JPS60122704A - Control system for fractionating air by selective adsorption - Google Patents

Control system for fractionating air by selective adsorption

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JPS60122704A
JPS60122704A JP59202128A JP20212884A JPS60122704A JP S60122704 A JPS60122704 A JP S60122704A JP 59202128 A JP59202128 A JP 59202128A JP 20212884 A JP20212884 A JP 20212884A JP S60122704 A JPS60122704 A JP S60122704A
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JP
Japan
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nitrogen
air
column
oxygen
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JP59202128A
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Japanese (ja)
Inventor
ウイリアム・ローラー・コウク
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Air Products and Chemicals Inc
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Air Products and Chemicals Inc
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  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の背景〕 本発明は選択吸着によるガス混合物の分別に関しかつ特
に高純度の窒素製品の回収を伴なうかまたは伴なわない
混合したガスの流れ例えは大気からの酸素富有化ガスフ
ラクションの回収に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to the fractionation of gas mixtures by selective adsorption and particularly relates to the separation of gas mixtures by selective adsorption, with or without recovery of high purity nitrogen products. Concerning the recovery of oxygen-enriched gas fractions.

酸素および/または窒素を回収するために選択吸着によ
シ空気成分を分離するシステムはこの技術分野において
よく知られている。既知のこのようなシステムの殆どは
、代表的には、供給ガスから窒素を選択的に保留すると
共に酸素富有化製品の流れを1次流出物として集めるた
めにゼオライト分子篩吸着剤床を使用している。
Systems for separating air components by selective adsorption to recover oxygen and/or nitrogen are well known in the art. Most known such systems typically use zeolite molecular sieve adsorbent beds to selectively retain nitrogen from the feed gas and collect the oxygen-enriched product stream as a primary effluent. There is.

収着床が収着されたガスの設計されたレベルに達したと
きに、収着床は操作プロセスに戻される前に脱着されか
つ/またはパージされてその中に含まれている窒素を除
去する。この吸着脱着サイクルは主として操作サイクル
中にこれらの工程の圧力レベルのスイングに依存してい
る。また、連続した操作を維持するために、いくつかの
とのよりな吸着剤床が並列で操作されそれによシ一つの
吸着剤床が吸着・脱着サイクルの吸着工程で操作されて
いる間に一つまたはそれ以上の組み合わされた吸着剤床
が種々の再生工程で操作されるようになっている。
When the sorption bed reaches a designed level of sorbed gas, the sorption bed is desorbed and/or purged to remove the nitrogen contained therein before being returned to the operating process. . This adsorption/desorption cycle relies primarily on swings in the pressure levels of these steps during the operating cycle. Also, to maintain continuous operation, several and more adsorbent beds are operated in parallel so that one adsorbent bed is operated in the adsorption step of the adsorption-desorption cycle while one adsorbent bed is operated in parallel. One or more combined adsorbent beds are operated in various regeneration steps.

ある既知のシステムにおいては、装入される供給ガスが
吸着工程中に比較的に高い初期の圧力で吸着カラムの中
に導入され、次いでカラムの圧力はカラムの脱着を行う
ために大気圧に近い圧力または大気圧よりも低い圧力レ
ベルに降下せしめられる。
In some known systems, the charge feed gas is introduced into an adsorption column at a relatively high initial pressure during the adsorption step, and then the column pressure is close to atmospheric pressure to effect column desorption. pressure or lowered to a pressure level below atmospheric pressure.

真空スイング吸着(VIA)による空気の分別は例えば
米国特許第3,533,221号、同第3,957,4
65号、同第4,013,429号および同第4,26
4,340号明細書に記載されている。米国特許第4,
013,429号明細書に記載されているように、操作
は次に述べる四つの主な工程を含んでいる。すなわち、
(1)前処理カラム中で水分およびC02を除去した周
囲空気が前処理カラムに直列に配置されかつ供給ガス中
の窒素を選択保留するだめの吸着剤床を含んでいるカラ
ムに通され、その間未吸着の酸素富有化製品ガスが一次
流出物として回収され、そしてサージ室例えば伸縮可能
な受入容器中に集められかつ貯蔵される。周囲の空気の
供給は酸素富有化製品の所望の濃度の如伺により空気の
初期の漏出が起とシまたは空気が若干不足する状態にな
るまで続けられる。その後、その吸着剤床への空気の流
れがしゃ断され、そしてそれ以前に再生されそして設定
された操業圧力レベルまで昇圧された組み合わされた吸
着剤床に切シ替えられる。そのとき、(り操業休止中の
吸着剤床がそのサイクル中に前の工程から集められた高
純度の窒素で洗浄されそれによシ吸着剤床を窒素で飽和
する。この窒素で飽和された吸着剤床は次に(3〕排気
矛れてそれによシ高純度の窒素す脱着する。高純度の窒
素の一部分は(工程(2)において)洗浄ガスとして使
用され、そしてその残りは高純度の窒素製品として集め
られ、そしてサージ室の中に貯蔵される。吸着剤床を所
望のレベルまで排気した後、(4)以前に集められた酸
素富有化製品ガスの一部分がサージ室から取り出され、
そして吸着剤床の中に導入されて吸着剤床を飽和させそ
して該吸着剤床の圧力を周囲空気供給の再開およびサイ
クルの反復を開始するだめの所望の圧力レベルに戻す。
Air separation by vacuum swing adsorption (VIA) is described, for example, in U.S. Pat. Nos. 3,533,221 and 3,957,4.
No. 65, No. 4,013,429 and No. 4,26
No. 4,340. U.S. Patent No. 4,
As described in No. 013,429, the operation involves four main steps: That is,
(1) Ambient air from which moisture and CO2 have been removed in the pretreatment column is passed through a column that is placed in series with the pretreatment column and contains a bed of adsorbent for selectively retaining nitrogen in the feed gas, while Unadsorbed oxygen-enriched product gas is recovered as a primary effluent and collected and stored in a surge chamber, such as a retractable receiving vessel. The supply of ambient air is continued until an initial leakage of air or a slight air shortage occurs depending on the desired concentration of oxygen-enriched product. Air flow to the adsorbent bed is then shut off and switched to the combined adsorbent bed that has been previously regenerated and pressurized to the set operating pressure level. The out-of-service adsorbent bed is then flushed with high-purity nitrogen collected from the previous step during the cycle, thereby saturating the adsorbent bed with nitrogen. The bed is then (3) desorbed with high purity nitrogen by the exhaust gas. A portion of the high purity nitrogen is used as a cleaning gas (in step (2)) and the remainder is collected as a nitrogen product and stored in a surge chamber. After evacuating the adsorbent bed to the desired level, (4) a portion of the previously collected oxygen-enriched product gas is removed from the surge chamber;
It is then introduced into the adsorbent bed to saturate the adsorbent bed and return the pressure of the adsorbent bed to the desired pressure level to begin restarting the ambient air supply and repeating the cycle.

前処理カラムおよび王窒素吸着カラムの真空脱着によシ
回収された湿った窒素の流れを乾燥するためにシステム
が操作のために組み合わされた熱スイング部分と組み合
わされていることを除いて類似した操作順序が米国特許
第4,264,340号明細書に開示されている。
Similar except that the system is combined with a combined thermal swing section for operation to dry the wet nitrogen stream recovered by vacuum desorption of the pretreatment column and the nitrogen adsorption column. A sequence of operations is disclosed in US Pat. No. 4,264,340.

米国特許第4,013,429号および同第4,264
,340号明細書に記載されているような従来のシステ
ムの操作においては、サイクル順序の工程の各各のため
の時間間隔が設定されたプログラムによって決定されて
おり、設けられ九椎々の泥倉制御弁の開閉がサイクルタ
イマー装置により制御される。
U.S. Patent Nos. 4,013,429 and 4,264
In the operation of conventional systems such as those described in No. 340, the time intervals for each of the steps in the cycle sequence are determined by a set program, The opening and closing of the hold control valve is controlled by a cycle timer device.

