JPH0379049B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明はプレツシヤースイング吸着法によつ
て空気から窒素ガスを分離製造する方法に関する
ものである。 従来、カーボンシーブスなどの酸素を吸着する
吸着剤を用いて空気より窒素ガスを製造する、い
わゆるプレツシヤースイング吸着法による窒素ガ
ス製造方法が知られている。このような窒素ガス
製造方法の１つとしては、例えば第１図に示した
特公昭56−9442号公報記載の方法がある。原料空
気は管１より圧縮機２に送られ、ここで４Kg／cm²
程度に加圧されたのち、切換弁３ａを経て、切替
使用される２基の吸着塔４ａ，４ｂの一方の吸着
塔４ａに送り込まれる。吸着塔４ａ，４ｂにはカ
ーボンシーブスなどの酸素を優先的に吸着する吸
着剤が充填されており、加圧状態で導入された原
料空気中の酸素が吸着され、吸着塔４ａ出口には
窒素を主成分とする製品窒素ガスが得られる。こ
の製品窒素ガスは管５、弁６ａ、流量調整弁７を
経て、供給先に送られる。（吸着工程） そして、所定量の酸素を吸着して飽和寸前とな
つた吸着塔４ａは、切換弁３ａの切換によつて原
料空気の導入が停止され、再生工程を終え減圧下
にある他の吸着塔４ｂと管８、弁９を通して連通
される。この操作によつて、吸着塔４ａの上部に
溜つている窒素ガスが吸着塔４ｂに流れ、２つの
吸着塔４ａ，４ｂの内圧が等しくなる。（均圧工
程） ついで、原料空気は吸着塔４ｂに送られ、製品
窒素ガスが同様に製造される。また、吸着塔４ａ
は真空ポンプ１０に接続されて吸引減圧され、吸
着剤に吸着された酸素が脱着され、吸着剤が再生
される。（再生工程） 以下同様に、この一連操作を吸着塔４ａ，４ｂ
について交互に繰り返すことによつて、製品窒素
ガスが得られる。以上の工程をまとめると第１表
のようになる。

【表】 ところで、上記のような窒素製造方法には下記
のような欠点が指摘されており、その解決が望ま
れている。 (イ) 上記均圧工程で、吸着操作の終了した吸着塔
を減圧する際、この吸着塔から他方の再生工程
を終えた吸着塔に向けて放出されるガスの酸素
含有量が急激に上昇するため、充分な圧力平衡
を行なつてしまうと、一方の吸着塔から放出さ
れるガス中の含有酸素が他方の再生工程を終え
た吸着塔内の吸着剤に吸着されることになり、
高純度の窒素（例えば99.9％）を得ようとする
場合の支障となる。 (ロ) 第１図において、管８は弁６ａ，６ｂへ向か
う製品吐出用の管路と一部共用した状態にあ
る。従つて管８中に保持される均圧ガス中の含
有酸素が製品吐出用の管路中に残存することに
なり、製品吐出が開始されて初めに供給先に送
られる製品ガス中に酸素ガスが混入されること
になり、初めの製品ガスの純度が低下してしま
う。 上記(イ)(ロ)の理由によつて、上記従来の窒素製造
方法において、高純度の窒素を発生させようとす
るためには、均圧工程における圧力平衡を充分安
定するまで行なわず途中で止めて、次工程に移ら
なければならない。このように、従来の窒素製造
方法では、回収ガス量が得ようとする製品純度に
よつて限定される仕組となつているので、製品純
度を向上させる程、収率が大きく低下してしまう
という欠点がある。 この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、
プレツシヤースイング吸着法によつて窒素を製造
するに際して、製品窒素ガスの純度を低下させる
ことなく、製品窒素ガスの収量を上げることので
きる窒素製造方法を提供することを目的とするも
のである。 以下、この発明を図面を参照して詳しく説明す
る。第２図はこの発明を実施するに好適な装置の
一例を示すもので、第１図に示した装置と共通す
る部分には同一符号を付して説明を簡略化する。
吸着塔４ａに導入された加圧原料空気は、酸素が
吸着除去されて、製品窒素ガスとなり、切換弁６
ａ、管５を経て製品槽１１に送られる〔吸着工
程〕。 製品窒素ガス中の酸素濃度が所望する製品濃度
よりも増加した時点で、弁６ａが閉じられるとと
もに弁９が開けられて吸着塔４ａ内のガスは真空
再生済みのもう一方の吸着塔４ｂ上部に導入す
る。この時、原料空気は吸着塔４ａに供給し続け
る。そして吐出口酸素濃度が空気組成と同等に到
達するまで、吸着塔４ａに原料空気を供給し続け
る。しかし、高純度の製品窒素ガスを得る場合に
は、得るべき製品窒素ガスの純度の仕様に合わせ
て原料空気の吸着塔４ａへの供給量が限定され
る。つまり、均圧時間が加減される。この操作で
は弁３ａ、弁９以外の弁は、閉の状態にある〔均
圧（）工程〕。 上記吸着塔４ａからの出口酸素濃度がある所定
の許容値に到達したら、弁３ａ，９が閉じられる
と同時に弁１２が開けられ、吸着塔４ａ中のガス
を該塔４ａの下部原料入口より放出し、吸着塔４
ｂの下部より塔４ｂ内に導入する〔均圧（）工
程〕。 上記操作で完全に２塔が平衡な圧力にされる。
この均圧工程が終了すると、弁１２が閉じられる
とともに弁３ｂが開けられ、吸着塔４ａが真空ポ
ンプ１０により再生される〔再生工程〕。 一方、吸着塔４ｂでは弁６ｂが開けられて、短
時間、製品槽１１からの製品窒素が逆流させら
れ、製品吐出口の管路の押し戻しが行なわれ、吸
着工程の準備がなされる。この時の製品ガスの加
圧量は、均圧による平衡圧力以上から吸着の開始
圧力まで有効である〔製品加圧工程〕。 この製品加圧工程が終了すると、弁３ｃが開け
られ、吸着塔４ｂは吸着工程に進む。 以下、同様にして上記の一連の操作が吸着塔４
ａ，４ｂについて交互に繰り返されることによつ
て、製品窒素ガスが連続して得られる。以上の工
程をまとめると下記の第２表および第３図のよう
になる。

