TW310311B - - Google Patents

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A 7 B? 五、發明説明（1 ) [技術領域] 本發明係闞於根據壓力握動暇附方式（P r e s s u r· e s w U g adsorption method)之氮氣富化氣髓之分難方法。更具體 言之，本發明係將所生成製品氮氣氣髑之純度提高至 99.999¾而改良之根壓力攞動吸附方式之氮氣富化氣龌之 分離方法。 本說明軎中氮氣氣艚之純度 > 係表示相對於製品氣髓全 體，氮氣及氯氣之合計之比率。 [背景技術] 在從Μ氧氣及攏氣為主成份之空氣的混合氣髏缠鑛獲得 氮氣富化之氣級的方法，係使用具有充填作為吸附床材料 之碳分子鋪（CMS : Carbon Μ ο I e c u 1 a r S i e v e )之複數個吸 附槽之裝置*顒序重覆進行吸附製程及再生製程（脫除 desorption)係廣為周知。此方法係利用藕壓力來變動CMS 之氧氣吸附力者。 經濟部中央標準局員工消费合作社印裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一般，CMS具有懕力愈高則氣氣吸附力《加之性質。將 空氣Μ高壓流至充填該CMS之吸附播時|空氣中之氧氣吸 附於CMS，结果生成氮氣濃度高之氣艚。相反地，使該吸 附權藉由常壓排氣或興空排氣*降低播内壓力，使氧氣從 CMS脫除時，可使該CMS再生。 在所諝之多檷型壓力攝動吸附方式之氮氣氣艚分離方法 中，在一方之吸附播中進行吸附製程並產生«氣*化氣體 之際•在另一方之吸附補中則進行再生製程。因此，藉由 該等製程之相互重複，可經常從任一哦附權產生氣氣窗化 本紙張尺度逋用中國國家梯率（CNS ) Λ4规格（210 :< 297公蝰）

A 7 IP 五、發明説明（2 ) 氣體，而可達成氮氣富化氣髓生成之壤鑛性。 如此之壓力攫動吸附方式之観氣氣髑分離方法，其具有 可獲得比較簡便且廉價之Μ氣富化氣鱷之優點。但是，與 氣化液態氣而獾得工業上使用之氮氣氣體之場合比較•其 有難Κ使生成氣體之氮氣鈍度提高之困雞存在。至目前為 止，在根搣壓力搌動吸附方式之氮氣分離中•為提高覩氣 氣體之鈍度雖歷經各種努力，卻無法獲致充分的效果。尤 其是，在使用進行常壓再生之簡犟裝置之場合，娜品氮氣 鈍度99.9¾之程度為其界隈。 例如，在日本專利特公平5-32087號公報*有提案在進 行常懕再生之壓力擺動吸附方式之氮氣氣體分離中•使其 產生氣體之氮氣純度提高至99.91之方法。該方法之第一 特擞為，在進行常壓再生製程之吸附權*使來自其出口側 Μ規定流量流過高純度之製品氮氣氣髓。第二特繳為，在 所謂之均懕操作後，在要開始吸附製程之吸附懵，使來自 製品貯檷之高純度氮氣氣體逆流，使該吸附權藉由高純度 之氮氣氣體預先加壓。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 上述之第一特激係藉將所謂高純度氮氣氣鎇作為濟洗氣 體流至再生中之吸附播，使CMS之再生效率提高之方法， 廣為周知。又，上述之第二特繳，在採用無法利用濟洗之 真空再生之情形，作為提高製S氣黼鈍度之方法，亦臢為 周知。而上述公報所提粟之方法像由上述躅知特激之組合 ，係在進行常懕再生之根據壓力攥動吸附方式之氣氣氣腰 分離中，使鼯氣氣臞純度更加提高，而成功者。但是 > 如 5 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公缓） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（3 ) 上述，即使採用上述公報所揭示之方法，製品氯氣之純度 界限為99. 9¾。 本發明之目的係提供一種氮氣富化氣艚之分離方法，在 進行常懕再生之比較簡便之壓力攞動吸附方式中，使氮氣 純度可進而提高至99.999¾之氮氣富化氣髄之分鼸方法者〇 [發明之揭示] 依照本發明之第一態樣，係據供一種根據壓力攫動吸附 播；均壓播；相對於此均壓權《纖過止回閥而連接之製品 貯播，之根據壓力擺動吸附方式之氮氣富化氣黼分離裝置 ，使加壓吸附製程*常壓再生製程交互地遒覆進行，而從 Μ氮氣及氣體為主成分之原料氣黼獾得95〜99.9991之氮 氣富化氣體之方法中，其為提供一種根據懕力攝_吸附方 式之氮氣富化氣髓分離方法，其特徽為含有下述步驟： (a) 從在於再生製程之一涸吸附禰出口側，使上述均壓 槽内之高純度氮氣氣體Μ規定流量流過* (b) 使再生製程结束之前述一吸附檷及吸附製程结束 之另一個吸附檷之出口側彼此互相連通，且藉由前述甬吸 附槽入口側之開放，利用兩吸附播之壓力差，使前述另一 個吸附樓内之比較高濃度之氮氣氣體之一部份移動至前述 該一吸附檷出口脚，同時，藉由前述-部份之氣氣氣體使 前述該一吸附播内之氣髓從入口側排氣* (c) 使上述步驟（b)進行一定時闢之後，從前述該一吸附 播之出口俩，使上述均壓檐内之高純度氣髑逆流規定之量 •同時，藉從該一吸附檷入口側供給原料氯髑*可使該 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) Λ4規格（210;< 297公t ) 6 --------!批衣------ir------1, (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

