TW418109B - Process of recovering oxygen-enriched gas - Google Patents

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418109 « Α7 Β7 經濟部中央標準局員工消費合作社印袋 五、發明説明（1 ) [技術領域] 本發明係關於富氧氣體之回收方法。更具體言之，本發 明係關於藉壓力交替法（Μ下稱為「P S A法」）濃縮氧氣Μ 從主要含有氮氣及氧氣之混合氣體中固收富氧氣體之方法。 [背景領域] 藉PSA法所得之氧氣已被廣泛利用於連績使用氧氣之產 業領域。具體而言，PS Α法所得氧氣之使用領域之實例包 括電爐製鋼，水處理氧氣曝氣*紙漿漂白》臭氧產生裝置 等。再者，最近之情形為，用富氧氣體代替空氣之燃燒， Μ求低NOx化及效率化。此外富氧氣體亦被使用於醱酵等 之生物化學域。 關於利用PS Α法之濃縮氧氣之習知技術，有很多使用2-4 個吸附塔Μ反覆吸附、減壓、脫附（解除吸附）、升壓而得 到高回收率之濃縮氧氣之設計。尤其在使用二個吸附塔之 PS Α法中，關於初期成本、蓮轉成本、維護成本等，有各 種改良之嘗試。 例如日本專利特開平1-236914號、特開平2-119915號、 特開平4-222613號Μ及特開平4-505448號各公報所揭示之 習知P S Α法在升壓過程中使式品氧氣自成品氧氣貯槽逆流 至吸附塔，Μ用於升壓。此係習知技術認為，若為獲得高 回收率之高濃度氧氣而僅用混合氣體自吸附塔入口端起升 壓，混合氣體中之氮氣則會往吸附塔出口端掠過（去），因 此為防止此項掠過，不可或缺的是使巧'品氧氣自出口端逆 流藉Μ升壓。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨0Χ297公釐} 4 418109 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _B7_五、發明説明（2 ) 但使成品氧氣逆流以利用於吸附塔之升壓之方法乃在能 量消耗上有浪費之處。因為必需Μ消耗能量之方式使一旦 從吸附塔推出於成品氧氣貯槽内之成品氧氣在升壓過程中 逆流至吸附塔後，再將該氧氣推回於成品氧氣貯槽内。 另一方面，一種在升壓過程不用成品氧氣之PSA法因日 本專利特公平6 - 1 7 0號公報之揭示而成為習知之方法。此 一習知P S Α法係使吸附完成後之吸附塔之出口端與去附完 成後之吸附塔之出口端藉由均壓管路導通，而使减壓側之 吸附塔所放出之殘留富氧氣體流入升壓側之吸附塔之進行 升壓（均壓化升壓）之方法來代替藉成品氧氣之逆流所行之 升壓方法。其後，受過均壓化升壓之吸附塔受到藉混合氣 體之升壓，而受過均壓化減壓之吸附塔受到藉真空泵之吸 引脫附（減壓脫附>。 但，在後者P S A法之情況，在藉兩吸附塔間之均壓化所 行之升壓過程中，真空泵被設成空轉狀態而不用於排氣， 因此浪費真空泵之能量。再者，其兩吸附塔間之均壓化並 非完全均壓化至兩塔間之壓力差成為零為止，而係規定升 膣側之升壓度，即其殘留富氧氣體之回收及利用均不荇要 求。 [發明之揭示] 由是，本發明之目的為提供一種可有效利用真空泵之能 量之同時可得到高回收率之高濃度成品氧氣之回收富氧氣 體之方法。 為了達成上逑目的，本發明提供一種回收富氧氣體之方 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 5 B7 五、發明説明（3 ) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 主之 將附附 第繼一 ，端 出施進 後為塔 從劑 而吸吸 塔進體口 以壤 ^ 最體附 可附 最’一一 端附 Μ氣入 體繼’1，氣吸 有吸 通第第 口吸塔合塔 U 氣泵氣 g 體氧二 充之：端導入 Μ 二附混附 Η 合空排 Η 氣富第 填氣括口 相導之 第吸給吸 混真之ii合出 Μ 内氮包出互Μ氣 從一供二 給藉點 ^ 混取之 ， 其附其 路予氮 ί 將第端第 I 供面起18¾給端氣力 之咐 及司 在吸， 管體附 ，入口 Μ 端方為 供 口氮壓 塔擇法 ΐ 壓氣脫 下導入之 口口 一端 端出附低 附選方5W均氧其 |態以、2.氣 i 入另口 口 之脫最 第 出 吸中之一由富行 時狀予塔氮 2 之，入 入塔其到 二體體 藉留施 Μ 之體附附 塔壓塔 U 之附行達 第氣氣 端殘泵^ί通氣吸脫 附升附 „ 塔吸進至 三洛 时塔 及合氧 F 口之空。