JPS6038032A - 酸素選択性吸着剤 - Google Patents
酸素選択性吸着剤Info
- Publication number
- JPS6038032A JPS6038032A JP14666083A JP14666083A JPS6038032A JP S6038032 A JPS6038032 A JP S6038032A JP 14666083 A JP14666083 A JP 14666083A JP 14666083 A JP14666083 A JP 14666083A JP S6038032 A JPS6038032 A JP S6038032A
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- JP
- Japan
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- oxygen
- shale
- air
- adsorbent
- oxygen concentration
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- Pending
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- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (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】
本発明は空気中の酸素を分離、除去又は濃縮するための
酸素の選択的吸着剤に関し、％に酸素と窒素との分離に
適した吸着剤に関する。
酸素の選択的吸着剤に関し、％に酸素と窒素との分離に
適した吸着剤に関する。
空気からの酸素の分離、除去又ケま濃縮における最大の
問題点は、通常、原料を空気にめるため原料コストは無
く、酸素に付加される価格が、 （ａ） 分離、濃縮に設けられる設備費、（ｂ）製筒を
稼動させるに必要な動力費、（Ｃ） 分離媒体の価格及
び補充費用、等に依存することで娶る。
問題点は、通常、原料を空気にめるため原料コストは無
く、酸素に付加される価格が、 （ａ） 分離、濃縮に設けられる設備費、（ｂ）製筒を
稼動させるに必要な動力費、（Ｃ） 分離媒体の価格及
び補充費用、等に依存することで娶る。
又、分離・濃縮のプロセスは原料を空気にめる限り、酸
素の分離、窒素の分離のいずれのプロセスを採用しても
かまわない。
素の分離、窒素の分離のいずれのプロセスを採用しても
かまわない。
これらの点から、従来実施されてきた酸素・窒素分離プ
ロセスの代表的なものとして、空気を極低温に冷却し、
酸素、窒素の沸点の違いによシ分離する深冷分離装置が
挙けられる。
ロセスの代表的なものとして、空気を極低温に冷却し、
酸素、窒素の沸点の違いによシ分離する深冷分離装置が
挙けられる。
この装置は大容量の酸素製造に適しており、国内の酸素
・窒素の大半が深冷分離プロセスに依存しているが、大
電力、大設備を必要とするという欠点がある。
・窒素の大半が深冷分離プロセスに依存しているが、大
電力、大設備を必要とするという欠点がある。
他には、近年、ユニオンカーバイド社等により開発され
実用化されている分離方法に、アルミノシリケート系高
分子吸着剤を使用したものがあるで３．このうち、モレ
キュラーシーブス５Ａ。
実用化されている分離方法に、アルミノシリケート系高
分子吸着剤を使用したものがあるで３．このうち、モレ
キュラーシーブス５Ａ。
１３ｘ（ユニオンカーバイド社製、商品名）と称される
ものは、窒素に対して極めて大きな吸着能（１，２ｆ
Ｈ１／１００９ ａｔＮＴＰ）を有し、これらにより空
気中から窒素の選択的除去を行い、酸素を分離・濃縮す
るプロセスが実用化さｔしている。実際には、５Ａ、１
３Ｘ型モレキユラーシーブスは、その吸着能がラングミ
ュア（’Ｌａｎｑｍｕｉｒ）型吸着等混線に従い、圧力
が１．５ ａｈａに達すると圧力の増加に比しあまり吸
着量が伸びないこと、又、空気中Ｎ２１０２モル比が４
のため極めて多量の窒素の除去が必要となる。そのため
、装置の大容量化にともなうスケールメリットが小さく
