KR20070053728A - Double separation method and double separation system for oxygen gas and nitrogen gas - Google Patents
Double separation method and double separation system for oxygen gas and nitrogen gas Download PDFInfo
- Publication number
- KR20070053728A KR20070053728A KR1020077005076A KR20077005076A KR20070053728A KR 20070053728 A KR20070053728 A KR 20070053728A KR 1020077005076 A KR1020077005076 A KR 1020077005076A KR 20077005076 A KR20077005076 A KR 20077005076A KR 20070053728 A KR20070053728 A KR 20070053728A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- gas
- oxygen
- nitrogen
- membrane
- desorption
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
- B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/04—Purification or separation of nitrogen
- C01B21/0405—Purification or separation processes
- C01B21/0433—Physical processing only
- C01B21/0438—Physical processing only by making use of membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
- B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
- B01D53/047—Pressure swing adsorption
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
- B01D53/229—Integrated processes (Diffusion and at least one other process, e.g. adsorption, absorption)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
- C01B13/02—Preparation of oxygen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
- C01B13/02—Preparation of oxygen
- C01B13/0229—Purification or separation processes
- C01B13/0248—Physical processing only
- C01B13/0251—Physical processing only by making use of membranes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
- C01B13/02—Preparation of oxygen
- C01B13/0229—Purification or separation processes
- C01B13/0248—Physical processing only
- C01B13/0259—Physical processing only by adsorption on solids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/04—Purification or separation of nitrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/04—Purification or separation of nitrogen
- C01B21/0405—Purification or separation processes
- C01B21/0433—Physical processing only
- C01B21/045—Physical processing only by adsorption in solids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
- B01D2256/10—Nitrogen
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
- B01D2256/12—Oxygen
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/10—Single element gases other than halogens
- B01D2257/102—Nitrogen
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2259/00—Type of treatment
- B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
- B01D2259/40001—Methods relating to additional, e.g. intermediate, treatment of process gas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2210/00—Purification or separation of specific gases
- C01B2210/0043—Impurity removed
- C01B2210/0046—Nitrogen
Abstract
본 발명은 PSA 가스분리장치에 의해 공기 등으로부터 고순도 산소 가스를 분리하여 얻는 동시에, 당해 PSA 가스분리장치로부터 연속적으로 공급되는 탈착 가스로부터 고순도 질소 가스를 연속적으로 효율적으로 분리하여 얻을 수 있는 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 PSA 가스분리장치 (1)에서의 PSA 가스분리공정 및 막식 가스분리기 (2)에서의 막식 가스분리공정을 포함한다. PSA 가스분리 공정에서는 질소를 우선적으로 흡착하는 흡착제가 충전된 흡착탑을 이용하여 행하는 압력변동흡착식 가스분리법에 의해 공기 등의 산소·질소함유 가스로부터 산소 부화 (富化) 가스와 질소를 주로 포함하고 또한 산소도 포함하는 탈착 가스를 취한다. 막식 가스분리 공정에서는 산소를 우선적으로 투과시키는 가스분리막 (2A)의 투과측을 대기압 미만의 압력으로 감압하면서, 가스분리막 (2A)에 의해 탈착 가스를 가스분리막 (2A)을 투과하는 가스와 투과하지 않는 가스 (질소 부화 가스)로 분리한다.The present invention provides a method and system for separating and obtaining high purity oxygen gas from air or the like by means of a PSA gas separation device, and continuously and efficiently separating high purity nitrogen gas from a desorption gas continuously supplied from the PAS gas separation device. The purpose is to provide. The present invention includes a PSA gas separation process in the PSA gas separation device 1 and a membrane gas separation process in the membrane gas separator 2. In the PSA gas separation process, oxygen enrichment gas and nitrogen are mainly contained from oxygen-nitrogen-containing gas such as air by means of a pressure swing adsorption gas separation method using an adsorption tower filled with an adsorbent that preferentially adsorbs nitrogen. A desorption gas that also contains oxygen is taken. In the membrane gas separation process, the desorbed gas is not permeated with the gas that passes through the gas separation membrane 2A by the gas separation membrane 2A while reducing the permeation side of the gas separation membrane 2A that preferentially permeates oxygen to a pressure below atmospheric pressure. Do not separate into gas (nitrogen enriched gas).
가스분리장치, 산소 가스, 질소 가스 Gas Separator, Oxygen Gas, Nitrogen Gas
Description
본 발명은 산소 및 질소를 포함하는 혼합 가스 (예를 들면 공기)로부터 산소 가스 및 질소 가스를 병행하여 분리하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system for parallel separation of oxygen gas and nitrogen gas from a mixed gas (eg air) comprising oxygen and nitrogen.
공기로부터 분리하여 얻을 수 있는 산소 가스 및 질소 가스는 다양한 용도로 이용되어 왔다. 산소 가스는 예를 들면 쓰레기 용융로나 재 용융로, 유리 용융로의 고온화, 제강용 전기로의 연소효율 향상, 화학플랜트에서의 산화 반응, 폐수처리장치에 있어서의 산소 폭기 등에 이용되어 왔다. 한편, 질소 가스는 예를 들면 쓰레기 용융로나 화학플랜트에 있어서의 가스 씰이나 퍼징, 열 처리로의 분위기 가스 조정, 식품 포장용 가스 씰 등에 이용되어 왔다.Oxygen and nitrogen gases, which can be obtained separately from air, have been used for various purposes. Oxygen gas has been used, for example, in waste melting furnaces, remelting furnaces, glass melting furnaces, for improving the combustion efficiency of steelmaking electric furnaces, oxidation reactions in chemical plants, oxygen aeration in wastewater treatment systems, and the like. On the other hand, nitrogen gas has been used, for example, in gas seals and purging in waste melting furnaces and chemical plants, atmosphere gas adjustment in heat treatment furnaces, gas seals for food packaging, and the like.
공기로부터 산소 가스나 질소 가스를 분리하는데 실용적인 방법의 하나로서, 압력변동흡착법(PSA법)이 알려져 있다. PSA법에 의한 가스분리에서는 소정 성분을 우선적으로 흡착하기 위한 흡착제가 충전된 흡착탑을 구비하는 PSA 가스 분리장치를 이용할 수 있고, 흡착탑에 있어서 적어도 흡착 공정 및 탈착 공정이 실행된다. 흡착 공정에서는 흡착탑에 혼합 가스를 도입하고 당해 혼합 가스 중의 역(易) 흡착성분을 고압 조건하에서 흡착제에 흡착시키고 난(難) 흡착성분으로 이루어지는 가스를 흡착탑으로부터 도출(導出)한다. 탈착 공정에서는 탑내 압력을 강하시켜 역흡착 성분을 흡착제로부터 탈착시키고, 당해 역 흡착성분을 주로 포함하는 가스를 흡착탑으로부터 도출한다. 예를 들면 산소보다도 질소를 우선적으로 흡착할 수 있는 흡착제를 사용하고 혼합 가스로서 공기를 흡착탑에 도입할 경우, 산소는 흡착 공정에서 난 흡착 성분으로서 탑외로 도출되고, 질소는 역 흡착성분으로서 흡착 공정에서 흡착제에 흡착되며 탈착 공정에서 탑외로 도출된다.As one of practical methods for separating oxygen gas and nitrogen gas from air, a pressure swing adsorption method (PSA method) is known. In gas separation by the PAS method, a PAS gas separation device having an adsorption tower filled with an adsorbent for preferentially adsorbing a predetermined component can be used, and at least the adsorption step and the desorption step are performed in the adsorption tower. In the adsorption step, a mixed gas is introduced into the adsorption tower, and the reverse adsorption component in the mixed gas is adsorbed to the adsorbent under high pressure conditions, and a gas composed of a poor adsorption component is extracted from the adsorption tower. In the desorption step, the pressure in the column is lowered to desorb the reverse adsorption component from the adsorbent, and a gas mainly containing the reverse adsorption component is derived from the adsorption tower. For example, when an adsorbent capable of adsorbing nitrogen preferentially over oxygen is used and air is introduced into the adsorption tower as a mixed gas, oxygen is drawn out of the tower as a poor adsorption component in the adsorption process, and nitrogen is adsorbed as a reverse adsorption component. It is adsorbed by the adsorbent at and is taken out of the tower in the desorption process.
PSA법에 있어서는 탈착 공정에서 감압 탈착되어 탑외로 나오는 역 흡착성분 가스보다도, 흡착 공정에서 흡착탑을 통과하는 난 흡착성분 가스 쪽이 가스 농도나 가스량에 대하여 안정하다. 그 때문에 PSA법에서는 얻으려는 목적의 가스를 역 흡착성분 가스로 하는 것보다도 난 흡착성분 가스로 하는 쪽이 당해 목적 가스를 효율적으로 취득하기 쉽다. 따라서, PSA법에 의해 공기로부터 산소를 분리 취득하는 경우에는 일반적으로 사용되는 PSA 가스분리장치의 흡착탑에 질소흡착성의 흡착제가 충전되고, 흡착 공정에서 당해 흡착탑으로부터 나오는 산소부화 가스가 제품 가스로서 회수된다. 또한 PSA법에 의해 공기로부터 질소를 분리 취득하는 때는 일반적으로 산소흡착성의 흡착제가 흡착탑에 충전되고, 흡착 공정에서 당해 흡착탑으로부터 도출되는 질소부화 가스가 제품 가스로서 회수된다.In the PSA method, the non-adsorption component gas that passes through the adsorption column in the adsorption step is more stable with respect to the gas concentration or the gas amount than the reverse adsorption component gas that is depressurized and desorbed in the desorption step and exits the column. Therefore, in the PSA method, it is easier to obtain the target gas more efficiently than the gas of the objective to be obtained as the poor adsorption component gas rather than the reverse adsorption component gas. Therefore, in the case of separating and acquiring oxygen from air by the PAS method, a nitrogen adsorption adsorbent is filled in an adsorption tower of a commonly used gas gas separation device, and the oxygen enriched gas from the adsorption tower is recovered as a product gas in the adsorption step. . When nitrogen is separated from the air by the PAS method, the oxygen adsorption adsorbent is generally filled in the adsorption tower, and the nitrogen enrichment gas derived from the adsorption tower in the adsorption step is recovered as the product gas.
