JPH08173744A - 圧力変動吸着分離装置における製品ガス供給量の調節方法 - Google Patents

圧力変動吸着分離装置における製品ガス供給量の調節方法

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JPH08173744A
JPH08173744A JP6326389A JP32638994A JPH08173744A JP H08173744 A JPH08173744 A JP H08173744A JP 6326389 A JP6326389 A JP 6326389A JP 32638994 A JP32638994 A JP 32638994A JP H08173744 A JPH08173744 A JP H08173744A
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JP
Japan
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product gas
amount
pressure
gas
control valve
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JP6326389A
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English (en)
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Shin Hayashi
伸 林
Kazuto Osogoshi
和人 獺越
Kenji Ikeda
賢治 池田
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Japan Oxygen Co Ltd
Nippon Sanso Corp
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Japan Oxygen Co Ltd
Nippon Sanso Corp
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  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 PSA装置から供給する製品ガス量を使用先
の消費量に合わせて増減するにあたり、容易かつ円滑に
製品ガス量の変更を行うことができるPSA装置におけ
る製品ガス供給量の調節方法を提供する。 【構成】 製品ガスの供給量を変更する信号の入力によ
り、製品ガス圧縮機3の吐出側と吸入側とを接続する循
環経路5に設けた循環流量制御弁4の開度を調節して吐
出側から吸入側に循環するガス量を調節することによ
り、製品ガス圧縮機3から製品ガス供給経路6に送出す
る製品ガス量が変更後の設定流量になるように調節する
とともに、前記製品ガス供給経路6に設けた調節弁7
を、予め設定されたガス流れ条件に応じた開度に調節す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、圧力変動吸着分離装置
における製品ガス供給量の調節方法に関し、詳しくは、
圧力変動吸着分離装置から使用先に供給する製品ガス量
を、使用先の消費量に応じて調節する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】圧力変動吸着分離装置(以下、PSA装
置という)は、各種ガスの分離あるいは精製用の装置と
して工業的に広く用いられている。例えば、窒素を優先
的に吸着する性質を有するゼオライトを吸着剤として用
いた、いわゆる酸素PSAは、空気から酸素を分離製造
する装置として多くの装置が稼働している。
【0003】上記酸素PSAは、ゼオライトを充填した
複数の吸着筒、例えば3基の吸着筒を、それぞれ吸着工
程と再生工程とに順次切換えて連続的に酸素を製造する
ものであるが、工業的規模で使用される酸素PSAで
は、酸素発生量に比例して大量の電力を消費するため、
使用先の酸素消費量が減少した場合には、酸素PSAの
運転状態を減量運転モードに変更し、酸素発生量を減少
させるとともに電力消費量を節減するようにしている。
【0004】すなわち、上記酸素PSAのようなPSA
装置では、製品ガスの消費量の増減に伴って装置の運転
モードを変更し、製品ガス発生量を増減するようにして
いるが、従来の方法では、装置からの製品ガスの発生量
や発生速度,純度,圧力等の流れ特性を監視しながら運
転モードの変更を行い、製品ガス供給量の増減を行うよ
うにしていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年の大型酸
素PSAでは、大気圧吸着・真空再生を行う、いわゆる
VSAプロセスを用いているため、吸着筒出口の製品酸
素の圧力は略大気圧であり、吸着筒から取出した製品酸
素を使用先が希望する圧力で供給するためには、製品ガ
ス供給経路に圧縮機を設ける必要がある。
【0006】したがって、このような製品ガス圧送用の
圧縮機を備えたPSA装置で製品供給量を変化させるた
めには、PSA装置の発生製品ガスの流量を変化させる
手段と、製品ガス圧縮機の吐出量を変化させる手段とを
一体化させた運転システムを構築することが必要になっ
てくる。
【0007】そこで本発明は、PSA装置から供給する
製品ガス量を使用先の消費量に合わせて増減するにあた
り、容易かつ円滑に製品ガス量の変更を行うことができ
るPSA装置における製品ガス供給量の調節方法を提供
することを目的としている。
【0008】
【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分離装置における製品ガス
供給量の調節方法は、原料ガス圧縮機を有する圧力変動
吸着分離装置から導出された製品ガスを製品ガス圧縮機
で所定圧力に圧縮して供給する方法において、製品ガス
の供給量を変更する信号の入力により、前記製品ガス圧
縮機の吐出側と吸入側とを接続する循環経路に設けた循
環流量制御弁の開度を調節して吐出側から吸入側に循環
するガス量を調節することにより、製品ガス圧縮機から
製品ガス供給経路に送出する製品ガス量が変更後の設定
流量になるように調節するとともに、前記製品ガス供給
経路に設けた調節弁を、予め設定されたガス流れ条件に
応じた開度に調節することを特徴としている。
【0009】
【作 用】上記構成によれば、製品ガスの供給量を減量
する場合には、循環流量制御弁を開き方向に作動させて
循環ガス量を増大させることにより、製品ガス供給経路
に送出する製品ガス量を減少させることができ、製品ガ
ス供給経路の調節弁を所定の開度に調節することによ
り、製品ガスの圧力や流量を所定の条件に見合った圧力
や流量にすることができる。また、製品ガスの供給量を
増量する場合は、循環流量制御弁を閉じ方向に作動させ
て循環ガス量を減少させることにより、製品ガス供給経
路に送出する製品ガス量を増大させることができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明を、図面に基づいてさらに詳細
に説明する。図1は、本発明方法を実施するための装置
構成の一例を示すもので、低圧ブロワーの原料ガス圧縮
機1を有する圧力変動吸着分離装置(PSA装置)2の
製品ガス供給系統に、製品ガス圧縮機3と、該製品ガス
圧縮機3の吐出側と吸入側とを接続し、かつ、循環流量
制御弁4を備えた循環経路5と、製品ガス圧縮機3の下
