JPH11319458A - 空気分離装置における前処理装置 - Google Patents
空気分離装置における前処理装置Info
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- JPH11319458A JPH11319458A JP10137133A JP13713398A JPH11319458A JP H11319458 A JPH11319458 A JP H11319458A JP 10137133 A JP10137133 A JP 10137133A JP 13713398 A JP13713398 A JP 13713398A JP H11319458 A JPH11319458 A JP H11319458A
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- air
- adsorption tower
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2
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- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
- Drying Of Gases (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】冷凍機を削除できる空気分離装置における前処
理装置を提供する。 【解決手段】圧縮機２，４と、上記圧縮機２，４による
圧縮熱によって昇温した原料空気を水と熱交換させて冷
却する第１原空冷却器１０と、上記第１原空冷却器１０
による冷却によって発生した凝縮水を分離するミストセ
パレーター１１と、上記ミストセパレーター１１を経た
原料空気中の水分を吸着して除湿する第１吸着ユニット
Ｃの第１，第２吸着塔１５，１６と、上記第１，第２吸
着塔１５，１６による吸着除湿によって昇温した原料空
気を水と熱交換させて冷却する第２原空冷却器１２と、
上記第２原空冷却器１２を経由した原料空気中の炭酸ガ
スと水とを吸着して除去する第２吸着ユニットＥの第
１，第２吸着塔２５，２６とを設けている。
理装置を提供する。 【解決手段】圧縮機２，４と、上記圧縮機２，４による
圧縮熱によって昇温した原料空気を水と熱交換させて冷
却する第１原空冷却器１０と、上記第１原空冷却器１０
による冷却によって発生した凝縮水を分離するミストセ
パレーター１１と、上記ミストセパレーター１１を経た
原料空気中の水分を吸着して除湿する第１吸着ユニット
Ｃの第１，第２吸着塔１５，１６と、上記第１，第２吸
着塔１５，１６による吸着除湿によって昇温した原料空
気を水と熱交換させて冷却する第２原空冷却器１２と、
上記第２原空冷却器１２を経由した原料空気中の炭酸ガ
スと水とを吸着して除去する第２吸着ユニットＥの第
１，第２吸着塔２５，２６とを設けている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原料空気中の不純
物（Ｈ2 Ｏ・ＣＯ2 等）を除去するために用いられる空
気分離装置における前処理装置に関するものである。
物（Ｈ2 Ｏ・ＣＯ2 等）を除去するために用いられる空
気分離装置における前処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、空気分離装置において、原料
空気中の不純物（Ｈ2 Ｏ・ＣＯ2 等）を除去する前処理
装置として、ＰＳＡ方式またはＴＳＡ方式の２塔式交互
切替タイプ吸着除去装置が用いられている。その中で
も、ＴＳＡ方式が、プロセスの圧力変動が少なく、切替
時間が長いという理由で、ほとんどの装置に採用されて
いる。
空気中の不純物（Ｈ2 Ｏ・ＣＯ2 等）を除去する前処理
装置として、ＰＳＡ方式またはＴＳＡ方式の２塔式交互
切替タイプ吸着除去装置が用いられている。その中で
も、ＴＳＡ方式が、プロセスの圧力変動が少なく、切替
時間が長いという理由で、ほとんどの装置に採用されて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
両方式には、つぎのような問題がある。すなわち、ＰＳ
Ａ方式は、吸着剤の各圧力における吸着容量の差を利用
して不純物（Ｈ2 Ｏ・ＣＯ2 等）を除去する方式であ
る。このため、運転圧力と再生圧力に大きな差があるほ
ど、吸着剤の単位重量当たりの吸着容量が多くなる。当
然、ある装置を設計した場合に、圧力差が大きいほど、
吸着剤の総量を減らすことができる。また、圧力が高い
ほど、原料空気中の飽和水分量が低下するため、総吸着
容量が減り、これに伴い吸着剤の総量を減らすことがで
きる。
両方式には、つぎのような問題がある。すなわち、ＰＳ
Ａ方式は、吸着剤の各圧力における吸着容量の差を利用
して不純物（Ｈ2 Ｏ・ＣＯ2 等）を除去する方式であ
る。このため、運転圧力と再生圧力に大きな差があるほ
ど、吸着剤の単位重量当たりの吸着容量が多くなる。当
然、ある装置を設計した場合に、圧力差が大きいほど、
吸着剤の総量を減らすことができる。また、圧力が高い
ほど、原料空気中の飽和水分量が低下するため、総吸着
容量が減り、これに伴い吸着剤の総量を減らすことがで
きる。
【０００４】一方、吸着した吸着剤は再生を行う必要が
ある。この吸着剤の再生は、空気分離装置においては、
通常、精留塔等の分離器より発生した製品以外の排ガス
を利用して行っている。現在のところ、原料空気圧力が
０．５ＭＰａ以下であると、精製のための吸着剤が多量
に必要とされるのに対し、それを再生する排ガス量が不
足しており、システムとして成り立っていない。
ある。この吸着剤の再生は、空気分離装置においては、
通常、精留塔等の分離器より発生した製品以外の排ガス
を利用して行っている。現在のところ、原料空気圧力が
０．５ＭＰａ以下であると、精製のための吸着剤が多量
に必要とされるのに対し、それを再生する排ガス量が不
足しており、システムとして成り立っていない。
【０００５】また、ＴＳＡ方式は、吸着剤の各温度にお
