JPH03228806A - 窒素ガスの分離方法 - Google Patents
窒素ガスの分離方法Info
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- JPH03228806A JPH03228806A JP2023262A JP2326290A JPH03228806A JP H03228806 A JPH03228806 A JP H03228806A JP 2023262 A JP2023262 A JP 2023262A JP 2326290 A JP2326290 A JP 2326290A JP H03228806 A JPH03228806 A JP H03228806A
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Landscapes
- 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)
本発明は分子篩の選択的吸着特性を利用して、空気中の
窒素と酸素を分離する方法に関する。
窒素と酸素を分離する方法に関する。
(従来の技術)
窒素ガスは金属の熱処理、半導体の製造プロセス、化学
プラントの防爆シールなどに広く使用され工業用ガスと
して重要な役割を果たしており、その使用量も年々増大
している。
プラントの防爆シールなどに広く使用され工業用ガスと
して重要な役割を果たしており、その使用量も年々増大
している。
従来工業用窒素ガスの製造は主として深冷分離法により
行なわれ、深冷分離装置で製造しt二窒素ガスをパイピ
ング、タンクローリ−ボンベ等1こより、ユーザーへ供
給してきた。
行なわれ、深冷分離装置で製造しt二窒素ガスをパイピ
ング、タンクローリ−ボンベ等1こより、ユーザーへ供
給してきた。
近年新しい窒素ガスの製造法として分子篩炭素(Mol
ecular Sieving Carbon ;MS
O)を充填した吸着塔に原料空気を加圧下で送入し、酸
素を選択的に吸着させ窒素ガスを分離するいわゆる圧力
スイング吸着(Pressure Swing Ads
orption ; P S A )式窒素ガスの製造
法が開発されてきている。
ecular Sieving Carbon ;MS
O)を充填した吸着塔に原料空気を加圧下で送入し、酸
素を選択的に吸着させ窒素ガスを分離するいわゆる圧力
スイング吸着(Pressure Swing Ads
orption ; P S A )式窒素ガスの製造
法が開発されてきている。
このPEA式窒素ガス分離法は、深冷分離法と比較して
、装置が小型となり、操作が簡便で無人連続運転が可能
である等の特長を有し、深冷分離法に代わる新しい窒素
ガス供給法として注目されており、装置のより一層の小
型化、発生窒素ガスの純度化、動力原単位の向上を意図
し種々の改良が進められている。
、装置が小型となり、操作が簡便で無人連続運転が可能
である等の特長を有し、深冷分離法に代わる新しい窒素
ガス供給法として注目されており、装置のより一層の小
型化、発生窒素ガスの純度化、動力原単位の向上を意図
し種々の改良が進められている。
PEA式窒素ガス分離法では製品ガスの純度や収率の向
上、あるいは、動力原単位改善のため2塔あるいは3塔
以上の吸着塔を備えた装置を用い種々の操作サイクルが
提案されている。
上、あるいは、動力原単位改善のため2塔あるいは3塔
以上の吸着塔を備えた装置を用い種々の操作サイクルが
提案されている。
例えば特公昭58−25969号公報には吸着工程終了
後の吸着塔内に製品ガスの一部を還流することにより、
吸着剤の再生を効果的に行ういわゆるパージ法が開示さ
れている。また特公昭39−8204号公報には吸着工
程終了後の高圧の吸着塔と再生工程終了後の低圧の吸着
塔を導通して両吸着塔内圧力を等圧化せしめる、所謂均
圧法が開示されている。更に特公昭54−17595号
公報には空気を原料として窒素富化ガスを製造する際に
、吸着工程終了後の吸着塔と再生工程終了後の吸着塔と
を各々の塔頂及び塔底同士導通し、塔の上下を同時に均
圧化する方法が開示されている。
後の吸着塔内に製品ガスの一部を還流することにより、
吸着剤の再生を効果的に行ういわゆるパージ法が開示さ
れている。また特公昭39−8204号公報には吸着工
程終了後の高圧の吸着塔と再生工程終了後の低圧の吸着
塔を導通して両吸着塔内圧力を等圧化せしめる、所謂均
圧法が開示されている。更に特公昭54−17595号
公報には空気を原料として窒素富化ガスを製造する際に
、吸着工程終了後の吸着塔と再生工程終了後の吸着塔と
を各々の塔頂及び塔底同士導通し、塔の上下を同時に均
圧化する方法が開示されている。
更にまた特公昭62−13047号公報には2塔の吸着
塔で同時に均圧化を行った後、吸着工程に入った1塔よ
り流出する初期の酸素含有量の多いガスを3〜10秒間
大気中に放出した後、製品ガスを取得することにより、
製品窒素ガスの純度を向上させる方法が開示されている
。しかしながら、上記の既存方法は操作法の工夫にもか
かわらず発生窒素ガスの純度や製品窒素ガスの収率には
未だ改善の余地があり、動力原単位を一層低減させる必
要もある。
塔で同時に均圧化を行った後、吸着工程に入った1塔よ
り流出する初期の酸素含有量の多いガスを3〜10秒間
大気中に放出した後、製品ガスを取得することにより、
製品窒素ガスの純度を向上させる方法が開示されている
。しかしながら、上記の既存方法は操作法の工夫にもか
かわらず発生窒素ガスの純度や製品窒素ガスの収率には
未だ改善の余地があり、動力原単位を一層低減させる必
要もある。
(発明が解決しようとする課題)
本発明はこの様な事情に艦みなされたものであってその
目的とするところは、PSA式窒素ガス分離装置の新規
な単位操作法を提供するにある。
目的とするところは、PSA式窒素ガス分離装置の新規
な単位操作法を提供するにある。
他の目的は、製品窒素ガスの純度と収率を向上し強いて
は動力原単位を低減せしめる方法を提供するにある。
は動力原単位を低減せしめる方法を提供するにある。
(課題を解決するための手段)
上記の目的は、分子篩炭素を充填した少なくとも2塔以
上の複数の吸着塔に加圧空気を供給し、高圧吸着工程と
低圧再生工程とをそれぞれの吸着塔で交互に繰り返し、
圧力スイング吸着法により窒素ガスを分離するに際し、
分子篩炭素として、加圧下で単成分吸着を行ったときの
酸素と窒素との1分後の吸着容量比が3.5〜15の分
子篩炭素を使用し、原料空気供給側に設けた排気弁を下
記式を満足するθ1(sec)開く大気圧再生工程と、
製品窒素取出流量の5〜50容量%の流量で製品窒素ガ
スを吸着塔内に向流方向に下記式を満足するθx(se
□)流すことにより吸着塔の再生工程と合せてθ(se
c)111次行うことを特徴とする窒素ガスの分離方法
により達成される。
上の複数の吸着塔に加圧空気を供給し、高圧吸着工程と
低圧再生工程とをそれぞれの吸着塔で交互に繰り返し、
圧力スイング吸着法により窒素ガスを分離するに際し、
分子篩炭素として、加圧下で単成分吸着を行ったときの
酸素と窒素との1分後の吸着容量比が3.5〜15の分
