JPS647002B2 - - Google Patents
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- JPS647002B2 JPS647002B2 JP57013060A JP1306082A JPS647002B2 JP S647002 B2 JPS647002 B2 JP S647002B2 JP 57013060 A JP57013060 A JP 57013060A JP 1306082 A JP1306082 A JP 1306082A JP S647002 B2 JPS647002 B2 JP S647002B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- adsorption
- pressure
- gas
- oxygen
- tower
- 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
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- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は圧力サイクル法（Pressure―Swing
Adsorption：PSA）によつて主として酸素及び
窒素を含有する混合ガス中の酸素純度を上昇させ
たり、又は酸素を分離精製する方法に関する。 PSAとは高圧で吸着剤に気体を選択的に吸着
させ、低圧で脱着する操作を繰返すものである。
２種以上の気体混合物をある吸着剤床に通した
時、その吸着剤は、その気体中に含まれる各成分
に対し選択吸着性を有する。そのため特定な吸着
剤を使用してPSAにより、２種以上の成分を含
有する気体混合物の分離が可能となる。適当な吸
着剤を選択することによつて酸素と窒素との混合
物、例えば空気から酸素を分離することは当業者
にとつて常識的なことである。そのためPSAに
より空気から酸素を分離するために多くの出願及
び特許が存在する。 しかしこのような方法において原料として使用
される製造工程からの酸素及び窒素の混合物及び
空気は無料である。PSAにおいて一般に複数の
吸着床を用いて「吸着―減圧―脱着―加圧」の基
本的な工程を繰返して行なわれる。上記の複数よ
りなる吸着床のどの吸着床においても吸着、減
圧、脱着、加圧の工程が繰返えされる。一般に加
圧は電気エネルギーを使用するコンプレツサーに
より行なわれる。その加圧のための電気エネルギ
ーの使用量は吸着床の圧力に比例する。吸着床の
圧力を高くすれば酸素と窒素の分離効率は増大す
るが、電気代も増大する、又、吸着床の圧力をそ
れほど高くしなければ電気エネルギーは節約でき
るが、しかし酸素と窒素との分離効率が悪くな
る。そこで一般に吸着圧は酸素と窒素との分離効
率及び電気代とのバランスの上で決定される。 吸着床を吸着圧まで増加させる手段として脱着
が終つた吸着床に製品酸素ガス、原料より酸素純
度が高いが製品酸素ガスよりも酸素純度が低いガ
ス（以下濃縮酸素ガスという）及び／又は原料ガ
スを送り込んでその吸着床の圧力を吸着圧まで増
加させる代りに、吸着が終つた吸着床と脱着が終
つた吸着床を均圧にして（所謂均圧工程）、加圧
の際のエネルギーを低減する方法を本願出願人は
先に提案した。（特開昭53−99091号公報参照） 特開昭53−99091号公報記載の発明は下記の７
工程の繰返しからなる。 (1) 吸着工程、 (2) 均圧放出工程、 (3) 減圧工程、 (4) 排気工程、 (5) 製品酸素ガス加圧工程、 (6) 均圧加圧工程、 (7) 原料ガス加圧工程。 前述のように吸着圧が高ければ酸素と窒素との
分離効率、即ち得られる酸素ガスの収量が増加す
る。従来において、得られる酸素ガスの収量を決
定するための関数である吸着圧とは吸着工程の開
始時及び終点を含む吸着工程の全期間に渡つての
吸着圧であると考えられていた。そのため特開昭
53−99091号公報記載の発明では第(6)工程である
均圧加圧を終つた吸着床に原料ガスを送り込み、
吸着圧力までのその吸着床を加圧してから、吸着
