JPH09168715A - 空気分離用の前処理装置 - Google Patents

空気分離用の前処理装置

Info

Publication number
JPH09168715A
JPH09168715A JP7332185A JP33218595A JPH09168715A JP H09168715 A JPH09168715 A JP H09168715A JP 7332185 A JP7332185 A JP 7332185A JP 33218595 A JP33218595 A JP 33218595A JP H09168715 A JPH09168715 A JP H09168715A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
adsorbent
air
synthetic zeolite
impurities
adsorption tower
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.)
Pending
Application number
JP7332185A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukiyoshi Yoshimatsu
幸祥 吉松
Susumu Harada
原田  進
Kazuo Someya
和夫 染矢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP7332185A priority Critical patent/JPH09168715A/ja
Publication of JPH09168715A publication Critical patent/JPH09168715A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】近年、半導体市場に適用されている窒素ガス、
あるいは液体窒素は従来にもまして高純度化が要求さ
れ、不純物は従来より一桁以上の除去が必要となる。製
品窒素をより高純度にし、装置の信頼性を向上させるた
めには上記不純物を前処理装置(PSA装置)で極力除
去する必要がある。 【解決の手段】本発明の特徴は、吸着塔の充填剤に活性
アルミナ系の吸着剤と合成ゼオライト系の吸着剤を組み
合わせて2層に充填し、合成ゼオライト系を上方に設置
し、かつ合成ゼオライト系の吸着剤の充填高さを多くと
も500mmとした点にある。 【効果】高純度の窒素を製造できる効果がある。また、
低温域に導入される不純物が少なくなるため低温での閉
塞ポテンシャルが無くなり、信頼性の高い空気分離用の
前処理装置(PSA装置)を提供することができる効果
を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気からガス窒
素、あるいは液体窒素を得るための空気分離装置に係
り、特に空気中に含まれる炭酸ガス(CO2)、水分
(H2O)等の低温域で凝縮固化する成分、あるいは窒
素以外の高沸点成分である不純物を圧力差吸着方式で除
去する空気分離装置の前処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】空気分離用の前処理装置には、大別し
て、PSA(圧力差吸着方式)方式とTSA(温度差吸
着法式)があるが、本発明はPSA方式に関するもので
ある。PSA(圧力差吸着方式)方式は原料ガス(ここ
では空気)中の特定成分を選択的に吸着除去する吸着操
作と、吸着成分を前記吸着操作よりも低圧の圧力下で脱
着除去する脱着操作を交互に行う方法である。この方法
による特定成分の吸・脱着の方法は例えば、特公昭59
−24654号、特公昭61−29768号公報等に記
載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】近年、半導体市場に適
用されている窒素ガス、あるいは液体窒素は従来にもま
して高純度化が要求されている。例えば、特公昭61−
29768号公報で取り上げている二酸化炭素の除去は
通常1ppmとしているが、高純度化にはさらに一桁以
上の不純物の除去が必要となる。空気中に含まれる不純
物の代表例としては水分、二酸化炭素等が多量に混在し
ているが、その他にも一酸化炭素、窒素酸化物、アセチ
レン、プロパン等の炭化水素等が微量に混在している。
低温域で不純物による閉塞を防止し製造装置の信頼性を
向上させるとともに、製品窒素をより高純度にするため
には上記不純物を前処理装置(PSA装置)で極力除去
