JPH01115431A - ガス製造装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野） 本発明は、例えば、酸素、窒素等の特定の成分のガスの
液体設備の冷熱を、例えば、空気等の混合ガスから酸素
、或いは窒素の一方を吸着剤に吸着させて分離するため
の圧力スイングガス分離装置（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｓｗ
ｉｎｇ　Ａｄｓｏｒｂｏｒ以下ＰＳＡと記す）に存効利
用するＰＳＡと液体設備とを備えたガス製造装置に関す
る。

［従来の技術］ 最近、酸素製造装置は、製鋼用電気炉吹込用、窯業炉吹
込用、紙パルプ酸化・漂白用、化学プラントプロセスガ
ス用、酸素富化空気燃焼用及び排水処理設備曝気用等に
利用されており、ＰＳＡの性能向上に伴い、ＰＳＡと液
体酸素設備とを備えたシステムが採用されている。この
ような従来の酸素製造装置を第２図により説明する。

第２図に示すように、従来ＰＳＡ設備（ａ）と液体酸素
設備（ハ）とは独立して設置され、酸素製造費用の安価
なＰＳＡ設ｍ　（ａ）をベースロード用に運転し、酸素
の需要の変動分を負荷追従の良好な液体酸素設備Φ〕を
運転する方法が、−船釣に用いられてきた。この酸素製
造装置の運転パターンを第３図に示す。

縦軸に酸素量（ＰＳＡ設備による酸素製造設備第２図に
おいて液体酸素タンク）は液体酸素タンク１に図示して
いない他の酸素製造装置から液化された酸素が常に補充
されており、液体酸素供給管２から気化器３に送られ、
更に気化された酸素は酸素供給管４．５により需要先へ
送給する。

た原料空気ブロワ７または、空気供給口１１から原料空
気を空気管１０を介して吸着塔１４へ供給し、吸着剤に
窒素を吸着させる。

窒素が吸着された残部の酸素を吸着塔１４から排出して
、排出管１５により、サージタンク１６、酸素圧縮機１
７、熱交換器１８、更にバッファタンク１９を経て、酸
素供給管２０．５により需要先へ送給する。

次に、真空ポンプ１３により吸着塔Ｉ４内の圧力を下げ
て、吸着されている窒素を脱着させ、サージタンク（図
示していない）また他の装置へと送る。

給されている。

またこの冷却水は、冷却水管２１により、原料空気ブロ
ワ７、真空ポンプ１３及び酸素圧縮機１７を冷却するた
めに送られる。

なお、吸着塔１４はクーラ２５により冷却された保冷庫
２４内に収納されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来、ＰＳＡ設備と液体酸素設備とは、第２図に示すよ
うにそれぞれに独立した二種類の酸素製造設備として設
置され、液体酸素設備において酸素ガス発生時に生じる
冷熱は有効に利用されておらず系外へ放出されていた。

本発明はかかる現状に鑑みなされたもので液体酸素設備
において酸素ガス発生時に生じる冷熱を、ＰＳＡ設備に
導いて有効に利用し、ＰＳＡ設備の所要動力を低減させ
、省王ネルギを図ることができる装置を提供することを
目的としたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は圧力下でかつ低温において混合ガス中の易吸着
成分ガスを吸着剤に吸着させて難吸着成分ガスと分離す
る圧力スイングガス分離装置と難吸着成分ガスの液体を
取り扱う液体設備とを有するガス製造装置において、液
体設備の難吸着成分ガスの液体用タンクから難吸着成分
ガスの液体を供給する液体供給管に連結され難吸着成分
ガスの液体の冷熱をブラインで回収するブライン熱交換
器と、ブライン熱交換器に連結され圧力スイングガス分
離装置の吸着塔を収納している保冷庫の冷却器、吸着塔
に内設されている冷却用熱交換器である冷却器、及び吸
着塔に供給される混合ガスの冷却器のうち少なくとも１
つの冷却器にブライン熱交換器で冷却されたブラインを
循環する手段とを備えたガス製造装置を提案するもので
ある。

〔作用〕

ＰＳＡ設備と液体酸素設備とを設置するガス製造装置に
おいて、難吸着成分ガスの液体を気化して難吸着成分ガ
スを発生する際に生じる冷熱を利用してブラインを冷却
し、これをＰＳＡ設備に導き、吸着塔の保冷庫の冷却器
、吸着塔内の冷却器、混合ガスの冷却器の少なくとも１
つの冷却器に循環しＰＳＡ設備の吸着剤や吸着器内のガ
スの冷却ネルギ化が図られる。

