JPH02135112A - 酸素富化空気の製造方法 - Google Patents
酸素富化空気の製造方法Info
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- JPH02135112A JPH02135112A JP63287185A JP28718588A JPH02135112A JP H02135112 A JPH02135112 A JP H02135112A JP 63287185 A JP63287185 A JP 63287185A JP 28718588 A JP28718588 A JP 28718588A JP H02135112 A JPH02135112 A JP H02135112A
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- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims abstract description 29
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- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
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Classifications
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
Landscapes
- Drying Of Gases (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
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。
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］
本発明は窒素ガスや湿気の含有量が少ない燃焼用の酸素
富化空気を製造する方法に関するものである。
富化空気を製造する方法に関するものである。
［従来の技術］
燃焼用空気中に含有する窒素や湿分は燃焼反応しないば
かりでなく、必要な温度まで加熱させるとき窒素および
湿分も熱を必要とするので余分な燃料が使用されるため
経済的でない。このため従来より空気中の窒素や湿分を
低減し、酸素を濃縮した燃焼用空気を製造する方法が提
案されている。
かりでなく、必要な温度まで加熱させるとき窒素および
湿分も熱を必要とするので余分な燃料が使用されるため
経済的でない。このため従来より空気中の窒素や湿分を
低減し、酸素を濃縮した燃焼用空気を製造する方法が提
案されている。
例えば、特開昭５１−６７２８３号公報に示されるよう
に、ゼオライトモレキュラシーブに加圧して窒素を吸着
させ、空気中の酸素濃度を富化し、減圧して窒素を分離
再生させる圧力スイング法、特開昭５４−６２９９４号
公報に示されるように、吸着剤を２つ以上に分離して収
納し、一部で酸素富化空気を製造し、他方で燃焼装置か
ら排出された高温排気との間で熱交換された空気を送り
込む温度スイング法等がある。
に、ゼオライトモレキュラシーブに加圧して窒素を吸着
させ、空気中の酸素濃度を富化し、減圧して窒素を分離
再生させる圧力スイング法、特開昭５４−６２９９４号
公報に示されるように、吸着剤を２つ以上に分離して収
納し、一部で酸素富化空気を製造し、他方で燃焼装置か
ら排出された高温排気との間で熱交換された空気を送り
込む温度スイング法等がある。
［発明が解決しようとする課題］
しかし、従来提案されている方法では多くの動力或は熱
量を必要とし、酸素富化は高価なものとなっていた。最
近では吸着剤の改善によって圧力スイング法で効率的な
方法が提案されているが、再生工程に要する真空ポンプ
の電力コストが低くないのが問題である。
量を必要とし、酸素富化は高価なものとなっていた。最
近では吸着剤の改善によって圧力スイング法で効率的な
方法が提案されているが、再生工程に要する真空ポンプ
の電力コストが低くないのが問題である。
一方、温度スイング法においては、吸着剤の窒素吸着能
が５０℃以上の高温域で極端に低下するため、高温の排
ガスを利用した温度スイングでは多量の吸着剤を要する
ことになり設備コストが増大してあまり経済的ではなか
った。
が５０℃以上の高温域で極端に低下するため、高温の排
ガスを利用した温度スイングでは多量の吸着剤を要する
