JPH07110328B2 - 圧力スイング吸着式高純度窒素製造方法およびその装置 - Google Patents
圧力スイング吸着式高純度窒素製造方法およびその装置Info
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- JPH07110328B2 JPH07110328B2 JP63215927A JP21592788A JPH07110328B2 JP H07110328 B2 JPH07110328 B2 JP H07110328B2 JP 63215927 A JP63215927 A JP 63215927A JP 21592788 A JP21592788 A JP 21592788A JP H07110328 B2 JPH07110328 B2 JP H07110328B2
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2
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- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、空気から高純度の窒素（N2）を分離回収す
るための圧力スイング吸着式高純度窒素製造方法および
その装置（以下単にN2−PSA方法および装置という）に
関するものである。
るための圧力スイング吸着式高純度窒素製造方法および
その装置（以下単にN2−PSA方法および装置という）に
関するものである。
従来、例えば３塔式に構成したN2−PSA装置としては第
３図に示すようなものが知られている。合成ゼオライト
を吸着材とする３つの吸着塔11,12,13の入口には、原料
空気供給管路２の下流端が弁21,22,23を介して、また洗
浄用ガス供給管路３の下流端が弁31,32,33を介してそれ
ぞれ接続されている。一方、上記吸着塔11,12,13の出口
には、排ガス排出管路４の上流端が弁41,42,43を介して
また脱着ガス回収管路５の上流端が弁51,52,53を介して
それぞれ接続されている。上記原料空気供給管路２の上
流端と、排ガス排出管路４の下流端とは前処理部７に接
続され、また上記洗浄用ガス供給管路３の上流端と、脱
着ガス回収管路５の下流端とは製品N2ホルダー６に接続
されている。さらに３つの吸着塔11,12,13は連絡管路1
4,15,16によって弁141,151,161を介して互いに連絡され
ている。
３図に示すようなものが知られている。合成ゼオライト
を吸着材とする３つの吸着塔11,12,13の入口には、原料
空気供給管路２の下流端が弁21,22,23を介して、また洗
浄用ガス供給管路３の下流端が弁31,32,33を介してそれ
ぞれ接続されている。一方、上記吸着塔11,12,13の出口
には、排ガス排出管路４の上流端が弁41,42,43を介して
また脱着ガス回収管路５の上流端が弁51,52,53を介して
それぞれ接続されている。上記原料空気供給管路２の上
流端と、排ガス排出管路４の下流端とは前処理部７に接
続され、また上記洗浄用ガス供給管路３の上流端と、脱
着ガス回収管路５の下流端とは製品N2ホルダー６に接続
されている。さらに３つの吸着塔11,12,13は連絡管路1
4,15,16によって弁141,151,161を介して互いに連絡され
ている。
上記前処理部７は、２つの前処理塔71,72と、空気ホル
ダー73とから構成され、上記２つの前処理塔71,72は原
料空気圧縮機10と空気ホルダー73との間に並列に配置さ
れている。上記原料空気圧縮機10と前処理塔71,72とは
弁701,702を介して、また前処理塔71,72と空気ホルダー
73とは弁731,732を介してそれぞれ接続されている。ま
た上記前処理塔71,72と排ガス排出管路４とは弁741,742
を介して接続されている。
ダー73とから構成され、上記２つの前処理塔71,72は原
料空気圧縮機10と空気ホルダー73との間に並列に配置さ
れている。上記原料空気圧縮機10と前処理塔71,72とは
弁701,702を介して、また前処理塔71,72と空気ホルダー
73とは弁731,732を介してそれぞれ接続されている。ま
た上記前処理塔71,72と排ガス排出管路４とは弁741,742
を介して接続されている。
上記前処理部７では、原料空気が原料空気圧縮機10によ
って加圧され、この原料空気が前処理塔71に通されるこ
とにより水分（H2O）と炭酸ガス（CO2）とが吸着され、
残りの主として酸素（O2）と窒素（N2）との混合ガスで
ある原料空気が上記空気ホルダー73に蓄えられる。この
空気ホルダー73と原料空気供給管路２の上流端とが接続
され、上記原料空気は３つの弁21,22,23の開閉操作によ
って３つの吸着塔11,12,13に選択的に供給される。
って加圧され、この原料空気が前処理塔71に通されるこ
とにより水分（H2O）と炭酸ガス（CO2）とが吸着され、
残りの主として酸素（O2）と窒素（N2）との混合ガスで
ある原料空気が上記空気ホルダー73に蓄えられる。この
空気ホルダー73と原料空気供給管路２の上流端とが接続
され、上記原料空気は３つの弁21,22,23の開閉操作によ
って３つの吸着塔11,12,13に選択的に供給される。