子篩炭素を使用し、原料空気供給側に設けた排気弁を下
記式を満足するθ1(sec)開く大気圧再生工程と、
製品窒素取出流量の5〜50容量%の流量で製品窒素ガ
スを吸着塔内に向流方向に下記式を満足するθx(se
□)流すことにより吸着塔の再生工程と合せてθ(se
c)111次行うことを特徴とする窒素ガスの分離方法
により達成される。
60 (sec)≦θ≦180 (sec) ・・・
・−・(1)θ=01十〇! ・・・
・・・(2)0.10≦01≦0,8θ ・・
・・・・(3)本発明の窒素ガス分離法に用いる装置は
、主として分子篩炭素を充填した2塔以上の吸着塔、コ
ンプレッサーなどの原料空気供給手段、製品窒素ガスを
貯留するりザーバータンク、及びこれらの構成要素を連
結する配管及びガスの流れを制御するための自動弁とそ
の制御系、流量調整計及びガス濃度の分析計などから構
成されている。2塔の吸着塔を用いた場合について、本
発明の窒素ガスの分離方法に用いる装置の実施態様の一
例を第1図に示す。
・−・(1)θ=01十〇! ・・・
・・・(2)0.10≦01≦0,8θ ・・
・・・・(3)本発明の窒素ガス分離法に用いる装置は
、主として分子篩炭素を充填した2塔以上の吸着塔、コ
ンプレッサーなどの原料空気供給手段、製品窒素ガスを
貯留するりザーバータンク、及びこれらの構成要素を連
結する配管及びガスの流れを制御するための自動弁とそ
の制御系、流量調整計及びガス濃度の分析計などから構
成されている。2塔の吸着塔を用いた場合について、本
発明の窒素ガスの分離方法に用いる装置の実施態様の一
例を第1図に示す。
同図において、(1)は空気圧縮機、(2)はエアード
ライヤー、(3) 、 (3a)・・・は吸着塔、(4
) 、 (4a) 、 (7)。
ライヤー、(3) 、 (3a)・・・は吸着塔、(4
) 、 (4a) 、 (7)。
(7a) 、 (10) 、 (10a) 、 (13
)、 (13a)はバルブ、(5)、 (5a)。
)、 (13a)はバルブ、(5)、 (5a)。
(8)、 <9)、 (9a) 、 (11) 、 (
12) 、 (1G)はパイプ、(14)はりザーバー
タンク、(15)はバルブである。
12) 、 (1G)はパイプ、(14)はりザーバー
タンク、(15)はバルブである。
吸着塔(S)の吸着工程では、加圧空気はツマイブ(5
)。
)。
バルブ(4)を通り、吸着塔(3)に供給される。吸着
塔内の分子篩炭素によって酸素が吸着され、濃縮された
窒素ガスはバルブ(10)、パイプ(11)を通り、−
旦リザーバータンク(14)に蓄えられた後、バルブ(
15)を通って製品として供給される。吸着塔(3)の
吸着は60〜180秒間行なわれ、当該↓ MSOが飽和する前にバルブ(4)、(10)は閉じら
れ。
塔内の分子篩炭素によって酸素が吸着され、濃縮された
窒素ガスはバルブ(10)、パイプ(11)を通り、−
旦リザーバータンク(14)に蓄えられた後、バルブ(
15)を通って製品として供給される。吸着塔(3)の
吸着は60〜180秒間行なわれ、当該↓ MSOが飽和する前にバルブ(4)、(10)は閉じら
れ。
香噌4櫂#壬尚この吸着工程では通常、−酸化炭素、二
酸化炭素、水等の空気中の共存ガス成分も吸着除去され
るがアルゴンは窒素と同様難吸着成分として製品ガス中
に混入している。しかしながら、アルゴンは不活性ガス
であり窒素ガスの利用に当って何ら障害とはならない。
酸化炭素、水等の空気中の共存ガス成分も吸着除去され
るがアルゴンは窒素と同様難吸着成分として製品ガス中
に混入している。しかしながら、アルゴンは不活性ガス
であり窒素ガスの利用に当って何ら障害とはならない。
本発明での窒素ガス純度とは微量含まれるアルゴンを除
いた窒素ガスの純度を意味する。
いた窒素ガスの純度を意味する。
本発明の吸着塔(3)の再生工程は60〜180秒間行
う。この再生工程は、更に前半の大気圧再生工程と後半
のパージ再生工程に分けられる。前半の大気圧再生工程
では、バルブ(7)を開いて加圧状態にある吸着塔(3
)内に充満した窒素・酸素混合ガスを大気中に放出し、
吸着塔内圧を急速に大気圧近傍まで低下させて、吸着剤
を再生する。後半のパージ再生工程においては、バルブ
(7)、 (1K)、 (19)を開き、リザーバータ
ンク(14)内の製品窒素ガスを吸着塔に向流方向(製
品取り出し方向と逆向き)に流通さすことにより、吸着
塔(3)の再生を行7− う。この後半のパージ再生工程では吸着塔内に残存する
窒素・酸素混合ガスを高純度の製品窒素ガスで向流方向
に洗い流して塔外に排出し、吸着塔内を窒素ガスで充満
して吸着工程で高純度の製品窒素ガスを取得し易い状態
にする。
う。この再生工程は、更に前半の大気圧再生工程と後半
のパージ再生工程に分けられる。前半の大気圧再生工程
では、バルブ(7)を開いて加圧状態にある吸着塔(3
)内に充満した窒素・酸素混合ガスを大気中に放出し、
吸着塔内圧を急速に大気圧近傍まで低下させて、吸着剤
を再生する。後半のパージ再生工程においては、バルブ
(7)、 (1K)、 (19)を開き、リザーバータ
ンク(14)内の製品窒素ガスを吸着塔に向流方向(製
品取り出し方向と逆向き)に流通さすことにより、吸着
塔(3)の再生を行7− う。この後半のパージ再生工程では吸着塔内に残存する
窒素・酸素混合ガスを高純度の製品窒素ガスで向流方向
に洗い流して塔外に排出し、吸着塔内を窒素ガスで充満
して吸着工程で高純度の製品窒素ガスを取得し易い状態
にする。
前半の大気圧再生工程と後半のパージ再生工程の比率は
、前半の大気圧再生時間を全再生時間の10〜80%、
好ましくは15〜75%、最も好ましくは20〜70%
とし、後半の残りの時間をパージ再生工程とすることに
より、顕著な再生効果が発現される。またパージ再生工
程に於て吸着塔に向流方向に流す高純度窒素ガスの流量
は通常製品窒素取出流量の5〜50%、好ましくは15
〜45%容量、最も好ましくは20〜40%容量r′あ
る。
、前半の大気圧再生時間を全再生時間の10〜80%、
好ましくは15〜75%、最も好ましくは20〜70%
とし、後半の残りの時間をパージ再生工程とすることに
より、顕著な再生効果が発現される。またパージ再生工
程に於て吸着塔に向流方向に流す高純度窒素ガスの流量
は通常製品窒素取出流量の5〜50%、好ましくは15
〜45%容量、最も好ましくは20〜40%容量r′あ
る。
パージ再生工程での時間が短く、また逆流する窒素ガス
の流量があまり小さいとパージの効果が少なく逆に上記
範囲を逸脱して時間または流量を大きく取りすぎると製
品窒素を多量に消費し過ぎて製品窒素の純度及び収率が
低下する。
の流量があまり小さいとパージの効果が少なく逆に上記
範囲を逸脱して時間または流量を大きく取りすぎると製
品窒素を多量に消費し過ぎて製品窒素の純度及び収率が
低下する。
再生工程における吸着時間が60秒未満の場合には分子
篩炭素の再生が頻繁に行なわれるtこめ収率の低下をき
たし、また、自動弁の耐久性の上からもその作動回数が
増える。一方、吸着時間が180秒を超えると製品窒素
ガスの取出流量を大きくすることができなくなる。
