図面 (/)

技術 酸素ガスの分離法

出願人 海岸ベルマネジメント株式会社
発明者 高橋勉丸茂千郷
出願日 1995年4月26日 (25年8ヶ月経過) 出願番号 1995-127058
公開日 1996年11月12日 (24年1ヶ月経過) 公開番号 1996-294613
状態 未査定
技術分野 吸着による気体の分離 酸素;オゾン;酸化物一般
主要キーワード 移動量比 表面電場 酸素ガス発生装置 酸素富化燃焼 エアードライヤー 無人運転 高濃度酸素 非吸着成分
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1996年11月12日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (1)

構成

以上の吸着塔で構成されるPSA式酸素ガス製造装置において、均圧工程として、工程前半を吸着工程終了直後の吸着塔の製品ガス出口端と、再生工程終了直後の吸着塔の製品ガス出口端とを連通してガスの移動を行い、引き続き、工程後半を吸着工程終了後の吸着塔の製品ガス出口端と、再生工程終了後の吸着塔の原料ガス入口端とを連通してガスの移動を行う方法であり、均圧工程におけるガスの移動量を2塔間の差圧となるまでとし、更に、工程前半のガスの移動量の工程全般におけるガスの移動量に対する比を0.05〜0.9 とする方法。

効果

製品酸素ガスが高収率で得られるため、酸素ガス製造コストを低減することが出来る。

概要

背景

近年、常温におけるガス分離技術として、圧力スイング吸着法(以下PSA法と略す)が開発され実用化が進展している。このPSA法によるガス分離技術は吸着剤の選択的吸着特性を利用するものであり、深冷分離法に比較して、装置が小型となり、操作が簡便で、オンサイトで連続無人運転が可能であるなどの特徴がある。一般に、PSA法により空気中の酸素ガスを分離する場合には、吸着剤としてCa-A型やNa-X型等のゼオライトを使用し、加圧下で窒素ガス吸着除去して非吸着成分の酸素ガスを製品ガスとする方法が採用されている。 そして製品ガス分離コスト低減を図るため、PSA装置及び運転方法の改良や、充填吸着剤の性能アップなど様々な改善が試みられているが、さらに一層の性能アップが求められている。

概要

以上の吸着塔で構成されるPSA式酸素ガス製造装置において、均圧工程として、工程前半を吸着工程終了直後の吸着塔の製品ガス出口端と、再生工程終了直後の吸着塔の製品ガス出口端とを連通してガスの移動を行い、引き続き、工程後半を吸着工程終了後の吸着塔の製品ガス出口端と、再生工程終了後の吸着塔の原料ガス入口端とを連通してガスの移動を行う方法であり、均圧工程におけるガスの移動量を2塔間の差圧となるまでとし、更に、工程前半のガスの移動量の工程全般におけるガスの移動量に対する比を0.05〜0.9 とする方法。

製品酸素ガスが高収率で得られるため、酸素ガス製造コストを低減することが出来る。

目的

本発明の目的は、主に窒素酸素混合ガス中から酸素ガスを高効率で簡便かつ安価に分離することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
2件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

以上の吸着塔から成る圧力スイング吸着酸素ガス発生装置において、吸着工程終了直後の吸着塔と再生工程終了直後の吸着塔とを連通させてガスの移動を行う均圧工程として、工程前半を吸着工程終了直後の吸着塔の製品ガス出口端と、再生工程終了直後の吸着塔の製品ガス出口端とを連通してガスの移動を行い、引き続き、工程後半を吸着工程終了後の吸着塔の製品ガス出口端と、再生工程終了後の吸着塔の原料ガス入口端とを連通してガスの移動を行う方法であり、均圧工程におけるガスの移動量を2塔間の圧力差となるまでとし、更に工程前半の、吸着工程終了直後の吸着塔の製品ガス出口端と、再生工程終了直後の吸着塔の製品ガス出口端とを連通して均圧を行う工程におけるガスの移動量の均圧工程全般におけるガスの移動量に対する比を0.05以上0.9 以下とする方法。

