JPH10113527A - 濃縮酸素回収方法 - Google Patents
濃縮酸素回収方法Info
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- JPH10113527A JPH10113527A JP9108970A JP10897097A JPH10113527A JP H10113527 A JPH10113527 A JP H10113527A JP 9108970 A JP9108970 A JP 9108970A JP 10897097 A JP10897097 A JP 10897097A JP H10113527 A JPH10113527 A JP H10113527A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 窒素ガスと酸素ガスを主成分とする混合ガ
スよりＰＳＡ法で酸素を濃縮する方法において、再生後
の圧力回復工程で混合ガス等を吸着槽の入口端から導入
しても、窒素ガスが出口端から破過しないようにする。 【解決手段】 再生後の圧力回復工程において、濃縮
酸素ガス溜め槽より濃縮酸素の一部を一方の吸着槽
（Ｂ）の出口端に逆流させながら、混合ガス又は他方の
吸着槽（Ａ）の出口端からの残留酸素ガスを上記一方の
吸着槽（Ｂ）の入口端より導入して、当該一方の吸着槽
（Ｂ）の出口端から槽内の窒素ガスが上昇移動して、破
過するのを抑制する。
スよりＰＳＡ法で酸素を濃縮する方法において、再生後
の圧力回復工程で混合ガス等を吸着槽の入口端から導入
しても、窒素ガスが出口端から破過しないようにする。 【解決手段】 再生後の圧力回復工程において、濃縮
酸素ガス溜め槽より濃縮酸素の一部を一方の吸着槽
（Ｂ）の出口端に逆流させながら、混合ガス又は他方の
吸着槽（Ａ）の出口端からの残留酸素ガスを上記一方の
吸着槽（Ｂ）の入口端より導入して、当該一方の吸着槽
（Ｂ）の出口端から槽内の窒素ガスが上昇移動して、破
過するのを抑制する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は窒素、酸素混合ガス
よりプレッシャースイング法（以下ＰＳＡ法という）に
より、酸素を濃縮回収する方法に関するものである。Ｐ
ＳＡ法により得られる酸素は、酸素を連続的に多量に使
用する産業、具体的に電炉製鋼、水処理用酸素曝気、バ
ルブ漂白、溶融炉、オゾン発生装置等の分野で利用さ
れ、安価で手軽に酸素を供給する方法として近年増々普
及している。
よりプレッシャースイング法（以下ＰＳＡ法という）に
より、酸素を濃縮回収する方法に関するものである。Ｐ
ＳＡ法により得られる酸素は、酸素を連続的に多量に使
用する産業、具体的に電炉製鋼、水処理用酸素曝気、バ
ルブ漂白、溶融炉、オゾン発生装置等の分野で利用さ
れ、安価で手軽に酸素を供給する方法として近年増々普
及している。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ＰＳＡ
法により酸素を濃縮する従来の技術としては、吸着槽を
３槽もしくは４槽設け、吸着、回収、脱着、昇圧等の各
工程を順次くりかえすことにより濃縮酸素が高い回収率
で得られる様工夫された方法が主流を占めており、一定
量の濃縮酸素を発生させる為の吸着剤の量を少なくし、
装置を簡略化したいという希望はありながら実際には甚
だ困難なことであった。
法により酸素を濃縮する従来の技術としては、吸着槽を
３槽もしくは４槽設け、吸着、回収、脱着、昇圧等の各
工程を順次くりかえすことにより濃縮酸素が高い回収率
で得られる様工夫された方法が主流を占めており、一定
量の濃縮酸素を発生させる為の吸着剤の量を少なくし、
装置を簡略化したいという希望はありながら実際には甚
だ困難なことであった。
【０００３】そこで、吸着槽を２槽にしたＰＳＡ法の例
としては特開昭59-199503 号公報に見られる様に均圧操
作を組み込んで酸素回収率を３５％程度と比較的高くす
る方法が知られているが、この場合製品酸素濃度が４５
％と低く、逆に製品酸素濃度を９０％と高くすると回収
率が２０％にまで下り、酸素濃度の高いものを高い回収
率で得ることは２槽式ＰＳＡ法では限界があるとされて
いた。その理由としては、２槽式は３槽式または４槽式
