JPH06219712A - 適用性を改善した膜窒素ガス発生機 - Google Patents

適用性を改善した膜窒素ガス発生機

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JPH06219712A
JPH06219712A JP5209743A JP20974393A JPH06219712A JP H06219712 A JPH06219712 A JP H06219712A JP 5209743 A JP5209743 A JP 5209743A JP 20974393 A JP20974393 A JP 20974393A JP H06219712 A JPH06219712 A JP H06219712A
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JP5209743A
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Christian Barbe
クリスティアン・バーブ
Jean-Renaud Brugerolle
− ルノー・ブリュジェロール ジャン
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
EIDP Inc
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Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
EI Du Pont de Nemours and Co
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2317/00—Membrane module arrangements within a plant or an apparatus
    • B01D2317/02—Elements in series
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2317/00—Membrane module arrangements within a plant or an apparatus
    • B01D2317/04—Elements in parallel

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】適用性を改善した膜窒素ガス発生機であって、
高需要の期間に増加された流速を与えることができるガ
ス発生機を提供すること。 【構成】供給流れ加圧手段、該供給流れ加圧手段に流体
接続され及び該供給流れ加圧手段の流れに添って透過側
及び非透過側を有する１以上の膜濾過手段、並びに顧客
のニーズによって要求されるよりも高い純度の生成物を
貯蔵することができる１以上の生成物貯蔵手段を含有す
る膜窒素発生機。該発生機は高需要期に増加された流速
を生じることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】本発明は、適用性を改善した膜窒素ガス
発生機に関する。この膜窒素発生機は高需要の期間に増
加された流速を与えることができる。
【０００２】
【背景の説明】膜プロセスは、大気からの不活性ガスの
製造において使用の頻度が増加している。この場合、膜
を通って供給されるエアーストリーム中の酸素含量は、
低圧側への透過によって減少される。膜窒素発生機は、
顧客の適用が、例えば０. ５から５容積％の酸素のよう
な大気中の少量の酸素に耐え得る場合に最も頻繁に使用
される。
【０００３】しかし、顧客の要求に対して適切なサイズ
の膜発生機を選択することは、その要求が容易には予想
されないので、困難である。例えば、顧客の要求のパタ
ーンは、一般によく知られていない。また例え要求があ
ったとしても、この要求は例えば１０分間のインターバ
ルというような短期間のみならず季節の変化でのような
長期間、及び１年から翌年までの両方で、おそらくしば
しば変化し得る。もちろん、この困難さは、単一の顧客
のニーズに答える任意の小さなオンシートプラントを除
いては、膜プロセスに特徴的なものではない。
【０００４】現在、この困難さを克服するための１つの