SxCSil A 7 五、發明説明（4 ) 一吸附槽内M力上升《藉由持鱺供給連續的原料氣艟，而 使該一吸附槽轉變至吸附製程者。 更具體說明之，在步驟（a)(常壓再生製程）中，在於常 懕再生製程之吸附播，由來自均臛槽之高純度氮氣氣驩所 濟洗，藉以高提高其再生效率《此意味蕃，在該吸附播變 換成吸附製程之時，使吸附效率提高者。 在步驟（b)(均壓開放製程）中，並非僅使各吸附播之出 口側彼此相埋通，而亦從兩吸附播之入口側排氣。其結果 ，由於兩吸附權之壓力差《將從醱附製程結柬一方之吸附 播之氮氣湄度比較高的氣艘，移動至再生製程结束一方之 吸附槽出口側•藉此，或是在再生製程之後*因而可將殘 留於吸附檑内富於氣氣之氣體從人口側完全逐出。再者， 該吸附檐內壓力較上述均壓播之壓力為低，因此，使來自 均壓播之高純度氮氣氣糴被導入《而可Μ高純度氮氣氣艚 充滿該吸附播内部之出口側區域* 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 最後在步驟（c)(升壓製程4圾附_程）中*使上述再生 製程结束而要變換成吸附製程之吸附欉 > 從比較低壓，為 要瞬間進行有效率的吸附，可高至充分的壓力。而且，升 懕可由來自均壓檷之高鈍度氮氣氣髑之逆流；及來自原料 氣體人口側之供給而達成，故在上述步驟（b)中，該吸附 檑内部之出口側區域業已充滿裹純度羝氣氣艚I與此相輔 相成，在連續產生之吸附製程中 > 氪氣氣驩Μ外之不純物 氣體幾乎不會绲入製品氣黼而輸_至均壓播。 如此，依照本發明，係使用採用常壓再生之比較Μ便的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规格210Χ297公釐） B7 五、發明説明（5 ) 多播型壓力搨動吸附方式之氮無富化氣髏分離裝置，同時 可埋鑛的生成極為高純度（例如99.999¾)之觀氣富化氣體 。該氮氣鈍度與氣化液戆氣所用者比較，《不遜色，在使 用高鈍度氮氣氣黼為必要之工業领域之貢獻極大。 K下，根據圈式，說明本發明之較佳實施例*該等實施 例僅為例示，並非限定本發明之範画者。 [圔式之簡單說明] 圖1為根據本發明壓力攫_吸附方式之氮氣氣鱅富化装 置之第一實施例構成·。 匾2為根據本發明壓力擺動吸附方式之氮氣氣餳富化裝 置之第二貢胞例構成·。 園3表示第二《施例之吸附（脫除）製程圈。 圖4表示第二實施例之均懕開放製程圈。 圈5表示第二實施例升壓逆洗乃至脫除（吸附）製程圈。 圖6為簧施比較例1之方法用的裝置構成圈。 [元件編號之說明] (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝- 經濟部中央標準局貝工消费合作社印裝 1 —» 個 吸 附 播 P 1£1) -csr) 汽門 P 2 另 一 個 吸 附 播 SVI Μ — 短 w m 3 均 壓 檷 S5/2 %τ 一 —— 短 Ή 閥 4 製 品 貯 權 5 消 聲 器 6〜11 閥 12 均 壓 臀 路 之 闥 13 〜15 止 回 闕 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（_210'Χ297公鏟_ ) 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 A 7 EH五、發明説明（6 ) 16〜17 孔口 [霣腌發明之最佳形態] Μ下，參照圈面具體銳明本發明之較佳貢_例。 苜先，圈1表示有闞本發明第一實施例之二播型壓力攝 動吸附方式之氯氣富化氣體分賺裝置。 第一寘施例之裝置具餚一個峨附樓1及另一儷吸附播2。 碳分子蹄（CMS)充填於該等各吸附播2内而形成吸附床。 各吸附播1，2之出口俩係透過具有開閉閥10* 11之製品管 路連接至均壓播3。該均靨播3又透過具有止回閥13之管路 連接至製品貯槽4。上述止回閥13儷容許從均壓播3至製品 貯播4之氣髓移動。製品貯播4內之高純度氮親氣黼•透過 E管供應缠當的工業利用。 