JPS6096509A - Ｏ↓２製造装置の回収率向上方法 - Google Patents
Ｏ↓２製造装置の回収率向上方法Info
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- JPS6096509A JPS6096509A JP58204408A JP20440883A JPS6096509A JP S6096509 A JPS6096509 A JP S6096509A JP 58204408 A JP58204408 A JP 58204408A JP 20440883 A JP20440883 A JP 20440883A JP S6096509 A JPS6096509 A JP S6096509A
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- adsorption
- pressure
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- 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 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】
気体より選択的にＮ２を吸着するＮ２吸着剤を使用して
の０□，Ｎ２を主成分とする混合気体より０２。
の０□，Ｎ２を主成分とする混合気体より０２。
Ｎ２を分離する方法に関するものである。
Ｎ２吸着剤を利用した空気からのｏ， Ｎ２吸着分離法
は，装置が小型簡易であり，又無人運転に近い殆ど保守
を必要としない利点をもつ為，ｏ２製造駿１０〜ａ，ｏ
ｏｏＮ／ ０２／ｈ程度の中小型装置として近年使用列
が増えてきており．＃冷分離装置で作られる液体酸素を
輸送して使用するケースについての代替が進行している
。
は，装置が小型簡易であり，又無人運転に近い殆ど保守
を必要としない利点をもつ為，ｏ２製造駿１０〜ａ，ｏ
ｏｏＮ／ ０２／ｈ程度の中小型装置として近年使用列
が増えてきており．＃冷分離装置で作られる液体酸素を
輸送して使用するケースについての代替が進行している
。
この装置の代表的なものの概要を述べると。
装置は空気圧縮機，及び２塔又はそれ以上のＮ２吸着塔
，又場合によっては真空ポンプ等から構成される。この
装置において．１塔に圧縮空気を送ると，充填されたＮ
２吸着剤により空気中のＮ２は吸着除去されて，残る高
圧ｏ２は吸着塔の後方に流出し回収される。一方，他塔
では吸着したＮ２を減圧条件で放出させ（時として製品
０２の一部を向流で流すとか，真空ポンプで強力にＮ２
を除去する方法もとられる）再生する。これを交互にく
り返して連続的にｏ， Ｎ２を分離する。
，又場合によっては真空ポンプ等から構成される。この
装置において．１塔に圧縮空気を送ると，充填されたＮ
２吸着剤により空気中のＮ２は吸着除去されて，残る高
圧ｏ２は吸着塔の後方に流出し回収される。一方，他塔
では吸着したＮ２を減圧条件で放出させ（時として製品
０２の一部を向流で流すとか，真空ポンプで強力にＮ２
を除去する方法もとられる）再生する。これを交互にく
り返して連続的にｏ， Ｎ２を分離する。
上記の吸着塔に充填していたＮ２吸着剤の代表的なもの
は、ユニオンカーバイド社により実用化ビ きれたＮａ−Ａ型遮オライドの６０〜７０％Ｃａ交換体
であり、０２．Ｎ２２成分混合ガスからＮ２を選択的に
吸着するものであって、空気条件下での０２の共吸着は
Ｎ２吸着の１０％以下と推定される。
は、ユニオンカーバイド社により実用化ビ きれたＮａ−Ａ型遮オライドの６０〜７０％Ｃａ交換体
であり、０２．Ｎ２２成分混合ガスからＮ２を選択的に
吸着するものであって、空気条件下での０２の共吸着は
Ｎ２吸着の１０％以下と推定される。
この吸着による０２．Ｎ２分離装置は中小型領域で有利
と前述したが、ＩＮｒ／のｏ２を製造するのに０．７５
〜Ｉ Ｋｗｈを必要とし、大容量深冷分離法で製造され
る０２の０．４５Ｋｗｈに比し消費電力は大きい。又装
置容量の増大に対するスケールメリットが少く。
と前述したが、ＩＮｒ／のｏ２を製造するのに０．７５
〜Ｉ Ｋｗｈを必要とし、大容量深冷分離法で製造され
る０２の０．４５Ｋｗｈに比し消費電力は大きい。又装
置容量の増大に対するスケールメリットが少く。
３．０００ Ｎｕ？−０２／ｈ以上の領域では深冷分離
法に混合できないといわれている。
法に混合できないといわれている。
従って、これら欠点についての改善方法が種々考えられ
るが２本発明に関連して改善方法を述べると以下のよう
な障害が通常出現する。
るが２本発明に関連して改善方法を述べると以下のよう
な障害が通常出現する。
先ず、消費電力の低減については、送風圧力を低くして
低圧で吸着操作を行なう事が考えられるが、 Ｎ２吸着
量が圧力にほぼ比例して低下する為、装置の＆ｌｉｋが
極めて増大する。次に、吸着量の増大を図る為に、低温
条件で吸着操作を行なう事が考えられるが、この場合は
Ｎ２吸着量は増大するものの吸着・脱着速度が著しく低
下する為、同一塔長ての製品ｏ２ａ度が室温時よりもか
えって低下してしまう。又温度の低下に伴ないＮ２吸着