係属中の米国特許出願第416,463号において杜、
空気分別のためのV8Aプロセスにおける吸着工程およ
び窒素洗浄工程の持続時間の各々はこれらの工程中にそ
れぞれの取シ出された製品の流れの分析された組成百分
率を検出しかつ設定した組成レベルに達したときに吸着
および洗浄をそれぞれ終了することによシ自動的に制御
される。また、主吸着剤床および前処理床の排気の程度
は設定した真空レベルが検出されたときに終了するよう
に自動的に制御される。この制御システムは同様な態様
で設定した圧力レベルに達したときに再与圧工程を終了
するように作動する。流入する大気の流量は一定に保た
れる。
Du in pending U.S. Patent Application No. 416,463;
The duration of each adsorption step and nitrogen scrubbing step in the V8A process for air fractionation is determined by detecting the analyzed composition percentage of each withdrawn product stream during these steps and at the set composition level. Automatically controlled by terminating adsorption and washing respectively when reached. Additionally, the extent of evacuation of the main adsorbent bed and pretreatment bed is automatically controlled to end when a set vacuum level is detected. The control system operates in a similar manner to terminate the repressurization process when a set pressure level is reached. The flow rate of incoming air is kept constant.

〔発明の要約〕[Summary of the invention]

本発明はサイクルの空気供給および/または窒素の洗浄
段階が酸素および窒素を集める別個のサージ容器中の酸
素および/または窒素のそれぞれの現有量(invθn
tory )に応じて自動的に調節される真空スイング
吸着プロセスを調節するための新規の自動制御システム
を提供するものでおる。前記の酸素、窒素の現有量は酸
素サージ容器および窒素サージ容器の圧力センサおよび
/またはレベルセンサによシ看視される。
The present invention provides that the air supply and/or nitrogen wash stages of the cycle collect the respective present amounts of oxygen and/or nitrogen (invθn) in separate surge vessels that collect the oxygen and nitrogen.
The present invention provides a novel automatic control system for regulating the vacuum swing adsorption process that is automatically adjusted according to the temperature. The present amounts of oxygen and nitrogen are monitored by pressure and/or level sensors in the oxygen surge container and nitrogen surge container.

これらの制御を行うことによシ、酸素および/または窒
素の生成速度を所望どおシにあるいは必要に応じて変更
することができる。
By performing these controls, the production rate of oxygen and/or nitrogen can be changed as desired or as necessary.

〔発明の実施態様の詳細な説明〕[Detailed description of embodiments of the invention]

第6図に例示した変型実施態様を除いて、本発明を実施
するために使用される主要工程の掃作順序は米国特許第
4.01.3,429号明細書に記載されている工程、
すなわち、(1)吸着、(2)窒素洗浄、(6)脱着お
よび(4)再与圧と合致している。
With the exception of the modified embodiment illustrated in FIG.
That is, it is consistent with (1) adsorption, (2) nitrogen cleaning, (6) desorption, and (4) repressurization.

少くとも二系列の吸着剤床が好ましく使用され、各系列
は前処理吸着剤床および主吸着剤床を備え、これらの系
列は交互に操作されて流入する空気の装入を一方の系列
から他方の系列に切シ替えることができるようになって
いる。
At least two series of adsorbent beds are preferably used, each series comprising a pretreatment adsorbent bed and a main adsorbent bed, the series being operated alternately to divert the incoming air charge from one series to the other. It is now possible to switch to the series.

さて、第1図について述べると、窒素選択吸着剤が制御
された順序で交互に操作される二つの並列の吸着カラム
10および11の中に収納されている。カラム10およ
び11のそれぞれの上流側には、流入する空気をカラム
10または11に供給する前に空気から水およびCO2
を除去するために効果的な固形吸着剤を含む吸着剤床1
2および13が設けられている。分別しようとする空気
はライン15によシ送風機16に供給される。送風機1
6は空気をマニホルド17の中に放出する。供給空気を
カラム12および10からなる系列Aと吸着剤床13お
よび11からなる系列Bの中に交互に送入する操作は弁
18および19の開閉によって行われる。
Referring now to FIG. 1, a nitrogen selective adsorbent is housed in two parallel adsorption columns 10 and 11 which are operated alternately in a controlled sequence. Upstream of each of columns 10 and 11, water and CO2 are removed from the air before feeding the incoming air to column 10 or 11.
Adsorbent bed 1 containing a solid adsorbent effective to remove
2 and 13 are provided. The air to be separated is supplied to a blower 16 through a line 15. Blower 1
6 discharges air into manifold 17. The alternating introduction of feed air into series A consisting of columns 12 and 10 and series B consisting of adsorbent beds 13 and 11 is effected by opening and closing valves 18 and 19.

送入空気は弁18が開いた位置にあるときにライ/20
を通して系列人の吸着剤床12に供給され、そして升1
8が閉ざ嘔れかつ弁19が開かれているときにライン2
1を通して系列Bの吸着剤床16に供給される。水分お
よびCO2を含んでいる周囲空気が弁18を通して前処
理床12の中に導入される操作期間中、前処理床12と
主吸着剤床10との間の升22が開かれている。このよ
うにして、前処理床12を通過する間に水分およびCO
2が除去された空気が主吸着床10に流入しそしてそれ
を通過する。主吸着床10の中で窒素が選択吸着され、
その間酸素富有化流出ガスが弁24が開かれかつ升25
が閉ざされたライン26の中に排出される。
The inlet air is ly/20 when valve 18 is in the open position.
is supplied to the adsorbent bed 12 of the series through the column 1
line 2 when 8 is congested and valve 19 is open.
1 to the adsorbent bed 16 of series B. During the period of operation, when ambient air containing moisture and CO2 is introduced into the pretreatment bed 12 through the valve 18, the cubicle 22 between the pretreatment bed 12 and the main adsorbent bed 10 is opened. In this way, moisture and CO
The air from which 2 has been removed enters and passes through the main adsorption bed 10. Nitrogen is selectively adsorbed in the main adsorption bed 10,
During this time, the oxygen-enriched effluent gas is discharged from the valve 24 and the tank 25.
is discharged into a closed line 26.

ライン26は伸縮可能なサー−)容器27と連絡する排
出ライン26に流出ガスを供給する。
Line 26 supplies the effluent gas to a discharge line 26 which communicates with a telescopic container 27.

サージ容器27の中には、酵素富有化流出物が集められ
かつ一時的に貯蔵される。貯蔵されたガスは必要に応じ
てさらに処理しまたは所望通りに使用するためにサージ
容器27からライン29を通して取υ出すことができる
。また、別の態様として、サージ容器27のかわりに一
定容積の容器を使用することができる。
In the surge vessel 27 the enzyme-enriched effluent is collected and temporarily stored. The stored gas can be removed from the surge vessel 27 through line 29 for further processing as needed or for use as desired. Alternatively, the surge container 27 can be replaced by a constant volume container.

今まで説明した操作は米国特許第4.014429号の
操作と異なっていない。しかしながら、本発明によれば
、サージ容器27の中のガスおよび/または窒素を貯蔵
している後述するサージ容器の中のガスの現有量の制御
はを気の供給および/またはプロセスの鼠素洗浄工程を
調整するために使用される。これらのサージ容器中のガ
スの現有量はこれらのサージ容器に対して作動するよう
に組み合わされた圧力センサおよび/またはレベルセン
ナによ多制御される・ 前処理カラム12への空気の供給およびカラム10から
サージ容器27の中への酸素富有化−送流出物の放出が
続き、その間サージ容器27の内圧が流入した酸素富有
化ガスによシ高められる。サージ容器27はレベルセン
サ装置60を備えている。レベルセンサ装置60はサー
ジ容器27の中のプラダ−が設定された高さ、すなわち
、レベルに達したときに作動せしめられる。サージ容器
27の中のガスの現有量はレベルセンサ装置60のかわ
9にまたはそれに付加して圧力センサ51によ多制御す
ることができる。センサ50および/または31が作動
するときに好適なリレーによシ弁14および24を閉じ
かつ弁25を開いてカラム12および1゜からなる系列
中への供給空気の流れをしゃ断するように構成すること
が好ましい。また、このとき、以下に記載するように升
40が自動的に開かれてカラム12および10の窒素洗
浄′t″開始する。
The operation described so far does not differ from that of US Pat. No. 4,014,429. However, according to the present invention, the control of the amount of gas in the surge container 27 storing gas and/or nitrogen, as described below, is controlled by the gas supply and/or process nitrogen cleaning. Used to adjust the process. The current amount of gas in these surge vessels is controlled by pressure sensors and/or level sensors combined to act on these surge vessels. The air supply to the pretreatment column 12 and the column The discharge of the oxygen-enriched effluent from 10 into the surge vessel 27 continues, during which the internal pressure of the surge vessel 27 is increased by the incoming oxygen-enriched gas. The surge container 27 is equipped with a level sensor device 60. The level sensor device 60 is activated when the Prada in the surge container 27 reaches a set height or level. The amount of gas present in the surge container 27 can be controlled by the pressure sensor 51 in addition to or in addition to the level sensor device 60. When sensors 50 and/or 31 are actuated, suitable relays are configured to close valves 14 and 24 and open valve 25 to interrupt the flow of feed air into the series of columns 12 and 1°. It is preferable to do so. Also, at this time, the cell 40 is automatically opened and nitrogen cleaning ``t'' of the columns 12 and 10 is started as described below.

