JPH0124721B2 - - Google Patents

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JPH0124721B2
JPH0124721B2 JP59147037A JP14703784A JPH0124721B2 JP H0124721 B2 JPH0124721 B2 JP H0124721B2 JP 59147037 A JP59147037 A JP 59147037A JP 14703784 A JP14703784 A JP 14703784A JP H0124721 B2 JPH0124721 B2 JP H0124721B2
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oxygen
gas stream
stream
receptors
temperature
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Shii Erikuson Donarudo
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Air Products and Chemicals Inc
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Publication of JPH0124721B2 publication Critical patent/JPH0124721B2/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/02Preparation of oxygen
    • C01B13/0292Preparation from air using a molten phase containing alkali metal nitrite, optionally together with other oxygen acceptors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/02Preparation of oxygen
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency
    • Y02P20/129Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、酸素含有気体流れ例えば空気との化
学反応によつて酸素が生成される方法に関する。
特定的には本発明は循環過程(cyclic process)
で酸素を吸収しそして脱着する化学的酸素受容体
を使用して気体流れから酸素を回収する方法にお
ける改善された熱力学的操作に関する。
〔従来技術〕
従来技術においては種々の化学的酸素受容体が
知られている。
米国特許第2418402号明細書中では酸素回収法
は酸素吸収物質として金属塩化物の組合せを使用
している。
米国特許第3579292号明細書中ではストロンチ
ウム酸化物−過酸化物反応物が気体流れから酸素
を回収するための酸素吸収媒体を与えるために使
用されている。
米国特許第3856928号明細書中では酸化マグネ
シウム、酸化カルシウムおよび酸化バリウムの組
合せが空気流れからの酸素回収のために利用され
ている。プロセスからの成分除去空気流れを燃料
と共に燃焼ささ、熱交換させ、追加の燃料と共に
燃焼させまたは流れと組合せてその後でエネルギ
ー回収のためにタービン中で膨張させ、その後で
膨張された成分除去空気生成物をプロセスへの供
給空気と熱交換せしめる。
米国特許第3980763号明細書は空気から酸素を
分離させるための酸化−還元サイクルにおける酸
素担体としてのプラセオデイミウムおよびセリウ
ム酸化物の使用を開示している。
米国特許第4026680号明細書には高圧スウイン
グ吸着過程でのゼオライト分子ふるい床の使用が
開示されている。この特許は化学的に作用する吸
着スキームは包含していない。
米国特許第4089938号明細書は、空気から酸素
を回収するための酸素吸収媒体として水酸化ナト
