JPH0871351A - 圧力変動吸着分離法による空気分離方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製品回収率を高く保ちながら酸素発生量を高
めることができるとともに、高純度の窒素も採取するこ
とができ、動力原単位の低減も図れる圧力変動吸着分離
法による空気分離方法及び装置を提供する。 【構成】 吸着工程を終了して再生工程に入る前の吸着
筒に窒素を導入して筒内のガスを排出する窒素洗浄工程
を行い、該窒素洗浄工程で排出されたガスを吸着工程に
入った吸着筒内に空気の導入に先立って又は空気と同時
に導入するとともに、再加圧工程では、吸着筒の出口側
からの酸素導入と入口側からの空気導入とを同時に行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧力変動吸着分離法に
よる空気分離方法及び装置に関し、詳しくは、窒素を優
先的に吸着する吸着剤を用いた圧力変動（プレッシャー
スイング）吸着分離法により、空気中の酸素と窒素とを
分離する方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】空気中
の酸素と窒素とを分離して酸素や窒素を製品として採取
する装置として、圧力変動吸着分離法（ＰＳＡ法）によ
る空気分離装置（ＰＳＡ装置）が広く知られている。主
に酸素を製品として採取する酸素ＰＳＡ装置では、一般
に、窒素を優先的に吸着するゼオライトを吸着剤として
充填した複数の吸着筒を用いており、基本的には、各吸
着筒について、原料空気を導入して酸素と窒素とを分離
する吸着工程と、吸着剤に吸着した窒素を脱着して吸着
剤を再生する再生工程とを順次繰返すことにより、連続
的に濃縮酸素を発生するように構成されている。

【０００３】このような酸素ＰＳＡ装置においては、ゼ
オライトの窒素に対する高い選択吸着特性を利用して空
気から酸素を濃縮分離するものであるが、酸素とアルゴ
ンとがゼオライトに対して略同一の吸着特性を持つこと
から、分離濃縮された酸素はアルゴンを含むため、その
最高濃度は概ね９５％であった。

【０００４】一方、酸素を使用する上で酸素濃度に制約
がある場合、例えば、金属の切断に酸素を用いる場合
は、９９．５％程度の酸素濃度がないと、切断スピード
や切断面の滑らかさの点で問題がある。また、病院等で
用いられる医療用の酸素は、薬事法で９９．５％以上の
酸素濃度が必要と指定されている。しかし、電気炉を用
いた製鋼，パルプの漂白，排水処理等、工業的規模で大
量に酸素を消費する多くの用途では９５％以下の酸素濃
度で十分であり、酸素ＰＳＡ法の適用範囲は極めて広い
といえる。このようなことから、酸素濃度が９０％前後
で良く、しかも大量の酸素を消費するユーザーに対し
て、より安価な酸素を供給するために、ＰＳＡ装置には
様々な改良が加えられてきた。

【０００５】ＰＳＡ装置の性能を向上させるための着目
ポイントとしては、装置の小型化のために使用する吸着
剤の剤当たり製品発生量を大きくすること、動力原単位
を下げるために製品回収率を高くすること、の２点が重
要である。特に、大型のＰＳＡ装置では、電力原単位を
下げることが製品ガスの生産コストを下げる上で有効で
あり、製品回収率を高めるための様々な工夫が成されて
きている。

【０００６】例えば、特公平３−５３９６５号公報に記
載の方法では、窒素を優先的に吸着する吸着剤を用いた
酸素ＰＳＡ装置において、加圧下での吸着工程を終了し
た吸着筒内に窒素を導入し、筒内に存在する幾分酸素が
濃縮されたガスを排出する窒素洗浄を行い、この窒素洗
浄により吸着筒から排出された酸素濃縮ガスを原料ガス
として再使用することにより、製品酸素の回収率を高め
るようにしている。

