JPS5948648B2 - 吸着による空気分離方法 - Google Patents
吸着による空気分離方法Info
- Publication number
- JPS5948648B2 JPS5948648B2 JP51113326A JP11332676A JPS5948648B2 JP S5948648 B2 JPS5948648 B2 JP S5948648B2 JP 51113326 A JP51113326 A JP 51113326A JP 11332676 A JP11332676 A JP 11332676A JP S5948648 B2 JPS5948648 B2 JP S5948648B2
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- JP
- Japan
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- adsorption
- oxygen
- heat exchanger
- air
- nitrogen
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- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は空気を非加熱吸着法によって酸素と窒素に分離
する方法に係り、吸着操作を一１５０°Ｃ以下の低温下
で行なうことにより、吸着分離効率の向上を図ると共に
必要寒冷をガス自体が保有するガス圧力を有効に利用す
ることによってまかない、且つ動力の低減化を図ったも
のである。
する方法に係り、吸着操作を一１５０°Ｃ以下の低温下
で行なうことにより、吸着分離効率の向上を図ると共に
必要寒冷をガス自体が保有するガス圧力を有効に利用す
ることによってまかない、且つ動力の低減化を図ったも
のである。
空気を吸着法によって酸素と窒素に分離する場合、吸着
時と再生時との圧力差を利用する非加熱吸着法は、吸着
剤の再生時に加熱及び冷却手段が省略できることにより
有効な方法であるが、実用的には改善の余地が多い。
時と再生時との圧力差を利用する非加熱吸着法は、吸着
剤の再生時に加熱及び冷却手段が省略できることにより
有効な方法であるが、実用的には改善の余地が多い。
例えば選択的吸着成分である窒素が多いため、原料空気
を吸着圧力まで圧縮するための動力源単位が大きくなる
ばかりでなく、装置規模も大きくなる。
を吸着圧力まで圧縮するための動力源単位が大きくなる
ばかりでなく、装置規模も大きくなる。
又原料空気中の水分、炭酸ガス等高沸点成分は、吸着作
用に悪影響があるため除去する必要があるが、このため
の動力を必要とする等の不都合を解決せねばならない。
用に悪影響があるため除去する必要があるが、このため
の動力を必要とする等の不都合を解決せねばならない。
このようなことから、一般に行なわれている窒素を選択
的に吸着分離せず、量的に少ない酸素を吸着分離すれば
、吸着剤が少なくて済むことにより上記不都合を大巾に
解消し得るが、この手段として例えば合成ゼオライト（
細孔径４人）は常温では窒素を選択的に吸着するが、−
１５０℃の低温下においては酸素を吸着する現象を利用
する方法がある。
的に吸着分離せず、量的に少ない酸素を吸着分離すれば
、吸着剤が少なくて済むことにより上記不都合を大巾に
解消し得るが、この手段として例えば合成ゼオライト（
細孔径４人）は常温では窒素を選択的に吸着するが、−
１５０℃の低温下においては酸素を吸着する現象を利用
する方法がある。
即ち、吸着操作を一１５０℃以下の低温下で行なうこと
により、酸素を吸着分離せしめ、非吸着成分として窒素
を導出させる方法であり、酸素を得る場合には吸着分離
した酸素を真空ポンプにより吸引する。
により、酸素を吸着分離せしめ、非吸着成分として窒素
を導出させる方法であり、酸素を得る場合には吸着分離
した酸素を真空ポンプにより吸引する。
この方法によると上記したように吸着剤が少なくて済む
ので、装置規模が小さくなる等吸着分離効率が高くなる