ける吸着容量の差を利用して不純物（Ｈ2 Ｏ・ＣＯ
2 等）を除去する方式である。このため、運転温度と再
生温度に大きな差があるほど、吸着剤の単位重量当たり
の吸着容量が多くなる。当然、ある装置を設計した場合
に、温度差が大きいほど、吸着剤の総量を減らすことが
できる。また、圧力が高いほど、原料空気中の飽和水分
量が低下するため、総吸着容量が減り、これに伴い吸着
剤の総量を減らすことができる。
ける吸着容量の差を利用して不純物（Ｈ2 Ｏ・ＣＯ
2 等）を除去する方式である。このため、運転温度と再
生温度に大きな差があるほど、吸着剤の単位重量当たり
の吸着容量が多くなる。当然、ある装置を設計した場合
に、温度差が大きいほど、吸着剤の総量を減らすことが
できる。また、圧力が高いほど、原料空気中の飽和水分
量が低下するため、総吸着容量が減り、これに伴い吸着
剤の総量を減らすことができる。
【０００６】一方、ＴＳＡ方式においても、吸着した吸
着剤は再生を行う必要があるが、ＰＳＡ方式と同様の事
情で、原料空気圧力が０．５ＭＰａ以下であると、シス
テムとして成り立っていない。そこで、原料空気圧力が
０．５ＭＰａ以下である場合には、前段に冷却手段（通
常は、冷凍機）を設け、この冷却手段により原料空気を
５℃程度に冷却して原料空気中の水分をある程度除去
し、総吸着量を減らすことにより、システムを成立させ
ている。
着剤は再生を行う必要があるが、ＰＳＡ方式と同様の事
情で、原料空気圧力が０．５ＭＰａ以下であると、シス
テムとして成り立っていない。そこで、原料空気圧力が
０．５ＭＰａ以下である場合には、前段に冷却手段（通
常は、冷凍機）を設け、この冷却手段により原料空気を
５℃程度に冷却して原料空気中の水分をある程度除去
し、総吸着量を減らすことにより、システムを成立させ
ている。
【０００７】以上のように、０．５ＭＰａ以下の原料空
気中の不純物を精製する場合に、ＰＳＡ方式では無理で
あり、ＴＳＡ方式では前段に冷却手段を設ける必要があ
る。ところが、冷凍機は回転機器を持つ機械設備である
ために機械故障のリスクを常に持っている。また、１年
の周期で必ずメンテナンスを実施しなければ、故障の確
率が増大する。しかも、冷凍機は、原料空気の出口温度
が一定となるように制御されているが、冷凍機に対する
負荷は季節によって大きく変化する（その変化幅は５０
〜１００％程度である）ため、その調整は困難を極めて
いる。さらに、冷凍機の最も一般的な冷媒はフロンガス
であるが、このフロンガスは、世界的な環境の問題から
全廃の方向に進行中である。また、代替ガスとしてのア
ンモニア等は設備費が増大し、漏洩による危険性が高
い。
気中の不純物を精製する場合に、ＰＳＡ方式では無理で
あり、ＴＳＡ方式では前段に冷却手段を設ける必要があ
る。ところが、冷凍機は回転機器を持つ機械設備である
ために機械故障のリスクを常に持っている。また、１年
の周期で必ずメンテナンスを実施しなければ、故障の確
率が増大する。しかも、冷凍機は、原料空気の出口温度
が一定となるように制御されているが、冷凍機に対する
負荷は季節によって大きく変化する（その変化幅は５０
〜１００％程度である）ため、その調整は困難を極めて
いる。さらに、冷凍機の最も一般的な冷媒はフロンガス
であるが、このフロンガスは、世界的な環境の問題から
全廃の方向に進行中である。また、代替ガスとしてのア
ンモニア等は設備費が増大し、漏洩による危険性が高
い。
【０００８】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、冷凍機を削除することのできる空気分離装置に
おける前処理装置の提供をその目的とする。
もので、冷凍機を削除することのできる空気分離装置に
おける前処理装置の提供をその目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の空気分離装置における前処理装置は、外部
より取り入れた原料空気を圧縮する圧縮機と、この圧縮
機による圧縮熱によって昇温した原料空気を水と熱交換
させて冷却する第１の熱交換器と、この第１の熱交換器
による冷却によって発生した凝縮水を分離する凝縮水分
離器と、この凝縮水分離器を経た原料空気中の水分をさ
らに吸着して除湿する第１の吸着塔と、この第１の吸着
塔による吸着除湿によって昇温した原料空気を水と熱交
換させて冷却する第２の熱交換器と、この第２の熱交換
器を経由した原料空気中の炭酸ガスと水とを吸着して除
去する第２の吸着塔と、この第２の吸着塔を経た原料空
気を空気分離装置の精留塔に導入する導入路とを設けた
という構成をとる。
め、本発明の空気分離装置における前処理装置は、外部
より取り入れた原料空気を圧縮する圧縮機と、この圧縮
機による圧縮熱によって昇温した原料空気を水と熱交換
させて冷却する第１の熱交換器と、この第１の熱交換器
による冷却によって発生した凝縮水を分離する凝縮水分
離器と、この凝縮水分離器を経た原料空気中の水分をさ
らに吸着して除湿する第１の吸着塔と、この第１の吸着
塔による吸着除湿によって昇温した原料空気を水と熱交
換させて冷却する第２の熱交換器と、この第２の熱交換
器を経由した原料空気中の炭酸ガスと水とを吸着して除
去する第２の吸着塔と、この第２の吸着塔を経た原料空
気を空気分離装置の精留塔に導入する導入路とを設けた
という構成をとる。
【００１０】すなわち、本発明の空気分離装置における
前処理装置は、圧縮機と精留塔との間に、第１の熱交換
器と凝縮水分離器と第１の吸着塔と第２の熱交換器と第
２の吸着塔とを備えている。そして、第１の熱交換器に
より、圧縮機による圧縮熱によって昇温した原料空気を
水（例えば、３２℃以下の冷却水）と熱交換させて冷却
し、ついで凝縮水分離器により、第１の熱交換器による
冷却によって発生した凝縮水を分離し、つぎに第１の吸
着塔により、凝縮水分離器を経た原料空気中の水分をさ
らに吸着して除湿し、つぎに第２の熱交換器により、第
１の吸着塔による吸着除湿によって昇温した原料空気を
水（例えば、３２℃以下の冷却水）と熱交換させて冷却
し、つぎに第２の吸着塔により、第２の熱交換器を経由
