JPH08296961A - 空気分離方法およびそれに用いる装置 - Google Patents
空気分離方法およびそれに用いる装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】触媒塔に内蔵される触媒が早期に性能劣化する
ことがなく、しかも長期にわたってメンテナンスが不要
で、安価な空気分離方法を提供する。 【構成】外部より取り入れた空気を圧縮して圧縮空気と
し、この圧縮空気を吸着塔８，９に導入して空気中の炭
酸ガスと水を吸着除去し、上記吸着塔８，９を経た空気
を深冷液化分離し窒素と酸素に分ける空気分離方法であ
って、上記圧縮空気を吸着塔８，９に導入するに先立っ
て、空気圧縮の際の圧縮熱によって昇温した圧縮空気を
冷凍機４に導入して圧縮空気中の水分を除去し、つい
で、上記冷凍機４を経由した空気を触媒塔７に通して空
気中の一酸化炭素および水素を酸化するようにしてい
る。
ことがなく、しかも長期にわたってメンテナンスが不要
で、安価な空気分離方法を提供する。 【構成】外部より取り入れた空気を圧縮して圧縮空気と
し、この圧縮空気を吸着塔８，９に導入して空気中の炭
酸ガスと水を吸着除去し、上記吸着塔８，９を経た空気
を深冷液化分離し窒素と酸素に分ける空気分離方法であ
って、上記圧縮空気を吸着塔８，９に導入するに先立っ
て、空気圧縮の際の圧縮熱によって昇温した圧縮空気を
冷凍機４に導入して圧縮空気中の水分を除去し、つい
で、上記冷凍機４を経由した空気を触媒塔７に通して空
気中の一酸化炭素および水素を酸化するようにしてい
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、触媒の早期の性能劣化
を防止することのできる空気分離方法およびそれに用い
る装置に関するものである。
を防止することのできる空気分離方法およびそれに用い
る装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、高純度の窒素ガス，酸素ガ
ス，アルゴンガス等は、空気分離装置を用い、窒素，酸
素，アルゴン等の沸点の差を利用してこれらを分離する
ことにより製造されている。すなわち、上記高純度窒素
ガス等は、空気を原料とし、この原料空気を空気圧縮機
で圧縮し、ついでこの圧縮によって昇温した圧縮空気を
冷却器で冷却して降温し、つぎにこの降温した圧縮空気
を吸着塔に入れて圧縮空気中の炭酸ガスおよび水分を除
去してから（ここ迄は原料空気精製ラインである）、熱
交換器を通して冷媒と熱交換させて冷却し（これ以降は
深冷液化分離ラインである）、そののち精留塔で上記沸
点の差を利用し深冷液化分離するという工程を経て製造
されている。ところが、このような空気分離装置では、
窒素の沸点と一酸化炭素の沸点との間にあまり差がな
く、気化状態での比重量も殆ど同じであるため、原料空
気中の一酸化炭素の分離除去が難しく、製品ガス中に一
酸化炭素が不純物として残存するという不都合がある。
また、原料空気中に微量存在する水素についても、その
沸点が窒素の沸点より低いため、水素が液化除去されず
に製品ガス中に混在してしまうという問題もある。半導
体工業の技術内容がますます高度化している現状では、
このような極微量の不純物も問題となっている。
ス，アルゴンガス等は、空気分離装置を用い、窒素，酸
素，アルゴン等の沸点の差を利用してこれらを分離する
ことにより製造されている。すなわち、上記高純度窒素
ガス等は、空気を原料とし、この原料空気を空気圧縮機
で圧縮し、ついでこの圧縮によって昇温した圧縮空気を
冷却器で冷却して降温し、つぎにこの降温した圧縮空気
を吸着塔に入れて圧縮空気中の炭酸ガスおよび水分を除
去してから（ここ迄は原料空気精製ラインである）、熱
交換器を通して冷媒と熱交換させて冷却し（これ以降は
深冷液化分離ラインである）、そののち精留塔で上記沸
点の差を利用し深冷液化分離するという工程を経て製造
されている。ところが、このような空気分離装置では、
窒素の沸点と一酸化炭素の沸点との間にあまり差がな
く、気化状態での比重量も殆ど同じであるため、原料空
気中の一酸化炭素の分離除去が難しく、製品ガス中に一
酸化炭素が不純物として残存するという不都合がある。
また、原料空気中に微量存在する水素についても、その
沸点が窒素の沸点より低いため、水素が液化除去されず
に製品ガス中に混在してしまうという問題もある。半導
体工業の技術内容がますます高度化している現状では、
このような極微量の不純物も問題となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで、上記原料空気
精製ラインにおいて、上記の一酸化炭素，水素を完全除
去するため、本発明者らは、図７に示すように、空気圧
縮機１０１と吸着塔１０７間に、パラジウム系触媒を内
蔵した触媒塔１０４を設け、この触媒塔１０４内のパラ
ジウム系触媒で圧縮空気中の一酸化炭素および水素を除
去するようにした空気分離装置を提案した。図におい
て、１０２は熱交換器であり、空気圧縮機１０１から取
り入れた圧縮空気と触媒塔１０４を経た空気を通して両
者を熱交換させることにより、空気圧縮機１０１の圧縮
によって昇温した圧縮空気をさらに昇温させるととも
に、触媒塔１０４を経た空気を降温させる作用をする。
１０３は熱交換器１０２で昇温させた圧縮空気を所定温
度（触媒塔１０４での反応に適した温度であり、１８０
℃以上の高温）にまで昇温させるヒーターであり、１０
５はドレン分離器である。１０６は熱交換器１０２で降
温させた空気を所定温度（吸着塔１０７での吸着除去に
適した温度、通常、室温程度）にまで降温させるフロン
冷却器である。
精製ラインにおいて、上記の一酸化炭素，水素を完全除
去するため、本発明者らは、図７に示すように、空気圧
縮機１０１と吸着塔１０７間に、パラジウム系触媒を内
蔵した触媒塔１０４を設け、この触媒塔１０４内のパラ
ジウム系触媒で圧縮空気中の一酸化炭素および水素を除
去するようにした空気分離装置を提案した。図におい
て、１０２は熱交換器であり、空気圧縮機１０１から取
り入れた圧縮空気と触媒塔１０４を経た空気を通して両
者を熱交換させることにより、空気圧縮機１０１の圧縮
によって昇温した圧縮空気をさらに昇温させるととも
に、触媒塔１０４を経た空気を降温させる作用をする。
１０３は熱交換器１０２で昇温させた圧縮空気を所定温
度（触媒塔１０４での反応に適した温度であり、１８０
℃以上の高温）にまで昇温させるヒーターであり、１０
５はドレン分離器である。１０６は熱交換器１０２で降
温させた空気を所定温度（吸着塔１０７での吸着除去に
適した温度、通常、室温程度）にまで降温させるフロン
冷却器である。
【０００４】上記装置において、空気圧縮機１０１によ
り空気を圧縮し、この空気圧縮機１０１で圧縮され昇温
された空気を熱交換器１０２およびヒーター１０３で所
定温度に昇温して触媒塔１０４に送り、ついでこの触媒
塔１０４内のパラジウム系触媒と圧縮空気中の一酸化炭
素および水素を酸化反応させる。これにより、圧縮空気
中の一酸化炭素および水素を炭酸ガスおよび水分に変え
る。つぎに触媒塔１０４を経た空気を熱交換器１０２お
よびフロン冷却器１０６で所定温度に降温し、そののち
吸着塔１０７に送り込み、吸着塔１０７内の吸着剤（活
性アルミナ，ゼオライト等）で炭酸ガスおよび水分を吸
着除去するようにしている。このようにして得られた精
製空気を深冷液化分離用の低温精留塔（図示せず）へ供
給し、窒素，酸素，アルゴン等に分離する。
り空気を圧縮し、この空気圧縮機１０１で圧縮され昇温
された空気を熱交換器１０２およびヒーター１０３で所
定温度に昇温して触媒塔１０４に送り、ついでこの触媒
塔１０４内のパラジウム系触媒と圧縮空気中の一酸化炭
素および水素を酸化反応させる。これにより、圧縮空気
中の一酸化炭素および水素を炭酸ガスおよび水分に変え
る。つぎに触媒塔１０４を経た空気を熱交換器１０２お
よびフロン冷却器１０６で所定温度に降温し、そののち
吸着塔１０７に送り込み、吸着塔１０７内の吸着剤（活
性アルミナ，ゼオライト等）で炭酸ガスおよび水分を吸
着除去するようにしている。このようにして得られた精
製空気を深冷液化分離用の低温精留塔（図示せず）へ供
給し、窒素，酸素，アルゴン等に分離する。
【０００５】しかしながら、上記の装置では、触媒塔１
０４内のパラジウム系触媒が１年を経過せずに性能低下
してしまう場合がある。このため、高価な触媒を早期に
交換しなければならず、触媒の早期交換等メンテナンス
を頻繁に行わなければならないという問題や、トータル
コストが高価になるという問題がある。また、触媒塔１
０４内の下部に微粉末が早期に溜まる等の不具合も発生
しており、この場合にも、上記微粉末の早期清掃等メン
テナンスを頻繁に行わなければならないという問題があ
る。
０４内のパラジウム系触媒が１年を経過せずに性能低下
してしまう場合がある。このため、高価な触媒を早期に
交換しなければならず、触媒の早期交換等メンテナンス
を頻繁に行わなければならないという問題や、トータル
コストが高価になるという問題がある。また、触媒塔１
０４内の下部に微粉末が早期に溜まる等の不具合も発生
しており、この場合にも、上記微粉末の早期清掃等メン
テナンスを頻繁に行わなければならないという問題があ
る。
