JPH0624603B2 - 空気中の窒素および酸素の分離回収方法 - Google Patents
空気中の窒素および酸素の分離回収方法Info
- Publication number
- JPH0624603B2 JPH0624603B2 JP63091951A JP9195188A JPH0624603B2 JP H0624603 B2 JPH0624603 B2 JP H0624603B2 JP 63091951 A JP63091951 A JP 63091951A JP 9195188 A JP9195188 A JP 9195188A JP H0624603 B2 JPH0624603 B2 JP H0624603B2
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- Japan
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- air
- oxygen
- adsorption
- pressure
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- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、空気中の窒素および酸素の分離回収方法に係
り、特に高純度の窒素および酸素を同時に回収できる空
気中の窒素および酸素の分離回収方法に関するものであ
る。
り、特に高純度の窒素および酸素を同時に回収できる空
気中の窒素および酸素の分離回収方法に関するものであ
る。
従来より、空気中の窒素または酸素を分離回収する方法
は多数提案されており、なかでも圧力変動吸着分離（Ｐ
ｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）
方法により、空気中の窒素を分離回収する方法は、比較
的高純度の窒素が得られるものとして知られている。
は多数提案されており、なかでも圧力変動吸着分離（Ｐ
ｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）
方法により、空気中の窒素を分離回収する方法は、比較
的高純度の窒素が得られるものとして知られている。
しかしながら、上記従来技術は、窒素または酸素のどち
らか一方だけを回収し、残余ガスを廃棄するものであ
り、動力的にも不経済であった。前記圧力変動吸着分離
方法（以下、ＰＳＡ法ということがある）のうち窒素を
吸着させる方法による空気中の窒素の回収方法は、原理
的には、（１）空気による昇圧工程、（２）空気にやる
吸着工程、（３）回収ガスである窒素による不純物パー
ジ工程および（４）減圧下に窒素を回収する脱着工程と
からなりたっているが、窒素の収率が低いという欠点が
ある。ここで窒素の収率とは、窒素収率＝（回収ガス量
×回収ガス中の窒素濃度）／（原料空気量×空気中の窒
素濃度）で定義される。すなわち、従来のＰＳＡ法によ
る空気中の窒素回収方法は昇圧工程において空気による
昇圧方法を採用していたので、吸着工程を終えて排出さ
れるガス中の窒素濃度が高くなり、窒素の収率が低下す
るという問題があった。
らか一方だけを回収し、残余ガスを廃棄するものであ
り、動力的にも不経済であった。前記圧力変動吸着分離
方法（以下、ＰＳＡ法ということがある）のうち窒素を
吸着させる方法による空気中の窒素の回収方法は、原理
的には、（１）空気による昇圧工程、（２）空気にやる
吸着工程、（３）回収ガスである窒素による不純物パー
ジ工程および（４）減圧下に窒素を回収する脱着工程と
からなりたっているが、窒素の収率が低いという欠点が
ある。ここで窒素の収率とは、窒素収率＝（回収ガス量
×回収ガス中の窒素濃度）／（原料空気量×空気中の窒
素濃度）で定義される。すなわち、従来のＰＳＡ法によ
る空気中の窒素回収方法は昇圧工程において空気による
昇圧方法を採用していたので、吸着工程を終えて排出さ
れるガス中の窒素濃度が高くなり、窒素の収率が低下す
るという問題があった。
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、空気中
の窒素および酸素を高純度で、しかも同時に回収するこ
とができる窒素および酸素の分離回収方法を提供するこ
とにある。
の窒素および酸素を高純度で、しかも同時に回収するこ
とができる窒素および酸素の分離回収方法を提供するこ
とにある。
上記目的を達成するため本発明は、複数の吸着剤充填塔
