JPS60231401A - Ｃａ−Νａ−Ａ，Νａ−Ｘ−ΝａＣｌを使つたΝ↓２吸着塔による酸素製造方法 - Google Patents
Ｃａ−Νａ−Ａ，Νａ−Ｘ−ΝａＣｌを使つたΝ↓２吸着塔による酸素製造方法Info
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- JPS60231401A JPS60231401A JP58236922A JP23692283A JPS60231401A JP S60231401 A JPS60231401 A JP S60231401A JP 58236922 A JP58236922 A JP 58236922A JP 23692283 A JP23692283 A JP 23692283A JP S60231401 A JPS60231401 A JP S60231401A
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- adsorption tower
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- 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。
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ｏ２。
の０２，Ｎ２を主成分とする混合気体よりｏ２。
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、ｏ２製造量１０〜３
．０ ０ ０ Ｎｍ” ｏ２／ 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。
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１０〜３
．０ ０ ０ Ｎｍ” ｏ２／ 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Ｃ 成される。この装置において、１塔の圧縮空気を送ると
、充填されたＮ２吸着剤によシ空気中の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０２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。
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Ｃ 成される。この装置において、１塔の圧縮空気を送ると
、充填されたＮ２吸着剤によシ空気中の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０２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．Ｎ’ｌを分離
する。
する。
上記の吸着塔に充填していだＮ２吸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６０〜７０％Ｃａ交換体であり、（ｈ、
Ｎｚ２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１
０％以下と推定される。
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６０〜７０％Ｃａ交換体であり、（ｈ、
Ｎｚ２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１
０％以下と推定される。
この吸着による０２．Ｎ２分離装置は中小型領域で有利
と前述したが、ｌＮＦＦ？のｏ２を製造するのに０７５
〜ｌ ｌ＜ｗｈを必要とし、大容量深冷分離法で製造さ
れる０２のＱ、４５ Ｋｗｈに比し消費電力は太きい。
と前述したが、ｌＮＦＦ？のｏ２を製造するのに０７５
〜ｌ ｌ＜ｗｈを必要とし、大容量深冷分離法で製造さ
れる０２のＱ、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
，００ ＯＮｍ’−０２／ 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。
，００ ＯＮｍ’−０２／ 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。
赤ず、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．Ｎ２の分離方法につ
き鋭意研究、実験を進める過程で、低温。
き鋭意研究、実験を進める過程で、低温。
低圧領域でＮ２吸着時の０２共吸着量が著しく上昇する
（ Ｎ２選択性が低下する）為、全く実用に供し得ない
と思われたＣａ−Ｎａ−Ａ型ゼオライト（以下Ｃａ−Ｎ
ａ−Ａと示す）も、詳細に調べると少くとも５０％を超
