JPS61216712A - 圧力スイング吸着方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、複数個の圧力スイング吸着塔を並列に接続し
少なくとも吸着工程と脱着工程を組合わせて行なう圧力
スイング吸着方法の改良に関し、例えば該吸着法により
空気中の窒素等の不純物を吸着除去して酸素ガスを得る
様な場合において、特に吸着塔内への原料ガス供給ブロ
アを省略可能とすることにより、設備のイニシャルコス
トを低減すると共に、操業時における動力費を低減でき
る様にしたものである。

［従来の技術］ 圧力スイング吸着法とは、圧力変動式吸着分離法とも呼
ばれる比較的者しい吸着処理法であり。

加圧下に行なわれる吸着処理と減圧下に行なわれる脱着
処理を交互に繰り返すことによって特定成分を吸着除去
し、或は吸着後説着回収するガス分離法またはガス精製
法としてかなり普及してきている。

例えば第２図は、圧力スイング吸着法によって空気から
酸素を回収する方法を例示する概略フロー図であり、ゼ
オライトの様な吸着材の充填された３基の吸着塔を用い
た例を示している・図中１はフィルタ、２は送給ブロア
、Ａ、Ｂ、Ｃは吸着塔、Ａ１−Ａ４．８１〜Ｂ４．０１
〜Ｃ４は何れも切換弁、３はレシーバタンク、４は蓄圧
流量調整弁、５は圧縮機、６は真空ポンプ夫々示ルてお
り、この装置による圧力スイング吸着操作は次の様にし
て行なわれる。即ち第２図において吸着塔Ａでは吸着工
程、吸着塔Ｂでは蓄圧工程、吸着塔Ｃでは脱着工程が夫
々行なわれている状況を示しており、切換弁Ａ五＋　Ａ
４　、Ｂ３　　、Ｃ２を開、他の切換弁は何れも閉とし
て操業を行なっている。即ちフィルタｌを経て送給プロ
ア２から送り込まれる原料空気は、切換弁Ａ、から吸着
塔Ａへ入ってこの部分で窒素等のガスが吸着除去され。

非吸着性の酸素は切換弁Ａ４からレシーバタンク３を経
て圧縮機５に吸引され適当に加圧された後、冷却器７で
冷却し製品酸素として送り出される。一方吸着塔Ｃでは
、開にされた切換弁Ｃ２を通して真空ポンプ６により塔
Ｃ内のガスを吸引し、塔内を真空状態とすることにより
、吸着材に吸着されたガスの脱着（吸着材の再生）が行
なわれる。また吸着塔Ｂでは、脱着再生工程から吸着工
程へ移行する際の準備段階ともいうべき昇圧工程が実施
されている。即ち脱着再生の後直ちに吸着工程に移行す
ると、吸着工程の初期段階では塔内圧力が十分に上がっ
ていないので、その間だけは窒素ガス等が十分に吸着除
去されないままで吸着塔内を通過し、酸素ガスの純度を
低下させることがある。そこで脱着再生後吸着工程へ移
る前に、吸着塔内を吸着処理に適した圧力近辺まで高め
製品ガスの純度低下を防止しようとするものである０本
例ではレシーバタンク３から蓄圧流量調整弁４を通して
返送されてくる酸素ガスの一部を切換弁Ｂ３から吸着塔
Ｂへ送って昇圧する方法を採用している。

上記の状態で運転を続け、吸着塔Ａ内の吸着材が破過点
に達する直前に夫々の切換弁を開中閉の入れかえを行な
い吸着塔Ａを脱着工程に移すと共に、吸着塔Ｃ，Ｂを夫
々昇圧工程及び吸着工程に移し、こうした切換え操作を
順次繰返すことにより、吸φ脱着処理が連続化される。

尚図では吸着　　　　　　　　　パ塔を３基並設し昇圧
工程を吸着の前処理工程として独立に行なう例を示した
が、吸着塔を２基とし、吸着工程へ移行する前に同一吸
着塔で予備的に昇圧を行なう様にすることもでき、或は
吸着塔を４基以上並殺し２基以上の吸着塔で吸着又は脱
着再生を併行して行なう様にすることもある。

〔発明が解決しようとする問題点］ 上記の圧力スイング吸着法は、混合ガス中の特定成分ガ
スを分離濃縮する他の方法として知られている深冷分離
法の様な極低温冷却が不要であり、イニシャルコスト及
びランニングコストが低いという大きな利点を有してい
るが、この方法が普及してくるにつれて上記コストを低
減しようという要望が生じている０本発明はこうした状
況のもとで、圧力スイング吸着を実施する際のイニシャ
ルコスト及びランニングコストを更に低減することので
きる技術を提供しようとするものであって、具体的には
、吸着塔へ原料ガスを送給する為の送給プロアを省略し
、その設置費用及び駆動の為の動力費を削減しようとす
るものである。

