JPH035202B2 - - Google Patents
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- JPH035202B2 JPH035202B2 JP60011169A JP1116985A JPH035202B2 JP H035202 B2 JPH035202 B2 JP H035202B2 JP 60011169 A JP60011169 A JP 60011169A JP 1116985 A JP1116985 A JP 1116985A JP H035202 B2 JPH035202 B2 JP H035202B2
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は僅かなアルゴン含量の酸素を空気から
特許請求の範囲第１項の上位概念により獲得する
ための方法に関する。
特許請求の範囲第１項の上位概念により獲得する
ための方法に関する。
少なくとも99.5容量％の高に純度の酸素は工業
において、例えばガス切断における溶接技術にお
いて、又は医学において広く使用されている。
において、例えばガス切断における溶接技術にお
いて、又は医学において広く使用されている。
従来技術
酸素を獲得するために最も使用されている方法
は空気からの低温分解である。しかしながら、こ
の方法は高い資本が必要であり、エネルギーとい
う観点から大量な生成ガス量のプラントにおいて
のみ重要である。少量の使用の場合には、酸素は
一般に液体の形で配達され、使用者により冷水気
化装置中に貯蔵される。この供給法は受給者にと
つて、酸素価格が運搬費用に強く依存するという
欠点を有し、このことは特に産業化の進んでいな
い地方においては顕著である。更に、この給供法
は、例えば劣悪な交通状態、騒乱等により危険に
さらされることもある。
は空気からの低温分解である。しかしながら、こ
の方法は高い資本が必要であり、エネルギーとい
う観点から大量な生成ガス量のプラントにおいて
のみ重要である。少量の使用の場合には、酸素は
一般に液体の形で配達され、使用者により冷水気
化装置中に貯蔵される。この供給法は受給者にと
つて、酸素価格が運搬費用に強く依存するという
欠点を有し、このことは特に産業化の進んでいな
い地方においては顕著である。更に、この給供法
は、例えば劣悪な交通状態、騒乱等により危険に
さらされることもある。
西ドイツ国特許公開第2855626号公報からすで
に、99.5容量％をこえる純度のN2／O2／Arから
なるガス混合物からの酸素の獲得法は公知であ
る。この方法は炭素モレキユラーシーブ吸着ユニ
ツト中で圧力変動作業法で行なわれる。炭素モレ
キユラーシーブ吸着ユニツトは有利に吸着ベツト
２個を有しており、これらの作業サイクルはそれ
ぞれ充填段階及び脱着手段を包含しており、この
際作業サイクルは両方の吸着ベツトで相互に段階
がずらされている。この第１のユニツトの吸着ベ
ツトは炭素−モレキユラーシーブが充填されてい
て、装入したN2／O2／Ar−混合物に対して酸素
が富化し、アルゴンが減少している中間生成物を
生成する。該ガス混合物は炭素モレキユラーシー
ブ吸着ユニツト中で脱着段階の際に得られる。引
き続き、同様に有利に吸着ベツト２個からなるゼ
オライト吸着ユニツト中で該ガス混合物から窒素
が除去され、アルゴンはゼオライト吸着ユニツト
通過の際には吸着されない。該公知法を乾燥させ
た二酸化炭素不含空気で作動させると、99.7容量
％の純度を有する酸素が得られる。該生成ガスは
ゼオライト吸着ユニツト中で脱着段階において得
られる。空気の乾燥は選択的に行なわれ、一般に
は明らかに省略することができるので、生じる廃
ガスの量は生成ガスの量が少量であるのに対し
て、大量である。炭素吸着ユニツトからの脱着の
際に得られるガスの分別はこれらのガスのための
２つの中間貯蔵室を必要とする。もう１つの欠点
は、公知方法は常圧で行なうので大きな吸着器を
必要とするということである。更に２個の真空ポ
ンプ（それぞれの工程のため）が必要である。
に、99.5容量％をこえる純度のN2／O2／Arから
なるガス混合物からの酸素の獲得法は公知であ
る。この方法は炭素モレキユラーシーブ吸着ユニ
ツト中で圧力変動作業法で行なわれる。炭素モレ
キユラーシーブ吸着ユニツトは有利に吸着ベツト
２個を有しており、これらの作業サイクルはそれ
ぞれ充填段階及び脱着手段を包含しており、この
際作業サイクルは両方の吸着ベツトで相互に段階
がずらされている。この第１のユニツトの吸着ベ
ツトは炭素−モレキユラーシーブが充填されてい