【０００６】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、触媒が早期に性能劣化することがなく、しかも
長期にわたってメンテナンスが不要で、安価な空気分離
方法およびそれに用いる装置の提供をその目的とする。
もので、触媒が早期に性能劣化することがなく、しかも
長期にわたってメンテナンスが不要で、安価な空気分離
方法およびそれに用いる装置の提供をその目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、外部より取り入れた空気を圧縮して圧縮
空気とし、この圧縮空気を除去手段に導入して空気中の
炭酸ガスと水とを除去し、上記除去手段を経た空気を深
冷液化分離し窒素と酸素とに分ける空気分離方法であっ
て、上記圧縮空気を除去手段に導入するに先立って、空
気圧縮の際の圧縮熱によって昇温した圧縮空気を冷凍機
に通して圧縮空気中の水分を除去し、ついで、上記冷凍
機を経由した空気を触媒に接触させ空気中の一酸化炭素
および水素を酸化する空気分離方法を第１の要旨とし、
外部より取り入れた空気を圧縮する空気圧縮手段と、上
記空気圧縮手段を経由した圧縮空気中の炭酸ガスと水を
除去する除去手段と、この除去手段を経た空気を窒素と
酸素とに液化分離する深冷液化分離手段を備えた空気分
離装置であって、上記空気圧縮手段と除去手段との間
に、空気圧縮手段による圧縮熱によって昇温した圧縮空
気を冷却して空気中の水分を除去する冷凍機と、この冷
凍機で水分除去された空気を加熱する加熱手段と、この
加熱手段により加熱されて昇温した空気中の一酸化炭素
および水素を酸化する触媒塔を設けた空気分離装置を第
２の要旨とする。
め、本発明は、外部より取り入れた空気を圧縮して圧縮
空気とし、この圧縮空気を除去手段に導入して空気中の
炭酸ガスと水とを除去し、上記除去手段を経た空気を深
冷液化分離し窒素と酸素とに分ける空気分離方法であっ
て、上記圧縮空気を除去手段に導入するに先立って、空
気圧縮の際の圧縮熱によって昇温した圧縮空気を冷凍機
に通して圧縮空気中の水分を除去し、ついで、上記冷凍
機を経由した空気を触媒に接触させ空気中の一酸化炭素
および水素を酸化する空気分離方法を第１の要旨とし、
外部より取り入れた空気を圧縮する空気圧縮手段と、上
記空気圧縮手段を経由した圧縮空気中の炭酸ガスと水を
除去する除去手段と、この除去手段を経た空気を窒素と
酸素とに液化分離する深冷液化分離手段を備えた空気分
離装置であって、上記空気圧縮手段と除去手段との間
に、空気圧縮手段による圧縮熱によって昇温した圧縮空
気を冷却して空気中の水分を除去する冷凍機と、この冷
凍機で水分除去された空気を加熱する加熱手段と、この
加熱手段により加熱されて昇温した空気中の一酸化炭素
および水素を酸化する触媒塔を設けた空気分離装置を第
２の要旨とする。
【０００８】
【作用】すなわち、本発明者らは、触媒塔内のパラジウ
ム系触媒が１年程度で性能低下を招く原因および触媒塔
内の下部に微粉末が溜まる原因について一連の研究を重
ねた。その研究の過程で、上記パラジウム系触媒のよう
に、アルミナの外周面にパラジウム系皮膜を形成したも
のでは、アルミナの外周面の隙間や溝に水分が入り込む
と、アルミナが膨張し、パラジウム系皮膜に亀裂が入っ
て皮膜が剥離，脱落し、これにより活性面積が小さくな
り早期に性能低下を招くこと、および上記脱落したパラ
ジウム系皮膜が微粉末となって触媒塔の下部に溜まる等
することを突き止めた。また、これに加えて、圧縮空気
中に多くの水分が含まれていると、触媒塔での水素およ
び一酸化炭素の酸化反応を容易にするため圧縮空気を１
８０℃以上の高温にして触媒塔に送り込む必要が生じ、
このような高温に曝されることで触媒が劣化しやすくな
って早期に性能低下を招くことも突き止めた。そして、
さらに研究を重ねた結果、上記圧縮空気を除去手段に導
入するに先立って、空気圧縮の際の圧縮熱によって昇温
した圧縮空気を冷凍機に通して圧縮空気中の水分を除去
し、ついで、上記冷凍機を経由した空気を触媒に接触さ
せ空気中の一酸化炭素および水素を酸化すると、圧縮空
気を触媒に接触させる前に冷凍機で圧縮空気を冷却して
結露等させることで圧縮空気中から水分を殆ど除去する
ことができる。このため、触媒を早期に劣化させること
がなく、しかも、圧縮空気中から水分が除去されている
ため圧縮空気をそれぼど高温にする必要もないことか
ら、上記触媒の優れた性能を長期にわたって維持できる
ことを見出し本発明に到達した。この発明で、冷凍機と
は、圧縮空気を約５〜７℃の範囲内で冷却することので
きる機械，器具等の装置を指す。
ム系触媒が１年程度で性能低下を招く原因および触媒塔
内の下部に微粉末が溜まる原因について一連の研究を重
ねた。その研究の過程で、上記パラジウム系触媒のよう
に、アルミナの外周面にパラジウム系皮膜を形成したも
のでは、アルミナの外周面の隙間や溝に水分が入り込む
と、アルミナが膨張し、パラジウム系皮膜に亀裂が入っ
て皮膜が剥離，脱落し、これにより活性面積が小さくな
り早期に性能低下を招くこと、および上記脱落したパラ
ジウム系皮膜が微粉末となって触媒塔の下部に溜まる等
することを突き止めた。また、これに加えて、圧縮空気
中に多くの水分が含まれていると、触媒塔での水素およ
び一酸化炭素の酸化反応を容易にするため圧縮空気を１
８０℃以上の高温にして触媒塔に送り込む必要が生じ、
このような高温に曝されることで触媒が劣化しやすくな
って早期に性能低下を招くことも突き止めた。そして、
さらに研究を重ねた結果、上記圧縮空気を除去手段に導
入するに先立って、空気圧縮の際の圧縮熱によって昇温
した圧縮空気を冷凍機に通して圧縮空気中の水分を除去
し、ついで、上記冷凍機を経由した空気を触媒に接触さ
せ空気中の一酸化炭素および水素を酸化すると、圧縮空
気を触媒に接触させる前に冷凍機で圧縮空気を冷却して
結露等させることで圧縮空気中から水分を殆ど除去する
ことができる。このため、触媒を早期に劣化させること
がなく、しかも、圧縮空気中から水分が除去されている
ため圧縮空気をそれぼど高温にする必要もないことか
ら、上記触媒の優れた性能を長期にわたって維持できる
ことを見出し本発明に到達した。この発明で、冷凍機と
は、圧縮空気を約５〜７℃の範囲内で冷却することので
きる機械，器具等の装置を指す。
【０００９】つぎに、この発明を実施例にもとづいて詳
しく説明する。
しく説明する。
【００１０】
【実施例】図１は本発明の空気分離装置の一実施例の原
料空気精製ラインを示している。深冷液化分離ラインに
ついては後述の図３に示す。図１において、１は外部よ
り取り入れた原料空気（２５℃程度）を圧縮して圧縮空
気とする渦巻式（もしくはスクリュー式，レシプロ式）
の空気圧縮機であり、圧縮空気は圧縮熱によって１００
℃に昇温される。２はプレートフィン式（もしくはシェ
ルアンドチューブ式）の第１熱交換器である。この第１
熱交換器２には、その内部に、空気圧縮機１から取り入
れた圧縮空気が通る通路２ａと、吸着剤再生用の排ガス
（後述する精留塔で発生する排ガスであり、１０℃程
度）が通る通路２ｂが形成されており、各通路２ａ，２
ｂを通る圧縮空気と排ガスとの熱交換により、圧縮空気
を７０℃程度に降温させるとともに排ガスを９０℃程度
に昇温させる作用をする。３はクーラーであり、第１熱
交換器２で降温された圧縮空気を冷却して３０〜４０℃
程度に降温させるとともに、圧縮空気中の水分除去を行
う。４は冷凍機であり、クーラー３で降温された圧縮空
気をさらに冷却して５〜７℃にまで降温させ、これによ
り、圧縮空気中の水分を結露させて圧縮空気中から水分
を略完全に除去する。５はプレートフィン式（もしくは
シェルアンドチューブ式）のアルミニウム製第２熱交換
器である。この第２熱交換器５には、その内部に、冷凍
機４を経た圧縮空気が通る通路５ａと、触媒塔７を経た
空気が通る通路５ｂが形成されており、各通路５ａ，５
ｂを通る両空気の熱交換により、圧縮空気を１２５℃程
度に昇温させるとともに触媒塔７を経た空気を１０℃程
度（吸着塔８，９での吸着除去に適した温度）に降温さ
せる作用をする。６は第１ヒーターであり、上記第２熱
交換器５で昇温された圧縮空気を加熱してさらに１３５
℃程度（触媒塔７での酸化反応に適した温度）にまで昇
温させる。７は触媒塔であり、空気中の一酸化炭素およ
び水素を酸化して炭酸ガスと水を生成するための触媒が
内蔵されている。この触媒としては、白金系（アルミナ
粒子の外周面に白金系皮膜を形成したもの）もしくはパ
ラジウム系（アルミナ粒子の外周面にパラジウム系皮膜
を形成したもの）触媒が用いられる。８，９は同一構造
の吸着塔であり、それぞれの内部には、圧縮空気中の水
分および炭酸ガスを吸着除去するための吸着剤が収容さ
れている。この吸着剤としては、アルミナやモレキュラ
ーシーブ（合成ゼオライト）１１等が用いられる。この
ような両吸着塔８，９は、吸着工程および吸着剤１１の
再生工程に用いられる。１０は第２ヒーターであり、第
１熱交換器２で昇温された排ガスを加熱してさらに２０
０℃にまで昇温させる。
料空気精製ラインを示している。深冷液化分離ラインに
ついては後述の図３に示す。図１において、１は外部よ
り取り入れた原料空気（２５℃程度）を圧縮して圧縮空
気とする渦巻式（もしくはスクリュー式，レシプロ式）
