JPS60127202A - Ｃａ−Νａ−Ａ，Νａ−Ｘを使ったΝ↓２吸着塔による酸素製造方法 - Google Patents
Ｃａ−Νａ−Ａ，Νａ−Ｘを使ったΝ↓２吸着塔による酸素製造方法Info
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- JPS60127202A JPS60127202A JP58232348A JP23234883A JPS60127202A JP S60127202 A JPS60127202 A JP S60127202A JP 58232348 A JP58232348 A JP 58232348A JP 23234883 A JP23234883 A JP 23234883A JP S60127202 A JPS60127202 A JP S60127202A
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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】
本発明は空気等の０□、Ｎ２を主成分とする混合気体よ
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０゜。
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０゜。
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． Ｎ２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＋０２製造量１０〜ａ、
ｏ ｏ ｏ Ｎｍ−０、／ｈ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
体酸素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。
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＋０２製造量１０〜ａ、
ｏ ｏ ｏ Ｎｍ−０、／ｈ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
体酸素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。
この装置の代表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Ｎ
２吸着剤により空気中のＮ２は吸着除去されて、残る高
圧ｏ２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。
、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Ｎ
２吸着剤により空気中のＮ２は吸着除去されて、残る高
圧ｏ２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Ｎ２吸着剤の代表的ナモの
は、ユニオンカーバイト社により実用化されたＮａ−Ａ
型ゼオライトの６０〜７０％Ｃａ交換体であり、０゜、
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（）２の具眼着はＮ２吸着の１
０％以下と推定される。
は、ユニオンカーバイト社により実用化されたＮａ−Ａ
型ゼオライトの６０〜７０％Ｃａ交換体であり、０゜、
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（）２の具眼着はＮ２吸着の１
０％以下と推定される。
この吸着によるＯ２ ＋ Ｎ２分離装置は中小型領域で
有利と前述したが、１ＮｒｒＩの０２を製造するのに０
７５〜１Ｋｗｈを必要とし、大容量深冷分離法で製造さ
れる０□の０．４５ Ｋ ｗｈに比し消費電力は大きい
。又装置容喰の増大に対するスケールメリットが少＜、
８，００ＯＮｎｆ−０゜／ｈ以−卜の領域では深冷分
離法に競合できないといわれている。
有利と前述したが、１ＮｒｒＩの０２を製造するのに０
７５〜１Ｋｗｈを必要とし、大容量深冷分離法で製造さ
れる０□の０．４５ Ｋ ｗｈに比し消費電力は大きい
。又装置容喰の増大に対するスケールメリットが少＜、