從各吸附播1，2出口側各別延伸之製品管路，在比上述 各開閉閥10，11所設置之部位更接近吸附信之部位，藕著 具有開閉閥12之均壓管而互相纏接。又，從上逑均壓權3 ，有將其中間各具有止Θ閥14> 15及孔口（oritice)16· 17之濟洗管路延伸，而通接從各吸附槽1· 2之出口側所延 伸之製品管路。上述各止回閥14 > 15僅容許從均壓播3往 各吸附播1，2之出口側濟洗氣讎之移動。孔口 16，丨7可限 制淸洗氣艚之流量。又|對各孔口 1 δ * 1 7之設置於分枝之 兩淸洗管路 > 而代之Μ，在濟洗管路中之均壓權3所逋接 之非分枝部份*設置單一之孔口亦佳。 在各吸附榷1，2之入口側，連接具有各鬮聞《6* 8之原 料氣邇供給管路。又，具有各闢_闢7· 9之排氣管路亦遽 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Ψ n_lla n^i fan mV ffm» nv^i mt —am 裝- 丁 -1°

L 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210x 297公缓） 9 3xG3il A 7 R7 五、發明説明（7 ) 接於各吸附襦1，2之人口側，讅等排氣管路通過濟轚器開 放於常壓外部。 其次，說明使用上述裝置之氮氯富化氣黼分離方法之各 步驟。 [步驟U)] 目前一個吸附榷1在於吸附製程，而另一個吸附播2在於 再生製程。基於此假設之步驟U)，W於該一吸附樓1，閥 6，10為開，而閥7為閉。闞於另一個嗷附螬2，閥8* 11為 閉，閥9為開。又，均壓管路之_ 12為閉。 在該一吸附播1，Μ空氣等之氮氣及氧為主成份之原料氣 體，在該一吸附槽1内之最高到達壓力至少為5.0“/ cb2 G (G:計示壓力 gauge pressure)M 上 * 例如成為 6.5Kg/ciBs G，而透過原料氣艚供給管路乃至鬬6供給之。在該一吸附 榷1内，原料氣體中之氣氣被吸附之结果•被氮氣富化之 製品氣體透過製品管路及至閥10而_送至均懕播3。在此 情形，製品貯播4内之壓力亦成為6.5Kg /cm2 G。該壓力即 使在均壓檷3之壓力降低時，亦可藉止回閥13而保持。 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一方面*另一個吸附檑2，其出口側儀透過排氣管路乃 至閥9而開放於常懕外部，因此，該另一個吸附播内之懕 力甚至低於大氣®。由於懕力如此的低*吸附於吸附床之 氣氣脫除而排氣。其结果，該另一個吸附檐2M可進行重 覆吸附製程之方式再生。 在該另一翻吸附權2再生之際*該另一澜暇附權2内之壓 力較上述均壓播3内之壓力為低•故邈通清洗管路使均壓 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4現格（210X297公f ) - J 〇 - 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（〇>«)戍4規格(:210';<297公縫） B? 五、發明説明（8 ) 榴3内之高純度氰氣氣黼等入該S —儀吸附播2之出口側。 其結果，賴高純度氮氣氣艚，更為促進上述吸附床之氧氣 脫除，使再生效率提高。要透通濟洗管路流經之高純度氮 氣氣驩之流虽，除了考慮氮氣富化氣驩之生成效率及收率 (yield)K外，比由一個吸附檑1所生成氮氣富化氣醣之全 量更少之範画内，按照孔口 17來設定缠當之流量。 該一吸附播1内之吸附床若接近吸附界隈時•則移至下 一步驟（b)。 [步驟（b)] 在步驟（b)中，各閥成為下列之狀隳。翮於一髑圾附檷1 ，關閉閥6，閥10，打開閥7。黼於另一個吸附播2，_閉 閥8，11，打開閥9»又，打開暇附管路之_12* Μ步驟 (a)之變化來說，閥6，10打關變換成闞閉，蘭7從闕閉變 換成打開*閥12從闞閉變換成打開，而相關於吸附檷2之 閥8，9，11則仍然維持步驟（a )狀懸，其結果，各吸附播 1，2之出口側透_均壓管路及_12而使之埋通，同時各吸 附懵1，2之入口側透過各排氣管路乃至閥7，9而在常壓為 開放。 如此在各閥變換之最初，該一吸附檷1之顧力之一方較 另一個吸附播2之壓力為高，故殘存於該一吸附播1出口側 之氮氣漉度比較高之氣钃，係由兩吸附镏1* 2之臞力差* 透過均懕管路乃至閥12而移動至Μ —儷吸附播2之出口俩 。藉此，因兩檷1· 2之壓力較大氣壓力為高•故從兩暇附 播1，2之入口側進行排氣。 11 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