て、装入したN2／O2／Ar−混合物に対して酸素
が富化し、アルゴンが減少している中間生成物を
生成する。該ガス混合物は炭素モレキユラーシー
ブ吸着ユニツト中で脱着段階の際に得られる。引
き続き、同様に有利に吸着ベツト２個からなるゼ
オライト吸着ユニツト中で該ガス混合物から窒素
が除去され、アルゴンはゼオライト吸着ユニツト
通過の際には吸着されない。該公知法を乾燥させ
た二酸化炭素不含空気で作動させると、99.7容量
％の純度を有する酸素が得られる。該生成ガスは
ゼオライト吸着ユニツト中で脱着段階において得
られる。空気の乾燥は選択的に行なわれ、一般に
は明らかに省略することができるので、生じる廃
ガスの量は生成ガスの量が少量であるのに対し
て、大量である。炭素吸着ユニツトからの脱着の
際に得られるガスの分別はこれらのガスのための
２つの中間貯蔵室を必要とする。もう１つの欠点
は、公知方法は常圧で行なうので大きな吸着器を
必要とするということである。更に２個の真空ポ
ンプ（それぞれの工程のため）が必要である。
発明が解決しようとする問題点
従つて、本発明の課題は、僅かな廃ガス量で空
気から非常に純度の高い酸素を多量に獲得するこ
とができるように冒頭に挙げた方法を改良するこ
とである。
気から非常に純度の高い酸素を多量に獲得するこ
とができるように冒頭に挙げた方法を改良するこ
とである。
問題点を解決するための手段
該課題は特許請求の範囲第１項に記載した方法
により解決する。
により解決する。
該方法の更なる改良及び実施形は特許請求の範
囲第２項から第４項に記載した方法により実現す
る。
囲第２項から第４項に記載した方法により実現す
る。
本発明は空気の乾燥を完全にすることにより、
同時に高純度の酸素生成物が多量の生成ガス量で
得られるという技術的進歩ももたらした。
同時に高純度の酸素生成物が多量の生成ガス量で
得られるという技術的進歩ももたらした。
本発明方法により中間貯蔵室は必要でなくな
り、著しく小さな吸着器のみ並びにわずかに１個
の真空ポンプが必要であるにすぎなくなつた。
り、著しく小さな吸着器のみ並びにわずかに１個
の真空ポンプが必要であるにすぎなくなつた。
本発明による方法は次のように実施する。ゼオ
ライトのモレキユラーシーブで満たされでいる吸
着器の再生の際に、常圧で開始される開始のため
の排気の間非常に多くのガスが比較的強力な圧力
低下で吸引されるということは公知である。次に
続く吸着工程の間高純度ガスが得られるように吸
着器を再生するために、吸着の際にガス混合物か
ら分離されるべき分子はほぼ完全に吸着剤から脱
着されなければならない。この強く吸着された分
子は経験上比較的脱着しにくい。このことは残留
付加を著しく低くするためには長い排気時間を意
味し、低い絶対圧を必要とする。吸着器中の圧力
が１分以内に１バールから100ミリバールより低
い圧力になる場合、吸着剤の再生にあまり影響を
与えることなく中間的に真空ポンプを１〜２分間
のあいだ切断することができるということが本発
明において意外にも判明した。このことは吸着器
中でのわずかな圧力上昇に導びき、この圧力上昇
は20ミリバールより低くとどまる。この上昇は更
なる分子の脱着によるものである。引き続き排気
を行なうと停止時間及び引き続く吸引段階にわた
つて継続する吸引においてよりほんのわずかにだ
け少量のガスが吸引される。
ライトのモレキユラーシーブで満たされでいる吸
着器の再生の際に、常圧で開始される開始のため
の排気の間非常に多くのガスが比較的強力な圧力
低下で吸引されるということは公知である。次に
続く吸着工程の間高純度ガスが得られるように吸
着器を再生するために、吸着の際にガス混合物か
ら分離されるべき分子はほぼ完全に吸着剤から脱
着されなければならない。この強く吸着された分
子は経験上比較的脱着しにくい。このことは残留
付加を著しく低くするためには長い排気時間を意
味し、低い絶対圧を必要とする。吸着器中の圧力
が１分以内に１バールから100ミリバールより低
い圧力になる場合、吸着剤の再生にあまり影響を
与えることなく中間的に真空ポンプを１〜２分間
のあいだ切断することができるということが本発
明において意外にも判明した。このことは吸着器
中でのわずかな圧力上昇に導びき、この圧力上昇
は20ミリバールより低くとどまる。この上昇は更
なる分子の脱着によるものである。引き続き排気
を行なうと停止時間及び引き続く吸引段階にわた
つて継続する吸引においてよりほんのわずかにだ
け少量のガスが吸引される。
ゼオライト製モレキユラーシーブの明らかに非
常にゆつくりな脱着は、炭素モレキユラーシーブ
の十分な再生が非常に短かい時間で達成されるの