技術分野

本実施例により、吸着工程時におけるガスの移動量は、2本の吸着塔間の圧力差と成るまでとすると最も収率がよくなることが分かる。

背景技術

0001

本発明は、圧力スイング吸着法により酸素ガスを分離する方法に関する。

発明が解決しようとする課題

0002

近年、常温におけるガス分離技術として、圧力スイング吸着法(以下PSA法と略す)が開発され実用化が進展している。このPSA法によるガス分離技術は吸着剤の選択的吸着特性を利用するものであり、深冷分離法に比較して、装置が小型となり、操作が簡便で、オンサイトで連続無人運転が可能であるなどの特徴がある。一般に、PSA法により空気中の酸素ガスを分離する場合には、吸着剤としてCa-A型やNa-X型等のゼオライトを使用し、加圧下で窒素ガス吸着除去して非吸着成分の酸素ガスを製品ガスとする方法が採用されている。 そして製品ガス分離コスト低減を図るため、PSA装置及び運転方法の改良や、充填吸着剤の性能アップなど様々な改善が試みられているが、さらに一層の性能アップが求められている。

課題を解決するための手段

0003

本発明の目的は、主に窒素酸素混合ガス中から酸素ガスを高効率で簡便かつ安価に分離することにある。

0004

本発明の上記目的および利点は、2以上の吸着塔から成る圧力スイング吸着酸素ガス発生装置において、吸着工程終了直後の吸着塔と再生工程終了直後の吸着塔とを連通させてガスの移動を行う均圧工程として、工程前半を吸着工程終了直後の吸着塔の製品ガス出口端と、再生工程終了直後の吸着塔の製品ガス出口端とを連通してガスの移動を行い、引き続き、工程後半を吸着工程終了後の吸着塔の製品ガス出口端と、再生工程終了後の吸着塔の原料ガス入口端とを連通してガスの移動を行う方法であり、均圧工程におけるガスの移動量を2塔間の圧力差が零となるまでとし、更に工程前半の、吸着工程終了直後の吸着塔の製品ガス出口端と、再生工程終了直後の吸着塔の製品ガス出口端とを連通して均圧を行う工程におけるガスの移動量の均圧工程全般におけるガスの移動量に対する比を0.05以上0.9 以下とする方法により達成される。

0005

本発明で使用するPSA装置の充填吸着剤はゼオライトを使用する。ゼオライトは、結晶性アルミノケイ酸塩であり、各種のゼオライトは、それぞれ固有細孔径表面電場イオン交換能吸着分離能などの性質を有しており、分子篩い作用がある。通常、酸素と窒素の分離には、Ca-A型,Na-X型ゼオライトなどが使用される。本発明で使用するゼオライトは、好ましくはCa-A型,Na-X型ゼオライトであるが、この他のゼオライトの使用も何ら制限されるものではない。このゼオライトは、PSA装置充填に際しては、たとえば、直径0.5 〜5mm,長さ1 〜10mm程度の円柱状の形態、あるいは、直径0.5 〜5mm 程度の球状の形態で提供される。

0006

PSA装置は、一般に一連の操作を各吸着塔で順次連続的に繰り返し運転し、目的とする製品ガスを連続的に取り出すものであるが、以下図1に示した2塔式PSA装置を用いて、空気中の酸素ガスを分離濃縮した場合について本発明を具体的に説明する。

0007

図1に示したPSA装置は、主に2本の吸着塔1,2 、原料空気供給用の空気圧縮機3、エアードライヤー4、製品酸素ガス貯留用のサージタンク5、ゼオライト再生用真空ポンプ6、及びこれらを結び付ける配管から成る。吸着塔1,2 には、ゼオライトが充填されている。各吸着塔で、1)吸着工程 2)均圧工程(減圧) 3)再生工程 4)均圧工程(加圧)の一連の工程を1サイクルとして、PSA装置を運転し、たとえば、吸着塔1が吸着工程,均圧工程(減圧),再生工程,均圧工程(加圧)にある時は、吸着塔2は、それぞれ再生工程,均圧工程(加圧),吸着工程,均圧工程(減圧)にある。

0008

本発明の特徴である均圧工程は、まず工程前半に、吸着工程終了直後の吸着塔の製品ガス出口端と、再生工程終了直後の吸着塔の製品ガス出口端とを連通し、圧力差を利用して、吸着工程終了直後の吸着塔から再生工程終了直後の吸着塔へガスの移動を行うものである。つまりこの工程では、吸着工程終了直後の吸着塔内残留する酸素濃度の高いガスが、再生工程終了直後の吸着塔に、原料ガスの流入に対して向流方向から導入されることになる。以後この工程を前均圧工程と呼ぶ。前均圧工程終了後、上記吸着工程終了後(前均圧工程終了後)の吸着塔の製品ガス出口端と、再生工程終了後(前均圧工程終了後)の吸着塔の原料ガス入口端とを連通し、圧力差を利用して、吸着工程終了後の吸着塔から再生工程終了後の吸着塔へガスの移動を行う。つまりこの工程では、吸着工程終了後の吸着塔内に残留する酸素濃度の高いガスが、再生工程終了後の吸着塔に、原料ガスの流入に対して並流方向から導入されることになる。以後この工程を後均圧工程と呼ぶ。

