JPS63307101A - 圧力スイング吸着式酸素製造方法 - 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） この発明は、圧力スイング吸着式酸素製造方法に関し、
特にその製品酸素（０２）の純度をほぼ一定にコントロ
ールする方法に関するものである。

（従来技術） 従来、圧力スイング吸着式酸素￥Ｊ造方法としては、第
３図に示すような装置による製造方法が知られている。

これは、空気ブロア１１により加圧下の原料空気を原料
ガス供給管路１を通して吸着塔２に供給し、この吸着塔
２で原料空気からＮ２成分や他の不純成分を吸着させて
残りの０２成分ガスを０２回収管路３を通して０２レシ
ーバ３１に回収し、吸着したＮ２成分を真空ポンプ４１
により減圧脱着して脱着ガス回収管路４を通してミスト
セパレータ４２から排出し、この後に０２レシーバ３１
の０２成分ガスを蓄圧用ガス供給管路５を通して吸着塔
２に導入して上記吸着を繰返すようにするものである。

すなわち、０２レシーバ３１と吸着塔２との間で０２成
分ガスを循環さＵで０２以外の成分を繰返し吸着除去さ
せることにより０２純度が徐々に高くなるようにするも
のである。

なお、３つの吸着塔と各管路１．３．４．５とをそれぞ
れ接続する切換弁２１．２２．２３．２４．２５．２６
の切換え操作により、上記吸着・回収〜脱着〜蓄圧の各
工程を３つの吸着塔で１工程ずつずらせて同時作動させ
、これによって０２レシーバへの０２成分ガスの回収が
連続して行われるようにしている。

０２レシーバの０２成分ガスは０２圧縮機６１により一
定容量ずつ連続して取出され、この０２成分ガスが製品
０２として製品ホルダー７に蓄えられる。上記０２成分
ガスは、吸着塔２と０２レシーバ３１との間を循環して
吸着除去が繰返されるとともに、吸着塔２には一定容量
の原料空気が連続して供給されるので、この０２成分ガ
スから一定容量ずつ連続して取出すことにより製品０２
がほぼ一定の０２１１１ｊ度（例えば９３％）になるよ
うにされている。

なお図中８はバックアップ管路を示し、このバックアッ
プ管路８は製品ホルダー７内の０２圧力に応じて液化０
２から気化さゼた０２を製品ホルダー７に導入し、これ
によって製品ホルダー７内の０２圧力を調圧するように
構成されている。

上記の従来の製造方法では、季節の変化や昼夜などで運
転時期が異なれば製品０２の０２純度の変動（例えば９
３〜９６．５％）が発生する。これは大気の温度変動に
より空気比重が変化するので空気ブロア１１により吸着
塔２へ供給される原料空気の容量が変化するためと考え
られる。この場合、吸着塔２での吸着能力は一定である
ので、０２レシーバ３１に回収される０２成分ガスの０
２４１１度が変動することになる。すなわち同じ設定条
件で連続運転させても、第４図に実線で示すように大気
の温度が変動することにより、同図に破線で示すように
製品０２の０２純度は変動するという問題がある。

ところで、原料ガス供給管路１の空気ブロア１１の上流
側には第３図に示すようにエアヒータ１２が設けられ、
このエアヒータ１２により吸着塔２での吸着効率を高め
るために原料空気の温度が調節されるようにしている。

このエアヒータ１２によって原料空気の温度を一定に保
ち、これによって上記問題の原因である大気の温度変動
による影響を取除くようにすることも考えられる。しか
しながらエアヒータ１２や空気ブロア１１の電圧変動な
どによる作動の誤差やばらつき、および大気の温度変動
による管路１などの設備自体の温度変動の影響などによ
り、製品０２の０２１１度は変動するという問題は依然
として残っている。

また、上記空気ブロア１１による原料空気の供給量の変
動に対応させて、０２圧縮機による０２成分ガスの取出
し量を変化させるようにすることも考えられる。ところ
が、一般に０２圧縮機は、その吐出容量を一定にするた
めに往復式圧縮機が用いられ、この吐出容量を変化させ
るにはあらかじめ設定されているバイパス弁の開度を手
動により変化させる必要がある。このため、上記原料空
気の供給量の変動に対応させて上記バイパス弁の開度を
調節するという作業は設備上困難である。

（発明の目的） この発明は、このような従来の課題を解決するためにな
されたものであり、季節の変化や昼夜などで運転条件が
異なっても製品０２の０２純度をほぼ一定に保つことが
できる圧力スイング吸着式酸素製造方法を提供するもの
である。

（発明の構成） この発明は、吸着工程と脱着工程と蓄圧工程とを有し、
圧力スイング吸着塔において上記工程を繰返すことによ
り酸素成分ガスの酸素純度を向上させ、この酸素成分ガ
スを製品酸素として製品ホルダーに蓄えるようにする圧
力スイング吸着式酸素製造方法において、上記製品ホル
ダーに導入する前に酸素成分ガスの純度を検出し、この
検出値とあらかじめ設定した酸素純度の設定値とを比較
し、検出値が設定値より低い時には上記製品酸素を蓄圧
工程の蓄圧用ガスとして環流させるとともに、その環流
させる量を上記検出値と設定値との偏差に対応させて増
減調節するものである。