B7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 五、發明説明（9 ) 就該另一個吸附播2而言，在上述步驟（a)之再生製程， 殘留於出口側之可能性大的氣氣濃度比較寤的氣髑•藉由 上述氣髑移動所產生之氮氣濃度高的氣體之導入出口側， 經過排氣管路而被出逐出外都。再者，在此狀態_，由於 該另一涸吸附懵2之壓力較均壓播3之壓力為低，故透通清 洗管路使高純度氮氣氣髑從出口侧導人，其結果*該另一 個吸附權2内部之出口側區域，就會被蔺鈍度氮氣氣髏所 充滿。 一方面，就該一吸附僭1而言，藉由其入口側為關放於 常颳外部，再生製程之-部份將會實質地關始，藉此可期 待再生效率之改善。 該步驟（b)為，使持續規定時間*並移至次一步驟（C)。 步驟（b)之持續時間，可使一個吸附播1及另一個吸附播2 之壓力之絕對壓力比在0.05〜0.95之範圍内，適當地設定。 [步驟U)] 在步驟（c)，與步驟（a>相反*使一儷吸附榷1進行再生 製程，使另一個吸附播2進行吸附製程而潘揮各闕之狀態 。亦即，相閫於該一吸附播1·闞閉闕6* 10*打開閥7。 相闞於該另一個吸附權2·打開閥吸附播8* 11，闕9 。又，使均壓管路之閥12闞閉。由步驟（b)之變化論及此 ，係使閥12由開變成黼*閥8· 1]由關變成關，閫9由關變 成闞，一方面，關於該一吸附螬1之閥6，7，10則維持與 步驟（b)同樣之狀態。 期等閥變換之最初，由於另-鑭吸附榷2之懕力為低· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（21〇X29"?i"il ^ ~ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝.

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SxGSii A? B_7 五、發明説明（l〇 ) 故從均壓播3之高純度氮氣氣黼透過製品管路乃至闕η， 從出口側逆流，同時，從入口供給原料氣體•在一瞬間權 内壓力則提高至適於吸附之壓力《從均壓播3而來之高純 度氮氣之逆流量，係依該均壓禱3之容量而定。但是*在 逆流结束的時候*該另一個吸附播2之壓力為至少吸附製 程所示，在最高到達壓力之40IM上但未滿60¾，最佳是50 〜55¾，須由上述高純度氮氣之逆流量決定。亦可依原料 氣驩供給能力而定，而均壓榷3之容量•希望是吸附播容 量之0.25〜2.5倍之範圃。又，至上述逆流停止之時之氮 氣亩化氣體之逆流悬及原料氣鱺之供給量之比，希望是在 1 : 2〜2 : 1之範圍。 由上述高鈍度氮氣氣體之逆流*均壓懵3之壓力降低， 但此壓力低下之影響•並不及於製品貯槽而止回閥13 為介裝於兩檑3，4間，其结果·可極力抑制製品貯樓4之 壓力變動，而有肋於氮氣富化氣髓之穩定的供給。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 與上述高純度氮氣氣體之逆流同時，由於從入口側供給 原料氣體，使該吸附槽2轉變至吸附製程。其結果，攏氣 富化之製品氣體*透過製品管路，鑰送至均壓樓3乃至製 品貯槽4。 一方面*在一個吸附檐1進行再生製程。在此製程中從 均壓槽3透過淸洗管路使高純度氮氣氯體Μ規定流置滾動 ，而提高再生效率之作用，在上述步驟（a )中，與闞於另 一個吸附權2所說明者相同。又，在步驟（b)中，一涸吸附 榷1之下部業已開放於常壓外部，藉此•使再生製程之一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规格?~2丨1 :—13 —- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 B? 五、發明説明（1 1 ) 部份業已開始者，及有肋於提高該一吸附播1之再生效率 者，亦與前述者相同。 「由Μ上之方法，步驟（b)與習知此種之懕力攞動吸附方 式之氣體分雛中之所謂均壓製程比較*特擞上為不同•而 大有助益於將同步驟（b)之氮氣純度提高至99. 9991。亦即 ，再生製程结束之吸附樓*特別是人口側所殘存之多量脫 除氧氣，透過均壓管路*藉由已從一方之吸附檷之出口側 所輪送之氮氣濃度比較蔺之氣黼•而大致完整地被逐出檐 外。藉此，可消除胆害使氮氣純度提高至9 9. 91之要因」。 不僅如此，在該步骤（b)中，藉由透||淸洗管路所供給之 高純度氮氯氣體，使該吸附權内部之出口側區域充滿，在 後續之吸附製程之最初，使得不純物混入製品氣體中之可 能性激減。 再者，在步驟（c)中，從均壓權3之高鈍度獗氣氣艘從該 吸附播之出口側逆流。同時•從入口側亦導入原枓氣髓* 但藉由從出口側及入口側所同峙導入之高壓觀體，使該吸 附槽一瞬間提高至適於吸附之壓力。如前述*在步骤（b) 中，該吸附播之出口側匾域業已由高純度氮氣氣體所充滿 ，故使該氮氣氣體進而推進至入口側•可進行上述高純度 氮氣氣體之逆流，结果•原料氣騸中之氣粼成為不純物* 混入製品氣體中之可能性，亦可大致完全的排除。 如此，依上述方法，在從再生製程轉變至吸附製程之際 所易產生之不純物氣髑之製品*髓中之绲入可能性可大致 完全地消除，其结果*使99.99 9 %之高純度之達成 > 首先 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210_Χ 297公蝽） -1 A - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