リウムまたはカリウムの水性溶液中二酸化マンガ
ンの懸濁液を使用することを教示している。排出
された酸素除去気体流れをプロセスの吸収帯域へ
の供給気体流れに関して熱交換せしめる。
米国特許第4287170号明細書は、酸素生成物お
よび窒素生成物の両方の回収のための化学的吸収
方法を開示しているが、この場合、窒素生成物は
更にタービン中での膨張の前に成分除去サイクル
で酸素から分離せしめられる。この窒素生成物は
全体的プロセスへ導入される供給空気流れに対し
て熱交換される。
硝酸塩および亜硝酸塩の溶融溶液を包含するア
ルカリ金属塩の使用は米国特許第4132766号明細
書に記載されているが、この場合硝酸塩の亜硝酸
塩に対する比は空気からの酸素の分離に対しては
0.3以上に保持されている。酸素除去された空気
流れは供給空気流れの圧縮のエネルギーを与える
ためにターピンによつて膨張せしめられる。この
酸素除去空気流れはまた部分膨張、再加熱そして
次いで更に膨張させることが意図されている。こ
のプロセス流れスキームのヒーターに対して熱を
与えるために、この流れを次いで場合により燃焼
させることが意図されている。
米国特許第4340578号明細書は、酸素を製造す
る化学的吸収過程で使用できるアルカリ金属硝酸
塩および亜硝酸塩の特定の組成物を開示してい
る。この方法はタービンで膨張させる前に燃焼帯
域で燃料と共に酸素除去空気流れを燃焼させそし
てタービン中で更に膨張させるために熱交換器中
で供給空気流れに関してこの膨張された流れを熱
交換させることを意図している。
化学的酸素吸収過程に関する種々の開示にもか
かわらず、従来技術は、方法装置に関するプロセ
ス流れの共存性と共にエネルギー効率的であり且
つ方法原料の節約を与える全体的に一体化した過
程を提供することに成功していない。本発明はそ
のような利点を与えることを意図している。
〔発明の要約〕
本発明は、供給流れ例えば空気をアルカリ金属
硝酸塩およびアルカリ金属亜硝酸塩(これらは供
給流れ中の遊離酸素と受容体との反応により酸化
されるに至る)の酸素受容体の溶融溶液と接触さ
せる反復された段階によつて酸素含有気体供給流
れから酸素を生成させるための連続的方法を包含
する。酸素受容体はその酸化された条件において
も液体状に留まる。酸化された受容体を酸化され
た酸素受容体から酸素を放出させるための別個の
脱着帯域に移して酸素受容体を再生させそして生
成物酸素ガスを生成させる。再生された酸素受容
体は新しい供給流れによる以後の酸化のために吸
収または接触帯域に再循環される。酸素除去され
た気体流れを接触または吸着帯域から除去しそし
て酸素除去気体流れの温度をプロセスへの供給流
れとの熱交換により低下させる。酸素除去気体れ
中に混在した残存酸素受容体は流れの温度を低下
させると気体流れから凝縮分離される。この凝縮
した酸素受容体を集めそして好ましくはこれをプ
ロセスを通して再循環のために脱着帯域に戻す。
混在酸素受容体を除去された酸素除去気体流れを
次いで燃料源と混合し、そして気体流れの残存酸
素含量を燃焼させて、高圧気体流れからエネルギ
ー源を回収するためのタービンによる気体流れの
膨張の最大効率のために気体流れの温度を上昇せ
しめる。膨張された気体流れを次いで第2のその
ような交換で供給空気流れと熱交換させることに
よつて温度を低下させ、それによつて酸素受容体
との接触を行わせる前に供給空気流れを高温まで
加温せしめる。
好ましくは供給空気流れは、酸素除去気体流れ
用のエクスパンダータービンにより作動されてい
るコンプレツサー中で圧縮される。圧縮後、高圧
供給空気流れを外的冷却流体例えば水に対して後
冷却させそして乾燥させて二酸化炭素および水を
除去する。
その他の好ましい操作としては、供給空気流れ
との熱交換における酸素生成物流れの温度低下お
よびコンプレツサーによる要求される輸送圧まで
の酸素生成物流れの圧縮があげられる。
好ましい方法においては、ナトリウムは酸素受
容体の主なるアルカリ金属陽イオンを構成してい
る。更に、少くとも2モル%のアルカリ金属酸化
物、パーオキサイド(過酸化物)またはスーパー
オキサイド(超酸化物)またはそれらの組合せが
酸素受容体中に含有せしめられる。