篩炭素の再生が頻繁に行なわれるtこめ収率の低下をき
たし、また、自動弁の耐久性の上からもその作動回数が
増える。一方、吸着時間が180秒を超えると製品窒素
ガスの取出流量を大きくすることができなくなる。
上記の如き2段階の再生工程を行うことにより、分子篩
炭素の脱着再生は円滑に行われ、吸着容量を有効に利用
することができる。また向流方向に高純度窒素を流すた
め吸着塔上部の窒素純度が高くなり、製品ガスとして高
純度の窒素を取り出すのに好適な状態となる。この再生
工程が終了すると、吸着塔(3)のバルブ(7)、 C
15)、 (19)は閉じられ、必要ならば均圧操作を
施した後、吸着操作を施す。
炭素の脱着再生は円滑に行われ、吸着容量を有効に利用
することができる。また向流方向に高純度窒素を流すた
め吸着塔上部の窒素純度が高くなり、製品ガスとして高
純度の窒素を取り出すのに好適な状態となる。この再生
工程が終了すると、吸着塔(3)のバルブ(7)、 C
15)、 (19)は閉じられ、必要ならば均圧操作を
施した後、吸着操作を施す。
以上の吸着工程と2段階の再生工程を繰り返し行うこと
により吸着塔内の分子篩炭素の再生は円滑に行われ、吸
着容量を有効に活用できるため高純度の製品窒素ガスを
取り出す事が可能となる。本発明のPSA操作に於ては
上記吸着工程及び再生工程を含んでいることが必須要件
であるが、必要に応じて、均圧工程、還流工程等を取り
入れ、例えば、吸着工程−均圧工程−再生工程(大気再
生工程・パージ再生工程)−均圧工程−還流工程−吸看
工程の如きサイクルで操作してもよい。均圧工程、還流
工程のどちらかあるいは両方を省略しても本発明の再生
方法はその効果を十分にあげることができる。
により吸着塔内の分子篩炭素の再生は円滑に行われ、吸
着容量を有効に活用できるため高純度の製品窒素ガスを
取り出す事が可能となる。本発明のPSA操作に於ては
上記吸着工程及び再生工程を含んでいることが必須要件
であるが、必要に応じて、均圧工程、還流工程等を取り
入れ、例えば、吸着工程−均圧工程−再生工程(大気再
生工程・パージ再生工程)−均圧工程−還流工程−吸看
工程の如きサイクルで操作してもよい。均圧工程、還流
工程のどちらかあるいは両方を省略しても本発明の再生
方法はその効果を十分にあげることができる。
ここで「還流工程」とはりザーバータンクより、高純度
窒素ガスの一部を吸着塔内へ戻すが、系列へは排出せず
該窒素ガスを吸着塔内に留め吸着工程での高濃度の窒素
ガスの取り出しを容易にする工程を意味する。
窒素ガスの一部を吸着塔内へ戻すが、系列へは排出せず
該窒素ガスを吸着塔内に留め吸着工程での高濃度の窒素
ガスの取り出しを容易にする工程を意味する。
本発明では吸着塔の充填剤として加圧下で単成分吸着を
行った際の酸素と窒素の1分後の吸着量の容量比が3.
5〜15の分子篩炭素を用いる。この容量比が3.5未
満では酸素/窒素の選択性に乏しく本発明の再生方法の
効果を十分に発現することが困難であり、また15を上
部る場合には、酸素の吸着容量が比較的少なくなり、十
分な処理能力が得られず、その結果として高純度窒素を
得ることが困難となる。
行った際の酸素と窒素の1分後の吸着量の容量比が3.
5〜15の分子篩炭素を用いる。この容量比が3.5未
満では酸素/窒素の選択性に乏しく本発明の再生方法の
効果を十分に発現することが困難であり、また15を上
部る場合には、酸素の吸着容量が比較的少なくなり、十
分な処理能力が得られず、その結果として高純度窒素を
得ることが困難となる。
また本明細書において「酸素と窒素の1分後の吸着量の
容量比」とは25°C、2,5J+f/m2−Gにおけ
る、後述の測定法により測定したMBC単位重量当りの
1分後の吸着気体容積の比を意味する。
容量比」とは25°C、2,5J+f/m2−Gにおけ
る、後述の測定法により測定したMBC単位重量当りの
1分後の吸着気体容積の比を意味する。
かかる本発明に用いる分子篩炭素は窒素の分離に適した
多数の極めて細かい超ミクロ孔を有する。
多数の極めて細かい超ミクロ孔を有する。
窒素の分子径は約3A1酸素の分子径は約2.8Aと言
われており分子篩炭素の超ミクロ孔はこれらの分子径よ
りやや大きい程度の細孔径を有しているものと推定され
る。この超ミクロ孔内では分子径の小さい酸素分子の拡
散速度が分子径の大きい窒素分子の拡散速度より大きく
、主として仁の拡散速度の差異により窒素と酸素の分離
が可能となるものと考えられる。従って分子篩炭素の酸
素・窒素分離特性は酸素、窒素の拡散速度比(本発明で
は1分後の吸着容量比で表示)が大きく、かつ易吸着成
分である酸素の平衡吸着容量が大きい程優れていること
になる。また、吸着塔への充填密度が大きい方が吸着塔
単位容積当りの酸素吸着容量が向上して好ましい。
われており分子篩炭素の超ミクロ孔はこれらの分子径よ
りやや大きい程度の細孔径を有しているものと推定され
る。この超ミクロ孔内では分子径の小さい酸素分子の拡
散速度が分子径の大きい窒素分子の拡散速度より大きく
、主として仁の拡散速度の差異により窒素と酸素の分離
が可能となるものと考えられる。従って分子篩炭素の酸
素・窒素分離特性は酸素、窒素の拡散速度比(本発明で
は1分後の吸着容量比で表示)が大きく、かつ易吸着成
分である酸素の平衡吸着容量が大きい程優れていること
になる。また、吸着塔への充填密度が大きい方が吸着塔
単位容積当りの酸素吸着容量が向上して好ましい。
かかる空気分離用分子篩炭素は、石炭、ヤシ殻炭あるい
は、種々の合成高分子材料等より製造することができる
。そしてこれらの製造法としては例えば特公昭49−3
7038号公報、特公昭52−1887号公報、特公昭
52−47758号公報、特開昭59−46914号公
報、特開昭61−6108号公報、特開昭62−685
10号公報等に開示されている。
は、種々の合成高分子材料等より製造することができる
。そしてこれらの製造法としては例えば特公昭49−3
7038号公報、特公昭52−1887号公報、特公昭
52−47758号公報、特開昭59−46914号公
報、特開昭61−6108号公報、特開昭62−685
10号公報等に開示されている。
本発明の窒素ガス分離法に適用される分子篩炭素は、公
知の分子篩炭素から適宜選択して使用す硬化性樹脂溶液
及び高分子バインダーを主原料として製造した分子篩炭
素を充填剤として用いた場合、−層好ましい結果が得ら
れる。この特願昭63−67175号に記載の炭素は、 (4)粒径0.8〜120μmの多数の球状炭素粒子が
三次元的に不規則に重なり且つ合体された構造を有し、 Φ)該多数の炭素粒子の間には三次元的に不規則に走る
連続通路が存在し、 0該多数の炭素粒子の夫々は、該粒子の間の通路に連通
する多数の細孔を有し、そして(6)少なくとも85重
gk%の炭素含有率を有することを特徴とする分子ふる
い炭素 であり、その製造法は (イ)(4)熱硬化性フェノール樹脂微粉末、ここで、
該熱硬化性フェノール樹脂微粉末は (a) 粒径1〜150μmのフェノール樹脂の球状−
次粒子またはそれとその二次凝集物からなり、(b)少
なくとも全体の50重量%は100タイラーメツシユ篩
