JPH04139002A - 可逆的化学反応による高温での酸素の回収方法 - Google Patents

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】

［０００１］

【産業上の利用分野】

本発明は化学的吸収反応を利用して空気分離を行なう方
法に関し、特にバナジウム青銅による化学的吸収反応を
利用して空気から酸素を回収する方法に関するものであ
る。 ［０００２］

【従来の技術】

空気から酸素を分離するためにアルカリ金属硝酸塩等の
硝酸塩を含む酸素受容溶融塩流を使用することは従来が
ら知られており、これについては米国特許第４１３２７
６６号に詳細に述べられている。それによれば、少なく
とも分離工程中に供給される空気圧縮エネルギーの一部
は、分離工程からの酸素減少ガスを膨張させることによ
って回収される。 ［０００３］ アルカリ金属硝酸塩および他の硝酸塩物質を用いて化学
的分離法によって比較的純粋な製品として酸素と窒素を
同時に得ることについても既に知られている。 ［０００４］ 米国特許第４２８７１７０号においては、酸素は継続的
に上記のアルカリ金属塩と接触し、そして残留する酸素
を酸化マンガンのような吸収媒体を用いて酸素を減少さ
せたガスがら一掃する。この場合において空気を供給す
るための圧縮エネルギーは分離取得した窒素を減圧させ
るための膨張を行なうことによって回収される。上記し
た米国特許第４１３２７６６号および第４２８７１７０
号による技術は酸素と窒素の高温生成流を共生するため
に燃焼工程を伴った熱交換による独特の方法を採るもの
ではない。 ［０００５］ 米国特許第４３４０５７８号は溶融したアルカリ金属亜
硝酸塩および硝酸塩を使用した化学吸収剤による酸素の
製造について開示しており、そこでは溶融塩には少量の
酸化物が添加されており、化学的分離によって得られた
酸素減少ガスは燃料によって燃焼され、２段階の膨張に
よってエネルギーの回収が行なわれている。そして燃焼
ガスは供給空気および製品酸素と熱交換して、供給空気
を吸収適合温度に上昇させる。次いで溶融塩吸収剤を減
圧することによって分離可能に含まれた酸素を放出し、
酸素製品を得ることができる。 ［０００６］ この他アルカリ金属の亜硝酸塩および硝酸塩を酸素分離
のための化学的吸収剤として使用することに関する間様
な先行技術としては、米国特許第４５２１３９８号、第
４５２６７７５号、第４５２９５７７号、第４７０８８
６０号および第４８０００７０号等である。 ［０００７］ 米国特許第３３１０３８１号には液体媒体中に固体吸収
剤を懸濁させた吸収剤と空気とを並流接触させて空気か
らの酸素の分離回収を行なう方法について開示されてお
り、これに５００℃以上にしたバリウム酸化物およびバ
リウム過酸化物を使用することが述べられている。この
特許の方法は圧力と温度の振り子サイクルを使ったプリ
ン法による連続法であり、供給された空気は外部の熱交
換液と熱交換した吸収液中に懸濁させたバリウム酸化物
／バリウム過酸化物と並流的に接触する。吸収液の温度
は凡そ６００℃であり、また圧力は気圧より若干高・く
