CN1150788A - 富氧气体的回收方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用填充有能够从主要含氮和氧的混合气体中选择性地吸附氮的吸附剂的两个吸附塔(A、B)，通过变压法来回收富氧气体的方法，在该方法中，通过两个吸附塔(A、B)之间的均压化来彻底地回收残留的富氧气体，同时使真空泵(8)经常地与吸附塔(A或B)之中任一个连接以进行连续的氮气的抽吸排气。为此，两个吸附塔(A、B)间的均压化至少分两个工序来进行，其中的一个吸附塔(A或B)升压，而另一个吸附塔(B或A)减压，直至两个吸附塔(A、B)间的压力差几乎变为零，如此即能回收富氧气体。

Description

富氧气体的回收方法
技术领域
本发明涉及富氧气体的回收方法。更具体地说，本发明涉及一种以变压法(以下称为“PSA”法)从主要含氮和氧的混合气体中将氧浓缩并回收的方法。
                   背景技术
通过PSA法获得的氧在连续地使用氧的工业领域中获得了广泛的应用。具体地说，作为利用以PSA法获得的氧的领域，其例子有电炉炼钢、水处理的氧曝气、纸浆漂白、臭氧发生装置等。另外，在近年来利用富氧气体代替空气进行燃烧以力图达到低NOx化和高效率化，而且在发酵等生化领域中也在利用富氧气体。
作为以PSA法浓缩氧的现有技术，多数都是使用2～4个吸附塔，反复地进行吸附、减压、解吸、升压的操作，力图以高的回收率获得浓缩的氧。在使用2塔的吸附塔的PSA法中，人们正试图对初期投资、运行费用、维修费用等进行各种改良。
例如，按照特开平1-236914、特开平2-119915、特开平4-222613和特开平4-505448等各号公报中公开的现有的PSA法中，在升压工序中，使制品氧气从制品氧气贮存罐逆流至吸附塔用于升压。这是因为，按照现有技术，为了以高回收率获得高浓度的氧，仅仅使用混合气在吸附塔的入口端升压，由于混合气中的氮向吸附塔的出口端透过，因此必须使制品氧从出口端逆流以进行升压，从而防止上述的氮透过，这被认为是必须的。
然而，利用制品氧逆流来使吸附塔升压，这是能源消耗上的浪费。其理由是，制品氧由吸附塔压入制品氧气贮存罐要消耗能量，使已经压出的制品氧在升压工序逆流至吸附塔，就必须再次将这些氧重新压回制品氧气贮存罐。
另一方面，关于不使用制品氧来升压的PSA法，由特公平6-170号公报已成为公知。按照这种公知的PSA法，将吸附完毕的吸附塔的出口端与解吸完毕的吸附塔的出口端通过一根均压管连通，使从减压侧的吸附塔放出的残留富氧气体流入升压侧的吸附塔而升压(均压化升压)，以此代替由制品氧的逆流进行的升压。然后，经均压化升压的吸附塔进行混合气体引起的升压，而经均压化减压的吸收塔进行由真空泵的抽吸减压(减压解吸)。
然而，按照后一种PSA法，在由两个吸附塔的均压化所导致的升压工序中，真空泵处于空运转状态，并没有用于排气，因此真空泵的能量白白地浪费掉。而且，由于两个吸附塔之间的均压化不能进行到两个塔之间完全没有压力差，因此，连通的残留富氧气体的回收量受到限制，由此由于规定升压侧的吸收塔的升压度，残留富氧气体的回收和利用不充分。
                 本发明的公开
因此，本发明的目的是要提供一种既能有效地利用真空泵的能量，又能高回收率地获得高浓度制品氧的富氧气体的回收方法。
为了达到上述的目的，本发明提供了一种富氧气体回收方法，它是一种用填充有能够从主要含氮和氧的混合气体中选择性地吸附氮的吸附剂的第一吸附塔和第二吸附塔，通过PSA法来回收富氧气体的方法，该方法包含如下步骤：
