JPH0312307A - 空気分離方法 - Google Patents
空気分離方法Info
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- JPH0312307A JPH0312307A JP1145686A JP14568689A JPH0312307A JP H0312307 A JPH0312307 A JP H0312307A JP 1145686 A JP1145686 A JP 1145686A JP 14568689 A JP14568689 A JP 14568689A JP H0312307 A JPH0312307 A JP H0312307A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、酸素の濃縮方法に関し、詳しくは、膜分離装
置を用いて酸素濃度４０％以上の酸素富化ガスを製造す
る方法に関する。
置を用いて酸素濃度４０％以上の酸素富化ガスを製造す
る方法に関する。
従来から、空気を膜分離装置に導入して酸素を濃縮する
ことが行われているが、通常の１段の膜分離では、４０
％以上の酸素濃度を得ることが困難なため、膜分離装置
を２段以上直列に配置して酸素を濃縮する必要があった
。
ことが行われているが、通常の１段の膜分離では、４０
％以上の酸素濃度を得ることが困難なため、膜分離装置
を２段以上直列に配置して酸素を濃縮する必要があった
。
また、天然または合成ゼオライトを吸着剤として用いて
空気から窒素を得る圧力変動吸着分離装置から排出され
る排ガスは、該排ガス中に酸素が濃縮されているにも拘
らず、従来、そのまま放出排ガスとされていた。
空気から窒素を得る圧力変動吸着分離装置から排出され
る排ガスは、該排ガス中に酸素が濃縮されているにも拘
らず、従来、そのまま放出排ガスとされていた。
しかしながら、上記天然または合成ゼオライトを吸着剤
として用いて窒素を得る圧力変動吸着分離装置から排出
される排ガスは、酸素が濃縮されている上、炭酸ガスや
水分をほとんど含んでいない。従って、この排ガスを原
料として膜分離を行うと膜分離装置による酸素濃縮工程
が極めてスム−スに行なわれるばかりでなく、膜分離装
置から得られる酸素富化ガス中に炭酸ガスや水分を、殆
ど含んでいないため酸素富化ガスの使用目的によっては
非常に好ましい。
として用いて窒素を得る圧力変動吸着分離装置から排出
される排ガスは、酸素が濃縮されている上、炭酸ガスや
水分をほとんど含んでいない。従って、この排ガスを原
料として膜分離を行うと膜分離装置による酸素濃縮工程
が極めてスム−スに行なわれるばかりでなく、膜分離装
置から得られる酸素富化ガス中に炭酸ガスや水分を、殆
ど含んでいないため酸素富化ガスの使用目的によっては
非常に好ましい。
そこで、本発明は、炭酸ガスや水分の含有量が少なく、
酸素濃度が４０％以上の酸素富化ガスを容易に得ること
のできる酸素の濃縮方法を提供することを目的としてい
る。
酸素濃度が４０％以上の酸素富化ガスを容易に得ること
のできる酸素の濃縮方法を提供することを目的としてい
る。
上記した目的を達成するために、本発明の酸素の濃縮方
法は、空気を原料として該空気中の酸素を濃縮する方法
において、天然又は合成ゼオライトを吸着剤に使用して
原料空気から窒素を回収する圧力変動吸着分離装置の後
段に酸素富化膜を設けた膜分離装置を配設し、前記圧力
変動吸着分離装置から排出される洗浄排ガスを所定圧力
に昇圧して前記膜分離装置に供給することを特徴として
いる。
法は、空気を原料として該空気中の酸素を濃縮する方法
において、天然又は合成ゼオライトを吸着剤に使用して
原料空気から窒素を回収する圧力変動吸着分離装置の後
段に酸素富化膜を設けた膜分離装置を配設し、前記圧力
変動吸着分離装置から排出される洗浄排ガスを所定圧力
に昇圧して前記膜分離装置に供給することを特徴として
いる。
さらに本発明は、前記膜分離装置から排出される排ガス