した原料空気中の炭酸ガスと水とを吸着して除去したの
ち、精製ガスとして精留塔に導入するようにしている。
このように、本発明では、第２の吸着塔の前段に設けた
第１の熱交換器，凝縮水分離器および第１の吸着塔によ
り、原料空気中の水分を除去することができ、従来例の
冷凍機を削除することができる。この効果は、原料空気
圧力が０．５ＭＰａ以下である場合にも、０．５ＭＰａ
以上である場合にも奏することは当然である。
前処理装置は、圧縮機と精留塔との間に、第１の熱交換
器と凝縮水分離器と第１の吸着塔と第２の熱交換器と第
２の吸着塔とを備えている。そして、第１の熱交換器に
より、圧縮機による圧縮熱によって昇温した原料空気を
水（例えば、３２℃以下の冷却水）と熱交換させて冷却
し、ついで凝縮水分離器により、第１の熱交換器による
冷却によって発生した凝縮水を分離し、つぎに第１の吸
着塔により、凝縮水分離器を経た原料空気中の水分をさ
らに吸着して除湿し、つぎに第２の熱交換器により、第
１の吸着塔による吸着除湿によって昇温した原料空気を
水（例えば、３２℃以下の冷却水）と熱交換させて冷却
し、つぎに第２の吸着塔により、第２の熱交換器を経由
した原料空気中の炭酸ガスと水とを吸着して除去したの
ち、精製ガスとして精留塔に導入するようにしている。
このように、本発明では、第２の吸着塔の前段に設けた
第１の熱交換器，凝縮水分離器および第１の吸着塔によ
り、原料空気中の水分を除去することができ、従来例の
冷凍機を削除することができる。この効果は、原料空気
圧力が０．５ＭＰａ以下である場合にも、０．５ＭＰａ
以上である場合にも奏することは当然である。
【００１１】また、本発明において、第１の吸着塔およ
び第２の吸着塔をそれぞれ２塔式とし、精製工程におい
て、第１の吸着塔では主に原料空気中の水分を吸着除湿
し、第２の吸着塔では原料空気中の水分をさらに吸着除
去するとともに、炭酸ガスを吸着除去する場合には、つ
ぎのような利点がある。すなわち、通常の２塔式を直列
にすると、再生ガス量不足のためにシステムとして成立
しないのに対し、本発明では、そのシステムを成立させ
ることができるという利点がある。より詳しく説明する
と、本発明では、第１の吸着塔を水分精製用（粗精製
用）として用い、第２の吸着塔を水分精製用（精密精製
用）と炭酸ガス精製用として用い、また、第２の吸着塔
に原料空気を導入する前に、第１の吸着塔の水分吸着時
に発生する吸着熱を第２の熱交換器により除去するよう
にしている。したがって、第２の吸着塔の運転温度が低
下し、吸着剤の炭酸ガス吸着容量が大きくなり、第２の
吸着塔の充填量が低減する。しかも、第１の吸着塔を水
分精製用（粗精製用）とすることにより、吸着剤量に余
裕が不要となり、第１の吸着塔の充填量が低減する。ま
た、第１の吸着塔と第２の吸着塔とに分離することによ
り、第２の吸着塔で再生に使用した、多量の炭酸ガスお
よび少量の水分を含む再生ガスを、再度第１の吸着塔の
再生に使用することができ、必要再生ガス量が半減す
る。
び第２の吸着塔をそれぞれ２塔式とし、精製工程におい
て、第１の吸着塔では主に原料空気中の水分を吸着除湿
し、第２の吸着塔では原料空気中の水分をさらに吸着除
去するとともに、炭酸ガスを吸着除去する場合には、つ
ぎのような利点がある。すなわち、通常の２塔式を直列
にすると、再生ガス量不足のためにシステムとして成立
しないのに対し、本発明では、そのシステムを成立させ
ることができるという利点がある。より詳しく説明する
と、本発明では、第１の吸着塔を水分精製用（粗精製
用）として用い、第２の吸着塔を水分精製用（精密精製
用）と炭酸ガス精製用として用い、また、第２の吸着塔
に原料空気を導入する前に、第１の吸着塔の水分吸着時
に発生する吸着熱を第２の熱交換器により除去するよう
にしている。したがって、第２の吸着塔の運転温度が低
下し、吸着剤の炭酸ガス吸着容量が大きくなり、第２の
吸着塔の充填量が低減する。しかも、第１の吸着塔を水
分精製用（粗精製用）とすることにより、吸着剤量に余
裕が不要となり、第１の吸着塔の充填量が低減する。ま
た、第１の吸着塔と第２の吸着塔とに分離することによ
り、第２の吸着塔で再生に使用した、多量の炭酸ガスお
よび少量の水分を含む再生ガスを、再度第１の吸着塔の
再生に使用することができ、必要再生ガス量が半減す
る。
【００１２】また、本発明において、第１の吸着塔に用
いる吸着剤が活性アルミナであり、第２の吸着塔に用い
る吸着剤が合成ゼオライトである場合には、第１の吸着
塔を水分精製用として用い、第２の吸着塔を水分精製用
と炭酸ガス精製用として用いるのに、好適である。
いる吸着剤が活性アルミナであり、第２の吸着塔に用い
る吸着剤が合成ゼオライトである場合には、第１の吸着
塔を水分精製用として用い、第２の吸着塔を水分精製用
と炭酸ガス精製用として用いるのに、好適である。
【００１３】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を図
面にもとづいて詳しく説明する。
面にもとづいて詳しく説明する。
【００１４】図１は本発明の前処理装置の一実施の形態
を示すフローシートである。この実施の形態では、Ａは
原空圧縮機であり、図２に示すように、外部より取り入
れた原料空気を清浄化するフィルター１と、第１圧縮機
２と、第１圧縮機２を経た原料空気を冷却水（３２℃以
下）により４０℃程度に冷却するインタークーラー３
と、第２圧縮機４と、第２圧縮機４を経た原料空気と再
生ガス（精留塔〔図示せず〕等の分離器で発生した排ガ
ス）とを熱交換させて原料空気を降温させるとともに再
生ガスを昇温（３０→１１０℃）させる排熱回収器５
と、排熱回収器５を経た原料空気を冷却水（３２℃以
下）により４０℃以下に冷却するアフタークーラー６と
を備えている。図において、８は再生ガスを排熱回収器
５に供給するパイプであり、９は排熱回収器５を経た再
生ガスを後述する第２吸着ユニットＥの第２再生ヒータ
ー２７に供給するパイプである。
を示すフローシートである。この実施の形態では、Ａは
原空圧縮機であり、図２に示すように、外部より取り入
れた原料空気を清浄化するフィルター１と、第１圧縮機