する課題がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決して、装
置の信頼性を向上させ、高純度の窒素を得るための空気
分離用のPSA装置を提案するには、前記PSA装置の
吸着塔に充填される吸着剤に特性の異なった2種類の吸
着剤を充填し、前記吸着剤をそれぞれの特性に適した箇
所に2層に充填することにより達成される。
【0005】本発明の目的は、PSA装置で空気中の不
純物を効率よく除去し、空気分離装置の信頼性を向上さ
せるとともに、高純度の窒素を製造することができる空
気分離用の前処理装置を提供するにある。
【0006】
【発明の実施の形態】一般に吸着能力が優れている吸着
剤は脱着方法が難しく、脱着能力が優れているものは吸
着方法が難しく、装置に適用するにはそれぞれの吸着剤
の特徴を生かして適所に使用されている。
【0007】空気分離装置の前処理装置の方法には前記
PSA方式の他にTSA方式がある。 TSA方式は、
吸着剤に合成ゼオライト系を使用し、脱着時は吸着圧力
より低い圧力下で、さらに吸着剤に熱を加え、吸着剤を
加熱・冷却することにより吸着剤の特定成分を脱着処理
するものである。本方法は脱着時の加熱・冷却手段を必
要とし、吸着剤もPSA方式に比べ多く必要とする。し
かし、吸着剤の加熱・冷却による理想的な脱着方法等に
より効率よく不純物を除去できる特徴を持つ。一方、P
SA方式は吸着剤に活性アルミナ系を使用し、吸・脱着
時の圧力差のみで不純物の脱着を行わせるもので、TS
A方式に比べ脱着時の加熱・冷却手段を廃止してコンパ
クトな形態として吸・脱着を行えるようにしている。本
発明は、吸着能力の高い合成ゼオライト系の吸着剤と、
脱着能力の高い活性アルミナ系の吸着剤を、その能力を
十分に発揮できる方法で充填を行った吸着塔を提供する
ものである。
【0008】以下、本発明の実施例を図面に従って説明
する。図1は本発明の第1の実施例を説明する空気分離
用の前処理装置の系統図を示す。
【0009】図1において、破線で囲った部分が本発明
の対象となる前処理装置の部分である。原料空気100
は圧縮機1で7〜8Kg/平方cm程度に圧縮され、導
管10、切替バルブ、導管11を通って吸着塔30に導
入される。吸着塔30の内部には充填剤32、33が金
網等33で仕切られ上下2層に充填されている。ここ
で、下部に設置される充填剤32は活性アルミナ系の充
填剤で、上部に設置される充填剤33は合成ゼオライト
系の充填剤である。ただし、合成ゼオライト系の充填剤
33の充填高さは多くとも500mm以下であることを
特徴とする。また、全吸着剤量に対する合成ゼオライト
系の充填剤は20%以下を特徴とする。原料空気中の前
記不純物は充填剤32、33と接触して流れる際吸着除
去される。吸着剤32でppmオーダに除去された不純
物は吸着剤33で更にppmオーダに吸着除去される。
不純物を極力除去された空気は導管12および導管13
を通って低温域3に導入される。低温域3では窒素、酸
素の沸点差を利用した精留操作により、窒素ガス及び液
体窒素に分離され、導管1から窒素ガスを、導管2より
液体窒素を製品として取り出す。
【0010】一方、脱着操作においては、他方の吸着塔
で不純物を除去された空気の一部は導管13から導管2
0および導管21を通って吸着塔40に導入され、ほと
んど大気圧に近い圧力で金網等41で仕切られた合成ゼ
オライト系の吸着剤43、活性アルミナ系の吸着剤42
が吸着した不純物の脱着を行い導管22および導管23
を通って大気に放出される。
【0011】本発明の特徴は、充填剤に活性アルミナ系
の吸着剤と合成ゼオライト系の吸着剤を組み合わせて2
層に充填し、かつ合成ゼオライト系の吸着剤の充填高さ
を多くとも500mmとした点にある。周知のごとく吸
着剤は吸着時に吸着熱を発生して温度が上昇し、脱着時
には吸熱して温度が下降する。特に合成ゼオライトは吸
着力が強いためこの傾向が顕著である。この温度変化は
吸・脱着操作に悪影響を与える。すなわち、温度上昇は
吸着操作に、温度下降は脱着操作の妨げとなる。本発明
では、PSA操作による吸・脱着の圧力差と温度変化に
よるデメリットを考慮し、合成ゼオライト系の吸着剤の
充填高さを多くとも500mmとすることにより、原料
空気中の不純物をより吸着除去できる空気分離装置の前
処理装置(PSA装置)が可能となる。本実施例での吸
着塔は2塔で説明したがPSA装置にはさらに複数の吸
着塔を使用する場合があるが、本発明はそれらにも適用
可能である。
【0012】また、低温域で窒素ガス、液体窒素を分離
する装置について説明したが低温域で酸素あるいはアル
ゴンを分離する装置でも適用可能である。
