JPH0531481B2 - - Google Patents
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- JPH0531481B2 JPH0531481B2 JP60106735A JP10673585A JPH0531481B2 JP H0531481 B2 JPH0531481 B2 JP H0531481B2 JP 60106735 A JP60106735 A JP 60106735A JP 10673585 A JP10673585 A JP 10673585A JP H0531481 B2 JPH0531481 B2 JP H0531481B2
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- gas
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Classifications
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
- B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
- B01D53/047—Pressure swing adsorption
- B01D53/0476—Vacuum pressure swing adsorption
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Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
プレツシヤースイング法により得られる酸素は
酸素を多量に連続的に必要とする産業分野、特に
電炉製鋼、水処理用酸素曝気、パルプ漂白などの
分野にオンサイトで手軽に安価に供給出来るので
急速にその利用が普及しつつある。
酸素を多量に連続的に必要とする産業分野、特に
電炉製鋼、水処理用酸素曝気、パルプ漂白などの
分野にオンサイトで手軽に安価に供給出来るので
急速にその利用が普及しつつある。
（従来の技術）
（発明が解決しようとする問題点）
プレツシヤースイングにより酸素を濃縮する従
来の方法では酸素の回収率を高める方法の１つと
して均圧工程を設け、吸着工程の終つた圧力の高
い槽と脱着工程の終つた圧力の低い槽とを連結
し、ガスを移送して均圧にし、２槽の間でガスの
受渡しを行なうことにより、原料より酸素濃縮の
高いガスを回収しているが、２槽が全く同じ圧力
になるまでガスを回収すると移送ガス中に多量の
窒素ガスが含まれることになり、それゆえ、回収
率は上昇しても製品酸素の濃度低下を招くのでそ
の改善方法の出現が望まれていた。
来の方法では酸素の回収率を高める方法の１つと
して均圧工程を設け、吸着工程の終つた圧力の高
い槽と脱着工程の終つた圧力の低い槽とを連結
し、ガスを移送して均圧にし、２槽の間でガスの
受渡しを行なうことにより、原料より酸素濃縮の
高いガスを回収しているが、２槽が全く同じ圧力
になるまでガスを回収すると移送ガス中に多量の
窒素ガスが含まれることになり、それゆえ、回収
率は上昇しても製品酸素の濃度低下を招くのでそ
の改善方法の出現が望まれていた。
［発明の構成］
（問題を解決する為の手段）
本発明者らは、これら従来法の欠点を改良すべ
く検討を重ねた結果、吸着をほぼ大気圧、脱着を
真空圧にまで下げて、吸着工程を終了した槽と脱
着工程を終了した槽との２槽間でガスを出来るだ
け短時間に移送回収し、回収ガス中の窒素濃度を
下げ、更にガス回収時間を短縮して回収ガス量を
制限した。ガス流動が充填槽に及ぼす影響を考慮
すれば自ずと約５秒程度の短時間となる。回収ガ
ス量に制限を設けたのは、吸着工程完了の時点で
ゼオライトモレキユラーシーブに吸着された窒素
ガスが次の脱着工程の初期のガス回収時に第吸
着槽で脱着しその出口端から第吸着槽に移動す
るのを防ぐ為に必要であるからである。本発明の
実施態様をさらに詳細に説明すると、窒素の吸着
力が強い平均細孔径５Åのゼオライトモレキユラ
ーシーブを吸着槽３槽にそれぞれ充填し、その中
の第吸着槽に大気圧よりやや高い圧力、（大気
圧以上5000mmH2Ｏ以下）で混合ガスを通過させ、
出口端より、製品である濃縮酸素を取り出す吸着
工程の終了後、次の脱着工程の初期に回収工程を
設けこの第吸着槽上部に残留した濃縮酸素を、