３つの吸着塔11,12,13では、第４図に示すように昇圧，
吸着工程と、回収工程と、休止工程と、洗浄工程と、脱
着工程とで構成される１サイクルが３つの吸着塔11,12,
13で1/3サイクルずつずらせて連続運転され、各管路2,
3,4,5と吸着塔11,12,13とを互いに接続する弁が自動的
に開閉操作されて製品N2ホルダー６に脱着回収された高
純度のN2ガスが連続的に蓄えられるようにしている。
吸着工程と、回収工程と、休止工程と、洗浄工程と、脱
着工程とで構成される１サイクルが３つの吸着塔11,12,
13で1/3サイクルずつずらせて連続運転され、各管路2,
3,4,5と吸着塔11,12,13とを互いに接続する弁が自動的
に開閉操作されて製品N2ホルダー６に脱着回収された高
純度のN2ガスが連続的に蓄えられるようにしている。
上記１サイクルを第３図および第４図に基づいて第１吸
着塔11を中心にして説明する。まず前工程で減圧状態と
なった第１吸着塔11に空気ホルダー73から弁20,21を介
して原料空気が供給され、この原料空気によって第１吸
着塔11内が昇圧される。そして上記原料空気内のN2成分
が上記第１吸着塔11内の吸着材に優先的に吸着される
（昇圧，吸着工程）。
着塔11を中心にして説明する。まず前工程で減圧状態と
なった第１吸着塔11に空気ホルダー73から弁20,21を介
して原料空気が供給され、この原料空気によって第１吸
着塔11内が昇圧される。そして上記原料空気内のN2成分
が上記第１吸着塔11内の吸着材に優先的に吸着される
（昇圧，吸着工程）。
つぎに、弁41が開状態にされるとともに、第３吸着塔13
から洗浄排ガスが連絡管路16を通して第１吸着塔11に供
給され、これにより上記洗浄排ガス中のN2成分が第１吸
着塔11内の吸着材に吸着回収され、残りのO2リッチガス
からなる洗浄排ガスが排ガス排出管路４を通して前処理
塔72に導かれる（回収工程）。
から洗浄排ガスが連絡管路16を通して第１吸着塔11に供
給され、これにより上記洗浄排ガス中のN2成分が第１吸
着塔11内の吸着材に吸着回収され、残りのO2リッチガス
からなる洗浄排ガスが排ガス排出管路４を通して前処理
塔72に導かれる（回収工程）。
この洗浄排ガスによって前処理部71,72に吸着されたH2O
とCO2とが脱着され、このH2OやCO2は弁751,752を介して
大気に排出される。
とCO2とが脱着され、このH2OやCO2は弁751,752を介して
大気に排出される。
これにより第１吸着塔11での昇圧，吸着工程および回収
工程が終了する。これらの間、第２吸着塔12では脱着工
程、第３吸着塔13では休止工程および洗浄工程がそれぞ
れ行なわれている。
工程が終了する。これらの間、第２吸着塔12では脱着工
程、第３吸着塔13では休止工程および洗浄工程がそれぞ
れ行なわれている。
つぎに、第１吸着塔11は第２吸着塔12での昇圧，吸着工
程が終了するまで休止した後、第１吸着塔11には製品N2
ホルダー６から洗浄用ガス供給管路３を通して製品N2で
ある高純度N2ガスが洗浄用ガスとして弁31の開操作によ
って導かれる。この洗浄用ガス中のN2成分によって第１
吸着塔11内の吸着材に一部吸着されていたO2が置換脱着
されるとともに、この洗浄排ガスは連絡管路14を通して
第２吸着塔12に送られる。この連絡管路14を通る洗浄排
ガスのN2濃度を検出し、このN2濃度が所定の値になれば
弁141が閉じられる。これによって第１吸着塔11内は高
純度のN2成分ガスにより充満される（洗浄工程）。この
間、第３吸着塔13では脱着工程が行なわれている。
程が終了するまで休止した後、第１吸着塔11には製品N2
ホルダー６から洗浄用ガス供給管路３を通して製品N2で
ある高純度N2ガスが洗浄用ガスとして弁31の開操作によ
って導かれる。この洗浄用ガス中のN2成分によって第１
吸着塔11内の吸着材に一部吸着されていたO2が置換脱着
されるとともに、この洗浄排ガスは連絡管路14を通して
第２吸着塔12に送られる。この連絡管路14を通る洗浄排
ガスのN2濃度を検出し、このN2濃度が所定の値になれば
弁141が閉じられる。これによって第１吸着塔11内は高
純度のN2成分ガスにより充満される（洗浄工程）。この
間、第３吸着塔13では脱着工程が行なわれている。
この後、弁51を開いて脱着ガス回収管路５に設けられた
真空ポンプ54を作動させることにより、第１吸着塔11内
が減圧されて吸着材からN2成分が脱着されるとともに、
この脱着されたN2成分が製品N2ホルダー６に回収され
る。この間、第２吸着塔12では休止工程および洗浄工
程、第３吸着塔13では昇圧，吸着工程および回収工程が
それぞれ行なわれている。
真空ポンプ54を作動させることにより、第１吸着塔11内
が減圧されて吸着材からN2成分が脱着されるとともに、
この脱着されたN2成分が製品N2ホルダー６に回収され
る。この間、第２吸着塔12では休止工程および洗浄工
程、第３吸着塔13では昇圧，吸着工程および回収工程が
それぞれ行なわれている。
そして第１吸着塔11では、再び昇圧，吸着工程から上記
各工程が順次繰返され、他の吸着塔12,13も対応する各
工程が繰返される。これによって製品N2ホルダー６に連
続的に高純度のN2成分ガスが製品N2として蓄えられる。
各工程が順次繰返され、他の吸着塔12,13も対応する各
