JPH01176414A - 圧力スイング吸着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、原料空気から分離回収する特定成分の純度
を一定にする圧ｈスイング吸着方法に関するものである
。

（従来技術） 従来、圧力スイング吸着方法によって例えば原料空気か
ら窒素（Ｎ２）成分を分離し、このＮ２成分を製品Ｎ２
として取出す方法としては、第３知られている。

これは、空気圧縮機１１によってエアフィルタ１０を通
して原料空気を吸込むとともに、この原料空気を加圧し
、この加圧下の原料空気を原料空気供給管路３１ａに通
して前処理塔２ａ、　２ｂに供給し、この前処理塔２ａ
、２ｂで原料空気から水分（Ｈ２Ｏ）や炭酸ガス（ＣＯ
２）を吸着除去して残りのＮ２成分と酸″＊（Ｏｚ）成
分からなる原料ガスを原料ガス供給管路３１ｂを通して
吸着塔４ａ、４ｂ、４ｃに供給する。吸着塔４ａ、４ｂ
、４Ｃでは吸着材にＮ２成分を吸着させて残りの０２リ
ツチの成分ガスを排出管路３２を通して排出し、吸着し
たＮ２成分を真空ポンプ１２により減圧脱着して回収管
路３３を通してＮ２レシーバ５に回収する。この後にＮ
２レシーバ５のＮ２成分ガスを蓄圧用ガス供給管路３４
を通して吸着塔４ａ、４ｂ、４ｃに導入し、上記吸着・
脱着を繰返して高純度のＮ２成分ガスを発生させるよう
にするものである。すなわちＮ２レシーバ５と吸着塔４
ａ、４ｂ、４ｃとの間でＮ２成分ガスを循環させてＮ２
以外の成分を繰返し除去排出させることによりＮ２純度
が徐々に高くなるようにするものである。

３つの吸着塔４ａ、４ｂ、４Ｃと各管路３１ａ。

３１ｂ、３２．３３．３４とを接続する切換弁の切換え
操作によって、上記吸着、脱着、蓄圧の各工程を３つの
吸着塔４ａ、４ｔ）、４Ｃで１工程ずつずらせて同時進
行させ、これによってＮ２レシーバ５へのＮ２成分ガス
の脱着回収が連続して行われるようにしている。

Ｎ２レシーバ５のＮ２成分ガスはＮ２圧縮１１１３によ
り一定容ａずつ連続して取出され、このＮ２成分ガスが
製品Ｎ２としてＮ２ホルダー６に蓄圧される。蓄圧され
たＮ２ホルダー６内のガス圧力が各消費先８への供給元
圧となる。また上記Ｎ２成分ガスは、吸着塔４ａ、４ｂ
、４ｃとＮ２レシーバ５との間を循環して吸着、脱着が
繰返されるとともに、吸着塔４ａ、４ｂ、４ｃには一定
容量の原料空気が連続して供給されるので、このＮ２成
分ガスから一定容量ずつ連続して取出すことによりＮ２
ホルダー６に蓄圧される製品Ｎ２がほぼ一定のＮ２純度
を維持するようにされている。

図中７はバックアップ管路を示し、このバックアップ管
路７はＮ２ホルダー６内の圧力に応じて液体Ｎ２タンク
７３の液体Ｎ２から蒸発器７４で気化させたＮ２をＮ２
ホルダー６に補給し、これによってＮ２ホルダー６内の
供給元圧が所定の値より低下しないようにバックアップ
するようにしている。

上記の従来の圧力スイング吸着方法では、季節の変化や
昼夜の別などで大気の温度が変動すれば製品Ｎ２のＮ２
純度が変動するという問題がある。

このＮ２純度の変動が発生する原因としては、吸着塔４
ａ、４ｂ、４ｃに供給される原料ガスの温度が大気の温
度変動によって変動するためと考えられる。すなわち空
気圧縮機１１での加圧による昇温の程度はほぼ一定であ
るために、大気の温度が変化するとこの変化にしたがっ
て前処理塔２ａ。