に比べて吸着工程の前準備として吸着圧力に相当する圧
力にまで濃縮酸素で昇圧させる昇圧工程に充分な時間を
割くことができないという時間制限があった。その結
果、昇圧の圧力が充分に上昇しないうちに原料混合ガス
が吸着槽へ供給される為流入速度が速くなり、従って吸
着剤への窒素ガスの吸着が不充分となって破過しやすい
状態を作り出していた。その対策として、前記特開昭59
-199503 号公報に見られる様に原料ガスの供給速度を
０．５ないし１．５Nm3/H/kg吸着剤に制限する様な方法
が採用されていたが、原料ガスのみで昇圧することには
基本的に無理があり、この方法で操作する限り窒素ガス
の吸着剤に対する吸着破過は避けられない問題であっ
た。
としては特開昭59-199503 号公報に見られる様に均圧操
作を組み込んで酸素回収率を３５％程度と比較的高くす
る方法が知られているが、この場合製品酸素濃度が４５
％と低く、逆に製品酸素濃度を９０％と高くすると回収
率が２０％にまで下り、酸素濃度の高いものを高い回収
率で得ることは２槽式ＰＳＡ法では限界があるとされて
いた。その理由としては、２槽式は３槽式または４槽式
に比べて吸着工程の前準備として吸着圧力に相当する圧
力にまで濃縮酸素で昇圧させる昇圧工程に充分な時間を
割くことができないという時間制限があった。その結
果、昇圧の圧力が充分に上昇しないうちに原料混合ガス
が吸着槽へ供給される為流入速度が速くなり、従って吸
着剤への窒素ガスの吸着が不充分となって破過しやすい
状態を作り出していた。その対策として、前記特開昭59
-199503 号公報に見られる様に原料ガスの供給速度を
０．５ないし１．５Nm3/H/kg吸着剤に制限する様な方法
が採用されていたが、原料ガスのみで昇圧することには
基本的に無理があり、この方法で操作する限り窒素ガス
の吸着剤に対する吸着破過は避けられない問題であっ
た。
【０００４】本発明者らはこの様な状況に鑑み、経済的
に有利な２槽式において上記の問題を解決する為種々検
討を重ねた結果、吸着槽のガス出口側に濃縮酸素のガス
留め槽を設け、ガス回収や原料混合ガスの導入時に濃縮
酸素の一部をこのガス留め槽より逆流させることによ
り、前記窒素ガスの吸着破過を未然に防ぐ方法を見出し
本発明に到達した。
に有利な２槽式において上記の問題を解決する為種々検
討を重ねた結果、吸着槽のガス出口側に濃縮酸素のガス
留め槽を設け、ガス回収や原料混合ガスの導入時に濃縮
酸素の一部をこのガス留め槽より逆流させることによ
り、前記窒素ガスの吸着破過を未然に防ぐ方法を見出し
本発明に到達した。
【０００５】
【課題を解決する為の手段】本発明は、従来困難とされ
ていた２槽式において９０％以上の濃縮酸素を高い回収
率で得る方法を提供することを目的とするものであり、
その要旨は「窒素ガスと酸素ガスを主成分とする混合ガ
スより、プレッシャースイング法により酸素を濃縮する
方法において、吸着剤としてゼオライトモレキュラーシ
ーブを充填したＡ，Ｂ２槽の吸着槽とその出口側に２槽
共有の濃縮酸素ガス留め槽とを備えた装置を用いて、 前記混合ガスをＡ槽の入口端より大気圧以上２kg/c
m2G 未満の圧力で導入して窒素ガスを選択吸着させなが
ら出口端より濃縮された酸素を濃縮酸素ガス溜め槽に蓄
える吸着工程、 Ｂ槽の入口端より１００mmHg以上４００mmHg以下の
圧力にまで減圧した状態で窒素ガスを脱着させてＢ槽の
吸着剤を再生する再生工程、 吸着の終了したＡ槽の入口端への混合ガスの導入を
停止し、出口端より槽内の残留酸素ガスの一部を減圧脱
着を続けるＢ槽の出口端に導入してガスを回収する回収
工程、 濃縮酸素ガス溜め槽より濃縮酸素の一部をＢ槽の出
口端に逆流させながら、前記混合ガス及びＡ槽の出口端
からの残留酸素ガスの少なくとも一方をＢ槽の入口端よ
り導入してＢ槽の圧力を上昇させる圧力回復工程、を逐
次Ａ，Ｂ各槽交互にくりかえすことを特徴とする濃縮酸
素回収方法。」にある。
ていた２槽式において９０％以上の濃縮酸素を高い回収
率で得る方法を提供することを目的とするものであり、
その要旨は「窒素ガスと酸素ガスを主成分とする混合ガ
スより、プレッシャースイング法により酸素を濃縮する
方法において、吸着剤としてゼオライトモレキュラーシ
