JP6851839B2 - Heat recovery type oxygen nitrogen supply system - Google Patents

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Description

本発明は、熱回収型酸素窒素供給システムに関する。 The present invention relates to a heat recovery type oxygen nitrogen supply system.

従来より、窒素や酸素などのガスを製造する装置としては、深冷分離装置や、膜分離装置、ＰＳＡ（Pressure Swing Adsorption）装置等が用いられている。このうち、深冷分離装置は、大容量の高純度ガスを製造する場合に適しているものの、電力などの費用が嵩むことや、設備の設置面積が大きくなる。一方、膜分離装置は、小容量の比較的低濃度の窒素ガスを製造するのに適している。一方、ＰＳＡ装置は、比較的小〜中容量の窒素又は酸素ガスを製造する場合に適している。また、深冷分離装置に比べて、設備費が安価で済み、運転操作も容易である。 Conventionally, as a device for producing a gas such as nitrogen or oxygen, a deep cold separation device, a membrane separation device, a PSA (Pressure Swing Adsorption) device, or the like has been used. Of these, the deep-cooled separation device is suitable for producing a large-capacity high-purity gas, but the cost of electric power and the like is high, and the installation area of the equipment is large. Membrane separation devices, on the other hand, are suitable for producing small volumes of relatively low concentration nitrogen gas. On the other hand, the PSA apparatus is suitable for producing relatively small to medium volumes of nitrogen or oxygen gas. In addition, the equipment cost is lower than that of the deep cooling separator, and the operation is easy.

ＰＳＡ装置を用いて高純度の酸素を製造する際に、酸素以外のガス成分（主に窒素）を選択的に吸着するゼオライト系等の吸着剤を用いた場合、このＰＳＡ装置で使用される吸着剤の充填量が膨大となってしまう。また、分子ふるい炭を使用して、酸素を選択的に吸着するＰＳＡ装置を用いた場合、高純度の窒素が製造できるものの、分子ふるい炭から脱離して回収できる酸素の濃度は逆に低くなってしまう。 When high-purity oxygen is produced using a PSA device, when a zeolite-based adsorbent that selectively adsorbs gas components (mainly nitrogen) other than oxygen is used, the adsorption used in this PSA device. The filling amount of the agent becomes enormous. In addition, when a PSA device that selectively adsorbs oxygen using molecular sieving charcoal is used, high-purity nitrogen can be produced, but the concentration of oxygen that can be desorbed from the molecular sieving charcoal and recovered is conversely low. It ends up.

従来のＰＳＡ装置では、１種類の吸着剤を使用して、高純度の窒素及び酸素を同時に製造することは困難である。したがって、多くの場合、２種類の吸着剤を使用して、２段階の操作にて高純度の窒素及び酸素を製造している。一方、ＰＳＡ装置と膜分離装置とを併用することもある（例えば、下記特許文献１，２を参照。）。しかしながら、これらの方法を用いた場合、装置構成が煩雑となり、コスト高になり易いといった問題があった。 With a conventional PSA device, it is difficult to simultaneously produce high-purity nitrogen and oxygen using one type of adsorbent. Therefore, in many cases, two types of adsorbents are used to produce high-purity nitrogen and oxygen in a two-step operation. On the other hand, a PSA device and a membrane separation device may be used in combination (see, for example, Patent Documents 1 and 2 below). However, when these methods are used, there is a problem that the device configuration becomes complicated and the cost tends to be high.

そこで、酸素を選択的に吸蔵及び脱離する酸素選択型吸蔵剤、その中でもペロブスカイト構造を有する酸化物を含む材料を用いて、窒素及び酸素の分離回収を圧力スイング法（ＰＳＡ）又は温度スイング法（ＴＳＡ：Thermal Swing Adsorption）で行うことが提案されている（例えば、下記特許文献３，４を参照。）。 Therefore, a pressure swing method (PSA) or a temperature swing method is used to separate and recover nitrogen and oxygen by using an oxygen selective occlusion agent that selectively occludes and desorbs oxygen, and among them, a material containing an oxide having a perovskite structure. (TSA: Thermal Swing Adsorption) has been proposed (see, for example, Patent Documents 3 and 4 below).

特開２００４−１４８２７０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-148270 特開２００６−４３５９９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-43599 特許第４７２１９６７号公報Japanese Patent No. 4721967 特開２０１０−１２３６７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-12567

ところで、酸素選択型吸蔵剤は、高温（３００℃以上）で酸素のみを吸放出できる物質であるため、従来のゼオライトを用いて酸素を製造するＰＳＡ装置よりも酸素の効率的な分離が可能である。また、プロセスの工夫により酸素と同時に窒素も高純度で製造することができる。 By the way, since the oxygen selective storage agent is a substance that can absorb and release only oxygen at a high temperature (300 ° C. or higher), it is possible to separate oxygen more efficiently than a PSA device that produces oxygen using conventional zeolite. is there. In addition, by devising the process, nitrogen can be produced with high purity at the same time as oxygen.

一方、化学工場や製鉄所などの高熱を排出する設備では、排熱（廃熱）の利用が求められている。また、これらの設備の中には、酸素や窒素を消費するところもある。例えば、ガラス溶解炉などのガラス製造設備では、酸素バーナーを用いてガラスの溶融を行っているため、酸素を必要としている。一方、高品質なガラスを得るため、ガラス表面に窒素を吹き付ける工程が存在するため、窒素を必要としている。他の分野でも、例えば製鋼設備では、原料の搬送や、溶鉄等の撹拌、冷却などに窒素を使用している。一方、鋼の精錬などに酸素を使用している。また、ごみ溶融炉などのごみ溶融設備では、燃焼用に酸素、保安用に窒素が使用されている。 On the other hand, facilities that discharge high heat, such as chemical factories and steelworks, are required to use waste heat (waste heat). In addition, some of these facilities consume oxygen and nitrogen. For example, in a glass manufacturing facility such as a glass melting furnace, oxygen is required because the glass is melted by using an oxygen burner. On the other hand, in order to obtain high quality glass, nitrogen is required because there is a process of spraying nitrogen on the glass surface. In other fields as well, for example, in steelmaking equipment, nitrogen is used for transporting raw materials, stirring and cooling molten iron and the like. On the other hand, oxygen is used for refining steel. In addition, in waste melting equipment such as a waste melting furnace, oxygen is used for combustion and nitrogen is used for safety.

本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、窒素及び酸素を用いる設備において、設備から排出される熱を利用して、空気中に含まれる窒素及び酸素の分離回収を行うと共に、分離回収された窒素及び酸素を設備に供給することを可能とした熱回収型酸素窒素供給システムを提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of such conventional circumstances, and in a facility using nitrogen and oxygen, the heat discharged from the facility is used to separate and recover nitrogen and oxygen contained in the air. It is an object of the present invention to provide a heat recovery type oxygen nitrogen supply system capable of supplying the separated and recovered nitrogen and oxygen to the equipment.

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
〔１〕 酸素及び窒素を用いる設備と、
前記設備に酸素及び窒素を供給する酸素窒素供給装置とを備え、
前記酸素窒素供給装置は、前記設備から排出される熱を利用して、所定の温度に加熱された酸素選択型吸蔵剤に空気中に含まれる酸素を吸蔵することによって、前記空気から分離回収された窒素の少なくとも一部を前記設備に供給し、前記酸素選択型吸蔵剤に吸蔵した酸素を脱離することによって、前記空気から分離回収された酸素の少なくとも一部を前記設備に供給し、
前記酸素窒素供給装置は、前記酸素選択型吸蔵剤を用いて前記空気中に含まれる窒素及び酸素の分離回収を行う窒素酸素分離装置と、前記空気中に含まれる二酸化炭素の除去を温度スイング法で行う二酸化炭素除去装置とを有し、
前記二酸化炭素除去装置は、二酸化炭素を吸着及び脱離する吸着剤が充填された二酸化炭素除去塔と、前記二酸化炭素除去塔に導入される空気を加圧する加圧ポンプとを有し、
前記加圧ポンプにより室温の空気を加圧した状態で前記二酸化炭素除去塔に導入し、この空気中に含まれる二酸化炭素を前記吸着剤に吸着して除去した後に、
前記窒素酸素分離装置において加熱された状態で回収された窒素の一部を、温度を保持したまま再生ガスとして前記二酸化炭素除去塔に導入し、前記吸着剤に吸着した二酸化炭素を脱離することによって、前記吸着剤を再生することを特徴とする熱回収型酸素窒素供給システム。
〔２〕 前記酸素窒素供給装置は、前記所定の温度に加熱された前記酸素選択型吸蔵剤に前記空気中に含まれる酸素を吸蔵することによって、前記空気から分離回収された窒素の少なくとも一部を前記設備に供給し、前記酸素選択型吸蔵剤に吸蔵した酸素を脱離することによって、前記空気から分離回収された酸素の少なくとも一部を前記設備に供給することを特徴とする前記〔１〕に記載の熱回収型酸素窒素供給システム。
〔３〕 前記窒素酸素分離装置は、前記酸素選択型吸蔵剤が充填された窒素酸素分離塔と、前記窒素酸素分離塔内を減圧する減圧ポンプとを有し、
加熱された空気を加圧した状態で前記窒素酸素分離塔に導入し、前記空気により加熱された前記酸素選択型吸蔵剤に当該空気中に含まれる酸素を吸蔵することによって、前記窒素酸素分離塔から導出される窒素を回収する一方、
前記減圧ポンプにより前記窒素酸素分離塔内を減圧し、前記酸素選択型吸蔵剤に吸蔵した酸素を脱離することによって、前記窒素酸素分離塔から導出される酸素を回収することを特徴とする前記〔２〕に記載の熱回収型酸素窒素供給システム。
〔４〕 前記窒素酸素分離装置は、複数の前記窒素酸素分離塔を有して、これら複数の前記窒素酸素分離塔の間で、前記窒素の回収と前記酸素の回収とを順次切り替えながら、前記窒素及び前記酸素の回収を連続して行うことを特徴とする前記〔３〕に記載の熱回収型酸素窒素供給システム。
〔５〕 前記酸素窒素供給装置は、前記設備から排出される熱との熱交換により空気を加熱する熱交換器を有し、
前記加熱された空気によって前記酸素選択型吸蔵剤を前記所定の温度まで加熱することを特徴とする前記〔１〕〜〔４〕の何れか一項に記載の熱回収型酸素窒素供給システム。
〔６〕 前記酸素窒素供給装置は、前記二酸化炭素除去装置により二酸化炭素が除去された空気から前記酸素選択型吸蔵剤を用いて窒素及び酸素の分離回収を行うことを特徴とする前記〔１〕〜〔５〕の何れか一項に記載の熱回収型酸素窒素供給システム。
〔７〕 前記二酸化炭素除去装置は、一対の前記二酸化炭素除去塔を有して、一方の二酸化炭素除去塔と他方の二酸化炭素除去塔との間で、前記二酸化炭素の除去と前記吸着剤の再生とを交互に切り替えて行うことを特徴とする前記〔１〕〜〔６〕の何れか一項に記載の熱回収型酸素窒素供給システム。
〔８〕 前記吸着剤は、ゼオライト又は活性アルミナ若しくはゼオライトと活性アルミナとを積層したものであることを特徴とする前記〔１〕〜〔７〕の何れか一項に記載の熱回収型酸素窒素供給システム。
〔９〕 前記酸素選択型吸蔵剤は、酸素不定比性を有し、且つ、ペロブスカイト構造を有する金属酸化物であることを特徴とする前記〔１〕〜〔８〕の何れか一項に記載の熱回収型酸素窒素供給システム。
〔１０〕 前記設備は、ガラス製造設備と、製鋼設備と、ごみ溶融設備との何れかであることを特徴とする前記〔１〕〜〔９〕の何れか一項に記載の熱回収型酸素窒素供給システム。
〔１１〕 前記再生ガスの温度が２００〜４００℃であることを特徴とする前記〔１〕〜〔１０〕の何れか一項に記載の熱回収型酸素窒素供給システム。 In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
[1] Equipment that uses oxygen and nitrogen,
Equipped with an oxygen-nitrogen supply device that supplies oxygen and nitrogen to the equipment.
The oxygen / nitrogen supply device is separated and recovered from the air by using the heat discharged from the equipment to store oxygen contained in the air in an oxygen selective occlusion agent heated to a predetermined temperature. By supplying at least a part of the oxygen to the equipment and desorbing the oxygen stored in the oxygen selective occlusion agent, at least a part of the oxygen separated and recovered from the air is supplied to the equipment.
The oxygen-nitrogen supply device is a nitrogen-oxygen separation device that separates and recovers nitrogen and oxygen contained in the air using the oxygen selective storage agent, and a temperature swing method for removing carbon dioxide contained in the air. Has a carbon dioxide removal device and
The carbon dioxide removing device includes a carbon dioxide removing tower filled with an adsorbent that adsorbs and desorbs carbon dioxide, and a pressurizing pump that pressurizes the air introduced into the carbon dioxide removing tower.
The air at room temperature is pressurized by the pressurizing pump and introduced into the carbon dioxide removing tower, and the carbon dioxide contained in the air is adsorbed and removed by the adsorbent, and then removed.
A part of the nitrogen recovered in the heated state in the nitrogen-oxygen separator is introduced into the carbon dioxide removal tower as a regenerated gas while maintaining the temperature, and the carbon dioxide adsorbed on the adsorbent is desorbed. A heat recovery type oxygen-nitrogen supply system characterized by regenerating the adsorbent.
[2] said oxygen nitrogen supply device, by storing oxygen contained in the air before Symbol said oxygen selective occluding agent that is heated to a predetermined temperature, at least one nitrogen which is separated and recovered from the air The unit is supplied to the facility, and at least a part of the oxygen separated and recovered from the air is supplied to the facility by desorbing the oxygen stored in the oxygen selective occlusion agent. 1] The heat recovery type oxygen nitrogen supply system according to the above.
[3] The nitrogen-oxygen separation device includes a nitrogen-oxygen separation tower filled with the oxygen-selective occlusion agent and a decompression pump for reducing the pressure inside the nitrogen-oxygen separation tower.
The nitrogen-oxygen separation tower is introduced into the nitrogen-oxygen separation tower in a pressurized state with heated air, and the oxygen contained in the air is occlusioned in the oxygen-selective occlusion agent heated by the air. While recovering nitrogen derived from
The nitrogen-oxygen separation tower is depressurized by the decompression pump to desorb oxygen stored in the oxygen-selective occlusion agent, thereby recovering oxygen derived from the nitrogen-oxygen separation tower. The heat recovery type oxygen nitrogen supply system according to [2].
[4] The nitrogen-oxygen separation device has a plurality of the nitrogen-oxygen separation towers, and the nitrogen-oxygen recovery is sequentially switched between the nitrogen-oxygen separation towers, and the nitrogen-oxygen recovery is switched between the nitrogen-oxygen separation towers. The heat recovery type oxygen nitrogen supply system according to the above [3], which continuously recovers nitrogen and the oxygen.
[5] The oxygen / nitrogen supply device has a heat exchanger that heats air by exchanging heat with heat discharged from the equipment.
The heat recovery type oxygen / nitrogen supply system according to any one of the above [1] to [4], wherein the oxygen selective storage agent is heated to the predetermined temperature by the heated air.
[6] said oxygen nitrogen feed, the, characterized in that before Symbol air carbon dioxide by the carbon dioxide removal device is removed to separate recovery of nitrogen and oxygen using the oxygen-selective occlusion agent [1 ] To [5]. The heat recovery type oxygen / nitrogen supply system according to any one of the items.
[ 7 ] The carbon dioxide removing device has a pair of the carbon dioxide removing towers, and removes the carbon dioxide and removes the carbon dioxide between the carbon dioxide removing towers of one and the carbon dioxide removing towers of the other. The heat recovery type oxygen nitrogen supply system according to any one of the above [1] to [6], wherein the regeneration is alternately switched.
[ 8 ] The heat recovery type oxygen nitrogen according to any one of the above [1 ] to [ 7 ], wherein the adsorbent is zeolite or activated alumina or a laminate of zeolite and activated alumina. Supply system.
[ 9 ] The item according to any one of [1] to [8 ] above, wherein the oxygen selective storage agent is a metal oxide having an oxygen indefinite specificity and a perovskite structure. Heat recovery type oxygen nitrogen supply system.
[ 10 ] The heat recovery type oxygen according to any one of the above [1] to [9 ], wherein the equipment is any one of a glass manufacturing equipment, a steel manufacturing equipment, and a waste melting equipment. Nitrogen supply system.
[11] The heat recovery type oxygen-nitrogen supply system according to any one of the above [1] to [10], wherein the temperature of the regenerated gas is 200 to 400 ° C.