を行なつていた。しかし特開昭53−99019号公報
記載の発明（以下先願発明という）では、通常４
塔の吸着床を使用していた。その操作例は特開昭
53−99091号公報443頁右下欄に示されている。そ
の操作例において４塔のうち１塔において吸着圧
まで圧力を増加させるために空気（原料ガス）加
圧がなされている。これは多くの電気エネルギー
の浪費を意味する。 本発明はPSA工程における幅広い研究を行な
つた結果、得られる酸素ガスの収量を決定する関
数である吸着圧とは、吸着工程の開始時期及び終
点を含む吸着工程の全期間に渡る吸着圧ではな
く、排気工程の最終圧力と吸着工程の終点での吸
着圧であることを発見した。即ち、吸着工程の開
始時においては、吸着圧以下で吸着工程を開始
し、吸着工程中にその吸着圧を増加させ、吸着工
程の終点において吸着圧に達しておけばその得ら
れる酸素の収量は、吸着工程の開始時から吸着圧
で操作した場合に於いて得られる酸素ガスの収量
と同一であることを発見した。本発明はこの発見
に基づいている。 従つて本発明は、主として酸素及び窒素を含む
原料中の酸素と吸着法により濃縮するに際して、
少なくとも２つの塔が使用され、各塔には混合ガ
ス中の窒素に対して選択吸着性を有する吸着剤が
充填されており、各塔は入口及び出口を有し、そ
の方法は、 (i) 均圧加圧工程が終つた塔に原料ガスを導入し
て、吸着工程の終点又は終点近くで吸着圧に到
達するように加圧を行ないながら、吸着剤に主
として窒素を吸着させて製品酸素ガスを得、 (ii) 吸着工程(i)が終つた塔と以下の製品酸素ガス
による加圧工程(v)が終つた塔とを連結して、両
塔の圧力の平均化を実施して前者から好ましく
は並流方向に濃縮酸素ガスを放出し、 (iii) 均圧放出工程が終つた塔を好ましくは向流方
向に減圧して大気圧付近に保持ることにより、
塔内の残留ガスを放出する第３の減圧工程、 (iv) 塔内を好ましくは向流方向に真空近く通常
200Torr以下好ましくは100Torr以下まで排気
する排気工程、 (v) 排気工程が終つた塔に製品酸素ガスを好まし
くは向流方向に流してその塔の加圧を行ない、
そして (vi) 製品酸素ガスによる加圧工程が終つた塔と吸
着工程が終つた塔とを連結して、後者より放出
される濃縮酸素ガスを好ましくは向流方向に前
者に導入して前者を加圧する。 各工程からなり、定期的に吸着塔間の流れを変え
て、全ての吸着塔において上記操作を繰返してな
ることを特徴とした酸素濃縮方法、好ましくは、
純度90％以上の酸素ガスの製造方法に関する。 本発明で使用される吸着剤はシリカゲル、活性
炭、アルミナゲル、ゼオライト系物質（例えば、
Ａ、Ｘ、Ｋ型モレキユラシート、モルデナイト、
陽イオン置換ゼオライト等を使用する。 一般に吸着圧が３Kg／cm2・Ｇの場合、製品酸素
による加圧を100Torrから560Torrまで行ない吸
着圧が２Kg／cm2・Ｇの場合100Torrから460Torr
まで行なうことが好ましい。 第１図は例えば３塔式の本発明を実施するため
の装置を示す。第２図は３塔式における工程操作
の例を示す。 以下、本発明工程を詳しく説明する。 (1) 排気工程……ほぼ大気圧の吸着床Ａを該吸着
床の下部バルブ（Ｖ―５）を介して真空ポンプ
Ｖにより床内のガスを好ましくは向流方向に排
気する工程、 (2) 製品ガス加圧工程……吸着床Ａはバルブ（Ｖ
―３）を介して製品ガスを好ましくは向流方向
に加圧される。このとき床内に残留する微量の
脱着ガスを床下部に押し下げる効果と、次工程
の均圧（加圧）工程時に吸着帯の乱れを防ぐた
めに調整弁（Ｖ―19）により最適量の製品ガス
で加圧が行なわれる工程、 (3) 均圧（加圧）工程……吸着床Ａに、吸着終了
後の吸着床Ｃの床内に残留する濃度の高いガス
をＶ―16を介して回収する工程で、吸着床Ａお
よびＣは共に並流で圧力が均等化される。一般
に吸着圧力が3.0Kg／cm2Ｇの時、均圧（加圧）
により、吸着床Ａは約0.9Kg／cm2Ｇまで加圧さ
れ、吸着圧力が2.0Kg／cm2Ｇの時は、均圧（加
圧）により、約0.6Kg／cm2Ｇまで加圧されるこ
