JPH03150203A - 酸素富化空気製造方法 - Google Patents

酸素富化空気製造方法

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JPH03150203A
JPH03150203A JP1288260A JP28826089A JPH03150203A JP H03150203 A JPH03150203 A JP H03150203A JP 1288260 A JP1288260 A JP 1288260A JP 28826089 A JP28826089 A JP 28826089A JP H03150203 A JPH03150203 A JP H03150203A
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一紀 藤田
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  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は酸素富化空気製造方法に係り、特に酸素濃度を
高めるのに好適な酸素ｆＡ縮媒体を用いた酸素富化空気
製造方法に関する。
〔従来の技術〕
重油、石炭、都市ガス等を燃焼するバーナーに供給する
空気の酸素濃度は、少しでも高い方が燃焼効率は向上す
る。このため、従来は液体酸素や酸素ボンベからの酸素
を燃焼用空気中に供給して使用している状況にある。こ
の場合、上記酸素の使用量に限界があり、また、酸素は
高価なためあまり好ましい方法ではない、また、シリコ
ン系高分子からなる酸素富化膜を用いて空気中の酸素濃
度を高める方法も考案されている。しかし、この方法は
一時に大量の酸素富化空気を得ることは困難である。
前述の代替技術として、パーフルオロカーボンを酸素濃
縮に使用する方法が考案されている。
（特公昭６２−５０４０１号公報） この方法においては、パーフルオロカーボン力（空気中
のガス成分中、酸素を最も溶解する性質を利用して、加
圧状態でパーフルオロカーボン中に空気を溶解させた後
、大気中に戻すと、パーフルオロカーボン中に溶解した
空気が放出され、酸素濃度の高い空気が得られる。
〔発明が解決しようとする課題〕
酸素濃縮媒体を用いる酸素富化空気製造方法においては
大気温度で作動させるために作動温度内では酸素濃縮媒
体は液体でなければならない。
酸素ｆ４縮媒体が液体であるためには、当然に酸素濃縮
媒体の融点以上に維持する必要があり、融点が低い方が
種々の大気温度の条件でも作動が可能となる。一方、酸
素濃縮媒体に吸収された空気を放出させる場合、酸素濃
縮媒体が揮発しないようにその沸点は高い方が繰作が簡
便である。
したがって、酸素濃縮媒体の作動範囲（融点と沸点との
温度差）は広い方が有効である。
上記した従来の方法によれば、酸素濃縮媒体として、パ
ーフルオロヘキサン（Ｃ，Ｆ、、）、パーフルオロオク
タン（ＣＩＦ、Ｉ）、パーフルオロノナン（ＣｗＦｚｏ
）が使用されている。これらの融点は−２０〜−４°Ｃ
の範囲のものであり、また沸点は５７〜１０５℃の範囲
のものである。
上記のように従来の酸素濃縮媒体は融点が高く、沸点が
低く、しかも作動範囲が比較的狭いために適用可能な大
気温度が制約されることから装置の設置地域が制限され
る嫌いがあり、また、安定して酸素濃度の高い酸素富化
空気を製造することが困難である。
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、環
境温度の異なる種々の地域で装置の設置が可能であり、
しかも安定して酸素濃度が高い酸素富化空気を製造でき
る方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記した目的は、酸素濃縮媒体として、炭素原子とフッ
素原子のみからなる非対称性芳香族フルオロカーボンを
用いることによって達成される。
ここで、炭素原子とフッ素原子のみからなる非対称性芳