添付図面は化学的酸素受容体による酸素製造の
ための本発明の好ましい態様のフロースキームを
示す。
〔発明の詳細な記述〕
本発明の方法は、酸素含有供給気体流れ例えば
空気から酸素を製造するための伝統的な低温分離
(cryogenic separation)に代るものを提供する。
本発明の可逆的化学反応スキームは、生成物酸素
を生成させるための空気または酸素含有気体流れ
の分離の実施において減少したエネルギー要求の
可能性を与える。
溶融液体溶液のアルカリ金属硝酸塩−アルカリ
金属亜硝酸塩の組合せの使用は、酸素含有供給気
体または空気からの酸素の連続的単離の実施にお
いてプロセス性能の容易さを与える。好ましい酸
素受容体溶液はアルカリ金属硝酸塩と亜硝酸塩と
の混合物を構成するがその主なるアルカリ金属陽
イオンはナトリウムである。好ましくはナトリウ
ムより少いモル%のいくらかのカリウム陽イオン
を存在させそして場合により最大約10モル%のリ
チウム陽イオンを存在せしめる。少量のその他の
アルカリ金属陽イオン、ルビジウムおよびセシウ
ムもまた存在させることができる。また少量のそ
の他の陽イオン、特にアルウリ土類陽イオン例え
ばバリウムおよびマグネシウムもまた存在させる
ことができる。酸素受容体が組合せ物中に少くと
も2モル%のアルカリ金属酸化物、パーオキサイ
ドおよびスーパーオキサイドを含有していること
が本質的である。この量はプロセス操作の間溶融
液体溶液中に形成させることができそして有毒物
質例えば二酸化炭素および水が供給気体流れによ
つて溶液中に導入されない限りはこれは保持させ
ることができる。そのような有毒物質は酸化物を
消費する。
すべての化学的空気分離法において考慮すべき
最も基本的な特性は平衡酸素分圧である。この分
野のすべての方法の本質は、第一に空気または酸
素含有気体流れを供給気体流れ例えば空気中の酸
素分圧よりも低い酸素分圧を有する酸素受容体に
接触させることである。これは酸素受容体と空気
または酸素含有気体流れ中の遊離酸素との間の所
望の反応を可能ならしめる。反応条件例えば温
度、接触動力学、滞留時間および圧力は遊離酸素
と酸素受容体との間の反応が許容しうる迅速な速
度で進行するようなものでなくてはならない。し
かしながら速度がどのように速くとも、反応は熱
力学的にみて空気または酸素含有供給流れの酸素
分圧が受容体中の酸素分圧に等しくなる点以上に
は進行することはできない。完全な平衡に達した
ならば、プロセスから排出される酸素除去された
気体流れの酸素分圧は受容体の酸素分圧に等しく
なる。すなわち進入空気または酸素含有気体流れ
中の酸素分圧が受容体中の酸素分圧よりわずかだ
け高い場合には、空気または気体流れ中の酸素の
わずかな比率のみが酸素受容体と反応しそしてこ
れに結合されうる。しかしながら進入空気または
供給流れの酸素の分圧が受容体の酸素分圧よりも
実質的により高い場合には、ほとんどの酸素が反
応して酸素受容体に混合することができる。酸素
受容体を酸化させた後の全化学分離過程の次の段
階は、存在する酸素分圧が酸化された受容体の酸
素分圧よりも低い雰囲気に酸化された酸素受容体
をさらすことである。これは受容体を分解させそ
して遊離酸素を放出せしめる。その理由はこの受
容体からの酸素の逸散傾向が低い酸素分圧の雰囲
気からの酸素の逸散傾向よりも大きいからであ
る。酸素に対して要求される低い分圧を有する雰
囲気は真空に排気することにより与えることがで
きる。この場合にはかなり純粋な酸素が集められ
る。あるいはまた、希釈ガス例えば窒素、空気ま
たは蒸気(スチーム)で受容体をスイープさせる
ことによつてそれを与えることができるが、この
場合には生成する酸素には相当する不純物が存在
している。酸化反応と同様にこの分解反応はその
速度が許容しうるだけ迅速な条件下に実施されな
くてはならない。プロセスの経済性は両反応が平
衡条件に近いアプローチを達成することを好まし
いとする。分解反応に対してはその反応から集め
られた生成物気体の酸素分圧は分解を受けた受容
体の酸素分圧を越えることはできない。
本発明は米国特許第4132766号および同第
4340578号各明細書に記載のアルカリ金属硝酸塩
−亜硝酸塩を使用する化学的酸素分離スキームに