流側の製品ガス供給経路6に設けた調節弁7と、製品ガ
スの圧力及び流量をそれぞれ測定する流量計F及び圧力
計Pと、製品ガス供給量を変更する信号の入力により前
記循環流量制御弁4の開度を調節するとともに、前記流
量計F及び圧力計Pの測定値に基づいて前記調節弁7の
開度を調節する制御器8とを設けたものである。
【0011】上記PSA装置2は、例えば、窒素を優先
的に吸着するゼオライトを用いた周知の酸素PSAであ
って、前記ゼオライトを充填した複数の吸着筒をそれぞ
れ吸着工程,再生工程や再加圧工程に順次切換えて連続
的に酸素を製造するものであり、製品ガスである酸素
は、PSA装置2の製品出口配管2aから導出され、製
品ガス圧縮機3で所定圧力まで昇圧された後、調節弁7
を経て製品ガス供給経路6から使用先に供給される。
【0012】上記構成において、製品ガスである酸素ガ
スの減量が必要となったときには、制御器8に人為的に
必要な減量程度を入力し、制御器8を介して製品ガス圧
縮機3の循環経路5に設けた循環流量制御弁4を開方向
に作動させる。すなわち、制御器8は、入力された減量
程度に応じて循環流量制御弁4をあらかじめ設定されて
いる開度まで開く。
【0013】これにより、製品ガス圧縮機3で昇圧され
た製品酸素の一部が循環経路5を通って圧縮機吸入側に
戻されるので、調節弁7を経て製品ガス供給経路6から
使用先に供給される製品酸素量が減少することになる。
【0014】同時に、制御器8は、前記圧力計P及び流
量計Fの測定値に基づいて予め設定されたガス流れ条件
に応じて前記調節弁7の開度を調節する。例えば、製品
酸素の使用先が圧力変動を嫌う電炉関係等の場合は、調
節弁7に主として圧力調節を行う調節弁を用い、圧力計
Pの測定値に基づいて調節弁7の開度を調節し、製品ガ
ス供給経路6から使用先に供給する製品酸素を所定圧力
にする。また、製品酸素の使用先が流量変動を嫌う紙パ
ルプ関係等の場合は、調節弁7に主として流量調節を行
う調節弁を用い、流量計Fの測定値に基づいて調節弁7
の開度を調節し、製品ガス供給経路6から使用先に供給
する製品酸素を所定流量にする。
【0015】前記循環流量制御弁4の開度調節は、減量
程度に見合った弁開度をあらかじめ確認しておき、この
弁開度を開度設定器にて設定することで行うことができ
る。この際、循環流量制御弁4は、自動的に弁開度を変
更できることが必要であるから、空気圧作動の自動弁や
モーター駆動弁等を用いる必要がある。
【0016】減量状態から通常の状態あるいは他の減量
状態に移行する際も上記操作と同様であり、製品酸素量
の変更をするとの信号を入力するだけで自動的に調節さ
れる。すなわち、製品酸素量が増加する場合であれば、
循環流量制御弁4の開度は閉方向に移行し、製品ガス供
給経路6の調整弁7は、所定圧力及び/又は所定流量を
達成するために開方向に移行する。
【0017】このようにして製品ガスの供給量を調節す
ることにより、ガス量の変更を自動的に短時間で行うこ
とができる。このような調節方法は、製品ガス使用量に
変動が少なく、比較的一定の圧力/流量で常に使用して
いるようなガスの使用先において特に有効である。
【0018】一方、製品ガスの減量時には、製品ガスの
一部が循環経路5を通って圧縮機吸入側、即ち、PSA
装置2の製品出口配管2aに戻されるので、PSA装置
2でも、前記製品ガスの減量程度に応じて従来から行わ
れているサイクルタイムの延長と、延長された時間帯に
おける真空ポンプ等の無負荷運転による消費動力の削減
等の減量運転操作を行い、製品ガス発生量を減少させる
ことが好ましい。
【0019】また、PSA装置2で減量運転を行う際
に、原料ガス圧縮機1から送られる原料ガス供給量の調
整は、原料ガス圧縮機1のタイプによって異なる。例え
ば、ブロワータイプの圧縮機の場合で、上限吐出圧が1
000mmAq程度の低圧用ブロワーの場合は、図2に
符号A,B,Cで示すように、吐出圧力の変化によりそ
の吐出ガス量が大きく変化する。一般に、大型酸素PS
A装置の場合、吸着圧力はおおよそ大気圧付近であり、
原料ガス圧縮機1には、低圧ブロワータイプが使用され
る。
【0020】通常の運転において、例えば、図2に符号
Aで示す特性のブロワーを使用する場合、吸着圧力が5
00mmAq程度のときの風量は、約130m3 /mi
nであるが、製品ガス減量時に製品ガスの一部が製品出
口配管2aに戻されて吸着筒出口側の圧力が上昇し、吸
着圧力が例えば700mmAq程度になると、低圧ブロ
ワータイプの圧縮機の特性から、吐出圧力が上昇すると
吐出ガス量が減少するので、必然的にPSA装置2に送
られる原料ガス量が約70m3 /minに減少し、PS
A装置2から発生する製品ガス量も、これに伴って減少
することになる。すなわち、低圧用ブロワーを用いる場
合は、製品ガス流路の流量調節を行うだけで原料空気量
も調節される。
【0021】なお、上記実施例では酸素PSAの例で操
作の説明を行ったが、他のPSA装置、例えば窒素PS
A,炭酸ガスPSA,水素PSA等にも同様にして適用
することができる。
【0022】次に、酸素PSA装置を用いて、以下の条
件で本発明を実施した実験例について説明する。 製品酸素流量 :1000Nm3 /h(100%運
転時) 製品酸素圧力 :9.5kg/cm2 ・G 流量変更の条件 :75%及び50%
【0023】まず、制御器8において、減量モードとし
て、75%(50%)モードを選択スイッチで選択する
と、制御器8から75%(50%)モードに対応する信
号が循環流量制御弁4に送られ、循環流量制御弁4は、
即座に指定のモードに対応した開度に変更される。
【0024】また、製品ガス供給経路6の調節弁7は圧
力調整弁であって、製品ガス圧縮機3の循環流量制御弁
4の開度変更によって製品ガス供給経路6の圧力が変わ
ったことを検知し、圧力設定器に設定してある圧力に自
動調整される。この結果、製品ガス供給経路6に流れる
ガス量も、モードによって設定した流量に収束した。こ
の時のガス流量の状態とガス圧力の状態を図3に、操作
結果を下記にそれぞれ示す。
【0025】 操作結果 モード 流 量 圧 力 収束までの時間 [Nm3 /h] [Kg/cm2 ・G] 75% 750 9.5 2分 50% 500 9.5 2分
【0026】なお、調節弁7として流量調整弁を用いた
場合は、圧力変化にかかわらず、減量モードに対応した
製品ガス流量になるように調節弁7が作動する。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
製品ガス圧縮機の循環流量制御弁の開度を調節するとと
もに、製品ガス供給経路に設けた調節弁をガス流れ条件
に応じた開度に調節するので、PSA装置から供給する
製品ガス量を使用先の消費量に合わせて容易かつ円滑に
変更することができる。
【0028】また、上記循環流量制御弁の開度調節と製
品ガス供給経路の調節弁の開度調節を一つの制御器から
の信号で制御することにより、PSA装置の自動化が可
能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を実施するための装置構成の一例を示
す系統図である。
【図2】 低圧用ブロワーの吐出圧力と吐出ガス量との
関係を示す図である。
【図3】 モード変更時の製品ガスの流量変化と圧力変
化の状態を示す図である。
【符号の説明】
1…原料ガス圧縮機、2…PSA装置、3…製品ガス圧
縮機、4…循環流量制御弁、5…循環経路、6…製品ガ
ス供給経路、7…調節弁、8…制御器、F…流量計、P
…圧力計

