JPH05192527A - 圧力変動吸着式ガス分離方法 - Google Patents
圧力変動吸着式ガス分離方法Info
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- JPH05192527A JPH05192527A JP4009462A JP946292A JPH05192527A JP H05192527 A JPH05192527 A JP H05192527A JP 4009462 A JP4009462 A JP 4009462A JP 946292 A JP946292 A JP 946292A JP H05192527 A JPH05192527 A JP H05192527A
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- pressure
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 製品出口部均圧と吸着筒直列均圧とを組合わ
せた工程を有する圧力変動吸着式ガス分離方法における
均圧量やパージ量を最適化し、経済的に効率よく製品ガ
スを得ることができる圧力変動吸着式ガス分離方法を提
供する。 【構成】 再生工程を終えた吸着筒の製品ガス出口部と
吸着工程を終えた吸着筒の製品ガス出口部とを連通させ
て、吸着圧力の１／１０乃至１／４の圧力相当分の均圧
を行う出口部均圧工程を行った後、再生工程を終えた吸
着筒の原料ガス入口部と吸着工程を終えた吸着筒の製品
ガス出口部とを連通させて、吸着圧力の１／４０乃至１
／４の圧力相当分の均圧を行う直列均圧工程を行う。ま
た、パージガスの量を、製品ガスの１．５〜３．５倍の
範囲にする。
せた工程を有する圧力変動吸着式ガス分離方法における
均圧量やパージ量を最適化し、経済的に効率よく製品ガ
スを得ることができる圧力変動吸着式ガス分離方法を提
供する。 【構成】 再生工程を終えた吸着筒の製品ガス出口部と
吸着工程を終えた吸着筒の製品ガス出口部とを連通させ
て、吸着圧力の１／１０乃至１／４の圧力相当分の均圧
を行う出口部均圧工程を行った後、再生工程を終えた吸
着筒の原料ガス入口部と吸着工程を終えた吸着筒の製品
ガス出口部とを連通させて、吸着圧力の１／４０乃至１
／４の圧力相当分の均圧を行う直列均圧工程を行う。ま
た、パージガスの量を、製品ガスの１．５〜３．５倍の
範囲にする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、空気を原料ガスとして
酸素や窒素等を分離する圧力変動吸着式ガス分離方法に
関する。
酸素や窒素等を分離する圧力変動吸着式ガス分離方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】圧力変動吸着式ガス分離方法（以下、Ｐ
ＳＡという）は、例えば、空気等の酸素含有ガスから、
酸素以外の成分を選択的に吸着する吸着剤を用いて酸素
を濃縮する方法であって、従来から広く行われている。
ＳＡという）は、例えば、空気等の酸素含有ガスから、
酸素以外の成分を選択的に吸着する吸着剤を用いて酸素
を濃縮する方法であって、従来から広く行われている。
【０００３】上記ＰＳＡは、一般に、加圧下で酸素含有
ガスを吸着剤と接触させ、酸素以外の成分を選択的に吸
着させる吸着工程と、この酸素以外の成分を吸着した吸
着剤の雰囲気を、大気圧付近又は大気圧以下に減圧して
吸着成分を脱着させる再生工程とを繰り返して行うもの
であり、酸素を得る場合の吸着剤としては、ＭＳ−５
Ａ，ＭＳ−１０Ｘ，ＭＳ−１３Ｘ，モルデナイト等の各
種合成ゼオライトを用いることが、最も有効であるとさ
れている。
ガスを吸着剤と接触させ、酸素以外の成分を選択的に吸
着させる吸着工程と、この酸素以外の成分を吸着した吸
着剤の雰囲気を、大気圧付近又は大気圧以下に減圧して
吸着成分を脱着させる再生工程とを繰り返して行うもの
であり、酸素を得る場合の吸着剤としては、ＭＳ−５
Ａ，ＭＳ−１０Ｘ，ＭＳ−１３Ｘ，モルデナイト等の各
種合成ゼオライトを用いることが、最も有効であるとさ
れている。
【０００４】このようなＰＳＡについては、その性能を
向上させるために様々な提案がなされているが、例え
ば、一つに方法として、吸着圧力を回収する均圧法の採
用がある。この均圧法は、基本的に、吸着工程を終えた
吸着筒内に残る製品濃度が高いガスを再生工程を終えた
吸着筒内に導入することにより、製品濃度や回収率を向