脱着再生が終了し、ほぼ真空圧力（大気圧以下
150トール迄で脱着）にまで低下した第吸着槽
と出口端同士で連結し残留していた濃縮酸素を低
圧側へ回収する。この場合濃縮酸素ガス放出側の
第吸着槽は混合ガス流れ方向とは向流方向で入
口端より同時に減圧して脱着再生を開始している
ことが重要である。このことはゼオライトモレキ
ユラーシーブに吸着された窒素ガスが吸着槽の入
口端から出口端に向つて移動するのを防ぐ為に必
要である。第吸着槽から第吸着槽へガスを移
送するに当つては、第吸着槽に吸着された窒素
ガスが第吸着槽に移る前にガスの移送を停止す
ることが肝要である。通常この時の２槽間の圧力
差が100〜400mmHg、好ましくは200〜300mmHgに
なつたときに停止する必要がある。この濃縮酸素
ガスの回収時間は例えば５秒前後の短時間が好ま
しい。前記の槽間の圧力差が前記の範囲より小さ
過ぎる場合には製品濃縮酸素中の窒素ガスの含有
量が増加するので、同一濃度の濃縮酸素を得よう
とすれば、濃縮酸素の生成量が減少するので回収
率を低下させる結果となる。一方この圧力差が大
き過ぎる場合にも移送ガスが少なくなるのでやは
り製品の回収率は低下する。（ここに回収率とは
原料ガス中の酸素から製品中の酸素を得る百分率
をいう。）回収が終了すると酸素ガスを放出した
第吸着槽は引続いて脱着再生を行ない、受け入
れた第吸着槽は回収酸素とは別の製品酸素ガス
を出口端より流入させて大気圧程度まで畜圧し、
吸着工程の準備をする。この時第吸着槽は吸着
工程を行なつている。かくして３槽に吸着、脱
着、畜圧の３工程を逐次繰り返し、プレツシヤー
スイングを行ない濃縮酸素ガスを取得する。
く検討を重ねた結果、吸着をほぼ大気圧、脱着を
真空圧にまで下げて、吸着工程を終了した槽と脱
着工程を終了した槽との２槽間でガスを出来るだ
け短時間に移送回収し、回収ガス中の窒素濃度を
下げ、更にガス回収時間を短縮して回収ガス量を
制限した。ガス流動が充填槽に及ぼす影響を考慮
すれば自ずと約５秒程度の短時間となる。回収ガ
ス量に制限を設けたのは、吸着工程完了の時点で
ゼオライトモレキユラーシーブに吸着された窒素
ガスが次の脱着工程の初期のガス回収時に第吸
着槽で脱着しその出口端から第吸着槽に移動す
るのを防ぐ為に必要であるからである。本発明の
実施態様をさらに詳細に説明すると、窒素の吸着
力が強い平均細孔径５Åのゼオライトモレキユラ
ーシーブを吸着槽３槽にそれぞれ充填し、その中
の第吸着槽に大気圧よりやや高い圧力、（大気
圧以上5000mmH2Ｏ以下）で混合ガスを通過させ、
出口端より、製品である濃縮酸素を取り出す吸着
工程の終了後、次の脱着工程の初期に回収工程を
設けこの第吸着槽上部に残留した濃縮酸素を、
脱着再生が終了し、ほぼ真空圧力（大気圧以下
150トール迄で脱着）にまで低下した第吸着槽
と出口端同士で連結し残留していた濃縮酸素を低
圧側へ回収する。この場合濃縮酸素ガス放出側の
第吸着槽は混合ガス流れ方向とは向流方向で入
口端より同時に減圧して脱着再生を開始している
ことが重要である。このことはゼオライトモレキ
ユラーシーブに吸着された窒素ガスが吸着槽の入
口端から出口端に向つて移動するのを防ぐ為に必
要である。第吸着槽から第吸着槽へガスを移
送するに当つては、第吸着槽に吸着された窒素
ガスが第吸着槽に移る前にガスの移送を停止す
ることが肝要である。通常この時の２槽間の圧力
差が100〜400mmHg、好ましくは200〜300mmHgに
なつたときに停止する必要がある。この濃縮酸素
ガスの回収時間は例えば５秒前後の短時間が好ま
しい。前記の槽間の圧力差が前記の範囲より小さ
過ぎる場合には製品濃縮酸素中の窒素ガスの含有
量が増加するので、同一濃度の濃縮酸素を得よう
とすれば、濃縮酸素の生成量が減少するので回収
率を低下させる結果となる。一方この圧力差が大
き過ぎる場合にも移送ガスが少なくなるのでやは
り製品の回収率は低下する。（ここに回収率とは
原料ガス中の酸素から製品中の酸素を得る百分率
をいう。）回収が終了すると酸素ガスを放出した
第吸着槽は引続いて脱着再生を行ない、受け入
れた第吸着槽は回収酸素とは別の製品酸素ガス
を出口端より流入させて大気圧程度まで畜圧し、
吸着工程の準備をする。この時第吸着槽は吸着
工程を行なつている。かくして３槽に吸着、脱
着、畜圧の３工程を逐次繰り返し、プレツシヤー
スイングを行ない濃縮酸素ガスを取得する。
（作用）
本発明の実施態様を、具体的な流れ図として図
