JPH0687934B2 - 圧力スイング吸着方法 - Google Patents
圧力スイング吸着方法Info
- Publication number
- JPH0687934B2 JPH0687934B2 JP61208135A JP20813586A JPH0687934B2 JP H0687934 B2 JPH0687934 B2 JP H0687934B2 JP 61208135 A JP61208135 A JP 61208135A JP 20813586 A JP20813586 A JP 20813586A JP H0687934 B2 JPH0687934 B2 JP H0687934B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- pipe
- adsorption tower
- adsorption
- valve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は高純度ガスの製造に利用される圧力スイング吸
着装置（以下単にPSA装置という）の操作方法に関し、
特に不純成分を極力排除した高純度製品ガスを回収する
ための圧力スイング吸着方法に関するものである。以下
にはその代表例として原料空気からN2ガスを高純度に回
収する圧力スイング吸着方法について説明するが、本発
明方法の適用対象はこれによって限定解釈されてはなら
ない。
着装置（以下単にPSA装置という）の操作方法に関し、
特に不純成分を極力排除した高純度製品ガスを回収する
ための圧力スイング吸着方法に関するものである。以下
にはその代表例として原料空気からN2ガスを高純度に回
収する圧力スイング吸着方法について説明するが、本発
明方法の適用対象はこれによって限定解釈されてはなら
ない。
［従来の技術］ 加圧空気をPSA装置に導入しN2ガスを濃縮回収する方法
を大別すると、O2ガスを吸着剤に吸着除去する方法とN2
ガスを吸着剤に吸着させ更に脱着させる方法の２つに分
類される。このうち後者はゼオライト系の吸着剤を使用
し、N2ガス吸着後の吸着塔を真空ポンプ等によって減圧
することにより高純度N2ガスとして脱着回収する方法で
あり、以下この方法に利用される圧力スイング吸着方法
について説明する。
を大別すると、O2ガスを吸着剤に吸着除去する方法とN2
ガスを吸着剤に吸着させ更に脱着させる方法の２つに分
類される。このうち後者はゼオライト系の吸着剤を使用
し、N2ガス吸着後の吸着塔を真空ポンプ等によって減圧
することにより高純度N2ガスとして脱着回収する方法で
あり、以下この方法に利用される圧力スイング吸着方法
について説明する。
第２図は前処理塔2a,2bにおいてH2OとCO2を除去した
後、３塔式のPSA装置へO2及びN2からなる混合ガスを供
給し、N2ガスを選択的に回収する装置の概略説明図であ
る。
後、３塔式のPSA装置へO2及びN2からなる混合ガスを供
給し、N2ガスを選択的に回収する装置の概略説明図であ
る。
圧縮機９によって加圧された空気は前処理塔2a,2bのい
ずれかの吸着剤にH2O及びCO2成分を吸着させ、O2,N2成
分からなる混合ガスを３塔式PSA装置の原料ガス供給管1
aへ送り込む。該原料ガス供給管1aには自動開閉弁（以
下単に弁という）V1〜V3を介して吸着塔3a,3b,3cに接続
され、各塔の底部には弁V4〜V6を介して排ガス廃棄管4a
が連結される。該排ガス廃棄管4aは前処理塔2a,2bに連
結され、排ガスは前処理塔内のH2O,CO2の脱着に利用し
た後、放出される。また排ガス廃棄管4aの途中（弁V4〜
V6介設点より上流側）からは回収ガス抜出し管5a,5b,5c
が分岐され、夫々弁V7〜V9を介してそれより下流側で合
流される。合流された回収ガス抜出し管５には真空ポン
プ６が設けられて製品ガスホルダ20に連結され、脱着回
収された高純度N2ガスを貯留する。製品ガスホルダ20に
は、製品ガスの一部を洗浄用として抜き出す洗浄用管８
が配設され、該洗浄用管８は分岐された後弁V13〜V15を
介して吸着塔3a,3b,3cの各頂部に連結される。尚各吸着
塔3a,3b.3cは均圧配管10a,10b,10cによって直列的に連
結され、夫々には弁V10〜V12が設けられる。
ずれかの吸着剤にH2O及びCO2成分を吸着させ、O2,N2成