２と、第１圧縮機２を経た原料空気を冷却水（３２℃以
下）により４０℃程度に冷却するインタークーラー３
と、第２圧縮機４と、第２圧縮機４を経た原料空気と再
生ガス（精留塔〔図示せず〕等の分離器で発生した排ガ
ス）とを熱交換させて原料空気を降温させるとともに再
生ガスを昇温（３０→１１０℃）させる排熱回収器５
と、排熱回収器５を経た原料空気を冷却水（３２℃以
下）により４０℃以下に冷却するアフタークーラー６と
を備えている。図において、８は再生ガスを排熱回収器
５に供給するパイプであり、９は排熱回収器５を経た再
生ガスを後述する第２吸着ユニットＥの第２再生ヒータ
ー２７に供給するパイプである。
【００１５】Ｂは原空冷却器ユニットであり、図２に示
すように、アフタークーラー６を経た原料空気を冷却水
（３２℃以下）により３４℃以下に冷却する第１原空冷
却器（第１の熱交換器）１０と、第１原空冷却器１０に
よる冷却によって発生した凝縮水を分離するミストセパ
レーター１１と、後述する空気処理設備Ｄの原空熱交換
器２０で降温した原料空気を冷却水（３２℃以下）によ
り３４℃以下に冷却する第２原空冷却器（第２の熱交換
器）１２とを備えている。図において、７は原空圧縮機
Ａのインタークーラー３，アフタークーラー６および原
空冷却器ユニットＢの第１原空冷却器１０，第２原空冷
却器１２に冷却水（３２℃以下）を供給するパイプであ
り、１３はミストセパレーター１１を経た原料空気を後
述する第１吸着ユニットＣの第１吸着塔１５もしくは第
２吸着塔１６に供給するパイプであり、２３は原空熱交
換器２０を経た原料空気を第２原空冷却器１２に供給す
るパイプであり、２４は第２原空冷却器１２を経た原料
空気を後述する第２吸着ユニットＥの第１吸着塔２５も
しくは第２吸着塔２６に供給するパイプである。
すように、アフタークーラー６を経た原料空気を冷却水
（３２℃以下）により３４℃以下に冷却する第１原空冷
却器（第１の熱交換器）１０と、第１原空冷却器１０に
よる冷却によって発生した凝縮水を分離するミストセパ
レーター１１と、後述する空気処理設備Ｄの原空熱交換
器２０で降温した原料空気を冷却水（３２℃以下）によ
り３４℃以下に冷却する第２原空冷却器（第２の熱交換
器）１２とを備えている。図において、７は原空圧縮機
Ａのインタークーラー３，アフタークーラー６および原
空冷却器ユニットＢの第１原空冷却器１０，第２原空冷
却器１２に冷却水（３２℃以下）を供給するパイプであ
り、１３はミストセパレーター１１を経た原料空気を後
述する第１吸着ユニットＣの第１吸着塔１５もしくは第
２吸着塔１６に供給するパイプであり、２３は原空熱交
換器２０を経た原料空気を第２原空冷却器１２に供給す
るパイプであり、２４は第２原空冷却器１２を経た原料
空気を後述する第２吸着ユニットＥの第１吸着塔２５も
しくは第２吸着塔２６に供給するパイプである。
【００１６】Ｃは第１吸着ユニットであり、図３に示す
ように、ＴＳＡ方式による２塔交互切替式の第１吸着塔
１５，第２吸着塔１６と、第１再生ヒーター１７とを備
えている。上記両吸着塔１５，１６には、水分の吸着容
量が大きい活性アルミナ等の吸着剤が充填されており、
精製工程では、ミストセパレーター１１を経た原料空気
中の水分を露点−２０℃以下まで、ＣＯ2 を３００ｐｐ
ｍ程度に吸着除去する。一方、第１再生ヒーター１７で
は、第２吸着ユニットＥの第１吸着塔２５もしくは第２
吸着塔２６を経た再生ガスを１７０℃程度に加熱する。
図において、１８は第１吸着ユニットＣの第１吸着塔１
５もしくは第２吸着塔１６を経た原料空気を原空熱交換
器２０に供給するパイプであり、１９は再生ガスを外部
に放出する放出弁１９ａ付きパイプであり、２８は第２
吸着ユニットＥの第１吸着塔２５もしくは第２吸着塔２
６を経た再生ガスを第１再生ヒーター１７に供給するパ
イプである。このパイプ２８は、後述するバイパスパイ
プ３０，バイパス弁３０ａによりバイパスされた再生ガ
スを第１吸着ユニットＣの第１吸着塔１５もしくは第２
吸着塔１６に供給する作用もする。
ように、ＴＳＡ方式による２塔交互切替式の第１吸着塔
１５，第２吸着塔１６と、第１再生ヒーター１７とを備
えている。上記両吸着塔１５，１６には、水分の吸着容
量が大きい活性アルミナ等の吸着剤が充填されており、
精製工程では、ミストセパレーター１１を経た原料空気
中の水分を露点−２０℃以下まで、ＣＯ2 を３００ｐｐ
ｍ程度に吸着除去する。一方、第１再生ヒーター１７で
は、第２吸着ユニットＥの第１吸着塔２５もしくは第２
吸着塔２６を経た再生ガスを１７０℃程度に加熱する。
図において、１８は第１吸着ユニットＣの第１吸着塔１
５もしくは第２吸着塔１６を経た原料空気を原空熱交換
器２０に供給するパイプであり、１９は再生ガスを外部
に放出する放出弁１９ａ付きパイプであり、２８は第２
吸着ユニットＥの第１吸着塔２５もしくは第２吸着塔２
６を経た再生ガスを第１再生ヒーター１７に供給するパ
イプである。このパイプ２８は、後述するバイパスパイ
プ３０，バイパス弁３０ａによりバイパスされた再生ガ
スを第１吸着ユニットＣの第１吸着塔１５もしくは第２
吸着塔１６に供給する作用もする。
【００１７】Ｄは空気処理設備であり、図４に示すよう
に、第１吸着ユニットＣの第１吸着塔１５もしくは第２
吸着塔１６を経た原料空気（入口ガス）と後述する触媒
塔２２を経た原料空気（出口ガス）とを熱交換させて入
口ガスを加温させるとともに出口ガスを降温させる原空
熱交換器２０と、原空熱交換器２０により加温された原
料ガス（上記入口ガス）を後述する触媒塔（空気処理
塔）２２での酸化反応温度まで再加温させる（この再加
温は、原空熱交換器２０の温端ロスおよび外部放熱分を
補うために行う）原空ヒーター２１と、原空ヒーター２
１により再加温された原料空気中のＣＯおよびＨ2 を酸
化反応しそれぞれＣＯ2 およびＨ2 Ｏに変化させる触媒
塔２２とを備えている。この触媒塔２２での一般的な酸
化反応温度は、水素除去目的の場合に１６０〜２８０℃
であり、ＣＯ除去目的の場合に９０〜１６０℃である。
この実施の形態では、導入する原料空気中に触媒毒が殆
ど無く、反応の活性の高い乾燥状態であるため、触媒塔
