JPS636481B2 - - Google Patents
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- JPS636481B2 JPS636481B2 JP55180437A JP18043780A JPS636481B2 JP S636481 B2 JPS636481 B2 JP S636481B2 JP 55180437 A JP55180437 A JP 55180437A JP 18043780 A JP18043780 A JP 18043780A JP S636481 B2 JPS636481 B2 JP S636481B2
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- pressure
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- adsorption tower
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、圧力差吸着法（Pressur Swing
Adsorption）を用いて空気から窒素を分離させ
濃縮した酸素を得るための酸素濃縮方法に関す
る。
Adsorption）を用いて空気から窒素を分離させ
濃縮した酸素を得るための酸素濃縮方法に関す
る。
従来、空気中から酸素を濃縮する方法は種々提
案されているが、一般的には窒素成分を吸着する
合成ゼオライトなどの吸着剤を充填してなる吸着
塔にその一方端部から原料空気を供給し、他方端
部から濃縮酸素ガスを取り出すようにしている。
この場合、吸着塔に供給される空気は、吸着剤が
窒素成分で飽和され、製品酸素ガスが最高許容濃
度の窒素成分を含有するようになつた時点で送入
が停止され、引き続いて吸着剤を繰り返し使用可
能になるように脱着させる。しかも、吸着剤が充
填される吸着塔を複数個用意し、各吸着塔を時間
によつて切り換えることにより、連続的に濃縮酸
素を得るようにしているものである。このような
方法では、吸着工程や脱着工程を加圧下および減
圧下で行い、空気から酸素に富むガスを回収す
る。斯かる操作によつて濃縮酸素を得る圧力差吸
着方法としては、米国特許第3176444号、同
3430418号、特開昭49−106488号、同53−96987
号、特公昭54−9587号などが知られている。
案されているが、一般的には窒素成分を吸着する
合成ゼオライトなどの吸着剤を充填してなる吸着
塔にその一方端部から原料空気を供給し、他方端
部から濃縮酸素ガスを取り出すようにしている。
この場合、吸着塔に供給される空気は、吸着剤が
窒素成分で飽和され、製品酸素ガスが最高許容濃
度の窒素成分を含有するようになつた時点で送入
が停止され、引き続いて吸着剤を繰り返し使用可
能になるように脱着させる。しかも、吸着剤が充
填される吸着塔を複数個用意し、各吸着塔を時間
によつて切り換えることにより、連続的に濃縮酸
素を得るようにしているものである。このような
方法では、吸着工程や脱着工程を加圧下および減
圧下で行い、空気から酸素に富むガスを回収す
る。斯かる操作によつて濃縮酸素を得る圧力差吸
着方法としては、米国特許第3176444号、同
3430418号、特開昭49−106488号、同53−96987
号、特公昭54−9587号などが知られている。
しかしながら、これら公知の方法においては、
比較的高い圧力領域での圧力差吸着方法が採用さ
れている。例えば、特開昭49−106488号において
は、吸着塔に空気を供給する再加圧工程での到達
圧力は5.0Kg／cm2・Ｇに達している。このため、
圧力差吸着方法を工業的に有利に、かつ、経済的
に実施しようとしても、運転圧力が高く、これに
伴つて圧縮機の圧力が高くなり圧縮機コストおよ
び電力コストが大きくなるという欠点を有してい
る。
比較的高い圧力領域での圧力差吸着方法が採用さ
れている。例えば、特開昭49−106488号において
は、吸着塔に空気を供給する再加圧工程での到達
圧力は5.0Kg／cm2・Ｇに達している。このため、
圧力差吸着方法を工業的に有利に、かつ、経済的
に実施しようとしても、運転圧力が高く、これに
伴つて圧縮機の圧力が高くなり圧縮機コストおよ
び電力コストが大きくなるという欠点を有してい
る。
本発明は上記従来方法による欠点に着目し、圧
力差吸着方法を比較的低い圧力領域で実施すると
ともに、高い効率で酸素の濃縮を行なうことので
きる酸素濃縮方法を提供することを目的とする。