分からなる混合ガスを３塔式PSA装置の原料ガス供給管1
aへ送り込む。該原料ガス供給管1aには自動開閉弁（以
下単に弁という）V1〜V3を介して吸着塔3a,3b,3cに接続
され、各塔の底部には弁V4〜V6を介して排ガス廃棄管4a
が連結される。該排ガス廃棄管4aは前処理塔2a,2bに連
結され、排ガスは前処理塔内のH2O,CO2の脱着に利用し
た後、放出される。また排ガス廃棄管4aの途中（弁V4〜
V6介設点より上流側）からは回収ガス抜出し管5a,5b,5c
が分岐され、夫々弁V7〜V9を介してそれより下流側で合
流される。合流された回収ガス抜出し管５には真空ポン
プ６が設けられて製品ガスホルダ20に連結され、脱着回
収された高純度N2ガスを貯留する。製品ガスホルダ20に
は、製品ガスの一部を洗浄用として抜き出す洗浄用管８
が配設され、該洗浄用管８は分岐された後弁V13〜V15を
介して吸着塔3a,3b,3cの各頂部に連結される。尚各吸着
塔3a,3b.3cは均圧配管10a,10b,10cによって直列的に連
結され、夫々には弁V10〜V12が設けられる。
［発明が解決しようとする問題点］ 第３図は、吸着塔3a,3b,3cのうちある１塔の作動工程を
示すタイムスケジュール（時間は左から右方向に進む）
であり、吸着工程開始時から脱着工程終了時までの作動
工程を１工程サイクルとしている。この１工程サイクル
は図示の如く吸着工程、回収工程、洗浄工程及び脱着工
程より構成される。まず吸着工程では脱着された吸着塔
内を加圧すると共に、O2/N2混合ガスを供給管1aから加
圧供給し、回収目的成分のN2ガスを吸着剤に吸着させ不
純成分ガス（主にO2ガス）を排ガス廃棄管4aを介して放
出させる。又脱着工程では吸着塔を真空ポンプ６によっ
て減圧し、吸着塔内の吸着剤に吸着されたN2を脱着し回
収ガス抜き出し管５を通して製品ガスホルダ20に回収貯
留する。
示すタイムスケジュール（時間は左から右方向に進む）
であり、吸着工程開始時から脱着工程終了時までの作動
工程を１工程サイクルとしている。この１工程サイクル
は図示の如く吸着工程、回収工程、洗浄工程及び脱着工
程より構成される。まず吸着工程では脱着された吸着塔
内を加圧すると共に、O2/N2混合ガスを供給管1aから加
圧供給し、回収目的成分のN2ガスを吸着剤に吸着させ不
純成分ガス（主にO2ガス）を排ガス廃棄管4aを介して放
出させる。又脱着工程では吸着塔を真空ポンプ６によっ
て減圧し、吸着塔内の吸着剤に吸着されたN2を脱着し回
収ガス抜き出し管５を通して製品ガスホルダ20に回収貯
留する。
次に回収工程及び洗浄工程を、吸着塔3aの場合を例に挙
げて説明すると第４図（ａ）及び（ｂ）によって示され
る。即ち第４図（ａ）の状態においては、製品ガスホル
ダ側から供給される高純度N2ガスは洗浄用管８を通って
吸着塔3c内の残留O2を追放し、吸着工程の終了した吸着
塔3aへ均圧配管10cを介して送り込まれる。これらのガ
ス流れによって吸着塔3aでは回収工程が行なわれ、吸着
塔3cでは洗浄工程が行なわれる。次いで第４図（ｂ）の
状態では、吸着塔3aは洗浄工程を行ない、吸着塔3bは回
収工程を行なう。
げて説明すると第４図（ａ）及び（ｂ）によって示され
る。即ち第４図（ａ）の状態においては、製品ガスホル
ダ側から供給される高純度N2ガスは洗浄用管８を通って
吸着塔3c内の残留O2を追放し、吸着工程の終了した吸着
塔3aへ均圧配管10cを介して送り込まれる。これらのガ
ス流れによって吸着塔3aでは回収工程が行なわれ、吸着
塔3cでは洗浄工程が行なわれる。次いで第４図（ｂ）の
状態では、吸着塔3aは洗浄工程を行ない、吸着塔3bは回
収工程を行なう。
こうして第４図（ｂ）に示す洗浄工程の終了した吸着塔
3aでは、次に脱着工程が行なわれることになる。吸着塔
3aを真空ポンプ６によって減圧し、吸着剤に吸着されて
いるN2成分を回収ガス抜出し管５を介して回収しようと
すれば、吸着塔3a内だけでなく吸着塔3aに連通する配管
内も同時に減圧される。このとき弁V1,V4,V10,V13（第
２図）は、弁の機械構造的限界故に完全な遮断機能が発
揮されない場合があり、真空ポンプ６に減圧によって上
記弁の反対側（上流側）に存在するガスの一部が弁V1,
…を漏洩して回収製品ガス中に混入し、N2ガスの純度低
下を引き起こすことがある。
3aでは、次に脱着工程が行なわれることになる。吸着塔