２２での酸化反応温度を一般的な反応温度に対して５０
〜１００℃程度に低く設定することができる。
に、第１吸着ユニットＣの第１吸着塔１５もしくは第２
吸着塔１６を経た原料空気（入口ガス）と後述する触媒
塔２２を経た原料空気（出口ガス）とを熱交換させて入
口ガスを加温させるとともに出口ガスを降温させる原空
熱交換器２０と、原空熱交換器２０により加温された原
料ガス（上記入口ガス）を後述する触媒塔（空気処理
塔）２２での酸化反応温度まで再加温させる（この再加
温は、原空熱交換器２０の温端ロスおよび外部放熱分を
補うために行う）原空ヒーター２１と、原空ヒーター２
１により再加温された原料空気中のＣＯおよびＨ2 を酸
化反応しそれぞれＣＯ2 およびＨ2 Ｏに変化させる触媒
塔２２とを備えている。この触媒塔２２での一般的な酸
化反応温度は、水素除去目的の場合に１６０〜２８０℃
であり、ＣＯ除去目的の場合に９０〜１６０℃である。
この実施の形態では、導入する原料空気中に触媒毒が殆
ど無く、反応の活性の高い乾燥状態であるため、触媒塔
２２での酸化反応温度を一般的な反応温度に対して５０
〜１００℃程度に低く設定することができる。
【００１８】Ｅは第２吸着ユニットであり、図３に示す
ように、ＴＳＡ方式による２塔交互切替式の第１吸着塔
２５，第２吸着塔２６と、第２再生ヒーター２７とを備
えている。上記両吸着塔２５，２６には、ＣＯ2 の吸着
容量が大きい合成ゼオライト等の吸着剤が充填されてお
り、精製工程では、第２原空冷却器１２を経た原料空気
中の水分を露点−７０℃以下まで、ＣＯ2 を１ｐｐｍ以
下まで吸着除去する。また、従来のＴＳＡ方式により吸
着除去していたアセチレン等の炭化水素も同様に吸着除
去する。一方、第２再生ヒーター２７では、排熱回収器
５を経由した再生ガスを２１０℃程度に加熱する。図に
おいて、２９は冷却工程において再生ガスを第２吸着ユ
ニットＥの第１吸着塔２５もしくは第２吸着塔２６に直
接供給する切換弁２９ａ付きパイプであり、３０は再生
ガスをバイパスしてパイプ２８に供給するバイパス弁３
０ａ付きバイパスパイプであり、３１は原料空気（精製
ガス）を精留塔等の分離器に送るパイプである。
ように、ＴＳＡ方式による２塔交互切替式の第１吸着塔
２５，第２吸着塔２６と、第２再生ヒーター２７とを備
えている。上記両吸着塔２５，２６には、ＣＯ2 の吸着
容量が大きい合成ゼオライト等の吸着剤が充填されてお
り、精製工程では、第２原空冷却器１２を経た原料空気
中の水分を露点−７０℃以下まで、ＣＯ2 を１ｐｐｍ以
下まで吸着除去する。また、従来のＴＳＡ方式により吸
着除去していたアセチレン等の炭化水素も同様に吸着除
去する。一方、第２再生ヒーター２７では、排熱回収器
５を経由した再生ガスを２１０℃程度に加熱する。図に
おいて、２９は冷却工程において再生ガスを第２吸着ユ
ニットＥの第１吸着塔２５もしくは第２吸着塔２６に直
接供給する切換弁２９ａ付きパイプであり、３０は再生
ガスをバイパスしてパイプ２８に供給するバイパス弁３
０ａ付きバイパスパイプであり、３１は原料空気（精製
ガス）を精留塔等の分離器に送るパイプである。
【００１９】上記構成において、つぎのようにして、精
製および再生を行う。すなわち、精製工程では、原空圧
縮機Ａの圧縮機２，４により圧縮した原料空気をアフタ
ークーラー６により４０℃以下に冷却する。ついで、ア
フタークーラー６により冷却した原料空気を原空冷却器
ユニットＢの第１原空冷却器１０の冷却水により３４℃
以下に冷却し、この冷却により発生した凝縮水をミスト
セパレーター１１により原料空気から分離する。このと
き、凝縮時に凝縮水に溶け込んだ原料空気中の大半の代
表的な触媒毒であるＳＯX も、凝縮水とともに原料空気
から分離される。つぎに、ミストセパレーター１１を経
由した原料空気を第１吸着ユニットＣの精製工程の第１
吸着塔１５もしくは第２吸着塔１６（以下、精製塔とい
う）に供給し、ここで原料空気中の水分を露点−２０℃
以下まで、ＣＯ2 を３００ｐｐｍ程度に吸着除去する。
このとき、ミストセパレーター１１での凝縮水分離時に
一部残っていたＳＯX も、水分とともに吸着されるか、
もしくは、活性アルミナ等と反応し、除去される。ま
た、水分吸着により吸着熱が発生し、５〜３０℃程度原
料空気が温度上昇する。
製および再生を行う。すなわち、精製工程では、原空圧
縮機Ａの圧縮機２，４により圧縮した原料空気をアフタ
ークーラー６により４０℃以下に冷却する。ついで、ア
フタークーラー６により冷却した原料空気を原空冷却器
ユニットＢの第１原空冷却器１０の冷却水により３４℃
以下に冷却し、この冷却により発生した凝縮水をミスト
セパレーター１１により原料空気から分離する。このと
き、凝縮時に凝縮水に溶け込んだ原料空気中の大半の代
表的な触媒毒であるＳＯX も、凝縮水とともに原料空気
から分離される。つぎに、ミストセパレーター１１を経
由した原料空気を第１吸着ユニットＣの精製工程の第１
吸着塔１５もしくは第２吸着塔１６（以下、精製塔とい
う）に供給し、ここで原料空気中の水分を露点−２０℃
以下まで、ＣＯ2 を３００ｐｐｍ程度に吸着除去する。
このとき、ミストセパレーター１１での凝縮水分離時に
一部残っていたＳＯX も、水分とともに吸着されるか、
もしくは、活性アルミナ等と反応し、除去される。ま
た、水分吸着により吸着熱が発生し、５〜３０℃程度原
料空気が温度上昇する。
【００２０】つぎに、精製塔１５（１６）を経た原料空
気を空気処理設備Ｄの原空熱交換器２０に供給し、触媒
塔２２を経た原料空気と熱交換して加温したのち、原空
ヒーター２１により酸化反応温度まで再加温し触媒塔２
２に供給する。この触媒塔２２では、原料空気中のＣＯ
およびＨ2 を酸化反応し、それぞれＣＯ2 およびＨ2Ｏ
に変化させる。つぎに、触媒塔２２を経た原料空気を再
度原空熱交換器２０に供給し、精製塔１５（１６）を経
た原料空気と熱交換して降温したのち、第２原空冷却器
１２の冷却水により３４℃以下に冷却する。そののち、
第２原空冷却器１２を経た原料空気（水分：露点−２０
℃以下，ＣＯ2 ：３５０〜４００ｐｐｍ，温度３４℃以