を通過し得る大きさであり、(c)KBr錠剤法による
赤外線吸収スペクトルにおいて1800 am−’
のピークの吸収強度をDlB(16,900〜1015
0m−’ の範囲の最も大きなピークの吸収強度をD
eoo〜+o1s、 890 am″′1のピークの吸
収強度をI)ssoで表わした場合に下記式 %式% を満足し、且つ ((1)還流下でのメタノールに対する溶解度が60重
量%以下である。
知の分子篩炭素から適宜選択して使用す硬化性樹脂溶液
及び高分子バインダーを主原料として製造した分子篩炭
素を充填剤として用いた場合、−層好ましい結果が得ら
れる。この特願昭63−67175号に記載の炭素は、 (4)粒径0.8〜120μmの多数の球状炭素粒子が
三次元的に不規則に重なり且つ合体された構造を有し、 Φ)該多数の炭素粒子の間には三次元的に不規則に走る
連続通路が存在し、 0該多数の炭素粒子の夫々は、該粒子の間の通路に連通
する多数の細孔を有し、そして(6)少なくとも85重
gk%の炭素含有率を有することを特徴とする分子ふる
い炭素 であり、その製造法は (イ)(4)熱硬化性フェノール樹脂微粉末、ここで、
該熱硬化性フェノール樹脂微粉末は (a) 粒径1〜150μmのフェノール樹脂の球状−
次粒子またはそれとその二次凝集物からなり、(b)少
なくとも全体の50重量%は100タイラーメツシユ篩
を通過し得る大きさであり、(c)KBr錠剤法による
赤外線吸収スペクトルにおいて1800 am−’
のピークの吸収強度をDlB(16,900〜1015
0m−’ の範囲の最も大きなピークの吸収強度をD
eoo〜+o1s、 890 am″′1のピークの吸
収強度をI)ssoで表わした場合に下記式 %式% を満足し、且つ ((1)還流下でのメタノールに対する溶解度が60重
量%以下である。
によって特定される。
CB)熱硬化性樹脂の溶液、
ここで、該熱硬化性樹脂はフェノール樹脂又はメラミン
樹脂である。
樹脂である。
および
0高分子バインダー、
ここで、該高分子バインダーはポリビニルアルコールお
よび水溶性又は水膨潤性セルロース誘導体から選ばれる
。
よび水溶性又は水膨潤性セルロース誘導体から選ばれる
。
から構成され且つ該熱硬化性フェノール樹脂微粉末(4
)100重量部当り、該熱硬化性樹脂の溶液の)5〜5
0重量部(固形分として)および高分子バインダー01
〜30重量部である均一混合物を準備し、 (ロ)この均一混合物を粒状物に成形し、そして (ハ)この粒状物を、非酸化性雰囲気下、5oo〜11
00℃の範囲の温度で、加熱処理して炭化した粒状物を
生成することを特徴とするものである。
)100重量部当り、該熱硬化性樹脂の溶液の)5〜5
0重量部(固形分として)および高分子バインダー01
〜30重量部である均一混合物を準備し、 (ロ)この均一混合物を粒状物に成形し、そして (ハ)この粒状物を、非酸化性雰囲気下、5oo〜11
00℃の範囲の温度で、加熱処理して炭化した粒状物を
生成することを特徴とするものである。
また、この分子ふるい炭素は、好ましくは多数の球状炭
素粒子が粒径2〜80μmを有し、好ましくは多数の炭
素粒子の間の連続通路の平均直径は0.1〜20μmで
ある。
素粒子が粒径2〜80μmを有し、好ましくは多数の炭
素粒子の間の連続通路の平均直径は0.1〜20μmで
ある。
この分子ふるい炭素は、上記(3)、■)の特徴と合俟
って、上記多数の炭素粒子の夫々が、上記粒子間の通路
に連通する多数の細孔を有する。この多数の細孔の存在
が分子ふるい炭素の選択吸着性の発現に大きく寄与して
いる。
って、上記多数の炭素粒子の夫々が、上記粒子間の通路
に連通する多数の細孔を有する。この多数の細孔の存在
が分子ふるい炭素の選択吸着性の発現に大きく寄与して
いる。
多数の炭素粒子の中の該細孔は好ましくは約10A以下
の平均直径を有する。
の平均直径を有する。
また、該細孔の占める容積は分子ふるい炭素の重量1f
当り好ましくは0.1〜0.7ccであり、より好まし
くは0.15〜0.5ccであり、さらに好ましくは0
.2〜0.4ccである。
当り好ましくは0.1〜0.7ccであり、より好まし
くは0.15〜0.5ccであり、さらに好ましくは0
.2〜0.4ccである。
該分子ふるい炭素は、組成上の特徴として、少15−
なくとも85重量%の炭素含有率を有し、好ましくは少
なくとも90重量%の炭素含有率を有する。
なくとも90重量%の炭素含有率を有する。
また、該分子ふるい炭素は、気孔率が好ましくは25〜
50容積%であり、より好ましくは30〜45容積%で
ある。
50容積%であり、より好ましくは30〜45容積%で
ある。
また、嵩密度が好ましくは0.7〜1.2g/ccであ
り、より好ましくは0.8〜L1(//○Cである。
り、より好ましくは0.8〜L1(//○Cである。
該分子ふるい炭素は、上記の如く、好ましくは、平均直
径10X以下の細孔を有するが好ましくはこの細孔は平
均直径3〜5Xの範囲に最も多く分布している。また、
本発明の分子ふるい炭素は、これより大きい細孔、例え
ば平均直径15〜200Xの細孔を、通常0.2cc/
f以下、好ましくは0.16cc/f以下、より好まし
くは0.1cc/f以下の細孔容積でしか有さない点で
も特徴的と言える。
径10X以下の細孔を有するが好ましくはこの細孔は平
均直径3〜5Xの範囲に最も多く分布している。また、
本発明の分子ふるい炭素は、これより大きい細孔、例え
ば平均直径15〜200Xの細孔を、通常0.2cc/
f以下、好ましくは0.16cc/f以下、より好まし
くは0.1cc/f以下の細孔容積でしか有さない点で
も特徴的と言える。
この分子ふるい炭素の比表面積は、N2吸着によるB、
E、 T、法により測定した値として、通常5〜60
0 m’/f、好ましくは10〜400 m’/f。
E、 T、法により測定した値として、通常5〜60
0 m’/f、好ましくは10〜400 m’/f。
最も好ましくは20〜550 m’/I程度である。
この分子ふるい炭素は、例えば直径0.5〜6mm長さ
1〜10 mm程度の円柱状、あるいは直径0.5〜1
0 mm程度の球状の形態で提供される。
1〜10 mm程度の円柱状、あるいは直径0.5〜1
0 mm程度の球状の形態で提供される。
(発明の効果)
本発明の窒素ガスの分離方法はPSA式窒素ガス分離装
置における新規な操作サイクルを提供するものである。
置における新規な操作サイクルを提供するものである。
本発明の窒素ガスの分離法に於いては、上記のごとき、
分子ふるい炭素を充填した2塔以上の吸着塔及びリザー
バータンク、コンプレッサー等を所定の配置で連結し、
自動弁を操作することにより、2段階の再生工程を行う
ことにより製品窒素ガスの到達純度は極めて向上し、収
率も著しく改善されるため、動力原単位も大きく低減す
ることができる。PEA式窒素ガス分離装置の操作サイ
クルにおいては吸着剤として用いられる分子ふるい炭素
の吸着容量と選択吸着性をいかに効率よく活用し、易吸
着成分である酸素を吸着除去させるかがその主眼となる
。本発明の窒素ガスの分離方法を行えば、分子ふるい炭
素の脱着再生は円滑に行われ、吸着容量を有効に利用す