えない０２濃度領域では、特願昭５８−５４６２６号に
示したＮａ−Ｘ程度のＮ２選択性を維持したまま、Ｎ２
吸着量に於いて約２０チ程大きい事を見い出した。
（ Ｎ２選択性が低下する）為、全く実用に供し得ない
と思われたＣａ−Ｎａ−Ａ型ゼオライト（以下Ｃａ−Ｎ
ａ−Ａと示す）も、詳細に調べると少くとも５０％を超
えない０２濃度領域では、特願昭５８−５４６２６号に
示したＮａ−Ｘ程度のＮ２選択性を維持したまま、Ｎ２
吸着量に於いて約２０チ程大きい事を見い出した。
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３ａｔａ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
．０４ａｔａ以上０．５５ａｔａ以下に減圧せしめて再
生する。低温。
を主成分とする混合気体を大気圧以上３ａｔａ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
．０４ａｔａ以上０．５５ａｔａ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窒素を吸着分離するに際し
塔内０２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Ｃａ−Ｎａ−Ａを充填し、そ 吸着塔の下流側に、ＮａＣ１濃度５ ｗＭ％以上のＮａ
Ｃｌ ／水溶液にＮａＣＩ水溶液／吸着剤容量比３以上
で浸漬したＮａ−Ｘを乾燥し、少くとも３５０℃以上で
Ｎ２吸着活性を付与したＮａ−Ｘ（以下Ｎａ−Ｘ−Ｎａ
Ｃ１と示す。）を充填する事により吸着塔全体としては
、Ｎａ７Ｘ単独充填より大きなＮ２吸着量と、Ｎ２選択
性を維持したＮ２吸着塔を使用した混合気体からの酸素
製造方法を提案するものである。
塔内０２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Ｃａ−Ｎａ−Ａを充填し、そ 吸着塔の下流側に、ＮａＣ１濃度５ ｗＭ％以上のＮａ
Ｃｌ ／水溶液にＮａＣＩ水溶液／吸着剤容量比３以上
で浸漬したＮａ−Ｘを乾燥し、少くとも３５０℃以上で
Ｎ２吸着活性を付与したＮａ−Ｘ（以下Ｎａ−Ｘ−Ｎａ
Ｃ１と示す。）を充填する事により吸着塔全体としては
、Ｎａ７Ｘ単独充填より大きなＮ２吸着量と、Ｎ２選択
性を維持したＮ２吸着塔を使用した混合気体からの酸素
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０２ ＋ Ｎ２分離を試
みた。
で空気からのＮ２吸着剤による０２ ＋ 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１．０５〜３ａ ｔ
ａに加圧された空気は、流路３から脱湿脱Ｃ０２塔４に
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及び開状態のノ（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がい０２濃度が上昇する
。この後加圧空気は開状態のパルプ１０ 、１１ 、１
２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０２として回収される。一方、製品
０２０一部は流路１４の途中にある減圧弁１５で減圧さ
れて、開状態のパルプ１０°を通じて吸着塔８′に入る
。吸着塔８′は開状態のパルプ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９°は短時間で
再生される。一般的には、製品０２パージライン１４減
圧弁１５は圧力スイング法ングの条件Ｐ／Ｆ比について
の記載がある。）’Ｎａ−Ｘ−ＮａＣ１を充填した場合
や０２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Ｃａ−Ｎａ−Ａを充填し、５０チを超える下
流側にＮａ−Ｘ−ＮａＣｌを充填した場合には、製品０
２パージライン１４及び減圧弁１５による製品０２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。
ａに加圧された空気は、流路３から脱湿脱Ｃ０２塔４に
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及び開状態のノ（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がい０２濃度が上昇する
。この後加圧空気は開状態のパルプ１０ 、１１ 、１
２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０２として回収される。一方、製品
０２０一部は流路１４の途中にある減圧弁１５で減圧さ
れて、開状態のパルプ１０°を通じて吸着塔８′に入る
。吸着塔８′は開状態のパルプ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９°は短時間で