で、意外なことである。ゼオライト製モレキユラ
ーシーブを有する吸着器の排気を中断するという
可能性は２つの著しい利点をもたらす：１つは再
生工程の間排気作業は中断しない排気に対して減
少し、更に真空ポンプはこの中断の間他の目的に
使用することができる。
常にゆつくりな脱着は、炭素モレキユラーシーブ
の十分な再生が非常に短かい時間で達成されるの
で、意外なことである。ゼオライト製モレキユラ
ーシーブを有する吸着器の排気を中断するという
可能性は２つの著しい利点をもたらす：１つは再
生工程の間排気作業は中断しない排気に対して減
少し、更に真空ポンプはこの中断の間他の目的に
使用することができる。
この中間的な排気において吸引したガスを廃棄
する場合、真空ポンプを停止時間に他の吸着器と
結合させることは特別な処置ではない。しかしな
がら、本発明においては炭素モレキユラーシーブ
工程の排気の際に得られるガスをちようど排気さ
れていない他のゼオライト製モレキユラーシーブ
吸着器中に取り込むことができるように相互に調
節することに成功している。
する場合、真空ポンプを停止時間に他の吸着器と
結合させることは特別な処置ではない。しかしな
がら、本発明においては炭素モレキユラーシーブ
工程の排気の際に得られるガスをちようど排気さ
れていない他のゼオライト製モレキユラーシーブ
吸着器中に取り込むことができるように相互に調
節することに成功している。
炭素モレキユラーシーブ工程の排気の際に生じ
るガスでのみゼオライト工程の吸着器が充填され
ると、排気の時間にのみ充填が行なわれる；従つ
て充填時間の間２つの相応する死時間が生じる。
本発明により、炭素モレキユラーシーブ吸着器
を、空気より高い酸素分及び低いアルゴン分を有
する、ゼオライト工程中で更に処理するために好
適である放圧ガスが生じるように作動することに
成功したことは有利なことである。しかしこのガ
スは周囲圧を越える圧力で炭素モレキユラーシー
ブ吸着器を充填する時にのみ得られる。４バール
を越える圧力において炭素モレキユラーシーブ吸
着器は充填工程の最後に空気を空間（死空間及び
粒子間空間）中に並びに酸素富化ガスをモレキユ
ラーシーブ粒子中に有する。迅速な放圧工程によ
り空気及び脱着ガスからなる混合物が吸着器から
流れ出す。放圧の最後には酸素の濃度は上昇し、
アルゴンの濃度は低下し、このガスはゼオライト
工程における更なる処理に好適である。
るガスでのみゼオライト工程の吸着器が充填され
ると、排気の時間にのみ充填が行なわれる；従つ
て充填時間の間２つの相応する死時間が生じる。
本発明により、炭素モレキユラーシーブ吸着器
を、空気より高い酸素分及び低いアルゴン分を有
する、ゼオライト工程中で更に処理するために好
適である放圧ガスが生じるように作動することに
成功したことは有利なことである。しかしこのガ
スは周囲圧を越える圧力で炭素モレキユラーシー
ブ吸着器を充填する時にのみ得られる。４バール
を越える圧力において炭素モレキユラーシーブ吸
着器は充填工程の最後に空気を空間（死空間及び
粒子間空間）中に並びに酸素富化ガスをモレキユ
ラーシーブ粒子中に有する。迅速な放圧工程によ
り空気及び脱着ガスからなる混合物が吸着器から
流れ出す。放圧の最後には酸素の濃度は上昇し、
アルゴンの濃度は低下し、このガスはゼオライト
工程における更なる処理に好適である。
本発明方法において、同一の真空ポンプ１台の
みを使用する場合、ガス量を次のように使用でき
るということは以外なことである： −放圧及び排気の間炭素モレキユラーシーブから
２回取り出したガス量はゼオライトモレキユラ
ーシーブの充填のために十分なガス量である。
みを使用する場合、ガス量を次のように使用でき
るということは以外なことである： −放圧及び排気の間炭素モレキユラーシーブから
２回取り出したガス量はゼオライトモレキユラ
ーシーブの充填のために十分なガス量である。
−炭素モレキユラーシーブ吸着器の残留付加が半
サイクル時間にわたる排気の後十分に低く、引
き続く充填の後に十分な酸素富化／アルゴン僅
少ガスを供給する。
サイクル時間にわたる排気の後十分に低く、引
き続く充填の後に十分な酸素富化／アルゴン僅
少ガスを供給する。
−ゼオライト吸着器の残留付加が中断した排気の
後十分に低く、引き続く充填の際に実質的に窒
素不含ガスが吸着器から流出する。
後十分に低く、引き続く充填の際に実質的に窒
素不含ガスが吸着器から流出する。
実施例
次に本発明の実施例を添付図面につき詳細に説
明する。
明する。
第１図中には酸素獲得のための装置の原則的な
構造を簡略化した形で示している。管８を介して
