JPH0780231A - 圧力スイング吸着設備の操業方法 - Google Patents

圧力スイング吸着設備の操業方法

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JPH0780231A
JPH0780231A JP5229192A JP22919293A JPH0780231A JP H0780231 A JPH0780231 A JP H0780231A JP 5229192 A JP5229192 A JP 5229192A JP 22919293 A JP22919293 A JP 22919293A JP H0780231 A JPH0780231 A JP H0780231A
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JP
Japan
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gas
raw material
adsorption
product
vacuum pump
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Withdrawn
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JP5229192A
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English (en)
Inventor
Yoshihiro Yamauchi
義裕 山内
Takashi Okuma
隆 大熊
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 操業条件に応じ製品供給量を無段階に調整可
能な圧力スイング吸着設備の操業方法を提供する。 【構成】 圧力スイング吸着設備の原料ブロワ、製品圧
縮器、及び真空ポンプの回転数を制御し、操業条件に応
じて、原料ブロワ、製品圧縮器、及び真空ポンプの電力
消費量を無段階に変動させる。これによって、1台の設
備で操業条件に応じた対応が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、空気中の酸素あるいは
窒素の回収等、吸着剤の圧力の変化によって、混合ガス
中の特定の成分を濃縮・回収する圧力スイング吸着設備
の操業法に関する。
【0002】
【従来の技術】かかる圧力スイング吸着法(Press
ure Swing Adsorption)による特
定ガス成分の回収自体は、特公昭63−58614号公
報、特開平3−229611号公報に記載されているよ
うに広く知られている。
【0003】例えば、空気中からの酸素の分離・回収を
一例に説明すると、通常ゼオライトを窒素吸収材として
充填した吸着塔を複数配列した圧力スイング吸着装置を
使用し、空気を吸着塔内に導入して窒素を吸着剤に吸着
させる吸着工程、吸着した窒素を真空ポンプ等によって
減圧し放出する減圧工程、さらに、昇圧ガスを導入して
減圧後の吸着剤の吸着能を復帰させるための昇圧工程か
らなるサイクルを、各吸着塔毎に交互に組み合わせて連
続操業を行っている。
【0004】ところで、この圧力スイング吸着設備にお
ける特定ガス成分の回収量は、他の操業条件に合わせて
随時変動させる必要があるが、従来、この回収量の調整
は、専ら、余剰回収ガス量を放散若しくはオフガスに流
す、または製品圧縮機にバイパス弁を設け、必要量だけ
回収ガスとして取り出すことによって、払出し量を変化
させており、このため、原料ブロワー、真空ポンプ、製
品圧縮機は100%負荷で運転することとなり、設備全
体としての電力消費量は変わらず、酸素発生量当たりの
電力消費量(電力源単位)が悪化する。
【0005】この対策として、例えば図5に示すよう
に、3基の各吸着塔1A,1B,1Cに原料ガスを供給
する原料ブロワ2A,2B、吸着工程において窒素を吸
着したのちの高濃度の酸素を製品として取り出すための
製品圧縮機3A,3B、及び、吸着塔1A,1B,1C
に吸着された窒素を吸引しオフガスとして排出するため
の真空ポンプ4A,4Bをそれぞれ2基づつ備えた設備
が開発されている。なお、図中17は、昇圧ガス流量調
整弁である。
【0006】この設備においては、操業条件に合わせ
て、2基の原料ブロワ2A,2B、製品圧縮機3A,3
B、及び真空ポンプ4A,4Bをそれぞれ使い分け、フ