上させるものであり、従来から吸着工程を終えた吸着筒
の製品ガス出口部と再生工程を終えた吸着筒の製品ガス
出口部とを連通させる出口部均圧法や、両吸着筒の両端
を同時に連通させる上下部同時均圧法が行われている。
向上させるために様々な提案がなされているが、例え
ば、一つに方法として、吸着圧力を回収する均圧法の採
用がある。この均圧法は、基本的に、吸着工程を終えた
吸着筒内に残る製品濃度が高いガスを再生工程を終えた
吸着筒内に導入することにより、製品濃度や回収率を向
上させるものであり、従来から吸着工程を終えた吸着筒
の製品ガス出口部と再生工程を終えた吸着筒の製品ガス
出口部とを連通させる出口部均圧法や、両吸着筒の両端
を同時に連通させる上下部同時均圧法が行われている。
【０００５】本出願人は、先に、上記均圧法の一つとし
て、再生工程を終えた吸着筒の製品ガス出口部と吸着工
程を終えた吸着筒の製品ガス出口部とを連通させて出口
部均圧工程を行った後、再生工程を終えた吸着筒の原料
ガス入口部と吸着工程を終えた吸着筒の製品ガス出口部
とを連通させて直列均圧工程を行う二段階均圧法を提案
した（特開平３−２６２５１２号公報参照）。
て、再生工程を終えた吸着筒の製品ガス出口部と吸着工
程を終えた吸着筒の製品ガス出口部とを連通させて出口
部均圧工程を行った後、再生工程を終えた吸着筒の原料
ガス入口部と吸着工程を終えた吸着筒の製品ガス出口部
とを連通させて直列均圧工程を行う二段階均圧法を提案
した（特開平３−２６２５１２号公報参照）。
【０００６】上記二段階均圧法によれば、吸着工程を終
えた吸着筒の製品ガス出口部近傍に濃縮されている製品
ガスを、再生工程を終えた吸着筒の製品ガス出口部に回
収できるとともに、吸着工程を終えた吸着筒内の、原料
ガスよりも製品ガスが濃縮されているガスを、再生工程
を終えた吸着筒の原料ガス入口側に回収できるので、均
圧ガス量を最大限まで増すことが可能となり、原料に対
する製品の回収率を従来より向上させることができる。
えた吸着筒の製品ガス出口部近傍に濃縮されている製品
ガスを、再生工程を終えた吸着筒の製品ガス出口部に回
収できるとともに、吸着工程を終えた吸着筒内の、原料
ガスよりも製品ガスが濃縮されているガスを、再生工程
を終えた吸着筒の原料ガス入口側に回収できるので、均
圧ガス量を最大限まで増すことが可能となり、原料に対
する製品の回収率を従来より向上させることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法において、出口部均圧工程で吸着工程を終えた吸着筒
から再生工程を終えた吸着筒に導入するガス量を多くす
ると、濃縮度の低いガスが再生工程を終えた吸着筒の製
品ガス出口部に導入され、製品ガスの純度を低下させる
原因となり、また、直列均圧工程で吸着工程を終えた吸
着筒から再生工程を終えた吸着筒に導入するガス量を多
くすると、吸着剤から脱着した製品ガス以外の成分が濃
縮されたかたちで再生工程を終えた吸着筒内に導入され
ることになり、効率を低下させることになる。
法において、出口部均圧工程で吸着工程を終えた吸着筒
から再生工程を終えた吸着筒に導入するガス量を多くす
ると、濃縮度の低いガスが再生工程を終えた吸着筒の製
品ガス出口部に導入され、製品ガスの純度を低下させる
原因となり、また、直列均圧工程で吸着工程を終えた吸
着筒から再生工程を終えた吸着筒に導入するガス量を多
くすると、吸着剤から脱着した製品ガス以外の成分が濃
縮されたかたちで再生工程を終えた吸着筒内に導入され
ることになり、効率を低下させることになる。
【０００８】したがって、製品純度や製品回収率の向上
を図るためには、上記出口部均圧工程及び直列均圧工程
におけるガス移動量を最適に調節する必要がある。
を図るためには、上記出口部均圧工程及び直列均圧工程
におけるガス移動量を最適に調節する必要がある。
【０００９】また、上記ＰＳＡにおいて、製品純度を向
上させるための一手段として、吸着工程を終えた吸着塔
内を減圧（減圧再生）した後、製品ガス出口部から製品
ガスの一部をパージガスとして逆流させるパージ再生が
行われている。
上させるための一手段として、吸着工程を終えた吸着塔
内を減圧（減圧再生）した後、製品ガス出口部から製品
ガスの一部をパージガスとして逆流させるパージ再生が
行われている。
【００１０】パージ再生は、上記減圧再生で吸着筒内の
圧力が下がることにより、吸着剤に吸着していた吸着成
分の一部が脱着するが、大部分は吸着されたまま残るた
め、製品ガスを流して置換脱着を行い、吸着剤を十分に