時の０２共吸着量が上昇する為、動力原単位が漸次上昇
する。
低圧で吸着操作を行なう事が考えられるが、 Ｎ２吸着
量が圧力にほぼ比例して低下する為、装置の＆ｌｉｋが
極めて増大する。次に、吸着量の増大を図る為に、低温
条件で吸着操作を行なう事が考えられるが、この場合は
Ｎ２吸着量は増大するものの吸着・脱着速度が著しく低
下する為、同一塔長ての製品ｏ２ａ度が室温時よりもか
えって低下してしまう。又温度の低下に伴ないＮ２吸着
時の０２共吸着量が上昇する為、動力原単位が漸次上昇
する。
そこで既に本発明者らは、上記欠点を改善した低温、低
圧吸着条件下での高性能な０２．Ｎ２の分離方法につき
鋭意研究、実験を進める過程で。
圧吸着条件下での高性能な０２．Ｎ２の分離方法につき
鋭意研究、実験を進める過程で。
Ｎａ−Ｘ型ゼオライトに代表される鉱物名ナトリウムフ
ァウジアサイトは低温、低圧吸着条件下でＮ２吸着量が
増大するとともに実用的な範囲でのＮ２吸着速度の維持
が可能であり、かっＮ２吸着選択性の減少が小さいと七
を見出し、これに基づいた発明を既に特願昭５８−５４
６２６号として出願した＠ 以下、特願昭５８−５４６２６号に開示した発明の一実
施例について第１図を用いて説明する。
ァウジアサイトは低温、低圧吸着条件下でＮ２吸着量が
増大するとともに実用的な範囲でのＮ２吸着速度の維持
が可能であり、かっＮ２吸着選択性の減少が小さいと七
を見出し、これに基づいた発明を既に特願昭５８−５４
６２６号として出願した＠ 以下、特願昭５８−５４６２６号に開示した発明の一実
施例について第１図を用いて説明する。
人口側ラインｌを通じて圧縮機２で１．０５〜３ａｔａ
に加圧された空気は、流路３から脱湿脱ＣＯ２塔４に入
り、極めて清浄な加圧空気となる。流路３′の後流に設
置されたバルブ５は開となっており。
に加圧された空気は、流路３から脱湿脱ＣＯ２塔４に入
り、極めて清浄な加圧空気となる。流路３′の後流に設
置されたバルブ５は開となっており。
清浄な加圧空気は流路６及び開状態のバルブ７を通じて
吸着塔８に入る。吸着塔８に入った加圧空気はＮ２吸着
剤９でＮ２が吸着除去されて後方に行くに従がい０２濃
度が上昇する。この後加圧空気は開状態のバルブ１０．
１１．１２及びバルブ１１゜１２の間に挿入された製品
０２タンク１３を通じて製品０２として回収される。−
万製品０２の一部は流路１４の途中にある減圧弁１５で
減圧されて、開状態のバルブ１０′を通じて吸着塔８′
に入り吸着塔８′は開状態のバルブ１６及び流路１７を
通じて連結された真空ポンプ１８で減圧されひかれてお
り、この為吸着塔８′は空気流れと反対方向に製品０２
の一部が負圧状態で流れ、吸着塔８′中の吸着剤９′に
吸着されていたＮ２は容易に離脱され吸着剤９′は短時
間で再生される。吸着塔８のＮ２吸府剤９が飽和し、一
方吸着塔８′のＮ２吸着剤９′からＮ２が離脱して再生
が済むと１人口空気の流路６を６′に切り換え、今迄述
べた方法を交互に行なうと製品０２が連続的に回収でき
る。なお、入口の清浄な加圧空気のライン３′と離脱Ｎ
２を主成分とするガスライン１７の間は熱交換器１９で
、熱交換可能となっており、製品０２ライン２１と流路
３′との間も又熱交換器２２で熱交換可能となりている
。
吸着塔８に入る。吸着塔８に入った加圧空気はＮ２吸着
剤９でＮ２が吸着除去されて後方に行くに従がい０２濃
度が上昇する。この後加圧空気は開状態のバルブ１０．
１１．１２及びバルブ１１゜１２の間に挿入された製品
０２タンク１３を通じて製品０２として回収される。−
万製品０２の一部は流路１４の途中にある減圧弁１５で
減圧されて、開状態のバルブ１０′を通じて吸着塔８′
に入り吸着塔８′は開状態のバルブ１６及び流路１７を
通じて連結された真空ポンプ１８で減圧されひかれてお
り、この為吸着塔８′は空気流れと反対方向に製品０２
の一部が負圧状態で流れ、吸着塔８′中の吸着剤９′に
吸着されていたＮ２は容易に離脱され吸着剤９′は短時
間で再生される。吸着塔８のＮ２吸府剤９が飽和し、一
方吸着塔８′のＮ２吸着剤９′からＮ２が離脱して再生
が済むと１人口空気の流路６を６′に切り換え、今迄述
べた方法を交互に行なうと製品０２が連続的に回収でき
る。なお、入口の清浄な加圧空気のライン３′と離脱Ｎ
２を主成分とするガスライン１７の間は熱交換器１９で
、熱交換可能となっており、製品０２ライン２１と流路
３′との間も又熱交換器２２で熱交換可能となりている
。
又流路３′には圧縮式冷凍機２０が設置されている為、
極めて能率的に吸着塔８及び８′は冷却され低温条件に
設定される。なお、吸着塔の切り換えにあたっては、単
純に流路６から６′へ（又はその逆）切り換えるだけで
なく、切り換え直後の昇圧に伴なう入口空気の吹きぬけ
を防ぎかつ。
極めて能率的に吸着塔８及び８′は冷却され低温条件に
設定される。なお、吸着塔の切り換えにあたっては、単
純に流路６から６′へ（又はその逆）切り換えるだけで
なく、切り換え直後の昇圧に伴なう入口空気の吹きぬけ
を防ぎかつ。
吸着塔の後方に残存する０２及び前方の加圧空気の系外
への放出を最小にする為、先ず、バルブ１Ｇ、 １５．
