JPH01501529A - ガス濃縮方法およびプラント - 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】 ガス濃縮方法およびプラント 本発明は、請求の範囲第１項の導入部に記載のガス濃縮方法および請求の範囲第 ５項の導入部に記載のガス濃縮プラント；とくに吸着による空気からの酸素の分 離に関するものである。

現在酸素の工業的製造は、主として二つの異った方法：すなわち、蒸留によるか または吸着によって実施されている。

現在もつとも重要な方法は、通常２０ないし３０　ＭＰａの高圧、低温における 蒸留であり、それによって空気の異った成分（窒素、酸素、アルゴン等）がそれ ぞれ別の圧縮された液体として蒸留される。

また酸素は空気から選択吸着として知られた方法によって分離され、その方法は ある材料たとえば天然または合成ゼオライトの能力に基づくものであり、該ゼオ ライトはたとえば異った分子を物理的接着によりその孔内に種々の方法でたとえ ば約３．８人の大きさの酸素分子を保持するため理論的に４人の大きさの孔を有 している。

この種の吸着方法は通常−いわゆる圧力スイング吸着法−ＰＳ＾によって実施さ れ、その方法において吸着材料は各吸着工程後吸着材料を通して再生ガス流を吸 着すべきガス流と反対方向に導くことによって再生される０通常ＰＳＡプラント は二つのタンクを含みそこて一方のタンクは酸素を分離し他方のタンクは再生さ れる。

吸着方法に関連した装置は、とりわけ米国特許第４１９４８９０号および同第４ ２６３０１８号、英国特許第２１０９２６６号およびフィンランド国特許出願第 ８４３０１４号に記載されている。

酸素分子を保持するゼオライトの能力は、水蒸気によって著しく低下される。こ のためなかんずくドイツ国特許第１２６５１４４号および第１２５９８５７号な らびにヨーロッパ特許公開第１２３９１１号および第１２８５４５号においては 吸着工程の前に乾燥機を使用することが提案されている。

多数の弱点が上記ガス分離方法に関連して存在する。

蒸留に関連する主要な欠点として蒸留装置の大型および複雑な構造を挙げること ができ、そこでプラントは最初からきわめて高価なものとなる。さらに含まれる ガスの分配は輸送のためいちじるしく高価となる。その訳は輸送のためガスは圧 縮され使用圧力が通常約５００ｋＰａであるにも係わらず約２０［’ａの高圧に 保持されなければならないからである。圧縮はきわめて多くのエネルギを要しそ れはガスの生産費用を上げる。欠点に関連してさらに高圧および圧力容器からの ガスの漏洩の可能性のためつねに爆発および火災のポテンシャルリスクが存在す ることを挙げることができる。

さしあたりきわめて少ない吸着プラントが生産用に設けられた。今日まで作用に おいて関連した主要な欠点は不十分な酸素の含有量の達成である。公知のプラン トに関して約６０％の酸素含有量が達成されたが、しかしながら最高は８０％で ある。そのような含有量レベ病院用または火炎切断に対して完全に不十分である 。

他のいちじるしい欠点はＰＳＡ法が必要とする複雑な調整および制御によって形 成される。公知のプラントにおいて使用される装置は主としてマイクロプロセッ サで制御される電気的または磁気的に作動される機能要素たとえば電磁弁である が、しかしながら、該電磁弁は多湿および／または寒冷状態たとえば岸から離れ た魚類養殖プラントで使用するのに適していない。

本発明の主目的は公知の分離方法に関連した欠点および弱点を除去することおよ びとくに空気から酸素を製造するガス濃縮用の新しい型のガス吸着プラントをも たらすことである。

これらの目的は本発明の方法およびプラントによって達成された０本発明の個々 の独特の特許請求の範囲に記載されている。

本発明はプラントが；空気を圧縮してプラントに供給する装置、圧縮された供給 空気を乾燥する第１吸着装置、および供給空気から好ましいガス成分を分離する 第２吸着装置の組み合わせを含むこと；およびガス流ならびにプラントの異った 部分が空気作動装置によって制御されかつ調整されることの共通の洞察に基づい ている。

本発明による主要な利点は、プラント全体がすべてを取囲む、湿ったそして冷た い状態において、正確にかつ信鯨性をもって作用し、それが空気的ロジックおよ び空気的作動要素の共通の使用を助けること、またプラントを使用することによ り従来技術によるプラントを使用することによるもの以上の本質的に高い酸素含 有量の達成の可能性を得ることである。

