JPH04334520A - 圧力スイング式ガス分離装置 - Google Patents
圧力スイング式ガス分離装置Info
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- JPH04334520A JPH04334520A JP3105714A JP10571491A JPH04334520A JP H04334520 A JPH04334520 A JP H04334520A JP 3105714 A JP3105714 A JP 3105714A JP 10571491 A JP10571491 A JP 10571491A JP H04334520 A JPH04334520 A JP H04334520A
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- adsorption tower
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- air
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、酸素ガス製造，窒素ガ
ス製造，空気清浄等に用いられる圧力スイング式ガス分
離装置に関する。
ス製造，空気清浄等に用いられる圧力スイング式ガス分
離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５に従来の圧力スイング式（以下ＰＳ
Ａという）空気分離装置の概略の系統を示す。
Ａという）空気分離装置の概略の系統を示す。
【０００３】吸着塔２内には吸着材２−１が充填されて
おり、吸着材表面への空気の特定のガス成分、例えば窒
素（Ｎ２ ）の吸着・脱離が所定の圧力においてそれぞ
れ行なわれる特性を利用して、特定のガス成分を加圧状
態の吸着圧力で吸着材２−１に吸着させ、減圧状態の脱
離圧力により再びこれを吸着材２−１から脱離させ、同
成分ガスを分離供給するようにしている。
おり、吸着材表面への空気の特定のガス成分、例えば窒
素（Ｎ２ ）の吸着・脱離が所定の圧力においてそれぞ
れ行なわれる特性を利用して、特定のガス成分を加圧状
態の吸着圧力で吸着材２−１に吸着させ、減圧状態の脱
離圧力により再びこれを吸着材２−１から脱離させ、同
成分ガスを分離供給するようにしている。
【０００４】なお、吸着塔２には、吸着材２−１以外に
も、同吸着材の保護と吸着能力向上のために脱湿材や熱
交換器等が必要に応じて設置されるが、その図示は省略
されている。
も、同吸着材の保護と吸着能力向上のために脱湿材や熱
交換器等が必要に応じて設置されるが、その図示は省略
されている。
【０００５】吸着塔２への原料ガスである空気は、原空
／製品切換弁１３の上流から吸気弁１０を介して、又は
原空ブロワ１により加圧されて原空／製品切換弁１３を
通過して吸着塔２内へ導入される。原空ブロワ１の前後
には、必要に応じてブロワ入口弁１１，ブロワ出口弁１
２及び原空調整ダンパ１３が設けられている。
／製品切換弁１３の上流から吸気弁１０を介して、又は
原空ブロワ１により加圧されて原空／製品切換弁１３を
通過して吸着塔２内へ導入される。原空ブロワ１の前後
には、必要に応じてブロワ入口弁１１，ブロワ出口弁１
２及び原空調整ダンパ１３が設けられている。
【０００６】吸着塔２内へ供給された空気中の特定のガ
ス成分、例えば窒素（Ｎ２ ）は、加圧状態下で吸着材
２−１に吸着される。吸着材２−１に吸着されないガス
は、吸着材２−１を流過して、吸着塔２の排ガスとして
排気弁１６を介して大気放出管４より系外へ排出される
。
ス成分、例えば窒素（Ｎ２ ）は、加圧状態下で吸着材
２−１に吸着される。吸着材２−１に吸着されないガス
は、吸着材２−１を流過して、吸着塔２の排ガスとして
排気弁１６を介して大気放出管４より系外へ排出される
