JPH11179135A - Nitrogen gas manufacturing apparatus and its operating method - Google Patents
Nitrogen gas manufacturing apparatus and its operating methodInfo
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- JPH11179135A JPH11179135A JP9355242A JP35524297A JPH11179135A JP H11179135 A JPH11179135 A JP H11179135A JP 9355242 A JP9355242 A JP 9355242A JP 35524297 A JP35524297 A JP 35524297A JP H11179135 A JPH11179135 A JP H11179135A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、吸着剤を用いた
圧力スイング式(PSA式)ガス分離法によって空気か
ら窒素ガスを製造する装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for producing nitrogen gas from air by a pressure swing type (PSA) gas separation method using an adsorbent.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来使用されているPSA式ガス分離装
置の一例を図2により説明する。これは、大気より窒素
を製造する場合で、空気は、空気圧縮機1により加圧さ
れ、配管2を介してPSA式ガス分離装置3に供給され
る。2. Description of the Related Art An example of a conventionally used PSA type gas separation apparatus will be described with reference to FIG. This is a case where nitrogen is produced from the atmosphere. Air is pressurized by an air compressor 1 and supplied to a PSA-type gas separation device 3 through a pipe 2.
【0003】PSA式ガス分離装置3により製造された
窒素ガスは、配管4を介して窒素ガスタンク7に供給さ
れる。PSA式ガス分離装置3内では、供給された空気
の圧力から2kg/cm2 程度低下した窒素ガスが製造され
るので、空気圧縮機1では、窒素ガスタンク7で必要と
なる圧力より2kg/cm2 G程度高く空気を加圧してい
る。[0003] The nitrogen gas produced by the PSA type gas separation device 3 is supplied to a nitrogen gas tank 7 via a pipe 4. In the PSA-type gas separator 3, nitrogen gas is produced at a pressure of about 2 kg / cm 2 lower than the pressure of the supplied air, so that in the air compressor 1, the pressure required in the nitrogen gas tank 7 is 2 kg / cm 2. The air is pressurized about G higher.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】従来のPSA式ガス分
離装置を利用した窒素ガス製造装置では、運転費の大部
分が圧縮機の動力であった。特に空気圧縮機は流量が多
く、運転費の高騰を招いていた。In a conventional nitrogen gas producing apparatus using a PSA-type gas separating apparatus, a large part of the operating cost is the power of the compressor. In particular, the air compressor has a large flow rate, which causes an increase in operating costs.
【0005】また、PSA式ガス分離装置は性能を維持
するための連続稼働が必要であるため、製造量が低下、
もしくは不要となった場合にも待機運転を行いPSA式
ガス分離装置を作動させて、製造した窒素ガスを外部に
放出する必要があった。この発明は上記のような問題点
を解決するためになされたもので通常運転時並びに稼働
率が低い装置の動力の低減を目的とするものである。[0005] Further, the PSA-type gas separation apparatus requires continuous operation to maintain its performance, so that the production amount decreases.
Alternatively, even when it becomes unnecessary, it is necessary to release the produced nitrogen gas to the outside by performing a standby operation and operating the PSA-type gas separation device. The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to reduce the power of a device having a low operating rate during normal operation.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の窒素ガス製造装
置は、PSA式ガス分離装置によって空気から窒素ガス
を製造し、所要の圧力の窒素ガスを得るに際して、(運
転効率を向上させるために)前記PSA式ガス分離装置
の下流に窒素ガス圧縮機を設けたことを特徴とするもの
である。The nitrogen gas producing apparatus according to the present invention produces nitrogen gas from air by a PSA type gas separation apparatus and obtains nitrogen gas at a required pressure (in order to improve operation efficiency). A) a nitrogen gas compressor is provided downstream of the PSA-type gas separation device;
【0007】また、上記窒素ガス製造装置により窒素ガ
スを製造するに際して、PSA式ガス分離装置に供給す
る空気の圧力を、PSA式ガス分離装置が効率よくガス
分離できる5kg/cm2 G程度にして運転することを特徴
とする窒素ガス製造装置の運転方法である。In producing nitrogen gas by the nitrogen gas producing apparatus, the pressure of the air supplied to the PSA type gas separating apparatus is set to about 5 kg / cm 2 G at which the PSA type gas separating apparatus can efficiently separate gas. An operation method of the nitrogen gas producing apparatus, characterized by operating.