再生される。一般的には、製品０２パージライン１４減
圧弁１５は圧力スイング法ングの条件Ｐ／Ｆ比について
の記載がある。）’Ｎａ−Ｘ−ＮａＣ１を充填した場合
や０２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Ｃａ−Ｎａ−Ａを充填し、５０チを超える下
流側にＮａ−Ｘ−ＮａＣｌを充填した場合には、製品０
２パージライン１４及び減圧弁１５による製品０２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ｈｈ吸着剤９が飽和し、一方吸着塔８１のＮ
２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“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。
２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“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６１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１０，１５．１
０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Ｐ（１（ａｔａ） ｖＡ着塔８″の圧力をｐ＋（ａ
ｔａ）とすると、Ｐｏ−１−Ｐ。
ら６１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１０，１５．１
０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Ｐ（１（ａｔａ） ｖＡ着塔８″の圧力をｐ＋（ａ
ｔａ）とすると、Ｐｏ−１−Ｐ。
均圧後の圧力は約−２（ａ ｔａ）となる。この後約Ｐ
ａ ＋ ” （Ｂ ｔａ）となった吸着塔８°はパルプ
１０’ 、 １１°を開として製品０２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（ａｔａ）
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＋（ｔ）、製品０２タンク
の容量を■２（１＞とじ、均圧前の製品０２タンク１３
の圧力をＰｏ（ａｔａ）にほぼ等しいとすると、均圧化
圧力Ｐ２（ａｔａ）は、となり、単に塔を切り換える時
のＰｌ（ａｔａ）からＰＯ（ａｔａ）への急速な昇圧に
比べ、以上の操作ではｐ。
ａ ＋ ” （Ｂ ｔａ）となった吸着塔８°はパルプ
１０’ 、 １１°を開として製品０２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（ａｔａ）
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＋（ｔ）、製品０２タンク
の容量を■２（１＞とじ、均圧前の製品０２タンク１３
の圧力をＰｏ（ａｔａ）にほぼ等しいとすると、均圧化
圧力Ｐ２（ａｔａ）は、となり、単に塔を切り換える時
のＰｌ（ａｔａ）からＰＯ（ａｔａ）への急速な昇圧に
比べ、以上の操作ではｐ。
Ｐｏ十Ｐ。
（ａｌａ）、−Ｔ−（ａｔａ） 、 Ｐ２（ａｔａ）、
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（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。
なお、ここではＮａＣｌ濃度が１０ｗｔ％のＮａＣｌ水
溶液にＮａＣＩ水溶液／吸着剤容量比４で３０分浸漬し
たＮａ−Ｘを乾燥し、４５０℃で１時間焼成しＮ２吸着
活性を付与して得られたＮａ−Ｘ−ＮａＣ１を使用した
。
溶液にＮａＣＩ水溶液／吸着剤容量比４で３０分浸漬し
たＮａ−Ｘを乾燥し、４５０℃で１時間焼成しＮ２吸着
活性を付与して得られたＮａ−Ｘ−ＮａＣ１を使用した
。
先ず全ての実施例に先立って、Ｃａ −Ｎａ−Ａ及びＮ
ａ−Ｘの低温、低圧での吸着特性を把握する為に、第３
表に示す様な試験条件で分離特性を調べた。
ａ−Ｘの低温、低圧での吸着特性を把握する為に、第３
表に示す様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１．２ａｃａ、脱着圧力Ｑ２ａ
ｔａ。
ｔａ。
吸着塔温度−１５℃に設定し、他の条件は第１表に記載
の条件と同じにしだ。
の条件と同じにしだ。
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の低温、低圧条件での分離特性に極めて高いｏ２濃
度依存性のある事を見出しだ。
−Ｘの低温、低圧条件での分離特性に極めて高いｏ２濃
度依存性のある事を見出しだ。
即ち
■少くとも５０％前後の０２濃度領域迄は、Ｃａ−Ｎａ