ことになり設備コストが増大してあまり経済的ではなか
った。
本発明は、圧力スイング法と温度スイング法を組み合わ
せた経済的な酸素富化する製造方法を提供するものであ
る。
せた経済的な酸素富化する製造方法を提供するものであ
る。
［課題を解決するための手段］
本願発明の要旨は、吸着剤を用いて空気中の。
酸素を富化する酸素富化空気の製造方法において、圧縮
空気を吸着剤に通過させて窒素、湿分を吸着し、得られ
た酸素富化空気を低温の空気と高温の空気に分離し、低
温の空気は高温の吸着剤の冷却に用い、次いで分離され
た高温の空気と混合することを特徴とする酸素富化空気
の製造方法である。
空気を吸着剤に通過させて窒素、湿分を吸着し、得られ
た酸素富化空気を低温の空気と高温の空気に分離し、低
温の空気は高温の吸着剤の冷却に用い、次いで分離され
た高温の空気と混合することを特徴とする酸素富化空気
の製造方法である。
吸着剤として例えばゼオライトに圧縮低温空気を通すと
空気中のＮ２および湿気が吸収され、逆に高温空気を通
すと吸着剤に吸収されていたに、および湿気が放出され
る０本発明はこの原理に基づいて、■燃焼用空気の窒素
・湿分の吸着、■排ガスの顕熱による吸着剤よりの窒素
・湿分の解離、■燃焼用空気の予熱および吸着剤の冷却
の各工程を、複数の吸着剤充填筒を組合せ、交互に切換
えて効率よく行い、連続吸着による酸素富化を可能とす
るものである。特に、従来の圧力スイング法および温度
スイング法と異なるのは圧縮空気によって吸着能を向上
せしめ、その圧力エネルギーを利用して低温のガスを製
造して吸着剤の冷却にそのまま活用する点にある。吸着
剤は低温・高圧力下で窒素を多量に吸着するので非常に
効果的である。
空気中のＮ２および湿気が吸収され、逆に高温空気を通
すと吸着剤に吸収されていたに、および湿気が放出され
る０本発明はこの原理に基づいて、■燃焼用空気の窒素
・湿分の吸着、■排ガスの顕熱による吸着剤よりの窒素
・湿分の解離、■燃焼用空気の予熱および吸着剤の冷却
の各工程を、複数の吸着剤充填筒を組合せ、交互に切換
えて効率よく行い、連続吸着による酸素富化を可能とす
るものである。特に、従来の圧力スイング法および温度
スイング法と異なるのは圧縮空気によって吸着能を向上
せしめ、その圧力エネルギーを利用して低温のガスを製
造して吸着剤の冷却にそのまま活用する点にある。吸着
剤は低温・高圧力下で窒素を多量に吸着するので非常に
効果的である。
酸素富化空気を低温の空気と高温の空気に分離する手段
は、１９３１年にフランスの物理学者ポルテックスが発
表したポルテックスチューブを用いることが好ましい。
は、１９３１年にフランスの物理学者ポルテックスが発
表したポルテックスチューブを用いることが好ましい。
ポルテックスチューブとは第２図（Ａ）に示す如く一端
がオリフィスもう一端がドーナツ状のスキマのある管内
の円周方面に圧縮空気２Ｃを吹き込むと管内に超高速の
渦ができる。そのため渦の中心部と外周部との間に大き
な圧力差を生じ、中心部に向りて空気の移動が起り、膨
張によって温度が下がる。
がオリフィスもう一端がドーナツ状のスキマのある管内
の円周方面に圧縮空気２Ｃを吹き込むと管内に超高速の
渦ができる。そのため渦の中心部と外周部との間に大き
な圧力差を生じ、中心部に向りて空気の移動が起り、膨
張によって温度が下がる。
中心部に発生した冷空気２ａはオリフィスから流出し、
外周の熱空気２ｂはドーナツ状のスキマから放出される
。
外周の熱空気２ｂはドーナツ状のスキマから放出される
。
つまり簡易な構造体であるポルテックスチューブによっ
て容易に冷空気と熱空気を製造することが可能である。
て容易に冷空気と熱空気を製造することが可能である。
［実 施 例］
以下図面に示す実施態様例によって本発明の詳細な説明
する。
する。
本実施例はボイラーの燃焼用空気の酸素富化において実
施した例で、第１図は本実施例に用いた装置の全体構成
を示し、ＩＡ、ＩＢ、ＩＣは吸着剤充填筒で、吸着剤と
して窒素の吸着能を向上させる合成ゼオライトを粒径３
ｍｍに成形してそれぞれに装填しである。今コンプレッ
サー３によって３ ｋｇ／ｃｍ’に圧送された空気を吸
着剤充填筒ＩＡに導入し、酸素濃度を２１％から約２５
％まで富化し、この酸素富化された空気をポルテックス
チューブ２に導入して１０℃の冷空気２ａと １１０℃
の熱空気２ｂに８＝２の割合で分離し、冷空気２ａを前
工程で加熱された吸着剤充填筒ＩＣに導入し、冷却する
とともにこの熱交換によって酸素富化空気は約１０℃か
ら約５０℃まで予熱され、前記熱空気２ｂと混合して、
ボイラー５へ燃焼用空気として導入され使用される。ボ