力差吸着方法を比較的低い圧力領域で実施すると
ともに、高い効率で酸素の濃縮を行なうことので
きる酸素濃縮方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る酸素
濃縮方法は、複数基望ましくは少なくとも３基の
吸着塔を時間により切り換えて連続的に濃縮酸素
を得る方法において、加圧工程時に供給空気を
1.2乃至2.0Kg／cm2・Ｇの圧力で導入し、吸着塔内
ガス流速を1.5ｍ／ｓ以下に保持させ、また、脱
着再生時の排ガスを0.25乃至0.45Kg／cm2・Ｇの圧
力で開始し、吸着塔内ガス流速を0.2乃至1.0ｍ／
ｓに保持させるようにした。
濃縮方法は、複数基望ましくは少なくとも３基の
吸着塔を時間により切り換えて連続的に濃縮酸素
を得る方法において、加圧工程時に供給空気を
1.2乃至2.0Kg／cm2・Ｇの圧力で導入し、吸着塔内
ガス流速を1.5ｍ／ｓ以下に保持させ、また、脱
着再生時の排ガスを0.25乃至0.45Kg／cm2・Ｇの圧
力で開始し、吸着塔内ガス流速を0.2乃至1.0ｍ／
ｓに保持させるようにした。
以下に、本発明に係る酸素濃縮方法の実施例を
図面を参照しながら詳細に説明する。
図面を参照しながら詳細に説明する。
第１図には本実施例に係る酸素濃縮方法を実施
するに好適な装置系統図を示す。この図に示され
る如く、装置には合成ゼオライトや天燃ゼオライ
トなどの吸着剤をそれぞれ充填している３基の第
１〜第３窒素吸着塔１０，１１，１２が備えられ
ている。これらの各吸着塔１０〜１２には、その
一方端側において空気送入管１３が分岐管および
その分岐管に設けられた切替弁１４，１５，１６
を介して接続されている。空気送入管１３には圧
縮機１７が介装されており、当該圧縮機１７を用
いて所定圧力で空気を各吸着塔１０〜１２に供給
できるようにしてある。また、各吸着塔１０〜１
２の他方端側には酸素導管１８がその分岐管およ
び分岐管に設けられた切替弁１９，２０，２１を
介して接続されている。酸素導管１８はまた製品
タンク２２に接続され、濃縮酸素は製品タンク２
２から流量計２３、酸素分析計２４を介して取り
出される。
するに好適な装置系統図を示す。この図に示され
る如く、装置には合成ゼオライトや天燃ゼオライ
トなどの吸着剤をそれぞれ充填している３基の第
１〜第３窒素吸着塔１０，１１，１２が備えられ
ている。これらの各吸着塔１０〜１２には、その
一方端側において空気送入管１３が分岐管および
その分岐管に設けられた切替弁１４，１５，１６
を介して接続されている。空気送入管１３には圧
縮機１７が介装されており、当該圧縮機１７を用
いて所定圧力で空気を各吸着塔１０〜１２に供給
できるようにしてある。また、各吸着塔１０〜１
２の他方端側には酸素導管１８がその分岐管およ
び分岐管に設けられた切替弁１９，２０，２１を
介して接続されている。酸素導管１８はまた製品
タンク２２に接続され、濃縮酸素は製品タンク２
２から流量計２３、酸素分析計２４を介して取り
出される。
酸素導管１８が接続される側の各吸着塔１０〜
１２出口端部には、パージ用配管２５が第１〜第
３吸着塔１０〜１２をそれぞれ連通可能に切替弁
２６，２７，２８を介して接続され、また同様
に、圧力均等用配管２９が連通可能に切替弁３
０，３１，３２および絞り板３３，３４，３５を
介して接続されている。
１２出口端部には、パージ用配管２５が第１〜第
３吸着塔１０〜１２をそれぞれ連通可能に切替弁
２６，２７，２８を介して接続され、また同様
に、圧力均等用配管２９が連通可能に切替弁３
０，３１，３２および絞り板３３，３４，３５を
介して接続されている。
更に、前記空気送入管１３が接続されている第
１〜第３吸着塔１０〜１２の入口端部には、排ガ
ス管３６がそれぞれ分岐管およびこの分岐管に設
けられた切替弁３７，３８，３９を介して接続さ
れている。この排ガス管３６は、飽和した吸着剤
を脱着再成するために用いられたガスを廃棄放出
させるものであり、廃棄ガスは排ガス管３６に取
り付けられた消音器４０を経て大気に放出され
る。
１〜第３吸着塔１０〜１２の入口端部には、排ガ
ス管３６がそれぞれ分岐管およびこの分岐管に設
けられた切替弁３７，３８，３９を介して接続さ
れている。この排ガス管３６は、飽和した吸着剤
を脱着再成するために用いられたガスを廃棄放出
させるものであり、廃棄ガスは排ガス管３６に取
り付けられた消音器４０を経て大気に放出され
る。
このように構成された装置において、前記空気
送入管１３には圧縮機１７の下流側に流量調節弁
４１を備えている。この流量調節弁４１は供給空