Η 導氧一其 U 吸之吸ft附一泵直 t卜 管 圾 时 塔混富出出真氣相富第行 ® 一 步二 U 吸第空 ， 附 之收 之放藉排弓互留從施 第一第-tp一 之真氣 吸氣回 塔壓時之*i=端殘時泵 斷從進 MII-第力藉排 一 氧法 附'减同點 口 之同空，_，之之^從壓面之 第及替 吸塔之起 出出之襄氣fcffi下塔氣1¾¾, 高方點 用氣交,二 附收為>r之放收藉排-r態附氮>r端最一起 使氮力卜 第 吸回端2>塔壓 回面之3-狀吸附4>口 至另為 係有壓驟 之二壓 口驟附減壓方點驟之一脫驟出壓，端 , 含藉 步下第 升入步 吸被升一 起 步端第 其步之 加品口 法要下 力 從塔塔 二續 步另為 口行行 塔從 成入 步驟 使最高壓力下之第一吸附塔之出口端與最低壓 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -6 4 18 10 9 ： A7 B7 五、發明説明（4 下之第二吸附塔之出口端藉由均膣管路再一次互相導通 而將從第一吸附塔減壓放出之殘留富氧氣體予Μ導入第 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 二吸附塔入口端為起點之排氣* 步驟6，在藉由均壓管路保持第一吸附塔之出口端與第 二吸附塔之出口端互相導通之狀態下，將從第一吸附塔繼 續被減壓放出之殘留富氧氣體予Μ導入第二吸附塔Κ進一 步升壓回收之同時從第二吸附塔之入口端供給混合氣體， 另一方面藉真空泵施行其脫附氮氣之Μ第一吸附塔入口端 為起點之排氣， 步驟7，在遮斷第一吸附塔之出口端及第二吸附塔之出 口端之狀態下，從第二吸附塔之入口端供給混合氣體以施 行第二吸附塔之進一步之升壓，另一方面藉真空泵繼續進 行其脫附氮氣之Μ第一吸附塔入口端為起點之排氣， 步驟8，開放第二吸附塔之出口端之同時遮斷第一吸附 塔之出口端，從第二吸附塔之入口端供給混合氣體，最後 從加壓至最高壓力之第二吸附塔之出口端取出富氧氣體為 成品，另一方面藉真空泵進行其脫附氮氣之Μ第一吸附塔 人口端為起點之排氣，直至達到最低壓力。 本發明之吸附、脫附之壓力平衡乃依有影響之因素包括 吸附劑之特性、能力等而不同。不過一般而言，其最高（ 吸附）壓力設定為0.1〜l.Okg/αη2 G(lll〜199kPa)，Μ 0.3〜0.7kg/cra2 G(131〜170kPa)較佳，同時其最低（脫附 )壓力設定為150〜400托耳（Torr) (20〜53kPa)，Μ 200〜

Ji nn nn nn V n^— n^— ^in n^— In J. , - * .(,0¾ 、\吞 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 7 418109 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印褽 五、發明説明（ 5 ) 1 I | 350托耳（ 27 47kPa ) 較 佳 〇 1 1 1 在 本 發 明 之 較 佳 實 施 例 中 在 上 述 步 驟 1與步驟2 之 間 安 V 1 I 插 下 逑 步 驟 2a : 在 藉 由 均 壓 管 路 保 持 第 —. 吸 附 塔 之 出 Ρ 端 請 先 1 1 閱 與 第 ___ 吸 附 塔 之 出 Ρ 端 互 相 導 通 之 狀 態 下 且 在 閉 鎖 第 讀 背 面 I 吸 附 塔 之 入 P 端 之 狀 態 下 將 從 第 二 吸 附 塔 繼 續 被 減 壓 放 $ 1 I 意 1 I 出 之 殘 留 富 氧 氣 體 予 Μ 導 入 第 一 吸 附 塔 Μ 進 一 步 升 壓 回 收 項 1 I 再 1 « 另 一 方 面 藉 真 空 泵 施 行 其 脫 附 氮 氣 之 Μ 第 二 吸 附 塔 入 口 填 L 本 象 端 為 起 點 之 排 氣 0 再 者 在 上 述 步 驟 5锊步驟6之 間 安 插 下 頁 1 I 逑 步 驟 6 a 在 藉 由 均 壓 管 路 保 持 第 ___· 吸 附 塔 之 出 口 端 與 第 1 1 1 二 吸 附 塔 之 出 □ 端 互 相 導 通 之 狀 態 下 且 在 閉 鎖 第 二 吸 附 1 1 塔 之 入 P 端 之 狀 態 下 將 從 第 一 吸 附 塔 繼 壤 被 減 壓 放 出 之 1 訂 殘 留 富 氧 氣 體 予 Μ 導 入 第 二 吸 附 塔 以 進 步 升 壓 回 收 另 I __. 方 面 藉 真 空 泵 施 行 其 脫 附 氮 氣 之 Μ 第 —* 吸 附 塔 入 Ρ 端 為 1 I 起 點 之 排 氣 〇 1 1 在 本 發 明 有 下 述 兩 大 特 徵 首 先 其 第 __. 