JPS6287402A - 空気から高純度窒素を分離回収する方法 - Google Patents
空気から高純度窒素を分離回収する方法Info
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- JPS6287402A JPS6287402A JP60213489A JP21348985A JPS6287402A JP S6287402 A JPS6287402 A JP S6287402A JP 60213489 A JP60213489 A JP 60213489A JP 21348985 A JP21348985 A JP 21348985A JP S6287402 A JPS6287402 A JP S6287402A
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- nitrogen
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- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (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】
［産業上の利用分野］
本発明は、圧力スイング式吸着法を利用し空気から高純
度窒素を高収率で回収することのできる技術に関するも
のである。
度窒素を高収率で回収することのできる技術に関するも
のである。
［従来の技術１
周知の通り空気には約４１５体積％の窒素と約１７５体
積％の酸素が含まれているところから、これらを高純度
の酸素又は窒素として分離回収し有効利用することはか
なり以前から実用化されている。殊に圧力スイング式吸
着法によれば、適正な吸着剤を選釈使用し加圧・減圧を
繰り返すことによって、例えば窒素を選択的に吸着除去
して高純度の酸素を回収し、又選択的に吸着した窒素を
減圧脱着することによって高純度の窒素を回収すること
ができ、しかもこれらの操作は複数の吸着塔を組合わせ
たバルブ操作によって連続切換え運転が可能であるとこ
ろから最近急速に普及してきており、また改良研究も種
々提案されている。例えば特公昭５４−２２４２８号公
報には、圧力スイング吸着法を利用して空気から高純度
の酸素を回収する方法が開示されており、又特公昭５４
−３８２３号公報にも同様に圧力スイング吸着法を利用
して空気から高純度の酸素及び窒素を回収する方法が開
示されている。例えば特公昭５４−２２４２８号に記載
された技術は特殊な吸着剤を使用するところに最大の特
徴を有するものであるが、その他、操業面では吸着塔ｙ
１圧川ガスとして高純度の酸素を使用し、吸着処理ガス
中への窒素の混入を可及的に防ＩＩ： して回収酸素の
純１■を高めるという点にも特徴が存在している。また
特公昭５４−３８２３号公報には、易吸着成分と難吸着
成分を含む混合ガス、例えば空気から高純度の酸素と窒
素を分離回収する技術が開示されており、この方法によ
ると、（ａ）吸着処理に程で高純度の酸素を得る為にｙ
１圧ガスとして酸素純度の高いガスを使用し、（ｂ）一
方説着丁程では該脱着に先ｊ′ｆっで高純度の窒素ガス
で吸着塔内を洗浄し、塔内の酸素を可及的に除去した後
減圧説着を行なうことにより高純度の窒素ガスを１すて
いる。
積％の酸素が含まれているところから、これらを高純度
の酸素又は窒素として分離回収し有効利用することはか
なり以前から実用化されている。殊に圧力スイング式吸
着法によれば、適正な吸着剤を選釈使用し加圧・減圧を
繰り返すことによって、例えば窒素を選択的に吸着除去
して高純度の酸素を回収し、又選択的に吸着した窒素を
減圧脱着することによって高純度の窒素を回収すること
ができ、しかもこれらの操作は複数の吸着塔を組合わせ
たバルブ操作によって連続切換え運転が可能であるとこ