他、殊に窒素を製品ガスとして得たい場合には連続供給
が容易になる等の利点がある。
ので、装置規模が小さくなる等吸着分離効率が高くなる
他、殊に窒素を製品ガスとして得たい場合には連続供給
が容易になる等の利点がある。
しかし乍ら、この方法を実施するためには吸着操作を一
１５０°Ｃ程度の低温化で行なう必要があることから、
そのための寒冷を得るのは容易ではない。
１５０°Ｃ程度の低温化で行なう必要があることから、
そのための寒冷を得るのは容易ではない。
本発明は、この方法を実施することにより吸着分離効率
の向上を図ると共に、必要寒冷を圧力を保有する窒素ガ
スを断熱膨張機関において膨張せしめることによりまか
ない、且つ断熱膨張機関を駆動せしめることによって圧
力エネルギーを機械的エネルギーに変換して回収するよ
うにしたものである。
の向上を図ると共に、必要寒冷を圧力を保有する窒素ガ
スを断熱膨張機関において膨張せしめることによりまか
ない、且つ断熱膨張機関を駆動せしめることによって圧
力エネルギーを機械的エネルギーに変換して回収するよ
うにしたものである。
以下、実施の一例を図によって説明する。
管１より圧縮機２に供給された原料空気は圧力約５気圧
に圧縮され、水冷却器８で圧縮熱を除去された後、管４
・弁５を経て複数からなる蓄冷器等の再生式熱交換器６
に導入される。
に圧縮され、水冷却器８で圧縮熱を除去された後、管４
・弁５を経て複数からなる蓄冷器等の再生式熱交換器６
に導入される。
蓄冷器６は、一定時間の周期をもって切換え使用される
もので、いま蓄冷器６ａが使用され、６ｂが再生冷却期
にあるとすると、管４よりの原料空気は弁５ａを介して
蓄冷器５ａに導入される。
もので、いま蓄冷器６ａが使用され、６ｂが再生冷却期
にあるとすると、管４よりの原料空気は弁５ａを介して
蓄冷器５ａに導入される。
（以下同一番号を付した弁、機器は切換え使用されるも
のとし、一方が使用されている場合他方は閉弁又は使用
されないものとする。
のとし、一方が使用されている場合他方は閉弁又は使用
されないものとする。
）蓄冷器６ａに導入された原料空気は後記する如く前周
期で冷却された蓄冷材と熱交換して約−１５５°Ｃに冷
却されると共に、含有する水分、炭酸ガスを凝縮分離し
て清浄な低温空気となって管１ａより導出する。
期で冷却された蓄冷材と熱交換して約−１５５°Ｃに冷
却されると共に、含有する水分、炭酸ガスを凝縮分離し
て清浄な低温空気となって管１ａより導出する。
この原料空気は次いで弁８ａ、９ａを経て複数基からな
り、且つ切換え使用される吸着器１０に導入される。
り、且つ切換え使用される吸着器１０に導入される。
吸着器１０は常温下で窒素を選択的に吸着し、−１５０
℃では酸素を吸着する合成ゼオライト等公知の吸着剤が
充填されており、一定時間の周期をもって吸着と再生を
交互に繰返す。
℃では酸素を吸着する合成ゼオライト等公知の吸着剤が
充填されており、一定時間の周期をもって吸着と再生を
交互に繰返す。
いま、吸着器１０ａが吸着器、１０ｂが再生期にあると
、温度約−１５５°Ｃの原料空気は弁８ａ、９ａを経て
吸着器１０ａに供給され、該器１０ａを流れる過程で酸
素が選択的に吸着される。
、温度約−１５５°Ｃの原料空気は弁８ａ、９ａを経て
吸着器１０ａに供給され、該器１０ａを流れる過程で酸
素が選択的に吸着される。
又非吸着の窒素は、弁１１ａ、管１２を流れ、弁１３ｂ
、管１４ｂを経て前記再生冷却期にある蓄冷器６ｂ内の
冷端側蛇管部１５ｂに導入され、蓄冷材と熱交換して約
−１１０℃まで昇温した抜弁１６ｂを経て膨張タービン
１７に入る。
、管１４ｂを経て前記再生冷却期にある蓄冷器６ｂ内の
冷端側蛇管部１５ｂに導入され、蓄冷材と熱交換して約
−１１０℃まで昇温した抜弁１６ｂを経て膨張タービン
１７に入る。
膨張タービン１７に導入された窒素は圧縮圧力よりほぼ
大気圧まで断熱膨張して一１５５°Ｃの温度となり、又
ガス膨張することによって膨張タービン１７を駆動し、
得られた動力は発電機１８により回収される。
大気圧まで断熱膨張して一１５５°Ｃの温度となり、又
ガス膨張することによって膨張タービン１７を駆動し、