特 徵 為 不 陁 行 1 ( 藉 成 品 氧 氣 之 逆 流 所 行 之 升 壓 (但此完全不妨礙成品氧氣 1 1 貯 槽 之 設 置 衹 要 該 槽 不 利 用 於 藉 成 品 氧 氣 之 逆 流 所 行 之 1 * .1 升 壓 ) >在Μ往之情形 藉成品氧氣貯槽之成品氧氣之逆 1 流 來 施 行 升 壓 但 本 發 明 之 方 法 係 從 完 成 吸 附 後 之 鄰 塔 回 1 收 相 當 於 逆 流 量 之 氣 體 量 〇 其 結 果 是 * 具 有 整 個 提 高 氧 氣 1 1 回 收 率 之 效 果 〇 1 1 第 二 特 徵 為 徹 底 施 行 藉 兩 吸 附 塔 間 之 均 壓 化 所 行 之 富 氧 1 | 氣 體 之 回 收 〇 此 係 藉 各 吸 附 塔 之 升 壓 分 為 至 少 二 步 驟 之 方 1 I 法 來 實 現 者 (上述步驟1 3及5 «W 7) 0 但 本 發 明 並 未 施 行 如 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2!0Χ297公釐） 8 4Γ8Γ0 9 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _B7_五、發明説明（6 ) 日本專利特公平-6 1 7 0號公報所述之在兩吸附塔之各出口 端互相連接下僅Μ —步驟施行富氧氣體之回汶（均壓化）後 Μ留著兩塔間之壓力差之狀態移入下一步驟之方法，而本 發明係Μ二步驟或三步驟分段回收富氧氣體，徹底施行均 壓化，直至兩塔間之壓力差幾乎消失。尤其富氧氣體之回 收步驟2a之效果為，若為提高氧氣回收率而在步驟1過度 進 展均壓化，所回收之富氧氣體則有可能往排氣管路逃出 ，因此將步驟2a插入步驟1與步驟2之間，藉此有可能在富 氧氣體無損失下實規氧氣之更完全之回收。其结果，可大 幅提高氧氣回妝率及翬位吸收劑之氧氣收取量。 又按，在利用均壓化之一方之吸附塔之升壓步驟進行時 ，在從另一方之吸附塔導入之富氧氣體中含有被減壓脫附 之少量氮氣。但上述一方之吸附塔之出口端附近之已受過 再生處理之吸附劑可充分吸附該少量氮氣。因此，在其後 之吸附步驟進行時所導入之混合氣體中之氮氣係被上述一 方之吸附塔之出口端附近之吸附劑順次吸附，不會放出於 成品氣體中，而不會妨礙氧氣之濃縮。從而不需要如習知 方法將成品氧氣使用於升壓。其结果是，可將吸附塔與成 品氧氣貯槽之間授受成品氧氣二次所需之能量減為1 / 2， 可消除浪費。 再者，在本發明中，將真空泵在全部步驟連續使用於吸 附塔之脫附排氣，因此可免除如日本專利特公平6 - 1 7 0號 公報之例子所見之真空泵之空轉，可企求其能畺之有效利 用° (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 9 五、發明説明（7 ) 由義 藉意 M之 可上 亦術 端技 口 其 出。 之接 塔連 附常 吸經 二 路 第管 與通 端旁 口壓 出均 之 之 塔構 附機 吸流 一 節 第有 具 驟 步 述 〇 上 述在 所 ’ 後者 如再 乃 供 制 強 之 機 風 鼓 藉 Μ 可 亦 中 7 及 對後 體 於 氣述 合 敘 混亦 行 義 進意 來 之 用上 利術 併技 合 其 之 。 給給 供供 然之 自 塔 之 附 壓吸 氣之 大中 於程 基過 和壓 給升 面 實 之 明 說 所 圖 附 據 根 由 乃 ¾ 優 及 的 目 他 其 之 明 發 本 於 至 白 明 可 即 例 施 之 法 方 之 體 氣 氧 富 收 回 明 發 本 施 實 ]Μ 明 用 說種 單 一 簡 示 之 顯 式為 圖gl [ 圖 圖 成 構 略 概 之 置圖 装 圖 序 時 之 程 過 作 操 之 r—I rtMJ 侈 施 實 之 明 發 本 示 顯 為 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 圖 圖圖圖 圖圖圖 圖 。 圖 程圖程 流 A2^流 之畤之 驟之驟 步转步 操作操 各操各 之之之 12 2 例例例 施施施 實實實 之之之 明明明 發發發 本本本 示 示 示 顯顯顯 為為為 圖 程 〇 流圖 之 成 驟構 步略 作概 操之 各置 之裝 3 . β之 较 1—’ 施例 實較 之比 0U 入、' S' 發用 本使 示 示 顯顯 為為 圖 序 時 之 程 過 作 操 之 1λ 例 較 比 示 顯 為 圖 序 時 之 程 過 作 操 ] 之i 2 & 例佳 較最 Irb之 示明 顯發 msfe ;實 例 施 實 佳 較 之 明 發 本 明 說 圖 附 據 根 下Μ 法 方 收 回 糟 氣 氧 富 之 關 有 明 發 本 施 實Μ ) 用 成種 構 一 之 示 置顯 ΪΗ1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 10 418109 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（8 ) 之裝置之構成例。 