しである。酸化受容体はさらに加熱器中で約８００℃の
温度に加熱される。高温の受容体は圧力を下げられ、且
つ７２０℃の温度に下げられ酸素を放出する。バリウム
酸化物およびバリウム過酸化物が受容体中に懸濁状態で
存在するのであるから受容体中の酸素分圧は温度のみに
よって決定される。 ［０００８］ 米国特許第４６１７１８２号では化学吸収剤から酸素を
放出することに影響を与えるために独立して行なわれる
工程において、高温の熱を利用して空気からの酸素の化
学的分離を行なう方法について述べている。さらにこの
特許においては同一サイクル内において高温の化学吸収
剤から低温の化学吸収剤へ熱を移動させるために塩−塩
熱交換を使用することが述べられている。 ［０００９］ 米国特許第４７４６５０２号においては化学吸収剤を使
用した酸素回収のための上記と似たような空気分離シス
テムが明らかにされている。そこでは塩−塩熱交換は循
環閉鎖システムにおける全て異なる部分において間接的
に高温の吸収剤から低温の吸収剤に熱を間接的に移動す
ることによって行なわれる。 ［００１０］ ■２０５と金属オキシ酸からなる融体を冷却することに
よって酸素の発生と固相の形成が同時に行なわれるのが
観察されたことについてＰ、Ｈａｕｔｅｆｅｖｉｌｌｅ
によってＣ，Ｒ，Ａｃａｄ、Ｓｃｉ、、６０．７７４　
（１８８０）に発表されている。この反応はＷ、Ｐｌａ
ｎｄｌおよびＨ，Ｍｕｒｓｃｈｈａｕｓｅｒによッテ確
認されＺ、Ａｎｏｒｇ、ＡＩ　Ｉｇ、Ｃｈｅｍ、、６０
，４４１　　（１９２８）に記載され、またＧ、Ｃａｎ
ｎｅｒｉ、Ｇａｚｚｅｔｔａ　　Ｃｈｉｍｉｃａ　　Ｉ
ｔａｌｉａｎａ、５８．６　　（１９２８）にも同趣旨
が掲載されている。 オキシ塩がＮ　ａ　２０またはに２０であって、金属オ
キシ塩対ｖ２０５のモル比が約０．１５対１であるとき
に最大量の酸素が得られることが見出されている。 ［００１１］ ここ３０年前に至るまではバナジウム青銅に関する固相
についての発展的な研究はなされなかった。Ｅ、Ｂａｎ
ｋｓおよびＡ、Ｗｏｌｆによる見直しの結果、バナジウ
ム青銅および他の遷移金属の青銅についての重要性が再
確認され、それはＥ、ＢａｎｋｓおよびＡｏｗｏｌｆの
研究報告「無機合成序論Ｊ　　”Ｐｒｅｐａｒａｔｉｖ
ｅ　　Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ　　５ｙｎｔｈｅｓｉｓ”Ｖ
ｏｌ、４．Ｗ、ＬＪｏｌｌｙ、ｅｄｉｔｏｒ、Ｉｎｔｅ
ｒｓｅｉｅｎｃｅ、Ｎｅｗ　　Ｙｏｒｋ。 １９６８、ｐｐ、２３７−２６８に記載されている。 ［００１２］ バナジウム青銅は、特にその有する物理的、触媒的性質
の故にさらに注目されている。これに関する最近の論文
は幾つかの触媒誌において言及されており、例えばＪ、
Ｖａｎｄｅｎｂｒｕｇ、Ｈ，Ａ、、Ｖａｎ　　Ｄｉ　１
１ｅｎｎ、Ｊ、Ｗ、Ｇｅｎ５およびＭ、Ｃ，５ｔｏｋｅ
ｓはＢｅｒ、Ｂｕｎｓｅｎｇｅｓ、Ｐｈｙｓ。 Ｃｈｅｍ、、８７．ｐｐ１２０−１２３　（１９８３）
において、βＫｏ、２３Ｖ２０５青銅の生成中に発生す
る酸素の光学顕微鏡による研究について記述している。 ［００１３］