導入される湿つた空気と酸素富化及びアルゴン僅
少排ガスからなる管１５からの混合物とからなる
混合ガスをコンプレツサー７を介して圧力変動−
乾燥ユニツトに導入する。水蒸気量はすでにコン
プレツサーにより低下しているのであるが、ここ
で小蒸気は該ガス混合物から除去される。こうし
て、圧力変動乾燥は費用をかけることなく該獲得
法において完全に行なわれる。乾燥ユニツトは放
圧状態（周囲圧）で再生され、この際洗浄ガスと
して炭素−吸着ユニツトからの廃ガスを使用し、
一方炭素−吸着ユニツト中に乾燥ガス混合物が達
する。炭素モレキユラーシーブ吸着ユニツト中
で、著しい酸素富化と同時にアルゴン量の減少が
達せられる。更に、該ガス混合物はゼオライト
13Xで充填されているゼオライト吸着ユニツト中
に達し、ここで酸素99.5容量％を有する酸素ガス
が生成される。両方の吸着ユニツトにおいて３種
の廃ガス流が生じ、そのうちの１種は主に窒素と
アルゴンを有し、比較的少量の酸素を含有してい
て、乾燥ユニツト中の再生に使用されている。他
の２種の廃ガスは空気より比較的多量の酸素及び
少量のアルゴンを含量している。１方は真空ポン
プ９で弁１０を介して管１５に戻す。他方は炭素
モレキユラーシーブユニツトの並流放圧において
生じ、かつ同様に管１５中に達する。このように
してすでに空気に対して酸素が富化し、アルゴン
含量が減少しているガス混合物が圧力変動吸着器
中に流入する。ゼオライト吸着ユニツト中の圧力
形成は酸素純粋ガスを用いて蓄力器１７により行
なわれる。
構造を簡略化した形で示している。管８を介して
導入される湿つた空気と酸素富化及びアルゴン僅
少排ガスからなる管１５からの混合物とからなる
混合ガスをコンプレツサー７を介して圧力変動−
乾燥ユニツトに導入する。水蒸気量はすでにコン
プレツサーにより低下しているのであるが、ここ
で小蒸気は該ガス混合物から除去される。こうし
て、圧力変動乾燥は費用をかけることなく該獲得
法において完全に行なわれる。乾燥ユニツトは放
圧状態（周囲圧）で再生され、この際洗浄ガスと
して炭素−吸着ユニツトからの廃ガスを使用し、
一方炭素−吸着ユニツト中に乾燥ガス混合物が達
する。炭素モレキユラーシーブ吸着ユニツト中
で、著しい酸素富化と同時にアルゴン量の減少が
達せられる。更に、該ガス混合物はゼオライト
13Xで充填されているゼオライト吸着ユニツト中
に達し、ここで酸素99.5容量％を有する酸素ガス
が生成される。両方の吸着ユニツトにおいて３種
の廃ガス流が生じ、そのうちの１種は主に窒素と
アルゴンを有し、比較的少量の酸素を含有してい
て、乾燥ユニツト中の再生に使用されている。他
の２種の廃ガスは空気より比較的多量の酸素及び
少量のアルゴンを含量している。１方は真空ポン
プ９で弁１０を介して管１５に戻す。他方は炭素
モレキユラーシーブユニツトの並流放圧において
生じ、かつ同様に管１５中に達する。このように
してすでに空気に対して酸素が富化し、アルゴン
含量が減少しているガス混合物が圧力変動吸着器
中に流入する。ゼオライト吸着ユニツト中の圧力
形成は酸素純粋ガスを用いて蓄力器１７により行
なわれる。
第２図中には装置の詳細なフローシートが記載
されていて、第３図はこの装置の作業法を示して
いる。該装置は吸着器１〜６を包含していて、該
吸着器の１及び２は乾燥工程を形成する。該吸着
器は水蒸気取り込みのための吸着剤、例えばシリ
カゲル又は酸化アルミニウムで充填されている。
吸着器３及び４はガス流中の酸素富化及びアルゴ
ン減少に働らく。該吸着器は炭素−モレキユラー
シーブを含有する。次いで、該ガス流は緩衝容器
１６を介して吸着器５及び６に達し、該吸着器は
ガス混合物から窒素を除去するために働らき、ゼ
オライト製モレキユラーシーブで満たされてい
る。
されていて、第３図はこの装置の作業法を示して
いる。該装置は吸着器１〜６を包含していて、該
吸着器の１及び２は乾燥工程を形成する。該吸着
器は水蒸気取り込みのための吸着剤、例えばシリ
カゲル又は酸化アルミニウムで充填されている。
吸着器３及び４はガス流中の酸素富化及びアルゴ
ン減少に働らく。該吸着器は炭素−モレキユラー
シーブを含有する。次いで、該ガス流は緩衝容器
１６を介して吸着器５及び６に達し、該吸着器は
ガス混合物から窒素を除去するために働らき、ゼ
オライト製モレキユラーシーブで満たされてい
る。
それぞれ三つの工程において得られるガスは異
なる方法で得られるので、該機能は非常に複雑で
ある。乾燥したガス混合物は吸着段階の間乾燥工
程を去り、酸素が富化し、アルゴンが減少したガ
スは炭素−モレキユラーシーブ工程において脱着
段階で得られる。窒素分離はゼオライト−モレキ