方法は、顧客の要求によって求められるよりも高い圧力
で不活性な大気を製造し、負荷需要期（load demand pe
riods ）の間にピーク需要期に放出するためのバッファ
ータンクに過剰の生成物を保存することである。他の方
法では、ピーク需要期に発生機の生成を補助するために
バルク貯蔵用タンクを使用することが必要である。
【０００５】しかし、これらの解決法はある程度まで変
化に富んだ顧客の要求の問題を処理できるが、これらの
プロセスを使用するときには、オーバーサイズの発生機
を使用する必要性が残されている。不運にも全プロセス
の経済性が、これによって損なわれる。特に１年間の設
備の使用が低い場合に損なわれる。
【０００６】従って、膜発生機、特に極端に変化する流
れの需要パターンを有する顧客のニーズを経済的な方法
で特別に処理する改良されたデザイン、特に高需要期に
増加する流速を与えることができる改良されたデザイン
を有する膜窒素発生機に対する必要性が存在する。
【０００７】
【発明の概要】従って、本発明の目的は、極端に変化す
る流れ需要パターンを有する顧客のニーズにうまく対応
することができ、高需要の期間に増加する流速を与える
ことができる改良された柔軟性を有する膜窒素ガス発生
機を提供することにある。
【０００８】また、本発明の特別な目的は、短期のオン
シートプラントからの単一顧客のニーズに効果的に対応
し得る膜窒素発生機を提供することである。
【０００９】上記の目的及び以下の開示によってより明
確になる他の目的は、供給流れの加圧手段、該加圧手段
と流体的な接続での１以上の膜濾過手段、並びに該１以
上の膜濾過手段との流体的な接続で、且つ該１以上の膜
濾過手段の下流の１以上の生成物貯蔵受器によって与え
られ、これによって、顧客のニーズで求められるよりも
高いレベルの純度で、低需要の期間に過剰の生成物が蓄
えられる。
【００１０】
【好ましい態様の詳細な説明】本発明は、顧客のニーズ
で求められるレベルよりも高いレベルの純度で低需要の
期間に過剰の生成物を貯蔵することができる少なくとも
１つの生成物貯蔵受器を有する改良された柔軟性を持っ
た膜窒素ガス発生機を提供する。本発明は、このような
高純度の窒素生成物を含有する１以上のガス又は液体生
成物の貯蔵受器を使用することによって、例えば生成物
である窒素の生成がピーク需要期に増大され、顧客に受
け入れられ得る酸素含量を有する窒素を生成し得るとい
う発見に基づいている。特に、発生機によって生成され
る低純度の窒素は、顧客に受け入れられると考えられる
最小値の酸素含量を有する貯蔵された高純度の生成物と
混合され、これによって、最終生成物が、量および品質
の両方に関して顧客の仕様にかなうことになる。
【００１１】一般に、ここで用いられるような、例えば
１００ユニットの基準容量を有する発生機、又は例えば
１００ユニットの平均消費量を有する顧客に対しては、
「ピーク需要（peak demand ）」の語は、約１２０から
１，０００ユニットの流速を意味し、一方、「低需要
（low demand）」の語は、約８０から２０ユニット又は
更に低い流速を意味する。
【００１２】更にここで用いられるような「高純度生成
物」又は「改良された純度の生成物」の語は、顧客によ
って要求されるように、基準酸素含量を因子ｎ（ｎは１
以上の任意の値であり、好ましくは約１．２と２０の間
の値である。）で割ったものに等しい酸素含量の生成物
を意味する。
【００１３】加えて、「顧客に受け入れられる最大値以
上」の酸素含量を有する窒素とは、顧客によって要求さ
れるように、基準酸素含量に因子ｍ（ｍは１以上の任意
の値であり、好ましくは約１．２と３の間の値であ
る。）を掛けたものに等しい酸素含量の生成物を意味す
る。
【００１４】一般に、本発明に従って、１以上の生成物
貯蔵受器が、顧客のニーズに比較して増加されたレベル
の純度で低需要期において過剰の生成物、例えば窒素を
貯蔵するために使用される。次に、高需要又はピーク需
要期に、発生機の生成物は、例えば、顧客に受け入れら
れる最大値以上に生産された窒素の酸素含量を増加する
ことによって増強される。、次に、低純度の発生機生成
物は、高純度の貯蔵生成物と混合され、量及び品質の両
方に関連した顧客の仕様にかなった最終生成物を与え
る。
【００１５】一般に、「発生機の生成物を増強する」と