以上のように、本発明によれば、設備から排出される熱を利用して、空気中に含まれる窒素及び酸素の分離回収を行うと共に、分離回収された窒素及び酸素を設備に供給することを可能とした熱回収型酸素窒素供給システムを提供することが可能である。 As described above, according to the present invention, the heat discharged from the equipment is used to separate and recover nitrogen and oxygen contained in the air, and the separated and recovered nitrogen and oxygen are supplied to the equipment. It is possible to provide a heat recovery type oxygen-nitrogen supply system that enables the above.

本発明の一実施形態に係る熱回収型酸素窒素供給システムの一構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one structural example of the heat recovery type oxygen nitrogen supply system which concerns on one Embodiment of this invention. 図１に示す熱回収型酸素窒素供給システムを構成するガラス溶解炉の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the glass melting furnace which comprises the heat recovery type oxygen nitrogen supply system shown in FIG. 図１に示す熱回収型酸素窒素供給システムを構成する酸素窒素供給装置の一例を示す系統図である。It is a system diagram which shows an example of the oxygen nitrogen supply apparatus which comprises the heat recovery type oxygen nitrogen supply system shown in FIG. 図３に示す状態から、一方の二酸化炭素除去塔と他方の二酸化炭素除去塔との間で、二酸化炭素除去工程と吸着剤再生工程とを切り替えた状態を示す系統図である。It is a system diagram which shows the state which switched the carbon dioxide removal process and the adsorbent regeneration process between one carbon dioxide removal tower and the other carbon dioxide removal tower from the state shown in FIG. 図３に示す状態から、一方の窒素酸素分離塔と他方の窒素酸素分離塔との間で、窒素回収工程と酸素回収工程とを切り替えた状態を示す系統図である。FIG. 5 is a system diagram showing a state in which the nitrogen recovery step and the oxygen recovery step are switched between the nitrogen-oxygen separation tower and the nitrogen-oxygen separation tower from the state shown in FIG. 図３に示す状態から、一方の窒素酸素分離塔において脱圧工程を行った状態を示す系統図である。It is a system diagram which shows the state which performed the decompression step in one nitrogen-oxygen separation tower from the state shown in FIG. 図６に示す状態から、一方の窒素酸素分離塔において酸素回収工程を行い、他方の窒素酸素分離塔において充圧工程を行った状態を示す系統図である。From the state shown in FIG. 6, it is a system diagram which shows the state which performed the oxygen recovery step in one nitrogen-oxygen separation tower, and performed the charging step in the other nitrogen-oxygen separation tower.

以下、本発明を適用した熱回収型酸素窒素供給システムの一例について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, an example of a heat recovery type oxygen / nitrogen supply system to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.

先ず、本発明の一実施形態として、例えば図１に示す熱回収型酸素窒素供給システム１００について説明する。なお、図１は、熱回収型酸素窒素供給システム１００の構成を示すブロック図である。 First, as an embodiment of the present invention, for example, the heat recovery type oxygen-nitrogen supply system 100 shown in FIG. 1 will be described. Note that FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the heat recovery type oxygen / nitrogen supply system 100.

本実施形態の熱回収型酸素窒素供給システム１００は、図１に示すように、酸素（Ｏ２）及び窒素（Ｎ２）を用いる設備であるガラス溶解炉１０１と、ガラス溶解炉１０１に酸素（Ｏ２）及び窒素（Ｎ２）を供給する酸素窒素供給装置１とを備えている。 As shown in FIG. 1, the heat recovery type oxygen-nitrogen supply system 100 of the present embodiment includes a glass melting furnace 101, which is a facility that uses oxygen (O 2 ) and nitrogen (N 2), and oxygen (Oxygen (O 2)) in the glass melting furnace 101. It is provided with an oxygen-nitrogen supply device 1 for supplying O 2 ) and nitrogen (N 2).

熱回収型酸素窒素供給システム１００では、ガラス溶解炉１０１から排出される熱（廃熱）Ｈを利用して、酸素窒素供給装置１が所定の温度に加熱された酸素選択型吸蔵剤Ｓ２を用いて、原料ガスＧ１となる空気（Ａｉｒ）中に含まれる窒素（Ｎ２）及び酸素（Ｏ２）の分離回収を行うと共に、分離回収された窒素（Ｎ２）及び酸素（Ｏ２）をガラス溶解炉１０１に供給することによって、廃熱Ｈの利用と、酸素（Ｏ２）及び窒素（Ｎ２）の供給とを両立したシステムを従来よりも安価に構築するものである。 In the heat recovery type oxygen / nitrogen supply system 100, the oxygen / nitrogen supply device 1 uses the oxygen selective storage agent S2 heated to a predetermined temperature by utilizing the heat (waste heat) H discharged from the glass melting furnace 101. glass Te, performs the separation and recovery of nitrogen (N 2) and oxygen (O 2) contained in the air (air) which is a raw material gas G1, separated and recovered nitrogen (N 2) and oxygen (O 2) By supplying the waste heat H to the melting furnace 101, a system that achieves both the utilization of waste heat H and the supply of oxygen (O 2 ) and nitrogen (N 2 ) is constructed at a lower cost than before.

具体的に、この熱回収型酸素窒素供給システム１００は、酸素窒素供給装置１として、原料ガスＧ１からの二酸化炭素（ＣＯ２）の除去を行う二酸化炭素除去装置２と、ガラス溶融炉１０１から排出される廃熱Ｈとの熱交換によって、二酸化炭素（ＣＯ２）が除去された原料ガス（以下、処理ガスという。）Ｇ３を加熱する熱交換器１０２と、加熱された処理ガスＧ３を用いて酸素選択型吸蔵剤Ｓ２を加熱することによって、当該処理ガスＧ３中からの窒素（Ｎ２）及び酸素（Ｏ２）の分離回収を行う窒素酸素分離装置３とを備えている。 Specifically, this heat recovery type oxygen-nitrogen supply system 100 discharges carbon dioxide (CO 2 ) from the raw material gas G1 as the oxygen-nitrogen supply device 1 from the carbon dioxide removal device 2 and the glass melting furnace 101. Using the heat exchanger 102 that heats the raw material gas (hereinafter referred to as the processing gas) G3 from which carbon dioxide (CO 2 ) has been removed by heat exchange with the waste heat H, and the heated processing gas G3. It is provided with a nitrogen-oxygen separation device 3 that separates and recovers nitrogen (N 2 ) and oxygen (O 2 ) from the processing gas G3 by heating the oxygen-selective storage agent S2.

次に、ガラス溶解炉１０１の構成について、図２を参照して説明する。なお、図２は、ガラス溶解炉１０１の構成を示す模式図である。
本実施形態のガラス溶解炉１０１は、図２に示すように、ガラス製造設備の一部として、酸素バーナー１０３を用いてガラス原料を高温（例えば１４００〜１５００℃程度）で溶解させる溶解室１０４と、酸素バーナー１０３を用いて溶解したガラスを所定の温度（例えば１１００〜１２００℃程度）まで下げる清澄室１０５と、ガラスを成型する成型室１０６とを備えている。 Next, the configuration of the glass melting furnace 101 will be described with reference to FIG. Note that FIG. 2 is a schematic view showing the configuration of the glass melting furnace 101.
As shown in FIG. 2, the glass melting furnace 101 of the present embodiment has a melting chamber 104 that melts a glass raw material at a high temperature (for example, about 1400 to 1500 ° C.) using an oxygen burner 103 as a part of a glass manufacturing facility. A clarification chamber 105 for lowering the molten glass using an oxygen burner 103 to a predetermined temperature (for example, about 1100 to 1200 ° C.) and a molding chamber 106 for molding the glass are provided.

このうち、酸素バーナー１０３には、酸素窒素供給装置１で分離回収された酸素（Ｏ２）を供給し、成型室１０６には、酸素窒素供給装置１で分離回収された窒素（Ｎ２）と水素（Ｈ２）との混合ガスを供給する。 Of these, oxygen (O 2 ) separated and recovered by the oxygen nitrogen supply device 1 is supplied to the oxygen burner 103, and nitrogen (N 2 ) separated and recovered by the oxygen nitrogen supply device 1 is supplied to the molding chamber 106. A mixed gas with hydrogen (H 2) is supplied.

一方、溶解室１０４から排出される燃焼ガス（廃熱Ｈ）を熱交換器１０２に供給することによって、熱交換器１０２に供給される処理ガスＧ３との間で熱交換が行われる。これにより、ガラス溶解炉１０１から排出される廃熱Ｈによって、処理ガスＧ３を加熱することなる。 On the other hand, by supplying the combustion gas (waste heat H) discharged from the melting chamber 104 to the heat exchanger 102, heat exchange is performed with the processing gas G3 supplied to the heat exchanger 102. As a result, the processing gas G3 is heated by the waste heat H discharged from the glass melting furnace 101.

次に、酸素窒素供給装置１の構成について、図３〜図６を参照して説明する。なお、図３は、酸素窒素供給装置１の構成を示す系統図である。図４は、図３に示す状態から、一方の二酸化炭素除去塔４Ａと他方の二酸化炭素除去塔４Ｂとの間で、二酸化炭素除去工程と吸着剤再生工程とを切り替えた状態を示す系統図である。図５は、図３に示す状態から、一方の窒素酸素分離塔９Ａと他方の窒素酸素分離塔９Ｂとの間で、窒素回収工程と酸素回収工程とを切り替えた状態を示す系統図である。図６は、図３に示す状態から、一方の窒素酸素分離塔９Ａにおいて脱圧工程を行った状態を示す系統図である。図７は、図６に示す状態から、一方の窒素酸素分離塔９Ａにおいて酸素回収工程を行い、他方の窒素酸素分離塔９Ｂにおいて充圧工程を行った状態を示す系統図である。 Next, the configuration of the oxygen / nitrogen supply device 1 will be described with reference to FIGS. 3 to 6. Note that FIG. 3 is a system diagram showing the configuration of the oxygen / nitrogen supply device 1. FIG. 4 is a system diagram showing a state in which the carbon dioxide removal step and the adsorbent regeneration step are switched between the carbon dioxide removal tower 4A on one side and the carbon dioxide removal tower 4B on the other side from the state shown in FIG. is there. FIG. 5 is a system diagram showing a state in which the nitrogen recovery step and the oxygen recovery step are switched between the nitrogen oxygen separation tower 9A and the nitrogen oxygen separation tower 9B from the state shown in FIG. FIG. 6 is a system diagram showing a state in which the depressurization step is performed in one of the nitrogen-oxygen separation towers 9A from the state shown in FIG. FIG. 7 is a system diagram showing a state in which the oxygen recovery step is performed in one nitrogen-oxygen separation tower 9A and the charging step is performed in the other nitrogen-oxygen separation tower 9B from the state shown in FIG.

本実施形態の酸素窒素供給装置１は、図３に示すように、大気中の空気（Ａｉｒ）を原料ガスＧ１として用いて、高純度（濃度）の窒素（Ｎ２）及び酸素（Ｏ２）を製造し、上記ガラス溶融炉１０１に供給するものである。 As shown in FIG. 3, the oxygen-nitrogen supply device 1 of the present embodiment uses air (Air) in the atmosphere as the raw material gas G1 and uses high-purity (concentration) nitrogen (N 2 ) and oxygen (O 2 ). Is manufactured and supplied to the glass melting furnace 101.

具体的に、この酸素窒素供給装置１は、空気（Ａｉｒ）からの二酸化炭素（ＣＯ２）の除去を温度スイング法（ＴＳＡ）で行う二酸化炭素除去装置２と、二酸化炭素（ＣＯ２）が除去された空気（Ａｉｒ）からの窒素（Ｎ２）及び酸素（Ｏ２）の分離回収を圧力スイング法（ＰＳＡ）で行う窒素酸素分離装置３とを備えている。 Specifically, this oxygen-nitrogen supply device 1 removes carbon dioxide (CO 2 ) from air (Air) by a temperature swing method (TSA) and carbon dioxide (CO 2 ). It is provided with a nitrogen-oxygen separation device 3 that separates and recovers nitrogen (N 2 ) and oxygen (O 2 ) from the produced air (Air) by a pressure swing method (PSA).

また、本実施形態の酸素窒素供給装置１は、ガラス溶融炉１０１から排出される廃熱Ｈとの熱交換によって、二酸化炭素除去装置２により二酸化炭素（ＣＯ２）が除去された処理ガスＧ３を加熱する熱交換器１０２を備え、加熱された処理ガスＧ３を窒素酸素分離装置３に供給する。 Further, the oxygen / nitrogen supply device 1 of the present embodiment uses the processing gas G3 from which carbon dioxide (CO 2 ) has been removed by the carbon dioxide removing device 2 by heat exchange with the waste heat H discharged from the glass melting furnace 101. A heat exchanger 102 for heating is provided, and the heated processing gas G3 is supplied to the nitrogen-oxygen separator 3.

二酸化炭素除去装置２は、二酸化炭素（ＣＯ２）を吸着及び脱離する吸着剤Ｓ１が内部に設けられた一対（２つ）の二酸化炭素除去塔４Ａ，４Ｂを備えている。一対の二酸化炭素除去塔４Ａ，４Ｂは、基本的に同じ構成であり、中空円筒状に形成されて、その上下両端に上部側配管４ａ及び下部側配管４ｂが接続された構成を有している。 The carbon dioxide removing device 2 includes a pair (two) of carbon dioxide removing towers 4A and 4B provided with an adsorbent S1 that adsorbs and desorbs carbon dioxide (CO 2) inside. The pair of carbon dioxide removal towers 4A and 4B have basically the same configuration, are formed in a hollow cylindrical shape, and have a configuration in which an upper side pipe 4a and a lower side pipe 4b are connected to both upper and lower ends thereof. ..

吸着剤Ｓ１は、これら二酸化炭素除去塔４Ａ，４Ｂの内部に充填されている。なお、本実施形態の二酸化炭素除去塔４Ａ，４Ｂには、例えばステンレス（ＳＵＳ３０４）などの金属が用いられているが、原料ガスＧ１や後述する再生ガスＧ２と反応せず、高温及び高圧に耐え得ることができる材質のものであればよく、これに必ずしも限定されるものではない。 The adsorbent S1 is filled inside the carbon dioxide removing towers 4A and 4B. Although a metal such as stainless steel (SUS304) is used for the carbon dioxide removing towers 4A and 4B of the present embodiment, it does not react with the raw material gas G1 or the regenerated gas G2 described later, and can withstand high temperature and high pressure. Any material can be obtained, and the material is not necessarily limited to this.

吸着剤Ｓ１は、温度差により二酸化炭素（ＣＯ２）を吸着及び脱離できる物質を用いている。その中でも、ゼオライト又は活性アルミナ若しくはゼオライトと活性アルミナとを積層したものを用いることが好ましい。なお、本実施形態では、吸着剤Ｓ１として、ＮａＸ型ゼオライトを用いている。 The adsorbent S1 uses a substance capable of adsorbing and desorbing carbon dioxide (CO 2) due to a temperature difference. Among them, it is preferable to use zeolite or activated alumina or a laminate of zeolite and activated alumina. In this embodiment, NaX-type zeolite is used as the adsorbent S1.

二酸化炭素除去装置２は、原料ガスＧ１を二酸化炭素除去塔４Ａ，４Ｂに導入する原料ガス導入部５と、吸着剤Ｓを再生する再生ガスＧ２を二酸化炭素除去塔４Ａ，４Ｂに導入する再生ガス導入部６と、二酸化炭素除去塔４Ａ，４Ｂに導入される原料ガスＧ１を加圧する加圧ポンプ７とを備えている。 The carbon dioxide removing device 2 introduces the raw material gas introduction unit 5 that introduces the raw material gas G1 into the carbon dioxide removing towers 4A and 4B, and the recycled gas G2 that regenerates the adsorbent S into the carbon dioxide removing towers 4A and 4B. It includes an introduction unit 6 and a pressurizing pump 7 that pressurizes the raw material gas G1 introduced into the carbon dioxide removal towers 4A and 4B.

原料ガス導入部５は、一方の二酸化炭素除去塔４Ａの下部側配管４ｂから分岐された一方の原料ガス導入配管５ａを通して一方の二酸化炭素除去塔４Ａに原料ガスＧ１を導入する。一方、原料ガス導入部５は、一方の二酸化炭素除去塔４Ａの上部側配管４ａから分岐された一方の処理ガス導出配管５ｂを通して一方の二酸化炭素除去塔４Ａから二酸化炭素（ＣＯ２）が除去された処理ガスＧ３を導出する。 The raw material gas introduction unit 5 introduces the raw material gas G1 into the one carbon dioxide removal tower 4A through the one raw material gas introduction pipe 5a branched from the lower side pipe 4b of the one carbon dioxide removal tower 4A. On the other hand, in the raw material gas introduction unit 5, carbon dioxide (CO 2 ) is removed from one carbon dioxide removal tower 4A through one processing gas outlet pipe 5b branched from the upper side pipe 4a of one carbon dioxide removal tower 4A. The processed gas G3 is derived.