【発明が解決しようとする課題】

本発明は上記の特許等に例証された硝酸および亜硝酸の
アルカリ金属塩を使用した空気分離技術による連続的な
循環工程において、周知のバナジウム青銅を使用しなが
ら他の好ましい独立工程からの熱を利用してエネルギー
効率高く空気からの酸素と窒素の分離回収を行なう新規
な方法を提供することを目的とするものである。 ［００１４］

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するための本発明の方法は次の如くで
ある。 ［００１５］ 即ち、比較的高温での吸収と比較的低温での放出による
可逆的な化学的吸収および放出によって空気から酸素を
連続的に分離回収する一連の工程であって、（ａ）　Ｍ
がＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ａｇまたはこれらの混合物であり、
ｏ〈×１であるような関係を有するＭＸＶ２０５の組成
からなる酸素化学吸収剤の液状スラリーと空気を接触さ
せ、該液状スラリーを６３０℃乃至８７０℃の温度範囲
に加熱して空気中の少なくとも一部の酸素を吸収し、液
状スラリーをその大部分が液状Ｍ２Ｏ／Ｖ２Ｏ混合物と
なるように酸化する工程：（ｂ）酸化した液状混合物か
ら酸素劣化空気を分離する工程：（ｃ）酸化した液状混
合物を約３７０℃乃至５００’Ｃの温度範囲に冷却して
該液状混合物から空気を分離するとともに液状スラリー
を再生する工程：（ｄ）該液状スラリーから酸素を分離
する工程：とからなることを特徴とするものである。 ［００１６］ しかして、上記工程（ａ）における加熱はスチームボイ
ラー　または部分酸化ガス化装置、またはクラウス硫黄
工場、または流動メタン変性装置、エチレン工場流動化
触媒分解再生装置あるいは流動床燃焼装置等からの排煙
を間接熱交換することによって行なうことが好ましい。 ［００１７］ また工程（ｃ）における酸化された液体の冷却は、水か
ら蒸気を得る場合に水と間接熱交換することによって行
なうことが好ましい。さらに工程（ａ）における液体ス
ラリーの吸収のための加熱の一部および工程（ｃ）にお
ける液体スラリーの放出のための冷却の一部は、工程（
ａ）を経た液状スラリーを工程（ｃ）を経た液状スラリ
ーで間接熱交換することによって行なわれることが好ま
しい。 ［００１８］ より具体的には、工程における加熱は高温のアルカリ金
属硝酸塩および亜硝酸塩の稀少酸素溶融塩を間接熱交換
することによって行なわれ、また工程（ｃ）における冷
却は低温のアルカリ金属硝酸塩および亜硝酸塩の酸素富
化溶融塩を熱交換することによって行なわれることが好
ましい。 ［００１９］ また、工程に供給する空気は液状スラリーに接触する前
に加圧することが好ましく、その最適圧力は約２０７ｋ
Ｐａである。 ［００２０１

【作用］ 本発明は、酸素を含むガス、好ましくは空気がら熱を使
用した可逆的な化学的酸素吸収反応によって酸素と窒素
を分離取得するに際しての発生する熱の効果的な利用方
法を提案するものである。 ［００２１］ 本発明においては、ＭがＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ａｇまたはこ