ーブを充填したＡ，Ｂ２槽の吸着槽とその出口側に２槽
共有の濃縮酸素ガス留め槽とを備えた装置を用いて、 前記混合ガスをＡ槽の入口端より大気圧以上２kg/c
m2G 未満の圧力で導入して窒素ガスを選択吸着させなが
ら出口端より濃縮された酸素を濃縮酸素ガス溜め槽に蓄
える吸着工程、 Ｂ槽の入口端より１００mmHg以上４００mmHg以下の
圧力にまで減圧した状態で窒素ガスを脱着させてＢ槽の
吸着剤を再生する再生工程、 吸着の終了したＡ槽の入口端への混合ガスの導入を
停止し、出口端より槽内の残留酸素ガスの一部を減圧脱
着を続けるＢ槽の出口端に導入してガスを回収する回収
工程、 濃縮酸素ガス溜め槽より濃縮酸素の一部をＢ槽の出
口端に逆流させながら、前記混合ガス及びＡ槽の出口端
からの残留酸素ガスの少なくとも一方をＢ槽の入口端よ
り導入してＢ槽の圧力を上昇させる圧力回復工程、を逐
次Ａ，Ｂ各槽交互にくりかえすことを特徴とする濃縮酸
素回収方法。」にある。
【０００６】以上の方法において、Ａ，Ｂ２槽の吸着槽
のガス出口側に設ける２槽共有の濃縮酸素ガス留め槽は
通常１槽であるが、複数槽であってもよく、その全容量
が吸着槽１槽当たりの容量に等しいかそれ以上の大きさ
を持っていることが必要である。
のガス出口側に設ける２槽共有の濃縮酸素ガス留め槽は
通常１槽であるが、複数槽であってもよく、その全容量
が吸着槽１槽当たりの容量に等しいかそれ以上の大きさ
を持っていることが必要である。
【０００７】本発明において最も重要な特徴は、次の吸
着工程に備えて行われる圧力回復工程において、一方の
吸着槽の入口端からガス（混合ガス又は他方の吸着槽か
らの残留酸素ガス）導入する際に、濃縮酸素ガス留め槽
に蓄えられた濃縮酸素の一部を当該一方の吸着槽の出口
端より逆流させる点にある。これによって、上記一方の
吸着槽の入口端からのガス導入（混合ガス又は他方の吸
着槽からの残留酸素ガスの導入）により押し上げられる
槽内の窒素ガスが吸着槽の出口端に移動するのを抑制
し、窒素ガスが吸着槽の出口端から破過するのを防止す
るのである。この結果、これによって製品酸素濃度を上
昇させることができる。
着工程に備えて行われる圧力回復工程において、一方の
吸着槽の入口端からガス（混合ガス又は他方の吸着槽か
らの残留酸素ガス）導入する際に、濃縮酸素ガス留め槽
に蓄えられた濃縮酸素の一部を当該一方の吸着槽の出口
端より逆流させる点にある。これによって、上記一方の
吸着槽の入口端からのガス導入（混合ガス又は他方の吸
着槽からの残留酸素ガスの導入）により押し上げられる
槽内の窒素ガスが吸着槽の出口端に移動するのを抑制
し、窒素ガスが吸着槽の出口端から破過するのを防止す
るのである。この結果、これによって製品酸素濃度を上
昇させることができる。
【０００８】本発明の好適実施例によれば、上記圧力回
復工程は、一方の吸着槽の入口端に他方の吸着槽からの
残留酸素ガスを導入しつつ当該一方の吸着槽の出口端よ
り濃縮酸素を逆流させる蓄圧工程と、それに引き続き上
記一方の吸着槽の入口端に混合ガスを導入しつつ当該一
方の吸着槽の出口端より濃縮酸素を逆流させる昇圧工程
と、に分けて行うことができる。但し、蓄圧工程と昇圧
工程とは、上記一方の吸着槽の圧力を次の吸着工程に備
えて回復させ、且つ、濃縮酸素ガス溜め槽からの濃縮酸
素の逆流により窒素ガスの破過を防止する点では同じで
あり、両者を特に区別する必要はない。
復工程は、一方の吸着槽の入口端に他方の吸着槽からの
残留酸素ガスを導入しつつ当該一方の吸着槽の出口端よ
り濃縮酸素を逆流させる蓄圧工程と、それに引き続き上
記一方の吸着槽の入口端に混合ガスを導入しつつ当該一
方の吸着槽の出口端より濃縮酸素を逆流させる昇圧工程
と、に分けて行うことができる。但し、蓄圧工程と昇圧
工程とは、上記一方の吸着槽の圧力を次の吸着工程に備
えて回復させ、且つ、濃縮酸素ガス溜め槽からの濃縮酸
素の逆流により窒素ガスの破過を防止する点では同じで
あり、両者を特に区別する必要はない。
【０００９】一方、本発明の方法における吸着工程と再
生工程は一般的なものであり、本発明の要部を構成する
ものではない。また、再生工程は、吸着槽の入口端から
の吸引減圧のみによる脱着工程と、吸着槽の入口端から
吸引減圧した状態で濃縮酸素ガス溜め槽から濃縮酸素を