いう語句は、２から８の因子によって生成物の酸素含量
を増加する結果として、基準生成物の約１．１から５倍
に等しい値を有する発生機生成物をいうつもりである。
【００１６】本発明はまた、許容される酸素含量が増加
するとき、膜窒素発生機の容量も増加するので、ますま
す有利になる。
【００１７】どのようなタイプの膜でも使用し得るが、
本発明は、向流の操作法で中空繊維管供給膜（hollow f
iber tube-fed membranes ）を用いたとき、特に有利で
ある。このような膜は、当業者に公知である。例えば、
このような状況下では驚くべき現象が観測される。明確
には、生成物の増加による酸素含量の増加が、完全な向
流法で操作された円筒供給（shell-fed ）に対して予想
されるよりも非常に少ない。この現象は、大型の工業モ
ジュールで特に著しい。
【００１８】当業者は、添付された請求の範囲に説明さ
れたような発明の範囲から逸脱することなく、種々の変
化及び変更が発明の詳細においてなされることを理解し
ている。従って、本発明の実施に使用される浸透可能な
膜は、典型的には、膜システムの基本要素を具備した膜
モジュールを形成するハウジング内（within enclosur
e）で位置を決定された膜集合物に通常使用される。本
発明に関して理解されるように、膜システムは、膜モジ
ュール又は平行操作或いは一連の操作に対してアレンジ
されたような多数のこのようなモジュールを具備する。
この膜モジュールは従来の中空繊維形態、又は渦巻状
（spiral wound）、ひだをつけた平らなシート状膜集合
物、又は任意の他の所望の配置で構成される。膜モジュ
ールは、供給空気の表面側と反対の透過ガス出口側を有
するように構成される。中空繊維膜に対して、供給空気
は、中空繊維の穴のあいた側若くは他の表面側から加え
られ得る。
【００１９】空気分離膜、及び水素精製膜に対して使用
される膜材料は、供給ガス、即ち空気や不純な水素の、
より迅速に透過し得る成分を選択的に透過することがで
きる任意の適切な膜であり得る。酢酸セルロース、セル
ロースアセテートブチレート等のようなセルロース誘導
体、アリルポリアミド及びアリルポリイミドを包含する
ポリアミド及びポリイミド；ポリスルホン；ポリスチレ
ン等がこのような材料の典型である。しかし、本発明に
従えば、ポリイミドが好ましい。
【００２０】先に示したように、本発明のハウジング内
（within the insulated enclosure）に配置された膜シ
ステムを具備した透過性の膜が、任意の所望の形態で存
在し得、中空繊維膜が一般に好ましい。任意の特別なガ
ス分離の応用に使用される膜材料は、より迅速に透過さ
れるガス成分、又はより迅速には透過されない成分を含
有する液体混合物を選択的に透過することができるどの
ような適切な材料でもよいことが理解される。酢酸セル
ロース、セルロースアセテートブチレート等のようなセ
ルロース誘導体、アリルポリアミド及びアリルポリイミ
ドを包含するポリアミド及びポリイミド；ポリスルホ
ン；ポリスチレン等がこのような材料の典型である。非
常に多くの他の透過膜材料が当分野において公知であ
り、広範囲の種類の分離操作における使用に適当である
ことは、当分野において理解されている。示されている
ように、本発明の実施に使用し得るような膜は、複合膜
形態、非対称な形態、又は本発明のシステム及びプロセ
スを用いて行なわれる特別なガス分離に有効で効果的な
任意の形態であり得る。
【００２１】中空繊維膜は、一般に流体混合物中の１以
上の流体を１以上の他の流体から分離することができる
高分子材料で形成されている。中空繊維膜を製造するた
めに使用し得る高分子材料は、好ましくは、ポリ−４−
メチルペンテン、ポリエチレン及びポリプロピレンのよ
うなオレフィン性ポリマー；ポリテトラフルオロエチレ
ン；セルロース性エステル（cellulosic esters ）、セ
ルロースエステル及び再生セルロース；ポリアミド；ポ
リエーテルケトン及びポリエーテルエーテルケトン；ポ
リエステルカーボネート及びポリカーボネート；ポリス
ルホン；ポリイミド；ポリエーテルスルホン等である。
中空繊維膜は均一性、対称性（アイソトロピック（isot
ropic ））、非対称性（アンアイソトロピック(anisotr
