JPS6027607A - プレツシヤ−スイング吸着法による窒素製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はプレッシャースイング吸着法によって空気か
ら窒素ガスを分離製造する方法に関するものである。

従来２カーボンシーブスなどの酸素を吸着する吸着剤を
用いて空気より窒素ガスを製造する、いわゆるプレッシ
ャースイング吸着法による窒素ガス製造方法が知られて
いる。このような窒素ガス製造方法の１つとして、例え
ば第１図に示した特公昭ｊ６−９ＱＱ、、１号公報記載
の方法がある。原料空気は管ｌより圧縮機２に送られ、
ここで１ＩＫｅ／−程度に加圧されたのち、切換弁３ａ
を経て、切替使用されるλ基の吸着塔４ａ、４ｂの一方
の吸着塔４ａに送り込まれる。吸着塔４ａ＋４ｂにはカ
ーボンシープスなどの酸素を優先的に吸着する吸着剤が
充填されており、加圧状態で導入された原料空気中の酸
素が吸着され、吸着塔４ａ出口には窒素を主成分とする
製品窒素ガスが得られる。

この製品窒素ガスは管５、弁６ａ、流量調整弁７を経て
、供給先に送られる。（吸着工程）そして、所定量の酸
素を吸着して飽和寸前となった吸着塔４ａは、切換弁３
ａの切換によって原料空気の導入が停止され、再生工程
を終え減圧下にある他の吸着塔４ｂと管８、弁９を通し
て連通される。この操作によって、吸着塔４ａの上部に
溜っている窒素ガスが吸着塔４ｂに流れ、２つの吸着塔
４ａ、４ｂの内圧が等しくなる。（均圧工程） ついで、原料空気は吸着塔４ｂに送られ、製品窒素ガス
が同様に製造される。また、吸着塔４ａは真空ポンプ１
ｏに接続されて吸引減圧され、吸着剤に吸着された酸素
が脱着され、吸着剤が再生される。（再生工程） 以下同様に、この一連操作を吸着塔４ａ、４ｂについて
交互に繰り返すことによって、製品窒素ガスが得られる
。以上の工程をまとめると第１表のようになる。

第７表 ところで、上記のような窒素製造方法には下記のような
欠点が指摘されており−その解決が望まれている。

（イ）上記均圧工程で、吸着操作の終了した吸着塔を減
圧する際、この吸着塔から他方の再生工程を終えた吸着
塔に向けて放出されるガスの酸素含有量が急激に上昇す
るため、充分な圧力平衡を行なってしまうと、一方の吸
着塔から放出されるガス中の含有酸素が他方の再生工程
を終えた吸着塔内の吸着剤に吸着されることになり、高
純度の窒素（１＋！ｌえば９５！ワ％）を得ようとする
場合の支障となる。

（ロ）第７図において、管８は弁６ａ＋６ｂへ向がう製
品吐出用の管路と一部共用した状態にある。

従って管８中に保持される均圧ガス中の含有酸素が製品
吐出用の管路中に残存することになり、製品吐出が開始
されて初めに供給先に送られる製品ガス中に酸素ガスが
混入されることになり、初めの製品ガスの純度が低下し
てしまう。

上記（イ）←）の理由によって、上１己従来の窒素製造
方法において、高純度の窒素を発生させようとするため
には、均圧工程における圧力平衡を充分安定するまで行
なわず途中で止めて、次工程に移らなければならない。

このように、従来の窒素製造方法では、回収ガス量が得
ようとする製品純度によって限定される仕組となってい
るので、製品純度を向上させる程、収率が大きく低下し
てしまうという欠点がある。

この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、プレッシ
ャースイング吸着法によって窒素を製造するに際して、
製品窒素ガスの純度を低下させることなく、製品窒素ガ
スの収量を上げることのできる窒素製造方法ケ提祖する
ことを目的とするものである。

以下、この発明を図面を参照して詳しく説明する。第一
図はこの発明を実施するに好適な装置の一例を示すもの
で、第１図に示した装置と共通する部分には同一符号を
付して説明を簡略化する。

吸着塔４＆に導入された加圧原料空気は、酸素が吸着除
去されて、製品窒素ガスとなり、切換弁６ａ、管５を経
て製品槽１１に送られる〔吸着工程〕。

製品窒素ガス中の酸素濃度が所望する製品濃度よりも増
加した時点で、弁６ａが閉じられるとともに弁９が開け
られて吸着塔４ａ内のガスは真空再生済みのもう一方の
吸着塔４ｂ上部に導入する。

この時、原料空気は吸着塔４ａに供給し続ける。

そして吐出口酸素濃度が空気組成と同等に到達するまで
、吸着塔４ａに原料空気を供給し続ける。

しかし、高純度の製品窒素ガスを得る場合には。

得るべき製品窒素ガスの純度の仕様に合わせて原料空気
の吸着塔４ａへの供給曖が限定される。つまり、均圧時
間が加減される。この操作では弁３ａ、弁９以外の弁は
、閉の状態にある〔均圧（１）工程〕。

上記吸着塔４ａからの出口酸素濃度がある所定の許容値
に到達したら、弁３ａ、９が閉じられると同時に弁１２
が開けられ、吸着塔４ａ中のガスを該塔４ａの下部原料
入口より放出し、吸着塔４ｂの下部より塔４ｂ内に導入
する〔均圧（旧工程〕。