とが好ましい。 (4) 吸着工程……吸着床Ａの下部入口弁（Ｖ―
１）より混合ガスを並流方向に導入し、該吸着
床の圧力を徐々に加圧しながら吸着させ製品ガ
スを上部出口弁Ｖ―２より採取する工程であつ
て、この吸着工程の初期に該吸着床の圧力が製
品ガスのバツフアータンクBT―２の圧力より
低い場合は製品ガスがバツフアータンクBT―
２から吸着床に逆流するが、この量は調整弁Ｖ
―20に調整する。また製品ガスバツフアータン
クの圧力変動を極力抑制する必要のある場合
は、調整弁Ｖ―20の替りに逆止弁等を用いて製
品ガスの逆流を防止する。 この吸着工程の終点又は終点近くで所定の吸
着圧力になるように吸着床Ａは加圧される。 (5) 均圧（放出）工程……吸着床Ａの吸着工程が
終了後、混合ガスの導入を停止し、均圧弁Ｖ―
４を介して好ましくは並流方向に吸着床Ｂと圧
力の均等化を行なう工程で、この工程で吸着床
Ａ内に残留する混合ガスより高い濃度のガスを
他床へ放出して回収する。 (6) 減圧工程……均圧（放出）工程終了後の吸着
床Ａは減圧用弁Ｖ―６を介して向流方向に大気
圧まで減圧する工程であつて、この工程終了後
前記(1)排気工程へ移行して連続運転される。 本発明は上記６工程よりなるサイクルで構成し
て連続的に実施する吸着の数は任意であり、特に
吸着床の数は限定されない。 本実施例は第１図の概略系統図に示すように３
吸着床を、第２図の工程操作表に示すように６工
程を９ステツプによつて実施したが製品ガスのバ
ツフアータンクの容積は製品ガスが連続的に使用
できることと、製品ガス圧力の変動幅を特に考慮
しなければならない。例えば吸着操作圧力が２
Kg／cm2Ｇで、製品ガスのバツフアータンクの容量
と吸着床の容量がほぼ同一の場合の、吸着床圧力
と製品ガス圧力の関係を第３図によつて説明す
る。 第３図は、第２図に示した工程操作表に基づい
て各ステツプにおける製品ガスバツフータンクの
圧力を破線で、各吸着床の圧力を実線でその変化
を夫々示したものである。各床の吸着は、吸着床
Ａの場合はステツプ１〜２、吸着床Ｂの場合はス
テツプ４〜５、吸着床Ｃの場合にはステツプ７〜
８で行なわれる。 各床の吸着は、吸着床Ａの場合はステツプ１〜
２、吸着床Ｂの場合はステツプ４〜５、吸着床Ｃ
の場合にはステツプ７〜８で行なわれ、各床は吸
着初期から吸着圧力は徐々に加圧されて吸着終了
に達する。このように吸着圧力を徐々に加圧して
吸着を行えば、混合ガスを吸着圧力に圧縮するた
めの所要動力も吸着圧力に追従して変化する。 次にステツプ３，６および９では吸着床Ａ、
Ｂ、およびＣは夫々均圧（放出）工程にあり、何
れの床にも混合ガスを導入する必要が全くない。
従つて混合ガスを吸着圧力に圧縮するための所要
動力は不要である。 以上のとおり、従来の混合ガスによる加圧工程
および吸着工程の二工程に分割して実施する場合
は、数塔の吸着圧のどこかで混合ガスを常に吸着
圧に維持する必要がある。例えば先願の発明にお
いて、吸着圧が２Kg／cm2・Ｇの場合、必ず一つの
塔（吸着床）を吸着圧２Kg／cm2Ｇに保持し、又、
別の塔（吸着床）に原料ガスを導入して、吸着圧
２Kg／cm2・Ｇまで加圧しなければならない。例え
ば吸着工程だけを比較した場合でも、先願発明で
は必ず吸着圧２Kg／cm2・Ｇを保持するためコンプ
レツサーを運転しなければならない。一方、本発
明では第３図に示すように吸着工程の終点に於い
てのみ吸着圧２Kg／cm2・Ｇに達していればよく、
吸着工程の終点以外では吸着圧以下で操作され、
コンプレツサー稼動のためのエネルギーは大幅に
節約される。更に先願発明では吸着工程以外でも
原料ガスの加圧工程でもコンプレツサー稼動のた
めのエネルギーは必要であるが、本発明ではその
ようなエネルギーは必要としない。 本発明では、３塔の吸着床を使用して酸素を濃
縮するのが最も好ましい態様であるが、２塔又は
４塔以上の吸着床を使用して運転できる。 又、本発明において製品酸素ガスによる加圧の
目的は前述の通りであるが、第５工程の製品酸素
ガスによる加圧と第６工程の均圧加圧を同時に行
つてもよい。この場合、均圧は吸着工程が終つた