그러나 공기 중의 산소를 분리 취득해서 이용하는 동시에 공기 중의 질소를 분리 취득해서 이용할 필요가 생길 경우가 있고, 이 경우에는 공기 중에 포함되는 산소 및 질소를 단일 시스템에 의해 병행하여 분리 취득하는 것이 가능한 기술이 요구된다.However, there is a case where it is necessary to separate and acquire oxygen in the air, and to separate and acquire nitrogen in the air. In this case, a technology capable of separating and acquiring oxygen and nitrogen contained in the air in parallel in a single system is required. do.
도 8은 공기 중의 산소 및 질소를 병행하여 분리하기 위한 종래 시스템의 일례인 산소·질소 병행 분리 시스템 X5을 나타낸다. 산소·질소 병행 분리 시스템 X5은 PSA 가스분리장치 (81)와 막식 가스분리기 (82)와 저장탱크 (83)와 압축기 (84), (85)와 진공펌프 (86)를 구비하고, 이들은 배관을 거쳐서 연결되어 있다. 배관에서의 소정의 장소에는 복수의 자동 밸브 (미도시)가 설치되어 있고, 시스템 가동시에는 각 자동 밸브의 개폐 상태가 적절하게 선택됨으로써 시스템 내의 가스의 흐름 상태를 바꿀 수 있다. PSA 가스분리장치 (81)는 산소보다도 질소를 우선적으로 흡착하는 흡착제가 충전된 흡착탑 (미도시)을 구비한다. 또한 막식 가스분리기 (82)는 산소를 우선적으로 투과시키기 위한 가스분리막 (82a)을 가진다. 이러한 산소·질소 병행 분리 시스템은, 예를 들면 하기의 특허문헌 1에 기재되어 있다.Fig. 8 shows an oxygen / nitrogen parallel separation system X5 which is an example of a conventional system for separating oxygen and nitrogen in air in parallel. The oxygen / nitrogen parallel separation system X5 includes a
[특허문헌 1] 일본국 공개특허공보 특개평 5-253438호 [Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 5-253438
산소·질소 병행 분리 시스템 X5의 가동시에는 PSA 가스분리장치 (81)의 흡착탑에 있어서 흡착 공정 및 탈착 공정을 포함하는 1 사이클이 반복되고, 공기로부터 산소부화 가스가 분리 취득된다. 흡착 공정에서는 압축기 (84)가 작동해서 PSA 가스분리장치 (81)의 흡착탑에 공기가 공급되고 탑 안이 소정의 압력까지 상승한 상태에서 당해 공기 중의 역 흡착성분 (주로 질소를 포함한다)을 흡착제에 흡착시켜 당해 흡착탑 또는 PSA 가스분리장치 (81)로부터 산소부화 가스가 도출된 다. 이 산소부화 가스는, 예를 들면 소정의 용도로 연속적으로 사용된다. 탈착공 정에서는 진공펌프 (86)의 작동에 의해 탑 안이 소정의 압력까지 강하된 상태에서 당해 흡착탑 내의 흡착제로부터 역 흡착성분 (주로 질소를 포함한다)이 탈착되어, 탑 내에 잔존하는 산소와 함께 당해 역 흡착성분은 탈착 가스로서 탑외 또는 PSA 가스분리장치 (81) 외부로 배출된다. 탈착 가스 중의 산소 농도는 탈착 공정 초기에 있어서는 비교적 높고, 시간의 경과와 함께 점차로 저하하는 경향이 있다.At the time of operation of the oxygen-nitrogen parallel separation system X5, one cycle including an adsorption step and a desorption step is repeated in the adsorption tower of the PAS
PSA 가스분리장치 (81)로부터의 탈착 가스의 산소 농도는 산소 모니터에 의해 상시적으로 검지되며 탈착 공정 초기의 비교적 산소 농도가 높은 탈착 가스는 화살표 G’에 나타나 있는 바와 같이 시스템 외로 폐기된다. 그리고, 탈착 가스의 산소 농도가 소정 값까지 저하한 시점에서 당해 폐기는 정지되며 저장탱크 (83)로의 탈착 가스의 회수로 전환되어 탈착 가스의 회수가 개시된다. 이러한 탈착 가스의 폐기 및 그 후의 회수는 PSA 가스분리장치 (81)로부터 탈착 가스가 배출될 때마다 실행된다.The oxygen concentration of the desorption gas from the PAS
저장탱크 (83)에 회수된 탈착 가스는 압축기 (85)의 작동에 의해 소정의 압력에서 막식 가스분리기 (82)에 공급되고 막식 가스분리기 (82)의 가스분리막 (82a)을 투과하는 투과 가스와 투과하지 않는 비투과 가스로 분리된다. 탈착 가스 중의 산소는 가스분리막 (82a)을 우선적으로 투과하고, 이에 따라 산소 농도가 저하하여 질소 순도가 높아진 질소부화 가스가 비투과 가스로서 막식 가스분리기 (82)로부터 배출된다. 이 비투과 가스는 예를 들면 소정의 용도로 연속적으로 사용된다. 산소·질소 병행 분리 시스템 X5에 의하면 이상과 같이 하여 공기로부터 산 소부화 가스 및 질소부화 가스가 분리 취득된다.The desorption gas recovered in the
산소·질소 병행 분리 시스템 X5에 있어서는 가령, PSA 가스분리장치 (81)로부터의 탈착 가스의 전부가 저장탱크 (83)에 일단 회수되지 않고 연속적으로 압축기 (85)를 경유하여 막식 가스분리기 (82)에 계속 공급되면 막식 가스분리기 (82)로부터 비투과 가스로서 배출되는 질소부화 가스의 양은 경시적으로 비교적 크게 변동하여 버린다. 막식 가스분리기 (82)에 공급되는 탈착 가스의 산소 분압 내지 산소 농도가 비교적 크게 변동하고, 이에 따라 가스분리막 (82a)에 있어서의 산소투과의 드라이빙 포스가 비교적 크게 변동하기 때문이다. 당해 드라이빙 포스의 변동은 가스분리막 (82a)에 대한 산소의 투과량 또는 산소의 비투과량의 변동을 초래하고 따라서, 막식 가스분리기 (82)로부터 배출되는 비투과 가스 (질소부화 가스) 양의 변동을 초래한다. 그 때문에 산소·질소 병행 분리 시스템 X5에 있어서, PSA 가스분리장치 (81)로부터의 탈착 가스 전부가 저장탱크 (83)에 일단 회수되지 않고 연속적으로 막식 가스분리기 (82)에 계속 공급되면 비투과 가스로서 취득되는 질소부화 가스를, 그 공급량이 불안정하기 때문에 불활성 가스로서 적절하게 이용할 수 없는 경우가 생긴다.In the oxygen / nitrogen parallel separation system X5, for example, all of the desorption gas from the PSA
이에 대하여 전술한 바와 같은 본래의 태양으로 가동하는 산소·질소 병행 분리 시스템 X5에 있어서는 PSA 가스분리장치 (81)로부터의 탈착 가스의 폐기 및 회수가 소정의 타이밍에서 전환됨으로써, 소정의 산소 농도 영역 (즉 질소농도 영역)의 탈착 가스가 저장탱크 (83)에 일단 회수되고 대략 일정한 산소 농도 (즉 대략 일정한 질소 순도)의 탈착 가스가 저장탱크 (83)로부터 막식 가스분리기 (82) 에 공급된다. 그리고, 막식 가스분리기 (82)에 공급되는 탈착 가스의 산소분압 (또는 산소 농도)의 변동이 작기 때문에 가스분리막 (82a)에 대한 산소의 투과량 변동은 적고, 막식 가스분리기 (82)로부터는 대략 일정한 유량으로 비투과 가스 (질소부화 가스)가 배출되게 된다.On the other hand, in the oxygen-nitrogen parallel separation system X5 which operates in the original aspect as mentioned above, the disposal and collection | recovery of the desorption gas from the PAS
그러나, PSA 가스분리장치 (81)로부터 막식 가스분리기 (82)로의 탈착 가스의 흐름을 분단(分斷)하는 변환용 라인 구성 및 저장탱크 (83)는 질소부화 가스의 분리 취득 조작을 불연속화하여 시스템의 복잡화를 초래하므로 바람직하지 못하다. 더하여, 이러한 변환용 라인 구성 및 저장탱크 (83)는 시스템의 대형화를 초래하므로 바람직하지 못하다. 또한 PSA 가스분리장치 (81)로부터 막식 가스분리기 (82)로의 탈착 가스의 흐름을 분단(分斷)하는 기간이 긴 만큼, 저장탱크 (83)는 보다 큰 용량을 필요로 하여 대형화한다. 예를 들면 PSA 가스분리장치 (81)의 흡착탑에서의 30초간의 탈착 공정의 사이에 있어서, 탈착 공정시작으로부터 20초간의 탈착 초기·중기에 배출되는 탈착 가스(산소 농도는 비교적 높고 질소 순도는 비교적 낮다)를 화살표 G’로 나타내는 바와 같이 시스템 외로 폐기하고, 탈착 공정시작으로부터 20∼30초간의 탈착 말기에 배출되는 탈착 가스(산소 농도는 비교적 낮고 질소순도는 비교적 높다)를 저장탱크 (83)에 저장할 경우, 탈착 초기·중기의 20초간은 저장탱크 (83)에 탈착 가스가 저장되지 않으므로, 이 사이에 저장탱크 (83)로부터 막식 가스분리기 (82)에 가스를 공급하기 위해서는 저장탱크 (83)에는 미리 그때까지의 탈착 공정에 있어서 배출되는 탈착 가스를 막식 가스분리기 (82)에 송출하지 않고 여분으로 저장해 둘 필요가 있다. 이때, 진공펌프 (86)의 작동에 의해 상응한 압력으로 탈착 가스를 저장탱크 (83)에 도입할 필요가 있지만, 진공펌프 (86)의 토출 압력에는 일정한 한계가 있기 때문에 저장탱크 (83)에 대하여 탈착 가스를 적절하게 도입하기 위해서는 저장탱크 (83)에는 충분한 용량이 필요하게 된다. 상기의 분단 시간이 긴 만큼 저장탱크 (83)에 미리 여분으로 저장해 두어야 할 탈착 가스의 량은 증대하고, 따라서, 저장탱크 (83)에 요구되는 용량도 증대해서 저장탱크 (83)가 대형화하는 것이다.However, the conversion line configuration and the
발명의 개시Disclosure of the Invention