を、前記圧力変動吸着分離装置に供給する原料空気の前
処理を行う前処理装置の吸着塔を再生する再生ガスに用
いることも含むものである。
を、前記圧力変動吸着分離装置に供給する原料空気の前
処理を行う前処理装置の吸着塔を再生する再生ガスに用
いることも含むものである。
上記のごとく、天然又は合成ゼオライトを吸着剤に使用
した窒素採取用の圧力変動吸着分離装置から排出される
洗浄排ガスは、酸素濃度が空気の２倍以上に濃縮されて
いるとともに、炭酸ガス。
した窒素採取用の圧力変動吸着分離装置から排出される
洗浄排ガスは、酸素濃度が空気の２倍以上に濃縮されて
いるとともに、炭酸ガス。
水分の含有量が極めて少ない。従って、この洗浄排ガス
を膜分離装置の原料ガスとすることで、炭酸ガス、水分
の含有量が極めて少なく、酸素濃度が４０％以上の酸素
富化ガスを容易に得ることができる。
を膜分離装置の原料ガスとすることで、炭酸ガス、水分
の含有量が極めて少なく、酸素濃度が４０％以上の酸素
富化ガスを容易に得ることができる。
以下、本発明を図面に示す一実施例に基づいて、さらに
詳細に説明する。
詳細に説明する。
まず、天然又は合成ゼオライトを吸着剤に使用して原料
空気から窒素を回収する圧力変動吸着分離装置１０は、
例えば、前記天然又は合成ゼオライトを充填した３基の
吸着塔１１ ａ ＋ １１− ｂ 、 １１ｃを並
列に接続し、各吸着塔１．１ａ、１１ｂ。
空気から窒素を回収する圧力変動吸着分離装置１０は、
例えば、前記天然又は合成ゼオライトを充填した３基の
吸着塔１１ ａ ＋ １１− ｂ 、 １１ｃを並
列に接続し、各吸着塔１．１ａ、１１ｂ。
１１ｃについて吸着、洗浄、脱着の各工程を順次切替え
て空気中の窒素を分離するものである。ここで、第１塔
１１ａが吸着工程、第２塔１１ｂが洗浄工程、第３塔１
１ｃが脱着工程にある場合について説明する。
て空気中の窒素を分離するものである。ここで、第１塔
１１ａが吸着工程、第２塔１１ｂが洗浄工程、第３塔１
１ｃが脱着工程にある場合について説明する。
まず吸着工程にある第１塔１１Ｈには、水分や炭酸ガス
を除去する吸着剤を充填した吸着塔（図示せず）を有す
る前処理装置１２から原料空気弁１３を介して供給され
る所定圧力の原料空気ＧＡが、該第１塔１１ａに附随す
る吸着塔人口側の導入弁１４ａから導入される。この原
料空気ＧＡ中の窒素は、塔内の吸着剤に吸着され、他の
酸素等の弱吸着成分が出口側に濃縮する。
を除去する吸着剤を充填した吸着塔（図示せず）を有す
る前処理装置１２から原料空気弁１３を介して供給され
る所定圧力の原料空気ＧＡが、該第１塔１１ａに附随す
る吸着塔人口側の導入弁１４ａから導入される。この原
料空気ＧＡ中の窒素は、塔内の吸着剤に吸着され、他の
酸素等の弱吸着成分が出口側に濃縮する。
この時、洗浄工程にある第２塔１１ｂにおいては、吸着
塔入口側の洗浄弁１５ｂを開いて回収タンク１６に回収
されている高濃度窒素を洗浄ガスＦＧとしてブロワ−１
７により所定の圧力で原料空気と同方向に導入するとと
もに、吸着塔出口側の導出弁１８ｂから排気弁１９を介
して前記弱吸着成分を洗浄排ガスＷＧとして導出する。
塔入口側の洗浄弁１５ｂを開いて回収タンク１６に回収
されている高濃度窒素を洗浄ガスＦＧとしてブロワ−１
７により所定の圧力で原料空気と同方向に導入するとと
もに、吸着塔出口側の導出弁１８ｂから排気弁１９を介
して前記弱吸着成分を洗浄排ガスＷＧとして導出する。
この洗浄排ガスＷＧは、前記吸着工程で吸着塔１１ｂの
出口側に濃縮された酸素を含むものであり、通常は空気
の２倍程度にまで酸素が濃縮されている。
出口側に濃縮された酸素を含むものであり、通常は空気
の２倍程度にまで酸素が濃縮されている。
そして脱着工程にある第３塔１１−Ｃは、吸着塔出口側
の回収弁２０ｃを開き、真空ポンプ２］により吸着塔１
１ｃ内を排気して吸着剤に吸着されている窒素を回収ガ
スＧＮとして回収タンク１６に回収する。このようにし
て回収タンク１６に回収された窒素は、その一部が製品