再生するために行われる。
圧力が下がることにより、吸着剤に吸着していた吸着成
分の一部が脱着するが、大部分は吸着されたまま残るた
め、製品ガスを流して置換脱着を行い、吸着剤を十分に
再生するために行われる。
【００１１】ところが、上記パージ再生におけるパージ
ガスは、製品ガスの一部を使用するため、パージガスの
量は製品ガスの回収率に大きな影響を及ぼすことにな
る。したがって、このパージガス量も、前述の均圧工程
におけるガス量と同様に最適な範囲に設定する必要があ
る。
ガスは、製品ガスの一部を使用するため、パージガスの
量は製品ガスの回収率に大きな影響を及ぼすことにな
る。したがって、このパージガス量も、前述の均圧工程
におけるガス量と同様に最適な範囲に設定する必要があ
る。
【００１２】そこで本発明は、製品出口部均圧と吸着筒
直列均圧とを組合わせた工程を有する圧力変動吸着式ガ
ス分離方法における均圧量やパージ量を最適化し、経済
的に効率よく製品ガスを得ることができる圧力変動吸着
式ガス分離方法を提供することを目的としている。
直列均圧とを組合わせた工程を有する圧力変動吸着式ガ
ス分離方法における均圧量やパージ量を最適化し、経済
的に効率よく製品ガスを得ることができる圧力変動吸着
式ガス分離方法を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明の圧力変動吸着式ガス分離方法は、吸着剤
を充填した複数の吸着筒を、吸着工程と再生工程とに切
換えてガスを分離する圧力変動吸着式ガス分離方法にお
いて、前記再生工程を終えた吸着筒の製品ガス出口部と
吸着工程を終えた吸着筒の製品ガス出口部とを連通させ
て、吸着圧力の１／１０乃至１／４の圧力相当分の均圧
を行う出口部均圧工程を行った後、再生工程を終えた吸
着筒の原料ガス入口部と吸着工程を終えた吸着筒の製品
ガス出口部とを連通させて、吸着圧力の１／４０乃至１
／４の圧力相当分の均圧を行う直列均圧工程を行うこと
を特徴とし、さらに、吸着工程を終えた吸着筒内を排気
した後、該吸着筒内に製品ガス出口部から製品ガスを逆
流させて筒内のパージを行うにあたり、該パージガスの
量を、該パージ工程における製品ガスの１．５〜３．５
倍の範囲にすることを特徴とするものである。
ため、本発明の圧力変動吸着式ガス分離方法は、吸着剤
を充填した複数の吸着筒を、吸着工程と再生工程とに切
換えてガスを分離する圧力変動吸着式ガス分離方法にお
いて、前記再生工程を終えた吸着筒の製品ガス出口部と
吸着工程を終えた吸着筒の製品ガス出口部とを連通させ
て、吸着圧力の１／１０乃至１／４の圧力相当分の均圧
を行う出口部均圧工程を行った後、再生工程を終えた吸
着筒の原料ガス入口部と吸着工程を終えた吸着筒の製品
ガス出口部とを連通させて、吸着圧力の１／４０乃至１
／４の圧力相当分の均圧を行う直列均圧工程を行うこと
を特徴とし、さらに、吸着工程を終えた吸着筒内を排気
した後、該吸着筒内に製品ガス出口部から製品ガスを逆
流させて筒内のパージを行うにあたり、該パージガスの
量を、該パージ工程における製品ガスの１．５〜３．５
倍の範囲にすることを特徴とするものである。
【００１４】
【実施例】以下、本発明を、図面に示す一実施例に基づ
いて、さらに詳細に説明する。
いて、さらに詳細に説明する。
【００１５】図１は、空気（窒素と酸素の混合ガス）を
原料として酸素ガスを生産する２筒式のＰＳＡ装置を示
すもので、吸着筒Ａ，Ｂの内部には、吸着剤としてゼオ
ライトが充填されている。
原料として酸素ガスを生産する２筒式のＰＳＡ装置を示
すもので、吸着筒Ａ，Ｂの内部には、吸着剤としてゼオ
ライトが充填されている。
【００１６】このＰＳＡ装置には、一対の吸着筒Ａ，Ｂ
と、原料空気導入側の減圧弁１及び調節弁２と、製品ガ
ス供給側の製品槽３と、吸着筒再生時に用いられる排気
管４と、パージ工程時に製品ガスの一部を供給するため
のパージ弁５，調節弁６及び流量計７を有するパージガ
ス導入管８とが設けられるとともに、それぞれの吸着筒
Ａ，Ｂに附随する入口弁９ａ，９ｂ、出口弁１０ａ，１
０ｂ、再生出口弁１１ａ，１１ｂ、パージガス導入弁１
２ａ，１２ｂが設けられている。
と、原料空気導入側の減圧弁１及び調節弁２と、製品ガ
ス供給側の製品槽３と、吸着筒再生時に用いられる排気
管４と、パージ工程時に製品ガスの一部を供給するため
のパージ弁５，調節弁６及び流量計７を有するパージガ
ス導入管８とが設けられるとともに、それぞれの吸着筒
Ａ，Ｂに附随する入口弁９ａ，９ｂ、出口弁１０ａ，１