opic））、又は複合膜であり得る。膜は、密な識別領域
であって、膜の該密な領域で流体の溶解性及び分散性の
差を基にして１以上の流体を１以上の他の流体から分離
する領域を有し得る。その他には、膜は、微細な多孔質
であり得、流体の相対的な揮発性を基にして１以上の流
体から１以上の他の流体を分離し得る。
【００２２】密な領域を有する中空繊維膜はガス分離に
優位である。非対称の中空繊維膜は、中空繊維の外側識
別領域で、中空繊維の内側（内腔表面）識別領域で、又
は外側と内側の両方の中空繊維膜表面に対して内側の何
処かに位置された識別領域を有し得る。中空繊維膜の識
別領域が両方の中空繊維膜表面に対して内部にある態様
においては、中空繊維膜内面（内腔）及び外面は多孔性
であるが、膜はガスを分離する能力を示す。ガスを分離
する態様では、膜として好ましい重合材料には、ポリエ
ステルカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスル
ホン、ポリイミド、及びポリカーボネートが含まれる。
ガス分離膜として更に好ましい重合材料には、ポリカー
ボネート及びポリエステルカーボネートが含まれる。ガ
ス分離に対して好ましいカーボネート膜及びポリエステ
ルカーボネート膜には、米国特許第４，８７４，４０
１、４，８５１，０１４、４，８４０，６４６、及び
４，８１８，２５４に開示されたもの；これによって供
給され得る全ての法的目的のための参照によってここで
加えられるそれぞれの特許の関連部分が含まれる。１つ
の好ましい態様において、このような膜は、米国特許第
４，７７２，３９２、これによって供給され得る全ての
法的目的のための参照によってここで加えられる関連部
分に開示されたプロセスによって調製される。
【００２３】本発明の驚くべき有利さを強調するため
に、以下の観測が工業モジュールでなされた。
【００２４】
【表１】 上記の表は、工業サイズのモジュール性能のデータを含
んでおり、十分な空気の供給が可能であるとみなされる
実際のプラントでの増加する流れが、コンピューターシ
ミュレーションを基に予想されるよりも生成物の純度に
関して影響が非常に少ないことを示している。これは、
顧客の消費が基準の発生機生成物よりも少ない間に、純
粋な窒素を貯蔵するという有利さを取る場合、顧客の消
費が変動する場合でも増強されたシステムの生産を助け
る。
【００２５】一般に、本発明の膜窒素発生機は、加圧手
段、該加圧手段との流体的な接続で、且つ該加圧手段の
下流での１以上の膜濾過手段、並びに該膜濾過手段との
流体的な接続で、且つ該膜濾過手段の下流での１以上の
生成物貯蔵受器手段を含有する。これは、低需要期に顧
客のニーズに比べ優れた純度を有する生成物、即ち減少
された酸素含量を有する窒素を貯蔵できる。
【００２６】本発明に従って使用される膜は、従来のど
のような膜でも、また大気或いは窒素と酸素の混合物か
ら窒素を分離することができる透過側及び非透過側を有
する膜類であり得る。しかし、一般的に該膜又は膜類は
向流モードで使用される中空繊維管供給膜であることが
好ましい。
【００２７】好ましくは、本発生機は、加圧手段の下流
であるが、オイル、ゴミ及び二酸化炭素及び水蒸気のよ
うな他の不純物を除去するための膜の上流に空調手段も
有する。一般に、従来の加圧手段及び空調手段を使用し
得る。
【００２８】既に注意したように、１以上の生成物受器
手段を使用し得る。例えば、２、３、又は４つのような
多段生成物受器手段は、純度のコントロールを維持する
うえで有利である。しかし、ほとんどの場合、１つの生
成物受器手段で十分である。例えば、タンク、又は他の
貯蔵容器或いは容器手段を使用し得る。更にガス又は液
体に対する貯蔵手段を使用し得る。
【００２９】本発明を一般に説明するために、幾つかの
例に対して言及した。これは例示の目的で提供されるも
のであり、制限することを意図するものではない。
【００３０】
【実施例】 例１ 基準 低需要 ピーク需要 （nominal ） 発生機のアウトプット： 流速（ｎｍ3 ／ｈ） １００ ２８ １９０ インプットの酸素％ ２ ０. １％ ４. ８５％ 生成物の圧力 バール １０ １０. ５ ９. ５ 顧客の要求： 流速（Ｎｍ3 ／ｈ） １００ １０ ４９０ 要求される酸素％ ２ ２ ２ 要求される生成物の圧力 バール ３ ３ ３ 生成物受器：容積（ｍ3 ） ２０ 低需要モードで貯蔵された １５０ 生成物の容積（Ｎｍ3 ） 図１を参照すると、発生機が、フローコントロールバル