もしもサージ容器27が設定されたレベルまで完全に充
填される前またはカラム10からの窒素の漏出を生ずる
前に空気供給工程が終了されるとすれば、所望により、
センサ30および/または31の作動後、所定の遅延時
間間隔中空気の供給を連続して行うためにタイマー装置
を付は加えることができる。また、別の態様として、一
定のタイマー装置を容器41の窒素洗浄工程の現有量制
御と共に使用し全空気供給工程を決定することができる
If desired, if the air supply step is terminated before the surge vessel 27 is completely filled to the set level or causes nitrogen to escape from the column 10,
A timer device can be added to continue supplying air for a predetermined delay time interval after actuation of sensors 30 and/or 31. Alternatively, a timer device may be used in conjunction with current control of the nitrogen flushing process of vessel 41 to determine the total air supply process.

床12および10の窒素洗浄は以前に行った供給空気の
導入方向と同じガスの流れの方向に実施される。サージ
容器41中に貯蔵されている窒素はポンプとして作動す
る送風機16によシ開いている弁18およびライン17
を通ってライン20の中に流入し、それによシ、窒素が
前処理吸着床12の中に導入される。導入された窒素は
カラム12および開いている升22を通ってカラム10
の中に流入し続けかつカラム10を通過してカラム10
外にディトに含まれているガスを駆逐し、洗浄する。洗
浄流出液はカラム10から開いている弁25を通って流
出し、そして排出ライン45を経て大気中に放出される
。所望によりライン45を通して排出せしめられるガス
を別個に集めるための装置を設けることができる。
Nitrogen flushing of beds 12 and 10 is carried out in the same direction of gas flow as the previously carried out direction of feed air introduction. The nitrogen stored in the surge container 41 is passed through the open valve 18 and line 17 by the blower 16 which acts as a pump.
through line 20 , which in turn introduces nitrogen into pretreatment adsorption bed 12 . The introduced nitrogen passes through column 12 and open cell 22 to column 10.
continues to flow into column 10 and continues to flow through column 10.
Expel the gas contained in Dito to the outside and clean it. The wash effluent exits column 10 through open valve 25 and is discharged to the atmosphere via discharge line 45. A device can be provided for separately collecting the gas which is discharged through line 45 if desired.

窒素洗浄工程は窒素サージ容器41の中のガスの現有量
によって制御されることが好ましい。
Preferably, the nitrogen flush step is controlled by the amount of gas present in the nitrogen surge vessel 41.

サージ容器41は高さレベル制御センサ47および/ま
たは圧力センサ48を備えている。窒素が(後述する窒
素供給源から)サージ容器41の中に充填されるときに
、サージ容器41の中の圧力は上昇した圧力がセンサ4
8(またはレベルセンサ47)を作動させるような値に
なるまで相応して上昇する。このようなセンサ47゜4
8の作動はサージ容器41の中に導入された窒素の容積
がサージ容器41がら洗浄工程のために取シ出された容
積とライン49を通って製品として取シ出された容積と
の合計量を超えるときに起こる。センサ47または48
はタイマー装置と作動関係に接続することができる@こ
のタイマー装置はセンサ47または48が作動したとき
に過剰の窒素を窒素洗浄のためによシ長い期間使用して
それによシ製品の純度を効果的に高めるために該タイマ
ーによル一定の遅延時間間隔を与えるようになっている
。もしもこのサイクル中にセンサ47または48が作動
しなければ窒素洗浄時間が所定量だけ短縮される。
The surge vessel 41 is equipped with a height level control sensor 47 and/or a pressure sensor 48 . When nitrogen is charged into the surge container 41 (from a nitrogen source described below), the pressure inside the surge container 41 increases and the pressure is detected by the sensor 4.
8 (or level sensor 47). Such a sensor 47°4
8, the volume of nitrogen introduced into the surge container 41 is the sum of the volume removed from the surge container 41 for the cleaning process and the volume removed as a product through line 49. Occurs when exceeds. sensor 47 or 48
can be connected in operation with a timer device. This timer device will use the excess nitrogen for a longer period of time for nitrogen cleaning when sensor 47 or 48 is activated, thereby improving the purity of the product. The timer is provided with a certain delay time interval in order to increase the efficiency. If sensor 47 or 48 is not activated during this cycle, the nitrogen flush time is reduced by a predetermined amount.

このようにして、窒素洗浄時間間隔は各々の連続したサ
イクル中漸次減少し続けそれによフサージ容器41の中
の現有量は最終的にセンサ47まfcは48を作動させ
るために十分なレベルに増大せしめられる。従って、セ
ンサ47または48を使用することによシ(窒素洗浄時
間の範囲によシ決定された)窒素ガスの有効容積が製品
窒素の増減および窒素が吸着された吸着剤床を真空脱着
することによシ得られた窒素ガスの容積の温度変化によ
る増減を補正するために調節される。また、別の態様と
して、所定のタイマー装置は前述したように空気供給工
程のガスの現有量制御と共に使用される場合に全窒素洗
浄工程を決定するために使用することができる。
In this manner, the nitrogen flush time interval continues to decrease progressively during each successive cycle such that the stock in fusage vessel 41 eventually increases to a level sufficient to activate sensor 47 and fc 48. I am forced to do it. Therefore, by using sensors 47 or 48, the effective volume of nitrogen gas (as determined by the nitrogen flush time range) can be increased or decreased to increase or decrease the product nitrogen and vacuum desorb the adsorbent bed on which the nitrogen has been adsorbed. The volume of nitrogen gas obtained is adjusted to compensate for increases and decreases due to temperature changes. Alternatively, a predetermined timer device can be used to determine the total nitrogen wash step when used in conjunction with air supply step gas stock control as described above.

時間遅れを伴なうかまたは伴なわないかとは関係なくセ
ンサ47または48の作動が開始すると、弁18.25
および40が閉じかつ一7f−50が開いて洗浄工程を
終了しかつ操作シーケンスの排気工程を開始する。弁2
4および25が閉じた位置にあるときに真空ポンプ52
を作動させることによシ、カラム10の中の吸着剤床か
ら含まれていたがスが脱着され、開いている弁22f、
経て前処理カラム12の中を通シ、そして開いている弁
50およびライン53を経てポンプ52の入口に流入す
る。ポンプ52の出口はガスをサージ容器41の中に放
出する。
Once actuation of sensor 47 or 48 begins, with or without a time delay, valve 18.25
and 40 close and 7f-50 open to complete the cleaning process and begin the evacuation step of the operating sequence. valve 2
Vacuum pump 52 when 4 and 25 are in the closed position
By activating the valve 22f, the contained gas is desorbed from the adsorbent bed in the column 10, and the valve 22f is opened.
via pretreatment column 12 and into the inlet of pump 52 via open valve 50 and line 53. The outlet of pump 52 releases gas into surge container 41 .

カラム10および12の排気は所望の真空レベルが得ら
れるように設定された所定時間間隔中続けられる。この
設定された時間間隔の終りに、カラム10および12の
間の弁22が閉ざされ、セしてカラム12の排気がさら
に所定の時間間隔中続けられる。この延長した時間間隔
は系列Bの窒素洗浄工程の完了と合致することが好まし
い。
Evacuation of columns 10 and 12 continues for a predetermined time interval set to achieve the desired vacuum level. At the end of this set time interval, valve 22 between columns 10 and 12 is closed and evacuation of column 12 continues for a further predetermined time interval. Preferably, this extended time interval coincides with the completion of the Series B nitrogen cleaning step.