８，００ＯＮｎｆ−０゜／ｈ以−卜の領域では深冷分
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１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１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、送風印肉を低くして
低圧て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共吸着鼠が上列する為、動力原単位が漸次上昇する。
低圧て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共吸着鼠が上列する為、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を１′ｔ−
低圧吸着条件下での高性能な０２．Ｎ２の分臨方法につ
き鋭童研究、実験を進める過程で、低温・低圧領域てＮ
２吸着時の（）２具眼着計が著しく」上昇する（Ｎ２選
択性が低ドする）為、全く実用に供し得ないと思われた
Ｄａ−Ｎａ−Ａ型ゼオライト（以下０ａ Ｎ ａＡと記
す）も、詳細に調へると少くとも５０％を超えない０２
ａ度領域では、特願昭５８−５４６２６に示されたＮａ
−Ｘ型ゼオライ＋・（以下Ｎａ−Ｘと記す）とほぼ同程
度のＮ２選択性を維持したまま＋Ｎ２吸着量に於いて１
８〜２０％大きい事を見出した。すなわち本発明は室温
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８ ａｔａ以下で、 Ｎ２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０．０５ ａｌ、８以
上０．５ｍ＋、ａ以下に減圧せしめて再生する低温、低
圧条件下での混合気体からの窒素の吸着分離において、
塔内Ｏ２濃度が５０％を超えない吸着塔の吸着工程にお
ける上流側に０ａ−Ｎａ−Ａを充填し、吸着塔の下流側
にＮａ−Ｘを充填する事により、吸着塔全体としては、
より大きなＮ２吸着量と、従来とほぼ変らないＮ２選択
性を維持したＮ２吸着塔による混合気体からの０２製造
方法を提案するものである。
き鋭童研究、実験を進める過程で、低温・低圧領域てＮ
２吸着時の（）２具眼着計が著しく」上昇する（Ｎ２選
択性が低ドする）為、全く実用に供し得ないと思われた
Ｄａ−Ｎａ−Ａ型ゼオライト（以下０ａ Ｎ ａＡと記
す）も、詳細に調へると少くとも５０％を超えない０２
ａ度領域では、特願昭５８−５４６２６に示されたＮａ
−Ｘ型ゼオライ＋・（以下Ｎａ−Ｘと記す）とほぼ同程
度のＮ２選択性を維持したまま＋Ｎ２吸着量に於いて１
８〜２０％大きい事を見出した。すなわち本発明は室温
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８ ａｔａ以下で、 Ｎ２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０．０５ ａｌ、８以
上０．５ｍ＋、ａ以下に減圧せしめて再生する低温、低
圧条件下での混合気体からの窒素の吸着分離において、
塔内Ｏ２濃度が５０％を超えない吸着塔の吸着工程にお
ける上流側に０ａ−Ｎａ−Ａを充填し、吸着塔の下流側
にＮａ−Ｘを充填する事により、吸着塔全体としては、
より大きなＮ２吸着量と、従来とほぼ変らないＮ２選択
性を維持したＮ２吸着塔による混合気体からの０２製造
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Ｎ２吸着剤による０゜、Ｎ２分離を試みた
。
で空気からのＮ２吸着剤による０゜、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１，０５〜３ａｔａ
に加圧された空気は、流路３から脱湿脱ＣＯ２塔４に入
り、極めて清浄な加圧空気となる。
に加圧された空気は、流路３から脱湿脱ＣＯ２塔４に入
り、極めて清浄な加圧空気となる。
流路８′の後流に設置されたパルプ５は開となっており
、清浄な加圧空気は流路６及び開状態のパルグアを通じ
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がい０２