−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０２濃度の比較から判る。
−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０２濃度の比較から判る。
■少くとも５０％前後の０２濃度領域迄は、■の結果を
考慮すると、Ｃａ −Ｎａ−Ａの方が、Ｎａ−Ｘよりも
約２０％Ｎ２吸着量が大きい分だけ吸着塔の設計上極め
て有利となる。
考慮すると、Ｃａ −Ｎａ−Ａの方が、Ｎａ−Ｘよりも
約２０％Ｎ２吸着量が大きい分だけ吸着塔の設計上極め
て有利となる。
０５０％を超える０２濃度域では、Ｎａ−Ｘの方がＣａ
−Ｎａ−Ａに比べ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。
−Ｎａ−Ａに比べ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。
これを吸着塔の経済性から考察すると、上流側にＣａ−
Ｎａ−Ａ、下流側にＮａ−Ｘを設置する方法の妥当性が
更に付加される。
Ｎａ−Ａ、下流側にＮａ−Ｘを設置する方法の妥当性が
更に付加される。
ここでＣａ−Ｎａ−ＡとＮａ−Ｘを比較すると、■Ｃａ
Ｎａ−Ａの方が、汎用性が大きい事からＮａ−Ｘに比べ
大量に使われている事から量産効果が太きい。
Ｎａ−Ａの方が、汎用性が大きい事からＮａ−Ｘに比べ
大量に使われている事から量産効果が太きい。
■Ｃａ−’Ｎａ−Ａの方がＮａ−Ｘに比べ水熱合成が容
易である。
易である。
等の事から、Ｃａ−Ｎａ−ＡはＮａ−Ｘよりも約３０％
程安価に供給されている。更にＮａ−Ｘ−ＮａＣｌにつ
いては、その処理費用が付加されてＮａ−Ｘよりも３０
％以上高くなろう。しかしながら第２表Ｒｕｎ、Ｎ０．
３の充填態様で吸着剤を充填すると、吸着剤の価格はＮ
ａ−Ｘ：％Ｃａ−Ｎａ−Ａ＋３ＡＮａ−Ｘ−ＮａＣＩ
＝ ｌ ： ｌとなり、殆ど変らない。
程安価に供給されている。更にＮａ−Ｘ−ＮａＣｌにつ
いては、その処理費用が付加されてＮａ−Ｘよりも３０
％以上高くなろう。しかしながら第２表Ｒｕｎ、Ｎ０．
３の充填態様で吸着剤を充填すると、吸着剤の価格はＮ
ａ−Ｘ：％Ｃａ−Ｎａ−Ａ＋３ＡＮａ−Ｘ−ＮａＣＩ
＝ ｌ ： ｌとなり、殆ど変らない。
即ち、Ｎａ−Ｘ以上の０２収率又は０２製造量を３Ａｃ
ａ−Ｎａ −Ａ ＋％Ｎａ−Ｘ−ＮａＣ１が示したとす
れば、特願昭５８−５０３９号に示しだＮａ−Ｘ−Ｎａ
Ｃ１の有する高いＮ２選択性を、吸着剤のコスト上昇を
伴なう事なく実現し得る事となる。
ａ−Ｎａ −Ａ ＋％Ｎａ−Ｘ−ＮａＣ１が示したとす
れば、特願昭５８−５０３９号に示しだＮａ−Ｘ−Ｎａ
Ｃ１の有する高いＮ２選択性を、吸着剤のコスト上昇を
伴なう事なく実現し得る事となる。
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を分離した場合の結果を第２図以下に要約する。
．Ｎ２を分離した場合の結果を第２図以下に要約する。
以下第２図か二迅次０２濃度が５０チを超えない吸着塔
の吸着工程における上流側にＣａ−Ｎａ−Ａをそれより
も下流側にＮａ−Ｘ−ＮａＣ１を充填した分離方法の従
来のＣａ−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１．２ａｌａ、脱着圧力０．２ａ
ｔａ、サイクルタイム４分１０秒、温度２５〜−５０℃
に於ける結果であり、第２図において横軸は吸着温度を
縦軸はＳＶ値を示す。ＳＶ値は、９２％の製品０２を回
収する時の、入口空気量〔Ｎｔｒ？−空気／ｈ〕を装置
全体の吸着塔容量〔シで除したものである。図中◎は、
本発明の％Ｃａ−Ｎａ−Ａ＋％Ｎａ−Ｘ、−ＮａＣＩ
の場合、○印はＮａ −Ｘの場合、・印はＣａ −Ｎａ
−Ａの場合である。室温付近では、３者とも大差がない
が、温度の降下に伴ない３ＡＣａ Ｎ ａ −Ａ ＋
３ＡＮ ａ −Ｘ Ｎ ａ Ｃｌが他の２者よりも約２
０％程度大きいＳＶ値を示している。（ＳＶ値は、単に
空気処理量を示す因子でＯ２回収率、０２製造量と併せ
た評価が必要であることは言う才でもない。）第３図に
於いて、横軸は温度を、縦軸ｌは製品０２回収率を示す
。なお製品０２回収率で定義される。
の吸着工程における上流側にＣａ−Ｎａ−Ａをそれより
も下流側にＮａ−Ｘ−ＮａＣ１を充填した分離方法の従
来のＣａ−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１．２ａｌａ、脱着圧力０．２ａ
ｔａ、サイクルタイム４分１０秒、温度２５〜−５０℃
に於ける結果であり、第２図において横軸は吸着温度を
縦軸はＳＶ値を示す。ＳＶ値は、９２％の製品０２を回
収する時の、入口空気量〔Ｎｔｒ？−空気／ｈ〕を装置
全体の吸着塔容量〔シで除したものである。図中◎は、
本発明の％Ｃａ−Ｎａ−Ａ＋％Ｎａ−Ｘ、−ＮａＣＩ
の場合、○印はＮａ −Ｘの場合、・印はＣａ −Ｎａ
