JPS6142071Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6142071Y2 JPS6142071Y2 JP1981173982U JP17398281U JPS6142071Y2 JP S6142071 Y2 JPS6142071 Y2 JP S6142071Y2 JP 1981173982 U JP1981173982 U JP 1981173982U JP 17398281 U JP17398281 U JP 17398281U JP S6142071 Y2 JPS6142071 Y2 JP S6142071Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxygen
- air
- gas
- compressor
- permeable
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
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Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
本考案は酸素収率を高めた空気分離装置に関す
る。
る。
従来からの空気分離装置では、大気を過器な
どによつて除塵した後、圧縮機によつて圧縮して
精留塔に供給し、その精留塔で酸素と窒素とを分
離している。ところが大気中には酸素が約21％程
度しか含まれていないので、酸素収率を向上させ
ることは困難であり、したがつて運転動力が比較
的大であり、精留塔などが比較的大形化してい
た。
どによつて除塵した後、圧縮機によつて圧縮して
精留塔に供給し、その精留塔で酸素と窒素とを分
離している。ところが大気中には酸素が約21％程
度しか含まれていないので、酸素収率を向上させ
ることは困難であり、したがつて運転動力が比較
的大であり、精留塔などが比較的大形化してい
た。
このような問題を解決する空気分離装置は、た
とえば特開昭53−26276に示されている。この先
行技術では、原料空気を吸着塔に通し、この吸着
塔では、原料空気中の酸素濃度を空気の酸素濃度
以上とし、圧縮機に導いている。
とえば特開昭53−26276に示されている。この先
行技術では、原料空気を吸着塔に通し、この吸着
塔では、原料空気中の酸素濃度を空気の酸素濃度
以上とし、圧縮機に導いている。
このような先行技術では、吸着塔の構成が比較
的大形であるという問題がある。
的大形であるという問題がある。
本考案の目的は、小形化が可能である空気分離
装置を提供することである。
装置を提供することである。
本考案は、圧縮機５によつて供給される空気を
深冷分離して酸素および窒素を製造するようにし
た空気分離装置において、前記圧縮機５の上流側
には酸素富化空気供給手段４が接続され、 この酸素富化空気供給手段４は、複数の気体透
過セル４４を有し、 気体透過セル４４は、外筒４５内に同心に筒状
の酸素選択透過膜４６が配置されて構成され、 外筒４５と酸素選択透過膜４６との間に透過ガ
ス室４７が形成され、 この透過ガス室４７は気体透過セル４４の軸線
方向一端部において閉塞され、気体透過セル４４
の軸線方向他端部における透過ガス室４７は、圧
縮機５の入口に接続され、 酸素選択透過膜４６の内部空間の前記他端部側
は、誘引送風機５１に接続され、酸素選択透過膜
４６の内部空間の前記他端部側は、大気に開放さ
れていることを特徴とする空気分離装置である。
深冷分離して酸素および窒素を製造するようにし
た空気分離装置において、前記圧縮機５の上流側
には酸素富化空気供給手段４が接続され、 この酸素富化空気供給手段４は、複数の気体透
過セル４４を有し、 気体透過セル４４は、外筒４５内に同心に筒状
の酸素選択透過膜４６が配置されて構成され、 外筒４５と酸素選択透過膜４６との間に透過ガ
ス室４７が形成され、 この透過ガス室４７は気体透過セル４４の軸線
方向一端部において閉塞され、気体透過セル４４
の軸線方向他端部における透過ガス室４７は、圧
縮機５の入口に接続され、 酸素選択透過膜４６の内部空間の前記他端部側
は、誘引送風機５１に接続され、酸素選択透過膜
４６の内部空間の前記他端部側は、大気に開放さ
れていることを特徴とする空気分離装置である。
以下、図面に基づいて本考案の実施例を説明す