弁22を閉じることによルカラム10および12の間の
流れの連絡が遮断されたときに、弁24を同時に開くこ
とによシカラム10の再与圧が開始される。酸素富有化
ガスがサージ容器27から取り出され、そしてライン2
6および23を経て排気されたカラム10の中に供給さ
れる。この期間中、前処理カラム12の排気がさらに引
続いて行われる。
When flow communication between columns 10 and 12 is interrupted by closing valve 22, repressurization of column 10 is initiated by simultaneously opening valve 24. Oxygen-enriched gas is removed from surge vessel 27 and transferred to line 2
6 and 23 into the evacuated column 10. During this period, the pretreatment column 12 is further evacuated.

カラム12を引続いて排気するための所定時間が経過し
たときに、升50が閉ざされかつ弁22が再び開かれて
酸素富有化ガスをカラム10からカラム12に流入させ
てカラム12を再び与圧する。カラム10および12の
両方が設定された圧力レベルに達したときに、カラム1
0および12にそれぞれ作動関係に組み合わされた制御
スイッチ60および61のいずれか一方ま7’Cは両方
が作動せしめられ、それによシ系列Aのカラムの再与圧
を終了しそして系列A中への空気の供給を再開する信号
を発生して前述した操作サイクルを反復する。
When a predetermined period of time for subsequent evacuation of column 12 has elapsed, cell 50 is closed and valve 22 is reopened to allow oxygen-enriched gas to flow from column 10 into column 12 to reload column 12. Press. When both columns 10 and 12 reach the set pressure level, column 1
Either one or both of control switches 60 and 61 operatively associated with 0 and 12, respectively, are actuated, thereby terminating the repressurization of the columns of series A and into series A. A signal is generated to resume the air supply and the cycle of operation described above is repeated.

次に1系列Bが系列Aにかわって系列人について記載し
た操作シーケンスと同じ操作シーケンスを受ける。弁5
oを閉じかつ9P22を開くことにより系列Aのカラム
1oおよび12の両方の再与圧が開始されるときに、カ
ラム11および15の排気が開始される。系列Aおよび
Bのそれぞれの操作段階中のカラム1oおよび12・ 
ならびにカラム11および15と組み合わされた流量制
御弁を並列で操作する二つの平行な系列を有するシステ
ムに適用した場合の該流量制御弁の位置を表1に示した
。系列Bの圧力制御スイッチ67および68は系列Aの
制御スイッチ60および61に相当しておシがっ同等の
機能を拡たすようになっている。
Next, 1 series B replaces series A and undergoes the same operation sequence as described for the series person. Valve 5
Evacuation of columns 11 and 15 begins when repressurization of both columns 1o and 12 of series A is initiated by closing o and opening 9P22. Columns 1o and 12 during the respective operating stages of series A and B.
Table 1 also shows the position of the flow control valves in combination with columns 11 and 15 when applied to a system with two parallel trains operating in parallel. Pressure control switches 67 and 68 of series B correspond to control switches 60 and 61 of series A and extend the same functionality.

第2図に例示したシステムにおいては、前述した工程シ
ーケンスと同じ工程シーケンスが使用されている。第2
図では、第1図と共通の要素は同じ符号で示しである。
In the system illustrated in FIG. 2, the same process sequence as described above is used. Second
In the figure, elements common to FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

第2図の変型では排気工程を終了するために異なる制御
機構が使用されている。第2図から理解できるように、
主吸着剤カラム10および11は真空検出スイッチ70
および71をそれぞれ備えている・系列Aの排気紘前述
したように窒素洗浄工程が完了したときに開始される。
The version of FIG. 2 uses a different control mechanism to complete the evacuation process. As can be understood from Figure 2,
The main adsorbent columns 10 and 11 are equipped with a vacuum detection switch 70
and 71, respectively.The exhaust system of series A is started when the nitrogen cleaning step is completed as described above.

系列Aの排気はスイッチ70が設定された真空レベルで
作動するまで続けられる。スイッチ70が作動すると、
カラム10および12の間の弁22が閉ざされて前処理
カラム12のみの排気が設定された所定の時間間隔中お
よび/または系列Bの窒素洗浄が完了するまで引続いて
行われる。3P22が閉ざされた状態で前処理カラム1
2の排気がさらに引続いて行われる間、貯蔵容器27か
らの酸素富有化ガスが開いている升24を経て主吸着剤
カラム10の中に流入する。
Pumping of series A continues until switch 70 is activated at the set vacuum level. When the switch 70 is activated,
Valve 22 between columns 10 and 12 is closed and evacuation of only pretreatment column 12 continues for a set predetermined time interval and/or until the nitrogen flush of series B is completed. Pretreatment column 1 with 3P22 closed
During the further evacuation of 2, the oxygen-enriched gas from the storage vessel 27 flows into the main adsorbent column 10 via the open cell 24.

前述した第1図および第2図の実施態様の操作は真空ス
イング吸着(V8A)システムが高純度の窒素を最適に
生成するために操作される場合に特に有利である。酸素
の回収に重点をおく場合には、第5図に例示した簡単化
したシステムを使用することができる。第3図の変型シ
ステムにおいては、窒素洗浄工程を使用する必要がない
ので、窒素貯蔵容器41ならびにさもなければ窒素洗浄
ラインに配置することが必要な升40を省略している。
The operation of the embodiments of FIGS. 1 and 2 described above is particularly advantageous when vacuum swing adsorption (V8A) systems are operated to optimally produce high purity nitrogen. If the focus is on oxygen recovery, the simplified system illustrated in FIG. 5 can be used. In the variant system of FIG. 3, there is no need to use a nitrogen cleaning step, so the nitrogen storage container 41 as well as the cubicle 40 that would otherwise be required to be placed in the nitrogen cleaning line are omitted.

従って、酸素回収モードで操作されるときのサイクルは
三つの主要工程、すなわち、空気の供給、排気および再
与圧のみを含んでいる。
Therefore, the cycle when operated in oxygen recovery mode includes only three major steps: air supply, evacuation, and repressurization.

系列AおよびBの両方共空気供給工程でなくまたこれら
の両方の系列共窒素洗浄工程でない間欠的な期間中送風
機16を連続して運転可能にするために、送風機16か
らの放出ラインの中に弁59を設けである。このように
構成することにより、*14を経て送風機16に流入す
る空気は開かれた弁59を通して大気中に放出される。
In the discharge line from the blower 16, in order to enable the blower 16 to operate continuously during intermittent periods when both series A and B are not in the air supply process and neither of these series are in the nitrogen cleaning process. A valve 59 is provided. With this configuration, the air flowing into the blower 16 via *14 is discharged into the atmosphere through the opened valve 59.

周囲空気供給から水およびCO2を除去するために、前
処理床12および13の中に、この目的に好適な既知の
固体吸着剤例えばシリカゲル、アルミナ、活性炭素また
は天然または合成のゼオライト分子篩例えばンジワムモ
ルデナイトまたは商業用5Aま71C鉱13xゼオライ
トのいずれかを使用することができる。主吸着剤床10
および11の中に拡、窒素と酸素との混合物から窒素全
吸着するための優先親和性を有する任意の固体吸着剤例
えば商業用5大分子篩(カルシウムゼオライトA)また
は5〜10オングストロームの範囲の気孔の大きさを有
する合成ンジウムモルデナイトを使用することができる
In order to remove water and CO2 from the ambient air supply, known solid adsorbents suitable for this purpose such as silica gel, alumina, activated carbon or natural or synthetic zeolite molecular sieves such as Nziwam are used in the pretreatment beds 12 and 13. Either mordenite or commercial 5A or 71C ore 13x zeolite can be used. Main adsorbent bed 10
and any solid adsorbent with a preferential affinity for total nitrogen adsorption from a mixture of nitrogen and oxygen, such as commercial 5 large molecular sieves (calcium zeolite A) or pores in the range of 5 to 10 angstroms. Synthetic indium mordenite can be used having a size of .