−Ａの場合である。室温付近では、３者とも大差がない
が、温度の降下に伴ない３ＡＣａ Ｎ ａ −Ａ ＋
３ＡＮ ａ −Ｘ Ｎ ａ Ｃｌが他の２者よりも約２
０％程度大きいＳＶ値を示している。（ＳＶ値は、単に
空気処理量を示す因子でＯ２回収率、０２製造量と併せ
た評価が必要であることは言う才でもない。）第３図に
於いて、横軸は温度を、縦軸ｌは製品０２回収率を示す
。なお製品０２回収率で定義される。
操作条件は第２図の場合と同じである。図中の記号◎、
○、・印も第２図と同じである。第３図に於いて、温度
の低下に伴ないＣａ−Ｎａ−Ａでは製品０２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！Ａ
Ｃａ−Ｎａ−Ａ＋％Ｎａ−Ｘ−ＮａＣ１がＮａ−Ｘより
も５チ程度大きな製品０２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、％Ｃａ−Ｎａ−Ａ＋
％Ｎａ−Ｘ−ＮａＣ１はＮａ−Ｘと比べると、Ｎａ−Ｘ
よりも５％程度大きな製品０２回収率を保ちながら約２
０％程度多量の空気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。）以上、単位容量の０２を製造
するに必要な吸着剤量として評価するとＮａ−Ｘを１と
すると、Ｎａ −Ｘ ：％Ｃａ−Ｎａ −Ａ ＋ ％Ｎ
ａ−Ｘ−ＮａＣ１＝ １ ： ０．６となりＮａ−Ｘ単
独使用の場合に比べ吸着剤価格としては４０％近いコス
ト低減となる。
○、・印も第２図と同じである。第３図に於いて、温度
の低下に伴ないＣａ−Ｎａ−Ａでは製品０２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！Ａ
Ｃａ−Ｎａ−Ａ＋％Ｎａ−Ｘ−ＮａＣ１がＮａ−Ｘより
も５チ程度大きな製品０２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、％Ｃａ−Ｎａ−Ａ＋
％Ｎａ−Ｘ−ＮａＣ１はＮａ−Ｘと比べると、Ｎａ−Ｘ
よりも５％程度大きな製品０２回収率を保ちながら約２
０％程度多量の空気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。）以上、単位容量の０２を製造
するに必要な吸着剤量として評価するとＮａ−Ｘを１と
すると、Ｎａ −Ｘ ：％Ｃａ−Ｎａ −Ａ ＋ ％Ｎ
ａ−Ｘ−ＮａＣ１＝ １ ： ０．６となりＮａ−Ｘ単
独使用の場合に比べ吸着剤価格としては４０％近いコス
ト低減となる。
次に、吸着圧力による３ＡＣａ−Ｎａ−Ａ＋３ＡＮａ−
Ｘ−ＮａＣ１の特性を調べる為、他の操作条件は第２図
〜第３図の場合と同じくし、吸着温度は一２０℃にして
、吸着圧力のみ１〜５ａｔａ迄昇圧しだ。その結果を第
４図に示す。第４図に於いて横軸は吸着圧力を、縦軸は
製品０２回収率Ｒ（％）を示す。図中◎印はＣａ −Ｎ
ａ −Ａ＋％Ｎ ａ−Ｘ−ＮａＣＩの場合を示し、○印
はＮａ−Ｘの場合を示す。第４図から明らかなように３
ａ ｔａ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
吸着量の上昇は鈍化するのに対し、０２イし 吸着量の上昇が余り鈍ｌしない為のＮ２選択性の低下及
び、塔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Ｎａ−Ｘと余り変らない。
Ｘ−ＮａＣ１の特性を調べる為、他の操作条件は第２図
〜第３図の場合と同じくし、吸着温度は一２０℃にして
、吸着圧力のみ１〜５ａｔａ迄昇圧しだ。その結果を第
４図に示す。第４図に於いて横軸は吸着圧力を、縦軸は
製品０２回収率Ｒ（％）を示す。図中◎印はＣａ −Ｎ
ａ −Ａ＋％Ｎ ａ−Ｘ−ＮａＣＩの場合を示し、○印
はＮａ−Ｘの場合を示す。第４図から明らかなように３
ａ ｔａ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
吸着量の上昇は鈍化するのに対し、０２イし 吸着量の上昇が余り鈍ｌしない為のＮ２選択性の低下及
び、塔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Ｎａ−Ｘと余り変らない。
次に脱着圧力による！ＡＣａ−Ｎａ−Ａ４−３ＡＮａ−
Ｘ−ＮａＣＩの特性を調べる為、他の操作条件は第４図
の場合と同じくし、吸着圧力は１，２ ａｔａに設定し
て、脱着圧力のみ１Ｔｏｒｒから０．５ａｔａ迄変化さ
せた。
Ｘ−ＮａＣＩの特性を調べる為、他の操作条件は第４図
の場合と同じくし、吸着圧力は１，２ ａｔａに設定し
て、脱着圧力のみ１Ｔｏｒｒから０．５ａｔａ迄変化さ
せた。
第５図で、横軸は脱着圧力を、縦軸は製品０２回収率を
示す。又図中の記号は第４図の場合と同じである。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