上記操作で完全に２塔が平衡な圧力にされる。

この均圧工程が終了すると、弁１２が閉じられるととも
に弁３ｂが開けられ、吸着塔４ａが真空ポンプ１０によ
シ再生される〔再生工程〕。

一方、吸着塔４ｂでは弁６ｂが開けられて、短詩１＆’
ｌ　、製品槽１１からの製品窒素が逆流させられ、製品
吐出口の管路の洗い流しが行なわれ、吸着工程の準備が
なされる。この時の製品ガスの加圧量は、均圧による平
衡圧力以上から吸着の開始圧力まで有効である〔製品加
圧工程〕。

この製品加圧工程が終了すると、弁３ｃが開けられ、吸
着塔４ｂは吸着工程に進む。

以下、同様にして上記の一連の操作が吸着塔４ａ、４ｂ
について交互に繰り返されることによって、製品窒素ガ
スが連続して得られる。以上の工程をまとめると下記の
第−表のようになる。

第　２　表 この発明では、均圧工程を一つに分けたこと、そして新
らたに製品加圧工程を組み入れたことによって、製品窒
素ガスの純度の安定性と、その収量忙同上させることが
できている。このことを上記第、２総を用いてさらに詳
しく説明する。

均圧（１）工程では、すでに吸着工程を終了した吸着塔
に原料空気を供給しながら、塔内の窒素に富むガスを再
生済みの吸着塔上部に流入させている。これは、従来性
なわれていた均圧による欠点、すなわち吸着工程を終了
した吸着塔を減圧させると、吸着剤（カーボンシープス
）自身の特性からこの吸着剤に吸着している酸素が窒素
よりも速く脱着されるため、均圧回収量を充分に取れな
いという欠点を改良するためのものである。すなわち、
均圧（Ｉ）工程は、減圧？はとんど行なわず、吸着塔下
部に供給する空気で塔内のガスを押し出すことにより塔
内の窒素に富むガスを光分に回収することを目的として
いるものである。

また、均圧（旧工程は、再生済みの吸着床を出来るだけ
汚さないことを目的としたもので、均圧（１）工程を終
了した両塔の吸着塔の下部同志を連通し、完全に圧力を
等しくさせる。このことにより充分な圧力回収が行なわ
れ、製品窒素ガスの収量を増すことを可能としたもので
ある。゛さらに、製品加圧工程は均圧工程終了後、吸着
工程に移る前の吸着塔ＶＣｇ品槽からの製品窒素ガスに
より、吐出方向と逆方向への加圧を実施するものである
。これによって、均圧（Ｉ）工程で吸着塔上部の吐出管
路に製品窒素ガスの純度よりも酸素含有散の多いガスが
滞っているのを高濃度な窒素含有ガス（製品窒素ガス）
で洗い流すと同時に、均圧（ｎ）工程で回収され、未だ
吸着されずに吸着床を上昇した酸素を製品窒素ガスで吸
着床下部へ押し戻し、吸着させることにより、製品純度
の安定性を高めることを可能にしたものである。

次に、この発明の実施例を示す。

〔実施例〕

第一図に示したこの発明の実施に好適な装＋ｒｔ４にお
いて、吸着塔４ｍ、４ｂにｇＫｆのカーボンシープスを
充填して運転した、その運転条件を第３表に示した。そ
の結果、９２・９５ｇの高純度なｆｕ品窒素ガスを得る
ことができた。

第３表 なお、この実施例によりこの発明のＪ＆４運転条件をめ
ることができた。そ７Ｌを第夕衆に示した。

（１２）　・　（；０ 以上説明したように、この発明に係るプレッシャースイ
ング吸着法による窒素製造方法は、均圧工程を、減圧を
ほとんど行なわず吸着塔下部に供給する空気で塔内のガ
スを押し出すことにより塔内の窒素に富むガスを再生済
の吸着塔に回収する均圧（１）。工程と、再生済みの吸
着床を出来るだけ汚さないことを目的に上記均圧（Ｉ）
工程を終了した両吸着塔を連通させて完全に圧力を等し
くさせる均圧（ＩＩ）工程とから構成し、さらにその後
に製品窒素ガスにより再加圧する製品加圧工程を組み入
れたものなので、製品窒素ガスの純度を低下させること
なく、製品窒素ガスの収量を大幅に増加させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のプレッシャースイング吸着法による窒素
製造方法に使われていた装置の構成図、Ｍ、２図はこの
発明を実施するに好適な装置の一例を示す構成図である
。 ２・・・・・・圧縮機、３ａ−３ｂ、３ｃ、３ｄ、６ａ
、６ｂ、９．１２−・・・・・切換弁、４ａ、４ｂ・・
・・・・吸着塔、ｌＯ・・・・・・真空ポンプ、１１・
・・・・・製品槽。 出願人　日本ｅ素株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 原料空気中の酸素を吸着する吸着剤が充填された複数の
   吸着塔を切換弁により、吸着・均圧・再生・均圧・製品
   再加圧、の各工程に順次切換えることにより連続的に製
   品窒素ガスを製造する方法において、 前記均圧工程を、すでに吸着工程を終了した吸着塔に原
   料空気を供給してこの吸着塔内の窒素に富むガスを再生
   済みの他の吸着塔上部に流入する均圧（１）工程と、そ
   の後、前記原料供給を停止して前記両吸着塔を連通して
   同圧にする均圧（ＩＩ）工程とから構成するとともに、 吸着塔と製品窒素ガスの供給先との間に設けた製品槽よ
   り製品窒素ガスを再生済みで前記均圧工程した後の吸着
   塔に送り込んで再加圧する一方、吸着工程終了をした吸
   着塔を減圧再生することを特徴とするプレッシャースイ
   ング吸着法による窒素製造方法。