る。第１図は本考案の一実施例の系統図である。
原料である空気は、空気吸入管１から吸入され、
過器３および酸素富化空気供給手段４を順に備
える管路２を介して圧縮機５に導かれる。その間
に空気は過器３で除塵された後、酸素富化空気
供給手段４で約30〜35％程度に酸素富化される。
酸素富化された空気は水洗浄塔６に導入される。
この水洗浄塔６の上部にはポンプ７を備える管路
８から水が供給されており、前記空気は水洗浄塔
６内で水と接触することにより、洗浄、冷却され
る。洗浄後の水は水洗浄塔６の下部から管路９を
介して排出される。
る。第１図は本考案の一実施例の系統図である。
原料である空気は、空気吸入管１から吸入され、
過器３および酸素富化空気供給手段４を順に備
える管路２を介して圧縮機５に導かれる。その間
に空気は過器３で除塵された後、酸素富化空気
供給手段４で約30〜35％程度に酸素富化される。
酸素富化された空気は水洗浄塔６に導入される。
この水洗浄塔６の上部にはポンプ７を備える管路
８から水が供給されており、前記空気は水洗浄塔
６内で水と接触することにより、洗浄、冷却され
る。洗浄後の水は水洗浄塔６の下部から管路９を
介して排出される。
水洗浄塔６で洗浄、冷却された空気は、管路１
０、高温切替式熱交換器１３、管路１１、低温切
替式熱交換器１４および管路１２を経て、精留塔
１５の高圧精留部１９に導入される。高温切替式
熱交換器１３および低温切替式熱交換器１４にお
いて、空気は矢符１６で示す製品酸素ガス、矢符
１７で示す窒素ガス、および矢符１８で示す廃窒
素ガスと熱交換して液化点近くまで冷却され、空
気中の水分および炭酸ガスは流路内で凝縮、固化
する。この凝縮、固化した水分および炭酸ガス
は、周期的に切替えられて廃窒素ガスが前記流路
を流通することにより、昇華、除去される。
０、高温切替式熱交換器１３、管路１１、低温切
替式熱交換器１４および管路１２を経て、精留塔
１５の高圧精留部１９に導入される。高温切替式
熱交換器１３および低温切替式熱交換器１４にお
いて、空気は矢符１６で示す製品酸素ガス、矢符
１７で示す窒素ガス、および矢符１８で示す廃窒
素ガスと熱交換して液化点近くまで冷却され、空
気中の水分および炭酸ガスは流路内で凝縮、固化
する。この凝縮、固化した水分および炭酸ガス
は、周期的に切替えられて廃窒素ガスが前記流路
を流通することにより、昇華、除去される。
精留塔１５は、空気の予備分離を行なうための
高圧精留部１９と、空気の最終分離を行なうため
の低圧精留部２０とを備える。高圧精留部１９の
底部から管路２１によつて抜き出された酸素分に
富む液体空気は、液体空気過器２２によつてア
セチレンその他の炭化水素分を除去された後、液
体空気過冷却器２３で過冷却され、管路２４を介
して低圧精留部２０の途中に供給される。また高
圧精留部１９の途中から管路２５で抜き出された
液体窒素は、窒素過冷却器２６で過冷却された
後、管路２７を介して低圧精留部２０の上部に供
給される。さらに、低圧精留部２０の底部から管
路２８によつて抜き出された液体酸素は液体酸素
過器２９で過された後、一部分は製造液体酸
素として貯槽５２に貯留し、残部は主蒸発器３０
で蒸発され、管路３１によつて低圧精留部２０の
底部に戻される。なお、主蒸発器３０には高圧精
留部１９の上部から管路３２を介して窒素ガスが
供給されており、主蒸発器３０で凝縮した窒素は
管路３３を介して高圧精留部１９の上部に戻され
る。
高圧精留部１９と、空気の最終分離を行なうため
の低圧精留部２０とを備える。高圧精留部１９の
底部から管路２１によつて抜き出された酸素分に
富む液体空気は、液体空気過器２２によつてア
セチレンその他の炭化水素分を除去された後、液
体空気過冷却器２３で過冷却され、管路２４を介
して低圧精留部２０の途中に供給される。また高
圧精留部１９の途中から管路２５で抜き出された
液体窒素は、窒素過冷却器２６で過冷却された
後、管路２７を介して低圧精留部２０の上部に供
給される。さらに、低圧精留部２０の底部から管
路２８によつて抜き出された液体酸素は液体酸素
過器２９で過された後、一部分は製造液体酸
素として貯槽５２に貯留し、残部は主蒸発器３０
で蒸発され、管路３１によつて低圧精留部２０の
底部に戻される。なお、主蒸発器３０には高圧精
留部１９の上部から管路３２を介して窒素ガスが
供給されており、主蒸発器３０で凝縮した窒素は
管路３３を介して高圧精留部１９の上部に戻され
る。