步骤1：使处于最低压力的第一吸附塔的出口端与处于最高压力的第二吸附塔的出口端通过均压管连通，把从第二吸附塔减压、放出的残留富氧气体导入第一吸附塔进行升压、回收，同时在第一吸附塔的入口端通过真空泵进行解吸氮的排气；
步骤2：在保持第一吸附塔的出口端与第二吸附塔的出口端通过均压管连通的状态下，把从第二吸附塔继续减压、放出的残留富氧气体导入第一吸附塔进一步升压、回收，同时从第一吸附塔的入口端供给混合气，另一方面，从第二吸附塔的入口端通过真空泵进行解吸氮的排气；
步骤3：使第一吸附塔的出口端与第二吸附塔的出口端处于阻断的状态，从第一吸附塔的入口端供给混合气以使第一吸附塔进一步升压，另一方面，从第二吸附塔的入口端通过真空泵继续进行解吸氮的排气；
步骤4：开放第一吸附塔的出口端，并同时阻断第二吸附塔的出口端，从第一吸附塔的入口端供给混合气体，从最终加压至最高压力的第一吸附塔出口端将富氧气体作为制品取出，另一方面从第二吸附塔的入口端通过真空泵进行解吸氮的排气，直至达到最低压力；
步骤5：使处于最高压力的第一吸附塔的出口端与处于最低压力的第二吸附塔的出口端通过均压管再次连通，把从第一吸附塔减压、放出的残留富氧气体导入第二吸附塔进行升压、回收，同时在第二吸附塔的入口端通过真空泵进行解吸氮的排气；
步骤6：在保持第一吸附塔的出口端与第二吸附塔的出口端通过均压管连通的状态下，把从第一吸附塔继续减压、放出的残留富氧气体导入第二吸附塔进一步升压、回收，同时从第二吸附塔的入口端供给混合气，另一方面，从第一吸附塔的入口端通过真空泵进行解吸氮的排气；
步骤7：使第一吸附塔的出口端与第二吸附塔的出口端处于阻断的状态，从第二吸附塔的入口端供给混合气以使第二吸附塔进一步升压，另一方面，从第一吸附塔的入口端通过真空泵继续进行氮的排气；
步骤8：开放第二吸附塔的出口端，并同时阻断第一吸附塔的出口端，从第二吸附塔的入口端供给混合气体，从最终加压至最高压力的第二吸附塔出口端将富氧气体作为制品取出，另一方面从第一吸附塔的入口端通过真空泵进行解吸氮的排气，直至达到最低压力。
本发明的吸附、解吸的压力平衡可根据吸附剂的特性、能力而有所不同。但一般说来，最高(吸附)压力为0.1～1.0kg/cm2G(111～199kPa)，优选为0.3～0.7kg/cm2G(131～170kPa)；最低(解吸)压力为150～400乇(20～53kPa)，优选为200～350乇(27～47kPa)。
在本发明的较佳实施例中，在上述的步骤1和步骤2之间***一个步骤2a，也就是在保持第一吸附塔的出口端与第二吸附塔的出口端通过均压管连通的状态下，使第一吸附塔的入口端成为关闭的状态，把从第二吸附塔继续减压、放出的残留富氧气体导入第一吸附塔进一步升压回收，另一方面，从第二吸附塔的入口端通过真空泵进行解吸氮的排气。另外，在上述的步骤5与步骤6之间***一个步骤6a，也就是在保持第一吸附塔的出口端与第二吸附塔的出口端通过均压管连通的状态下，使第二吸附塔的入口端成为关闭的状态，把从第一吸附塔继续减压、放出的残留富氧气体导入第二吸附塔进一步升压、回收，另一方面，从第一吸附塔的入口端通过真空泵进行解吸氮的排气。
在本发明中的主要特征有如下两点。首先，第一个特征是不进行通过制品氧的逆流来进行的升压(但如果不利用制品氧的逆流来升压，即使设计一个制品氧气贮存罐也完全没有关系)。过去，虽然利用制品氧气贮存罐进行制品氧的逆流，实现在解吸后的塔的升压，但是在本发明的方法中，相当于逆流量的气体量是从近旁的吸附终了的塔那里回收。其结果，在总体上具有提高氧回收率的效果。