大気から窒素および/または酸素を回収するための操作
に本発明の新規の制御システムを使用する場合には、こ
のような目的のために一般的に使用される通常の操作状
態をなんら変更する必要はない。空気供給工程はほぼ大
気圧または大気圧よシも若干高いかまたは低い圧力レベ
ル例えば、約700〜800トル(Torr)の圧力で
実施することができる。操作中の系列はカラムを以前に
回収した酸素富有化ガスで与圧することによシこのよう
な圧力レベルに保持される。以前に窒素で洗浄された主
吸着剤カラム10および11の真空脱着はこれらのカラ
ムを好ましくは40〜200トルの範囲の中間圧力レベ
ルとすることによシ行われる。前処理床12および15
の最終の真空脱着は5〜100トルの範囲の最終圧力レ
ベルに保たれることが好ましい。
The use of the novel control system of the present invention in operations for the recovery of nitrogen and/or oxygen from the atmosphere does not require any modification of the normal operating conditions commonly used for such purposes. There isn't. The air supply step can be carried out at a pressure level of about atmospheric pressure or slightly above or below atmospheric pressure, for example, about 700-800 Torr. The operating train is maintained at this pressure level by pressurizing the column with previously recovered oxygen-enriched gas. Vacuum desorption of the main adsorbent columns 10 and 11, which were previously flushed with nitrogen, is carried out by bringing these columns to intermediate pressure levels, preferably in the range of 40 to 200 Torr. Pretreatment beds 12 and 15
The final vacuum desorption of is preferably maintained at a final pressure level in the range of 5 to 100 Torr.

第6図は符号AおよびBで示した二つの平行な吸着系列
を使用した本発明の第1図および第2図による実施態様
の操作に使用されるゾロ七スタイきングシーケンスを例
示している。以下の表2はサイクルシーケンスの工程の
各々層!続時間の範囲およびプロトタイプサイクルによ
シ示した好ましい操作を示している。
FIG. 6 illustrates the seven-styling sequence used in the operation of the embodiment of the invention according to FIGS. 1 and 2 using two parallel adsorption trains designated A and B. . Table 2 below shows each layer of the cycle sequence process! The preferred operation is shown in terms of duration range and prototype cycle.

表2 平均時間 プロトタイプサイクル (秒) 時間 (秒) B=再与圧 10〜6060 AF=空気供給 30〜5045 NR=窒素洗浄 20〜4035 E=排気 60〜120 100 Ex=延長した排気 5〜2010 第4図は第1図および第2図に例示した*施態様による
本発明を実施するだめのシステムの自動操作をプログラ
ミングしたサイクルシーケンスを例示している。このシ
ステムは吸着サイクルの開始前にパージされる。吸着サ
イクル開始時に、系列Aが排気されつつある間、再与圧
された系列Bに空気が供給される。系列Bにおいて行わ
れる工程のシーケンスは第4図の右側のブロックで示し
である。B系列のカラム16および11への空気の供給
はサージ容器27がセンサ60または31を作動さぜる
程度に充填されるまで続けられる。この充填が完了した
ときに、系列Bへの空気の供給を制御する升14および
カラム11からの酸素富有化ガスの流出を制御する弁6
6の両方が閉ざされる。また、このときに、弁40が自
動的に開かれてサージ容器41からの窒素によるカラム
16および11の窒素洗浄が開始される。既に述べたよ
うに、窒素洗浄工程の持続時間はサージ容器41の中の
窒素の現有量の如何によシ短縮しまた社延長することが
できる。また、「系列Aの排気の完了まで待機」を記入
したブロックに至る矢印点線で示したような系列Bの排
気の開始は系列人の任意の延長した排気がリレーによフ
設定された時間(秒)中に完了するまで遅延される。第
1図の実施態様によれは、系列Bの排気はサイクルタイ
マーにより設定された所定の期間中または系列Aの窒素
洗浄工程の完了と合致した延長した時間間隔中続けられ
る。また、別の態様として、第2図の実施態様によれは
、排気はカラム11の内部が所定の真空レベルに達しそ
してそれによシスイッチ71が作動してカラム11およ
び13の間の升62が閉じるまで続けられる。カラム1
6のみの排気が続けられ、その間酸素富有化ガスによる
カラム11の再与圧が開始される。カラム16の排気は
設定された所定時間後に遮断されるかまたは系列Aの窒
素洗浄工程が完了するまで続けられる。カラム13の排
気完了時に、升62が再び開かれてカラム11からの再
与圧ガスをカラム13の中に流入させる。カラム11お
よび15の両方が操作圧力に保たれているときに、サイ
クルが反復され、系列B中への供給空気の導入で開茹さ
れる。
Table 2 Average time Prototype cycle (sec) Time (sec) B = Repressurization 10-6060 AF = Air supply 30-5045 NR = Nitrogen wash 20-4035 E = Exhaust 60-120 100 Ex = Extended exhaust 5-2010 FIG. 4 illustrates a cycle sequence programmed for automatic operation of a system for implementing the invention according to the embodiment illustrated in FIGS. The system is purged before the start of the adsorption cycle. At the beginning of the adsorption cycle, air is supplied to the repressurized train B while train A is being evacuated. The sequence of steps performed in series B is shown in the right block of FIG. The supply of air to the B series columns 16 and 11 continues until the surge container 27 is sufficiently filled to activate the sensor 60 or 31. When this filling is completed, the valve 6 controls the outflow of the oxygen-enriched gas from the box 14 and the column 11, which controls the supply of air to the line B.
6 are both closed. Also, at this time, the valve 40 is automatically opened and nitrogen cleaning of the columns 16 and 11 with nitrogen from the surge container 41 is started. As previously mentioned, the duration of the nitrogen flush step can be shortened or lengthened depending on the amount of nitrogen present in the surge vessel 41. Also, the start of exhaust for series B, as indicated by the dotted arrow line leading to the block where "Wait until exhaust for series A is completed," is the time when the extended exhaust is set by the relay ( seconds) until completion. According to the embodiment of FIG. 1, evacuation of train B is continued for a predetermined period of time set by a cycle timer or for an extended time interval coinciding with completion of the nitrogen scrub step of train A. Alternatively, according to the embodiment of FIG. It will continue until it closes. Column 1
Evacuation of column 11 continues, while repressurization of column 11 with oxygen-enriched gas begins. Evacuation of the column 16 continues until either it is shut off after a set predetermined time or the nitrogen flush step of series A is completed. Upon completion of evacuation of column 13, cell 62 is reopened to allow repressurized gas from column 11 to flow into column 13. The cycle is repeated when both columns 11 and 15 are maintained at operating pressure and are boiled out with the introduction of feed air into train B.

系列A(第4図の左側)においては、系列Bについて記
載した工程シーケンスと同じ工程シーケンスが行われ、
供給空気が系列Bの中に尋人されるときの系列Aの排気
で開始される。
In series A (on the left side of Figure 4), the same process sequence as described for series B is carried out,
It begins with the exhaust of series A when the supply air is pumped into series B.

好ましくはサージ容器41の中の窒素の現有量による窒
素洗浄工程の持続時間の制御を第5図に例示した。この
ようにして、系列Bの排気中、脱着した窒素はサージ容
器41の中に放出される。センサ47および/または4
8は窒素がサージ容器41の中に設計レベルまで充填さ
れたか否かを決定する。もしもセンサ47にょシサージ
容器41が完全に充填されたことを示すとすれば、シス
テムはパスY(イエス)をたどシ、系列Bの窒素洗浄時
間(BR)を増大し、窒素洗浄タイマーにょシ設定され
た範囲の最大レベルに達するように作動し、そして過剰
の窒素が窒素洗浄工程に使用されそれにょシ製品の純度
を高める。もしもサージ容器41の中の窒素の現有量が
第5図においてパスNで示したように特定のサイクル中
にセンサ47および/または48を作動させるために必
要な量よシも低下すれは、窒素洗浄タイマー設定値が所
定量だけ減少せしめられそれにより窒素洗浄時間はサー
ジ容器41の中の窒素現有量がセンサ47および/また
は48を作動させるために十分な量になるまで各々の連
続サイクル中増大した量だけ減少し続ける。このように
して、洗浄の範囲は製品窒素の流れの増減および温度変
化またはその他の発生した変動によって惹き起こされた
排気されたガスの容積の増減を補正するために調節され
る。
The control of the duration of the nitrogen flush step, preferably by the existing amount of nitrogen in the surge vessel 41, is illustrated in FIG. In this way, during train B pumping, the desorbed nitrogen is released into the surge vessel 41. sensor 47 and/or 4
Step 8 determines whether nitrogen has been filled into the surge container 41 to the design level. If sensor 47 indicates that surge container 41 is completely filled, the system follows path Y (yes), increases the nitrogen flush time (BR) in series B, and sets the nitrogen flush timer to 1. It operates to reach the maximum level of the set range, and excess nitrogen is used in the nitrogen cleaning step to increase the purity of the product. If the existing amount of nitrogen in surge vessel 41 drops below the amount required to operate sensors 47 and/or 48 during a particular cycle, as shown by path N in FIG. The flush timer setting is decreased by a predetermined amount such that the nitrogen flush time is increased during each successive cycle until the amount of nitrogen present in surge reservoir 41 is sufficient to activate sensors 47 and/or 48. continues to decrease by the same amount. In this manner, the extent of cleaning is adjusted to compensate for increases or decreases in the flow of product nitrogen and the volume of evacuated gas caused by temperature changes or other occurring fluctuations.