31C311 A? B.7 五、發明説明（12 ) 成為可能。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖2至圖5表示有關本發明第二實施例之二權型壓力擺動 吸附方式之氮氣富化氣髓分離裝置。該第二實施例與讕1 所示之第一®施例主要有下列之不同點。首先第一主要的 不同點為，在第一實施例中，將連接各吸附權1，2入口側 之具有各原料氣體供給管路之各開閉闕6，8 ;及連接各吸 附權入口側之具有排氣管路之各開閉闕7，9，替代Μ第二 實施例中，具有五個汽門口 P t ，P , (i)，Ρ : (ί)，P i P i⑴之第一短管閥SV 1。第二主要的不同點為，在第一賨 施例中，將具有連接各吸附播出口側及均壓權之間之各製 品管路的各開閉闥10，11，及具有上述均臛權之開閉閥12 ，替代以第二實施例中，具有五個汽門口 P z (|)，P 2 w， P 2 (¾) - P 2 u) * P 2 之第二短管闢 S V 2。 經濟部中央標準局貝工消费合作社印51 如圖2所示，在第一短管閥SV1 (第一 4方向開閉閥）之一 方之側*形成有連接原料氣體供給管路之第一汽門口 P t u) ，及連接排氣管路之第二及第Ξ汽門口 P t fi)，P i w。又， 在第一短管閥SV1另一方之側，相對於各該一吸附槽1及另 —涸吸附權2之入口 *配置有透過管路埋接之第四汽門口 P i〔4)及第五汽門口 Ρ 在上述排氣管路，與第一實施例 相同，介裝有消聲器5。 在上述第一短管_ S V 1中，在第一汽門口 P 1 (,：>，及第四 汽門口 Pt 之間形成相當於_1之符號6的開閉閥*在第一 汽門口 P t⑴及第五汽門口 P t 之間形成相當於圓1之符號 8之開閉閥。再者，在第二汽鬥α p, y及第四汽門口 p,⑷ 1 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Λ4規格ί 2丨0'〆297公縷） 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 Λ 7 五、發明説明（13 ) 之間形成相當於圖1之符號7的圈閉闕·在第三汽門口 P t 及第五汽門口 P t 之間形成相當於圖1之符號9的開 閉闕。 一方面，在第二短管閥SV2之一方之側，配置分別連接 於一個吸附懵1及另一個吸附檷2之出口側所延伸之製品管 路之第一汽門口 P 2 〇)及第二汽門口 P 2 W。又，在第二短管 閥SVZ之另一方之側，配置透過管路而連接均壓播3之第三 汽門口 Pz〇);及透過均壓管路為互相缠接之第四汽門口 P 2 (4)及第五汽門口 P 2 (r)。在备製品管路，與_ 1之實施 例同樣，從均壓播3延伸之清洗管路之分枝部份為合流， 在各分枝部份設置止画闕14，一方面，在清洗管路之 非分枝部份，設有單一的孔口 16'，在第二實施例，此點 亦與圖1之第一實施例（設置2個孔口 16，17>不同。 在上述第二短管閥S V 2，在第一汽門口 P 2⑴及第三汽門 口 P 2 〇)之間，設有相當於圖1符號1 0之開閉_，在第二 汽門口 P 2 Θ及第三汽門口 P 2 之間設有相當於圓1符號 1 1之開閉閥。再者，在第一汽門口 P 2 (,)及第四汽門口 P 2 W之間，及第二汽門口 P z (：»)及第五汽門口 P2…之間 ，形成共通的相當於圈丨符號12之開閉閥。 此第二實施例中其他之構成•與圖〗所示第一霣施例相 同，使用該第二實施例之装置來實豳氮氣富化氣體分離方 法之埸合•裝置係如下述之方式動作> [步驟（a)] 目前，一個吸附檐1在吸附_程*而另一儒吸附檐2在再 本紙張尺度適用中國國家橾準（CMS ) A4現格（210>'297分缝） -1 6 (請先閲績背面之注意事項再填寫本頁) •裝