香族フルオロカーボンとは、化学構造式の全ての軸にお
いて対称とならない部分が存在するフルオロカーボンを
いい、したがって、パーフルオロベンゼンやパーフルオ
ロナフタリン等の構造式のものは除かれる。
〔作用〕
対称性の芳香族フルオロカーボンは、その分子構造に起
因する分子内自由エネルギーからみて沸点は相対的に低
く、また融点は高いため作動範囲が狭い。ところが、非
対称性芳香族フルオロカーボンは相対的に沸点が高く、
融点が低いために作動範囲が広い。
一方、フッ素は電気的陰性度が高く、これによりフルオ
ロカーボンは酸素と親和性が非常に高いという性質を示
す。
炭素原子とフッ素原子のみからなる非対称性芳香族フル
オロカーボンの一つとしてパーフルオロトルエン（Ｃ，
Ｆｌ）が最適である。Ｃ，Ｆ、の融点（−７０℃）、沸
点（１０３，５℃）は、パーフルオロベンゼン（ＣａＦ
ｔ、）の融点（−１３°Ｃ）。
沸点（８２℃）やペンタフルオロベンゼン（Ｃ。
Ｆ５　）１）の融点（−４０℃）、沸点（８５°Ｃ）に
比べて融点は低く、沸点は高い、炭素原子とフッ素原子
のみからなる非対称性芳香族フルオロカーボンの最適な
他の例は、パーフルオロメチルナフタレンである。パー
フルオロｌメチルナフタレン及びパーフルオロ２メチル
ナフタレンの融点は−８０℃〜−４０”Ｃにあり、また
沸点は−１７０°Ｃ付近にある。これらの温度はパーフ
ルオロナフタレンの融点（昇華点）７０℃、沸点（１３
０℃）に比べてはるかに作動温度は広く、酸素富化空気
製造にあたっての条件の一つを十分に満足する。
一方、これら非対称性芳香族フルオロカーボンを空気と
接触させる場合、加圧空気タンク内で気泡接触（バブリ
ング）と同時に液体状の芳香族フルオロカーボンをポン
プでもって循環し、加圧空気中に霧散（スプレー）して
酸素の吸収効率を向上させる。これは液体中に散気孔を
有する散気板と、加圧空気中にスプレーノズルを加圧吸
収等に設けることにより行える。空気を溶解（′＠収）
した非対称性芳香族フルオロカーボンは気液分離等に送
り圧力を解放して、酸素富化空気を得ることができる。
第２図に非対称性芳香族パーフルオロカーボンを用いる
酸素冨化空気製造装置を示す。■はパーフルオロカーボ
ン２を収容した加圧吸収塔である。
コンプレッサー５で空気はフィルタ６を通り、圧力調節
弁７ａを介して所定の圧力以上の空気を三方切換弁１３
ａで切換え、一方、加圧空気は散気板３を介して気泡を
生成させてパーフルオロカーボンへの空気吸収を促進さ
せる。他方の加圧空気は加圧吸収塔ｌの気体（空気）相
にも供給することができる。加圧吸収塔ｌの徘空気は、
揮散パーフルオロカーボンを除去するため、例えば、活
性炭が充填された吸着管９ａを通し、加圧吸収塔１の圧
力を所定の圧力に保つ圧力調節弁７ａを通して系外に出
される。
散気板３からの空気供給によるパーフルオロカーボンへ
の空気の吸収と同時に循環ポンプ８を用いて空気を吸収
したパーフルオロカーボンを三方切換弁１３ｂ、１３Ｃ
及び圧力調節弁７Ｃを介して加圧吸収塔１に循環し、ス
プレーノズル４ａで霧散させ、空気の吸収効率を増大さ
せる。
吸収が飽和に達したパーフルオロカーボンは三方切換弁
１３ｂを切換え、大気圧の気液分離塔１２に送られ、ス
プレーノズル４ｂで霧散して、溶解空気が解放（放出）
される。気液分離塔１２の酸素冨化空気は、空気供給ボ
ンブ１０により揮散パーフルオロカーボン除去のための
吸着管９ｂを通して、例えばバーナーへ供給される。一
方、空気を解放したパーフルオロカーボン１１は送液ポ
ンプ１４により加圧吸収塔ｌに戻される。
本装置においては、前記の間欠的空気の吸収及び脱離の
運転法の外に、連続的吸収及び脱離の方法も可能である
。
〔実施例〕
実施例１ 室温でパーフルオロトルエン１００１１１１１に空気ヲ
吹き込み、空気圧力を１ｋｇ／ｄ、　１．５ｋｇ／ｃｉ
１．　２ｋｇ／ｃｄ及び３　ｋｇ　／　ｃ−としたとき
のパーフルオロトルエンの容積変化を測定した。第１図
（Ａ）に示すように空気圧力１　ｋｇ　／　ｃ−で空気
溶解量は４５ｄ。
空気圧力１、５　ｋｇ／ｃｊで、空気溶解量は９０ｄ、
