JPS59179127A - 低温、低圧条件下での混合気体からの酸素及び窒素の分離方法 - Google Patents
低温、低圧条件下での混合気体からの酸素及び窒素の分離方法Info
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- JPS59179127A JPS59179127A JP58054626A JP5462683A JPS59179127A JP S59179127 A JPS59179127 A JP S59179127A JP 58054626 A JP58054626 A JP 58054626A JP 5462683 A JP5462683 A JP 5462683A JP S59179127 A JPS59179127 A JP S59179127A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
気体より選択的にＮ２を吸着するＮ２吸着剤を使用して
の０２＋ Ｎ２を主成分とする混合気体より０２。
の０２＋ Ｎ２を主成分とする混合気体より０２。
Ｎ２を分離する方法に関するものである。
Ｎ２吸着剤を利用した空気からの０２，Ｎ．吸着分離法
は、装置が小型簡易であり、又無人運転に近い殆ど保守
を必要としない利点をもつ為、ｏ２製造量１０〜３ρ０
ＯＮ７７ｍ’−０２ｂ程度の中小型装置として近年使用
例が増えてきており、深冷分離装置で作られる液酸を輸
送して使用するケースについての代替が進行している。
は、装置が小型簡易であり、又無人運転に近い殆ど保守
を必要としない利点をもつ為、ｏ２製造量１０〜３ρ０
ＯＮ７７ｍ’−０２ｂ程度の中小型装置として近年使用
例が増えてきており、深冷分離装置で作られる液酸を輸
送して使用するケースについての代替が進行している。
この装置の成人的なものの概要を述べると、装置は空気
圧縮機、及び２塔又はそれ以上のＮ２吸着塔、又場合に
よっては真空ポンプ等から構成される。この装置におい
て、１塔に圧縮空気を送ると、充填されたＮ２吸着剤に
より空気中のＮ２は吸着除去されて、残る高圧０２は吸
着塔の後方に流出し回収される。一方、他塔では吸着し
たＮ２を減圧条件で放出させ（時として製品ｏ２の一部
を向流で流すとか、真空ポンプで強力にＮ２を除去する
方法もとられる）再生する。これを交互にくり返して連
続的に０２＋ Ｎ２を分離する。
圧縮機、及び２塔又はそれ以上のＮ２吸着塔、又場合に
よっては真空ポンプ等から構成される。この装置におい
て、１塔に圧縮空気を送ると、充填されたＮ２吸着剤に
より空気中のＮ２は吸着除去されて、残る高圧０２は吸
着塔の後方に流出し回収される。一方、他塔では吸着し
たＮ２を減圧条件で放出させ（時として製品ｏ２の一部
を向流で流すとか、真空ポンプで強力にＮ２を除去する
方法もとられる）再生する。これを交互にくり返して連
続的に０２＋ Ｎ２を分離する。
上記の吸着塔に充填していたＮ２ｒ１に着剤の代表的な
ものは、ユニオンカーバイド社により実用化されたＮａ
−Ａ型ゼオライトの６０〜７０ｑｂｃａ交換体であり、
０２ 、 Ｎ２２成分混合ガスからＮ２を選択的に吸着
するものであって、空気条件下での０２の共吸着はＮ２
吸着の１０％以下と推定される。
ものは、ユニオンカーバイド社により実用化されたＮａ
−Ａ型ゼオライトの６０〜７０ｑｂｃａ交換体であり、
０２ 、 Ｎ２２成分混合ガスからＮ２を選択的に吸着
するものであって、空気条件下での０２の共吸着はＮ２
吸着の１０％以下と推定される。
この吸着による０２．Ｎ２分離装置は中／Ｊ％型領域で
有利と前述したが、ＩＮｍ’の０２を製造するのに０７
５〜ＩＫｗｈを必要とし、大容量深冷分離法で製造され
る０２の０．４５ Ｋｗｈに比し消費電力は太きい。
有利と前述したが、ＩＮｍ’の０２を製造するのに０７
５〜ＩＫｗｈを必要とし、大容量深冷分離法で製造され
る０２の０．４５ Ｋｗｈに比し消費電力は太きい。
又装置容量の増大に対するスケールメリットが少く、３
，０ＯＯＮ−一〇２／ｈ以上の領域では深冷分離法に競
合できないといわれている。
，０ＯＯＮ−一〇２／ｈ以上の領域では深冷分離法に競
合できないといわれている。
従って、これら欠点についての改善方法が種々考えられ
るが、本発明に関連して改善方法を述べると以下のよう
な障害が通常出現する。
るが、本発明に関連して改善方法を述べると以下のよう