１０’ を全開にして吸着直後の吸着塔８の後方の残存
０２を再生直後の吸着塔８′に一部移す。
への放出を最小にする為、先ず、バルブ１Ｇ、 １５．
１０’ を全開にして吸着直後の吸着塔８の後方の残存
０２を再生直後の吸着塔８′に一部移す。
この時吸着塔８の圧力をＰａ（ａｔａ）吸着塔８′の圧
力ヲＰ＋（ａｔａ） トス；Ｅ） ト、 均圧ｔ （Ｄ
圧ｆＪ ハ約”。＋Ｐ−’（ａｔａ）２ となる。この後約−−（ａｔａ）となった吸着塔８′は
バルブ１０．１１’を開として製品ｏ２タンク１３と吸
着塔を均圧化して吸着塔８′を更に高圧の０２で満たず
。製品０２タンク１３との均圧時の圧力ｐ２（ａｔａ）
は吸着塔８．８′の死谷緻（吸着塔内の吸着剤で占めら
れていない空間の容積）をＶ＋（Ｚ）、製品ｏ２タンク
の容はをＶｚ（ｔ）とし、均圧前の製品ｏ２タンク１３
の圧力をｐｏ（ａｔａ） Ｋはぼ等しいとすると、均と
なり、単に塔を切り換える時のＰ＋（ａｔａ）がらｐ。
力ヲＰ＋（ａｔａ） トス；Ｅ） ト、 均圧ｔ （Ｄ
圧ｆＪ ハ約”。＋Ｐ−’（ａｔａ）２ となる。この後約−−（ａｔａ）となった吸着塔８′は
バルブ１０．１１’を開として製品ｏ２タンク１３と吸
着塔を均圧化して吸着塔８′を更に高圧の０２で満たず
。製品０２タンク１３との均圧時の圧力ｐ２（ａｔａ）
は吸着塔８．８′の死谷緻（吸着塔内の吸着剤で占めら
れていない空間の容積）をＶ＋（Ｚ）、製品ｏ２タンク
の容はをＶｚ（ｔ）とし、均圧前の製品ｏ２タンク１３
の圧力をｐｏ（ａｔａ） Ｋはぼ等しいとすると、均と
なり、単に塔を切り換える時のＰ＋（ａｔａ）がらｐ。
（ａｔａ）への急速な昇圧に比べ２以上の操作ではＰｌ
（ａｔａ）、２（ａｔａ） 、 Ｐ２（ａｔａ） 、
’ ＰＧ（ａｔａ）とゆるやかに昇圧する為、昇圧時の
空気の吹き抜けを防止しつつ、脱着工程での残存０＋、
高圧空気の系外への故山を最小にする様な対策がａ（能
となっている。
（ａｔａ）、２（ａｔａ） 、 Ｐ２（ａｔａ） 、
’ ＰＧ（ａｔａ）とゆるやかに昇圧する為、昇圧時の
空気の吹き抜けを防止しつつ、脱着工程での残存０＋、
高圧空気の系外への故山を最小にする様な対策がａ（能
となっている。
以」−の操作方法で第１図に示した空気分離装置で空気
分離を行なった。装置の操作諸元を第１表に示す。
分離を行なった。装置の操作諸元を第１表に示す。
しかし、第１図に図示する圧力スイング方式の０２．
Ｎ２吸着分離方法では必ず製品酸素の一部は再生に使用
される。これは製品０２酸素の収率を下げかつ真空ポン
プ１８の消費動力を上昇させる事となった。
Ｎ２吸着分離方法では必ず製品酸素の一部は再生に使用
される。これは製品０２酸素の収率を下げかつ真空ポン
プ１８の消費動力を上昇させる事となった。
本発明者らは、この消費動力の向上対策が一つの大きな
解決課題と考え１棟々実験・検討の結果減圧弁を全開と
し、単に真空ポンプで吸着塔中のＮ２を脱着せしめる事
で、容易に再生か可能であることに見い出した。そして
、この為真空ポンプの消費動力として１０％程度の低減
。
解決課題と考え１棟々実験・検討の結果減圧弁を全開と
し、単に真空ポンプで吸着塔中のＮ２を脱着せしめる事
で、容易に再生か可能であることに見い出した。そして
、この為真空ポンプの消費動力として１０％程度の低減
。
製品回収率としては１０％程度の性能向上が計られるこ
ととなった。
ととなった。
すなわち１本発明とは、Ｎａ−Ｘに代表される鉱物名ナ
トリウムファウジャサイトを充填した少くとも２塔の吸
着塔において、室温以下の温度Ｆで、酸素及び窒素を主
成分とする混合気体を大気圧以」１３ａＬａ以トで吸着
塔に流入させて該混合気体に含まれる窒素を選択的に吸
着せしめ。
トリウムファウジャサイトを充填した少くとも２塔の吸
着塔において、室温以下の温度Ｆで、酸素及び窒素を主
成分とする混合気体を大気圧以」１３ａＬａ以トで吸着
塔に流入させて該混合気体に含まれる窒素を選択的に吸
着せしめ。
該吸着塔出口から高純度酸素又は酸素富化ガスを流出さ
せ、一方窒素を吸着した吸着塔を００８ａｔａ以上０．
５ ａｔａ 以１・に製品１す循環する事なく減圧せ以
下本発明の方法について実施例により詳細に説明する。
せ、一方窒素を吸着した吸着塔を００８ａｔａ以上０．
５ ａｔａ 以１・に製品１す循環する事なく減圧せ以
下本発明の方法について実施例により詳細に説明する。
実施例
本発明の有効性を実証する為第２図に示す空気分離装置
で空気からのＮａ−Ｘ等のす） ＩＪウムファウジャサ
イト系のＮ２吸着剤によるＱｚＪＩ２分離を試みた。
で空気からのＮａ−Ｘ等のす） ＩＪウムファウジャサ
イト系のＮ２吸着剤によるＱｚＪＩ２分離を試みた。
以下第２図に基づいて実施した内容を説明する。
入口側ライン１を通じて圧縮機２で１．０５〜３ ａｔ
ａに加圧された空気は、流路３から脱湿脱ＣＯ２塔４に
入り、極めて清浄な加圧空気となる。流路３′の後流に
設置されたバルブ５は開となっており。
ａに加圧された空気は、流路３から脱湿脱ＣＯ２塔４に
入り、極めて清浄な加圧空気となる。流路３′の後流に
設置されたバルブ５は開となっており。
清浄な加圧空気は流路６及び開状態のバルブ７を通じて
吸着塔８に入る。吸着塔８に入った加圧空気はＮ２吸着