の空気圧縮機であり、圧縮空気は圧縮熱によって１００
℃に昇温される。２はプレートフィン式（もしくはシェ
ルアンドチューブ式）の第１熱交換器である。この第１
熱交換器２には、その内部に、空気圧縮機１から取り入
れた圧縮空気が通る通路２ａと、吸着剤再生用の排ガス
（後述する精留塔で発生する排ガスであり、１０℃程
度）が通る通路２ｂが形成されており、各通路２ａ，２
ｂを通る圧縮空気と排ガスとの熱交換により、圧縮空気
を７０℃程度に降温させるとともに排ガスを９０℃程度
に昇温させる作用をする。３はクーラーであり、第１熱
交換器２で降温された圧縮空気を冷却して３０〜４０℃
程度に降温させるとともに、圧縮空気中の水分除去を行
う。４は冷凍機であり、クーラー３で降温された圧縮空
気をさらに冷却して５〜７℃にまで降温させ、これによ
り、圧縮空気中の水分を結露させて圧縮空気中から水分
を略完全に除去する。５はプレートフィン式（もしくは
シェルアンドチューブ式）のアルミニウム製第２熱交換
器である。この第２熱交換器５には、その内部に、冷凍
機４を経た圧縮空気が通る通路５ａと、触媒塔７を経た
空気が通る通路５ｂが形成されており、各通路５ａ，５
ｂを通る両空気の熱交換により、圧縮空気を１２５℃程
度に昇温させるとともに触媒塔７を経た空気を１０℃程
度（吸着塔８，９での吸着除去に適した温度）に降温さ
せる作用をする。６は第１ヒーターであり、上記第２熱
交換器５で昇温された圧縮空気を加熱してさらに１３５
℃程度（触媒塔７での酸化反応に適した温度）にまで昇
温させる。７は触媒塔であり、空気中の一酸化炭素およ
び水素を酸化して炭酸ガスと水を生成するための触媒が
内蔵されている。この触媒としては、白金系（アルミナ
粒子の外周面に白金系皮膜を形成したもの）もしくはパ
ラジウム系（アルミナ粒子の外周面にパラジウム系皮膜
を形成したもの）触媒が用いられる。８，９は同一構造
の吸着塔であり、それぞれの内部には、圧縮空気中の水
分および炭酸ガスを吸着除去するための吸着剤が収容さ
れている。この吸着剤としては、アルミナやモレキュラ
ーシーブ（合成ゼオライト）１１等が用いられる。この
ような両吸着塔８，９は、吸着工程および吸着剤１１の
再生工程に用いられる。１０は第２ヒーターであり、第
１熱交換器２で昇温された排ガスを加熱してさらに２０
０℃にまで昇温させる。
【００１１】上記第２熱交換器５と各吸着塔８，９は、
つぎのような配管類で連結されている。すなわち、第２
熱交換器５の通路５ｂに連結する圧縮空気供給管１５が
二股に分岐しており、一方が開閉弁１６ａ付き第１導入
管１６となって第１吸着塔８の空気入口に連結し、他方
が開閉弁１７ａ付き第２導入管１７となって第２吸着塔
９の空気入口に連結している。そして、第１吸着塔８の
空気出口から延びる開閉弁１８ａ付き第１導出管１８と
第２吸着塔９の空気出口から延びる開閉弁１９ａ付き第
２導出管１９とが精製空気取出管３０に合流している。
また、上記第１導入管１６（の開閉弁１６ａと第１吸着
塔８の空気入口間の部分）と第２導入管１７（の開閉弁
１７ａと第２吸着塔９の空気入口間の部分）とが、一対
の開閉弁２１ａ，２１ｂを有する第１連結管２１で連結
されているとともに、上記第１導出管１８（の開閉弁１
８ａと第１吸着塔８の空気出口間の部分）と第２導出管
１９（の開閉弁１９ａと第２吸着塔９の空気出口間の部
分）とが、一対の開閉弁２２ａ，２２ｂを有する第２連
結管２２で連結されている。図において、２３は第１連
結管２１の両開閉弁２１ａ，２１ｂ間の部分から分岐す
る排ガス放出管である。
つぎのような配管類で連結されている。すなわち、第２
熱交換器５の通路５ｂに連結する圧縮空気供給管１５が
二股に分岐しており、一方が開閉弁１６ａ付き第１導入
管１６となって第１吸着塔８の空気入口に連結し、他方
が開閉弁１７ａ付き第２導入管１７となって第２吸着塔
９の空気入口に連結している。そして、第１吸着塔８の
空気出口から延びる開閉弁１８ａ付き第１導出管１８と
第２吸着塔９の空気出口から延びる開閉弁１９ａ付き第
２導出管１９とが精製空気取出管３０に合流している。
また、上記第１導入管１６（の開閉弁１６ａと第１吸着
塔８の空気入口間の部分）と第２導入管１７（の開閉弁
１７ａと第２吸着塔９の空気入口間の部分）とが、一対
の開閉弁２１ａ，２１ｂを有する第１連結管２１で連結
されているとともに、上記第１導出管１８（の開閉弁１
８ａと第１吸着塔８の空気出口間の部分）と第２導出管
１９（の開閉弁１９ａと第２吸着塔９の空気出口間の部
分）とが、一対の開閉弁２２ａ，２２ｂを有する第２連
結管２２で連結されている。図において、２３は第１連
結管２１の両開閉弁２１ａ，２１ｂ間の部分から分岐す
る排ガス放出管である。
【００１２】一方、精留塔から供給される排ガスの通路
である排ガス供給管２４（図１では、その終端部２４ａ
の近傍部しか示されていない）と各吸着塔８，９は、つ
ぎのような配管類で連結されている。すなわち、排ガス
供給管２４が、その終端部２４ａから延び第１熱交換器
２の通路２ｂに連結する開閉弁２５ａ付き第１供給管２
５，第１熱交換器２の通路２ｂ，この通路２ｂから延び
第２ヒーター１０の排ガス入口に連結する第２供給管２
６を介して第２ヒーター１０に連結し、この第２ヒータ
ー１０の排ガス出口から延びる第３供給管２７が、上記
第２連結管２２の両開閉弁２２ａ，２２ｂ間の部分に連
結している。また、排ガス供給管２４の終端部２４ａと
第３供給管２７とが開閉弁２８ａ付き第３連結管２８で
連結している。
である排ガス供給管２４（図１では、その終端部２４ａ
の近傍部しか示されていない）と各吸着塔８，９は、つ
ぎのような配管類で連結されている。すなわち、排ガス
供給管２４が、その終端部２４ａから延び第１熱交換器
２の通路２ｂに連結する開閉弁２５ａ付き第１供給管２
５，第１熱交換器２の通路２ｂ，この通路２ｂから延び
第２ヒーター１０の排ガス入口に連結する第２供給管２
６を介して第２ヒーター１０に連結し、この第２ヒータ
ー１０の排ガス出口から延びる第３供給管２７が、上記
第２連結管２２の両開閉弁２２ａ，２２ｂ間の部分に連
結している。また、排ガス供給管２４の終端部２４ａと
第３供給管２７とが開閉弁２８ａ付き第３連結管２８で
連結している。
【００１３】上記装置において、第１吸着塔８を吸着工
程で用い、第２吸着塔９を再生工程で用いる場合の作用
を説明する。この場合には、図２に示すように、開閉弁
１６ａ，１８ａ，２１ｂ，２２ｂ，２５ａを開弁し（開
弁状態にあることを、矢印で示す）、開閉弁１７ａ，１
９ａ，２１ａ，２２ａ，２８ａを閉弁する（閉弁状態に
あることを、バルブを黒く塗りつぶすことで示す）。ま
ず、空気圧縮機１で外部から原料空気を取り入れて圧縮
空気とする。ついで、この圧縮された高圧圧縮空気を第
１熱交換器２で排ガスと熱交換して降温したのち、クー
ラー３で冷却して３０〜４０℃程度に降温する。つぎ
に、この降温させた圧縮空気を冷凍機４に供給する。こ
の冷凍機４では、圧縮空気がさらに冷却されて５〜７℃
に降温し、これにより、圧縮空気中の水分が結露して略
完全に水分が除去される。つぎに、冷凍機４を経た圧縮
空気を第２熱交換器５に供給し、この第２熱交換器５で
触媒塔７を経た空気と熱交換して昇温したのち第１ヒー
ター６で１３５℃に昇温して触媒塔７に供給する。この
触媒塔７では、触媒により、空気中の一酸化炭素が酸化
されて炭酸ガスが生成され、水素が酸化されて水が生成
される。つぎに、触媒塔７を経た空気を第２熱交換器５
に供給し、この第２熱交換器５で冷凍機４を経た空気と
熱交換して１０℃に降温したのち、圧縮空気供給管１
５，第１導入管１６を介して第１吸着塔８に供給する。
この第１吸着塔８では、吸着剤１１により、空気中の炭
酸ガスおよび水分が吸着除去される。この第１吸着塔８
を経た空気を第１導出管１８を通して精製空気取出管３
０に送る。一方、精留塔から送られる排ガスを、排ガス
供給管２４および第１供給管２５を通して第１熱交換器
２に供給し、この第１熱交換器２で空気圧縮機１から取
り入れた圧縮空気と熱交換して昇温する。つぎに、この
第１熱交換器２で昇温した排ガスを、第２供給管２６を
通して第２ヒーター１０に供給し、この第２ヒーター１
０で２００℃に昇温したのち、第３供給管２７，第２連
結管２２，第２導出管１９を通して第２吸着塔９に供給
する。この第２吸着塔９では、吸着剤１１が高温の排ガ
スにさらされて再生される。そののち、第２吸着塔９を
経た排ガスを第２導入管１７、第１連結管２１および排
ガス放出管２３を通して大気に放出する。また、第２吸
着塔９の再生後に、開閉弁２８ａを開弁し、開閉弁２５
ａを閉弁して、排ガスを加熱することなく直接に第２吸
着塔９に供給する。これにより、第２吸着塔９では、吸
着剤１１が排ガスで冷却され、つぎの吸着工程に備え
る。
程で用い、第２吸着塔９を再生工程で用いる場合の作用
を説明する。この場合には、図２に示すように、開閉弁
１６ａ，１８ａ，２１ｂ，２２ｂ，２５ａを開弁し（開
弁状態にあることを、矢印で示す）、開閉弁１７ａ，１
９ａ，２１ａ，２２ａ，２８ａを閉弁する（閉弁状態に
あることを、バルブを黒く塗りつぶすことで示す）。ま
ず、空気圧縮機１で外部から原料空気を取り入れて圧縮
空気とする。ついで、この圧縮された高圧圧縮空気を第
１熱交換器２で排ガスと熱交換して降温したのち、クー
