JPH0494715A

JPH0494715A - 圧力スイングによる濃縮酸素回収設備における停止方法

Info

Publication number: JPH0494715A
Application number: JP2210461A
Authority: JP
Inventors: Kentaro Shibamura; 芝村　謙太郎; Kazunari Tanaka; 一成田中; Hideo Yamaguchi; 秀雄山口
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-08-10
Filing date: 1990-08-10
Publication date: 1992-03-26
Anticipated expiration: 2014-12-13
Also published as: JP2988696B2

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】産業上の利用分野本発明は、真空ポンプを用いる圧力スイング吸着装置（
以下Ｐ　Ｓ　Ａ　（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｓｗｉｎｇ　Ａ
ｄｓｏｒｐｔｉｏｎｌ装置と称する）の停止方法に関す
るものである。

従来の技術ＰＳＡ装置では吸着塔の加圧・減圧を繰り返すことによ
り、吸着塔に充填した吸着剤（ゼオライト、活性アルミ
ナ、活性炭、化学吸着剤等）へのガス成分の吸着量が増
減することを利用してガスの分離を行なっている。また
、連続してガスを分離するために複数の吸着塔（一般に
は２〜４塔）を使用し、■塔が加圧（吸着工程）してい
るときに他の塔が減圧（再生工程）するように構成され
ている。

このような構成のためＰＳＡ装置の停止時において減圧
工程にある吸着塔をそのまま停止した場合、吸着塔に空
気が侵入し吸着剤の劣化、再起動時の製品純度低下等の
課題がある。その課題を解決する方法として次に示す方
法が知られている。

ＰＳＡ装置の停止方法としては、例えば特開昭Ｂｌ−１
８７９１８号公報に記載されているように、放出用開閉
弁を他の開閉（ｆの終了時刻より早く閉しる方法がある
。しかし、上記方法は、吸着剤の再生を常圧にて行なう
場合の方法であり、真空ポンプを使用するＰＳＡ装置に
ついては用いることが出来ない。また、特開昭８３−２
７０３０１および特開昭６４−１５１１６においては製
品ホルダーより吸着塔にガスを戻す方法が提案されてい
るが、この場合には別途製品ボルダ−が必要であり敷地
面積および、設ｑｊ１コストの面から不利である。

なお、本明細書中で常圧とは大気圧±５（１■Ｈｇ程度
の範囲を示す。

発明が解決しようとする課題３塔式のＰＳＡ装置を例にして各吸着塔での各上程にお
ける吸着塔内圧力を第２図で説明する。

第２図から明らかなようにＰＳＡ装置の運転を各工程の
いずれの時点で停止してもいずれかの吸着塔は負圧状態
で停止する。

一般にＰＳＡ装置では高頻度で吸着塔の切替えを行なう
ため、切替弁の開閉頻度が多い。従って長期間の使用中
に切替弁のシール性が悪くなり僅かのリークを生じる。

また、短時間で圧力をスイングする必要性から、真空ポ
ンプ等に強力な回転機器を使用しており、回転機器の振
動により、接続部が緩む可能性があり、緩んだ接続部か
らリークを生ずる。このようなリークはＰＳＡ装置で取
り扱うガス−ｊｔからみると、非常に少ない融であり、
運転中には問題とならないが、停止時には負圧状態で停
止１した吸着塔に侵入する空気または原料カスのため長
時間停止すると吸着塔内の圧力を大気圧にまで戻してし
まう。従って上記のようにＰＳＡ装置の迂転停止１−時
にいずれかの吸着塔を負圧状態で停止Ｉ：するとＦ記の
ような課題がある。

■吸着剤としてゼオライトを使用している場合に、その
ような現象が起こると、空気と共に侵入する水分がゼオ
ライトに吸着し、セオライ］・の吸着性能を著しく低下
させ、加圧・減圧を行なってもガスを分離できない状態
となり、ＰＳＡ装置として機能しなくなる。

■吸着塔内に侵入した空気または原料ガスが再起動時に
製品ガスに混入し、製品純度を低下させるため、再起動
後ただちに製品の払出しが出来ないという悪影響がある
。

以上のような課題を解決するため本発明はＰＳＡ装置δ
の停止中に全ての吸着塔へ外部から空気が侵入しないよ
うにして、上記吸着剤の劣化や、再起動時の困難性をな
くす方法を提供するものである。

