JPH0243916A - 圧力スイング吸着方法及び装置 - Google Patents
圧力スイング吸着方法及び装置Info
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- JPH0243916A JPH0243916A JP63193596A JP19359688A JPH0243916A JP H0243916 A JPH0243916 A JP H0243916A JP 63193596 A JP63193596 A JP 63193596A JP 19359688 A JP19359688 A JP 19359688A JP H0243916 A JPH0243916 A JP H0243916A
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- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
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- Y—GENERAL 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
- 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】
[a業上の利用分野]
本発明は高純度ガスの製造に利用される圧力スイング吸
着方法及び装置(以下車にPSA方法及びPSA装置と
いう)に関し、詳細には吸着塔内における不純成分の残
存を極力抑制して製品ガスをより高純度に得ることので
きるPSA方法及びPSA装置に関するものである。
着方法及び装置(以下車にPSA方法及びPSA装置と
いう)に関し、詳細には吸着塔内における不純成分の残
存を極力抑制して製品ガスをより高純度に得ることので
きるPSA方法及びPSA装置に関するものである。
以下においてはその代表例として原料空気からN2ガス
を高純度に回収するPSA装置及びPSA方法について
説明するが、本発明の適用対象はこれによって限定解釈
されてはならない。
を高純度に回収するPSA装置及びPSA方法について
説明するが、本発明の適用対象はこれによって限定解釈
されてはならない。
[従来の技術]
原料空気をPSA装置に導入してN2ガスを濃縮回収す
る方法を大別すると、02ガスを吸着剤に吸着させて除
去する方法、及びN2ガスを吸着剤に吸着させ更に脱着
回収する方法の2つに分類される。このうち後者はゼオ
ライト系の吸着剤を吸着塔内に装填し、N2ガス吸着後
の吸着塔を減圧することにより、高純度のN2ガスを脱
着回収する方法である。以下この方法に利用されるPS
A装置について説明する。
る方法を大別すると、02ガスを吸着剤に吸着させて除
去する方法、及びN2ガスを吸着剤に吸着させ更に脱着
回収する方法の2つに分類される。このうち後者はゼオ
ライト系の吸着剤を吸着塔内に装填し、N2ガス吸着後
の吸着塔を減圧することにより、高純度のN2ガスを脱
着回収する方法である。以下この方法に利用されるPS
A装置について説明する。
第3図は前処理装置2によってN20とCo2を除去し
た後の02 / N 2混合ガスを3塔式のPSA装置
に供給してN2ガスを選択的に回収する装置の概略説明
図である。
た後の02 / N 2混合ガスを3塔式のPSA装置
に供給してN2ガスを選択的に回収する装置の概略説明
図である。
圧縮機9によって加圧された空気は前処理装置2に送給
され、吸着剤にN20及びC02成分を吸着させて除去
し、これを通過した0□/ N 2混合ガスをPSA装
置の原料ガス供給管1aへ送り込む。原料ガス供給管1
aは自動開閉弁(以下車に弁という)■、〜■3を介し
て吸着塔3a3b、3c頂部に接続され、各吸着塔の底
部には弁V4〜V6を介して排ガス廃棄管4aが連結さ
れる。また各吸着塔3a、3b、3cの底部には脱着用