3aを真空ポンプ６によって減圧し、吸着剤に吸着されて
いるN2成分を回収ガス抜出し管５を介して回収しようと
すれば、吸着塔3a内だけでなく吸着塔3aに連通する配管
内も同時に減圧される。このとき弁V1,V4,V10,V13（第
２図）は、弁の機械構造的限界故に完全な遮断機能が発
揮されない場合があり、真空ポンプ６に減圧によって上
記弁の反対側（上流側）に存在するガスの一部が弁V1,
…を漏洩して回収製品ガス中に混入し、N2ガスの純度低
下を引き起こすことがある。
特に原料ガス供給管1aに設けられる弁V1からの洩れが生
じる場合は、原料ガス中の不純成分ガス（O2ガス）濃度
が高い為に少しの洩れであっても製品ガスの純度がかな
り大きく低下してしまう。
じる場合は、原料ガス中の不純成分ガス（O2ガス）濃度
が高い為に少しの洩れであっても製品ガスの純度がかな
り大きく低下してしまう。
例えば吸着塔を脱着させるに当たって100Torr程度の減
圧を行なうと原料ガス供給管と吸着塔を遮断する弁から
のリークはかなりの量になり、回収製品ガス純度に及ぼ
す影響は大きくなる。ある例において原料ガス中の不純
成分が20％程度の場合には、回収ガス純度を10ppm以上
低下させることも分かっている。
圧を行なうと原料ガス供給管と吸着塔を遮断する弁から
のリークはかなりの量になり、回収製品ガス純度に及ぼ
す影響は大きくなる。ある例において原料ガス中の不純
成分が20％程度の場合には、回収ガス純度を10ppm以上
低下させることも分かっている。
そこで本発明者は吸着塔脱着工程時に不純成分を回収製
品ガス中に極力混入させない様な操作方法を開発する目
的で種々研究を積み重ねた結果、本発明方法を完成させ
るに至った。
品ガス中に極力混入させない様な操作方法を開発する目
的で種々研究を積み重ねた結果、本発明方法を完成させ
るに至った。
［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成し得た本発明圧力スイング吸着方法は、
吸着塔の脱着工程直前に、原料ガス供給管の開閉弁の原
料ガス供給源側を原料ガス組成よりも回収目的成分の多
く含まれるガスによって置換する点を要旨とするもので
ある。
吸着塔の脱着工程直前に、原料ガス供給管の開閉弁の原
料ガス供給源側を原料ガス組成よりも回収目的成分の多
く含まれるガスによって置換する点を要旨とするもので
ある。
［作用］ 本発明では、脱着工程を行なおうとする吸着塔に連通さ
れる配管のうち、原料ガス供給管に接続される配管から
不純成分が混入されるのを次の手段によって極力防止す
るものである。
れる配管のうち、原料ガス供給管に接続される配管から
不純成分が混入されるのを次の手段によって極力防止す
るものである。
即ち次工程で脱着の行なわれる吸着塔と原料ガス供給管
を遮断する自動開閉弁の原料ガス供給管側の配管内を、
原料ガス組成よりも多くの回収目的成分を含むガスによ
って予め置換しておき、吸着塔減圧脱着時に万一リーク
が発生しても不純成分が回収製品ガス中に混入して回収
されるのを最小限に抑制するのである。
を遮断する自動開閉弁の原料ガス供給管側の配管内を、
原料ガス組成よりも多くの回収目的成分を含むガスによ
って予め置換しておき、吸着塔減圧脱着時に万一リーク
が発生しても不純成分が回収製品ガス中に混入して回収
されるのを最小限に抑制するのである。
［実施例］ 第１図は本発明に利用されるPSA装置の代表的な実施例
を示す概略説明図である。第２図に示した従来例と相違
する部分は、理解の便の為に２重平行線（第１図）で示
した点に存在する。即ち（１）洗浄用管８と原料ガス供
給管1aの弁V1〜V3を連通する置換用管12及び置換用分岐
管12a〜12cを設けた点、及び（２）原料ガス供給管1a及
び排ガス廃棄管4aを接続する連結管11を設けた点にあ
る。尚原料ガス供給管1a,連結管11及び各置換用分岐管1
2a〜12cには夫々弁A1,A2及びB1〜B3を配設する。
を示す概略説明図である。第２図に示した従来例と相違
する部分は、理解の便の為に２重平行線（第１図）で示
した点に存在する。即ち（１）洗浄用管８と原料ガス供
給管1aの弁V1〜V3を連通する置換用管12及び置換用分岐
管12a〜12cを設けた点、及び（２）原料ガス供給管1a及
び排ガス廃棄管4aを接続する連結管11を設けた点にあ
る。尚原料ガス供給管1a,連結管11及び各置換用分岐管1