関する操作の改善を構成する。これら特許明細書
中には、酸素受容体分離法の熱力学が詳記されて
おり、そして供給流れ例えば空気からの酸素の回
収のためのいくつかの特定の基本的フロースキー
ムが詳記されている。これら特許の原則の多くは
本発明にも関連しており、そして従つて米国特許
第4132766号および同第4340578号各明細書の記載
はここに本明細書に参照として包含されている。
ここに本発明の好ましい態様を説明する図面を
参照することによつて本発明をより詳細に説明す
る。好ましい態様は空気からの酸素の単離に関し
て記載されている。しかしこれはすべての酸素含
有気体流れからの酸素の単離に対して使用される
べく解釈できる本発明の限定と考えられるべきで
はない。
図面を参照して述べるに、ライン10中の空気
流れをプロセス中に導入しそしてコンプレツサー
12中で圧縮して高圧とする。圧縮された空気流
れを次いで既知の方法で後冷却させそして乾燥さ
せる。この後冷却機能は外的冷却流体例えば冷蔵
源または好ましくは通常条件下の冷却水を用いる
熱交換器中で実施することができる。圧縮および
圧縮熱の除去の後、水および潜在的炭化水素を空
気流れから凝縮除去させる。残存水および二酸化
炭素を次いで乾燥装置例えば切り換え分子ふるい
ベツドまたは切り換え再生熱交換器中で除去せし
める。そのような切り換えベツドは当技術分野で
は既知でありそしてそれ以上の詳細は必要ではな
い。しかしながら切り換えベツドはベツドから吸
収された水および二酸化炭素を抽出するためには
乾燥した二酸化炭素不含の再生ガスを必要とす
る。すべての乾燥した二酸化炭素不含の気体がこ
の機能の達成に充分であり、そして事実プロセス
からの生成物または酸素除去気体の一部はもしそ
れが後者の気体流れの燃焼前に取り出される場合
には多分使用できる。あるいはまた、そのような
再生に対してはプロセス外の窒素ガス源を使用す
ることができる。このプロセスの冷却および乾燥
機能は図面では装置14として示されており、そ
して既知のプロセス装置と同様である故に詳細に
は説明されていない。冷却器/乾燥器14からの
圧縮空気流れを次いで熱交換器16中でプロセス
流れ例えば生として窒素を含有するライン62中
の酸素除去気体流れおよびライン48中の酸素生
成物流れに対して加温させる。次いで高温供給空
気流れをガードアドソーバー18に通過させる。
このガードアドゾーバーは好ましくは酸化バリウ
ムの床を構成している。これはプロセスの吸収帯
域に痕跡量の水分または二酸化炭素が到達しない
ことを確実ならしめるために使用される。再生を
確実ならしめるためにはガードアドソーバーを対
になつた構造で使用することができるし、または
潜在的水および二酸化炭素含量が充分に低くその
結果アドソーバー18の活性時間の全過程の連続
操作に関して適正となるに充分であるような場合
には単一ガードアドソーバーを使用することがで
きる。
次いでアドソーバー18からの供給空気流れを
更に熱交換器20中で(熱交換器16での記載の
ようにして)プロセス流れに対して更に加温させ
る。ここではライン22中の供給空気流れはアル
カリ金属硝酸塩およびアルカリ金属亜硝酸塩の溶
融溶液を含有する吸収カラム24の底部に導入さ
れる。溶液中のこれら化学試薬は供給空気流れか
らの遊離酸素と化学的に結合する酸素受容体を構
成する。この酸素受容体は分散ノズル26中の吸
収カラムの頭部に導入される。受容体は向流的に
供給空気に接触する。総酸素生成物を含有する酸
化された酸素受容体塩を、液体としてアブソーバ
ーまたは吸収カラム24の底部からライン30で
除去する。水力タービン32をライン30中の酸
化された酸素受容体の流れ通路に接続させて圧力
低下帯域を生成させ、そしてそれがカラム34中
を通過する際ライン30中で液体酸素受容体の圧
力の低下においてエネルギーを回収する。
減圧酸化された酸素受容体を、酸素を酸素受容
体から放出させる脱着カラムを構成するデソーバ
ー36中に導入する。酸素はデソーバー36中で
の圧力低下によつて酸素受容体から放出される。
デソーバー中での酸素分圧は受容体により結合さ
れた酸素の分圧より低い。従つて酸素は遊離酸素
生成物として放出される。減少した酸素の受容体