回収率の大幅な上昇がみられる。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、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濃度を計測していて判明したものであ
り％Ｃａ−Ｎａ−Ａ ＋％Ｎａ −Ｘ−ＮａＣ１の場合
の結果の一部を第５表に示す。）第６図は、第５図の物
質収支に基づき、ｏ２製造量１．０００ Ｎ ｍ’／
ｈ 以上の大容量装置でのＩＮｒｒｌの０２を製造する
のに要する消費電力を計算したものでらる。図中の記号
は第５図の場合と同じである。
示す。又図中の記号は第４図の場合と同じである。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
回収率の大幅な上昇がみられる。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、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濃度を計測していて判明したものであ
り％Ｃａ−Ｎａ−Ａ ＋％Ｎａ −Ｘ−ＮａＣ１の場合
の結果の一部を第５表に示す。）第６図は、第５図の物
質収支に基づき、ｏ２製造量１．０００ Ｎ ｍ’／
ｈ 以上の大容量装置でのＩＮｒｒｌの０２を製造する
のに要する消費電力を計算したものでらる。図中の記号
は第５図の場合と同じである。
この領域に於いては、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チを超える。この様な動力構成で０２を製造する
と、この領域では０．０４−０．５５ａｔａの領域に於
いて消費電力がＱ、５ Ｋｗｈ ／ Ｎ ｍ’−〇２を
下廻り、従来の圧力スイング法（例えば、吸着剤として
Ｃａ−Ｎａ−Ａを使用し、吸着圧力４ａｔａ。
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チを超える。この様な動力構成で０２を製造する
と、この領域では０．０４−０．５５ａｔａの領域に於
いて消費電力がＱ、５ Ｋｗｈ ／ Ｎ ｍ’−〇２を
下廻り、従来の圧力スイング法（例えば、吸着剤として
Ｃａ−Ｎａ−Ａを使用し、吸着圧力４ａｔａ。
脱着圧力０．１ａｔａ、吸着温度２５℃での消費電力０
ｆｉ５−１ Ｋｗｈ ／Ｎｒｒ？−０２）を下廻る。特
に最小値近傍（０，１−０，２５ａ ｔ ａ付近）では
消費電力は０．３３Ｋｗｈ ／Ｎｒｒ？−０２に達し深
冷分離法を大幅に下廻る。
ｆｉ５−１ Ｋｗｈ ／Ｎｒｒ？−０２）を下廻る。特
に最小値近傍（０，１−０，２５ａ ｔ ａ付近）では
消費電力は０．３３Ｋｗｈ ／Ｎｒｒ？−０２に達し深
冷分離法を大幅に下廻る。
第７図は、第２図、第３図の場合と同じ操作条件で、脱
着圧力を０．２ａｔａｌＣ設定し、パージガス量比を変
更した場合のｉ品ｏ２回収率の変化を示したものである
。
着圧力を０．２ａｔａｌＣ設定し、パージガス量比を変
更した場合のｉ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図の場合と同じである。
第７図から判るように％Ｃａ−Ｎａ−Ａ＋％Ｎａ−Ｘ−
ＮａＣ１の場合もＮａ−Ｘの場合も再生パージの為に製
品０２の一部を消費する必要のない事が判る。
ＮａＣ１の場合もＮａ−Ｘの場合も再生パージの為に製
品０２の一部を消費する必要のない事が判る。
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、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
の酸素製造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、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
の酸素製造方法を提案するものである。
第１図は本発明の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０２回収率との関
係を示すグラフ、第４図は吸着圧力と製品０２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ｌ Ｎｍ
”−０７ｈの０２を製造するに必要な消費電力との関係
を示すグラフである。 ２・・・圧縮機、４・・・脱湿脱Ｃ（ｈ塔、８・・・吸
着塔、１３・・・製品ｏ２タンク、１８・・・真空ポン
プ、２ｏ・・・圧縮式冷凍機 第１図 滉 度 Ｃ’Ｃ） 渇 ｊ！Ｉ Ｃｃ） 口乃養１Ｅ力（ｏｌａ） 脂層圧力（ａｔａ） 第６図 脱着圧力（ａｔａ） 第′７図 Ｐａｒ比（−） 手続補正書（方式） 昭和６０年 乙 月 クトｊ 特許庁長官 殿 発明の名称 ０ｎ−Ｎａ −Ａ 、 Ｎａ Ｘ−ＮＩＩ（ｌを使った
Ｎ２１Ｆ＞着塔による酸素製造方法 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区九の内、１目５番１号名 称（