ル操業時には、2基とも稼働させることにより100%
の操業を行い。また、条件に応じ、それぞれ原料ブロワ
2A、製品圧縮機3A、及び真空ポンプ4Aの1基のみ
を稼働させる。
【0007】このような操業方法によって、50%操業
時には、消費電力も50%に落とすことができ、払い出
し量に応じた無駄の無い効率的な操業が可能となる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図5に
示す圧力スイング吸着設備においては、従来の設備に加
えてさらに原料ブロワ2B、製品圧縮機3B、及び真空
ポンプ4B、及びこれに関連するバルブ類が必要になる
と共に、設備の設置場所確保上の問題、保守の問題が生
じる。また、同図に示す設備においては、100%と5
0%の2タイプの操業は可能であるものの、無段階の操
業は不可能であり、効率的な稼働が充分に達成されたも
のとは言えない。
【0009】本発明の目的は、原料ブロワ、製品圧縮
機、及び真空ポンプの設置台数を増やすことなく、かつ
操業条件に応じ製品供給量を無段階に調整可能な圧力ス
イング吸着設備の操業方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の圧力スイング吸
着設備の操業方法は、特定の成分ガスを吸着する吸着剤
を充填した複数の吸着塔と、同吸着塔に原料ガスを供給
する原料ブロワを備えた原料ガス供給系と、前記吸着塔
によって特定ガスを吸着塔した後のガスを取り出すため
の製品圧縮機を備えた製品ガス系と、前記吸着塔に吸着
された特定ガスを吸引しオフガスとして排出するための
真空ポンプを備えたオフガス系を有する圧力スイング吸
着設備において、前記原料ブロワ、製品圧縮機、及び真
空ポンプの回転数を制御し、操業条件に応じて、前記原
料ブロワ、製品圧縮機、及び真空ポンプの電力消費量を
無段階に変動させることを特徴とする。
【0011】
【作用】原料ブロワ、製品圧縮機、及び真空ポンプの電
力消費量を電気的に無段階に変化させることにより、1
台の設備で操業条件に応じた対応が可能になり、またそ
れに応じて消費電力も変動させることができる。
【0012】
【実施例】図1は本発明を空気から酸素を分離,回収に
適用するために、従来の3基の吸着塔を備えた圧力スイ
ング吸着塔設備の概要を示す。なお、本設備において、
図5に示す従来例に対応するものは同一符号で示してい
る。
【0013】同図において、ゼオライトが充填されたそ
れぞれの吸着塔1A,1B,1Cには、原料ガスを吸着
塔1A,1B,1Cに送入する原料ブロワ6を備えた原
料ガス送入系5と、吸着塔1A,1B,1CによってN
2 ガスを吸着した後の高濃度のO2 ガスを取り出すため
の製品圧縮機8を備えた製品ガス系7と、吸着塔1A,
1B,1Cに吸着されたN2 ガスを吸引しオフガスとし
て排出するための真空ポンプ10を備えたオフガス系9
と、さらにO2 の一部を吸着塔1A,1B,1Cに供給
して昇圧する昇圧ガス系11とからなり、さらに、昇温
ガス系11にはその流量をコントロールするための昇温
ガス流量調整弁17を備えている。また、各原料ガス送
入系5、製品ガス系7、オフガス系9及び昇圧ガス系1
1には、それぞれ開閉弁13,14,15,16が配設
されている。
【0014】図2は図1に示す吸着装置の操業サイクル
の組み合わせ図で、図1及び図2を参照して、例えば吸
着塔1Aにおいて、原料ガスの供給管のバルブ13を開
放して原料ガスを吸着塔1Aに導入して吸着剤に特定ガ
スを吸着する吸着工程(a)と、原料ガス供給管路のバ
ルブ13を閉塞し、吸引ガス管路用バルブ15を開放
し、真空ポンプ10と吸着塔1cを直結して吸着ガスを
吸収する減圧工程(b)、バルブ16を開放して、吸着
塔1Bに回収酸素の一部を導入して塔内部を昇圧する昇
圧工程(c)とからなる。
【0015】そして、吸着塔1Aが吸着工程(a)にあ
る間、吸着塔1B及び1Cは、昇圧工程(c)及び減圧
工程(b)、吸着塔1Aが減圧工程(b)にある間、吸
着塔1B及び1Cは、吸着工程(a)及び昇圧工程
(c)、また吸着塔1Aが昇圧工程(a)にある間、吸
着塔1B及び1Cは、減圧工程(b)及び吸着工程
(a)となるように各サイクルが設定され、これによっ
て、系全体の連続操業を可能としている。
【0016】この圧力スイング吸着設備において、操業
条件、具体的には、その製品酸素を必要とする側の酸素
要求量に応じて、原料ブロワ6、製品圧縮機8及び真空