気の加圧速度を調節するものである。また、同様
に、前記排ガス管３６にも流量調節弁４２を備え
ている。この弁４２は排気ガスの排気速度を調節
するものである。
送入管１３には圧縮機１７の下流側に流量調節弁
４１を備えている。この流量調節弁４１は供給空
気の加圧速度を調節するものである。また、同様
に、前記排ガス管３６にも流量調節弁４２を備え
ている。この弁４２は排気ガスの排気速度を調節
するものである。
このように構成した装置を用いて濃縮酸素を連
続して当る操作は、第２図に示したタイムシーケ
ンスにより行われる。即ち、この図に示されるよ
うに、第１〜第３吸着塔１０〜１２には６工程の
処理がなされ、各工程を順次時間によつて切替え
連続的に濃縮酸素を生成させるものである。この
操作を各工程ごとに説明する。
続して当る操作は、第２図に示したタイムシーケ
ンスにより行われる。即ち、この図に示されるよ
うに、第１〜第３吸着塔１０〜１２には６工程の
処理がなされ、各工程を順次時間によつて切替え
連続的に濃縮酸素を生成させるものである。この
操作を各工程ごとに説明する。
第１工程はサイクル時間が０〜20秒において行
なわれ、第１吸着塔１０では酸素導管１８の切替
弁１９を開いて第１吸着塔１０から窒素成分が除
去された酸素を製品タンク２２に送る並流減圧工
程がなされる。また、第１、第２吸着塔１０，１
１は圧力均等用配管２９の切替弁３０，３１が開
かれて互いに連通状態となり第２吸着塔１１にガ
スが絞り板３３，３４で流れを制限されて流出
し、第２吸着塔１１では均圧化工程が行われる。
他方、第３吸着塔１２では、排ガス管３６に通じ
る切替弁３９が開かれ、廃棄ガスが流量制御弁４
２により排気速度を制御されて流出し、飽和状態
にある吸着剤の脱着再生をなす向流減圧工程が施
される。この際、上記した切替弁１９，３０，３
１および３９以外の切替弁は閉状態とされてい
る。
なわれ、第１吸着塔１０では酸素導管１８の切替
弁１９を開いて第１吸着塔１０から窒素成分が除
去された酸素を製品タンク２２に送る並流減圧工
程がなされる。また、第１、第２吸着塔１０，１
１は圧力均等用配管２９の切替弁３０，３１が開
かれて互いに連通状態となり第２吸着塔１１にガ
スが絞り板３３，３４で流れを制限されて流出
し、第２吸着塔１１では均圧化工程が行われる。
他方、第３吸着塔１２では、排ガス管３６に通じ
る切替弁３９が開かれ、廃棄ガスが流量制御弁４
２により排気速度を制御されて流出し、飽和状態
にある吸着剤の脱着再生をなす向流減圧工程が施
される。この際、上記した切替弁１９，３０，３
１および３９以外の切替弁は閉状態とされてい
る。
第２工程はサイクル時間が20〜45秒においてな
され、第１吸着塔１０の切替弁１９は開状態を維
持し濃縮酸素を製品タンク２２に送る並流域圧工
程が引き続き行なわれる。このサイクルにおいて
第１吸着塔１０から送られる酸素は前サイクル時
の場合よりも吸着剤が飽和しつつあるため酸素濃
縮が稍低下する。また、第２吸着塔１１では、空
気送入管１３に通じる切替弁１５が開かれ、空気
が流量制御弁４１により加圧速度を制御されて流
入する再加圧工程が施される。他方、第３吸着塔
１２では、第１吸着塔１０から流出する酸素ガス
の一部を流入するようにパージ用配管２５の切替
弁２６，２８が開かれるとともに、排ガス管３６
に通じる切替弁３９も開放を維持してパージ工程
がなされる。このパージ工程は、先の向流減圧工
程で再生された吸着剤に更に酸素ガスを供給し、
吸着剤に残存している窒素成分の除去を更に完全
になさしめるために行われる。
され、第１吸着塔１０の切替弁１９は開状態を維
持し濃縮酸素を製品タンク２２に送る並流域圧工
程が引き続き行なわれる。このサイクルにおいて
第１吸着塔１０から送られる酸素は前サイクル時
の場合よりも吸着剤が飽和しつつあるため酸素濃
縮が稍低下する。また、第２吸着塔１１では、空
気送入管１３に通じる切替弁１５が開かれ、空気
が流量制御弁４１により加圧速度を制御されて流
入する再加圧工程が施される。他方、第３吸着塔
１２では、第１吸着塔１０から流出する酸素ガス
の一部を流入するようにパージ用配管２５の切替
弁２６，２８が開かれるとともに、排ガス管３６
に通じる切替弁３９も開放を維持してパージ工程
がなされる。このパージ工程は、先の向流減圧工
程で再生された吸着剤に更に酸素ガスを供給し、
吸着剤に残存している窒素成分の除去を更に完全
になさしめるために行われる。
更に、第３工程はサイクル時間が45〜65秒にお
いてなされ、排ガス管３６に通じる切替弁３７、
