JPS6355634B2 - - Google Patents
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- JPS6355634B2 JPS6355634B2 JP57065336A JP6533682A JPS6355634B2 JP S6355634 B2 JPS6355634 B2 JP S6355634B2 JP 57065336 A JP57065336 A JP 57065336A JP 6533682 A JP6533682 A JP 6533682A JP S6355634 B2 JPS6355634 B2 JP S6355634B2
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Landscapes
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、空気分離装置に係り、特に圧力差再
生方式吸着塔（以下、PSA吸着塔と略）を用い
た空気分離装置に関するものである。
生方式吸着塔（以下、PSA吸着塔と略）を用い
た空気分離装置に関するものである。
従来、慣用されているPSA吸着塔を用いた空
気分離装置を第１図により説明する。
気分離装置を第１図により説明する。
第１図で、PSA吸着塔１０ａ，１０ｂが並設
されている。PSA吸着塔１０ａ，１０ｂの底部
には、導管２０ａ，２０ｂが、頂部には、導管２
１ａ，２１ｂがそれぞれ連結されている。導管２
０ａ，２０ｂには、切替弁４０ａ，４０ｂが設け
られた導管２２と、切替弁４０ｃ，４０ｄが設け
られた導管２３とが連結されている。導管２２に
は、切替弁４０ａ，４０ｂ間で導管２４が連結さ
れている。導管２３には、切替弁４０ｃ，４０ｄ
間で一端が大気開放された導管２５が連結されて
いる。導管２１ａ，２１ｂには、逆止弁４１ａ，
４１ｂが設けられた導管２６と、逆止弁４１ｃ，
４１ｄが設けられた導管２７とが連結されてい
る。導管２６には、逆止弁４１ａ，４１ｂ間で導
管２８が連結されている。導管２７には、逆止弁
４１ｃ，４１ｄ間で導管２９が連結されている。
導管２８は、空気熱交換器１１の空気流路１１
１、液化器１２の空気流路１２１並びに精留塔１
３の下部に連結されている。導管２９は、空気熱
交換器１１の廃ガス流路１１２、液化器１２の廃
ガス流路１２２並びに膨張タービン１４に連結さ
れている。精留塔１３の中部には、導管３０が連
結され、導管３０は、液化器１２の窒素流路１２
３、空気熱交換器１１の窒素流路１１３並びに別
途使用先（図示省略）に連結されている。精留塔
１３の頂部には、コンデンサー１５が設けられ、
精留塔１３の底部とコンデンサー１５とは、膨張
弁４２が設けられた導管３１で連結されている。
コンデンサー１５には、導管３２が連結され、導
管３２は、液化器１２の廃ガス流路１２２′並び
に膨張タービン１４に連結されている。
されている。PSA吸着塔１０ａ，１０ｂの底部
には、導管２０ａ，２０ｂが、頂部には、導管２
１ａ，２１ｂがそれぞれ連結されている。導管２
０ａ，２０ｂには、切替弁４０ａ，４０ｂが設け
られた導管２２と、切替弁４０ｃ，４０ｄが設け
られた導管２３とが連結されている。導管２２に
は、切替弁４０ａ，４０ｂ間で導管２４が連結さ
れている。導管２３には、切替弁４０ｃ，４０ｄ
間で一端が大気開放された導管２５が連結されて
いる。導管２１ａ，２１ｂには、逆止弁４１ａ，
４１ｂが設けられた導管２６と、逆止弁４１ｃ，
４１ｄが設けられた導管２７とが連結されてい
る。導管２６には、逆止弁４１ａ，４１ｂ間で導
管２８が連結されている。導管２７には、逆止弁
４１ｃ，４１ｄ間で導管２９が連結されている。