【0008】ここで、本発明の考え方について説明す
る。PSA式ガス分離装置では、供給する空気の圧力が
高くなると分離能力が向上するが、5kg/cm2 G以上に
なると分離能力はほぼ飽和状態になり、あまり増加しな
い。通常5kg/cm2 G時を100%とすると、10kg/
cm2 G時で113%程度である。Here, the concept of the present invention will be described. In the PSA-type gas separation apparatus, the separation capacity is improved when the pressure of the supplied air is increased. However, when the pressure is 5 kg / cm 2 G or more, the separation capacity is almost saturated, and does not increase much. Usually, when 5 kg / cm 2 G time is 100%, 10 kg / cm 2 G
It is about 113% at cm 2 G.
【0009】しかし、従来はPSA式ガス分離装置で2
kg/cm2 G程度窒素ガスの供給圧力が低下することを考
慮し、供給圧力(通常7kg/cm2 G)を確保するために
10kg/cm2 G程度まで空気圧縮機で加圧していた。そ
のために空気圧縮機の運転費が膨大になっていた。However, conventionally, a PSA-type gas separation device requires two
Considering that the supply pressure of kg / cm 2 G about nitrogen gas is lowered, was pressurized with an air compressor to about 10 kg / cm 2 G in order to ensure the supply pressure (usually 7kg / cm 2 G). As a result, the operating cost of the air compressor was enormous.
【0010】本装置はこのような問題点を解決するため
になされたもので、空気圧縮機の圧力を、PSA式ガス
分離装置が効率よくガス分離できる圧力である5kg/cm
2 G程度におさえ、あるいは既設の圧縮空気供給設備が
利用できる場合はそれを利用し、圧力低下分はPSA式
ガス分離装置下流に設置する低流量の窒素ガス圧縮機で
補うことにより、運転費の削減を実現するものである。
また、待機運転時に窒素ガス圧縮機を停止することによ
り、稼働率が低い装置の運転費の削減を実現するもので
ある。The present apparatus has been made in order to solve such a problem. The pressure of the air compressor is reduced to 5 kg / cm, which is the pressure at which the PSA type gas separation apparatus can efficiently separate gas.
The operating cost is kept down to about 2 G or by using the existing compressed air supply equipment if available, and the pressure drop is compensated for by a low flow rate nitrogen gas compressor installed downstream of the PSA gas separator. It is intended to realize reduction of the number.
In addition, by stopping the nitrogen gas compressor during the standby operation, it is possible to reduce the operating cost of a device having a low operation rate.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】実施の形態の一例を図1により説
明する。空気は、空気圧縮機1により5kg/cm2 G程度
まで加圧され、配管2を介してPSA式ガス分離装置3
に供給される。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One example of the embodiment will be described with reference to FIG. The air is pressurized to about 5 kg / cm 2 G by the air compressor 1, and the PSA gas separation device 3
Supplied to
【0012】PSA式ガス分離装置3により製造された
窒素ガスは、配管4を通り窒素ガス圧縮機5により必要
圧力まで加圧されて、配管6を介して窒素ガスタンク7
に供給される。The nitrogen gas produced by the PSA type gas separation device 3 passes through a pipe 4, is pressurized to a required pressure by a nitrogen gas compressor 5, and is passed through a pipe 6 to a nitrogen gas tank 7.
Supplied to
【0013】本装置では、空気圧縮機1の能力をPSA
式ガス分離装置3が効率よくガス分離できる圧力である
5kg/cm2 G程度の最低限に押さえている代わりに、窒
素ガス圧縮機5の能力を上げることにより所定の能力を
達成しており、トータルの圧縮機の運転費を従来に比べ
低減することが可能となる。In this apparatus, the capacity of the air compressor 1 is
Instead of keeping the pressure at a minimum of about 5 kg / cm 2 G, which is a pressure at which the gas separation apparatus 3 can efficiently separate gas, a predetermined capacity is achieved by increasing the capacity of the nitrogen gas compressor 5. It is possible to reduce the total operating cost of the compressor as compared with the conventional case.