に空気を導入し、空気中の窒素を吸着させる吸着工程
と、前記窒素とともに吸着される不純物をパージするパ
ージ工程と、パージ後の吸着剤充填塔を減圧して窒素を
回収する脱着工程と、前記吸着工程で排出される酸素の
一部を空気導入方向と逆方向から前記窒素が回収された
吸着剤充填塔に導入して昇圧する昇圧工程とをそれぞれ
交互に行なわせ、前記脱着工程で回収される窒素と前記
吸着工程で排出される酸素を同時に回収することを特徴
とするものである。
に空気を導入し、空気中の窒素を吸着させる吸着工程
と、前記窒素とともに吸着される不純物をパージするパ
ージ工程と、パージ後の吸着剤充填塔を減圧して窒素を
回収する脱着工程と、前記吸着工程で排出される酸素の
一部を空気導入方向と逆方向から前記窒素が回収された
吸着剤充填塔に導入して昇圧する昇圧工程とをそれぞれ
交互に行なわせ、前記脱着工程で回収される窒素と前記
吸着工程で排出される酸素を同時に回収することを特徴
とするものである。
すなわち本発明は、前記ＰＳＡ法により空気中の窒素を
分離吸着し、吸着された窒素と吸着後ガスである酸素と
を同時に回収するもので、（１）吸着後ガスである酸素
による昇圧工程、（２）空気による窒素の吸着工程、
（３）回収窒素による不純物パージ工程、（４）減圧下
に窒素を回収する脱着工程の４工程から基本的になり、
吸着剤を充填した２基以上の塔間の流れを変化させ、す
べての塔において上記操作を繰り返すようにしたもので
ある。
分離吸着し、吸着された窒素と吸着後ガスである酸素と
を同時に回収するもので、（１）吸着後ガスである酸素
による昇圧工程、（２）空気による窒素の吸着工程、
（３）回収窒素による不純物パージ工程、（４）減圧下
に窒素を回収する脱着工程の４工程から基本的になり、
吸着剤を充填した２基以上の塔間の流れを変化させ、す
べての塔において上記操作を繰り返すようにしたもので
ある。
本発明における吸着塔の操作条件はおおむね温度５０℃
以下、操作圧力は吸着工程で常圧〜３０kg／cm2、回収
窒素によるパージ工程で常圧〜３０kg／cm2、脱着工程
で最終圧が３０Ｔｏｒｒ〜常圧であり、昇圧工程で圧力
の回復を行なう。本発明の脱着工程における減圧度は３
０〜５００Ｔｏｒｒが好ましく、特に６０〜３００Ｔｏ
ｒｒが好ましい。
以下、操作圧力は吸着工程で常圧〜３０kg／cm2、回収
窒素によるパージ工程で常圧〜３０kg／cm2、脱着工程
で最終圧が３０Ｔｏｒｒ〜常圧であり、昇圧工程で圧力
の回復を行なう。本発明の脱着工程における減圧度は３
０〜５００Ｔｏｒｒが好ましく、特に６０〜３００Ｔｏ
ｒｒが好ましい。
本発明においては、吸着後ガスである酸素を貯留塔に貯
留するとともに、昇圧工程において、その一部を吸着工
程における空気の導入方向と逆方向から塔内に導入し、
塔内を昇圧する。低窒素濃度の吸着後ガスで昇圧すると
昇圧工程終了時に吸着層窒素濃度分布が小さく、そのた
め次の吸着工程で窒素と酸素が分離し易くなる。また、
昇圧終了時の吸着層における窒素濃度分布は入口側より
他端（閉じた側）の方が濃度が高いので、昇圧用酸素は
吸着工程における空気の導入方向と逆方向から導入する
のが好ましい。
留するとともに、昇圧工程において、その一部を吸着工
程における空気の導入方向と逆方向から塔内に導入し、
塔内を昇圧する。低窒素濃度の吸着後ガスで昇圧すると
昇圧工程終了時に吸着層窒素濃度分布が小さく、そのた
め次の吸着工程で窒素と酸素が分離し易くなる。また、
昇圧終了時の吸着層における窒素濃度分布は入口側より
他端（閉じた側）の方が濃度が高いので、昇圧用酸素は
吸着工程における空気の導入方向と逆方向から導入する
のが好ましい。
本発明は、２塔以上の吸着塔を有するＰＳＡ装置に適用
することができるが、典型的な実施例として４塔式の場
合を説明する。
することができるが、典型的な実施例として４塔式の場
合を説明する。
第１図は、本発明の１実施例を示す装置系統図である。
この装置は、空気タンク１と、回収窒素タンク２と、回
収酸素タンク３と、同一容量を有する４基の吸着塔４、
５、６、７、と、ガスの供給および排出用のブロワ８、
真空ポンプ９と、前記吸着塔に設けられた切り換え用バ
ルブ群１０〜３３とから主として構成される。このよう
な構成において、昇圧工程、吸着工程、パージ工程、お
よび脱着工程は次のように行われる。
この装置は、空気タンク１と、回収窒素タンク２と、回
収酸素タンク３と、同一容量を有する４基の吸着塔４、
５、６、７、と、ガスの供給および排出用のブロワ８、
真空ポンプ９と、前記吸着塔に設けられた切り換え用バ