れらの混合物であり、Ｘが０＜Ｘ＜１で示される化学式
Ｍｘｖ２０５で表わされるバナジウム青銅化合物をスラ
リー状態において使用する。このバナジウム青銅化合物
は下記反応式に示すような数式に酸素と可逆的反応を生
ずる。 ［００２２］ 【数１】 ÷−−十 Ｘ　／　２　Ｍ２０　＋　Ｖ”２０５　　　Ｍｚｖ２０
５　＋　Ｘ　／　４０２←−→ 上記の反応は３７０℃乃至８７０℃の範囲において可逆
的に起こる。バナジウム青銅は等式の右側で見られる還
元状態において、温度が６３０℃〜８７０℃の範囲のと
きに存在する酸素によって酸化される。同時に等式の右
側で見られる酸化されたＭ　Ｏ／ｖ２０．混合物は約３
７０℃〜５００℃の温度範囲において還元される。 ［００２３］ Ｍ　Ｏ／■２０．混合物は完全に酸化された状態では、
本発明の温度および圧力において完全に液化している。 しかしＭ２０／Ｖ２Ｏ５混合物が還元されると固体バナ
ジウム青銅が形成され、液体スラリーは固体バナジウム
と液体Ｍ　２０　／Ｖ２Ｏ５混合物の二相に分かれる。 流れと温度と圧力の諸条件が適切であれば、連続した空
気分離工程を形成するために液体と液体スラリー、若し
くはどちらか一方による閉鎖回路によるサイクル流を形
成維持することが可能となる。 ［００２４］ この発明の工程における基本的概念は、吸収のための可
なりの高温と吸収物質の放出のための低温とを使い分け
ることにある。これは吸収に低温を放出に高温を使用す
る一般の吸収放出サイクルとは全く逆のものである。本
発明を実施するに当たっての必要な高温はバナジウム青
銅を含む化学的吸収剤の液体スラリーを間接熱交換する
ことによって得られる。 ［００２５］ この間接熱交換には燃焼蒸気ボイラーの排煙からの排出
ガス、クラウス硫黄プラントからの排出ガス、蒸気メタ
ン再生器からの排出ガス、エチレンプラントからの排出
ガス等が利用される。また液体スラリーを流動触媒クラ
ッカー発生器の流動床や流動床燃焼器を通過させて間接
熱交換を行なわせることも可能である。 ［００２６］ 本発明の工程においては、ボイラーにおける放射と対流
部では温度が１７６０℃から１２０５℃に下げられ、ま
たボイラーの対流部では１２０５℃から２０５℃に下げ
られるような他の独立の工程からの排出ガスが基本的に
利用される。 ［００２７］ このような排煙ガスからの熱は空気から酸素を吸収する
ときに起こる吸熱反応を引き起こすために用いられる。 上記とは逆に化学的吸収剤を還元して、酸素を放出分離
するための反応は発熱反応であり、従って酸素放出工程
においては、熱を蒸気再生などのようなボトムサイクル
まで取り除くことが必要である。 ［００２８］ 本発明において用いられる化学的吸収剤は、ＭがＬｉ、
Ｎａ、におよびＡｇから選択された金属であって、Ｘが
Ｏ＜Ｘ＜１で示す原子価を有するＭＸＶ２０５の組成か
らなるバナジウム青銅であり、酸素が可逆的に反応して
高温では吸収、低温では放出するように使用することが
可能な複数種のバナジウム青銅物質を吸収剤として幅広
く含ませることができる。 ［００２９］