ろから最近急速に普及してきており、また改良研究も種
々提案されている。例えば特公昭５４−２２４２８号公
報には、圧力スイング吸着法を利用して空気から高純度
の酸素を回収する方法が開示されており、又特公昭５４
−３８２３号公報にも同様に圧力スイング吸着法を利用
して空気から高純度の酸素及び窒素を回収する方法が開
示されている。例えば特公昭５４−２２４２８号に記載
された技術は特殊な吸着剤を使用するところに最大の特
徴を有するものであるが、その他、操業面では吸着塔ｙ
１圧川ガスとして高純度の酸素を使用し、吸着処理ガス
中への窒素の混入を可及的に防ＩＩ： して回収酸素の
純１■を高めるという点にも特徴が存在している。また
特公昭５４−３８２３号公報には、易吸着成分と難吸着
成分を含む混合ガス、例えば空気から高純度の酸素と窒
素を分離回収する技術が開示されており、この方法によ
ると、（ａ）吸着処理に程で高純度の酸素を得る為にｙ
１圧ガスとして酸素純度の高いガスを使用し、（ｂ）一
方説着丁程では該脱着に先ｊ′ｆっで高純度の窒素ガス
で吸着塔内を洗浄し、塔内の酸素を可及的に除去した後
減圧説着を行なうことにより高純度の窒素ガスを１すて
いる。
［発明が解決しようとする問題点１
ところがこれらの方法は、何れも高純度の酸素又は窒素
を得る為にｙ１圧ガスとして相当ｂ１の高純度酸素を使
用し、或は窒素の１悦着回収に先立って相当量の高純度
窒素を洗炸用ガスとして使用する為、これらの消費星を
差し引けば酸素や窒素の分離回収率は必ずしも高い値が
得られるとは言えない。本発明はこうした状況のもとで
殊に窒素の回収に主眼を置き、空気から高純度の窒素を
収率良く分離回収することのできる技術を確立しようと
するものである。
を得る為にｙ１圧ガスとして相当ｂ１の高純度酸素を使
用し、或は窒素の１悦着回収に先立って相当量の高純度
窒素を洗炸用ガスとして使用する為、これらの消費星を
差し引けば酸素や窒素の分離回収率は必ずしも高い値が
得られるとは言えない。本発明はこうした状況のもとで
殊に窒素の回収に主眼を置き、空気から高純度の窒素を
収率良く分離回収することのできる技術を確立しようと
するものである。
Ｅ問題点を解決する為の手段］
本発明に係る高純度窒素の分離回収方法は、圧力スイン
グ式吸着法を利用し、並列に配設した複数の窒素吸着塔
により空気中の窒素の吸着と該窒素の脱着回収を順次繰
返して実施するに当たり、ｙ１圧ガスとして原料空気を
利用する他、減圧による窒素の脱着回収に先立って該吸
着塔内に、他の吸着塔から脱着回収される高純度窒素の
一部を供給して該吸着塔内に残留する不純０２を置換除
去し、その置換廃ガスは更に他の吸着塔へ送って窒素を
吸着させるところに要旨を有するものである。
グ式吸着法を利用し、並列に配設した複数の窒素吸着塔
により空気中の窒素の吸着と該窒素の脱着回収を順次繰
返して実施するに当たり、ｙ１圧ガスとして原料空気を
利用する他、減圧による窒素の脱着回収に先立って該吸
着塔内に、他の吸着塔から脱着回収される高純度窒素の
一部を供給して該吸着塔内に残留する不純０２を置換除
去し、その置換廃ガスは更に他の吸着塔へ送って窒素を
吸着させるところに要旨を有するものである。
［作用］
本発明では窒素吸着能の優れた吸着剤を充填してなる複
数の吸着塔を並列に配設し、これらを順次切換え運転す
ることにより空気中の窒素の吸着、及び吸着窒素の脱着
回収を行なうものであるが、この間の窒素の純ＩＷ及び
回収率を高めるべく以下に詳述する様な工夫を加えてい
る。
数の吸着塔を並列に配設し、これらを順次切換え運転す
ることにより空気中の窒素の吸着、及び吸着窒素の脱着
回収を行なうものであるが、この間の窒素の純ＩＷ及び
回収率を高めるべく以下に詳述する様な工夫を加えてい
る。
第１図は木発１Ｎ＋の実施例を示すフロー図であり、３
基の吸着剤充填塔Ａ、Ｂ、Ｃを併設しパルプ切替えによ
って連続運転することができる様に構成きれている。そ