導管２８は、空気熱交換器１１の空気流路１１
１、液化器１２の空気流路１２１並びに精留塔１
３の下部に連結されている。導管２９は、空気熱
交換器１１の廃ガス流路１１２、液化器１２の廃
ガス流路１２２並びに膨張タービン１４に連結さ
れている。精留塔１３の中部には、導管３０が連
結され、導管３０は、液化器１２の窒素流路１２
３、空気熱交換器１１の窒素流路１１３並びに別
途使用先（図示省略）に連結されている。精留塔
１３の頂部には、コンデンサー１５が設けられ、
精留塔１３の底部とコンデンサー１５とは、膨張
弁４２が設けられた導管３１で連結されている。
コンデンサー１５には、導管３２が連結され、導
管３２は、液化器１２の廃ガス流路１２２′並び
に膨張タービン１４に連結されている。
今、切替弁４０ａ，４０ｄが開、切替弁４０
ｂ，４０ｃが閉とすると、約８Kg／cm2Ｇの空気は
導管２４，２２、切替弁４０ａ、導管２２，２０
ａを通つてPSA吸着塔１０ａに供給される。
PSA吸着塔１０ａでは、吸着剤により、空気中
の、低温時固化により、例えば、空気熱交換器１
１の空気流路１１１の閉塞等有害な影響を及ぼす
水分および炭酸ガスが吸着除去される。水分およ
び炭酸ガスを除去され清浄となつた空気は、導管
２１ａ，２６、逆止弁４１ａ、導管２６，２８を
通つて空気熱交換器１１の空気流路１１１に入
る。この空気は空気流路１１１を流通する間に、
後述する低温の製品窒素および廃ガスと熱交換し
て約−172℃の飽和温度まで冷却される。飽和温
度まで冷却された空気は、さらに導管２８を通つ
て液化器１２の空気流路１２１に入り同様に低温
の製品窒素および廃ガスと熱交換して一部が液化
して導管２８を通つて精留塔１３に入る。精留塔
１３で空気は製品窒素と酸素分に富んだ液体空気
により精留分離される。精留分離された液体窒素
は導管３０を通つて液化器１２、空気熱交換器１
１に至り前述の空気と熱交換して常温の窒素とな
り導管３０より製品として別途使用先に送出され
る。
ｂ，４０ｃが閉とすると、約８Kg／cm2Ｇの空気は
導管２４，２２、切替弁４０ａ、導管２２，２０
ａを通つてPSA吸着塔１０ａに供給される。
PSA吸着塔１０ａでは、吸着剤により、空気中
の、低温時固化により、例えば、空気熱交換器１
１の空気流路１１１の閉塞等有害な影響を及ぼす
水分および炭酸ガスが吸着除去される。水分およ
び炭酸ガスを除去され清浄となつた空気は、導管
２１ａ，２６、逆止弁４１ａ、導管２６，２８を
通つて空気熱交換器１１の空気流路１１１に入
る。この空気は空気流路１１１を流通する間に、
後述する低温の製品窒素および廃ガスと熱交換し
て約−172℃の飽和温度まで冷却される。飽和温
度まで冷却された空気は、さらに導管２８を通つ
て液化器１２の空気流路１２１に入り同様に低温
の製品窒素および廃ガスと熱交換して一部が液化
して導管２８を通つて精留塔１３に入る。精留塔
１３で空気は製品窒素と酸素分に富んだ液体空気
により精留分離される。精留分離された液体窒素
は導管３０を通つて液化器１２、空気熱交換器１
１に至り前述の空気と熱交換して常温の窒素とな
り導管３０より製品として別途使用先に送出され
る。
一方酸素分に富んだ液体空気は導管３１を通つ
て膨張弁４２によつて約３Kg／cm2Ｇに減圧された
後に、コンデンサー１５に入る。コンデンサー１
５で熱交換してガス化した廃ガスは導管３２を通
つて液化器１２の廃ガス流路１２２′に入り前述
の空気と熱交換して約−140℃まで温度回復した
後、導管３２を通つて膨張タービン１４に入り、
ここで装置に必要な寒冷を発生する。膨張タービ
ン１４を出た約0.3Kg／cm2Ｇの廃ガスは再び液化
器１２、空気熱交換器１１を通り前述の空気と熱
交換して常温まで温度回復した後に導管２９，２