ブ、及びエアーコンプレッサーの流れと圧力に対する制
御手段のような他の制御手段を通して通常のモード又は
基準モード、並びに膜温度にセットされ、２％の酸素で
１００Ｎｍ3 ／ｈの生成物を生産することがわかる。３
のフローは、１のフローと等しく、２の正味のフローと
は等しくない。生成物の受器は使用しない。
【００３１】ＰＩＣは、圧力（Ｐ）が指標又はディスプ
レイ（Ｉ）として利用できること、及びコントローラー
又はコンピューター（ｃ）に供給されることを意味す
る。ＡＩＣは、ガス分析（Ａ）が指標又はディスプレイ
（Ｉ）として利用できること、及びコントローラー又は
コンピューター（ｃ）に供給されることを意味する。Ｐ
ＬＣは、プログラムできるロジックコントローラー、即
ちプロセスコントロール機能に用いられている工業用コ
ンピューターを意味する。
【００３２】低需要モードで、４のフローは低く、その
ため発生機が生産をしているので３の圧力は増加する。
ＰＩＣ、コンピューター又はＰＬＣで読み取れた圧力を
基にして、バルブのようなフローコントロール手段がフ
ローコントロールを行なう。その結果、発生機からの生
産流れ（production flow ）は減少し、生成物中の酸素
含量が減少する。過剰の生成物は、最大の現在圧力レベ
ル（ＰＳＨ）が達成されるまで１以上の生成物受器に貯
蔵される。次に生産を停止するか顧客の要求に合わせ
る。
【００３３】高需要モードでは、４のフローは高くな
る。その結果、３の圧力は発生機の生産が不十分となる
ように減少する。同時に、先に受器に貯蔵された生成物
が、３で圧力が低下した結果としてライン３に放出され
る。ＰＩＣ、コンピューター又はＰＬＣで読み取れた圧
力を基にして、フローコントロール手段がコントロール
バルブを調整する。その結果、発生機からの生産が増加
し、受器からの純粋な生成物と発生機からの生成物との
混合物が、３において顧客の要求（本例では２％）に等
しいＯ2 含量を有する全生成物を与えるような方法で、
生成物中の酸素含量がコンピュータによってセットされ
た最大値まで増加する。
【００３４】本発明を更に例示するために図２を参照す
る。
【００３５】図２は、種々の顧客の要求に対する（図１
の記号を用いて）ライン３のフロー、ライン３の圧力、
ライン１のフロー、ライン２のフロー及びライン１の酸
素％のような幾つかのパラメーターの間の関係表わした
タイムダイヤグラムである。
【００３６】特に、図２Ａは、基準の関数としての顧客
の要求（ライン３のフロー）と、低需要、ピーク需要及
び低需要への復帰との間の関係を表わしている。
【００３７】図２Ｂは、基準の関数としての顧客の要求
（ライン３の圧力）と、低需要、ピーク需要及び低需要
への復帰との間の関係を表わしている。
【００３８】図２Ｃは、基準の関数としての顧客の要求
（ライン１のフロー）と、低需要、ピーク需要及び低需
要への復帰との間の関係を表わしている。
【００３９】図２Ｄは、基準の関数としての顧客の要求
（ライン２のフロー）と、低需要、ピーク需要及び低需
要への復帰との間の関係を表わしている。
【００４０】図２Ｅは、基準の関数としての顧客の要求
（ライン１の酸素％）と、低需要、ピーク需要及び低需
要への復帰との間の関係を表わしている。
【００４１】例２ 本発明を使用する場合と、同じ発生機とバッファータン
クを使用して本発明を使用しない場合との比較を示す。
【００４２】ａ）本発明を使用する場合 顧客のピーク需要（３０分間に４９０Ｎｍ3 ／ｈ）が、
３０分間に放出された貯蔵ガス（０．１％で貯蔵された
１５０Ｎｍ3 ）を加えることによって満たされ、これに
よって、４．８５％での増強されたモード＝１９０Ｎｍ
3 ／ｈにおいて、３００Ｎｍ3 ／ｈと発生機の生産を合
わせた流速を与えた。これは、３０分間に１．９４％Ｏ
2 で４９０Ｎｍ3 ／ｈを与えた。
【００４３】ｂ）同じ発生機とバッファータンクを使用
し、本発明を使用しない場合 ４９０Ｎｍ3 ／ｈのピーク需要が、貯蔵ガス（２％で１
４０Ｎｍ3 ）と発生機からの２％での１００Ｎｍ3 ／ｈ
を合わせたものを加えることによって満たされ、これ
は、２１分間に２％Ｏ2 で４９０Ｎｍ3 ／ｈを与えた。