？！４度が上昇する。この後加圧空気は開状態のパルプ
１０．１１．１２及びパルプ１１．１２の間に挿入され
た製品０２タンク１３を通じて製品Ｏ２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で減圧おり、この為吸着塔８′は空気流れと反対
方向に製品Ｏ２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９′は短時間で再生される。一般的には。
、清浄な加圧空気は流路６及び開状態のパルグアを通じ
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がい０２
？！４度が上昇する。この後加圧空気は開状態のパルプ
１０．１１．１２及びパルプ１１．１２の間に挿入され
た製品０２タンク１３を通じて製品Ｏ２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で減圧おり、この為吸着塔８′は空気流れと反対
方向に製品Ｏ２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９′は短時間で再生される。一般的には。
製品０゜パージライン１４減圧弁１５は圧力スイングで
法では必須条件ｇあるとなっているが、（例えば特公昭
５１−８２６００に減圧条件と生成物パージングの条件
ＰｌＦ比についての記載がある。）Ｎａ−Ｘを充填した
場合や０□濃度が５０％を超えない吸着塔の吸着工程に
おける上流側にＤａ ＮａＡを充填し、５０％を超える
下流側にＮａ −Ｘを充填した場合には、製品０２パー
ジライン１４及び減圧弁１５による製品Ｏ２再循環は不
用であり単に減圧だけでも再生は可能となる。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が離脱して再生が済むと、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Ｏ２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８′と離脱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２
２て熱交換可能となっている。
５１−８２６００に減圧条件と生成物パージングの条件
ＰｌＦ比についての記載がある。）Ｎａ−Ｘを充填した
場合や０□濃度が５０％を超えない吸着塔の吸着工程に
おける上流側にＤａ ＮａＡを充填し、５０％を超える
下流側にＮａ −Ｘを充填した場合には、製品０２パー
ジライン１４及び減圧弁１５による製品Ｏ２再循環は不
用であり単に減圧だけでも再生は可能となる。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が離脱して再生が済むと、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Ｏ２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８′と離脱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２
２て熱交換可能となっている。
又流路８／Ｌこは圧縮式冷凍機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１品乗
件ｌこ設定される。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
だけでなく、切り換え直後の昇圧に伴なう入口空気の吹
きぬけを防ぎかっ。
、極めて能率的に吸着塔８及び８′は冷却され低１品乗
件ｌこ設定される。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
だけでなく、切り換え直後の昇圧に伴なう入口空気の吹
きぬけを防ぎかっ。
吸着塔の後方に残存する０２及Ｕ・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１０、１５．
１０’を全開にして吸庸直後の吸着塔８の後方の残存０
２を再生直後の吸着塔８′に一部移す。
外への放出を最小にする為、先ず、パルプ１０、１５．
１０’を全開にして吸庸直後の吸着塔８の後方の残存０