溶液は液体38としてデソーバー36の底部に集
められる。酸素アブソーバーから放出された遊離
酸素ガスはカラム36の頂部まで上昇し、そして
気体流れからすべての混入酸素受容体を成功裡に
除去させる過エレメントまたはデミスター40
を通過する。
ライン48中の実質的に純粋な酸素生成物気体
をデソーバーカラム36のオーバーヘツドから除
去する。ライン48中の酸素生成物の熱はそれぞ
れ熱交換器20および16中での進入供給空気流
れに対する熱交換によつてプロセスのために回収
される。酸素を外的冷却流体例えばクーラー50
中での常温の水に対する熱交換器中で更に冷却さ
せる。次いでコンプレツサー52によつて酸素を
要求される輸送圧まで圧縮させることができる。
これはデソーバーが通常大気圧以下の圧力で操作
されるが故に必要である。しかしより高い圧力も
可能である。酸素生成物はライン54中で以後の
使用または保存のためにプロセスから除去させる
ことができる。
受容体から縮合酸素を放出させることにより再
生された酸素受容体を、デソーバーカラム36の
集水孔または底部から液体流れ42として除去す
る。ライン42中の再生された酸素受容体を別個
のタンク中に載置できるまたは直接デソーバー容
器36の集水孔に載置できる片もちばりポンプ4
4中に導入する。このポンプ44は再生された酸
素受容体溶液の圧力を上昇させ、そしてこの酸素
受容体をアブソーバーカラム24の頂部に戻して
ライン46に再循環させる。再生酸素受容体は次
いでノズル26を介してアブソーバー24中に分
散される。
酸素はカラム24中で酸素吸収剤物質によつて
供給空気流れ22から吸収されているのであるか
ら、排出気体はライン28中のアブソーバーカラ
ム24からの枯渇(exhausted)オーバーヘツド
である。ライン28中の酸素除去気体は高温およ
び高圧であり、そしてプロセス装置に対して潜在
的腐食効果を有する混在酸素受容体を含有してい
る。気体流れは酸素平衡の熱力学的法則に合致す
るような残存酸素含量を有しているけれども、そ
の酸素含量はライン22中の供給流れ中の酸素含
量より低い。ライン28中の酸素除去気体流れ中
に含有されている主なるものは、ライン22中の
供給流れが空気である場合には窒素である。本発
明方法を経済的に魅力あるものとし且つ容易なも
のとするための重要な考慮点は、プロセス流れの
一体化およびプロセス条件との装置の非相容性の
減少である。ライン28中の流れはプロセスから
廃棄物として排気される流れを構成する。従つて
経済的操作のためには、プロセスから廃棄物とし
てそれを排出させる前にその酸素除去気体流れ中
に含有されているすべてのエネルギー成分を回収
することとが必要である。ライン28中の流れの
エネルギー成分は流れの高圧および流れの高温を
構成している。これら両エネルギー成分を回収す
る必要がある。そうすれば本発明は酸素除去気体
流れからこれら成分を回収するための独特の一連
の系および処理の組合せを与える。
酸素除去気体流れの温度を低下させることはい
くつかの理由から望ましい。第一に温度低下はプ
ロセス流れ例えば供給空気流れとの熱交換器中で
低下が実施される場合には熱エネルギーの回収を
構成しうる。第二に、酸素除去気体流れの温度低
下はライン28中の気体流れからの混在する腐食
性酸素受容体成分の凝縮および除去を可能ならし
める。プロセスへのこの凝縮酸素受容体の再循環
はこの系中に導入できるもう一つ別の効率を構成
する。
酸素除去気体流れからのその他のエネルギー回
収は高圧流れ中に包含されている圧縮エネルギー
の回収を構成する。酸素除去気体流れをエネルギ
ー源回収のために膨張タービンに通過させること
によつて、気体流れの高圧条件を構成するエネル
ギーを全体的プロセスのためにそして特にプロセ
スへの供給空気の圧縮のために回収させることが
できる。
圧力減少によりエネルギー源として酸素除去気
体流れの膨張をその全潜存在まで成功裡に使用す
るためには、流れはその高温に好ましくはエクス
パンダータービンのローターを構成する物質に関
してエクスパンダーが経験しうる最高の温度であ
るべきである。更に、そのような高温の達成のた
めに酸素除去気体流れ中に存在するそのすべての