上記構成によれば、検出値が設定値よりも低ければ低い
程、その偏差に応じて蓄圧工程への環流量が多くなる。

これによって蓄圧工程で吸＠塔内−〇　− を充満させる蓄圧用ガスの０２純匪が高くなり、吸着後
回収される０２成分ガスの０２純度も高くなる。

（実施例） 第１図において、０２レシーバ３１と製品ホルダー７と
は０２圧縮機６１を介して製品ガス送給管路６により接
続され、上記０２圧縮機６１の出口側には製品ガス送給
管路６から分岐して開閉弁９１を介して０２レシーバ３
１に戻るリターン管路９が形成されている。この開閉弁
９１は制御手段９２からの信号により開閉制御されるよ
うに制御手段９２と接続され、この制御手段９２は０２
圧縮機６１の出口側の０２純度を検出し、この検出値と
あらかじめ設定された０２純度の設定値との偏差を求め
、この偏差値に応じてその開閉量の指令信号を開閉弁９
１へ発するように構成されでいる。

上記リターン管路９が第３図に示す従来の圧力スイング
吸着式酸素製造装置の製品ガス送給管路６と０２レシー
バ３１との間に形成されることにより、この発明の製造
方法を実施する装置は構成されている。

つぎに、第１図に基いて上記リターン管路の作動につい
て説明すると、まずリターン管路９の開閉弁９１を閉じ
、かつ０２レシーバ３１と０２圧縮機６１との間の弁３
２と製品ホルダー７の入口側の弁６３とを開いて０２圧
縮機６１を作動させる。これによって０２レシーバ３１
に回収されている０２成分ガスが０２圧縮１１６１の出
口側の製品ガス送給管路６に吐出される。

この０２成分ガスが制御手段９２にあらかじめ設定した
０２純度設定値（例えば９５％）と同じか高い場合には
ＩｉＩ閉弁９１は閉じたままにされ、その０２成分ガス
は製品ホルダー７に送られて製品０２として蓄えられる
。０２成分ガスが上記設定値より低い場合には、その偏
差値に比例する開度となるように開閉弁９１が開けられ
る。これによってその開度に応じた容量の０２成分ガス
が０２レシーバ３１にリターンされる。

これによって、０２レシーバ３１内の０２成分ガスの容
量が増え、この０２成分ガスが蓄圧用ガス供給管路５を
通して脱着後の吸着塔２の蓄圧用ガスとして使用される
結果、再び０２レシーバ３１に回収される０２成分ガス
の０２純度がさらに高くなる。

つまり、取出した０２成分ガスから検出０２純度と設定
０２純度との偏差値に比例した容量を０２レシーバ３１
にリターンさせることにより、製品０２として取出す０
２成分ガスの０２純度を向上させることができる。この
０２成分ガスが上記０２純度設定値よりも高くなること
により、開閉弁９１は閉じられて製品ホルダー７へ製品
０２として送られる。

このように、人気の温度変動で原料空気の供給量が変動
し、このため０２成分ガスの０２純度が変動しても、そ
の０２成分ガスが製品ホルダー７に導入される前に上記
０２純度の偏差に基いて上記０２成分ガスを環流するこ
とにより、０２純度の変動に応じて０２成分ガスの取出
し容量を容易に調節することができる。これによって製
品ホルダー７に蓄えられる０２成分ガスの０２ＩＩ１１
度は、第２図に破線で示すように比較的小さな変動にお
さえられ、はぼ一定の０２純度の製品０２を製造するこ
とができる。

なお、リターン管路９によりリターンされた０２成分ガ
スによって蓄圧工程の系における圧力が上昇するが、そ
の圧力上昇分に応じて空気ブロア１１による原料空気の
供給量が減少し、これによって系全体のバランスが保た
れるようになっている。

（発明の効果） この発明の圧力スイング吸着式酸素製造方法によれば、
０２成分ガスが製品ホルダーに導入される前に０２純度
の設定値と検出値との偏差に基いて上記０２成分ガスを
蓄圧工程の蓄圧用ガスとして環流するようにしているの
で、０２純度の変動に応じて吸着〜脱着〜蓄圧工程の系
からの０２成分ガスの取出し容量を容易に調節すること
ができる。これによって製品ホルダーに蓄えられる０２
成分ガスの０２純度は比較的小さな変動におさえられ、
したがって季節の変化や昼夜などで運転条件が異なって
もほぼ一定の０２純度の製品０２を安定して製造するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施する装置の要部説明図、第２図
はこの発明の方法によって製造された製品０２の０２＄
１！度と大気の温度とを経時的に示す関係図、第３図は
従来の製造方法が適用される製造装置の説明図、第４図
は従来の方法によって製造された製品０２の０２純度と
大気の温度とを経時的に示す関係図である。 ２・・・吸着塔、７・・・製品ホルダー。 特許出願人　　　　　　株式会ネ１神戸製鋼所代　理　
人　　　　　　　弁理士　小谷悦司同　　　　　　　　
　弁理士　長１）正向　　　　　　　　　弁理士　板谷
康夫醸ｏｇらＣ雛ド ５２ｒ；　ｔ；；；ｒＡ咽・昭 ｉＪ＆０８　ｃ３Ｑ皺璽 持り（１・−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、吸着工程と脱着工程と蓄圧工程とを有し、圧力スイ
   ング吸着塔において上記工程を繰返すことにより酸素成
   分ガスの酸素純度を向上させ、この酸素成分ガスを製品
   酸素として製品ホルダーに蓄えるようにする圧力スイン
   グ吸着式酸素製造方法において、上記製品ホルダーに導
   入する前に酸素成分ガスの純度を検出し、この検出値と
   あらかじめ設定した酸素純度の設定値とを比較し、検出
   値が設定値より低い時には上記製品酸素を蓄圧工程の蓄
   圧用ガスとして環流させるとともに、その環流させる量
   を上記検出値と設定値との偏差に対応させて増減調節す
   ることを特徴とする圧力スイング吸着式酸素製造方法。