塔と排気工程が終つた塔間で行なわれる。 実施例 従来の所要圧力下で吸着させる方法（特開昭53
−99091号公報記載の発明）と比較し、収量nl／
Kg（吸着剤単位重量に対する製品ガス中の酸素成
分量）および収率％（原料ガス中の酸素成分量に
対する製品ガス中の酸素成分量の比率）がほぼ同
等である事を実装置で確認している。下記表―１
にデーターを示す。 実装置概要 １ 構造 ：３・４床 兼用式 ２ 吸着剤 ：ゼオハーブ ZE―501 ３ 吸着剤充填量：38Kg／床 ４ 吸着床内径 ：φ204.7mm ５ 操作弁 ：自動ボール弁 ６ 各床切替時間：３分 ７ 製品ガス純度：90％O2 【表】
Adsorption：PSA）によつて主として酸素及び
窒素を含有する混合ガス中の酸素純度を上昇させ
たり、又は酸素を分離精製する方法に関する。 PSAとは高圧で吸着剤に気体を選択的に吸着
させ、低圧で脱着する操作を繰返すものである。
２種以上の気体混合物をある吸着剤床に通した
時、その吸着剤は、その気体中に含まれる各成分
に対し選択吸着性を有する。そのため特定な吸着
剤を使用してPSAにより、２種以上の成分を含
有する気体混合物の分離が可能となる。適当な吸
着剤を選択することによつて酸素と窒素との混合
物、例えば空気から酸素を分離することは当業者
にとつて常識的なことである。そのためPSAに
より空気から酸素を分離するために多くの出願及
び特許が存在する。 しかしこのような方法において原料として使用
される製造工程からの酸素及び窒素の混合物及び
空気は無料である。PSAにおいて一般に複数の
吸着床を用いて「吸着―減圧―脱着―加圧」の基
本的な工程を繰返して行なわれる。上記の複数よ
りなる吸着床のどの吸着床においても吸着、減
圧、脱着、加圧の工程が繰返えされる。一般に加
圧は電気エネルギーを使用するコンプレツサーに
より行なわれる。その加圧のための電気エネルギ
ーの使用量は吸着床の圧力に比例する。吸着床の
圧力を高くすれば酸素と窒素の分離効率は増大す
るが、電気代も増大する、又、吸着床の圧力をそ
れほど高くしなければ電気エネルギーは節約でき
るが、しかし酸素と窒素との分離効率が悪くな
る。そこで一般に吸着圧は酸素と窒素との分離効
率及び電気代とのバランスの上で決定される。 吸着床を吸着圧まで増加させる手段として脱着
が終つた吸着床に製品酸素ガス、原料より酸素純
度が高いが製品酸素ガスよりも酸素純度が低いガ
ス（以下濃縮酸素ガスという）及び／又は原料ガ
スを送り込んでその吸着床の圧力を吸着圧まで増
加させる代りに、吸着が終つた吸着床と脱着が終
つた吸着床を均圧にして（所謂均圧工程）、加圧
の際のエネルギーを低減する方法を本願出願人は
先に提案した。（特開昭53−99091号公報参照） 特開昭53−99091号公報記載の発明は下記の７
工程の繰返しからなる。 (1) 吸着工程、 (2) 均圧放出工程、 (3) 減圧工程、 (4) 排気工程、 (5) 製品酸素ガス加圧工程、 (6) 均圧加圧工程、 (7) 原料ガス加圧工程。 前述のように吸着圧が高ければ酸素と窒素との
分離効率、即ち得られる酸素ガスの収量が増加す
る。従来において、得られる酸素ガスの収量を決
定するための関数である吸着圧とは吸着工程の開
始時及び終点を含む吸着工程の全期間に渡つての
吸着圧であると考えられていた。そのため特開昭
53−99091号公報記載の発明では第(6)工程である
均圧加圧を終つた吸着床に原料ガスを送り込み、
吸着圧力までのその吸着床を加圧してから、吸着
を行なつていた。しかし特開昭53−99019号公報
記載の発明（以下先願発明という）では、通常４
塔の吸着床を使用していた。その操作例は特開昭
53−99091号公報443頁右下欄に示されている。そ
の操作例において４塔のうち１塔において吸着圧
まで圧力を増加させるために空気（原料ガス）加
圧がなされている。これは多くの電気エネルギー
の浪費を意味する。 本発明はPSA工程における幅広い研究を行な
つた結果、得られる酸素ガスの収量を決定する関
数である吸着圧とは、吸着工程の開始時期及び終
点を含む吸着工程の全期間に渡る吸着圧ではな
く、排気工程の最終圧力と吸着工程の終点での吸