低圧精留部２０の下部からは管路３４を介して
酸素が抜き出され、酸素セパレータ３５から低温
切替式熱交換器１４、管路３６および高温切替式
熱交換器１３を介して、矢符１６で示すように製
品として酸素ガスが取り出される。また高圧精留
部１９の上部からは管路３７を介して窒素が抜き
出され、この窒素の一部は低温切替式熱交換器１
４、管路３８および高温切替式熱交換器１３を経
て、矢符１７で示すように取り出される。残余の
窒素は管路３９を介して膨張タービン４０に導か
れ、この膨張タービン４０で断熱膨張される。こ
の膨張タービン４０による断熱膨張が系全体の寒
冷源となる。一方、高圧精留部２０の貯部から管
路４１を介して抜き出された廃窒素ガスは、窒素
過冷却器２６および液体空気過冷却器２３を流過
した後、管路４２を経て低温切替式熱交換器１４
に導かれる。この管路４２の途中には前述の膨張
タービン４０で冷却された窒素が混入される。
酸素が抜き出され、酸素セパレータ３５から低温
切替式熱交換器１４、管路３６および高温切替式
熱交換器１３を介して、矢符１６で示すように製
品として酸素ガスが取り出される。また高圧精留
部１９の上部からは管路３７を介して窒素が抜き
出され、この窒素の一部は低温切替式熱交換器１
４、管路３８および高温切替式熱交換器１３を経
て、矢符１７で示すように取り出される。残余の
窒素は管路３９を介して膨張タービン４０に導か
れ、この膨張タービン４０で断熱膨張される。こ
の膨張タービン４０による断熱膨張が系全体の寒
冷源となる。一方、高圧精留部２０の貯部から管
路４１を介して抜き出された廃窒素ガスは、窒素
過冷却器２６および液体空気過冷却器２３を流過
した後、管路４２を経て低温切替式熱交換器１４
に導かれる。この管路４２の途中には前述の膨張
タービン４０で冷却された窒素が混入される。
第２図は酸素富化空気供給手段４の構成を簡略
化して示す斜視図である。酸素富化空気供給手段
４のケーシング４３内には、複数（図示８個）の
気体透過セル４４が配置される。これらの気体透
過セルは第３図で示すように、外筒４５内に円筒
状の酸素選択透過膜４６を同心に配置して成り、
外筒４５と酸素選択透過膜４６との間には透過ガ
ス室４７が形成される。酸素富化すべき空気は管
路４８を介して酸素選択透過膜４６の一端（第３
図の下端）から流入し、酸素選択透過膜４６の他
端に接続された管路４９から導出される。酸素選
択透過膜４６としては、たとえばポリジメチルシ
ロキサンのような高分子膜が用いられ、酸素選択
透過率１０-10〜１０-7（cc・cm／cm2・sec・cm・
Hg）であつて、酸素透過率と窒素透過率との比
が２以上の選択性を有する膜が好適である。透過
ガス室４７には管路５０が接続される。
化して示す斜視図である。酸素富化空気供給手段
４のケーシング４３内には、複数（図示８個）の
気体透過セル４４が配置される。これらの気体透
過セルは第３図で示すように、外筒４５内に円筒
状の酸素選択透過膜４６を同心に配置して成り、
外筒４５と酸素選択透過膜４６との間には透過ガ
ス室４７が形成される。酸素富化すべき空気は管
路４８を介して酸素選択透過膜４６の一端（第３
図の下端）から流入し、酸素選択透過膜４６の他
端に接続された管路４９から導出される。酸素選
択透過膜４６としては、たとえばポリジメチルシ
ロキサンのような高分子膜が用いられ、酸素選択
透過率１０-10〜１０-7（cc・cm／cm2・sec・cm・
Hg）であつて、酸素透過率と窒素透過率との比
が２以上の選択性を有する膜が好適である。透過
ガス室４７には管路５０が接続される。
各気体透過セル４４の管路４８は、管路２にお
ける過器３の下流側の部分２ａに共通に接続さ
れる。また各気体透過セル４４の管路５０は、管
路２における圧縮機５の上流側の部分２ｂに共通
に連結される。さらに各管路４９は、誘引送風機
５１に共通に接続される。
ける過器３の下流側の部分２ａに共通に接続さ
れる。また各気体透過セル４４の管路５０は、管
路２における圧縮機５の上流側の部分２ｂに共通
に連結される。さらに各管路４９は、誘引送風機
５１に共通に接続される。
圧縮機５によつて各透過ガス室４７は、たとえ
ば−600mmHg程度の負圧となり、それによつて
酸素選択透過膜４６にによる空気の透過が生じ
る。空気の透過が生じ始めると、酸素選択透過膜
４６の表面に難透過性気体の分極が生じ、空気か
らの酸素の分離が阻害される。そのため誘引送風