課題を解決するための手段以上の課題を解決するために、本願発明は、１、真空ポ
ンプを用いる圧力スイング吸着装置の停止時において、
原料ガスを昇圧工程の終了した吸着塔に導入し、その吸
着塔より発生する吸着剤に対し吸着しにくい成分（難吸
着性成分）を負圧状態の吸着塔に導入することにより、
すべての吸着塔を常圧以上の圧力にて停止すること、２
、真空ポンプを用いる圧力スイング吸着装置の停止時に
おいて、原料ガスを吸着工程途中の吸着塔に導入し、そ
の吸着塔より発生する吸着剤に対し吸着しにくい成分（
難吸着性成分）を負圧状態の吸着塔に導入することによ
り、すべての吸着塔を常圧以上の・圧力にて停止するこ
とを特徴とする方法、である。

作用３塔式のＰＳＡ装置を代表例として第１図に示す装置を
第２図、第１表に示す動作で動かしている場合を例に説
明する。

例えば工程１にて運転を停止する場合 ■工程１終了後、工程２に移らないように工程の進行を
停止する。

■上程ｌにおいて開いている自動切替弁１２．１４．２
５．３３を閉にする。

■自動功科弁２２．２４．３５を開にする。

［株］吸着塔３１が常圧になるまでの一定時間経過後自
動切科弁２２．２４．３５を閉とする。

■原料圧縮機１、真空ポンプ２、製品圧縮１１３を停止
する。

このように構成することにより、吸着塔１１．２１．３
１はすべて常圧具」二の圧力にて停止することが出来る
。

吸着］工程の吸着塔より発生する難吸着性成分ガスは、
製品ガスとして製品圧縮機にて系外に取り出されるとと
もに、負圧状態に吸着塔に送られその塔のＡ圧に使用さ
れる。」１記構成の操作では、吸着塔２１にて吸着塔３
１の昇圧に使用するガスを発生させ吸着塔３１を常圧ま
で昇圧を完了した状態で停止１−　したこととなる。再
起動時に工程２より開始することにより工程２で吸着工
程となる吸着塔２１より発生するガスは吸着塔３１の昇
圧を完了させるとともに、ただちに製品圧縮機にて払い
出すことが出来る。また、吸着塔３１は難吸着性成分で
ある製品ガスにて昇圧を行なっているため、停止中に空
気、原料カスの侵入がなく再起動時に工程２を経て工程
３に移行した場合、吸着塔３１より発生する難吸着性成
分カスは純度の低下がないため、ただちに製品ガスおよ
び他塔の昇圧ガスとして使用することができる。

Ｐ、″・ＩＬ時において、工程１以外で停止１−する場
合でも、１−記方法と同様の方法にてすべての吸着塔を
゛畠ＪＥにて停止することが出来る。

（以下余白）第表０：自動切替弁開 ×・自動切替弁閉工程３終了後は工程ｌに戻る。

第２表 ○：自動切替弁開 ×：自動切替弁閉工程３終了後は工程ｌに戻る。

実施例ＩＰＳＡ装置においては、その性能を向上させるために各
種の均圧工程が用いられているが、各々の工程の途中で
均圧工程を用いたＰＳＡ装置への実施例を第３図、第４
図、第２表により説明する。

例えば工程１にて運転を停止する場合（１′）上程１終了後、二「程２に移らないように工程
の進行を停止］ニする。

■工程１において開いている自動切替弁１２．１４．２
５．３３を閉にする。

■自動切替弁２２．２４．３５を開にする。

■吸着塔３１が常圧になるまでの一定時間経過後目動切
科弁２２．２４．３５を閉とする。

（５）原料圧縮機１、真空ポンプ２、製品圧縮機３を停
止！ユする。

このように構成することにより、吸着塔１１．２１．３
１はすべて常圧以上の圧力にて停止することが出来る。

吸着工程の吸着塔より発生する難吸着性成分ガスは、製
品ガスとして製品圧縮機にて系外に取り出されるととも
に、負圧状態の吸着塔に送られその塔のＩＪ圧に使用さ
れる。上記構成の操作では、吸着塔２１にて吸着塔３１
の昇圧に使用するガスを発生させ吸着塔３１を常圧まで
昇圧を完了した状態で停止したこととなる。再起動時に
工程２より開始することにより工程２で吸着］：程とな
る吸着塔２１より発生するガスは吸着塔３１の昇圧を完
了させるとともに、ただちに製品圧縮機にて払い出すこ
とが出来る。また、吸着塔３１は難吸着性成分である製
品ガスにて昇圧を行なっているため、停止中に空気、原
料ガスの侵入がなく再起動時に工程２を経て工程３に移
行した場合、吸着塔３１より発生する難吸着性成分ガス
は純度の低下がないため、ただちに製品ガスおよび他塔
の昇圧ガスとして使用することができる。