【００４４】従って、本発明は、顧客ピーク需要が与え
られる設備で満たされ得る時間に４３％という驚くべき
利益の増加をもたらす。
【００４５】例３ 顧客の要求は低いが、改良された純度（及び減少された
流速）で発生機が運転されること、及び貯蔵される生成
物の容積が純度ｘ／ｎ（ｘは顧客によって要求される基
準純度である）でＶであると仮定する。
【００４６】消費の変動の間に、顧客が、Ｖ＋ｋＶに等
しい全生成物量を要求すると仮定する。ここでＶは受器
に貯蔵された改良された純度の生成物として与えられ、
ｋＶは酸素含量ｙでの発生機による生産である。
【００４７】酸素マス（oxygen mass ）のバランスは下
式によって示される。
【００４８】
【数１】 この簡単な式は、以下の表で表わされた結果を与える。
【００４９】
【表２】 上記の表は、純粋な生成物が低受容器に貯蔵された場
合、ピーク期に予め貯蔵された純粋な生成物と大量のよ
り純度の低い生成物を混合することによって作成される
生成物を用いて顧客に供給することが可能であることを
示している。
【００５０】例として、顧客の要求する純度が１％Ｏ2
であり、生成物がオフ−ピーク期に０．１％の純度で貯
蔵されるとすると、ピーク期に、貯蔵生成物と以下の純
度で製造された量を合わせて回収することが可能であ
る。
【００５１】 貯蔵容積Ｘ１に等しい容積に対して １．９％Ｏ2 貯蔵容積Ｘ１．５に等しい容積に対して １．５％Ｏ2 貯蔵容積Ｘ１０に等しい容積に対して １．０９％Ｏ2 適切な純度の選択は、発生機のフロー／純度の関係に依
存してなされる。例えば、１％Ｏ2 で１００Ｎｍ3 ／ｈ
の生産をする大きさに作られた典型的な膜発生機は１４
１Ｎｍ3 ／ｈを生産することができる。即ち仮に０．１
％で１００Ｎｍ3 が予め低需要期に貯蔵されていたとす
れば、４２分間で基準速度の２．８２倍を生産すること
ができる。
【００５２】例４ もう一つの膜発生機のデザインには、バックアップの液
体窒素貯蔵を使用する。しかし、これは、オン−シート
に放出される液体窒素のコスト、及び液体窒素冷却コン
バーターのコストによってより高価となる。
【００５３】例５ その他の別の方法としては、基準純度の生成物が貯蔵タ
ンクに貯蔵され得る。しかし、同じフロー及び同じ生産
量を保証するために、貯蔵受器が基準純度で１３０ｍ3
貯蔵することができなければならない。
【００５４】従って、本発明は、改良された柔軟性を有
する窒素のようなガスを発生する方法を提供する。一般
に、この方法では、まず顧客の要求に比較して高められ
た純度を有する窒素が低需要の期間に生成されるよう
に、膜窒素発生機から窒素が発生することが必要であ
る。そして、次に、この窒素を１以上の生成物貯蔵タン
ク又は受器に貯蔵する。この後、高需要の期間に、窒素
が、顧客の要求を満たす純度以下の純度で生成され、次
に貯蔵された高純度の窒素と混合され、これによって量
及び品質の顧客の要求を満足する。重要なことは、本発
生機が高需要又はピーク需要期に増加された流速を与え
ることである。
【００５５】一般に、本発明に従えば、窒素ガスのよう
な重要なガスを発生するために従来から使用されている
どのようなタイプの膜でも使用し得る。
【００５６】更に、発生機及び生成物受器の圧力は、一
般に約１から５０バールであり、好ましくは、約６から
１４バールである。更に、生成物及び受器の温度は重要
ではないが、これらは一般に、約０℃から約１００℃の
範囲、好ましくは約１０℃から約６０どの範囲にあり得
る。
【００５７】このように、本発明は、部分的に及び特
に、供給流れ加圧手段；該供給流れ加圧手段に流体的な
接続で、且つ該供給流れ加圧手段の下流で透過側及び非
透過側を有する１以上の膜濾過手段；並びに顧客のニー
ズによって要求されるよりも高い純度の生成窒素を貯蔵
するための１以上の生成物貯蔵手段であって、該生成物
貯蔵手段が該膜濾過手段と流体的な接続で、且つ該膜濾
過手段の下流に生成物貯蔵手段を含有する膜窒素発生機
を提供する。
【００５８】加えて、「顧客のニーズによって要求され
るよりも高い純度」という語句は、一般に顧客によって
通常要求されるよりも低い含量の任意の成分に関する限
り、この成分は殆ど酸素である。このように、より高純
度とは、ときどき、顧客によって受け入れられるよりも
低い酸素含量をいう。