。
【０００７】吸着材２−１に吸着された前記特定のガス
成分は、原空／製品切換弁１１を介して真空ポンプ５に
より吸着塔２内を減圧することによって、吸着材２−１
から脱離されて製品タンク３へ導入され製品として供給
送気される。真空ポンプ５の下流側には、必要に応じて
封水回収装置・脱湿装置・製品ガスによる吸着塔内バー
ジ配管等が設けられるが、その図示は省略されている。
成分は、原空／製品切換弁１１を介して真空ポンプ５に
より吸着塔２内を減圧することによって、吸着材２−１
から脱離されて製品タンク３へ導入され製品として供給
送気される。真空ポンプ５の下流側には、必要に応じて
封水回収装置・脱湿装置・製品ガスによる吸着塔内バー
ジ配管等が設けられるが、その図示は省略されている。
【０００８】また、図示の装置では、吸着材２−１に吸
着されてガス成分を製品としているが、吸着材に吸着さ
れないガスを製品する場合もある。
着されてガス成分を製品としているが、吸着材に吸着さ
れないガスを製品する場合もある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】前記の従来のＰＳＡ空
気分離装置における真空ポンプは、原料空気に対し吸着
塔内で吸着されていた製品ガスを大量に送ガスするため
に、本装置内で最も動力を必要とする補機である。また
、ＰＳＡ空気分離装置では、その名の示すとおり吸着塔
内圧力の加圧・減圧の繰り返しにより吸着材への製品ガ
スの分離吸着・脱離により製品ガスを得るものであるが
、圧力を変える工程毎に原空ブロワと真空ポンプは同時
に必要ではなく、各工程に応じて原空ブロワ・真空ポン
プが別々に稼動することになっている。
気分離装置における真空ポンプは、原料空気に対し吸着
塔内で吸着されていた製品ガスを大量に送ガスするため
に、本装置内で最も動力を必要とする補機である。また
、ＰＳＡ空気分離装置では、その名の示すとおり吸着塔
内圧力の加圧・減圧の繰り返しにより吸着材への製品ガ
スの分離吸着・脱離により製品ガスを得るものであるが
、圧力を変える工程毎に原空ブロワと真空ポンプは同時
に必要ではなく、各工程に応じて原空ブロワ・真空ポン
プが別々に稼動することになっている。
【００１０】この補機の起動停止の繰り返しを避けるた
め、通常は吸着塔の数を複数基とすることにより、配管
、弁の切換えで前述補機が常に稼動状態となるように系
統構成を計画し、かつ、各工程の切換えタイミングを適
切に選定している。
め、通常は吸着塔の数を複数基とすることにより、配管
、弁の切換えで前述補機が常に稼動状態となるように系
統構成を計画し、かつ、各工程の切換えタイミングを適
切に選定している。
【００１１】本発明は、以上に鑑みてなされたものであ
って、原空ブロワと真空ポンプの役目を同一機器に負わ
せて補機台数の削減により設備費・運転経費を低減しよ
うとするものである。
って、原空ブロワと真空ポンプの役目を同一機器に負わ
せて補機台数の削減により設備費・運転経費を低減しよ
うとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、吸着塔に吸収
材を充填した吸着塔を備え、加圧状態で原料ガスの特定
成分を前記吸収材に吸着し、減圧状態で吸着された前記
ガスの特定成分を吸着材から脱離させる圧力スイング式
ガス分離装置において、前記原料ガスを吸着塔へ供給す
ると共に吸着材から脱離された前記ガスの特定成分の吸
着塔から排出する管路を設け、かつ、同管路内に２方向
の流れを発生させる正逆方向に回転なファンを備え、同
ファンを変速機を介して駆動源に接続した。
材を充填した吸着塔を備え、加圧状態で原料ガスの特定
成分を前記吸収材に吸着し、減圧状態で吸着された前記
ガスの特定成分を吸着材から脱離させる圧力スイング式
ガス分離装置において、前記原料ガスを吸着塔へ供給す
ると共に吸着材から脱離された前記ガスの特定成分の吸