ラー３で冷却して３０〜４０℃程度に降温する。つぎ
に、この降温させた圧縮空気を冷凍機４に供給する。こ
の冷凍機４では、圧縮空気がさらに冷却されて５〜７℃
に降温し、これにより、圧縮空気中の水分が結露して略
完全に水分が除去される。つぎに、冷凍機４を経た圧縮
空気を第２熱交換器５に供給し、この第２熱交換器５で
触媒塔７を経た空気と熱交換して昇温したのち第１ヒー
ター６で１３５℃に昇温して触媒塔７に供給する。この
触媒塔７では、触媒により、空気中の一酸化炭素が酸化
されて炭酸ガスが生成され、水素が酸化されて水が生成
される。つぎに、触媒塔７を経た空気を第２熱交換器５
に供給し、この第２熱交換器５で冷凍機４を経た空気と
熱交換して１０℃に降温したのち、圧縮空気供給管１
５，第１導入管１６を介して第１吸着塔８に供給する。
この第１吸着塔８では、吸着剤１１により、空気中の炭
酸ガスおよび水分が吸着除去される。この第１吸着塔８
を経た空気を第１導出管１８を通して精製空気取出管３
０に送る。一方、精留塔から送られる排ガスを、排ガス
供給管２４および第１供給管２５を通して第１熱交換器
２に供給し、この第１熱交換器２で空気圧縮機１から取
り入れた圧縮空気と熱交換して昇温する。つぎに、この
第１熱交換器２で昇温した排ガスを、第２供給管２６を
通して第２ヒーター１０に供給し、この第２ヒーター１
０で２００℃に昇温したのち、第３供給管２７，第２連
結管２２，第２導出管１９を通して第２吸着塔９に供給
する。この第２吸着塔９では、吸着剤１１が高温の排ガ
スにさらされて再生される。そののち、第２吸着塔９を
経た排ガスを第２導入管１７、第１連結管２１および排
ガス放出管２３を通して大気に放出する。また、第２吸
着塔９の再生後に、開閉弁２８ａを開弁し、開閉弁２５
ａを閉弁して、排ガスを加熱することなく直接に第２吸
着塔９に供給する。これにより、第２吸着塔９では、吸
着剤１１が排ガスで冷却され、つぎの吸着工程に備え
る。
【００１４】上記両吸着塔８，９は、各開閉弁の開閉操
作により、自動切替えすることができる。すなわち、第
１吸着塔８を再生工程で用い、第２吸着塔９を吸着工程
で用いる場合には、開閉弁１７ａ，１９ａ，２１ａ，２
２ａ，２５ａを開弁し、開閉弁１６ａ，１８ａ，２１
ｂ，２２ｂ，２８ａを閉弁する。
作により、自動切替えすることができる。すなわち、第
１吸着塔８を再生工程で用い、第２吸着塔９を吸着工程
で用いる場合には、開閉弁１７ａ，１９ａ，２１ａ，２
２ａ，２５ａを開弁し、開閉弁１６ａ，１８ａ，２１
ｂ，２２ｂ，２８ａを閉弁する。
【００１５】このように、上記装置では、触媒塔７内に
供給する前に圧縮空気中の水分を冷凍機４で略完全に除
去するようにしているため、触媒塔７内の触媒の表面に
水分が入り込んでこれを膨張させることが殆どなくな
る。このため、触媒の表面に形成されたパラジウム系粒
子等が剥離，脱落すること等がなくなる。しかも、上記
したように、圧縮空気中の水分が殆ど吸着除去されてい
るため、触媒塔７に供給する際に圧縮空気の温度を低く
設定することができる。したがって、触媒の早期性能低
下を招いたり、触媒塔７の下部に微粉末が早期に溜まっ
たりすることがなくなり、長期にわたってメンテナンス
が不要になり、かつトータルコストが安価になる。
供給する前に圧縮空気中の水分を冷凍機４で略完全に除
去するようにしているため、触媒塔７内の触媒の表面に
水分が入り込んでこれを膨張させることが殆どなくな
る。このため、触媒の表面に形成されたパラジウム系粒
子等が剥離，脱落すること等がなくなる。しかも、上記
したように、圧縮空気中の水分が殆ど吸着除去されてい
るため、触媒塔７に供給する際に圧縮空気の温度を低く
設定することができる。したがって、触媒の早期性能低
下を招いたり、触媒塔７の下部に微粉末が早期に溜まっ
たりすることがなくなり、長期にわたってメンテナンス
が不要になり、かつトータルコストが安価になる。
【００１６】この装置と、図７に示す従来技術とにおい
て、触媒塔７の入口露点の違いによるパラジウム触媒の
反応温度と空気中の水素の（酸化）除去率（２Ｈ2 ＋Ｏ
2 →２Ｈ2 Ｏ）を、下記の表１に示す。この表１から明
らかなように、この装置が、水素の除去率において非常
にすぐれていることが判る。
て、触媒塔７の入口露点の違いによるパラジウム触媒の
反応温度と空気中の水素の（酸化）除去率（２Ｈ2 ＋Ｏ
2 →２Ｈ2 Ｏ）を、下記の表１に示す。この表１から明
らかなように、この装置が、水素の除去率において非常
にすぐれていることが判る。
【００１７】
【表１】
【００１８】図３は上記原料空気精製ラインに続く深冷
液化分離ラインを示す構成図であり、原料空気精製ライ
ンで精製された精製空気（圧縮空気）を深冷液化分離し
窒素，酸素に分けるようにする。図において、５１は主
熱交換器であり、この主熱交換器５１に精製空気が精製
空気取出管３０（図１参照）から送り込まれ熱交換作用
により超低温に冷却される。３０ｃは精製空気取出管３
０から分岐した分岐管であり、精製空気取出管３０を通
る圧縮空気の一部を主熱交換器５１に通したのち膨張タ
ービン５２に送り込む。５３ａは膨張タービン５２によ
り得られた冷気を冷媒として主熱交換器５１に送り込む
第１冷媒供給管であり、５３ｂは主熱交換器５１の冷媒
としての作用を終えた冷気を低圧精留塔６４に送り込む
第２冷媒供給管である。５４は棚段式の高圧精留塔であ
り、主熱交換器５１により超低温に冷却された圧縮空気
をさらに冷却し、その一部を液化し液体空気５５として
底部に溜めるとともに、上部に窒素のみを気体状態で溜
めるようになっている。５８は主コンデンサであり、内
部に凝縮器５９が配設されている。この凝縮器５９に、
高圧精留塔５４の上部に溜る窒素ガスの一部が第１還流
管５６を介して送り込まれて液化され、第２還流管５７
を経て、高圧精留塔５４の上部に設けられた液体窒素溜
め５４ａに送り込まれる。この送り込まれた液体窒素
は、液体窒素溜め５４ａから溢れて高圧精留塔５４内を
下方に流下し、高圧精留塔５４の底部から上昇する圧縮
空気と向流的に接触し冷却してその一部を液化するよう
になっている。すなわち、この過程で圧縮空気中の高沸
点成分（酸素分）が液化されて高圧精留塔５４の底部に
溜り、低沸点成分の窒素ガスが高圧精留塔５４の上部に
溜る。また、主コンデンサ５８は減圧状態となってお
り、ここに高圧精留塔５４の底部に貯留された液体空気
（Ｎ2 ：６０〜６５％ ,Ｏ2 ：３３〜３８％）５５が膨
脹弁（図示せず）付き接続管６０を経て噴霧状に送り込
まれ、膨脹弁で液体空気中の窒素分を気化させて主コン
デンサ５８の内部温度を超低温に保持している。そし
て、主コンデンサ５８に噴霧状に送り込まれた液体空気
の一部は気化液体空気（Ｎ2 ：６０〜６５％ ,Ｏ2 ：３
３〜３８％）となって上部に溜まり、他部は酸素リッチ
な超低温液体（Ｎ2 ：３０〜３５％ ,Ｏ2 ：６３〜６８
％）６１となって主コンデンサ５８の底部に溜るように
なっている。この酸素リッチな超低温液体６１の冷熱に
より凝縮器５９内に送り込まれた窒素ガスが液化し、前
記のように第２還流管５７を通って高圧精留塔５４に送
り込まれる。また、凝縮器５９内を通る窒素ガスで加熱
されて主コンデンサ５８の底部に溜まった酸素リッチな
超低温液体６１は気化され、気化液体空気となって上部
に溜まる。
液化分離ラインを示す構成図であり、原料空気精製ライ
ンで精製された精製空気（圧縮空気）を深冷液化分離し
窒素，酸素に分けるようにする。図において、５１は主
熱交換器であり、この主熱交換器５１に精製空気が精製
空気取出管３０（図１参照）から送り込まれ熱交換作用
により超低温に冷却される。３０ｃは精製空気取出管３
０から分岐した分岐管であり、精製空気取出管３０を通
る圧縮空気の一部を主熱交換器５１に通したのち膨張タ
ービン５２に送り込む。５３ａは膨張タービン５２によ
り得られた冷気を冷媒として主熱交換器５１に送り込む
第１冷媒供給管であり、５３ｂは主熱交換器５１の冷媒
としての作用を終えた冷気を低圧精留塔６４に送り込む
第２冷媒供給管である。５４は棚段式の高圧精留塔であ
り、主熱交換器５１により超低温に冷却された圧縮空気
をさらに冷却し、その一部を液化し液体空気５５として
底部に溜めるとともに、上部に窒素のみを気体状態で溜
めるようになっている。５８は主コンデンサであり、内
部に凝縮器５９が配設されている。この凝縮器５９に、
高圧精留塔５４の上部に溜る窒素ガスの一部が第１還流
管５６を介して送り込まれて液化され、第２還流管５７
を経て、高圧精留塔５４の上部に設けられた液体窒素溜
め５４ａに送り込まれる。この送り込まれた液体窒素
は、液体窒素溜め５４ａから溢れて高圧精留塔５４内を
下方に流下し、高圧精留塔５４の底部から上昇する圧縮
空気と向流的に接触し冷却してその一部を液化するよう
になっている。すなわち、この過程で圧縮空気中の高沸
点成分（酸素分）が液化されて高圧精留塔５４の底部に
溜り、低沸点成分の窒素ガスが高圧精留塔５４の上部に
溜る。また、主コンデンサ５８は減圧状態となってお
り、ここに高圧精留塔５４の底部に貯留された液体空気
（Ｎ2 ：６０〜６５％ ,Ｏ2 ：３３〜３８％）５５が膨
脹弁（図示せず）付き接続管６０を経て噴霧状に送り込
まれ、膨脹弁で液体空気中の窒素分を気化させて主コン