工程が繰返される。これによって製品N2ホルダー６に連
続的に高純度のN2成分ガスが製品N2として蓄えられる。
上記各工程の内、各吸着塔11,12,13の回収工程では洗浄
排ガスが排ガスとして排ガス排出管路４を通して前処理
塔71,72の一方に送られ、この排ガスによってその前処
理塔の再生が行われる。上記２つの前処理塔71,72の
内、一方が原料空気中のH2OおよびCO2を吸着する吸着工
程の間、他方は上記H2OおよびCO2を脱着して再生させる
再生工程が行われる。
排ガスが排ガスとして排ガス排出管路４を通して前処理
塔71,72の一方に送られ、この排ガスによってその前処
理塔の再生が行われる。上記２つの前処理塔71,72の
内、一方が原料空気中のH2OおよびCO2を吸着する吸着工
程の間、他方は上記H2OおよびCO2を脱着して再生させる
再生工程が行われる。
例えば第１前処理塔71が吸着工程の場合には弁701と弁7
31とが開状態、弁741と弁751とが閉状態にそれぞれ設定
され、第２前処理塔72では弁702と弁732とが閉状態、弁
742と弁752とが開状態にそれぞれ設定されて再生工程が
行われる。これらの弁は自動開閉弁によって構成され、
所定時間毎に互いに逆の状態に自動的に切換えられ、こ
れにより吸着工程にある前処置塔内の吸着材が破過状態
となる前に再生工程に切換えられるようにされている。
31とが開状態、弁741と弁751とが閉状態にそれぞれ設定
され、第２前処理塔72では弁702と弁732とが閉状態、弁
742と弁752とが開状態にそれぞれ設定されて再生工程が
行われる。これらの弁は自動開閉弁によって構成され、
所定時間毎に互いに逆の状態に自動的に切換えられ、こ
れにより吸着工程にある前処置塔内の吸着材が破過状態
となる前に再生工程に切換えられるようにされている。
上記従来のN2−PSA方法および装置において、前処理部
７の２つの前処理塔71,72の切換えに際して、例えば第
１前処理塔71が吸着工程にある場合、弁741を挟んで第
１前処理塔71側の管路内には原料空気圧縮機10によって
加圧された比較的高圧の原料空気、吸着塔11,12,13側の
管路４内には比較的低圧の洗浄排ガスがそれぞれ存在し
ているために、上記弁741と弁751とを開作動すると、弁
751を通して圧力が抜けるわずかな時間に、弁741を通し
て原料空気が圧力差により排ガス排出管路４内を逆流し
て吸着塔11,12,13内に入込むという問題がある。
７の２つの前処理塔71,72の切換えに際して、例えば第
１前処理塔71が吸着工程にある場合、弁741を挟んで第
１前処理塔71側の管路内には原料空気圧縮機10によって
加圧された比較的高圧の原料空気、吸着塔11,12,13側の
管路４内には比較的低圧の洗浄排ガスがそれぞれ存在し
ているために、上記弁741と弁751とを開作動すると、弁
751を通して圧力が抜けるわずかな時間に、弁741を通し
て原料空気が圧力差により排ガス排出管路４内を逆流し
て吸着塔11,12,13内に入込むという問題がある。
これを防止するために上記排ガス排出管路４との接続部
である弁741,742を逆止弁によって構成することが考え
られる。ところが、この場合においても原料空気と洗浄
排ガスとの圧力差が比較的大きいために再生工程と吸着
工程との切換え時に瞬間的に原料空気が排ガス排出管路
４内に漏れ、吸着塔11,12,13に入るおそれがある。この
漏れた原料空気は製品N2の純度を低下させ、この純度低
下に対する上記原料空気の影響は得ようとする製品N2の
純度が高いほど大きくなる傾向にあり、製品N2の純度向
上を阻害する原因となる。
である弁741,742を逆止弁によって構成することが考え
られる。ところが、この場合においても原料空気と洗浄
排ガスとの圧力差が比較的大きいために再生工程と吸着
工程との切換え時に瞬間的に原料空気が排ガス排出管路
４内に漏れ、吸着塔11,12,13に入るおそれがある。この
漏れた原料空気は製品N2の純度を低下させ、この純度低
下に対する上記原料空気の影響は得ようとする製品N2の
純度が高いほど大きくなる傾向にあり、製品N2の純度向
上を阻害する原因となる。
この発明は、このような従来の問題を解決するためにな
されたものであり、排ガス排出管路を通して原料空気が
吸着塔内に逆流することを確実に防止して製品N2の純度
を向上させることができるN2−PSA方法および装置を提
供することを目的としている。
されたものであり、排ガス排出管路を通して原料空気が
吸着塔内に逆流することを確実に防止して製品N2の純度
を向上させることができるN2−PSA方法および装置を提
供することを目的としている。
上記目的を達成するために、この発明の請求項１では前
処理部で水分などを吸着除去することにより原料空気を
前処理し、この前処理した原料空気を原料空気供給管路
によって吸着塔に供給してこの吸着塔で原料空気中の窒
素成分を吸着回収し、この吸着塔からの排ガスを排ガス
排出管路によって上記前処理部に通し、この排ガスによ
って前処理部の脱着再生を行う圧力スイング吸着式高純
度窒素製造方法において、上記前処理部は複数の前処理
塔によって構成され、複数の前処理塔の内の一部では吸
着除去工程、他部では脱着再生工程がそれぞれ行われる
とともに、これらの工程は弁の開閉操作によって互いに