ユラーシーブ工程中で吸着段階で行なわれる。圧
力変動乾燥の時間的リズムは主に自由に選択可能
である。すなわちこのリズムは乾燥への要求及び
次の工程中への乾燥ガスの連続的供給への要求に
より決まるのである。炭素−モレキユラーシーブ
工程及びゼオライト−モレキユラーシーブ工程は
炭素モレキユラーシーブ工程が２サイクル経過す
る間にゼオライト工程がわずかに１回経過するよ
うに時間的に相互に調節される。
なる方法で得られるので、該機能は非常に複雑で
ある。乾燥したガス混合物は吸着段階の間乾燥工
程を去り、酸素が富化し、アルゴンが減少したガ
スは炭素−モレキユラーシーブ工程において脱着
段階で得られる。窒素分離はゼオライト−モレキ
ユラーシーブ工程中で吸着段階で行なわれる。圧
力変動乾燥の時間的リズムは主に自由に選択可能
である。すなわちこのリズムは乾燥への要求及び
次の工程中への乾燥ガスの連続的供給への要求に
より決まるのである。炭素−モレキユラーシーブ
工程及びゼオライト−モレキユラーシーブ工程は
炭素モレキユラーシーブ工程が２サイクル経過す
る間にゼオライト工程がわずかに１回経過するよ
うに時間的に相互に調節される。
次に第３図を用いて機能法を詳細に記載する
が、吸着器１もしくは２，３もしくは４及び５も
しくは６の機能及び弁１１〜１４もしくは２１〜
２４，３１〜３６もしくは４１，４６，５１，５
４もしくは６１〜６４の機能は相互に相応する。
機能をそれぞれ、各工程の吸着器の１個及びこれ
にそれぞれ属する弁に関してのみ説明する。
が、吸着器１もしくは２，３もしくは４及び５も
しくは６の機能及び弁１１〜１４もしくは２１〜
２４，３１〜３６もしくは４１，４６，５１，５
４もしくは６１〜６４の機能は相互に相応する。
機能をそれぞれ、各工程の吸着器の１個及びこれ
にそれぞれ属する弁に関してのみ説明する。
乾燥工程において管１５からの酸素富化ガスを
空気と管８を介して混合し、コンプレツサ７を介
して高圧にする。該ガスは開放した弁１３及び１
１において吸着器１を貫流する。この時に水蒸気
はガス混合物から乾燥剤により取り込まれる。吸
着器１中でガス乾燥が行なわれている間、吸着器
２は再生される。このためにはまず弁２２及び２
４を同時に開放し、吸着器中の圧力を放圧し、廃
ガスを管７１を介して周囲に流出させる。同時に
管７２を通つて廃ガスが両方の吸着器３及び４の
１方から弁２２を通つて吸着器２中に流れ、吸着
器２中では圧力崩壊及び洗浄が重なる。この洗浄
は全工程からの乾燥ガスで行なわれる。このガス
は高い圧力で生じるので、吸着器２の放圧の際に
ガスは弁２４を介してのみ流出する。該洗浄は所
定の時間後終了する。次いで、次の乾燥段階が始
まり、この間吸着器１は再生される。
空気と管８を介して混合し、コンプレツサ７を介
して高圧にする。該ガスは開放した弁１３及び１
１において吸着器１を貫流する。この時に水蒸気
はガス混合物から乾燥剤により取り込まれる。吸
着器１中でガス乾燥が行なわれている間、吸着器
２は再生される。このためにはまず弁２２及び２
４を同時に開放し、吸着器中の圧力を放圧し、廃
ガスを管７１を介して周囲に流出させる。同時に
管７２を通つて廃ガスが両方の吸着器３及び４の
１方から弁２２を通つて吸着器２中に流れ、吸着
器２中では圧力崩壊及び洗浄が重なる。この洗浄
は全工程からの乾燥ガスで行なわれる。このガス
は高い圧力で生じるので、吸着器２の放圧の際に
ガスは弁２４を介してのみ流出する。該洗浄は所
定の時間後終了する。次いで、次の乾燥段階が始
まり、この間吸着器１は再生される。
次の炭素−モレキユラーシーブ工程において、
乾燥ガス混合物の酸素富化及びアルゴン減少が行
なわれる。供給は導管７３を通つて弁３３を介し
て吸着器３中に行なわれるが、この際弁３１は同
時に開放されている（第３図中の第６及び７段
階）（この工程の始めに吸着器３は常圧である）。
ガスの貫流の間に圧力は４バールを越える吸着圧
に高まる。これは弁３１による調節可能な絞りに
より達せられる。酸素が吸着器３中に保持される
ので、この弁を通つて流出するガスは減少した量
の酸素を含有している。このガスは管７２を介し
て、ちようど再生されている乾燥吸着器１又は２
中に流れる。所定の時間後、吸着器３の充填は中
断される。
乾燥ガス混合物の酸素富化及びアルゴン減少が行
なわれる。供給は導管７３を通つて弁３３を介し
て吸着器３中に行なわれるが、この際弁３１は同
時に開放されている（第３図中の第６及び７段
階）（この工程の始めに吸着器３は常圧である）。
ガスの貫流の間に圧力は４バールを越える吸着圧
に高まる。これは弁３１による調節可能な絞りに