して原料空気は圧縮機りで例え”ば４．ＯＫｇ／ｃｙａ
２ ・Ｇ程度まで圧縮した後、前処理塔Ｅで水分や炭
酸ガス塔の不純物を除去し、原料空気導入ラインＴ、
ｌ から充填塔Ａ（又はＢ。
基の吸着剤充填塔Ａ、Ｂ、Ｃを併設しパルプ切替えによ
って連続運転することができる様に構成きれている。そ
して原料空気は圧縮機りで例え”ば４．ＯＫｇ／ｃｙａ
２ ・Ｇ程度まで圧縮した後、前処理塔Ｅで水分や炭
酸ガス塔の不純物を除去し、原料空気導入ラインＴ、
ｌ から充填塔Ａ（又はＢ。
Ｃ）へ送られる。そして充ｆａｔ塔Ａ’（又はＢ 、
Ｃ）による吸着が終了後は脱着回収が行なわれるが、こ
の工程は、脱着窒素回収ラインＬ２に接続した真空ポン
プＦを作動して充填塔Ａ（又はＢ 、 Ｃ）内を減圧す
ることにより吸着窒素を脱着し、回収される窒素は順次
貯留タンクＧへ送る。尚回収窒素の一部は、真空ポンプ
Ｆの下流側から抜き出して所定の充填塔へ送り、塔内を
洗浄することにより回収窒素の純度アップを図る（図中
Ｌ３は洗浄用窒素供給ラインを示す）。
Ｃ）による吸着が終了後は脱着回収が行なわれるが、こ
の工程は、脱着窒素回収ラインＬ２に接続した真空ポン
プＦを作動して充填塔Ａ（又はＢ 、 Ｃ）内を減圧す
ることにより吸着窒素を脱着し、回収される窒素は順次
貯留タンクＧへ送る。尚回収窒素の一部は、真空ポンプ
Ｆの下流側から抜き出して所定の充填塔へ送り、塔内を
洗浄することにより回収窒素の純度アップを図る（図中
Ｌ３は洗浄用窒素供給ラインを示す）。
以下、各充填塔Ａ、Ｂ、Ｃを切換え運転し、窒素の吸着
、脱着回収、塔内洗浄等を連続的に行なう手法を、バル
ブ１〜２１の開閉操作、第２図（充填塔Ａ、Ｂ、Ｃ内の
圧力変動パターン）及び第３図（充填塔Ａ、Ｂ、Ｃ内の
窒素濃度変動パターン）を含めて具体的に説明する。充
填塔Ａによる空気中窒素の吸着を行なう場合（この時点
で充填塔Ｂ、Ｃの吸着操作は完了しているものとする）
は、バルブ２を開とし他のバルブはすべて閉の状態とし
、前処理塔Ｅで清浄化された空気を導入ラインＬ１から
バルブ２を通して充填塔Ａ内へ供給し、該塔Ａ内を所定
の圧力（通常８００Ｔｏｒｒ程度）に高める。次いでバ
ルブ４を開き、塔内を所定圧力に維持しつつバルブ２が
ら空気を送り込むことにより、窒素の吸着が行なわれる
。この間非吸着成分（主として酸素）はバルブ４から排
気ラインＬ４を通して系外へ放出される。窒素の吸着が
完了すると該充填塔Ａは一旦体Ｉトさせる。この間充填
塔Ｃでは、バルブ１８のみを開として真空ポンプＦによ
る吸着窒素の脱着１ｎＩｌ収が行なわれ、回収窒素（高
純度窒素）は貯留タンクＧへ貯留されると共に、 一部
の高純１■窒素は真空ポンプＦの下流側から抜き出し、
浄化用窒素供給ラインＬ３からバルブ１１を通して充填
塔Ｂへ送り込み、充填塔Ｂ内へ一緒に吸着されている酸
素を窒素で置換すると共に、充■１塔Ｂ内を高純度窒素
で充満Ｓせる。置換排カス中には多聞の酸素が含まれて
いるので、当初の置換梼刀スはバルブ２０から排ガスラ
インＬ５を通して系外へ排出する。そして塔Ｂ内の排ガ
ス置換がすすむにつれて該ＩＪｌガス中の窒素濃度は徐
々に高くなってくるが、その窒素濃度が空気中の窒素濃
度よりも高くなった時点で、バルブ２０を閉、バルブ３
を開とし、窒素濃度の高い排ガスは充１１１塔Ａ内へ送
り、該置換排ガス中の窒素を捕集すると共に塔内な窒素
濃度の高い該排ガスで置換し、残りのガスはバルブ１か
ら排ガスラインＬ５を経て系外へ放出する。この間に充
填塔Ｂ内は、バルブ１１から送られてくる高純度窒素で
完全置換され、不純酸素の混入醍は実質的に皆無となる
。こうして充填塔Ｂ内の窒素置換が完了すると、該充填
塔Ｂに付随するバルブのうち１２のみを開とし他のバル
ブ３．７．８．１Ｏ１１１，２０はすべて閉として減圧
回収ラインＬ２を通して充填塔Ｂ内を減圧し、吸着窒素
の脱着回収が行なわれる。この間充填塔Ｃでは、バルブ