第二个特征是通过在两吸附塔之间的均压化而对富氧气体的回收彻底进行。这一点是通过将各吸附塔的升压至少分成3个工序来实现(上述的步骤1～3和5～7)。如同从特公平6-170号公报中所看到的那样，将两吸附塔出口端相互间连接起来进行的富氧气体的回收(均压化)仅以一个工序进行，不是在两塔间压力差残留的情况下转到下一个工序中，而按照本发明，按2工序或3工序分阶段地回收富氧气体，两塔间的压差几乎达到零，实现了彻底的均压化。特别是回收富氧气体的步骤2a的效果是为了提高氧的回收率，因为在步骤1过程中，一旦均压化进行过度，已回收的富氧气体就有可能向排气管移动而逃逸，因此通过在步骤1和步骤2之间***一个步骤2a，就有可能达到富聚氧无损失地，更完全地回收氧气。其结果，氧气回收率和每单位吸附剂所获得的氧量都可以大大地增加。
另外，由于均压化作用而致的一个吸附塔的升压工序中，在从另一个吸附塔导入的富氧气体中含有减压解吸的少量氮气。然而，这部分少量的氮气可为在上述的一个吸附塔出口端附近的已再生的吸附剂充分地吸附。因此，导入到后续吸附工序的混合气体中的氮就被上述的一个吸附塔入口端附近的吸附剂逐渐吸附，因此就没有排出到制品气中，这样就不影响到氧的浓缩。因此，不象现有方法那样必须使用制品氧气来升压。其结果，在吸附塔与制品氧气贮存罐之间两次交换制品氧所需的能量就可以省去二分之一，避免了浪费。
另外，按照本发明，真空泵在所有工序中都连续地用于吸附塔的解吸排气，因此如同在特公平6-170号公报的实例中所看到的，由于真空泵空运转所造成的浪费就可避免，从而达到了能量的有效利用。
第一吸附塔的出口端与第二吸附塔出口端也可以通过配备有节流装置的均压旁路管经常地接通。关于这种措施的技术意义将在后面叙述。
另外，在上述步骤2、3、6和7中，向处于升压过程的吸附塔供给混合气体的操作也可以同时并用通过增压器强制供气和利用大气压自然供气的两种措施。关于这种措施的技术意义将在后面叙述。
关于本发明的其他目的和优点可从结合附图说明的实施例了解清楚。
对附图的简单说明
图1是表示用于实施本发明的富氧气体回收方法的装置的概略构成图。
图2是表示在本发明的实施例1中操作工序的时间表。
图3是表示在本发明的实施例1中各操作步骤的流程图。
图4是表示在本发明的实施例2中操作工序的时间表。
图5是表示在本发明的实施例2中各操作步骤的流程图。
图6是表示在本发明的实施例3中各操作步骤的流程图。
图7是表示在比较例1中使用的装置的概略构成图。
图8是表示在比较例1中操作工序的时间表。
图9是表示在比较例2中操作工序的时间表。
               实施发明的最佳方式
以下根据附图说明本发明的较佳实施例。
(装置的构成)
图1表示用于实施本发明中所说的富氧气体的回收方法所用的装置的构成例。
在该图中，符号A、B分别表示吸收塔(在权利要求中的第一吸附塔和第二吸附塔)。在各吸附塔A、B中填充有适合于从主要含氧和氮的混合气体(通常为空气)中选择性地吸附氮的吸附剂(例如CaA型沸石)。各吸附塔A、B的底部通过供气侧支管1a、1b连接到总供气管1上，在上述各支管1a、1b上分别设置有换向阀(开关阀)2a、2b。另外，在供气管1上设置有混合气体增压器3，由该增压器3通过处于开状态的换向阀2a或2b可选择性地向吸附塔A或B供入混合气体。
也可以设置一个配备有换向阀4的供气旁路管5，以便绕过混合气体增压器3。这样一来，当混合气体的自然供气压力(也就是大气压)高于各吸附塔A或B的情况下(也就是吸附塔A或B处于负压的状态下)，不单单利用增压器3，而且也利用了混合气体本身的自然供气压力来实行混合气的供应。其结果，增压器3的容量可相应减小，从而降低了动力的消耗。但是，这个供气旁路管5只不过是较佳的构成部件。另外，也可以采用另外的自然供气装置来代替供气旁路管。