剤９でＮ２が吸潰除去されて後方に行くに従がい０２濃
度が上昇する。この後加圧空気は開状態のバルブ１０，
１１．１２ 及びバルブ１１゜１２の間に押入された製
品０２り／りＮ３を通じて製品０２として回収される。
吸着塔８に入る。吸着塔８に入った加圧空気はＮ２吸着
剤９でＮ２が吸潰除去されて後方に行くに従がい０２濃
度が上昇する。この後加圧空気は開状態のバルブ１０，
１１．１２ 及びバルブ１１゜１２の間に押入された製
品０２り／りＮ３を通じて製品０２として回収される。
さて次に吸着塔８のＮ２吸着剤９が飽和し、一方吸着塔
８′のＮ２吸着剤９′からＮ２が離脱して再生が済むと
１人Ｌ１空気の流路６を６′に切り換え。
８′のＮ２吸着剤９′からＮ２が離脱して再生が済むと
１人Ｌ１空気の流路６を６′に切り換え。
今迄述べた方法を交互に行なうと製品０２が連続的に回
収できる。なお１人口の清浄な加圧空気のライン３′と
離脱Ｎ２を主成分とするガスライン１７０間は熱交換器
１９で、熱交換可能となっており、製品０２ライン２１
と流路３′との間も又熱交換器２２で熱交換可能となっ
ている。又流路３′には圧縮式冷凍機２０が設ｉａされ
ている為、極めて能率的に吸着塔８及び８′は冷却され
低温条件に設定される。なお、吸着塔の切シ換えにあた
っては、単純に流路６から６′へ（又はその逆）切り換
えるだけである。
収できる。なお１人口の清浄な加圧空気のライン３′と
離脱Ｎ２を主成分とするガスライン１７０間は熱交換器
１９で、熱交換可能となっており、製品０２ライン２１
と流路３′との間も又熱交換器２２で熱交換可能となっ
ている。又流路３′には圧縮式冷凍機２０が設ｉａされ
ている為、極めて能率的に吸着塔８及び８′は冷却され
低温条件に設定される。なお、吸着塔の切シ換えにあた
っては、単純に流路６から６′へ（又はその逆）切り換
えるだけである。
以」二の操作方法で第２回に示した空気分離装置で空気
分離を行なった。装置の操作諸元を第２表に示す。
分離を行なった。装置の操作諸元を第２表に示す。
第２表 吸着装置諸元
第２表の操作条件で空気から０２．Ｎ２を分離した。
阻
第１−および第１表に示す従来例と、第２図および第２
表に示す本発明の一実施例との実験結果を第３図以下に
要約する。以下ａＥ３図から遂次ナトリウムファウジャ
サイト系吸着剤（以−ＦＮａ−Ｘと記す）による空気か
らの圧力スイング式０２ 、Ｎ２吸着分離の従来の製品
ｏ２再循環のめる場合と今回の製品ｏ２再循環なく減圧
再生する場合の空気分離に対する主たる改善点を説明す
る。
表に示す本発明の一実施例との実験結果を第３図以下に
要約する。以下ａＥ３図から遂次ナトリウムファウジャ
サイト系吸着剤（以−ＦＮａ−Ｘと記す）による空気か
らの圧力スイング式０２ 、Ｎ２吸着分離の従来の製品
ｏ２再循環のめる場合と今回の製品ｏ２再循環なく減圧
再生する場合の空気分離に対する主たる改善点を説明す
る。
第３図は吸着圧力と動力原単位との関係を示すグラフで
あり、第３図に於いて、横軸は吸着圧力ｐｏ ａｔａ
、ＦＵ ’ｌ１ｌｌ ＆よｓｐｘｍ／ｈで０２を製造す
ルに必要な消費電力（暉）である。吸着剤としてＮａ−
Ｘ及びＣａ２／３−Ｎａ１／３ Ａ を使用し、温度２
０’Ｃ。
あり、第３図に於いて、横軸は吸着圧力ｐｏ ａｔａ
、ＦＵ ’ｌ１ｌｌ ＆よｓｐｘｍ／ｈで０２を製造す
ルに必要な消費電力（暉）である。吸着剤としてＮａ−
Ｘ及びＣａ２／３−Ｎａ１／３ Ａ を使用し、温度２
０’Ｃ。
脱着圧力Ｐ ｌ−”０．２ａ ｔ ａ 、塔内空筒速度
Ｕ ＝０．８ｃＷＶ′ａ ｅ Ｃ（出口規孕）に設定し
て、吸着塔圧力を１５〜４．５ａｔａに変更した時の消
費電力を調べだものである図中、○印は製品ｏ２再循環
のないものについて、■印は製品ｏ２再循環のあるもの
について示している。第３図から判るように製品ｏ２再
循ｉＲすることなく真空減圧再生しても何ら支障なく吸
着剤の再生が計られている事が判る。図中には従来の吸
着剤のデータであるＣ ａ ２／３−Ｎａ １／３−Ａ
の製品０２再循環のない場合の消費電力をＯ印でイ・」
記した。これは従来の実用化されたいがなる１４２吸看
剤を利用した空気分離方法においてもＮａ−Ｘが利用さ
れておらず、かつこの吸着剤では製品０２再循環の不用
な事は従来のいかなる文献にも記載されていない事から
も全く新しい事実といえる。
Ｕ ＝０．８ｃＷＶ′ａ ｅ Ｃ（出口規孕）に設定し
て、吸着塔圧力を１５〜４．５ａｔａに変更した時の消
費電力を調べだものである図中、○印は製品ｏ２再循環
のないものについて、■印は製品ｏ２再循環のあるもの
について示している。第３図から判るように製品ｏ２再
循ｉＲすることなく真空減圧再生しても何ら支障なく吸
着剤の再生が計られている事が判る。図中には従来の吸
着剤のデータであるＣ ａ ２／３−Ｎａ １／３−Ａ
の製品０２再循環のない場合の消費電力をＯ印でイ・」
記した。これは従来の実用化されたいがなる１４２吸看
剤を利用した空気分離方法においてもＮａ−Ｘが利用さ
れておらず、かつこの吸着剤では製品０２再循環の不用
な事は従来のいかなる文献にも記載されていない事から
も全く新しい事実といえる。
次に上記の有効性が成立する領域である吸着圧力Ｐ ｏ
