JPH02172516A

JPH02172516A - 圧力変動式の吸着分離法及びそれに用いる装置

Info

Publication number: JPH02172516A
Application number: JP63327689A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Fujii; 敏昭藤井; Morihito Kanzawa; 神沢　守仁; Fukuo Oishi; 大石　福雄
Original assignee: Sapporo Breweries Ltd; Ebara Research Co Ltd
Current assignee: Sapporo Breweries Ltd; Ebara Research Co Ltd
Priority date: 1988-12-27
Filing date: 1988-12-27
Publication date: 1990-07-04

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〕本発明は、圧力変動式の吸着分離装置に係り、特に圧力
変動式の吸着分離法により、混合ガスから特定ガスを分
離する方法における吸着剤の再生方法に関する。

〔従来の技術〕

圧力変動式の吸着分離法としては、従来からＰＥＡ法（
圧力スイング吸着性）が知られている。ＰＥＡ法は、高
い圧力で被吸着物を吸着剤に吸着させ、次いで吸着圧力
を下げることによって、吸着剤に吸着した被吸着物を脱
着し、吸着物および非吸着物をそれぞれ分離する方法で
ある。

この−ＰＳＡ法では、吸着剤を充填した吸着塔を通常複
数個設け、それぞれの吸着塔において、昇圧→吸着→再
生の一連の操作を繰り返すことＫよジ、装置全体として
連続的に分離操作を行うことができるようにしている。

ところで、一般に吸着操作では、被吸着物を吸着剤の飽
和吸着世近く萱で吸着させるので、次の吸着操作までに
充分に再生（吸着していた物質の放出）を行う必要があ
る。

従来、この棟の装置において、吸着剤の再生には、再生
用ガスとして製品ガスが用いられているので、製品ガス
の回収率が低いという欠点があつ次。又、一般に吸着剤
は、水分の存在により分離性能が顕著に低下するので、
予め水分を除去（脱湿〕する必要がある。その几め吸着
剤を充填した吸着塔の入口部には脱湿剤が充填されてい
る。この場合、該吸着塔の再生では、吸着剤と脱湿剤の
両方の再生を行う必要があるので、再生ガスが多く必要
であった。

上述の点全９気から酸素を製造（酸素富化）する例で第
３図により説明する。第３図はＰＥＡの基本工程図で、
Ａ１が吸７ｆ塔、Ｂｌが再生塔を現わす。コンプレッサ
（図示せず）から供給され九高圧空気１は弁ｖ１を通り
、吸着塔Ａ１で空気中窒素が吸着され、酸索冨化空気が
出口２よシ得られる。出口２の葭素富化空気は、その相
当量が再生塔Ｂ１へ運はれ、再生に使用され弁Ｖ、全全
通て大気へ放出され、残部が製品ガス３となって得られ
る。

第３図の構成例では、再生用の酸素富化突気を大量に必
要とし、酸素の収率〔入口酸素量に対する製品酸素量の
比率（％）〕は低い。

吸７ｔｉ塔Ａ１には、空気を富化酸素（高濃度酸素）に
するために窒°素吸Ｍ剤として主に合成ゼオライトが充
填されている。該吸着剤は、水分が共存すると水分を選
択的に吸着し、該吸着剤の吸着性能を劣化させる。

このため、吸ｉ塔Ａ、の入口部には脱湿剤（水分吸着用
ゼオライト）が通常窒素吸着剤容積の数チル数十チ充填
されており、それによって脱湿後の空気が窒素吸着剤に
供給される。再生塔Ｂ１では、窒素吸着剤と脱湿剤の両
方を再生ガスにより再生するので、再生ガスの量が多く
必要となる。弁”３　＃　”４は閉じられている。

４はオリアイスで、出口２における酸索冨化空気を再生
塔Ｂ１と製品ガス３に分配するために設置されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記したように、圧力変動式の吸着分離法においては、
製品ガスで吸着剤及び脱湿剤を再生していたため、製品
ガスとして使用できるガス量が少なくなるという問題点
がめった。