在該圖中，符號Α,Β各別指示吸附塔（申請專利範圍中之 第一吸附塔及第二吸附塔）。在此等各吸附塔内填充有吸 附劑（例如C a Α型沸石），其適於主要含有氧氣及氮f之混 合氣體（通常為空氣）中之氮g之選擇吸附者。各吸附塔A, B之底部藉由供給側分支管路la ,1b連接至共同之供給管路 1，而在上述各分支管路la, lb各別設有變換閥（開閉閥）2a ,2 b。再者，在供給管路1設有混合氣體鼓風機3，藉此可 將混合氣體經由開放狀態之變換閥23或2b選擇供給至吸附 塔A或B。 亦可K設有Μ迂迴該混合氣體鼓風機3之方式設置之具 備變換閥4之供給旁通管路5。如此設計時，在混合氣體之 自然供給壓力（即大氣壓）高於各吸附塔Α或Β之場合（即在 吸附塔A或B之壓力變為負壓之場合），則除了鼓風機3外， 亦可利用混合氣體本身之自然供給壓力來進行混合氣體之 供給。其結果是，可按所增加之上述效果來減少鼓風機3 之容量，而可企求消耗動力之降低。但此項供給旁通管路 5僅屬一較佳之構成要件而已。再者，亦可Μ採用其他方 式之自然供給之手段來代替供給旁通管路。 再者，各吸附塔Α,Β之底部亦藉由排出側分支管路6a,6b 連接至共同之排出管路6，而在上述各分支管路6a,6b各別 設有變換閥7 a , 7 b。再者，在供給管路6設有真空泵8，藉 此可從吸附塔A或B經由開放狀態之變換閥7a或7b選擇排出 所脫附之氣體。 一 11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 418109 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（9 ) 另一方面，各吸附塔A,B之頂部藉由各別之出口管路9a, 9b連接至共同之成品氧氣取出管路9。在上逑各出口管路9 a , 9 b各別設有變換閥1 0 a , 1 0 b ·而在取出管路9設有逆流防 止裝置1 1 (例如止回閥）。從而，藉各變換閥1 0 a , 1 0 b之選 擇性開閉即可將成品氧氣從各吸附塔A,B選擇取出Μ進入 該取出管路9内，而可利用逆流防止裝置1 1來防止成品氧 氣從該取出管路9方面逆流至各吸附塔Α,Β。又按，為了代 替逆流防止裝置11之設置，亦可Μ藉吸附塔出口管路9a,9 b之變換閥10a,10b之開閉時機之控制來達成逆流防止装置 之功能。 再者，各別之出Π管路9 a與出口管路9 b係互相藉介於其 間之均壓管路12來連接者，在此均壓管路12設有變換閥13 。又有Μ迂娌均壓管路12中之變換閥13之方式設置之具備 節流裝置1 4之均壓旁通管路1 5。從而即使在變換閥1 3保持 關閉狀態之場合，衹要在兩吸附塔間有壓力差之存在*則 有若干量之氣體通過此項具備節流裝置14之均壓旁通管路 1 5流於兩吸附塔Α與Β之間（關於此項技術效果，請見後述 說明）。為此場合之節流裝置，通常使用孔口 ，但即使在 使用針閥等之節流閥之埸合，其效果亦相同。又按，此項 節流裝置1 4僅靥一較佳之構成要件而已。 本發明有關之富氧氣體之回收方法係使用上述構成之裝 置在下述程序下施行者。又按，在Μ下之任一實施例中設 定如下··各吸附塔Α,Β之直徑均為600腦，高度均為2500 m) ，且均填充有CaA型沸石為吸附劑。 -12 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 418109 A7 B7 五、發明説明（10 ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (實施例1 ) 圖2及圖3係與本發明之實施例1相對應之圖。圖2為顯示 該賁廊例全操作步驟及時間之程序表，圖3為顯示各操作 步驟中之氣體流動之流程函。又按，圖2及圖3中所用之簡 寫記號為如下所述，而此等記號係在後述之圖4〜圖6 ,圖8 及圖9中亦具有相同之意義者。 AS :吸附 DS :脫附 PZ :升壓 DP :減壓 為了說明上之方便，設定如下：吸附塔A係脫附操作终 了後，處於其最低壓力例如1 5 0〜4 0 0托耳（2 0〜5 3 k P a )之 狀態；吸附塔B係吸附操作终了後，處於其最高壓力初吵0 . 1 〜l.Okg/cm2 G(lll〜199kPa)之狀態。再者，在此實施例 1中並未設有具備節流裝置1 4之均壓旁通管路1 5 (圖1 )。 在Μ上之前提條件下，在步驟1中，闞於吸附塔A施行升 壓1，而關於吸附塔B施行減壓1。