＝１．５ ａ ｔ ａ 、空筒速Ｗ ＩＪ＝０．８ＣＩ
ＩＬ／ ｓｅｅ 、温度ｚＯ℃に操作条件を設定して吸
着剤としてＣａ ２／３ Ｎａ １／３−Ａ、Ｎａ−Ｘ
の各々について脱着圧力ｐ＋をＯ１〜０．５ａｔａ迄変
更してＮａ−Ｘについては製品０２再循環のある場合と
ない場合について動力原単位を測定しこれを第４図に示
しだ。第４図は脱着圧力と動力原単位との関係を示すグ
ラフである。
＝１．５ ａ ｔ ａ 、空筒速Ｗ ＩＪ＝０．８ＣＩ
ＩＬ／ ｓｅｅ 、温度ｚＯ℃に操作条件を設定して吸
着剤としてＣａ ２／３ Ｎａ １／３−Ａ、Ｎａ−Ｘ
の各々について脱着圧力ｐ＋をＯ１〜０．５ａｔａ迄変
更してＮａ−Ｘについては製品０２再循環のある場合と
ない場合について動力原単位を測定しこれを第４図に示
しだ。第４図は脱着圧力と動力原単位との関係を示すグ
ラフである。
第４図に於いて横軸は脱着圧力ｐｌ（ａｔａ）、縦軸は
（ＣＩＮｍ／ｈ 製造時の動力原単位を示す。図中○印
はＮＩＬ−Ｘの製品Ｏ２再循環のない場合、■印は製品
０２再循環のある場合について・印はＣ８イーＮａｌ／
３−Ａにりいて製品０２再循環ない場合の従来例の併記
を示している。深冷分離法による０２製造動力原単位が
０．４５〜０．６牌ｈ／Ｎｙ？ ０２であり、Ｎ２吸着
剤を用いた現行装置での分離による動力原単位が０．７
ＫＷ ｈ ／Ｎ ｍ’ Ｏｚ近傍を下限とする事及び
第４図から実用的な税源圧力としては、脱着圧に関連し
て、吸着剤のＮ２選択性は再生圧を低圧にする程上昇す
るが、真空ポンプの消費電力は逆０．２ に上昇する為、消費電力は脱着圧力が９＝Ｆ ａ ｔ
ａ付近で最小となるので０．０８ａｔａ〜０．５ａｔｔ
ｔの領域であり’ｌ！ｌに好ましくは０１〜０．３ａｔ
ａ近傍と思われる。
（ＣＩＮｍ／ｈ 製造時の動力原単位を示す。図中○印
はＮＩＬ−Ｘの製品Ｏ２再循環のない場合、■印は製品
０２再循環のある場合について・印はＣ８イーＮａｌ／
３−Ａにりいて製品０２再循環ない場合の従来例の併記
を示している。深冷分離法による０２製造動力原単位が
０．４５〜０．６牌ｈ／Ｎｙ？ ０２であり、Ｎ２吸着
剤を用いた現行装置での分離による動力原単位が０．７
ＫＷ ｈ ／Ｎ ｍ’ Ｏｚ近傍を下限とする事及び
第４図から実用的な税源圧力としては、脱着圧に関連し
て、吸着剤のＮ２選択性は再生圧を低圧にする程上昇す
るが、真空ポンプの消費電力は逆０．２ に上昇する為、消費電力は脱着圧力が９＝Ｆ ａ ｔ
ａ付近で最小となるので０．０８ａｔａ〜０．５ａｔｔ
ｔの領域であり’ｌ！ｌに好ましくは０１〜０．３ａｔ
ａ近傍と思われる。
次いで吸着塔を冷却条件に導き低温条件下での吸着分離
を試みた。これは、低温条件に設定する事により吸着ｌ
の上昇が一般的におこるので吸着時の破過帯が縮少し装
置の小型化と分離効率の向−ヒが期待できた為である。
を試みた。これは、低温条件に設定する事により吸着ｌ
の上昇が一般的におこるので吸着時の破過帯が縮少し装
置の小型化と分離効率の向−ヒが期待できた為である。
その他の操作条件を吸着圧力１．５ａｔａ、−Ａ生圧力
０．２ａｔａ、空筒速度Ｕ＝０．８園／ｓｅａに設定し
温度を室温から漸次低温へ下げてｏ２１Ｎ、ｒニアｈ
製造時の動力単位をめた。第５図は操作温度と動力原単
位との関係を示すグラフである。第５図において横軸は
温度、縦軸は動力原単位を示し○印はＮａ−Ｘの製品０
２再循環のある場合、Ｉ！Ｉ印は製品０２再循環のない
場合について、・印はＣａ２／３メ−１ＬＮａ １／３
−Ａの製品０２再循環ない場合について示している。第
５図かられかるようにＣａ ２／３−Ｎａ １／３−Ａ
では温度の低下に伴ないむしろ動力原単位が上昇してい
るのに対し、Ｎａ−Ｘでは温度の低下に伴ない動力原単
位は低下し続けた。又製品０２再循環のない事による効
率の低下は夕りどない。
０．２ａｔａ、空筒速度Ｕ＝０．８園／ｓｅａに設定し
温度を室温から漸次低温へ下げてｏ２１Ｎ、ｒニアｈ
製造時の動力単位をめた。第５図は操作温度と動力原単
位との関係を示すグラフである。第５図において横軸は
温度、縦軸は動力原単位を示し○印はＮａ−Ｘの製品０
２再循環のある場合、Ｉ！Ｉ印は製品０２再循環のない
場合について、・印はＣａ２／３メ−１ＬＮａ １／３
−Ａの製品０２再循環ない場合について示している。第
５図かられかるようにＣａ ２／３−Ｎａ １／３−Ａ
では温度の低下に伴ないむしろ動力原単位が上昇してい
るのに対し、Ｎａ−Ｘでは温度の低下に伴ない動力原単
位は低下し続けた。又製品０２再循環のない事による効
率の低下は夕りどない。
−６０℃迄の領域でのＮａ−Ｘの動力原単位を調べだが
空気の吸着分離に関して特に問題は発生しなかった。更
に、１次分系でのＮａ−Ｘの等圧データによると、−１
ｏｏ℃程度でもその有効性は失なわれない。しかしなが
ら、それ以下の温度では、 Ｎａ吸着時の０２の共吸着
が無視できなくなるので好ましくない。冷却手段につい
ては、特にこの温度領域での問題はなく、深冷分離装置
の冷却技術が共通して使える。
空気の吸着分離に関して特に問題は発生しなかった。更
に、１次分系でのＮａ−Ｘの等圧データによると、−１