본 발명은 이러한 사정 아래에서 고안된 것이며, PSA 가스분리장치에 의해 산소·질소혼합 가스로부터 고순도 산소 가스를 분리 취득하는 동시에, 당해 PSA 가스분리장치로부터 연속적으로 공급되는 탈착 가스로부터 고순도 질소 가스를 연속적으로 효율적으로 분리 취득할 수 있는 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been devised under such circumstances, and the high purity nitrogen gas is continuously obtained from the desorption gas continuously supplied from the PAS gas separation device while the high purity oxygen gas is separated and obtained from the oxygen / nitrogen mixed gas by the PAS gas separation device. It is an object of the present invention to provide a method and a system which can be efficiently separated and acquired.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 산소 및 질소를 포함하는 혼합 가스로부터 산소 가스 및 질소 가스를 병행 분리하기 위한 방법이 제공된다. 이 병행 분리방법은 압력변동흡착식 가스분리공정 및 막식 가스분리공정을 포함한다. 압력변동흡착식 가스분리 공정에서는 질소를 우선적으로 흡착하기 위한 흡착제가 충전된 흡착탑을 이용하여 행하는 압력변동흡착식 가스분리법에 의해 흡착탑 안이 상대적으로 고압인 상태에서 흡착탑에 혼합 가스를 도입하고 당해 혼합 가스 중의 질소를 흡착제에 흡착시키고 당해 흡착탑으로부터 산소부화 가스를 도출하며 또한, 흡착탑 안이 상 대적으로 저압인 상태에서 흡착제로부터 질소를 탈착시키고, 흡착탑 내에 잔존하는 산소와 당해 질소를 포함하는 산소함유 탈착 가스를 당해 흡착탑으로부터 도출한다. 막식 가스분리 공정에서는 산소를 우선적으로 투과시키기 위한 가스분리막의 투과측을 대기압 미만의 압력으로 감압하면서 당해 가스분리막에 의해 산소함유 탈착 가스를 가스분리막을 투과하는 투과 가스 및 투과하지 않는 비투과 질소부화 가스로 분리한다.According to a first aspect of the present invention, a method for parallel separation of oxygen gas and nitrogen gas from a mixed gas comprising oxygen and nitrogen is provided. This parallel separation method includes a pressure swing adsorption gas separation process and a membrane gas separation process. In the pressure swing adsorption gas separation process, a mixed gas is introduced into the adsorption tower at a relatively high pressure in the adsorption tower by a pressure swing adsorption gas separation method using an adsorption tower packed with an adsorbent for preferentially adsorbing nitrogen, and nitrogen in the mixed gas. Is adsorbed to the adsorbent to derive an oxygen enriched gas from the adsorption column, and desorbs nitrogen from the adsorbent in a relatively low pressure in the adsorption tower, and desorbs the oxygen remaining in the adsorption tower and the oxygen-containing desorption gas containing the nitrogen to the adsorption tower. Derived from In the membrane-type gas separation process, the permeate side of the gas separation membrane for preferentially permeating oxygen to a pressure below atmospheric pressure, while the oxygen-containing desorption gas passes through the gas separation membrane and the non-permeable nitrogen enrichment gas does not permeate through the gas separation membrane. To separate.
바람직하게는 본 병행 분리방법은 산소함유 탈착 가스가 막식 가스분리공정에 부가되기 전에 당해 산소함유 탈착 가스를 압축하기 위한 압축 공정을 더 포함한다. 이 경우, 압축 공정에서는 산소함유 탈착 가스를 0.6MPa이상의 압력으로 압축하는 것이 바람직하다.Preferably, the parallel separation method further includes a compression process for compressing the oxygen-containing desorption gas before the oxygen-containing desorption gas is added to the membrane gas separation process. In this case, it is preferable to compress the oxygen-containing desorption gas to a pressure of 0.6 MPa or more in the compression step.
바람직하게는, 압력변동흡착식 가스분리공정에 있어서의 흡착탑으로부터 산소함유 탈착 가스를 도출할 때의 당해 흡착탑 내의 감압과, 막식 가스분리공정에 있어서의 투과측의 감압은, 단일 감압 수단에 의해 실현된다.Preferably, the decompression in the adsorption tower when derivatizing the oxygen-containing desorption gas from the adsorption tower in the pressure swing adsorption gas separation process and the decompression on the permeate side in the membrane gas separation process are realized by a single decompression means. .
바람직하게는 막식 가스분리 공정에서는 산소함유 탈착 가스의 일부를, 가스분리막을 투과하지 않고 가스분리막의 투과측에 도입하도록 구성되어 있다.Preferably, in the membrane gas separation process, a portion of the oxygen-containing desorption gas is configured to be introduced into the permeate side of the gas separation membrane without passing through the gas separation membrane.
본 발명의 제2 측면에 의하면, 산소 및 질소를 포함하는 혼합 가스로부터 산소 가스 및 질소 가스를 병행 분리하기 위한 시스템이 제공된다. 이 병행 분리 시스템은 압력변동흡착식 가스분리장치, 막식 가스분리기 및 감압 수단을 구비한다. 압력변동흡착식 가스분리장치는 질소를 우선적으로 흡착하기 위한 흡착제가 충전된 흡착탑을 가지고, 당해 흡착탑을 이용하여 행하는 압력변동흡착식 가스분리법에 의 해 흡착탑 안이 상대적으로 고압인 상태에서 흡착탑에 혼합 가스를 도입하고 당해 혼합 가스 중의 질소를 흡착제에 흡착시키고, 당해 흡착탑으로부터 산소부화 가스를 도출하며 또한, 흡착탑 안이 상대적으로 저압인 상태에서, 흡착제로부터 질소를 탈착시키고, 흡착탑 내에 잔존하는 산소와 당해 질소를 포함하는 산소함유 탈착 가스를 당해 흡착탑으로부터 도출하기 위한 것이다. 막식 가스분리기는 산소를 우선적으로 투과시키기 위한 가스분리막을 가지고 산소함유 탈착 가스를, 가스분리막을 투과하는 투과 가스 및 투과하지 않는 비투과 질소부화 가스로 분리하여 도출하기 위한 것이다. 감압 수단은 막식 가스분리기의 가스분리막에 있어서의 투과측을 대기압 미만의 압력으로 감압하기 위한 것이다. 본 병행 분리 시스템에 의하면, 본 발명의 제1 측면의 방법을 적절하게 행할 수 있다.According to a second aspect of the present invention, a system for parallel separation of oxygen gas and nitrogen gas from a mixed gas comprising oxygen and nitrogen is provided. This parallel separation system comprises a pressure swing adsorption gas separator, a membrane gas separator and a decompression means. The pressure swing adsorption gas separation device has an adsorption tower filled with an adsorbent for preferentially adsorbing nitrogen, and the mixed gas is introduced into the adsorption tower in a relatively high pressure state by a pressure swing adsorption gas separation method using the adsorption tower. And adsorbing nitrogen in the mixed gas to the adsorbent, deriving oxygen enrichment gas from the adsorption column, and desorbing nitrogen from the adsorbent in a state of relatively low pressure in the adsorption tower, and containing oxygen and the nitrogen remaining in the adsorption tower. The oxygen-containing desorption gas is for deriving from the adsorption tower. The membrane type gas separator has a gas separation membrane for preferentially permeating oxygen, and is intended to separate and derive an oxygen-containing desorption gas into a permeate gas that passes through the gas separation membrane and a non-permeable nitrogen enrichment gas that does not permeate. The decompression means is for depressurizing the permeate side in the gas separation membrane of the membrane type gas separator to a pressure below atmospheric pressure. According to this parallel separation system, the method of the 1st aspect of this invention can be performed suitably.
바람직하게는, 본 병행 분리 시스템은 산소함유 탈착 가스가 막식 가스분리기에 공급되기 전에 당해 산소함유 탈착 가스를 압축하기 위한 압축 수단을 더 구비한다.Preferably, the parallel separation system further comprises a compression means for compressing the oxygen-containing desorption gas before the oxygen-containing desorption gas is supplied to the membrane gas separator.
바람직하게는, 감압 수단은 압력변동흡착식 가스분리장치의 흡착탑으로부터 산소함유 탈착 가스를 도출할 때 당해 흡착탑 내부를 감압하기 위한 수단으로서도 아울러 기능한다.Preferably, the decompression means also functions as a means for depressurizing the inside of the adsorption tower when derivatizing the oxygen-containing desorption gas from the adsorption tower of the pressure swing adsorption gas separation device.