この明細書において空気的なる語を使用することにおいて要素は純粋に空気的に 作動することを意味することを意図していることを強調するものである。したが って動力源は単に圧縮空気とすることができ、制御および調整装置はいかなる型 式の電気的要素も含んでいない、このことはまた前記ロジックすなわち制御方式 にも関連し、その要素はメモリおよび圧縮空気で作用する機械的クロックを含ん でいる。

本発明の一実施例によれば制御方式は一体構造のものであり、その要素の大部分 は密封ケース内に収容された単一の回路板に配置されている。ハイブリッド回路 板技術を使用することにより制御方式において数百刃の接点を作り得ることおよ び長い寿命を達成し得ることの利点を達成することができる。この解決方法によ って与えられる利益は制御方式が湿気および寒気から保護されることである。さ らに空気ホースに対する要求も減少する。また空気装置の使用はいかなるスパ− クの危挾を発生することもなければ電気も必要とせず、そこでプラントの使用は 安全である。

本発明の有利な態様によれば圧縮された供給空気は二重タンク吸着乾燥機によっ て乾燥される。プラントの作用はとくに湿潤状態において従来公知の解決方法に 比較して基本的に改善されている。

好ましいガス成分の信転性のある分離のためとくに空気からの酸素の分離のため シリカゲルまたはとくに合成もしくは天然ゼオライトのような異った吸着材料を 使用することができる。なかんずく天然ゼオライトは例としてモルデニット（ｓ ｏｒｄｅｎｉｔｅ）およびモルタニット／クリップチロリット（ｃ１ｉｎｏｐｔ ’１ｌｏｌｉｔｅ）として挙げることができる。適当な合成物質はたとえば５Ａ および１３ＸのようなＡ−およびＸ−型ナトリウムゼオライトである。ゼオライ トの分子構造にはアルミニウムまたはナトリウムイオンとともにガリウムまたは ストロンチウムのような他の金属イオンも出現する。

従来技術と比較して本発明のもっとも目立った利点は下記のとおりである。： ｌ）　蒸留と比較して、 一酸素の価格は一層安（なる（純度により現在の市場価格の１１５ないし１／１ ０にさえも）−圧力壜による酸素の輸送を回避することができる。

一酸素の高圧への圧縮を回避することができる。

２）従来技術の吸着と比較して、 −好ましいガス成分、とくに酸素の、含有量または純度の一層大きい到達度（９ ０％以上９８％までも）−一層高い生産量：　１　ｎｓ’／＋ｉｎの圧縮空気入 力に対して１　ｎｍ３ハの酸素、または含有量９２％に対して理論酸素量の約８ ％、また１　ｎｍ”／ｓｉｎの圧縮空気入力に対して２　ｎｍ３／ｈの酸素、ま たは含有量８７％の理論酸素量の約１６％。

上記の優れた性能値はすべてプラントの供給空気流の上流における二重タンク吸 着の使用にもとづいて発見されたものである。乾燥機は約１０％だけ空気の消費 量を増加するが、そのことは生産を５０％だけ増加することができると同時に純 度のレベルを基本的に上げることができるとき運転経費の僅かな増加を意味する ものでしかない０作用の可能性を増加するためプラント出力側は三路弁を備える ことができ該弁は二重圧力処理ユニット用の入力装置として作用し該ユニットは 低圧昼間用またはピーク消費用に必要な圧力壜充填のため夜間の圧力ブースト用 のいずれかである。

本発明により空気的に作動されかつ調整されるプラントによって実施された試験 において寒冷気候における無過失作動が確立された０機械的耐久性を確実にする ため本発明によるプラントにおいて不銹鋼が広く使用される。

本発明は添付図面を参照して好ましい実施例の個々の例示の助けにより下記に説 明されるが、その中で、第１図は空気から酸素を分離するガス濃縮プラントの第 １実施例の全体的配置を示し、 第２図は前記第１実施例の空気作動弁の論理図であり、 第３図は前記第１実施例の空気作動弁用回路線図を示し、 第４図は空気から酸素を分離するガス濃縮プラントの第２の好ましい実施例の全 体的配置を示し、第５図は前記第２実施例の空気作動弁の論理図を示し、 第６図は前記第２実施例の空気作動弁用回路線図を示し、 第７図は製造された酸素の圧力をブーストするユニットＱ略図を示す。

第１図および第４図から分かるように圧縮機１は空気を通常の周囲空気から吸込 みある時間単位（１００％）内にある圧力（通常７００ないし７５０ｋＰａ）で 供給する。空気はついて圧縮機ｌに含まれたアフタクーラ２に導かれる。空気中 の湿気は凝縮し始めるがそのため凝縮水ドレンがアフタクーラに連結されている 。ついで空気は圧力容器４に導かれそのサイズは圧Ｍｉｌｌｉのサイズおよび型 によって決定される。