.1T Λ 7 Λ 7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五、發明説明（14 ) 生製程。基於此假設，在步驟（a)，第一短管闢SV1及第二 短管閥SV2，係成為圖3所示之_作狀態。在一個吸附檷1 之入口側，透過第一短管閥SV»之第一汽門口 Ριυ)及第四 汽門口 PU4，原料氣讎為Μ該一吸附播1内之最高到達懕力 至少5.0ks/cn2 GW上之，例如6.5ks/em2 G之方式供給。 在該一吸附播1内原料氣體中之氣氣被吸附，結果* Μ氣 所富化之製品氣髓*從該一吸附播1之出口側*透通第二 短管閥SV2之第一汽門口 Pwu及第三汽門口 Ρ2 (0而輸送至 均壓檐3。 一方面，另一儸吸附播2之入口側，透過第一短管鬮SV1 之第五汽門口 Ρ ,幻及第三汽門口 P t ，從排氣管路開放於 常壓外部，因此，該另一個吸附播2内之壓力降低至大氣 Μ。由於壓力降低，吸附於吸附床之氣氣脫除並被排氣。 結果，另一個吸附播2之吸附床具備下一次之吸附而可再 生0 又，在該另一個吸附補2之再生製程之嶸，由於該另一 個吸附權2内之壓力較上述均壓播3内之壓力為低•故均壓 槽3内之高純度氮氣氣體透通淸洗管路辱入該另一個吸附 播2之出口側。藉該高鈍度氣髓，可更促進上述吸附之氣 氣脫除，使再生效率提高。透通濟洗管路所襲滾經之高純 度氮氣氣髑之流最，係由孔口}6'集中成適當量。 若一吸附權1内之吸附播接近吸附界限》則移至下一步 驟（b)。 [步驟（b )] 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) Λ4規格（21()>:297公釐） ...17 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -·裝 訂 1^ 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A 7 B7 五、發明説明（15 ) 在步驟（b)，第一短管閥SV1及第二短管MSV2變化成圈4 所示之動作狀態。其結果，各峨附權1* 2出口側彼此之間 ，透過第二短管閥SV2之第一汽門口 及第四汽門口 P 2 «〇和第二汽門口 P 2 (及第五汽門口 P 2 (r)興丐屋管路 ，使之連通，同時，各吸附槽1，2之入口側透過Μ —短管 閥S V 1之第二汽門口 Ρ 1 (1)及第四汽門口 P i ，和第三汽 門口 P :⑴及第五汽門口 P i (r)而從排氣管路開放於常壓外部。 如此在各短管閥SV1，SV2麥換之最初，一儸吸附權1之 壓力之一方較另一個吸附權2之壓力為高，故殘存於該一 吸附播1出口側之氮氣澜度比較高的氣钃，藉由兩吸附播1 ，2之壓力差，透過均壓管路而移動至另-個暇附補2之出口 側。藉此，由於兩吸附權1* 2之壓力較大氣壓為高，故從 兩吸附權1，2之入口側進行.排氣。 就另一個吸附播而言•在上述步鼸（a)之再生製程•殘 留於出口側之可能性大的氧氣漉度比較高的氣髓*藉由上 述氣體移動所產生氮氣濃度高之氣驩導入於出口側，會經 過排氣管路而逐出於外部。再#，在此狀態下，因為該另 一涸吸附槽2之壓力較均壓《3之壓力為低，故透過濟洗管 路使高純度氮氣氣髑從出口側《導入。其結果，該另一個 吸附槽2内部之出口側區域，則為高純度氮氣氣髗所充滿》 一方面，就II 一吸附槽1而言，_由其入口側之開放於 常壓外部·再生製程之一部份業已實質的關始进行，餚此 可期待再生效率之改善。 此步驟（b )係持鑛規定間而移至T -步驟（c )。步驟（b ) 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Λ4規格公釐) —一~ — -裝 . 訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本瓦) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（16 ) 之持續時間係缠當地設定，使一個吸附播1及另一個吸附 播2壓力之絕對壓力比在0.05〜0.95之範圃。 [步驟（c)] 在步驟（C)，與步驟（a)相反* —個吸附播1進行再生製 程，而另一個吸附榷2進行吸附製程，使各短管閥SV1， SV2W圖5之方式動作。 如此在短管閥SV1，SV2變換之最初，由於另一儷吸附權 2之壓力低，來自均壓檐3之高純度氮氣氣髓透_製品管路 ，從出口側逆流，同時*從入口供給原料氣髓，一瞬間播 内懕力提高至逋於吸附之壓力。從均壓檷3而來之高純度 氮氣之逆流悬係因該均壓懵3之容量而定。 由於上述高純度氮氣氣黼之逆流，使均懕播3之壓力降 低，但該壓力降低之影響，並不及於製品貯擔4。此僳由 於止回閥13介裝於兩權3 » 4間之故。結果，可極力抑制製 品貯槽4之壓力變動*而有肋於鳳氣富化氣髓之穩定供給。 與上述之高純度氮氣氣體之逆流同時*因從入口側供給 原料氣體，故該吸附榷2轉變至吸附製程。氮氣所富化之 製品氣體透過製品管路而輸送到均壓播3乃至製品貯榴4。 一方面，在一個吸附懵1進行再生製程。