−１に掲げその操作工程を表−１に示す。表−１
において吸着、脱着、畜圧の各工程をそれぞれ50
〜70秒で実施し１サイクルを150〜210秒で操作す
る。図−１において、第一工程として、まずブロ
アーＡにて混合ガスを最大5000mm水柱まで昇圧し
て弁３を通じて第吸着槽に混合ガスを導入し窒
素ガスを吸着除去し酸素ガスに濃縮して弁９より
製品槽Ｃに蓄える。一方、脱着工程の終了した第
吸着槽は弁１１のみを開けることによつて第
吸着槽より槽出口部に残留する濃縮酸素を弁１
３、弁１７を通じて回収する。このとき第吸着
槽と第吸着槽の圧力差が100〜400mmHgになる
ように停止する。通常この工程は３〜７秒であ
る。この場合弁１７は急激なガス移動を防止する
ため、絞り弁として作用し、弁１６は製品酸素ガ
スの逆流を防止する為閉じている。又、特にこの
間、第吸着槽は弁４を開けることによつて真空
ポンプＢで槽内の窒素ガスを同時に脱着排出して
いる。第吸着槽の中で、出口端では濃縮酸素が
移動放出され、入口端では混合ガス流れと向流方
向で窒素ガスが脱着排出している。３〜７秒間だ
け濃縮酸素を回収した第吸着槽は同じ工程内の
残りの時間、製品槽Ｃより発生した製品酸素を弁
１８にて定流量で制御しながら受け入れ吸着工程
の準備として吸着圧力に出来るだけ近づけるため
畜圧される。以上の如く、第一工程を終了すると
順次、第二工程第三工程へステツプを進め１サイ
クルを150秒〜210秒で操作する。
−１に掲げその操作工程を表−１に示す。表−１
において吸着、脱着、畜圧の各工程をそれぞれ50
〜70秒で実施し１サイクルを150〜210秒で操作す
る。図−１において、第一工程として、まずブロ
アーＡにて混合ガスを最大5000mm水柱まで昇圧し
て弁３を通じて第吸着槽に混合ガスを導入し窒
素ガスを吸着除去し酸素ガスに濃縮して弁９より
製品槽Ｃに蓄える。一方、脱着工程の終了した第
吸着槽は弁１１のみを開けることによつて第
吸着槽より槽出口部に残留する濃縮酸素を弁１
３、弁１７を通じて回収する。このとき第吸着
槽と第吸着槽の圧力差が100〜400mmHgになる
ように停止する。通常この工程は３〜７秒であ
る。この場合弁１７は急激なガス移動を防止する
ため、絞り弁として作用し、弁１６は製品酸素ガ
スの逆流を防止する為閉じている。又、特にこの
間、第吸着槽は弁４を開けることによつて真空
ポンプＢで槽内の窒素ガスを同時に脱着排出して
いる。第吸着槽の中で、出口端では濃縮酸素が
移動放出され、入口端では混合ガス流れと向流方
向で窒素ガスが脱着排出している。３〜７秒間だ
け濃縮酸素を回収した第吸着槽は同じ工程内の
残りの時間、製品槽Ｃより発生した製品酸素を弁
１８にて定流量で制御しながら受け入れ吸着工程
の準備として吸着圧力に出来るだけ近づけるため
畜圧される。以上の如く、第一工程を終了すると
順次、第二工程第三工程へステツプを進め１サイ
クルを150秒〜210秒で操作する。
［実施例］
直径65mmΦ×600mmＨの吸着槽３槽にそれぞれ
西独バイエル社製5A型ゼオライトモレキユラー
シーブを充填し、空気による500mmH2Ｏの圧力で
の60秒間の吸着工程を終了した第吸着槽と真空
ポンプで60秒間150トールの圧力まで脱着し、脱
着工程を終了した第吸着槽の出口端を５秒間連
結し酸素を回収する工程を組込んで第１図ならび
に表−１に示すシーケンスにより180秒／サイク
ルで試験を行なつた。この結果、５秒後の圧力差
がほぼ０となる様に回収ガス量を制限せずに酸素
回収をおこなうと両者の圧力はほぼ410mmHgと等
しくなり93％濃度の酸素ガスが得られる。製品酸
素量は33N／Ｈで酸素回収は41％であつた。一
方、吸着を終了した吸着槽の圧力が310トールで
脱着を終了した吸着槽の圧力が480mmHgとなり両
者の圧力差が170mmHgとなるように回収ガス量を
制限して酸素回収をおこなうと、93％濃度の酸素
ガスが得られる製品酸素量は46.5N／Ｈとなり
酸素収率は47％であつた。以上の結果より酸素回
収時に２槽間の圧力差の制限を適度に設けると同
一のゼオライト充填量にもかかわらず、93％とい
う酸素濃度の製品ガス、製品量として40％、回収
率として15％上昇した前記のごとき高回収率で得
られることが判つた。
西独バイエル社製5A型ゼオライトモレキユラー
シーブを充填し、空気による500mmH2Ｏの圧力で
の60秒間の吸着工程を終了した第吸着槽と真空