另外，各吸附塔A、B的底部通过排气侧支管6a、6b连接到总排气管6上，在上述各支管6a、6b上分另设置有换向阀7a、7b。另外，在排气管6上设置有真空泵8，由该真空泵8通过处于开状态的换向阀7a或7b可选择性地从吸附塔A或B排出解吸的气体。
另一方面，各吸附塔A、B的顶部通过个别的出口管9a、9b连接到总的制品氧气取出管9上。在各出口管9a、9b上分别设置有换向阀10a、10b，在取出管9上设置有止逆装置11(例如单向阀)。因此，通过各换向阀10a、10b选择性的开闭，就可以选择性地将制品氧气从各吸附塔A、B取出到取出管9，通过止逆装置11可以阻止制品氧气从取出管9侧逆流进入各吸附塔A、B。应予说明，也可以不设置止逆装置11而是通过控制吸附塔出口管9a、9b的换向阀10a、10b的开闭定时来实现止逆装置的功能。
另外，在个别出口管9a、9b之间通过均压管12而互相连接，在该均压管12上设置有换向阀13。另外，设置了配备有节流装置14的均压旁路管15，以便绕过处于均压管12上的换向阀13。因此，即使在换向阀13处于关闭的状态下，只要两个吸附塔A、B之间有压力差，通过配备有这种节流装置14的均压旁路管15，即可以使一定量的气体在两吸附塔A、B之间流通(关于这种技术效果将在下面叙述)。作为这种情况的节流装置，可以使用通常的锐孔装置，但是使用针阀等节流阀也可达到同样效果。应予说明，这种节流装置14只不过是较佳的构成部件。
本发明中所说的富氧气体的回收方法，可以使用如上所述构成的装置，按照以下的次序进行。应说明，在以下的每一个实施例中，各吸附塔A、B的直径均为600mm，高度为2500mm，其中填充有作为吸附剂的CaA型沸石。
(实施例1)
图2和图3对应于本发明的实施例1。图2是表示在实施例1中全部操作步骤随时间过程的工序表，图3是表示在各操作步骤中气体流向的流程图。应说明，在图2和图3中使用的略号有如下几个，这些略号在后面的图4～图6、图8和图9中也完全相同。
AS：吸附
DS：解吸
PZ：升压
DP：减压
为了说明的方便，把吸附塔A解吸操作完毕时的最低压力定为例如150～400乇(20～53kPa)，把吸附塔B吸附操作完毕时的最高压力定为例如0.1～1.0kg/cm2G(111～199kPa)。另外，在该实施例1中没有设置配备有节流装置14的均压旁路管15(图1)。
在以上的前提条件下，步骤1是对吸附塔A进行升压1，对吸附塔B进行减压1。也就是说，在该步骤1中，仅仅是换向阀7a、13(图1)处于开的状态，含有从吸附塔B的吸附剂上解吸的少量氮气的残留制品氧气通过均压管12从顶部导入吸附塔A，另一方面，解吸的残留氮气从吸附塔A的底部由真空泵8通过排气侧支管6a和排气管6进行抽吸排气。
由于吸附塔A的解吸已完毕，因此，在上述步骤1中由吸附塔B导入的少量的氮就被吸附塔A顶部附近的吸附剂有效地吸附。因此，从吸附塔A的吸附剂整体来看，这不会对后续的从混合气体中吸附氮气的作用产生大的影响。
另一方面，随着来自吸附塔B的少量氮气，导入吸附塔A中的残留富氧气体有效地洗净了吸附塔A内的吸附剂。这时，由真空泵8的排气量低于从吸附塔B流向吸附塔A的气体的流入量，因此吸附塔A经历某种程度的升压。而且，由于吸附塔A本身具有一定容量，因此来自吸附塔B的残留氧气就不至于从吸附塔A排入真空泵8的一侧中。
上述的步骤1持续例如10秒钟。其结果使得吸附塔A升压至例如200～500乇(27～67kPa)，吸附塔B减压至700乇～0.2kg/cm2G(93～121kPa)。