より達せられる。酸素が吸着器３中に保持される
ので、この弁を通つて流出するガスは減少した量
の酸素を含有している。このガスは管７２を介し
て、ちようど再生されている乾燥吸着器１又は２
中に流れる。所定の時間後、吸着器３の充填は中
断される。
その後、弁３２を開放し、弁３１及び弁３３〜
３６を吸着器３に関して閉鎖して、並流放圧を行
なう。並流放圧ガスは僅かな量の酸素を富化して
いるにすぎず、管７４を介して流出し、更に管１
５を介して管８中の原料ガスと再び混合する。並
流放圧も所定の時間の後終了させるが、この時吸
着器３中の圧力は充填における最高圧と周囲圧と
の間の圧力である。この作業法は次の工程におい
て特に高い酸素の富化並びにガスの非常に低いア
ルゴン含量に導びく。
３６を吸着器３に関して閉鎖して、並流放圧を行
なう。並流放圧ガスは僅かな量の酸素を富化して
いるにすぎず、管７４を介して流出し、更に管１
５を介して管８中の原料ガスと再び混合する。並
流放圧も所定の時間の後終了させるが、この時吸
着器３中の圧力は充填における最高圧と周囲圧と
の間の圧力である。この作業法は次の工程におい
て特に高い酸素の富化並びにガスの非常に低いア
ルゴン含量に導びく。
次の向流放圧及び排気の工程においては酸素富
化ガスが得られる。この際、先ず弁３５及び管７
５、緩衝容器１６並びに管７６を介してガスは吸
着器３からゼオライト−モレキユラーシーブ工程
中に流れる。
化ガスが得られる。この際、先ず弁３５及び管７
５、緩衝容器１６並びに管７６を介してガスは吸
着器３からゼオライト−モレキユラーシーブ工程
中に流れる。
この際、吸着器３中の圧力は並流放圧の最終圧
から周囲圧近くの圧力まで下がる。向流放圧も所
定の時間後に終了させる。その後、吸着器３の排
気が行なわれるが、このためには弁３６を開放す
る。管７９を介して真空ポンプ９は吸着器３から
ガスを吸引し、該ガスを導管８０，８２及び７６
を介し、弁１０並びに緩衝容器１６を介してゼオ
ライト−モレキユラーシーブ工程に圧入する。
から周囲圧近くの圧力まで下がる。向流放圧も所
定の時間後に終了させる。その後、吸着器３の排
気が行なわれるが、このためには弁３６を開放す
る。管７９を介して真空ポンプ９は吸着器３から
ガスを吸引し、該ガスを導管８０，８２及び７６
を介し、弁１０並びに緩衝容器１６を介してゼオ
ライト−モレキユラーシーブ工程に圧入する。
該ガスは向流放圧において遊離するガスより更
に高い酸素含量及び同様により僅かなアルゴン含
量を有する。
に高い酸素含量及び同様により僅かなアルゴン含
量を有する。
排気の後、吸着器３の常圧への圧力形成が開始
する。このために必要なガスは後接のゼオライト
吸着器の排気段階の１つの間に得られる（ゼオラ
イト吸着器の作動法の際に後でもう１度ふれ
る）：吸引器５から弁５４を介して、（コンプレツ
サ７を介して供給されたガス）より高い酸素含量
のガスを真空ポンプ９により吸引し、管８０、弁
１０、管８１及び弁３４を介して吸着器３中に供
給する。その後、次のサイクルが充填で始まる。
吸着器３及び４は、酸素富化ガスでのゼオライト
工程の連続的な供給が達せられるように時間的に
ずらせる。このことは吸着器３の向流放圧及び引
き続く排気が吸着器４の向流放圧及び排気に直接
連結していることにより行なわれる。
する。このために必要なガスは後接のゼオライト
吸着器の排気段階の１つの間に得られる（ゼオラ
イト吸着器の作動法の際に後でもう１度ふれ
る）：吸引器５から弁５４を介して、（コンプレツ
サ７を介して供給されたガス）より高い酸素含量
のガスを真空ポンプ９により吸引し、管８０、弁
１０、管８１及び弁３４を介して吸着器３中に供
給する。その後、次のサイクルが充填で始まる。
吸着器３及び４は、酸素富化ガスでのゼオライト
工程の連続的な供給が達せられるように時間的に
ずらせる。このことは吸着器３の向流放圧及び引
き続く排気が吸着器４の向流放圧及び排気に直接
連結していることにより行なわれる。
次のゼオライト−モレキユラーシーブ工程にお
いては残留窒素がガス混合物から除去される。こ
の際、ゼオライト工程の接触時間は炭素−モレキ
ユラーシーブ工程の接触時間の２倍の長さであ
る。その結果、ゼオライト吸着器の充填は炭素−
モレキユラーシーブ工程の全圧力変動サイクルに
わたつて行なわれるのである。同じことはゼオラ
イト工程の再生の場合にも言える。
いては残留窒素がガス混合物から除去される。こ
の際、ゼオライト工程の接触時間は炭素−モレキ
ユラーシーブ工程の接触時間の２倍の長さであ
る。その結果、ゼオライト吸着器の充填は炭素−
モレキユラーシーブ工程の全圧力変動サイクルに