切換えられ、この切換えに伴い上記弁を介して排ガス排
出管路内に逆流する原料空気をこの排ガス排出管路に設
けた捕捉用ホルダーによって溜めるように構成した。
処理部で水分などを吸着除去することにより原料空気を
前処理し、この前処理した原料空気を原料空気供給管路
によって吸着塔に供給してこの吸着塔で原料空気中の窒
素成分を吸着回収し、この吸着塔からの排ガスを排ガス
排出管路によって上記前処理部に通し、この排ガスによ
って前処理部の脱着再生を行う圧力スイング吸着式高純
度窒素製造方法において、上記前処理部は複数の前処理
塔によって構成され、複数の前処理塔の内の一部では吸
着除去工程、他部では脱着再生工程がそれぞれ行われる
とともに、これらの工程は弁の開閉操作によって互いに
切換えられ、この切換えに伴い上記弁を介して排ガス排
出管路内に逆流する原料空気をこの排ガス排出管路に設
けた捕捉用ホルダーによって溜めるように構成した。
また請求項２では、請求項１の構成に加え、排ガス排出
管路の吸着塔側に回収用ホルダーを設け、この回収用ホ
ルダーに吸着塔から排出される排ガスの内のN2濃度の比
較的高い排ガスを溜め、この排ガスを吸着塔が脱着工程
終了後、昇圧，吸着工程の前にこの吸着塔に入れてN2成
分を吸着させるように構成した。
管路の吸着塔側に回収用ホルダーを設け、この回収用ホ
ルダーに吸着塔から排出される排ガスの内のN2濃度の比
較的高い排ガスを溜め、この排ガスを吸着塔が脱着工程
終了後、昇圧，吸着工程の前にこの吸着塔に入れてN2成
分を吸着させるように構成した。
さらに上記製造方法を実施するための装置として、請求
項３では原料空気から水分などを吸着除去して前処理す
る複数の前処理塔と、この前処理塔によって前処理され
た原料空気からN2成分を吸着する吸着塔とを有し、前処
理塔と吸着塔とは、この吸着塔からの排ガスが前処理塔
へ送給可能に排ガス排出管路によって互いに接続される
とともに、上記前処理塔からの原料空気が吸着塔へ供給
可能に原料空気供給管路によって互いに接続され、これ
ら２つの管路と前処理塔とは弁によって互いに切換え可
能に接続され、上記排ガス排出管路には前処理塔と上記
２つの管路との切換え時に上記排ガス排出管路内に流入
する原料空気を溜める捕捉用ホルダーが設けられている
ように構成した。
項３では原料空気から水分などを吸着除去して前処理す
る複数の前処理塔と、この前処理塔によって前処理され
た原料空気からN2成分を吸着する吸着塔とを有し、前処
理塔と吸着塔とは、この吸着塔からの排ガスが前処理塔
へ送給可能に排ガス排出管路によって互いに接続される
とともに、上記前処理塔からの原料空気が吸着塔へ供給
可能に原料空気供給管路によって互いに接続され、これ
ら２つの管路と前処理塔とは弁によって互いに切換え可
能に接続され、上記排ガス排出管路には前処理塔と上記
２つの管路との切換え時に上記排ガス排出管路内に流入
する原料空気を溜める捕捉用ホルダーが設けられている
ように構成した。
請求項４では請求項３の構成に加え、排ガス排出管路に
その吸着塔側に回収用ホルダーと、この回収用ホルダー
をバイパスするバイパス管路とが設けられているように
構成した。
その吸着塔側に回収用ホルダーと、この回収用ホルダー
をバイパスするバイパス管路とが設けられているように
構成した。
請求項５では請求項４における回収ホルダーに吸着材を
充填した。
充填した。
上記請求項１および請求項３の構成によれば、前処理塔
の切換えに際して弁から原料空気が漏れても、捕捉用ホ
ルダーに溜められるので、上記原料空気が排ガス排出管
路を通して吸着塔内に流入することはない。
の切換えに際して弁から原料空気が漏れても、捕捉用ホ
ルダーに溜められるので、上記原料空気が排ガス排出管
路を通して吸着塔内に流入することはない。
また請求項２および請求項４の構成によれば、排ガス排
出管路を通して前処理塔に供給される排ガスは通常はバ
イパス管路に通され、回収工程の終わり頃に排ガス排出
管路に排出されるN2濃度の比較的高い排ガスを回収用ホ
ルダーに溜め、このN2濃度の比較的高い排ガスを脱着工
程終了後で昇圧，吸着工程開始前の吸着塔に入れて上記
排ガスのN2成分を吸着材に吸着させることにより、N2成
分の回収率の向上をも図ることができる。
出管路を通して前処理塔に供給される排ガスは通常はバ
イパス管路に通され、回収工程の終わり頃に排ガス排出
管路に排出されるN2濃度の比較的高い排ガスを回収用ホ
ルダーに溜め、このN2濃度の比較的高い排ガスを脱着工
程終了後で昇圧，吸着工程開始前の吸着塔に入れて上記
排ガスのN2成分を吸着材に吸着させることにより、N2成
分の回収率の向上をも図ることができる。
さらに請求項５の構成によれば回収用ホルダー内の吸着
材に排ガス中の例えばN2成分を吸着させ、この吸着させ
たN2成分を吸着塔に入れることによりN2成分の回収率を
効率よく向上させることができる。
材に排ガス中の例えばN2成分を吸着させ、この吸着させ
たN2成分を吸着塔に入れることによりN2成分の回収率を
効率よく向上させることができる。
〔実施例〕 第１図はこの発明の製造方法を実施するためのN2−PSA
装置を示している。この装置は第３図に示す従来のN2−
PSA装置における吸着塔11,12,13、これらの吸着塔11,1
2,13に接続された各管路2,3,4,5、および前処理部７な