ルブ群１０〜３３とから主として構成される。このよう
な構成において、昇圧工程、吸着工程、パージ工程、お
よび脱着工程は次のように行われる。
（１）脱着工程が終了した塔４に、バルブ１１を開き回
収酸素タンク３から回収酸素を吸着工程における空気導
入方向と逆の方向から導入し、吸着圧まで昇圧する。
収酸素タンク３から回収酸素を吸着工程における空気導
入方向と逆の方向から導入し、吸着圧まで昇圧する。
（２）昇圧工程が終了した塔５にバルブ１９とバルブ１
８を開き、タンク１から空気を導き、塔低から導入して
窒素を吸着させる。このとき、吸着後ガスである酸素は
回収酸素タンク３に貯留される。
８を開き、タンク１から空気を導き、塔低から導入して
窒素を吸着させる。このとき、吸着後ガスである酸素は
回収酸素タンク３に貯留される。
（３）吸着工程が終了した塔６に、バルブ２６とバルブ
２２を開き、回収窒素タンク２からブロワ８により回収
窒素を塔低から導入し、吸着している不純ガス（主とし
酸素）をパージする。パージ後ガスはタンク１に戻して
再利用される。
２２を開き、回収窒素タンク２からブロワ８により回収
窒素を塔低から導入し、吸着している不純ガス（主とし
酸素）をパージする。パージ後ガスはタンク１に戻して
再利用される。
（４）窒素パージ工程が終了した塔７のバルブ３３を開
き、真空ポンプ９を用いて吸着された窒素を塔低から吸
引、脱着させ、回収窒素タンク２に導入する。
き、真空ポンプ９を用いて吸着された窒素を塔低から吸
引、脱着させ、回収窒素タンク２に導入する。
これらの操作手順をまとめれば第１表のようになる。
第１表の工程１に示すように前述の（１）〜（４）を同
時に、かつ同一時間内に行い、引き続き次のステップで
ある工程２に進み、さらに工程３および工程４に進み、
順次これらの工程を繰り返し行うものである。次に、本
発明を具体的実施例によりさらに詳細に説明する。
時に、かつ同一時間内に行い、引き続き次のステップで
ある工程２に進み、さらに工程３および工程４に進み、
順次これらの工程を繰り返し行うものである。次に、本
発明を具体的実施例によりさらに詳細に説明する。
実施例１ 第１図に示す吸着装置を用いて、吸着剤として合成ゼオ
ライト（５Ａ相当）を用い、吸着塔の充填層容積７３４
ml／塔、吸着圧力１kg／cm2・Ｇ、減圧工程の最終圧力
１００Ｔｏｒｒ、吸着温度２５℃、原料空気導入量１０
０Ｎ／ｈ、１工程の時間１２０ｓｅｃとして、空気か
ら窒素および酸素をそれぞれ分離回収する実験を行っ
た。そのフローシートを第２図に示す。
ライト（５Ａ相当）を用い、吸着塔の充填層容積７３４
ml／塔、吸着圧力１kg／cm2・Ｇ、減圧工程の最終圧力
１００Ｔｏｒｒ、吸着温度２５℃、原料空気導入量１０
０Ｎ／ｈ、１工程の時間１２０ｓｅｃとして、空気か
ら窒素および酸素をそれぞれ分離回収する実験を行っ
た。そのフローシートを第２図に示す。
本実施例において、純度が９９．９％の窒素が７８．４
Ｎ／ｈで、また純度が９９．５％の酸素が２１．６Ｎ
／ｈで得られた。なお、回収酸素には微量のアルゴン
が含まれていた。
Ｎ／ｈで、また純度が９９．５％の酸素が２１．６Ｎ
／ｈで得られた。なお、回収酸素には微量のアルゴン
が含まれていた。
本発明によれば、圧力変動吸着分離方法における昇圧用
のガスとして、原料である空気から窒素を吸着分離した
残りの酸素を用いたことにより、窒素と酸素が分離し易
くなり、窒素が選択的に吸着されるので、空気中の窒素
と酸素を同時に、しかも高純度で分離回収することがで
きる。
のガスとして、原料である空気から窒素を吸着分離した
残りの酸素を用いたことにより、窒素と酸素が分離し易
くなり、窒素が選択的に吸着されるので、空気中の窒素
と酸素を同時に、しかも高純度で分離回収することがで
きる。
第１図は、本発明の一実施例を示す空気中の窒素および
酸素の分離回収方法の装置系統図、第２図は、本発明の
一実施例におけるフローを示す図である。 １……空気タンク、２……回収窒素タンク、３……回収
酸素タンク、４〜７……吸着塔。
酸素の分離回収方法の装置系統図、第２図は、本発明の
一実施例におけるフローを示す図である。 １……空気タンク、２……回収窒素タンク、３……回収
酸素タンク、４〜７……吸着塔。
Claims (1)
- 【請求項１】複数の吸着剤充填塔に空気を導入し、空気
中の窒素を吸着させる吸着工程と、前記窒素とともに吸
着される不純物をパージするパージ工程と、パージ後の
吸着剤充填塔を減圧して窒素を回収する脱着工程と、前
記吸着工程で排出される酸素の一部を空気導入方向と逆