［問題点を解決する為の手段］ 上記の様な目的を達成し得た本発明の圧力スイング吸着
方法とは、複数個の圧力スイング吸着塔を並列に接続し
、少なくとも吸着工程と脱着工程を組合わせて行なう圧
力スイング吸着方法において、吸着工程は、吸着塔内を
原料ガス供給ラインに連通ずると共に吸着塔の下流側に
ある圧縮機のガス吸引作用により吸着塔通過ガスを連続
的に吸引通風し、吸着塔内に負圧を形成することによっ
て行ない、脱着工程は、吸着塔内を封鎖すると共に真空
ポンプで吸引して吸着塔内に真空を形成することによっ
て行なうところに要旨を有するものである。

［作用］ 本発明では、吸着塔内の吸着剤が破過点に達した後の脱
着再生を真空にして行なう点は従来例と同じであるが、
吸着工程を負圧状態で行なうところに顕著な違いがある
。即ち本発明では、原料ガスの送給を送給プロアによっ
て行なうのではなく、吸着塔通過ガス排出側ラインから
の吸引による負圧を利用して行ない、負圧状態で吸着処
理を行なう点で従来例とは著しく相違している。尚前記
第２図で説明した様な空気から酸素を回収する方法にお
いては、図示した様に吸着塔から出てイる酸素ガスを圧
縮機に通して加圧し、圧縮酸素ガスとして製品化するの
が通例であり、この場合は圧縮機の上流側に負圧が形成
される為、塔内ガスを自然に吸引することになる。従っ
て本発明では、この排出側ラインを吸着塔内及び原料ガ
ス供給ラインに連通し、上記の吸引力によって原料ガス
を塔内へ誘引すると共に、負圧状態のままで吸着処理を
行なう、その結果第２図に示した様な原料ガス送給ブロ
ア２は不要となってこれを省略することができ、該ブロ
アの設置及び駆動に要する経費を削減することが可能と
なる。尚吸着時における塔内の負圧の程度は、排出側ラ
インに設けられる圧縮機や誘引ブロアによって生ずる負
圧の程度を考慮しながら、原料供給ラインに設けられる
調圧弁（或は絞り弁）を開閉することによって調整すれ
ばよい。

この様に本発明では、吸着塔通過ガスの圧縮又は誘引排
出によって生ずる負圧により原料ガスの吸着塔内への送
給を行ない、且つ負圧状態で吸着するものであるが、負
圧の程度が高すぎると吸着性ガスの吸着量が減少し、精
製効率が低下する恐れも出てくる。従って吸着時におけ
る負圧の程度は、原料ガスの目標処理量を確保し得る吸
引量（吸着塔内への送給量）が得られる最小限の負圧に
止めるべきであり、吸着性ガスや吸着材の種類或は吸着
材充填量等にもよるが最も一般的な操作圧力は 一２００ｍｍ　Ｈ２Ｏ〜−１０００ｍｍ　Ｈ２０↑ｏｒ
ｒ程度である。

［実施例］ 第１図は本発明の実施例を示す概略フロー図であり、基
本的な構成は第２図と同じであるので。

同一の部分には同一の符合を付している。即ち本例でも
切換弁Ａ１〜Ａ４、Ｂ、ｘｌｌｔ、Ｃ１〜Ｃ４の切換え
により各吸着塔Ａ−Ｃで吸着、再生、昇圧を行なうと共
に、これらの工程を順次繰り返すことによって吸着処理
を連続的に実施する点は第２図の例と同じである。特に
（１）脱着再生工程で吸着塔Ｃを封鎖し真空ポンプ６に
より吸引して塔Ｃ内を真空とすることにより吸着ガスを
脱着する点、及び（２）吸着塔通過ガスの一部をレシー
バタンク３から蓄圧流量調整弁４を通して脱着処理済み
の吸着塔Ｂへ送り、この塔Ｂ内を操作圧力付近まで昇圧
させる点は第２図の例と本質的に変わらない。

但し本発明では、原料ガス送給ラインに設けられる送給
ブロアを省略してこの部分に単なる調圧弁（又は流量調
整弁や絞り弁）８を設けた点で第２図の従来例とは異な
っている。即ち本例では圧縮機５の作動によって該圧縮
機５の上流側に形成される負圧を利用して吸着塔１内へ
原料ガスを吸引し、且つ調圧弁８により流入量を調整す
ることによって吸着処理の為の操作圧力をコントロール
しながら操作を行なうものである。従って第２図の従来
例で使用している送給ブロアが不要となり、その設置の
為のイニシャルコストが削減されると共に、駆動の為の
動力量も無くすことができランニングコストも低減する
ことができる。また吸着時の操作圧力は、圧縮ａ５によ
って形成される負圧の程度を考慮しながら調圧弁８の開
度を調整することにより一定に保つことができるので、
吸着効率が変動する様な恐れも生じない、尚吸着時の負
圧の程度は特に限定されないが、前述の如く吸着効率を
高レベルに保つという趣旨からすれば一２００＋ｓｍ　
Ｈ２Ｏ〜−１０００＋ｎ　Ｈ２Ｏ（７）範囲で操業する
ことが望まれる。