どの構成と基本的には同様の構成を有し、その排ガス排
出管路４に捕捉用ホルダー８と、吸着材91として合成ゼ
オライトが充填された回収用ホルダー９と、バイパス管
路4aとが付設されたものである。
装置を示している。この装置は第３図に示す従来のN2−
PSA装置における吸着塔11,12,13、これらの吸着塔11,1
2,13に接続された各管路2,3,4,5、および前処理部７な
どの構成と基本的には同様の構成を有し、その排ガス排
出管路４に捕捉用ホルダー８と、吸着材91として合成ゼ
オライトが充填された回収用ホルダー９と、バイパス管
路4aとが付設されたものである。
すなわち上記排ガス排出管路４にはその前処理塔71,72
側に捕捉用ホルダー８、吸着塔11,12,13側に回収用ホル
ダー９がそれぞれ設けられ、この回収用ホルダー９をバ
イパスするバイパス管路4aが設けられている。このバイ
パス管路4aは上記回収用ホルダー９の入口弁44の上流側
と出口弁45の下流側との間に接続され、このバイパス管
路4aには開閉弁46が設けられている。また排ガス排出管
路４と前処理塔71,72とを接続する弁761,762は逆止弁に
よって構成されている。
側に捕捉用ホルダー８、吸着塔11,12,13側に回収用ホル
ダー９がそれぞれ設けられ、この回収用ホルダー９をバ
イパスするバイパス管路4aが設けられている。このバイ
パス管路4aは上記回収用ホルダー９の入口弁44の上流側
と出口弁45の下流側との間に接続され、このバイパス管
路4aには開閉弁46が設けられている。また排ガス排出管
路４と前処理塔71,72とを接続する弁761,762は逆止弁に
よって構成されている。
上記構成のN2−PSA装置の運転方法も第２図に示すよう
に昇圧，吸着工程、回収工程、休止工程、洗浄工程およ
び脱着工程によって１サイクルが構成される点は従来の
運転方法と基本的に同じであるが、上記昇圧，吸着工程
と回収工程とにおいて吸着塔11,12,13と前処理部７との
ガスの受渡しが従来方法と異なっている。このN2−PSA
装置の運転方法について排ガス排出管路４を中心にして
第１図および第２図に基づいて第１吸着塔11の回収工程
の開始時点から説明する。なお、上記時点では前処理部
７では第１前処理塔71が吸着工程、第２前処理塔72が再
生工程にあるものとして説明する。
に昇圧，吸着工程、回収工程、休止工程、洗浄工程およ
び脱着工程によって１サイクルが構成される点は従来の
運転方法と基本的に同じであるが、上記昇圧，吸着工程
と回収工程とにおいて吸着塔11,12,13と前処理部７との
ガスの受渡しが従来方法と異なっている。このN2−PSA
装置の運転方法について排ガス排出管路４を中心にして
第１図および第２図に基づいて第１吸着塔11の回収工程
の開始時点から説明する。なお、上記時点では前処理部
７では第１前処理塔71が吸着工程、第２前処理塔72が再
生工程にあるものとして説明する。
第１吸着塔11の回収工程は、洗浄工程にある第３吸着塔
13からの洗浄排ガスが連絡管路16を通して第１吸着塔11
導入され、この洗浄排ガス中のN2成分が第１吸着塔11内
の吸着材に吸着回収され、残りの洗浄排ガスが排ガス排
出管路４を通して前処理塔72に送られる。
13からの洗浄排ガスが連絡管路16を通して第１吸着塔11
導入され、この洗浄排ガス中のN2成分が第１吸着塔11内
の吸着材に吸着回収され、残りの洗浄排ガスが排ガス排
出管路４を通して前処理塔72に送られる。
この際、排ガス排出管路４では弁41および弁46が開状
態、弁42、弁43、弁44および弁45が閉状態にそれぞれ設
定されている。したがって上記洗浄排ガスはバイパス管
路4aを通して前処理塔72に送られる。
態、弁42、弁43、弁44および弁45が閉状態にそれぞれ設
定されている。したがって上記洗浄排ガスはバイパス管
路4aを通して前処理塔72に送られる。
上記洗浄排ガスは、回収工程の進行にしたがってその中
のN2成分の回収が行なわれなくなり、そのN2濃度は徐々
に洗浄用ガスである製品N2のN2濃度に近付いてN2濃度の
比較的高いガスとなる。このため上記回収工程の終わり
頃（例えば回収工程の40sec経過時）からこの回収工程
の終了時までの間には、バイパス管路4aの弁46を閉状態
にするとともに、弁44と弁45とを開状態にし、これによ
り上記N2濃度の比較的高い洗浄排ガスを回収用ホルダー
９内に導き、回収用ホルダー９内の吸着材91に上記洗浄
排ガス中のN2成分を吸着させる。
のN2成分の回収が行なわれなくなり、そのN2濃度は徐々
に洗浄用ガスである製品N2のN2濃度に近付いてN2濃度の
比較的高いガスとなる。このため上記回収工程の終わり
頃（例えば回収工程の40sec経過時）からこの回収工程
の終了時までの間には、バイパス管路4aの弁46を閉状態
にするとともに、弁44と弁45とを開状態にし、これによ
り上記N2濃度の比較的高い洗浄排ガスを回収用ホルダー
９内に導き、回収用ホルダー９内の吸着材91に上記洗浄
排ガス中のN2成分を吸着させる。
上記回収工程の終了後、弁46を閉状態、弁44を開状態に
それぞれ保ったまま、所定時間（例えば１〜2sec間）だ
け弁41と弁45とを閉状態にするとともに、弁42を開状態
にする。これにより脱着工程が終わって内部が減圧状態
となった第２吸着塔12と、回収用ホルダー９とを連通さ