바람직하게는, 본 병행 분리 시스템은 산소함유 탈착 가스의 일부를 우회시켜 가스분리막을 투과하지 않고 가스분리막의 투과측에 도입하기 위한 우회 수단을 더 구비한다.Preferably, the parallel separation system further includes bypass means for bypassing a portion of the oxygen-containing desorption gas and introducing it to the permeate side of the gas separation membrane without passing through the gas separation membrane.
발명을 실시하기 위한 최선의 태양Best Mode for Carrying Out the Invention
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 산소·질소 병행 분리 시스템 X1을 나타낸다. 산소·질소 병행 분리 시스템 X1은 압력변동흡착식 (PSA) 가스분리장치 (1)와, 막식 가스분리기 (2)와, 원료 가스 공급장치 (3)와, 펌프 (4), (5)와, 사일런서 (6)와, 압축기 (7)와, 기액분리기 (8)와, 산소농도제어기구 (9)와 이들을 연결하는 배관을 구비하고, 공기 (산소·질소함유 원료 가스)로부터 산소부화 가스 및 질소부화 가스를 병행하여 분리하여야 하며, 압력변동흡착식 가스분리공정, 압축 공정 및 막식 가스분리공정을 포함하는 산소·질소 병행 분리방법을 실시하도록 구성되어 있다.1 shows an oxygen / nitrogen parallel separation system X1 according to a first embodiment of the present invention. The oxygen / nitrogen parallel separation system X1 is a pressure swing adsorption (PSA)
PSA 가스분리장치 (1)는 주로 질소를 우선적으로 흡착하기 위한 흡착제가 충전된 적어도 하나의 흡착탑 (미도시)을 구비하고, 당해 흡착탑을 사용하여 행하는 압력변동흡착식 가스분리법에 의해 산소·질소함유 원료 가스 (본 실시예에서는 공기)로부터 산소부화 가스를 취할 수 있는 것이다. 흡착탑에 충전되는 흡착제로서는 Li-X형 제올라이트 분자체, Ca-X형 제올라이트 분자체 및 Ca-A형 제올라이트 분자체 등을 채용할 수 있다. 단일 흡착탑에는 1종류의 흡착제를 충전해도 좋고, 복수 종류의 흡착제를 충전해도 좋다.The PSA
PSA 가스분리장치 (1)에서 실행되는 압력변동흡착식 가스분리법에서는 단일 흡착탑에 대해서 흡착 공정, 탈착 공정 및 재생 공정을 포함하는 1사이클이 반복된다. 흡착 공정은 탑 내부가 소정의 고압 상태에 있는 흡착탑에 공기를 도입해서 당해 원료 가스 중의 질소 및 기타 성분(이산화탄소, 습분 (濕分) 등)을 흡착제에 흡착시키고, 당해 흡착탑으로부터 산소부화 가스를 도출하기 위한 공정이다. 탈착 공정은 흡착탑 내부를 감압하여 흡착제로부터 질소를 탈착시키고, 당해 질소를 탑 외부로 배출하기 위한 공정이다. 재생 공정은 재차 흡착 공정에 흡착탑을 준비해야하며, 예를 들면 세정 가스를 탑 내부에 통류 (通流) 시킴으로써, 질소에 대한 흡착제의 흡착 성능을 회복시키기 위한 공정이다. 이러한 PSA 가스분리장치 (1)로서는 공지의 PSA 산소분리장치를 이용할 수 있다.In the pressure swing adsorption gas separation method performed in the PSA
막식 가스분리기 (2)는 도입구 (2a) 및 도출구 (2b), (2c)를 가지며 산소를 우선적으로 투과시키는 가스분리막 (2A)을 구비한다. 막식 가스분리기 (2)의 내부에는 소정의 가스 유로 (구체적으로는 미도시)가 마련되고 도입구 (2a)와 도출구 (2b)는 가스 유로의 일부를 매개로 연통 (連通)하고 있다. 또한 도입구 (2a)로부터 도출구 (2c)까지의 가스 유로의 소정 장소에 가스분리막 (2A)이 설치되어 있다. 가스분리막 (2A)은 예를 들면 폴리이미드나 폴리술폰 등으로 이루어지는 다공질 수지막이다. 그러한 다공질 수지막으로서는 유피렛쿠스PT(宇部興産(주) 제)를 이용할 수 있다.The
원료 가스 공급장치 (3)는 산소·질소함유 원료 가스인 공기를 PSA 가스분리장치 (1)의 흡착탑에 공급하기 위한 것이고, 예를 들면 공기 블로어이다. 펌프 (4)는 PSA 가스분리장치 (1)의 흡착탑 내부를 흡인 감압하기 위한 것이고, 예를 들면 진공펌프이다. 또한 펌프 (5)는 막식 가스분리기 (2)에 있어서의 가스분리막 (2A)의 투과측 (가스분리막 (2A)로부터 도출구 (2c)까지의 가스 유로)을 흡인 감압하기 위한 것으로, 예를 들면 진공펌프이다.The source
사일런서 (6)는 펌프 (4)로부터 가스의 일부를 압축기 (7)로 인도하면서, 펌프 (4)로부터 가스의 잔부를 시스템 외부로 배출하기 위한 것으로, 펌프 (4)로부터의 가스를 압축기 (7)로 인도하기 위한 가스 유로와, 펌프 (4)로부터의 가스를 소음 (消音)하면서 시스템 외부로 배출하기 위한 가스 유로를 가진다.The
압축기 (7)는 사일런서 (6)를 경유한 가스를 압축해서 기액분리기 (8)에 공급하기 위한 것이다. 또한 기액분리기 (8)는 배출구 (8a)를 가지고 있고, 압축기 (7)로부터 송출되는 가스에 포함되는 수분을 당해 가스로 분리하기 위한 것이다. 배출구 (8a)는 기액분리기 (8) 안에 회수된 수분을 기액분리기 (8) 외부로 배출하기 위한 것이다.The
산소농도제어기구 (9)는 막식 가스분리기 (2)의 도출구 (2b)에 이어 붙임된 배관 (L1)에 설치된 산소센서 (9a) 및 자동 밸브 (9b)로 이루어지고, 배관 (L1) 내부를 통류하는 가스의 산소 농도에 따라 당해 가스의 통류량 (즉, 막식 가스분리기 (2)의 가스분리막 (2A)을 투과하지 않는 가스의 양)을 조절하는 것으로, 당해 가스의 산소 농도를 원하는 값으로 조정하기 위한 것이다. 산소센서 (9a)는 배관 (L1) 내부를 통류하는 가스의 산소 농도를 상시적으로 검지하기 위한 것이다. 산소농도제어기구 (9)에 있어서는 산소센서 (9a)의 검지 결과에 따라 자동 밸브 (9b)의 개구도 (開口度)가 원하는 바 조절되도록 구성되어 있다.The oxygen
이상의 구성을 가지는 산소·질소 병행 분리 시스템 X1의 가동시에는 원료 가스 공급장치 (3)의 작동에 의해 원료 가스 공급장치 (3)로부터 PSA 가스분리장치 (1)로 공기가 공급된다.When the oxygen-nitrogen parallel separation system X1 having the above structure is operated, air is supplied from the source
PSA 가스분리장치 (1)에 있어서는 공기는 압력변동흡착식 가스분리공정에 부가된다. 구체적으로는 PSA 가스분리장치 (1)에서는 압력변동흡착식 가스분리법에 의해 흡착탑마다 흡착 공정, 탈착 공정 및 재생 공정을 포함하는 1사이클이 반복된다.In the PAS
흡착 공정에서는 탑 내부가 소정의 고압 상태에 있는 흡착탑에 공기가 도입된다. 당해 흡착탑에서는 공기에 포함되는 질소 및 기타 성분(이산화탄소, 습분 등)이 흡착제에 의해 흡착 제거되고, 고순도 산소 가스(산소부화 가스)가 탑 외로 도출된다. 이 고순도 산소 가스는 소정의 배관을 매개로 산소·질소 병행 분리 시스템 X1 밖으로 나오게 된다.In the adsorption step, air is introduced into the adsorption tower in which the inside of the tower is in a predetermined high pressure state. In the adsorption tower, nitrogen and other components (carbon dioxide, moisture, etc.) contained in the air are adsorbed and removed by the adsorbent, and high-purity oxygen gas (oxygen-enriched gas) is drawn out of the tower. This high-purity oxygen gas exits the oxygen / nitrogen parallel separation system X1 through a predetermined pipe.
탈착 공정에서는 펌프 (4)의 작동에 의해 흡착탑이 감압되고 흡착제로부터 질소 및 기타 성분이 탈착되어, 탑 내부에 잔존하는 산소와 당해 탈착 성분을 포함하는 산소함유 탈착 가스가 탑 외 또는 PSA 가스분리장치 (1) 외부로 배출된다.탈착 공정에 있는 흡착탑으로부터 배출되는 산소함유 탈착 가스에 있어서 압력의 시간변화의 일례를 나타내는 그래프를 도 2에 나타낸다. 도 2의 그래프에 있어서, 가로축은 흡착탑에 있어서의 탈착 시간 (탈착 공정 개시로부터의 경과 시간)을 나타내고, 세로축은 탈착 압력 (산소함유 탈착 가스의 압력)을 나타낸다. 본 압력변화의 예에서는 탈착 공정 개시시의 압력은 대기압이며, 10초 경과시의 압력은 0.0611MPa이며, 30초 경과시의 압력은 0.0332MPa다. 또한 도 2에는 탈착 공정 개시시, 10초 경과시 및 30초 경과시에 있어서 산소함유 탈착 가스의 산소농도 (산소의 체적비율)도 함께 나타냈다.In the desorption process, the adsorption tower is depressurized by the operation of the
재생 공정에서는 예를 들면 세정 가스가 탑 내에 통류됨으로써 주로 질소에 대한 흡착제의 흡착 성능이 회복된다. 재생 공정을 마친 흡착탑에서는 상기의 흡착이 다시 행하여진다.In the regeneration process, for example, the cleaning gas is flowed into the tower, whereby the adsorption performance of the adsorbent to nitrogen is mainly restored. In the adsorption tower after the regeneration process, the above adsorption is performed again.