【０００７】ところが、この方法では、高い酸素回収率
を得ることはできるが、洗浄用窒素を加圧供給するため
の窒素圧縮機が間欠的な運転になるため、動力的に無駄
があり、さらに、窒素洗浄により発生した酸素濃縮ガス
を原料空気圧縮機の吐出側に送入しているため、前記窒
素圧縮機の吐出圧を高くしなければならず大きい動力を
必要とするなどの問題があり、また、再生工程後の吸着
筒内を製品酸素により吸着操作圧力まで高めるための製
品加圧工程がサイクルタイムの１／３より短いため、短
時間で多量の酸素を吸着筒へ逆戻ししなければならず、
これにより、酸素を発生している吸着筒内の圧力が変化
して性能低下を生じたり、酸素による吸着剤の吹上げを
生じたりするなどの問題もあった。

【０００８】また、特開昭５１−５１４１９号公報に記
載された方法においても、上記同様の洗浄工程を行うこ
とにより製品回収率の向上を図っている。しかし、実施
例に記載されている２筒式のプロセスにおいては、吸着
筒自体は簡略化されているが、製品吐出が間欠的である
ため、酸素貯槽や窒素貯槽を設けなければならず、装置
構成としては複雑なものとなっている。また、真空ポン
プや洗浄用窒素圧縮機（ポンプ）のいずれもが間欠運転
となるため、動力的なロスが大きいという問題がある。

【０００９】しかしながら、窒素を優先的に吸着する吸
着剤を用いたＰＳＡ装置においては、吸着工程を終了し
た吸着筒に窒素を導入して窒素洗浄を行うことにより、
該吸着筒内に存在する酸素が濃縮されているガスを導出
し、これを原料ガスとして回収する方法は、製品回収率
を向上させるための方法として優れた方法であるといえ
る。このような窒素洗浄工程を組み込んだＰＳＡ装置で
は、基本的に、「吸着」「窒素洗浄」「再生」「再加
圧」の４工程を行うことが必須となる。

【００１０】また、一般的に、ＰＳＡ装置としては、製
品が常にいずれかの吸着筒から発生していること、真空
ポンプ，空気送風機、窒素送風機等がいずれの時点でも
有効に稼働していること、吸着筒の数がなるべく少ない
こと、さらに、吸着工程開始時の弁切替時点で既に筒内
が吸着工程を実施すべき圧力になっており、弁の切替操
作あるいは酸素の導出等によって筒内の圧力が大きく変
動しないこと、などを満足することが実用装置として望
まれる。

【００１１】そこで本発明は、製品回収率を高く保ちな
がら酸素発生量を高めることができるとともに、高純度
の窒素も採取することができ、動力原単位の低減も図れ
る圧力変動吸着分離法による空気分離方法及び装置を提
供することを目的としている。

【００１２】

【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法による空気分離方法
は、窒素を優先的に吸着する吸着剤を充填した複数の吸
着筒を用い、該吸着筒内に空気を導入して前記吸着剤に
窒素を吸着させ、酸素を分離導出する吸着工程と、吸着
筒内を減圧して前記吸着工程で吸着剤に吸着した窒素を
脱着させて導出する再生工程と、該再生工程後の吸着筒
内を吸着圧力に加圧する再加圧工程とに順次切換えて空
気中の酸素と窒素とを分離する圧力変動吸着分離法によ
る空気分離方法において、前記吸着工程を終了して再生
工程に入る前の吸着筒に窒素を導入して筒内のガスを排
出する窒素洗浄工程を行い、該窒素洗浄工程で排出され
たガスを吸着工程に入った吸着筒内に空気の導入に先立
って又は空気と同時に導入するとともに、前記再加圧工
程では、吸着筒の出口側からの酸素導入と入口側からの
空気導入とを同時に行うことを特徴としている。

【００１３】また、本発明方法は、前記吸着工程におい
て、前記窒素洗浄工程で排出されたガスを導入して酸素
と窒素とを分離する時間と、空気を導入して酸素と窒素
とを分離する時間との比が、１：０．５〜４．０である
こと、さらに、前記再加圧工程において、導入される酸
素と空気とによる筒内の圧力上昇の比が、１：０．５〜
３であることを特徴としている。