７、逆止弁４１ｄ、導管２７，２１ｂを通つて
PSA吸着塔１０ｂに入り圧力差を利用して前回
吸着した水分、炭酸ガスの脱着再生を行う。水
分、炭酸ガスの脱着を行つた廃ガスは、導管２０
ｂ，２３、切替弁４０ｄ、導管２３，２５を通つ
て大気放出される。
て膨張弁４２によつて約３Kg／cm2Ｇに減圧された
後に、コンデンサー１５に入る。コンデンサー１
５で熱交換してガス化した廃ガスは導管３２を通
つて液化器１２の廃ガス流路１２２′に入り前述
の空気と熱交換して約−140℃まで温度回復した
後、導管３２を通つて膨張タービン１４に入り、
ここで装置に必要な寒冷を発生する。膨張タービ
ン１４を出た約0.3Kg／cm2Ｇの廃ガスは再び液化
器１２、空気熱交換器１１を通り前述の空気と熱
交換して常温まで温度回復した後に導管２９，２
７、逆止弁４１ｄ、導管２７，２１ｂを通つて
PSA吸着塔１０ｂに入り圧力差を利用して前回
吸着した水分、炭酸ガスの脱着再生を行う。水
分、炭酸ガスの脱着を行つた廃ガスは、導管２０
ｂ，２３、切替弁４０ｄ、導管２３，２５を通つ
て大気放出される。
次に切替弁４０ｂ，４０ｃが開、切替弁４０
ａ，４０ｄが閉となつた場合、空気は導管２４，
２２、切替弁４０ｂ、導管２２，２０ｂ、PSA
吸着塔１０ｂ、導管２１ｂ，２６、逆止弁４１
ｂ、導管２６を通つて導管２８に至り以下上記と
同様にして精留分離され、廃ガスは導管２９，２
７、逆止弁４１ｃ、導管２７，２１ａ、PSA吸
着塔１０ａ、導管２０ａ，２３、切替弁４０ｃ、
導管２３，２５を通つて大気放出される。
ａ，４０ｄが閉となつた場合、空気は導管２４，
２２、切替弁４０ｂ、導管２２，２０ｂ、PSA
吸着塔１０ｂ、導管２１ｂ，２６、逆止弁４１
ｂ、導管２６を通つて導管２８に至り以下上記と
同様にして精留分離され、廃ガスは導管２９，２
７、逆止弁４１ｃ、導管２７，２１ａ、PSA吸
着塔１０ａ、導管２０ａ，２３、切替弁４０ｃ、
導管２３，２５を通つて大気放出される。
上記説明の如く切替弁４０ａ〜４０ｄを交互に
切替えることによりPSA吸着塔１０ａ，１０ｂ
は吸着、脱着を繰り返しながら連続運転される。
切替えることによりPSA吸着塔１０ａ，１０ｂ
は吸着、脱着を繰り返しながら連続運転される。
このような空気分離装置では、PSA吸着塔に
よる空気中の特に炭酸ガスの吸着分離が完全では
なく、したがつて、空気熱交換器の空気流路を流
通する空気には微量の炭酸ガスが含まれており、
空気熱交換器での冷却過程で、空気熱交換器の炭
酸ガスの凝固折出温度以下となる部分において、
この微量の炭酸ガスが凝固折出し、最終的には、
空気熱交換器の空気流路を閉塞させてしまうた
め、長期連続運転することができないといつた欠
点があつた。
よる空気中の特に炭酸ガスの吸着分離が完全では
なく、したがつて、空気熱交換器の空気流路を流
通する空気には微量の炭酸ガスが含まれており、
空気熱交換器での冷却過程で、空気熱交換器の炭
酸ガスの凝固折出温度以下となる部分において、
この微量の炭酸ガスが凝固折出し、最終的には、
空気熱交換器の空気流路を閉塞させてしまうた
め、長期連続運転することができないといつた欠
点があつた。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を解
消することで、長期連続運転することができる空
気分離装置を提供することにある。
消することで、長期連続運転することができる空
気分離装置を提供することにある。
本発明の特徴は、PSA吸着塔を用いた空気分
離装置を構成する空気熱交換器の空気流路と廃ガ
ス流路とを切替え可能としたことで、空気熱交換
器の空気流路の閉塞を防止するようにしたことに
ある。
離装置を構成する空気熱交換器の空気流路と廃ガ