【0013】図2に本発明の第2の実施例を説明する空
気分離用の前処理装置の系統図を示す。第1の実施例と
同様、破線で囲った部分が本発明の対象となる前処理装
置の部分である。本実施例では一つの吸着塔を2分割
し、それぞれの吸着塔に合成ゼオライト系、活性アルミ
ナ系の充填剤を充填したものである。一つの吸着塔は吸
着塔30と吸着塔34が導管14で連結され、他方の吸
着塔は吸着塔40と吸着塔44が導管15で連結されて
いる。吸着塔30、40には活性アルミナ系の充填剤3
2、42が、吸着塔34、44には合成ゼオライト系の
吸着剤42、43が充填されている。本実施例において
も不純物の吸着、脱着は第一の実施例と同様の効果を得
ることができる。さらに本実施例では吸着塔を2分割し
て吸着剤を充填しているため吸着剤のメンテナンス、例
えば吸着剤の交換作業等を円滑にできる効果を得る。ま
た、導管14、15を任意にすることで吸着塔34、4
4を任意の位置に設定することができ、吸着塔全体の高
さを低くできる効果も得る。
【0014】一方、2種類の吸着剤を充填する場合、第
一の実施例のように2層に分離して行う方法と、混合し
て行う方法とがあるが、混合して行う場合も第一の実施
例と同様の効果を有する。この場合、吸着剤の混合域は
吸着塔の上方に配置され合成ゼオライト系の吸着剤の量
は全吸着剤の20%以下が望ましい。
【0015】
【発明の効果】本発明は、上記のように構成され作用を
なすため次のような効果がある。原料空気中の不純物は
吸着操作により極力除去できるため、高純度の窒素を製
造できる効果がある。また、低温域に導入される不純物
が少なくなるため低温での閉塞ポテンシャルが無くな
り、信頼性の高い空気分離用の前処理装置(PSA装
置)を提供することができる効果を得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による空気分離用の前処理装置の第1の
実施例を示す系統図である。
【図2】本発明による空気分離用の前処理装置の第2の
実施例を示す系統図である。
【符号の説明】
3…低温域、30,40,34,44…吸着塔、32,
42…吸着剤(活性アルミナ系)、33,43…吸着剤
(合成ゼオライト系)、100……原料空気。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】加圧された原料空気中の不純物を吸着塔内
    の吸着剤で吸着除去し、前記吸着圧力より低い圧力で前
    記不純物を脱着処理し、不純物が除去された空気を低温
    域に導入して精留塔で窒素ガスあるいは液体窒素等を分
    離採取する空気分離用の前処理装置において、前記吸着
    塔内の吸着剤に活性アルミナ系なる吸着剤層と合成ゼオ
    ライト系なる吸着剤層を直列に配置し、前記合成ゼオラ
    イト系の吸着剤は前記活性アルミナ系の吸着剤の上方に
    設置され、前記合成ゼオライト系の吸着剤の充填高さは
    多くとも500mm以下としたことを特徴とする空気分
    離用の前処理装置。
  2. 【請求項2】加圧された原料空気中の不純物を吸着塔内
    の吸着剤で吸着除去し、前記吸着圧力より低い圧力で前
    記不純物を脱着処理し、不純物が除去された空気を低温
    域に導入して精留塔で窒素ガスあるいは液体窒素等を分
    離採取する空気分離用の前処理装置において、前記吸着
    塔内の吸着剤に活性アルミナ系なる吸着剤層と合成ゼオ
    ライト系なる吸着剤層を直列に配置し、前記合成ゼオラ
    イト系の吸着剤は前記活性アルミナ系の吸着剤の上方に
    設置され、前記合成ゼオライト系の吸着剤量の全吸着剤
    量に占める割合を20%以下としたことを特徴とする空
    気分離用の前処理装置。
JP7332185A 1995-12-20 1995-12-20 空気分離用の前処理装置 Pending JPH09168715A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7332185A JPH09168715A (ja) 1995-12-20 1995-12-20 空気分離用の前処理装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7332185A JPH09168715A (ja) 1995-12-20 1995-12-20 空気分離用の前処理装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09168715A true JPH09168715A (ja) 1997-06-30