吸着槽の出口端より逆流させる洗浄工程とに分けて行っ
てもよい。
生工程は一般的なものであり、本発明の要部を構成する
ものではない。また、再生工程は、吸着槽の入口端から
の吸引減圧のみによる脱着工程と、吸着槽の入口端から
吸引減圧した状態で濃縮酸素ガス溜め槽から濃縮酸素を
吸着槽の出口端より逆流させる洗浄工程とに分けて行っ
てもよい。
【００１０】本発明は、混合ガスを大気圧以上２kg/cm2
G 未満の圧力で吸着槽に導入し、１００mmHg以上４００
mmHg以下の圧力で減圧脱着する低圧法に適用される。具
体的にこの方法を説明すると、窒素ガスを選択的に吸着
するゼオライトモレキュラーシーブの如き吸着剤を充填
したＡ，Ｂ槽２槽の吸着槽とその出口側に２槽共通に導
管で接続された濃縮酸素ガス留め槽を１槽以上設け、窒
素ガスと酸素ガスを主成分とする混合ガスをブロアーで
昇圧して一方の槽（例えばＡ槽）に導入する。この場
合、混合ガスを大気圧以上２kg/cm2G 未満の圧力にまで
昇圧し他の槽（例えばＢ槽）を真空ポンプで１００mmHg
以上４００mmHg以下の圧力にまで減圧脱着させることに
よって吸着剤の脱着再生を行う。脱着工程の末期、１０
秒〜３０秒間濃縮酸素ガス留め槽より蓄えられた濃縮酸
素の一部を逆流させて、吸着剤の洗浄再生を行う。その
流量はガス留め槽より製品ガスとして抜き出される濃縮
酸素ガス流量の１．２〜３．５倍が適当である。少なす
ぎると脱着再生が不充分となり濃縮酸素の濃度が低下
し、逆に多すぎると製品としての濃縮酸素量が減少して
しまうので好ましくない。
G 未満の圧力で吸着槽に導入し、１００mmHg以上４００
mmHg以下の圧力で減圧脱着する低圧法に適用される。具
体的にこの方法を説明すると、窒素ガスを選択的に吸着
するゼオライトモレキュラーシーブの如き吸着剤を充填
したＡ，Ｂ槽２槽の吸着槽とその出口側に２槽共通に導
管で接続された濃縮酸素ガス留め槽を１槽以上設け、窒
素ガスと酸素ガスを主成分とする混合ガスをブロアーで
昇圧して一方の槽（例えばＡ槽）に導入する。この場
合、混合ガスを大気圧以上２kg/cm2G 未満の圧力にまで
昇圧し他の槽（例えばＢ槽）を真空ポンプで１００mmHg
以上４００mmHg以下の圧力にまで減圧脱着させることに
よって吸着剤の脱着再生を行う。脱着工程の末期、１０
秒〜３０秒間濃縮酸素ガス留め槽より蓄えられた濃縮酸
素の一部を逆流させて、吸着剤の洗浄再生を行う。その
流量はガス留め槽より製品ガスとして抜き出される濃縮
酸素ガス流量の１．２〜３．５倍が適当である。少なす
ぎると脱着再生が不充分となり濃縮酸素の濃度が低下
し、逆に多すぎると製品としての濃縮酸素量が減少して
しまうので好ましくない。
【００１１】次に、吸着の終了したＡ槽の出口端と減圧
脱着を行なっているＢ槽の出口端を接続し、Ａ槽上部の
残留酸素ガスをＢ槽に回収する回収工程を行う。この場
合、適度な回収が必要であり、過度に回収を行なうと製
品としての濃縮酸素ガス中の酸素濃度が低下する。最大
の回収率を得る為には、Ｂ槽の上昇圧力幅が１５０mmHg
以下であることが必要である。
脱着を行なっているＢ槽の出口端を接続し、Ａ槽上部の
残留酸素ガスをＢ槽に回収する回収工程を行う。この場
合、適度な回収が必要であり、過度に回収を行なうと製
品としての濃縮酸素ガス中の酸素濃度が低下する。最大
の回収率を得る為には、Ｂ槽の上昇圧力幅が１５０mmHg
以下であることが必要である。
【００１２】本発明の好適実施例によれば、次の工程と
して、Ａ槽の出口槽より槽内の残留ガスを放出し続けて
Ｂ槽の入口端にガスを回収すると共に、Ｂ槽の出口端へ
濃縮酸素ガス留め槽から濃縮酸素の一部を逆流させてＢ
槽の蓄圧を行なう。この工程で最大の回収率を得る為に
は、２槽の圧力がほぼ等しくなるまでこの蓄圧工程を行
う。即ち、圧力差が実質的に零になるまで、残留酸素を
回収することが必要である。
して、Ａ槽の出口槽より槽内の残留ガスを放出し続けて
Ｂ槽の入口端にガスを回収すると共に、Ｂ槽の出口端へ
濃縮酸素ガス留め槽から濃縮酸素の一部を逆流させてＢ
槽の蓄圧を行なう。この工程で最大の回収率を得る為に
は、２槽の圧力がほぼ等しくなるまでこの蓄圧工程を行
う。即ち、圧力差が実質的に零になるまで、残留酸素を
回収することが必要である。