１４から送り込まれる空気による昇圧及び窒素の吸着が
行われる。また充＠塔Ｂから回収される高純度窒素の一
部は浄化用窒素供給ラインＬ３からバルブ５を経て充填
塔Ａ内へ送り込まれ、塔内に一緒に吸着されている酸素
を置換すると共に塔内の空気を高純度窒素で置換し、置
換排ガスは吸着処理を終えた充填塔Ｃへ送り、該充填塔
Ｃ内における窒素濃度アップに利用される。充填塔Ｂの
脱着回収が終了すると、該充填塔Ｂは昇圧及び吸着工程
に切替えると共に、充填塔Ａは脱着回収工程、充填塔Ｃ
は塔内窒素洗浄工程に切替え、これらの操作を繰り返す
ことによって第２．３図に示す如く連続操業が行なわれ
る。尚上記切換え周期は各充填塔Ａ、Ｂ、Ｃ内に充填さ
れた吸着剤の性能や充填に或は空気の供給速度（処理量
）等に応じて適宜定めるべきものであって、−・律に定
めることはできない。又図例では３基の充填塔を組合せ
て実施する例を、１ぺしたが、２基或は４基以１−の充
填塔を用いて切換え辻転することも勿論可能であり、配
管構造についても必要により任意に設工１変更を加える
こよができる。またｖｒｐｊ！え用のバルブ操作は、電
磁バルブやタイマーを組合わせて自動化することも好ま
しく、それらの程度の変更はすべて本発明の技術的範囲
に含まれる。
、脱着回収、塔内洗浄等を連続的に行なう手法を、バル
ブ１〜２１の開閉操作、第２図（充填塔Ａ、Ｂ、Ｃ内の
圧力変動パターン）及び第３図（充填塔Ａ、Ｂ、Ｃ内の
窒素濃度変動パターン）を含めて具体的に説明する。充
填塔Ａによる空気中窒素の吸着を行なう場合（この時点
で充填塔Ｂ、Ｃの吸着操作は完了しているものとする）
は、バルブ２を開とし他のバルブはすべて閉の状態とし
、前処理塔Ｅで清浄化された空気を導入ラインＬ１から
バルブ２を通して充填塔Ａ内へ供給し、該塔Ａ内を所定
の圧力（通常８００Ｔｏｒｒ程度）に高める。次いでバ
ルブ４を開き、塔内を所定圧力に維持しつつバルブ２が
ら空気を送り込むことにより、窒素の吸着が行なわれる
。この間非吸着成分（主として酸素）はバルブ４から排
気ラインＬ４を通して系外へ放出される。窒素の吸着が
完了すると該充填塔Ａは一旦体Ｉトさせる。この間充填
塔Ｃでは、バルブ１８のみを開として真空ポンプＦによ
る吸着窒素の脱着１ｎＩｌ収が行なわれ、回収窒素（高
純度窒素）は貯留タンクＧへ貯留されると共に、 一部
の高純１■窒素は真空ポンプＦの下流側から抜き出し、
浄化用窒素供給ラインＬ３からバルブ１１を通して充填
塔Ｂへ送り込み、充填塔Ｂ内へ一緒に吸着されている酸
素を窒素で置換すると共に、充■１塔Ｂ内を高純度窒素
で充満Ｓせる。置換排カス中には多聞の酸素が含まれて
いるので、当初の置換梼刀スはバルブ２０から排ガスラ
インＬ５を通して系外へ排出する。そして塔Ｂ内の排ガ
ス置換がすすむにつれて該ＩＪｌガス中の窒素濃度は徐
々に高くなってくるが、その窒素濃度が空気中の窒素濃
度よりも高くなった時点で、バルブ２０を閉、バルブ３
を開とし、窒素濃度の高い排ガスは充１１１塔Ａ内へ送
り、該置換排ガス中の窒素を捕集すると共に塔内な窒素
濃度の高い該排ガスで置換し、残りのガスはバルブ１か
ら排ガスラインＬ５を経て系外へ放出する。この間に充
填塔Ｂ内は、バルブ１１から送られてくる高純度窒素で
完全置換され、不純酸素の混入醍は実質的に皆無となる
。こうして充填塔Ｂ内の窒素置換が完了すると、該充填
塔Ｂに付随するバルブのうち１２のみを開とし他のバル
ブ３．７．８．１Ｏ１１１，２０はすべて閉として減圧
回収ラインＬ２を通して充填塔Ｂ内を減圧し、吸着窒素
の脱着回収が行なわれる。この間充填塔Ｃでは、バルブ
１４から送り込まれる空気による昇圧及び窒素の吸着が
行われる。また充＠塔Ｂから回収される高純度窒素の一
部は浄化用窒素供給ラインＬ３からバルブ５を経て充填
塔Ａ内へ送り込まれ、塔内に一緒に吸着されている酸素
を置換すると共に塔内の空気を高純度窒素で置換し、置
換排ガスは吸着処理を終えた充填塔Ｃへ送り、該充填塔