停止時において、工程１以外で停止する場合でも、Ｉ−
記方法と同様の方法にてすべての吸着塔を常圧にて停止
することが出来る。

均圧の方法は上記以外の方法でも可能である。

例えば下記のような方法が考えられる。

■吸着工程を終了した塔の塔頂と再生工程を終了した塔
の塔底を接続して均圧する方法 ■吸着工程を終了した塔の塔頂と再生工程を終了した塔
の塔頂を接続して均圧させると同時または均圧終了後ｉ
ｌｆ生工程を終了した塔の塔底から原料ガスを導入する
方Ｖ、実施例２４塔式ＰＳＡ装置への実施例を第５図、第６図、第３表
により説明する。

例えば工程１にて停止する場合 ■工程１終ｒ後、工程２に移らないように工程の進行を
停止する。

■工程１において開いている自動切替弁１２．１４．２
５．４３を閉にする。

Ｃ３）自動切杵弁２２．２４．３５を開にする。

■吸着塔３１が常圧になるまでの一定時間経過後自動切
替弁２２．２４．３５を閉とする。

（Φ自動νＪ替弁３２．３４．４５を開にする。

（旦〉吸着塔４１が常圧になるまでの一定時間経過後自
動切替弁３２．３４．４５を閉とする。

■原料圧縮機ｌ、真空ポンプ２、製品圧縮機３を停止す
る。

このように構成することにより、吸着塔１１゜２１．３
１．４１はすべて常圧以上の圧力にて停止することが出
来る。

吸ｒｉ工程の吸着塔より発生する難吸着性成分ガスは、
製品ガスとして製品圧縮機にて系外に取り出されるとと
もに、負圧状態の吸着塔に送られその塔の昇圧に使用さ
れる。上記構成の操作では、吸着塔２１にて吸着塔３１
の昇圧に使用するガスを発生させ吸着塔３１を常圧まで
昇圧を完了した状態で停止したこととなる。再起動時に
工程２より開始することにより工程２で吸着工程となる
吸着塔２１より発生するガスは吸着塔３１の昇圧を完了
させるとともに、ただちに製品圧縮機にて払い出すこと
が出来る。また、吸着塔３１は難吸着性成分である製品
ガスにて昇圧を行なっているため、停止中に空気、原料
ガスの侵入がなく再起動時に工程２を経て工程３に移行
した場合、吸着塔３１より発生する難吸着性成分ガスは
純度の低下がないため、ただちに製品ガスおよび他塔の
ｙ１圧カスとして使用することかできる。

’ｒ’、・：　＋ｌ−時において、工程ｌ以外で停止１
−する場合でも、上記方法と同様の方法にてすべての吸
着塔を常圧にて停止することが出来る。

均圧の方法は」−記以外の方法でも可能である。

例えば下記のような方法が考えられる。

■吸着工程を終了した塔の塔頂と再生工程を終了した塔
の塔底を接続して均圧する方法 ■吸着工程を終了した塔の塔頂と再生工程を終了した塔
の塔頂を接続して均圧させると同時または均圧終了後再
生工程を終了した塔の塔底から原料カスを導入する方法（以下余白）第３表 ○：自動切替弁開 ×：ＩＩ動切科ｊＣ閉１１程４終了後は工程１に戻る。

実施例３作用、実施例１および実施例２において工程１にて停止
する場合、下記のように構成することも１＋丁能である
。

（Ｏ真空ポンプ２は工程１終了と同時または自動切替弁
２２．２４．３５を開にしている時間中に停止すること
ができる。

■製品圧縮機３は工程ｌの終了と同時または自動切替弁
２２．２４．３５を開にしている時間中に停止すること
かできる。

■自動切替弁２２．２４．３５を開にしている時間は吸
着塔３１が吸着圧力になるまで、または吸着塔３１が常
圧になるまでのいずれでも可能である。

■原料ガスが大気圧もしくは大気用具」−の圧力をイｊ
している場合（例えば大気が原料の場合）には原料圧縮
機を停止した後、」−記操作を実施してもすべての吸着
塔を常圧にて停止することが可能である。