ることができる。また、向流方向に製品窒素を流すため
吸着塔上部の窒素純度が高くなり高純度の窒素を取り出
すのに好適な状態となる。
分子ふるい炭素を充填した2塔以上の吸着塔及びリザー
バータンク、コンプレッサー等を所定の配置で連結し、
自動弁を操作することにより、2段階の再生工程を行う
ことにより製品窒素ガスの到達純度は極めて向上し、収
率も著しく改善されるため、動力原単位も大きく低減す
ることができる。PEA式窒素ガス分離装置の操作サイ
クルにおいては吸着剤として用いられる分子ふるい炭素
の吸着容量と選択吸着性をいかに効率よく活用し、易吸
着成分である酸素を吸着除去させるかがその主眼となる
。本発明の窒素ガスの分離方法を行えば、分子ふるい炭
素の脱着再生は円滑に行われ、吸着容量を有効に利用す
ることができる。また、向流方向に製品窒素を流すため
吸着塔上部の窒素純度が高くなり高純度の窒素を取り出
すのに好適な状態となる。
以下実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、実施
例における測定方法について以下に示す。
例における測定方法について以下に示す。
(1)細孔容積、細孔径分布の測定:
本発明の分子ふるい炭素の細孔容積及び細孔径分布は、
細孔直径60A〜500μmの範囲の細孔については、
ポロシメーターによる水銀圧入法(島津製作所製、ボア
サイザー9310)により測定した。
細孔直径60A〜500μmの範囲の細孔については、
ポロシメーターによる水銀圧入法(島津製作所製、ボア
サイザー9310)により測定した。
また、細孔直径60A以下の細孔については、窒素ガス
の吸着等混線により、下記のいわゆるケルビン式により
求めた。
の吸着等混線により、下記のいわゆるケルビン式により
求めた。
P :吸着ガスが細孔に吸着するときの飽和蒸気圧、
Po:常態での吸着ガスの飽和蒸気圧、γ :表面張力
、 ■ =液体窒素の1分子体積、 R:ガス定数、 T :絶対温度、 γK :細孔のケルビン半径、 細孔のケルビン半径に対する補正は、I Cranst
on−Inkley 法によりおこなった。
、 ■ =液体窒素の1分子体積、 R:ガス定数、 T :絶対温度、 γK :細孔のケルビン半径、 細孔のケルビン半径に対する補正は、I Cranst
on−Inkley 法によりおこなった。
(2)酸素及び窒素の1分後の吸着量及び平衡吸着量の
測定: 本発明に用いる分子ふるい炭素の酸素・窒素の吸着容量
を第2図に示す吸着特性測定装置により測定した。第2
図において、試料室4 (226,9nl )に約3g
の試料を入れ、バルブ(1す、(8)を閉じ、バルブ(
2)、 (5)を開けて50分間脱気した後バルブ(2
)、 (,5)を閉じ、バルブ(11)を開けて調整室
5(231,7nl)内に酸素ガスまたは窒素ガスを送
り込み、設定圧になったところでバルブ(11)を閉じ
、バルブ(3)を開は所定時間における内部圧力の変化
を測定して、酸素および窒素の各々の吸着量の経時変化
を測定し、吸着開始1分後の酸素吸着量(Ql)窒素吸
着量(Qりより、吸着容量比Q+/Q! を計算し、分
子ふるい炭素の性能の指標とした。また上記経時変化が
一定値に安定するまで測定を継続し、酸素平衡吸着量(
QJり及び窒素平衡吸着量も測定した。
測定: 本発明に用いる分子ふるい炭素の酸素・窒素の吸着容量
を第2図に示す吸着特性測定装置により測定した。第2
図において、試料室4 (226,9nl )に約3g
の試料を入れ、バルブ(1す、(8)を閉じ、バルブ(
2)、 (5)を開けて50分間脱気した後バルブ(2
)、 (,5)を閉じ、バルブ(11)を開けて調整室
5(231,7nl)内に酸素ガスまたは窒素ガスを送
り込み、設定圧になったところでバルブ(11)を閉じ
、バルブ(3)を開は所定時間における内部圧力の変化
を測定して、酸素および窒素の各々の吸着量の経時変化
を測定し、吸着開始1分後の酸素吸着量(Ql)窒素吸
着量(Qりより、吸着容量比Q+/Q! を計算し、分
子ふるい炭素の性能の指標とした。また上記経時変化が
一定値に安定するまで測定を継続し、酸素平衡吸着量(
QJり及び窒素平衡吸着量も測定した。
測定は測定開始1分後の吸着塔内圧あるいは平衡吸着量
測定時の内圧が2.5 kyf/am”Gより大または
小となる点、数点が測定できる様初期設定圧を変えて測
定し、それより2.5 kgf/am2Gにおける酸素
及び窒素の1分後の吸着量及び平衡吸着量を求めた。
測定時の内圧が2.5 kyf/am”Gより大または
小となる点、数点が測定できる様初期設定圧を変えて測
定し、それより2.5 kgf/am2Gにおける酸素
及び窒素の1分後の吸着量及び平衡吸着量を求めた。
実施例1
4001の反応容器に、塩酸18%およびホルムアルデ
ヒド9%からなる混合水溶液300 kj+を入れ、温
度を20℃とした。つぎに、この反応容器に、濃度98
%(2%は水)のフェノールと水とを用いて調製した濃
度90%のフェノール水溶液(20°C)を12 kg
添加した。添加後30〜40秒間撹拌し、反応容器内の
内容物が急激に白濁すると同時に撹拌を中止し静置した
。静置を19一 つづけると内温が徐々に上昇し、内容物は次第に淡いピ
ンクに変色し、白濁してから30分後にはいずれもスラ
リー状あるいは樹脂状物の生成がみられた。上記工程の
後、引き続いて内容物を75〜76°Cまで30分間で
昇温し、この温度で撹拌しながら40分間保持した。つ
ぎに、この内容物を水洗した後、濃度0.1%のアンモ
ニア水溶液中で、60℃において6時間中和処理し、つ
いで水洗濾過し80℃において6時間乾燥した。その結
果、目的とする粒子形状が球状のフェノール!OR粉末
が得られた。
ヒド9%からなる混合水溶液300 kj+を入れ、温
度を20℃とした。つぎに、この反応容器に、濃度98
%(2%は水)のフェノールと水とを用いて調製した濃
度90%のフェノール水溶液(20°C)を12 kg
添加した。添加後30〜40秒間撹拌し、反応容器内の
内容物が急激に白濁すると同時に撹拌を中止し静置した
。静置を19一 つづけると内温が徐々に上昇し、内容物は次第に淡いピ
ンクに変色し、白濁してから30分後にはいずれもスラ
リー状あるいは樹脂状物の生成がみられた。上記工程の
後、引き続いて内容物を75〜76°Cまで30分間で
昇温し、この温度で撹拌しながら40分間保持した。つ
ぎに、この内容物を水洗した後、濃度0.1%のアンモ
ニア水溶液中で、60℃において6時間中和処理し、つ
いで水洗濾過し80℃において6時間乾燥した。その結
果、目的とする粒子形状が球状のフェノール!OR粉末
が得られた。
つぎに上記方法により作製した球状フェノール樹脂10
klを計量し、更に該球状フェノール樹脂粉末100
重量部に対し、水溶性メラミン樹脂(住人化学(株)製
、スミテックスレジンM−3゜固形分濃度80%)を固
形分の量で20重量部、重合度1700けん化度88%
のポリビニルアルコール4M量部、馬鈴4#粉20M量
部およびエチレングリコール4重量部を計量した。
klを計量し、更に該球状フェノール樹脂粉末100
重量部に対し、水溶性メラミン樹脂(住人化学(株)製