得られた動力は発電機１８により回収される。
膨張して一１５５℃の低温となった窒素は、次いで弁１
９ｂを経て管７ｂを通り、更に蓄冷器６ｂ内に導入され
、該器６ｂ内を流れ乍ら蓄冷材を冷却すると共に、前周
期において原料空気が凝縮分離した水分炭酸ガスを同伴
して弁２０ｂ、管２１より系外に出る。
９ｂを経て管７ｂを通り、更に蓄冷器６ｂ内に導入され
、該器６ｂ内を流れ乍ら蓄冷材を冷却すると共に、前周
期において原料空気が凝縮分離した水分炭酸ガスを同伴
して弁２０ｂ、管２１より系外に出る。
次に再生期にある吸着器１０ｂは、前周期において吸着
された酸素を弁２２ｂより導出すると共に、吸着圧力か
らほぼ大気圧まで膨張せしめ、真空ポンプによって系外
へ吸引する。
された酸素を弁２２ｂより導出すると共に、吸着圧力か
らほぼ大気圧まで膨張せしめ、真空ポンプによって系外
へ吸引する。
即ち弁２２ｂで膨張した酸素は管２３を流れ弁２４ｂを
経て蓄冷器６ｂ内の温端側蛇管部２５ｂを通って昇温し
た後、弁２６ｂ、管２７を経て真空ポンプ２８に吸引さ
れ、管２９より製品酸素ガスとして供給される。
経て蓄冷器６ｂ内の温端側蛇管部２５ｂを通って昇温し
た後、弁２６ｂ、管２７を経て真空ポンプ２８に吸引さ
れ、管２９より製品酸素ガスとして供給される。
この操作は吸着酸素がほぼ脱着されるまで行なわれ、酸
素濃度の低下がみられたときは真空ポンプよりの吸引ガ
スは大気へ放出され、これは吸着剤が充分再生されるま
で行ない、次いで吸着器１０の切換によって吸着器１０
ｂに原料空気を流す。
素濃度の低下がみられたときは真空ポンプよりの吸引ガ
スは大気へ放出され、これは吸着剤が充分再生されるま
で行ない、次いで吸着器１０の切換によって吸着器１０
ｂに原料空気を流す。
本発明は以上の如〈実施されるが、図示した吸着器２塔
切換式でも約９０％までの範囲で任意の酸素ガスが得ら
れ、３塔切換式にすればほぼ１００％の酸素を得ること
も可能である。
切換式でも約９０％までの範囲で任意の酸素ガスが得ら
れ、３塔切換式にすればほぼ１００％の酸素を得ること
も可能である。
又酸素濃度によるが、収率は７０〜９５％が得られ、１
００ｋｇの吸着剤を充填した吸着器をもった装置規模に
おいて約１００ Ｎｍ３／ ｈの酸素を供給することが
可能である。
００ｋｇの吸着剤を充填した吸着器をもった装置規模に
おいて約１００ Ｎｍ３／ ｈの酸素を供給することが
可能である。
このように本発明方法によれば、空気中に７８％ある窒
素を吸着分離せず、２１％の酸素を吸着させることによ
り吸着効率の向上が図れると共に、水分、炭酸ガス除去
の前処理用寒冷および低温吸着操作に要する寒冷を窒素
が吸着圧力より膨張する過程で得られる寒冷によりまか
なうことができる。
素を吸着分離せず、２１％の酸素を吸着させることによ
り吸着効率の向上が図れると共に、水分、炭酸ガス除去
の前処理用寒冷および低温吸着操作に要する寒冷を窒素
が吸着圧力より膨張する過程で得られる寒冷によりまか
なうことができる。
又、ガス圧力エネルギーを機械的エネルギーに変換し動
力として回収することにより、動力原単位の低減化を図
ることのできる効果もある。
力として回収することにより、動力原単位の低減化を図
ることのできる効果もある。
図面は本発明の一実施例を示す工程図である。
２・・・・・・圧縮機、６ ａ 、６ ｂ・・・・・・
蓄冷器、１０ａ。 １０ｂ・・・・・・吸着器、１７・・・・・・膨張ター
ビン、１８・・・・・・発電機。
蓄冷器、１０ａ。 １０ｂ・・・・・・吸着器、１７・・・・・・膨張ター
ビン、１８・・・・・・発電機。
Claims (1)
- １ 非加熱吸着によって空気を酸素と窒素に分離する方
法において、加圧原料空気を切換再生式熱交換器の一方
に導き少なくとも一１５０℃以下に冷却すると共に原料
空気中の水分、炭酸ガス等を除去した後膣温度下におい
て吸着操作を行ない、酸素を吸着分離せしめ、非吸着の
窒素ガスを再生期の熱交換器の冷端側に導入して冷熱を
回収した後、断熱膨張機関を駆動せしめて圧力エネルギ
ーを機械的エネルギーに変換して回収し、且つ前記断熱