着圧であることを発見した。即ち、吸着工程の開
始時においては、吸着圧以下で吸着工程を開始
し、吸着工程中にその吸着圧を増加させ、吸着工
程の終点において吸着圧に達しておけばその得ら
れる酸素の収量は、吸着工程の開始時から吸着圧
で操作した場合に於いて得られる酸素ガスの収量
と同一であることを発見した。本発明はこの発見
に基づいている。 従つて本発明は、主として酸素及び窒素を含む
原料中の酸素と吸着法により濃縮するに際して、
少なくとも２つの塔が使用され、各塔には混合ガ
ス中の窒素に対して選択吸着性を有する吸着剤が
充填されており、各塔は入口及び出口を有し、そ
の方法は、 (i) 均圧加圧工程が終つた塔に原料ガスを導入し
て、吸着工程の終点又は終点近くで吸着圧に到
達するように加圧を行ないながら、吸着剤に主
として窒素を吸着させて製品酸素ガスを得、 (ii) 吸着工程(i)が終つた塔と以下の製品酸素ガス
による加圧工程(v)が終つた塔とを連結して、両
塔の圧力の平均化を実施して前者から好ましく
は並流方向に濃縮酸素ガスを放出し、 (iii) 均圧放出工程が終つた塔を好ましくは向流方
向に減圧して大気圧付近に保持ることにより、
塔内の残留ガスを放出する第３の減圧工程、 (iv) 塔内を好ましくは向流方向に真空近く通常
200Torr以下好ましくは100Torr以下まで排気
する排気工程、 (v) 排気工程が終つた塔に製品酸素ガスを好まし
くは向流方向に流してその塔の加圧を行ない、
そして (vi) 製品酸素ガスによる加圧工程が終つた塔と吸
着工程が終つた塔とを連結して、後者より放出
される濃縮酸素ガスを好ましくは向流方向に前
者に導入して前者を加圧する。 各工程からなり、定期的に吸着塔間の流れを変え
て、全ての吸着塔において上記操作を繰返してな
ることを特徴とした酸素濃縮方法、好ましくは、
純度90％以上の酸素ガスの製造方法に関する。 本発明で使用される吸着剤はシリカゲル、活性
炭、アルミナゲル、ゼオライト系物質（例えば、
Ａ、Ｘ、Ｋ型モレキユラシート、モルデナイト、
陽イオン置換ゼオライト等を使用する。 一般に吸着圧が３Kg／cm2・Ｇの場合、製品酸素
による加圧を100Torrから560Torrまで行ない吸
着圧が２Kg／cm2・Ｇの場合100Torrから460Torr
まで行なうことが好ましい。 第１図は例えば３塔式の本発明を実施するため
の装置を示す。第２図は３塔式における工程操作
の例を示す。 以下、本発明工程を詳しく説明する。 (1) 排気工程……ほぼ大気圧の吸着床Ａを該吸着
床の下部バルブ（Ｖ―５）を介して真空ポンプ
Ｖにより床内のガスを好ましくは向流方向に排
気する工程、 (2) 製品ガス加圧工程……吸着床Ａはバルブ（Ｖ
―３）を介して製品ガスを好ましくは向流方向
に加圧される。このとき床内に残留する微量の
脱着ガスを床下部に押し下げる効果と、次工程
の均圧（加圧）工程時に吸着帯の乱れを防ぐた
めに調整弁（Ｖ―19）により最適量の製品ガス
で加圧が行なわれる工程、 (3) 均圧（加圧）工程……吸着床Ａに、吸着終了
後の吸着床Ｃの床内に残留する濃度の高いガス
をＶ―16を介して回収する工程で、吸着床Ａお
よびＣは共に並流で圧力が均等化される。一般
に吸着圧力が3.0Kg／cm2Ｇの時、均圧（加圧）
により、吸着床Ａは約0.9Kg／cm2Ｇまで加圧さ
れ、吸着圧力が2.0Kg／cm2Ｇの時は、均圧（加
圧）により、約0.6Kg／cm2Ｇまで加圧されるこ
とが好ましい。 (4) 吸着工程……吸着床Ａの下部入口弁（Ｖ―
１）より混合ガスを並流方向に導入し、該吸着
床の圧力を徐々に加圧しながら吸着させ製品ガ
スを上部出口弁Ｖ―２より採取する工程であつ
て、この吸着工程の初期に該吸着床の圧力が製
品ガスのバツフアータンクBT―２の圧力より
低い場合は製品ガスがバツフアータンクBT―
２から吸着床に逆流するが、この量は調整弁Ｖ
―20に調整する。また製品ガスバツフアータン
クの圧力変動を極力抑制する必要のある場合
は、調整弁Ｖ―20の替りに逆止弁等を用いて製
品ガスの逆流を防止する。 この吸着工程の終点又は終点近くで所定の吸
着圧力になるように吸着床Ａは加圧される。 (5) 均圧（放出）工程……吸着床Ａの吸着工程が