【００１３】次に、Ｂ槽の入口端より混合ガスを導入し
て吸着を開始する。この時、Ｂ槽の圧力はまだ最大吸着
圧力より低い圧力であるので、混合ガスが急激に槽内へ
流入し、吸着槽内で窒素ガスが充分吸着されず一部吸着
されないまま出口側へ破過し出口ガス中の酸素濃度を低
下させることになる。これを防ぐ為に、前の蓄圧工程に
引き続き濃縮酸素ガス留め槽より濃縮酸素ガスの一部を
Ｂ槽出口端へ逆流させながら入口端より昇圧する。次第
に昇圧してＢ槽内が濃縮酸素ガス留め槽の圧力と等しく
なって始めて出口端から濃縮酸素ガス留め槽の方へ流出
する。この操作は本発明にとって最も重要な工程の一つ
である。この場合、逆流される濃縮酸素ガスはガス留め
槽の圧力と吸着槽の圧力が等しくなるまで流れ続けるわ
けであるが、この量はガス留め槽の大きさによって異な
ってくる。
て吸着を開始する。この時、Ｂ槽の圧力はまだ最大吸着
圧力より低い圧力であるので、混合ガスが急激に槽内へ
流入し、吸着槽内で窒素ガスが充分吸着されず一部吸着
されないまま出口側へ破過し出口ガス中の酸素濃度を低
下させることになる。これを防ぐ為に、前の蓄圧工程に
引き続き濃縮酸素ガス留め槽より濃縮酸素ガスの一部を
Ｂ槽出口端へ逆流させながら入口端より昇圧する。次第
に昇圧してＢ槽内が濃縮酸素ガス留め槽の圧力と等しく
なって始めて出口端から濃縮酸素ガス留め槽の方へ流出
する。この操作は本発明にとって最も重要な工程の一つ
である。この場合、逆流される濃縮酸素ガスはガス留め
槽の圧力と吸着槽の圧力が等しくなるまで流れ続けるわ
けであるが、この量はガス留め槽の大きさによって異な
ってくる。
【００１４】従って、この性能を最大限に発揮する為に
は、この濃縮酸素ガス留め槽の大きさが吸着槽１槽と同
容量以上であることが必要である。この容量が吸着槽１
槽に相当する容量より小さい場合はガス留め槽より吸着
槽へ逆流する濃縮酸素量が減少し、混合ガスが導入され
た場合に吸着剤層内での窒素ガスの破過量が増加し濃縮
酸素の酸素濃度を低下させることになるので好ましくな
い。逆に大き過ぎてもさしたる効果の改善は無いので、
同容量か若干大きい程度にする。
は、この濃縮酸素ガス留め槽の大きさが吸着槽１槽と同
容量以上であることが必要である。この容量が吸着槽１
槽に相当する容量より小さい場合はガス留め槽より吸着
槽へ逆流する濃縮酸素量が減少し、混合ガスが導入され
た場合に吸着剤層内での窒素ガスの破過量が増加し濃縮
酸素の酸素濃度を低下させることになるので好ましくな
い。逆に大き過ぎてもさしたる効果の改善は無いので、
同容量か若干大きい程度にする。
【００１５】本発明は、窒素ガスと酸素ガスを主成分と
する混合ガスとして通常空気を対象とするが、酸素濃度
の比較的高い廃ガスから濃縮酸素を回収する場合にも適
用できる。
する混合ガスとして通常空気を対象とするが、酸素濃度
の比較的高い廃ガスから濃縮酸素を回収する場合にも適
用できる。
【００１６】
【作用】本発明の実施態様を具体的な流れ図として図１
に掲げ、その操作工程を図２に示す。以下、本発明の実
施態様を工程順に説明する。
に掲げ、その操作工程を図２に示す。以下、本発明の実
施態様を工程順に説明する。
【００１７】
【工程−１】図１、図２において、ブロアー１により混
合ガスを５００mm水柱まで昇圧し、弁３を通じてゼオラ
イトモレキュラーシーブを充填した吸着槽Ａに導入し、
窒素ガスを吸着除去して酸素ガスを濃縮し、弁９を通じ
て濃縮酸素ガス留め槽Ｃに蓄える。一方、吸着の終った
吸着槽Ｂは弁７を通じて真空ポンプ２にて１８０mmHgの
圧力にまで減圧脱着し吸着剤を再生する。
合ガスを５００mm水柱まで昇圧し、弁３を通じてゼオラ
イトモレキュラーシーブを充填した吸着槽Ａに導入し、
窒素ガスを吸着除去して酸素ガスを濃縮し、弁９を通じ
て濃縮酸素ガス留め槽Ｃに蓄える。一方、吸着の終った
吸着槽Ｂは弁７を通じて真空ポンプ２にて１８０mmHgの
圧力にまで減圧脱着し吸着剤を再生する。
【００１８】
【工程−２】吸着槽Ｂの脱着工程の末期の約１０〜３０
秒間、ガス留め槽Ｃより濃縮酸素ガスの一部を、製品ガ
スとして抜き出される濃縮酸素ガス量の１．２〜３．５
倍の流量で弁１３及び弁１２を通じて逆流させ吸着槽Ｂ
を洗浄する。
秒間、ガス留め槽Ｃより濃縮酸素ガスの一部を、製品ガ