２ｂに供給される原料空気の温度が変化し、これにとも
なって吸着塔４ａ、４ｂ、４ｃに供給される原料ガスの
温度が変化する。さらに第３図に示すＮ２−ＰＳＡ装置
のように空気圧縮機１１の下流側にアフタクーラ８１を
設けている場合には、このアフタクーラ８１の冷却水の
温度が大気温度の変動によって変動することから、アフ
タクーラ８１での冷却の程度が変動し、これによっても
上記原料空気の温度は影響を受ける。

供給される原料空気の温度が変動すると、前処理塔２ａ
、２ｂや吸着塔４ａ、４ｂ、４ｃなどの吸着材の吸着性
能が変化して吸着されるＮ２成分の吸着量が変化するこ
とになる。

この結果、Ｎ２レシーバ５に回収されるＮ２成分ガスの
Ｎ２Ｉｉ１＋度が変動することになる。

なお従来、空気圧縮機１１の吸込み側に図示しない電熱
ヒータを設ける例もあるが、この電熱ヒータではその加
熱の強弱が２〜３段階程度にしか調節することができな
いので、上記大気温度の変動に追随できるものではなく
、製品Ｎ２純度が変動するという問題は依然として残っ
ている。

（発明の目的） この発明は、このような従来の問題を解決するためにな
されたものであり、季節の変化や昼夜などで大気の温度
が変動しても製品ガスの純度をほぼ一定に保つことがで
きる圧力スイング吸着方法を提供するものである。

（発明の構成） この発明は、原料空気から特定成分を吸着する吸着工程
と、この特定成分を減圧下で脱着する脱着工程とを有し
、圧力スイング吸着塔において原料空気を導入した後に
上記工程を繰返すことによって上記特定成分を分離回収
する圧力スイング吸着方法において、上記圧力スイング
吸着塔に原料空気を導入する前に、この原料空気の温度
を検出し、この検出値とあらかじめ設定した温度の設定
値とを比較し、検出値が設定値より小さい時にはこの検
出値が設定値と等しくなるまで上記原料空気を加温し、
検出値が設定値より大きい時にはこの検出値が設定値と
等しくなるまで上記原料空気を冷却することにより、上
記原料空気の温度を一定に保つようにするものである。

上記構成によれば、大気の温度が変動しても、圧力スイ
ング吸着塔に原料空気が導入される前に、あらかじめ設
定した温度と等しくなるように確実に調整されるので、
吸着剤の特定成分に対する吸着能力も一定に保たれる。

これによって回収される製品ガスの特定成分純度も一定
に保たれる。

（実施例） 第１図には第３図に示す従来のＮ２−ＰＳＡ装置におけ
るアフタクーラ８１およびドレンタンク８２と、前処理
塔２ａ、２ｂとの間の原料空気供給管路３１ａに温度調
節手段９が設けられたＮ２−ＰＳＡ装置が示されている
。

第１図において、温度調節手段９は例えばヒータもしく
は冷却器などの温度調節器９１と、この温度調節器９１
の下流側に設けられた検出器９２と、制御器９３とか゛
らなり、この検出器９２と上記温度調節器９１とは！１
１１１１器９３を介して接続されている。

この制御器９３にはあらかじめ所定温度（例えば３０〜
４０℃の範囲の常温程度の温度）の設定値が入力され、
この設定値と、検出器９２により検出された原料空気供
給管路３１ａ内の原料空気温度の検出値との偏差に基い
て、この偏差を零とするように温度調節器９１へ作動信
号が発せられるように上記制御器９３は構成されている
。温度調節器９１は上記作動信号に基いて作動され、こ
れによって原料空気供給管路３１ａ内の原料空気は温度
調節器９１の出口側の原料空気温度が設定値と同じ温度
になるように加温もしくは冷却される。