終了後、混合ガスの導入を停止し、均圧弁Ｖ―
４を介して好ましくは並流方向に吸着床Ｂと圧
力の均等化を行なう工程で、この工程で吸着床
Ａ内に残留する混合ガスより高い濃度のガスを
他床へ放出して回収する。 (6) 減圧工程……均圧（放出）工程終了後の吸着
床Ａは減圧用弁Ｖ―６を介して向流方向に大気
圧まで減圧する工程であつて、この工程終了後
前記(1)排気工程へ移行して連続運転される。 本発明は上記６工程よりなるサイクルで構成し
て連続的に実施する吸着の数は任意であり、特に
吸着床の数は限定されない。 本実施例は第１図の概略系統図に示すように３
吸着床を、第２図の工程操作表に示すように６工
程を９ステツプによつて実施したが製品ガスのバ
ツフアータンクの容積は製品ガスが連続的に使用
できることと、製品ガス圧力の変動幅を特に考慮
しなければならない。例えば吸着操作圧力が２
Kg／cm2Ｇで、製品ガスのバツフアータンクの容量
と吸着床の容量がほぼ同一の場合の、吸着床圧力
と製品ガス圧力の関係を第３図によつて説明す
る。 第３図は、第２図に示した工程操作表に基づい
て各ステツプにおける製品ガスバツフータンクの
圧力を破線で、各吸着床の圧力を実線でその変化
を夫々示したものである。各床の吸着は、吸着床
Ａの場合はステツプ１〜２、吸着床Ｂの場合はス
テツプ４〜５、吸着床Ｃの場合にはステツプ７〜
８で行なわれる。 各床の吸着は、吸着床Ａの場合はステツプ１〜
２、吸着床Ｂの場合はステツプ４〜５、吸着床Ｃ
の場合にはステツプ７〜８で行なわれ、各床は吸
着初期から吸着圧力は徐々に加圧されて吸着終了
に達する。このように吸着圧力を徐々に加圧して
吸着を行えば、混合ガスを吸着圧力に圧縮するた
めの所要動力も吸着圧力に追従して変化する。 次にステツプ３，６および９では吸着床Ａ、
Ｂ、およびＣは夫々均圧（放出）工程にあり、何
れの床にも混合ガスを導入する必要が全くない。
従つて混合ガスを吸着圧力に圧縮するための所要
動力は不要である。 以上のとおり、従来の混合ガスによる加圧工程
および吸着工程の二工程に分割して実施する場合
は、数塔の吸着圧のどこかで混合ガスを常に吸着
圧に維持する必要がある。例えば先願の発明にお
いて、吸着圧が２Kg／cm2・Ｇの場合、必ず一つの
塔（吸着床）を吸着圧２Kg／cm2Ｇに保持し、又、
別の塔（吸着床）に原料ガスを導入して、吸着圧
２Kg／cm2・Ｇまで加圧しなければならない。例え
ば吸着工程だけを比較した場合でも、先願発明で
は必ず吸着圧２Kg／cm2・Ｇを保持するためコンプ
レツサーを運転しなければならない。一方、本発
明では第３図に示すように吸着工程の終点に於い
てのみ吸着圧２Kg／cm2・Ｇに達していればよく、
吸着工程の終点以外では吸着圧以下で操作され、
コンプレツサー稼動のためのエネルギーは大幅に
節約される。更に先願発明では吸着工程以外でも
原料ガスの加圧工程でもコンプレツサー稼動のた
めのエネルギーは必要であるが、本発明ではその
ようなエネルギーは必要としない。 本発明では、３塔の吸着床を使用して酸素を濃
縮するのが最も好ましい態様であるが、２塔又は
４塔以上の吸着床を使用して運転できる。 又、本発明において製品酸素ガスによる加圧の
目的は前述の通りであるが、第５工程の製品酸素
ガスによる加圧と第６工程の均圧加圧を同時に行
つてもよい。この場合、均圧は吸着工程が終つた
塔と排気工程が終つた塔間で行なわれる。 実施例 従来の所要圧力下で吸着させる方法（特開昭53
−99091号公報記載の発明）と比較し、収量nl／
Kg（吸着剤単位重量に対する製品ガス中の酸素成
分量）および収率％（原料ガス中の酸素成分量に
対する製品ガス中の酸素成分量の比率）がほぼ同
等である事を実装置で確認している。下記表―１
にデーターを示す。 実装置概要 １ 構造 ：３・４床 兼用式 ２ 吸着剤 ：ゼオハーブ ZE―501 ３ 吸着剤充填量：38Kg／床 ４ 吸着床内径 ：φ204.7mm ５ 操作弁 ：自動ボール弁 ６ 各床切替時間：３分 ７ 製品ガス純度：90％O2 【表】
第１図は本発明を実施する装置のフロシート、
第２図は３塔式の工程操作タイムプログラム、そ