空気はまたその冷却により圧力容器内で凝縮され無過失容器４は第２の凝縮水ド レン５を設けられる。空気は容器４か・ら小水滴を除去するため予備フィルタ６ を通してまた空気から油を除去するため細かいフィルタ７を通して二重タンク型 湿気吸着乾燥機１４．１５に導かれる。予備フィルタ６および７は凝縮水ドレン ８および油ドレン９に対応して設けられている。もし圧縮機１が無給油型である ならば細かいフィルタ７およびドレン９はプラントから除去することができる。

もし圧縮機が給油型であれば乾燥機１４．１５に導かれる空気からの油の分離は もし油がそこを通ることが許されるならば湿気吸着材料の効率が損傷され使用寿 命が本質的に減少されるから重要である。

上記のように浄化された空気は供給空気を製造するため乾燥機に導かれ、その露 点は一４０℃であり、その空気は第１主要弁１０および第２主要弁１１によって 対応するタンク１４および１５の一方または他方に導かれ双方のタンクはシリカ ゲルのような湿気吸着材料を充填されるかまたは分子スクリーンを設けられる。

主要弁ｌＯおよび１１はマイクロプロセッサに基づきプログラム化された自動装 置２７によって制御され該装置は本発明によれば空気ロジックより成っている。

もし第１タンク（または塔）１４が乾燥状態であれば第１主要弁ｌＯは開いたま −であり第２タンク１５に連結された第２主要弁１１は閉じたま−である。第２ タンク１５の吸着工程において第２タンク１５は再生工程にありその間そこに集 められた湿気は除去される。

第１タンク１４が湿気吸着工程にあるとき第１タンク１４に連結された再生弁１ ２は閉鎖したま−であり第２タンク１５に連結された再生弁１３は開いたま−で ある。騒音を防止するため再生弁１２および１３は音響ダンパ１７ならびに１６ を介して大気に接続されている。

第１タンク１４からでるとき逆止弁１８および２１が阻止方向にあるから、乾燥 空気は逆止弁２０を通してフィルタ２４に達する。第２タンク１５からでるとき 、逆止弁１９および２０が阻止方向にあるから、乾燥空気はまたフィルタ２４に 流れるが逆止弁２１を通る。タンク１４および１５からフィルタへの前記乾燥空 気流が起りそれによりタンクの一方は湿気吸着工程にあり他方のタンクは再生状 態にある。乾燥空気の小部分、非加熱型乾燥機においては有利には１ｏないし１ ２％、熱を使用する乾燥機においては有利には２ないし４％が他方のタンクを再 生するため使用される。

この乾燥空気の量は絞弁２３によって調整され主乾燥空気流からフィルタ２２を 通して取出される。

もしタンク１５が再生中であれば乾燥空気は逆止弁１９を通って絞弁２３から流 れるが、その訳は絞弁２３が圧力を低下し逆止弁１８９を後で圧力は約７００ｋ Ｐａになるからである。再生空気はついでタンク１５に流れるが、その訳は弁２ １の背後で圧力は約７００ｋＰａになるからでありまた他方ではタンク１５底部 の流出弁１３は開いており主要弁１１は閉じているからである。

しかして再生空気はタンク１５を洗浄しその方向はタンクに生ずる吸着流とは反 対である。再生において凝縮物は流出弁１３および音響ダンパ１６を通して大気 に放出される。

吸着中のタンク内の圧力は高（本質的に一定であり（たとえば７００ｋＰａ）ま た再生中のタンク内の圧力は低く下げられる（たとえば７００ｋＰａから大気圧 ）、一定時間後、有利には９分後、乾燥工程がタンク１４内で始まった後、弁１ ３は閉鎖されタンク１５からの流出を阻止しそこでタンク１５は加圧され始める 。双方のタンクが同じ圧力に達した後主要弁１０および１１の設定は切換えられ 、すなわち弁１０は閉鎖され弁１１は開かれる。圧縮機１からでる空気はタンク １５を通って流れ始める。ある時間後、有利には９秒後流出弁１２は開かれ、そ こで探知１４内の圧力は低下し始め再生を開始することができる。しかして空気 の乾燥はタンク１４および１５を交互に作動することにより連続させることがで きる。

フィルタ２４の作用は乾燥空気中に放出されたすべてのごみ等を乾燥空気から除 去することである。フィルタ２４の後方で供給空気の圧力は圧力低下ユニット２ ５、により適当な値有利には５００ｋＰａまで低下される。