、小容量設備に限定さｎているのが災状である。
ものは、窒素に対して極めて大きな吸着能（１，２ｆ
Ｈ１／１００９ ａｔＮＴＰ）を有し、これらにより空
気中から窒素の選択的除去を行い、酸素を分離・濃縮す
るプロセスが実用化さｔしている。実際には、５Ａ、１
３Ｘ型モレキユラーシーブスは、その吸着能がラングミ
ュア（’Ｌａｎｑｍｕｉｒ）型吸着等混線に従い、圧力
が１．５ ａｈａに達すると圧力の増加に比しあまり吸
着量が伸びないこと、又、空気中Ｎ２１０２モル比が４
のため極めて多量の窒素の除去が必要となる。そのため
、装置の大容量化にともなうスケールメリットが小さく
、小容量設備に限定さｎているのが災状である。
又、他には酸素を選択的に吸収する遷移金属系の有機錯
体の利用も考えられる。例えば、サルコミンと呼ばＣる
現状コバルト錯体は２モルのサルコミンで１モルの酸素
を吸収する。この吸収は温度、圧力の変動に刻して可逆
的であるので、空気の昇温−降温サイクル、昇圧−降圧
サイクルにより原理的には酸素の分離・濃縮が達成され
る。しかしながら、実際には吸収、放出にともない劣化
が甚だしく、又、高価なため適用は極めて特殊な酸素キ
ャリアーとしての使用に限定さｎよう。
体の利用も考えられる。例えば、サルコミンと呼ばＣる
現状コバルト錯体は２モルのサルコミンで１モルの酸素
を吸収する。この吸収は温度、圧力の変動に刻して可逆
的であるので、空気の昇温−降温サイクル、昇圧−降圧
サイクルにより原理的には酸素の分離・濃縮が達成され
る。しかしながら、実際には吸収、放出にともない劣化
が甚だしく、又、高価なため適用は極めて特殊な酸素キ
ャリアーとしての使用に限定さｎよう。
これらの他、未だに実用化には至らないが原理的にも充
分可能なものとして酸素選択透過フィルター、酸化ジル
コニウムによる酸素ポンプ等が挙げられる。
分可能なものとして酸素選択透過フィルター、酸化ジル
コニウムによる酸素ポンプ等が挙げられる。
以上のように、酸素の分離、濃縮、除去に関して、実用
上小容量酸素製造プロセスでは、モレキュラーシーブス
による空気中の窒素除去による圧力スイングプロセスが
採用されている。
上小容量酸素製造プロセスでは、モレキュラーシーブス
による空気中の窒素除去による圧力スイングプロセスが
採用されている。
又、大容量型では、極低温冷却による深冷分離プロセス
が採用さ牡ているが、いずｎも動力費。
が採用さ牡ているが、いずｎも動力費。
設備費の低減に関してはほとんど限界に到達したと考え
ら詐る。
ら詐る。
本発明者等は上記の酸素製造プロセスの欠点を改善する
ため、酸素の優先的な吸着剤を鋭意研究した結果、本発
明を提案するに至った。
ため、酸素の優先的な吸着剤を鋭意研究した結果、本発
明を提案するに至った。
すなわち本発明は、頁岩を加熱して多孔質化してなる酸
素選択性吸着剤に関するものでめる。
素選択性吸着剤に関するものでめる。
頁岩とは粘土が固結した岩石でめり、加熱によって吸着
水や結晶水が脱水し、多孔質体となる。特に油母頁岩と
称されるものは、吸着水や結晶水の他に有機物を含有し
、加熱によりこの有機物も分解してガスやオイルペーパ
ーとなるため、より良好な多孔質体となる。頁岩の主た
る化学成分は、酸化鉄、シリカ、アルミナ、カルシア等
である。
水や結晶水が脱水し、多孔質体となる。特に油母頁岩と
称されるものは、吸着水や結晶水の他に有機物を含有し
、加熱によりこの有機物も分解してガスやオイルペーパ
ーとなるため、より良好な多孔質体となる。頁岩の主た
る化学成分は、酸化鉄、シリカ、アルミナ、カルシア等
である。
本発明者らは、このような頁岩を加熱して得られた多孔
質体を用いることにエフ、極めて有効に空気中の酸素を
分離、除去又は濃縮することを見出し、上記の本発明酸
素選択性吸着剤を完成するに至ったものでおる。
質体を用いることにエフ、極めて有効に空気中の酸素を
分離、除去又は濃縮することを見出し、上記の本発明酸
素選択性吸着剤を完成するに至ったものでおる。
また本発明においては、油母頁岩（ｊなわち、油頁岩り
るいＬオイルシェールと称されるもの、以下オイルシェ
ールという）からオイル（すなわちシエールオイル）を
抽出した後の残渣であるスベントシエールを加熱し、多