せる。この結果、回収用ホルダー９の内部が減圧されて
吸着材91からN2成分が脱着され、この脱着ガスが第２吸
着塔12内に入り、この第２吸着塔12は上記脱着ガスによ
ってこの分だけ昇圧されるとともに、そのN2成分が第２
吸着塔12の吸着材に吸着される。
それぞれ保ったまま、所定時間（例えば１〜2sec間）だ
け弁41と弁45とを閉状態にするとともに、弁42を開状態
にする。これにより脱着工程が終わって内部が減圧状態
となった第２吸着塔12と、回収用ホルダー９とを連通さ
せる。この結果、回収用ホルダー９の内部が減圧されて
吸着材91からN2成分が脱着され、この脱着ガスが第２吸
着塔12内に入り、この第２吸着塔12は上記脱着ガスによ
ってこの分だけ昇圧されるとともに、そのN2成分が第２
吸着塔12の吸着材に吸着される。
これによって、従来、前処理部７を通して大気中に廃棄
していた洗浄排ガスからN2成分を有効に回収することが
できるので、装置に取入れる原料空気からのN2成分の回
収率を向上することができる。
していた洗浄排ガスからN2成分を有効に回収することが
できるので、装置に取入れる原料空気からのN2成分の回
収率を向上することができる。
この後、弁42と弁44とを閉状態にすることにより、第２
吸着塔には原料空気供給管路２を通して従来方法と同様
に原料空気が供給され、この原料空気によって第２吸着
塔12内が昇圧されるとともに、この原料空気中のN2成分
が吸着される。
吸着塔には原料空気供給管路２を通して従来方法と同様
に原料空気が供給され、この原料空気によって第２吸着
塔12内が昇圧されるとともに、この原料空気中のN2成分
が吸着される。
そしてこの第２吸着塔12の昇圧，吸着工程が終了して回
収工程開始時点で弁42と弁46とを開状態にする。これに
より第２吸着塔12からの洗浄排ガスは、第１吸着塔11の
回収工程と同様に、バイパス管路4aを通して第２前処理
塔72に送られる。そしてこの第２吸着塔12の回収工程の
終わり頃に、弁46を閉状態にするとともに、弁44と弁45
とを開状態にしてN2濃度が比較的高くなった洗浄排ガス
を回収用ホルダー９内に通し、そのN2成分を吸着材91に
吸着させる。そして、第２吸着塔12の回収工程終了後、
上記回収用ホルダー９と、脱着工程の終了した第３吸着
塔13とを連通させることにより、上記回収用ホルダー９
内の吸着材91からN2成分を脱着させるとともに、この脱
着ガスを第３吸着塔13に入れる。
収工程開始時点で弁42と弁46とを開状態にする。これに
より第２吸着塔12からの洗浄排ガスは、第１吸着塔11の
回収工程と同様に、バイパス管路4aを通して第２前処理
塔72に送られる。そしてこの第２吸着塔12の回収工程の
終わり頃に、弁46を閉状態にするとともに、弁44と弁45
とを開状態にしてN2濃度が比較的高くなった洗浄排ガス
を回収用ホルダー９内に通し、そのN2成分を吸着材91に
吸着させる。そして、第２吸着塔12の回収工程終了後、
上記回収用ホルダー９と、脱着工程の終了した第３吸着
塔13とを連通させることにより、上記回収用ホルダー９
内の吸着材91からN2成分を脱着させるとともに、この脱
着ガスを第３吸着塔13に入れる。
以後、同様に第３吸着塔13の回収工程の終わり頃に排出
される洗浄排ガスを回収用ホルダー９に通し、この洗浄
排ガス中のN2成分を吸着回収してこのN2成分を第１吸着
塔11の昇圧，吸着工程の開始前に第１吸着塔11に入れ
る。
される洗浄排ガスを回収用ホルダー９に通し、この洗浄
排ガス中のN2成分を吸着回収してこのN2成分を第１吸着
塔11の昇圧，吸着工程の開始前に第１吸着塔11に入れ
る。
一方、前処理部７において吸着工程にある第１前処理塔
71内の吸着材が破過状態となる前に、第１前処理部71側
では弁731と弁701とが閉状態、弁751が開状態にそれぞ
れ作動され、第２前処理塔72側では弁732と弁702とが開
状態、弁752が閉状態にそれぞれ作動され、これにより
第１前処理塔71が吸着工程から再生工程、第２前処理塔
72が再生工程から吸着工程にそれぞれ切換えられる。
71内の吸着材が破過状態となる前に、第１前処理部71側
では弁731と弁701とが閉状態、弁751が開状態にそれぞ
れ作動され、第２前処理塔72側では弁732と弁702とが開
状態、弁752が閉状態にそれぞれ作動され、これにより
第１前処理塔71が吸着工程から再生工程、第２前処理塔
72が再生工程から吸着工程にそれぞれ切換えられる。
この切換えの際に、弁761,762を通して瞬間的に加圧下
の原料空気が漏れ、この漏れた原料空気（以下リーク原
料空気という）が圧力差により排ガス排出管路４を逆流
しても、このリーク原料空気は捕捉用ホルダー８に溜め
られて捕捉されるために、上記リーク原料空気が吸着塔
11,12,13内に流入することはない。これにより製品N2の
純度低下を防止することができ、従来よりも製品N2のN2
純度を向上させることができる。
の原料空気が漏れ、この漏れた原料空気（以下リーク原
料空気という）が圧力差により排ガス排出管路４を逆流
しても、このリーク原料空気は捕捉用ホルダー８に溜め
られて捕捉されるために、上記リーク原料空気が吸着塔
11,12,13内に流入することはない。これにより製品N2の
純度低下を防止することができ、従来よりも製品N2のN2