イラー５での燃焼によフて生じた排ガスは熱交換器４を
経て煙突６から排出され、排ガス顕熱はコンプレッサー
３から圧送された空気を １５０℃に加熱するのに使用
され、吸着剤充填筒ＩＢに導入されて吸着剤を７０℃に
加熱され、前工程で吸着した窒素、湿分を解離させる。
施した例で、第１図は本実施例に用いた装置の全体構成
を示し、ＩＡ、ＩＢ、ＩＣは吸着剤充填筒で、吸着剤と
して窒素の吸着能を向上させる合成ゼオライトを粒径３
ｍｍに成形してそれぞれに装填しである。今コンプレッ
サー３によって３ ｋｇ／ｃｍ’に圧送された空気を吸
着剤充填筒ＩＡに導入し、酸素濃度を２１％から約２５
％まで富化し、この酸素富化された空気をポルテックス
チューブ２に導入して１０℃の冷空気２ａと １１０℃
の熱空気２ｂに８＝２の割合で分離し、冷空気２ａを前
工程で加熱された吸着剤充填筒ＩＣに導入し、冷却する
とともにこの熱交換によって酸素富化空気は約１０℃か
ら約５０℃まで予熱され、前記熱空気２ｂと混合して、
ボイラー５へ燃焼用空気として導入され使用される。ボ
イラー５での燃焼によフて生じた排ガスは熱交換器４を
経て煙突６から排出され、排ガス顕熱はコンプレッサー
３から圧送された空気を １５０℃に加熱するのに使用
され、吸着剤充填筒ＩＢに導入されて吸着剤を７０℃に
加熱され、前工程で吸着した窒素、湿分を解離させる。
これで１サイクルが終了し、この操作を順次交互に繰返
し、連続して酸素富化を高めることができた。この反復
工程を第１表に示す。
し、連続して酸素富化を高めることができた。この反復
工程を第１表に示す。
第 １
表
排ガス中に吸着剤に有害な硫黄酸化物やダスト濃度が低
い場合は、直接吸着剤充填筒に導入しても可能である。
い場合は、直接吸着剤充填筒に導入しても可能である。
第１表の工程のサイクルは１５分間隔で完全自動切換で
実施し、燃焼用空気中の酸素分を２１％から約２５％に
連続して安定に富化することができた。
実施し、燃焼用空気中の酸素分を２１％から約２５％に
連続して安定に富化することができた。
尚、本発明は前記実施例にのみ限定されることなく、本
発明の要件を満たす限り種々の設計変更を加え得ること
は勿論である。
発明の要件を満たす限り種々の設計変更を加え得ること
は勿論である。
また冷空気と熱空気を製造するためには前記のポルテッ
クスチューブ２を用いる以外にも、第２図（Ｂ）に示す
如く熱交換方式を採用することも可能である。圧縮機８
を介するフロンガスを循環させる冷凍機を利用するもの
で熱交換器９Ａで原料空気の一部を冷却し、その顕熱を
熱交換器９Ｂで原料空気の残部に排出して加熱空気を製
造するという方式も可能である。さらに第２図（Ｃ）に
示す如く単に膨張バルブ１０を利用して断熱膨張させて
冷却する方法も可能である。
クスチューブ２を用いる以外にも、第２図（Ｂ）に示す
如く熱交換方式を採用することも可能である。圧縮機８
を介するフロンガスを循環させる冷凍機を利用するもの
で熱交換器９Ａで原料空気の一部を冷却し、その顕熱を
熱交換器９Ｂで原料空気の残部に排出して加熱空気を製
造するという方式も可能である。さらに第２図（Ｃ）に
示す如く単に膨張バルブ１０を利用して断熱膨張させて
冷却する方法も可能である。
［発明の効果］
以上説明した如く、本発明によれば燃焼用空気中の酸素
富化を排ガスの顕熱を利用して効率よく連続して高める
ことができ、省エネルギーに寄与する。
富化を排ガスの顕熱を利用して効率よく連続して高める
ことができ、省エネルギーに寄与する。
第１図は本発明の実施例に用いた装置の全体構成を示す
図、第２図（Ａ） 、 （Ｂ） 、 （Ｃ）は原料空気
から冷空気と熱空気をそれぞれ製造する方法に関する説
明図である。 ＩＡ、ＩＢ、ＩＣ・・・吸着剤充填筒 ２・・・ポルテックスチューブ ３・・・コンプレッサー ５・・・ボイラー ７・・・バーナー ９・・・熱交換器 ４・・・熱交換器 ６・・・煙突 ８・・・圧縮機 １０・・・膨張バルブ。 ｆ屯４名
図、第２図（Ａ） 、 （Ｂ） 、 （Ｃ）は原料空気
から冷空気と熱空気をそれぞれ製造する方法に関する説
明図である。 ＩＡ、ＩＢ、ＩＣ・・・吸着剤充填筒 ２・・・ポルテックスチューブ ３・・・コンプレッサー ５・・・ボイラー ７・・・バーナー ９・・・熱交換器 ４・・・熱交換器 ６・・・煙突 ８・・・圧縮機 １０・・・膨張バルブ。 ｆ屯４名
Claims (1)
- １ 吸着剤を用いて空気中の酸素を富化する酸素富化空
気の製造方法において、圧縮空気を吸着剤に通過させて
窒素、湿分を吸着し、得られた酸素富化空気を低温の空