管5a、5b、5cが配設され、夫々弁■ア〜v9を介
してそれより下流側で合流される。合流された脱着用管
5には真空ポンプ6が設けられて製品ガスホルダ20に
連結され、吸着塔3a、3b、3cより脱着回収された
高純度N2ガスを貯留する。前記製品ガスホルダ20に
は、製品ガスの一部を吸着塔の洗浄のために抜き出す洗
浄用管8が配設され、該洗浄用管8は分岐された後弁V
I3〜VISを介して吸着塔3a、3b。
され、吸着剤にN20及びC02成分を吸着させて除去
し、これを通過した0□/ N 2混合ガスをPSA装
置の原料ガス供給管1aへ送り込む。原料ガス供給管1
aは自動開閉弁(以下車に弁という)■、〜■3を介し
て吸着塔3a3b、3c頂部に接続され、各吸着塔の底
部には弁V4〜V6を介して排ガス廃棄管4aが連結さ
れる。また各吸着塔3a、3b、3cの底部には脱着用
管5a、5b、5cが配設され、夫々弁■ア〜v9を介
してそれより下流側で合流される。合流された脱着用管
5には真空ポンプ6が設けられて製品ガスホルダ20に
連結され、吸着塔3a、3b、3cより脱着回収された
高純度N2ガスを貯留する。前記製品ガスホルダ20に
は、製品ガスの一部を吸着塔の洗浄のために抜き出す洗
浄用管8が配設され、該洗浄用管8は分岐された後弁V
I3〜VISを介して吸着塔3a、3b。
3cの各頂部に連結される。尚各吸着塔3a。
3b、3cは連結配管10a、10b、10cによって
直列的に連結され、各連結管には弁VIO〜v1□が設
けられる。
直列的に連結され、各連結管には弁VIO〜v1□が設
けられる。
第4図は、吸着塔3a、3b、3cのうち1塔の作動工
程を示すタイムスケジュール(時間は左から右方向に進
む)であり、吸着工程開始時から脱着工程終了時までの
作動工程を1工程サイクルとしている。この1工程サイ
クルは図示の如く吸着工程、回収工程、洗浄工程及び脱
着工程より構成される。まず吸着工程では脱着工程で減
圧された吸着塔内を昇圧する操作として、02/N2混
合ガスを供給管1aから加圧供給し、回収目的成分のN
2ガスを吸着剤に吸着させ不純成分ガス(主に0.ガス
)を排ガス廃棄管4aを介して放出させる。又脱着工程
では吸着塔を真空ポンプ6によって減圧し、塔内の吸着
剤に吸着されたN2成分を脱着し、脱着用管5を通して
製品ガスホルダ20に回収貯留する。
程を示すタイムスケジュール(時間は左から右方向に進
む)であり、吸着工程開始時から脱着工程終了時までの
作動工程を1工程サイクルとしている。この1工程サイ
クルは図示の如く吸着工程、回収工程、洗浄工程及び脱
着工程より構成される。まず吸着工程では脱着工程で減
圧された吸着塔内を昇圧する操作として、02/N2混
合ガスを供給管1aから加圧供給し、回収目的成分のN
2ガスを吸着剤に吸着させ不純成分ガス(主に0.ガス
)を排ガス廃棄管4aを介して放出させる。又脱着工程
では吸着塔を真空ポンプ6によって減圧し、塔内の吸着
剤に吸着されたN2成分を脱着し、脱着用管5を通して
製品ガスホルダ20に回収貯留する。
次に回収工程及び洗浄工程を、第3図の吸着塔3aの場
合を例に挙げて説明する。
合を例に挙げて説明する。
即ち製品ガスホルダ2o側からの高純度N2ガスは矢印
Aに示す様に洗浄用管8を通って吸着塔3c内へ導入さ
れ、該吸着塔3a内に残留する不純成分をN2成分と置
換し、これによって追放されたガスは矢印Bに示す様に
吸着工程の終了した吸着塔3bへ連結配管10aを介し
て送り込まれる。従ってこのとき吸着塔3aでは洗浄工
程が行なわれ、吸着塔3bではN2の回収工程が行なわ
れる。
Aに示す様に洗浄用管8を通って吸着塔3c内へ導入さ
れ、該吸着塔3a内に残留する不純成分をN2成分と置
換し、これによって追放されたガスは矢印Bに示す様に
吸着工程の終了した吸着塔3bへ連結配管10aを介し
て送り込まれる。従ってこのとき吸着塔3aでは洗浄工
程が行なわれ、吸着塔3bではN2の回収工程が行なわ
れる。
[発明が解決しようとする課題]