同様に、原料ガス導入部５は、他方の二酸化炭素除去塔４Ｂの下部側配管４ｂから分岐された他方の原料ガス導入配管５ｃを通して他方の二酸化炭素除去塔４Ｂに原料ガスＧ１を導入する。一方、原料ガス導入部５は、他方の二酸化炭素除去塔４Ｂの上部側配管４ａから分岐された他方の処理ガス導出配管５ｄを通して他方の二酸化炭素除去塔４Ｂから処理ガスＧ３を導出する。 Similarly, the raw material gas introduction unit 5 introduces the raw material gas G1 into the other carbon dioxide removal tower 4B through the other raw material gas introduction pipe 5c branched from the lower side pipe 4b of the other carbon dioxide removal tower 4B. On the other hand, the raw material gas introduction unit 5 derives the processing gas G3 from the other carbon dioxide removing tower 4B through the other processing gas out-out pipe 5d branched from the upper side pipe 4a of the other carbon dioxide removing tower 4B.

さらに、一方の原料ガス導入配管５ａと他方の原料ガス導入配管５ｃとは、互いの入側で連結されて共通の原料ガス導入配管５ｅを構成している。これに対して、一方の処理ガス導出配管５ｂと他方の処理ガス導出配管５ｄとは、互いの出側で連結されて共通の処理ガス導出配管５ｆを構成している。 Further, one raw material gas introduction pipe 5a and the other raw material gas introduction pipe 5c are connected to each other on the inlet side to form a common raw material gas introduction pipe 5e. On the other hand, one processing gas lead-out pipe 5b and the other treatment gas lead-out pipe 5d are connected to each other on the outlet side to form a common treatment gas lead-out pipe 5f.

また、原料ガス導入部５は、一方の原料ガス導入配管５ａを開閉する第１の二酸化炭素除去側開閉弁８ａと、一方の処理ガス導出配管５ｂを開閉する第２の二酸化炭素除去側開閉弁８ｂと、他方の原料ガス導入配管５ｃを開閉する第３の二酸化炭素除去側開閉弁８ｃと、他方の処理ガス導出配管５ｄを開閉する第４の二酸化炭素除去側開閉弁８ｄとを有している。 Further, the raw material gas introduction unit 5 includes a first carbon dioxide removal side on-off valve 8a that opens and closes one raw material gas introduction pipe 5a and a second carbon dioxide removal side on-off valve that opens and closes one of the processing gas outlet pipes 5b. It has 8b, a third carbon dioxide removal side on-off valve 8c that opens and closes the other raw material gas introduction pipe 5c, and a fourth carbon dioxide removal side on-off valve 8d that opens and closes the other processing gas lead-out pipe 5d. There is.

再生ガス導入部６は、一方の二酸化炭素除去塔４Ａの上部側配管４ａから分岐された一方の再生ガス導入配管６ａを通して一方の二酸化炭素除去塔４Ａに再生ガスＧ２を導入する。一方、再生ガス導入部６は、一方の二酸化炭素除去塔４Ａの下部側配管４ｂから分岐された一方の排ガス導出配管６ｂを通して一方の二酸化炭素除去塔４Ａから脱離された二酸化炭素（ＣＯ２）を含む再生ガス（以下、排ガスという。）Ｇ４を導出する。 The regenerated gas introduction unit 6 introduces the regenerated gas G2 into the one carbon dioxide removing tower 4A through the one regenerated gas introducing pipe 6a branched from the upper side pipe 4a of the one carbon dioxide removing tower 4A. On the other hand, the regenerated gas introduction unit 6 desorbs carbon dioxide (CO 2 ) from one carbon dioxide removal tower 4A through one exhaust gas lead-out pipe 6b branched from the lower pipe 4b of one carbon dioxide removal tower 4A. Regenerated gas containing (hereinafter referred to as exhaust gas) G4 is derived.

同様に、再生ガス導入部６は、他方の二酸化炭素除去塔４Ｂの上部側配管４ａから分岐された他方の再生ガス導入配管６ｃを通して他方の二酸化炭素除去塔４Ｂに再生ガスＧ２を導入する。一方、再生ガス導入部６は、他方の二酸化炭素除去塔４Ｂの下部側配管４ｂから分岐された他方の排ガス導出配管６ｄを通して他方の二酸化炭素除去塔４Ｂから排ガスＧ４を導出する。 Similarly, the regenerated gas introduction unit 6 introduces the regenerated gas G2 into the other carbon dioxide removal tower 4B through the other regenerated gas introduction pipe 6c branched from the upper side pipe 4a of the other carbon dioxide removal tower 4B. On the other hand, the regenerated gas introduction unit 6 derives the exhaust gas G4 from the other carbon dioxide removal tower 4B through the other exhaust gas lead-out pipe 6d branched from the lower side pipe 4b of the other carbon dioxide removal tower 4B.

さらに、一方の再生ガス導入配管６ａと他方の再生ガス導入配管６ｃとは、互いの入側で連結されて共通の再生ガス導入配管６ｅを構成している。これに対して、一方の排ガス導出配管６ｂと他方の排ガス導出配管６ｄとは、互いの出側で連結されて共通の排ガス導出配管６ｆを構成している。 Further, one regenerated gas introduction pipe 6a and the other regenerated gas introduction pipe 6c are connected to each other on the inlet side to form a common regenerated gas introduction pipe 6e. On the other hand, one exhaust gas lead-out pipe 6b and the other exhaust gas lead-out pipe 6d are connected to each other on the outlet side to form a common exhaust gas lead-out pipe 6f.

また、再生ガス導入部６は、一方の再生ガス導入配管６ａを開閉する第５の二酸化炭素除去側開閉弁８ｅと、一方の排ガス導出配管６ｂを開閉する第６の二酸化炭素除去側開閉弁８ｆと、他方の再生ガス導入配管６ｃを開閉する第７の二酸化炭素除去側開閉弁８ｇと、他方の排ガス導出配管６ｄを開閉する第８の二酸化炭素除去側開閉弁８ｈとを有している。 Further, the regenerated gas introduction unit 6 has a fifth carbon dioxide removal side on-off valve 8e that opens and closes one of the regenerated gas introduction pipes 6a and a sixth carbon dioxide removal side on-off valve 8f that opens and closes one of the exhaust gas outlet pipes 6b. It also has a seventh carbon dioxide removal side on-off valve 8g for opening and closing the other recycled gas introduction pipe 6c, and an eighth carbon dioxide removal side on-off valve 8h for opening and closing the other exhaust gas lead-out pipe 6d.

なお、本実施形態では、上述した各原料ガス導入配管５ａ，５ｃ，５ｅ、各処理ガス導出配管５ｂ，５ｄ，５ｆ、各再生ガス導入配管６ａ，６ｃ，６ｅ、各排ガス導出配管６ｂ，６ｄ，６ｆとして、例えばステンレス（ＳＵＳ３０４）などの金属が用いられているが、原料ガスＧ１や再生ガスＧ２と反応せず、高温及び高圧に耐え得ることができる材質のものであればよく、これに必ずしも限定されるものではない。 In this embodiment, the above-mentioned raw material gas introduction pipes 5a, 5c, 5e, each treated gas lead-out pipe 5b, 5d, 5f, each recycled gas introduction pipe 6a, 6c, 6e, each exhaust gas lead-out pipe 6b, 6d, As 6f, for example, a metal such as stainless steel (SUS304) is used, but it does not necessarily have to be a material that does not react with the raw material gas G1 or the regenerated gas G2 and can withstand high temperature and high pressure. It is not limited.

また、本実施形態では、第１〜第８の二酸化炭素除去側開閉弁８ａ〜８ｈとして、ダイヤフラム弁を用いているが、原料ガスＧ１や再生ガスＧ２と反応せず、高温及び高圧に耐え得ることができるものであればよく、例えば、ボール弁などの様々な方式の開閉弁を用いることが可能である。 Further, in the present embodiment, the diaphragm valves are used as the first to eighth carbon dioxide removal side on-off valves 8a to 8h, but they do not react with the raw material gas G1 and the regenerated gas G2 and can withstand high temperature and high pressure. Any type of on-off valve such as a ball valve can be used as long as it can be used.

加圧ポンプ７は、原料ガス導入配管５ｅに設けられて、二酸化炭素除去塔４Ａ，４Ｂに導入される原料ガスＧ１を加圧する。本実施形態では、加圧ポンプ７として、スクロール式圧縮機を用いているが、原料ガスＧ１中に含まれる二酸化炭素（ＣＯ２）を吸着剤Ｓに吸着させるのに十分な圧力（本実施形態では２００〜３００ｋＰａＧ程度）まで、原料ガスＧ１を加圧できるものであればよく、これ以外にも様々な方式の加圧ポンプを用いることが可能である。 The pressurizing pump 7 is provided in the raw material gas introduction pipe 5e and pressurizes the raw material gas G1 introduced into the carbon dioxide removal towers 4A and 4B. In the present embodiment, a scroll compressor is used as the pressurizing pump 7, but the pressure is sufficient to adsorb carbon dioxide (CO 2 ) contained in the raw material gas G1 to the adsorbent S (the present embodiment). Then, it suffices as long as it can pressurize the raw material gas G1 up to about 200 to 300 kPaG), and various types of pressurizing pumps can be used in addition to this.

熱交換器１０２は、上述したガラス溶解炉１０１（溶解室１０４）から排出される廃熱Ｈを利用して、二酸化炭素除去装置２の処理ガス導出配管５ｆより導出された処理ガスＧ３を加熱する。加熱された処理ガスＧ３は、処理ガス導入部１０ｇを通じて窒素酸素分離塔９Ａ，９Ｂに導入される。そして、この加熱された処理ガスＧ３によって酸素選択型吸蔵剤Ｓ２を、処理ガスＧ３中に含まれる酸素（Ｏ２）を酸素選択型吸蔵剤Ｓ２に吸蔵させるのに十分な温度（本実施形態では２００〜４００℃程度）まで加熱する。 The heat exchanger 102 uses the waste heat H discharged from the glass melting furnace 101 (melting chamber 104) described above to heat the processing gas G3 led out from the processing gas lead-out pipe 5f of the carbon dioxide removing device 2. .. The heated processing gas G3 is introduced into the nitrogen-oxygen separation towers 9A and 9B through the processing gas introduction unit 10g. Then, the temperature sufficient to allow the oxygen-selective occlusion agent S2 to be stored in the oxygen-selective occlusion agent S2 by the heated processing gas G3 and the oxygen (O 2) contained in the processing gas G3 to be stored in the oxygen-selective occlusion agent S2 (in the present embodiment). Heat to about 200 to 400 ° C.).

本実施形態では、熱交換器１０２として、チューブ型熱交換器を用いているが、これに必ずしも限定されるものではなく、これ以外にも廃熱Ｈを利用して処理ガスＧ３を加熱できるものであればよい。 In the present embodiment, a tube type heat exchanger is used as the heat exchanger 102, but the present invention is not necessarily limited to this, and in addition to this, the waste heat H can be used to heat the processing gas G3. It should be.

さらに、酸素選択型吸蔵剤Ｓ２を加熱する方法としては、上述した熱交換器１０２により処理ガスＧ３を加熱する構成に限らず、廃熱Ｈによって窒素酸素分離塔９Ａ，９Ｂを直接加熱する構成によって、酸素選択型吸蔵剤Ｓ２を加熱するようにしてもよい。また、必要に応じてヒーターによる加熱を行ってもよい。 Further, the method of heating the oxygen selective storage agent S2 is not limited to the configuration in which the processing gas G3 is heated by the heat exchanger 102 described above, but also by the configuration in which the nitrogen oxygen separation towers 9A and 9B are directly heated by the waste heat H. , The oxygen selective storage agent S2 may be heated. Further, heating may be performed by a heater if necessary.

窒素酸素分離装置３は、酸素（Ｏ２）を選択的に吸蔵及び脱離する酸素選択型吸蔵剤Ｓ２が内部に設けられた複数（本実施形態では２つ）の窒素酸素分離塔９Ａ，９Ｂを備えている。複数の窒素酸素分離塔９Ａ，９Ｂは、基本的に同じ構成であり、中空円筒状に形成されて、その上下両端に上部側配管９ａ及び下部側配管９ｂが接続された構成を有している。 The nitrogen-oxygen separation device 3 has a plurality of (two in this embodiment) nitrogen-oxygen separation towers 9A and 9B provided with an oxygen-selective occlusion agent S2 that selectively stores and desorbs oxygen (O 2). It has. The plurality of nitrogen-oxygen separation towers 9A and 9B have basically the same configuration, are formed in a hollow cylindrical shape, and have a configuration in which an upper pipe 9a and a lower pipe 9b are connected to both upper and lower ends thereof. ..

酸素選択型吸蔵剤Ｓ２は、これら窒素酸素分離塔９Ａ，９Ｂの内部に充填されている。なお、本実施形態の窒素酸素分離塔９Ａ，９Ｂには、例えばステンレス（ＳＵＳ３０４）などの金属が用いられているが、加熱された処理ガスＧ３や後述する充圧ガスＧ７と反応せず、高温及び高圧に耐え得ることができる材質のものであればよく、これに必ずしも限定されるものではない。 The oxygen-selective occlusion agent S2 is filled inside the nitrogen-oxygen separation towers 9A and 9B. Although a metal such as stainless steel (SUS304) is used for the nitrogen-oxygen separation towers 9A and 9B of the present embodiment, it does not react with the heated processing gas G3 or the pressure gas G7 described later, and the temperature is high. And, as long as it is made of a material that can withstand high pressure, it is not necessarily limited to this.

酸素選択型吸蔵剤Ｓ２は、圧力差により酸素を選択的に吸蔵及び脱離できる物質を用いている。その中でも、酸素不定比性を有し、且つ、ペロブスカイト構造を有する金属酸化物を用いることが好ましい。具体的には、ＹＢａＣｏ４Ｏ７＋δ（１．０≦δ≦１．５）、Ｃａ２ＡｌＭｎＯ５＋δ（０≦δ≦０．５）、ＬａＸＢａ（１−Ｘ）ＣｏＯ３−δ（０．１≦Ｘ≦０．５）、ＬａＸＳｒ（１−Ｘ）ＣｏＯ３−δ（０．１≦Ｘ≦０．５）、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ（０≦δ≦１．０）などを好適に用いることができる。なお、本実施形態では、酸素選択型吸蔵剤Ｓ２として、ＹＢａＣｏ４Ｏ７＋δを用いている。 The oxygen selective occlusion agent S2 uses a substance capable of selectively storing and desorbing oxygen by a pressure difference. Among them, it is preferable to use a metal oxide having an oxygen non-stoichiometric property and a perovskite structure. Specifically, YBaCo 4 O 7 + δ (1.0 ≦ δ ≦ 1.5), Ca 2 AlMnO 5 + δ (0 ≦ δ ≦ 0.5), La X Ba (1-X) CoO 3-δ (0) .1 ≤ X ≤ 0.5), La X Sr (1-X) CoO 3-δ (0.1 ≤ X ≤ 0.5), YBa 2 Cu 3 O 7-δ (0 ≤ δ ≤ 1.0) ) And the like can be preferably used. In this embodiment, YBaCo 4 O 7 + δ is used as the oxygen selective occlusion agent S2.

窒素酸素分離装置３は、上述した加熱された処理ガスＧ３を窒素酸素分離塔９Ａ，９Ｂに導入する処理ガス導入部１０と、後述する処理ガスＧ３から分離回収された窒素ガスＧ５の一部を充圧ガスＧ７として窒素酸素分離塔９Ａ，９Ｂに導入する充圧ガス導入部１１と、後述する窒素回収工程時の加圧された状態（本実施形態では２００〜３００ｋＰａＧ程度）から圧力を開放し、大気圧まで脱圧するときに、窒素酸素分離塔９Ａ，９Ｂ内の処理ガスＧ３及び窒素（Ｎ２）を排ガスＧ８として窒素酸素分離塔９Ａ，９Ｂから導出する排ガス導出部１２と、窒素酸素分離塔９Ａ，９Ｂ内を減圧する減圧ポンプ１３とを備えている。 The nitrogen-oxygen separation device 3 introduces the processing gas introduction unit 10 for introducing the heated processing gas G3 described above into the nitrogen-oxygen separation towers 9A and 9B, and a part of the nitrogen gas G5 separated and recovered from the processing gas G3 described later. The pressure is released from the pressurized gas introduction unit 11 introduced into the nitrogen-oxygen separation towers 9A and 9B as the pressurized gas G7 and the pressurized state (about 200 to 300 kPaG in this embodiment) during the nitrogen recovery step described later. , Nitrogen-oxygen separation with the exhaust gas lead-out unit 12 that draws out the treated gas G3 and nitrogen (N 2 ) in the nitrogen-oxygen separation towers 9A and 9B as exhaust gas G8 from the nitrogen-oxygen separation towers 9A and 9B when depressurizing to atmospheric pressure. A decompression pump 13 for depressurizing the inside of the towers 9A and 9B is provided.