ｏｏ℃程度でもその有効性は失なわれない。しかしなが
ら、それ以下の温度では、 Ｎａ吸着時の０２の共吸着
が無視できなくなるので好ましくない。冷却手段につい
ては、特にこの温度領域での問題はなく、深冷分離装置
の冷却技術が共通して使える。
低温領域でのＮａ−Ｘの性能の著しい向上及びＣａ ２
／３−Ｎ ａ １／３−Ａの不適合性は、吸着塔出口の
０２濃度にも表われる。第６図は温度と吸着塔出口０２
濃度との関係を示すグラフであり９図中横軸は渦電縦軸
は吸着塔出口０２濃度を示し○印はＮａ−Ｘの製品０２
丙循環なしについて、ｃ印はＣａ、）−Ｎａｌ／３−Ａ
の製品０２再循環のない場合について示している。操作
条件を吸着圧力Ｐ ｏ＝１．５ ａ ｔ ａ 、脱着圧
力ｐ ＋＝Ｑ２ａ ｔ ａ 、空筒速［Ｕ ＝＝０．４
〜ｏ、８ｃｍ／ｓ ｅ ｃに設定し、温度を低Ｆさせて
、吸着分離を行った。
／３−Ｎ ａ １／３−Ａの不適合性は、吸着塔出口の
０２濃度にも表われる。第６図は温度と吸着塔出口０２
濃度との関係を示すグラフであり９図中横軸は渦電縦軸
は吸着塔出口０２濃度を示し○印はＮａ−Ｘの製品０２
丙循環なしについて、ｃ印はＣａ、）−Ｎａｌ／３−Ａ
の製品０２再循環のない場合について示している。操作
条件を吸着圧力Ｐ ｏ＝１．５ ａ ｔ ａ 、脱着圧
力ｐ ＋＝Ｑ２ａ ｔ ａ 、空筒速［Ｕ ＝＝０．４
〜ｏ、８ｃｍ／ｓ ｅ ｃに設定し、温度を低Ｆさせて
、吸着分離を行った。
台
第６図の軸線はＵ ＝ ０．８ｃｒｎ／ ｓｅｅの場合
を示している。第６図から判るように、Ｃａ２／３−Ｎ
ａ１／３−Ａでは吸着塔出口０２ｄ１１度が低温域でも
殆ど増加しないのに対し、Ｎａ−Ｘでは、温度の低下に
伴ない０２ｇ１Ｊｔは急激に上昇している。更に空筒速
度０４ｃｒｎ７８ｅｃ、温度−３０℃の場合は、０２濃
度がＮ２吸着剤による空気分離の理論的上限である０２
濃度９４５％を超えて（残ガスアルゴン）９６％に到達
した。これは、この温度領域でのＮａ−Ｘの使用により
、アルゴンをも除去可能な高純度０２製造方法を新規に
導いたものである。又、このように低温側でのＮ２吸着
性能の改善が認められる事は、スケールアップに伴なう
塔内温度低下の問題に対してもかなりの負担軽減をして
いる事となる。
を示している。第６図から判るように、Ｃａ２／３−Ｎ
ａ１／３−Ａでは吸着塔出口０２ｄ１１度が低温域でも
殆ど増加しないのに対し、Ｎａ−Ｘでは、温度の低下に
伴ない０２ｇ１Ｊｔは急激に上昇している。更に空筒速
度０４ｃｒｎ７８ｅｃ、温度−３０℃の場合は、０２濃
度がＮ２吸着剤による空気分離の理論的上限である０２
濃度９４５％を超えて（残ガスアルゴン）９６％に到達
した。これは、この温度領域でのＮａ−Ｘの使用により
、アルゴンをも除去可能な高純度０２製造方法を新規に
導いたものである。又、このように低温側でのＮ２吸着
性能の改善が認められる事は、スケールアップに伴なう
塔内温度低下の問題に対してもかなりの負担軽減をして
いる事となる。
以上述べてきた事は、主として動力費、０２純度に関連
する事であるが９次に初期設備費に関連する項目につい
てのべる。第６図の操作条件即ち吸着圧力Ｐ ｏ＝ｌ、
５ ａ ｔ ａ 、脱着圧力ｐ ＋＝０．２ ａ ｔ
ａ 、空筒速［Ｕ＝０．８ｃＩｎ／／ｓｅ ｃでの毎時
ＩＮｍの０２を製造する場合の必要吸着剤量を第７図に
示した。第７図は温度と上記の吸着剤量との関係を示す
グラフであり９図中横軸は温度、縦軸は前述の毎時ｌＮ
ｍ’の０２を製造するに必要な吸着剤重量〔〜〕であり
、○印はＮａ−Ｘの製品０２再循３Ｊなしについて、Ｏ
印はＣａ ２／３−Ｎａ １／３−Ａの製品０２再循環
のない場合について示している。第７図から判るように
Ｃａ２／３−Ｎａ １／３−Ａが低温にしても吸着剤重
量が室温の場合の１０％程度しか節約できないのに対し
、Ｎａ−Ｘでは一３０℃で４５％程度節約できるｑｌと
なり装置費のかなりの部分を占める吸着剤の低減に使め
て効果が大きい。以上詳細に述べたように２本発明によ
れば、即ちＮａ−Ｘで代表される鉱物基ナトリウムファ
ウジャサイトを使用し、吸着工程圧力を３ ａｔａ以下
、脱着工程圧力を０．０８〜０．５ ａ ｔ ａの圧力
領域下におき、製品０２再循環する事なく室温以下の温
度域を利用して混合気体例えば空気の圧力スイング式吸
着分離を行えば、従来毎時Ｉ Ｎｍ’の０２を製造する
のに要する動力原単位が深冷分離法で０４５〜０．６Ｋ
Ｗ現行の吸着分離で０．７ＫＷ以上を要していたものを
、−挙に０．４ＫＷ近傍迄低減せしめ併せて吸着剤使用
量も現行の吸着剤法の５５％に低減し得る。
する事であるが９次に初期設備費に関連する項目につい
てのべる。第６図の操作条件即ち吸着圧力Ｐ ｏ＝ｌ、
５ ａ ｔ ａ 、脱着圧力ｐ ＋＝０．２ ａ ｔ
ａ 、空筒速［Ｕ＝０．８ｃＩｎ／／ｓｅ ｃでの毎時
ＩＮｍの０２を製造する場合の必要吸着剤量を第７図に
示した。第７図は温度と上記の吸着剤量との関係を示す
グラフであり９図中横軸は温度、縦軸は前述の毎時ｌＮ
ｍ’の０２を製造するに必要な吸着剤重量〔〜〕であり
、○印はＮａ−Ｘの製品０２再循３Ｊなしについて、Ｏ
印はＣａ ２／３−Ｎａ １／３−Ａの製品０２再循環