第5図(a)〜 (d)は吸着塔3aの各工程における
N2ガス吸着状態を示す模式説明図である。尚斜線部は
N2の高濃度吸着部分を示す。図の様に吸着塔3aの頂
部側から原料ガス及び洗浄ガス等が供給される場合は、
該吸着塔の上方側よりN2成分の吸着又は置換が進行し
、下方部分においては不純成分であ、る0□成分が脱着
工程の開始時まで残存することになる(吸着剤中の02
成分はN2成分と置換されずに吸着されたまま残ってい
たり、或は吸着剤の装填隙間に残存していたりする)。
N2ガス吸着状態を示す模式説明図である。尚斜線部は
N2の高濃度吸着部分を示す。図の様に吸着塔3aの頂
部側から原料ガス及び洗浄ガス等が供給される場合は、
該吸着塔の上方側よりN2成分の吸着又は置換が進行し
、下方部分においては不純成分であ、る0□成分が脱着
工程の開始時まで残存することになる(吸着剤中の02
成分はN2成分と置換されずに吸着されたまま残ってい
たり、或は吸着剤の装填隙間に残存していたりする)。
特に上記の様に吸着工程において02/N2混合ガスが
吸着塔の頂部側より供給されると、N2成分の吸着は装
填吸着剤の上方から進行し、吸着塔下方部においては0
2リツチの混合ガスが接触することになり、02成分が
残存する比率が高くなる。
吸着塔の頂部側より供給されると、N2成分の吸着は装
填吸着剤の上方から進行し、吸着塔下方部においては0
2リツチの混合ガスが接触することになり、02成分が
残存する比率が高くなる。
その結果脱着工程において回収されるN2ガス濃度は9
9.9%とするのが限度であり、これ以上高純度のN2
ガス回収は不可能とされていた。
9.9%とするのが限度であり、これ以上高純度のN2
ガス回収は不可能とされていた。
そこで本発明者らは回収目的成分ガスを99.9%以上
の高純度で得ることを目的として研究を積み重ねた結果
、本発明を完成したのである。
の高純度で得ることを目的として研究を積み重ねた結果
、本発明を完成したのである。
[課題を解決するための手段]
上記目的を達成した本発明方法は、脱着工程終了後の吸
着塔へ高純度の回収目的成分ガスを150〜300mm
Hgまで初期導入し、その後、前記吸着塔の初期導入口
の反対側より原料ガスを供給して吸着工程を行なうこと
を要旨とする。
着塔へ高純度の回収目的成分ガスを150〜300mm
Hgまで初期導入し、その後、前記吸着塔の初期導入口
の反対側より原料ガスを供給して吸着工程を行なうこと
を要旨とする。
また上記方法に利用する圧力スイング吸着装置は、前記
吸着塔における原料ガス供給管接続側と対峙する側には
、前記洗浄管から分岐した初期導入管が連結されてなる
点を要旨とするものである。
吸着塔における原料ガス供給管接続側と対峙する側には
、前記洗浄管から分岐した初期導入管が連結されてなる
点を要旨とするものである。
[作用及び実施例]
第1図(A)は本発明の代表的なPSA装置の実施例を
示す概略説明図である。第3図に示す従来装置と相違す
る特徴的な構成は、洗浄管8を分岐して初期導入管11
a、llb、llcを配設し、各初期導入管11a、j
lb、llcは自動開閉弁via〜Viaを介して各吸
着塔3a、3b。
示す概略説明図である。第3図に示す従来装置と相違す
る特徴的な構成は、洗浄管8を分岐して初期導入管11
a、llb、llcを配設し、各初期導入管11a、j
lb、llcは自動開閉弁via〜Viaを介して各吸
着塔3a、3b。
3cの底部へ連結した点にある。即ち各吸着塔において
原料ガス供給管1aの接続位置と上下反対側に初期導入
管11a、llb、llcを接続する。
原料ガス供給管1aの接続位置と上下反対側に初期導入
管11a、llb、llcを接続する。
第2図(A)〜(D)は第1図(A)に示したPSA装
置による吸着塔3aにおける吸着工程直前から脱着工程
直前までを順に示す模式説明図である。
置による吸着塔3aにおける吸着工程直前から脱着工程
直前までを順に示す模式説明図である。
第2図(A)に示す様に、脱着工程が終了して吸着工程