第5図は系列Bに適用された制御システムを示している
が、同じ操作制御を系列Aにも同様に適用しうろことは
理解されよう。
Although FIG. 5 shows the control system applied to series B, it will be understood that the same operational controls would be applied to series A as well.

第3図の実施態様による操作のサイクルシーケンスを第
7図のチャートに示しである。このチャートから理解さ
れるように、系列Aは空気送入工程の完了と排気工程の
開始との間の短い期間中アイドリングさせるようになっ
ている。
The cycle sequence of operation according to the embodiment of FIG. 3 is illustrated in the chart of FIG. As can be seen from this chart, train A is allowed to idle for a short period of time between the completion of the air inlet stroke and the beginning of the exhaust stroke.

このアイドル期間は真空システム(り2)の能力を増大
してそれによシ排気工程および延長した排気工程のため
の時間を減少しかつサイクルを約9合わせることによシ
なくすことができる。
This idle period increases the capacity of the vacuum system (RI2) thereby reducing the time for the evacuation step and the extended evacuation step and can be eliminated by approximately 9 combined cycles.

系列Aが再与圧(R)、空気供給(AF )およびアイ
ドルのシーケンスをうける全期間中、系列Bは排気(E
)および(EX)のシーケンスをうける。
During the entire period in which train A undergoes the repressurization (R), air supply (AF), and idle sequence, train B undergoes the exhaust (E
) and (EX) sequences.

また、系列Aが排気されているときに系列Bが同じシー
ケンスをうける・ 本発明によ多窒素サージ容器41および酸素サージ容器
27の中にそれぞれ集められたガスの現有量を制御する
ことにより、主吸着剤カラムからの一次流出物の酸素含
有量の分析が空気供給工程を終了するための主制御とし
て使用される従来の空気分別システムのプラントの規模
の操作においである支障を生じた。このような従来シス
テムの欠点のうちの一つは時間および周囲温度の変化の
ために酸素分析器の校正のドリフトによって惹き起こさ
れる。そのうえ、酸素貯蔵容器中の酸素現有量が看視さ
れていないので、カラムに必要な再与圧を行うために十
分なガスが常に得られるという保証はない。このような
従来技術の真空スイング吸着(V8A)装置の操作にお
いて、′制御システムは最も高い温度において一定の生
成速度が得られるように設計されている。温度が降下し
たときに窒素洗浄を自動的に制動する装置が設けられて
おらず、その窒゛素洗浄の範囲は製品の純度を改良する
ために使用することができるが、そのかわシにN素製品
を窒素サージ容器から放出させなけれはならない。他方
、窒素サージ容器中の窒素現有蓋の制御が看視されてい
ないので、もしも窒素サージ容器の窒素含有量が必要な
洗浄に対して低過ぎるようになると、ユニットの操作を
休止することが必要になるかもしれない。
Also, when train A is evacuated, train B undergoes the same sequence. By controlling the amount of gas collected in the multi-nitrogen surge vessel 41 and oxygen surge vessel 27, respectively, according to the present invention, Analysis of the oxygen content of the primary effluent from the main adsorbent column has created a problem in the plant-scale operation of conventional air fractionation systems, where analysis is used as the main control for terminating the air supply process. One of the drawbacks of such conventional systems is caused by drift in the calibration of the oxygen analyzer due to changes in time and ambient temperature. Moreover, since the oxygen present in the oxygen storage vessel is not monitored, there is no guarantee that sufficient gas will always be available to provide the necessary repressurization of the column. In the operation of such prior art vacuum swing adsorption (V8A) equipment, the 'control system is designed to provide a constant production rate at the highest temperature. There is no provision to automatically brake the nitrogen wash when the temperature drops, and the extent of the nitrogen wash can be used to improve product purity; The raw product must be discharged from the nitrogen surge vessel. On the other hand, the control of the nitrogen current in the nitrogen surge container is not monitored, so if the nitrogen content in the nitrogen surge container becomes too low for the required cleaning, it is necessary to take the unit out of operation. It might become.

本発明の制御システムは従来技術の制御システムのこれ
らの欠点をなくすのみでなくまた窒素洗浄を相応して調
節する装置により種々の生成速度において操作しうる能
力を含む付加的な利点をもたらすことができる。窒素洗
浄を調節することにより、過剰に生成された窒素を製品
の純度を最大限に高めるために有利に使用することがで
きる。
The control system of the present invention not only eliminates these drawbacks of prior art control systems, but also provides additional advantages, including the ability to operate at various production rates with a device that adjusts the nitrogen wash accordingly. can. By adjusting the nitrogen wash, excess nitrogen produced can be advantageously used to maximize product purity.