Ｃ内における窒素濃度アップに利用される。充填塔Ｂの
脱着回収が終了すると、該充填塔Ｂは昇圧及び吸着工程
に切替えると共に、充填塔Ａは脱着回収工程、充填塔Ｃ
は塔内窒素洗浄工程に切替え、これらの操作を繰り返す
ことによって第２．３図に示す如く連続操業が行なわれ
る。尚上記切換え周期は各充填塔Ａ、Ｂ、Ｃ内に充填さ
れた吸着剤の性能や充填に或は空気の供給速度（処理量
）等に応じて適宜定めるべきものであって、−・律に定
めることはできない。又図例では３基の充填塔を組合せ
て実施する例を、１ぺしたが、２基或は４基以１−の充
填塔を用いて切換え辻転することも勿論可能であり、配
管構造についても必要により任意に設工１変更を加える
こよができる。またｖｒｐｊ！え用のバルブ操作は、電
磁バルブやタイマーを組合わせて自動化することも好ま
しく、それらの程度の変更はすべて本発明の技術的範囲
に含まれる。
［発明の効果］
本発明は以」二の様に構成されるが、あくまでも空気か
ら高純度窒素の専用回収法として開発されたものであり
、吸着剤充填塔のＶｔ圧ガスとして空気をそのまま使用
しているので、酸素を封圧ガスとする従来法に比べて窒
素の吸着を経済的に効率良く行なうことができ、また脱
着回収される高純度窒素の一部を塔内浄化用ガスとして
利用する構成としているので高純ＩＷの窒素を回収する
ことができ、しかも塔内洗浄に用いた高純度窒素は再度
他の吸着剤充填塔に通して窒素の吸着捕集を行なう様に
しているので窒素の回収率も高められる等、実用に即し
た多くの利益を享受することができる。
ら高純度窒素の専用回収法として開発されたものであり
、吸着剤充填塔のＶｔ圧ガスとして空気をそのまま使用
しているので、酸素を封圧ガスとする従来法に比べて窒
素の吸着を経済的に効率良く行なうことができ、また脱
着回収される高純度窒素の一部を塔内浄化用ガスとして
利用する構成としているので高純ＩＷの窒素を回収する
ことができ、しかも塔内洗浄に用いた高純度窒素は再度
他の吸着剤充填塔に通して窒素の吸着捕集を行なう様に
しているので窒素の回収率も高められる等、実用に即し
た多くの利益を享受することができる。
第１図は本発明の実施例を示す概略フロー図、第２．３
図は、連続操業峙における各吸着剤充填塔内の圧力変動
パターン及び窒素濃度変動パターンを例示する図である
。 Ａ、Ｂ、Ｃ・・・吸着剤充填塔 Ｄ・・・圧縮機 Ｅ・・・前処理塔Ｆ・・
・真空ポンプ Ｇ・・・貯蔵タンク１〜２１・
・・バルブ
図は、連続操業峙における各吸着剤充填塔内の圧力変動
パターン及び窒素濃度変動パターンを例示する図である
。 Ａ、Ｂ、Ｃ・・・吸着剤充填塔 Ｄ・・・圧縮機 Ｅ・・・前処理塔Ｆ・・
・真空ポンプ Ｇ・・・貯蔵タンク１〜２１・
・・バルブ
Claims (1)
- 圧力スイング式吸着法により空気から高純度の窒素を分
離回収する方法において、並列に配設した複数の窒素吸
着塔により空気中の窒素の吸着と該窒素の脱着回収を順
次繰返して実施するに当たり、昇圧ガスとして原料空気
を利用する他、減圧による窒素の脱着回収に先立って該
吸着塔内に、他の吸着塔から脱着回収される高純度窒素
の一部を供給して該吸着塔内に残留する不純Ｏ＿２を置
換除去し、その置換廃ガスは更に他の吸着塔へ送って窒
素を吸着させることを特徴とする空気から高純度窒素を
分離回収する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60213489A JPS6287402A (ja) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | 空気から高純度窒素を分離回収する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60213489A JPS6287402A (ja) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | 空気から高純度窒素を分離回収する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6287402A true JPS6287402A (ja) | 1987-04-21 |