６２Ｇ）三菱重工業株式会社 代 理 人 ０ 所 東京都千代田区丸の内二「目５番ＩＱ明細書第
２０頁第１８行の「・・・グラフ」の次に次の文を挿入
する。
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０２回収率との関
係を示すグラフ、第４図は吸着圧力と製品０２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ｌ Ｎｍ
”−０７ｈの０２を製造するに必要な消費電力との関係
を示すグラフである。 ２・・・圧縮機、４・・・脱湿脱Ｃ（ｈ塔、８・・・吸
着塔、１３・・・製品ｏ２タンク、１８・・・真空ポン
プ、２ｏ・・・圧縮式冷凍機 第１図 滉 度 Ｃ’Ｃ） 渇 ｊ！Ｉ Ｃｃ） 口乃養１Ｅ力（ｏｌａ） 脂層圧力（ａｔａ） 第６図 脱着圧力（ａｔａ） 第′７図 Ｐａｒ比（−） 手続補正書（方式） 昭和６０年 乙 月 クトｊ 特許庁長官 殿 発明の名称 ０ｎ−Ｎａ −Ａ 、 Ｎａ Ｘ−ＮＩＩ（ｌを使った
Ｎ２１Ｆ＞着塔による酸素製造方法 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区九の内、１目５番１号名 称（
６２Ｇ）三菱重工業株式会社 代 理 人 ０ 所 東京都千代田区丸の内二「目５番ＩＱ明細書第
２０頁第１８行の「・・・グラフ」の次に次の文を挿入
する。
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０．０４ａ Ｌａ以上０．５
５ａｔａ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Ｎ２を吸着分離するに際し、吸着塔の
吸着工程における上流側にＣａ−Ｎａ−Ａ型ゼオライト
を、下流側にＮａＣ１水溶液に浸漬処理したＮａ−Ｘ型
ゼオライ トを充填することを特徴とするＣａ−Ｎａ−
ＡＮａ−Ｘ−ＮａＣ１を使っだＮ２吸着塔による酸素製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58236922A JPS60231401A (ja) | 1983-12-15 | 1983-12-15 | Ｃａ−Νａ−Ａ，Νａ−Ｘ−ΝａＣｌを使つた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 |
|---|---|---|---|
| JP58236922A JPS60231401A (ja) | 1983-12-15 | 1983-12-15 | Ｃａ−Νａ−Ａ，Νａ−Ｘ−ΝａＣｌを使つたΝ↓２吸着塔による酸素製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60231401A true JPS60231401A (ja) | 1985-11-18 |
| JPH0455965B2 JPH0455965B2 (ja) | 1992-09-07 |
Family
ID=17007734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58236922A Granted JPS60231401A (ja) | 1983-12-15 | 1983-12-15 | Ｃａ−Νａ−Ａ，Νａ−Ｘ−ΝａＣｌを使つたΝ↓２吸着塔による酸素製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60231401A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4887899A (en) * | 1987-12-07 | 1989-12-19 | Hung Yau Y | Apparatus and method for electronic analysis of test objects |
| 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
- 1983-12-15 JP JP58236922A patent/JPS60231401A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4887899A (en) * | 1987-12-07 | 1989-12-19 | Hung Yau Y | Apparatus and method for electronic analysis of test objects |
| 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 |
|---|---|
| JPH0455965B2 (ja) | 1992-09-07 |
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