２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ｌ”ｏ（ａＬＩｌ）＋吸着塔８
′の圧（山）となる。この後約−””” （ａｔｎ）と
なった吸着塔８′はバルブ１０’、 １１’を開として
製品Ｏ２タンク１３と吸着塔を均圧化して吸着塔８′を
更に高圧の０２で満たす。製品０２タンク１３との均圧
時の圧力Ｐ２（−１８）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＋
（／ ）、製品Ｏ２タンクの容量をＶ２（１）とし、
均圧前の製品Ｏ２タンク１ａの圧力をＰｏ（ａｈａ）に
ほぼ等しいとすると。
′の圧（山）となる。この後約−””” （ａｔｎ）と
なった吸着塔８′はバルブ１０’、 １１’を開として
製品Ｏ２タンク１３と吸着塔を均圧化して吸着塔８′を
更に高圧の０２で満たす。製品０２タンク１３との均圧
時の圧力Ｐ２（−１８）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＋
（／ ）、製品Ｏ２タンクの容量をＶ２（１）とし、
均圧前の製品Ｏ２タンク１ａの圧力をＰｏ（ａｈａ）に
ほぼ等しいとすると。
均圧化圧力Ｐ２（ａｔａ）は、概略
となり、単ｌこ塔を切り換える時のＰ＋（ａＬａ）から
Ｐｏ（，１，）への急速な昇圧に比べ１以上の操作では
Ｐｌ（ａｔａ） 、 ”王工（山） 、 Ｐ ２ （ａ
ｈａ） 、 Ｐｏ （ａｔａ）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。
Ｐｏ（，１，）への急速な昇圧に比べ１以上の操作では
Ｐｌ（ａｔａ） 、 ”王工（山） 、 Ｐ ２ （ａ
ｈａ） 、 Ｐｏ （ａｔａ）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
離を行なった。装置の操作諸元を第１表に示す。
離を行なった。装置の操作諸元を第１表に示す。
第１表 吸着装置諸元
第２表に充填した吸着剤の態様を示す。
第２表 吸着剤の充填の態様
まづ、全ての実施例に先立って＋ Ｏａ Ｎ ａ Ａ及
びＮａ −Ｘの低温、低圧での吸着特性を把握する為に
、第３表に示すような試験条件で分離特性を調べた。
びＮａ −Ｘの低温、低圧での吸着特性を把握する為に
、第３表に示すような試験条件で分離特性を調べた。
第 ３ 表
操作条件は、吸着塔圧力１．２ ａｔａ 、脱着圧力０
２ａｔａ吸着塔温度１５℃に設定し、他の条件は第１表
と同じである。
２ａｔａ吸着塔温度１５℃に設定し、他の条件は第１表
と同じである。
この条件で実施した結果を第４表に示す。
第 ４ 表
以上の結果から発明者等は、Ｃａ−Ｎａ−Ａ及びＮａ
−−Ｘ ０”Ｊ吐湯、低圧条件での分則特性に極めて高
い０２濃度依存性がある事を見出した。即ち。
−−Ｘ ０”Ｊ吐湯、低圧条件での分則特性に極めて高
い０２濃度依存性がある事を見出した。即ち。
■ 少くとも５０％前後の０２濃度領域迄は、０ａ−Ｎ
ａ−ＡとＮａ−Ｘの間にＮ２選択性に大差のない事が、
脱着ガス中の０２ａ度の比較から判る。
ａ−ＡとＮａ−Ｘの間にＮ２選択性に大差のない事が、
脱着ガス中の０２ａ度の比較から判る。
■ 少くとも５０％前後の０２ａ度領域迄は、■の結果
を考慮すると、 （Ｊａ Ｎａ Ａの方が、Ｎａ−Ｘよ
りも約２０％Ｎ２吸着量が大ぎい分だけ吸着塔の設計上
極めて有利となる。
を考慮すると、 （Ｊａ Ｎａ Ａの方が、Ｎａ−Ｘよ
りも約２０％Ｎ２吸着量が大ぎい分だけ吸着塔の設計上
極めて有利となる。
■ ５０％を超えるｏ２ｆ１４度域では、 Ｎａ −Ｘ
の方がＯａ −Ｎａ −Ａ ｌこ比べＮ２選択性がかな
り高い為。
の方がＯａ −Ｎａ −Ａ ｌこ比べＮ２選択性がかな
り高い為。
製品０２濃度及び物質収支のいずれでも優れている。
等に要約される。
これを吸着Ｊｈの経済性から考察すると上流側にＯａ
Ｎ ａ Ａ ＋下流側にＮａ−Ｘを充填する方法の妥当
性が更に付加される。
Ｎ ａ Ａ ＋下流側にＮａ−Ｘを充填する方法の妥当
性が更に付加される。
ここでＯａ −Ｎａ−ＪへとＮａ−Ｘを比較すると。
■ Ｏａ Ｎ ａ Ａの方が、汎用性が太き（、Ｎａ−
Ｘに比へて大量に使われている事から量産効果が大きい
。
Ｘに比へて大量に使われている事から量産効果が大きい
。
■ Ｏａ Ｎａ ＡＯ方がＮａ−Ｘに比べ水熱合成が容