上記構成によるＮ２−ＰＳＡ装置において、空気圧縮機
１１の作動によってエアフィルタ１０を通して取込まれ
た原料空気は、空気圧縮機１１により加圧される際に昇
温（例えば１００℃程度以上）され、この原料空気はア
フタクーラ８１を通る際にその冷却水によって冷却（例
えば４０〜５０℃の範囲）される。この冷却の際に発生
したドレンをドレンタンク８２に排出した後、原料空気
は温度調節器９１に通される。そして検出器９２によっ
て上記原料空気の温度が検出され、この検出値と制御器
９３に入力された設定値とに基いて偏差が演算され、こ
の偏差が零となるようにｉｌｌ　ｔｉｌｌ器９３から温
度調節器９１に作動信号が送られ、この作動信号に基い
て温度調節器９１は原料空気供給管路３１ａ内の原料空
気を加温もしくは冷却する。これによって原料空気供給
管路３１ａ内の原料空気は上記設定値と同じ温度に調節
される。

このように大気の温度が変動することにより、原料空気
供給管路３１ａの７フタクーラ８１を出た原料空気の温
度が変動しても、温度調節器９１を通ることによって前
処理塔２ａ、２ｂに入る前に上記原料空気の温度を確実
に一定に保つことができる。これによって上記前処理塔
２ａ、　２ｂ内の吸着剤および吸着塔４ａ、４ｂ、４ｃ
の吸着剤は一定の吸着性能を発揮し、回収される製品ガ
スのＣＯ耗度を第２図に示すように一定に保つことがで
きる。

なお上記実施例においては、温度調節手段９を空気圧縮
機１１の下流側に設けた場合を示したが、これに限らず
、空気圧縮機１１の上流側に設けてもよい。この場合に
おいて、アフタクーラ８１を付設する時にはこのアフタ
クーラ８１に供給する冷却水の温度調節を行うことによ
りさらに確実に原料空気の温度を一定に保つことができ
る。また上記実施例では前処理塔２ａ、２ｂを有する装
置について説明したが、前処理塔２ａ、２ｂのない場合
には吸着塔４ａ、４ｂ、４ｃの上流側に温度調節手段９
を設ければよい。

さらに、上記実施例では原料空気から特定成分としてＮ
２を回収する場合について説明したが、これに限らず、
例えば原料空気から０２を回収する場合においても適用
することができる。

（発明の効果） この発明の圧力スイング吸着方法によれば、季節の変化
や昼夜などで大気の温度が変動しても、圧力スイング吸
着塔に原料空気が導入される前に、あらかじめ設定した
温度と等しくなるように確実にｖＩｍされるので、吸着
剤の特定成分に対する吸着能力も一定に保たれる。これ
によって大気の温度が変動しても、回収される製品ガス
の特定成分純、度を一定に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を適用するＮ２−ＰＳＡ装置
の要部を示す説明図、第２図は上記実施例における大気
の温度と製品ガスのＮ２純度との関係図、第３図は従来
の方法が適用されるＮ２−ＰＳＡ装置の説明図、第４図
は従来の方法における大気の温度と製品ガスのＮ２純度
との関係図である。 ４ａ、４ｂ、４ｃ・・・圧力スイング吸着塔、９・・・
温度調節手段、１１・・・空気圧縮機、９１・・・温度
調節器、９２・・・検出器、９３・・・制御器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、原料空気から特定成分を吸着する吸着工程と、この
   特定成分を減圧下で脱着する脱着工程とを有し、圧力ス
   イング吸着塔において原料空気を導入した後に上記工程
   を繰返すことによつて上記特定成分を分離回収する圧力
   スイング吸着方法において、上記圧力スイング吸着塔に
   原料空気を導入する前に、この原料空気の温度を検出し
   、この検出値とあらかじめ設定した温度の設定値とを比
   較し、検出値が設定値より小さい時にはこの検出値が設
   定値と等しくなるまで上記原料空気を加温し、検出値が
   設定値より大きい時にはこの検出値が設定値と等しくな
   るまで上記原料空気を冷却することにより、上記原料空
   気の温度を一定に保つようにすることを特徴とする圧力
   スイング吸着方法。