ス流路とを切替え可能としたことで、空気熱交換
器の空気流路の閉塞を防止するようにしたことに
ある。
本発明の一実施例を第２図により説明する。な
お、第２図で、第１図と同一装置等は同一符号で
示し説明を省略する。
お、第２図で、第１図と同一装置等は同一符号で
示し説明を省略する。
第２図で、空気熱交換器１１の炭酸ガスの凝固
折出温度以上となる部分を１１ａ、炭酸ガスの凝
固折出温度以下となる部分を１１ｂとする。空気
熱交換器１１ａ，１１ｂ間の空気流路１１１に
は、弁４３ａが、廃ガス流路１１２には、弁４３
ｂがそれぞれ設けられている。また、空気流路１
１１と廃ガス流路１１２とは、弁４３ｃが設けら
れた導管３３と、弁４３ｄが設けられた導管３４
とで連結されている。空気熱交換器１１ｂの空気
流路１１１、廃ガス流路１１２と、液化器１２の
空気流路１２１、廃ガス流路１２２とにそれぞれ
連結された導管２８，２９には、弁４４ａ，４４
ｂがそれぞれ設けられている。また、導管２８，
２９は、弁４４ｃが設けられた導管３５と、弁４
４ｄが設けられた導管３６とで連結されている。
折出温度以上となる部分を１１ａ、炭酸ガスの凝
固折出温度以下となる部分を１１ｂとする。空気
熱交換器１１ａ，１１ｂ間の空気流路１１１に
は、弁４３ａが、廃ガス流路１１２には、弁４３
ｂがそれぞれ設けられている。また、空気流路１
１１と廃ガス流路１１２とは、弁４３ｃが設けら
れた導管３３と、弁４３ｄが設けられた導管３４
とで連結されている。空気熱交換器１１ｂの空気
流路１１１、廃ガス流路１１２と、液化器１２の
空気流路１２１、廃ガス流路１２２とにそれぞれ
連結された導管２８，２９には、弁４４ａ，４４
ｂがそれぞれ設けられている。また、導管２８，
２９は、弁４４ｃが設けられた導管３５と、弁４
４ｄが設けられた導管３６とで連結されている。
今、弁４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂが開、
弁４３ｃ，４３ｄ，４４ｃ，４４ｄが閉とする
と、導管２８を通つて空気熱交換器１１ａの空気
流路１１１に入つた空気は、空気熱交換器１１ａ
の空気流路１１１、空気熱交換器１１ａ，１１ｂ
間の空気流路１１１、弁４３ａ、空気熱交換器１
１ｂの空気流路１１１、導管２８、弁４４ａ、液
化器１２の空気流路１２１、導管２８を通つて精
留塔（図示省略）に入る。
弁４３ｃ，４３ｄ，４４ｃ，４４ｄが閉とする
と、導管２８を通つて空気熱交換器１１ａの空気
流路１１１に入つた空気は、空気熱交換器１１ａ
の空気流路１１１、空気熱交換器１１ａ，１１ｂ
間の空気流路１１１、弁４３ａ、空気熱交換器１
１ｂの空気流路１１１、導管２８、弁４４ａ、液
化器１２の空気流路１２１、導管２８を通つて精
留塔（図示省略）に入る。
一方、膨張タービン１４を出た廃ガスは、導管
２９、液化器１２の廃ガス流路１２２、導管２
９、弁４４ｂ、空気熱交換器１１ｂの廃ガス流路
１１２、空気熱交換器１１ａ，１１ｂ間の廃ガス
流路１１２、弁４３ｂ、空気熱交換器１１ａの廃
ガス流路１１２、導管２９を通つて脱着再生が行
われるPSA吸着塔（図示省略）に入る。
２９、液化器１２の廃ガス流路１２２、導管２
９、弁４４ｂ、空気熱交換器１１ｂの廃ガス流路
１１２、空気熱交換器１１ａ，１１ｂ間の廃ガス
流路１１２、弁４３ｂ、空気熱交換器１１ａの廃
ガス流路１１２、導管２９を通つて脱着再生が行
われるPSA吸着塔（図示省略）に入る。
この状態で長期連続運転を行うと、空気熱交換
器１１ｂの空気流路１１１に炭酸ガスが凝固折出
し、最終的には、この空気流路１１１が閉塞され
てしまう。
器１１ｂの空気流路１１１に炭酸ガスが凝固折出
し、最終的には、この空気流路１１１が閉塞され