酸素導管１８に通じる切替弁２０、および圧力均
等用配管２９の切替弁３１，３２が開かれ、他の
切替弁は閉状態とされる。これにより、第１吸着
塔１０では向流減圧工程が、第２吸着塔１１では
並流減圧工程が、また第３吸着塔１２では均圧化
工程がなされる。
いてなされ、排ガス管３６に通じる切替弁３７、
酸素導管１８に通じる切替弁２０、および圧力均
等用配管２９の切替弁３１，３２が開かれ、他の
切替弁は閉状態とされる。これにより、第１吸着
塔１０では向流減圧工程が、第２吸着塔１１では
並流減圧工程が、また第３吸着塔１２では均圧化
工程がなされる。
第４工程はサイクル時間が65〜90秒においてな
され、切替弁１６，２０，２６，２７，３７が開
かれ、他の切替弁は閉じられる。これにより、第
１〜第２吸着塔１０〜１２ではそれぞれ、パージ
工程、並流減圧工程、再加圧工程が行われる。
され、切替弁１６，２０，２６，２７，３７が開
かれ、他の切替弁は閉じられる。これにより、第
１〜第２吸着塔１０〜１２ではそれぞれ、パージ
工程、並流減圧工程、再加圧工程が行われる。
また、第５工程では90〜110秒のサイクル時間
にて切替弁２１，３０，３２，３８が開かれ、第
１〜第２吸着塔１０〜１２において、それぞれ均
圧化工程、向流減圧工程、並流減圧工程が施され
る。
にて切替弁２１，３０，３２，３８が開かれ、第
１〜第２吸着塔１０〜１２において、それぞれ均
圧化工程、向流減圧工程、並流減圧工程が施され
る。
更に、第６工程は110〜135秒のサイクル時間に
てなされ、切替弁１４，２１，２７，２８，３８
が開かれる。これにより第１〜第３吸着塔１０〜
１２においてそれぞれ再加圧工程、パージ工程、
並流減圧工程が行われる。
てなされ、切替弁１４，２１，２７，２８，３８
が開かれる。これにより第１〜第３吸着塔１０〜
１２においてそれぞれ再加圧工程、パージ工程、
並流減圧工程が行われる。
このように第１〜第６工程を各吸着塔１０〜１
２にサイクリツクに行わせることにより濃縮酸素
を連続的に得ることができる。
２にサイクリツクに行わせることにより濃縮酸素
を連続的に得ることができる。
ここで、上述の如き装置により圧力差吸着法を
適用する場合に、吸着塔の切替時の圧力変動を抑
制するために、流量調節弁４１，４２および絞り
板３３〜３５などの制御器を用いているが、操作
圧力が高くなると当該制御器を通過するガス流量
も増加するため限られたサイクル時間内では最適
流速に制御することができなくなる。
適用する場合に、吸着塔の切替時の圧力変動を抑
制するために、流量調節弁４１，４２および絞り
板３３〜３５などの制御器を用いているが、操作
圧力が高くなると当該制御器を通過するガス流量
も増加するため限られたサイクル時間内では最適
流速に制御することができなくなる。
具体的に説明すると、吸着塔に空気を供給する
加圧工程時の吸着塔内ガス流速すなわち供給空気
の加圧速度が酸素濃度に及ぼす影響を第３図に示
す。第３図によれば、供給空気量を等しくして加
圧速度ｖを変化させると、ある速度v1以下では酸
素濃度Ｃは略一定であるが、v1以上の速度では速
度増加にしたがつて酸素濃度Ｃは低下する傾向に
なる（曲線Ａ）。この酸素濃度Ｃの変化は吸着塔
内の偏流により正常なガス流れが得られないため
に生ずると考えられる。このため、加圧速度ｖは
酸素濃度Ｃが高濃度を維持し得るv1以下に保持す
る必要がある。一方、第４図に加圧速度ｖと加圧
時間ｔの関係を1.2乃至2.0Kg／cm2・Ｇでの低圧力
運転（実線曲線）と、5.0Kg／cm2・Ｇでの高圧力
運転（破線曲線）とを比較して示す。この図に示
されるように、低圧力運転では、加圧速度をv1に
保持すると加圧時間t1で一定圧力（1.2〜2.0Kg／
cm2・Ｇ）に達する。しかし、高圧力運転では加圧
速度をv1に保持すると加圧時間はt1より長い時間
t2を要し、限られたサイクル時間内では再加圧工
程を実現できない。そこで、加圧時間t1に保持す
ると加圧速度をv2としなければならないが、斯か
る速度v2では、前記の如く酸素濃度Ｃの低下を招
く（第３図）。この限界の加圧速度v1は、実験に
よつて求めると1.5ｍ／ｓであり、したがつて、
v1＝1.5ｍ／ｓ以下の加圧速度で再加圧工程を行
なうと、低圧力運転1.2〜2.0Kg／cm2・Ｇにおいて
酸素濃度Ｃの高いガスが得られることが明らかに
なつた。
加圧工程時の吸着塔内ガス流速すなわち供給空気
の加圧速度が酸素濃度に及ぼす影響を第３図に示
す。第３図によれば、供給空気量を等しくして加
圧速度ｖを変化させると、ある速度v1以下では酸