機５１によつて新しい空気が常に供給され、前記
分離阻害が防止される。
ば−600mmHg程度の負圧となり、それによつて
酸素選択透過膜４６にによる空気の透過が生じ
る。空気の透過が生じ始めると、酸素選択透過膜
４６の表面に難透過性気体の分極が生じ、空気か
らの酸素の分離が阻害される。そのため誘引送風
機５１によつて新しい空気が常に供給され、前記
分離阻害が防止される。
このような酸素富化空気供給手段４によつて約
30〜35％程度に酸素富化された空気を供給するこ
とにより、本件空気分離装置による酸素収率は著
しく向上する。しかも供給する空気量が比較的小
量ですむので、運転動力が低減されるとともに、
圧縮機５や精留塔１５などが小形化される。
30〜35％程度に酸素富化された空気を供給するこ
とにより、本件空気分離装置による酸素収率は著
しく向上する。しかも供給する空気量が比較的小
量ですむので、運転動力が低減されるとともに、
圧縮機５や精留塔１５などが小形化される。
たとえば通常の空気を原料としたときの電力原
単位が1.2KWH／Nm3・O2であつたとすると、本
件空気分離装置で酸素濃度30％の空気を用いたと
きの電力原単位は約1.05KWH／Nm3・O2とな
り、しかも酸素収量は1.5倍となる。
単位が1.2KWH／Nm3・O2であつたとすると、本
件空気分離装置で酸素濃度30％の空気を用いたと
きの電力原単位は約1.05KWH／Nm3・O2とな
り、しかも酸素収量は1.5倍となる。
上述ごとく本考案では、酸素選択透過膜で酸素
富化された空気を用いるので、酸素収率が向上す
るとともに、消費動力が低減され、しかも機器の
小形化が達成される。
富化された空気を用いるので、酸素収率が向上す
るとともに、消費動力が低減され、しかも機器の
小形化が達成される。
特に本考案では、複数の気体透過セル４４は、
外筒４５内に同心に筒状の酸素選択透過膜４６が
配置されて構成されており、外筒４５と酸素選択
透過膜４６との間の透過ガス室４７は、その気体
透過セル４４の軸線方向一端部（第３図の上端
部）において閉塞され、軸線方向他端部（第３図
の下端部）が圧縮機５の入口に接続され、酸素選
択透過膜４６の内部空間の前記一端部側は、誘引
送風機５１に接続され、その酸素選択透過膜４６
の内部空間の前記他端部側は、前述の実施例では
管路４８，２ａなどを介して大気に開放されてい
る。すなわち気体透過セル４４の軸線方向他端部
において、酸素選択透過膜４６の内部空間に原料
と成る空気が吸入され、しかもこの他端部におい
て透過ガス室４７が圧縮機５の入口に接続されて
いるので、圧縮機５には、気体透過セル４４の前
記他端部において効率良く酸素が選択的に透過さ
れて酸素富化された空気が、供給されることにな
る。こうして効率良く酸素富化された空気が、圧
縮機５に導かれる。したがつて酸素富化空気供給
手段４が小形化され、前述の先行技術に関連して
述べた吸着塔に比べて設備が小形化されることに
なるとともに、構成が簡単である。
外筒４５内に同心に筒状の酸素選択透過膜４６が
配置されて構成されており、外筒４５と酸素選択
透過膜４６との間の透過ガス室４７は、その気体
透過セル４４の軸線方向一端部（第３図の上端
部）において閉塞され、軸線方向他端部（第３図
の下端部）が圧縮機５の入口に接続され、酸素選
択透過膜４６の内部空間の前記一端部側は、誘引
送風機５１に接続され、その酸素選択透過膜４６
の内部空間の前記他端部側は、前述の実施例では
管路４８，２ａなどを介して大気に開放されてい
る。すなわち気体透過セル４４の軸線方向他端部
において、酸素選択透過膜４６の内部空間に原料
と成る空気が吸入され、しかもこの他端部におい
て透過ガス室４７が圧縮機５の入口に接続されて
いるので、圧縮機５には、気体透過セル４４の前
記他端部において効率良く酸素が選択的に透過さ
れて酸素富化された空気が、供給されることにな
る。こうして効率良く酸素富化された空気が、圧
縮機５に導かれる。したがつて酸素富化空気供給
手段４が小形化され、前述の先行技術に関連して
述べた吸着塔に比べて設備が小形化されることに
なるとともに、構成が簡単である。
第１図は本考案の一実施例の系統図、第２図は
酸素富化空気供給手段４を簡略化して示す斜視
図、第３図は気体透過セル４４の縦断面図であ
る。 ４……酸素富化空気供給手段、５……圧縮機、
４６……酸素選択透過膜。
酸素富化空気供給手段４を簡略化して示す斜視