【００１４】本発明の圧力変動吸着分離法による空気分
離装置は、窒素を優先的に吸着する吸着剤を充填した複
数の吸着筒と、該吸着筒の入口側に接続した空気配管及
び該空気配管を介して吸着筒内に原料となる空気を供給
する送風機と、吸着筒で分離した酸素を導出する吸着筒
の出口側に接続した酸素配管と、吸着筒の入口側に接続
した窒素配管及び該窒素配管を介して吸着筒内を減圧
し、吸着剤に吸着した窒素を脱着して導出する真空ポン
プと、該真空ポンプの吐出側と前記送風機の吸入側とを
接続する洗浄用配管と、吸着筒の出口側と他の吸着筒の
入口側とを接続する回収配管と、前記酸素配管から分岐
して吸着筒の出口側に接続した加圧用配管とを備えたこ
とを特徴としている。

【００１５】

【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。まず、図１は、ＰＳＡ装置
の一例を示すものであって、吸着剤として窒素を優先的
に吸着するゼオライトを充填した３基の吸着筒Ａ，Ｂ，
Ｃを備えた３筒式のＰＳＡ装置を示している。

【００１６】このＰＳＡ装置は、前記３基の吸着筒Ａ，
Ｂ，Ｃと、原料である空気を所定圧力に昇圧して前記吸
着筒に供給する第１送風機１と、前記吸着筒内を真空排
気する真空ポンプ２と、前記吸着筒に洗浄用窒素及び加
圧用空気を供給する第２送風機３とを有するもので、各
吸着筒の入口側には、前記第１送風機１の吐出側に接続
する空気配管１１，２１，３１と、前記真空ポンプ２の
吸入側に接続する窒素配管１２，２２，３２と、前記第
２送風機３の吐出側に接続する入口側回収配管１３，２
３，３３とが設けられ、また、各吸着筒の出口側には、
分離した酸素を導出する酸素配管１４，２４，３４と、
前記第２送風機３の吸入側に接続する出口側回収配管１
５，２５，３５と、前記酸素配管１４，２４，３４が合
流する酸素主管４から分岐した加圧用配管１６，２６，
３６とが設けられている。また、真空ポンプ２の吐出側
に設けられたドレンセパレーター５と前記第１送風機１
の吸入側との間には、洗浄用配管６が設けられている。

【００１７】これらの各配管及び第１送風機１の空気吸
入管７，第２送風機３の空気吸入管８には、それぞれ所
定のタイミングで切換え開閉される切換弁（各配管の符
号に「ｖ」を付して示す。）が設けられ、また、酸素主
管４の製品酸素導出部、加圧用配管の主管部９及び製品
窒素導出管１０には、それぞれ流量調節弁４ｖ，９ｖ，
１０ｖが設けられている。

【００１８】上記ＰＳＡ装置は、上記多数の切換弁を所
定の順序で開閉して連続的に酸素及び窒素を発生するも
のであり、各吸着筒Ａ，Ｂ，Ｃを、それぞれ吸着工程、
洗浄工程、再生工程、再加圧工程に順次切換え、これを
繰り返して行うことにより、空気中の酸素と窒素とを分
離して酸素及び窒素を製品として発生させる。

【００１９】各吸着筒Ａ，Ｂ，Ｃ内には、入口側に乾燥
剤が、出口側に窒素を優先的に吸着する吸着剤が充填さ
れている。乾燥剤としては、シリカゲル，活性アルミ
ナ，ゼオライト等が用いられ、吸着剤としては、ゼオラ
イト、例えばモレキュラシーブス５Ａ，１０Ｘ，１３Ｘ
やモルデナイト等が用いられる。

【００２０】次に、上記ＰＳＡ装置を使用した本発明方
法の一実施例を説明する。各吸着筒Ａ，Ｂ，Ｃは、表１
に示す６段階の順序で各工程に切換えられるもので、吸
着筒Ａ，Ｂ，Ｃが、それぞれ吸着工程，洗浄工程，再生
工程，再加圧工程を行って１回のサイクルとなる。