着塔から排出する管路を設け、かつ、同管路内に２方向
の流れを発生させる正逆方向に回転なファンを備え、同
ファンを変速機を介して駆動源に接続した。
【００１３】
【作用】本発明では、ファンを正逆に回転させることに
よって、原料ガスを加圧状態で吸着塔内へ送り、原料ガ
スの特定ガス成分を吸着剤へ吸着させ、また、吸着塔内
を減圧して、吸着された特定ガス成分を吸着剤から脱離
させて吸着塔外へ排出する。この際、変速機によってフ
ァンの回転数を変えることによって、ファンの出力が調
整され必要な吸着剤への特定ガス成分の吸着と吸着剤か
らの特定ガス成分の脱離が行なわれる。
よって、原料ガスを加圧状態で吸着塔内へ送り、原料ガ
スの特定ガス成分を吸着剤へ吸着させ、また、吸着塔内
を減圧して、吸着された特定ガス成分を吸着剤から脱離
させて吸着塔外へ排出する。この際、変速機によってフ
ァンの回転数を変えることによって、ファンの出力が調
整され必要な吸着剤への特定ガス成分の吸着と吸着剤か
らの特定ガス成分の脱離が行なわれる。
【００１４】以上のように、従来原空ブロワと真空ブロ
ワの行っていた機能が１台のファンで行なわれ、構成機
器が削減され、かつ、設備費と運転経費が低減する。
ワの行っていた機能が１台のファンで行なわれ、構成機
器が削減され、かつ、設備費と運転経費が低減する。
【００１５】
【実施例】空気を原料ガスとするＰＳＡ窒素分離装置と
しての本発明の第１の実施例を、図１ないし図３によっ
て説明する。吸着塔２内には窒素（Ｎ２ ）吸着材２−
１が充填され、必要に応じて脱湿材や熱交換器を内蔵し
ている。吸着塔２の下方の側部と下部には、それぞれ管
路２０，２１が設けられ、管路２１の吸着塔２への開口
部に接近した吸着塔２内の位置に正逆方向に運転可能な
ファン１５が設けられ、同ファン１５は吸着塔２の外部
より正逆方向に運転可能な電動機１５−１により多段又
は無段の変速機１５−２を介して駆動されるようになっ
ている。
しての本発明の第１の実施例を、図１ないし図３によっ
て説明する。吸着塔２内には窒素（Ｎ２ ）吸着材２−
１が充填され、必要に応じて脱湿材や熱交換器を内蔵し
ている。吸着塔２の下方の側部と下部には、それぞれ管
路２０，２１が設けられ、管路２１の吸着塔２への開口
部に接近した吸着塔２内の位置に正逆方向に運転可能な
ファン１５が設けられ、同ファン１５は吸着塔２の外部
より正逆方向に運転可能な電動機１５−１により多段又
は無段の変速機１５−２を介して駆動されるようになっ
ている。
【００１６】前記吸着塔２の上部は、排気弁１６を介し
て大気放出管４に接続されている。前記管路２１の端部
には原空／製品切換弁１３が設けられ、同管路２１は同
切換弁１３及び原空調整ダンパ１７を介して前記管路２
０の端部に設けられた原空切換弁９に接続され、前記管
路２０，２１は同切換弁９を介して原空管路２２に接続
されている。また、前記管路２１は、前記原空／製品切
換弁１３を介して製品タンク３に接続された製品ガス管
路２３に接続されている。なお、ファン１５の下流側に
は、必要に応じて、図示しない封水回収装置，脱湿装置
，製品ガスによる吸着塔内パージ配管等が設けられる。
て大気放出管４に接続されている。前記管路２１の端部
には原空／製品切換弁１３が設けられ、同管路２１は同
切換弁１３及び原空調整ダンパ１７を介して前記管路２
０の端部に設けられた原空切換弁９に接続され、前記管
路２０，２１は同切換弁９を介して原空管路２２に接続
されている。また、前記管路２１は、前記原空／製品切
換弁１３を介して製品タンク３に接続された製品ガス管
路２３に接続されている。なお、ファン１５の下流側に
は、必要に応じて、図示しない封水回収装置，脱湿装置
，製品ガスによる吸着塔内パージ配管等が設けられる。
【００１７】以上のように構成された本実施例では、吸
着塔２へ流入する原料空気は、吸気工程においては、原