【００５９】本発明は、また部分的に及び特に、改良さ
れた柔軟性で窒素を発生する方法を提供する。この方法
は、顧客によって受け入れられる純度に比較して高めら
れた純度を有する窒素を低い発生機の需要期に生成する
ような膜窒素発生機から窒素を発生すること；１以上の
貯蔵手段に該高められた純度の窒素を貯蔵すること；及
び該貯蔵窒素よりも低い純度の生成物（該低純度の窒素
は高い発生機の需要（generator demand）の期間に生成
される）と、貯蔵手段からの貯蔵窒素を混合し、顧客の
仕様に受け入れられる最終混合物を生産することを必要
とする。
【００６０】更に、本発明は、部分的に、増加された需
要期間に発生機の流速を増加するための方法を提供す
る。この方法は、要求されるよりも低い純度のガスを生
成し、これと要求されるよりも高い純度の貯蔵ガスを混
合し、顧客の仕様に受け入れられる増加された流速の生
成物を生成する必要がある。
【００６１】本発明はまた、増加された需要又はピーク
需要の期間に発生期の窒素の流速を増加するための方法
を提供する。この方法は、膜窒素発生機から窒素を発生
し、これによって顧客によって受け入れられるとみなさ
れる純度と比較して、高められた純度の窒素が、低い発
生機需要期に生成されること；１以上の生成物貯蔵手段
に高められた純度の窒素を貯蔵すること；及び該貯蔵窒
素よりも低い純度の生成物であって、該低純度の窒素が
高い発生機の需要の期間に生成される生成物と、貯蔵手
段からの貯蔵窒素を混合し、顧客の仕様に受け入れられ
る最終混合物を生産することを必要とする。
【００６２】加えて、本発明はまた顧客のロードトラッ
キング（load tracking ）の効果的な手段を提供する。
【００６３】一般に、生成ガスの量と質に対する顧客の
要求は窒素生成物では変化する。例えば、顧客の要求
は、典型的には、最終生成物に、酸素の容積で約５％の
み、好ましくは最終生成物中に酸素の容積で約２％のみ
の酸素含量を要求する。
【００６４】従来のデザインは、顧客の要求の変化を完
全に考慮しないようである。例えば、スタート／ストッ
プモードは長いピーク需要を満足する効果的な方法を提
供しない。
【００６５】米国特許４，８０６，１３２は、ユニット
を停止することなく要求された実際量の窒素を生産する
ことができるターンダウンコントロール（turndown con
trol）の方法を提供する。しかし、これは、オン−シー
トに設置された分離容量の利用を乏しくし、長いピーク
需要を満たす何らの設備もない。本発明は、設置された
分離容量を最大限使用し、これによってより効果的な顧
客ロードトラッキングを与える。
【００６６】本発明を説明するために、多くの変化及び
変更が、本発明の意図及び範囲から逸脱することなく上
記の態様に対してなされうることが理解されるであろ
う。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に従った生成物の受け器を含有
する発生機及び制御法を図示したものである。
【図２】図２は、種々の顧客の要求の関数として示され
た幾つかのパラメータをモニターすることによって、本
発明の操作を図示した一連のタイムダイヤグラムであ
る。
【符号の説明】
１、２、及び３…ライン。
フロントページの続き (71)出願人 390023674 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・ アンド・カンパニー Ｅ．Ｉ．ＤＵ ＰＯＮＴ ＤＥ ＮＥＭＯ ＵＲＳ ＡＮＤ ＣＯＭＰＡＮＹ アメリカ合衆国、デラウエア州、ウイルミ ントン、マーケット・ストリート 1007 (72)発明者 クリスティアン・バーブ フランス国、92260 フォントネー − オー − ローズ、アブニュ・ルネ・イシ ドール ４ (72)発明者 ジャン − ルノー・ブリュジェロール フランス国、75016 パリ、リュ・デ・ボ ーシェ ９

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 膜窒素ガス発生機であって、 ａ）供給流れ加圧手段、 ｂ）前記供給流れ加圧手段との流体的な接続で、且つ供
    給流れ加圧手段の下流に透過側及び非透過側を有する１
    以上の膜濾過手段、及び ｃ）顧客の要求よって求められるよりも高い純度を有す