供給空気流はついでタンク２６内で均等化される。

本発明の第１実施例において供給空気は供給空気からの連続した酸素分離のため タンク２６後方に二重タンクガス吸着ユニット３４’、３５に導かれる。ガス吸 着ユニットの流入ヘッドが二重タンク湿気吸着ユニットのそれに対応して構成さ れる。弁２８および２９は主要弁でそれらは交互に供給空気を第１タンク３４′ にまたは第２タンク３５に流すことができ、これらのタンクは同じものである。

対応して、タンク３４′および３５からの富窒素排気ガス流が流出弁３ｏおよび ３１によって調整される。

第１タンク３４′が吸着工程にあると仮定する。主要弁２８および流出弁３１は 開いたま−であり主要弁２９および流出弁３０は閉じられており、そこで供給空 気はタンク３４′内に流入する０本発明によれば吸着材料が設立され酸素の通過 が窒素の流れより速く起こる。前記のように適当な材料は天然および合成ゼオラ イトでありその孔のサイズは４人を超えない、逆止弁４０および　３９が阻止方 向にあるため、出口の弁は開いて弁３８およびフィルタ４２を通して酸素を流す 、その後冨酸素ガス流は絞り４４によって調整され富酸素ガスはタンク４５に貯 蔵される。

第１タンク３４′が酸素を製造している間、すなわち弁３６が１０秒と３０秒と の間のある時間有利には約１５秒間いたま〜であるとき、第２タンク３５の主要 弁３１もまた、酸素製造の初めから、典型的には５秒と１０秒との間のある時間 有利には約８秒間いており、そこで富酸素ガスが弁３６の後方に逃し弁４１を通 って第２タンク３５へまたそこから流出弁３１および音響ダンパ３３を通って大 気に流れることができ、そこで第二タンク３５から富窒素ガスを抽出しかつ洗浄 する。

当然音響ダンパ３３を通る富酸素ガスの排出は最小にされる。

富窒素ガスの抽出に対して１５秒と３０秒との間のを利には２４秒であることが 第２図から分かる、設定時間の完了後、流出弁３１は閉鎖されそこで第２タンク ３５からの外向き噴出は終り富酸素ガスによるその加圧が始まる。加圧の継続は 典型的には５秒と１０秒との間を利には約７秒であり、その時間の後第１タンク ３４′における酸素の製造は弁３６を閉鎖することにより停止され同時にタンク ３４′および３５の作用が主要弁２９を開くことによりまた主要弁２８を閉じる ことにより切換えられる。第２タンク３５はついで主要弁２９を通って流入する 供給空気を加圧し始める。

この後、典型的には約１１秒後、流出弁３ｏは開かれそこで第１タンク３４′は 音響ダンパ３２を通して大気に放出し始め、そこで富窒素ガスは第１タンク３４ ′から除去される。典型的には主要弁２９の開放後約６秒で第２タンク３５内の 圧力がその最高値、有利には５００ｋＰａに達し、同時に第１タンク３４′は再 加圧のた・め空にされる。

ついで弁３７は開かれ第２タンクの酸素製造が始まＺ、酸素製造の終りに有利に は約８秒流出弁３０は開いたま−にされそれにより第１タンク３４′は再生状二 となる。その後流出弁３０は閉じられさらにその後第１タンク３４゛の作用は上 記のように進行する。１サイクルの継続時間、すなわちタンク内の吸着工程の開 始から他方のタンク内の再生工程の終りまでの時間は典型的には５０秒ないし１ ００秒有利には第２図に示すように８４秒である。

圧縮供給空気に対する主要弁２８および２９の、富窒素排気ガスに対する流出弁 ３０および３１の、そして富酸素ガスに対する流出弁３６および３７０作用の略 図は第２図に組み合わせて図示されており、そこでは符号１１”は弁が開いてい ることを符号“０′″は弁が閉じていることを意味している。この略図において 与えられる作用時間は所望の純度をもった富酸素ガスを製造するため段階的に調 節される。

第４図における本発明の第２実施例によれば、乾燥された供給空気は酸素を分離 するため単一タンク吸着乾燥機３４に導かれる。タンク３４の流入側はタンク１ ４または１５の一方におけるものと同様に構成されている。弁２８は吸着タンク ３４への供給空気の通過を１ｉｌＪ御する主要弁であり吸着タンクから大気への 富窒素排気ガスは流出弁３０によって調整されそれは音響ダンパ３２を通して起 る。

吸着タンク３４は連続的に吸・着工程にあるかまたは再生工程にある。タンクが まず吸着工程にあると仮定する。主要弁２８は開いたま−であり流出弁３０は閉 １実施例におけると同様に選択され、そこで酸素の流通が窒素の流れより速く起 こる。適当な材料ははり４人のサイズの孔を備えた天然または合成ゼオライトで ある。出口弁３６および３６が開かれると富酸素ガスは逆止弁３８を通ってフィ ルタ４２に流れ、ガス流はその後絞り４３によって調整される。富酸素ガスは逃 し弁４１を通って貯蔵タンク４５に流れる。