０ｂ、再生出口弁１１ａ，１１ｂ、パージガス導入弁１
２ａ，１２ｂが設けられている。
【００１７】さらに、両吸着筒Ａ，Ｂの入口部には、両
吸着筒入口部を連通する入口部連通導管１３が、また、
両吸着筒Ａ，Ｂの出口部には、両吸着筒出口部を互いに
連通する出口部均圧導管１４がそれぞれ設けられるとと
もに、入口部連通導管１３には入口部均圧弁１３ａ，１
３ｂが、出口部均圧導管１４には出口部均圧弁１４ａ，
１４ｂがそれぞれ吸着筒Ａ，Ｂに対応して設けられ、さ
らに両導管１３，１４の各弁の間には、流量調節弁１５
ａを介して両導管１３，１４を連通する直列均圧導管１
５が設けられている。なお、原料空気導入側の減圧弁１
の上流側には図示しない空気圧縮機や精製設備等が設け
られており、製品槽３の供給側には製品供給弁３ａが設
けられている。
吸着筒入口部を連通する入口部連通導管１３が、また、
両吸着筒Ａ，Ｂの出口部には、両吸着筒出口部を互いに
連通する出口部均圧導管１４がそれぞれ設けられるとと
もに、入口部連通導管１３には入口部均圧弁１３ａ，１
３ｂが、出口部均圧導管１４には出口部均圧弁１４ａ，
１４ｂがそれぞれ吸着筒Ａ，Ｂに対応して設けられ、さ
らに両導管１３，１４の各弁の間には、流量調節弁１５
ａを介して両導管１３，１４を連通する直列均圧導管１
５が設けられている。なお、原料空気導入側の減圧弁１
の上流側には図示しない空気圧縮機や精製設備等が設け
られており、製品槽３の供給側には製品供給弁３ａが設
けられている。
【００１８】このＰＳＡは、第２図及び表１に示す工程
１（工程５）から工程４（工程８）をひとつのサイクル
としている。尚、各工程期間中は、説明中の各弁及び流
量調節弁１５ａ以外の弁は閉じられている。
１（工程５）から工程４（工程８）をひとつのサイクル
としている。尚、各工程期間中は、説明中の各弁及び流
量調節弁１５ａ以外の弁は閉じられている。
【００１９】
【表１】
【００２０】工程１（工程５） まず、一方の吸着筒Ａが吸着工程，他方の吸着筒Ｂが再
生工程の場合、所定圧力に昇圧された空気は、減圧弁１
及び調節弁２を介して吸着筒Ａに附随する入口弁９ａか
ら吸着筒Ａに導入され、筒内のゼオライトに窒素が優先
的に吸着されて吸着筒出口部側に酸素が濃縮される。濃
縮された酸素は、出口弁１０ａを経て製品槽３に貯留さ
れ、所定量が製品供給弁３ａから製品酸素ガスとして使
用先に供給される。
生工程の場合、所定圧力に昇圧された空気は、減圧弁１
及び調節弁２を介して吸着筒Ａに附随する入口弁９ａか
ら吸着筒Ａに導入され、筒内のゼオライトに窒素が優先
的に吸着されて吸着筒出口部側に酸素が濃縮される。濃
縮された酸素は、出口弁１０ａを経て製品槽３に貯留さ
れ、所定量が製品供給弁３ａから製品酸素ガスとして使
用先に供給される。
【００２１】この間に、他方の吸着筒Ｂでは再生（減圧
再生）工程が行われており、吸着筒Ｂの再生出口弁１１
ｂが開かれ、筒内のガスが排気管４から排出されて筒内
が減圧され、筒内の吸着剤に吸着されていたガス（主に
窒素ガス）が脱着される。
再生）工程が行われており、吸着筒Ｂの再生出口弁１１
ｂが開かれ、筒内のガスが排気管４から排出されて筒内
が減圧され、筒内の吸着剤に吸着されていたガス（主に
窒素ガス）が脱着される。
【００２２】工程２（工程６） 次に、吸着筒Ａが吸着工程のまま、製品酸素ガスの一部
をパージ弁５，調節弁６及び流量計７を介してパージガ
ス導入管８からパージガス導入弁１２ｂを通して吸着筒
Ｂに逆流させ、再生出口弁１１ｂから排出するパージ再
生工程が行われ、吸着筒Ｂ内の吸着剤に吸着されていた
ガスを置換脱着する。
をパージ弁５，調節弁６及び流量計７を介してパージガ
ス導入管８からパージガス導入弁１２ｂを通して吸着筒
Ｂに逆流させ、再生出口弁１１ｂから排出するパージ再
生工程が行われ、吸着筒Ｂ内の吸着剤に吸着されていた
ガスを置換脱着する。
【００２３】工程３（工程７） 所定時間、それぞれの吸着工程，再生工程を行い、一方
の吸着筒Ａの吸着が進行し、他方の吸着筒Ｂの再生工程
が終了すると、パージ弁５，入口弁９ａ，出口弁１０
ａ，再生出口弁１１ｂ，パージガス導入弁１２ｂが閉
じ、出口部均圧弁１４ａ，１４ｂが開いて両吸着筒Ａ，
Ｂの製品ガス出口部を連通させる。これにより、吸着筒
Ａの出口部に存在する酸素濃縮ガスが出口部均圧導管１
４を介して吸着筒Ｂの出口部へ移動する（出口部均圧工
程）。
の吸着筒Ａの吸着が進行し、他方の吸着筒Ｂの再生工程
が終了すると、パージ弁５，入口弁９ａ，出口弁１０
ａ，再生出口弁１１ｂ，パージガス導入弁１２ｂが閉