PSA 가스분리장치 (1)에 있어서는 이상과 같은 압력변동흡착식 가스분리공정이 행해짐에 따라, 고순도 산소 가스가 취해지는 동시에 산소함유 탈착 가스가 취해지는 것이다. 고순도 산소 가스는 예를 들면 소정의 용도로 연속적으로 사용되던지 혹은, 소정의 탱크에 저장된다. 한편, 탈착 공정에 있는 흡착탑으로부터 PSA 가스분리장치 (1) 외부로 배출된 산소함유 탈착 가스는 소정의 배관 및 펌프 (4)를 통하여 사일런서 (6)에 보내진다. 그리고, 산소함유 탈착 가스의 일부는, 사일런서 (6)을 통과하여 압축기 (7)에 이른다. 산소함유 탈착 가스의 잔부는 사일런서 (6)에서 시스템 외부로 배출된다.In the PAS
사일런서 (6)를 통과한 산소함유 탈착 가스는 압축기 (7)에서 압축되어 (압축 공정), 기액분리기 (8)를 경유하여 막식 가스분리기 (2)에 공급된다. 바람직하게는, 산소함유 탈착 가스는 압축기 (7)에 의해 0.6MPa이상의 압력까지 압축된다. 또한 기액분리기 (8)에서는 산소함유 탈착 가스로부터 수분이 분리된다. 이 수분은 배출구 (8a)를 거쳐서 기액분리기 (8)로부터 외부로 배출된다.The oxygen-containing desorption gas passing through the
막식 가스분리기 (2)에 있어서는 산소함유 탈착 가스는 막식 가스분리공정에 부가된다. 구체적으로는 도입구 (2a)로부터 막식 가스분리기 (2) 내부에 도입되는 산소함유 탈착 가스 (G1)는 막식 가스분리기 (2)의 가스 유로 내에 설치되어 있는 가스분리막 (2A)에 의해 가스분리막 (2A)을 투과하는 투과 가스 (G2)와, 투과하지 않는 비투과 가스 (G3)로 분리된다. 투과 가스 (G2)는 가스분리막 (2A)의 투과 특성에 기초하여 산소농도가 높아진 산소부화 가스이고, 비투과 가스 (G3)는 가스분리막 (2A)의 투과 특성에 기초하여 질소농도가 높아진 고순도 질소 가스(질소부화 가스)이다.In the
막식 가스분리 공정에서는 펌프 (5)의 작동에 의해 가스분리막 (2A)의 투과측은 대기압 미만의 압력으로 감압된다. 펌프 (5)에 의한 감압 압력은 예를 들면 0.02∼0.05MPa이다. 투과 가스 (G2)는 도출구 (2c)로부터 막식 가스분리기 (2) 밖으로 도출되고 그 후, 펌프 (5)를 통하여 시스템 외부로 배출된다.In the membrane gas separation process, the permeate side of the
이와 함께 막식 가스분리 공정에서는 산소농도제어기구 (9)의 작동에 의해 직접적으로는 비투과 가스량이 조절되고, 비투과 가스 (G3)의 산소농도가 일정하게 유지된다. 산소농도제어기구 (9)의 산소센서 (9a)는 도출구 (2b)로부터 막식 가스분리기 (2)밖으로 도출되어 배관 (L1) 안을 통과하는 비투과 가스 (G3)에 대해서 산소농도를 상시적으로 검지한다. 검지 농도가 희망 값을 상회할 경우에는 자동 밸브 (9b)의 개구도 (開口度)가 작게 되어 배관 (L1) 안을 지나가는 비투과 가스 (G3)의 유량, 나아가서는 막식 가스분리기 (2)에서의 막식 가스분리공정에서 발생하는 비투과 가스 (G3)의 양 (단위시간당 발생량)은 저감된다. 한편, 검지 농도가 희망 값을 밑돌 경우에는 자동 밸브 (9b)의 개구도가 크게 되어 배관 (L1) 안을 지나가는 비투과 가스 (G3)의 유량, 나아가서는 막식 가스분리기 (2)에서의 막식 가스분리공정에서 발생하는 비투과 가스 (G3)의 양이 증가된다. 막식 가스분리공정에서의 비투과 가스 (G3)의 순도 및 산소농도는, 당해 비투과 가스 (G3)의 발생량에 의존해서 변화될 수 있으므로, 이러한 비투과 가스 (G3)의 유량 조절에 의해 당해 비투과 가스 (G3)의 산소농도를 제어할 수 있는 것이다.In addition, in the membrane gas separation process, the amount of non-permeable gas is directly controlled by the operation of the oxygen
막식 가스분리기 (2)에 있어서는 이상과 같은 막식 가스분리공정이 행해짐에 따라 산소농도제어가 행해지면서 고순도 질소 가스가 취해지는 것이다. 이 고순도 질소 가스는 예를 들면 소정의 용도로 연속적으로 사용되던가 혹은, 소정의 탱크에 저장된다.In the
산소·질소 병행 분리 시스템 X1에 의하면, 이상과 같이 하여 공기로부터 고순도 산소 가스 및 고순도 질소 가스를 병행하여 분리할 수 있다.According to oxygen-nitrogen parallel separation system X1, high purity oxygen gas and high purity nitrogen gas can be separated and separated from air as mentioned above.
산소·질소 병행 분리 시스템 X1에 의한 산소·질소 병행 분리방법에 있어서는 압력변동흡착식 가스분리공정이 이루어진다. PSA 가스분리장치 (1)의 흡착탑으로부터 배출되어 막식 가스분리기 (2)에서의 막식 가스분리공정에 부가되는 산소함유 탈착 가스 (G1)의 산소분압 (내지 체적당 물질량으로 나타내지는 산소농도)과, 당해 산소함유 탈착 가스 (G1)는 가스분리막 (2A)에 의해 떨어져 있는 투과 가스 (G2)의 산소분압 (내지 체적당 물질량으로 나타내어지는 산소농도)에 대해서 가스분리막 (2A)의 투과측을 대기압 미만의 원하는 압력으로 감압함으로써 충분한 차이를 갖게 할 수 있다. 또한 압축기 (7)에서의 압축 공정도 흡착탑으로부터의 산소함유 탈착 가스 (G1)의 산소분압과, 가스분리막 (2A)에 의해 떨어져 있는 투과 가스 (G2)의 산소분압에 대해서 충분한 차이를 갖게 하는데 기여하고 있다. 산소함유 탈착 가스 (G1)의 산소분압 (내지 산소농도)이 변동할 경우에도, 당해 양쪽 산소분압에 대해서 충분한 차이를 갖게 함으로써, 가스분리막 (2A)에 있어서의 산소투과를 위한 충분한 드라이빙 포스를 확보할 수 있는 동시에 당해 드라이빙 포스의 변동 비율을 억제할 수 있고, 따라서, 가스분리막 (2A)에 대한 산소의 충분한 투과량을 얻을 수 있는 동시에 당해 투과량의 변동을 억제할 수 있다. 가스분리막 (2A)에 있어서의 산소투과량이 많은 만큼, 가스분리막 (2A)에 있어서의 질소투과량은 적은 경향이 있고 따라서, 막식 가스분리기 (2)에서의 막식 가스분리공정에 있어서 비투과 가스 (고순도 질소 가스) (G3)의 발생량은 많은 경향이 있다. 한편, 가스분리막 (2A)에 있어서의 산소투과량의 변동 비율이 작은 만큼, 막식 가스분리공정에 있어서의 비투과 가스 (고순도 질소 가스) (G3)의 발생량의 변동 비율은 작은 경향이 있다.In the oxygen / nitrogen parallel separation method by the oxygen / nitrogen parallel separation system X1, a pressure swing adsorption gas separation process is performed. The oxygen partial pressure (oxygen concentration represented by the amount of material per volume) of the oxygen-containing desorbed gas G1 discharged from the adsorption tower of the
이와 같이 본 발명에 따른 산소·질소 병행 분리 시스템 X1에 의한 산소·질소 병행 분리방법에 의하면, 다량의 비투과 질소부화 가스를 안정한 유량으로 공급할 수 있다. 따라서, 본 병행 분리방법에 의하면, PSA 가스분리장치 (1)에 의해 공기로부터 고순도 산소 가스를 분리 취득하는 동시에, PSA 가스분리장치 (1)로부터 연속적으로 공급되는 산소함유 탈착 가스로부터 고순도 질소 가스를 연속적으로 효율적으로 분리 취득하는 것이 가능한 것이다. 그 때문에 본 병행 분리방법에 의하면, PSA 가스분리장치 (1)로부터의 산소함유 탈착 가스를 일단 저장하기 위한 탱크 등을 이용할 필요는 없다.As described above, according to the oxygen-nitrogen-nitrogen parallel separation method by the oxygen-nitrogen parallel separation system X1 according to the present invention, a large amount of non-permeable nitrogen-enriched gas can be supplied at a stable flow rate. Therefore, according to this parallel separation method, high purity oxygen gas is separated and acquired from air by the PAS
본 발명에 있어서는 막식 가스분리기 (2)에 도입되는 산소함유 탈착 가스 (G1)에 대해서 압력을 P1(MPa), 산소농도(산소의 체적비율)를 X1, 가스량을 Q1(Nm3/hour)로 하고, 막식 가스분리기 (2)로부터 도출되는 투과 가스 (G2)에 대해서 압력 (즉, 가스분리막 (2A)의 투과측의 압력)을 P2(MPa), 산소농도를 X2, 가스량을 Q2(Nm3/hour)으로 하고, 막식 가스분리기 (2)로부터 도출되는 비투과 가스 (고순도 질소 가스) (G3)에 대해서 산소농도를 X3, 가스량을 Q3(Nm3/hour)로 하고, 가스분리막 (2A)의 면적 및 두께를 S (m2) 및 L (m)으로 하고, 가스분리막 (2A)의 산소의 투과계수를 K (Nm2/hour·MPa)로 하면, 가스분리막 (2A)에 의한 가스분리에 대해서 이론상은 하기 식(1)∼(3)이 성립한다. 식(1)은 가스량 밸런스를 나타내고, 식(2)은 산소량 밸런스를 나타내고, 식(3)은 가스분리막 (2A)의 산소투과 특성을 나타낸다.In the present invention, with respect to the oxygen-containing desorption gas G1 introduced into the
[수학식][Equation]