【0014】また、待機運転時には窒素ガス圧縮機5を
停止することが可能であるため、稼働率が低い装置の運
転費の従来の方法からの低減が可能となる。 「実施例1」空気から窒素ガス純度99.9%、7.5
kg/cm2 G、340Nm3 /hの窒素ガスを製造して窒
素ガスタンクに供給する場合。Further, since the nitrogen gas compressor 5 can be stopped during the standby operation, the operation cost of the apparatus having a low operation rate can be reduced from the conventional method. Example 1 Nitrogen gas purity 99.9%, 7.5 from air
When producing nitrogen gas of kg / cm 2 G and 340 Nm 3 / h and supplying it to a nitrogen gas tank.
【0015】図1において、空気圧縮機1の必要流量は
l,302Nm3 /hであり、lkg/cm2 Gから5kg/
cm2 Gまで加圧する。PSA式ガス分離装置3の必要製
造能力は340Nm3 /hであり、3kg/cm2 Gの窒素
ガスが製造される。窒素ガス圧縮機5の必要流量は34
0Nm3 /hであり、3kg/cm2 Gの窒素ガスを7.5
kg/cm2 Gまで加圧する。In FIG. 1, the required flow rate of the air compressor 1 is 1,302 Nm 3 / h, from 1 kg / cm 2 G to 5 kg / h.
Pressurize to cm 2 G. The required production capacity of the PSA type gas separation device 3 is 340 Nm 3 / h, and 3 kg / cm 2 G of nitrogen gas is produced. The required flow rate of the nitrogen gas compressor 5 is 34
0 Nm 3 / h, 7.5 kg of nitrogen gas of 3 kg / cm 2 G.
Pressurize to kg / cm 2 G.
【0016】この場合、空気圧縮機1ではl32kW、
窒素ガス圧縮機5ではl3kWの動力が使用され、圧縮
機で合計145kWの動力が使用される。また、稼働率
が50%の場合、圧縮機で平均139kWの動力が使用
される。In this case, the air compressor 1 has 132 kW,
The nitrogen gas compressor 5 uses 13 kW of power, and the compressor uses a total of 145 kW of power. When the operating rate is 50%, the compressor uses 139 kW of power on average.
【0017】図2に示す従来技術の場合を対比して説明
する。図2において、空気圧縮機1の必要流量はl,1
48Nm3 /hであり、lkg/cm2 Gから9.5kg/cm
2 Gまで加圧する。A description will be given in comparison with the case of the prior art shown in FIG. In FIG. 2, the required flow rate of the air compressor 1 is 1, 1
48 Nm 3 / h, from 1 kg / cm 2 G to 9.5 kg / cm
Pressurized to 2 G.
【0018】PSA式ガス分離装置3の必要製造能力は
340Nm3 /hであり、7.5kg/cm2 Gの窒素ガス
が製造される。空気圧縮機1ではl59kWの動力が使
用される(稼働率が50%の時も同様)。The required production capacity of the PSA type gas separation device 3 is 340 Nm 3 / h, and 7.5 kg / cm 2 G of nitrogen gas is produced. The air compressor 1 uses a power of 159 kW (the same applies when the operation rate is 50%).
【0019】以上により、本発明の場合は、従来技術と
比較して91%の動力となる。また、稼働率が50%の
時には、従来技術と比較して87%の動力となる。 「実施例2」実施例1の場合の窒素ガス純度は99.9
%であったが、この例の場合の窒素ガス純度は99%に
なっている。As described above, in the case of the present invention, the power is 91% as compared with the prior art. When the operation rate is 50%, the power is 87% as compared with the conventional technology. Example 2 The purity of nitrogen gas in the case of Example 1 was 99.9.
%, But the purity of the nitrogen gas in this case is 99%.