デンサ５８の内部温度を超低温に保持している。そし
て、主コンデンサ５８に噴霧状に送り込まれた液体空気
の一部は気化液体空気（Ｎ2 ：６０〜６５％ ,Ｏ2 ：３
３〜３８％）となって上部に溜まり、他部は酸素リッチ
な超低温液体（Ｎ2 ：３０〜３５％ ,Ｏ2 ：６３〜６８
％）６１となって主コンデンサ５８の底部に溜るように
なっている。この酸素リッチな超低温液体６１の冷熱に
より凝縮器５９内に送り込まれた窒素ガスが液化し、前
記のように第２還流管５７を通って高圧精留塔５４に送
り込まれる。また、凝縮器５９内を通る窒素ガスで加熱
されて主コンデンサ５８の底部に溜まった酸素リッチな
超低温液体６１は気化され、気化液体空気となって上部
に溜まる。
【００１９】６４は棚段式の低圧精留塔であり、上記高
圧精留塔５４と同一レベルに設けられている。この低圧
精留塔６４は、その中段の部分が連結管６２によって主
コンデンサ５８の底部と接続しており、主コンデンサ５
８の底部に溜った酸素リッチな超低温液体（液体空気）
６１が連結管６２を介して送り込まれる。この送り込ま
れた液体空気は低圧精留塔６４内を流下したのち低圧精
留塔６４の底部に溜まり、低圧精留塔６４の底部に内蔵
された凝縮器６６を冷却する。この凝縮器６６は、主コ
ンデンサ５８の頂部から導入管６３を介して送り込まれ
た気化液体空気の一部を液化したのち導出管６８に送り
込み、過冷却器６７を通して過冷却状態にしたのち低圧
精留塔６４に噴霧状に送り込む作用をする。過冷却器６
７を通って低圧精留塔６４に噴霧状に送り込まれた液体
空気も、低圧精留塔６４内を流下したのち低圧精留塔６
４の底部に溜まり、低圧精留塔６４の底部に内蔵された
凝縮器６６を冷却する。そして、低圧精留塔６４の底部
に溜まった液体空気６５は、凝縮器６６を通る気化液体
空気で焚き上げられる。７０は主コンデンサ５８の凝縮
器５９で液化された液体窒素（この液体窒素の一部は、
前記したように、高圧精留塔５４の液体窒素溜め５４ａ
に送り込まれる）を過冷却器６７の冷媒として送る第１
液体窒素供給管であり、７１は冷媒としての作用を終え
た液体窒素を低圧精留塔６４の液体窒素溜め６４ａに送
る第２液体窒素供給管である。７２は低圧精留塔６４の
上部に溜った窒素ガスを製品窒素ガスとして取り出す窒
素ガス取出管で、超低温の窒素ガスを過冷却器６７に案
内し、この過冷却器６７により熱交換作用で降温させた
のち主熱交換器５１内に案内し、そこに送り込まれる圧
縮空気と熱交換させて常温にし、製品窒素ガス取出管７
３に送り込む作用をする。７４は酸素ガス取出管で、低
圧精留塔６４の底部の滞留液体酸素６５から気化した酸
素ガスを取り出し、主熱交換器５１内に案内し、そこに
送り込まれる圧縮空気と熱交換させて常温にし、製品酸
素ガス取出管７５に送り込む作用をする。７６は低圧精
留塔６４内に溜った窒素分（純度はそれ程高くない）等
を排ガスとして取り出す排ガス取出管で、低圧精留塔６
４から取り出した排ガスを主熱交換器５１内に案内し、
そこに送り込まれる圧縮空気と熱交換させて常温にし、
排ガス放出管７７に送り込むとともに、その一部を排ガ
ス供給管２４（図１参照）に送り込む作用をする。
圧精留塔５４と同一レベルに設けられている。この低圧
精留塔６４は、その中段の部分が連結管６２によって主
コンデンサ５８の底部と接続しており、主コンデンサ５
８の底部に溜った酸素リッチな超低温液体（液体空気）
６１が連結管６２を介して送り込まれる。この送り込ま
れた液体空気は低圧精留塔６４内を流下したのち低圧精
留塔６４の底部に溜まり、低圧精留塔６４の底部に内蔵
された凝縮器６６を冷却する。この凝縮器６６は、主コ
ンデンサ５８の頂部から導入管６３を介して送り込まれ
た気化液体空気の一部を液化したのち導出管６８に送り
込み、過冷却器６７を通して過冷却状態にしたのち低圧
精留塔６４に噴霧状に送り込む作用をする。過冷却器６
７を通って低圧精留塔６４に噴霧状に送り込まれた液体
空気も、低圧精留塔６４内を流下したのち低圧精留塔６
４の底部に溜まり、低圧精留塔６４の底部に内蔵された
凝縮器６６を冷却する。そして、低圧精留塔６４の底部
に溜まった液体空気６５は、凝縮器６６を通る気化液体
空気で焚き上げられる。７０は主コンデンサ５８の凝縮
器５９で液化された液体窒素（この液体窒素の一部は、
前記したように、高圧精留塔５４の液体窒素溜め５４ａ
に送り込まれる）を過冷却器６７の冷媒として送る第１
液体窒素供給管であり、７１は冷媒としての作用を終え
た液体窒素を低圧精留塔６４の液体窒素溜め６４ａに送
る第２液体窒素供給管である。７２は低圧精留塔６４の
上部に溜った窒素ガスを製品窒素ガスとして取り出す窒
素ガス取出管で、超低温の窒素ガスを過冷却器６７に案
内し、この過冷却器６７により熱交換作用で降温させた
のち主熱交換器５１内に案内し、そこに送り込まれる圧
縮空気と熱交換させて常温にし、製品窒素ガス取出管７
３に送り込む作用をする。７４は酸素ガス取出管で、低
圧精留塔６４の底部の滞留液体酸素６５から気化した酸
素ガスを取り出し、主熱交換器５１内に案内し、そこに
送り込まれる圧縮空気と熱交換させて常温にし、製品酸
素ガス取出管７５に送り込む作用をする。７６は低圧精
留塔６４内に溜った窒素分（純度はそれ程高くない）等
を排ガスとして取り出す排ガス取出管で、低圧精留塔６
４から取り出した排ガスを主熱交換器５１内に案内し、
そこに送り込まれる圧縮空気と熱交換させて常温にし、
排ガス放出管７７に送り込むとともに、その一部を排ガ
ス供給管２４（図１参照）に送り込む作用をする。
【００２０】この装置は、つぎのようにして製品窒素ガ
スおよび酸素ガスを製造する。すなわち、上記精製空気
取出管３０から送られた精製空気を主熱交換器５１内に
送り込んで超低温に冷却し、高圧精留塔５４の下部内に
投入する。ついで、この投入圧縮空気を、主コンデンサ
５８から高圧精留塔５４内に送り込まれ液体窒素溜め５
４ａから溢流する液体窒素と向流的に接触させて冷却
し、その一部を液化して高圧精留塔５４の底部に溜め
る。この過程において、窒素と酸素の沸点の差（酸素の
沸点−１８３℃，窒素の沸点−１９６℃）により、圧縮
空気中の高沸点成分である酸素が液化し、窒素が気体の
まま残る。そして、高圧精留塔５４の底部には酸素分が
多い液体空気５５が溜る。つぎに、この酸素リッチな液
体空気５５を膨脹弁で断熱膨脹させたのち主コンデンサ
５８に送り込み、液化して主コンデンサ５８の底部に液
体空気６１として溜めて主コンデンサ５８内蔵の凝縮器
５９を冷却する。一方、高圧精留塔５４の上部に溜まっ
た窒素ガスを、主コンデンサ５８内蔵の凝縮器５９に送
り込み、液体空気により冷却して液化し高圧精留塔５４
内の液体窒素溜め５４ａ内に還流する。と同時に、凝縮
器５９で液化した液体空気を第１液体窒素供給管７０に
通して過冷却器６７に供給し、この過冷却器６７で過冷
却状態にしたのち、低圧精留塔６４内の液体窒素溜め６
４ａ内に送り込む。また、主コンデンサ５８の底部に溜
まった液体空気６１を連結管６２で低圧精留塔６４に送
り込んで底部に溜める。この低圧精留塔６４の底部に溜
まった液体空気６５は、主コンデンサ５８の頂部から導
入管６３を介して低圧精留塔６４内蔵の凝縮器６６に送
り込まれた気化液体空気で焚き上げられる。一方、凝縮
器６６内を通る気化液体空気の一部を熱交換作用で液化
したのち導出管６８に通して過冷却器６７に供給し、こ
の過冷却器６７で過冷却状態にしたのち低圧精留塔６４
に送り込む。低圧精留塔６４内では、高圧精留塔５４内
と同様に、低圧精留塔６４の気化液体空気を液体窒素溜
め６４ａから溢流する液体窒素と向流的に接触させて冷
却し、その一部を液化して低圧精留塔６４の底部に溜め
る。この過程において、窒素と酸素の沸点の差により、
圧縮空気中の高沸点成分である酸素が液化し、窒素が気
体のまま残る。そして、低圧精留塔６４の底部には酸素
分が多い液体空気６５が溜り、上部には窒素ガスが溜ま
る。このようにして、低圧精留塔６４の上部に溜まった
窒素ガスは、そのまま製品として窒素ガス取出管７２か
ら取り出され、主熱交換器５１で熱交換されたのち、常
温製品ガスとして系外に送出される。低圧精留塔６４の
底部の液体空気６５は、そのまま製品として取り出され
るのではなく、その気化物（酸素ガス）として酸素ガス
取出管７４から取り出され、主熱交換器５１で熱交換さ
れたのち、常温製品ガスとして系外に送出される。この
ようにして、高純度の窒素ガスと酸素ガスが得られる。
スおよび酸素ガスを製造する。すなわち、上記精製空気
取出管３０から送られた精製空気を主熱交換器５１内に
送り込んで超低温に冷却し、高圧精留塔５４の下部内に
投入する。ついで、この投入圧縮空気を、主コンデンサ
５８から高圧精留塔５４内に送り込まれ液体窒素溜め５
４ａから溢流する液体窒素と向流的に接触させて冷却
し、その一部を液化して高圧精留塔５４の底部に溜め
る。この過程において、窒素と酸素の沸点の差（酸素の
沸点−１８３℃，窒素の沸点−１９６℃）により、圧縮
空気中の高沸点成分である酸素が液化し、窒素が気体の
まま残る。そして、高圧精留塔５４の底部には酸素分が
多い液体空気５５が溜る。つぎに、この酸素リッチな液
体空気５５を膨脹弁で断熱膨脹させたのち主コンデンサ
５８に送り込み、液化して主コンデンサ５８の底部に液
体空気６１として溜めて主コンデンサ５８内蔵の凝縮器