処理ガス導入部１０は、一方の窒素酸素分離塔９Ａの下部側配管９ｂから分岐された一方の処理ガス導入配管１０ａを通して一方の窒素酸素分離塔９Ａに処理ガスＧ３を導入する。一方、処理ガス導入部１０は、一方の窒素酸素分離塔９Ａの上部側配管９ａから分岐された一方の窒素導出配管１０ｂを通して一方の窒素酸素分離塔９Ａから分離回収された窒素ガスＧ５を導出する。一方、処理ガス導入部１０は、一方の窒素酸素分離塔９Ａの下部側配管９ｂから分岐された一方の酸素導出配管１０ｃを通して一方の窒素酸素分離塔９Ａから分離回収された酸素ガスＧ６を導出する。 The processing gas introduction unit 10 introduces the processing gas G3 into the one nitrogen / oxygen separation tower 9A through the one processing gas introduction pipe 10a branched from the lower side pipe 9b of the one nitrogen / oxygen separation tower 9A. On the other hand, the processing gas introduction unit 10 leads out the nitrogen gas G5 separated and recovered from the one nitrogen-oxygen separation tower 9A through the one nitrogen out-drawing pipe 10b branched from the upper side pipe 9a of the one nitrogen-oxygen separation tower 9A. .. On the other hand, the processing gas introduction unit 10 derives the oxygen gas G6 separated and recovered from the one nitrogen-oxygen separation tower 9A through the one oxygen out-drawing pipe 10c branched from the lower side pipe 9b of the one nitrogen-oxygen separation tower 9A. ..

同様に、処理ガス導入部１０は、他方の窒素酸素分離塔９Ｂの下部側配管９ｂから分岐された他方の処理ガス導入配管１０ｄを通して他方の窒素酸素分離塔９Ｂに処理ガスＧ３を導入する。一方、処理ガス導入部１０は、他方の窒素酸素分離塔９Ｂの上部側配管９ａから分岐された他方の窒素導出配管１０ｅを通して他方の窒素酸素分離塔９Ｂから分離回収された窒素ガスＧ５を導出する。一方、処理ガス導入部１０は、他方の窒素酸素分離塔９Ｂの下部側配管９ｂから分岐された他方の酸素導出配管１０ｆを通して他方の窒素酸素分離塔９Ｂから分離回収された酸素ガスＧ６を導出する。 Similarly, the processing gas introduction unit 10 introduces the processing gas G3 into the other nitrogen-oxygen separation tower 9B through the other processing gas introduction pipe 10d branched from the lower side pipe 9b of the other nitrogen-oxygen separation tower 9B. On the other hand, the processing gas introduction unit 10 leads out the nitrogen gas G5 separated and recovered from the other nitrogen-oxygen separation tower 9B through the other nitrogen out-drawing pipe 10e branched from the upper side pipe 9a of the other nitrogen-oxygen separation tower 9B. .. On the other hand, the processing gas introduction unit 10 leads out the oxygen gas G6 separated and recovered from the other nitrogen-oxygen separation tower 9B through the other oxygen out-drawing pipe 10f branched from the lower side pipe 9b of the other nitrogen-oxygen separation tower 9B. ..

さらに、一方の処理ガス導入配管１０ａと他方の処理ガス導入配管１０ｄとは、互いの入側で連結されて共通の処理ガス導入配管１０ｇを構成している。また、処理ガス導入配管１０ｇは、上記熱交換器１０２と連結されている。 Further, one processing gas introduction pipe 10a and the other treatment gas introduction pipe 10d are connected to each other on the inlet side to form a common treatment gas introduction pipe 10g. Further, the processing gas introduction pipe 10g is connected to the heat exchanger 102.

これに対して、一方の窒素導出配管１０ｂと他方の窒素導出配管１０ｅとは、互いの出側で連結されて共通の窒素導出配管１０ｈを構成している。また、一方の酸素導出配管１０ｃと他方の酸素導出配管１０ｆとは、互いの出側で連結されて共通の酸素導出配管１０ｉを構成している。 On the other hand, one nitrogen lead-out pipe 10b and the other nitrogen lead-out pipe 10e are connected to each other on the exit side to form a common nitrogen lead-out pipe 10h. Further, one oxygen lead-out pipe 10c and the other oxygen lead-out pipe 10f are connected to each other on the exit side to form a common oxygen lead-out pipe 10i.

また、処理ガス導入部１０は、一方の処理ガス導入配管１０ａを開閉する第１の窒素酸素分離側開閉弁１４ａと、一方の窒素導出配管１０ｂを開閉する第２の窒素酸素分離側開閉弁１４ｂと、一方の酸素導出配管１０ｃを開閉する第３の窒素酸素分離側開閉弁１４ｃと、他方の処理ガス導入配管１０ｄを開閉する第４の窒素酸素分離側開閉弁１４ｄと、他方の窒素導出配管１０ｅを開閉する第５の窒素酸素分離側開閉弁１４ｅと、他方の酸素導出配管１０ｆを開閉する第６の窒素酸素分離側開閉弁１４ｆとを有している。 Further, the processing gas introduction unit 10 has a first nitrogen-oxygen separation side on-off valve 14a that opens and closes one of the processing gas introduction pipes 10a and a second nitrogen-oxygen separation side on-off valve 14b that opens and closes one of the nitrogen outlet pipes 10b. A third nitrogen-oxygen separation side on-off valve 14c that opens and closes one oxygen outlet pipe 10c, a fourth nitrogen-oxygen separation side on-off valve 14d that opens and closes the other processing gas introduction pipe 10d, and the other nitrogen outlet pipe. It has a fifth nitrogen-oxygen separation side on-off valve 14e that opens and closes 10e, and a sixth nitrogen-oxygen separation side on-off valve 14f that opens and closes the other oxygen lead-out pipe 10f.

上述した再生ガスＧ２として、処理ガスＧ３から分離回収された窒素ガスＧ５の一部を二酸化炭素除去塔４Ａ，４Ｂに導入するため、再生ガス導入部６は、上記再生ガス導入配管６ｅから分岐された加熱再生ガス導入配管６ｇ及び冷却再生ガス導入配管６ｈを有している。 As the regenerated gas G2 described above, a part of the nitrogen gas G5 separated and recovered from the processing gas G3 is introduced into the carbon dioxide removal towers 4A and 4B, so that the regenerated gas introduction section 6 is branched from the regenerated gas introduction pipe 6e. It has a heated regenerated gas introduction pipe 6 g and a cooling regenerated gas introduction pipe 6h.

加熱再生ガス導入配管６ｇは、窒素導出配管１０ｈから導出される窒素ガスＧ５の一部を、温度を保持したまま、加熱された状態の再生ガスＧ２として、再生ガス導入配管６ｅに導入する。また、各再生ガス導入配管６ａ，６ｃ，６ｅ及び加熱再生ガス導入配管６ｇについては、再生ガスＧ２の熱損失を最小限に抑えるため、保温された状態となっている。 In the heated regenerated gas introduction pipe 6g, a part of the nitrogen gas G5 led out from the nitrogen out-out pipe 10h is introduced into the regenerated gas introduction pipe 6e as the regenerated gas G2 in a heated state while maintaining the temperature. Further, the regenerated gas introduction pipes 6a, 6c, 6e and the heated regenerated gas introduction pipe 6g are kept warm in order to minimize the heat loss of the regenerated gas G2.

一方、冷却再生ガス導入配管６ｈは、窒素導出配管１０ｈから導出される窒素ガスＧ５の一部を、常温まで冷却した後、冷却された状態の再生ガスＧ２として、再生ガス導入配管６ｅに導入する。また、冷却再生ガス導入配管６ｈについては、再生ガスＧ２を常温まで冷却するため、十分な長さを確保したり、放熱フィンを設けたりしてもよい。 On the other hand, in the cooling recycled gas introduction pipe 6h, a part of the nitrogen gas G5 led out from the nitrogen outlet pipe 10h is cooled to room temperature and then introduced into the recycled gas introduction pipe 6e as the cooled recycled gas G2. .. Further, in the cooling regenerated gas introduction pipe 6h, since the regenerated gas G2 is cooled to room temperature, a sufficient length may be secured or heat dissipation fins may be provided.

また、再生ガス導入部６は、加熱再生ガス導入配管６ｇを開閉する第９の二酸化炭素除去側開閉弁８ｉと、冷却再生ガス導入配管６ｈを開閉する第１０の二酸化炭素除去側開閉弁８ｊとを有している。 Further, the regenerated gas introduction unit 6 includes a ninth carbon dioxide removal side on-off valve 8i that opens and closes the heated regenerated gas introduction pipe 6g, and a tenth carbon dioxide removal side on-off valve 8j that opens and closes the cooling regenerated gas introduction pipe 6h. have.

充圧ガス導入部１１は、上述した処理ガスＧ３から分離回収された窒素ガスＧ５の一部を充圧ガスＧ７として導入するため、一方の窒素酸素分離塔９Ａの上部側配管９ａから分岐された一方の充圧ガス導入配管１１ａを通して一方の窒素酸素分離塔９Ａに充圧ガスＧ７を導入する。 In order to introduce a part of the nitrogen gas G5 separated and recovered from the above-mentioned processing gas G3 as the pressure gas G7, the chargeable gas introduction unit 11 is branched from the upper pipe 9a of one of the nitrogen oxygen separation towers 9A. The pressure gas G7 is introduced into the nitrogen oxygen separation tower 9A through one of the pressure gas introduction pipes 11a.

同様に、充圧ガス導入部１１は、他方の窒素酸素分離塔９Ｂの上部側配管９ａから分岐された他方の充圧ガス導入配管１１ｂを通して他方の窒素酸素分離塔９Ｂに充圧ガスＧ７を導入する。 Similarly, the pressure gas introduction unit 11 introduces the pressure gas G7 into the other nitrogen oxygen separation tower 9B through the other pressure gas introduction pipe 11b branched from the upper side pipe 9a of the other nitrogen oxygen separation tower 9B. To do.

さらに、一方の充圧ガス導入配管１１ａと他方の充圧ガス導入配管１１ｂとは、互いに入側で連結されて充圧ガス導入配管１１ｃを構成している。一方の充圧ガス導入配管１１ａ、他方の充圧ガス導入配管１１ｂ及び充圧ガス導入配管１１ｃは、窒素ガスＧ５の一部を充圧ガスＧ７として、温度と圧力とを保持したまま窒素酸素分離塔９Ａ，９Ｂに導入する。また、各充圧ガス導入配管１１ａ，１１ｂ，１１ｃについては、充圧ガスＧ７の熱損失を最小限に抑えるため、保温された状態となっている。 Further, one of the pressure gas introduction pipes 11a and the other pressure gas introduction pipe 11b are connected to each other on the inlet side to form the pressure gas introduction pipe 11c. One of the pressure gas introduction pipes 11a, the other pressure gas introduction pipe 11b, and the pressure gas introduction pipe 11c uses a part of the nitrogen gas G5 as the pressure gas G7 and separates nitrogen and oxygen while maintaining the temperature and pressure. It will be introduced in towers 9A and 9B. Further, each of the pressure gas introduction pipes 11a, 11b, and 11c is kept warm in order to minimize the heat loss of the pressure gas G7.

また、充圧ガス導入部１１は、一方の充圧ガス導入配管１１ａを開閉する第７の窒素酸素分離側開閉弁１４ｇと、他方の充圧ガス導入配管１１ｂを開閉する第８の窒素酸素分離側開閉弁１４ｈと、充圧ガス導出配管１１ｃを開閉する第９の窒素酸素分離側開閉弁１４ｉを有している。 Further, the pressure gas introduction unit 11 is a seventh nitrogen / oxygen separation side on-off valve 14g that opens / closes one of the pressure gas introduction pipes 11a and an eighth nitrogen / oxygen separation that opens / closes the other pressure gas introduction pipe 11b. It has a side on-off valve 14h and a ninth nitrogen-oxygen separation side on-off valve 14i that opens and closes the pressurized gas outlet pipe 11c.

排ガス導出部１２は、一方の窒素酸素分離塔９Ａの下部側配管９ｂから分岐された一方の排ガス導出配管１２ａを通して一方の窒素酸素分離塔９Ａから処理ガスＧ３及び窒素（Ｎ２）を含む排ガスＧ８を導出する。 The exhaust gas lead-out unit 12 is an exhaust gas G8 containing a treated gas G3 and nitrogen (N 2 ) from one nitrogen-oxygen separation tower 9A through one exhaust gas lead-out pipe 12a branched from the lower side pipe 9b of one nitrogen-oxygen separation tower 9A. Is derived.

同様に、排ガス導出部１２は、他方の窒素酸素分離塔９Ｂの下部側配管９ｂから分岐された他方の排ガス導出配管１２ｂを通して他方の窒素酸素分離塔９Ｂから処理ガスＧ３及び窒素（Ｎ２）を含む排ガスＧ８を導出する。 Similarly, the exhaust gas lead-out unit 12 passes the treated gas G3 and nitrogen (N 2 ) from the other nitrogen-oxygen separation tower 9B through the other exhaust gas lead-out pipe 12b branched from the lower pipe 9b of the other nitrogen-oxygen separation tower 9B. The exhaust gas G8 to be contained is derived.

さらに、一方の排ガス導出配管１２ａと他方の排ガス導出配管１２ｂとは、互いに出側で連結されて排ガス導出配管１２ｃを構成している。 Further, one exhaust gas lead-out pipe 12a and the other exhaust gas lead-out pipe 12b are connected to each other on the outlet side to form an exhaust gas lead-out pipe 12c.

また、排ガス導出配管１２は、一方の排ガス導出配管１２ａを開閉する第１０の窒素酸素分離側開閉弁１４ｊと、他方の排ガス導出配管１２ｂを開閉する第１１の窒素酸素分離側開閉弁１４ｋとを有している。 Further, the exhaust gas lead-out pipe 12 includes a tenth nitrogen-oxygen separation side on-off valve 14j that opens and closes one exhaust gas lead-out pipe 12a and an eleventh nitrogen-oxygen separation side on-off valve 14k that opens and closes the other exhaust gas lead-out pipe 12b. Have.

なお、本実施形態の各処理ガス導入配管１０ａ，１０ｄ，１０ｇ、各窒素排出配管１０ｂ，１０ｅ，１０ｈ、各酸素排出配管１０ｃ，１０ｆ，１０ｉ、各充圧ガス導入配管１１ａ，１１ｂ，１１ｃ、各排ガス導出配管１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、各再生ガス導入配管６ｇ，６ｈには、上述した各原料ガス導入配管５ａ，５ｃ，５ｅ、各処理ガス導出配管５ｂ，５ｄ，５ｆ、各再生ガス導入配管６ａ，６ｃ，６ｅ、各排ガス導出配管６ｂ，６ｄ，６ｆと基本的に同じものを用いることができる。また、本実施形態の第１〜第１１の窒素酸素分離側開閉弁１４ａ〜１４ｋ、第９及び第１０の二酸化炭素除去側開閉弁８ｉ，８ｊには、上述した第１〜第８の二酸化炭素除去側開閉弁８ａ〜８ｈと基本的に同じものを用いることができる。 In addition, each processing gas introduction pipe 10a, 10d, 10g of this embodiment, each nitrogen discharge pipe 10b, 10e, 10h, each oxygen discharge pipe 10c, 10f, 10i, each pressure gas introduction pipe 11a, 11b, 11c, each The exhaust gas lead-out pipes 12a, 12b, 12c, the reclaimed gas introduction pipes 6g, 6h have the above-mentioned raw material gas introduction pipes 5a, 5c, 5e, the treated gas lead-out pipes 5b, 5d, 5f, and the regenerated gas introduction pipes 6a. , 6c, 6e, and the same as the exhaust gas lead-out pipes 6b, 6d, 6f can be used. Further, the first to eleventh nitrogen-oxygen separation side on-off valves 14a to 14k and the ninth and tenth carbon dioxide-removing side on-off valves 8i and 8j of the present embodiment have the above-mentioned first to eighth carbon dioxide. Basically the same as the removal side on-off valves 8a to 8h can be used.

減圧ポンプ１３は、酸素導出配管１０ｉに設けられて、窒素酸素分離塔９Ａ，９Ｂ内を減圧（真空引き）する。本実施形態では、減圧ポンプ１３として、ダイヤフラム式真空ポンプを用いているが、窒素酸素分離塔９Ａ，９Ｂ内を減圧できるものであればよく、これ以外にも様々な方式の減圧ポンプを用いることが可能である。 The decompression pump 13 is provided in the oxygen lead-out pipe 10i to depressurize (evacuate) the inside of the nitrogen-oxygen separation columns 9A and 9B. In the present embodiment, a diaphragm type vacuum pump is used as the decompression pump 13, but any decompression pump can be used as long as the inside of the nitrogen-oxygen separation towers 9A and 9B can be depressurized. Is possible.