スとして抜き出される濃縮酸素ガス量の１．２〜３．５
倍の流量で弁１３及び弁１２を通じて逆流させ吸着槽Ｂ
を洗浄する。
【００１９】
【工程−３】吸着の終了した吸着槽Ａ内の残留酸素ガス
の一部を弁１０と弁１２に通じて吸着槽Ｂの出口端へ回
収する。この時、吸着槽Ｂは未だ真空ポンプ２で脱着を
続けている。この回収の程度として、吸着槽Ｂ槽の圧力
は１８０mmHgから１５０mmHg上昇した３００mmHg以下に
抑える必要がある。この場合、１５０mmHgを超えた圧力
上昇幅となるまで回収を行なうと、Ａ槽より窒素が流入
し、吸着槽Ｂの出口端に近い部分の吸着剤に窒素が吸着
されて汚染されることになり、後の工程で濃縮酸素ガス
の濃度低下を起す結果となるので好ましくない。
の一部を弁１０と弁１２に通じて吸着槽Ｂの出口端へ回
収する。この時、吸着槽Ｂは未だ真空ポンプ２で脱着を
続けている。この回収の程度として、吸着槽Ｂ槽の圧力
は１８０mmHgから１５０mmHg上昇した３００mmHg以下に
抑える必要がある。この場合、１５０mmHgを超えた圧力
上昇幅となるまで回収を行なうと、Ａ槽より窒素が流入
し、吸着槽Ｂの出口端に近い部分の吸着剤に窒素が吸着
されて汚染されることになり、後の工程で濃縮酸素ガス
の濃度低下を起す結果となるので好ましくない。
【００２０】
【工程−４】吸着槽Ａ内に残留する酸素ガスを弁１０，
弁８を通じて吸着槽Ｂの入口端へ回収する。同時に濃縮
酸素ガス留め槽Ｃより弁１１を通じて濃縮酸素の一部を
吸着槽Ｂの出口端へ逆流させる。この時、吸着槽Ａでは
入口端より弁４を通じて真空ポンプによる減圧脱着を開
始しており、やがてこの２槽間の圧力差は零に近づくこ
とになる。
弁８を通じて吸着槽Ｂの入口端へ回収する。同時に濃縮
酸素ガス留め槽Ｃより弁１１を通じて濃縮酸素の一部を
吸着槽Ｂの出口端へ逆流させる。この時、吸着槽Ａでは
入口端より弁４を通じて真空ポンプによる減圧脱着を開
始しており、やがてこの２槽間の圧力差は零に近づくこ
とになる。
【００２１】
【工程−５】ガス留め槽Ｃより濃縮酸素の逆流を続け吸
着槽Ｂ内の吸着剤の中で窒素ガスが出口側へ破過しない
様に抑えながら、吸着槽Ａよりのガス回収が終了した時
点で吸着槽Ｂの入口端にブロワー１，弁６を通じて混合
ガスを導入し吸着工程の準備として昇圧を行なう。
着槽Ｂ内の吸着剤の中で窒素ガスが出口側へ破過しない
様に抑えながら、吸着槽Ａよりのガス回収が終了した時
点で吸着槽Ｂの入口端にブロワー１，弁６を通じて混合
ガスを導入し吸着工程の準備として昇圧を行なう。
【００２２】以上の工程を１／２サイクルとして約５０
秒〜７０秒にて繰返し行なう。
秒〜７０秒にて繰返し行なう。
【００２３】以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細
に説明する。
に説明する。
【００２４】
【実施例１】直径８０mm、高さ１２００mm吸着槽２槽に
各々西独バイエル社製５Ａ型ゼオライトモレキュラーシ
ーブを充填し、吸着槽出口側に吸着槽と同容量の直径８
０mm、高さ１２００mmのガス溜め槽を１槽設けた。ブロ
ワーで５００mmＨ2 Ｏの圧力に昇圧した空気を吸着槽に
導入し、図２に示す工程に従って下表１に示す時間配分
で、１サイクル当たり６０秒×２＝１２０秒で操作し
た。
各々西独バイエル社製５Ａ型ゼオライトモレキュラーシ
ーブを充填し、吸着槽出口側に吸着槽と同容量の直径８
０mm、高さ１２００mmのガス溜め槽を１槽設けた。ブロ
ワーで５００mmＨ2 Ｏの圧力に昇圧した空気を吸着槽に
導入し、図２に示す工程に従って下表１に示す時間配分
で、１サイクル当たり６０秒×２＝１２０秒で操作し
た。
【００２５】
【表１】
【００２６】脱着は真空ポンプで６０秒間に１８０mmHg
の圧力まで行い、工程−２では３７０Ｎｌ／Ｈ（３７０
×１０-3Ｎｍ3 ／Ｈ）の濃縮酸素をガス留め槽より脱着
を行っている吸着槽に逆流させて２０秒間洗浄した。工
程−３においては脱着を続ける吸着槽の圧力は２８０mm
Hgになるようにし、工程−４においては２槽の吸着槽の
圧力がほぼ等しい５３０mmHgに到達するようにした。こ
の結果、濃縮酸素量は９３．３％Ｏ2 濃度にて１３１Ｎ
ｌ／Ｈ（１３１×１０-3Ｎｍ3 ／Ｈ）得られ、酸素回収
率は５５．２％となった。