吸着タンク３４が酸素を製造し始めるとき、すなわち弁２８が１０秒ないし３０ 秒の時間を利には１８秒秒間たま＼にされるとき流出弁３６もまたこの吸着工程 の終りにある時間有利には約７秒開いたま−にされそこで逃し弁４１を通り貯蔵 タンク４５に達する流れが可能になりそれにより富酸素ガスによるその加圧が始 まる。

タンク４５内の圧力が有利には５００ｋＰａの値に上昇するこの加圧後宮酸素ガ スの生産は流出弁３６を締切ることにより停止される。

この後、典型的には約１１秒後、吸着タンク３４の再生が流出弁３０を開くこと により始められ１５秒ないし３０秒の間有利には２３秒続き、そこで吸着タンク ３４は音響ダンパ３２を通して空になり吸着タンク３４内に集められた富窒素ガ スが通過することが可能になる。

ある時間、典型的には約１６秒後、吸着タンク３４は放出される。再生工程の終 りに、貯蔵タンク４５の流出弁３０および排出弁３７の双方はある時間、典型的 には約７秒開かれ、そこで富酸素ガスは貯蔵タンク４５から逃し弁３９、フィル タ４２、絞り４３および逃し弁４２を通って吸着タンク３４に流れることが可能 になる。この後弁３０および３７は閉じられ主要弁２８は開かれ、乾燥空気が吸 着タンク３４に流れ始めそして加圧され始める。この５００ｋＰａに達する加圧 は典型的には約１１秒読き、その後吸着タンク３４の作用は前記のように進行す る。吸着工程の始めから再生工程の終りまでのサイクルの継続時間は典型的には ３０秒と６０秒との間有利には５２秒である。

供給空気に対する主要弁２８の、富窒素排気ガスに対する流出弁３０の、富酸素 生産ガスならびに富酸素再生ガスに対する流出弁３６および３７の作用の概略は 第５図に示されている。この略図に示された作用時間は所望の純度を備えた富酸 素ガスを製造するため段階的に制御される。

第１および第２実施例によれば製造された富酸素ガスは貯蔵タンクから締切弁４ ６を開くことによりまた三路弁５１によって低圧直接使用または高圧ブーストの いずれかを選択することにより使用に供することができる。直接使用モードにお いて（０ないし５００ｋＰａ）富酸素ガスは空気的に制御されるポンプ４９にそ してさらに分配管５０に導かれる。高圧ブーストモードにおいて貯蔵タンク４５ からくる富酸素ガスの約５００ｋＰａの圧力は空気的に制御されるブーストユニ ット７０により第４図に図示されたような酸素壜の充填のためにな方式に使用す ることができ、それによって圧力は７０ＭＰａにも上げることができる。そのよ うな方式の要素はシュミット・フランツ社（ＳＣＨ［ＤＴ　ＫＲＡＮＺ　ＡＮＤ ＣＯ，ＧＭＢＨ）から商業的に利用することができ、該要素は同社のブラケット のコードを利用することにより下記に参照する。ここに示す圧力ブーストユニッ トは下記のものより成る： ２００ｋＰａないし３２ＭＰａの低圧範囲で作用する第１の二段作動シリンダ７ １　（ＤＬＲ５−３０）、３．５ＭＰａないし７０ＭＰａの高圧範囲で作用する 第２の二段作動シリンダ７２　（ＯＬＥ　７５−ＩＣ）、−蓄圧器として作用し かつ逃し弁７３を備えた中間タンク７４、該タンク７４は作動シリンダ７１およ び７２に直列にかつそれらの間に嵌装、−作動シリンダ７１および７２の作動を 制御する制御空気ユニット７５、制御供給空気圧力は典型的には１００ｋＰａな いし１．１ＭＰａ。

−第１作動シリンダに影響を及ぼす第１締切弁７６−第２締切弁７７および圧力 調整弁７８、それらはいずれも第２作動シリンダに影響を及ぼす。

空気式タイマおよび方向切換弁が第１および第２実施例の双方において、弁２８ ．２９．３０．３１．３６および３７の制御に使用される。逃し弁もまたもし吸 着ユニットの圧力が前に設定された最高値を超えるならば作動シリンダを停止す るため制御装置において使用される。制御方式は一体化され、空気式要素の大部 分は回路板に取付けられそれらすべての接続された流れ通路は前記回路板上にあ り別の空気ホースは必要がない、前記空気式要素はフィンランドのｏｙ　ＦＥＳ ＴＯＡｂ社を通して商業的に利用可能であり、該要素は前記会社のブラケット中 の生産コードを使用することにより下記に参照される。