空管路２２より原空切換弁９と管路２０を経て吸着塔２
内へ直接入り、加圧時はファン１５の正回転稼動により
、原空管路２２より原空切換弁９，原空調整ダンパ１７
原空／製品切換弁１３，管路２１を経て吸着塔２内へ導
入される。このように、原料空気を吸着塔２内へ導入し
、かつ、ファン１５によって吸着塔２内の原料空気を加
圧することによって、空気中のＮ２ は吸着材２−１に
吸着され、吸着材２−１に吸着されないガスは、排気工
程において排気弁１６を経て大気放出管４へ排出される
。
着塔２へ流入する原料空気は、吸気工程においては、原
空管路２２より原空切換弁９と管路２０を経て吸着塔２
内へ直接入り、加圧時はファン１５の正回転稼動により
、原空管路２２より原空切換弁９，原空調整ダンパ１７
原空／製品切換弁１３，管路２１を経て吸着塔２内へ導
入される。このように、原料空気を吸着塔２内へ導入し
、かつ、ファン１５によって吸着塔２内の原料空気を加
圧することによって、空気中のＮ２ は吸着材２−１に
吸着され、吸着材２−１に吸着されないガスは、排気工
程において排気弁１６を経て大気放出管４へ排出される
。
【００１８】吸引工程においては、ファン１５を電動機
１５−１を逆回転すると共に変速機１５−２によりその
回転数を高めることにより、ファン１５を真空ポンプと
しての役目を負わせ、吸着塔２内を減圧して吸着材２−
１に吸着されていた製品ガス（Ｎ２ ）を吸着材２−１
から脱離させ、管路２１，原空／製品切換弁１３，製品
ガス管路２３を経て製品タンク３に送気し、最終的に製
品ガスとして供給する。
１５−１を逆回転すると共に変速機１５−２によりその
回転数を高めることにより、ファン１５を真空ポンプと
しての役目を負わせ、吸着塔２内を減圧して吸着材２−
１に吸着されていた製品ガス（Ｎ２ ）を吸着材２−１
から脱離させ、管路２１，原空／製品切換弁１３，製品
ガス管路２３を経て製品タンク３に送気し、最終的に製
品ガスとして供給する。
【００１９】図２は本実施例における各工程と吸着塔２
内の状態を示すものである。ａ．吸気工程では、吸着塔
２内に空気が塔内減圧分のみ流入する。ｂ．加圧工程で
は、ファン１５が正回転稼動し原空ブロワの役目を果た
し吸着塔２内に強制的に原料空気が導入され加圧状態に
より吸着材に製品ガス（Ｎ２ ）が吸着される。ｃ．排
気工程では、ファン１５を停止し、吸着塔２内加圧分の
非吸着ガスが系外に放出される。ｄ．減圧工程では、フ
ァン１５が逆回転稼動し、かつ変速機１５−２によって
ファン１５を高速回転させることにより、ファン１５は
真空ポンプの役目を果たし吸着塔２内が減圧され、吸着
材２−１に吸着されていた製品ガス（Ｎ２）が吸着材２
−１から脱離する。本工程は吸着塔が複数基ある場合に
は、厳密には二塔間での均圧に相当するが、本実施例は
１塔であるために次の送気工程と同時工程とする。ｅ．
送気工程では、ファン１５の真空ポンプとしての作用が
更に進み、吸着塔２内が更に減圧され製品ガス（Ｎ２
）が脱離され、製品タンク３へ送気される。
内の状態を示すものである。ａ．吸気工程では、吸着塔
２内に空気が塔内減圧分のみ流入する。ｂ．加圧工程で
は、ファン１５が正回転稼動し原空ブロワの役目を果た
し吸着塔２内に強制的に原料空気が導入され加圧状態に
より吸着材に製品ガス（Ｎ２ ）が吸着される。ｃ．排
気工程では、ファン１５を停止し、吸着塔２内加圧分の
非吸着ガスが系外に放出される。ｄ．減圧工程では、フ
ァン１５が逆回転稼動し、かつ変速機１５−２によって
ファン１５を高速回転させることにより、ファン１５は
真空ポンプの役目を果たし吸着塔２内が減圧され、吸着
材２−１に吸着されていた製品ガス（Ｎ２）が吸着材２
−１から脱離する。本工程は吸着塔が複数基ある場合に
は、厳密には二塔間での均圧に相当するが、本実施例は
１塔であるために次の送気工程と同時工程とする。ｅ．