高濃度窒素ＰＮとして弁２２から導出され、残部が前記
洗浄工程に用いる洗浄ガスＦＧとして使用される。
の回収弁２０ｃを開き、真空ポンプ２］により吸着塔１
１ｃ内を排気して吸着剤に吸着されている窒素を回収ガ
スＧＮとして回収タンク１６に回収する。このようにし
て回収タンク１６に回収された窒素は、その一部が製品
高濃度窒素ＰＮとして弁２２から導出され、残部が前記
洗浄工程に用いる洗浄ガスＦＧとして使用される。
以下、順次それぞれの弁を所定の順序で開閉することに
より、各吸着塔１１ａ、ｌｌｂ、ｌｌｃを上記吸着、洗
浄、脱着の各工程に切替えて製品高濃度窒素ＰＮを採取
する。上記工程中、上記説明で挙げた以外の６弁は閉じ
状態である。尚、上記説明で挙げた以外の６弁について
は、対応する吸着塔に付した符号ａ、ｂ、ｃをそれぞれ
の弁の符号に付して図示し、その詳細な説明を省略する
。
より、各吸着塔１１ａ、ｌｌｂ、ｌｌｃを上記吸着、洗
浄、脱着の各工程に切替えて製品高濃度窒素ＰＮを採取
する。上記工程中、上記説明で挙げた以外の６弁は閉じ
状態である。尚、上記説明で挙げた以外の６弁について
は、対応する吸着塔に付した符号ａ、ｂ、ｃをそれぞれ
の弁の符号に付して図示し、その詳細な説明を省略する
。
一方、上記圧力変動吸着分離装置１０の後段に配設され
る膜分離装置３０は、酸素を濃縮するための分離膜３１
として、高分子膜５ シリカベース膜、酢酸セルロース
膜、エチルセルロース膜２分子篩炭素膜等を備えたもの
で、−火室３２の一側には原料ガス導入部３３が設けら
れるとともに、他側には排ガス導出部３４が設けられ、
分離膜３１を介した二次室３５には酸素富化ガスＧＯの
導出部３６が設けられている。
る膜分離装置３０は、酸素を濃縮するための分離膜３１
として、高分子膜５ シリカベース膜、酢酸セルロース
膜、エチルセルロース膜２分子篩炭素膜等を備えたもの
で、−火室３２の一側には原料ガス導入部３３が設けら
れるとともに、他側には排ガス導出部３４が設けられ、
分離膜３１を介した二次室３５には酸素富化ガスＧＯの
導出部３６が設けられている。
そして、上記圧力変動吸着分離装置１０から排出される
洗浄排ガスＷＧは、前記弁１つを出た後で圧縮機３７に
より、膜分離に必要な圧力、通常は数ｌａｇ ／ ｃｌ
Ｇまで昇圧され、前記原料ガス導入部３３から一火室
３２に導入される。分離膜３１を透過して二次室３５に
濃縮された酸素富化ガスＧＯは、前記導出部３６から製
品として導出され、排ガスＭＧは一火室３２の排ガス導
出部３４から導出される。
洗浄排ガスＷＧは、前記弁１つを出た後で圧縮機３７に
より、膜分離に必要な圧力、通常は数ｌａｇ ／ ｃｌ
Ｇまで昇圧され、前記原料ガス導入部３３から一火室
３２に導入される。分離膜３１を透過して二次室３５に
濃縮された酸素富化ガスＧＯは、前記導出部３６から製
品として導出され、排ガスＭＧは一火室３２の排ガス導
出部３４から導出される。
このように、前記圧力変動吸着分離装置１０から排出さ
れた洗浄排ガスＷＧを膜分離装置３０の原料ガスとする
ので、該膜分離装置３０から得られる酸素富化ガスＧＯ
の酸素濃度を高めることができ、酸素濃度４０％以上の
濃縮酸素を得ることができる。しかも原料ガスとなる洗
浄排ガスＷＧは、圧力変動吸着分離装置１０の前処理装
置１２で水分や炭酸ガスが除去されているので、これら
の不純物成分を含まない良質の酸素富化ガスＧ。
れた洗浄排ガスＷＧを膜分離装置３０の原料ガスとする
ので、該膜分離装置３０から得られる酸素富化ガスＧＯ
の酸素濃度を高めることができ、酸素濃度４０％以上の
濃縮酸素を得ることができる。しかも原料ガスとなる洗
浄排ガスＷＧは、圧力変動吸着分離装置１０の前処理装
置１２で水分や炭酸ガスが除去されているので、これら
の不純物成分を含まない良質の酸素富化ガスＧ。
を得ることができる。
また、上記排ガスＭＧは、上記のごとく水分や炭酸ガス
をほとんど含まないため、管３８により前記前処理装置
１２の吸着塔を再生するための再生ガスとして使用する