方向から前記窒素が回収された吸着剤充填塔に導入して
昇圧する昇圧工程とをそれぞれ交互に行なわせ、前記脱
着工程で回収される窒素と前記吸着工程で排出される酸
素を同時に回収することを特徴とする空気中の窒素およ
び酸素の分離回収方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63091951A JPH0624603B2 (ja) | 1988-04-14 | 1988-04-14 | 空気中の窒素および酸素の分離回収方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63091951A JPH0624603B2 (ja) | 1988-04-14 | 1988-04-14 | 空気中の窒素および酸素の分離回収方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01262919A JPH01262919A (ja) | 1989-10-19 |
| JPH0624603B2 true JPH0624603B2 (ja) | 1994-04-06 |
Family
ID=14040886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63091951A Expired - Lifetime JPH0624603B2 (ja) | 1988-04-14 | 1988-04-14 | 空気中の窒素および酸素の分離回収方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0624603B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3003741U (ja) * | 1994-04-30 | 1994-11-01 | 株式会社アート商会アンドー | 櫛付髪飾り留め |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5137549A (en) * | 1988-10-14 | 1992-08-11 | Vbm Corporation | Two stage super-enriched oxygen concentrator |
| US5163978A (en) * | 1991-10-08 | 1992-11-17 | Praxair Technology, Inc. | Dual product pressure swing adsorption process and system |
| CN112456453A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-03-09 | 河北昊方新能源科技有限公司 | 一种稳定的制氧制氮抽真空的四用装置 |
| JP7284420B2 (ja) * | 2021-10-14 | 2023-05-31 | ダイキン工業株式会社 | ガス組成調節装置 |
| CN114849424A (zh) * | 2022-05-23 | 2022-08-05 | 杭州普菲科空分设备有限公司 | 一种多塔联用的大型vpsa氮氧联产装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6222645A (ja) * | 1985-07-23 | 1987-01-30 | 國本 弘市 | 水虫の予防と治療及び足の防臭のための足のゆびあて |
-
1988
- 1988-04-14 JP JP63091951A patent/JPH0624603B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6222645A (ja) * | 1985-07-23 | 1987-01-30 | 國本 弘市 | 水虫の予防と治療及び足の防臭のための足のゆびあて |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3003741U (ja) * | 1994-04-30 | 1994-11-01 | 株式会社アート商会アンドー | 櫛付髪飾り留め |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01262919A (ja) | 1989-10-19 |
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