【実施例】

本発明を実証するために銀バナジウム青銅を使用したそ
れぞれ異なる熱流と異なるバナジウム青銅の流速を有す
る３種類のシステムについて実施例を接げる。 ［００３０］ なお、何れのシステムにおいても、液体Ｍ　○／ｖ２０
５を固体バナジウムに変換する反応率は１００％以下で
ある。これは液状にしろ、スラリー状にしろサイクル内
で成分を維持するための結果であって、完全な固体バナ
ジウム青銅相が形成されるような１００％の転換反応は
起こり得ない。 ［００３１］ 実施例１における青銅−Ａは５００℃〜６３０℃の温度
範囲で操業が行なわれるような銀バナジウム青銅の組成
を有しており、その反応率は５６％である。 ［００３２］ 実施例２における青銅−Ｂは５００℃〜６６５℃の温度
範囲で操業が行なわれるような銀バナジウム青銅の組成
を有しており、その反応率は６４％である。 ［００３３］ 実施例３における青銅−〇は５００℃〜７０５℃の温度
範囲で操業が行なわれるような銀バナジウム青銅の組成
を有しており、その反応率は７３％である。 ［００３４］ 実施例１ 次に実施例１をその好ましい実施態様を示す図１に基い
て説明する。 ［００３５］ 最初はＭ　Ｏ／ｖ２０５液体混合物のスラリーとして存
在するライン１０の銀バナジウム青銅化学吸収剤はポン
プ１２によって約２０７ｋＰａに加圧される。 ［００３６］ バナジウム青銅スラリーはライン１４の空気と混合され
、ライン１６に示すバナジウム青銅スラリーとガス状空
気とからなる通気性のある三相の液体流を生ずる。 ［００３７］ ライン１６の流れには、約５００℃の温度から６１２℃
乃至６８９℃の温度範囲までライン１６の流れを温度上
昇させるためＫ、サイクルの他の部分におけるＭ　ｚ　
Ｏ／　Ｖ　２０５からの熱を抽出する回収熱交換機が挿
入されている。これによって昇温されなライン２０のバ
ナジウム青銅は、外部熱源即ち他の独立した工業の生産
工程で生じた排煙や流動床からの熱２４による加熱熱交
換機に通される。 ［００３８］ その温度が６３０℃〜７５０℃に到達すると、バナジウ
ム青銅化学吸収剤と混合されたガス状の空気は、バナジ
ウム青銅中の金属と反応して、空気中の酸素がこれと結
合し前記した反応式の左側に示した酸化された液体状態
になる。 ［００３９］ ライン２６の酸化された化学吸収剤は次に相分離器２８
に移され、そこで分離された市販純度の高純度窒素を含
む酸素減少空気はライン３０から排出される。 ［００４０］ また酸化されたＭ　○／　Ｖ　２０　、混合液はライン
３２により回収熱交換機１８中に入り約５１５℃の温度
に冷却される。ここで冷却されたライン３４による酸化
Ｍ　○／■２０．混合液は間接熱交換機３６中でボイラ
ー供給水から蒸気を生産しながら約５００℃の温度に冷
却されてライン３８により相分離器４０に導入される。 ［００４１］ 相分離器４０における減圧および降温操作によって圧力
は約１７ｐｓｉａに下げられ、酸素が分離されて市販純
度の高純度酸素としてライン１０から排出される。熱も
相分離器４０中に配備された冷却コイルによって蒸気を
発生しながら取り除かれる。一方、還元されたバナジウ
ム青銅化学吸収剤はライン１０においてスラリー相に戻
る。ライン４２に取得される酸素は少なくとも商業的に
純粋な純度のものであり、また熱は容器４０中の冷却コ
イルを用いて蒸気を発生しつつ除去される。還元された
バナジウム青銅化学吸収剤はライン１０におけるスラリ
ー相に戻される。 ［００４２］ この工程は常に閉鎖回路サイクルによって繰り返され、
そこではバナジウム青銅を含む化学吸収剤は酸素を吸収
するために温度を上昇させ、供給された酸素から分離し
た酸素を回収されるために酸素を放出するように温度を
加工させることが繰り返される。なお、図１に示したも
のにおいては、空気は温度上昇を行なう前にバナジウム
青銅化学吸収剤と混合されるようにしたものであるが、
これはこのような加熱がバナジウム青銅化学吸収剤の中
に空気が入り込む前に起こる可能性があることを考慮し
たものである。 ［００４３］ 実施例２ 図２は本発明の他の実施態様についての実施例を示した
ものである。本実施例においては加熱および冷却の異な
る化学的空気分離技術を採用して閉鎖回路サイクルを構
成する。即ち酸素を低温で吸収し、高温で放出するとい
う実施例１とは逆の方式で酸素の吸収、放出を行なうア
ルカリ金属硝酸塩および亜硝酸塩を使用するものである
。このような逆方式の温度操作を採用することによって
前技術との二つの工程サイクルを並列的に操業すること
が可能となる。 ［００４４］ なお、アルカリ金属の硝酸塩および亜硝酸塩を用いる空
気分離技術に関する先行技術としては、米国特許第４１
３２７６６号、第４２８７２７０号、第４３４０５７８
号、第４５２１３９８号、第４４２６７７５号、第４５