この様にして負圧状態で吸着処理を行ない、該吸着塔内
の吸着材が破過点の直前に至った時点でパルプ可変えを
行ない、第１図の吸着塔Ｃにその状態を示す如く切換弁
ｃｉ、ｃ３．ｃ４を閉じると共に切換弁Ｃ２のみを開き
、真空ポンプ６による吸引によって吸着塔内に真空を形
成し、吸着材に吸着されたガスの脱着処理が行なわれる
。このときの真空度は、脱着再生を効率良〈実施すると
いう意味から、設備的に許容される範囲で高レベルにす
ることが好ましいことは当然である。

脱着再生が完了した後は、第１図の吸着ｉＢにその状態
を示す如く切換弁Ｂｌ、Ｂ２．Ｂ４を閉じると共に切換
弁Ｂ３を開き、レシーバタンク３から蓄圧流量調整弁４
を通して流れてくる一部の吸着塔通過ガスを吸着塔Ｂ内
へ流入させ、塔内を吸着操作圧付近まで高めた状態で、
次工程としてまわってくる吸着工程の為に待機する。

この吸着→脱清再生→昇圧を適当な周期で順次繰り返す
ことによって連続的に処理が行なわれる。

尚第１図では３基の吸着塔Ａ−Ｃを並設し、昇圧工程を
独立して行なう例を示したが、吸着塔を２基並設し、１
つの吸着塔で吸着処理を開始する直前に予備昇圧を行な
う様にすることもでき、また４基以上の吸着塔を並設し
て吸着工程や脱着再生工程な２基以上の吸着塔で並行し
て行なう様にすることもできる。また本発明は吸着塔通
過ガス排出側ラインに負圧を形成し、その吸引作用で吸
着塔内へ原料ガスを流入させるところに特徴を有するも
のであり、該排出ラインを形成する為の手段としては、
圧縮機［往復圧縮機、遠心圧縮機（ターボ圧縮機、軸流
圧縮機１回転圧縮機等、吸引側に負圧を形成し得るもの
であればその機種、構造の如何□は一切問わない］の他
、単なる誘引排風機を使用することもできる。但し負圧
形成手段として圧縮機を使用し１回収ガスの圧縮と負圧
形成を同時に行なう様にすることは、駆動エネルギーの
有効利用という点で最も好ましい方法と言える。この他
、吸着塔の具体的な形状・機構酸は配管ラインの設計、
切換弁の付設位置等は、前記本発明の特徴を生かし得る
範囲で適宜変更することができ、それらは何れも本発明
の技術的範囲に含まれる。更に上記では空気からの酸素
ガス回収例を挙げ、吸着塔で除去すべきガスを吸着させ
て非吸着性ガスを回収する例を示したが、この他回収目
的のガスを吸着材に選択的に吸着させ、脱着再生工程で
放出されるガスを目的物として回収する場合にも同様に
適用することができる。　　。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、吸着塔通過ガスの
排出側ラインに形成される負圧を利用して原料ガスの吸
引を行なう様にしたので、従来例では必須とされていた
原料ガス送給プロアが不要となり、その設置に要する費
用が削減されると共に、その駆動に要する動力費も削減
することがでＳ％イニシャルコスト、ランニングコスト
共に低減を得ることになった。　、□　　　−

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例・を゛示すフロー図、第２図は
従来法を示すフロー図である。 １・・・フィルタ　　　　２・・・送給プロア３・・・
レシーバタンク　４・・・蓄圧流量調整弁５・・・圧縮
機　　　　　６・・・真空ポンプ８・・・調圧弁 Ａ、Ｂ、Ｃ・・・吸着塔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数個の圧力スイング吸着塔を並列に接続し、少なくと
   も吸着工程と脱着工程を組合わせて行なう圧力スイング
   吸着方法において、吸着工程は、吸着塔内を原料ガス供
   給ラインに連通すると共に吸着塔通過ガスを連続的に吸
   引通風して吸着塔内に負圧を形成することによって行な
   い、脱着工程は、吸着塔内を封鎖すると共に真空ポンプ
   で吸引して吸着塔内に真空を形成することによって行な
   うことを特徴とする圧力スイング吸着方法。