ポンプ10は、予めプログラムされた複数のパターンに
よってインバータによって回転数を制御される。
【0017】図3はこの制御例を示すもので、例えば、
1〜6までの6種類の運転モードを有している。運転モ
ード1は酸素発生量が100%の場合を示している。こ
のモードにおいて、1工程時間(例えば、吸着、減圧、
昇圧の各工程)は60秒であり、原料ブロワ、真空ポン
プ、製品圧縮機のインバータ設定値は100%相当の6
0Hzとなっている。同様に昇圧ガス流量調整弁の設定値
も本モードにおいて100%となっている。
【0018】運転モード2では、必要酸素発生量が90
%であり、吸着塔内の吸着剤量は一定であるため、1工
程の時間は原料ブロワ等の能力低下する分が長くなり、
1工程時間は約11%増しの67秒、原料ブロワ、真空
ポンプ、製品圧縮機のインバータ設定値は90%の54
Hzとなる。また昇圧ガス流量調整弁の設定値は、運転モ
ード1に対して90%の値となっている。さらに、酸素
発生量を80、70、60、50%と変化させた場合、
図3に示すように各値を設定している。
【0019】これによって、原料ブロワ、真空ポンプ、
製品圧縮機の負荷を必要酸素発生量の低減に従い減少さ
せることが可能であり、なおかつ製品の酸素ガスを安定
的に発生させることが可能となる。
【0020】図4は、O2 発生量と、消費電力の関係を
示すグラフで、実線は、原料ブロワ、製品圧縮機及び真
空ポンプを各1基づつ備えた従来品1、破線は従来技術
で説明した図5に示す、原料ブロワ、製品圧縮機及び真
空ポンプを各2基づつ備えた従来品2、また一点鎖線
は、インバータ制御を行った本実施例の設備を示す。
【0021】同図に示すように、従来品1は、酸素発生
量が少ない場合にも消費電力が多く不経済であり、また
従来品2においてはO2 発生量が約40%以下の領域に
おいて、本実施例よりも消費電力が多い。これに対し本
実施例においては、特にO2発生量が約40%以上の領
域において、O2 発生量に対応して消費電力が連続的に
変化しており、効率的な操業が確認された。
【0022】なお、上記実施例においては、3基の吸着
塔を備えたものについて説明したが、無論これに限定さ
れることはなく、2塔式あるいは多塔式のものにも広く
適用可能である。また、インバータ以外に、駆動用プー
リの口径を変える等して、回転数を変え消費電力を制御
する方法にも適用できる。
【0023】
【発明の効果】本発明によって、1台の設備で必要製品
ガス量に応じた対応が可能となり、またそれに応じて消
費電力も変動させることができ、効率的な操業が可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】3基の吸着塔を備えた圧力スイング吸着塔設備
の概要を示す図である。
【図2】図1に示す装置における各吸着塔の操作工程を
示す図である。
【図3】図1に示す装置の制御例を示す図である。
【図4】酸素発生量と消費電力の関係を示す図である。
【図5】従来の圧力スイング吸着設備の概要を示す図で
ある。
【符号の説明】
1A,1B,1C 吸着塔 5 原料ガス送入系 6 原料ブロワ 7 製品ガス系 8 製品圧縮機 9 オフガス系 10 真空ポンプ 11 昇圧ガス系 13〜16 開閉弁 17 昇圧ガス流量調整弁

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 特定の成分ガスを吸着する吸着剤を充填
    した複数の吸着塔と、同吸着塔に原料ガスを供給する原
    料ブロワを備えた原料ガス供給系と、前記吸着塔によっ
    て特定ガスを吸着塔した後のガスを取り出すための製品
    圧縮機を備えた製品ガス系と、前記吸着塔に吸着された
    特定ガスを吸引しオフガスとして排出するための真空ポ
    ンプを備えたオフガス系とを有する圧力スイング吸着設
    備において、 前記原料ブロワ、製品圧縮機、及び真空ポンプの回転数
    を制御し、操業条件に応じて、前記原料ブロワ、製品圧
    縮機、及び真空ポンプの電力消費量を無段階に変動させ
    ることを特徴とする圧力スイング吸着設備の操業方法。
JP5229192A 1993-09-14 1993-09-14 圧力スイング吸着設備の操業方法 Withdrawn JPH0780231A (ja)

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