【0020】空気から窒素ガス純度99%、7.5kg/
cm2 G、340Nm3 /hの窒素ガスを製造して窒素ガ
スタンクに供給する場合。図1において、空気圧縮機1
の必要流量はl,030Nm3 /hであり、lkg/cm2
Gから5kg/cm2 Gまで加圧する。PSA式ガス分離装
置3の必要製造能力は340Nm3 /hであり、3kg/
cm2 Gの窒素ガスが製造される。Nitrogen gas purity from air: 99%, 7.5 kg /
cm 2 G, if manufactures nitrogen gas 340 nm 3 / h supplied to a nitrogen gas tank. In FIG. 1, an air compressor 1
Required flow rate is 1,030 Nm 3 / h, and 1 kg / cm 2
Pressurized from G to 5 kg / cm 2 G. The required production capacity of the PSA type gas separation device 3 is 340 Nm 3 / h, and 3 kg /
cm 2 G of nitrogen gas is produced.
【0021】窒素ガス圧縮機5の必要流量は340Nm
3 /hであり、3kg/cm2 Gの窒素ガスを7.5kg/cm
2 Gまで加圧する。この場合、空気圧縮機1では104
kW、窒素ガス圧縮機5ではl3kWの動力が使用さ
れ、圧縮機で合計117kWの動力が使用される。The required flow rate of the nitrogen gas compressor 5 is 340 Nm
3 / h, and 7.5 kg / cm 2 of 3 kg / cm 2 G nitrogen gas.
Pressurized to 2 G. In this case, the air compressor 1
The kW, nitrogen gas compressor 5 uses 13 kW of power, and the compressor uses a total of 117 kW of power.
【0022】また、稼働率が50%の場合、圧縮機で平
均111kWの動力が使用される。図2に示す従来技術
の場合を対比して説明する。図2において、空気圧縮機
1の必要流量は909Nm3 /hであり、lkg/cm2 G
から9.5kg/cm2 Gまで加圧する。PSA式ガス分離
装置3の必要製造能力は340Nm3 /hであり、7.
5kg/cm2 Gの窒素ガスが製造される。When the operation rate is 50%, the compressor uses an average power of 111 kW. A description will be given in comparison with the case of the prior art shown in FIG. In FIG. 2, the required flow rate of the air compressor 1 is 909 Nm 3 / h, and 1 kg / cm 2 G
To 9.5 kg / cm 2 G. The required production capacity of the PSA type gas separation device 3 is 340 Nm 3 / h;
5 kg / cm 2 G of nitrogen gas is produced.
【0023】空気圧縮機1ではl26kWの動力が使用
される(稼働率が50%の時も同様)。以上により、本
発明の場合は、従来技術と比較して93%の動力とな
る。また、稼働率が50%の場合、従来技術と比較して
88%の動力となる。The air compressor 1 uses a power of 126 kW (the same applies when the operation rate is 50%). As described above, in the case of the present invention, the power is 93% as compared with the prior art. When the operating rate is 50%, the power is 88% as compared with the conventional technology.
【0024】[0024]
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、空気
圧縮機での圧力を、PSA式ガス分離装置が効率よくガ
ス分離できる圧力である5kg/cm2 G程度におさえて運
転し、窒素ガス圧縮機で所要の圧力に加圧するように構
成したので、圧縮機の動力が低減され、運転費を従来に
比べ91〜93%程度に抑制することができる。また、
待機運転時に窒素ガス圧縮機の停止が可能になるため、
稼働率が低い場合の装置の運転費がさらに数%程度抑制
される効果がある。As described above, according to the present invention, the pressure in the air compressor is controlled to about 5 kg / cm 2 G, which is the pressure at which the PSA type gas separation device can efficiently separate the gas. Since the pressure is increased to a required pressure by the nitrogen gas compressor, the power of the compressor is reduced, and the operating cost can be suppressed to about 91 to 93% as compared with the related art. Also,
Because the nitrogen gas compressor can be stopped during standby operation,
There is an effect that the operating cost of the device when the operation rate is low is further reduced by about several percent.
【図1】この発明の一実施例の形態を示す説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram showing an embodiment of the present invention.
【図2】従来技術の一例を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a conventional technique.