| JPH0429408B2 JPH0429408B2 (ja) | 1992-05-18 |
Family
ID=16640042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60213489A Granted JPS6287402A (ja) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | 空気から高純度窒素を分離回収する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6287402A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6428208A (en) * | 1987-07-22 | 1989-01-30 | Sumiyoshi Heavy Ind | Equipment for production and supply of nitrogen gas |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS543823A (en) * | 1977-06-07 | 1979-01-12 | Sorg Gmbh & Co Kg | Metho and apparatus for electric heating in glass melting furnace |
| JPS5517614A (en) * | 1978-07-21 | 1980-02-07 | Hitachi Ltd | Vane for gas turbine |
| JPS5742367A (en) * | 1980-08-28 | 1982-03-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Atomizer |
-
1985
- 1985-09-25 JP JP60213489A patent/JPS6287402A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS543823A (en) * | 1977-06-07 | 1979-01-12 | Sorg Gmbh & Co Kg | Metho and apparatus for electric heating in glass melting furnace |
| JPS5517614A (en) * | 1978-07-21 | 1980-02-07 | Hitachi Ltd | Vane for gas turbine |
| JPS5742367A (en) * | 1980-08-28 | 1982-03-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Atomizer |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6428208A (en) * | 1987-07-22 | 1989-01-30 | Sumiyoshi Heavy Ind | Equipment for production and supply of nitrogen gas |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0429408B2 (ja) | 1992-05-18 |
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