てしまう。
そこで、弁４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂを
閉、弁４３ｃ，４３ｄ，４４ｃ，４４ｄを開とす
る。そうすると、空気熱交換器１１ｂの空気流路
１１１と廃ガス流路１１２とは切替えられ、空気
熱交換器１１ｂの空気流路１１１を廃ガスが、廃
ガス流路１１２を空気がそれぞれ流通する。
閉、弁４３ｃ，４３ｄ，４４ｃ，４４ｄを開とす
る。そうすると、空気熱交換器１１ｂの空気流路
１１１と廃ガス流路１１２とは切替えられ、空気
熱交換器１１ｂの空気流路１１１を廃ガスが、廃
ガス流路１１２を空気がそれぞれ流通する。
したがつて、空気熱交換器１１ｂの空気流路１
１１に凝固折出した炭酸ガスは、この空気流路１
１１を廃ガスが流通することで、分圧の関係によ
り廃ガス中に昇華し、ついには、完全に除去され
る。その後、再び弁４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４
４ｂを開、弁４３ｃ，４３ｄ，４４ｃ，４４ｄを
閉とすることで、空気熱交換器１１ｂの空気流路
１１１と廃ガス流路１１２とは切替えられ、空気
流路１１１を空気が、廃ガス流路１１２を廃ガス
が再び流通する。
１１に凝固折出した炭酸ガスは、この空気流路１
１１を廃ガスが流通することで、分圧の関係によ
り廃ガス中に昇華し、ついには、完全に除去され
る。その後、再び弁４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４
４ｂを開、弁４３ｃ，４３ｄ，４４ｃ，４４ｄを
閉とすることで、空気熱交換器１１ｂの空気流路
１１１と廃ガス流路１１２とは切替えられ、空気
流路１１１を空気が、廃ガス流路１１２を廃ガス
が再び流通する。
本実施例のような空気分離装置では、空気熱交
換器の空気流路に凝固折出した炭酸ガスを、空気
熱交換器の空気流路と廃ガス流路とを切替え、空
気流路に廃ガスを流通させることで完全に除去で
きるので、長期連続運転することができる。
換器の空気流路に凝固折出した炭酸ガスを、空気
熱交換器の空気流路と廃ガス流路とを切替え、空
気流路に廃ガスを流通させることで完全に除去で
きるので、長期連続運転することができる。
なお、空気熱交換器の空気流路と廃ガス流路と
の切替え位置は、本実施例に特に限定されるもの
ではなく、空気熱交換器の空気流路に凝固折出し
た炭酸ガスを除去する位置であれば良い。
の切替え位置は、本実施例に特に限定されるもの
ではなく、空気熱交換器の空気流路に凝固折出し
た炭酸ガスを除去する位置であれば良い。
本発明は、以上説明したように、PSA吸着塔
を用いた空気分離装置を構成する空気熱交換器の
空気流路と廃ガス流路とを切替え可能としたこと
で、空気熱交換器の空気流路の閉塞を防止できる
ので、空気分離装置を長期連続運転できる効果が
ある。
を用いた空気分離装置を構成する空気熱交換器の
空気流路と廃ガス流路とを切替え可能としたこと
で、空気熱交換器の空気流路の閉塞を防止できる
ので、空気分離装置を長期連続運転できる効果が
ある。
第１図は、従来のPSA吸着塔を用いた空気分
離装置の系統図、第２図は、本発明によるPSA
吸着塔を用いた空気分離装置の一実施例を示す部
分系統図である。 １０ａ，１０ｂ……PSA吸着塔、１１，１１
ａ，１１ｂ……空気熱交換器、１２……液化器、
１３……精留塔、１４……膨張タービン、１５…
…コンデンサー、２８，２９，３３から３６……
導管、４３ａから４３ｄ，４４ａから４４ｄ……
弁、１１１，１２１……空気流路、１１２，１２
２……廃ガス流路。
離装置の系統図、第２図は、本発明によるPSA
吸着塔を用いた空気分離装置の一実施例を示す部