次に、上記酸素窒素供給装置１を用いた窒素及び酸素の製造方法について図３〜図７を参照して説明する。
本実施形態の酸素窒素供給装置１を用いた窒素及び酸素の製造方法では、先ず、二酸化炭素除去装置（二酸化炭素除去装置）２において、図３に示すように、原料ガスＧ１となる大気中の空気（Ａｉｒ）から二酸化炭素（ＣＯ２）を除去する。 Next, a method for producing nitrogen and oxygen using the oxygen-nitrogen supply device 1 will be described with reference to FIGS. 3 to 7.
In the method for producing nitrogen and oxygen using the oxygen nitrogen supply device 1 of the present embodiment, first, in the carbon dioxide removing device (carbon dioxide removing device) 2, as shown in FIG. 3, the raw material gas G1 is in the air. Removes carbon dioxide (CO 2 ) from the air (Air).

具体的に、この二酸化炭素除去装置２では、一方の二酸化炭素除去塔４Ａが、原料ガスＧ１中に含まれる二酸化炭素（ＣＯ２）を吸着剤Ｓ１に吸着して除去する二酸化炭素除去工程を行っている間、他方の二酸化炭素除去塔４Ｂが、吸着剤Ｓ１に吸着した二酸化炭素（ＣＯ２）を脱離することによって、吸着剤Ｓ１を再生する吸着剤再生工程を行う。 Specifically, in this carbon dioxide removing device 2, one of the carbon dioxide removing towers 4A performs a carbon dioxide removing step of adsorbing carbon dioxide (CO 2) contained in the raw material gas G1 on the adsorbent S1 and removing it. Meanwhile, the other carbon dioxide removing tower 4B performs an adsorbent regeneration step of regenerating the adsorbent S1 by desorbing carbon dioxide (CO 2) adsorbed on the adsorbent S1.

すなわち、本実施形態の酸素窒素供給装置１では、一方の二酸化炭素除去塔４Ａの二酸化炭素除去工程として、加圧ポンプ７により常温の原料ガスＧ１を所定の圧力（本実施形態では２００〜３００ｋＰａＧ程度）まで加圧した状態で、一方の二酸化炭素除去塔４Ａに導入し、この原料ガスＧ１中に含まれる二酸化酸素（ＣＯ２）を吸着剤Ｓ１に吸着して除去する。 That is, in the oxygen-nitrogen supply device 1 of the present embodiment, as the carbon dioxide removal step of one of the carbon dioxide removal towers 4A, the raw material gas G1 at room temperature is pressed by the pressurizing pump 7 at a predetermined pressure (about 200 to 300 kPaG in the present embodiment). ), It is introduced into one of the carbon dioxide removal towers 4A, and oxygen dioxide (CO 2 ) contained in the raw material gas G1 is adsorbed on the adsorbent S1 and removed.

このとき、二酸化炭素除去装置２では、第１及び第２の二酸化炭素除去側開閉弁８ａ，８ｂを開放し、第５及び第６の二酸化炭素除去側開閉弁８ｅ，８ｆを閉塞する。これにより、原料ガス導入配管５ｅ及び一方の原料ガス導入配管５ａを通して一方の二酸化炭素除去塔４Ａの下部側配管４ｂ側から原料ガスＧ１が加圧された状態で導入される。 At this time, in the carbon dioxide removing device 2, the first and second carbon dioxide removing side on-off valves 8a and 8b are opened, and the fifth and sixth carbon dioxide removing side on-off valves 8e and 8f are closed. As a result, the raw material gas G1 is introduced in a pressurized state from the lower side pipe 4b side of one carbon dioxide removing tower 4A through the raw material gas introduction pipe 5e and one raw material gas introduction pipe 5a.

一方の二酸化炭素除去塔４Ａに導入された原料ガスＧ１は、一方の二酸化炭素除去塔４Ａ内を通過する間に吸着剤Ｓ１によって、この原料ガスＧ１中に含まれる二酸化炭素（ＣＯ２）が吸着されて除去される。二酸化炭素（ＣＯ２）が除去された原料ガス（処理ガス）Ｇ３は、一方の二酸化炭素除去塔４Ａの上部側配管４ａ側から一方の処理ガス導出配管５ｂ及び処理ガス導出配管５ｆを通して導出される。 The raw material gas G1 introduced into the one carbon dioxide removing tower 4A adsorbs carbon dioxide (CO 2 ) contained in the raw material gas G1 by the adsorbent S1 while passing through the one carbon dioxide removing tower 4A. And removed. The raw material gas (treatment gas) G3 from which carbon dioxide (CO 2 ) has been removed is led out from the upper side pipe 4a side of one carbon dioxide removal tower 4A through one treatment gas outlet pipe 5b and one treatment gas outlet pipe 5f. ..

これに対して、本実施形態の酸素窒素供給装置１では、他方の二酸化炭素除去塔４Ｂの再生工程として、後述する窒素酸素分離装置３において処理ガスＧ３から分離回収された窒素ガスＧ５の一部を再生ガスＧ２として、他方の二酸化炭素除去塔４Ｂに導入する。 On the other hand, in the oxygen / nitrogen supply device 1 of the present embodiment, as a regeneration step of the other carbon dioxide removal tower 4B, a part of the nitrogen gas G5 separated and recovered from the processing gas G3 in the nitrogen / oxygen separation device 3 described later. Is introduced into the other carbon dioxide removal tower 4B as the regenerated gas G2.

このとき、二酸化炭素除去装置２では、加熱工程として、第７、第８及び第９の二酸化炭素除去側開閉弁８ｇ，８ｈ，８ｉを開放し、第３、第４及び第１０の二酸化炭素除去側開閉弁８ｃ，８ｄ，８ｊを閉塞する。これにより、加熱再生ガス導入配管６ｇ、再生ガス導入配管６ｅ及び他方の再生ガス導入配管６ｃを通して他方の二酸化炭素除去塔４Ｂの上部側配管４ａ側から加熱された状態の再生ガスＧ２が導入される。 At this time, in the carbon dioxide removing device 2, as a heating step, the seventh, eighth and ninth carbon dioxide removing side on-off valves 8g, 8h and 8i are opened to remove the third, fourth and tenth carbon dioxide. The side on-off valves 8c, 8d, 8j are closed. As a result, the regenerated gas G2 in a heated state is introduced from the upper side pipe 4a side of the other carbon dioxide removal tower 4B through the heated regenerated gas introduction pipe 6g, the regenerated gas introduction pipe 6e and the other regenerated gas introduction pipe 6c. ..

ここで、他方の二酸化炭素除去塔４Ｂに導入される加熱された状態の再生ガスＧ２は、後述する窒素酸素分離塔９Ａ，９Ｂから導出される高温の窒素（Ｎ２）であるため、この高温の再生ガスＧ２により吸着剤Ｓ１を再生温度まで十分に加熱することができる。 Here, since the heated regenerated gas G2 introduced into the other carbon dioxide removal tower 4B is high-temperature nitrogen (N 2 ) derived from the nitrogen-oxygen separation towers 9A and 9B described later, this high temperature is obtained. The regenerating gas G2 can sufficiently heat the adsorbent S1 to the regenerating temperature.

他方の二酸化炭素除去塔４Ｂに導入された再生ガスＧ２は、他方の二酸化炭素除去塔４Ｂ内を通過する間に、吸着剤Ｓ１を再生温度まで加熱する。これより、吸着剤Ｓ１に吸着された二酸化炭素（ＣＯ２）が脱離する。脱離された二酸化炭素（ＣＯ２）を含む再生ガス（排ガス）Ｇ４は、他方の二酸化炭素除去塔４Ｂの下部側配管４ｂ側から他方の排ガス導出配管６ｄ及び排ガス導出配管６ｆを通して導出される。 The regenerated gas G2 introduced into the other carbon dioxide removing tower 4B heats the adsorbent S1 to the regenerating temperature while passing through the other carbon dioxide removing tower 4B. As a result, carbon dioxide (CO 2 ) adsorbed on the adsorbent S1 is eliminated. The regenerated gas (exhaust gas) G4 containing the desorbed carbon dioxide (CO 2 ) is led out from the lower side pipe 4b side of the other carbon dioxide removal tower 4B through the other exhaust gas outlet pipe 6d and the exhaust gas outlet pipe 6f.

加熱工程の後は、冷却工程として、冷却された状態の再生ガスＧ２を他方の二酸化炭素除去塔４Ｂに導入する。このとき、二酸化炭素除去装置２では、第７、第８及び第１０の二酸化炭素除去側開閉弁８ｇ，８ｈ，８ｊを開放し、第３、第４及び第９の二酸化炭素除去側開閉弁８ｃ，８ｄ，８ｉを閉塞する。これにより、冷却再生ガス導入配管６ｈ、再生ガス導入配管６ｅ及び他方の再生ガス導入配管６ｃを通して他方の二酸化炭素除去塔４Ｂの上部側配管４ａ側から冷却された状態の再生ガスＧ２が導入される。 After the heating step, as a cooling step, the recycled gas G2 in a cooled state is introduced into the other carbon dioxide removal tower 4B. At this time, in the carbon dioxide removing device 2, the seventh, eighth and tenth carbon dioxide removing side on-off valves 8g, 8h and 8j are opened, and the third, fourth and ninth carbon dioxide removing side on-off valves 8c , 8d, 8i are blocked. As a result, the regenerated gas G2 in a cooled state is introduced from the upper side pipe 4a side of the other carbon dioxide removal tower 4B through the cooled regenerated gas introduction pipe 6h, the regenerated gas introduction pipe 6e and the other regenerated gas introduction pipe 6c. ..

冷却された状態の再生ガスＧ２は、他方の二酸化炭素除去塔４Ｂ内を通過する間に、吸着剤Ｓ１を常温まで冷却する。これより、吸着剤Ｓ１の二酸化炭素（ＣＯ２）を吸着する能力を回復させ、この吸着剤Ｓ１を再生することができる。 The regenerated gas G2 in the cooled state cools the adsorbent S1 to room temperature while passing through the other carbon dioxide removing tower 4B. As a result, the ability of the adsorbent S1 to adsorb carbon dioxide (CO 2 ) can be restored, and the adsorbent S1 can be regenerated.

本実施形態の酸素窒素供給装置１では、一方の二酸化炭素除去塔４Ａにおいて、吸着剤Ｓ１の二酸化炭素（ＣＯ２）を吸着する能力が低下したときに、図４に示すように、他方の二酸化炭素除去塔４Ｂが二酸化炭素除去工程、一方の二酸化炭素除去塔４Ａが吸着剤再生工程を行うように切り替える。そして、他方の二酸化炭素除去塔４Ｂが二酸化炭素除去工程を行っている間、一方の二酸化炭素除去塔４Ａが再生工程を行う。 In the oxygen-nitrogen supply device 1 of the present embodiment , when the ability of the adsorbent S1 to adsorb carbon dioxide (CO 2 ) is reduced in one carbon dioxide removing tower 4A, as shown in FIG. 4, the other carbon dioxide is produced. The carbon removal tower 4B is switched to perform the carbon dioxide removal step, and the carbon dioxide removal tower 4A is switched to perform the adsorbent regeneration step. Then, while the other carbon dioxide removing tower 4B is performing the carbon dioxide removing step, one carbon dioxide removing tower 4A is performing the regeneration step.

すなわち、本実施形態の酸素窒素供給装置１では、他方の二酸化炭素除去塔４Ｂの二酸化炭素除去工程として、加圧ポンプ７により常温の原料ガスＧ１を所定の圧力（本実施形態では２００〜３００ｋＰａＧ）まで加圧した状態で、他方の二酸化炭素除去塔４Ｂに導入し、この原料ガスＧ１中に含まれる二酸化酸素（ＣＯ２）を吸着剤Ｓ１に吸着して除去する。 That is, in the oxygen-nitrogen supply device 1 of the present embodiment, as the carbon dioxide removal step of the other carbon dioxide removal tower 4B, the raw material gas G1 at room temperature is pressed by the pressurizing pump 7 at a predetermined pressure (200 to 300 kPaG in the present embodiment). It is introduced into the other carbon dioxide removing tower 4B in a state of being pressurized to the above, and oxygen dioxide (CO 2 ) contained in the raw material gas G1 is adsorbed on the adsorbent S1 and removed.

このとき、二酸化炭素除去装置２では、第３及び第４の二酸化炭素除去側開閉弁８ｃ，８ｄを開放し、第７及び第８の二酸化炭素除去側開閉弁８ｇ，８ｈを閉塞する。これにより、原料ガス導入配管５ｅ及び他方の原料ガス導入配管５ｃを通して他方の二酸化炭素除去塔４Ｂの下部側配管４ｂ側から原料ガスＧ１が加圧された状態で導入される。 At this time, in the carbon dioxide removing device 2, the third and fourth carbon dioxide removing side on-off valves 8c and 8d are opened, and the seventh and eighth carbon dioxide removing side on-off valves 8g and 8h are closed. As a result, the raw material gas G1 is introduced in a pressurized state from the lower side pipe 4b side of the other carbon dioxide removal tower 4B through the raw material gas introduction pipe 5e and the other raw material gas introduction pipe 5c.

他方の二酸化炭素除去塔４Ｂに導入された原料ガスＧ１は、他方の二酸化炭素除去塔４Ｂ内を通過する間に吸着剤Ｓ１によって、この原料ガスＧ１中に含まれる二酸化炭素（ＣＯ２）が吸着されて除去される。二酸化炭素（ＣＯ２）が除去された原料ガス（処理ガス）Ｇ３は、他方の二酸化炭素除去塔４Ｂの上部側配管４ａ側から他方の処理ガス導出配管５ｄ及び処理ガス導出配管５ｆを通して導出される。 The raw material gas G1 introduced into the other carbon dioxide removing tower 4B adsorbs carbon dioxide (CO 2 ) contained in the raw material gas G1 by the adsorbent S1 while passing through the other carbon dioxide removing tower 4B. And removed. The raw material gas (treatment gas) G3 from which carbon dioxide (CO 2 ) has been removed is led out from the upper side pipe 4a side of the other carbon dioxide removal tower 4B through the other treatment gas outlet pipe 5d and the treatment gas outlet pipe 5f. ..

これに対して、本実施形態の酸素窒素供給装置１では、一方の二酸化炭素除去塔４Ａの再生工程として、後述する窒素酸素分離装置３において処理ガスＧ３から分離回収された窒素ガスＧ５の一部を再生ガスＧ２として、一方の二酸化炭素除去塔４Ａに導入する。 On the other hand, in the oxygen-nitrogen supply device 1 of the present embodiment, as a regeneration step of one of the carbon dioxide removal towers 4A, a part of the nitrogen gas G5 separated and recovered from the processing gas G3 in the nitrogen-oxygen separation device 3 described later. Is introduced into one of the carbon dioxide removal towers 4A as the regenerated gas G2.

このとき、二酸化炭素除去装置２では、加熱工程として、第５、第６及び第９の二酸化炭素除去側開閉弁８ｅ，８ｆ，８ｉを開放し、第１、第２及び第１０の二酸化炭素除去側開閉弁８ａ，８ｂ，８ｊを閉塞する。これにより、加熱再生ガス導入配管６ｇ、再生ガス導入配管６ｅ及び一方の再生ガス導入配管６ａを通して一方の二酸化炭素除去塔４Ａの上部側配管４ａ側から加熱された状態の再生ガスＧ２が導入される。 At this time, in the carbon dioxide removing device 2, as a heating step, the fifth, sixth and ninth carbon dioxide removing side on-off valves 8e, 8f and 8i are opened to remove the first, second and tenth carbon dioxide. The side on-off valves 8a, 8b, 8j are closed. As a result, the regenerated gas G2 in a heated state is introduced from the upper side pipe 4a side of one carbon dioxide removal tower 4A through the heated regenerated gas introduction pipe 6g, the regenerated gas introduction pipe 6e and one regenerated gas introduction pipe 6a. ..

一方の二酸化炭素除去塔４Ａに導入された再生ガスＧ２は、一方の二酸化炭素除去塔４Ａ内を通過する間に、吸着剤Ｓ１を再生温度まで加熱する。これより、吸着剤Ｓ１に吸着された二酸化炭素（ＣＯ２）が脱離する。脱離された二酸化炭素（ＣＯ２）を含む再生ガス（排ガス）Ｇ４は、一方の二酸化炭素除去塔４Ａの下部側配管４ｂ側から一方の排ガス導出配管６ｂ及び排ガス導出配管６ｆを通して導出される。 The regenerated gas G2 introduced into the one carbon dioxide removing tower 4A heats the adsorbent S1 to the regenerating temperature while passing through the inside of the one carbon dioxide removing tower 4A. As a result, carbon dioxide (CO 2 ) adsorbed on the adsorbent S1 is eliminated. The regenerated gas (exhaust gas) G4 containing the desorbed carbon dioxide (CO 2 ) is led out from the lower side pipe 4b side of one carbon dioxide removal tower 4A through one exhaust gas outlet pipe 6b and one exhaust gas outlet pipe 6f.