孔質体としたものも使用できる。表面積は比較的太であ
り、主たる化学成分は酸化鉄、シリカ、アルミナ。
るいＬオイルシェールと称されるもの、以下オイルシェ
ールという）からオイル（すなわちシエールオイル）を
抽出した後の残渣であるスベントシエールを加熱し、多
孔質体としたものも使用できる。表面積は比較的太であ
り、主たる化学成分は酸化鉄、シリカ、アルミナ。
カルシア等である。オイルシェールからシエールオイル
を抽出する技術は、エネルギー危機が官わルている現在
、注目さしている技術でらり、今後の実用化が期待名ｎ
ている。しかし、オイルペ−パーのシエールオイルの量
はたかだかｚ ｏ ｗ、ｔ％程度であり、一般には１０
．ｗｔ％ｔ％程度る。従って、シエールオイルの抽出に
際しては、シエールオイルに対し１０倍量のスベントシ
エールが排出さ詐る。しかし、スペントシエールは未だ
に利用方法が確立して居らず、排出さｎるスペントシエ
ールは廃棄さｎようとしているのが現状である。
を抽出する技術は、エネルギー危機が官わルている現在
、注目さしている技術でらり、今後の実用化が期待名ｎ
ている。しかし、オイルペ−パーのシエールオイルの量
はたかだかｚ ｏ ｗ、ｔ％程度であり、一般には１０
．ｗｔ％ｔ％程度る。従って、シエールオイルの抽出に
際しては、シエールオイルに対し１０倍量のスベントシ
エールが排出さ詐る。しかし、スペントシエールは未だ
に利用方法が確立して居らず、排出さｎるスペントシエ
ールは廃棄さｎようとしているのが現状である。
本発明は、この廃棄物扱いさ牡ているスベントシエール
を有効利用することも目的の一つとするものでめり、ス
ベントシエールを使用すれば、吸着剤の原料費は無料と
なるし、またスペントシエールの有効利用な図ることに
よって、今後、窒素・酸素製造、シエールオイル抽出に
対し大きく貢献するものでおると考えら牡る。
を有効利用することも目的の一つとするものでめり、ス
ベントシエールを使用すれば、吸着剤の原料費は無料と
なるし、またスペントシエールの有効利用な図ることに
よって、今後、窒素・酸素製造、シエールオイル抽出に
対し大きく貢献するものでおると考えら牡る。
本発明におしては、頁岩、オイルシェール。
スペントシエールを加熱して多孔質体とするが、この加
熱条件としては４００〜６００℃、α５〜５時間とする
ことが好ましい。余り低温、短時間でるると、充分な酸
素選択吸着性を示す多孔質体が得られず、余り高温、長
時間であってもそｎ程効果が変わらないからでめる。
熱条件としては４００〜６００℃、α５〜５時間とする
ことが好ましい。余り低温、短時間でるると、充分な酸
素選択吸着性を示す多孔質体が得られず、余り高温、長
時間であってもそｎ程効果が変わらないからでめる。
以下、実施例に従い本発明の詳細な説明する。
実施例１
第１図は本発明者等が酸素の選択的吸着剤を研究するた
めに試作した空気分離特性試験装置の概略説明図でめる
。
めに試作した空気分離特性試験装置の概略説明図でめる
。
１１ｆｉ高圧の空気ボンベでるる。ボンベ１を出た高圧
空気は減圧器２を経てバルブ５に至る。
空気は減圧器２を経てバルブ５に至る。
減圧器２とバルブ３０間にブルドン管式圧力計４が設置
さｎ圧力の測定が可能であり、本試験では減圧器２とブ
ルドン管式圧力計４により入口圧力を５ ａｔａに設定
した。６は吸着塔でおり内径１０關φ、長さ３００闘の
ステンレス製でろり、７Ｆｉ吸着剤でろる。
さｎ圧力の測定が可能であり、本試験では減圧器２とブ
ルドン管式圧力計４により入口圧力を５ ａｔａに設定
した。６は吸着塔でおり内径１０關φ、長さ３００闘の
ステンレス製でろり、７Ｆｉ吸着剤でろる。
本試験では吸着剤前処理のためバルブ５，５を閉じ、バ
ルブ９を開にし真空ボンダ１Ｇで吸着塔内をＥｌ １
ｔｏｒｒに減圧し、温度調節済８を４′５０℃に設定し
て脱水を兼ねて熱処理を１時間行った。その後、再び室
温に冷却してバルブ３及び５を開にして高圧空気を流過
させ、フロート式流量計１１で流量を測定し友後、酸素
濃度計１２に全量流入ｉせて出口酸素濃度を計測し、更
にデータは自記式記録計１５で記録した。
ルブ９を開にし真空ボンダ１Ｇで吸着塔内をＥｌ １
ｔｏｒｒに減圧し、温度調節済８を４′５０℃に設定し
て脱水を兼ねて熱処理を１時間行った。その後、再び室