第３図から分かるように主要弁２８および２９ならびに流出弁３０および３１は 切換え作動するように配置されている。流出弁３６および３７は平行に作用する ように配置されている。前記弁は有利には膜式弁（ＶＬＸ−２型）である、弁の 切換え操作はフリップ−フロップ弁５２　（ＶＬＬ−５−ＰＫ−３型）によッテ 制御され、該弁はインパルス弁５３および５４　（Ｊ−３−３，３型）の作動回 路に接続され該回路は一つの出力およびメモリを備えている。制御方式のタイマ ユニットは４個のタイミングユニット５５．５６．５７および６８（ＶＵＺ型） より成る。これらは空気作動機械的クロッ、り装置を備えそれによって生産サイ クルの所望の継続時間が設定可能である。それらは回路略図に示すように、たと えばメモリ弁５３および５４によりまた腹式流出弁３６および３７の直接作動に より調整される。

インパルス弁５９　（Ｊ−５−３，３型）は二つ、の出力制御直接タイマユニッ ト５６および５７ならびにフリップ・フロップ弁５２を備えている。

第６図から分かるように主要弁２８および流出弁３０は交互に作用するように配 置されている。ｔ＊出弁３６および３７は平行に作用する。前記弁は有利には膜 式弁（ＶＬＸ−２型）である、弁の作用はフリップ−フロップ弁５２　（ＶＬＬ −５−ＰＫ−３型）で制御サレ、該弁は切換えスイッチとして作用しインパルス 弁（Ｊ−３−３，３型）に接続され該弁は一つの出力および作用サイクルメモリ を備えている。制御方式のタイマユニットは４個のタイマユニット５５．５６． ５７および５　Ｂ　（ＶＵＺ型）より成る。これらは空気作動機械的クロックを 備えそれによって所望の継続時間が設定される。

それらは回路略図に示すように、たとえばメモリ弁５３によりまた腹式流出弁３ ６および３７の直接作用によって調整することができる。二つの出力を備えたイ ンパルス弁５９　（Ｊ−５−３，３型）はタイマユニットならびにフリップ・フ ロップ弁５３を制御する。

第１図および第４図に図示された第１および第２実施例の確実なそして正確な作 用を得るため吸着ユニットは圧力センサを備え、該センサは圧力調整弁６２（Ｖ Ｄ−３−３，３型）に接続され、それにより上方圧力限界として有利には８００ ｋＰａに選択することができる。

圧力調整弁６２は平行に手動調節制御弁６３（ＳＶ−３−Ｍ５−　Ｎ　−２２− Ｓ型）ならびに主要締切弁６１　（ＶＬｌｏ−３−３，３型）に接続され、該弁 は“オア”弁６０（Ｏ５−６／３−３．３型）に接続されそれにまた第２の制御 弁６４　（ＳＶ　−３−Ｍ５−Ｎ−２２−５型）が接続されている。

制御方式は前記制御弁６３（６４）によって始動されその後方式は 一層２図に示された一連の設定により弁２８．２９．３０．３１．３６および３ ８、または −第５図に示された一連の設定により弁２８．２９．３０．３６および３８ を自動的に制御するように作動する。

もしガス吸着ユニットの圧力が過度に上がるならば締切弁６１はサイクルを停止 する。しかしながら、サイクルは制御弁６４によるかまたは圧力低下の際制御弁 ６３によって始動することができる。

！［方式は有利には５００ないし６００ｋＰａの圧力の圧縮空気を用いて完全に 空気的に作動することができる。

して得られまた第３図および第６図から分かるような制御弁６３および６４を通 して導かれる。

前記のように空気的要素５２ないし６２は一つの回路板に配置され咳板は密封ケ ーシング４７（２７）内に設置されている。制御弁６３および６４は有利にはこ のケーシングの外側に取付けられる。この配置の利点として圧縮空気ホースが制 御弁と回路板の間なうびに対応して膜式弁と回路板の間にだけ必要であるに過ぎ ない。

上記のような対応する空気要素５２ないし６４から組立てられた制御方式はまた 湿気吸着ユニットの制御とくに主要弁ｌＯおよび１１ならびに流出弁１２および １３の作動を＠御するためを利に使用することができる。

本発明はこれまで好ましい実施例の組み合わせのみを説明したに過ぎない、それ はし１′ずれにしても当然本発明を限定することを望むものでな（そして／また は多様な個々の変型が添付の特許請求の範囲内で可能である。