2a〜12cには夫々弁A1,A2及びB1〜B3を配設する。
次に、例えば吸着塔3aの脱着工程直前に本発明方法によ
って原料ガス供給管の一部（１）を高純度N2ガスによ
って置換する方法を示す。
って原料ガス供給管の一部（１）を高純度N2ガスによ
って置換する方法を示す。
まず原料ガス供給管1aの弁A1を閉鎖して原料ガスのPSA
装置への導入を一時中止し、弁B1及びA2を開放して洗浄
ガスを実線矢印に沿って洗浄管８→弁B1→原料ガス供給
管の一部１→連結管11→排ガス廃棄管4aの経路に流
す。該洗浄ガスの導入は吸着塔3aの脱着工程直前の数秒
間で完了させ、弁A1の開放、弁B1及びA2の閉鎖は連続し
て瞬時に行なわれ、吸着塔3aの脱着工程及び他塔での吸
着工程を上記工程の後に連続して行なう。この結果原料
ガス供給管の一部１では高純度のN2ガスが滞留するこ
とになり、V1で洩れを生じても低純度N2ガスが真空ポン
プ６を介して製品ガスホルダーに混入されることはなく
なる。
装置への導入を一時中止し、弁B1及びA2を開放して洗浄
ガスを実線矢印に沿って洗浄管８→弁B1→原料ガス供給
管の一部１→連結管11→排ガス廃棄管4aの経路に流
す。該洗浄ガスの導入は吸着塔3aの脱着工程直前の数秒
間で完了させ、弁A1の開放、弁B1及びA2の閉鎖は連続し
て瞬時に行なわれ、吸着塔3aの脱着工程及び他塔での吸
着工程を上記工程の後に連続して行なう。この結果原料
ガス供給管の一部１では高純度のN2ガスが滞留するこ
とになり、V1で洩れを生じても低純度N2ガスが真空ポン
プ６を介して製品ガスホルダーに混入されることはなく
なる。
上記の様な一部配管内における低純度ガスと高純度ガス
との置換は他の弁付近においても他の吸着塔の工程を乱
さない範囲で実施することが可能であり、置換するガス
も洗浄ガスに限らず吸着塔洗浄後のガスを利用するもの
等であっても構わない。従って本発明方法に利用される
PSA装置は第１図に示す構造のものに限定されず、前・
後記の主旨に沿って適宜設計変更を加えたものが利用さ
れる。
との置換は他の弁付近においても他の吸着塔の工程を乱
さない範囲で実施することが可能であり、置換するガス
も洗浄ガスに限らず吸着塔洗浄後のガスを利用するもの
等であっても構わない。従って本発明方法に利用される
PSA装置は第１図に示す構造のものに限定されず、前・
後記の主旨に沿って適宜設計変更を加えたものが利用さ
れる。
上記した例ではN2ガスの濃縮回収方法の例を示して説明
してきたが、本発明はN2ガス回収の他H2ガス回収やCOガ
ス回収等にも適用される。
してきたが、本発明はN2ガス回収の他H2ガス回収やCOガ
ス回収等にも適用される。
［発明の効果］ 本発明方法によって回収目的成分の回収率を低下させる
ことなく、高純度の回収目的成分ガスが得られる様にな
った。
ことなく、高純度の回収目的成分ガスが得られる様にな
った。
第１図は本発明に利用されるPSA装置の代表的な実施例
を示す概略説明図、第２図は従来のPSA装置を示す概略
説明図、第３図は従来のPSA装置を使った場合の工程を
示す模式説明図、第４図（ａ），（ｂ）は吸着塔3aの回
収工程及び洗浄工程を示す説明図である。 １……原料ガス供給管、2a,2b……前処理塔 3a,3b,3c……吸着塔 ４……排ガス廃棄管、５……回収ガス抜き出し管 ６……真空ポンプ、８……洗浄用管 ９……圧縮機 10a,10b,10c……均圧配管 11……連結管、12……置換用管 V1〜V15,A1,A2,B1〜B3……自動開閉弁
を示す概略説明図、第２図は従来のPSA装置を示す概略
説明図、第３図は従来のPSA装置を使った場合の工程を
示す模式説明図、第４図（ａ），（ｂ）は吸着塔3aの回
収工程及び洗浄工程を示す説明図である。 １……原料ガス供給管、2a,2b……前処理塔 3a,3b,3c……吸着塔 ４……排ガス廃棄管、５……回収ガス抜き出し管 ６……真空ポンプ、８……洗浄用管 ９……圧縮機 10a,10b,10c……均圧配管 11……連結管、12……置換用管 V1〜V15,A1,A2,B1〜B3……自動開閉弁
Claims (1)
- 【請求項１】吸着剤に吸着させたガス成分を減圧によっ
て脱着回収する圧力スイング吸着方法において、吸着塔
の脱着工程直前に、原料ガス供給管の開閉弁の原料ガス
供給源側を原料ガス組成よりも回収目的成分の多く含ま
れるガスによって置換することを特徴とする圧力スイン
