JPS5939326A - 圧力変動式吸着方法 - Google Patents

圧力変動式吸着方法

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Publication number
JPS5939326A
JPS5939326A JP57151254A JP15125482A JPS5939326A JP S5939326 A JPS5939326 A JP S5939326A JP 57151254 A JP57151254 A JP 57151254A JP 15125482 A JP15125482 A JP 15125482A JP S5939326 A JPS5939326 A JP S5939326A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
adsorption
regeneration
amount
adsorbent
vacuum
Prior art date
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Pending
Application number
JP57151254A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Inui
隆 乾
Wakahito Kawai
川井 稚人
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.)
Japan Oxygen Co Ltd
Nippon Sanso Corp
Original Assignee
Japan Oxygen Co Ltd
Nippon Sanso Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Japan Oxygen Co Ltd, Nippon Sanso Corp filed Critical Japan Oxygen Co Ltd
Priority to JP57151254A priority Critical patent/JPS5939326A/ja
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Pending legal-status Critical Current

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  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は空気を液化分離するため等原料空気中に含まれ
る水分や炭酸ガス(以下、r COl Jという)の除
去処理用としての圧力変動式吸着方法(以下、l−P8
AJという)で、吸着剤の再生を真空排気にニジ行なう
方法に関する。
一般にPSAKは、吸着操作後の吸着剤の再生方法によ
ってパージ再生や加熱再生併用、そ(−で真空再生等各
種の方式のPSAがある。このうち真空再生によるPS
Aは空気等気体中に含まれる水やCOlを除去するため
に再生真空度と真空保持時間の両方に下記のような実施
上の不都合があり実用化されていないのが実状である。
これを第1図を用いて説明すると、#7¥1図tユ吸着
塔Aに原料空気が配管1.弁2.配管3を介して導入さ
れ、吸着塔A内の吸着剤によって原料空気中の水分やC
O7が吸され、清浄となった精製空気が配管41升5を
介して導出する吸着工程の終了時を示したものである。
図において、吸着塔A内の表示は該吸着塔Aの各断面に
おける吸着剤の吸着状況を模擬的に図示したもので、Y
軸は吸着塔の高さを、X軸は吸着剤が原石空気中の水分
CO,を吸着した量を示し、X軸の右端から左端に向け
て吸着量が増加し、左端は飽和状態を示す。そして10
1は吸着剤が水分を吸着した部分で、水分は原料空気導
入側近くでほとんど吸着され、102はCO,吸着部分
で、原料空気導入側から精製空気導出側に向けて吸着剤
の吸着量が減少していく状況を模擬的に示している。な
お、103は吸着剤が未だ飽和状態に到達していない部
分である。
次に前記吸着工程終了後、吸着塔Aは再生のため脱着工
程に操作されるが、まず弁2,5を閉じて弁6を開は吸
着塔A内の空気を大気放出する。
引@続き吸着塔A内の圧力が大気圧付近になったら弁6
を閉じて弁72i?開け、真空ポンプ8で真空排気を行
なう。この場合、真空度が上昇するにつれて一着剤の再
生が進んでいくが、この真空再生方法には再生に必要な
真空度及び再生に必要な時間の点で問題があった。即ち
吸着剤への水分、 CO2の吸着結合力がその吸着機構
上極めて強くそれ故吸着剤よシ水分、CO,を脱離せし
めて完全再生を図るにはかなシの高真空、例えば0.1
〜0.5 ’I’orr程度で長時間保持しなけれはな
らない。
例えば2塔式吸着塔であると吸着塔で原料空気中の水分
、CO2を除去し精製空気中のCO!を常時2PPM以
下に保持しようとしても、吸着時間によって再生時間が
限定され吸着時間と再生時間を同じにすると再生不充分
となシ、空気液−化分離装置で必要とされる精製空気中
のCO,含量を2 PPM以下に保持することは困難で
ある。また、3塔式にすれば再生時間は吸着時間の2倍