【００２１】

【表１】

【００２２】まず、第１段階は、吸着筒Ａ（以下、Ａ筒
という）が再加圧工程を終了して吸着工程の前段の回収
ガス分離操作に入った段階、吸着筒Ｂ（以下、Ｂ筒とい
う）が吸着工程を終了して洗浄工程に入った段階、吸着
筒Ｃ（以下、Ｃ筒という）が再生工程の後段のパージ操
作に入った段階であり、Ａ筒の出口側から酸素が導出さ
れ、Ｃ筒の入口側から窒素が導出されている状態であ
る。

【００２３】このとき、各部のガスの流れは、図２に太
線で示す状態になっており、Ａ筒では、切換弁１３ｖ及
び切換弁１４ｖが開、Ｂ筒では切換弁２１ｖ及び切換弁
２５ｖが開、Ｃ筒では切換弁３２ｖ及び切換弁３６ｖが
開であり、また、洗浄用配管６の切換弁６ｖ及び各流量
調節弁４ｖ，９ｖ，１０ｖも開となっており、他の切換
弁は全て閉じられている。

【００２４】すなわち、Ａ筒で分離した酸素は、酸素配
管１４，酸素主管４を経て採取されるとともに、その一
部が、流量調節弁９ｖで流量を調節されて加圧用配管の
主管部９に分岐し、加圧用配管３６を通ってＣ筒の出口
側から導入される。Ｃ筒は、再生工程の前段のパージ操
作を行っており、筒内に存在する窒素が出口側から導入
される前記酸素により押出され、窒素配管３２を介して
真空ポンプ２に吸入され、ドレンセパレーター５，製品
窒素導出管１０を経て採取される。

【００２５】上記窒素の一部は、第１送風機１で吸入さ
れることによりドレンセパレーター５部分から洗浄用配
管６に分岐し、第１送風機１で所定圧力、例えば５００
ｍｍＡｑ（約８００Ｔｏｒｒ）に昇圧された後、空気配
管２１を通ってＢ筒に導入される。この窒素は、Ｂ筒内
に存在する空気あるいは空気より若干酸素濃度の高いガ
スを押出し、Ｂ筒から出口側回収配管２５に回収ガスと
して排出する。

【００２６】上記出口側回収配管２５に排出された回収
ガスは、第２送風機３からＡ筒の入口側回収配管１３を
通ってＡ筒内に導入され、回収ガス中の窒素が吸着剤に
吸着して酸素と分離し、分離した酸素が前述のように酸
素配管１４を通って導出される。

【００２７】なお、この工程において、第２送風機３で
回収ガスを吸入すると同時に空気を吸入することも可能
であり、回収ガスと空気とを同時にＡ筒内に導入するよ
うにしてもよい。

【００２８】第２段階は、Ａ筒が吸着工程後段の空気分
離操作に入った段階、Ｂ筒が洗浄工程を終了して再生工
程前段の排気操作に入った段階、Ｃ筒が再生工程を終了
して再加圧工程に入った段階であり、Ａ筒の出口側から
酸素が導出され、Ｂ筒の入口側から窒素が導出されてい
る状態である。

【００２９】このとき、各部のガスの流れは、図３に太
線で示す状態になっており、Ａ筒では、切換弁１１ｖ及
び切換弁１４ｖが開、Ｂ筒では切換弁２２ｖのみが開、
Ｃ筒では切換弁３３ｖ及び切換弁３６ｖが開であり、第
１送風機１の空気吸入管７及び第２送風機３の空気吸入
管８の切換弁７ｖ，８ｖが開になる。各流量調節弁４
ｖ，９ｖ，１０ｖは開状態を継続しており、他の切換弁
は全て閉じられた状態になる。

【００３０】すなわち、Ａ筒には、空気吸入管７から吸
入されて第１送風機１で昇圧された原料空気が空気配管
１１を介して導入されており、乾燥剤により水分を除去
された後、窒素や炭酸ガスが吸着剤に吸着することによ
り分離した酸素が酸素配管１４，酸素主管４を経て採取
されるとともに、その一部が、流量調節弁９ｖで流量を
調節されて加圧用配管の主管部９に分岐し、加圧用配管
３６を通ってＣ筒の出口側から導入される。再加圧工程
中のＣ筒には、前記出口側からの酸素の導入と同時に、
空気吸入管８から吸入されて第２送風機３で昇圧された
空気が入口側回収配管３３を介して導入されており、こ
の空気と前記酸素とによりＣ筒内が所定圧力、通常は吸
着圧力まで加圧される。このとき、Ｃ筒への空気導入量
によっては、第２送風機３で昇圧した空気を、図３に破
線で示すように、吸着工程にあるＡ筒に導入するように
してもよい。