な障害が通常出現する。
先ず、消費電力の低減については、送風圧力を低くして
低圧で吸着操作を行なう事が考えられるが、Ｎ２吸着量
が圧力にほぼ比例して低下する為、装置の容量が極めて
増大する。次に、吸着量の増大を図る為に、低温条件で
吸着操作を行なう事が考えられるが、この場合はＮ２吸
着量は増大するものの吸着・脱着速度が著しく低下する
為、同一塔長での製品０２濃度が室温時よりもかえって
低下してしまう。又温度の低下に伴ないＮ２吸着時の０
２共吸着量が上昇する為、動力原単位が漸次上昇する。
低圧で吸着操作を行なう事が考えられるが、Ｎ２吸着量
が圧力にほぼ比例して低下する為、装置の容量が極めて
増大する。次に、吸着量の増大を図る為に、低温条件で
吸着操作を行なう事が考えられるが、この場合はＮ２吸
着量は増大するものの吸着・脱着速度が著しく低下する
為、同一塔長での製品０２濃度が室温時よりもかえって
低下してしまう。又温度の低下に伴ないＮ２吸着時の０
２共吸着量が上昇する為、動力原単位が漸次上昇する。
そこで本発明者は、上記欠点を改善した低温。
低圧吸着条件下での高性能な０２ ＋ ＮＺの分離方法
につき鋭意研究、実験を進める過程で、Ｎａ−Ｘ型ゼオ
ライトに代表される鉱物基ナトリウムファウジアサイト
は低温、低圧吸着条件下でＮ２吸着量が増大するととも
に実用的な範囲でのＮ２ｅ、着速度の維持が可能であり
、かつＮ２吸着選択性の減少が小さいことを見出し本発
明を完成するに到ったものである。
につき鋭意研究、実験を進める過程で、Ｎａ−Ｘ型ゼオ
ライトに代表される鉱物基ナトリウムファウジアサイト
は低温、低圧吸着条件下でＮ２吸着量が増大するととも
に実用的な範囲でのＮ２ｅ、着速度の維持が可能であり
、かつＮ２吸着選択性の減少が小さいことを見出し本発
明を完成するに到ったものである。
すなわち本発明はＮａ−Ｘに代表される鉱物者ナトリウ
ムファウジャサイトを充填した少くとも２塔の吸着塔に
おいて、室温以下の温度下で、酸素及び窒素を主成分と
する混合気体を大気圧以上３ａｉａ以下で、吸着塔に流
入させて該混合気体に含まれる窒素を選択的に吸着せし
め、該吸着塔出口から高純度酸素又は酸素富化ガスを流
出させ、一方窒素を吸着した吸着塔を０．０８ａ ｔａ
以上０，５ａｔａ以下に減圧せしめて再生することを特
徴とする低温、低圧条件下での混合気体からの酸素及び
窒素の分離方法を提案するものである。
ムファウジャサイトを充填した少くとも２塔の吸着塔に
おいて、室温以下の温度下で、酸素及び窒素を主成分と
する混合気体を大気圧以上３ａｉａ以下で、吸着塔に流
入させて該混合気体に含まれる窒素を選択的に吸着せし
め、該吸着塔出口から高純度酸素又は酸素富化ガスを流
出させ、一方窒素を吸着した吸着塔を０．０８ａ ｔａ
以上０，５ａｔａ以下に減圧せしめて再生することを特
徴とする低温、低圧条件下での混合気体からの酸素及び
窒素の分離方法を提案するものである。
以下本発明の方法について実施例により詳細に説明する
。
。
実施例
本発明の有効性を実証する為第１図に示す空気分離装置
で空気からのＮａ−Ｘ等のす） ＩＪウムファウジャサ
イト系のＮ２吸着剤によるｏ２１ Ｎ２分離を試みた。
で空気からのＮａ−Ｘ等のす） ＩＪウムファウジャサ
イト系のＮ２吸着剤によるｏ２１ Ｎ２分離を試みた。
以下第１図に基づいて実施した内容を説明する。
入口側ライン１を通じて圧縮機２で１０５〜３ａｔａに
加圧された空気は、流路３から脱湿脱ＣＯ２塔４罠入り
、極めて清浄な加圧空気となる。流路３゛の後流に設置
されたバルブ５は開となっており、清浄な加圧空気は流
路６及び開状態のバルブ７を通じて吸着塔８に入る。吸
着塔８に入った加圧空気はＮ２吸着剤９でＮ２が吸着除
去されて後方に行くに従かい０２９度が上昇する。この
後加圧空気は開状態のバルブ１０ 、１１ 、１２及び
バルブ１１゜１２の間に挿入された製品０２タンク１３
を通じて製品０２として回収される。一方、製品０２の
一部は流路１４の途中にある減圧弁１５で減圧されて、
開状態のバルブ１０′を通じて吸着塔８゛に入る。吸着
塔８°は開状態のバルブ１６及び流路１７を通じて連結
された真空ポンプ１８で減圧されひかれており、この為
吸着塔８“は空気流れと反対方向に製品０２の一部が負
圧状態で流れ、吸着塔８°中の吸着剤９゛に吸着されて
いたＮ２は容易に離脱され吸着剤９１は短時間で再生さ