わたつて行なわれるのである。同じことはゼオラ
イト工程の再生の場合にも言える。
ゼオライト工程の充填は、先ず酸素富化ガスで
周囲圧力に相応する圧力に満たした吸着器５を、
炭素−モレキユラーシーブ工程の完全なサイクル
において酸素富化ガスとして生じるガスで貫流す
ることにより行なわれる。
周囲圧力に相応する圧力に満たした吸着器５を、
炭素−モレキユラーシーブ工程の完全なサイクル
において酸素富化ガスとして生じるガスで貫流す
ることにより行なわれる。
充填は炭素−モレキユラーシーブ工程の全圧力
変動サイクルの長さにより決定される、予め与え
られた時間に中断される。従つて、この充填の最
後に吸着器５を介して痕跡程度の窒素も生じな
い。充填の間、酸素富化ガスは管７６並びに弁５
３を介して吸着器５中に流れ、酸素リツチガスは
弁５２及び管７７を介して吸着器５を去る。再生
のために、吸着器５を真空ポンプ９で排気する。
真空ポンプ９は同時に吸着器３及び４の吸引のた
めにも使用されるので、該真空ポンプが吸着器３
及び４のために必要とされない時にのみ、吸着器
５及び６のために真空ポンプを使用することがで
きる。その結果、吸着器５及び６の排気はそれぞ
れ短時間に中断されなければならない。従つて、
開放した弁５４における排気には吸着器３又は４
の排気段階の長さに相当する死時間が続く。その
後、吸引器５は開放した弁において更に排気され
る。
変動サイクルの長さにより決定される、予め与え
られた時間に中断される。従つて、この充填の最
後に吸着器５を介して痕跡程度の窒素も生じな
い。充填の間、酸素富化ガスは管７６並びに弁５
３を介して吸着器５中に流れ、酸素リツチガスは
弁５２及び管７７を介して吸着器５を去る。再生
のために、吸着器５を真空ポンプ９で排気する。
真空ポンプ９は同時に吸着器３及び４の吸引のた
めにも使用されるので、該真空ポンプが吸着器３
及び４のために必要とされない時にのみ、吸着器
５及び６のために真空ポンプを使用することがで
きる。その結果、吸着器５及び６の排気はそれぞ
れ短時間に中断されなければならない。従つて、
開放した弁５４における排気には吸着器３又は４
の排気段階の長さに相当する死時間が続く。その
後、吸引器５は開放した弁において更に排気され
る。
吸着器５から真空ポンプ９で吸引されるガスは
原料ガスより多量の酸素を含有する。従つて、該
ガスは弁１０及び管８０及び８１を介してそのつ
どの炭素−モレキユラーシーブ工程の吸着器３及
び４の圧力形成に使用される。過剰のガスは管１
５を介して管８に流れ、こうしてコンプレツサ７
の前方に達し、該コンプレツサにより再び工程中
に圧入される。吸着器５の吸引の終了後、酸素純
粋ガスでの圧力形成が行なわれる。このためには
製造された酸素純粋ガスが蓄力器１７から管７８
を介して開放した弁５１で吸着器５中に流れる。
圧力形成は所定の時間後に中断される。この時、
吸引器中の圧力はほぼ周囲圧である。
原料ガスより多量の酸素を含有する。従つて、該
ガスは弁１０及び管８０及び８１を介してそのつ
どの炭素−モレキユラーシーブ工程の吸着器３及
び４の圧力形成に使用される。過剰のガスは管１
５を介して管８に流れ、こうしてコンプレツサ７
の前方に達し、該コンプレツサにより再び工程中
に圧入される。吸着器５の吸引の終了後、酸素純
粋ガスでの圧力形成が行なわれる。このためには
製造された酸素純粋ガスが蓄力器１７から管７８
を介して開放した弁５１で吸着器５中に流れる。
圧力形成は所定の時間後に中断される。この時、
吸引器中の圧力はほぼ周囲圧である。
第２図及び第３図により記載した装置における
酸素獲得の実施例の結果を次に記載する。
酸素獲得の実施例の結果を次に記載する。
出発ガス：相対湿度65％、温度23℃及び圧力
1010ミリバールの空気 生成ガス：相対湿度0.01％、温度24℃及び圧力
1030ミリバールにおいて酸素含量99.6容量％及び
アルゴン含量0.4容量％。生成ガス量は6.0m3／ｈ
（標準状態） 吸着剤： １ 乾燥工程： 乾燥のための作業圧8.0バール及び再生のた
めの作業圧1025ミリバール及びサイクル時間
7.5分において吸着剤シリカゲルの容量94。
1010ミリバールの空気 生成ガス：相対湿度0.01％、温度24℃及び圧力
1030ミリバールにおいて酸素含量99.6容量％及び
アルゴン含量0.4容量％。生成ガス量は6.0m3／ｈ
（標準状態） 吸着剤： １ 乾燥工程： 乾燥のための作業圧8.0バール及び再生のた
めの作業圧1025ミリバール及びサイクル時間
7.5分において吸着剤シリカゲルの容量94。
２ 炭素−モレキユラーシーブ工程：
充填のための作業圧7.95バール及び吸引のた