温に冷却してバルブ３及び５を開にして高圧空気を流過
させ、フロート式流量計１１で流量を測定し友後、酸素
濃度計１２に全量流入ｉせて出口酸素濃度を計測し、更
にデータは自記式記録計１５で記録した。
第１図に示すような実験装置で吸着塔６に吸着剤７とし
てオーストラリア産オイルシェールのスペントシエール
（粉末状）を１５ｆ充填し、入口ガス流量を１００ Ｎ
ｍＬ／ｆ％入口空気圧力を５ ａｔａに設定して、吸着
剤前処理後、出口酸素濃度の経時変化を測定した。室温
（２５１Ｃ）における出口酸素濃度の経時変化を第２図
に示す。
てオーストラリア産オイルシェールのスペントシエール
（粉末状）を１５ｆ充填し、入口ガス流量を１００ Ｎ
ｍＬ／ｆ％入口空気圧力を５ ａｔａに設定して、吸着
剤前処理後、出口酸素濃度の経時変化を測定した。室温
（２５１Ｃ）における出口酸素濃度の経時変化を第２図
に示す。
第２図において横軸は流過時間でめり、１目盛は１分で
ある。縦軸は酸素濃度でラフ、単位は容量チでおる。な
お、入口側酸素濃度を示すため空気中酸素濃度２Ｑ、８
％のところに基準線αを記した。
ある。縦軸は酸素濃度でラフ、単位は容量チでおる。な
お、入口側酸素濃度を示すため空気中酸素濃度２Ｑ、８
％のところに基準線αを記した。
本吸着剤では出口酸素濃度は初期に２α８チから１α５
チに低下し、鷺の抜栓々に上昇し、空気流通後約５分で
破過した。
チに低下し、鷺の抜栓々に上昇し、空気流通後約５分で
破過した。
本実施例の結果でも明らかなようにオーストラリア産オ
イルシェールのスペントシエールは空気中の酸素を窒素
に比べ゛て優先的に吸着した。
イルシェールのスペントシエールは空気中の酸素を窒素
に比べ゛て優先的に吸着した。
実施例２
中国産オイルシェールのスベントシエールを吸着剤７と
して第１図に示す実験装置で吸着塔６に１５１Ｆ充填し
、実施例１と同じ方法で吸着剤前処理を行った後、入口
ガス流量を１００ Ｎｍ１７分、入口空気圧力を５ａｔ
ａ［設定して、出口酸素濃度の経時変化を測定した。室
温（２５℃）及び温度調節済にて一１０℃に冷却した場
合の出口酸素濃度の経時変化を第３図に示す。
して第１図に示す実験装置で吸着塔６に１５１Ｆ充填し
、実施例１と同じ方法で吸着剤前処理を行った後、入口
ガス流量を１００ Ｎｍ１７分、入口空気圧力を５ａｔ
ａ［設定して、出口酸素濃度の経時変化を測定した。室
温（２５℃）及び温度調節済にて一１０℃に冷却した場
合の出口酸素濃度の経時変化を第３図に示す。
第５図において横軸は流過時間でｈＤｓ １目盛は１分
である。縦軸は酸素濃度であり、単位は容ｉ％でらる。
である。縦軸は酸素濃度であり、単位は容ｉ％でらる。
なお、入口側酸素濃度を示すため空気中酸素濃度２０．
８チのところに基準線αを記した。曲線■は室温（２５
℃）における出口側酸素濃度でめり、曲線■は一１０℃
における出口側ｊ酸素濃度である。
８チのところに基準線αを記した。曲線■は室温（２５
℃）における出口側酸素濃度でめり、曲線■は一１０℃
における出口側ｊ酸素濃度である。
本吸着剤では室温においては出口は累濃度は初期に２［
Ｌ８チから１２．５％に低下し、その抜栓々に上昇し、
空気流通後約６分で破過した。
Ｌ８チから１２．５％に低下し、その抜栓々に上昇し、
空気流通後約６分で破過した。
−１０℃に冷却した場合には出口側酸素濃度が２α８％
から４．０優に低下し、約７分で破過した。
から４．０優に低下し、約７分で破過した。
本実施例の結果でも明らかなように中国産オイルシェー
ルのスベントシェールは空気中の酸素を窒素に比べて優
先的に吸着した。また、低温にすると吸Ｍ量は大幅に向
上することが明らかとなった。
ルのスベントシェールは空気中の酸素を窒素に比べて優
先的に吸着した。また、低温にすると吸Ｍ量は大幅に向
上することが明らかとなった。
実施例３
ブラジル産オイルシェールのスペントシェールを吸着剤
７として第１図に示す実験装置で吸着塔６に１５？充填
し、実施例１と同じ方法で吸着剤前処理を行った後、入
口ガス流量を１０１００Ｎ／％及び２００ Ｎｍ４７分
、入口空気圧力を５ ａｔａに設定して、出口酸素濃度
の経時変化を室温（２５℃）Ｋで測定した。出口酸素濃
度の経時変化を第４図に示す。