れる。吸着塔８のＮ２吸着剤９が飽和し、一方吸着塔８
″のＮ２吸着剤９′からＮ２が離脱して成年が済むと、
入口空気の流路６を６′に切り換え、今迄述べた方法を
交互に行なうと製品０２が連続的に回収できる。なお、
入口の清浄な加圧空気のライン３°七離脱Ｎ２を主成分
とするガスライン１７の間は熱交換器１９で、熱交換可
能となっており、製品０２ライン２１と流路３°との間
も又熱交換器２２で熱交換可能となっている。
加圧された空気は、流路３から脱湿脱ＣＯ２塔４罠入り
、極めて清浄な加圧空気となる。流路３゛の後流に設置
されたバルブ５は開となっており、清浄な加圧空気は流
路６及び開状態のバルブ７を通じて吸着塔８に入る。吸
着塔８に入った加圧空気はＮ２吸着剤９でＮ２が吸着除
去されて後方に行くに従かい０２９度が上昇する。この
後加圧空気は開状態のバルブ１０ 、１１ 、１２及び
バルブ１１゜１２の間に挿入された製品０２タンク１３
を通じて製品０２として回収される。一方、製品０２の
一部は流路１４の途中にある減圧弁１５で減圧されて、
開状態のバルブ１０′を通じて吸着塔８゛に入る。吸着
塔８°は開状態のバルブ１６及び流路１７を通じて連結
された真空ポンプ１８で減圧されひかれており、この為
吸着塔８“は空気流れと反対方向に製品０２の一部が負
圧状態で流れ、吸着塔８°中の吸着剤９゛に吸着されて
いたＮ２は容易に離脱され吸着剤９１は短時間で再生さ
れる。吸着塔８のＮ２吸着剤９が飽和し、一方吸着塔８
″のＮ２吸着剤９′からＮ２が離脱して成年が済むと、
入口空気の流路６を６′に切り換え、今迄述べた方法を
交互に行なうと製品０２が連続的に回収できる。なお、
入口の清浄な加圧空気のライン３°七離脱Ｎ２を主成分
とするガスライン１７の間は熱交換器１９で、熱交換可
能となっており、製品０２ライン２１と流路３°との間
も又熱交換器２２で熱交換可能となっている。
又流路３′には圧縮式冷凍機２０が設置されている為、
極めて能率的に吸着塔８及び８“は冷却され低温条件に
設定される。なお、吸着塔の切り換えにあたっては、単
純に流路６から６″へ（又はその逆）切り換えるだけで
々く、切り換え直後の昇圧に伴なう入口空気の吹きぬけ
を防ぎかつ、吸着塔の後方に残存する０２及び前方の加
圧空気の系外への放出を最小にする為、先ず、パルプ１
０ 、１５ 、１０’を全開にして吸着直後の吸着塔８
の後方の残存０２を再生直後の吸着塔８°に一部移す。
極めて能率的に吸着塔８及び８“は冷却され低温条件に
設定される。なお、吸着塔の切り換えにあたっては、単
純に流路６から６″へ（又はその逆）切り換えるだけで
々く、切り換え直後の昇圧に伴なう入口空気の吹きぬけ
を防ぎかつ、吸着塔の後方に残存する０２及び前方の加
圧空気の系外への放出を最小にする為、先ず、パルプ１
０ 、１５ 、１０’を全開にして吸着直後の吸着塔８
の後方の残存０２を再生直後の吸着塔８°に一部移す。
この時吸着塔８の圧力をＰｏ（ａｔａ）吸着塔８°の圧
力はパルプ１０°、１１゛を開として製品ｏ２タンク１
３と吸着塔を均圧化して吸着塔８゛を更に高圧の。２で
満たす。製品０２タンク１３との均圧時の圧力Ｐ ２（
ａｉａ）は吸着塔８，８°の死容積（吸着塔内の吸着剤
で占められていない空間の容積）をＶ、（Ｚ）、製品０
２タンクの容量をＶ２（ｔ）とし、均圧前の製品ｏ２タ
ンク１３の圧力をＰ６（ａｔａ）にほぼ等しいとすると
、均となり、単に塔を切り換える時のＰＨ（ａｔａ）が
らＰ。
力はパルプ１０°、１１゛を開として製品ｏ２タンク１
３と吸着塔を均圧化して吸着塔８゛を更に高圧の。２で
満たす。製品０２タンク１３との均圧時の圧力Ｐ ２（
ａｉａ）は吸着塔８，８°の死容積（吸着塔内の吸着剤
で占められていない空間の容積）をＶ、（Ｚ）、製品０
２タンクの容量をＶ２（ｔ）とし、均圧前の製品ｏ２タ
ンク１３の圧力をＰ６（ａｔａ）にほぼ等しいとすると
、均となり、単に塔を切り換える時のＰＨ（ａｔａ）が
らＰ。
（ａｒａ）への急速な昇圧に比べ、以上の操作ではＰ１
Ｐｏ十Ｐ。
Ｐｏ十Ｐ。
（ａｔａ）、 −２−（ａｔａ）、Ｐ２（ａｔａ）、Ｐ
Ｇ （ａ ｔａ ）とゆるやかに昇圧する為、昇圧時の
空気の吹き抜けを防止しつつ、脱着工程での残存０２、
高圧空気の系外への放出を最小にする様な対策が可能と
なっている。
Ｇ （ａ ｔａ ）とゆるやかに昇圧する為、昇圧時の
空気の吹き抜けを防止しつつ、脱着工程での残存０２、