【００３１】また、洗浄工程を終えて再生工程に入った
Ｂ筒では、再生工程前段の排気操作が行われており、筒
内が真空ポンプ２により排気されて減圧され、洗浄工程
で筒内に導入された窒素及び吸着剤から吸着した窒素が
窒素配管２２を介して導出され、ドレンセパレーター
５，製品窒素導出管１０を経て採取される。

【００３２】第３段階は、吸着工程を終了したＡ筒が第
１段階におけるＢ筒と同じ洗浄工程に、再生工程前段の
排気操作を終了したＢ筒が第１段階におけるＣ筒と同じ
再生工程後段のパージ操作に、再加圧工程を終了したＣ
筒が第１段階におけるＡ筒と同じ吸着工程前段の回収ガ
ス分離操作に入る。以下、第４〜第６段階では、Ａ筒
は、再生工程前段の排気操作、再生工程後段のパージ操
作、再加圧工程を順次行い。Ｂ筒は、再加圧工程、吸着
工程前段の回収ガス分離操作、吸着工程後段の空気分離
操作を順次行い。Ｃ筒は、吸着工程後段の空気分離操
作、洗浄工程、再生工程前段の排気操作を順次行う。

【００３３】上記各段階を繰り返し行うことにより、空
気中の酸素と窒素とを分離して両者をそれぞれ連続的に
採取することができ、窒素による洗浄工程と、酸素及び
空気による再加圧工程とを行うことにより、製品収率を
向上させることができる。さらに、洗浄用の窒素ガスを
送風機の吸入側から導入するとともに、各送風機や真空
ポンプを連続的に効率よく稼働させておくことができる
ので、動力費の低減も図れる。

【００３４】上記各段階の時間は、通常は、吸着工程に
ある吸着筒での窒素の吸着能力により決定されるもの
で、該吸着筒から導出する酸素が製品品位を保っている
時間だけ行われ、一般的には、吸着工程が６０〜１２０
秒程度である。また、吸着工程における回収ガス分離操
作と空気分離操作との時間配分は、洗浄工程にある吸着
筒から回収するガスを他の吸着工程にある吸着筒に導入
するのに十分な回収ガス分離操作時間をとることが好ま
しく、一般的には、「回収ガス分離操作時間」：「空気
分離操作時間」を１：０．５〜４の範囲にすることが好
ましい。

【００３５】すなわち、図４に示すように、吸着工程を
終了したＢ筒内の吸着相は、その大部分が窒素分
（Ｎ₂ ）であるが、出口側には比較的濃縮された酸素分
（Ｏ₂ ）が残留している。この酸素濃縮領域は、筒の長
さと径との関係によっても異なるが、通常は、筒の全長
に対して１／５程度である。ここで、主として酸素を製
品として採取する場合の回収操作は、図５に示すよう
に、Ｂ筒出口側の酸素濃度の高い部分だけを洗浄用窒素
で押出して吸着工程中のＡ筒に回収し、その後、Ａ筒に
空気を導入してこの部分が筒出口に達するまで、すなわ
ち図４におけるＢ筒と同じようになるまで吸着工程を行
うようにする。この吸着工程における筒内流速は、略一
定であることが望ましいため、流速を一定とすれば、回
収ガス分離操作時間と空気分離操作時間との時間配分の
比は、最大で１：４になる。

【００３６】また、主として窒素を製品として採取する
場合は、図６に示すように、Ｂ筒内の出口側から２／３
程度の位置まで残留する酸素分を洗浄工程で窒素により
完全に排出することが窒素純度を上げるためには望まし
い。したがって、洗浄工程の時間、即ち回収ガス分離操
作時間を長くしてＢ筒内が略完全に窒素に置き換った時
点で再生工程、即ち窒素採取操作に入ることが望まし
く、一方、吸着工程にあるＡ筒では、窒素分が出口から
流出する前に吸着工程を終了することが望ましいため、
このときの回収ガス分離操作時間と空気分離操作時間と
の時間配分の比は、筒内流速を一定とすれば、１：０．
５になる。