送気工程では、ファン１５の真空ポンプとしての作用が
更に進み、吸着塔２内が更に減圧され製品ガス（Ｎ２
）が脱離され、製品タンク３へ送気される。
【００２０】図３は、図２の工程に相当する本実施例の
系統の状態を示したものである。図３（ａ）に示す吸気
工程では、原空切換弁９→吸気塔２へ原料空気が前工程
における吸着塔内減圧差分だけ直接流入する。吸着塔２
内と原料空気との差圧がなくなると、ファン１５を正回
転稼動させ、図３（ｂ）に示す加圧工程に入る。原料空
気は、原空切換弁９→原空／製品切換弁１３→（ファン
１５）→吸着塔２へと流入する。図３（ｃ）に示す排気
工程では、ファン１５を停止し（又はアンロードし）排
気弁１６を開くことにより、非吸着ガスを大気放出管４
より大気へ排出する。図３（ｄ）に示す減圧−送気工程
では、排気弁１６は閉じられ、ファン１５の逆回転稼動
させ、かつ変速機１５−２による高回転により吸着塔２
内を減圧し、吸着材２−１に前工程迄に吸着塔された製
品ガス（Ｎ２ ）を脱離させ、同脱離製品ガスを吸着塔
２→ファン１５→原空／製品切換弁１３→製品タンク３
へ供給する。その後吸気工程へ再び戻り前記各工程が繰
り返されることにする。
系統の状態を示したものである。図３（ａ）に示す吸気
工程では、原空切換弁９→吸気塔２へ原料空気が前工程
における吸着塔内減圧差分だけ直接流入する。吸着塔２
内と原料空気との差圧がなくなると、ファン１５を正回
転稼動させ、図３（ｂ）に示す加圧工程に入る。原料空
気は、原空切換弁９→原空／製品切換弁１３→（ファン
１５）→吸着塔２へと流入する。図３（ｃ）に示す排気
工程では、ファン１５を停止し（又はアンロードし）排
気弁１６を開くことにより、非吸着ガスを大気放出管４
より大気へ排出する。図３（ｄ）に示す減圧−送気工程
では、排気弁１６は閉じられ、ファン１５の逆回転稼動
させ、かつ変速機１５−２による高回転により吸着塔２
内を減圧し、吸着材２−１に前工程迄に吸着塔された製
品ガス（Ｎ２ ）を脱離させ、同脱離製品ガスを吸着塔
２→ファン１５→原空／製品切換弁１３→製品タンク３
へ供給する。その後吸気工程へ再び戻り前記各工程が繰
り返されることにする。
【００２１】以上説明したように、本実施例では、原空
ブロワ及び真空ブロワを要することなく、１台のファン
によってＰＳＡ窒素分離装置を運転することができ、設
備費と運転経費を低減させることができる。
ブロワ及び真空ブロワを要することなく、１台のファン
によってＰＳＡ窒素分離装置を運転することができ、設
備費と運転経費を低減させることができる。
【００２２】本発明の第２の実施例を、図４によって説
明する。本実施例は、ファン１５を吸着塔２の外部の管
路２１に設けた点においてのみ前記第１の実施例と相違
しており、前記第１の実施例と同様な作用及び効果を奏
することができる。なお、本実施例のようにファン１５
を吸着塔２外に配置する場合には、複数塔を用いる場合
に、ファンの数を吸着塔の数より少くするように構成す
ることも可能である。
明する。本実施例は、ファン１５を吸着塔２の外部の管
路２１に設けた点においてのみ前記第１の実施例と相違
しており、前記第１の実施例と同様な作用及び効果を奏
することができる。なお、本実施例のようにファン１５
を吸着塔２外に配置する場合には、複数塔を用いる場合
に、ファンの数を吸着塔の数より少くするように構成す
ることも可能である。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ＰＳＡ
ガス分離装置において装置構成上最も大容量で電力を消
費する大型補機である真空ポンプを原空ブロワと兼用で
きるように、ファンを正逆回転可能とし、かつ、正・逆
運転時に原空ブロワと真空ポンプの仕様（風量・風圧）
差を償うべく変速機を介してファンを駆動することによ
って、設備構成の削減簡略化を図ることができ、また設
備費，運転経費を低減させることができる。