プラントの他の部分は前記記載とは異なるものとすることができる。圧縮機は既 に得られた圧縮空気によって置換することができる。プラントは全体的に同じま ＼としてガス吸着ユニットは作用サイクルを変更することにより異った運転（− に対して適合させることができる。さらに二つの酸素製造ユニットを併設するこ とができ、一方は小さくなり、それにより２段分離が得られ一層大きいユニット を通して比較的多量のガスを通すことにより純度を上げることができる。この種 の配置はとくに高い純度が要求されるとき有用である。

ガス吸着材料を変更することによりプラントは酸素の代わりに窒素または他の空 気成分を分離するため使用することができる。

ＦＩＧ、　７ 国際調査報告 ｍ−１−−−Ａ−―障−−−、Ｐ（Ｔ／Ｆｔ８）１０００２０

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．吸着によるガス濃縮方法、とくに空気から酵素を分離する方法であって、該 方法が、 −空気が、本質的に通常の大気圧より高い、圧力に圧縮され、 −圧縮と関連して凝縮した水が除去され、圧縮空気ができるだけ乾燥され、 −圧縮空気が、ガスを成分に分離するのに適した、吸着材料、有利には天然また は合成ゼオライト、を収容する吸着ユニットに導入され、 −少なくとも吸着ユニットからでる、酵素含有量の多い、生産ガスの少なくとも 大部分が前方に、有利には貯蔵装置または使用点に導かれ、そして−酸素含有量 の多い、生産ガスの小部分が、吸着ユニットの吸着材料に結合された、窒素含有 量の多いガスを除去することにより吸着ユニットを再生するため吸着ユニットに 循環されること、 および前記ガス流； −吸着ユニットに導かれる圧縮空気、 −吸着ユニットからでる、酸素含有量の多い、生産ガスの大部分、 −吸着ユニットに循環される、酸素含有量の多い生産ガスの小部分、 −吸着ユニットから除去すべき、窒素含有量の多い、排気ガス が空気作動要素によつて制御されかつ調整され、それによりガス成分、有利には 空気からの酸素分離が、温つた、冷たいおよび／または爆発の危険のある状態に おいて、吸着によつて信頼性をもつてかつ安全に実施されることを特徴とする、 吸着によるガス濃縮方法とくに空気から酵素を分離する方法。
2. ２．その再生のため他の吸着タンクを通して一方の吸着タンクの上部または流出 管から導かれる、前記生産ガス流の小部分の開始時期および流出時間が、空気作 動要素により限定され、制御されかつ調製されることを特徴とする、該方法が二 重タンク吸着ユニットにより実施される請求の範囲第１項に記載の方法。
3. ３．吸着タンクの再生のため吸着タンクを通して中間タンクから導かれる、前記 生産ガス流の小部分の開始時期および流出時間が、空気作動要素により限定され 、制御されかつ調整されることを特徴とする、該方法が単一タンク吸着ユニット により実施される請求の範囲第１項に記載の方法。
4. ４．凝縮水が分離される、圧縮空気が適当な湿度、有利には乾燥後の圧縮空気の 露点が−４０℃になるように、湿気吸着材料、有利にはシリカゲルまたは分子ス クリーン、を含む少なくとも二重タンク乾燥機に導かれること、および −一つの湿気吸着乾燥タンクヘの圧縮空気流、−一つの湿気吸着乾燥タンクから 一つの吸着タンクヘの乾燥空気流の大部分、 −それを湿気吸着材料に結合された湿気を除去することにより再生するため一つ の湿気吸着乾燥タンクから他の乾燥吸着タンクヘの乾燥空気流の小部分、および −再生状態の湿気吸着タンクから結合された湿気をもつた空気の排出流 が空気作動要素によつて制御され、調整されることを特徴とする、請求の範囲第 １項ないし第３項のいずれか１項に記載の方法。