易である 等の事から＋ Ｏａ Ｎ ａ ＡはＮａ−Ｘよりも約８
０％程安価に供給されている。
易である 等の事から＋ Ｏａ Ｎ ａ ＡはＮａ−Ｘよりも約８
０％程安価に供給されている。
この為、第２表の充填態様を、吸着剤の価格で評価する
とＮａ −Ｘ ： １／２ Ｃａ −Ｎａ −Ａ ＋
１／２Ｎｌｌ−Ｘ ＝ １ ： ０．８５となる。即ち
、 Ｎａ −Ｘと同等もしくはそれ以上の０２回収率、
又は０２製造量を１／２ Ｃ！ａ −Ｎａ −Ａ ＋
１／２ Ｎａ −Ｘ が示したとすれば。
とＮａ −Ｘ ： １／２ Ｃａ −Ｎａ −Ａ ＋
１／２Ｎｌｌ−Ｘ ＝ １ ： ０．８５となる。即ち
、 Ｎａ −Ｘと同等もしくはそれ以上の０２回収率、
又は０２製造量を１／２ Ｃ！ａ −Ｎａ −Ａ ＋
１／２ Ｎａ −Ｘ が示したとすれば。
それだけで吸着剤は１５％以上のコスト低減になる事を
意味する。
意味する。
これ等の効果を考慮しつつ、第１表の操作条件及び第２
表の充填態様で空気から０２．Ｎ２を分離した時の結果
を第２図以下に要約する。
表の充填態様で空気から０２．Ｎ２を分離した時の結果
を第２図以下に要約する。
以下第２図から逐次０２ａ度が５０％を超えない吸着塔
の吸着工程における上流側にＯａ Ｎａ Ａ０２濃度が
５０％を超える下流側にＮａ −Ｘを充填した分離方法
の従来のＯａ −Ｎａ −Ａ単独、又はＮａ −Ｘ単独
での充填方法に対する主たる改善点を説明する。
の吸着工程における上流側にＯａ Ｎａ Ａ０２濃度が
５０％を超える下流側にＮａ −Ｘを充填した分離方法
の従来のＯａ −Ｎａ −Ａ単独、又はＮａ −Ｘ単独
での充填方法に対する主たる改善点を説明する。
第２図は製品０２濃度９２％、吸着圧力１．２ａｔａ。
脱着圧力０．２ａｔａ、サイクルタイム４分１０秒、温
度２５〜−５０′Ｃにおける結果てあり、第２図におい
て横軸は吸着温度、縦軸はＳＶ値を示す。ＳＶ値は、９
２％の製品Ｏ２を回収する時の、入口空気量（Ｎｍ−空
気／１１〕を装置全体の吸着塔容量〔耐〕で除したもの
である。
度２５〜−５０′Ｃにおける結果てあり、第２図におい
て横軸は吸着温度、縦軸はＳＶ値を示す。ＳＶ値は、９
２％の製品Ｏ２を回収する時の、入口空気量（Ｎｍ−空
気／１１〕を装置全体の吸着塔容量〔耐〕で除したもの
である。
図中◎は２本発明のｌ／２０ａ −Ｎａ −Ａ ４−１
／２ Ｎａ−Ｘを用いた場合、○印はＮａ −Ｘ 、
を単独て用いた場合・印はＣａ −Ｎａ −Ａを単独で
用いた場合の結果である。
／２ Ｎａ−Ｘを用いた場合、○印はＮａ −Ｘ 、
を単独て用いた場合・印はＣａ −Ｎａ −Ａを単独で
用いた場合の結果である。
室温付近では８者とも大差がないが、温度の降下に伴な
い’／２０ａ −Ｎａ−Ａ ＋ ｌ／２ Ｎａ−Ｘが他
の２者よりも約２０％程度大ぎいＳＶ値を示している。
い’／２０ａ −Ｎａ−Ａ ＋ ｌ／２ Ｎａ−Ｘが他
の２者よりも約２０％程度大ぎいＳＶ値を示している。
（ＳＶ値は、単に空気処理限を示す因子で０２回収率、
０２製造量と併せた評価が必要であることは言うまでも
ない。） 第８図において、横軸は温度を、縦軸は製品０２回収率
を示す。なお製品回収率Ｒ（至）は次式で示される。
０２製造量と併せた評価が必要であることは言うまでも
ない。） 第８図において、横軸は温度を、縦軸は製品０２回収率
を示す。なお製品回収率Ｒ（至）は次式で示される。
操作条件は第２図の場合と同じである。また図中の記号
◎、○、・印も第２図と同じ場合を示す。 、 第８図において、温度の低下に伴ないＯａ Ｎａ−Ａで
はＯ２回収率は低下し、 Ｎａ −Ｘでは上昇している
事は、特願昭−５８−５４６２６の再確認であるが、こ
こで注目すべきは、１／２０ａ Ｎａ Ａ＋１／２ Ｎ
ａ −ｘが、Ｎａ−Ｘと同等もしくは、やや大きなＯ２
回収率を示している事である。第２図の結果とあわせ考
えると、１／２０ａ −Ｎａ Ａ ＋ Ｉ／２Ｎａ−Ｘ
はＮａ −Ｘと比べると、ＮａＸとほぼ同等もしくはや
や大きなＯ２回収率を保ちながら約２゜％程度多量の０
２を同一容量の吸着塔で処理できる事となる。（温度と
しては、著効のでるのは。
◎、○、・印も第２図と同じ場合を示す。 、 第８図において、温度の低下に伴ないＯａ Ｎａ−Ａで
はＯ２回収率は低下し、 Ｎａ −Ｘでは上昇している
事は、特願昭−５８−５４６２６の再確認であるが、こ