即在此一步驟1中，僅變 換閥7 a , 1 3 (圖1)保持開放狀態，而含有從吸附塔B之吸附 劑脫附之少量氮氣之殘留成品氧氣乃通過均壓管路1 2被導 入吸附塔A之頂部，另一方面脫附之殘留氮氣乃藉真空泵（ 之作用）從吸附塔A之底部通過排出側分支管路6Λ及排出管 路6被吸引排出去。 由於吸附塔A已完成脫附*在上述步驟1中從吸附塔B導 入之少量氮氣乃被吸附塔A之頂部附近之吸附劑有效吸附 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 13 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 41 8109 A7 A7 B7五、發明説明（u) 。從而，以吸附塔A之吸附劑全體而觀，對其後之混合氣 體中之氮氣吸附不致造成很大影響。 另一方面，與少量氮氣一起從吸附塔B導人吸附塔A之殘 留富氧氣體乃有效洗滌該吸附塔A内之吸附劑。此際，由 於真空泵8之排氣量低於從吸附塔B往吸附塔A流入之氣體 量，使吸附塔A受到某種程度之升壓。並且由於吸附塔A本 身具有足夠之容量•不致造成其來自吸附塔B之殘留氧氣 從吸附塔A往真空泵8側排氣。 上述步驟1繼續進行例如10枚鐘。其结果是，吸附塔A升 壓至例如200〜500托耳（27〜67kPa)，而吸附塔B減壓至例 抝 7 0 0 托耳〜0 . 2 kg / cffl 2 G ( 9 3 〜1 2 〗k P a )。 在隨後之步驟2中，僅變換閥2 a , 4，7 b , 1 3 (圖1 )保持開故 狀態。藉此，關於吸附塔A施行升壓2，而關於吸附塔B施 行減壓2。即在吸附塔A之情形，使含有從吸附塔B之吸附 劑脫附之少量氮氣之殘留富氧氣體繼續蕰過均壓管路1 2被 導入吸附塔A頂部之同時，從吸附塔A之底部經由供給側分 支管路1 a及供給管路1供給混合氣體。此際，由於吸附塔A 仍然保持大氣壓Μ下之壓力，除了利用鼓風機3進行強制 供給之外，亦進行藉由供給旁通管路5之自然供給。再者 ，來自吸附塔Β之少量氮氣係利用吸附塔Α之頂部附近之吸 附劑予Μ有效捕捉者，此點與上述步驟1相同。 另一方面在吸附塔Β之情形，利用真空泵8使因減壓而從 吸附劑脫附之氮氣通過排出側分支管路6b及排出管路6被 吸引排出去。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ297公釐） -1 4 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 4 18 10 9 Δ7 Α7 Β7五、發明説明（12 ) 上述步驟2繼讀進行例如4秒鐘。其结果是，吸附塔Α升 壓至例如400〜700托耳（53〜93kPa)，而吸附塔B減懕至例 如 550 〜760 托耳（73 〜lOlkPa)。 在隨後之步驟3中，僅變換閥2a,4,7b(圖1)保持開放狀 態。藉此，關於吸附塔A施行升壓3，而關於吸附塔B施行 脫附。即在吸附塔A之倩形，從其底部經由供給側分支管 路la及供給管路1供給混合氣體，另一方面在吸附塔B之情 形，透過排出側分支管路6 b及排出管路6繼鑛進行其利用 真空泵δ所行之氮氣之減壓脫附。此際，由於吸附塔A仍然 保持大氣壓Μ下之壓力，除了利用鼓風機3進行強制供給 之外，亦進行藉由供給旁通管路5之自然供給。 上述步驟3繼續進行例如2秒鐘。其結果是，吸附塔升 壓至例如大氣壓（1 0 1 k P a )。另一方面，吸附塔Β之脫附（操 作）在此步驟3並未完成。 在隨後之步驟4中*僅變換閥2a，7b, 10a (圖1)保持開放 狀態。藉此，關於吸附塔A施行吸附，而關於吸附塔B繼鑛 施行脫附。即在吸附塔A之情形，經由供給側分支管路1 a 及供給管路1從該塔底部供給混合氣體，藉此將混合氣體 中之氮氣選擇吸附在吸附劑上，並將未被吸附之氧氣經由 出口管路9a及成品氧氣取出管路9予Μ取出去，另一方面 在吸附塔Β之情形，透過排出側分支管路6b及排出管路6繼 續進行其利用真空泵8所行之氮氣之減壓脫附。此際，由 於吸附塔A已保持大氣壓Μ上之壓力，僅施行利用鼓風機3 所行i強制供給。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ~" -1 5 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 418109 、 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（13 ) 上述步驟4繼續進行例如44秒鐘。