1…空気圧縮機、2,4,6…配管、3…PSA式ガス
分離装置、5…窒素ガス圧縮機、7…窒素ガスタンク。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Air compressor, 2, 4, 6 ... Piping, 3 ... PSA type gas separation apparatus, 5 ... Nitrogen gas compressor, 7 ... Nitrogen gas tank.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北野 良幸 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 熊澤 稔雄 千葉県富津市新富25番地 東京電力株式会 社富津火力建設所内 (72)発明者 中山 幸司 千葉県富津市新富25番地 東京電力株式会 社富津火力建設所内 (72)発明者 石川 直方 千葉県富津市新富25番地 東京電力株式会 社富津火力建設所内 (72)発明者 穂苅 弘一 千葉県富津市新富25番地 東京電力株式会 社富津火力建設所内 (72)発明者 中桐 信晴 千葉県富津市新富25番地 東京電力株式会 社富津火力建設所内 (72)発明者 志摩 弥宏 千葉県富津市新富25番地 東京電力株式会 社富津火力建設所内 (72)発明者 高木 将光 千葉県富津市新富25番地 東京電力株式会 社富津火力建設所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yoshiyuki Kitano 1-1-2, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Kokan Co., Ltd. (72) Inventor Toshio Kumazawa 25, Shintomi, Futtsu-shi, Chiba Tokyo Electric Power Company Inside Futtsu Thermal Power Plant (72) Inventor Koji Nakayama 25 Shintomi, Futtsu City, Chiba Prefecture Tokyo Electric Power Company Futtsu Thermal Power Plant Co., Ltd. (72) Inventor Koichi Hokari 25, Shintomi, Futtsu City, Chiba Prefecture Tokyo Electric Power Company Futtsu Thermal Power Plant (72) Inventor Nobuharu Nakagiri 25, Shintomi, Futtsu City, Chiba Prefecture Tokyo Electric Power Company Futtsu Thermal Power Plant (72) Invention No. 25 Shintomi, Futtsu City, Chiba Prefecture Inside the Futtsu Thermal Power Plant of Tokyo Electric Power Company (72) Inventor Masamitsu Takagi Prefecture Futtsu Shintomi 25 address TEPCO stock company Futtsu thermal power construction plant
Claims (2)
窒素ガスを製造し、所要の圧力の窒素ガスを送給するに
際して、(運転効率を向上させるために)前記PSA式
ガス分離装置の下流に窒素ガス圧縮機を設けたことを特
徴とする窒素ガス製造装置。When a nitrogen gas is produced from air by a PSA-type gas separation device and nitrogen gas at a required pressure is supplied, nitrogen gas is supplied downstream of the PSA-type gas separation device (to improve operation efficiency). A nitrogen gas producing apparatus comprising a gas compressor.
り窒素ガスを製造するに際して、PSA式ガス分離装置
に供給する空気の圧力を、PSA式ガス分離装置が効率
よくガス分離できる5kg/cm2 G程度にして運転するこ
とを特徴とする窒素ガス製造装置の運転方法。2. When nitrogen gas is produced by the nitrogen gas producing apparatus according to claim 1, the pressure of air supplied to the PSA-type gas separating apparatus is set to 5 kg / cm so that the PSA-type gas separating apparatus can efficiently perform gas separation. A method for operating a nitrogen gas producing apparatus, wherein the apparatus is operated at about 2 G.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9355242A JPH11179135A (en) | 1997-12-24 | 1997-12-24 | Nitrogen gas manufacturing apparatus and its operating method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9355242A JPH11179135A (en) | 1997-12-24 | 1997-12-24 | Nitrogen gas manufacturing apparatus and its operating method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11179135A true JPH11179135A (en) | 1999-07-06 |
Family
ID=18442799
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9355242A Pending JPH11179135A (en) | 1997-12-24 | 1997-12-24 | Nitrogen gas manufacturing apparatus and its operating method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11179135A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107061222A (en) * | 2017-06-02 | 2017-08-18 | 四川瑞晟石油设备开发有限公司 | A kind of nitrogen compressor system |
-
1997
- 1997-12-24 JP JP9355242A patent/JPH11179135A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107061222A (en) * | 2017-06-02 | 2017-08-18 | 四川瑞晟石油设备开发有限公司 | A kind of nitrogen compressor system |
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