グ吸着方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61208135A JPH0687934B2 (ja) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | 圧力スイング吸着方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61208135A JPH0687934B2 (ja) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | 圧力スイング吸着方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6365928A JPS6365928A (ja) | 1988-03-24 |
| JPH0687934B2 true JPH0687934B2 (ja) | 1994-11-09 |
Family
ID=16551212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61208135A Expired - Lifetime JPH0687934B2 (ja) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | 圧力スイング吸着方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0687934B2 (ja) |
-
1986
- 1986-09-04 JP JP61208135A patent/JPH0687934B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6365928A (ja) | 1988-03-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR960004606B1 (ko) | 공기로부터 고순도의 산소가스를 제조하는 방법 | |
| US5620501A (en) | Recovery of trace gases from gas streams | |
| DE3267066D1 (en) | Adsorption process for the separation of hydrocarbons | |
| JPH0687934B2 (ja) | 圧力スイング吸着方法 | |
| JPS61230715A (ja) | Ｐｓａ装置を使つたガス濃縮回収方法 | |
| JP3219612B2 (ja) | 混合ガスより一酸化炭素及び水素を併産する方法 | |
| JPH0687935B2 (ja) | 圧力スイング吸着装置 | |
| JPS61136419A (ja) | 圧力スイング吸着の選択脱着方法 | |
| JPH0312307A (ja) | 空気分離方法 | |
| JPH0517133Y2 (ja) | ||
| JPH0149530B2 (ja) | ||
| JPH0372326B2 (ja) | ||
| JPS6362521A (ja) | 圧力スイング吸着装置 | |
| JPH0691925B2 (ja) | 圧力スイング吸着方法及び装置 | |
| JP3121293B2 (ja) | 圧力スイング吸着方式による混合ガス分離方法 | |
| KR0145787B1 (ko) | 압력변동흡착식 산소제조방법 | |
| JPH0264004A (ja) | 圧力スイング吸着式高純度窒素製造方法およびその装置 | |
| JPS6287402A (ja) | 空気から高純度窒素を分離回収する方法 | |
| JP2504448B2 (ja) | 圧力スイング吸着装置 | |
| JPS58167410A (ja) | アルゴンの製造方法 | |
| KR19990050313A (ko) | 제품질소 농도에 따른 압력변동흡착식 질소제조장치와 방법 | |
| KR19990039543A (ko) | 3탑 압력순환식 흡착장치 및 원료기체의 분리방법 | |
| JPH0239928B2 (ja) | ||
| JPH0583286B2 (ja) | ||
| JP3031797B2 (ja) | 圧力変動吸着分離方法 |