を開始する直前に、前記初期導入管11aを通して製品
ガスホルダ20内の高純度N2ガスを吸着塔3aの底部
側から塔内に導入し、主として塔内下方部側に装填され
た吸着剤にN2成分を吸着させておく。その後弁の切換
えを行なって吸着工程に移行し、原料ガス供給管1aよ
り02/N2混合ガスを吸着塔3a頂部側から導入する
[第2図(B) ]。このとき吸着剤へのN2成分の吸
着は吸着塔3a上方部から進行し、該工程前のN2初期
導入に加えて本工程供給N2を塔内の吸着剤に吸着させ
、吸着工程を終了する。これによって吸着剤に吸着され
る0□成分は従来に比べて減少し、この時点で既に不純
成分濃度の低下が達成される。なぜなら吸着工程時に0
2リツチなガスと接触される吸着剤には初期導入によっ
てすでにN2が吸着されており、o2吸着の割合は非常
に低いものとなるからである。
を開始する直前に、前記初期導入管11aを通して製品
ガスホルダ20内の高純度N2ガスを吸着塔3aの底部
側から塔内に導入し、主として塔内下方部側に装填され
た吸着剤にN2成分を吸着させておく。その後弁の切換
えを行なって吸着工程に移行し、原料ガス供給管1aよ
り02/N2混合ガスを吸着塔3a頂部側から導入する
[第2図(B) ]。このとき吸着剤へのN2成分の吸
着は吸着塔3a上方部から進行し、該工程前のN2初期
導入に加えて本工程供給N2を塔内の吸着剤に吸着させ
、吸着工程を終了する。これによって吸着剤に吸着され
る0□成分は従来に比べて減少し、この時点で既に不純
成分濃度の低下が達成される。なぜなら吸着工程時に0
2リツチなガスと接触される吸着剤には初期導入によっ
てすでにN2が吸着されており、o2吸着の割合は非常
に低いものとなるからである。
そして第2図(C) 、 (D)に示す回収工程及び洗
浄工程によって僅かに残留している不純成分ガスをほぼ
完全に追放した後、脱着工程において高純度N2ガスを
回収する。
浄工程によって僅かに残留している不純成分ガスをほぼ
完全に追放した後、脱着工程において高純度N2ガスを
回収する。
上記の様に吸着工程直前に、吸着塔における原料ガス導
入方力に対して反対側から高純度N2ガスを導入してお
くことによって、脱着工程まで塔内に不純成分が残るの
が抑制できる様になり、回収されるN2ガス純度は99
.99%以上を達成することができる様になる。
入方力に対して反対側から高純度N2ガスを導入してお
くことによって、脱着工程まで塔内に不純成分が残るの
が抑制できる様になり、回収されるN2ガス純度は99
.99%以上を達成することができる様になる。
第1図(B)は初期導入管11a、llb。
11cによる吸着塔へのN2ガス供給量(分圧で示す)
と製品ガス純度との関係を示すグラフである。即ち吸着
塔の大きさは直径80 mm、高さ1000mmとし、
吸着工程における原料供給を0.5〜0.1 kg/c
m”Gで行ない、脱着工程を真空ポンプによって100
〜50 m+nHgまで減圧して脱着を行なった。その
結果吸着工程直前の高純度N2ガスの導入は150〜3
00mmHgの範囲とする必要があることが分かった。
と製品ガス純度との関係を示すグラフである。即ち吸着
塔の大きさは直径80 mm、高さ1000mmとし、
吸着工程における原料供給を0.5〜0.1 kg/c
m”Gで行ない、脱着工程を真空ポンプによって100
〜50 m+nHgまで減圧して脱着を行なった。その
結果吸着工程直前の高純度N2ガスの導入は150〜3
00mmHgの範囲とする必要があることが分かった。
なぜならば150mmHg未満であるとN2ガスを初期
導入しても従来と比較して回収ガス濃度の向上効果はさ
ほど期待できず、また300mmHgより多くなると吸
着工程に招けるN2吸着量が減少してしまい回収率が低
下してしまうためである。
導入しても従来と比較して回収ガス濃度の向上効果はさ
ほど期待できず、また300mmHgより多くなると吸
着工程に招けるN2吸着量が減少してしまい回収率が低
下してしまうためである。