じ、出口部均圧弁１４ａ，１４ｂが開いて両吸着筒Ａ，
Ｂの製品ガス出口部を連通させる。これにより、吸着筒
Ａの出口部に存在する酸素濃縮ガスが出口部均圧導管１
４を介して吸着筒Ｂの出口部へ移動する（出口部均圧工
程）。
【００２４】工程４（工程８） 続けて吸着筒Ａ側の出口部均圧弁１４ａが開のまま、吸
着筒Ｂ側の出口部均圧弁１４ｂが閉じるとともに、吸着
筒Ｂ側の入口部均圧弁１３ｂが開く。これにより、吸着
筒Ａ内の酸素濃度の高いガスが直列均圧導管１５の流量
調節弁１５ａを介して所定流量で吸着筒Ｂの入口部へ移
動する（直列均圧工程）。この工程４及び前記工程３に
おいては、製品ガスは製品槽３から使用先に供給されて
いる。
着筒Ｂ側の出口部均圧弁１４ｂが閉じるとともに、吸着
筒Ｂ側の入口部均圧弁１３ｂが開く。これにより、吸着
筒Ａ内の酸素濃度の高いガスが直列均圧導管１５の流量
調節弁１５ａを介して所定流量で吸着筒Ｂの入口部へ移
動する（直列均圧工程）。この工程４及び前記工程３に
おいては、製品ガスは製品槽３から使用先に供給されて
いる。
【００２５】上記直列均圧工程を終えた後、吸着筒Ａ側
の出口部均圧弁１４ａ及び吸着筒Ｂ側の入口部均圧弁１
３ｂが閉じ、入口弁９ｂが開いて吸着筒Ｂが吸着工程に
入り、吸着筒Ａは、再生出口弁１１ａが開いて再生工程
に入る。以下、上記工程１〜４における吸着筒Ａ，Ｂが
切換えられて工程５〜８が行われる。
の出口部均圧弁１４ａ及び吸着筒Ｂ側の入口部均圧弁１
３ｂが閉じ、入口弁９ｂが開いて吸着筒Ｂが吸着工程に
入り、吸着筒Ａは、再生出口弁１１ａが開いて再生工程
に入る。以下、上記工程１〜４における吸着筒Ａ，Ｂが
切換えられて工程５〜８が行われる。
【００２６】そして、このような工程を行って製品酸素
ガスを製造するにあたり、本発明では、第１の出口部均
圧工程においては、吸着圧力の１／１０〜１／４の圧力
相当分の均圧を行い、第２の直列均圧工程においては、
吸着圧力の１／４０〜１／４の圧力相当分の均圧を行
う。
ガスを製造するにあたり、本発明では、第１の出口部均
圧工程においては、吸着圧力の１／１０〜１／４の圧力
相当分の均圧を行い、第２の直列均圧工程においては、
吸着圧力の１／４０〜１／４の圧力相当分の均圧を行
う。
【００２７】表２及び図３乃至図６は、上記構成の装置
を使用して製品酸素ガスを製造し、吸着工程における運
転圧力、即ち、吸着圧力を４．０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇとし、
減圧再生工程は大気圧まで減圧して行い、上記工程１か
ら工程８を完了するまでの１サイクルの切換え時間を９
０秒とした場合の実験例を示すものである。
を使用して製品酸素ガスを製造し、吸着工程における運
転圧力、即ち、吸着圧力を４．０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇとし、
減圧再生工程は大気圧まで減圧して行い、上記工程１か
ら工程８を完了するまでの１サイクルの切換え時間を９
０秒とした場合の実験例を示すものである。
【００２８】まず、出口部均圧工程においては、吸着工
程を終えた吸着筒内の圧力が４．０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ、パ
ージ再生工程を終えた吸着筒の圧力が略大気圧であるか
ら、該工程における均圧量を０．４（１／１０）〜１．
０（１／４）ｋｇ／ｃｍ2 Ｇとし、吸着工程を終えた吸
着筒内を３．６〜３．０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇにするととも
に、再生工程を終えた吸着筒内を０．４〜１．０ｋｇ／
ｃｍ2 Ｇにする（実際は、この後吸着が起きるために
０．３５〜０．９ｋｇ／ｃｍ2 Ｇになる。）。
程を終えた吸着筒内の圧力が４．０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ、パ
ージ再生工程を終えた吸着筒の圧力が略大気圧であるか
ら、該工程における均圧量を０．４（１／１０）〜１．
０（１／４）ｋｇ／ｃｍ2 Ｇとし、吸着工程を終えた吸
着筒内を３．６〜３．０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇにするととも
に、再生工程を終えた吸着筒内を０．４〜１．０ｋｇ／
ｃｍ2 Ｇにする（実際は、この後吸着が起きるために
０．３５〜０．９ｋｇ／ｃｍ2 Ｇになる。）。
【００２９】次いで、直列均圧工程においては、あらか