高圧空気の系外への放出を最小にする様な対策が可能と
なっている。
以上の操作方法で第１図に示した空気分離装置で空気分
離を行なづ゛た。装置の操作諸元を第１表に示す。
離を行なづ゛た。装置の操作諸元を第１表に示す。
第１表 吸着装置諸元
第１表の操作条件で空気から０２１Ｎ２を分離した。
この時の結果を第２図以下に要約する。以下第２図から
逐次ナトリウムファウジャサイト系吸着剤（以下Ｎａ−
Ｘと記す）による空気からの圧カスイング弐〇２”＋
Ｎ２吸着分離の従来のＮａ−Ａ型ゼオライトの６０〜７
０％Ｃａ交換体（以下Ｃａ ２Ａ−Ｎａ 、／ｌ−Ａと
記す）による空気分離に対する主たる改善点を説明する
。
逐次ナトリウムファウジャサイト系吸着剤（以下Ｎａ−
Ｘと記す）による空気からの圧カスイング弐〇２”＋
Ｎ２吸着分離の従来のＮａ−Ａ型ゼオライトの６０〜７
０％Ｃａ交換体（以下Ｃａ ２Ａ−Ｎａ 、／ｌ−Ａと
記す）による空気分離に対する主たる改善点を説明する
。
第２図は吸着圧力と動力原単位との関係を示すグラフで
あり、第２図に於いて、横軸は吸着圧力Ｐｏａｔａ、縦
軸は１Ｎｙｌ？／ｈで０２を製造するに必要な消費電力
（ＫＷ）である。吸着剤としてＮａ−Ｘ及びＣａ ２／
／３− Ｎａ ％ −Ａを使用し、温度２０ｔ、脱着圧
力ＰＩ＝ ０．２ａｔａ 、塔内空筒速度ＴＪ ＝ ０
．８ｍハｅｃ （出口規準）に設定して、吸着塔圧力を
１５〜４．５ａｔａに変更した０印 時の消費電力を調べたものである図中←はＮａ−Ｘにつ
いて・印はＣａ ２Ａ−Ｎａ ％−Ａについて示してい
る。
あり、第２図に於いて、横軸は吸着圧力Ｐｏａｔａ、縦
軸は１Ｎｙｌ？／ｈで０２を製造するに必要な消費電力
（ＫＷ）である。吸着剤としてＮａ−Ｘ及びＣａ ２／
／３− Ｎａ ％ −Ａを使用し、温度２０ｔ、脱着圧
力ＰＩ＝ ０．２ａｔａ 、塔内空筒速度ＴＪ ＝ ０
．８ｍハｅｃ （出口規準）に設定して、吸着塔圧力を
１５〜４．５ａｔａに変更した０印 時の消費電力を調べたものである図中←はＮａ−Ｘにつ
いて・印はＣａ ２Ａ−Ｎａ ％−Ａについて示してい
る。
第２図から判るように従来全圧力領域でＣａ２Ａ−Ｎａ
Ｉ／ｌ−Ａに比べ劣ると思われていたＮａ−Ｘも詳細に
調べると吸着圧力３ａｔａ以下でＣａ２Ａ−Ｎａ％−Ａ
に対し、より小さな動力原単位で空気から酸素を分離し
得る極めて有用な事実を見出した。これは従来の実用化
されたいかなるＮ２吸着剤を利用した空気分離方法にお
いてもＮａ−Ｘが利用されていない事又従来のいかなる
文献にも記載されていない事からも全く新しい事実とい
える。
Ｉ／ｌ−Ａに比べ劣ると思われていたＮａ−Ｘも詳細に
調べると吸着圧力３ａｔａ以下でＣａ２Ａ−Ｎａ％−Ａ
に対し、より小さな動力原単位で空気から酸素を分離し
得る極めて有用な事実を見出した。これは従来の実用化
されたいかなるＮ２吸着剤を利用した空気分離方法にお
いてもＮａ−Ｘが利用されていない事又従来のいかなる
文献にも記載されていない事からも全く新しい事実とい
える。
次に上記の有効性が成立する領域である吸着圧力Ｐ ｏ
−１，５ａ ｔａ ＋空筒速度Ｕ＝ ０．８ｃｍ７ ｓ
ｅｃ 、温度２０°Ｃに操作条件を設定して吸着剤とし
てＣａ２Ａ−Ｎ８％−Ａ。
−１，５ａ ｔａ ＋空筒速度Ｕ＝ ０．８ｃｍ７ ｓ
ｅｃ 、温度２０°Ｃに操作条件を設定して吸着剤とし
てＣａ２Ａ−Ｎ８％−Ａ。
Ｎａ−Ｘの各々について脱着圧力Ｐ＋を０１〜０．５ａ
ｔａ迄変更して動力原単位を測定しこれを第３図に示し
た。第３図は脱着圧力と動力原単位との関係を示すグラ
フである。第３図に於いて横軸は脱着圧力ｐｌ（ａｉａ
） ＋縦軸は０２１Ｎｍ’／ｈ製造時の動力原単位を示
す。図中０印はＮａ−Ｘについてｅ印はＣａ、／３−Ｎ
ａ ＶＡ−Ａについて示している。脱着圧に関連して特
異的な現象は見出されなかった力！、深冷分離法による
０２製造動力原単位が０．４５〜０．６ＫＷｈ Ｉ Ｎ
ｍ５−０２であり、Ｎ２吸着剤を用いた現行装置での分
離による動力原単位が０．７ＫＷｈ ／Ｎ？？＋” −
０２近傍を下限とする事及び第３図から実用的な脱着圧
力としては、Ｑ、Ｑ８ａｔａ〜Ｑ、５ａｔａの領域であ
り特に好ましくは０．１〜０．３ ａ ｔ ａ近傍と思
われる。次いで吸着塔を冷却条件に導き低温条件下での
吸着分離を試みた。これは、低温条件に設定する事によ
り吸着量の上昇が一般的におこるので吸着時の破過帯が
縮少し装置の小型化と分離効率の向上が期待できた為で