其結果是，吸附塔A在 吸附過程中達到最高壓力例如0.1〜l.Okg/απ2 G(lll〜 199kPa)等，而吸附塔B最後到達最低壓力例如150〜400托 耳（2 0 〜Γ3 k P a )等。 Μ下之步驟5〜8與上述步驟1〜4相反。即在此等步驟5 〜8中，關於吸附塔Β施行該等步驟1〜4有關吸附塔Α所行 之操作，而關於吸附塔A施行該等步驟1〜4有關吸附塔B所 行之操作。從而關於Μ下之步驟5〜8省略其說明。 由Κ上之步驟1〜8完成一個完整之循環，其一個循環之 時間例如為1 2 0秒鐘。 在上述實旛例1中*使用空氣為混合氣體，Μ可達到最 高壓力（最高吸附壓力）〇.4kg/on2 G(141kPa)及最低壓力（ 最低脫附壓力）210托耳（28kPa)之方式按一循環120秒鐘之 時間施行操作。其结果，Μ 9 3 %氧氣濃度得到1 9 . 9 N m 3 / Η 之成品氧氣。再者，此際之氧氣回收率為51%。 (實施例2) 圖4及圖5係與本發明之實施例2相對應之圖。圖4為顯示 實施例2中之全操作步驟及時間之程序表，圖5為顯示該實 施例各操作步驟中之氣體流動之流程圖。再者，實施例2 亦未設有具備節流裝置14之均壓旁通管路15(圖1)。 實施例2與上述實施例1在基本上相似，但有下述與實施 例1不同之處：即在本實施例2中，將實施例1之步驟1之時 間縮短一些，而在移入步驟2之前安插步驟2a，並且將實 施例1之步驟5之時間縮短一些，而在移入步驟2之前安插 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ，Λ -16 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 418109 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 B7五、發明説明（u ) 步驟6 a。 更具體而言，在實施例2中，將實施例1之步驟1之時間 例如1 0秒鐘縮短為例如8秒鐘（圖2與圖4之比較）。 再者，在步驟2 a中僅變換閥7 b , 1 3保持開放狀態。藉此 ，使殘留富氧氣體其含有經過吸附塔B頂部減壓脫附之少 量氮氣者通過均壓管路1 2 Μ例如2秒鐘之時間導入吸附塔A 。其结果是，吸附塔A升壓至例如250〜600托耳（33〜80 k P a )。此際，吸附塔A之頂部附近之吸附劑可有效捕捉少 量氮氣，此點與步驟1相同，如實施例1所述。 再者，步驟2a中之吸附塔B之操作係與隨後之步驟2相同 ，其與該步驟2共同搆成吸附塔B之減壓2。 另一方面，步驟6a係與上述步驟2a相對應之步驟，僅在 吸附塔A之操作與吸附塔B之操作上互相對調（即在全操作 上相反）而已。 在上述實施例2中 > 使用空氣為混合氣體，而利用與實 施例1所用之装置相同之裝置按一循環120秒鐘施行操作時 ，其最高壓力（最高吸附壓力）達到0.4kg/cm2 G(141kPa) 而最低壓力（最低脫附壓力）達到2 1 0托耳（2 3 k P a )。其結果 ，Μ 9 3 %氧氣濃度得到1 9 . 8 Ν πι 3 / Η之成品氧氣。再者，此 際之氧氣回收率為53¾。 (實施例3 ) 圖6為顯示本發明之實施例3各操作步驟中之氣體流動之 流程圖。在此實施例3中，如圖1所示設有具備節流裝置14 之均壓旁通管路1 5。 -17 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1.^1 n^— —i^^i I —z/v —^ϋ — m-lm 一 心 I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 4 1 8 1 Ο 9 * α7 Β7五、發明説明U5 ) 實施例3與上述實施例2在基本操作步驟之構成上相同， 但由於設有均壓旁通管路15，在動作上發生若干變化。即 在步驟3 ,4,7,8中，基於兩吸附塔Α與Β間之壓力差，使來 自一方之吸附塔之少量富氧氣體通過具備節流裝置（例如 孔口）14之均壓旁通管路15被導入另一方之吸附塔，而利 用其洙滌作用來促進另一方之吸附塔中之吸附劑之再生。 又按，均壓旁通管路15係通常保持導通狀態之管路，不 過在步驟1,2a，2, 5,6, 6a中，均壓管路12亦形成導通狀態 且該管路12之氣體流通之阻力遠小於該管路15*因此氣體 優先流經均懕管路12。從而，均壓旁通管路15僅於均壓管 路12保持非導通狀態之步驟3, 4,7, 8具有意義。 在上述實施例3中，使用一種除了設有節流裝置14外皆 與實施例2所用之裝置相同之裝置按一循環120秒鐘施行操 作時，其最高壓力（最高吸附壓力）達到〇.4kg/cn2 G(141 kPa)而最低壓力（最低脫附壓力）達到220托耳（29kPa)。