ことができる。さらに、前記圧縮機３７の前段に、洗浄
排ガスＷＧを貯留するバッファタンクを設けることによ
り、膜分離装置３０に導入するガスの組成を安定化する
とともに、圧縮機３７の吸入圧力を安定化させることが
できる。
をほとんど含まないため、管３８により前記前処理装置
１２の吸着塔を再生するための再生ガスとして使用する
ことができる。さらに、前記圧縮機３７の前段に、洗浄
排ガスＷＧを貯留するバッファタンクを設けることによ
り、膜分離装置３０に導入するガスの組成を安定化する
とともに、圧縮機３７の吸入圧力を安定化させることが
できる。
ここで、前記のごとく構成した装置で酸素富化ガスを採
取する実験を行った結果を説明する。
取する実験を行った結果を説明する。
まず、圧力変動吸着分離装置１０の各吸着塔１１ａ、ｌ
ｌｂ、ｌｌｃには、ゼオライト５Ａ（東ソー■製）を充
填し、前記吸着、洗浄、脱着の各工程の切換え時間は３
分とした。また、膜分離装置３０の分離膜３１には、酸
素と窒素の透過係数比（ＰＯ２／ＰＮ２）が３．５の高
分子膜を用いた。さらに、原料空気ＧＡは、乾燥剤と合
成ゼオライト１３Ｘを積層充填した吸着塔を切替え使用
する前処理装置１２に導入し、該原料空気ＧＡ中の水分
を１０ｐｐｍ、炭酸ガスを１０ｐｐｍ以下まで除去した
。
ｌｂ、ｌｌｃには、ゼオライト５Ａ（東ソー■製）を充
填し、前記吸着、洗浄、脱着の各工程の切換え時間は３
分とした。また、膜分離装置３０の分離膜３１には、酸
素と窒素の透過係数比（ＰＯ２／ＰＮ２）が３．５の高
分子膜を用いた。さらに、原料空気ＧＡは、乾燥剤と合
成ゼオライト１３Ｘを積層充填した吸着塔を切替え使用
する前処理装置１２に導入し、該原料空気ＧＡ中の水分
を１０ｐｐｍ、炭酸ガスを１０ｐｐｍ以下まで除去した
。
そして上記前処理装置１２で精製した原料空気ＧＡ （
１０００Ｎ）／ｈ）を、脱着１回収の完了した第１吸着
塔１１ａに導入し、塔内圧力を０．２ｋｇ ／ ａｔ
Ｇまで昇圧した。該第１吸着塔１１ａが吸着工程を終了
した後、第２塔１１ｂから脱着回収されている純度９９
．９９５％の窒素を、回収タンク１６から洗浄ガスＦＧ
としてブロワ−１７により０ 、 ３ ｋｇ ／ ｃ＆
Ｇに昇圧し、第１吸着塔１１ａに導入して塔内の洗浄
を行った。この時、該第１吸着塔１１ａから排出された
洗浄排ガスＷＧ（５３２ＮＪ／ｈ）の酸素濃度は約３９
．４％であり、水分は１０ｐｐｍ以下、炭酸ガスも１０
ｐｐｍ以下であった。
１０００Ｎ）／ｈ）を、脱着１回収の完了した第１吸着
塔１１ａに導入し、塔内圧力を０．２ｋｇ ／ ａｔ
Ｇまで昇圧した。該第１吸着塔１１ａが吸着工程を終了
した後、第２塔１１ｂから脱着回収されている純度９９
．９９５％の窒素を、回収タンク１６から洗浄ガスＦＧ
としてブロワ−１７により０ 、 ３ ｋｇ ／ ｃ＆
Ｇに昇圧し、第１吸着塔１１ａに導入して塔内の洗浄
を行った。この時、該第１吸着塔１１ａから排出された
洗浄排ガスＷＧ（５３２ＮＪ／ｈ）の酸素濃度は約３９
．４％であり、水分は１０ｐｐｍ以下、炭酸ガスも１０
ｐｐｍ以下であった。
次に、この洗浄排ガスＷＧを膜分離装置３０に導入して
酸素を濃縮し、酸素富化ガスＧｏ （２６６！ｌ／ｈ）
を得た。得られた酸素富化ガスＧＯの酸素濃度は約５３
，８％であり、水分、炭酸ガスは、いずれも１０ｐｐｍ
以下であった。残り２６６Ｎ！／ｈは、前記圧力変動吸
着分離装置１０の前処理塔の再生ガスとして用いた。
酸素を濃縮し、酸素富化ガスＧｏ （２６６！ｌ／ｈ）
を得た。得られた酸素富化ガスＧＯの酸素濃度は約５３
，８％であり、水分、炭酸ガスは、いずれも１０ｐｐｍ
以下であった。残り２６６Ｎ！／ｈは、前記圧力変動吸
着分離装置１０の前処理塔の再生ガスとして用いた。
また、前記圧力変動吸着分離装置１０からは、純度９．
９．９９５％の製品高純度窒素ＰＮが５３２Ｎノ／ｈ得
られた。
９．９９５％の製品高純度窒素ＰＮが５３２Ｎノ／ｈ得
られた。
以上説明したように、本発明の酸素の濃縮方法は、天然
