱い酸素透
過生成物との間接熱交換によって少なくとも一部を加熱
する、請求項１の方法。 - 【請求項４】 酸化剤としての酸素透過生成物の利用と
組み合わせて、工程（ｄ）で回収された有用な仕事量を
利用する、請求項１の方法。 - 【請求項５】 得られた、冷却し加圧された、酸素減損
非透過ガスの少なくとも一部を用いてクラフトパルプミ
ル中の工程の空気と交換し、そして酸素透過生成物を前
記ミル中の酸素脱リグニン化、および部分的に脱リグニ
ン化されたパルプの漂白に使用することによって上記有
用な仕事量が用いられるものである、請求項４の方法。 - 【請求項６】 得られた冷却加圧された、酸素の減損非
透過ガスの一部を燃焼プロセス中で液体燃料を噴霧する
ために用い、そしてこの燃焼プロセスは燃料を燃焼させ
るための酸化剤の一部として前記酸素透過生成物を利用
することによって上記有用な仕事量が用いられるもので
ある、請求項４の方法。 - 【請求項７】 熱い圧縮された、酸素透過生成物は冷却
され、次いで、これは得られた冷却し加圧され、酸素減
損非透過ガスの少なくとも一部の膨張によって駆動され
る圧縮器によって圧縮される、請求項１の方法。 - 【請求項８】 さらに、圧力スイング吸着法またはポリ
マー膜透過法への原料として、工程（ｃ）の得られた冷
却し加圧された酸素減損非透過ガスを用い、それから高
純度窒素生成物を回収することからなる、請求項１の方
法。 - 【請求項９】 得られた、冷却し加圧された酸素減損非
透過ガスの一部を利用して一つまたはそれ以上の空気圧
工具を作動させ、そして酸素透過生成得物は金属の酸素
燃料切断に用いることによって上記有用な仕事量が用い
られるものである、請求項４の方法。 - 【請求項１０】 （ａ） 酸素含有原料ガスの流れを圧
縮して圧縮した原料ガスとし、前記圧縮された原料ガス
の一部を加熱して、熱い圧縮された原料を得、 （ｂ） 膜分離領域を供給側と透過側に分割する、一つ
またはそれ以上の酸素選択性イオン輸送膜からなる膜分
離領域に前記熱い圧縮された原料を通過させ、そして前
記領域の供給側から熱い圧縮された酸素減損非透過ガス
を、そして透過側から熱い酸素透過生成物を回収し、そ
してここでは前記膜分離領域は第一の温度で作動するも
のとし、 （ｃ） 前記熱い圧縮された酸素減損非透過ガスの少な
くとも一部を第二の温度に冷却し、 （ｄ） 得られた、冷却し加圧された酸素減損非透過ガ
スを、前記圧縮された原料ガスの残りの部分と合体し、
そして （ｅ） 得られた、合体され加圧された酸素減損非透過
ガスから、ガスをより低い圧力に膨張させることによっ
て有用な仕事量を回収することからなる、酸素含有ガス
から酸素を回収する方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US47929095A | 1995-06-07 | 1995-06-07 | |
| US479290 | 1995-06-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08337404A JPH08337404A (ja) | 1996-12-24 |
| JP3102679B2 true JP3102679B2 (ja) | 2000-10-23 |
Family
ID=23903387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08143833A Expired - Fee Related JP3102679B2 (ja) | 1995-06-07 | 1996-06-06 | 非透過物の仕事量の回収を伴うイオン輸送膜による酸素製造 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5753007A (ja) |
| EP (1) | EP0747108B1 (ja) |
| JP (1) | JP3102679B2 (ja) |
| KR (1) | KR0179355B1 (ja) |
| DE (1) | DE69619299T2 (ja) |
| ES (1) | ES2173224T3 (ja) |
Families Citing this family (35)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5820654A (en) * | 1997-04-29 | 1998-10-13 | Praxair Technology, Inc. | Integrated solid electrolyte ionic conductor separator-cooler |
| US5820655A (en) * | 1997-04-29 | 1998-10-13 | Praxair Technology, Inc. | Solid Electrolyte ionic conductor reactor design |
| US6149714A (en) * | 1997-06-05 | 2000-11-21 | Praxair Technology, Inc. | Process for enriched combustion using solid electrolyte ionic conductor systems |
| US5888272A (en) * | 1997-06-05 | 1999-03-30 | Praxair Technology, Inc. | Process for enriched combustion using solid electrolyte ionic conductor systems |
| US5855648A (en) * | 1997-06-05 | 1999-01-05 | Praxair Technology, Inc. | Solid electrolyte system for use with furnaces |
| NO308398B1 (no) * | 1997-06-06 | 2000-09-11 | Norsk Hydro As | Fremgangsmate for utforelse av katalytiske eller ikke-katalytiske prosesser hvori oksygen er ±n av reaktantene |
| US6059858A (en) * | 1997-10-30 | 2000-05-09 | The Boc Group, Inc. | High temperature adsorption process |
| US5935298A (en) * | 1997-11-18 | 1999-08-10 | Praxair Technology, Inc. | Solid electrolyte ionic conductor oxygen production with steam purge |
| US5976223A (en) * | 1997-11-18 | 1999-11-02 | Praxair Technology, Inc. | Solid electrolyte ionic conductor systems for oxygen, nitrogen, and/or carbon dioxide production with gas turbine |
| US5964922A (en) * | 1997-11-18 | 1999-10-12 | Praxair Technology, Inc. | Solid electrolyte ionic conductor with adjustable steam-to-oxygen production |
| US5954859A (en) * | 1997-11-18 | 1999-09-21 | Praxair Technology, Inc. | Solid electrolyte ionic conductor oxygen production with power generation |
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