(比較実験例)
第1図(A)及び第3図に示した構造のPSA装置を使
って下記の条件で夫々N2ガス回収実験を行なって夫々
の回収ガス濃度を調べた。尚第1図(A) に示すPS
Aの使用に当たっては吸着工程開始直前に2秒間高純度
N2ガスの導入を行なった。
って下記の条件で夫々N2ガス回収実験を行なって夫々
の回収ガス濃度を調べた。尚第1図(A) に示すPS
Aの使用に当たっては吸着工程開始直前に2秒間高純度
N2ガスの導入を行なった。
各吸着塔の内径を80mm、高さをZoo□+mとし、
充填する吸着剤は合成ゼオライト5A型を用いた。
充填する吸着剤は合成ゼオライト5A型を用いた。
原料ガス供給圧カニ 0.2 kg/cm”G、脱着圧
カニ 70 Torr、 1塔の1工程サイクル=1分、 圧縮機9への 原料空気供給量:320ONIL/h、N2ガスの回収
量: 800 NfL/h。
カニ 70 Torr、 1塔の1工程サイクル=1分、 圧縮機9への 原料空気供給量:320ONIL/h、N2ガスの回収
量: 800 NfL/h。
の条件で各々実験を行なった。
この実験の結果、従来装置(第3図に示す)によって製
品ガスホルダ20内に回収されたN2成分の濃度は99
.9%であったのに対し、本発明のPSA装置の場合、
N2濃度は99.997%まで高めることができた。
品ガスホルダ20内に回収されたN2成分の濃度は99
.9%であったのに対し、本発明のPSA装置の場合、
N2濃度は99.997%まで高めることができた。
各吸着塔において原料ガス供給側と反対側から高純度N
2ガスを吸着工程直前に導入する方法としては、第1図
(八)に示す実施例に限定されず、製品ガスホルダ20
とは別のN2ガスホルダを設けて該ホルダから吸着塔へ
初期導入管を接続するものであっても良いし、或は真空
ポンプ6の出口側又は製品ガスホルダ20から分岐して
初期導入管を連結するもの等であっても構わない。
2ガスを吸着工程直前に導入する方法としては、第1図
(八)に示す実施例に限定されず、製品ガスホルダ20
とは別のN2ガスホルダを設けて該ホルダから吸着塔へ
初期導入管を接続するものであっても良いし、或は真空
ポンプ6の出口側又は製品ガスホルダ20から分岐して
初期導入管を連結するもの等であっても構わない。
[発明の効果]
請求項(1)の方法によって脱着工程開始に至るまで吸
着塔内に残存する不純成分濃度を低減できるようになっ
た。また請求項(2)の装置により回収目的成分の所定
分圧を吸着工程直前の吸着塔へ正確に導入できる様にな
った。
着塔内に残存する不純成分濃度を低減できるようになっ
た。また請求項(2)の装置により回収目的成分の所定
分圧を吸着工程直前の吸着塔へ正確に導入できる様にな
った。
これらの結果製品ガスとして回収される目的成分ガス濃
度を従来より高純度化することができる様になった。
度を従来より高純度化することができる様になった。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)は本発明PSA装置の代表的な実施例を示
す概略説明図、第1図(B)は初期導入ガス分圧と製品
ガス純度の関係を示すグラフ、第2図(A)〜 (D)
は第1図(^)のPSA装置による1塔の工程状態を示
す模式説明図、第3図は従来のPSA装置を示す概略説
明図、第4図は1つの吸着塔の工程順序を示す説明図、
第5図は従来のPSA装置による1塔の工程状態を示す
模式説明図である。 la・・・原料ガス供給管 2・・・前処理装置3a
、3b、3c・・・吸着塔 5・・・脱着用管6・
・・真空ポンプ 8・・・洗浄用管9・・・圧縮
機
す概略説明図、第1図(B)は初期導入ガス分圧と製品
ガス純度の関係を示すグラフ、第2図(A)〜 (D)
は第1図(^)のPSA装置による1塔の工程状態を示
す模式説明図、第3図は従来のPSA装置を示す概略説
明図、第4図は1つの吸着塔の工程順序を示す説明図、
第5図は従来のPSA装置による1塔の工程状態を示す