ある。
ｔａ迄変更して動力原単位を測定しこれを第３図に示し
た。第３図は脱着圧力と動力原単位との関係を示すグラ
フである。第３図に於いて横軸は脱着圧力ｐｌ（ａｉａ
） ＋縦軸は０２１Ｎｍ’／ｈ製造時の動力原単位を示
す。図中０印はＮａ−Ｘについてｅ印はＣａ、／３−Ｎ
ａ ＶＡ−Ａについて示している。脱着圧に関連して特
異的な現象は見出されなかった力！、深冷分離法による
０２製造動力原単位が０．４５〜０．６ＫＷｈ Ｉ Ｎ
ｍ５−０２であり、Ｎ２吸着剤を用いた現行装置での分
離による動力原単位が０．７ＫＷｈ ／Ｎ？？＋” −
０２近傍を下限とする事及び第３図から実用的な脱着圧
力としては、Ｑ、Ｑ８ａｔａ〜Ｑ、５ａｔａの領域であ
り特に好ましくは０．１〜０．３ ａ ｔ ａ近傍と思
われる。次いで吸着塔を冷却条件に導き低温条件下での
吸着分離を試みた。これは、低温条件に設定する事によ
り吸着量の上昇が一般的におこるので吸着時の破過帯が
縮少し装置の小型化と分離効率の向上が期待できた為で
ある。
その他の操作条件を吸着圧力１．５ａｔａ ＋再生圧力
０，２ ａ ｔａ 、空筒速度ＩＪ ＝ ０．８ｃＴ
ｎ／ ｓｅｃに設定し温度を室温から漸次低温へ下げて
０２１ Ｎ ？？＋”／ １１製造時の動力原単位を求
めた。第４図は操作温度と動力原単位との関係を示すグ
ラフである。第４図において横軸は温度、縦軸は動力原
単位を示し０印はＮａ−Ｘについて、ｅ印はＣａ２Ａ−
Ｎ８％−Ａについて示している。第４図かられかるよう
にＣａ２Ａ−ＮａＶＡ−Ａでは温度の低下に伴ないむし
ろ動力原単位が上昇しているのに対し、Ｎａ−Ｘでは温
度の低下に伴ない動力原単位は低下し続けた。−６０℃
迄の領域でのＮａ−Ｘの動力原単位を調べたが空気の吸
着分離に関して特に問題は発生しなかった。更に、■成
分系でのＮａ−Ｘの等圧データによると、−１，００℃
程度でもその有効性は失なわれない。しかしながら、そ
れ以下の温度では、Ｎ２吸着時の０２の共吸着が無視で
きなくなるので好ましくない。
０，２ ａ ｔａ 、空筒速度ＩＪ ＝ ０．８ｃＴ
ｎ／ ｓｅｃに設定し温度を室温から漸次低温へ下げて
０２１ Ｎ ？？＋”／ １１製造時の動力原単位を求
めた。第４図は操作温度と動力原単位との関係を示すグ
ラフである。第４図において横軸は温度、縦軸は動力原
単位を示し０印はＮａ−Ｘについて、ｅ印はＣａ２Ａ−
Ｎ８％−Ａについて示している。第４図かられかるよう
にＣａ２Ａ−ＮａＶＡ−Ａでは温度の低下に伴ないむし
ろ動力原単位が上昇しているのに対し、Ｎａ−Ｘでは温
度の低下に伴ない動力原単位は低下し続けた。−６０℃
迄の領域でのＮａ−Ｘの動力原単位を調べたが空気の吸
着分離に関して特に問題は発生しなかった。更に、■成
分系でのＮａ−Ｘの等圧データによると、−１，００℃
程度でもその有効性は失なわれない。しかしながら、そ
れ以下の温度では、Ｎ２吸着時の０２の共吸着が無視で
きなくなるので好ましくない。
冷却手段については、特にこの温度領域での問題はなく
、深冷分離装置の冷却技術が共通して使える。
、深冷分離装置の冷却技術が共通して使える。
低温領域でのＮａ−Ｘの性能の著しい向上及びＣａ２Ａ
−Ｎａ ｌ／ｌ−Ａの不適合性は、吸着塔出口の０２濃
度にも表われる。第５図は温度と吸着塔出口ｏ２濃度と
の関係を示すグラフであり、図中横軸は温度縦軸は吸着
塔出口０２濃度を示し０印はＮａ−Ｘについて、・印は
Ｃａ２／３−Ｎ８％−Ａについて示している。
−Ｎａ ｌ／ｌ−Ａの不適合性は、吸着塔出口の０２濃
度にも表われる。第５図は温度と吸着塔出口ｏ２濃度と
の関係を示すグラフであり、図中横軸は温度縦軸は吸着
塔出口０２濃度を示し０印はＮａ−Ｘについて、・印は
Ｃａ２／３−Ｎ８％−Ａについて示している。
操作条件を吸着圧力Ｐｏ−１，５ａ ｔ ａ ＋脱着圧
力Ｐ＋＝０．２ａｔａ 、空筒速度ＬＪ ＝ ０．４−
０．８ｏｎ７ ｓ ｅ ｃに設定し、温度をイ氏下させ
て、吸着分離を行った。第５図の曲線はＵ＝Ｏ，Ｓα八
へｃの場合を示している。第５図から判るように、Ｃａ
２Ａ−Ｎａ Ｖ３Ａでは吸着塔出口０２濃度が低温域で
も殆ど増加しないのに対し、Ｎａ−Ｘでは、温度の低下
に伴ない０２濃度は急激に上昇している。更に空筒速度
０．４ｃｒｎ／ｓｅｃ 、温度−３０°Ｃの場合は、０
２濃度がＮ２吸着剤による空気分離の理論的上限である
０２濃度９４５チを超えて（残ガスアルゴン）９６％に