のない場合について示している。第７図から判るように
Ｃａ２／３−Ｎａ １／３−Ａが低温にしても吸着剤重
量が室温の場合の１０％程度しか節約できないのに対し
、Ｎａ−Ｘでは一３０℃で４５％程度節約できるｑｌと
なり装置費のかなりの部分を占める吸着剤の低減に使め
て効果が大きい。以上詳細に述べたように２本発明によ
れば、即ちＮａ−Ｘで代表される鉱物基ナトリウムファ
ウジャサイトを使用し、吸着工程圧力を３ ａｔａ以下
、脱着工程圧力を０．０８〜０．５ ａ ｔ ａの圧力
領域下におき、製品０２再循環する事なく室温以下の温
度域を利用して混合気体例えば空気の圧力スイング式吸
着分離を行えば、従来毎時Ｉ Ｎｍ’の０２を製造する
のに要する動力原単位が深冷分離法で０４５〜０．６Ｋ
Ｗ現行の吸着分離で０．７ＫＷ以上を要していたものを
、−挙に０．４ＫＷ近傍迄低減せしめ併せて吸着剤使用
量も現行の吸着剤法の５５％に低減し得る。
まだ、製品０２を再循項する事なく再生工程を行なうの
で、真空ポンプの消費電力としてはｌＯ係程度の低減、
また製品回収率としては１０％程度の性能向上が計られ
るのである。
で、真空ポンプの消費電力としてはｌＯ係程度の低減、
また製品回収率としては１０％程度の性能向上が計られ
るのである。
以上詳細に説明したように１本発明は所要の動力原単位
及び吸着剤；ｊｌが従来の吸着剤法に比べ少なく、産業
上非常に有用な混合気体からの酸素及び窒素の分離方法
を提案するものである。
及び吸着剤；ｊｌが従来の吸着剤法に比べ少なく、産業
上非常に有用な混合気体からの酸素及び窒素の分離方法
を提案するものである。
第１図は従来の分離方法を実施するのに用られる空気分
離装置の例示図、第２図は本発明の分離方法を実施する
のに用いられる空気分離装置の例示図、第３図は吸着圧
力と動力原単位との関係を示すグラフ、第４図は脱着圧
力と動力原単位との関係を示すグラフ、第５図は温度と
動力原単位との関係を示すグラフ、第６図は温度と吸着
塔出口０２濃度との関係を示すグラフ。 第７図は温度とＩＮｍ−Ｑ２／ｈを製造するに必要な吸
着剤との関係を示すグラフである。 ２・・・圧縮機、４・・・脱湿脱ＣＯｍ塔、８・・・吸
着塔。 １３・・・製品０２タンク、１Ｂ・・・真空ポツプ、２
０・・・圧縮式冷凍機。 第２図 第３図 吸着圧力Ｐ０ｒｏｆａ） 脱ｎＪＥ力Ｐｆ（ａｔａ） 第５０ 第６０ 泡 席 ｒ’ｃ） 第７図 、ｄｐ４１ 匈こ ′Ｓ？革 の一 温度 ｒ’ｃＪ 第１頁の続き ＠発明者福１）昭三 長崎重砲の浦町１番１号 三菱重工業株式会社長崎研究
所手続補正出（自発） 昭和５９年５月７ρ日 事件の表示 昭和５８年 特 許 願第２０４４０８ 号発明の名称 ０２製造装置の回収率向上方法 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内−’、ｌ’Ｄ ５＆１号
名 ｈ・（６２０）三菱重工業株式会社代 理 人 す １１１ン 」 藩 補正の対象 １、 明細書第５ｊｊ第１４行の「バルブ１６」を「バ
ルブ１６′」と補正する。 λ 明細這第７頁第１５行の「残存０１」を「残存へ」
と補正する。 ３、 明細書第１１頁第２行〜第５行の「一方吸着塔８
′の・・・・・・回収できる。」をつぎのように補正す
る。 「一方その間吸着塔８′に関して、バルブ１０′。 １６を閉じ、バルブ１６′を開いて真空ポンプ１８によ
り吸着塔８′を減圧に導いてＮ２吸着剤９′からＮ２が
離脱して流路１７．真空ポンプ１８により糸外に放出さ
れて再生が終了する。その後、バルブ７．７’、１１を
閉じ、バルブｊＯ，１０’を開くと、吸着塔８の後方に
残存する高濃度０２は。 減圧状態の吸着塔８′に移行して回収される。この時の
塔８と８′の圧力は＃１ぼ等しい。この後入口空気の流
路を６から６′に切り換え、今迄述べた方法を交互に行
なうと製品０２が連続的に回収できる。」 ４、 明細書第１１頁第１５行と第１６行の間に次の文
を挿入する。 ［なし、先に述べた様に製品０２の一部を分岐して再生
工程にある吸着塔をパージする必要のない事はいうまで
も／、Ｃい。１ ５ 明細−１第１１工１ｉ第１６行の「第２回」を「第
２図」と補正する。 ６、 第１図を別添の図面の第１図のように補正する。 ７．１！２１”？ｌを別添の図面の第２図のように補正
する。
離装置の例示図、第２図は本発明の分離方法を実施する
のに用いられる空気分離装置の例示図、第３図は吸着圧
力と動力原単位との関係を示すグラフ、第４図は脱着圧
力と動力原単位との関係を示すグラフ、第５図は温度と
動力原単位との関係を示すグラフ、第６図は温度と吸着
塔出口０２濃度との関係を示すグラフ。 第７図は温度とＩＮｍ−Ｑ２／ｈを製造するに必要な吸
着剤との関係を示すグラフである。 ２・・・圧縮機、４・・・脱湿脱ＣＯｍ塔、８・・・吸
着塔。 １３・・・製品０２タンク、１Ｂ・・・真空ポツプ、２
０・・・圧縮式冷凍機。 第２図 第３図 吸着圧力Ｐ０ｒｏｆａ） 脱ｎＪＥ力Ｐｆ（ａｔａ） 第５０ 第６０ 泡 席 ｒ’ｃ） 第７図 、ｄｐ４１ 匈こ ′Ｓ？革 の一 温度 ｒ’ｃＪ 第１頁の続き ＠発明者福１）昭三 長崎重砲の浦町１番１号 三菱重工業株式会社長崎研究