そこで、本発明では、圧力変動式の吸着分離法において
、製品ガスの収率を上げて、しかも再生ガスを容易に供
給できる方法及びその装置を提供することを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、種々研究の結果、脱湿ガスを別途製造し
て再生ガスとして用いることにより、前ｊ凸目的が達成
し得ることを見い出し本発明を完成した。

すなわち、本発明は、混合ガスから特定ガスを分離する
圧力変動式の吸着分離法において、吸着剤の再生’ｔ％
定ガスの製造とは別に得られた脱湿ガスで行うことを特
徴とする圧力変動式の吸着分離にある。

また、本発明は、吸着部と再生部からなる圧力変動式の
吸着分離法において、吸着部とは別に脱湿部を設けて、
脱湿部を通過した原料ガスが吸着部と再生部に分割され
て導入される経路を設けたことを特徴とする圧力変動式
の吸着分離装置にもある。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明で使用できる吸着剤としては、圧力変動式の吸着
分離法に用いられる周知のものが適宜使用できる。その
具体例を第１表に示す。

第　　１表本発明において、脱湿ガスは、如何なる方法で得られた
ものでもよいが、好適には原料ガスを脱湿したものがよ
い。そして、脱湿ガスの製造は、原料ガスを脱湿してそ
のまま吸着剤も通すため加圧下にできるものがよく、例
えば脱湿膜を用いる方法、吸湿剤を充填した脱湿塔を通
す方法あるいは両者を併用する方法がよい。

脱湿膜を用いる方法で使用できる膜は原料ガス中に共存
する水分を膜分離により分離できるものであればよく、
高分子膜、セラミック膜が適宜使用できる。使用条件は
、用いる吸着剤の種類、製品ガス中の許容水分量（露点
）等により適宜決定できる。

また、脱湿塔における吸湿剤としては、高圧空気に共存
する水分を除去できるものであれば何れでもよく、吸着
剤の種類、製品ガスの水分を等により適宜決めることが
できる。通常、合成ゼオライト、活性アルミナ、モレキ
ュラシーブ等が装置ｆ構造、規模、効果、経済性等によ
り適宜便用できる。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例を図面を用いて説明するが、本
発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例１第１図は、本発明の一実施例である空気から酸素富化空
気を得るＰＳＡ法の工程図を示す。

第１図において、Ａｌｌ及びＢｌｌは吸着塔でろり、Ａ
ｌｌは吸着操作、Ｂｉｔ　は再生操作の状態を示し、ま
た、脱湿法としては膜分離法を用いて行う例でるる。

図において、コンプレッサー（図示せず）から供給きれ
た高圧空気１１は脱湿膜１２により脱湿され弁Ｖｌｌ　
ｔ−通り、吸着塔Ａｌｌ　　で空気中窒素が吸着され、
酸素ざ化空気となジ、チエツキ弁Ｃ１を通り製品ガス１
３として回収される。

脱湿膜１２により脱湿された高圧空気１４は、吸着塔Ａ
ｔｔとチエツキ弁Ｃ！を介し、吸着塔Ｂｌｌの両方に送
られる。吸着塔Ａｌｌでは、吸７ｉＩ８Ｉｉ１作すなわ
ち充填された吸着剤により空気中窒素が選択的に吸着さ
れ酸素富化空気となる。

−万、吸着塔８口では、再生操作、すなわち充填されて
いる吸着剤は前工程の吸着操作で窒素を吸着しているの
で、吸着塔Ｂｌｌの出口側を弁Ｖｔｔを介して大気中に
開放１５しており、脱湿膜１２により脱湿された空気１
４をチエツキ弁Ｃ鵞を介して供給することで、該吸着窒
素を大気中に放出する。