純度を向上させることができる。
なお上記実施例においては、回収用ホルダー９内に吸着
材91が充填されている場合を示したが、これに限らず、
例えば吸着材91が充填されていなくてもよい。この場合
には、回収工程の終わり頃に排出されるN2濃度の比較的
高い洗浄排ガスを弁45を閉状態にして回収用ホルダー９
内に溜め、この溜めた洗浄排ガスを脱着工程終了後の吸
着塔に導入すればよい。
材91が充填されている場合を示したが、これに限らず、
例えば吸着材91が充填されていなくてもよい。この場合
には、回収工程の終わり頃に排出されるN2濃度の比較的
高い洗浄排ガスを弁45を閉状態にして回収用ホルダー９
内に溜め、この溜めた洗浄排ガスを脱着工程終了後の吸
着塔に導入すればよい。
また上記実施例においては、排ガス排出管路４に捕捉用
ホルダー８と回収用ホルダー９とを併置した場合を示し
たが、これに限らず、例えば排ガス排出管路に捕捉用ホ
ルダー８のみを設けてN2−PSA装置を構成してもよい。
この場合においても、前処理塔71,72の工程の切換えに
伴う原料空気の吸着塔11,12,13への逆流を確実に防止す
ることができ、これにより製品N2の純度の向上を図るこ
とができる。
ホルダー８と回収用ホルダー９とを併置した場合を示し
たが、これに限らず、例えば排ガス排出管路に捕捉用ホ
ルダー８のみを設けてN2−PSA装置を構成してもよい。
この場合においても、前処理塔71,72の工程の切換えに
伴う原料空気の吸着塔11,12,13への逆流を確実に防止す
ることができ、これにより製品N2の純度の向上を図るこ
とができる。
第１図に示すN2−PSA装置を用いた上記実施例の方法
と、第３図に示すN2−PSA装置を用いた従来の方法とに
より、原料空気量60Nm3/h、圧力4.0Kg/cm2、の原料空気
を前処理塔に供給し、３分間毎に前処理塔の吸着工程と
再生工程とを切換え、20Nm3/hの製品N2を取出すように
それぞれ運転した。
と、第３図に示すN2−PSA装置を用いた従来の方法とに
より、原料空気量60Nm3/h、圧力4.0Kg/cm2、の原料空気
を前処理塔に供給し、３分間毎に前処理塔の吸着工程と
再生工程とを切換え、20Nm3/hの製品N2を取出すように
それぞれ運転した。
この結果、従来の方法による場合には製品N2の純度は9
9.95％であったのに対して、この発明による場合にはN2
純度として99.999％まで向上させることができた。
9.95％であったのに対して、この発明による場合にはN2
純度として99.999％まで向上させることができた。
この発明の請求項１および請求項３のN2−PSA方法およ
び装置によれば、前処理塔の切換えに際して弁から原料
空気が漏れても、捕捉用ホルダーに溜められるので、上
記原料空気が排ガス排出管路を通して吸着塔内に逆流す
ることはない。これにより製品N2の純度を向上させるこ
とができる。
び装置によれば、前処理塔の切換えに際して弁から原料
空気が漏れても、捕捉用ホルダーに溜められるので、上
記原料空気が排ガス排出管路を通して吸着塔内に逆流す
ることはない。これにより製品N2の純度を向上させるこ
とができる。
また請求項２および請求項４の方法および装置によれ
ば、回収工程の終わり頃に排ガス排出管路に排出される
N2濃度の比較的高い排ガスを回収用ホルダーに溜め、こ
のN2濃度の比較的高い排ガスを脱着工程終了後で昇圧，
吸着工程開始前の吸着塔に入れて上記排ガスのN2成分を
吸着材に吸着させることにより、上記請求項１および請
求項３における製品N2の純度向上という効果に加えて、
N2成分の回収率の向上をも図ることができる。
ば、回収工程の終わり頃に排ガス排出管路に排出される
N2濃度の比較的高い排ガスを回収用ホルダーに溜め、こ
のN2濃度の比較的高い排ガスを脱着工程終了後で昇圧，
吸着工程開始前の吸着塔に入れて上記排ガスのN2成分を
吸着材に吸着させることにより、上記請求項１および請
求項３における製品N2の純度向上という効果に加えて、
N2成分の回収率の向上をも図ることができる。
さらに請求項５の構成によれば回収用ホルダー内の吸着
材に排ガス中の例えばN2成分を吸着させ、この吸着させ
たN2成分を吸着塔に入れることによりN2成分の回収率を
効率よく向上させることができる。
材に排ガス中の例えばN2成分を吸着させ、この吸着させ
たN2成分を吸着塔に入れることによりN2成分の回収率を
効率よく向上させることができる。
第１図はこの発明に係るN2−PSA装置の実施例の説明
図、第２図は第１図の装置を用いた高純度N2の製造方法
の工程説明図、第３図は従来のN2−PSA装置の説明図、
第４図は従来のN2−PSA装置を用いた高純度N2の製造方
法の工程説明図である。 ２……原料空気供給管路、３……洗浄用ガス供給管路、
４……排ガス排出管路、５……脱着ガス回収管路、６…
…製品N2ホルダー、７……前処理部、８……捕捉用ホル
ダー、９……回収用ホルダー、11,12,13……吸着塔、7
1,72……前処理塔、761,762……前処理塔と排ガス排出
管路とを接続する弁。
図、第２図は第１図の装置を用いた高純度N2の製造方法
の工程説明図、第３図は従来のN2−PSA装置の説明図、
第４図は従来のN2−PSA装置を用いた高純度N2の製造方
法の工程説明図である。 ２……原料空気供給管路、３……洗浄用ガス供給管路、