加熱工程の後は、冷却工程として、冷却された状態の再生ガスＧ２を一方の二酸化炭素除去塔４Ａに導入する。このとき、二酸化炭素除去装置２では、第５、第６及び第１０の二酸化炭素除去側開閉弁８ｅ，８ｆ，８ｊを開放し、第１、第２及び第９の二酸化炭素除去側開閉弁８ａ，８ｂ，８ｉを閉塞する。これにより、冷却再生ガス導入配管６ｈ、再生ガス導入配管６ｅ及び一方の再生ガス導入配管６ａを通して一方の二酸化炭素除去塔４Ａの上部側配管４ａ側から冷却された状態の再生ガスＧ２が導入される。 After the heating step, as a cooling step, the recycled gas G2 in a cooled state is introduced into one of the carbon dioxide removal towers 4A. At this time, in the carbon dioxide removing device 2, the fifth, sixth, and tenth carbon dioxide removing side on-off valves 8e, 8f, and 8j are opened, and the first, second, and ninth carbon dioxide removing side on-off valves 8a are opened. , 8b, 8i are blocked. As a result, the regenerated gas G2 in a cooled state is introduced from the upper side pipe 4a side of one carbon dioxide removal tower 4A through the cooled regenerated gas introduction pipe 6h, the regenerated gas introduction pipe 6e and one regenerated gas introduction pipe 6a. ..

冷却された状態の再生ガスＧ２は、一方の二酸化炭素除去塔４Ａ内を通過する間に、吸着剤Ｓ１を常温まで冷却する。これより、吸着剤Ｓ１の二酸化炭素（ＣＯ２）を吸着する能力を回復させ、この吸着剤Ｓ１を再生することができる。 The regenerated gas G2 in the cooled state cools the adsorbent S1 to room temperature while passing through one of the carbon dioxide removal towers 4A. As a result, the ability of the adsorbent S1 to adsorb carbon dioxide (CO 2 ) can be restored, and the adsorbent S1 can be regenerated.

以上のようにして、本実施形態の酸素窒素供給装置１では、上述した一方の二酸化炭素除去塔４Ａと他方の二酸化炭素除去塔４Ｂとの間で、二酸化炭素除去工程と再生工程とを交互に切り替えることで、原料ガスＧ１中に含まれる二酸化炭素（ＣＯ２）を連続的に除去することが可能である。 As described above, in the oxygen-nitrogen supply device 1 of the present embodiment, the carbon dioxide removal step and the regeneration step are alternately performed between the one carbon dioxide removal tower 4A and the other carbon dioxide removal tower 4B described above. By switching, it is possible to continuously remove carbon dioxide (CO 2 ) contained in the raw material gas G1.

次に、本実施形態の酸素窒素供給装置１では、図３に示すように、熱交換器１０２において、上述したガラス溶解炉１０１（溶解室１０４）から排出される廃熱Ｈとの熱交換を行うことによって、二酸化炭素除去装置２の処理ガス導出配管５ｆより導出された処理ガスＧ３を加熱する。加熱された処理ガスＧ３は、処理ガス導入部１０ｇを通じて窒素酸素分離装置３に供給される。 Next, in the oxygen-nitrogen supply device 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 3, in the heat exchanger 102, heat exchange with the waste heat H discharged from the above-mentioned glass melting furnace 101 (melting chamber 104) is performed. By doing so, the processing gas G3 led out from the processing gas outlet pipe 5f of the carbon dioxide removing device 2 is heated. The heated processing gas G3 is supplied to the nitrogen oxygen separator 3 through the processing gas introduction unit 10g.

次に、本実施形態の酸素窒素供給装置１では、図３に示すように、窒素酸素分離装置３において、上述した二酸化炭素除去装置２により二酸化炭素（ＣＯ２）が除去された後、熱交換器１０２を通過することにより加熱された原料ガス（処理ガス）Ｇ３から窒素（Ｎ２）と酸素（Ｏ２）とを分離して回収する。 Next, in the oxygen-nitrogen supply device 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 3, in the nitrogen-oxygen separation device 3, after carbon dioxide (CO 2 ) is removed by the carbon dioxide removal device 2 described above, heat exchange is performed. Nitrogen (N 2 ) and oxygen (O 2 ) are separated and recovered from the heated raw material gas (processed gas) G3 by passing through the vessel 102.

具体的に、この窒素酸素分離装置３では、一方の窒素酸素分離塔９Ａが、処理ガスＧ３中に含まれる酸素（Ｏ２）を酸素選択型吸蔵剤Ｓ２に吸蔵することによって、一方の窒素酸素分離塔９Ａから導出される窒素ガスＧ５を回収する窒素回収工程を行っている間、他方の窒素酸素分離塔９Ｂが、酸素選択型吸蔵剤Ｓ２に吸蔵した酸素（Ｏ２）を脱離することによって、他方窒素酸素分離塔９Ｂから導出される酸素ガスＧ６を回収する酸素回収工程を行う。 Specifically, in the nitrogen-oxygen separation device 3, one of the nitrogen-oxygen separation towers 9A stores oxygen (O 2 ) contained in the processing gas G3 in the oxygen-selective storage agent S2, thereby storing the oxygen (O 2) in the oxygen-selective storage agent S2. During the nitrogen recovery step of recovering the nitrogen gas G5 derived from the separation tower 9A, the other nitrogen oxygen separation tower 9B desorbs the oxygen (O 2 ) stored in the oxygen selective storage agent S2. On the other hand, an oxygen recovery step of recovering the oxygen gas G6 derived from the nitrogen-oxygen separation tower 9B is performed.

すなわち、本実施形態の酸素窒素供給装置１では、一方の窒素酸素分離塔９Ａの窒素回収工程として、上述した加熱された処理ガスＧ３を一方の窒素酸素分離塔９Ａに導入し、一方の窒素酸素分離塔９Ａ内の酸素選択型吸蔵剤Ｓ２を所定の温度（本実施形態では２００〜４００℃程度）まで加熱した状態で、この処理ガスＧ３中に含まれる酸素（Ｏ２）を酸素選択型吸蔵剤Ｓ２に吸蔵する。 That is, in the oxygen-nitrogen supply device 1 of the present embodiment, as the nitrogen recovery step of one nitrogen-oxygen separation tower 9A, the above-mentioned heated processing gas G3 is introduced into one nitrogen-oxygen separation tower 9A, and one nitrogen oxygen In a state where the oxygen selective occlusion agent S2 in the separation tower 9A is heated to a predetermined temperature (about 200 to 400 ° C. in this embodiment ), the oxygen (O 2 ) contained in the treated gas G3 is stored in the oxygen selective occlusion. Occlusion in agent S2.

このとき、窒素酸素分離装置３では、第１及び第２の窒素酸素分離側開閉弁１４ａ，１４ｂを開放し、第３、第７及び第１０の窒素酸素分離側開閉弁１４ｃ，１４ｇ，１４ｊを閉塞する。これにより、処理ガス導入配管１０ｇ及び一方の処理ガス導入配管１０ａを通して一方の窒素酸素分離塔９Ａの下部側配管９ｂ側から処理ガスＧ３が加圧された状態のまま導入され、一方の窒素酸素分離塔９Ａ内が２００〜３００ｋＰａＧ程度に昇圧される。 At this time, in the nitrogen-oxygen separation device 3, the first and second nitrogen-oxygen separation side on-off valves 14a and 14b are opened, and the third, seventh and tenth nitrogen-oxygen separation-side on-off valves 14c, 14g and 14j are opened. Block. As a result, the processing gas G3 is introduced from the lower side pipe 9b side of one nitrogen / oxygen separation tower 9A through the processing gas introduction pipe 10g and one treatment gas introduction pipe 10a in a pressurized state, and one nitrogen / oxygen separation is performed. The inside of the tower 9A is boosted to about 200 to 300 kPaG.

一方の窒素酸素分離塔９Ａに導入された処理ガスＧ３は、一方の窒素酸素分離塔９Ａ内を通過する間に酸素選択型吸蔵剤Ｓ２を所定の温度まで加熱することによって、この処理ガスＧ３中に含まれる酸素（Ｏ２）が酸素選択型吸蔵剤Ｓ２に吸蔵され、窒素（Ｎ２）と分離される。処理ガスＧ３から分離された窒素（Ｎ２）は、一方の窒素酸素分離塔９Ａの上部側配管９ａ側から一方の窒素導出配管１０ｂ及び窒素導出配管１０ｈを通して導出され、高純度の製品窒素ガスＧ５として回収される。 The processing gas G3 introduced into the one nitrogen-oxygen separation tower 9A is contained in the processing gas G3 by heating the oxygen-selective occlusion agent S2 to a predetermined temperature while passing through the one nitrogen-oxygen separation tower 9A. Oxygen (O 2 ) contained in is stored in the oxygen selective storage agent S2 and separated from nitrogen (N 2). Nitrogen (N 2 ) separated from the processing gas G3 is led out from the upper side pipe 9a side of one nitrogen oxygen separation tower 9A through one nitrogen outlet pipe 10b and one nitrogen outlet pipe 10h, and is a high-purity product nitrogen gas G5. Will be collected as.

これに対して、本実施形態の酸素窒素供給装置１では、他方の窒素酸素分離塔９Ｂの酸素回収工程として、減圧ポンプ１３により他方の窒素酸素分離塔９Ｂ内を所定の圧力（本実施形態では１０ｋＰａＡ程度）まで減圧する。これにより、酸素選択型吸蔵剤Ｓ２に吸蔵した酸素（Ｏ２）が脱離する。 On the other hand, in the oxygen-nitrogen supply device 1 of the present embodiment, as an oxygen recovery step of the other nitrogen-oxygen separation tower 9B, a decompression pump 13 is used to press a predetermined pressure in the other nitrogen-oxygen separation tower 9B (in the present embodiment). Reduce the pressure to about 10 kPaA). As a result, the oxygen (O 2 ) stored in the oxygen selective storage agent S2 is desorbed.

このとき、窒素酸素分離装置３では、第６の窒素酸素分離側開閉弁１４ｆを開放し、第４、第５、第８及び第１１の窒素酸素分離側開閉弁１４ｄ，１４ｅ，１４ｈ，１４ｋを閉塞する。これにより、酸素選択型吸蔵剤Ｓ２から脱離された酸素（Ｏ２）は、他方の窒素酸素分離塔９Ｂの下部側配管９ｂ側から他方の酸素導出配管１０ｆ及び酸素導出配管１０ｉを通して導出され、高純度の製品酸素ガスＧ６として回収される。また、酸素選択型吸蔵剤Ｓ２を再生することができる。 At this time, in the nitrogen-oxygen separation device 3, the sixth nitrogen-oxygen separation side on-off valve 14f is opened, and the fourth, fifth, eighth, and eleventh nitrogen-oxygen separation-side on-off valves 14d, 14e, 14h, and 14k are opened. Block. As a result, the oxygen (O 2 ) desorbed from the oxygen selective storage agent S2 is led out from the lower side pipe 9b side of the other nitrogen oxygen separation tower 9B through the other oxygen lead-out pipe 10f and the oxygen lead-out pipe 10i. It is recovered as a high-purity product oxygen gas G6. In addition, the oxygen-selective occlusion agent S2 can be regenerated.

本実施形態の酸素窒素供給装置１では、一方の窒素酸素分離塔９Ａにおいて、酸素選択型吸蔵剤Ｓ２の酸素（Ｏ２）を吸蔵する能力が低下したときに、図５に示すように、他方の窒素酸素分離塔９Ｂが窒素回収工程、一方の窒素酸素分離塔９Ａが酸素回収工程を行うように切り替える。そして、他方の窒素酸素分離塔９Ｂが窒素回収工程を行っている間、一方の窒素酸素分離塔９Ａが酸素回収工程を行う。 In the oxygen-nitrogen supply device 1 of the present embodiment , when the ability of the oxygen-selective occlusion agent S2 to store oxygen (O 2 ) in one of the nitrogen-oxygen separation towers 9A decreases, as shown in FIG. 5, the other The nitrogen-oxygen separation tower 9B is switched to perform the nitrogen recovery step, and the nitrogen-oxygen separation tower 9A is switched to perform the oxygen recovery step. Then, while the other nitrogen-oxygen separation tower 9B is performing the nitrogen recovery step, one nitrogen-oxygen separation tower 9A is performing the oxygen recovery step.

すなわち、本実施形態の酸素窒素供給装置１では、他方の窒素酸素分離塔９Ｂの窒素回収工程として、上述した加熱された処理ガスＧ３を他方の窒素酸素分離塔９Ｂに導入し、他方の窒素酸素分離塔９Ｂ内の酸素選択型吸蔵剤Ｓ２を所定の温度（本実施形態では２００〜４００℃程度）まで加熱した状態で、この処理ガスＧ３中に含まれる酸素（Ｏ２）を酸素選択型吸蔵剤Ｓ２に吸蔵する。 That is, in the oxygen-nitrogen supply device 1 of the present embodiment, as the nitrogen recovery step of the other nitrogen-oxygen separation tower 9B, the above-mentioned heated processing gas G3 is introduced into the other nitrogen-oxygen separation tower 9B, and the other nitrogen oxygen In a state where the oxygen selective occlusion agent S2 in the separation tower 9B is heated to a predetermined temperature (about 200 to 400 ° C. in this embodiment ), the oxygen (O 2 ) contained in the treated gas G3 is stored in the oxygen selective occlusion. Occlusion in agent S2.

このとき、窒素酸素分離装置３では、第４及び第５の窒素酸素分離側開閉弁１４ｄ，１４ｅを開放し、第６、第８及び第１１の窒素酸素分離側開閉弁１４ｆ，１４ｈ，１４ｋを閉塞する。これにより、処理ガス導入配管１０ｇ及び他方の処理ガス導入配管１０ｄを通して他方の窒素酸素分離塔９Ｂの下部側配管９ｂ側から処理ガスＧ３が加圧された状態のまま導入され、他方の窒素酸素分離塔９Ｂ内が２００〜３００ｋＰａＧ程度に昇圧される。 At this time, in the nitrogen-oxygen separation device 3, the fourth and fifth nitrogen-oxygen separation side on-off valves 14d and 14e are opened, and the sixth, eighth and eleventh nitrogen-oxygen separation-side on-off valves 14f, 14h and 14k are opened. Block. As a result, the treated gas G3 is introduced from the lower pipe 9b side of the other nitrogen-oxygen separation tower 9B through the treated gas introduction pipe 10 g and the other treated gas introduction pipe 10d in a pressurized state, and the other nitrogen-oxygen separation is performed. The inside of the tower 9B is boosted to about 200 to 300 kPaG.

他方の窒素酸素分離塔９Ｂに導入された処理ガスＧ３は、他方の窒素酸素分離塔９Ｂ内を通過する間に酸素選択型吸蔵剤Ｓ２を上記温度まで加熱することによって、この処理ガスＧ３中に含まれる酸素（Ｏ２）が酸素選択型吸蔵剤Ｓ２に吸蔵され、窒素（Ｎ２）と分離される。処理ガスＧ３から分離された窒素（Ｎ２）は、他方の窒素酸素分離塔９Ｂの上部側配管９ａ側から他方の窒素導出配管１０ｅ及び窒素導出配管１０ｈを通して導出され、高純度の製品窒素ガスＧ５として回収される。 The processing gas G3 introduced into the other nitrogen-oxygen separation tower 9B is introduced into the processing gas G3 by heating the oxygen-selective occlusion agent S2 to the above temperature while passing through the other nitrogen-oxygen separation tower 9B. The contained oxygen (O 2 ) is occluded in the oxygen selective storage agent S2 and separated from nitrogen (N 2). Nitrogen (N 2 ) separated from the processing gas G3 is led out from the upper pipe 9a side of the other nitrogen oxygen separation tower 9B through the other nitrogen outlet pipe 10e and the nitrogen outlet pipe 10h, and is a high-purity product nitrogen gas G5. Will be collected as.

これに対して、本実施形態の酸素窒素供給装置１では、一方の窒素酸素分離塔９Ａの酸素回収工程として、減圧ポンプ１３により一方の窒素酸素分離塔９Ａ内を（本実施形態では１０ｋＰａＡ程度）減圧する。これにより、酸素選択型吸蔵剤Ｓ２に吸蔵した酸素（Ｏ２）が脱離する。 On the other hand, in the oxygen-nitrogen supply device 1 of the present embodiment, as an oxygen recovery step of one nitrogen-oxygen separation tower 9A, the inside of one nitrogen-oxygen separation tower 9A is operated by a decompression pump 13 (about 10 kPaA in this embodiment). Reduce the pressure. As a result, the oxygen (O 2 ) stored in the oxygen selective storage agent S2 is desorbed.