下）を第２吸着ユニットＥの精製工程の第１吸着塔２５
もしくは第２吸着塔２６（以下、精製塔という）に供給
し、ここで水分：露点−７０℃以下，ＣＯ2 ：１ｐｐｍ
以下まで精製する。このとき、アセチレン等の炭化水素
も同様に吸着除去する。なお、原料空気を第２原空冷却
器１２で冷却することなく、第２吸着ユニットＥの精製
塔２５（２６）に供給する場合には、吸着温度が高く、
吸着剤のＣＯ2 を吸着する吸着容量が半減することにな
る。そして、第２吸着ユニットＥの精製塔２５（２６）
を経た原料空気（精製ガス）をパイプ３１により精留塔
に送る。
気を空気処理設備Ｄの原空熱交換器２０に供給し、触媒
塔２２を経た原料空気と熱交換して加温したのち、原空
ヒーター２１により酸化反応温度まで再加温し触媒塔２
２に供給する。この触媒塔２２では、原料空気中のＣＯ
およびＨ2 を酸化反応し、それぞれＣＯ2 およびＨ2Ｏ
に変化させる。つぎに、触媒塔２２を経た原料空気を再
度原空熱交換器２０に供給し、精製塔１５（１６）を経
た原料空気と熱交換して降温したのち、第２原空冷却器
１２の冷却水により３４℃以下に冷却する。そののち、
第２原空冷却器１２を経た原料空気（水分：露点−２０
℃以下，ＣＯ2 ：３５０〜４００ｐｐｍ，温度３４℃以
下）を第２吸着ユニットＥの精製工程の第１吸着塔２５
もしくは第２吸着塔２６（以下、精製塔という）に供給
し、ここで水分：露点−７０℃以下，ＣＯ2 ：１ｐｐｍ
以下まで精製する。このとき、アセチレン等の炭化水素
も同様に吸着除去する。なお、原料空気を第２原空冷却
器１２で冷却することなく、第２吸着ユニットＥの精製
塔２５（２６）に供給する場合には、吸着温度が高く、
吸着剤のＣＯ2 を吸着する吸着容量が半減することにな
る。そして、第２吸着ユニットＥの精製塔２５（２６）
を経た原料空気（精製ガス）をパイプ３１により精留塔
に送る。
【００２１】一方、再生工程では、再生ガスを原空圧縮
機Ａの排熱回収器５に供給し、ここで圧縮機４の圧縮熱
を回収して加熱する（３０→１００℃）。ついで、排熱
回収器５を経た再生ガスを第２再生ヒーター２７により
２１０℃程度に加熱したのち、第２吸着ユニットＥの再
生工程の第２吸着塔２６もしくは第１吸着塔２５（以
下、再生塔という）に供給し加熱する。この実施の形態
では、再生ガスを効率よく利用するために、第２吸着ユ
ニットＥでの精製工程，再生工程（加熱工程＋冷却工
程）を第１吸着ユニットＣでの精製工程，再生工程（加
熱工程＋冷却工程）より１時間早める（図５参照）。
機Ａの排熱回収器５に供給し、ここで圧縮機４の圧縮熱
を回収して加熱する（３０→１００℃）。ついで、排熱
回収器５を経た再生ガスを第２再生ヒーター２７により
２１０℃程度に加熱したのち、第２吸着ユニットＥの再
生工程の第２吸着塔２６もしくは第１吸着塔２５（以
下、再生塔という）に供給し加熱する。この実施の形態
では、再生ガスを効率よく利用するために、第２吸着ユ
ニットＥでの精製工程，再生工程（加熱工程＋冷却工
程）を第１吸着ユニットＣでの精製工程，再生工程（加
熱工程＋冷却工程）より１時間早める（図５参照）。
【００２２】第２吸着ユニットＥの再生塔２６（２５）
が加熱工程の初期１時間は、第１吸着ユニットＣが切替
中であるため、パイプ２８中の再生塔２６（２５）使用
済み再生ガスをパイプ１９，放出弁１９ａにより放出す
る。すなわち、再生ガスとして、分離器で発生した排ガ
スを使用しているため、再生ガス量を変動させることは
分離器の圧力等の制御に外乱を与えることになる。これ
を防止するために、この実施の形態では、再生ガスが必
要でない場合に（切替時に）、同一量を外部に放出して
いる。
が加熱工程の初期１時間は、第１吸着ユニットＣが切替
中であるため、パイプ２８中の再生塔２６（２５）使用
済み再生ガスをパイプ１９，放出弁１９ａにより放出す
る。すなわち、再生ガスとして、分離器で発生した排ガ
スを使用しているため、再生ガス量を変動させることは
分離器の圧力等の制御に外乱を与えることになる。これ
を防止するために、この実施の形態では、再生ガスが必
要でない場合に（切替時に）、同一量を外部に放出して
いる。
【００２３】第２吸着ユニットＥの再生塔２６（２５）
の加熱工程の１時間経過後、第１吸着ユニットＣの第２
吸着塔１６もしくは第１吸着塔１５は加熱工程に入る。
この加熱工程では、再生塔２６（２５）を加熱した再生
ガスは第１再生ヒーター１７により１７０℃程度に再加
熱されたのち、上記加熱工程の第２吸着塔１６もしくは
第１吸着塔１５（以下、再生塔という）を加熱する。な
お、第２吸着ユニットＥの再生塔２６（２５）が加熱工
程に入ったとき、この再生塔２６（２５）の加温のため
に再生ガスは熱量を消費し、再生塔２６（２５）の塔出
口では常温の状態となっているが、加熱工程の約１時間
経過後には、次第に再生塔２６（２５）の塔本体が加温
され、上記再生塔２６（２５）の塔出口での再生ガスの
温度も上昇を始める。第１吸着ユニットＣの再生塔１６
（１５）の加熱工程は、上記再生塔２６（２５）の塔出
口での再生ガスが温度上昇を始めた時間にスタートす
る。
の加熱工程の１時間経過後、第１吸着ユニットＣの第２
吸着塔１６もしくは第１吸着塔１５は加熱工程に入る。
この加熱工程では、再生塔２６（２５）を加熱した再生
ガスは第１再生ヒーター１７により１７０℃程度に再加
熱されたのち、上記加熱工程の第２吸着塔１６もしくは
第１吸着塔１５（以下、再生塔という）を加熱する。な
お、第２吸着ユニットＥの再生塔２６（２５）が加熱工
程に入ったとき、この再生塔２６（２５）の加温のため
に再生ガスは熱量を消費し、再生塔２６（２５）の塔出
口では常温の状態となっているが、加熱工程の約１時間
経過後には、次第に再生塔２６（２５）の塔本体が加温
され、上記再生塔２６（２５）の塔出口での再生ガスの
温度も上昇を始める。第１吸着ユニットＣの再生塔１６
（１５）の加熱工程は、上記再生塔２６（２５）の塔出
口での再生ガスが温度上昇を始めた時間にスタートす
る。
【００２４】つぎに、第２吸着ユニットＥの再生塔２６
（２５）の加熱工程終了後、冷却工程に入る。この冷却
工程は、パイプ２９，切換弁２９ａにより、再生ガスを