、スミテックスレジンM−3゜固形分濃度80%)を固
形分の量で20重量部、重合度1700けん化度88%
のポリビニルアルコール4M量部、馬鈴4#粉20M量
部およびエチレングリコール4重量部を計量した。
上記原料のうちポリビニルアルコールを温水で2O−
2ON量%の水溶液となるようIこ溶解し、このポリビ
ニルアルコール水溶液に水溶性メラミン樹脂、馬鈴薯澱
粉およびエチレングリコールを加えニーグーで10分間
混合した。その後球状フェノール樹脂を加えて更に10
分間混合した。
ニルアルコール水溶液に水溶性メラミン樹脂、馬鈴薯澱
粉およびエチレングリコールを加えニーグーで10分間
混合した。その後球状フェノール樹脂を加えて更に10
分間混合した。
この混合組成物を2軸押出造粒機(不ニパウダル(株)
’A、ペレッタダブ71/、EXDF−100型)で押
出し、平均粒子径が3 mmφX 8 mm Lの粒状
体を造粒した。該粒状体を80°Cで24時間熱処理し
た後、有効寸法800 mmφx2000mmLのロー
タリーキルンに入れ、窒素雰囲気下60’c/hrで昇
温し、800 ”Cで1時間保持し、その後炉冷し、平
均粒子径2.4mmφX 4 mm Lのペレット状の
分子ふるい炭素を得た。この分子ふるい炭素のQl、
Q2. Qs及びQ4はそれぞれ23.5my/f、
5.0mg/g、 27.8mg/f、 24.0mg
/fであり充填密度は0.650 f/am’であった
。
’A、ペレッタダブ71/、EXDF−100型)で押
出し、平均粒子径が3 mmφX 8 mm Lの粒状
体を造粒した。該粒状体を80°Cで24時間熱処理し
た後、有効寸法800 mmφx2000mmLのロー
タリーキルンに入れ、窒素雰囲気下60’c/hrで昇
温し、800 ”Cで1時間保持し、その後炉冷し、平
均粒子径2.4mmφX 4 mm Lのペレット状の
分子ふるい炭素を得た。この分子ふるい炭素のQl、
Q2. Qs及びQ4はそれぞれ23.5my/f、
5.0mg/g、 27.8mg/f、 24.0mg
/fであり充填密度は0.650 f/am’であった
。
次に第1図1こ示す内径53.5 mmφX1200m
mLの2塔の吸着塔を備えたP8A装置の吸着塔に上記
分子ふるい炭素を充填し、第1表に示す操作サイクル及
び操作時間で運転した。以下操作サイクルに従い各工程
を説明する。まず吸着塔(3)は最初の吸着工程では、
第1図に示す弁(4)、 (1G)が開かれており、(
弁(13)開)原料空気は空気圧縮機(りにより加圧さ
れ除湿機(2)を通って除湿された後吸着塔(3)に導
入される。吸着塔(3)では酸素及びその他の少量の共
存気体が選択的に吸着され窒素ガスはパイ″:jC9)
、 (11)を通りリザーバータンク(14)に送り込
まれた後バルブ(15)パイプ(1りより製品ガスとし
て取り出される。この間吸着塔(3a、)では再生工程
となり、前半の大気圧再生(弁(7aン開、弁(4a)
、 (10h)、 (15a)、 (19)閉)の後パ
ージ再生工程(弁(7a)、 (I Sす、 (1B)
開、(4a)、 (10a)閉)が行われる。吸着梶す
の吸着工程が終了すると弁(す、(10)は閉じられ吸
着塔(3)は再生工程に移る。吸着塔(3ンの再生工程
のうち前半は弁(7〕が開き向流方向に排気が行われる
大気圧再生工程が行われる。(弁(す、(1す、 (1
3)、 (1り閉)大気圧再生工程が終了すると更に弁
(13)、(1りが開き(弁(7)開、弁(4)、 (
10)閉のまま)パージ再生工程が行わ23− れ、リザーバータンク内の高純度窒素ガスが吸着塔(3
)内に流れ込み、吸着剤より脱着した塔内滞留ガスと共
に弁(7)より系外に排出される。吸着塔(3a)は、
吸着塔(3)の再生工程の間、吸着工程が行われる。(
弁(4a)、 (10a)開、(7a)、 (I S
a)閉)吸着塔(3)のパージ再生工程が終了すると弁
(7)、(13入(1B)は閉じられる。次に吸着塔(
3月よ最初の吸着工程(吸着塔(3a)は再生工程)に
もどり、同一のサイクルを繰り返す。本実施例において
は、吸着圧力は6 kgf/am2・Gとし、パージ再
生のため吸着塔内に向流方向に流した窒素ガス流量は製
品窒素取出量の30容量%とした。本実施例においては
、吸着(再生)時間を100秒とし、パージ再生時間の
割合を変えて実験を行い、製品取出量が2.5NI!/
min時における製品窒素ガスの酸素濃度を測定した。
mLの2塔の吸着塔を備えたP8A装置の吸着塔に上記
分子ふるい炭素を充填し、第1表に示す操作サイクル及
び操作時間で運転した。以下操作サイクルに従い各工程
を説明する。まず吸着塔(3)は最初の吸着工程では、
第1図に示す弁(4)、 (1G)が開かれており、(
弁(13)開)原料空気は空気圧縮機(りにより加圧さ
れ除湿機(2)を通って除湿された後吸着塔(3)に導
入される。吸着塔(3)では酸素及びその他の少量の共
存気体が選択的に吸着され窒素ガスはパイ″:jC9)
、 (11)を通りリザーバータンク(14)に送り込
まれた後バルブ(15)パイプ(1りより製品ガスとし
て取り出される。この間吸着塔(3a、)では再生工程
となり、前半の大気圧再生(弁(7aン開、弁(4a)
、 (10h)、 (15a)、 (19)閉)の後パ
ージ再生工程(弁(7a)、 (I Sす、 (1B)
開、(4a)、 (10a)閉)が行われる。吸着梶す
の吸着工程が終了すると弁(す、(10)は閉じられ吸
着塔(3)は再生工程に移る。吸着塔(3ンの再生工程
のうち前半は弁(7〕が開き向流方向に排気が行われる
大気圧再生工程が行われる。(弁(す、(1す、 (1
3)、 (1り閉)大気圧再生工程が終了すると更に弁
(13)、(1りが開き(弁(7)開、弁(4)、 (
10)閉のまま)パージ再生工程が行わ23− れ、リザーバータンク内の高純度窒素ガスが吸着塔(3
)内に流れ込み、吸着剤より脱着した塔内滞留ガスと共
に弁(7)より系外に排出される。吸着塔(3a)は、
吸着塔(3)の再生工程の間、吸着工程が行われる。(
弁(4a)、 (10a)開、(7a)、 (I S
a)閉)吸着塔(3)のパージ再生工程が終了すると弁
(7)、(13入(1B)は閉じられる。次に吸着塔(
3月よ最初の吸着工程(吸着塔(3a)は再生工程)に
もどり、同一のサイクルを繰り返す。本実施例において
は、吸着圧力は6 kgf/am2・Gとし、パージ再
生のため吸着塔内に向流方向に流した窒素ガス流量は製
品窒素取出量の30容量%とした。本実施例においては
、吸着(再生)時間を100秒とし、パージ再生時間の
割合を変えて実験を行い、製品取出量が2.5NI!/
min時における製品窒素ガスの酸素濃度を測定した。
その結果を第1表に示す。本発明の範囲の大気圧再生と
パージ再生の割合の場合において良好な純度の窒素ガス
が得られた。
パージ再生の割合の場合において良好な純度の窒素ガス
が得られた。
24一
実施例2
内径400 mmφX1200mmLの2塔の吸着塔よ
りなる第2図と同様のP8A装置を作製し、実施例1と
同様に製造した分子ふるい炭素を充填した。用いた分子
ふるい炭素は、平均粒子径2.5mmφX 4 mm