めの作業圧40ミリバール及びサイクル時間1.5
分において吸着剤炭素モレキユラーシーブコー
クスCMSN2の容量94。
めの作業圧40ミリバール及びサイクル時間1.5
分において吸着剤炭素モレキユラーシーブコー
クスCMSN2の容量94。
ガス部分流の平均組成は次の様である：
(a) 充填−廃ガス O214.5容量％、Ar1.2容量
％ (b) 並流放圧 O228.0容量％、Ar0.7容量％ (c) 向流放圧及び吸引 O272容量％、Ar0.28
容量％ ３ ゼオライトモレキユラーシーブ工程： 充填のための作業圧1.2バール及び吸引のた
めの作業圧40ミリバール及びサイクル時間３分
において吸着剤ゼオライト13Xの容量125。
％ (b) 並流放圧 O228.0容量％、Ar0.7容量％ (c) 向流放圧及び吸引 O272容量％、Ar0.28
容量％ ３ ゼオライトモレキユラーシーブ工程： 充填のための作業圧1.2バール及び吸引のた
めの作業圧40ミリバール及びサイクル時間３分
において吸着剤ゼオライト13Xの容量125。
ガス部分流の平均組成は次のようである：
(e) 充填ガス（前製品） O272容量％、
Ar0.28容量％ (f) 生成ガス O299.6容量％、Ar0.4容量％ (g) 吸引 O264容量％、Ar0.25容量％
Ar0.28容量％ (f) 生成ガス O299.6容量％、Ar0.4容量％ (g) 吸引 O264容量％、Ar0.25容量％
添付図面の第１図は炭素モレキユラーシーブ吸
着ユニツトの前に乾燥ユニツトを備える、空気か
ら高純度の酸素を多量に獲得するための、本発明
による装置の１実施例の工程図であり、第２図は
第１図を更に詳細にした工程図であり、かつ第３
図は第１図及び第２図による装置の弁の切り換え
位置と吸着器との作業段階の関係を示す図であ
る。 １〜６……吸着器、７……コンプレツサー、
８，１５，７１〜８２……管、９……真空ポン
プ、１０〜１４，２１〜２４，３１〜３６，４１
〜４６，５１〜５４，６１〜６４……弁、１６…
…緩衝容器、１７……蓄力器。
着ユニツトの前に乾燥ユニツトを備える、空気か
ら高純度の酸素を多量に獲得するための、本発明
による装置の１実施例の工程図であり、第２図は
第１図を更に詳細にした工程図であり、かつ第３
図は第１図及び第２図による装置の弁の切り換え
位置と吸着器との作業段階の関係を示す図であ
る。 １〜６……吸着器、７……コンプレツサー、
８，１５，７１〜８２……管、９……真空ポン
プ、１０〜１４，２１〜２４，３１〜３６，４１
〜４６，５１〜５４，６１〜６４……弁、１６…
…緩衝容器、１７……蓄力器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ その作業サイクルがそれぞれ１つの充填段階
及び脱着段階を包含する、圧力変動法で作業し、
それぞれ少なくとも２個の吸着ベツトを有し、直
列接続した第１の炭素モレキユラーシーブ吸着ユ
ニツト１個及び第２のゼオライトモレキユラーシ
ーブ吸着ユニツト１個の計２個のユニツトを使用
し、その際第１の吸着ユニツトからもとのガス混
合物より高い酸素含量、しかし低いアルゴン含量
の中間生成物を脱着の際に取得し、かつこの中間
生成物を第２の吸着ユニツトに導入し、この第２
の吸着ユニツトから更に高められた酸素含量の生
成物を得、かつ窒素を除去し、この際第２の吸着
ユニツトからそれぞれ充填段階に生成ガスを、脱
着段階に副生成物を得る、僅かなアルゴン含量の
酸素を空気から獲得するための方法において、第
２の吸着ユニツトにおいて吸着ベツトを第１の吸
着ユニツト中の吸着ベツトのサイクルの２倍の長
さのサイクルで作業させ、この際両方の吸着ユニ
ツトに共有の真空ポンプで第１の吸着ユニツトを
再生する間第２の吸着ユニツトの再生を中断する
ことを特徴とする僅かなアルゴン含量の酸素を空
気から獲得するための方法。 ２ 空気より多量の酸素及び少量のアルゴンを含
有する廃ガスを工程中に戻す特許請求の範囲第１
項記載の方法。 ３ 第１吸着ユニツト中に乾燥ガス混合物を導入
する間、放圧状態で炭素モレキユラーシーブ吸着
ユニツトからの廃ガスで再生される乾燥ユニツト
を第１の吸着ユニツトに前接続する特許請求の範
囲第１項又は第２項記載の方法。 ４ 並流放圧の間、炭素モレキユラーシーブ吸着
ユニツト中の圧力が充填圧及び周囲圧の間の圧力
になるまで、第１の吸着ユニツトからの廃ガスを
コンプレツサーの前に戻す特許請求の範囲第１項
から第３項までのいずれか１項記載の方法。
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