気と高温の空気に分離し、低温の空気は高温の吸着剤の
冷却に用い、次いで分離された高温の空気と混合するこ
とを特徴とする酸素富化空気の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63287185A JPH02135112A (ja) | 1988-11-14 | 1988-11-14 | 酸素富化空気の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63287185A JPH02135112A (ja) | 1988-11-14 | 1988-11-14 | 酸素富化空気の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02135112A true JPH02135112A (ja) | 1990-05-24 |
Family
ID=17714177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63287185A Pending JPH02135112A (ja) | 1988-11-14 | 1988-11-14 | 酸素富化空気の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02135112A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008143964A1 (en) * | 2007-05-18 | 2008-11-27 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Temperature swing adsorption of co2 from flue gas utilizing heat from compression |
| US7959720B2 (en) | 2007-05-18 | 2011-06-14 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Low mesopore adsorbent contactors for use in swing adsorption processes |
| CN108870368A (zh) * | 2018-05-11 | 2018-11-23 | 武汉理工大学 | 一种基于新型化学链制氧的富氧燃烧系统及方法 |
-
1988
- 1988-11-14 JP JP63287185A patent/JPH02135112A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008143964A1 (en) * | 2007-05-18 | 2008-11-27 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Temperature swing adsorption of co2 from flue gas utilizing heat from compression |
| US7731782B2 (en) | 2007-05-18 | 2010-06-08 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Temperature swing adsorption of CO2 from flue gas utilizing heat from compression |
| US7959720B2 (en) | 2007-05-18 | 2011-06-14 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Low mesopore adsorbent contactors for use in swing adsorption processes |
| EA015731B1 (ru) * | 2007-05-18 | 2011-10-31 | Эксонмобил Рисерч Энд Инджиниринг Компани | Способ удаления coиз потока газовой смеси |
| CN108870368A (zh) * | 2018-05-11 | 2018-11-23 | 武汉理工大学 | 一种基于新型化学链制氧的富氧燃烧系统及方法 |
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