在后续的步骤2中，只有换向阀2a、4、7b、13(图1)处于开的状态。以此方式使吸附塔A进行升压2，使吸附塔B进行减压2。也就是说，在吸附塔A中，把含有从吸附塔B的吸附剂解吸的少量氮气的残留富氧气体通过均压管12而从顶部连续地导入吸附塔A，同时，把混合气体通过供气侧支管1a和供气管1而从吸附塔A的底部供入。这时，由于吸附塔A依然低于大气压，因此，不仅可以通过增压器3进行强制供气，同时也可通过供气旁路管5进行自然供气。另外，来自吸附塔B的少量氮气被吸附塔A顶部附近的吸附剂有效地捕集，这一点与上述步骤1的情况相同。
另一方面，在吸附塔中，由于减压而从吸附剂解吸的氮气由真空泵8通过排气侧支管6b及排气管6进行抽吸排气。
上述的步骤2持续例如4秒钟。其结果使得吸附塔A升压至例如400～700乇(53～93kPa)，吸附塔B减压至550～760乇(73～101kPa)。
在后续的步骤3中，仅仅是换向阀2a、4、7b(图1)处于开的状态。以此方式使吸附塔A进行升压3，吸附塔B进行解吸。也就是说，在吸附塔A中，混合气体通过供气侧支管1a和供气管1而从吸附塔A的底部供入，另一方面，在吸附塔B中，由真空泵8通过排气侧支管6b和排气管6连续进行氮气的减压解吸。这时，由于吸附塔A依然低于大气压，因此，不仅可以通过增压器3进行强制供气，同时也可通过供气旁路管5进行自然供气。
上述的步骤3持续例如2秒钟。其结果使得吸附塔A升压至例如大气压(101kPa)。另一方面，吸附塔B的解吸在该步骤3中尚未结束。
在后续的步骤4中，只有换向阀2a、7b、10a(图1)处于开的状态。以此方式使吸附塔A进行吸附，并使吸附塔B继续进行解吸。也就是说，在吸附塔A中，混合气体从其底部通过供气侧支管1a和供气管1供入，从而使混合气中的氮被吸附剂选择地吸附，没有被吸附的氧气通过出口管9a及制品氧气取出管9被取出，另一方面，在吸附塔B中，由真空泵8引起的氮气的减压解吸通过排气侧支管6b和排气管6连续进行。这时，由于吸附塔A已处于大气压以上，因此混合气体只能通过增压器3进行强制供气。
上述的步骤4持续例如44秒钟。其结果使得吸附塔A在吸附过程中达到了例如0.1～1.0kg/cm2G(111～199kPa)的最高压力，吸附塔B达到了最终的，例如150～400乇(20～53kPa)的最低压力。
以后的步骤5～8与上述的步骤1～4相对应。也就是说，在步骤1～4中对吸附塔A进行的操作就是在步骤5～8中对吸附塔B进行的操作，而在前者对吸附塔B进行的操作就是后者对吸附塔A进行的操作。因此，省略对以后的步骤5～8的说明。
由以上步骤1～8构成的一个完整的循环结束时，该一个循环的时间例如为120秒。
在上述的实施例1中，使用空气作为混合气体，以0.4kg/cm2G(141kPa)为最高压力(最高吸附压力)，以210乇(28kPa)为最低压力(最低解吸压力)，进行一个循环120秒的操作。结果以93％氧气浓度获得19.9Nm3/H的制品氧。而且，这时的氧回收率为51％。
(实施例2)
图4和图5对应于本发明的实施例2。图4是表示在实施例2中全部操作步骤随时间过程的工序表，图5是表示在该实施例的各操作步骤中气体流向的流程图。另外，在实施例2中也没有设置配备有节流装置14的均压旁路管15(图1)。
实施例2基本上类似于上述实施例1，但下列各点与实施例1不同。也就是说，实施例2中，相应于实施例1步骤1的时间作了若干缩短，并在转入步骤2之前***一个步骤2a，同时相应于实施例1步骤5的时间作了若干缩短，并在转入步骤6之前***一个步骤6a。
更具体地说，在实施例2中，把在上述实施例1中步骤1的时间例如10秒缩短为8秒(比较图2与图4)。