５９を冷却する。一方、高圧精留塔５４の上部に溜まっ
た窒素ガスを、主コンデンサ５８内蔵の凝縮器５９に送
り込み、液体空気により冷却して液化し高圧精留塔５４
内の液体窒素溜め５４ａ内に還流する。と同時に、凝縮
器５９で液化した液体空気を第１液体窒素供給管７０に
通して過冷却器６７に供給し、この過冷却器６７で過冷
却状態にしたのち、低圧精留塔６４内の液体窒素溜め６
４ａ内に送り込む。また、主コンデンサ５８の底部に溜
まった液体空気６１を連結管６２で低圧精留塔６４に送
り込んで底部に溜める。この低圧精留塔６４の底部に溜
まった液体空気６５は、主コンデンサ５８の頂部から導
入管６３を介して低圧精留塔６４内蔵の凝縮器６６に送
り込まれた気化液体空気で焚き上げられる。一方、凝縮
器６６内を通る気化液体空気の一部を熱交換作用で液化
したのち導出管６８に通して過冷却器６７に供給し、こ
の過冷却器６７で過冷却状態にしたのち低圧精留塔６４
に送り込む。低圧精留塔６４内では、高圧精留塔５４内
と同様に、低圧精留塔６４の気化液体空気を液体窒素溜
め６４ａから溢流する液体窒素と向流的に接触させて冷
却し、その一部を液化して低圧精留塔６４の底部に溜め
る。この過程において、窒素と酸素の沸点の差により、
圧縮空気中の高沸点成分である酸素が液化し、窒素が気
体のまま残る。そして、低圧精留塔６４の底部には酸素
分が多い液体空気６５が溜り、上部には窒素ガスが溜ま
る。このようにして、低圧精留塔６４の上部に溜まった
窒素ガスは、そのまま製品として窒素ガス取出管７２か
ら取り出され、主熱交換器５１で熱交換されたのち、常
温製品ガスとして系外に送出される。低圧精留塔６４の
底部の液体空気６５は、そのまま製品として取り出され
るのではなく、その気化物（酸素ガス）として酸素ガス
取出管７４から取り出され、主熱交換器５１で熱交換さ
れたのち、常温製品ガスとして系外に送出される。この
ようにして、高純度の窒素ガスと酸素ガスが得られる。
【００２１】この装置では、高圧精留塔５４と低圧精留
塔６４が同一レベルに設置されているため、装置全体の
高さが低くなる。したがって、装置全体を小形化するこ
とができるとともに、製作コストの低減化を実現するこ
とができる。このため、装置をユーザーの敷地内に設置
してガス販売すること（オンサイト供給）が簡単に行え
るという利点もある。
塔６４が同一レベルに設置されているため、装置全体の
高さが低くなる。したがって、装置全体を小形化するこ
とができるとともに、製作コストの低減化を実現するこ
とができる。このため、装置をユーザーの敷地内に設置
してガス販売すること（オンサイト供給）が簡単に行え
るという利点もある。
【００２２】図４は上記深冷液化分離ラインの他の例を
示している。この例では、製品窒素ガスの一部を、低圧
精留塔６４の底部に溜まる液体空気６５を焚き上げる加
熱源として用いている。すなわち、製品窒素ガス取出管
７３に昇圧器８０を設け、この昇圧器８０より製品窒素
ガス取出口（図示せず）側の部分から分岐管８１を分岐
し、この分岐管８１を主熱交換器５１を通したのち低圧
精留塔６４内蔵の凝縮器６６に接続している。そして、
この凝縮器６６を通る製品窒素ガスで低圧精留塔６４の
底部の液体空気６５を焚き上げるとともに、この製品窒
素ガスを凝縮器６６内で液化し、導出管６８を通して過
冷却器６７に供給し、この過冷却器６７で過冷却状態に
したのち低圧精留塔６４に導入している。一方、主コン
デンサ５８の頂部から取り出される気化液体空気
（Ｎ2 ：６０〜６５％ ,Ｏ2 ：３５〜４０％）を導入管
８２を通して過冷却器６７に供給し、この過冷却器６７
で過冷却状態にしたのち低圧精留塔６４に導入してい
る。それ以外の部分は図３に示す装置と同様であり、同
様の部分には同じ符号を付している。このものでも、図
３に示す装置と同様の効果を奏するうえ、製品窒素ガス
を再び低圧精留塔６４に戻しているため、図３に示す装
置より高純度の窒素ガスを得ることができるという利点
がある。
示している。この例では、製品窒素ガスの一部を、低圧
精留塔６４の底部に溜まる液体空気６５を焚き上げる加
熱源として用いている。すなわち、製品窒素ガス取出管
７３に昇圧器８０を設け、この昇圧器８０より製品窒素
ガス取出口（図示せず）側の部分から分岐管８１を分岐
し、この分岐管８１を主熱交換器５１を通したのち低圧
精留塔６４内蔵の凝縮器６６に接続している。そして、
この凝縮器６６を通る製品窒素ガスで低圧精留塔６４の
底部の液体空気６５を焚き上げるとともに、この製品窒
素ガスを凝縮器６６内で液化し、導出管６８を通して過
冷却器６７に供給し、この過冷却器６７で過冷却状態に
したのち低圧精留塔６４に導入している。一方、主コン
デンサ５８の頂部から取り出される気化液体空気
（Ｎ2 ：６０〜６５％ ,Ｏ2 ：３５〜４０％）を導入管
８２を通して過冷却器６７に供給し、この過冷却器６７
で過冷却状態にしたのち低圧精留塔６４に導入してい
る。それ以外の部分は図３に示す装置と同様であり、同
様の部分には同じ符号を付している。このものでも、図
３に示す装置と同様の効果を奏するうえ、製品窒素ガス
を再び低圧精留塔６４に戻しているため、図３に示す装
置より高純度の窒素ガスを得ることができるという利点
がある。
【００２３】図５は上記深冷液化分離ラインのさらに他
の例を示している。この例では、両精留塔５４，６４の
上部にそれぞれ主コンデンサ５８，８５を設けている。
そして、高圧精留塔５４の主コンデンサ５８の底部に溜
まった余剰の液化空気６１（Ｎ2 ：６０〜７０％ ,
Ｏ2 ：３０〜４０％）を低圧精留塔６４の第２主コンデ
ンサ８５に導入してこれの寒冷用として利用している。
また、低圧精留塔６４の頂部から取り出した窒素ガスを
第２主コンデンサ８５で液化して液体窒素とし、これを
還流液として低圧精留塔６４に戻すようにしている。す
なわち、８５は第２主コンデンサであり、内部に凝縮器
８６が配設されている。この凝縮器８６に、低圧精留塔
６４の上部に溜る窒素ガスの一部が第３還流管８７を介
して送り込まれて液化され、第４還流管８８を経て、低
圧精留塔６４の上部に設けられた液体窒素溜め６４ａに
送り込まれる。この送り込まれた液体窒素は、液体窒素
溜め６４ａから溢れて低圧精留塔６４内を下方に流下
し、低圧精留塔６４の底部から上昇する圧縮空気と向流
的に接触し冷却してその一部を液化するようになってい
る。すなわち、この過程で圧縮空気中の高沸点成分（酸
素分）が液化されて低圧精留塔６４の底部に溜り、低沸
点成分の窒素ガスが低圧精留塔６４の上部に溜る。ま
た、第２主コンデンサ８５は減圧状態となっており、こ
こに第１主コンデンサ５８の底部に貯留された液体空気
６１が膨脹弁（図示せず）付き接続管９０を経て噴霧状
に送り込まれ、膨脹弁で液体空気中の窒素分を気化させ
て第２主コンデンサ８５の内部温度を超低温に保持して
いる。そして、第２主コンデンサ８５に噴霧状に送り込
まれた液体空気の一部は気化液体空気（Ｎ2 ：６０〜６
５％ ,Ｏ 2 ：３３〜３８％）となって上部に溜まり、他
部は酸素リッチな超低温液体（Ｎ 2 ：３３〜３８％ ,Ｏ
2 ：６０〜６５％）８９となって第２主コンデンサ８５
の底部に溜るようになっている。この酸素リッチな超低
温液体８９の冷熱により凝縮器８６内に送り込まれた窒
素ガスが液化し、前記のように第４還流管８８を通って
低圧精留塔６４に送り込まれ、低圧精留塔６４の底部に
溜まる。９１ａは第２主コンデンサ８５の上部に溜まっ
た気化液体空気を取り出したのち過冷却器６７に供給し
てここで降温させる第１排ガス取出管であり、９１ｂは
過冷却器６７で降温した気化液体空気を主熱交換器５１
内に案内し、そこに送り込まれる圧縮空気と熱交換させ
て常温にしたのち排ガス放出管９４に送り込む第２排ガ
ス取出管である。９２は高圧精留塔５４の第１還流管５
６から延びる第１窒素ガス取出管であり、低圧精留塔６
４の第３還流管８７から延びる第２窒素ガス取出管９３
と合流する。この合流窒素ガス取出管９５（図３の窒素
ガス取出管７２に相当する）は第１窒素ガス取出管９２
および第２窒素ガス取出管９３から取り出された窒素ガ
スを過冷却器６７に供給し、この過冷却器６７により熱
交換作用で昇温させたのち主熱交換器５１内に案内す
る。それ以外の部分は図３に示す装置と同様であり、同
様の部分には同じ符号を付している。
の例を示している。この例では、両精留塔５４，６４の
上部にそれぞれ主コンデンサ５８，８５を設けている。
そして、高圧精留塔５４の主コンデンサ５８の底部に溜
まった余剰の液化空気６１（Ｎ2 ：６０〜７０％ ,
Ｏ2 ：３０〜４０％）を低圧精留塔６４の第２主コンデ
ンサ８５に導入してこれの寒冷用として利用している。
また、低圧精留塔６４の頂部から取り出した窒素ガスを
第２主コンデンサ８５で液化して液体窒素とし、これを
還流液として低圧精留塔６４に戻すようにしている。す
なわち、８５は第２主コンデンサであり、内部に凝縮器
８６が配設されている。この凝縮器８６に、低圧精留塔
６４の上部に溜る窒素ガスの一部が第３還流管８７を介
して送り込まれて液化され、第４還流管８８を経て、低
圧精留塔６４の上部に設けられた液体窒素溜め６４ａに
送り込まれる。この送り込まれた液体窒素は、液体窒素
溜め６４ａから溢れて低圧精留塔６４内を下方に流下