程度になるが、この時間中真空再生を行なっても次の吸
着工程時に精製空気中のCO7を2 PPM以下に保持
できるという保証はない。更には3塔を順次に切シ換え
ていく関係上、真空再生に係る2塔の再生開始時が異な
るので1台のλ空ポンプで両方の真空再生を行なうと再
生不充分となる。従って3塔式では2台の具窒ポンプが
必要であシ、同様に4塔式では3台の真空ポンプが必要
となり設備的に不都合である。
このように水分、CO6を吸着に、Cシ除去する場合、
吸着剤の再生を真空再生で行なうと長時間の高真空を保
持する必要があるのは、一般に水分、CO3と吸着剤と
の結合力が吸着機構上極めて強く。
従って吸着剤に吸着した水分、C0tt@、着剤工り脱
着することが困難なためである0この工うなことから一
般に吸着塔を加熱しながら真空再生するという加熱手段
と真空排気手段とを併用しているのが実情であり、この
方法だと専用の加熱器が必要となる不都合がある。
不発明は上記実情に鑑み考究し、た結果、吸着工程で処
理すべき原料窒気最に応じた吸着剤の情を従来ニジ一定
値以上多量に充填した吸着塔で吸着した後、再生を真空
再生により行なうと比較的真空度を良くしなくても、例
えは70 Torr程度で充分に完全再生できる仁とを
見い出して本発明に到を吸着成分の平衡吸着量のπ以上
としでいることは良く知られておりこれは従来のPSA
では第1図の如く、吸着塔が破過する直前を吸着工程の
終了として吸着剤に可能な限シの水分、CO,を吸着さ
せることを基本としていた。しかるに本発明は吸着剤へ
の水分、CO7それぞれの有効吸着量を平衡吸着量の一
以下になるように吸着塔の吸着操作を0 行なうとともに、該吸着操作終了後、向流減圧し、しか
る後原料窒気導入側から真空排気して再生することを特
徴とするPSAであり、これによれば真空度を50〜1
001’orrにして完全再生できるので轟を再生によ
るPSAを実用化することができる。
以下不発明の詳細な説明 不発明では次式の結果に合致するように吸着塔を操作す
る。
但し、 M:吸着剤の惜 PC:  “  CO。
k:係数 上n1式は吸着塔内の吸着剤の量へ1が第1項の原料空
気中に含まれる水分を吸着除去するに要することを示し
ている。そして、実際の操作にあたっては、例えば従来
と同量の空気を処理する場合には前記式に従って算出し
た是の吸着剤によっで処理すれば良く、また吸着剤の量
が予め決まっている場合には、式に従ってHtわした原
料聖気縫を導電 大して吸着塔を操作ずれば良い。いずれに1一着塔を前
記式の結果に合致する.【うに操作すれば本発明の目的
は達成される〇 次にPwXk, PaXkはそれぞれ吸着剤の水分、c
o。
に対する有効吸着量で平衡吸着量に係数kを乗じる。そ
して更にに値について説明すると、k値は本発明者等が
種hの実験を経て特定したもので、に値が一以下だと吸
着後の再生に好結果をもたら0 す。仮に一より大きな値を選定すると、処理ずべ0 き原料穿気滑に対ずる吸着剤の量は少なくなり、前述し
た如く真空再生不良となって実用的でない。
逆にに値を余りに小さくするのは処理すべき原料空気1
,illに対ずる吸着剤が必要以上に多量になると共に
該吸着剤のmmに応じて吸着塔も太きぐずる必要があり
、イ:1策でない。この点でに値の最小値をるPSA 
J’J通常のパージ再生式PSAに比べ71+I1力面
で有利となるが、これについては後述の実施+f!l 
2の中で更に詳述する。
次に第1図と同量の原料空気を導入する場合、前記式に
従らて算出した川の吸着剤を充填した吸着塔で吸着操作
を行ない該吸着操作終了時における吸着状況を図示する
と第2図の如く゛なる。なお、第2図内の番号、吸着塔
内の表示については第1図と同一内容を示すものは同一
記号を付した。第2図によると、吸着前@/fi第1図
に比べ精製空気導出側より以前で停止している。このこ
とは、前記した工うに、吸着工程で処理すべき原料空気
鍛及び該原料空気中の水分、C02 の割合に応じて前
記式に裏って算出した貝の吸着剤を充填した結果、必然
的に吸着前線が吸着塔の途中で停止する。
次に真空再生についてであるが、第2図の如く吸着を終
了した吸着塔に対し、前記同様に92゜5を閉じて弁6
を開け、吸着塔B内の圧力を大気圧造放圧して自流脱着
した後、弁6金閉じて弁7を開は真空ポンプ8でM交真
空再生を行なう。このようにすると真空度として50〜
100TOrr程度で充分に吸着塔B内の水分、COl
を含んだ吸着剤を完全再生することができる。
このように不発明の方法によると真空度を余−り良くし
なくても再生が可能になるのは、真空脱πを過程で、吸
着塔B内の103部分に残留する清浄空気が真空ポンプ
8に吸引される途中で前記水分、co、 1含んだ吸着
剤の洗い流し作用に効果的に作用するためと考えられる
。なお、上記清浄な空気の大部分は第2図の吸着塔B内
において、I−Iから製品空気導出側に向けての吸着剤
中に含まれ、そして該清浄空気は吸着剤中に含まれるの
で、大気圧状態において、吸着剤の種類によって多少異
なるものの、同一体積の4〜5倍程度保有されている。
次に不発明の方法を2塔式吸着塔で行なった場合につき
実施例1によシ詳述する。
〔実施例1〕 第3図は吸着塔C,Dを交互に切替使用する第1表の如
き仕様の2塔式吸着塔の70−シートで、例えば吸着j