另外，在步骤2a中，只有换向阀7b、13处于开的状态。以此方式，把含有在吸附塔B的顶部减压解吸的少量氮气的残留富氧气体通过均压管12，导入吸附塔A中例如2秒钟。其结果使得吸附塔A升压至例如250～600乇(33～80kPa)。这时，少量的氮被吸附塔A顶部附近的吸附剂有效地吸附，这一点如在实施例1中所说那样，与步骤1相同。
另外，在步骤2a中的吸附塔B的操作与后续的步骤2相同，与相同的步骤2成为一整体，构成了吸附塔B的减压2。
另一方面，步骤6a对应于上述的步骤2a，所不同的只是将吸附塔A与吸附塔B的操作相应地倒转过来。
在上述实施例2中，使用空气作为混合气体，使用的装置与实施例1所用的装置相同，每一循环的操作时间为120秒，最高压力(最高吸附压力)为0.4kg/cm2G(141kPa)，最低压力(最低解吸压力)为210乇(28kPa)。结果获得93％氧气浓度的19.8Nm3/H的制品氧气。另外，这时的氧回收率为53％。
(实施例3)
图6是表示本发明实施例3的各操作步骤中气体流向的流程图。在实施例3中，如图1所示，设置了配备有节流装置14的均压旁路管15。
实施例3与上述实施例2在基本操作步骤的构成方面相同，但是由于设置了均压旁路管15，所以在操作上产生了某些变化。也就是说，在步骤3、4、7、8中，基于两个吸附塔A、B之间的压力差，从一个吸附塔流入的少量富氧气体通过一个配备有节流装置14(例如锐孔)的均压旁路管15而导入另一个吸附塔，由于这种洗净作用而促进了在另一个吸附塔中的吸附剂的再生。
应说明，虽然均压旁路管15时常处于导通状态，但是在步骤1、2a、2、5、6、6a中，气体流通阻力很小的均压管12也处于导通状态，因此气体优先地流过均压管12。因此，均压旁路管15只有在均压管12处于非导通状态的步骤3、4、7、8中时才有实际意义。
在上述实施例3中，除了配备有节流装置14以外，使用与实施例2相同的装置，进行每循环120秒的操作，最高压力(最高吸附压力)为0.4kg/cm2G(141kPa)，最低压力(最低解吸压力)为220乇(29kPa)。结果获得了93％氧气浓度的20.2Nm3/H的制品氧气。另外，这时的氧回收率为53％。
另外，在上述实施例3中，使用空气作为混合气体，最高压力为0.4kg/cm2G(141kPa)，与实施例2相同。虽然如此，但其最低压力(最终解吸压力)为220乇(29kPa)，这比实施例2的最低压力210乇(28kPa)稍高一些，这反映出：当一个吸附塔在解吸时，有一定量的气体从另一个吸附塔通过均压旁路管15流入。
(比较例1)
图7和图8表示比较例1。图7是同一比较例中所用装置的概略构成图，图8是表示在同一比较例中全部操作步骤随时间过程的工序表。
图7所示的装置与图1的装置相类似，但是在图1所示的构成要素中，装备有换向阀的供气旁路管5、配备有节流装置14的均压旁路管15、以及止逆装置11均没有设置。可是，为代替它们，制品氧气的取出管9与制品氧气贮存罐16相互接通。
在比较例1中使用图7的装置，按照图8所示操作步骤进行1个循环的操作。也就是说，解吸结束后的吸附塔A与吸附结束后的吸附塔B通过均压管12连通，在吸附塔A中实行升压1，而在吸附塔B中实行减压1(时间10秒)。然后，在吸附塔A中，来自贮存罐16的制品氧气通过取出管9和出口管9a逆向地流动进一步升压(时间6秒)，在吸附塔B中，由于真空泵8的抽吸作用而通过排气侧支管6b及排气管6进行解吸(这种解吸在此后的50秒钟内仍继续进行)。接着，在吸附塔A中，由增压器3通过供气管1及供气侧支管1a供入混合气体(空气)，将富氧气体作为制品氧气通过出口管9a及取出管9取出到贮存罐16中(这种吸附操作直至在吸附塔B中的解吸结束时为止，运行的时间为44秒)。自此以后，把吸附塔A与吸附塔B的操作步骤对应地反转过来进行，这样一个循环便完成了。