の圧力まで行い、工程−２では３７０Ｎｌ／Ｈ（３７０
×１０-3Ｎｍ3 ／Ｈ）の濃縮酸素をガス留め槽より脱着
を行っている吸着槽に逆流させて２０秒間洗浄した。工
程−３においては脱着を続ける吸着槽の圧力は２８０mm
Hgになるようにし、工程−４においては２槽の吸着槽の
圧力がほぼ等しい５３０mmHgに到達するようにした。こ
の結果、濃縮酸素量は９３．３％Ｏ2 濃度にて１３１Ｎ
ｌ／Ｈ（１３１×１０-3Ｎｍ3 ／Ｈ）得られ、酸素回収
率は５５．２％となった。
【００２７】
【比較例１】実施例１と同じ吸着槽と吸着剤を使用し
て、ガス溜め槽を組み込まずに実施例１と同じ操作方法
で操作した。脱着は真空ポンプで６０秒間に１８０mmHg
の圧力まで行ない、工程−２では３７２Ｎｌ／Ｈ（３７
２×１０-3Ｎｍ3 ／Ｈ）の濃縮酸素を配管の途中より、
脱着している吸着槽に逆流させて２０秒間洗浄した。工
程−３においては脱着を続ける吸着槽の圧力は２８０mm
Hgになったが、工程−４においてはガス溜め槽よりの濃
縮酸素の逆流が無い為減圧側は６１０mmHg，昇圧側は４
６０mmHgとなり実施例１のように等しくならなかった。
その結果、濃縮酸素濃度は９１．２％に低下し、酸素量
は１２０Ｎｌ／Ｈ（１２０×１０-3Ｎｍ3／Ｈ）に減少
して、酸素回収率は４９％となった。
て、ガス溜め槽を組み込まずに実施例１と同じ操作方法
で操作した。脱着は真空ポンプで６０秒間に１８０mmHg
の圧力まで行ない、工程−２では３７２Ｎｌ／Ｈ（３７
２×１０-3Ｎｍ3 ／Ｈ）の濃縮酸素を配管の途中より、
脱着している吸着槽に逆流させて２０秒間洗浄した。工
程−３においては脱着を続ける吸着槽の圧力は２８０mm
Hgになったが、工程−４においてはガス溜め槽よりの濃
縮酸素の逆流が無い為減圧側は６１０mmHg，昇圧側は４
６０mmHgとなり実施例１のように等しくならなかった。
その結果、濃縮酸素濃度は９１．２％に低下し、酸素量
は１２０Ｎｌ／Ｈ（１２０×１０-3Ｎｍ3／Ｈ）に減少
して、酸素回収率は４９％となった。
【００２８】
【発明の効果】従来のＰＳＡ法による技術では９０％以
上の濃縮酸素を高い回収率で得るには吸着槽を３槽以上
必要としていたが、本発明により２槽でも可能となり装
置が簡略化できた。また、吸着剤の量も２／３に減少さ
せることが出来、従って装置費、経費共大巾に削減する
ことができるので該工業に寄与する所大である。特に、
吸着槽を２槽用いた従来の技術たる特開昭59-199503 号
の発明に比べると、酸素濃度は４５％が９３％に回収率
は３５％が５５％にと飛躍的に向上した。
上の濃縮酸素を高い回収率で得るには吸着槽を３槽以上
必要としていたが、本発明により２槽でも可能となり装
置が簡略化できた。また、吸着剤の量も２／３に減少さ
せることが出来、従って装置費、経費共大巾に削減する
ことができるので該工業に寄与する所大である。特に、
吸着槽を２槽用いた従来の技術たる特開昭59-199503 号
の発明に比べると、酸素濃度は４５％が９３％に回収率
は３５％が５５％にと飛躍的に向上した。
【図１】本発明の低圧法の装置のガス流れ図である。
【図２】図１のガス流れに相当する操作工程を示す説明
図である。
図である。
１ ブロワー ２ 真空ポンプ ３〜１３ 切換弁 Ａ、Ｂ 吸着槽 Ｃ 濃縮酸素ガス溜め槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 染田 均 千葉県八千代市上高野1384番地の１ 住友 精化株式会社千葉工場内
Claims (4)
- 【請求項１】 窒素ガスと酸素ガスを主成分とする混合
ガスより、プレッシャースイング法により酸素を濃縮す
る方法において、吸着剤としてゼオライトモレキュラー
シーブを充填したＡ，Ｂ２槽の吸着槽とその出口側に２
槽共有の濃縮酸素ガス留め槽とを備えた装置を用いて、 前記混合ガスをＡ槽の入口端より大気圧以上２kg/c
m2G 未満の圧力で導入して窒素ガスを選択吸着させなが
ら出口端より濃縮された酸素を濃縮酸素ガス溜め槽に蓄
える吸着工程、 Ｂ槽の入口端より１００mmHg以上４００mmHg以下の
圧力にまで減圧した状態で窒素ガスを脱着させてＢ槽の
吸着剤を再生する再生工程、 吸着の終了したＡ槽の入口端への混合ガスの導入を
停止し、出口端より槽内の残留酸素ガスの一部を減圧脱