■吸着工程終了後の吸着塔は、吸着塔内のガスを刊気す
るかもしくは他の吸着塔と接続し、大気圧もしくは大気
圧以上まで減圧し停止することも可能である。

［株］製品ガスの必要圧力よりも高い圧力で吸着させる
場合製品圧縮機３を削除することが可能である。

■原料ガスの圧力が高い場合または空気を原料とし大気
圧以下で吸着させる場合原料圧縮機ｌを削除することが
可能である。

また実施例２において工程１にて停止する場合、吸着塔
４１の再生をより良く行なうためにド記のように構成す
ることも可能である。

■工程１終了後、工程２に移らないように工程の進行を
停止する。

■］ユ程１において開いている自動切替弁１２．１４．
２５．４３を閉にする。

■自動切替弁２２．２４．３５．４３を開にする。

■吸着塔３１が常圧になるまでの一定時間経過後自動切
科ブ「２２．２４．３５．４３を閉とする。

（へ）自動切替弁３２．３４．４５を開にする。

（Φ吸着塔４１が常圧になるまでの一定時間経過後自動
切科弁３２．３４．４５を閉とする。

■原料圧縮機１、真空ポンプ２、製品圧縮機３を停止す
る。

実施例４ＰＳＡ装置を停止トする方ツノ、としては■停止１−信
吟を人力した後、最も早い上程終了時点で停［卜する方
法。

（２）停止１−信じ−を入力した時点で直ちに停止する
方Ｖ、。

か考えられる。作用、実施例１〜３では■の方法につい
て述へたが、（りの方〃、で停止する場合でも本願発明
の方法により全ての吸着塔を常圧で停止することができ
る。

例えば作用で述べたＰＳＡ装置において工程１の途中で
停止Ｉ−する場合（１）全ての自動切替弁を閉にし］１程の進行を停止す
る。

り２）真空ポンプ、製品圧縮機を停止する。

■自動切舛弁１２．１４．２５を開にする。

■吸着塔２１が常圧になるまでの一定時間経過後自動切
替弁１２．１４．２５を閉とする。

■その後、自動切替弁２２．２４．３５を開にする。

（の吸着塔３１が常圧になるまでの一定時間経過後自動
切替弁２２．２４．３５を閉とする。

このように構成することにより、吸ｒ１塔１１．２１．
３１ははすべて常用具−１−の圧力にて停止することが
できる。

工程１のどの時点で停止にしたかにより異なるが、ＰＳ
Ａ装置の停止中に空気の侵入がないため、工程１または
工程２より開始することにより１１１題なくＩ１１起動
ができる。

工程１以外の工程途中で停止する場合でも、」１記方法
と同様の方法にてすべての吸着塔を常圧にて停止するこ
とが出来る。

実施例１〜３においても同様の操作を行なうことにより
工程の途中で停止する場合でも全ての吸着塔を常圧にて
停止することができる。

発明の効果このように真空ポンプを用いるＰＳＡ装置の停止時にお
いて、いかなる工程の時期で装置の運転を停止１−シて
も、全ての吸着塔を常圧にて停止することが可能である
ため、ＰＳＡ装置停止中に空気が吸着塔に侵入すること
を防ぐことができ、■空気中の成分（微量成分を含む）
による吸着剤の劣化を防止できる。

例えば、空気中の水分、炭酸ガスによるゼオライト笠の
劣化、空気中の酸素によるＧＯ−ＰＳＡ用Ｃｕ”相持化
学吸着剤の劣化等 ■侵入空気による再起動時の純度低下を防１１．できる
。

従って停止ト時間の長いＰＳＡ装置であっても長期間に
わたり安定した性能を維持することができる。

（なお、第１．３．５図にて、２．３は一方または両方
がない場合もある。）

【図面の簡単な説明】

第１図は３塔弐ＰＳＡ装置の例を示す説明図、第２図は
３塔式、ＰＳＡ装置の圧力変化を示す説明図、第３図は
各工程の途中に均圧工程を用いた場合の３塔式ＰＳＡ装
置の例を示す説明図、第４１閾は各工程の途中に均圧工
程を用いた場合の３塔弐ＰＳＡ装置の圧力変化を示す説
明図、第５図は４塔弐ＰＳＡ装置の例を示す説明図、第
６図は４塔式ＰＳＡ装置の圧力変化を示す説明図である
。１・・・原料圧縮機、２・・・真空ポンプ、３・・・製
品圧縮機、４・・・胃圧調整弁、５・・・原料取入口、
６・・・製品取出「１．７・・・刊ガス排出口、１１．
２１．３１．４１轡拳・吸着塔、１２．２２．３２．４
２１１・・自動切替弁（原料取入弁）、１３．２３．３
３．４３・・・自動切替弁（真空排気弁）、１４．２４
．３４．４４・・・自動切替弁（製品取出弁）、１５．
２５．３５．４５・・・自動切体ｉｆ　（昇圧弁）、１
６．２６．３６．４６・・・自動切替弁（均圧弁）。

Claims

【特許請求の範囲】１、真空ポンプを用いる圧力スイング吸着装置の停止時
において、原料ガスを昇圧工程の終了した吸着塔に導入
し、その吸着塔より発生する吸着剤に対し吸着しにくい
成分（難吸着性成分）を負圧状態の吸着塔に導入するこ
とにより、すべての吸着塔を常圧以上の圧力にて停止す
る方法。２、真空ポンプを用いる圧力スイング吸着装置の停止時
において、原料ガスを吸着工程途中の吸着塔に導入し、
その吸着塔より発生する吸着剤に対し吸着しにくい成分
（難吸着性成分）を負圧状態の吸着塔に導入することに
より、すべての吸着塔を常圧以上の圧力にて停止する方
法。