膨張機関の駆動で少なく共−１５０℃以下とした窒素ガ
スを再生期の切換再生式熱交換器に流通せしめて凝縮し
ている水分、炭酸ガスを同伴して除去すると共に該器を
冷却せしめ、一方吸着酸素ガスの脱着導出にあたって、
これを膨張せしめ、再生期の切換再生式熱交換器の温端
側に導入して冷熱を回収した後真空吸引することを特徴
とする吸着による空気分離方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51113326A JPS5948648B2 (ja) | 1976-09-21 | 1976-09-21 | 吸着による空気分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51113326A JPS5948648B2 (ja) | 1976-09-21 | 1976-09-21 | 吸着による空気分離方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5337585A JPS5337585A (en) | 1978-04-06 |
| JPS5948648B2 true JPS5948648B2 (ja) | 1984-11-28 |
Family
ID=14609392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51113326A Expired JPS5948648B2 (ja) | 1976-09-21 | 1976-09-21 | 吸着による空気分離方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5948648B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5563373A (en) * | 1978-10-31 | 1980-05-13 | Daiyo Sanso | Method of separating gas containing oxygen and nitrogen |
| JPS576281A (en) * | 1980-06-12 | 1982-01-13 | Nippon Oxygen Co Ltd | Carbon dioxide removal of air separator |
| JPS57107316U (ja) * | 1980-12-24 | 1982-07-02 | ||
| JPS57107318U (ja) * | 1980-12-24 | 1982-07-02 | ||
| JPS6118441Y2 (ja) * | 1980-12-27 | 1986-06-04 | ||
| JPS6322732Y2 (ja) * | 1980-12-27 | 1988-06-22 | ||
| JPS625627Y2 (ja) * | 1980-12-27 | 1987-02-09 | ||
| JPS57111577U (ja) * | 1980-12-27 | 1982-07-09 | ||
| FR2661841B1 (fr) * | 1990-05-09 | 1992-07-17 | Air Liquide | Procede et appareil d'epuration par adsorption d'air destine a etre distille. |
| US5453112A (en) * | 1994-02-02 | 1995-09-26 | Praxair Technology, Inc. | Pressure swing adsorption heat recovery |
-
1976
- 1976-09-21 JP JP51113326A patent/JPS5948648B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5337585A (en) | 1978-04-06 |
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