７として第１図に示す実験装置で吸着塔６に１５？充填
し、実施例１と同じ方法で吸着剤前処理を行った後、入
口ガス流量を１０１００Ｎ／％及び２００ Ｎｍ４７分
、入口空気圧力を５ ａｔａに設定して、出口酸素濃度
の経時変化を室温（２５℃）Ｋで測定した。出口酸素濃
度の経時変化を第４図に示す。
第４図において横軸は流過時間であり、１目盛は１分で
ある。縦軸は酸素濃度でめり、単位は容量チでおる。な
お、入口側酸素濃度を示すため空気中酸素濃度２Ｇ、８
’チのところに基準線αを記した。曲線■は流量１００
Ｎｍｔ／分の場合の出口側酸素濃度であり、曲線■は
流量２０ＯＮｍＡ１５＋の場合の出口側酸素濃度でるる
。
ある。縦軸は酸素濃度でめり、単位は容量チでおる。な
お、入口側酸素濃度を示すため空気中酸素濃度２Ｇ、８
’チのところに基準線αを記した。曲線■は流量１００
Ｎｍｔ／分の場合の出口側酸素濃度であり、曲線■は
流量２０ＯＮｍＡ１５＋の場合の出口側酸素濃度でるる
。
本吸着剤も実施例１．実施例２の時と同様、酸素選択吸
沿性を示した。流′Ｍ：を＋ ＯＯＮｍ１７分から２０
０ ＮｍＬ７’分へと多くした場合Ｋｉｄ、出口側酸素
濃度は高く、破過時間は短くなってしまったが、こｎは
流量が多くなったためであり、吸着剤に対する吸着量は
変わっていない。
沿性を示した。流′Ｍ：を＋ ＯＯＮｍ１７分から２０
０ ＮｍＬ７’分へと多くした場合Ｋｉｄ、出口側酸素
濃度は高く、破過時間は短くなってしまったが、こｎは
流量が多くなったためであり、吸着剤に対する吸着量は
変わっていない。
第１図は本発明を行うに際し、本発明者等が試作した空
気分離特性試験装置の概略説明図である。 第２図〜第４図はガス分離吸着剤のガス分離性能試験結
果を示す図である。 復代理人 内 １） 明 復代理人 萩 原 亮 − 流過時間（分） 流８８８間（分） 流過時間（分）
気分離特性試験装置の概略説明図である。 第２図〜第４図はガス分離吸着剤のガス分離性能試験結
果を示す図である。 復代理人 内 １） 明 復代理人 萩 原 亮 − 流過時間（分） 流８８８間（分） 流過時間（分）
Claims (1)
- 頁岩を加熱して多孔質化してなる酸素選択性吸着剤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14666083A JPS6038032A (ja) | 1983-08-12 | 1983-08-12 | 酸素選択性吸着剤 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14666083A JPS6038032A (ja) | 1983-08-12 | 1983-08-12 | 酸素選択性吸着剤 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6038032A true JPS6038032A (ja) | 1985-02-27 |
Family
ID=15412740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14666083A Pending JPS6038032A (ja) | 1983-08-12 | 1983-08-12 | 酸素選択性吸着剤 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6038032A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07213893A (ja) * | 1994-02-05 | 1995-08-15 | Itsuro Furusawa | 浄化活性材 |
-
1983
- 1983-08-12 JP JP14666083A patent/JPS6038032A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07213893A (ja) * | 1994-02-05 | 1995-08-15 | Itsuro Furusawa | 浄化活性材 |
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