着を続けるＢ槽の出口端に導入してガスを回収する回収
工程、 濃縮酸素ガス溜め槽より濃縮酸素の一部をＢ槽の出
口端に逆流させながら、前記混合ガス及びＡ槽の出口端
からの残留酸素ガスの少なくとも一方をＢ槽の入口端よ
り導入してＢ槽の圧力を上昇させる圧力回復工程、を逐
次Ａ，Ｂ各槽交互にくりかえすことを特徴とする濃縮酸
素回収方法。 - 【請求項２】 の回収工程におけるＢ槽の上昇圧力幅
が１５０mmHg以下である、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 窒素ガスと酸素ガスを主成分とする混合
ガスが空気である、請求項１又は２に記載の方法。 - 【請求項４】 濃縮酸素ガス留め槽が１槽であり、その
容量が少なくとも吸着槽１槽分である、請求項１〜３の
いずれか１つに記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9108970A JP2893394B2 (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 濃縮酸素回収方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9108970A JP2893394B2 (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 濃縮酸素回収方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63065197A Division JP2683806B2 (ja) | 1988-03-17 | 1988-03-17 | 濃縮酸素回収方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10113527A true JPH10113527A (ja) | 1998-05-06 |
| JP2893394B2 JP2893394B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=14498278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9108970A Expired - Fee Related JP2893394B2 (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 濃縮酸素回収方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2893394B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005349249A (ja) * | 2004-06-08 | 2005-12-22 | Sumitomo Seika Chem Co Ltd | 酸素ガスおよび窒素ガスの併行分離方法 |
| WO2006109639A1 (ja) * | 2005-04-08 | 2006-10-19 | Ihara Science Corporation | マニホールドバルブおよびそれを備えたｐｓａ装置 |
-
1997
- 1997-04-25 JP JP9108970A patent/JP2893394B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005349249A (ja) * | 2004-06-08 | 2005-12-22 | Sumitomo Seika Chem Co Ltd | 酸素ガスおよび窒素ガスの併行分離方法 |
| WO2006109639A1 (ja) * | 2005-04-08 | 2006-10-19 | Ihara Science Corporation | マニホールドバルブおよびそれを備えたｐｓａ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2893394B2 (ja) | 1999-05-17 |
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