素濃度Ｃは略一定であるが、v1以上の速度では速
度増加にしたがつて酸素濃度Ｃは低下する傾向に
なる（曲線Ａ）。この酸素濃度Ｃの変化は吸着塔
内の偏流により正常なガス流れが得られないため
に生ずると考えられる。このため、加圧速度ｖは
酸素濃度Ｃが高濃度を維持し得るv1以下に保持す
る必要がある。一方、第４図に加圧速度ｖと加圧
時間ｔの関係を1.2乃至2.0Kg／cm2・Ｇでの低圧力
運転（実線曲線）と、5.0Kg／cm2・Ｇでの高圧力
運転（破線曲線）とを比較して示す。この図に示
されるように、低圧力運転では、加圧速度をv1に
保持すると加圧時間t1で一定圧力（1.2〜2.0Kg／
cm2・Ｇ）に達する。しかし、高圧力運転では加圧
速度をv1に保持すると加圧時間はt1より長い時間
t2を要し、限られたサイクル時間内では再加圧工
程を実現できない。そこで、加圧時間t1に保持す
ると加圧速度をv2としなければならないが、斯か
る速度v2では、前記の如く酸素濃度Ｃの低下を招
く（第３図）。この限界の加圧速度v1は、実験に
よつて求めると1.5ｍ／ｓであり、したがつて、
v1＝1.5ｍ／ｓ以下の加圧速度で再加圧工程を行
なうと、低圧力運転1.2〜2.0Kg／cm2・Ｇにおいて
酸素濃度Ｃの高いガスが得られることが明らかに
なつた。
また、吸着剤を脱着再生する工程時の吸着塔内
ガス流速すなわち排気速度に着目し、排気速度ｕ
が酸素濃度Ｃに及ぼす影響を第５図に示す。この
図によれば、排気量を等しくし、排ガスを0.25乃
至0.45Kg／cm2・Ｇの圧力で排出し排気速度ｕを変
化させたとき曲線Ｂの如く変化し、排気速度u0乃
至u1の領域で酸素濃度Ｃは最大となり、u1以上の
排気速度では酸素濃度Ｃが徐々に減少する傾向に
ある。この濃度差を生ずる原因としては、必要以
上に排気速度ｕを遅くすると（u0以下）吸着剤の
細孔中心部からガス流に伴なつて窒素が脱離し難
くなり、また、排気速度を速くすると（u1以上）
とガスの吹き抜け現象を生ずるためと考えられ
る。一方、第６図に排気速度ｕと排気時間ｔの関
係を1.2乃至2.0Kg／cm2・Ｇでの低圧力運転（実線
曲線）と、5.0Kg／cm2・Ｇでの高圧力運転（破線
曲線）とを比較して示す。この図に示されるよう
に、低圧力運転では排気速度をu1に保持すると排
気時間t1を要し、他方、高圧力運転では排気時間
がt1より長い時間t2を要することとなる。このた
め高圧力運転では排気速度u1とすると限られたサ
イクル時間では吸着剤の脱着再生をなす工程を実
現できない。そこで排気時間t1内に処理するため
に排気速度をu1より大なる速度u2とすると前記の
如く酸素濃度Ｃの低下を招く（第５図）。この酸
素濃度Ｃの高いガスを得るための限界排気速度u0
乃至u1を実験によつて求めると、0.2ｍ／ｓ乃至
1.0ｍ／ｓで酸素濃度Ｃが高くなることが明らか
になつた。
ガス流速すなわち排気速度に着目し、排気速度ｕ
が酸素濃度Ｃに及ぼす影響を第５図に示す。この
図によれば、排気量を等しくし、排ガスを0.25乃
至0.45Kg／cm2・Ｇの圧力で排出し排気速度ｕを変
化させたとき曲線Ｂの如く変化し、排気速度u0乃
至u1の領域で酸素濃度Ｃは最大となり、u1以上の
排気速度では酸素濃度Ｃが徐々に減少する傾向に
ある。この濃度差を生ずる原因としては、必要以
上に排気速度ｕを遅くすると（u0以下）吸着剤の
細孔中心部からガス流に伴なつて窒素が脱離し難
くなり、また、排気速度を速くすると（u1以上）
とガスの吹き抜け現象を生ずるためと考えられ
る。一方、第６図に排気速度ｕと排気時間ｔの関
係を1.2乃至2.0Kg／cm2・Ｇでの低圧力運転（実線
曲線）と、5.0Kg／cm2・Ｇでの高圧力運転（破線
曲線）とを比較して示す。この図に示されるよう
に、低圧力運転では排気速度をu1に保持すると排
気時間t1を要し、他方、高圧力運転では排気時間
がt1より長い時間t2を要することとなる。このた
め高圧力運転では排気速度u1とすると限られたサ
イクル時間では吸着剤の脱着再生をなす工程を実
現できない。そこで排気時間t1内に処理するため
に排気速度をu1より大なる速度u2とすると前記の
如く酸素濃度Ｃの低下を招く（第５図）。この酸
素濃度Ｃの高いガスを得るための限界排気速度u0
乃至u1を実験によつて求めると、0.2ｍ／ｓ乃至
1.0ｍ／ｓで酸素濃度Ｃが高くなることが明らか
になつた。
このようなことから、本実施例においては、第
１図に示される装置の空気送入管１３に介装した
流量調節弁４１および排ガス管３６に介装した流
量調節弁４２によつて加圧速度ｖと排気速度ｕを