在該製程中， 透過濟洗管路將從均壓權3之高純度氮氣氣髓流經規定流 量，使再生效率提高之作用，此在上述步骤（a)中與闢於 另一廊吸附懵2之說明相同。又，在步驟（b)中，一個吸附 播1之下部已經開放於常懕外部，藉此*再生製程之一部 份已經開始•故有肋於提高該一吸附檷1再生效率之事亦 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规格（210 X 2W公.觼） —]g _ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本瓦) •4 策-- T I n _ _ _ I 、T^ A7 B7 五、發明説明（17 ) 與前述相同。 如此，在画2至圏5所示構成之第二實施例，亦可與第一 貢施例進行實質上為相間之動作，藉此，可獲得非常高純 度之氮氣富化氣體。尤其是，在該第二實施例中，變換二 個短管閥SV1，SV2而動作較好*其亦含有周邊管路糸統， 不僅可顯著的使裝置簡略化，同時控制及維修亦為容易。 以下，說明本發明方法之具钃實施例及比較例。 [實施例1] 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 在實施例1中，使用根據圓1所示之壓力欐動吸附方式中 氮氣富化氣髓分雛裝置。該装置具備2儷吸附播1，2，均 壓播3及製品貯播4*在兩吸附播1* 2充填CMS。作為均壓 懵3係使用與各吸附播1> 2同容量者。又*使由氧氣20.95¾ ，氮78.08¾，氩0.93¾，二氧化碳0.03¾及其他成份組成之 空氣作為原料氣鱺使用》並供給103Hb3 /H之壓縮空氣給 吸附播1，K進行吸附操作，使吸附壓力之最高到達值成 為6.5Kg/Cn2 G。其後，M80秒進行由高鈍度氮氣氣髓所 致，含有清洗之常壓再生製程《均壓開放製程及升壓製程 •吸附製程所構成之壓力振動吸附循環。 在均壓開放製程，结束吸附操作之一吸附權1及結束常 壓再生之另一個吸附檐2，係使閥12及閥7* 9打開使一 吸附權1内之氣體之一部份利用壓力差，而透過均壓管路 ，從出口脚流至另一個暇附播2·且從_吸附權之入口側 透過排氣管路使之排氣。在此詩•兩吸附榷之懕力•因此 均壓權之®力為低，故透過濟洗管路 > 使來自均壓權之高 20 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X2叩公釐） 310311 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、 發明説明 (18 ) 1 1 純 度 氮 氣 氣 髑 導 入 1 而K 氮氣富 化 氣 髑充 滿兩吸附播内部 1 1 | 之 出 □ 側 區 域 0 該 製 程之 設定時 間 為 1 . 5秒且均壓 解放製 1 ί 程 終 了 後 之 另 ___. 個 吸附 播的壓 力 為 2.5k g / c ® 2 G 0 N 請 先 1 1 在 升 懕 製 程 [Hr 时 1 在 先前 之均臟 開 放 製程 中*透通閥8供 閱 讀 I 面 1 1 給 *aar 氣 龌 9 使 接 受 氮 氣 之另 一涸吸 附 檷 2之内部壓力 達到 之 1 注 1 4 . 6K g/ cm 2 G， 同時 使高鈍度氮氣氣騸從均壓檷 3逆流而 意 事 1 項 1 升 懕 〇 接 著 > 轉 移 至 吸附 製程* 而 结 束升 壓製程。 此時與 再 填 空 氣 之 流 量 逆 流 之 高 純度 氮氣氣 鼸 之 流量 比率為3 :2 ° 寫 本 頁 袈 1 方 面 » —* 吸 附 懵 1則轉變至常壓再生製程。 在該升 壓製程 1 1 之 均 壓 榷 3之壓力變動幅度為6.5 4 . 6Kg/ c a 2 G， 而製品 1 I 貯 檐 之 壓 力 變 動 幅 度 則被 抑制為 6 . 5〜6.3Kg/c爾2 G ° 1 訂 實 施 例 1所獲得之氮氣富化氣鱷之品質 在殘留 氣氣濃 1 度 5 p (氮氣氣體鈍度99. 9995¾) 大 氣壓 露點約- 80t下 1 1 為 稱 定 而 氮 氣 富 化 氣體 之發生 量 為 10H· 3 /Η (N表示檷準 1 1 狀 態 ) 1 I 又 1 採 用 圈 2乃至_ 5所 述構成 之 裝 置， 進行與上述同樣 之 簧 施 時 9 可 獲 得 與 上逑 同樣之 結 果 0 1 1 [fc b較例1 3 1 1 為 與 本 發 明 比 較 而 使用 _ 6之装置 ，以含有均懕 製程之 1 習 知 一 般 的 常 壓 再 生 型壓 力攝_ 吸 附 方式 進行觀氣富化氣 1 I 體 之 分 離 0 圈 6之裝置，並無均颳權及其相闞連之 要件， 1 1 而 且 * 設 置 具 備 各 開 閉闕 12a - 1 2b之 上下 之均壓管路，在 1 1 這 兩 點 上 9 均 與 圈 1之第- -實施f 网之裝置不同。