예를 들면 가스분리막 (2A)으로서 폴리이미드 다공질막인 유피렛쿠스PT(宇部興産(주) 제)을 채용하여 식(3)의 K(S/L)의 값을 186으로 설정하고, PSA 가스분리장치 (1)로부터 도 2에 나타난 바와 같이 배출되어 가게 되는 탈착 공정 개시시 (탈착 초기)에 있어서 산소농도 (X1) 20.6%의 산소함유 탈착 가스를, 압축기 (7)에 의해 0.79MPa(P1)으로 압축하고 막식 가스분리기 (2)에 125Nm3/hour (Q1)의 공급량으로 도입하고, 가스분리막 (2A)의 투과측의 압력을 0.0332MPa(P2)로 감압하여 잔존 산소농도 (X3)가 1%인 비투과 가스 (고순도 질소 가스)를 얻을 수 있도록 산소농도제어기구 (9)에 의해 비투과 가스 유량을 조정할 경우에는 3개의 미지수 X2, Q2, Q3을 상기 식 (1)∼(3)으로부터 이루어지는 연립방정식의 해로서 구할 수 있다. 탈착 초기에는 산소농도 (X2)가 88.9%인 투과 가스가 27.9Nm3/hour(Q2) 발생하고, 비투과 가스량(Q3)은 97.1Nm3/hour가 되는 것으로 판명된다. 탈착 초기에 있어서의 이들의 값은 도 3의 표에 나타낸다.For example, as the
K (S/L), P1, Q1, P2, X3의 값을 일정하게 유지하면서, 탈착 공정 개시로부터 10초 경과시(탈착 중기)에 있어서 산소함유 탈착 가스의 산소농도 (X1)가 도 2에 나타나 있는 바와 같이 10.0%에 달한 때에는 상기 식 (1)∼(3)로부터 이루어지는 연립방정식의 해로서 X2, Q2, Q3을 구함으로써 당해 탈착 중기에는 산소농도 (X2) 52. 2%의 투과 가스가 22.0Nm3/hour(Q2)로 발생하고, 비투과 가스량(Q3)은 103.2Nm3/hour가 되는 것으로 판명된다. 탈착 중기에 있어서의 이들의 값도 도 3의 표에 나타낸다.Oxygen concentration of the oxygen-containing desorption gas (X 1 ) 10 seconds after the desorption process starts (desorption medium stage) while maintaining the values of K (S / L), P 1 , Q 1 , P 2 , and X 3 constant. ) it has the formula (1) ~ X 2, standing solutions of simultaneous equations formed from (3) Q 2, the art removable medium, the oxygen concentration (X 2 by calculating the Q 3 when reached to 10.0%, as shown in Figure 2 52. It is found that 2% of permeated gas is generated at 22.0 Nm 3 / hour (Q 2 ), and the non-permeable gas amount Q 3 is 103.2 Nm 3 / hour. These values in desorption medium are also shown in the table of FIG.
K (S/L), P1, Q1, P2, X3의 값을 일정하게 유지하면서, 탈착 공정 개시로부터 30초 경과시(탈착 말기)에 있어서 산소함유 탈착 가스의 산소농도 (X1)가 도 2에 나타나 있는 바와 같이 5.0%에 달한 때에는, 상기 식 (1)∼(3)로부터 이루어지는 연립방정식의 해로서 X2, Q2, Q3을 구함으로써 당해 탈착 말기에는, 산소농도 (X2) 35.7%의 투과 가스가 14. 4Nm3/hour의 양(Q2) 발생하고, 비투과 가스량(Q3)은 110. 6Nm3/hour가 되는 것으로 판명된다. 탈착 말기에 있어서의 이들의 값도 도 3의 표에 나타낸다.Oxygen concentration of the oxygen-containing desorption gas (X 1 ) 30 seconds after the desorption process starts (end of desorption) while maintaining the values of K (S / L), P 1 , Q 1 , P 2 , and X 3 constant. 2) reaches 5.0% as shown in FIG. 2, by obtaining X 2 , Q 2 , Q 3 as a solution of the system of equations formed from the above formulas (1) to (3). X 2 ) It is found that 35.7% of permeated gas is generated in an amount Q 2 of 14.4 Nm 3 / hour, and the non-permeable gas amount Q 3 is 110.6 Nm 3 / hour. These values at the end of desorption are also shown in the table of FIG. 3.
한편, 가스분리막 (2A)의 투과측을 감압하지 않고 대기압 (0.101MPa)으로 하는 이외에는, 상기의 조건과 마찬가지로 PSA 가스분리장치 (1)로부터 도 2에 나타나 있는 바와 같이 산소함유 탈착 가스가 배출될 경우의 탈착 초기, 탈착 중기 및 탈착 말기의 X2, Q2, Q3을 식 (1)∼(3)에 기초하여 구하면 그 결과는, 도 4의 표에 나타내는 바와 같다.On the other hand, the oxygen-containing desorption gas can be discharged from the PAS
도 3의 표 및 도 4의 표의 비교로부터 이해할 수 있는 바와 같이 막식 가스분리공정에 있어서 가스분리막 (2A)의 투과측을 감압하지 않는 경우에는 (도 4 참조), 투과 가스량 (Q2)은 탈착 초기부터 탈착 말기에 걸쳐 비교적 많고, 따라서, 비투과 가스량 (Q3)은 탈착 초기부터 탈착 말기에 걸쳐 비교적 적다. 또한 산소함유 탈착 가스의 산소농도 (X1)의 저하에 따르는 투과 가스량 (Q2)의 변화량 (내지 변동 비율)은 크고, 따라서, 비투과 가스량 (Q3)의 변화량 (내지 변동 비율)도 크다. 이에 대하여 막식 가스분리공정에 있어서 가스분리막 (2A)의 투과측을 대기압 미만으로 감압할 경우에는 (도 3 참조), 투과 가스량 (Q2)은 탈착 초기부터 탈착 말기에 걸쳐 비교적 적고, 따라서, 비투과 가스량 (Q3)은 탈착 초기부터 탈착 말기에 걸쳐 비교적 많다. 또한 산소함유 탈착 가스의 산소농도 (X1)의 저하에 따르는 투과 가스량 (Q2)의 변화량 (또는 변동 비율)은 작아지고, 따라서, 비투과 가스량 (Q3)의 변화량 (또는 변동 비율)도 작다. 이상의 것으로부터 산소·질소 병행 분리 시스템 X1에 있어서의 막식 가스분리공정에 의하면, 다량의 고순도 질소 가스를 안정한 유량으로 공급할 수 있음이 이해될 수 있다.As can be understood from the comparison of the table of FIG. 3 and the table of FIG. 4, when the permeate side of the
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 산소·질소 병행 분리 시스템 X2을 나타낸다. 산소·질소 병행 분리 시스템 X2은 펌프 (5)를 갖추지 않는 점 및 막식 가스분리기 (2)의 도출구 (2c)와 펌프 (4)의 흡인측을 이어 붙임하는 배관 (L2)을 구비한 점에 있어서 산소·질소 병행 분리 시스템 X1과 다르다.5 shows an oxygen / nitrogen parallel separation system X2 according to a second embodiment of the present invention. The oxygen / nitrogen parallel separation system X2 has no
산소·질소 병행 분리 시스템 X2에 있어서의 펌프 (4)는 PSA 가스분리장치 (1)의 흡착탑 내부를 감압하기 위한 감압 수단으로서 기능하는 동시에, 막식 가스분리기 (2)에 있어서의 가스분리막 (2A)의 투과측을 감압하기 위한 감압 수단으로서도 기능한다. 이러한 구성은 시스템을 컴팩트하게 구축하는 동시에 바람직하다.The
산소·질소 병행 분리 시스템 X2의 가동시에는 PSA 가스분리장치 (1)에 있어서, 산소·질소 병행 분리 시스템 X1에 관해서 상기한 것과 마찬가지로 압력변동흡착식 가스분리공정이 행해짐으로써 고순도 산소 가스 및 산소함유 탈착 가스가 취해진다. 또한 막식 가스분리기 (2)에 있어서, 가스분리막 (2A)의 투과측의 감압 방법 이외에는 산소·질소 병행 분리 시스템 X1에 관해서 상기한 것과 마찬가지로, 막식 가스분리공정이 행하여짐으로써 고순도 질소 가스가 취해진다. 본 실시예에 있어서의 막식 가스분리 공정에서는 펌프 (4)의 작동에 의해 가스분리막 (2A)의 투과측은 대기압 미만의 압력으로 감압된다. 예를 들면 펌프 (4)의 작동에 의해 흡착 공정에 있는 흡착탑 내부가 흡인 감압되는 것과 동시에 가스분리막 (2A)의 투과측도 감압된다.At the time of operation of the oxygen / nitrogen parallel separation system X2, the pressure gas adsorption-type gas separation process is performed in the PAS