直接再生塔２６（２５）に導入して行う。第２吸着ユニ
ットＥの再生塔２６（２５）が冷却工程に入ったとき、
この再生塔２６（２５）の冷却のために再生ガスは高温
の状態となっている。そして、この高温の状態で再生ガ
スが第１吸着ユニットＣの再生塔１６（１５）に供給さ
れる。それ以降も第２吸着ユニットＥの再生塔２６（２
５）が常温になるまでは、第１吸着ユニットＣの再生塔
１６（１５）が加熱工程であるために、第２吸着ユニッ
トＥの再生塔２６（２５）において加熱に使用された熱
はほとんど第１吸着ユニットＣの再生塔１６（１５）の
加熱に再利用される。このように、両吸着ユニットＣ，
Ｅの切替時間を１時間遅らせることにより、再生熱の回
収を効率的に行うことができる。また、両吸着ユニット
Ｃ，Ｅの切替を同時に行わないことにより、精製ガスラ
インの圧力変動を低減することができる。
（２５）の加熱工程終了後、冷却工程に入る。この冷却
工程は、パイプ２９，切換弁２９ａにより、再生ガスを
直接再生塔２６（２５）に導入して行う。第２吸着ユニ
ットＥの再生塔２６（２５）が冷却工程に入ったとき、
この再生塔２６（２５）の冷却のために再生ガスは高温
の状態となっている。そして、この高温の状態で再生ガ
スが第１吸着ユニットＣの再生塔１６（１５）に供給さ
れる。それ以降も第２吸着ユニットＥの再生塔２６（２
５）が常温になるまでは、第１吸着ユニットＣの再生塔
１６（１５）が加熱工程であるために、第２吸着ユニッ
トＥの再生塔２６（２５）において加熱に使用された熱
はほとんど第１吸着ユニットＣの再生塔１６（１５）の
加熱に再利用される。このように、両吸着ユニットＣ，
Ｅの切替時間を１時間遅らせることにより、再生熱の回
収を効率的に行うことができる。また、両吸着ユニット
Ｃ，Ｅの切替を同時に行わないことにより、精製ガスラ
インの圧力変動を低減することができる。
【００２５】第２吸着ユニットＥの再生塔２６（２５）
の冷却工程終了１時間前に、第１吸着ユニットＣの再生
塔１６（１５）は冷却工程を開始する。その時点では、
再生塔２６（２５）使用済み再生ガスの温度はほぼ常温
となっているため、第１吸着ユニットＣの再生塔１６
（１５）の冷却に支障はない。なお、第１再生ヒーター
１７は作動停止の状態になっている。そして、第２吸着
ユニットＥは冷却工程終了後に、切替工程に入る。その
とき、第１吸着ユニットＣの再生塔１６（１５）は冷却
工程を続けているために、バイパスパイプ３０，バイパ
ス弁３０ａ，パイプ２８により再生ガスを直接第１吸着
ユニットＣの再生塔１６（１５）に送る。以上のような
プロセスにより、非常に効率良く、前処理装置を運転す
ることができる。また、切替工程には、昇圧・並列・脱
圧工程があり、精製は連続的に行われる。
の冷却工程終了１時間前に、第１吸着ユニットＣの再生
塔１６（１５）は冷却工程を開始する。その時点では、
再生塔２６（２５）使用済み再生ガスの温度はほぼ常温
となっているため、第１吸着ユニットＣの再生塔１６
（１５）の冷却に支障はない。なお、第１再生ヒーター
１７は作動停止の状態になっている。そして、第２吸着
ユニットＥは冷却工程終了後に、切替工程に入る。その
とき、第１吸着ユニットＣの再生塔１６（１５）は冷却
工程を続けているために、バイパスパイプ３０，バイパ
ス弁３０ａ，パイプ２８により再生ガスを直接第１吸着
ユニットＣの再生塔１６（１５）に送る。以上のような
プロセスにより、非常に効率良く、前処理装置を運転す
ることができる。また、切替工程には、昇圧・並列・脱
圧工程があり、精製は連続的に行われる。
【００２６】このように、上記実施の形態では、従来例
における冷凍機を省略することができる。また、第１吸
着ユニットＣを水分精製用（粗精製）とし、第２吸着ユ
ニットＥを水分精製用（精密精製）とＣＯ2 精製用とし
ているため、第１吸着ユニットＣの両吸着塔１５，１６
およびは第２吸着ユニットＥの両吸着塔２５，２６の吸
着剤の充填量を低減することができる。しかも、第１お
よび第２の吸着ユニットＣ，Ｅに分離したことにより、
第２吸着ユニットＥで再生に使用した再生ガスを第１ユ
ニットＣの再生に使用することができる。さらに、両吸
着ユニットＣ，Ｅの工程を１時間ずらすことにより、第
２吸着ユニットＥの再生に利用した熱を第１吸着ユニッ
トＣの再生にほとんど回収することができ、省エネルギ
ーを実現することができる。
における冷凍機を省略することができる。また、第１吸
着ユニットＣを水分精製用（粗精製）とし、第２吸着ユ
ニットＥを水分精製用（精密精製）とＣＯ2 精製用とし
ているため、第１吸着ユニットＣの両吸着塔１５，１６
およびは第２吸着ユニットＥの両吸着塔２５，２６の吸
着剤の充填量を低減することができる。しかも、第１お
よび第２の吸着ユニットＣ，Ｅに分離したことにより、
第２吸着ユニットＥで再生に使用した再生ガスを第１ユ
ニットＣの再生に使用することができる。さらに、両吸
着ユニットＣ，Ｅの工程を１時間ずらすことにより、第
２吸着ユニットＥの再生に利用した熱を第１吸着ユニッ
トＣの再生にほとんど回収することができ、省エネルギ
ーを実現することができる。
【００２７】なお、上記実施の形態と同様の設備を、ア
ルゴンガス・ヘリウムガス等の使用済みガスの回収精製
装置において、混入した水分やＣＯ2 の除去装置とし
て、設計することができる。
ルゴンガス・ヘリウムガス等の使用済みガスの回収精製
装置において、混入した水分やＣＯ2 の除去装置とし
て、設計することができる。
【００２８】また、上記実施の形態では、再生工程にお
いて、再生ガスとして、分離器で発生した排ガスを用い
ているが、第２吸着ユニットＥの両吸着塔２５，２６の
塔出口の精製ガスを用いてもよい。また、上記実施の形
態では、再生ガスを排熱回収器５に導入しているが、こ
の排熱回収工程は省エネルギーのための工程であり、必
要不可欠なものではない。また、上記実施の形態では、
切替時間を１時間に設定しているが、１時間に限定する
ものではない。
いて、再生ガスとして、分離器で発生した排ガスを用い
ているが、第２吸着ユニットＥの両吸着塔２５，２６の
塔出口の精製ガスを用いてもよい。また、上記実施の形