Lのペレット状であり、充填密度は0.845f/c−
であった。またQ1+ Qt * Qs及びQ4はそれ
ぞれ2 B、 T my/9 、8.6 my/ダ。
りなる第2図と同様のP8A装置を作製し、実施例1と
同様に製造した分子ふるい炭素を充填した。用いた分子
ふるい炭素は、平均粒子径2.5mmφX 4 mm
Lのペレット状であり、充填密度は0.845f/c−
であった。またQ1+ Qt * Qs及びQ4はそれ
ぞれ2 B、 T my/9 、8.6 my/ダ。
28、0 mp/f 、 24.8 my/fであった
。本実施例においては、吸着圧力は6 kgf/am”
Gとし、製品ガスの取出流量は7 Nm”/hrとした
。本実施例の操作サイクルを第2表に示す。この操作サ
イクルに従ってパージ用窒素ガス流量を変化させて、装
置を運転した時の製品窒素ガスの酸素濃度を第3表に示
す。本発明の範囲のパージ流量の場合において良好な純
度の製品窒素ガスが得られた。
。本実施例においては、吸着圧力は6 kgf/am”
Gとし、製品ガスの取出流量は7 Nm”/hrとした
。本実施例の操作サイクルを第2表に示す。この操作サ
イクルに従ってパージ用窒素ガス流量を変化させて、装
置を運転した時の製品窒素ガスの酸素濃度を第3表に示
す。本発明の範囲のパージ流量の場合において良好な純
度の製品窒素ガスが得られた。
26−
実施例3
内径5 IS、 5 mmφX1200mmLの2本の
吸着塔を備えた第1図に示す実施例1と同様の構成のP
EA装置により以下の実験を行った。吸着塔に充填した
分子ふるい炭素は平均粒子径3 mmφの球状であり、
充填密度は0.661 g/cmlIs Qt+Q!、
Q8及びQ4はそれぞれ23.7 my/f 、 2.
5rB/f 、 26.0 my/g、 25.6
mp/gであった。
吸着塔を備えた第1図に示す実施例1と同様の構成のP
EA装置により以下の実験を行った。吸着塔に充填した
分子ふるい炭素は平均粒子径3 mmφの球状であり、
充填密度は0.661 g/cmlIs Qt+Q!、
Q8及びQ4はそれぞれ23.7 my/f 、 2.
5rB/f 、 26.0 my/g、 25.6
mp/gであった。
吸着圧力は7 kpf/am2・Gとし、第4表に示す
操作サイクル及び操作時間で運転した。本実施例では、
パージ用窒素ガス流量は製品ガス取出流量の25%とし
、パージ再生工程と大気圧再生工程の割合は一定とし、
両者の工程の合計時間(すなわち再生時間)を変化させ
た時の製品取出量が2Nl/min時における製品窒素
ガスの酸素濃度を測定し、その結果を第4表に示す。
操作サイクル及び操作時間で運転した。本実施例では、
パージ用窒素ガス流量は製品ガス取出流量の25%とし
、パージ再生工程と大気圧再生工程の割合は一定とし、
両者の工程の合計時間(すなわち再生時間)を変化させ
た時の製品取出量が2Nl/min時における製品窒素
ガスの酸素濃度を測定し、その結果を第4表に示す。
本発明の範囲の再生時間において良好な純度の窒素ガス
が得られた。
が得られた。
28一
実施例4
内径63.5mmφx1000mmLの2塔の吸着塔を
備えた第2図に示す実施例1と同様な構成のPEA装置
に2種類の分子ふるい炭素を充填し、PSA実験を実施
した。分子ふるい炭素(1)はフェノール樹脂、メラミ
ン樹脂、PVAを主原料とする合成高分子混合組成物を
出発原料として製造した平均粒子径2.0mmφX 4
mm Lのペレット状分子ふるい炭素であり、充填密
度はo、545g/Cm’s Qt、 Q2+ Qs及
びQ4はそれぞれ22.4mg/f、 2.7mg/7
.27.8mg/(1,24,2mg/fであった。分
子ふるい炭素(2)はヤシ殻炭を原料とする分子ふるい
炭素であり、平均粒子径2.0mmφX 5 mm L
のペレット状分子ふるい炭素であり、充填密度は0.6
43 g/am8、Q+ 、 Qt、 Ql及びQ4は
22.3rB/g、 2.8m7/g、 217my/
f/。
備えた第2図に示す実施例1と同様な構成のPEA装置
に2種類の分子ふるい炭素を充填し、PSA実験を実施
した。分子ふるい炭素(1)はフェノール樹脂、メラミ
ン樹脂、PVAを主原料とする合成高分子混合組成物を
出発原料として製造した平均粒子径2.0mmφX 4
mm Lのペレット状分子ふるい炭素であり、充填密
度はo、545g/Cm’s Qt、 Q2+ Qs及
びQ4はそれぞれ22.4mg/f、 2.7mg/7
.27.8mg/(1,24,2mg/fであった。分
子ふるい炭素(2)はヤシ殻炭を原料とする分子ふるい
炭素であり、平均粒子径2.0mmφX 5 mm L
のペレット状分子ふるい炭素であり、充填密度は0.6
43 g/am8、Q+ 、 Qt、 Ql及びQ4は
22.3rB/g、 2.8m7/g、 217my/
f/。
23、2 rg/fであった。本実施例では、吸着圧力
は5 kgf/cm2Gとし、再生のためのパージ流量
は、製品ガス取出量の25%容量で行った。本実施例に
おける操作サイクルを第5表に示す。この操作サイクル
によりPSA装置を実施したときの製品ガスの取出量と
窒素ガスの純度の関係を第3図に示した。
は5 kgf/cm2Gとし、再生のためのパージ流量
は、製品ガス取出量の25%容量で行った。本実施例に
おける操作サイクルを第5表に示す。この操作サイクル
によりPSA装置を実施したときの製品ガスの取出量と
窒素ガスの純度の関係を第3図に示した。
本発明の操作サイクルにおいては、分子ふるい炭素(1
)を用いた場合においてその効果が顕著であった。
)を用いた場合においてその効果が顕著であった。
31−
第1図は本発明の実施に用いる装置の一例であり、同図
において、1・・・空気圧縮機、2・・・エアドライヤ
、3.3a−吸着塔、4I 4a+ 7+ 7a+
10.10a、13.13a・・・バルブ、5.5a。 8.9,9a* 11,12.16・・・パイプ、1
4・・・リザーバータンク、15・・・バルブである。 第2図は本発明において分子ふるい炭素の分子ふるい特
性を評価するための吸着特性測定装置であり、同図にお
いて、1・・・真空ポンプ、2.5゜8.11.12,
1$・・・バルブ、4・・・試料室、5・・・調整室、
6.7・・・圧力センサー 9・・・記録計、10・・
・圧力計、14.16・・・ガスレギュレーター16・
・・窒素ボンベ、17・・・酸素ボンベである。 第3図は、実施例4における製品ガス取出量と純度の関
係を示す線図であり、縦軸には製品窒素ガスの不純物で
ある酸素ガスの濃度を、横軸には製品ガスの取出量を表
わす。
において、1・・・空気圧縮機、2・・・エアドライヤ
、3.3a−吸着塔、4I 4a+ 7+ 7a+
10.10a、13.13a・・・バルブ、5.5a。 8.9,9a* 11,12.16・・・パイプ、1
4・・・リザーバータンク、15・・・バルブである。 第2図は本発明において分子ふるい炭素の分子ふるい特
性を評価するための吸着特性測定装置であり、同図にお
いて、1・・・真空ポンプ、2.5゜8.11.12,
1$・・・バルブ、4・・・試料室、5・・・調整室、