それぞれ最適に調整するものである。即ち、第２
工程における第２吸着塔１１、第４工程における
第３吸着塔１２および第６工程における第１吸着
塔１０に対し、それらの再加圧工程において供給
される空気の加圧速度ｖを1.5ｍ／ｓとし、しか
も、1.2乃至2.0Kg／cm2・Ｇの範囲内圧力で導入す
るようにした。また、第１〜第２工程における第
３吸着塔１２、第３〜第４工程における第１吸着
塔１０および第５〜第６工程における第２吸着塔
１１に対しそれぞれ行われる向流減圧工程、パー
ジ工程を0.25乃至0.45Kg／cm2・Ｇの圧力で開始し
その排気速度ｕを0.2乃至1.0ｍ／ｓの条件でガス
を放出させるようにしたものである。
１図に示される装置の空気送入管１３に介装した
流量調節弁４１および排ガス管３６に介装した流
量調節弁４２によつて加圧速度ｖと排気速度ｕを
それぞれ最適に調整するものである。即ち、第２
工程における第２吸着塔１１、第４工程における
第３吸着塔１２および第６工程における第１吸着
塔１０に対し、それらの再加圧工程において供給
される空気の加圧速度ｖを1.5ｍ／ｓとし、しか
も、1.2乃至2.0Kg／cm2・Ｇの範囲内圧力で導入す
るようにした。また、第１〜第２工程における第
３吸着塔１２、第３〜第４工程における第１吸着
塔１０および第５〜第６工程における第２吸着塔
１１に対しそれぞれ行われる向流減圧工程、パー
ジ工程を0.25乃至0.45Kg／cm2・Ｇの圧力で開始し
その排気速度ｕを0.2乃至1.0ｍ／ｓの条件でガス
を放出させるようにしたものである。
次に具体的実施例を示す。
実施例
吸着塔として内径164mm、層高1700mmの塔を３
基使用し、この各吸着塔にゼオライト5Aタイプ
の吸着剤を32Kgそれぞれ充填した。この吸着塔を
用い、第１図の如く装置構成したものである。斯
かる装置により、送入圧力を1.0乃至5.0Kg／cm2・
Ｇ、酸素濃度90％、加圧速度1.5ｍ／ｓおよび排
気速度0.2乃至1.0ｍ／ｓの条件で行つた。
基使用し、この各吸着塔にゼオライト5Aタイプ
の吸着剤を32Kgそれぞれ充填した。この吸着塔を
用い、第１図の如く装置構成したものである。斯
かる装置により、送入圧力を1.0乃至5.0Kg／cm2・
Ｇ、酸素濃度90％、加圧速度1.5ｍ／ｓおよび排
気速度0.2乃至1.0ｍ／ｓの条件で行つた。
この結果を運転圧力（送入圧力）Ｐと電力原単
位Ｗとの関係で第７図に示す（実線Ｅ）。この図
に示されるように、運転圧力Ｐが1.2乃至2.0Kg／
cm2・Ｇの時に電力原単位は最も低い。
位Ｗとの関係で第７図に示す（実線Ｅ）。この図
に示されるように、運転圧力Ｐが1.2乃至2.0Kg／
cm2・Ｇの時に電力原単位は最も低い。
また、比較例として、加圧速度および排気速度
をそれぞれ２ｍ／ｓの条件で行なつた。これを第
７図に破線Ｆで示す。この条件下では電力原単位
Ｗは、運転圧力Ｐの値いかんにかかわらず略一定
の高い値となる。この図で理解されるように、運
転圧力が1.2〜2.0Kg／cm2・Ｇにおける電力原単位
は本実施例と比較し約２倍の値を示し、圧力が高
くなるにしたがつて本実施例との差は小さくなる
ことが判明した。
をそれぞれ２ｍ／ｓの条件で行なつた。これを第
７図に破線Ｆで示す。この条件下では電力原単位
Ｗは、運転圧力Ｐの値いかんにかかわらず略一定
の高い値となる。この図で理解されるように、運
転圧力が1.2〜2.0Kg／cm2・Ｇにおける電力原単位
は本実施例と比較し約２倍の値を示し、圧力が高
くなるにしたがつて本実施例との差は小さくなる
ことが判明した。
このようなことから、本実施例によれば、供給
空気を1.2乃至2.0Kg／cm2・Ｇの圧力範囲内で導入
して運転圧力を低いレベルで行ない、排ガス放出
を0.25乃至0.45Kg／cm2・Ｇの圧力で開始させるこ
とにより、90％濃度の酸素ガスを得るのに必要な
電力原単位は、運転圧力が４Kg／cm2・Ｇの場合に
比較して略半減することは明らかである（第７
図）。また、このように低圧力で運転を行うため
に、吸着塔の切替時の圧力変動が少なく、吸着剤
の摩耗が少なくなり、吸着剤の寿命を長くするこ
とが可能となる。
空気を1.2乃至2.0Kg／cm2・Ｇの圧力範囲内で導入
して運転圧力を低いレベルで行ない、排ガス放出
を0.25乃至0.45Kg／cm2・Ｇの圧力で開始させるこ
とにより、90％濃度の酸素ガスを得るのに必要な
電力原単位は、運転圧力が４Kg／cm2・Ｇの場合に
比較して略半減することは明らかである（第７
図）。また、このように低圧力で運転を行うため