酸素含量を利用することが望ましい。
所望の目的の達成のために、本発明はライン2
8中の酸素除去気体流れを次の一連の段階で処理
する。ライン28中の高圧および高温の酸素除去
気体流れは熱交換器20に通過させることによつ
てその温度を中等度温度水準まで低下させその際
その熱成分の一部をライン22中の加温しつつあ
る空気流れと熱交換せしめて最初に中間温度レベ
ルまで温度低下せしめられる。熱交換器20を通
過後の酸素除去気体流れの中間温度レベルへの温
度低下は混在蒸気酸素受容体の凝縮を達成させ
る。凝縮された液体状酸素受容体を相分離容器5
5中に集め、この中にライン28中の酸素除去気
体流れを送り込む。冷却された酸素除去気体流れ
から導かれた凝縮酸素受容体量は系の全プロセス
流れ容量に比べれば小さいものであろう。従つて
ライン28およびセパレーター55の集水孔中の
気体流れからの酸素受容体の連続除去は可能では
あるけれども、本発明の好ましい操作は、バルブ
61の操作によるセパレーター55からの液体形
態の酸素受容体の間欠的除去を意図している。容
器55中に液体の形態で凝縮した酸素受容体は受
容体液体の混在比率および以後の凝縮の比率によ
つてその容器の集水孔に集められる。潜在的には
高度に酸化される酸素受容体を次いで開放バルブ
61を通してセパレーター容器55から除去しそ
して好ましくはライン66中でデソーバーカラム
36に再循環せしめる。デソーバーカラムへは圧
力低下が必要かもしれない。これはバルブ68に
より供給される。このようにして、酸化された酸
素受容体は全体的プロセスにおいて更に使用する
ために再循環させることができる。あるいはま
た、容器55からの凝縮酸素受容体はその酸化状
態が過剰でない場合にはライン63中で吸収カラ
ム24に伝達させることができる。最後に、受容
体物質の活性寿命期間の後に酸素受容体を除去し
たい場合には、凝縮された酸素受容体の排出はラ
イン64を経て実施できる。
混在酸素受容体試薬に関して精製された酸素除
去気体流れを次いでセパレーター容器55のオー
バーヘツドからコンバスター(燃焼装置)反応帯
域56に送る。酸素除去気体流れの酸素含量をラ
イン58中で燃料源例えば天然ガスと共に燃焼さ
せる。この燃焼は酸素除去気体流れの温度をエク
スパンダータービン60への最適導入温度まで上
昇させる。通常そのような燃焼はエクスパンダー
タービンの最高温度を越えうる。しかしながら熱
交換器20で実施される最初の温度低下はエクス
パンダータービン60の導入口に入る気体流れに
対してその最高許容温度を越えることのないよう
に燃焼後の最高温度の制御を可能ならしめる。エ
クスパンダータービンは気体流れの圧力を仕事の
実施によつて低下させる。この仕事は発電による
エネルギーの回収を構成しうるし、またはその仕
事はコンプレツサー12に送られたエクスパンダ
ーからの機械的作動力の回収を構成しうる。ター
ピン60から出ていく燃焼せしめられた酸素除去
気体流れの残余の熱は熱交換器16の通過によつ
て供給空気流れ中での利用のために回収される。
常温および常圧に近い酸素除去気体流れを次いで
ライン62で排気させる。この気体流れは減少し
た酸素含量を要求する産業プロセスに使用するこ
とができる。しかしながら気体流れはここではラ
イン58中での燃料源との気体流れの燃焼に由来
する二酸化炭素および水を含有している。
酸素除去気体流れに関して実施されたこの独特
の一連のプロセス段階はこの流れを強大な膨張タ
ービン装置に導入する前に腐食性酸素受容体を除
去することを可能ならしめる。この装置はさもな
ければ流れのそのような腐食性物質量により悪影
響を与えられるであろう。更に流れの燃焼の前の
気体流れの熱交換は、熱交換器20に対して安価
な装置デザインを使用することを可能ならしめ
る。このことは酸素受容体の存在下には潜在的な
腐食問題を構成する二酸化炭素と水の燃焼生成物
を酸素除去気体流れが含有している熱交換器16
の場合には不可能である。最後に、燃焼または膨
張の前の酸素除去流れの熱交換はコンバスター5
6の燃焼帯域中でのその潜在的混在または分解の
前に価値ある酸素受容体成分を回収することを可
能ならしめる。酸素受容体の回収およびそのデソ