6.7・・・圧力センサー 9・・・記録計、10・・
・圧力計、14.16・・・ガスレギュレーター16・
・・窒素ボンベ、17・・・酸素ボンベである。 第3図は、実施例4における製品ガス取出量と純度の関
係を示す線図であり、縦軸には製品窒素ガスの不純物で
ある酸素ガスの濃度を、横軸には製品ガスの取出量を表
わす。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 分子篩炭素を充填した少なくとも2塔以上の複数の吸着
塔に加圧空気を供給し、高圧吸着工程と、低圧再生工程
とをそれぞれの吸着塔で交互に繰り返し、圧力スイング
吸着法により窒素ガスを分離するに際し、分子篩炭素と
して加圧下で単成分吸着を行ったときの酸素と窒素との
1分後の吸着容量比が3.5〜15の分子篩炭素を使用
し、原料空気供給側に設けた排気弁を下記式を満足する
θ_1(sec)開く大気圧再生工程と、製品窒素取出
流量の5〜50容量%の流量で製品窒素ガスを吸着塔内
に向流方向に下記式を満足するθ_2(sec)流すこ
とにより吸着塔の再生工程とを合せてθ(sec)順次
行うことを特徴とする窒素ガスの分離方法。 60(sec)≦θ≦180(sec)・・・(1)θ
=θ_1+θ_2・・・(2) 0.1θ≦θ_1≦0.8θ・・・(3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2023262A JP2619839B2 (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | 窒素ガスの分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2023262A JP2619839B2 (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | 窒素ガスの分離方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03228806A true JPH03228806A (ja) | 1991-10-09 |
JP2619839B2 JP2619839B2 (ja) | 1997-06-11 |
Family
ID=12105689
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2023262A Expired - Lifetime JP2619839B2 (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | 窒素ガスの分離方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2619839B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5441558A (en) * | 1994-08-09 | 1995-08-15 | Air Products And Chemicals, Inc. | High purity nitrogen PSA utilizing controlled internal flows |
EP1291068A1 (en) * | 2001-09-05 | 2003-03-12 | Nippon Sanso Corporation | Method and apparatus for producing nitrogen |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1798197B1 (en) | 2004-08-30 | 2014-11-26 | Kuraray Chemical Co., Ltd. | Method of separating nitrogen gas and molecular sieve carbon |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5645724A (en) * | 1979-03-05 | 1981-04-25 | Boc Ltd | Method and device for separating gas |
JPS58120504A (ja) * | 1981-12-30 | 1983-07-18 | ベンクヴエルクスフエアバント・ゲ−エムベ−ハ− | 窒素生成システム |
JPS58189022A (ja) * | 1982-04-19 | 1983-11-04 | カルゴン・カ−ボン・コ−ポレ−シヨン | 圧力揺動吸着システム |
JPS60150814A (ja) * | 1983-12-07 | 1985-08-08 | カルゴン カーボン コーポレーシヨン | 圧力スウイング吸着によつて供給ガス混合物流を分離するプロセス |
US4790859A (en) * | 1986-10-18 | 1988-12-13 | Kanebo, Ltd. | Method of separating gaseous mixture |
JPS6438124A (en) * | 1987-08-04 | 1989-02-08 | Kuraray Chemical Kk | Separation of gaseous nitrogen having high purity |
JPS6461306A (en) * | 1987-03-10 | 1989-03-08 | Kanebo Ltd | Molecular sieve carbon and production thereof |
JPH0194915A (ja) * | 1987-10-02 | 1989-04-13 | Kuraray Chem Corp | 圧力変動吸着方式による窒素ガス分離方法 |
JPH01127019A (ja) * | 1987-11-12 | 1989-05-19 | Tokico Ltd | 気体分離装置 |
-
1990
- 1990-01-31 JP JP2023262A patent/JP2619839B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (9)
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EP1291068A1 (en) * | 2001-09-05 | 2003-03-12 | Nippon Sanso Corporation | Method and apparatus for producing nitrogen |
KR100858195B1 (ko) * | 2001-09-05 | 2008-09-10 | 다이요 닛산 가부시키가이샤 | 질소 제조 방법 및 장치 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2619839B2 (ja) | 1997-06-11 |
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