じめ設定した全回収圧力（０．５〜２．０ｋｇ／ｃｍ2
Ｇ）から、上記出口部均圧工程で移動した圧力（ガス）
を差し引いた残りの圧力分のガスを移動させる。即ち、
均圧量を０．１（１／４０）〜１．０（１／４）ｋｇ／
ｃｍ2 Ｇとし、該再生工程〜出口部均圧工程〜直列均圧
工程を終えた吸着筒内を３．５〜２．０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ
にするとともに、再生工程〜出口部均圧工程〜直列均圧
工程を終えた吸着筒内を０．５〜２．０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ
にする（実際は、この後吸着が起きるために０．４〜
１．８ｋｇ／ｃｍ2 Ｇになる。）。
じめ設定した全回収圧力（０．５〜２．０ｋｇ／ｃｍ2
Ｇ）から、上記出口部均圧工程で移動した圧力（ガス）
を差し引いた残りの圧力分のガスを移動させる。即ち、
均圧量を０．１（１／４０）〜１．０（１／４）ｋｇ／
ｃｍ2 Ｇとし、該再生工程〜出口部均圧工程〜直列均圧
工程を終えた吸着筒内を３．５〜２．０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ
にするとともに、再生工程〜出口部均圧工程〜直列均圧
工程を終えた吸着筒内を０．５〜２．０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ
にする（実際は、この後吸着が起きるために０．４〜
１．８ｋｇ／ｃｍ2 Ｇになる。）。
【００３０】実験においては、全回収圧力を、各均圧法
において、それぞれ０．５，１．０，１．５，２．０ｋ
ｇ／ｃｍ2 Ｇとし、二段階均圧法では、出口部均圧と直
列均圧の均圧圧力を表２に示すように設定した。
において、それぞれ０．５，１．０，１．５，２．０ｋ
ｇ／ｃｍ2 Ｇとし、二段階均圧法では、出口部均圧と直
列均圧の均圧圧力を表２に示すように設定した。
【００３１】
【表２】
【００３２】その結果、図３に示すように、いずれの場
合でも均圧量、即ち、ガス移動量（全回収圧力）が１．
０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ付近で製品ガス濃度（製品純度）のピ
ークが見られ、均圧量をそれ以上多くすると、吸着工程
を終えた吸着筒内の十分に濃縮されていないガスが再生
工程を終えた吸着筒内に流入するので、得られる製品純
度が低下する傾向となる。
合でも均圧量、即ち、ガス移動量（全回収圧力）が１．
０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ付近で製品ガス濃度（製品純度）のピ
ークが見られ、均圧量をそれ以上多くすると、吸着工程
を終えた吸着筒内の十分に濃縮されていないガスが再生
工程を終えた吸着筒内に流入するので、得られる製品純
度が低下する傾向となる。
【００３３】一方、図４に示すように、両均圧工程終了
後の再生工程を終えた吸着筒内の圧力が高いほど、即
ち、吸着工程を終えた吸着筒内に残るガスを、できるだ
け再生工程を終えた吸着筒内に送込んだ方が製品の回収
率が上昇することから、次の直列均圧工程においては、
上記出口部均圧工程後の圧力差が無くなるまで、即ち両
筒内が、共に２．０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇに近くなるまで均圧
を行うことが製品回収率の面からは好ましい。
後の再生工程を終えた吸着筒内の圧力が高いほど、即
ち、吸着工程を終えた吸着筒内に残るガスを、できるだ
け再生工程を終えた吸着筒内に送込んだ方が製品の回収
率が上昇することから、次の直列均圧工程においては、
上記出口部均圧工程後の圧力差が無くなるまで、即ち両
筒内が、共に２．０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇに近くなるまで均圧
を行うことが製品回収率の面からは好ましい。
【００３４】したがって、均圧量は、製品純度及び製品
回収率に応じて適宜設定されるが、いずれの場合でも、
本発明を適用することにより、製品純度，製品回収率を
向上できることがわかる。
回収率に応じて適宜設定されるが、いずれの場合でも、
本発明を適用することにより、製品純度，製品回収率を
向上できることがわかる。
【００３５】また、本発明の均圧法において、全回収圧
力が同じ場合には、後段の直列均圧工程における均圧量