４……排ガス排出管路、５……脱着ガス回収管路、６…
…製品N2ホルダー、７……前処理部、８……捕捉用ホル
ダー、９……回収用ホルダー、11,12,13……吸着塔、7
1,72……前処理塔、761,762……前処理塔と排ガス排出
管路とを接続する弁。
Claims (5)
- 【請求項１】前処理部で水分などを吸着除去することに
より原料空気を前処理し、この前処理した原料空気を原
料空気供給管路によって吸着塔に供給してこの吸着塔で
原料空気中の窒素成分を吸着回収し、この吸着塔からの
排ガスを排ガス排出管路によって上記前処理部に通し、
この排ガスによって前処理部の脱着再生を行う圧力スイ
ング吸着式高純度窒素製造方法において、上記前処理部
は複数の前処理塔によって構成され、複数の前処理塔の
内の一部では吸着除去工程、他部では脱着再生工程がそ
れぞれ行われるとともに、これらの工程は弁の開閉操作
によって互いに切換えられ、この切換えに伴い上記弁を
介して排ガス排出管路内に逆流する原料空気をこの排ガ
ス排出管路に設けた捕捉用ホルダーによって溜めるよう
にしたことを特徴とする圧力スイング吸着式高純度窒素
製造方法。 - 【請求項２】排ガス排出管路の吸着塔側に回収用ホルダ
ーを設け、この回収用ホルダーに吸着塔から排出される
排ガスの内のN2濃度の比較的高い排ガスを溜め、この排
ガスを吸着塔が脱着工程終了後、昇圧，吸着工程の前に
この吸着塔に入れてN2成分を吸着させるようにしたこと
を特徴とする請求項１記載の圧力スイング吸着式高純度
窒素製造方法。 - 【請求項３】原料空気から水分などを吸着除去して前処
理する複数の前処理塔と、この前処理塔によって前処理
された原料空気からN2成分を吸着する吸着塔とを有し、
前処理塔と吸着塔とは、この吸着塔からの排ガスが前処
理塔へ送給可能に排ガス排出管路によって互いに接続さ
れるとともに、上記前処理塔からの原料空気が吸着塔へ
供給可能に原料空気供給管路によって互いに接続され、
これら２つの管路と前処理塔とは弁によって互いに切換
え可能に接続され、上記排ガス排出管路には前処理塔と
上記２つの管路との切換え時に上記排ガス排出管路内に
流入する原料空気を溜める捕捉用ホルダーが設けられて
いることを特徴とする圧力スイング吸着式高純度窒素製
造装置。 - 【請求項４】排ガス排出管路にその吸着塔側に回収用ホ
ルダーと、この回収用ホルダーをバイパスするバイパス
管路とが設けられていることを特徴とする請求項３記載
の圧力スイング吸着式高純度窒素製造装置。 - 【請求項５】回収用ホルダーには吸着材が充填されてい
ることを特徴とする請求項４記載の圧力スイング吸着式
高純度窒素製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63215927A JPH07110328B2 (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 圧力スイング吸着式高純度窒素製造方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63215927A JPH07110328B2 (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 圧力スイング吸着式高純度窒素製造方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0264004A JPH0264004A (ja) | 1990-03-05 |
| JPH07110328B2 true JPH07110328B2 (ja) | 1995-11-29 |
Family
ID=16680567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63215927A Expired - Lifetime JPH07110328B2 (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 圧力スイング吸着式高純度窒素製造方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07110328B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101428763B (zh) * | 2008-11-26 | 2011-01-19 | 翁兆国 | 一种制氧机的吸附塔上盖集成 |
| CN101869797B (zh) * | 2010-07-30 | 2012-10-03 | 上海穗杉实业有限公司 | 一种从空气中提取高纯度氮气的方法与装置 |
| CN102588860B (zh) * | 2011-01-07 | 2014-05-14 | 北京联合大学 | 一种太阳能路灯光伏板的清洁方法 |
-
1988
- 1988-08-29 JP JP63215927A patent/JPH07110328B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0264004A (ja) | 1990-03-05 |
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