このとき、窒素酸素分離装置３では、第３の窒素酸素分離側開閉弁１４ｃを開放し、第１、第２、第７及び第１０の窒素酸素分離側開閉弁１４ａ，１４ｂ，１４ｇ，１４ｊを閉塞する。これにより、酸素選択型吸蔵剤Ｓ２から脱離された酸素（Ｏ２）は、一方の窒素酸素分離塔９Ａの下部側配管９ｂ側から一方の酸素導出配管１０ｃ及び酸素導出配管１０ｉを通して導出され、高純度の製品酸素ガスＧ６として回収される。また、酸素選択型吸蔵剤Ｓ２を再生することができる。 At this time, in the nitrogen-oxygen separation device 3, the third nitrogen-oxygen separation side on-off valve 14c is opened, and the first, second, seventh, and tenth nitrogen-oxygen separation-side on-off valves 14a, 14b, 14g, and 14j are opened. Block. As a result, the oxygen (O 2 ) desorbed from the oxygen selective storage agent S2 is led out from the lower side pipe 9b side of one nitrogen oxygen separation tower 9A through one oxygen lead-out pipe 10c and one oxygen lead-out pipe 10i. It is recovered as a high-purity product oxygen gas G6. In addition, the oxygen-selective occlusion agent S2 can be regenerated.

以上のようにして、本実施形態の酸素窒素供給装置１では、上述した一方の窒素酸素分離塔９Ａと他方の窒素酸素分離塔９Ｂとの間で、窒素回収工程と酸素回収工程とを交互に切り替えながら、処理ガスＧ３中に含まれる窒素（Ｎ２）と酸素（Ｏ２）とを連続的に分離して回収することが可能である。 As described above, in the oxygen / nitrogen supply device 1 of the present embodiment, the nitrogen recovery step and the oxygen recovery step are alternately performed between the one nitrogen / oxygen separation tower 9A and the other nitrogen / oxygen separation tower 9B described above. While switching, it is possible to continuously separate and recover nitrogen (N 2 ) and oxygen (O 2 ) contained in the processing gas G3.

ここで、本実施形態の酸素窒素供給装置１では、上述した窒素回収工程の後に、加圧された状態に窒素酸素分離塔９Ａ，９Ｂ内の圧力を開放することで、大気圧まで脱圧する脱圧工程を行う。その後、酸素回収工程へと切り替えることが好ましい。 Here, in the oxygen-nitrogen supply device 1 of the present embodiment, after the above-mentioned nitrogen recovery step, the pressure in the nitrogen-oxygen separation towers 9A and 9B is released in a pressurized state to depressurize to the atmospheric pressure. Perform a compression process. After that, it is preferable to switch to the oxygen recovery step.

一方、酸素回収工程から窒素回収工程に切り替える際には、窒素回収工程の前に窒素酸素分離塔９Ａ，９Ｂ内に製品窒素ガスＧ５の一部を導入することで、窒素酸素分離塔９Ａ，９Ｂ内を加圧する充圧工程を行う。その後、窒素回収工程へと切り替えることが好ましい。 On the other hand, when switching from the oxygen recovery step to the nitrogen recovery step, by introducing a part of the product nitrogen gas G5 into the nitrogen oxygen separation towers 9A and 9B before the nitrogen recovery step, the nitrogen oxygen separation towers 9A and 9B A filling step of pressurizing the inside is performed. After that, it is preferable to switch to the nitrogen recovery step.

具体的に、上述した一方の窒素酸素分離塔９Ａにおいて、窒素回収工程から酸素回収工程へと切り替える際は、図６に示すように、一方の窒素酸素分離塔９Ａの脱圧工程として、一方の窒素酸素分離塔９Ａ内の圧力を開放する。 Specifically, when switching from the nitrogen recovery step to the oxygen recovery step in the one nitrogen / oxygen separation tower 9A described above, as shown in FIG. 6, one of the nitrogen / oxygen separation towers 9A is depressurized. The pressure in the nitrogen-oxygen separation tower 9A is released.

このとき、窒素酸素分離装置３では、上記図３に示す状態から、第１０の窒素酸素分離側開閉弁１４ｊを開放し、第１及び第２の窒素酸素分離側開閉弁１４ａ，１４ｂを閉塞する。また、他方の窒素酸素分離塔９Ｂの酸素回収工程において、酸素ガスＧ６の回収を継続する。 At this time, in the nitrogen-oxygen separation device 3, the tenth nitrogen-oxygen separation side on-off valve 14j is opened from the state shown in FIG. 3, and the first and second nitrogen-oxygen separation-side on-off valves 14a and 14b are closed. .. Further, in the oxygen recovery step of the other nitrogen-oxygen separation tower 9B, the recovery of oxygen gas G6 is continued.

これにより、一方の窒素酸素分離塔９Ａ内の圧力が開放されて、一方の窒素酸素分離塔９Ａ内の圧力が大気圧（常圧）となる。このとき、第１０の窒素酸素分離側開閉弁１４ｊを開放することによって、排ガス導出配管１２ａを通して一方の窒素酸素分離塔９Ａの下部側配管９ｂ側から排ガスＧ８が導出される。排ガスＧ８は、一方の窒素酸素分離塔９Ａ内に残留している窒素（Ｎ２）を含む処理ガスＧ３である。 As a result, the pressure in one nitrogen-oxygen separation tower 9A is released, and the pressure in one nitrogen-oxygen separation tower 9A becomes atmospheric pressure (normal pressure). At this time, by opening the tenth nitrogen / oxygen separation side on-off valve 14j, the exhaust gas G8 is led out from the lower side pipe 9b side of one of the nitrogen / oxygen separation towers 9A through the exhaust gas lead-out pipe 12a. The exhaust gas G8 is a processing gas G3 containing nitrogen (N 2 ) remaining in one of the nitrogen-oxygen separation towers 9A.

脱圧工程の後は、図６に示す状態から、第７及び第８の窒素酸素分離側開閉弁１４ｇ，１４ｈを開放し、第６及び第１０の窒素酸素分離側開閉弁１４ｆ，１４ｊを閉塞する。これにより、一方の充圧ガス導入配管１１ａ及び他方の充圧ガス導入配管１１ｂを通して他方の窒素酸素分離塔９Ｂの上部側配管９ａ側から一方の窒素酸素分離塔９Ａ内に残留していた排ガスＧ８が導入されて、一方の窒素酸素分離塔９Ａ内の圧力と他方の窒素酸素分離塔９Ｂ内の圧力とが均圧化される。また、一方の窒素酸素分離塔９Ａでは、加圧状態から減圧状態へと移行することによって、内部の酸素濃度が上昇することになる。 After the decompression step, the 7th and 8th nitrogen-oxygen separation side on-off valves 14g and 14h are opened, and the 6th and 10th nitrogen-oxygen separation side on-off valves 14f and 14j are closed from the state shown in FIG. To do. As a result, the exhaust gas G8 remaining in one nitrogen / oxygen separation tower 9A from the upper side pipe 9a side of the other nitrogen / oxygen separation tower 9B through the one pressure gas introduction pipe 11a and the other pressure gas introduction pipe 11b. Is introduced, and the pressure in one nitrogen-oxygen separation tower 9A and the pressure in the other nitrogen-oxygen separation tower 9B are equalized. Further, in the nitrogen-oxygen separation tower 9A, the internal oxygen concentration increases by shifting from the pressurized state to the reduced pressure state.

一方の窒素酸素分離塔９Ａ内の圧力と他方の窒素酸素分離塔９Ｂ内の圧力とが均圧化された後は、図７に示す状態へと切り替える。これにより、一方の窒素酸素分離塔９Ａでは、酸素回収工程に切り替わり、この酸素回収工程の開始直後から、窒素（Ｎ２）を含まない高純度の製品酸素ガスＧ６を回収することが可能である。 After the pressure in one nitrogen-oxygen separation tower 9A and the pressure in the other nitrogen-oxygen separation tower 9B are equalized, the state is switched to the state shown in FIG. As a result, the nitrogen-oxygen separation tower 9A can switch to the oxygen recovery step and recover the high-purity product oxygen gas G6 containing no nitrogen (N 2) immediately after the start of the oxygen recovery step. ..

これに対して、他方の窒素酸素分離塔９Ｂでは、製品窒素ガスＧ５の一部を充圧ガスＧ７として導入することで、窒素酸素分離塔９Ｂ内を加圧する充圧工程を行う。 On the other hand, in the other nitrogen-oxygen separation tower 9B, a charging step of pressurizing the inside of the nitrogen-oxygen separation tower 9B is performed by introducing a part of the product nitrogen gas G5 as the filling gas G7.

このとき、窒素酸素分離装置３では、上記図６に示す状態から、第３、第８及び第９の窒素酸素分離側開閉弁１４ｃ，１４ｈ，１４ｉを開放し、第６及び第１０の窒素酸素分離側開閉弁１４ｆ，１４ｊを閉塞する。これにより、他方の窒素酸素分離塔９Ｂ内が２００〜３００ｋＰａＧ近くまで加圧される。 At this time, in the nitrogen-oxygen separation device 3, the third, eighth, and ninth nitrogen-oxygen separation side on-off valves 14c, 14h, and 14i are opened from the state shown in FIG. 6, and the sixth and tenth nitrogen-oxygen The separation side on-off valves 14f and 14j are closed. As a result, the inside of the other nitrogen-oxygen separation tower 9B is pressurized to near 200 to 300 kPaG.

その後、他方の窒素酸素分離塔９Ｂでは、上記図５に示すように、窒素回収工程に切り替える。このとき、他方の窒素酸素分離塔９Ｂは、上述した充圧工程により内部が加圧された状態にあることから、酸素（Ｏ２）の吸蔵が促進され、窒素回収工程の開始直後から、酸素（Ｏ２）を含まない高純度の製品窒素ガスＧ５を回収することが可能である。また、一方の窒素酸素分離塔９Ａの酸素回収工程において、酸素ガスＧ６の回収を継続する。 After that, in the other nitrogen / oxygen separation tower 9B, as shown in FIG. 5 above, the process is switched to the nitrogen recovery step. At this time, since the inside of the other nitrogen-oxygen separation tower 9B is in a state of being pressurized by the above-mentioned charging step, the storage of oxygen (O 2 ) is promoted, and oxygen is oxygen immediately after the start of the nitrogen recovery step. It is possible to recover high-purity product nitrogen gas G5 that does not contain (O 2). Further, in the oxygen recovery step of one of the nitrogen-oxygen separation towers 9A, the recovery of oxygen gas G6 is continued.

また、他方の窒素酸素分離塔９Ｂでは、窒素回収工程から酸素回収工程へと切り替える際も、上述した一方の窒素酸素分離塔９Ａの脱圧工程と同じ操作で、脱圧工程を行うことが可能である。 Further, in the other nitrogen / oxygen separation tower 9B, when switching from the nitrogen recovery step to the oxygen recovery step, the decompression step can be performed by the same operation as the depressurization step of one of the nitrogen / oxygen separation towers 9A described above. Is.

同様に、一方の窒素酸素分離塔９Ａでは、酸素回収工程から窒素回収工程へと切り替える際も、上述した他方の窒素酸素分離塔９Ｂの充圧工程と同じ操作で、充圧工程を行うことが可能である。 Similarly, in one nitrogen-oxygen separation tower 9A, when switching from the oxygen recovery step to the nitrogen recovery step, the charging step can be performed by the same operation as the charging step of the other nitrogen-oxygen separation tower 9B described above. It is possible.

以上のように、本実施形態の酸素窒素供給装置１では、上述した前段の二酸化炭素除去装置２において、原料ガスＧ１となる大気中の空気（Ａｉｒ）から二酸化炭素（ＣＯ２）を除去した後に、熱交換器１０２において、上述したガラス溶融炉１０１から排出される廃熱Ｈとの熱交換によって、処理ガスＧ３を加熱する。そして、上述した後段の窒素酸素分離装置３において、加熱された処理ガスＧ３を窒素酸素分離塔９Ａ，９Ｂに導入し、窒素酸素分離塔９Ａ，９Ｂ内の酸素選択型吸蔵剤Ｓ２を所定の温度（本実施形態では２００〜４００℃程度）まで加熱する。そして、この加熱された酸素選択型吸蔵剤Ｓ２を用いて、処理ガスＧ３から高純度の窒素ガスＧ５と酸素ガスＧ６とを分離して回収することが可能である。すなわち、本実施形態の酸素窒素供給装置１では、酸素選択型吸蔵剤Ｓ２の性能を低下させることなく、空気中から高純度の窒素及び酸素を効率良く回収することが可能である。 As described above, in the oxygen-nitrogen supply device 1 of the present embodiment, after the carbon dioxide (CO 2 ) is removed from the atmospheric air (Air) serving as the raw material gas G1 in the carbon dioxide removal device 2 in the previous stage described above. In the heat exchanger 102, the processing gas G3 is heated by heat exchange with the waste heat H discharged from the glass melting furnace 101 described above. Then, in the nitrogen-oxygen separation device 3 in the latter stage described above, the heated processing gas G3 is introduced into the nitrogen-oxygen separation towers 9A and 9B, and the oxygen-selective occlusion agent S2 in the nitrogen-oxygen separation towers 9A and 9B is heated to a predetermined temperature. Heat to (about 200 to 400 ° C. in this embodiment). Then, using this heated oxygen selective occlusion agent S2, it is possible to separate and recover the high-purity nitrogen gas G5 and the oxygen gas G6 from the processing gas G3. That is, in the oxygen-nitrogen supply device 1 of the present embodiment, it is possible to efficiently recover high-purity nitrogen and oxygen from the air without deteriorating the performance of the oxygen-selective occlusion agent S2.

また、本実施形態の酸素窒素供給装置１では、上述した後段の窒素酸素分離装置３において分離回収された窒素ガスＧ５の一部を、前段の二酸化炭素除去装置２において吸着剤Ｓ１を再生する再生ガスＧ２として用いることから、この吸着剤Ｓ１の再生にかかる熱コストを無くすことが可能である。 Further, in the oxygen-nitrogen supply device 1 of the present embodiment, a part of the nitrogen gas G5 separated and recovered in the nitrogen-oxygen separation device 3 in the latter stage described above is regenerated by regenerating the adsorbent S1 in the carbon dioxide removal device 2 in the previous stage. Since it is used as the gas G2, it is possible to eliminate the heat cost for regenerating the adsorbent S1.

なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
具体的に、上記酸素窒素供給装置１では、２つの二酸化炭素除去塔４Ａ，４Ｂと２つの窒素酸素分離塔９Ａ，９Ｂを備えた構成となっているが、このような構成に必ずしも限定されるものではない。例えば、窒素及び酸素の回収効率が下がるものの、１つの二酸化炭素除去塔と１つの窒素酸素分離塔とを備えた構成とすることも可能である。 The present invention is not necessarily limited to that of the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
Specifically, the oxygen-nitrogen supply device 1 has a configuration including two carbon dioxide removal towers 4A and 4B and two nitrogen-oxygen separation towers 9A and 9B, but the configuration is not necessarily limited to such a configuration. It's not a thing. For example, although the recovery efficiency of nitrogen and oxygen is lowered, it is possible to have a configuration including one carbon dioxide removing tower and one nitrogen-oxygen separation tower.

また、窒素及び酸素の回収効率を上げるため、窒素酸素分離塔の数を３つ以上に増やすことも可能である。 It is also possible to increase the number of nitrogen-oxygen separation towers to three or more in order to increase the recovery efficiency of nitrogen and oxygen.

この場合、複数の窒素酸素分離塔の間で、窒素回収工程と酸素回収工程とを順次切り替えることで、窒素及び前記酸素の回収を連続的に効率良く行うことが可能である。 In this case, by sequentially switching between the nitrogen recovery step and the oxygen recovery step between the plurality of nitrogen-oxygen separation towers, it is possible to continuously and efficiently recover nitrogen and the oxygen.

また、上記酸素窒素供給装置１では、上述した空気（Ａｉｒ）からの二酸化炭素（ＣＯ２）の除去を温度スイング法（ＴＳＡ）で行う二酸化炭素除去装置２を用いた場合を例示しているが、それ以外の方法によって空気（Ａｉｒ）中から二酸化炭素（ＣＯ２）を除去する二酸化炭素除去装置を用いることも可能である。例えば、二酸化炭素（ＣＯ２）を除去する方法としては、液吸収法、膜分離法、吸着法などを挙げることができる。 Further, in the oxygen / nitrogen supply device 1, the case where the carbon dioxide removal device 2 for removing carbon dioxide (CO 2) from the air (Air) described above by the temperature swing method (TSA) is used is illustrated. It is also possible to use a carbon dioxide removing device that removes carbon dioxide (CO 2 ) from the air (Air) by other methods. For example, as a method for removing carbon dioxide (CO 2 ), a liquid absorption method, a membrane separation method, an adsorption method and the like can be mentioned.