模式説明図である。 la・・・原料ガス供給管 2・・・前処理装置3a
、3b、3c・・・吸着塔 5・・・脱着用管6・
・・真空ポンプ 8・・・洗浄用管9・・・圧縮
機
Claims (2)
- (1)吸着工程で原料ガスを吸着塔内へ導入して回収目
的成分ガスを吸着剤に吸着し、脱着工程で該回収目的成
分ガスを脱着して回収し、上記吸着工程と脱着工程を繰
返す圧力スイング吸着方法において、 脱着工程終了後の吸着塔へ高純度の回収目的成分ガスを
150〜300mmHgまで初期導入し、その後、前記
吸着塔における該初期導入口の反対側より原料ガスを供
給して吸着工程を開始することを特徴とする圧力スイン
グ吸着方法。 - (2)吸着塔に原料ガス供給管、脱着用管及び洗浄用管
を連結してなる圧力スイング吸着装置において、 前記吸着塔における原料ガス供給管接続側と対峙する側
には、前記洗浄管から分岐した初期導入管が連結されて
なることを特徴とする圧力スイング吸着装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63193596A JPH0691925B2 (ja) | 1988-08-02 | 1988-08-02 | 圧力スイング吸着方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63193596A JPH0691925B2 (ja) | 1988-08-02 | 1988-08-02 | 圧力スイング吸着方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0243916A true JPH0243916A (ja) | 1990-02-14 |
| JPH0691925B2 JPH0691925B2 (ja) | 1994-11-16 |
Family
ID=16310587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63193596A Expired - Lifetime JPH0691925B2 (ja) | 1988-08-02 | 1988-08-02 | 圧力スイング吸着方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0691925B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010069452A (ja) * | 2008-09-22 | 2010-04-02 | Sumitomo Seika Chem Co Ltd | 一酸化炭素分離方法および一酸化炭素分離装置 |
| CN113559672A (zh) * | 2021-09-01 | 2021-10-29 | 威海东兴电子有限公司 | 一种高纯度氧气四塔提纯装置 |
-
1988
- 1988-08-02 JP JP63193596A patent/JPH0691925B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010069452A (ja) * | 2008-09-22 | 2010-04-02 | Sumitomo Seika Chem Co Ltd | 一酸化炭素分離方法および一酸化炭素分離装置 |
| CN113559672A (zh) * | 2021-09-01 | 2021-10-29 | 威海东兴电子有限公司 | 一种高纯度氧气四塔提纯装置 |
| CN113559672B (zh) * | 2021-09-01 | 2025-06-24 | 威海东兴电子有限公司 | 一种高纯度氧气四塔提纯装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0691925B2 (ja) | 1994-11-16 |
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