こで注目すべきは、１／２０ａ Ｎａ Ａ＋１／２ Ｎ
ａ −ｘが、Ｎａ−Ｘと同等もしくは、やや大きなＯ２
回収率を示している事である。第２図の結果とあわせ考
えると、１／２０ａ −Ｎａ Ａ ＋ Ｉ／２Ｎａ−Ｘ
はＮａ −Ｘと比べると、ＮａＸとほぼ同等もしくはや
や大きなＯ２回収率を保ちながら約２゜％程度多量の０
２を同一容量の吸着塔で処理できる事となる。（温度と
しては、著効のでるのは。
−３０〜＋１５′Ｃの範囲である。）
前述の吸着剤価格で経済性を評価するとＮａ −Ｘを１
とした場合 Ｎａ −Ｘ ： ］／２０ａ −Ｎａ −Ａ ＋ １／
２Ｎａ Ｘ ＝ ］ ： ０．６８となり、８０％を超
すコスト低減となる。
とした場合 Ｎａ −Ｘ ： ］／２０ａ −Ｎａ −Ａ ＋ １／
２Ｎａ Ｘ ＝ ］ ： ０．６８となり、８０％を超
すコスト低減となる。
次に、吸着圧力による１／２０ａ −Ｎａ −Ａ＋’／
２Ｎａ−Ｘの特性を調べる為、他の操作条件は第２図〜
第３図の場合と同じくシ、吸着温度は一２０℃にして、
吸着圧力のみ１〜６ ａｔａ迄昇圧した。
２Ｎａ−Ｘの特性を調べる為、他の操作条件は第２図〜
第３図の場合と同じくシ、吸着温度は一２０℃にして、
吸着圧力のみ１〜６ ａｔａ迄昇圧した。
第４図において、横軸は吸着圧力、縦軸は製品０２回収
率Ｒ（至）を示す。図中◎は’／２０ａ −Ｎａ −Ａ
→−１／２ Ｎａ −Ｘの場合を示し、○はＮａ−Ｘの
場合を示す。第４図から明らかなように８ ａｈａ迄は
ほぼ一定の製品０２回収率を示すのに、それ以上では低
下する。
率Ｒ（至）を示す。図中◎は’／２０ａ −Ｎａ −Ａ
→−１／２ Ｎａ −Ｘの場合を示し、○はＮａ−Ｘの
場合を示す。第４図から明らかなように８ ａｈａ迄は
ほぼ一定の製品０２回収率を示すのに、それ以上では低
下する。
これは、圧力の上昇に伴なうＮ２吸着量の上昇イ（〕
は鈍重するのに対し、Ｏ２吸着量の上昇が余り純量しな
い為ｊこよるＮ２選択性の低下及び、端内残存空気量の
昇圧による上昇が効いているものと思われる。特性はＮ
ａ −Ｘと余り異ならない。
い為ｊこよるＮ２選択性の低下及び、端内残存空気量の
昇圧による上昇が効いているものと思われる。特性はＮ
ａ −Ｘと余り異ならない。
次に、脱着圧力による１／２０ａ Ｎａ Ａ ＋１／２
Ｎａ Ｘの特性を調べる為、他の操作条件は第４図の場
合と同じくシ、吸着圧力は１．２１１Ｌａにして。
Ｎａ Ｘの特性を調べる為、他の操作条件は第４図の場
合と同じくシ、吸着圧力は１．２１１Ｌａにして。
脱着圧力のみＩＴｏｒｒから０．５ａＬａ迄変化させた
。
。
第５図において横軸は脱着圧力、縦軸は製品０２回収率
を示す。又図中の記号は第４図の場合に同じである。
を示す。又図中の記号は第４図の場合に同じである。
第５図から明らかなように、脱着圧力の低下に伴ない製
品０２回収率の大巾な上昇がみられる。
品０２回収率の大巾な上昇がみられる。
これは、圧力スイング法に於いては、脱着圧力の低下に
対し、 Ｎ２吸着量は大きく上昇するが。
対し、 Ｎ２吸着量は大きく上昇するが。
Ｏ２吸着量はあまり変化しない為、結果的には。
低圧にする程、Ｎ２選択性が上昇する為と考えられる。
（これは、第５図のデータを採取する時に脱着ガス量と
そのＯ２濃度を計測して判明した。
そのＯ２濃度を計測して判明した。
”７２０ａ Ｎａ −Ａ ＋ １／２ Ｎａ−Ｘを用い
た場合の結果の一部を第５表に示す。） 第 ５ 表 第６図は、第５図の物質収支に基づき、０□製造量ｔ、
ｏ ｏ ｏ Ｎｒ＋ｆ／ｈ 以上の大容量の装置で１Ｎ
ｒｒ？の０２を製造するのに要する消費電力を計算した
ものである。図中の記号は第５図と同じである。
た場合の結果の一部を第５表に示す。） 第 ５ 表 第６図は、第５図の物質収支に基づき、０□製造量ｔ、
ｏ ｏ ｏ Ｎｒ＋ｆ／ｈ 以上の大容量の装置で１Ｎ
ｒｒ？の０２を製造するのに要する消費電力を計算した
ものである。図中の記号は第５図と同じである。
この領域においては、モータ、回転機器間の伝達損失が
無視できる為、入口送風機、脱着用真空ポンプとも効率
は８０％を超える。このような動力構成で０２を製造す
ると、この領域では０．０５〜０．５ａＬａの領域にお
いて、消費電力が０．６Ｋｗｈ／Ｎｒ＋ｆ０２を下廻り
、従来の圧力スイング法。
無視できる為、入口送風機、脱着用真空ポンプとも効率
は８０％を超える。このような動力構成で０２を製造す