脱湿された高圧空気１４の吸着塔Ｂｌｌでの再生操作に
必要な量は、吸着剤の種類、製品ガスの種類や濃度、装
置構造や規模、効率、経済性等を考慮して予測し、める
いは予備試験を行い決めることができる。一般的には、
吸着塔Ａｌｌへの供給量１００に対し、１〜ＳＯ（容積
比）である。本例では、吸着塔Ａｌｌへの空気ｔｔｏｏ
に対し８である。

また、吸着塔の大きさは５ｔで吸着剤としては合成ゼオ
ライトを用いｒＲ素の収率６８％を得ている。そして、
ｙｐ、科空気の脱湿には脱湿膜を用い、脱湿膜としては
有機高分子膜を用いている。製品ガス中の水分は露点−
６０Ｃである。

ＰＳＡ法では、吸着塔ＡｌｌとＥｌｔｔ　に圧力差を設
ける。圧力差の大きさは、製品ガス種類、讃度、装置構
造や規模、効率、経済性等により適宜決めることが出来
る。

通常ζ吸着操作は２〜８ゆ／Ｄｌ＋”　、再生操作は大
気開放であるが、大気圧近くで吸着操作を行イ再生操作
を真空で行っても良い。

本例は、４　ｋｇ／ｃｍ”の高圧空気１１で水分及び窒
素の吸着を行い、再生は大気開放である。高圧空気１１
を入口より導入することで、脱湿膜１２における脱湿と
吸着塔Ａｌｌにおける空気中窒素の吸着の両方が同じ圧
力条件で効果的に起こるので好都合である。

尚、チエツキ弁Ｃ１〜Ｃ４は、高圧空気によりｃｉ　、
　Ｃ，は開、ｃｓｌ　Ｃ４は閉となっている。吸着塔Ａ
ｌｌとＢｌｌへの流菫比制御はオリフィス０１又は０１
で行われる。

このように、吸着塔Ａｌｌは吸着操作、吸着塔Ｂｌｌは
再生操作が一定時間行われた後、次に弁Ｖｌｌ及びｖｌ
ｌ　の流路切電えによジ上述と逆の操作すなわち、吸着
塔Ａｔｔは再生操作、吸着塔Ｂｌｌは吸着操作が行われ
、装置全体として連続的に望素吸看、酸素富化が行われ
、酸素富化空気（製品ガス）１６が得られる。このよう
な構成により、高い酸素収率が得られる。

実施例２第２図は別の実施例でおり、空気から酸素富化空気を得
るＰＳＡＳ工法図を示し、個別に設置した脱湿剤充填の
脱湿塔で脱湿を行う場合である。

第２図において、Ａｌｌ及びＢａｔ　　は窒素吸着塔、
２２−１及び２２−２は脱湿塔であり、２２−１とＡ２
１ｉｊ：吸着操作、２２−２とＢ２１は再生操作の状態
をホす。

コンプレッサ（図示せず）から供給された高圧空気２１
は、弁Ｖｔｔ　を通り脱湿用活性アルミナ又は合成ゼオ
ライトの充填された脱湿塔２２−１によジ脱湿（水分の
吸Ｎ）され、次いで吸Ｍ塔Ａ４１で空気中窒素が吸着さ
れ酸素富化空気となり、チエツキ弁ａＳを通シ製品ガス
２６として回収される。

一部、脱湿塔２２−１により脱湿された高圧空気２４は
、吸着塔ＡＨとともに、チエツキ弁Ｃ６を介し吸着塔Ｂ
！１に４送られる。

吸着塔ＡＨでは、前例の第１図で説明したごとく吸着操
作が行われ、酸素富化空気が得られる。

一部、吸着塔Ｂ！ｌ　と脱湿塔２２−２では、再生操作
、すなわち吸着剤に吸着されている窒素と水分が高圧空
気２４の一部により追い出され弁２２を介して大気中に
開放２５される。