0009

この均圧工程におけるガスの移動量は、均圧工程全般におけるガスの移動量を2塔間の圧力差が零となるまでとし、更に前均圧工程におけるガスの移動量の工程全般におけるガスの移動量に対する比は、0.05〜0.9 である。このガスの移動量比は、通常上記範囲で操作すると良いが、好ましくは、0.05〜0.7 である。均圧工程として、上記の如く前均圧工程及び後均圧工程を行うことにより、原料ガスから製品酸素ガスを高収率で分離することが可能となる。

0010

具体的に、装置の操作法を説明する。まず電磁弁11,15 を開き、空気圧縮機3により加圧空気を吸着塔1に供給する。そして所定の加圧状態に保ちつつ原料空気の供給を継続し、空気中の窒素ガスを吸着させ、製品酸素ガスを取り出す吸着工程を行う。この間吸着塔2では、電磁弁22を開けて再生工程を行う。吸着塔2では、吸着塔1と同一工程を1/2サイクルだけ時間差を取って操作を行うので、以下吸着塔1の場合について説明する。

0011

吸着工程終了後、電磁弁14,24 を開けて、吸着塔1の製品ガス出口端から、吸着塔2の製品ガス出口端へ圧力差を利用してガスの移動を行う前均圧工程(減圧)を行う。この時吸着塔2は、前均圧工程(加圧)にある。前均圧工程終了後、電磁弁14,23 を開けて、吸着塔1の製品ガス出口端から、吸着塔2の原料ガス入口端へガスの移動を行う後均圧工程(減圧)を行う。この時吸着塔2は、後均圧工程(加圧)にある。

0012

後均圧工程(減圧)終了後、電磁弁12を開けて、再生工程を行う。この時吸着塔2は、吸着工程にある。

0013

再生工程終了後、電磁弁14,24 を開けて、吸着塔2の製品ガス出口端から、吸着塔1の製品ガス出口端へ圧力差を利用してガスの移動を行う前均圧工程(加圧)を行う。この時吸着塔2は、前均圧工程(減圧)にある。前均圧工程(加圧)終了後、電磁弁13,24 を開けて、吸着塔2の製品ガス出口端から、吸着塔1の原料ガス入口端へガスの移動を行う後均圧工程(加圧)を行う。この時吸着塔2は、後均圧工程(減圧)にある。

発明の効果

0014

後均圧工程(加圧)が終了すると、1サイクルが完了し、再び吸着工程を行う。そして、このサイクル操作を繰り返して、PSA装置を運転することにより、連続して高収率で酸素ガスを取り出すことが出来る。なお本発明においては、還流工程など上記工程以外に他の工程を加えることは何等制限するものではない。

0015

本発明の酸素ガス分離法は、高濃度の酸素ガスを高収率で分離可能なため、酸素ガス製造コストの低減が可能となる。また、空気に比してやや酸素濃度を高めた酸素富化空気の製造から、酸素濃度90〜94%程度の高濃度酸素の製造まで広範囲の濃度の酸素ガスを製造できるため、その応用範囲は多岐にわたる。例えば、酸素富化空気は、各種燃焼設備酸素富化燃焼用ガスとして使用することが可能であり、酸素濃度30〜40%程度の製品ガスは、各種バイオリアクター用の供給ガスとして利用できる。また、酸素濃度90〜94%程度の製品ガスは、排水処理での曝気用医療用、その他各種用途に対して、安価な酸素供給源として利用できる。本発明で得られる酸素ガスは、上記以外にも、各種用途に対し、酸素ボンベ代替として使用することが可能である。

0016

以下、実施例を挙げて具体的に説明する。

図面の簡単な説明

0017

実施例2
前均圧工程におけるガスの移動量の均圧工程全般におけるガスの移動量に対する比Rを0.5 、均圧工程全般におけるガスの移動量を表3に示した条件とし、その他の条件を実施例1と同条件として実験を行った。この結果得られた製品酸素ガスの濃度および収率を併せて表3に示す。なお、均圧工程全般におけるガスの移動量を2本の吸着塔間の圧力差(D(kgf/cm2G)とする)で表した。

--

0018

図1本発明で使用したPSA試験装置の概略図。

0019

1,2:吸着塔
3:空気圧縮機
4:エアードライヤー
5:サージタンク
6:真空ポンプ
11〜15,21〜25:電磁弁
a 〜g :配管

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