따라서, 산소·질소 병행 분리 시스템 X2에 의한 산소·질소 병행 분리방법에 의하면, 산소·질소 병행 분리 시스템 X1에 의한 것과 대략 마찬가지로, 고순도 산소 가스를 공급할 수 있는 것에 더하여, 다량의 고순도질소 가스를 안정한 유량으로 공급할 수 있는 것이다.Therefore, according to the oxygen-nitrogen parallel separation method by oxygen-nitrogen parallel separation system X2, in addition to being able to supply high-purity oxygen gas in the same way as oxygen-nitrogen parallel separation system X1, a large amount of high-purity nitrogen gas is stable. It can be supplied at a flow rate.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 산소·질소 병행 분리 시스템 X3을 나타낸다. 산소·질소 병행 분리 시스템 X3은 막식 가스분리기 (2)에 있어서의 가스분리막 (2A)의 투과측에 설치된 도입구 (2d), 압축기 (7)의 상류측과 막식 가스분리기 (2)의 도입구 (2d)를 이어 붙임하는 배관 (L3) 및 배관 (L3)에 설치된 유량조정밸브 (10)를 더 구비한 점에 있어서, 산소·질소 병행 분리 시스템 X2과 다르다.6 shows an oxygen / nitrogen parallel separation system X3 according to a third embodiment of the present invention. The oxygen / nitrogen parallel separation system X3 is an
산소·질소 병행 분리 시스템 X3에 있어서의 배관 (L3)은 탈착 공정에 있는 PSA 가스분리장치 (1)의 흡착탑으로부터 배출되어 막식 가스분리기 (2)를 향해서 흐르는 산소함유 탈착 가스의 일부를 가스분리막 (2A)을 투과하지 않고 우회시켜서 가스분리막 (2A)의 투과측에 도입하기 위한, 우회 수단으로서 기능하는 부분이다.The pipe L3 in the oxygen / nitrogen parallel separation system X3 is discharged from the adsorption tower of the PAS
산소·질소 병행 분리 시스템 X3의 가동시에는 PSA 가스분리장치 (1)에 있어서, 산소·질소 병행 분리 시스템 X1에 관하여 상기한 것과 마찬가지로 압력변동흡착식 가스분리공정이 행하여짐으로써 고순도 산소 가스 및 산소함유 탈착 가스가 취해진다. 본 실시예에 있어서 막식 가스분리 공정에서는 산소·질소 병행 분리 시스템 X2와 마찬가지로 펌프 (4)의 작동에 의해, 가스분리막 (2A)의 투과측은 대기압 미만의 소정의 압력에 압력으로 감압된다. 본 실시예에서는 압축기 (7)의 상류측과 막식 가스분리기 (2)의 도입구 (2d)가 배관 (L3)에 의해 이어 붙임되어 있기 때문에, PSA 가스분리장치 (1)의 흡착탑으로부터 배출되어 막식 가스분리기 (2)를 향하는 산소함유 탈착 가스의 일부는 배관 (L3) 및 도입구 (2d)를 거쳐서 가스분리막 (2A)의 투과측에 도입된다. 다시 말해, 당해 산소함유 탈착 가스의 일부 (이하, 산소분압 저감용 가스 (G4)이라 한다.)는 가스분리막 (2A)을 투과하지 않고 우회하여 가스분리막 (2A)의 투과측에 공급된다. 여기에서, 가스분리막 (2A)의 투과측이 감압되어 있음으로써 산소분압 저감용 가스 (G4)의 배관 (L3)을 개재한 가스분리막 (2A)의 투과측으로의 공급은 연속적으로 안정하게 행하여진다. 또한 가스분리막 (2A)의 투과측으로의 산소분압 저감용 가스 (G4)의 공급량은 유량조정밸브 (10)에 의해 소망하는 바 조정되어 있다.At the time of operation of the oxygen / nitrogen parallel separation system X3, the pressure gas adsorption-type gas separation process is performed in the PAS
가스분리막 (2A)의 투과측에 있어서는 가스분리막 (2A)을 투과한 상대적으로 산소농도가 높은 투과 가스 (G2)와 가스분리막 (2A)을 투과하지 않고 우회한 상대적으로 산소농도가 낮은 산소분압 저감용 가스 (G4)가 합류한다 (이하, 당해 합류한 가스를 합류 가스 (G5)라 한다.). 따라서, 합류 가스 (G5)의 산소농도는, 투과 가스 (G2)의 산소농도보다도 낮아진다. 한편, 가스분리막 (2A)의 투과측이 대기압 미만의 소정의 압력으로 감압되어 있기 때문에, 합류 가스 (G5)의 산소분압은 투과 가스 (G2)의 산소분압보다도 저감된다.On the permeate side of the
따라서, 산소·질소 병행 분리 시스템 X3에 의한 산소·질소 병행 분리방법에 의하면, 가스분리막 (2A)의 투과측을 대기압 미만의 소정의 압력으로 감압하는 동시에 산소분압 저감용 가스 (G4)를 가스분리막 (2A)의 투과측에 도입함으로써 흡착탑으로부터의 산소함유 탈착 가스 (G1)의 산소분압과, 당해 산소함유 탈착 가스 (G1)와는 가스분리막 (2A)에 의해 떨어져 있는 투과측에 존재하는 가스 (투과 가스 (G2)와 산소분압 저감용 가스 (G4)로 이루어지는 합류 가스 (G5))의 산소분압에 대하여 보다 큰 차이를 갖게 할 수 있다. 이것은 가스분리막 (2A)에 있어서의 산소투과를 위한 드라이빙 포스를 증대시켜 비투과 가스 (고순도 질소 가스) (G3)의 양을 증대시키는 것에도 이바지한다.Therefore, according to the oxygen-nitrogen parallel separation method by the oxygen-nitrogen parallel separation system X3, while reducing the permeation | transmission side of the
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 산소·질소 병행 분리 시스템 X4을 나타낸다. 산소·질소 병행 분리 시스템 X4은 배관 (L3) 대신에 배관 (L4)을 갖추는 점 및 압력제어밸브 (11)를 더 갖추는 점에서, 산소·질소 병행 분리 시스템 X3와 다르다. 배관 (L4)은 압축기 (7)의 하류측과 막식 가스분리기 (2)의 도입구 (2d)를 이어 붙이도록 구성되어 있다. 배관 (L4)은 산소·질소 병행 분리 시스템 X3의 배관 (L3)과 마찬가지로, 탈착 공정에 있는 PSA 가스분리장치 (1)의 흡착탑으로부터 배출되어 막식 가스분리기 (2)를 향하여 흐르는 산소함유 탈착 가스의 일부(산소분압 저감용 가스 (G4))를, 가스분리막 (2A)을 투과하지 않고 우회시켜서 가스분리막 (2A)의 투과측에 도입하기 위한 것이다. 또한 배관 (L4)에는 산소·질소 병행 분리 시스템 X3과 마찬가지로, 유량조정밸브 (10)가 구비되어 있다. 압력제어밸브 (11)는 압축기 (7)과 막식 가스분리기 (2)의 사이에 설치되어 있고, 막식 가스분리기 (2)에 도입되는 산소함유 탈착 가스(G1)의 압력을 소망하는 바 조절하기 위한 것이다.7 shows the oxygen / nitrogen parallel separation system X4 according to the fourth embodiment of the present invention. The oxygen / nitrogen parallel separation system X3 differs from the oxygen / nitrogen parallel separation system X3 in that the pipe L4 is provided instead of the pipe L3 and the
산소·질소 병행 분리 시스템 X4에 있어서는, 압축기 (7)의 하류측과 막식 가스분리기 (2)의 도입구 (2d)가 배관 (L4)에 의해 이어 붙임 되어 있기 때문에, 시스템 가동시에서의 막식 가스분리 공정에서는 산소분압 저감용 가스 (G4)가 배관 (L4)을 매개로 가스분리막 (2A)의 투과측에 공급된다. 그리고, 가스분리막 (2A)의 투과측에서는 가스분리막 (2A)을 투과한 상대적으로 산소농도가 높은 투과 가스 (G2)와, 가스분리막 (2A)을 투과하지 않고 우회한 상대적으로 산소농도가 낮은 산소분압 저감용 가스 (G4)가 합류하기 때문에, 이 합류 가스 (G5)의 산소농도는, 투과 가스 (G2)의 산소농도보다도 낮아진다. 한편, 가스분리막 (2A)의 투과측이 대기압 미만의 소정의 압력으로 감압되어 있기 때문에 합류 가스 (G5)의 산소분압은, 투과 가스 (G2)의 산소분압보다도 저감된다.In the oxygen / nitrogen parallel separation system X4, since the downstream side of the
따라서, 산소·질소 병행 분리 시스템 X4에 의한 산소·질소 병행 분리방법에 의하면, 가스분리막 (2A)의 투과측을 대기압 미만의 소정의 압력으로 감압하는 동시에 산소분압 저감용 가스 (G4)를 가스분리막 (2A)의 투과측에 도입함으로써, 흡착탑으로부터의 산소함유 탈착 가스 (G1)의 산소 분압과 당해 산소함유 탈착 가스 (G1)가 가스분리막 (2A)에 의해 떨어져 있는 투과측에 존재하는 가스 (투과 가스 (G2)와 산소분압 저감용 가스 (G4)로 이루어지는 합류 가스 (G5))의 산소분압에 대하여 보다 큰 차이를 갖게 할 수 있다. 이것은 가스분리막 (2A)에 있어서의 산소투과를 위한 드라이빙 포스를 증대시켜, 비투과 가스(고순도 질소 가스) (G3)의 양을 증대시키는 것에도 이바지한다.Therefore, according to the oxygen-nitrogen parallel separation method by the oxygen-nitrogen parallel separation system X4, while reducing the permeation | transmission side of the
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 산소·질소 병행 분리 시스템의 개략적인 구성을 나타낸다.1 shows a schematic configuration of an oxygen / nitrogen parallel separation system according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 나타내는 압력변동흡착식 가스분리장치로부터 배출되는 산소함유 탈착 가스에 대하여 압력의 시간변화의 일례를 나타낸다.FIG. 2 shows an example of time change in pressure with respect to the oxygen-containing desorption gas discharged from the pressure swing adsorption gas separation device shown in FIG. 1.