应说明，在图8中，略号PPZ表示由于制品氧气引起的升压。
在上述比较例1中，附加了一个容积为0.7m3的贮存罐16(其他装置部件的尺寸与图1相同)，最高压力(最高吸附压力)为0.4kg/cm2G(141kPa)，最低压力(最终解吸压力)为210乇(28kPa)，按此条件进行1循环为120秒的操作。结果获得了93％氧气浓度的19.5Nm3/H的制品氧。另外，这时的氧气回收率为45％。
把上述比较例1的结果与上述实施例1～3的结果进行比较，可以看出，本发明的实施例1～3与比较例1相比，每单位时间获得的制品氧气的生成量及氧的回收率都得到了改善。特别是氧回收率的改善程度较大。其中的不同主要是，不采用在比较例1中利用来自贮存罐16的制品氧气逆流来升压的措施，而在本发明的实施例1～3中，由吸附塔A、B之间的均压化进行的升压可以彻底地进行。
应指出，上述的比较例1虽然与特开平1-236914、特开平2-119915、特开平4-222613和特开平4-505448的各公报中所公开的现有技术不完全相同，但是在利用贮存罐16的制品氧气的逆流进行升压这一点是与上述那些现有技术共同的。因此，根据上述的比较例1，可以认为，本发明对于这些现有技术来说，显示出了充分的优越性。
(比较例2)
图9是表示在比较例2中全部操作步骤随时间过程的工序表。应说明，该比较例2对应于在特公平6-170号公报中公开的操作工序，但是只有与本发明的实施例的条件尽可能统一才能容易地进行比较，因此，使用图1所示装置进行操作工序。但是，在上述特公平6-170号公报中没有公开的供气旁路管5与和均压旁路管15就没有使用。
另外，比较例2的操作工序按照如下的次序进行。也就是说，把完成了解吸的吸附塔A与完成了吸附的吸附塔B通过均压管12连通，在吸附塔A实行升压1(时间9秒)，在吸附塔B实行减压1。但是在这时，真空泵8的抽吸对吸附塔A、B中的任一个都不起作用。接着，在吸附塔A通过增压器3用混合气体(空气)进行升压2(时间9秒)，在吸附塔B利用真空泵8的抽吸作用进行解吸(这种解吸在以后的36秒内继续进行)。接着，在吸附塔A中，通过增压器3从其底部供入混合气，而从其顶部将富氧气体作为制品氧取出(该吸附操作直至在吸附塔B处的解吸完毕进行27秒钟)。自此以后，把吸附塔A与吸附塔B的操作步骤对应地进行反转操作，至此便完成了一个循环。
在上述的比较例2中，使用与实施例1和2中所用同样的装置，进行一个循环90秒操作时间的操作，最高压力(最高吸附压力)为0.35kg/cm2G(136kPa)，最低压力(最低解吸压力)为250乇(33kPa)。结果获得了93％氧气浓度的18.0Nm3/H的制品氧。另外，这时氧的回收率为45％。
应说明，在比较例2中，最高压力(吸附压力)比实施例1～3的低，这是因为用增压器进行36秒钟的空气送入也不能使吸附压力充分地上升。另外，最低压力(解吸压力)比实施例1～3高，这是因为用真空泵8进行36秒钟的排气也不能使解吸压力充分地降低。
将上述比较例2的结果与上述实施例1～3的结果相比，可以看出，本发明的实施例1～3与比较例2相比，每单位时间的制品氧气生成量及氧的回收率都获得了改善。特别是氧回收率改善的程度较大。这种差别的原因在于，在比较例2中，由于两吸附塔A、B之间的均压化(也就是升压1和减压1)只进行一次，因此不能达到充分的均压化，伴随着减压一个吸附塔所产生的富氧气体不能有效地用于另一个吸附塔的升压，并且均压时真空泵8处于空运转状态，没有用于任一个吸附塔的氮气解吸。