其結 果，M933!氧氣濃度得到20.2Nm3 /H之成品氧氣。再者， 此際之氧氣回仪率為53¾。 又按，在上述實施例3中，與實施例2相同的是，使用空 氣為混合氣體，且其最高壓力（最高吸附壓力）達到0.4kg/ cm2 G(141kPa)。儘管如此，其最低壓力（最終脫附壓力） 卻達到220托耳（29kPa)，稍高於實施例2之最低壓力210托 耳（28kPa)，此顯示在一方之吸附塔之去附時，有若干量 之氣體從另一方之吸附塔通過均壓旁通管路15流入之事實。 (比較例1) 圖7及圖8均示比較例1。圖7為該比較例所用之裝置之概 略構成圖，圖8為顯示該比較例中之全操作步驟及時間之 程序表。_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） [8 —--.--：------._^裝-----'—訂 r (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消費合作社印裂 418109 A7 A7 B7五、發明説明（16) 圈7所示之裝置雖然與圖1之裝置類似，但未設有圈1所 示構成要件中之下述構成要件：具備變換閥4之供給旁通 管路5;具備節流裝置14之均壓旁通管路15; Μ及逆流防 止裝置11。其代替地，使成品氧氣取出管路9連接至成品 氧氣貯槽16。 在比較例1中使用圖7之装置=進行依照圖8所示搡作步 驟之一個循環。即，使完成脫附之吸附塔A與完成吸附之 吸附塔B藉由均壓管路12互相導通後，闞於吸附塔A_行升 壓1，而關於吸附塔B腌行減壓1(時間10秒）。其次，鼷於 吸附塔A使成品氧氣從貯槽16通過取出管路9及出口管路9a 逆流以施行進一步之升壓（時間6秒），而關於吸附塔B使真 空泵8發生吸引作用K透過排出側分支管路6b及排出管路6 施行脫附（此項脫附在其後繼續5 0秒鐘）。其次，在吸附塔 A之情形，用鼓風機3藉由供給管路1及供給側分支管路la 供給混合氣體（空氣），而將富氧氣體為成品氧氣藉由出口 管路9a及取出管路9取出以進入貯懵16(此項吸附操作，直 到有闞吸附塔B之去附终了為止，施行44秒鐘）。其後施行 使上述吸附塔A之操作步驟與上述吸附塔B之操作步驟互相 對調之操作，而完成一個循環。 又按，在圖8中，簡寫記號PPZ指示成品氧氣所引起之升 壓。 在上述比較例1中，附設0.7b3容量之貯榷16(其他之裝 置構作之尺寸等乃與圖1相同），而設定最高壓力（最高吸 附壓力）為〇.4kg/cm2 G(141kPa)及最低壓力（最低脫附壓 力）為210托耳（28kPa)後按一循瓌120秒鐘之時間施行操作 。其结果，M93X氧氣濃度得到19.5ΗΠ13 /H之成品氧氣。 ! » I 1IJ1 - —I— -II ! If - \ 11-- I ^ϋ— .............. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） 19 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（17) 再者，此際之氧氣回收率為45¾。 上述比較例1之結果與上述實施例1〜3之結果相較，本 發明之實施例1〜3皆在單位時間之成品氧氣生成量及氧氣 回收率上均比比較例1為進步。尤其氧氣回收率之改善程 度很高。此項差異主要起因於本發明之實施例1〜3藉吸附 塔A , B間之均壓化法徹底施行升壓Μ代替比較例1利用貯槽 16之成品氧氣之逆流法所行之升壓。 又按上述比較例1雖然與日本專利特開平1 - 2 3 6 9 1 4號、 特開平2 - 1 1 9 9 1 5號、持開平4 - 2 2 2 6 1 3號及特開平4 - 5 0 5 4 4 8 號各公報所揭示之習知技術不相同，但藉儲槽1 6之成品氧 氣之逆流法施Π升壓卻偽與此等習知技術共通者。從而可 認為上述比較例1充分顯示本發明對此等習知技術之優位 性' (比較例2 ) 圖9為顯示比較例2中之全操作步驟及時間之程序表。又 按，此比較例2係與日本專利特公平6 - 1 7 0號公報所揭示之 操作步驟相對應者，而為了該例與本發明實腌例在實施條 件上儘量統一俾可容易進行比較起見，使用圖1所示之裝 置來進行操作步驟。但並未使用上述特公平6 - 1 7 0號公報 所未揭示之供給旁通管路5及均壓旁通管路1 5。 再者，比較例2之操作步驟係如下進行者。即·使完成 脫附之吸附塔Α與完成吸附之吸附塔Β藉由均壓管路1 2互相 導通後，關於吸附塔A施行升壓1 (時間9秒），而關於吸附 塔B施行減壓1。