Frcが吸着工程の時は原料空気は配管105升■、″
lr:介して吸着塔Cに導入されて精製され弁■3、配
w11を介して導出する。−万、吸着塔Cが吸着工程中
は吸着塔りは再生工程で、再生工程では、吸着塔り内の
空気は弁V、、V、閉にて弁V、、V。を介して大気放
出された後、弁51w を介KWポンプ12にニジ真空
排気され更に引き続き弁■、Oを閉じて配管11内の精
製空気を弁Vst介して導入し吸着塔りを充圧して再生
工程を終了する。このように2塔の吸着塔C,Dの吸着
・再生工程を5分毎に切替えて運転し第2表の結果を得
た。
第1表 第   2   表 第2表を参照すると、精製空気中の水分、CO2共極め
て少なく、かつ収率%、66チと良好であり、これらの
結果は連続運転にLつでも充分に性能を維持できるので
充分に実用的である。なお、この運転でM8−5AのC
O3の平衡吸着部、は2チ、水分の平衡吸着′Jji−
は18%としに値は約−で設計した。
5G また、k値については次の実施例2の中で更に詳述する
〔実施例2〕 本実施例2は、不発明による1)SAOk値をパラメー
ターとして従来のパージ再生法のPSAと動力面で比較
したものである。比較は共に2塔式とし、パージ法によ
るPSAではパージ比’!&60%として計7Eすると
、第4図の如き結果が得られた。第4図について説明す
ると、縦軸は従来のパージ法による原料空気圧縮機の消
費動力に対する本発明の方法に要する消費動力の割合(
@を示し、共に同量の精製突気を得る場合についてであ
る。横軸はに値を示す。本発明の方法では消費動力とし
て原料空気圧縮機と真空ポンプの両方の消費動力の和と
なるが、収率が従来のパージ法PSAに比べ高いの場合
には本発明の方法の方が消費動力の点で有利となること
を示している0 上述の如く不発明は原料空気中の水分、CO,成分と処
理すべき原料空気量に応じて最適な吸着剤の量を選定し
て吸着を行なわせること、換言すると吸着操作を吸着剤
の水分、炭酸ガスそれぞれの以下になるよう行い、つい
で真空再生するものであり、これにより、50〜100
Torrの真空度で完全再生を可能にしたものである。
更に本発明の説明中におけるに値即ち有効吸着間が平衡
吸着【、トジ法によるPEA工りも消費動力面で更に有
利となる0
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のPSAの説明図、第2図、第3図は本発
明の詳細な説明図、第4図は本発明のPSAik値をパ
ラメーターとして従来の72−ジ再生法のPEAと消費
動力の点で比較した図である。 A、 13. C,I)は吸着塔、1,3.4は配管、
2.5,6.7は弁、8は真空ポンプである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 原料空気中の水分、炭酸ガス等を圧力変動式吸着
    方法によって除去する方法において、吸着剤への水分、
    炭酸ガスそれぞれの有効吸着量を平衡吸着量の一以下に
    なるように吸着塔の吸着操作O を行なうとともに、該吸着操作終了後、向流減圧し、原
    料空気導入側から真空排気して再生することSr tr
    ¥徴とする圧力変動式吸着方法。
JP57151254A 1982-08-31 1982-08-31 圧力変動式吸着方法 Pending JPS5939326A (ja)

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JP57151254A JPS5939326A (ja) 1982-08-31 1982-08-31 圧力変動式吸着方法

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JP57151254A JPS5939326A (ja) 1982-08-31 1982-08-31 圧力変動式吸着方法

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JPS5939326A true JPS5939326A (ja) 1984-03-03

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ID=15514638

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JP57151254A Pending JPS5939326A (ja) 1982-08-31 1982-08-31 圧力変動式吸着方法

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010127341A (ja) * 2008-11-26 2010-06-10 Toyota Motor Corp ウェーブスプリングの挟持構造および摩擦係合装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010127341A (ja) * 2008-11-26 2010-06-10 Toyota Motor Corp ウェーブスプリングの挟持構造および摩擦係合装置

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