又は合成ゼオライトを吸着剤に使用した窒素採取用の圧
力変動吸着分離装置から排出される洗浄排ガスを原料ガ
スとして膜分離装置に供給するから、水分、炭酸ガスの
含有量が極めて少ない酸素富化ガスを容易に得ることが
できる。また上記洗浄排ガスは、その酸素濃度が空気の
約２倍に濃縮されているため、膜分離装置１段のみで５
０％以上の濃縮酸素を得ることができた。
又は合成ゼオライトを吸着剤に使用した窒素採取用の圧
力変動吸着分離装置から排出される洗浄排ガスを原料ガ
スとして膜分離装置に供給するから、水分、炭酸ガスの
含有量が極めて少ない酸素富化ガスを容易に得ることが
できる。また上記洗浄排ガスは、その酸素濃度が空気の
約２倍に濃縮されているため、膜分離装置１段のみで５
０％以上の濃縮酸素を得ることができた。
さらに、膜分離装置からの排ガスを、圧力変動吸着分離
装置の前処理装置の吸着塔を再生する再生ガスに用いる
ことにより、該前処理装置の再生用に他のガスを用意す
る必要がなくなり、運転コストを低減できる。
装置の前処理装置の吸着塔を再生する再生ガスに用いる
ことにより、該前処理装置の再生用に他のガスを用意す
る必要がなくなり、運転コストを低減できる。
図は本発明の一実施例を示す系統図である。
１０・・・圧力変動吸着分離装置 １１ａ１．１ｂ、
ｌｌｃ・・・吸着塔 １２・・・前処理装置３０・
・・膜分離装置 ３１・・・分離膜 ３７・・・圧
縮機 ＧＯ・・・酸素富化ガス ＰＮ・・・製品高
純度窒素 ＷＧ・・・洗浄排ガス
ｌｌｃ・・・吸着塔 １２・・・前処理装置３０・
・・膜分離装置 ３１・・・分離膜 ３７・・・圧
縮機 ＧＯ・・・酸素富化ガス ＰＮ・・・製品高
純度窒素 ＷＧ・・・洗浄排ガス
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、空気を原料として該空気中の酸素を濃縮する方法に
おいて、天然又は合成ゼオライトを吸着剤に使用して原
料空気から窒素を回収する圧力変動吸着分離装置の後段
に酸素富化膜を設けた膜分離装置を配設し、前記圧力変
動吸着分離装置から排出される洗浄排ガスを所定圧力に
昇圧して前記膜分離装置に供給することを特徴とする酸
素の濃縮方法。 ２、前記膜分離装置から排出される排ガスを、前記圧力
変動吸着分離装置に供給する原料空気の前処理を行う前
処理装置の吸着塔を再生する再生ガスに用いることを特
徴とする請求項１記載の酸素の濃縮方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1145686A JPH0312307A (ja) | 1989-06-08 | 1989-06-08 | 空気分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1145686A JPH0312307A (ja) | 1989-06-08 | 1989-06-08 | 空気分離方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0312307A true JPH0312307A (ja) | 1991-01-21 |
Family
ID=15390748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1145686A Pending JPH0312307A (ja) | 1989-06-08 | 1989-06-08 | 空気分離方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0312307A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1989
- 1989-06-08 JP JP1145686A patent/JPH0312307A/ja active Pending
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