【図面の簡単な説明】 第1図は特に高純度の窒素を最適に生成するように設計
された本発明の一実施態様を実施するだめのシステムを
例示した概略の流れ図であり、第2図はサイクルシーケ
ンスにおける排気工程を終了するために異なる機構を使
用した第1図の流れ図に類似したシステムの概略の流れ
図であシ、第3図は窒素洗浄工程および窒素製品ガスを
集めるためのサージ容器を除去した特に酸素富有化製品
の流れを最適に生成するように設計された第1図の簡単
化した変型の概略の流れ図であり、第4図は第1図およ
び第2図の実施態様による制御システムの自動操作シー
ケンスのブロック線図でちゃ、第5図は貯蔵容器中の窒
素の量に応じて窒素洗浄工程の時間を延長しまたは短縮
するだめの補助的なブロック線図のグロダラムであυ、
第6図は第1図および第2図の実施態様による操作のサ
イクルシーケンスチャートであシ、そして第7図は第6
図の実施態様による操作のサイクルシーケンスチャート
である。 10.11・・・吸着カラム、12.13・・・前処理
吸着剤カラム、16・・・送風機、A、B・・・系列、
27・・・サージ容器、30・・・レベルセンサ装置、
61・・・圧力センサ、41・・・サージ容器、47・
・・FJ芒レしル制御七ンサ、48・・・圧力センサ、
52・・・、pe空ボング、60,61・・・制御スイ
ッチ、67.68・・・圧力制御スイッチ、70.71
・・・真空センサスイッチ。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic flow diagram illustrating a system for carrying out an embodiment of the present invention specifically designed to optimally produce high purity nitrogen; FIG. Figure 3 is a schematic flow diagram of a system similar to that of Figure 1 using different mechanisms to complete the evacuation step in the cycle sequence, and Figure 3 is a nitrogen wash step and a surge vessel for collecting the nitrogen product gas. 4 is a schematic flow diagram of a simplified variation of FIG. 1 designed to optimally produce a stream of particularly oxygen-enriched product having removed In the block diagram of the automatic operating sequence of the control system, FIG. υ,
6 is a cycle sequence chart of operation according to the embodiment of FIGS. 1 and 2, and FIG.
3 is a cycle sequence chart of operation according to the illustrated embodiment; FIG. 10.11...Adsorption column, 12.13...Pretreatment adsorbent column, 16...Blower, A, B...Series,
27... Surge container, 30... Level sensor device,
61... Pressure sensor, 41... Surge container, 47...
...FJ awning control seven sensors, 48...pressure sensor,
52..., PE empty bong, 60, 61... Control switch, 67.68... Pressure control switch, 70.71
...Vacuum sensor switch.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)含有水およびCO2を予め除去した周囲空気を酸素
に対して窒素を選択保留する固体吸着剤の床に通してそ
の結果前記床から取り出されそしてレシーバ中に集めら
れる酸素富有化ガス状流出物を生成させ、かつ窒素が吸
着された吸着剤に真空を作用させて脱着させ、次いで吸
着剤床を前記酸素富有化ガス状流出物の一部分で再与圧
することからなる周囲空気供給流から窒素の選択吸着に
よシ酸素富有化流出製品を回収するための循環システム
の操作において、前記レシーバ中の酸素富有化ガスの現
有量を看視することにより空気供給工程の持続を自動的
に制御することを含むことを特徴とする、前記循環シス
テムの操作法。 2)前記レシーバが伸縮可能でちゃかつ前記伸縮可能な
レシーバが検出される設定高さ水準に充填されるまで前
記空気の供給が続けられ、前記レシーバの充填完了時に
前記床へのそれ以後の空気の供給が自動的にしゃ断され
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の循環シ
ステムの操作法◎ 5)前記レシーバ中で設定ガス圧力レベルが検出される
まで前記空気の供給が続けられ、設定ガス圧力レベルが
検出されたときに前記床へのそれ以後の空気の供給が自
動的にしゃ断され、そして前記床の真空脱着が開始され
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の循環シ
ステムの操作法。 リ 窒素を選択保留する前記固体吸着剤の床に対して直
列に設けられた吸着剤床に周囲空気を通すことによシ周
囲空気からその中に含まれている水およびCo2を除去
するととを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の循環
システムに適用される操作法。 5) (1)水およびCo2を除去した空気を窒素を選
択保留する吸着剤の床の中に導入しそして吸着されない
酸素富有化流出物を第ルシーパの中に集め、そして(2
)窒素が吸着された床を第2貯蔵レシーバから取シ出し
た高純度の窒素ガスの流れで洗浄し、(3)窒素が吸着
された床に真空を作用させることにより窒素を脱着し、
そして脱着した窒素流出物を前記第2レシーバ中に通し
、そして(4)前記吸着剤床の中に前−記第ルシーパか
ら取シ出した酸素富有化ガスを供給することにより前記
吸着剤床を再与圧する引続いて行われる諸工程を含む真
空スイング吸着方法による空気の分別において、前記第
1および/または第2の伸縮可能なレシーバの中のガス
の現有量を看視することにより工程(1)および/また
性(2)の持続をそれぞれ制御することを含むことを特
徴とする真空スイング吸着方法による空気の分別法。 6)前記第ルシーバが伸縮可能であシかつ工程(1)の
持続が前記第1の伸縮可能なレシーバと組み合わされた
高さレベルセンサ装置の作動に伴なって自動的に終了す
ることを特徴とする特許請求の範囲第6項記載の空気の
分別法。 7)前記高さレベルセンサ装置の作動に伴なって、空気
の導入および酸素富有化流出物の収集が前記高さレベル
センサ装置の初期の作動径設定された所定の時間間隔に
わたって続けられることを特徴とする特許請求の範囲第
6項記載の空気の分別法。 8〕 前記第ルシーパの中で設定された圧力レベルに達
した後に工程(1)の持続が自動的に終了することを特
徴とする特許請求の範囲第5項記載の空気の分別法。 9)前記第ルシーバの中で前記設定された圧力レベルに
達した後に空気の導入および酸素富有化流出物の収集が
工程(1)の終了前所定時間間隔の間続けられることを
特徴とする特許請求の範囲第8項記載の空気の分別法。 10)前記第2レシーバが伸縮可能であシかつ前記第2
の伸縮可能なレシーバと組み合わされた高さレベルセン
サ装置の作動に伴なって工程(2)の持続が自動的に終
了することを特徴とする特許請求の範囲第8項記載の空
気の分別法0 11)前記縄さレベルセンサ装置の作動に伴なって工程
(りが前記高さレベルセンサ装置の初期の作動径設定さ
れた所定の時間間隔の間続けられることを特徴とする特
許請求の範囲第10項記載の空気の分別法。 12)前記第2レシーバの中で設定圧力レベルに達した
後工程(2)の持続が自動的に終了することを特徴とす
る特許請求の範囲第5項記載の空気の分別法。 ’3) 前記第2レシーバの中で前記設定圧力レベルに
達した後、工程(2)の操作が工程(2)の終了前所定
の時間間隔の間続けられることを特徴とする特許請求の
範囲第12項記載の空気の分別法。 14)前記吸着剤床の中で設定された真空レベルに達す
るまで真空脱着工程(6)が絖けられることを特徴とす
る特許請求の範囲第5項記載の空気の分別法。 15)操作期間中に吸着カラムの中に供給された空気か
ら窒素が選択吸着され、その間サージ容器中に前記吸着
カラムから放出された酸素富有化−次ガス流出物を集め
かつ貯蔵し、そして吸着された窒素を含んだカラムがそ
の後真空によシ脱着され、前記空気供給操作期間の持続
を制御する装置が前記流出物貯蔵サージ容器と組み合わ
された現有量看視装置を備え、前記サージ容器中に集め
られたガスの検出され水圧力レベルまたは検出された高
さレベルが所定値に達したときに前記看視装置が作動し
、前記看視装置が弁の閉め切シを開始して前記の空気送
入操作期間を終了するように作動するようになっている
ことを特徴とする、空気を分別する循環システム。 16)さらに、前記窒素が吸着されたカラムから脱着さ
れた窒素ガスを貯蔵するための第2サージ容器と、前記
空気供給操作期間後に前記第2サージ容器からその中に
貯蔵された窒素の一部分を取シ出しそしてその窒素を前
記窒素が吸着されたカラムを通して流して前記カラムを
洗浄する装置と、前記窒素洗浄持続時間を制御する装置
とを備え、前記窒素洗浄持続時間制御装置が前記第2サ
ージ容器と組み合わされた現有量看視装置を備え、前記
第2サージ容器中の窒素ガスの圧力レベルまたは高さレ
ベルが所定の設定値に達したときに前記看視装置が作動
し、前記看視装置が弁の閉め切シを開始して前記窒素洗
浄を終了するように作動するようになっていることを特
徴とする特許請求の範囲第15項記載の循環システム。 17)前記サージ容器と組み合わ、された前記現有量看
視装置がさらに前記窒素洗浄期間の持続時間を前記看視
装置の作動仮設定された時間間隔だけ延長するだめの移
動装置を備え、前記延長された時間間隔の′間所定の升
の閉め切シが遅らされることを特徴とする特許請求の範
囲第16項記載の循環システム0 18)前記流出物貯蔵ノ4−ジ容器と組み合わされた前
記現有量看視装置がさらに前記空気供給操作期間の持続
時間を前記看視装置の作動仮設定された時間間隔だけ延
長するための移動装置を備え、前記延長された時間間隔
の間所足の弁の閉め切りが遅らされることを特徴とする
特許請求の範囲第16項記載の循環システム。 19)前記流出物貯蔵サージ容器と組み合わされた前記
現有量看視装置がさらに前記空気供給操作期間の持続時
間を前記看視装置の作動仮設定された時間間隔だけ延長
するための緩動装置を備え、前記延長された時間間隔の
開弁の閉め切シが遅らせられることを特徴とする特許請
求の範囲第15項記載の循環システム。 20)さらに、前記真空脱着工程の持続時間を制御する
装置を備え、前記制御装置が窒素吸温カラムに作動する
ように組み合わされた真空レベル七ンサスイッチを備え
ていることを特徴とする特許請求の範囲第15項記載の
循環システム。 21)水および二酸化炭素を除去した空気か窒素を選択
保留するカラムの中に導入され、そして吸着されない酸
素富有化流出物が第1サージ容器の中に集められ、鼠累
が吸着されたカラムが第2サージ容器から取シ出された
高純度の窒素ガスの流れで洗浄され、窒素が吸着された
カラムに真空を作用させて窒素を脱着し、脱着された窒
素流出物を前記第2サージ容器に送9そして前記第1サ
ージ容器から取シ出された酸素富有化ガスを前記カラム
に流入させて前記カラムを再与圧する空気を分別するだ
めの真空スイング吸着システムにおいて、前記第1サー
ジ容器および/または第2サージ容器と組み合わされた
現有量看視装置を含む前記空気の供給および/または前
記窒素が吸着された吸着剤床の洗浄の持続時間を制御す
る装置を備え、前記それ、それのサージ容器中に集めら
れたガスの検出された圧力レベルまたは検出された高さ
レベルが所定の設足値に達したときに前記現有量看視装
置が作動し、前記看視装置が弁の閉め切シを開始して前
記空気導入期間および/または窒素洗浄期間を終了する
ように作動するようになっていることを特徴とする、空
気を分別するための真空スイング吸着システム。 22)前記第1サージ容器が伸縮可能であることを特徴
とする特許請求の範囲第21項記載の真空スイング吸着
システム。 25)前記第2サージ容器が伸縮可能であることを特徴
とする特許請求の範囲第21項記載(D真空スイング吸
着システム。
Claims: 1) Ambient air, previously freed of water and CO2, is passed through a bed of solid adsorbent that selectively reserves nitrogen over oxygen, so that the oxygen is removed from said bed and collected in a receiver. an ambient atmosphere comprising producing an enriched gaseous effluent and applying a vacuum to the nitrogen-adsorbed adsorbent to desorb it, and then repressurizing the adsorbent bed with a portion of said oxygen-enriched gaseous effluent. In the operation of a circulation system for recovering an oxygen-enriched effluent product by selective adsorption of nitrogen from an air feed stream, the continuity of the air feed process is maintained by monitoring the current amount of oxygen-enriched gas in the receiver. A method of operating the circulation system, characterized in that it comprises automatically controlling it. 2) the air supply is continued until the receiver is retractable and the retractable receiver is filled to a detected set height level, and upon completion of filling the receiver, further air supply to the bed; 5) The supply of air continues until a set gas pressure level is detected in the receiver. Claim 1, characterized in that when a set gas pressure level is detected, further air supply to the bed is automatically cut off and vacuum desorption of the bed is initiated. How to operate the circulation system described in section. Removal of water and Co2 contained therein from the ambient air by passing the ambient air through a bed of adsorbent placed in series with said bed of solid adsorbent which selectively retains nitrogen. An operating method applied to the circulation system according to claim 1. 5) (1) introducing water and CO2-removed air into a bed of adsorbent that selectively retains nitrogen and collecting the unadsorbed oxygen-enriched effluent in a second Luciper;
(3) desorbing the nitrogen by applying a vacuum to the nitrogen-adsorbed bed;