し、低圧精留塔６４の底部から上昇する圧縮空気と向流
的に接触し冷却してその一部を液化するようになってい
る。すなわち、この過程で圧縮空気中の高沸点成分（酸
素分）が液化されて低圧精留塔６４の底部に溜り、低沸
点成分の窒素ガスが低圧精留塔６４の上部に溜る。ま
た、第２主コンデンサ８５は減圧状態となっており、こ
こに第１主コンデンサ５８の底部に貯留された液体空気
６１が膨脹弁（図示せず）付き接続管９０を経て噴霧状
に送り込まれ、膨脹弁で液体空気中の窒素分を気化させ
て第２主コンデンサ８５の内部温度を超低温に保持して
いる。そして、第２主コンデンサ８５に噴霧状に送り込
まれた液体空気の一部は気化液体空気（Ｎ2 ：６０〜６
５％ ,Ｏ 2 ：３３〜３８％）となって上部に溜まり、他
部は酸素リッチな超低温液体（Ｎ 2 ：３３〜３８％ ,Ｏ
2 ：６０〜６５％）８９となって第２主コンデンサ８５
の底部に溜るようになっている。この酸素リッチな超低
温液体８９の冷熱により凝縮器８６内に送り込まれた窒
素ガスが液化し、前記のように第４還流管８８を通って
低圧精留塔６４に送り込まれ、低圧精留塔６４の底部に
溜まる。９１ａは第２主コンデンサ８５の上部に溜まっ
た気化液体空気を取り出したのち過冷却器６７に供給し
てここで降温させる第１排ガス取出管であり、９１ｂは
過冷却器６７で降温した気化液体空気を主熱交換器５１
内に案内し、そこに送り込まれる圧縮空気と熱交換させ
て常温にしたのち排ガス放出管９４に送り込む第２排ガ
ス取出管である。９２は高圧精留塔５４の第１還流管５
６から延びる第１窒素ガス取出管であり、低圧精留塔６
４の第３還流管８７から延びる第２窒素ガス取出管９３
と合流する。この合流窒素ガス取出管９５（図３の窒素
ガス取出管７２に相当する）は第１窒素ガス取出管９２
および第２窒素ガス取出管９３から取り出された窒素ガ
スを過冷却器６７に供給し、この過冷却器６７により熱
交換作用で昇温させたのち主熱交換器５１内に案内す
る。それ以外の部分は図３に示す装置と同様であり、同
様の部分には同じ符号を付している。
【００２４】この装置は、低圧精留塔６４においても、
つぎのようにして製品窒素ガスおよび酸素ガスを製造す
る。すなわち、高圧精留塔５４の第１主コンデンサ５８
の底部から液体窒素６１を膨脹弁で断熱膨脹させたのち
第２主コンデンサ８５に送り込み、液化して第２主コン
デンサ８５の底部に液体空気８９として溜めて第２主コ
ンデンサ８５内蔵の凝縮器８６を冷却する。一方、低圧
精留塔６４の上部に溜まった窒素ガスを、第２主コンデ
ンサ８５内蔵の凝縮器８６に送り込み、液体空気８９に
より冷却して液化し低圧精留塔６４内の液体窒素溜め６
４ａ内に還流する。そして、低圧精留塔６４内で気化液
体空気を液体窒素溜め６４ａから溢流する液体窒素と向
流的に接触させて冷却し、その一部を液化して低圧精留
塔６４の底部に溜める。この過程において、窒素と酸素
の沸点の差により、圧縮空気中の高沸点成分である酸素
が液化し、窒素が気体のまま残る。そして、低圧精留塔
６４の底部には酸素分が多い液体空気６５が溜る。そし
て、高圧精留塔５４の上部に溜まった窒素ガスおよび低
圧精留塔６４の上部に溜まった窒素ガスを第１窒素ガス
取出管９２および第２窒素ガス取出管９３を介して取り
出し、そのまま製品として製品窒素ガス取出管７３に送
る。また、低圧精留塔６４の底部の液体空気６５は、そ
のまま製品として取り出されるのではなく、その気化物
（酸素ガス）として製品酸素ガス取出管７５から取り出
される。このようにして、高純度の窒素ガスと酸素ガス
が得られる。
つぎのようにして製品窒素ガスおよび酸素ガスを製造す
る。すなわち、高圧精留塔５４の第１主コンデンサ５８
の底部から液体窒素６１を膨脹弁で断熱膨脹させたのち
第２主コンデンサ８５に送り込み、液化して第２主コン
デンサ８５の底部に液体空気８９として溜めて第２主コ
ンデンサ８５内蔵の凝縮器８６を冷却する。一方、低圧
精留塔６４の上部に溜まった窒素ガスを、第２主コンデ
ンサ８５内蔵の凝縮器８６に送り込み、液体空気８９に
より冷却して液化し低圧精留塔６４内の液体窒素溜め６
４ａ内に還流する。そして、低圧精留塔６４内で気化液
体空気を液体窒素溜め６４ａから溢流する液体窒素と向
流的に接触させて冷却し、その一部を液化して低圧精留
塔６４の底部に溜める。この過程において、窒素と酸素
の沸点の差により、圧縮空気中の高沸点成分である酸素
が液化し、窒素が気体のまま残る。そして、低圧精留塔
６４の底部には酸素分が多い液体空気６５が溜る。そし
て、高圧精留塔５４の上部に溜まった窒素ガスおよび低
圧精留塔６４の上部に溜まった窒素ガスを第１窒素ガス
取出管９２および第２窒素ガス取出管９３を介して取り
出し、そのまま製品として製品窒素ガス取出管７３に送
る。また、低圧精留塔６４の底部の液体空気６５は、そ
のまま製品として取り出されるのではなく、その気化物
（酸素ガス）として製品酸素ガス取出管７５から取り出
される。このようにして、高純度の窒素ガスと酸素ガス
が得られる。
【００２５】このものでも、図３に示す装置と同様の効
果を奏するうえ、各精留塔５４，６４にそれぞれ主コン
ザンサー５８，８５を設けているため、図３より純度の
高い窒素ガスを製造することができる。
果を奏するうえ、各精留塔５４，６４にそれぞれ主コン
ザンサー５８，８５を設けているため、図３より純度の
高い窒素ガスを製造することができる。
【００２６】図６は上記深冷液化分離ラインのさらに他
の例を示している。この例では、図３〜図５の各例にお
けに膨張タービン５２の代わりに、寒冷源として液体窒
素を用い、これを直接に高圧精留塔５４に導入してい
る。それ以外の部分は図３に示す装置と同様であり、同
様の部分には同じ符号を付している。このものでも、図
３のものと同様の効果を奏する。しかも、図３〜図５の
各例のように膨張タービン５２を使用する場合には、こ
の膨張タービン５２が回転速度が極めて大であって負荷
変動（製品窒素の取出量）に対する追従運転が困難であ
り、負荷変動時に製品の純度がばらつくという難点を有
している。しかも、この膨張タービン５２が高速回転す
るため機械構造上高精度が要求され、かつ高価であり、
機構が複雑なため特別に養成した要員が必要であるとい
う難点をも有している。これに対し、この例のように液
体窒素を用いると、供給量のきめ細かい調節が可能であ
り、負荷変動に対するきめ細かな追従が可能であること
から、純度が安定して極めて純度の高い窒素ガス等を製
造しうるようになるという利点がある。しかも、装置と
して回転部がなくなるため、故障が全く生じないという
利点がある。
の例を示している。この例では、図３〜図５の各例にお
けに膨張タービン５２の代わりに、寒冷源として液体窒
素を用い、これを直接に高圧精留塔５４に導入してい
る。それ以外の部分は図３に示す装置と同様であり、同
様の部分には同じ符号を付している。このものでも、図
３のものと同様の効果を奏する。しかも、図３〜図５の
各例のように膨張タービン５２を使用する場合には、こ
の膨張タービン５２が回転速度が極めて大であって負荷
変動（製品窒素の取出量）に対する追従運転が困難であ
り、負荷変動時に製品の純度がばらつくという難点を有
している。しかも、この膨張タービン５２が高速回転す
るため機械構造上高精度が要求され、かつ高価であり、
機構が複雑なため特別に養成した要員が必要であるとい
う難点をも有している。これに対し、この例のように液
体窒素を用いると、供給量のきめ細かい調節が可能であ
り、負荷変動に対するきめ細かな追従が可能であること
から、純度が安定して極めて純度の高い窒素ガス等を製
造しうるようになるという利点がある。しかも、装置と
して回転部がなくなるため、故障が全く生じないという
利点がある。
【００２７】なお、図３〜図５では、膨張タービン５２
により得られた冷気を冷媒として低圧精留塔６４に供給
しているが、これに限定するものではなく、高圧精留塔
５４に供給するようにしてもよい。また、図６では、液
体窒素を冷媒として高圧精留塔５４に供給しているが、
これに限定するものではなく、低圧精留塔６４に供給す
るようにしてもよい。
により得られた冷気を冷媒として低圧精留塔６４に供給
しているが、これに限定するものではなく、高圧精留塔
５４に供給するようにしてもよい。また、図６では、液
体窒素を冷媒として高圧精留塔５４に供給しているが、
これに限定するものではなく、低圧精留塔６４に供給す
るようにしてもよい。
【００２８】
【発明の効果】以上のように、本発明の空気分離方法に
よれば、従来の方法では、触媒塔に供給される圧縮空気
中に水分が多量に含まれていたため、触媒反応には１８
０℃以上の高温が必要であったのに対し、本発明では、
圧縮空気を触媒で接触させる前にその圧縮空気中の水分
の吸着除去がなされているため、１３５℃という低い温
度でも反応を進めることができる。また、高温に加熱す
ることによる触媒の劣化も上記反応温度の低下により、
従来の方法と比べて大幅に抑えることが可能である。し
たがって、触媒の優れた性能を長期にわたって維持する
ことができ、また、メンテナンスも長期間不要になる。
そのうえ、従来の方法のように、高温で用いる必要があ
る場合には、熱交換器の材質としてステンレス等の高価
なものを用いなければならないのに対して、本発明で
は、上記反応温度の低下によりアルミニウムのような安