ａＳ−Ｓはチエツキ弁、０３，４はオリフィスである。

本例では、脱湿塔における吸着剤として、合成ゼオライ
トを用いている。

吸着及び再生の作用は第１図における作用と同じでめジ
、吸着塔大きさ５ｔであジ、また窒素吸着剤としてゼオ
ライト’を用いている。このような構成により、高い酸
素収率が得られる。

本例では６５％であり％製品ガスの露点は−６０〜−６
５℃である。第１図及び２図の例は、２系列の吸着塔を
用いたが、３系列以上の吸着塔を設けて行う場合も同様
に実施できることをよ■うまでもない。

尚％第２図において、窒素吸着剤と脱湿剤の充填は、夫
々独立した個別の充填塔としたが、装置のコンパクト化
のため１つの充填塔を仕切り板等で分け、仕切９部から
脱湿ガスの取り出しを行っても良い。

又、第１，２図において脱湿を夫々膜、吸湿剤により行
ったが、これら両方を同時に組合せて行っても良い。

上述では、圧力に動式の吸着分離としてＰＳＡ法を説明
し念が、圧力変動式の吸着分離であればいかなる方法も
同様に実施できる。

比較例第６図に示した従来装置を用い酸素富化空気を得た。

条　件　１．吸着塔大きさ：！１ｔ２４　　吸漬剤二合成ゼオライト五　吸湿剤＝ｆｔｉ性アルミナ結　果　１．酸素の収率：１５〜３０％２６　　製品ガ
スの露点ニー５５〜６０℃〔発明の効果〕不発明によれば次のような効果を得ることができた。

１、　吸着塔の再生を、製品ガスを用いず、別途得られ
た脱湿ガスを用いて行うことにより、■　製品カスの収
率が向上した。

■　装置の経済性が向上し、実用性が増した。

２　脱湿ガスの製造を個別に行うことにより、■　脱湿
ガスの再生塔への供給が容易になった。

五　膜分離法により脱湿ガスを得ることにより、■　膜
は再生工程が不要のため、再生操作で必要な再生ガスｔ
は少なくて良いＣ％定酸成分分離用吸着剤のみの再生で
良い）。

■　■により製品ガスの収率が向上した。

■　膜分離法はコンパクトにできるため、装置全体がコ
ンパクト化された。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明の一実施例を示す、ＰＳＡ
法の工程図であり、第３図は、従来のＰＥＡ法の工程図
である。ＡＩ　＋　Ａｌｌ　＃　Ａｌｌ・　・吸着操作中の吸着
塔、Ｂ１　、Ｅｌｔｔ　ｌ　Ｂ、ｌ・　・再生操作中の
吸着塔、＋、１１，２１　　　　・高圧空気入口、１２
・　・脱湿膜、２２−１．２２−２・・・脱湿塔、３、１５．２５　　　　・製品ガス出口、０１〜ｍ・・
・チエツキ弁、ｖｌ　′　ｖ４　　＊　　　”１１　　””　　”１２
　　＊　　　ｖＨ〜　■！！　　　”　　　”　　　”
　　弁　−４，０１〜０４・　・オリフィス特許出願人　株式会社荏涼総合研究所

Claims

【特許請求の範囲】１、混合ガスから特定ガスを分離する圧力変動式の吸着
分離法において、吸着剤の再生を特定ガスの製造とは別
に得られた脱湿ガスで行うことを特徴とする圧力変動式
の吸着分離法。２、脱湿ガスは、膜及び／又は吸湿剤による分離法で製
造する請求項１記載の圧力変動式の吸着分離法。３、混合ガスが空気であり、特定ガスが酸素である請求
項１記載の圧力変動式の吸着分離法。４、吸着部と再生部からなる圧力変動式の吸着分離装置
において、吸着部とは別に脱湿部を設けて、脱湿部を通
過した原料ガスが吸着部と再生部に分割されて導入され
る経路を設けたことを特徴とする圧力変動式の吸着分離
装置。５、脱湿部が、脱湿膜及び／又は脱湿塔である請求項４
記載の圧力変動式の吸着分離装置。