に、吸着塔の切替時の圧力変動が少なく、吸着剤
の摩耗が少なくなり、吸着剤の寿命を長くするこ
とが可能となる。
なお、上記実施例では加圧速度および排気速度
の調節に流量制御弁４１，４２を用いたが、オリ
フイスあるいは絞り板にても可能であり、実施例
に限定されない。また、吸着塔を３基用いている
が４基の場合でも同様なサイクルによつて可能で
ある。
の調節に流量制御弁４１，４２を用いたが、オリ
フイスあるいは絞り板にても可能であり、実施例
に限定されない。また、吸着塔を３基用いている
が４基の場合でも同様なサイクルによつて可能で
ある。
以上説明したように、本発明に係る酸素濃縮方
法によれば、圧力差吸着方法を低圧力領域で行な
うことができ、しかも高濃度の酸素を得ることが
可能となり、電力原単位を著しく低減できる効果
がある。
法によれば、圧力差吸着方法を低圧力領域で行な
うことができ、しかも高濃度の酸素を得ることが
可能となり、電力原単位を著しく低減できる効果
がある。
第１図は本実施例に係る酸素濃縮方法を実施す
るための装置構成図、第２図は酸素濃縮の各工程
を示すサイクルプログラム、第３図は加圧速度と
酸素濃度の関係図、第４図は加圧速度と加圧時間
の関係図、第５図は排気速度と酸素濃度の関係
図、第６図は排気速度と排気時間の関係図、第７
図は運転圧力と電力単位の関係図である。 １０，１１，１２……吸着塔、１３……空気送
入管、１７……圧縮機、１８……酸素導管、２５
……パージ用配管、２９……圧力均等化用配管、
３６……排ガス管、４１，４２……流量調節弁。
るための装置構成図、第２図は酸素濃縮の各工程
を示すサイクルプログラム、第３図は加圧速度と
酸素濃度の関係図、第４図は加圧速度と加圧時間
の関係図、第５図は排気速度と酸素濃度の関係
図、第６図は排気速度と排気時間の関係図、第７
図は運転圧力と電力単位の関係図である。 １０，１１，１２……吸着塔、１３……空気送
入管、１７……圧縮機、１８……酸素導管、２５
……パージ用配管、２９……圧力均等化用配管、
３６……排ガス管、４１，４２……流量調節弁。
Claims (1)
- １ 供給される空気中の窒素を吸着剤により加圧
下で吸着除去して濃縮酸素ガスを吐出させ、減圧
して吸着剤を脱着再生する工程を、前記吸着剤を
充填した複数基の吸着塔を用いて行い連続的に濃
縮酸素ガスを得る酸素濃縮方法において、前記吸
着塔に空気を供給する加圧工程時に供給空気を
1.2乃至2.0Kg／cm2・Ｇの範囲内の圧力で導入する
とともに吸着塔内ガス流速を1.5ｍ／ｓ以下に保
持し、前記吸着剤を脱着再生する工程の開始時に
排ガスを0.25乃至0.45Kg／cm2・Ｇの範囲内の圧力
で排出すると共に吸着塔内ガス流速を0.2乃至1.0
ｍ／ｓの範囲内に保持することを特徴とする酸素
濃縮方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55180437A JPS57106504A (en) | 1980-12-22 | 1980-12-22 | Concentrating method for oxygen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55180437A JPS57106504A (en) | 1980-12-22 | 1980-12-22 | Concentrating method for oxygen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57106504A JPS57106504A (en) | 1982-07-02 |
| JPS636481B2 true JPS636481B2 (ja) | 1988-02-10 |
Family
ID=16083219
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55180437A Granted JPS57106504A (en) | 1980-12-22 | 1980-12-22 | Concentrating method for oxygen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57106504A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013236941A (ja) * | 2000-08-02 | 2013-11-28 | Wearair Oxygen Inc | 小型化した装着可能な酸素濃縮器 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57106504A (en) * | 1980-12-22 | 1982-07-02 | Hitachi Ltd | Concentrating method for oxygen |