Claims (5)

1.一种富氧气体的回收方法，它是一种利用填充有能够从主要含氮和氧的混合气体中选择性地吸附氮的吸附剂的第一吸附塔和第二吸附塔，通过变压法回收富氧气体的方法，该方法包含如下步骤：
步骤1：使处于最低压力的第一吸附塔的出口端与处于最高压力的第二吸附塔的出口端通过均压管连通，把从第二吸附塔减压、放出的残留富氧气体导入第一吸附塔进行升压、回收，同时在第一吸附塔的入口端通过真空泵进行解吸氮的排气；
步骤2：在保持第一吸附塔的出口端与第二吸附塔的出口端通过均压管连通的状态下，把从第二吸附塔继续减压、放出的残留富氧气体导入第一吸附塔进一步升压、回收，同时从第一吸附塔的入口端供给混合气，另一方面，从第二吸附塔的入口端通过真空泵进行解吸氮的排气；
步骤3：使第一吸附塔的出口端与第二吸附塔的出口端处于阻断的状态，从第一吸附塔的入口端供给混合气使第一吸附塔进一步升压，另一方面，从第二吸附塔的入口端通过真空泵继续进行解吸氮的排气；
步骤4：开放第一吸附塔的出口端，并同时阻断第二吸附塔的出口端，从第一吸附塔的入口端供给混合气体，从最终加压至最高压力的第一吸附塔出口端将富氧气体作为制品取出，另一方面从第二吸附塔的入口端通过真空泵进行解吸氮的排气，直至达到最低压力；
步骤5：使处于最高压力的第一吸附塔的出口端与处于最低压力的第二吸附塔的出口端通过均压管再次连通，把从第一吸附塔减压、放出的残留富氧气体导入第二吸附塔进行升压、回收，同时在第二吸附塔的入口端通过真空泵进行解吸氮的排气；
步骤6：在保持第一吸附塔的出口端与第二吸附塔的出口端通过均压管连通的状态下，把从第一吸附塔继续减压、放出的残留富氧气体导入第二吸附塔进一步升压、回收，同时从第二吸附塔的入口端供给混合气，另一方面，从第一吸附塔的入口端通过真空泵进行解吸氮的排气；
步骤7：使第一吸附塔的出口端与第二吸附塔的出口端处于阻断的状态，从第二吸附塔的入口端供给混合气使第二吸附塔进一步升压，另一方面，从第一吸附塔的入口端通过真空泵继续进行氮的排气；
步骤8：开放第二吸附塔的出口端，并同时阻断第一吸附塔的出口端，从第二吸附塔的入口端供给混合气体，从最终加压至最高压力的第二吸附塔出口端将富氧气体作为制品取出，另一方面从第一吸附塔的入口端通过真空泵进行解吸氮的排气，直至达到最低压力。
2.如权利要求1所述的富氧气体的回收方法，其中，在上述的步骤1和步骤2之间***一个步骤2a，也就是在保持第一吸附塔的出口端与第二吸附塔的出口端通过均压管连通的状态下，使第一吸附塔的入口端成为关闭的状态，把从第二吸附塔继续减压、放出的残留富氧气体导入第一吸附塔进一步升压、回收，另一方面，从第二吸附塔的入口端通过真空泵进行解吸氮的排气；另外，在上述的步骤5与步骤6之间***一个步骤6a，也就是在保持第一吸附塔的出口端与第二吸附塔的出口端通过均压管连通的状态下，使第二吸附塔的入口端成为关闭的状态，把从第一吸附塔继续减压、放出的残留富氧气体导入第二吸附塔进一步升压、回收，另一方面，从第一吸附塔的入口端通过真空泵进行解吸氮的排气。
3.如权利要求1所述的富氧气体的回收方法，其中，第一吸附塔的出口端与第二吸附塔的出口端通过配备有节流装置的均压旁路管经常地相互接通。
4.如权利要求1所述的富氧气体的回收方法，其中，在上述的步骤2、3、6和7中，通过加压供气装置向升压过程的吸附塔供入混合气体的强制供气与利用大气压进行自然供气这两种措施同时并用。
5.如权利要求1所述的富氧气体的回收方法，其中，上述的混合气体为空气。
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