到達した。これは、この温度領域でのＮａ−Ｘの使用に
より、アルゴンをも除去可能な高純度０２製造方法を新
規に導いたものである。
力Ｐ＋＝０．２ａｔａ 、空筒速度ＬＪ ＝ ０．４−
０．８ｏｎ７ ｓ ｅ ｃに設定し、温度をイ氏下させ
て、吸着分離を行った。第５図の曲線はＵ＝Ｏ，Ｓα八
へｃの場合を示している。第５図から判るように、Ｃａ
２Ａ−Ｎａ Ｖ３Ａでは吸着塔出口０２濃度が低温域で
も殆ど増加しないのに対し、Ｎａ−Ｘでは、温度の低下
に伴ない０２濃度は急激に上昇している。更に空筒速度
０．４ｃｒｎ／ｓｅｃ 、温度−３０°Ｃの場合は、０
２濃度がＮ２吸着剤による空気分離の理論的上限である
０２濃度９４５チを超えて（残ガスアルゴン）９６％に
到達した。これは、この温度領域でのＮａ−Ｘの使用に
より、アルゴンをも除去可能な高純度０２製造方法を新
規に導いたものである。
又、このように低温側でのＮ２吸着性能の改善が認めら
れる事は、スケールアップに伴なう塔内温度低下の問題
に対してもかなりの負担軽減をしている事となる。
れる事は、スケールアップに伴なう塔内温度低下の問題
に対してもかなりの負担軽減をしている事となる。
以上述べてきた事は、主として動力費、０２純度に関連
する事であるが、次に初期設備費に関連する項目につい
てのべる。第５図の操作条件即ち吸着圧力Ｐｏ＝１．５
ａＬａ 、脱着圧力Ｐ＋＝０．２ａｔａ 、空筒速度Ｕ
＝０．８副／ｓｅｃでの毎時ＩＮ−の０２を製造する場
合の必要吸着剤量を第６図に示した。第６図は温度と上
記の吸着剤量との関係を示すグラフであり、図中横軸は
温度、縦軸は前述の毎時１−の０２を製造するに必要な
吸着剤重量〔Ｋ７〕であり、０印はＮａ−Ｘについて、
・印はＣａ２／３−Ｎａ、Ａ−Ａについて示している。
する事であるが、次に初期設備費に関連する項目につい
てのべる。第５図の操作条件即ち吸着圧力Ｐｏ＝１．５
ａＬａ 、脱着圧力Ｐ＋＝０．２ａｔａ 、空筒速度Ｕ
＝０．８副／ｓｅｃでの毎時ＩＮ−の０２を製造する場
合の必要吸着剤量を第６図に示した。第６図は温度と上
記の吸着剤量との関係を示すグラフであり、図中横軸は
温度、縦軸は前述の毎時１−の０２を製造するに必要な
吸着剤重量〔Ｋ７〕であり、０印はＮａ−Ｘについて、
・印はＣａ２／３−Ｎａ、Ａ−Ａについて示している。
第６図から判るようＫ Ｃａ ２Ａ−Ｎａ 、７３−Ａ
が低部にしても吸着剤重量が室温の場合の１０％程度Ｉ
〜か節約できないのに対し、Ｎａ−Ｘでは一３０°Ｇで
４５％程度節約できる事となり装置費のかなりの部分を
占める吸着剤の低減に極めて効果が太きい。以上詳細に
述べたように、本発明によれば、即ちＮａ−Ｘで代表さ
れる鉱物名ナトリウムファウジャサイトを使用し、吸着
工程圧力を３ａｔａ以下、脱着工程圧力を０．０８〜０
．５ａｔａの圧力領域下におき、室温以下の温度域を利
用して混合気体例えば空気の圧力スイング式吸着分離を
行えば、従来毎時ＩＮｔｔ？の０２を製造するのに要す
る動力原単位が保冷分離法で０４５〜０．６ＫＷ現行の
吸着分離で０．７ＫＷ以上を要していたものを、−挙Ｋ
Ｏ，２５蔚近傍迄低減せしめ併せて吸着剤使用量も現
行の吸着剤法の５５％に低減し得る。
が低部にしても吸着剤重量が室温の場合の１０％程度Ｉ
〜か節約できないのに対し、Ｎａ−Ｘでは一３０°Ｇで
４５％程度節約できる事となり装置費のかなりの部分を
占める吸着剤の低減に極めて効果が太きい。以上詳細に
述べたように、本発明によれば、即ちＮａ−Ｘで代表さ
れる鉱物名ナトリウムファウジャサイトを使用し、吸着
工程圧力を３ａｔａ以下、脱着工程圧力を０．０８〜０
．５ａｔａの圧力領域下におき、室温以下の温度域を利
用して混合気体例えば空気の圧力スイング式吸着分離を
行えば、従来毎時ＩＮｔｔ？の０２を製造するのに要す
る動力原単位が保冷分離法で０４５〜０．６ＫＷ現行の
吸着分離で０．７ＫＷ以上を要していたものを、−挙Ｋ
Ｏ，２５蔚近傍迄低減せしめ併せて吸着剤使用量も現
行の吸着剤法の５５％に低減し得る。
以上詳細に説明したように、本発明は所要の動力原単位
及び吸着剤量が従来の吸着剤法に比べ少なく、産業上非
常に有用な混合気体からの酸素及び窒素の分離方法を提
案するものである。
及び吸着剤量が従来の吸着剤法に比べ少なく、産業上非
常に有用な混合気体からの酸素及び窒素の分離方法を提
案するものである。
第１図は本発明の分離方法を実施するのに用いられる空