空気圧力３　ｋｇ　／　ｃｄで空気溶解量は１４０ｄで
あった。
一方、空気圧力３　ｋｇ　／　ｃ＋ａで空気を吸収させ
たパーフルオロトルエンを大気圧（１ｋｇ／ｄ）下にお
き、放出した空気中の酸素濃度は２６容量％であった。
実施例２ 室温でパーフルオロｌメチルナフタレン１０〇−に空気
を吹き込み、実施例１と同じ条件で空気圧力に対する溶
解量を測定した。第１図（Ｂ）に示すように、空気圧力
１　ｋｇ／ｃｄで空気溶解量は５０ｄ、空気圧力１、５
　ｋｇ／ｄで空気溶解量は８６絋空気圧力２　ｋｇ　／
　ｃｄで空気溶解量は１２０ａｅ、空気圧力３　ｋｇ／
ｃｄで空気溶解量は１６５ｄであった。
実施例１と同様に、空気圧力３　ｋｇ／ｃｄで空気を吸
１１１せたパーフルオロ１メチルナフタレンを大気圧下
におき、放出した空気１１５ｄ中の酸素濃度は２８容量
％であった。
実施例３ 実施例１と同様の条件下でのパーフルオロ２メチルナフ
タレンの場合、空気圧力１　ｋｇ／ｃｄで空気溶解量は
４８ｓｊｌで、空気圧力３　ｋｇ／ｃＩＩＩで空気溶解
量は１６０ａ１１であった。空気圧力３　ｋｇ　／　ｃ
ｄで空気を吸収させたパーフルオロ２メチルナフタレン
を大気圧下におき、放出した空気中の酸素濃度は２８容
量％であった。
比較例１ 室温でペンタフルオロベンゼン１００ｄ１に空気を吹き
込み、実施例３と同様の測定を行った。空気圧力１　ｋ
ｇ／ｄで空気溶解量は３５１ｄで、空気圧力３　ｋｇ　
／　ｃｄで空気溶解量は８５ｄであった。空気圧力３　
ｋｇ／ｃｄで空気を吸収させたペンタフルオロベンゼン
を大気圧下におき放出した空気の酸素濃度は２４容量％
であった。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、炭素原子とフッ素原子の
みからなる非対称性芳香族フルオロカーボンを用いるの
で作動範囲が広く寒冷地から高温地までの広い範囲で酸
素冨化空気を容易に製造できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は非対称性芳香族フルオロカーボンの空気圧力に
対する空気の溶ＭＷ（吸収量）の変化を示すグラフ、第
２図は本発明の非対称性芳香族フルオロカーボンを用い
る酸素富化空気の製造装置を示す系統図である。 ｌ・−・・・・加圧吸収塔、２−・−・−・酸素富化パ
ーフルオロカーボン、３・・・・・・散気板、４ａ、４
ｂ−・・・・スプレーノズル、５・−・・・・コンプレ
ッサー、６・・・・・・フィルタ、７ａ、７ｂ・・・・
−・圧力調節弁、８・・・・・・循環ポンプ、９ａ、９
ｂ・・・・・・吸着管、ＩＯ・・・・・・空気供給ポン
プ、１１・・・・−・パーフルオロカーボン、１２・・
・・−・気液分離塔、１３　ａ、　　ｌ　３　ｂ、　　
ｌ　３　ｃ・−−−−・三方切換弁、１４・・・・−・
送液ポンプ。 代理人　　弁理士　　西　元　勝　− ″　　　Ｌ 二　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　Ｂ　　　　　　／ダ 矢　　　　　　　　　　　　　　　　　＼　　　　　　
／”　　　　　　　／／ど 空気圧力（ｋｇ／ｃｍＱ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）加圧条件下で炭素原子とフッ素原子のみからなる
    非対称性芳香族フルオロカーボンの酸素濃縮媒体に空気
    を吸収させた後に、前記加圧条件よりも減圧した条件下
    で前記酸素濃縮媒体中に吸収した空気を該酸素濃縮媒体
    から放出させることを特徴とする酸素富化空気製造方法
    。
  2. （２）前記炭素原子とフッ素原子のみからなる非対称性
    芳香族フルオロカーボンがパーフルオロトルエン、パー
    フルオロ１メチルナフタレン、パーフルオロ２メチルナ
    フタレンの少なくとも１つ以上であることを特徴とする
    請求項（１）記載の酸素富化空気製造方法。
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