ると、この領域では０．０５〜０．５ａＬａの領域にお
いて、消費電力が０．６Ｋｗｈ／Ｎｒ＋ｆ０２を下廻り
、従来の圧力スイング法。
例えば、吸着剤として（Ｅ ａ Ｎ ａ Ａを使用し、
吸着圧力４ａｔａ、脱着圧力０．１ａＬａ、吸着温度２
５℃での消費電力０．６５〜１ Ｋｗｂ ／１４ｒｒｔ
０２を下廻る。
吸着圧力４ａｔａ、脱着圧力０．１ａＬａ、吸着温度２
５℃での消費電力０．６５〜１ Ｋｗｂ ／１４ｒｒｔ
０２を下廻る。
特に最小値近傍（０，１〜０．２５ ａｔａ付近）では
。
。
消費電力は０，４ Ｋｗｈ ／Ｎｒｄ〜０２に達し深冷
分離法をやや下廻る。
分離法をやや下廻る。
第７図は、第２図第８図と同じ操作条件で。
脱着圧力を０．２ａｔａに設定し、パージガス量比を変
更した時の製品Ｏ２回収率の変化を示したものである。
更した時の製品Ｏ２回収率の変化を示したものである。
再生パージガス量比Ｐ／Ｆは
で定義した。
図中の記号は、第６図と同じである。
第７図から判るように１／２０ａ −Ｎａ −Ａ→１／
２Ｎａ −Ｘ 、 Ｎａ −Ｘとも再生パージの為に製
品ｏ２の一部を消費する必要のない事が判る。
２Ｎａ −Ｘ 、 Ｎａ −Ｘとも再生パージの為に製
品ｏ２の一部を消費する必要のない事が判る。
ｌ１
以上詳細に説明したように１本発明は所要の動力原単位
及び吸着剤滑か従来の吸着剤法に比べ少なく、かつ安価
な吸着剤の使用方法で産業上非常に有用な混合気体から
の酸素の製造方法を提案するものである。
及び吸着剤滑か従来の吸着剤法に比べ少なく、かつ安価
な吸着剤の使用方法で産業上非常に有用な混合気体から
の酸素の製造方法を提案するものである。
第１図は本発明酸素製造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図は温度とＳＶ値との関係
を示すグラフ、第３図は温度と製品Ｏ２回収率との関係
を示すグラフ、第４図は吸着圧力と製品Ｏ２回収率との
関係を示すグラフ、第５図は脱着圧力と製品０２回収率
との関係を示すグラフ、第６図は脱着圧力とＩＮ＋ｄ−
０゜ｌ１１の０２を製造するに必要な消費電力との関係
を示すグラフ、第７図は再生パージガス量比と製品０２
回収率との関係を示すグラフである。 ２・・・圧縮機、４・・・脱湿、脱００２塔、８・・・
吸着塔、１８・・・製品０２タンク、１８・・・真空ボ
ンデ、２０・・・第２図 漏−廣（’Ｃ） 吸着圧力（（ｌｔｔｚ ） 第３図 五層（’に） − 鳥５図 脱輪圧力（（ｌｔａ、）
空気分離装置の例示図、第２図は温度とＳＶ値との関係
を示すグラフ、第３図は温度と製品Ｏ２回収率との関係
を示すグラフ、第４図は吸着圧力と製品Ｏ２回収率との
関係を示すグラフ、第５図は脱着圧力と製品０２回収率
との関係を示すグラフ、第６図は脱着圧力とＩＮ＋ｄ−
０゜ｌ１１の０２を製造するに必要な消費電力との関係
を示すグラフ、第７図は再生パージガス量比と製品０２
回収率との関係を示すグラフである。 ２・・・圧縮機、４・・・脱湿、脱００２塔、８・・・
吸着塔、１８・・・製品０２タンク、１８・・・真空ボ
ンデ、２０・・・第２図 漏−廣（’Ｃ） 吸着圧力（（ｌｔｔｚ ） 第３図 五層（’に） − 鳥５図 脱輪圧力（（ｌｔａ、）
Claims (1)
- Ｎ２吸着剤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８ ａｔａ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０．０５ ａｔａ以上０．
５ａＬａ以下に減圧せしめて再生する低温、低圧条件下
での混合気体からのＮ２吸着分離において、吸着塔の吸
着工程における上流側にＯａ −Ｎａ −Ａ型ゼオライ
トを、下流側にＮａ−Ｘ型ゼオライトを充填したことを
特徴とするＯａ −Ｎａ −Ａ 、 Ｎａ −Ｘを使っ
たＮ２吸着塔による酸素製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58232348A JPS60127202A (ja) | 1983-12-09 | 1983-12-09 | Ｃａ−Νａ−Ａ，Νａ−Ｘを使ったΝ↓２吸着塔による酸素製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58232348A JPS60127202A (ja) | 1983-12-09 | 1983-12-09 | Ｃａ−Νａ−Ａ，Νａ−Ｘを使ったΝ↓２吸着塔による酸素製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60127202A true JPS60127202A (ja) | 1985-07-06 |