ーバー36への再循環はこの価値あるプロセス成
分の使用効率を強化する。供給空気流れ、廃酸素
除去気体流れおよび酸素生成物流れを含む種々の
プロセス流れの一連の熱交換、凝縮、燃焼、エネ
ルギー回収を伴なう膨張およびそれ以上の熱交換
が酸素除去気体流れに関して実施されるような独
特の様式での一体化は、化学的酸素吸収分離法の
操作における独特の改善を構成する。圧縮エネル
ギーおよび熱エネルギーの回収、ならびにすべて
連続法への再循環のための酸素受容体の回収は全
体的系に独特の経済性を与える。これは既知の化
学的気体分離系および低温分離系との潜在的な市
場的競争力を強化せしめる。
本発明はここに本発明の具体例に関して記載さ
れている。しかしながら種々の自明な変形が当業
者には明白であろう。そしてそのような変形はす
べて本発明の範囲内にあるものである。
【図面の簡単な説明】
添付図面は化学的酸素受容体による酸素製造の
ための本発明の好ましい態様のフロースキームを
示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 酸化状態となる酸素受容体たるアルカリ金属
    硝酸塩および亜硝酸塩の溶融溶液に供給空気流れ
    を接触させ、酸化された酸素受容体から別個に酸
    素を放出させて酸素受容体を再生させ且つ生成物
    酸素を生成させ、再生された酸素受容体を再循環
    させそして酸素除去気体流れを除去する段階の反
    復によつて酸素を生成させる連続法であつて、供
    給空気流れとの熱交換によつて酸素除去気体流れ
    の温度を低下させること、酸素除去気体流れから
    残存混在酸素受容体を凝縮させること、前記気体
    流れを燃料と共に燃焼させてその温度を上昇させ
    そしてタービンを通してこの気体流れを膨張させ
    てエネルギーを回収することを特徴とする、改善
    された酸素の連続的製法。 2 供給空気流れとの熱交換によつて膨張気体流
    れの温度を更に低下させることを包含する前記特
    許請求の範囲第1項記載の方法。 3 凝縮酸素受容体を再循環させて供給空気流れ
    に接触させる前記特許請求の範囲第1項記載の方
    法。 4 酸素受容体を再生のために再循環させる前記
    特許請求の範囲第1項記載の方法。 5 供給空気流れを高圧まで圧縮させ、乾燥さ
    せ、そして酸素受容体に接触させる前に酸素除去
    気体流れと熱交換させることにより高温まで加熱
    させる前記特許請求の範囲第1項記載の方法。 6 燃焼気体流れの膨張からのエネルギーを使用
    して供給空気流れを圧縮させる前記特許請求の範
    囲第5項記載の方法。 7 供給空気流れをアブソーバーカラム中で向流
    流れ的に酸素受容体の溶融溶液に接触させる前記
    特許請求の範囲第1項記載の方法。 8 酸化された酸素受容体をデソーバーカラムに
    送り、そして温度および圧力を減少させて酸素を
    放出させそして受容体を再生させる前記特許請求
    の範囲第7項記載の方法。 9 デソーバーカラムから再生された酸素受容体
    をアブソーバーカラムに再循環させるためにポン
    プで高圧とする前記特許請求の範囲第8項記載の
    方法。 10 生成物酸素を供給気体流れとの熱交換によ
    り冷却させる前記特許請求の範囲第1項記載の方
    法。 11 酸素受容体のアルカリ金属が主としてナト
    リウムである前記特許請求の範囲第1項記載の方
    法。 12 酸素受容体が少くとも2モル%のアルカリ
    金属酸化物、パーオキサイド、スーパーオキサイ
    ドまたはそれらの組合せを包含している前記特許
    請求の範囲第1項記載の方法。
JP59147037A 1983-07-18 1984-07-17 酸素の連続的製法 Granted JPS6036305A (ja)

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US514742 1990-04-26

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