ポンプで60秒間150トールの圧力まで脱着し、脱
着工程を終了した第吸着槽の出口端を５秒間連
結し酸素を回収する工程を組込んで第１図ならび
に表−１に示すシーケンスにより180秒／サイク
ルで試験を行なつた。この結果、５秒後の圧力差
がほぼ０となる様に回収ガス量を制限せずに酸素
回収をおこなうと両者の圧力はほぼ410mmHgと等
しくなり93％濃度の酸素ガスが得られる。製品酸
素量は33N／Ｈで酸素回収は41％であつた。一
方、吸着を終了した吸着槽の圧力が310トールで
脱着を終了した吸着槽の圧力が480mmHgとなり両
者の圧力差が170mmHgとなるように回収ガス量を
制限して酸素回収をおこなうと、93％濃度の酸素
ガスが得られる製品酸素量は46.5N／Ｈとなり
酸素収率は47％であつた。以上の結果より酸素回
収時に２槽間の圧力差の制限を適度に設けると同
一のゼオライト充填量にもかかわらず、93％とい
う酸素濃度の製品ガス、製品量として40％、回収
率として15％上昇した前記のごとき高回収率で得
られることが判つた。
［発明の効果］
本発明を実施することによつて工業的に有利に
濃縮酸素を高収量かつ高回収率で得ることができ
る。例えば空気を原料とすれば47％の高回収率で
純度93％濃縮酸素を取得することができる。
濃縮酸素を高収量かつ高回収率で得ることができ
る。例えば空気を原料とすれば47％の高回収率で
純度93％濃縮酸素を取得することができる。
図−１は本発明の実施態様を示す系統図であ
る。
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 酸素ガスと窒素ガスを主成分とする混合ガス
より、大気圧以上5000mmH2Ｏ迄の圧力で吸着し、
大気圧以下150mmHg迄の圧力で脱着するプレツシ
ヤースイング法により酸素を濃縮する方法におい
て、吸着剤としてゼオライトモレキユラーシーブ
を充填した吸着槽を３槽設け、吸着工程を終了し
た第吸着槽が次の脱着工程を行なうに際し、脱
着工程の初期に回収工程として前記混合ガスが通
過した方向と逆の方向に第吸着槽の入口端より
減圧し、同時に第吸着槽の出口端と脱着工程を
終了した第吸着槽の出口端とを連結し、第吸
着槽から第吸着槽へガスを移送し第吸着槽の
圧力が第吸着槽の圧力と等しくなる前にガスの
移送を停止し、引きつづき第吸着槽は入口端か
らさらに減圧して再生を行ない、第吸着槽は出
口端より製品濃縮酸素の一部によつて蓄圧を行な
い、この時第吸着槽は吸着工程を行ない、かく
して３槽が前記工程を逐次繰り返すことを特徴と
するプレツシヤースイング法における濃縮回収方
法。 ２ 回収工程のガス移送を前記第吸着槽と第
吸着槽の圧力差が100mmHg以上400mmHg以下で停
止する特許請求の範囲１記載の方法。 ３ 酸素ガスと窒素ガスを主成分とする混合ガス
が空気である特許請求の範囲１記載の方法。 ４ ゼオライトモレキユラーシーブが平均細孔径
５Åである特許請求の範囲１記載の方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60106735A JPS61266302A (ja) | 1985-05-17 | 1985-05-17 | 濃縮酸素回収方法 |
| US06/870,052 US4684377A (en) | 1985-05-17 | 1986-06-03 | Process for producing oxygen-enriched gas |
| EP86107820A EP0248922B1 (en) | 1985-05-17 | 1986-06-09 | Process for producing oxygen-enriched gas |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60106735A JPS61266302A (ja) | 1985-05-17 | 1985-05-17 | 濃縮酸素回収方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61266302A JPS61266302A (ja) | 1986-11-26 |
| JPH0531481B2 true JPH0531481B2 (ja) | 1993-05-12 |
Family
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