| JPH0455964B2 JPH0455964B2 (ja) | 1992-09-07 |
Family
ID=16937796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58232348A Granted JPS60127202A (ja) | 1983-12-09 | 1983-12-09 | Ｃａ−Νａ−Ａ，Νａ−Ｘを使ったΝ↓２吸着塔による酸素製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60127202A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| US5656066A (en) * | 1995-05-19 | 1997-08-12 | Bayer Aktiengesellschaft | Adsorptive oxygen enrichment of air with mixtures of molecular sieve zeolites |
| US5698013A (en) * | 1994-03-18 | 1997-12-16 | Uop | Nitrogen-selective zeolitic adsorbent for use in air separation process |
| US5885331A (en) * | 1995-08-01 | 1999-03-23 | Bayer Aktiengesellschaft | Process for the adsorption of nitrogen from gas mixtures by means of pressure swing adsorption with zeolites |
-
1983
- 1983-12-09 JP JP58232348A patent/JPS60127202A/ja active Granted
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5454857A (en) * | 1994-03-18 | 1995-10-03 | Uop | Air separation process |
| US5698013A (en) * | 1994-03-18 | 1997-12-16 | Uop | Nitrogen-selective zeolitic adsorbent for use in air separation process |
| US5487775A (en) * | 1994-05-09 | 1996-01-30 | The Boc Group, Inc. | Continuous pressure difference driven adsorption process |
| US5656066A (en) * | 1995-05-19 | 1997-08-12 | Bayer Aktiengesellschaft | Adsorptive oxygen enrichment of air with mixtures of molecular sieve zeolites |
| US5885331A (en) * | 1995-08-01 | 1999-03-23 | Bayer Aktiengesellschaft | Process for the adsorption of nitrogen from gas mixtures by means of pressure swing adsorption with zeolites |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0455964B2 (ja) | 1992-09-07 |
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