気分離装置の例示図、第２図は吸着圧力と動力原単位と
の関係を示すグラフ、第３図は脱着圧力と動力原単位と
の関係を示すグラフ、第４図は温度と動力原単位との関
係を示すグラフ、第５図は温度と吸着塔出口ｏ２濃度と
の関係を示すグラフ、第６図は温度とＩ Ｎｎ１”−ｏ
２／ｈを製造するに必要な吸着剤との関係を示すグラフ
である。 ２・・・圧縮機、４・・・脱湿脱ＣＯ２塔、８・・・吸
着塔、１３・・・製品０２タンク、１８・・・真空ポン
プ、２ｏ・・圧縮式冷凍機 第２７ ０ 暖番涯力Ｐｏ （、ａｔａｌ 脱墨圧力 Ｐｔ （ａｔａｌ 第４旧 第５Ｍ 遍 度 〔０Ｃ１
気分離装置の例示図、第２図は吸着圧力と動力原単位と
の関係を示すグラフ、第３図は脱着圧力と動力原単位と
の関係を示すグラフ、第４図は温度と動力原単位との関
係を示すグラフ、第５図は温度と吸着塔出口ｏ２濃度と
の関係を示すグラフ、第６図は温度とＩ Ｎｎ１”−ｏ
２／ｈを製造するに必要な吸着剤との関係を示すグラフ
である。 ２・・・圧縮機、４・・・脱湿脱ＣＯ２塔、８・・・吸
着塔、１３・・・製品０２タンク、１８・・・真空ポン
プ、２ｏ・・圧縮式冷凍機 第２７ ０ 暖番涯力Ｐｏ （、ａｔａｌ 脱墨圧力 Ｐｔ （ａｔａｌ 第４旧 第５Ｍ 遍 度 〔０Ｃ１
Claims (1)
- Ｎａ−Ｘに代辰される鉱物名ナトリウムファウジャサイ
トを充填した少くとも２・塔の吸着塔において、室温以
下の温度下で、酸素及び窒素を主成分とする混合気体を
大気圧以上３ａｔａ以下で吸着塔に流入させて該混合気
体に含まれる窒素を選択的に吸着せしめ、該吸着塔出口
から高純度酸素又は酸素富化ガスを流出させ、一方窒素
を吸着した吸着塔を０．０８ａｌＢ以上０．５ａｔａ以
下に減圧せしめて再生することを特徴とする低温、低圧
条件下での混合気体からの酸素及び窒素の分離方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58054626A JPS59179127A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | 低温、低圧条件下での混合気体からの酸素及び窒素の分離方法 |
| EP84730031A EP0122874B1 (en) | 1983-03-30 | 1984-03-29 | Process for separating a mixed gas into oxygen and nitrogen under low temperature and low pressure conditions |
| DE8484730031T DE3478401D1 (en) | 1983-03-30 | 1984-03-29 | Process for separating a mixed gas into oxygen and nitrogen under low temperature and low pressure conditions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58054626A JPS59179127A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | 低温、低圧条件下での混合気体からの酸素及び窒素の分離方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59179127A true JPS59179127A (ja) | 1984-10-11 |
Family
ID=12975952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58054626A Pending JPS59179127A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | 低温、低圧条件下での混合気体からの酸素及び窒素の分離方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0122874B1 (ja) |
| JP (1) | JPS59179127A (ja) |