5. ５．ガス濃縮プラント、とくに空気から酸素を分離するプラントであって、該プ ラントが、少なくとも：−供給空気圧縮用の空気供給装置（１）、有利には圧縮 機、−前記供給空気から少なくとも空気圧縮によつて生じた凝縮水を除去する、 有利には前記空気供給装置と組合わせて適用される、分離装置（２ないし９）、 −有利には二つの連続した湿気吸着工程において作動するタンク（１４，１５） より成る湿気吸着乾燥機であって、各乾燥機が適当な湿気吸着材料有利にはシリ カゲルを備えるかまたは分子シーブを含み、前記乾燥機が前記水分離装置（２な いし９）の後方に位置しかつ乾燥材料、循環時間および乾燥圧縮空気の生産の他 の最適バラメータに対する比率において最善のものとされ、その露点が有利には −４０℃であるもの、−供給空気中に存在する酸素および窒素を相互に分離する ため吸着によりガスを成分に分離するのに適した材料、好ましくは天然または合 成ゼオライトを含む、ガス吸着ユニット（３４；３４′，３５）、−ガス状生産 物、有利には前記ガス吸着ユニットから得られた、冨酸素ガスを貯蔵するタンク 装置（４５；４７）、−プラントの前記部分を相互に流れ連結しかつ前記供給装 置（１）、前記分離装置（２ないし９）、前記湿気吸着乾燥機（１４，１５）、 前記ガス吸着ユニット（３４′；３４′、３５）および前記タンク装置（４５； ４７）間のガス流の伝達のため適用される管装置、および −設備の前記部分におけるならびに前記管装置におけるガス流を制御するための 空気作動調整および制御要素（１０ないし１３，２８ないし３１，３６，３７， ５２ないし６４）、そして必要に応じて −分離されたガス成分、有利には富酵素ガスをさらに処理する装置であって、該 装置が前記タンク装置（４５；４７）後方に位置しかつ高圧のガス状生産物を貯 蔵するための空気圧プーストユニツト（７０）および高圧壜（８０）の組み合わ せを含むことを特徴とする、ガス濃縮プラント、とくに空気から酸素を分離する プラント。
6. ６．ガス吸着ユニットが吸着工程のいずれかに連続した単一のタンク（３４）よ り成り、富酸素ガスの流出時間が１０ないし３０秒の間、有利には約１８秒であ るか、または再生段階において富窒素ガスの流出時間が１５ないし３０秒の間、 有利には約２３秒であり、それにより吸着工程開始から再生工程の終了までの全 サイクルが継続時間が３０秒ないし６０秒の間、有利には５２秒であることを特 徴とする、請求の範囲第５項に記載のガス濃縮プラント。
7. ７．ガス吸着ユニットが吸着工程のいずれかに連続した二つのタンク（３４′， ３５）より成り、富酸素ガスの流出時間が１０秒ないし３０秒の間、有利には約 １５秒であるか、または再生工程において富窒素ガスの流出時間が１５秒ないし ３０秒の間、有利には約２４秒であり、それにより吸着工程開始から再生工程の 終了までの全サイクルが継続時間が３０秒ないし１００秒の間、有利には５２秒 であることを特徴とする、請求の範囲第５項に記載のガス濃縮プラント。
8. ８．空気、富酸素ガスおよび富窒素ガスを供給する空気調節要素がいくつかの空 気膜弁（１０ないし１３，２８ないし３１，３６，３７）より成ること、および 前記空気膜弁（１０ないし１３，２８ないし３１，３６，３７）を作動する制御 要素が少なくとも一つの空気タイマ（５５ないし５８）および空気インパルス弁 （５３，５４，５９）を含むことを特徴とする、請求の範囲第５項ないし第７項 のいずれか１項に記載のガス濃縮プラント。
9. ９．圧力調製弁（６２）が一方ではガス吸着ユニットの各タンク（３４：３４′ ，３５）および湿気吸着ユニット（１４，１５）に設けられた圧力センサに、他 方では空気制御方式（５２ないし６４）の主締切弁（６１）に接続されたこと、 前記空気制御方式が共通の密封されたケーシングに一体化されそこでその要素（ ５２ないし６４）の大部分が前記ケーシングの内側にあるようになつていること 、および前記圧力調整弁（６２）がもしガス吸着ユニットまたは湿気吸着ユニッ トのタンク内のいずれかの圧力が一定の高い値、湿気吸着ユニットのタンク内の 約８００ｋｐａまたはガス吸着ユニットのタンクの約５００ｋｐａ、をこえるな らば作業サイクルを停止するようになつていることを特徴とする、請求の範囲第 ５項ないし第８項のいずれか１項に記載のガス凝縮プラント。
10. １０．生産された富酵素ガスの圧力を７０Ｍｐａにプーストする前記プーストユ ニツト（７０）が：−低圧区域で作動する第１の、２段作業シリンダ（７１）、 −高圧区域で作動する第２の、２段作業シリンダ（７２）、−連続的に作動する 前記シリンダ（７１，７２）間に直列に嵌装された逃し弁（７３）を備えた中間 タンク（７４）、−制御空気ユニット（７５）、 −第１作業シリング（７１）に影響を及ぼす第１締切弁（７６）および、 −第二作業シリンダ（７２）に影響を及ぼす第２締切弁（７７）および圧力調整 弁（７８） より成ることを特徴とする、請求の範囲第５項ないし第９項のいずれか１項に記 載のガス凝縮プラント。