and passing the desorbed nitrogen effluent into the second receiver, and (4) supplying oxygen-enriched gas removed from the first lucifer into the adsorbent bed. In the fractionation of air by a vacuum swing adsorption process, including the subsequent steps of repressurization, step ( A method for fractionating air by a vacuum swing adsorption method, characterized in that it includes controlling the duration of 1) and/or (2), respectively. 6) The first receiver is extendable and retractable, and the duration of step (1) is automatically terminated upon activation of a height level sensor device combined with the first extendable receiver. A method for separating air according to claim 6. 7) upon activation of said height level sensor device, the introduction of air and collection of oxygen-enriched effluent continues for a predetermined time interval set by the initial operating diameter of said height level sensor device; A method for separating air according to claim 6. 8) The air fractionation method according to claim 5, characterized in that the duration of step (1) is automatically terminated after reaching a preset pressure level in the first luciper. 9) A patent characterized in that after reaching the set pressure level in the first lucifer, the introduction of air and the collection of the oxygen-enriched effluent are continued for a predetermined time interval before the end of step (1). A method for separating air according to claim 8. 10) the second receiver is extendable and retractable;
A method according to claim 8, characterized in that the duration of step (2) is automatically terminated upon actuation of the height level sensor device combined with the extendable receiver of the invention. 0 11) The process continues for a predetermined time interval in accordance with the operation of the height level sensor device, in which an initial operating diameter of the height level sensor device is set. 10. A method of air fractionation according to claim 10. 12) The duration of step (2) is automatically terminated after reaching a set pressure level in the second receiver. Air fractionation method described. '3) After reaching the set pressure level in the second receiver, the operation of step (2) is continued for a predetermined time interval before the end of step (2). The air fractionation method described in paragraph 12. 14) A method according to claim 5, characterized in that the vacuum desorption step (6) is carried out until a predetermined vacuum level is reached in the adsorbent bed. 15) Nitrogen is selectively adsorbed from the air fed into the adsorption column during the period of operation, during which time the oxygen-enriched gas effluent released from said adsorption column is collected and stored in a surge vessel, and the adsorption The nitrogen-containing column is then desorbed by vacuum, and a device for controlling the duration of the air supply operation period is provided with a current volume monitoring device in combination with the effluent storage surge vessel, and a device for controlling the duration of the air supply operation period is included in the surge vessel. The monitoring device is activated when the detected water pressure level or the detected height level of the gas collected in the gas reaches a predetermined value, and the monitoring device starts closing the valve to close the valve. A circulation system for fractionating air, characterized in that it is operable to terminate a period of air delivery operation. 16) further comprising a second surge vessel for storing nitrogen gas desorbed from said nitrogen adsorbed column and a portion of the nitrogen stored therein from said second surge vessel after said air supply operation period; a device for removing the nitrogen and flowing the nitrogen through the column on which the nitrogen has been adsorbed to wash the column; and a device for controlling the nitrogen wash duration, the nitrogen wash duration control device controlling the second surge. a current amount monitoring device associated with the container, the monitoring device being activated when the pressure level or height level of nitrogen gas in the second surge container reaches a predetermined set value; 16. The circulation system of claim 15, wherein the device is operative to initiate valve closure to terminate the nitrogen flush. 17) In combination with the surge container, the current amount monitoring device further includes a moving device for extending the duration of the nitrogen flushing period by a preset time interval of operation of the monitoring device, 17. A circulation system according to claim 16, characterized in that the closing of a predetermined cell is delayed for a time interval 18) combined with said effluent storage container. The current inventory monitoring device further includes a moving device for extending the duration of the air supply operation period by a preset time interval of operation of the monitoring device, and the current amount monitoring device further includes a moving device for extending the duration of the air supply operation period by a preset time interval of operation of the monitoring device, 17. The circulation system according to claim 16, wherein the closing of the valve is delayed. 19) The current volume monitoring device in combination with the effluent storage surge container further includes a slowing device for extending the duration of the air supply operation period by a predetermined time interval of operation of the monitoring device. 16. The circulation system according to claim 15, wherein the valve is opened and closed during the extended time interval. 20) A claim further comprising a device for controlling the duration of the vacuum desorption step, the control device comprising a vacuum level sensor switch operatively associated with the nitrogen thermosorption column. The circulation system according to item 15. 21) Air or nitrogen free of water and carbon dioxide is introduced into a selective retention column, and the unadsorbed oxygen-enriched effluent is collected in a first surge vessel, and the column with adsorbed A vacuum is applied to the column which has been flushed with a flow of high purity nitrogen gas taken from a second surge vessel and adsorbed with nitrogen to desorb the nitrogen, and the desorbed nitrogen effluent is transferred to the second surge vessel. 9 and flow the oxygen-enriched gas removed from the first surge vessel into the column to repressurize the column; and/or a device for controlling the duration of said air supply and/or cleaning of said nitrogen-adsorbed adsorbent bed, including a current amount monitoring device in combination with a second surge vessel; The present quantity monitoring device is activated when the detected pressure level or the detected height level of the gas collected in the surge vessel reaches a predetermined threshold value, and the monitoring device controls the closing of the valve. Vacuum swing adsorption system for fractionating air, characterized in that it is operable to initiate a cut and end the air introduction period and/or the nitrogen cleaning period. 22) The vacuum swing adsorption system according to claim 21, wherein the first surge container is expandable and retractable. 25) Claim 21 (D vacuum swing adsorption system), wherein the second surge container is expandable and retractable.
JP59202128A 1983-09-29 1984-09-28 Control system for fractionating air by selective adsorption Pending JPS60122704A (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US53730583A 1983-09-29 1983-09-29
US537305 1983-09-29
US612821 1984-05-22

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JPS60122704A true JPS60122704A (en) 1985-07-01

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JP59202128A Pending JPS60122704A (en) 1983-09-29 1984-09-28 Control system for fractionating air by selective adsorption

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