して第３図は吸着床圧力と製品ガスの圧力の経時
変化を示すグラフである。
第２図は３塔式の工程操作タイムプログラム、そ
して第３図は吸着床圧力と製品ガスの圧力の経時
変化を示すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 主として酸素及び窒素を含む原料中の酸素を
吸着法により濃縮するに際して、少なくとも２つ
の塔が使用され、各塔には混合ガス中の窒素に対
して選択吸着性を有する吸着剤が充填されてお
り、各塔は入口及び出口を有し、その方法は、 (i) 均圧加圧工程が終つた塔に圧縮機及びバツフ
アータンクを介して原料ガスを導入して、吸着
工程の終点又は終点近くで吸着圧に到達するよ
うに加圧を行ないながら、吸着剤に主として窒
素を吸着させて製品酸素ガスを得、 (ii) 吸着工程(i)が終つた塔と以下の製品酸素ガス
による加圧工程(v)が終つた塔とを連結して、両
塔の圧力の平均化を実施して前者から濃縮酸素
ガスを放出し、 (iii) 均圧放出工程が終つた塔を減圧して大気圧付
近に保持することにより、塔内の残留ガスを放
出する第３の減圧工程、 (iv) 塔内を真空近くまで排気する排気工程、 (v) 排気工程が終つた塔に製品酸素ガスを流して
その塔の加圧を行ない、そして、 (vi) 製品酸素ガスによる加圧工程が終つた塔と吸
着工程が終つた塔とを連結して、後者より放出
される濃縮酸素ガスを前者に導入して前者を加
圧する。 各工程からなり、定期的に吸着塔間の流れを変え
て、全ての吸着塔において上記操作を繰返してな
ることを特徴とした酸素濃縮方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57013060A JPS58135106A (ja) | 1982-01-29 | 1982-01-29 | 酸素濃縮方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57013060A JPS58135106A (ja) | 1982-01-29 | 1982-01-29 | 酸素濃縮方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58135106A JPS58135106A (ja) | 1983-08-11 |
| JPS647002B2 true JPS647002B2 (ja) | 1989-02-07 |
Family
ID=11822580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57013060A Granted JPS58135106A (ja) | 1982-01-29 | 1982-01-29 | 酸素濃縮方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58135106A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63166702A (ja) * | 1986-12-26 | 1988-07-09 | Osaka Oxygen Ind Ltd | 酸素ガス濃縮法 |
| JP6747479B2 (ja) * | 2018-08-02 | 2020-08-26 | ダイキン工業株式会社 | 酸素濃縮装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57105220A (en) * | 1980-12-24 | 1982-06-30 | Hitachi Ltd | Oxygen-concentrating method |
-
1982
- 1982-01-29 JP JP57013060A patent/JPS58135106A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58135106A (ja) | 1983-08-11 |
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