在 均壓製 1 1 程 > 僅 打 開 閥 12 a * 2b · 而其他 閥 為 全開 ϋ 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X29 ?公釐） —£丨- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A 7 B7 五、發明説明（19 ) 根據比較例1，使氮氣富化氣騮之發生量為ΙΟΝι3 /Η時 ，殘存氧氣濺度為100ρρ*(氮氣氣髓純度99.9S!)。 [比較例2 ] 在比較例2*结束均壓開放製程後並不供給空氣，而除 了從均壓播僅使高純度觀氣氣體逆流而升壓之點之外，興 實施例1同樣的方法進行。在該製程之均壓權之壓力變動 幅度為6.5〜3.7Kg/CB2 G，而製品貯榷之壓力變動幅度則 擴大至6.5〜6.0 Kg/cm2 G。此麻響在使氮氣富化氣髓之發 生董成為ΙΟΝι»3 /H之情形，殘存氧氣濃度成為ΙΟΟρρπ(氮 氣氣驩純度99.99¾) *與霣施例1比較，很顯然的，規氣氣 艚之純度降低。 本發明之範園並非限定於上述之實施例者。尤其是，實 施本發明方法用之裝置，並非限定於圔所示者。在裝置中 之特激為，在製品貯槽及吸附播之間設置均懕播者，及從 均壓槽至各吸附播之出D側之間*設有具備止回閥及孔口 之濟洗管路，其他之構成，可採用所謂多播型之壓力振動 吸附方式之氣體分離装置之-般構成。 又，氮氣富化氣體之純度為99.999¾，此並非本發明之 必須要件。使氮氣富化氣體之純度提高至9 9 , 9 9 9 %僅為本 發明方法之效果 > 由邇_條件之設定亦可決定氮氣氣體純 度在99.999%M下。本發明重要之點在於*將可生成之氮 氣亩化氣體之鈍度之幅度•大為鑛展至高純度側。因此， 申請專利範園所記戰，包含各步骡之方法》完全屬於本發 明之技術範園。 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) Λ4規格（210Χ2«Τ’公缝） 22 m an —It— .—^ϋ ^ϋϋ ml In— I ml Mmit 1_11 nn tn^i ^ 1 . 牙 i (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 經濟部中央標隼局負工消費合作社印製 1. 一種氮氣富化氣髓之分離方法，其為根據壓力播動吸 附方式之氮氣富化氣髓分離方法•其使用具有充填碳分子 篩之複數吸附權，均壓播，及相對於該均壓播透過止回閥 而連接之製品貯播的壓力攥動吸附方式之氮氣富化氣顦分 離裝置，輪流重覆加壓吸附製程*常壓再生製程而由Μ氮 氣及氧氣為主成份之原料氣艟獾得95〜99. 9 99¾氮氣富化 氣體之方法•其特徽為包含下列步驟： (a) 將上述均壓播内之高鈍度氮氣氣體導人至常懕再生 製程之一個吸附播之出口側， (b) 將结束常壓再生製程之前述一儷吸附播，及结束5kg /cm2 GM上之最高到達壓力下之吸附製程之另一個吸附榷 之出口側彼此互相連通，且，藤由開放前述兩吸附樓之入 口側，利用兩吸附播之壓力差；使前述另一涸吸附樓内高 純度氮氣氣體之一部份移動至前述一個吸附檷之出口脚， 直至前述一個吸附播内壓力與前述另一個吸附檷内壓力之 絕對壓力比達到0 . 0 5〜0 . 9 5時為止，间時，使前述--個吸 附擂内之殘留氣趙藉由前述高純度氮氣氣體之一部份而從 人口側排氣， (c) 在進行上述步驟（b)之後《使上述在最高到達壓力之 均Μ槽内之高純度氣體之一部份》逆流至前述一個吸附槽 之出口側，同時，藉由對該一麵之吸附權之入口側來供給 5kg/Cm2 GK上壓力下之原料氣體，並且，在此時所逆流 之一部份之高純度氮氣氣髑和所供給之原料氟驩之流量比 率為1:2〜2:1，K使該一個吸附播内壓力上升成為萠述最 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 2ιΠ公缓！ (請先閱讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) I —m nn HMt tm φ SiCSil A8 B8 C8 m 六、申請專利範圍 滿 未 而 暖 成 變 轉 播 ItΜ附 吸 40涸 之 一 力該 歷使 達 * 到體 高氣 科 原 給 供 讀 持 由 。 藉者 後程 然 製 ------J—,1 I 裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ，1T 乂線， 經濟部中央揉準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（2!0> 297公釐） 2