〔実施例〕

第１図により酸素を製造する場合の実施例について説明
する。なお、第１図において第２図と同一符号の部分は
第２図に示された部分と同一の機能を有する部・分を示
す。

液体酸素膜（ＩΦ）の液体酸素供給管２にプライン熱交
換器２６を設けて、冷却されたブラインが、冷却剤供給
管３１により、熱交換器２８、ブラインタンク２９、ブ
ラインポンプ３０を経て、ＰＳＡ設備（ａ）の吸着塔１
４を収納している保冷庫２４に設置されているクーラ２
５に送られるように管路が設けられている。また冷却剤
供給管３１から分岐した冷却剤供給管３２は、エアフィ
ルタ３４を備えた空気冷却器３３へ接続され、更に、吸
着塔Ｉ４内の冷却用熱交換器２３へとブラインが送られ
るように管路が設けられている。

また冷却剤供給管３１の熱交換器２８は、液体酸素設備
［有］）が稼動していない時の予備として設置されてお
り、冷却水管２１から分岐した冷却水により稼動するブ
ラインクーラ２７によって冷却するようになり、冷却剤
供給管３１内のブラインを冷却する。

このような構成の酸素製造装置において、液体酸素設備
の液体酸素タンク１から供給される液体酸素の一部をブ
ライン熱交換器２６に導き、ここで液体酸素は蒸発昇温
し、その冷熱をブラインに与える。冷却されたブライン
は、ブラインタン′り２９、ブラインポンプ許を経て一
部はＰＳＡ設備の冷却用熱交換器２３に導かれ、吸着剤
及び吸着塔１４内のガスの冷却に利用される。また一部
のブラインは、吸着塔１４の保冷庫２４の冷却用に利用
される。また一部のブラインは、ＰＳＡ設備の原料空気
の空気冷却器３３などに導かれ、各原料空気の冷却用に
利用される。この結果、本実施例の装置によれば、次の
ような効果を奏する。

（１）ＰＳＡ設備の吸着塔、吸着剤の冷却により酸素製
造能力が増加し、動力原単位が低下する。

あるいは、従来の冷凍機の動力が不要となり、所要動力
節減が可能となる。

（２）原料空気、製品酸素の温度が低下することにより
、各原料空気ブロワ、製品酸素コンプレッサの所要動力
が節減できる。

このように従来系外に単に放出していた液体酸素の気化
熱をＰＳＡ設備に有効に利用することに′より、ＰＳＡ
設備における酸素製造所要運転動力の低減・省エネルギ
゛が可能となる。

以上、酸素を製造する場合の実施例について説明したが
、酸素を吸着する吸着剤を利用して、不活性ガスとして
各種に利用されている窒素を製造するための窒素製造装
置としても使用できる。また、酸素、窒素のみでなくそ
の他のガスの製造にも使用できる。

［発明の効果］ 本発明の装置では、難吸着成分ガスの液体設備で難吸着
成分ガス発生時に生じる冷熱をＰＳＡ設備で有効に利用
するのでＰＳＡ設備において、〔１〕　　吸着塔熱交換
器（冷凍機）の動力節減（２）吸着塔保冷庫（冷凍機）
の動力節減（３）混合ガスブロワの動力節減 （４）製品難吸着成分ガスコンプレッサの動力節減が可
能となり、難吸着成分ガスの液体設備を総合したガス製
造費用（運転費）の節減が可能となるという特存の効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のＰＳＡ設備と液体酸素設備と
を備えた酸素製造装置の説明図、第２図は従来のＰＳＡ
設備と液体酸素設備とを備えた酸素製造装置の説明図、
第３図は酸素製造装置の運転パターンである。 ■＝液体酸素タンク、２：液体酸素供給管、３：気化器
、４．５．２０：酸素供給管、６：サイレンサー、７：
原料空気ブロワ、８．３４：エアフィルタ、９．２５：
クーラ、１０：空気管、１１：空気供給口、１２：窒素
管、１３：真空ボゾブ、１４：吸着塔、１５：排出管、
１６：酸素サージタンク、１７：酸素圧縮機、１８．２
８：熱交換器、１９：バッファタンク、２１：冷却水管
、２２：冷凍機、２３：冷却用熱交換器、２４：保冷庫
、２６：ブライン熱交換器、２７：ブラインクーラ、２
９ニブラインタンク、３０ニブラインポンプ、３１．３
２：冷却剤供給管、３３：空気冷却器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧力下でかつ低温において混合ガス中の易吸着成分ガス
   を吸着剤に吸着させて難吸着成分ガスと分離する圧力ス
   イングガス分離装置と前記難吸着成分ガスの液体を取り
   扱う液体設備とを有するガス製造装置において、前記液
   体設備の前記難吸着成分ガスの液体用タンクから前記難
   吸着成分ガスの液体を供給する液体供給管に連結され前
   記難吸着成分ガスの液体の冷熱をブラインで回収するブ
   ライン熱交換器と、前記ブライン熱交換器に連結され前
   記圧力スイングガス分離装置の吸着塔を収納している保
   冷庫の冷却器、前記吸着塔に内設されている冷却用熱交
   換器である冷却器、及び前記吸着塔に供給される前記混
   合ガスの冷却器のうち少なくとも１つの冷却器に前記ブ
   ライン熱交換器で冷却されたブラインを循環する手段と
   を備えたことを特徴とするガス製造装置。