ガス分離装置において装置構成上最も大容量で電力を消
費する大型補機である真空ポンプを原空ブロワと兼用で
きるように、ファンを正逆回転可能とし、かつ、正・逆
運転時に原空ブロワと真空ポンプの仕様（風量・風圧）
差を償うべく変速機を介してファンを駆動することによ
って、設備構成の削減簡略化を図ることができ、また設
備費，運転経費を低減させることができる。
【図１】本発明の第１の実施例の系統図である。
【図２】同実施例の工程と吸着塔内の状態を示す説明図
である。
である。
【図３】図３（ａ）ないし（ｄ）は実施例の各工程の系
統を示す説明図である。
統を示す説明図である。
【図４】本発明の第２の実施例の系統図である。
【図５】従来のＰＳＡ空気分離装置の系統図である。
１ 原空ブロワ
２ 吸着塔
２−１ 吸着材
３ 製品タンク
４ 大気放出管
５ 真空ポンプ
９ 原空切換弁
１０ 吸気弁
１１ ブロワ入口弁
１２ ブロワ出口弁
１３ 原空／製品切換弁
１５ ファン
１５−１ 電動機
１５−２ 変速機
１６ 排気弁
１７ 原空調整ダンパ
２０，２１ 管路
２２ 原空管路
２３ 製品ガス管路
Claims (1)
- 【請求項１】 吸着塔に吸収材を充填した吸着塔を備
え、加圧状態で原料ガスの特定成分を前記吸収材に吸着
し、減圧状態で吸着された前記ガスの特定成分を吸着材
から脱離させる圧力スイング式ガス分離装置において、
前記原料ガスを吸着塔へ供給すると共に吸着材から脱離
された前記ガスの特定成分の吸着塔から排出する管路を
設け、かつ、同管路内に２方向の流れを発生させる正逆
方向に回転なファンを備え、同ファンを変速機を介して
駆動源に接続したことを特徴とする圧力スイング式ガス
分離装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3105714A JPH04334520A (ja) | 1991-05-10 | 1991-05-10 | 圧力スイング式ガス分離装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3105714A JPH04334520A (ja) | 1991-05-10 | 1991-05-10 | 圧力スイング式ガス分離装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04334520A true JPH04334520A (ja) | 1992-11-20 |
Family
ID=14415005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3105714A Withdrawn JPH04334520A (ja) | 1991-05-10 | 1991-05-10 | 圧力スイング式ガス分離装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04334520A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008524107A (ja) * | 2004-12-17 | 2008-07-10 | テキサコ ディベラップメント コーポレイション | 水素生成のための装置および方法 |
-
1991
- 1991-05-10 JP JP3105714A patent/JPH04334520A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008524107A (ja) * | 2004-12-17 | 2008-07-10 | テキサコ ディベラップメント コーポレイション | 水素生成のための装置および方法 |
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