【００３７】また、空気分離操作時間が短いと、収率は
高くなるが、外部からの空気の取込み量が減少するの
で、剤当たりの製品発生量が低下し、逆に空気分離操作
時間が長過ぎると、回収操作を十分に行うことができ
ず、製品回収率が期待するほど上昇しないという不都合
を生じる。

【００３８】また、再加圧工程において出口側から導入
する酸素と入口側から導入する空気との比率は、それぞ
れの圧力上昇の比が酸素：空気＝１：０．５〜３の範囲
になるように設定することが好ましい。この再加圧時の
圧力配分の調整は、例えば、次のようにして行うことが
できる。まず、運転開始時に、酸素加圧のみとして、そ
の加圧量を加圧用配管の流量調節弁９ｖで調整する。例
えば、２５０Ｔｏｒｒから８００Ｔｏｒｒ（５００ｍｍ
Ａｑ）まで加圧する場合、再加圧工程の所定時間内に
（８００−２５０）／２＋２５０＝５２５Ｔｏｒｒまで
酸素で加圧できるように流量調節弁９ｖを調整し、次い
で空気吸入管８の切換弁８ｖを開きながら空気を吸入し
て加圧を行い、切換弁８ｖの開く速度を弁開度調節機構
等で調節し、加圧終了圧力が所定時間内に８００Ｔｏｒ
ｒになるように設定する。

【００３９】ここで空気の導入量が少ないと再加圧のた
めの酸素を短時間に多量に必要とするため、吸着工程に
ある吸着筒の圧力変動を引き起こすおそれがあり、空気
の導入量が多いと過大な流量で空気が流入し、窒素分が
吸着筒を吹き抜けて製品の回収率を低下させるという不
都合を生じることがある。

【００４０】なお、上記工程において、再生工程後段の
酸素によるパージ操作は、吸着剤に吸着している窒素を
置換脱着するのに有効であるが、工程としては必須のも
のではなく省略することも可能である。

【００４１】また、装置構成において、第２送風機３を
省略することも可能である。すなわち、洗浄工程で排出
された回収ガスを吸着工程にある吸着筒に導入するため
には、洗浄工程にある吸着筒と吸着工程にある吸着筒と
を直列に連結した形にすればよいため、圧力損失が小さ
ければ、中間の第２送風機３が無くても回収ガスを吸着
工程にある吸着筒に導入することが可能であり、圧力損
失が大きい場合でも、第１送風機１で通常の２倍の圧力
損失分を賄うことができればよい。このとき、再加圧工
程における吸着筒への空気の導入は、排気操作による筒
内の負圧を利用して行うことができる。この構成は、送
風機を一つ省略できるので、費用的効果は大きい。

【００４２】さらに、上記操作により、空気中の酸素と
窒素とを分離してそれぞれを製品として採取することが
可能であるが、高濃度の窒素を得る目的の場合は、窒素
による洗浄を多くすればよい。また、酸素あるいは窒素
のいずれか一方のみを必要とする場合は、他方のガスは
排ガスとして排出すればよい。

【００４３】次に、酸素採取を主目的とした場合と高純
度の窒素を得ることを主目的とした場合とにおける実験
結果を示す。比較例として、前記特公平３−５３９６５
号記載の方法による結果を示す。

【００４４】酸素採取を主目的とした場合 実験結果 比較例 実験例 吸着剤１トンあたりの 酸素発生量 ５０Ｎｍ³ ／ｈ ５３Ｎｍ³ ／ｈ 酸素回収率 ９０％ ９０％ 酸素濃度 ９０％ ９０％ 窒素濃度 ９７．５％ ９７．５％ 必要動力 ４５ｋＷ ４０ｋＷ （必要動力は酸素量１００Ｎｍ³ ／ｈ規模を想定した計算値）