도 3은 도 1에 나타내는 산소·질소 병행 분리 시스템을 사용하여 실행되는 본 발명의 산소·질소 병행 분리방법에 있어서의 막식 가스분리공정에 관한 것으로서, 도 2에 나타나 있는 바와 같이 PSA 가스분리장치로부터 산소함유 탈착 가스가 배출될 경우의, 탈착 초기(탈착 공정 개시시), 탈착 중기(10초 경과시) 및 탈착 말기(30초 경과시)에 이르는 각 물리량 변화의 일례를 정리한 표이다.FIG. 3 relates to a membrane gas separation process in the oxygen / nitrogen parallel separation method of the present invention, which is performed using the oxygen / nitrogen parallel separation system shown in FIG. 1, and as shown in FIG. It is a table | surface which summarized an example of each physical quantity change from the initial stage of desorption (at the start of a desorption process), the middle stage of desorption (at 10 second), and the last stage of desorption (at the time of 30 seconds) when oxygen-containing desorption gas is discharged.
도 4는 도 1에 나타내는 산소·질소 병행 분리 시스템의 막식 가스분리기에 있어서의 가스분리막의 투과측을 감압하지 않고 실행되는 막식 가스분리공정에 관한 것으로서, 도 2에 나타나 있는 바와 같이 PSA 가스분리장치로부터 산소함유 탈착 가스가 배출될 경우의, 탈착 초기(탈착 공정 개시시), 탈착 중기(10초 경과시) 및 탈착 말기(30초 경과시)에 이르는 각 물리량 변화의 일례를 정리한 표이다.FIG. 4 relates to a membrane gas separation process performed without depressurizing the permeate side of the gas separation membrane in the membrane gas separator of the oxygen / nitrogen parallel separation system shown in FIG. 1, and as shown in FIG. The following table summarizes examples of changes in physical quantities from the initial stage of desorption (at the start of desorption process), the middle stage of desorption (at 10 seconds) and the end of desorption (at 30 seconds) when the oxygen-containing desorption gas is discharged.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 산소·질소 병행 분리 시스템의 개략적인 구성을 나타낸다.5 shows a schematic configuration of an oxygen / nitrogen parallel separation system according to a second embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 산소·질소 병행 분리 시스템의 개략적인 구성을 나타낸다.6 shows a schematic configuration of an oxygen / nitrogen parallel separation system according to a third embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 산소·질소 병행 분리 시스템의 개략적인 구성을 나타낸다.7 shows a schematic configuration of an oxygen / nitrogen parallel separation system according to a fourth embodiment of the present invention.
도 8은 종래의 산소·질소 병행 분리 시스템의 개략적인 구성을 나타낸다.8 shows a schematic configuration of a conventional oxygen-nitrogen parallel separation system.
Claims (9)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JPJP-P-2004-00228966 | 2004-08-05 | ||
JP2004228966A JP4538275B2 (en) | 2004-08-05 | 2004-08-05 | Method and system for parallel separation of oxygen gas and nitrogen gas |
PCT/JP2005/014285 WO2006013918A1 (en) | 2004-08-05 | 2005-08-04 | Double separation method and double separation system for oxygen gas and nitrogen gas |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20070053728A true KR20070053728A (en) | 2007-05-25 |
KR101120992B1 KR101120992B1 (en) | 2012-06-13 |
Family
ID=35787197
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020077005076A KR101120992B1 (en) | 2004-08-05 | 2005-08-04 | Double separation method and double separation system for oxygen gas and nitrogen gas |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4538275B2 (en) |
KR (1) | KR101120992B1 (en) |
CN (1) | CN100536992C (en) |
TW (1) | TWI277438B (en) |
WO (1) | WO2006013918A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100856912B1 (en) * | 2007-11-13 | 2008-09-05 | 주식회사 와이 에치 씨 | Purifying nitrogen supply apparatus |
KR101722045B1 (en) * | 2016-08-26 | 2017-03-31 | 주식회사 엠에스엘 콤프레서 | The status of cylinder diagnosis system equipped breathing air compressor |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW200719944A (en) * | 2005-08-22 | 2007-06-01 | Sumitomo Seika Chemicals | Method for concurrent separation of oxygen gas and nitrogen gas, and system for the concurrent separation |
CN102071963A (en) * | 2010-12-04 | 2011-05-25 | 北京科技大学 | Oxygen increasing method and device for working face of non-coal mine at plateau |
CN103007674A (en) * | 2011-09-27 | 2013-04-03 | 上海弘中实业有限公司 | Composite high concentration oxygenerator based on combining molecular size arrangement priority filtering technology with pressure swing adsorption oxygen generating technology |
CN104685198B (en) * | 2012-09-28 | 2019-03-19 | 旭化成株式会社 | The method of operation and air feeder of internal combustion engine |
JP6851839B2 (en) * | 2017-01-27 | 2021-03-31 | 大陽日酸株式会社 | Heat recovery type oxygen nitrogen supply system |
JP6860197B2 (en) * | 2017-02-06 | 2021-04-14 | Vigo Medical株式会社 | Oxygen concentrator |
CN112314105A (en) * | 2018-02-05 | 2021-02-05 | 日照轩宜信息科技有限公司 | Seed treatment device before sprouting |
CN112021636A (en) * | 2020-06-22 | 2020-12-04 | 武汉东昌仓贮技术有限公司 | Cyclic deoxidation nitrogen-rich insect prevention device and method for closed bin |
JP2024021212A (en) * | 2022-08-03 | 2024-02-16 | 株式会社日立製作所 | gas separation equipment |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61127609A (en) * | 1984-11-27 | 1986-06-14 | Kobe Steel Ltd | Purification device for helium |
ZA876419B (en) * | 1986-10-01 | 1988-06-29 | Boc Group Inc | Psa process and apparatus employing gaseous diffusion barriers |
JPH0293282A (en) * | 1988-09-30 | 1990-04-04 | Hitachi Ltd | Method and device for manufacture of liquid nitrogen and nitrogen gas |
JPH0312307A (en) * | 1989-06-08 | 1991-01-21 | Nippon Sanso Kk | Method for enriching oxygen |
US5207806A (en) * | 1991-10-08 | 1993-05-04 | Praxair Technology, Inc. | Dual product pressure swing adsorption and membrane operations |
US5827351A (en) * | 1997-02-14 | 1998-10-27 | Praxair Technology, Inc. | Air separation system and method |
-
2004
- 2004-08-05 JP JP2004228966A patent/JP4538275B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2005
- 2005-08-04 WO PCT/JP2005/014285 patent/WO2006013918A1/en active Application Filing
- 2005-08-04 TW TW094126529A patent/TWI277438B/en not_active IP Right Cessation
- 2005-08-04 KR KR1020077005076A patent/KR101120992B1/en active IP Right Grant
- 2005-08-04 CN CNB2005800264526A patent/CN100536992C/en active Active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100856912B1 (en) * | 2007-11-13 | 2008-09-05 | 주식회사 와이 에치 씨 | Purifying nitrogen supply apparatus |
KR101722045B1 (en) * | 2016-08-26 | 2017-03-31 | 주식회사 엠에스엘 콤프레서 | The status of cylinder diagnosis system equipped breathing air compressor |
US11009186B2 (en) | 2016-08-26 | 2021-05-18 | Msl Compressor Co., Ltd. | Tank state-detecting breathing air charger |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW200618856A (en) | 2006-06-16 |
TWI277438B (en) | 2007-04-01 |
WO2006013918A1 (en) | 2006-02-09 |
JP2006043599A (en) | 2006-02-16 |
KR101120992B1 (en) | 2012-06-13 |
JP4538275B2 (en) | 2010-09-08 |
CN100536992C (en) | 2009-09-09 |
CN1993166A (en) | 2007-07-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101120992B1 (en) | Double separation method and double separation system for oxygen gas and nitrogen gas | |
KR101756492B1 (en) | Oxygen enrichment device | |
US4869733A (en) | Super-enriched oxygen generator | |
US5207806A (en) | Dual product pressure swing adsorption and membrane operations | |
US4449990A (en) | Method and apparatus for fractioning oxygen | |
KR910003113B1 (en) | Enhanced gas seperation process | |
US4765804A (en) | PSA process and apparatus employing gaseous diffusion barriers | |
JP4301452B2 (en) | Gas concentration method and apparatus | |
AU2007298122B2 (en) | Oxygen concentrator | |
JP3250710B2 (en) | Pressure swing adsorption method with recirculation of void space gas | |
JP3050881B2 (en) | How to separate oxygen from air | |
KR100436111B1 (en) | Psa proecss and system using simultaneous top and bottom evacuation of adsorbent bed | |
TW436316B (en) | Pressure swing process and system using single adsorber and single blower for separating a gas mixture | |
CA1305433C (en) | Psa process and apparatus employing gaseous diffusion barriers | |
JP5027662B2 (en) | Method and system for parallel separation of oxygen gas and nitrogen gas | |
KR100861550B1 (en) | Apparatus for generating concentrated gas being capable of controlling concentration of gas by using flow control valve and method of generating concentrated gas by using the same | |
US6428607B1 (en) | Pressure swing adsorption process which provides product gas at decreasing bed pressure | |
JP6452206B2 (en) | Carbon dioxide purification method and purification system | |
US9044703B2 (en) | Unsteady-state gas permeation process | |
TW200304849A (en) | Pressure swing adsorption process with controlled internal depressurization flow | |
JP2017202447A (en) | Gas separator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150217 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160212 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170119 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180118 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190116 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200213 Year of fee payment: 9 |