    る生成物を貯蔵するための１以上の生成物貯蔵手段であ
    り、前記生成物貯蔵手段が膜濾過手段との流体的な接続
    で、且つ膜濾過手段の下流にある方法、とを具備した発
    生機。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の膜窒素ガス発生機であ
    って、１つの生成物貯蔵手段が使用される発生機。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の膜窒素ガス発生
    機であって、前記生成物貯蔵手段がガス生成物貯蔵手段
    である発生機。
  4. 【請求項４】 請求項１から３の１つに記載の膜窒素ガ
    ス発生機であって、前記生成物貯蔵手段が液体生成物貯
    蔵手段である発生機。
  5. 【請求項５】 請求項１から４の１つに記載の膜窒素ガ
    ス発生機であって、前記の生成されるガスが窒素である
    発生機。
  6. 【請求項６】 請求項１から５の１つに記載の膜窒素ガ
    ス発生機であって、前記高められた純度が、許容される
    酸素含量よりも低い酸素含量より成る発生機。
  7. 【請求項７】 請求項１から６の１つに記載の膜窒素ガ
    ス発生機であって、前記１以上の膜濾過手段が、向流モ
    ードで操作される各々の中空繊維管供給膜である発生
    機。
  8. 【請求項８】 請求項１から７の１つに記載の膜窒素ガ
    ス発生機であって、不純物の除去を与えるために、前記
    加圧手段と流体的な接続で、且つ前記加圧手段の下流
    で、並びに１以上の膜濾過手段と流体的な接続で、且つ
    １以上の膜濾過手段の上流で空調手段を更に具備した発
    生機。
  9. 【請求項９】 改良された柔軟性で窒素を発生する方法
    であって、 ａ）顧客によって受け入れられる純度と比較して高めら
    れた純度を有するガスが、低い発生機の需要の期間に生
    成されるような膜窒素発生機からガスを発生すること、 ｂ）前記高められた純度を有するガスを１以上の生成物
    貯蔵手段で貯蔵すること、及び ｃ）１以上の貯蔵手段からの前記貯蔵ガスを、前記貯蔵
    ガスよりも低い純度を有する生成物で、前記低い純度の
    ガスが高い発生機の需要の期間に生成される生成物と混
    合し、顧客の仕様に受け入れられる最終生成物を生産す
    ること、とを具備した方法。
  10. 【請求項１０】 請求項９に記載の方法であって、１つ
    の生成物の貯蔵手段が使用される方法。
  11. 【請求項１１】 請求項９又は１０に記載の方法であっ
    て、前記生成物の貯蔵手段が、ガス状生成物の貯蔵手段
    である方法。
  12. 【請求項１２】 請求項９から１１の１つに記載の方法
    であって、前記高められた純度が許容される酸素含量よ
    りも低い酸素含量を有する方法。
  13. 【請求項１３】 増加された需要の期間に発生機の窒素
    の流速を増加するための方法であって、 ａ）低需要の期間に顧客の要求によって求められるより
    も高い純度の第一の窒素ガスを生成し、この生成物を１
    以上の生成物貯蔵手段に貯蔵すること、 ｂ）高需要の期間に顧客の要求によって求められるより
    も低い純度の第二の窒素ガスを生成すること、及び ｃ）増加された需要の前記期間に前記第一及び第二の窒
    素ガスを混合し、顧客の仕様を満たす生成物の増加され
    た流速を与えること、とを具備した方法。
  14. 【請求項１４】 請求項１３に記載の方法であって、１
    つの生成物貯蔵手段が使用される方法。
  15. 【請求項１５】 請求項１３又は１４に記載の方法であ
    って、生成物貯蔵手段がガス状生成物の貯蔵手段である
    方法。
  16. 【請求項１６】 請求項１３から１５の１つに記載の方
    法であって、より高い純度が、許容される酸素含量より
    も低い酸素含量を有する方法。
JP5209743A 1992-08-26 1993-08-24 適用性を改善した膜窒素ガス発生機 Ceased JPH06219712A (ja)

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