価なものを用いることが可能となる。また、本発明の装
置によれば、本発明の方法を簡単に、かつ効率的に実現
することができる。
よれば、従来の方法では、触媒塔に供給される圧縮空気
中に水分が多量に含まれていたため、触媒反応には１８
０℃以上の高温が必要であったのに対し、本発明では、
圧縮空気を触媒で接触させる前にその圧縮空気中の水分
の吸着除去がなされているため、１３５℃という低い温
度でも反応を進めることができる。また、高温に加熱す
ることによる触媒の劣化も上記反応温度の低下により、
従来の方法と比べて大幅に抑えることが可能である。し
たがって、触媒の優れた性能を長期にわたって維持する
ことができ、また、メンテナンスも長期間不要になる。
そのうえ、従来の方法のように、高温で用いる必要があ
る場合には、熱交換器の材質としてステンレス等の高価
なものを用いなければならないのに対して、本発明で
は、上記反応温度の低下によりアルミニウムのような安
価なものを用いることが可能となる。また、本発明の装
置によれば、本発明の方法を簡単に、かつ効率的に実現
することができる。
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】上記実施例の作用を示す構成図である。
【図３】精製空気を窒素ガス，酸素ガス等に分離する装
置を示す構成図である。
置を示す構成図である。
【図４】上記分離する装置の他の例を示す構成図であ
る。
る。
【図５】上記分離する装置のさらに他の例を示す構成図
である。
である。
【図６】上記分離する装置のさらに他の例を示す構成図
である。
である。
【図７】従来例を示す構成図である。
１ 空気圧縮機 ２ 第１熱交換器 ３ クーラー ４ 冷凍機 ５ 第２熱交換器 ６ 第１ヒーター ７ 触媒塔 ８，９ 吸着塔 １０ 第２ヒーター
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年５月１９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで、上記原料空気
精製ラインにおいて、上記の一酸化炭素，水素を完全除
去するため、本発明者らは、図７に示すように、空気圧
縮機１０１と吸着塔１０７間に、パラジウム系触媒を内
蔵した触媒塔１０４を設け、この触媒塔１０４内のパラ
ジウム系触媒で圧縮空気中の一酸化炭素および水素を除
去するようにした空気分離装置を提案した。図におい
て、１０２は熱交換器であり、空気圧縮機１０１から取
り入れた圧縮空気と触媒塔１０４を経た空気を通して両
者を熱交換させることにより、空気圧縮機１０１の圧縮
によって昇温した圧縮空気をさらに昇温させるととも
に、触媒塔１０４を経た空気を降温させる作用をする。
１０３は熱交換器１０２で昇温させた圧縮空気を所定温
度（触媒塔１０４での反応に適した温度であり、１８０
℃以上の高温）にまで昇温させるヒーターであり、１０
６はドレン分離器である。１０５は熱交換器１０２で降
温させた空気を所定温度（吸着塔１０７での吸着除去に
適した温度、通常、室温程度）にまで降温させるフロン
冷却器である。
精製ラインにおいて、上記の一酸化炭素，水素を完全除
去するため、本発明者らは、図７に示すように、空気圧
縮機１０１と吸着塔１０７間に、パラジウム系触媒を内
蔵した触媒塔１０４を設け、この触媒塔１０４内のパラ
ジウム系触媒で圧縮空気中の一酸化炭素および水素を除
去するようにした空気分離装置を提案した。図におい
て、１０２は熱交換器であり、空気圧縮機１０１から取
り入れた圧縮空気と触媒塔１０４を経た空気を通して両
者を熱交換させることにより、空気圧縮機１０１の圧縮
によって昇温した圧縮空気をさらに昇温させるととも
に、触媒塔１０４を経た空気を降温させる作用をする。
１０３は熱交換器１０２で昇温させた圧縮空気を所定温
度（触媒塔１０４での反応に適した温度であり、１８０
℃以上の高温）にまで昇温させるヒーターであり、１０
６はドレン分離器である。１０５は熱交換器１０２で降
温させた空気を所定温度（吸着塔１０７での吸着除去に
適した温度、通常、室温程度）にまで降温させるフロン
冷却器である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】上記装置において、空気圧縮機１０１によ
り空気を圧縮し、この空気圧縮機１０１で圧縮され昇温
された空気を熱交換器１０２およびヒーター１０３で所
定温度に昇温して触媒塔１０４に送り、ついでこの触媒
塔１０４内のパラジウム系触媒と圧縮空気中の一酸化炭
素および水素を酸化反応させる。これにより、圧縮空気
中の一酸化炭素および水素を炭酸ガスおよび水分に変え
る。つぎに触媒塔１０４を経た空気を熱交換器１０２お
よびフロン冷却器１０５で所定温度に降温し、そののち
吸着塔１０７に送り込み、吸着塔１０７内の吸着剤（活
性アルミナ，ゼオライト等）で炭酸ガスおよび水分を吸
着除去するようにしている。このようにして得られた精
製空気を深冷液化分離用の低温精留塔（図示せず）へ供
給し、窒素，酸素，アルゴン等に分離する。
り空気を圧縮し、この空気圧縮機１０１で圧縮され昇温
された空気を熱交換器１０２およびヒーター１０３で所
定温度に昇温して触媒塔１０４に送り、ついでこの触媒
塔１０４内のパラジウム系触媒と圧縮空気中の一酸化炭
素および水素を酸化反応させる。これにより、圧縮空気
中の一酸化炭素および水素を炭酸ガスおよび水分に変え
る。つぎに触媒塔１０４を経た空気を熱交換器１０２お
よびフロン冷却器１０５で所定温度に降温し、そののち
吸着塔１０７に送り込み、吸着塔１０７内の吸着剤（活
性アルミナ，ゼオライト等）で炭酸ガスおよび水分を吸
着除去するようにしている。このようにして得られた精
製空気を深冷液化分離用の低温精留塔（図示せず）へ供
給し、窒素，酸素，アルゴン等に分離する。
Claims (4)
- 【請求項１】 外部より取り入れた空気を圧縮して圧縮
空気とし、この圧縮空気を除去手段に導入して空気中の
炭酸ガスと水とを除去し、上記除去手段を経た空気を深
冷液化分離し窒素と酸素とに分ける空気分離方法であっ
て、上記圧縮空気を除去手段に導入するに先立って、空
気圧縮の際の圧縮熱によって昇温した圧縮空気を冷凍機
に通して圧縮空気中の水分を除去し、ついで、上記冷凍
機を経由した空気を触媒に接触させ空気中の一酸化炭素
および水素を酸化することを特徴とする空気分離方法。 - 【請求項２】 触媒が、パラジウム触媒である請求項１
記載の空気分離方法。 - 【請求項３】 外部より取り入れた空気を圧縮する空気
圧縮手段と、上記空気圧縮手段を経由した圧縮空気中の
炭酸ガスと水を除去する除去手段と、この除去手段を経
た空気を窒素と酸素とに液化分離する深冷液化分離手段
を備えた空気分離装置であって、上記空気圧縮手段と除
去手段との間に、空気圧縮手段による圧縮熱によって昇
温した圧縮空気を冷却して空気中の水分を除去する冷凍
機と、この冷凍機で水分除去された空気を加熱する加熱
手段と、この加熱手段により加熱されて昇温した空気中
の一酸化炭素および水素を酸化する触媒塔を設けたこと
を特徴とする空気分離装置。 - 【請求項４】 触媒が、パラジウム触媒である請求項１
記載の空気分離装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7101316A JPH08296961A (ja) | 1995-04-25 | 1995-04-25 | 空気分離方法およびそれに用いる装置 |
| TW084111904A TW286353B (en) | 1995-04-25 | 1995-11-10 | Air separation method and its device |
| KR1019960006907A KR100427138B1 (ko) | 1995-04-25 | 1996-03-15 | 공기분리방법및그에사용하는장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7101316A JPH08296961A (ja) | 1995-04-25 | 1995-04-25 | 空気分離方法およびそれに用いる装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08296961A true JPH08296961A (ja) | 1996-11-12 |
Family
ID=14297415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7101316A Pending JPH08296961A (ja) | 1995-04-25 | 1995-04-25 | 空気分離方法およびそれに用いる装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08296961A (ja) |
| KR (1) | KR100427138B1 (ja) |
| TW (1) | TW286353B (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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