| US4685939A (en) * | 1985-03-19 | 1987-08-11 | Air Products And Chemicals, Inc. | Production of oxygen enriched air |
| JPH0687933B2 (ja) * | 1986-04-12 | 1994-11-09 | 株式会社日立製作所 | 圧力変動吸着分離装置 |
| JP2540137B2 (ja) * | 1986-11-17 | 1996-10-02 | 日本酸素株式会社 | プレツシヤ−スイング吸着法による酸素製造方法 |
| JP2010227770A (ja) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Jfe Steel Corp | 圧力スイング吸着設備の流量制御方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4964569A (ja) * | 1972-07-26 | 1974-06-22 | ||
| JPS5132600A (ja) * | 1974-09-12 | 1976-03-19 | Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd | Koresuterooruobunrisuruhoho |
| JPS5268892A (en) * | 1975-12-05 | 1977-06-08 | Hokusan Kk | Method and apparatus for condensing oxygen |
| JPS555789A (en) * | 1978-06-26 | 1980-01-16 | Union Carbide Corp | Rapid pressure amplitude adsorption method that have high coefficient of concentration |
| JPS57106504A (en) * | 1980-12-22 | 1982-07-02 | Hitachi Ltd | Concentrating method for oxygen |
| JPS636481A (ja) * | 1986-06-27 | 1988-01-12 | Komatsu Ltd | 地中埋設物探査装置 |
-
1980
- 1980-12-22 JP JP55180437A patent/JPS57106504A/ja active Granted
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4964569A (ja) * | 1972-07-26 | 1974-06-22 | ||
| JPS5132600A (ja) * | 1974-09-12 | 1976-03-19 | Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd | Koresuterooruobunrisuruhoho |
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| JPS555789A (en) * | 1978-06-26 | 1980-01-16 | Union Carbide Corp | Rapid pressure amplitude adsorption method that have high coefficient of concentration |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013236941A (ja) * | 2000-08-02 | 2013-11-28 | Wearair Oxygen Inc | 小型化した装着可能な酸素濃縮器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57106504A (en) | 1982-07-02 |
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