| DE (1) | DE3478401D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6418906A (en) * | 1987-07-14 | 1989-01-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Production of nitrogen |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8812263D0 (en) * | 1988-05-24 | 1988-06-29 | Boc Group Plc | Separation of gaseous mixtures |
| US5698013A (en) * | 1994-03-18 | 1997-12-16 | Uop | Nitrogen-selective zeolitic adsorbent for use in air separation process |
| US5454857A (en) * | 1994-03-18 | 1995-10-03 | Uop | Air separation process |
| US5487775A (en) * | 1994-05-09 | 1996-01-30 | The Boc Group, Inc. | Continuous pressure difference driven adsorption process |
| FR2731918B1 (fr) | 1995-03-24 | 1997-05-23 | Air Liquide | Procede de separation d'azote de composes moins polaires |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5132600A (ja) * | 1974-09-12 | 1976-03-19 | Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd | Koresuterooruobunrisuruhoho |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3313091A (en) * | 1963-11-04 | 1967-04-11 | Exxon Research Engineering Co | Vacuum cycle adsorption |
| US3973931A (en) * | 1974-10-30 | 1976-08-10 | Union Carbide Corporation | Air separation by adsorption |
-
1983
- 1983-03-30 JP JP58054626A patent/JPS59179127A/ja active Pending
-
1984
- 1984-03-29 EP EP84730031A patent/EP0122874B1/en not_active Expired
- 1984-03-29 DE DE8484730031T patent/DE3478401D1/de not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5132600A (ja) * | 1974-09-12 | 1976-03-19 | Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd | Koresuterooruobunrisuruhoho |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6418906A (en) * | 1987-07-14 | 1989-01-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Production of nitrogen |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0122874A1 (en) | 1984-10-24 |
| EP0122874B1 (en) | 1989-05-31 |
| DE3478401D1 (en) | 1989-07-06 |
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