分系統図である。 １０ａ，１０ｂ……PSA吸着塔、１１，１１
ａ，１１ｂ……空気熱交換器、１２……液化器、
１３……精留塔、１４……膨張タービン、１５…
…コンデンサー、２８，２９，３３から３６……
導管、４３ａから４３ｄ，４４ａから４４ｄ……
弁、１１１，１２１……空気流路、１１２，１２
２……廃ガス流路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 圧力差再生方式吸着塔を用いた空気分離装置
において、 前記圧力差再生方式吸着塔から出た空気分離装
置の原料空気を低温の戻りガスで熱交換させる空
気熱交換器を、炭酸ガスの凝固析出温度以上とな
る空気熱交換器の部分と、炭酸ガスの凝固析出温
度以下となる空気熱交換器の部分とを独立させて
形成し、該形成した炭酸ガスの凝固析出温度以下
となる空気熱交換器の空気流路の前後をそれぞれ
分岐させ、弁を介して廃ガス流路に導き、同様
に、前記空気熱交換器の空気流路に相当する廃ガ
ス流路の前後をそれぞれ分岐させ、弁を介して前
記空気流路に導き、前記各空気流路と各廃ガス流
路の分岐点と合流点との間にそれぞれ弁を設ける
ことにより、前記空気流路と廃ガス流路とを切替
え可能に構成したことを特徴とする空気分離装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57065336A JPS58184478A (ja) | 1982-04-21 | 1982-04-21 | 空気分離装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57065336A JPS58184478A (ja) | 1982-04-21 | 1982-04-21 | 空気分離装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58184478A JPS58184478A (ja) | 1983-10-27 |
| JPS6355634B2 true JPS6355634B2 (ja) | 1988-11-02 |
Family
ID=13283977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57065336A Granted JPS58184478A (ja) | 1982-04-21 | 1982-04-21 | 空気分離装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58184478A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0575455A (ja) * | 1991-01-31 | 1993-03-26 | Crystal Semiconductor Corp | 低電力電源状態におけるデジタル−アナログコンバータのシヤツトダウン |
-
1982
- 1982-04-21 JP JP57065336A patent/JPS58184478A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0575455A (ja) * | 1991-01-31 | 1993-03-26 | Crystal Semiconductor Corp | 低電力電源状態におけるデジタル−アナログコンバータのシヤツトダウン |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58184478A (ja) | 1983-10-27 |
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