２９５７７号、第４５６５６８６号、第４６１７１８２
号、第４７０８８６０号、第４７４６５０２号および第
４８０００７０号に記載されている。 ［００４５］ 図２に示す如く本実施例の閉鎖回路サイクルは園内で太
字によって示されている。ライン２１２で示される空気
はバナジウム青銅化学吸収剤を含む２１０の流れの中に
導入され、ガスとスラリーの混合流２１４となって熱交
換機２１６に入り、ここでライン３３６による還元され
た化学吸収剤のアルカリ金属硝酸塩および亜硝酸塩によ
って、約５１５℃に加熱されライン２１８となる。 ［００４６］ ライン２１８の流れはさらに熱交換機２２０中で、図１
の工程において示したような排煙や流動床からの外部熱
源２２２によって加熱され、化学吸収剤はライン２２４
においては６６５℃〜７０５℃の温度範囲となり、酸素
は該化学吸収剤中のバナジウム青銅と酸化反応して液状
Ｍ２０／Ｖ２Ｏ５混合物が得られる。 ［００４７］ ライン２２４の酸化された液状のＭ　Ｏ／■２０５と酸
素減少空気との混合流は、次に相分離器２２６において
酸素減少空気、即ち窒素富化空気が分離され、該窒素富
化空気はライン２２８によって系外に排出される。この
排出空気は酸素捕集効率の如何によっては商業的に純粋
な窒素となる。一方、ライン２３０によるＭ２０／ｖ２
０５液流は、熱交換器２３２の中でライン３２２のアル
カリ土属されて液中に酸素を放出する。 ［００４８］ この冷却された酸素混合Ｍ２０／Ｖ２Ｏ５液はライン２
３４によって相分離器２３６に導かれ、ここで相分離さ
せて商業的に純粋な酸素をライン２８に得るとともに自
らはスラリーに戻る。スラリー状のバナジウム青銅化学
吸収剤はライン２４０に排出されるが、それはポンプ２
４２によって１１７ｋＰａの圧力から２０７ｋＰａの圧
力へと増圧される。 ［００４９］ 図２に示されるように外側の循環工程回路を形成するア
ルカリ金属硝酸塩および亜硝酸塩を使用し併用的に行な
われる空気中酸素の化学吸収分離は、ライン３００によ
って分離装置３１０内に送り込まれた比較的低温の還元
状態のアルカリ金属硝酸塩および亜硝酸塩の液体化学吸
収剤を該装置内にライン３１２により導入される空気と
交流的に反応させることによって行なわれる。 ［００５０］ 酸素は化学吸収剤が亜硝酸塩から硝酸塩の状態に変わる
につれて化学吸収剤に吸収され、そして酸素の減少した
空気は商業的に純粋な窒素となってライン３１４により
排出される。酸化されたアルカリ金属硝酸塩および亜硝
酸塩化学吸収剤はライン３１６によって除去され、青銅
Ｃのケースではポンプ３１８中で２１４ｋＰａに加圧さ
れる。その流れはライン３２２によって熱交換器２３２
に入り、そこでライン２３０からのＭ　○／ｖ２０５液
によって熱交換されて、４８２℃から５８９℃乃至６８
８℃の温度範囲まで加熱される。 ［００５１］ アルカリ金属硝酸塩および亜硝酸塩化学吸収剤はさらに
ライン３２４によって熱交換器３２６に導かれ、ここで
熱源２２２と同様の、または他の外部熱源によって加熱
される。昇温されたライン３３０のアルカリ金属硝酸塩
および亜硝酸塩化学吸収剤はバルブによって減圧されて
相分離器３３２に入る。 ［００５２］ 減圧された高温の還元アルカリ金属硝酸塩および亜硝酸
塩化学吸収剤は溶融状態でライン３３６を通過して熱交
換器２１２に入り、そこでライン２１４がらのバナジウ
ム青銅化学吸収剤を加熱して、自らは冷却される。ここ
からライン３３８に排出されたアルカリ金属硝酸塩およ
び亜硝酸塩化学吸収剤は熱交換器３４０に入り、ここで
ボイラー供給水によってさらに４１７℃に冷却され、ラ
イン３４２によってポンプ３４４に送られて約２０７ｋ
Ｐａに再加圧される。 ［００５３］ 図２に示した実施例においては、第１のサイクルでは高
温において酸素を吸収し、第２のサイクルでは高温にお
いて酸素を放出し、また第１のサイクルでは温度を低下
させることによって酸素を放出し、第２のサイクルでは
温度を低下させることによグて酸素を吸収するという二
つの空気から酸素を分離するための化学吸収分離技術に
よる閉鎖回路を使用し、加熱と冷却との両方を組み合わ
せて独自の効率的な空気分離を行なうことができること
について立証したものである。 ［００５４］ 上記の組み合わせサイクル工程の実施によって、一つの
工程サイクルによって使用した熱エネルギーを他の工程
サイクルに熱交換して利用する機会を生み出すことがで
き、第２の工程において最終的に熱利用をする前におい
て、残留する熱を適当なボトムサイクルにおいて効果的
に利用することもできるであろう。 ［００５５］ 硝酸塩および亜硝酸塩による従来技術の工程、実施例１
によるバナジウム青銅−Ａ、Ｂ、Ｃの各工程およびこれ
らの各工程と硝酸塩および亜硝酸塩による従来工程との
組み合わせについての熱−物質収支について表１に示す
。 ［００５６］