態では、再生ガスを排熱回収器５に導入しているが、こ
の排熱回収工程は省エネルギーのための工程であり、必
要不可欠なものではない。また、上記実施の形態では、
切替時間を１時間に設定しているが、１時間に限定する
ものではない。
【００２９】
【発明の効果】以上のように、本発明の空気分離装置に
おける前処理装置によれば、第２の吸着塔の前段に設け
た第１の熱交換器，凝縮水分離器および第１の吸着塔に
より、原料空気中の水分を除去することができ、従来例
の冷凍機を削除することができる。
おける前処理装置によれば、第２の吸着塔の前段に設け
た第１の熱交換器，凝縮水分離器および第１の吸着塔に
より、原料空気中の水分を除去することができ、従来例
の冷凍機を削除することができる。
【００３０】また、本発明において、第１の吸着塔およ
び第２の吸着塔をそれぞれ２塔式とし、精製工程におい
て、第１の吸着塔では主に原料空気中の水分を吸着除湿
し、第２の吸着塔では原料空気中の水分をさらに吸着除
去するとともに、炭酸ガスを吸着除去する場合には、つ
ぎのような利点がある。すなわち、通常の２塔式を直列
にすると、再生ガス量不足のためにシステムとして成立
しないのに対し、本発明では、そのシステムを成立させ
ることができるという利点がある。より詳しく説明する
と、本発明では、第１の吸着塔を水分精製用（粗精製
用）として用い、第２の吸着塔を水分精製用（精密精製
用）と炭酸ガス精製用として用い、また、第２の吸着塔
に原料空気を導入する前に、第１の吸着塔の水分吸着時
に発生する吸着熱を第２の熱交換器により除去するよう
にしている。したがって、第２の吸着塔の運転温度が低
下し、吸着剤の炭酸ガス吸着容量が大きくなり、第２の
吸着塔の充填量が低減する。しかも、第１の吸着塔を水
分精製用（粗精製用）とすることにより、吸着剤量に余
裕が不要となり、第１の吸着塔の充填量が低減する。ま
た、第１の吸着塔と第２の吸着塔とに分離することによ
り、第２の吸着塔で再生に使用した、多量の炭酸ガスお
よび少量の水分を含む再生ガスを、再度第１の吸着塔の
再生に使用することができ、必要再生ガス量が半減す
る。
び第２の吸着塔をそれぞれ２塔式とし、精製工程におい
て、第１の吸着塔では主に原料空気中の水分を吸着除湿
し、第２の吸着塔では原料空気中の水分をさらに吸着除
去するとともに、炭酸ガスを吸着除去する場合には、つ
ぎのような利点がある。すなわち、通常の２塔式を直列
にすると、再生ガス量不足のためにシステムとして成立
しないのに対し、本発明では、そのシステムを成立させ
ることができるという利点がある。より詳しく説明する
と、本発明では、第１の吸着塔を水分精製用（粗精製
用）として用い、第２の吸着塔を水分精製用（精密精製
用）と炭酸ガス精製用として用い、また、第２の吸着塔
に原料空気を導入する前に、第１の吸着塔の水分吸着時
に発生する吸着熱を第２の熱交換器により除去するよう
にしている。したがって、第２の吸着塔の運転温度が低
下し、吸着剤の炭酸ガス吸着容量が大きくなり、第２の
吸着塔の充填量が低減する。しかも、第１の吸着塔を水
分精製用（粗精製用）とすることにより、吸着剤量に余
裕が不要となり、第１の吸着塔の充填量が低減する。ま
た、第１の吸着塔と第２の吸着塔とに分離することによ
り、第２の吸着塔で再生に使用した、多量の炭酸ガスお
よび少量の水分を含む再生ガスを、再度第１の吸着塔の
再生に使用することができ、必要再生ガス量が半減す
る。
【００３１】また、本発明において、第１の吸着塔に用
いる吸着剤が活性アルミナであり、第２の吸着塔に用い
る吸着剤が合成ゼオライトである場合には、第１の吸着
塔を水分精製用として用い、第２の吸着塔を水分精製用
と炭酸ガス精製用として用いるのに、好適である。
いる吸着剤が活性アルミナであり、第２の吸着塔に用い
る吸着剤が合成ゼオライトである場合には、第１の吸着
塔を水分精製用として用い、第２の吸着塔を水分精製用
と炭酸ガス精製用として用いるのに、好適である。
【図１】本発明の前処理装置のフローシートを示す図で
ある。
ある。
【図２】上記フローシートの要部を示す図である。
【図３】上記フローシートの要部を示す図である。
【図４】上記フローシートの要部を示す図である。
【図５】精製工程および再生工程の説明図である。
２，４ 圧縮機 １０ 第１原空冷却器 １１ ミストセパレーター １２ 第２原空冷却器 １５ 第１吸着塔 １６ 第２吸着塔 ２５ 第１吸着塔 ２６ 第２吸着塔 Ｃ 第１吸着ユニット Ｅ 第２吸着ユニット
フロントページの続き (72)発明者 高橋 俊一 大阪府堺市築港新町２丁６番地40 大同ほ くさん株式会社堺工場内
Claims (3)
- 【請求項１】 外部より取り入れた原料空気を圧縮する
圧縮機と、この圧縮機による圧縮熱によって昇温した原
料空気を水と熱交換させて冷却する第１の熱交換器と、
この第１の熱交換器による冷却によって発生した凝縮水
を分離する凝縮水分離器と、この凝縮水分離器を経た原
料空気中の水分をさらに吸着して除湿する第１の吸着塔
と、この第１の吸着塔による吸着除湿によって昇温した
原料空気を水と熱交換させて冷却する第２の熱交換器
と、この第２の熱交換器を経由した原料空気中の炭酸ガ
スと水とを吸着して除去する第２の吸着塔と、この第２
の吸着塔を経た原料空気を空気分離装置の精留塔に導入
する導入路とを設けたことを特徴とする空気分離装置に
おける前処理装置。 - 【請求項２】 第１の吸着塔および第２の吸着塔をそれ
ぞれ２塔式とし、精製工程において、第１の吸着塔では
主に原料空気中の水分を吸着除湿し、第２の吸着塔では
原料空気中の水分をさらに吸着除去するとともに、炭酸
ガスを吸着除去する請求項１記載の空気分離装置におけ
る前処理装置。 - 【請求項３】 第１の吸着塔に用いる吸着剤が活性アル
ミナであり、第２の吸着塔に用いる吸着剤が合成ゼオラ
イトである請求項１または２記載の空気分離装置におけ
る前処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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