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原料ガス圧縮機を有する圧力変動吸着分
    離装置から導出された製品ガスを製品ガス圧縮機で所定
    圧力に圧縮して供給する方法において、製品ガスの供給
    量を変更する信号の入力により、前記製品ガス圧縮機の
    吐出側と吸入側とを接続する循環経路に設けた循環流量
    制御弁の開度を調節して吐出側から吸入側に循環するガ
    ス量を調節することにより、製品ガス圧縮機から製品ガ
    ス供給経路に送出する製品ガス量が変更後の設定流量に
    なるように調節するとともに、前記製品ガス供給経路に
    設けた調節弁を、予め設定されたガス流れ条件に応じた
    開度に調節することを特徴とする圧力変動吸着分離装置
    における製品ガス供給量の調節方法。
JP6326389A 1994-12-27 1994-12-27 圧力変動吸着分離装置における製品ガス供給量の調節方法 Pending JPH08173744A (ja)

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US08/578,224 US5704964A (en) 1994-12-27 1995-12-26 Pressure swing adsorption process
CN95109999A CN1091630C (zh) 1994-12-27 1995-12-27 压力变动吸附分离方法
CNB011435305A CN1200759C (zh) 1994-12-27 2001-12-07 压力变动吸附分离方法

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5039861B1 (ja) * 2012-01-30 2012-10-03 住友精化株式会社 製品ガス供給方法、および製品ガス供給システム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5039861B1 (ja) * 2012-01-30 2012-10-03 住友精化株式会社 製品ガス供給方法、および製品ガス供給システム

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Effective date: 20040824