但此時，使真空泵8對吸附塔A , B均不起吸 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210><297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) '裝. 訂 20 418109 . A7 B7 五、發明説明（18 ) 引作用 '其次，關於吸附塔A藉鼓風機3用混合氣體（空氣） 施行升壓2 (時間9秒），而關於吸附塔B使真空泵8發生吸引 作用Μ施行脫附（此項脫附操作在其後繼續3 6秒鐘）。其次 ，在吸附塔Α之情形|用鼓風機3從底部供給混合氣體（空 氣），而將富氧氣體為成品氧氣從頂部取出（此項吸附操作 ，直到有關吸附塔B之脫附終了為止•施行2 7秒鐘）。其後 施行使上述之吸附塔A之操作步驟與吸附塔B之操作步驟互 相對調之操作，而完成一個循環。 在上述比較例2中，使用與實施例1及2所用者相同之裝 置，按一循環9 0秒鐘之時間施行操作時，其最高壓力（最 高吸附壓力）達到0 . 3 5 kg / on 2 G ( 1 3 6 k P a ) > g低壓力（最低 脫附壓力）達到2 5 0托耳（3 3 k P a )。其结果，Μ 9 3 %氧氣濃度 得到1 8 . 0 N m 3 / Η之成品氧氣。再者，此際之氧氣回收率為 45¾ ^ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 又按，比較例2之最高壓力（吸附壓力）低於實施例1〜3 係其藉鼓風機3之3 6秒鐘之空氣送入法無法充分提高吸附 壓力所致。再者，其最低壓力（脫附壓力）高於實施例1〜3 係其藉真空泵之3 6秒鐘排氣法無法充分降低脫附壓力所致。 上述比較例2之結果與上述實施例1〜3之結果相較，本 發明之實施例1〜3皆在單位時間之成品氧氣生成量及氧氣 回收率上均比比較例2為進步。尤其氧氣回收率之改善程 度很高。此項差異起因於比較例2中之兩吸附塔Α,Β間之均 壓化（即升壓1及減壓1 >僅施行一次而已，並未達成充分之 均壓化，隨著減壓從一方之吸附塔所產生之富氧氣體並未 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐) _ ◊ 1 4 18 10 9 A7 B7 五、發明説明（19 ) 方 1 另 於 用 利 被 效 有 例吸 較一 比任 於於 因用 起使 及未 M際, 實 壓而 升態 之狀 塔轉 附空 吸成 之 形 8 泵 空 真 其 時 壓 均 在 2 附 吸 氣 氣 之 塔 附 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 22

Claims (1)

1. 4 Ί 8 10 9 *4 A8 B8 C8 D8 89. 7. 21 修正.本 六、申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 二選氣 壓將附附 繼 一一起 第其 ΐ加品口 第中氧 高而吸吸si"·' 塔進另為 行行 Η 從成入 及氣富 最’一一 端附 Μ，端 Ρ 施進-m後為塔 塔空收 通第第 口吸塔氣口 付M續i-最體附 附之回 導入以 二附空入tpf氣繼，氣吸 吸氣法 口 相導之 第吸給塔 空泵氣11氣氧二 一氧替 互以氣 從一供附 第給空排^,空富第 第及交 匕路予氮 t 將第端吸 t 供真之時給出M iN 付 0^ 3 用氣力 塔管體附tp，入口二 端藉點 π 供取之， 使氮壓 付壓氣脫 下導入第 口口 面起 端端氣力 係有藉 ^ 均氧其 態Μ之以 入方為端口 口氮壓 ’ 含下 一由富行 時狀予塔之 t 之一端lip入出附低 法要之 第藉留施 呆之體附氣 塔另口 之之脫最 方主劑 "之端殘泵 Μ 通氣吸氮 付附，入 D 塔塔其到 之從附 口 之空，#?導氧一附 Μ 吸壓塔 π 附附行達 體可吸 力出出真氣 Ρ 相富第脫 1 一升附 ^ 吸吸進至 氣有糸：壓之放藉排昀互留從其 者第之吸 1 一 一泵直 氧充石括低塔壓時之由端殘時行ir*·從步二 第第空 ， 富填沸包 附減同點 口 之同施I»， 一第 U 從之真氣 收内之其吏吸塔之起Μ出出之泵sk下進以1®，力藉排 回其氣，*{二附收為，之放收空， 態之之兩端壓面之 種在氮法1*第吸回端2>塔壓回真氣3>狀塔氣4>口 高方點 一 塔附方驟之二 壓口驟附減壓藉排驟之附氮驟出最一起 1.附吸之步下第升人步吸被升面之步端吸附步之至另為 吸擇體 力從塔塔 二續步方點 口一脫 塔壓，端 in J--i.--------------訂 i·--------線 c- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1