また、上記熱回収型酸素窒素供給システム１００では、酸素及び窒素を用いる設備として、上述したガラス溶解炉１０１を例示しているが、それ以外の酸素及び窒素を用いる設備としては、例えば、製鋼設備を挙げることができる。製鋼設備では、例えば、原料の搬送や、溶鉄等の撹拌、冷却などに窒素を使用している。一方、鋼の精錬などに酸素を使用している。さらに、酸素及び窒素を用いる設備としては、例えば、ごみ溶融炉などのごみ溶融設備などを挙げることができる。ごみ溶融炉では、燃焼用に酸素、保安用に窒素が使用されている。 Further, in the heat recovery type oxygen-nitrogen supply system 100, the above-mentioned glass melting furnace 101 is exemplified as equipment using oxygen and nitrogen, but other equipment using oxygen and nitrogen is, for example, steelmaking equipment. Can be mentioned. In steelmaking equipment, for example, nitrogen is used for transporting raw materials, stirring and cooling molten iron and the like. On the other hand, oxygen is used for refining steel. Further, examples of equipment using oxygen and nitrogen include waste melting equipment such as a waste melting furnace. In the waste melting furnace, oxygen is used for combustion and nitrogen is used for safety.

本発明は、このような酸素及び窒素を用いる設備に対して、上記酸素窒素供給装置１を幅広く適用することができ、このような設備から排出される熱を利用して、空気中に含まれる窒素及び酸素の分離回収を行うと共に、分離回収された窒素及び酸素の少なくとも一部を設備に供給することが可能である。 In the present invention, the oxygen-nitrogen supply device 1 can be widely applied to such equipment using oxygen and nitrogen, and the heat discharged from such equipment is utilized to be contained in the air. It is possible to separate and recover nitrogen and oxygen, and to supply at least a part of the separated and recovered nitrogen and oxygen to the equipment.

１００…熱回収型酸素窒素供給システム １０１…ガラス溶解炉（設備） １０２…熱交換器 １０３…酸素バーナー １０４…溶解室 １０５…清澄室 １０６…成型室 １…酸素窒素供給装置 ２…二酸化炭素除去装置 ３…窒素酸素分離装置 ４Ａ…一方の二酸化炭素除去塔 ４Ｂ…他方の二酸化炭素除去塔 ５…原料ガス導入部 ５ａ…一方の原料ガス導入配管 ５ｂ…一方の処理ガス導出配管 ５ｃ…他方の原料ガス導入配管 ５ｄ…他方の処理ガス導出配管 ５ｅ…原料ガス導入配管 ５ｆ…処理ガス導出配管 ６…再生ガス導入部 ６ａ…一方の再生ガス導入配管 ６ｂ…一方の排ガス導出配管 ６ｃ…他方の再生ガス導入配管 ６ｄ…他方の排ガス導出配管 ６ｅ…再生ガス導入配管 ６ｆ…排ガス導出配管 ６ｇ…加熱再生ガス導入配管 ６ｈ…冷却再生ガス導入配管 ７…加圧ポンプ ８ａ〜８ｊ…第１〜第１０の二酸化炭素除去側開閉弁 ９Ａ…一方の窒素酸素分離塔 ９Ｂ…他方の窒素酸素分離塔 １０…処理ガス導入部 １０ａ…一方の処理ガス導入配管 １０ｂ…一方の窒素導出配管 １０ｃ…一方の酸素導出配管 １０ｄ…他方の処理ガス導入配管 １０ｅ…他方の窒素導出配管 １０ｆ…他方の酸素導出配管 １０ｇ…処理ガス導入配管 １０ｈ…窒素導出配管 １０ｉ…酸素導出配管 １１…充圧ガス導入部 １１ａ…一方の充圧ガス導入配管 １１ｂ…他方の充圧ガス導入配管 １１ｃ…充圧ガス導入配管 １２…排ガス導出部 １２ａ…一方の排ガス導出配管 １２ｂ…他方の排ガス導出配管 １２ｃ…排ガス導出配管 １３…減圧ポンプ １４ａ〜１４ｋ…第１〜第１１の窒素酸素分離側開閉弁 Ｓ１…吸着剤 Ｓ２…酸素選択型吸蔵剤 Ｇ１…原料ガス（空気） Ｇ２…再生ガス（窒素） Ｇ３…処理ガス（二酸化炭素が除去された原料ガス） Ｇ４…排ガス（二酸化炭素を含む再生ガス） Ｇ５…窒素ガス Ｇ６…酸素ガス Ｇ７…充圧ガス（酸素） Ｇ８…排ガス（窒素を含む処理ガス） Ｈ…廃熱（熱） 100 ... Heat recovery type oxygen nitrogen supply system 101 ... Glass melting furnace (equipment) 102 ... Heat exchanger 103 ... Oxygen burner 104 ... Melting chamber 105 ... Clarification chamber 106 ... Molding chamber 1 ... Oxygen nitrogen supply device 2 ... Carbon dioxide removal device 3 ... Nitrogen-oxygen separator 4A ... One carbon dioxide removal tower 4B ... The other carbon dioxide removal tower 5 ... Raw material gas introduction part 5a ... One raw material gas introduction pipe 5b ... One processing gas lead-out pipe 5c ... The other raw material gas Introduction pipe 5d ... The other treated gas lead-out pipe 5e ... Raw material gas introduction pipe 5f ... Treated gas lead-out pipe 6 ... Recycled gas introduction part 6a ... One reclaimed gas introduction pipe 6b ... One exhaust gas lead-out pipe 6c ... The other reclaimed gas introduction Piping 6d ... The other exhaust gas lead-in pipe 6e ... Recycled gas introduction pipe 6f ... Exhaust gas out-out pipe 6g ... Heating reclaimed gas introduction pipe 6h ... Cooling reclaimed gas introduction pipe 7 ... Pressurized pump 8a-8j ... First to tenth carbon dioxide Removal side on-off valve 9A ... One nitrogen-oxygen separation tower 9B ... The other nitrogen-oxygen separation tower 10 ... Processing gas introduction part 10a ... One processing gas introduction pipe 10b ... One nitrogen outlet pipe 10c ... One oxygen outlet pipe 10d ... The other treated gas introduction pipe 10e ... The other nitrogen outlet pipe 10f ... The other oxygen lead-out pipe 10g ... The treatment gas introduction pipe 10h ... Nitrogen lead-out pipe 10i ... Oxygen lead-out pipe 11 ... The chargeable gas introduction part 11a ... One of the chargeable gases Introduction pipe 11b ... The other pressure gas introduction pipe 11c ... Charged gas introduction pipe 12 ... Exhaust gas lead-out part 12a ... One exhaust gas lead-out pipe 12b ... The other exhaust gas lead-out pipe 12c ... Exhaust gas lead-out pipe 13 ... Decompression pump 14a to 14k ... 1st to 11th nitrogen oxygen separation side on-off valve S1 ... Adsorbent S2 ... Oxygen selective storage agent G1 ... Raw material gas (air) G2 ... Regenerated gas (nitrogen) G3 ... Processing gas (raw material gas from which carbon dioxide has been removed) ) G4 ... Exhaust gas (regenerated gas containing carbon dioxide) G5 ... Nitrogen gas G6 ... Oxygen gas G7 ... Filled gas (oxygen) G8 ... Exhaust gas (processed gas containing nitrogen) H ... Waste heat (heat)

Claims (11)

酸素及び窒素を用いる設備と、
前記設備に酸素及び窒素を供給する酸素窒素供給装置とを備え、
前記酸素窒素供給装置は、前記設備から排出される熱を利用して、所定の温度に加熱された酸素選択型吸蔵剤に空気中に含まれる酸素を吸蔵することによって、前記空気から分離回収された窒素の少なくとも一部を前記設備に供給し、前記酸素選択型吸蔵剤に吸蔵した酸素を脱離することによって、前記空気から分離回収された酸素の少なくとも一部を前記設備に供給し、
前記酸素窒素供給装置は、前記酸素選択型吸蔵剤を用いて前記空気中に含まれる窒素及び酸素の分離回収を行う窒素酸素分離装置と、前記空気中に含まれる二酸化炭素の除去を温度スイング法で行う二酸化炭素除去装置とを有し、
前記二酸化炭素除去装置は、二酸化炭素を吸着及び脱離する吸着剤が充填された二酸化炭素除去塔と、前記二酸化炭素除去塔に導入される空気を加圧する加圧ポンプとを有し、
前記加圧ポンプにより室温の空気を加圧した状態で前記二酸化炭素除去塔に導入し、この空気中に含まれる二酸化炭素を前記吸着剤に吸着して除去した後に、
前記窒素酸素分離装置において加熱された状態で回収された窒素の一部を、温度を保持したまま再生ガスとして前記二酸化炭素除去塔に導入し、前記吸着剤に吸着した二酸化炭素を脱離することによって、前記吸着剤を再生することを特徴とする熱回収型酸素窒素供給システム。 Equipment that uses oxygen and nitrogen,
Equipped with an oxygen-nitrogen supply device that supplies oxygen and nitrogen to the equipment.
The oxygen / nitrogen supply device is separated and recovered from the air by using the heat discharged from the equipment to store oxygen contained in the air in an oxygen selective occlusion agent heated to a predetermined temperature. By supplying at least a part of the oxygen to the equipment and desorbing the oxygen stored in the oxygen selective occlusion agent, at least a part of the oxygen separated and recovered from the air is supplied to the equipment.
The oxygen-nitrogen supply device is a nitrogen-oxygen separation device that separates and recovers nitrogen and oxygen contained in the air using the oxygen selective storage agent, and a temperature swing method for removing carbon dioxide contained in the air. Has a carbon dioxide removal device and
The carbon dioxide removing device includes a carbon dioxide removing tower filled with an adsorbent that adsorbs and desorbs carbon dioxide, and a pressurizing pump that pressurizes the air introduced into the carbon dioxide removing tower.
The air at room temperature is pressurized by the pressurizing pump and introduced into the carbon dioxide removing tower, and the carbon dioxide contained in the air is adsorbed and removed by the adsorbent, and then the carbon dioxide is removed.
A part of the nitrogen recovered in the heated state in the nitrogen-oxygen separator is introduced into the carbon dioxide removal tower as a regenerated gas while maintaining the temperature, and the carbon dioxide adsorbed on the adsorbent is desorbed. A heat recovery type oxygen-nitrogen supply system characterized by regenerating the adsorbent. 前記酸素窒素供給装置は、前記所定の温度に加熱された前記酸素選択型吸蔵剤に前記空気中に含まれる酸素を吸蔵することによって、前記空気から分離回収された窒素の少なくとも一部を前記設備に供給し、前記酸素選択型吸蔵剤に吸蔵した酸素を脱離することによって、前記空気から分離回収された酸素の少なくとも一部を前記設備に供給することを特徴とする請求項１に記載の熱回収型酸素窒素供給システム。 Said oxygen nitrogen supply device, by storing oxygen contained in the air before Symbol said oxygen selective occluding agent that is heated to a predetermined temperature, said at least a portion of the nitrogen which is separated and recovered from the air The first aspect of claim 1, wherein at least a part of the oxygen separated and recovered from the air is supplied to the equipment by supplying the oxygen to the equipment and desorbing the oxygen stored in the oxygen selective occlusion agent. Heat recovery type oxygen nitrogen supply system. 前記窒素酸素分離装置は、前記酸素選択型吸蔵剤が充填された窒素酸素分離塔と、前記窒素酸素分離塔内を減圧する減圧ポンプとを有し、
加熱された空気を加圧した状態で前記窒素酸素分離塔に導入し、前記空気により加熱された前記酸素選択型吸蔵剤に当該空気中に含まれる酸素を吸蔵することによって、前記窒素酸素分離塔から導出される窒素を回収する一方、
前記減圧ポンプにより前記窒素酸素分離塔内を減圧し、前記酸素選択型吸蔵剤に吸蔵した酸素を脱離することによって、前記窒素酸素分離塔から導出される酸素を回収することを特徴とする請求項２に記載の熱回収型酸素窒素供給システム。 The nitrogen-oxygen separation device includes a nitrogen-oxygen separation tower filled with the oxygen-selective occlusion agent and a decompression pump for depressurizing the inside of the nitrogen-oxygen separation tower.
The nitrogen-oxygen separation tower is introduced into the nitrogen-oxygen separation tower in a pressurized state with heated air, and the oxygen contained in the air is occlusioned in the oxygen-selective occlusion agent heated by the air. While recovering nitrogen derived from
The claim is characterized in that the oxygen derived from the nitrogen-oxygen separation tower is recovered by depressurizing the inside of the nitrogen-oxygen separation tower with the decompression pump and desorbing the oxygen stored in the oxygen-selective occlusion agent. Item 2. The heat recovery type oxygen / nitrogen supply system according to Item 2. 前記窒素酸素分離装置は、複数の前記窒素酸素分離塔を有して、これら複数の前記窒素酸素分離塔の間で、前記窒素の回収と前記酸素の回収とを順次切り替えながら、前記窒素及び前記酸素の回収を連続して行うことを特徴とする請求項３に記載の熱回収型酸素窒素供給システム。 The nitrogen-oxygen separation device has a plurality of the nitrogen-oxygen separation towers, and among the plurality of the nitrogen-oxygen separation towers, the nitrogen and the said nitrogen while sequentially switching between the recovery of the nitrogen and the recovery of the oxygen. The heat recovery type oxygen-nitrogen supply system according to claim 3, wherein oxygen is continuously recovered. 前記酸素窒素供給装置は、前記設備から排出される熱との熱交換により空気を加熱する熱交換器を有し、
前記加熱された空気によって前記酸素選択型吸蔵剤を前記所定の温度まで加熱することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の熱回収型酸素窒素供給システム。 The oxygen-nitrogen supply device has a heat exchanger that heats air by exchanging heat with heat discharged from the equipment.
The heat recovery type oxygen nitrogen supply system according to any one of claims 1 to 4, wherein the oxygen selective storage agent is heated to the predetermined temperature by the heated air. 前記酸素窒素供給装置は、前記二酸化炭素除去装置により二酸化炭素が除去された空気から前記酸素選択型吸蔵剤を用いて窒素及び酸素の分離回収を行うことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の熱回収型酸素窒素供給システム。 Said oxygen nitrogen feed from the carbon dioxide has been removed air by pre-SL carbon dioxide removing apparatus according to claim 1, characterized in that the separation recovery of nitrogen and oxygen using the oxygen selective occluding agent The heat recovery type oxygen nitrogen supply system according to any one item. 前記二酸化炭素除去装置は、一対の前記二酸化炭素除去塔を有して、一方の二酸化炭素除去塔と他方の二酸化炭素除去塔との間で、前記二酸化炭素の除去と前記吸着剤の再生とを交互に切り替えて行うことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の熱回収型酸素窒素供給システム。 The carbon dioxide removing device has a pair of the carbon dioxide removing towers, and removes the carbon dioxide and regenerates the adsorbent between one carbon dioxide removing tower and the other carbon dioxide removing tower. The heat recovery type oxygen / nitrogen supply system according to any one of claims 1 to 6, wherein the system is alternately switched. 前記吸着剤は、ゼオライト又は活性アルミナ若しくはゼオライトと活性アルミナとを積層したものであることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の熱回収型酸素窒素供給システム。 The heat recovery type oxygen-nitrogen supply system according to any one of claims 1 to 7 , wherein the adsorbent is zeolite or activated alumina or a laminate of zeolite and activated alumina. 前記酸素選択型吸蔵剤は、酸素不定比性を有し、且つ、ペロブスカイト構造を有する金属酸化物であることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の熱回収型酸素窒素供給システム。 The heat recovery type oxygen nitrogen according to any one of claims 1 to 8 , wherein the oxygen selective storage agent is a metal oxide having an oxygen indefinite specificity and a perovskite structure. Supply system. 前記設備は、ガラス製造設備と、製鋼設備と、ごみ溶融設備との何れかであることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の熱回収型酸素窒素供給システム。 The heat recovery type oxygen-nitrogen supply system according to any one of claims 1 to 9 , wherein the equipment is any one of a glass manufacturing equipment, a steel manufacturing equipment, and a waste melting equipment. 前記再生ガスの温度が２００〜４００℃であることを特徴とする請求項１〜１０の何れか一項に記載の熱回収型酸素窒素供給システム。The heat recovery type oxygen-nitrogen supply system according to any one of claims 1 to 10, wherein the temperature of the regenerated gas is 200 to 400 ° C.
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