図、第３図は気体透過セル４４の縦断面図であ
る。 ４……酸素富化空気供給手段、５……圧縮機、
４６……酸素選択透過膜。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 圧縮機５によつて供給される空気を深冷分離し
て酸素および窒素を製造するようにした空気分離
装置において、前記圧縮機５の上流側には酸素富
化空気供給手段４が接続され、 この酸素富化空気供給手段４は、複数の気体透
過セル４４を有し、 気体透過セル４４は、外筒４５内に同心に筒状
の酸素選択透過膜４６が配置されて構成され、 外筒４５と酸素選択透過膜４６との間に透過ガ
ス室４７が形成され、 この透過ガス室４７は気体透過セル４４の軸線
方向一端部において閉塞され、気体透過セル４４
の軸線方向他端部における透過ガス室４７は、圧
縮機５の入口に接続され、 酸素選択透過膜４６の内部空間の前記一端部側
は、誘引送風機５１に接続され、酸素選択透過膜
４６の内部空間の前記他端部側は、大気に開放さ
れていることを特徴とする空気分離装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17398281U JPS5878494U (ja) | 1981-11-20 | 1981-11-20 | 空気分離装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17398281U JPS5878494U (ja) | 1981-11-20 | 1981-11-20 | 空気分離装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5878494U JPS5878494U (ja) | 1983-05-27 |
| JPS6142071Y2 true JPS6142071Y2 (ja) | 1986-11-29 |
Family
ID=29965914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17398281U Granted JPS5878494U (ja) | 1981-11-20 | 1981-11-20 | 空気分離装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5878494U (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008150260A (ja) * | 2006-12-19 | 2008-07-03 | Canon Machinery Inc | 酸素ポンプ |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58151305A (ja) * | 1982-03-03 | 1983-09-08 | Nippon Sanso Kk | 酸素の製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5326276A (en) * | 1976-08-25 | 1978-03-10 | Hitachi Ltd | Liquefying separation method of air |
-
1981
- 1981-11-20 JP JP17398281U patent/JPS5878494U/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5326276A (en) * | 1976-08-25 | 1978-03-10 | Hitachi Ltd | Liquefying separation method of air |
Cited By (1)
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| JP2008150260A (ja) * | 2006-12-19 | 2008-07-03 | Canon Machinery Inc | 酸素ポンプ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5878494U (ja) | 1983-05-27 |
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