〔実施例〕

第２図に示したこの発明の実施に好適な装置に
おいて、吸着塔４ａ，４ｂに８Kgのカーボンシー
ブスを充填して運転した。その運転条件を第３表
に示した。その結果、99.9％の高純度な製品窒素
ガスを得ることができた。

【表】 なお、この実施例によりこの発明の最適運転条
件を求めることができた。それを第４表に示し
た。

【表】 以上説明したように、この発明に係るプレツシ
ヤースイング吸着法による窒素製造方法は、均圧
工程を、減圧をほとんど行なわず吸着塔下部に供
給する空気で塔内のガスを押し出すことにより塔
内の窒素に富むガスを再生済の吸着塔に回収する
均圧（）工程と、再生済みの吸着床を出来るだ
け汚さないことを目的に上記均圧（）工程を終
了した両吸着塔を連通させて完全に圧力を等しく
させる均圧（）工程とから構成し、さらにその
後に製品窒素ガスにより再加圧する製品加圧工程
を組み入れたものなので、製品窒素ガスの純度を
低下させることなく、製品窒素ガスの収量を大幅
に増加させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のプレツシヤースイング吸着法に
よる窒素製造方法に使われていた装置の構成図、
第２図はこの発明を実施するに好適な装置の一例
を示す構成図、第３図はこの発明の窒素製造方法
の一例の工程図である。 ２……圧縮機、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，６
ａ，６ｂ，９，１２……切換弁、４ａ，４ｂ……
吸着塔、１０……真空ポンプ、１１……製品槽。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 酸素を選択的に吸着する吸着剤が充填された
   複数の吸着塔を切換弁により、吸着・均圧・再
   生・均圧・製品加圧の各工程に順次切換えること
   により連続的に空気から製品窒素ガスを製造する
   方法において、 前記均圧工程を、すでに吸着工程を終了した吸
   着塔に原料空気を供給したままこの吸着塔内の窒
   素に富むガスを再生済みの他の吸着塔上部に流入
   する均圧（）工程と、その後、前記原料供給を
   停止して前記両吸着塔の下部同志を連通して同圧
   にする均圧（）工程とから構成するとともに、 吸着塔と製品窒素ガスの供給先との間に設けた
   製品槽より製品窒素ガスを再生済みで前記均圧工
   程を行つた後の吸着塔に送り込んで再加圧する一
   方、吸着および均圧工程を終了した吸着塔を減圧
   再生することを特徴とするプレツシヤースイング
   吸着法による窒素製造方法。