【表１】 実施例１における図１の工程によれば、化学吸収剤の一
つの工程と逆の工程との間での熱交換を行なう熱交換器
１８によって、銀バナジウム青銅化学吸収剤の工程にお
いては必要熱の８５〜９０％を回収することができるこ
とが判かる。そして、それによって熱負荷は従来のアル
カリ金属硝酸塩および亜硝酸塩を使用した化学吸収工程
において必要とされる熱の約半分に減らすことができる
。しかし一方において融体の流動および熱交換のための
装置は従来技術による場合の約２倍の規模のものが要求
される。 ［００５７］ また、実施例２に見られるような従来のアルカリ金属硝
酸塩および亜硝酸塩とバナジウム青銅の両化学吸収剤を
組み合わせた図２で示される工程による場合には、従来
のアルカリ金属硝酸塩および亜硝酸塩化学吸収剤を単独
使用の場合に比べて、融体の流動量および熱交換器負荷
は約３５％増加するのみで、必要熱エネルギーを３０％
以上低減することができる。 ［００５８］

【発明の効果】 以上のことから、本発明による可逆的な化学的吸収反応
による酸素分離システムは従来のアルカリ金属硝酸塩お
よび亜硝酸塩を使用したシステムに比べて著しい熱エネ
ルギー節減効果を有するものであり、また従来のアルカ
リ金属硝酸塩および亜硝酸塩を使用した化学吸収工程と
結合させることによって、投下資本とエネルギー必要量
の組み合わせに応じて独特のエネルギー節減効果を発揮
することができることが判かる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１における好ましい実施態様を示すフロ
ーチャートである。

【図２】 本発明の実施例２における好ましい実施態様を示すもの
であって、本発明と従来の化学吸収分離法とを結合させ
たもののフローチャートである。

【符号の説明】

１０．２１０　バナジウム青銅化学吸収剤１２．２４２
．３１８．３４４　ポンプ１４．３０．２１２．３１４
　空気 １６． １８、 ２６． ２８． ３０、 ３８、 ２１４　バナジウム青銅・空気混合流 ２１６　回収熱交換器 ２２０．３２６　加熱熱交換器 ２２４　加熱バナジウム青銅化学吸収剤４０．２２６．
２３６．３１０．３３２２２８．３１４　窒素 ２３２．３４０　間接熱交換器 ２４０　　冷却バナジウム青銅化学吸収剤２３４．３３
４　酸素 硝酸塩・亜硝酸塩化学吸収剤 加熱硝酸塩・亜硝酸塩化学吸収剤 冷却硝酸塩・亜硝酸塩化学吸収剤 相分離器

【書類芯】

【図１】 図面

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】比較的高温での吸収と比較的低温での放出
   による可逆的な化学的吸収および放出によって空気から
   酸素を連続的に分離する工程であって、（ａ）ＭがＬｉ
   、Ｎａ、Ｋ、Ａｇまたはこれらの混合物であり、０＜×
   １であるような関係を有するＭ＿ＸＶ＿２Ｏ＿５の組成
   からなる酸素化学吸収剤の液状スラリーと空気を接触さ
   せ、該液状スラリーを６３０℃乃至８７０℃の温度範囲
   に加熱して空気中の少なくとも一部の酸素を吸収し、液
   状スラリーをその大部分が液状Ｍ＿２Ｏ／Ｖ＿２Ｏ混合
   物となるように酸化する工程：（ｂ）酸化した液状混合
   物から酸素減少空気を分離する工程：（ｃ）酸化した液
   状混合物を約３７０℃乃至５００℃の温度範囲に冷却し
   て該液状混合物から空気を分離するとともに液状スラリ
   ーを再生する工程：（ｄ）該液状スラリーから酸素を分
   離する工程：とからなることを特徴とする可逆的化学反
   応による高温での酸素回収方法。
2. 【請求項２】工程（ａ）における加熱はスチームボイラ
   ー、または部分酸化ガス化装置、またはクラウス硫黄工
   場、または流動メタン変性装置、エチレン工場、流動化
   触媒分解再生装置あるいは流動床燃焼装置等からの排煙
   を間接熱交換することによって行なわれる請求項１記載
   の可逆的化学反応による高温での酸素回収方法。
3. 【請求項３】工程（ｃ）における冷却は水から蒸気を得
   る場合に間接熱交換することによつて行なわれる請求項
   １記載の可逆的化学反応による高温での酸素回収方法。
4. 【請求項４】工程（ａ）における加熱の一部および工程
   （ｃ）における冷却の一部は、工程（ａ）を経た液状ス
   ラリーを工程（ｃ）を経た液状スラリーで間接熱交換す
   ることによって行なわれる請求項１記載の可逆的化学反
   応による高温での酸素回収方法。
5. 【請求項５】工程（ａ）における加熱は高温のアルカリ
   金属硝酸塩および亜硝酸塩の稀少酸素溶融塩を間接熱交
   換することによって行なわれ、また、工程（ｃ）におけ
   る冷却は低温のアルカリ金属硝酸塩および亜硝酸塩の酸
   素富化溶融塩を熱交換することによって行なわれる請求
   項１記載の可逆的化学反応による高温での酸素回収方法
   。
6. 【請求項６】空気を液状スラリーに接触する前に加圧す
   る請求項１記載の可逆的化学反応による高温での酸素回
   収方法。
7. 【請求項７】空気の圧力は約２０７ｋＰａである請求項
   ６記載の可逆的化学反応による高温での酸素回収方法。