を、前段の出口部均圧工程における均圧量よりも少なく
した方が、製品純度，製品回収率が向上する傾向にある
ことがわかる。したがって、出口部均圧工程において吸
着圧力の１／１０〜１／４の圧力相当分の均圧を行った
後、直列均圧工程においては、その残り分である１／４
０〜１／４の圧力で、かつ出口部均圧工程より小さな圧
力相当分の均圧を行うことが、製品純度及び製品収率の
面から好ましい。
力が同じ場合には、後段の直列均圧工程における均圧量
を、前段の出口部均圧工程における均圧量よりも少なく
した方が、製品純度，製品回収率が向上する傾向にある
ことがわかる。したがって、出口部均圧工程において吸
着圧力の１／１０〜１／４の圧力相当分の均圧を行った
後、直列均圧工程においては、その残り分である１／４
０〜１／４の圧力で、かつ出口部均圧工程より小さな圧
力相当分の均圧を行うことが、製品純度及び製品収率の
面から好ましい。
【００３６】また、パージ再生工程においてパージガス
として使用する製品ガス量は、その量が多いほど置換脱
着を確実に行えるが、置換脱着がある程度進んだ後は、
ほとんど置換脱着が進行せず、パージガスが単に吸着剤
間を通過するだけとなってしまう。
として使用する製品ガス量は、その量が多いほど置換脱
着を確実に行えるが、置換脱着がある程度進んだ後は、
ほとんど置換脱着が進行せず、パージガスが単に吸着剤
間を通過するだけとなってしまう。
【００３７】図５及び図６は、パージ再生工程における
製品ガス量に対するパージガスの量、即ちパージ比と製
品ガスの純度及び回収率との関係を測定した実験結果を
示すもので、両図から明らかなように、パージ比を、
１．５〜３．５の範囲にすることにより、製品酸素ガス
の純度及び回収率を高めることができる。
製品ガス量に対するパージガスの量、即ちパージ比と製
品ガスの純度及び回収率との関係を測定した実験結果を
示すもので、両図から明らかなように、パージ比を、
１．５〜３．５の範囲にすることにより、製品酸素ガス
の純度及び回収率を高めることができる。
【００３８】尚、上記均圧工程のガス移動量及びパージ
ガス量は、ＰＳＡの構成，吸着筒の容積，吸着剤の種類
及び充填量，吸着圧力，切換え時間，製品ガスの種類及
び純度、その他の条件により適宜最適な範囲に決定する
ことができる。
ガス量は、ＰＳＡの構成，吸着筒の容積，吸着剤の種類
及び充填量，吸着圧力，切換え時間，製品ガスの種類及
び純度、その他の条件により適宜最適な範囲に決定する
ことができる。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の圧力変動
吸着式ガス分離方法は、出口部均圧工程と直列均圧工程
を続けて行う均圧工程におけるガス移動量を最適化でき
るとともに、パージガス量も最適化でき、製品ガスの収
率や純度の向上が図れる。
吸着式ガス分離方法は、出口部均圧工程と直列均圧工程
を続けて行う均圧工程におけるガス移動量を最適化でき
るとともに、パージガス量も最適化でき、製品ガスの収
率や純度の向上が図れる。
【００４０】これにより、装置の小型化や消費動力の低
減が可能になるとともに、一定製品量を保ったとき、圧
力気温等の条件変動に対して純度の安定性を増すことが
できる。
減が可能になるとともに、一定製品量を保ったとき、圧
力気温等の条件変動に対して純度の安定性を増すことが
できる。
【図１】 圧力変動吸着式ガス分離装置の一例を示す系
統図である。
統図である。
【図２】 運転工程を示す説明図である。
【図３】 均圧量と製品純度の関係を示す図である。
【図４】 均圧量と製品回収率の関係を示す図である。
【図５】 パージ比と製品純度の関係を示す図である。
【図６】 パージ比と製品回収率の関係を示す図であ
る。
る。
３…製品槽 ４…排気管 ８…パージガス導入管
９ａ，９ｂ…入口弁 １０ａ，１０ｂ…出口弁 １１ａ，１１ｂ…再生出口
弁 １２ａ，１２ｂ…パージガス導入弁 １３ａ，
１３ｂ…入口部均圧弁 １４…出口部均圧導管 １４ａ，１４ｂ…出口部均圧弁 １５…直列均圧導管 Ａ，Ｂ…吸着筒
９ａ，９ｂ…入口弁 １０ａ，１０ｂ…出口弁 １１ａ，１１ｂ…再生出口
弁 １２ａ，１２ｂ…パージガス導入弁 １３ａ，
１３ｂ…入口部均圧弁 １４…出口部均圧導管 １４ａ，１４ｂ…出口部均圧弁 １５…直列均圧導管 Ａ，Ｂ…吸着筒
Claims (2)
- 【請求項１】 吸着剤を充填した複数の吸着筒を、吸着
工程と再生工程とに切換えてガスを分離する圧力変動吸
着式ガス分離方法において、前記再生工程を終えた吸着