所手続補正出（自発） 昭和５９年５月７ρ日 事件の表示 昭和５８年 特 許 願第２０４４０８ 号発明の名称 ０２製造装置の回収率向上方法 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内−’、ｌ’Ｄ ５＆１号
名 ｈ・（６２０）三菱重工業株式会社代 理 人 す １１１ン 」 藩 補正の対象 １、 明細書第５ｊｊ第１４行の「バルブ１６」を「バ
ルブ１６′」と補正する。 λ 明細這第７頁第１５行の「残存０１」を「残存へ」
と補正する。 ３、 明細書第１１頁第２行〜第５行の「一方吸着塔８
′の・・・・・・回収できる。」をつぎのように補正す
る。 「一方その間吸着塔８′に関して、バルブ１０′。 １６を閉じ、バルブ１６′を開いて真空ポンプ１８によ
り吸着塔８′を減圧に導いてＮ２吸着剤９′からＮ２が
離脱して流路１７．真空ポンプ１８により糸外に放出さ
れて再生が終了する。その後、バルブ７．７’、１１を
閉じ、バルブｊＯ，１０’を開くと、吸着塔８の後方に
残存する高濃度０２は。 減圧状態の吸着塔８′に移行して回収される。この時の
塔８と８′の圧力は＃１ぼ等しい。この後入口空気の流
路を６から６′に切り換え、今迄述べた方法を交互に行
なうと製品０２が連続的に回収できる。」 ４、 明細書第１１頁第１５行と第１６行の間に次の文
を挿入する。 ［なし、先に述べた様に製品０２の一部を分岐して再生
工程にある吸着塔をパージする必要のない事はいうまで
も／、Ｃい。１ ５ 明細−１第１１工１ｉ第１６行の「第２回」を「第
２図」と補正する。 ６、 第１図を別添の図面の第１図のように補正する。 ７．１！２１”？ｌを別添の図面の第２図のように補正
する。
Claims (1)
- Ｎａ −Ｘ に代表される鉱物名ナトリウムファウジャ
サイトを充填した少くとも２塔の吸着塔において、室温
以下の温度下で、酸素及び窒素を主成分とする混合気体
を大気圧以上３ ａｔａ 以下で吸着塔に流入させて該
混合気体に含まれる窒素を選択的に吸着せしめ、該吸着
塔出口から高純度酸素又は酸素富化ガスを流出させ、一
方窒素を吸着した吸着塔を０．０８ａｔａ以上０．５ａ
ｔａ以下に製品再循環する事なく減圧せしめて再生する
ことを特徴とする０□製造装置の回収率向上方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58204408A JPS6096509A (ja) | 1983-10-31 | 1983-10-31 | Ｏ↓２製造装置の回収率向上方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58204408A JPS6096509A (ja) | 1983-10-31 | 1983-10-31 | Ｏ↓２製造装置の回収率向上方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6096509A true JPS6096509A (ja) | 1985-05-30 |
Family
ID=16490049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58204408A Pending JPS6096509A (ja) | 1983-10-31 | 1983-10-31 | Ｏ↓２製造装置の回収率向上方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6096509A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5132600A (ja) * | 1974-09-12 | 1976-03-19 | Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd | Koresuterooruobunrisuruhoho |
| JPS5588823A (en) * | 1978-12-27 | 1980-07-04 | Union Carbide Corp | Multiplae bed rapid pressure amplitude adsorption of oxygen |
-
1983
- 1983-10-31 JP JP58204408A patent/JPS6096509A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5132600A (ja) * | 1974-09-12 | 1976-03-19 | Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd | Koresuterooruobunrisuruhoho |
| JPS5588823A (en) * | 1978-12-27 | 1980-07-04 | Union Carbide Corp | Multiplae bed rapid pressure amplitude adsorption of oxygen |
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