【００４５】高純度の窒素を得ることを主目的とした場
合 実験結果 比較例 実験例 吸着剤１トンあたりの 酸素発生量 ４８Ｎｍ³ ／ｈ ５１Ｎｍ³ ／ｈ 酸素回収率 ９０％ ９０％ 酸素濃度 ９０％ ９０％ 吸着剤１トンあたりの 窒素発生量 ２０８Ｎｍ³ ／ｈ ２２１Ｎｍ³ ／ｈ 窒素回収率 ９８％ ９８％ 窒素濃度 ９９．５％ ９９．５％ 必要動力 ４５ｋＷ ４０ｋＷ （必要動力は酸素量１００Ｎｍ³ ／ｈ規模を想定した計算値） なお、本実施例では、最も好ましい形態として３筒式の
ＰＳＡ装置を例示したが、３筒式以外でも実施可能であ
る。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高収率で製品酸素、製品窒素を得ることができるととも
に、動力費の低減も図ることができ、酸素及び／又は窒
素を大量に消費するユーザーに対して、より安価な酸素
や窒素を供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のＰＳＡ装置の一実施例を示す系統図
である。

【図２】 ガスの流れの説明図である。

【図３】 ガスの流れの説明図である。

【図４】 回収操作の説明図である。

【図５】 回収操作の説明図である。

【図６】 回収操作の説明図である。

【符号の説明】

Ａ，Ｂ，Ｃ…吸着筒、１…第１送風機、２…真空ポン
プ、３…第２送風機、６…洗浄用配管、７，８…空気吸
入管

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 窒素を優先的に吸着する吸着剤を充填し
   た複数の吸着筒を用い、該吸着筒内に空気を導入して前
   記吸着剤に窒素を吸着させ、酸素を分離導出する吸着工
   程と、吸着筒内を減圧して前記吸着工程で吸着剤に吸着
   した窒素を脱着させて導出する再生工程と、該再生工程
   後の吸着筒内を吸着圧力に加圧する再加圧工程とに順次
   切換えて空気中の酸素と窒素とを分離する圧力変動吸着
   分離法による空気分離方法において、前記吸着工程を終
   了して再生工程に入る前の吸着筒に窒素を導入して筒内
   のガスを排出する窒素洗浄工程を行い、該窒素洗浄工程
   で排出されたガスを吸着工程に入った吸着筒内に空気の
   導入に先立って又は空気と同時に導入するとともに、前
   記再加圧工程では、吸着筒の出口側からの酸素導入と入
   口側からの空気導入とを同時に行うことを特徴とする圧
   力変動吸着分離法による空気分離方法。
2. 【請求項２】 前記吸着工程において、前記窒素洗浄工
   程で排出されたガスを導入して酸素と窒素とを分離する
   時間と、空気を導入して酸素と窒素とを分離する時間と
   の比が、１：０．５〜４．０であることを特徴とする請
   求項１記載の圧力変動吸着分離法による空気分離方法。
3. 【請求項３】 前記再加圧工程において、導入される酸
   素と空気とによる筒内の圧力上昇の比が、１：０．５〜
   ３であることを特徴とする請求項１記載の圧力変動吸着
   分離法による空気分離方法。
4. 【請求項４】 窒素を優先的に吸着する吸着剤を充填し
   た複数の吸着筒と、該吸着筒の入口側に接続した空気配
   管及び該空気配管を介して吸着筒内に原料となる空気を
   供給する送風機と、吸着筒で分離した酸素を導出する吸
   着筒の出口側に接続した酸素配管と、吸着筒の入口側に
   接続した窒素配管及び該窒素配管を介して吸着筒内を減
   圧し、吸着剤に吸着した窒素を脱着して導出する真空ポ
   ンプと、該真空ポンプの吐出側と前記送風機の吸入側と
   を接続する洗浄用配管と、吸着筒の出口側と他の吸着筒
   の入口側とを接続する回収配管と、前記酸素配管から分
   岐して吸着筒の出口側に接続した加圧用配管とを備えた
   ことを特徴とする圧力変動吸着分離法による空気分離装
   置。