筒の製品ガス出口部と吸着工程を終えた吸着筒の製品ガ
ス出口部とを連通させて、吸着圧力の１／１０乃至１／
４の圧力相当分の均圧を行う出口部均圧工程を行った
後、再生工程を終えた吸着筒の原料ガス入口部と吸着工
程を終えた吸着筒の製品ガス出口部とを連通させて、吸
着圧力の１／４０乃至１／４の圧力相当分の均圧を行う
直列均圧工程を行うことを特徴とする圧力変動吸着式ガ
ス分離方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の圧力変動吸着式ガス分離
方法において、吸着工程を終えた吸着筒内を排気した
後、該吸着筒内に製品ガス出口部から製品ガスを逆流さ
せて筒内のパージを行うにあたり、該パージガスの量
を、該パージ工程における製品ガスの１．５〜３．５倍
の範囲にすることを特徴とする圧力変動吸着式ガス分離
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4009462A JPH05192527A (ja) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | 圧力変動吸着式ガス分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4009462A JPH05192527A (ja) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | 圧力変動吸着式ガス分離方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05192527A true JPH05192527A (ja) | 1993-08-03 |
Family
ID=11720950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4009462A Pending JPH05192527A (ja) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | 圧力変動吸着式ガス分離方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05192527A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5441558A (en) * | 1994-08-09 | 1995-08-15 | Air Products And Chemicals, Inc. | High purity nitrogen PSA utilizing controlled internal flows |
| KR100292555B1 (ko) * | 1999-01-21 | 2001-06-01 | 손재익 | 높은 생산성을 갖는 수소 압력변동흡착 공정 |
| JP2003532519A (ja) * | 2000-05-10 | 2003-11-05 | エアーセップ・コーポレーション | 多数床圧力スイング吸着方法及び装置 |
| JP2018161605A (ja) * | 2017-03-24 | 2018-10-18 | 大陽日酸株式会社 | ガス精製方法及び装置 |
-
1992
- 1992-01-22 JP JP4009462A patent/JPH05192527A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5441558A (en) * | 1994-08-09 | 1995-08-15 | Air Products And Chemicals, Inc. | High purity nitrogen PSA utilizing controlled internal flows |
| KR100292555B1 (ko) * | 1999-01-21 | 2001-06-01 | 손재익 | 높은 생산성을 갖는 수소 압력변동흡착 공정 |
| JP2003532519A (ja) * | 2000-05-10 | 2003-11-05 | エアーセップ・コーポレーション | 多数床圧力スイング吸着方法及び装置 |
| JP2018161605A (ja) * | 2017-03-24 | 2018-10-18 | 大陽日酸株式会社 | ガス精製方法及び装置 |
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