Family

ID=18252125

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7332185A Pending JPH09168715A (ja) 1995-12-20 1995-12-20 空気分離用の前処理装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09168715A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000059610A1 (fr) * 1999-03-30 2000-10-12 Kuraray Chemical Co., Ltd. Procede de separation de gaz melange et appareil de separation
JP2006016349A (ja) * 2004-07-02 2006-01-19 Chiyoda Corp 有機酸からのヨウ素除去方法
JPWO2005094986A1 (ja) * 2004-03-30 2008-02-14 大陽日酸株式会社 空気液化分離装置の前処理精製装置、炭化水素吸着剤、及び原料空気の前処理方法
JP2012509174A (ja) * 2008-11-18 2012-04-19 レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード 直列の単床半径方向吸着装置
CN113426246A (zh) * 2021-06-29 2021-09-24 西藏圣海诺科技有限公司 一种弥散氧气的变压吸附制氧设备

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04225813A (ja) * 1990-04-20 1992-08-14 Boc Group Inc:The 水蒸気と二酸化炭素からなる不純物を空気から除去するための圧力スウィング吸着プロセス
JPH0938446A (ja) * 1995-05-25 1997-02-10 Nippon Sanso Kk 空気液化分離装置の前処理方法及び装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04225813A (ja) * 1990-04-20 1992-08-14 Boc Group Inc:The 水蒸気と二酸化炭素からなる不純物を空気から除去するための圧力スウィング吸着プロセス
JPH0938446A (ja) * 1995-05-25 1997-02-10 Nippon Sanso Kk 空気液化分離装置の前処理方法及び装置

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000059610A1 (fr) * 1999-03-30 2000-10-12 Kuraray Chemical Co., Ltd. Procede de separation de gaz melange et appareil de separation
JPWO2005094986A1 (ja) * 2004-03-30 2008-02-14 大陽日酸株式会社 空気液化分離装置の前処理精製装置、炭化水素吸着剤、及び原料空気の前処理方法
JP4512093B2 (ja) * 2004-03-30 2010-07-28 大陽日酸株式会社 空気液化分離装置の前処理精製装置、炭化水素吸着剤、及び原料空気の前処理方法
US7931736B2 (en) 2004-03-30 2011-04-26 Taiyo Nippon Sanso Corporation Pre-purification unit of cryogenic air separation unit, hydrocarbon adsorbent, and method of pre-treating feed air
US8366806B2 (en) 2004-03-30 2013-02-05 Taiyo Nippon Sanso Corporation Pre-purification unit of cryogenic air separation unit, hydrocarbon adsorbent, and method of pre-treating feed air
JP2006016349A (ja) * 2004-07-02 2006-01-19 Chiyoda Corp 有機酸からのヨウ素除去方法
JP2012509174A (ja) * 2008-11-18 2012-04-19 レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード 直列の単床半径方向吸着装置
CN113426246A (zh) * 2021-06-29 2021-09-24 西藏圣海诺科技有限公司 一种弥散氧气的变压吸附制氧设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6849106B2 (en) Method for purifying hydrogen-based gas mixtures using a calcium x-zeolite
KR100227060B1 (ko) 기체 정제 방법 및 장치
CA2079949C (en) Low temperature pressure swing adsorption with refrigeration
JP3634115B2 (ja) ガス精製方法及び装置
US5447558A (en) Purification method and apparatus
AU711711B2 (en) Integrated air separation process
US6125655A (en) Process for purifying air by adsorbing CO2 and H2 O impurities on calcined alumina
US20020108494A1 (en) Oxygen production by adsorption
US20060254420A1 (en) Method for prepurifying air in an accelerated tsa cycle
US5551257A (en) Production of ultrahigh purity nitrogen
AU784559B2 (en) adsorption processes
JPH0239294B2 (ja)
JP2010029855A (ja) 亜酸化窒素除去方法及び装置
JPH0459926B2 (ja)
AU695114B2 (en) Purification of fluids by adsorption
AU8308198A (en) Removal of carbon dioxide from air
JPH06343813A (ja) ガス精製装置
GB2281229A (en) An adsorber vessel
KR20010067037A (ko) 공기 정화 방법 및 장치
JPH09168715A (ja) 空気分離用の前処理装置
AU659759B2 (en) Purification of argon by cryogenic adsorption
KR101044402B1 (ko) 공기 액화분리에 있어서의 원료 공기의 정제방법 및정제장치
JP3569420B2 (ja) 圧力スイング吸着法による水素製造方法
AU1001402A (en) Multi-bed adsorption process for air purification
JPH1015331A (ja) 加熱再生式圧力スイング吸着方法