JPH08165104A - Separation of high purity hydrogen gas - Google Patents
Separation of high purity hydrogen gasInfo
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- JPH08165104A JPH08165104A JP6331905A JP33190594A JPH08165104A JP H08165104 A JPH08165104 A JP H08165104A JP 6331905 A JP6331905 A JP 6331905A JP 33190594 A JP33190594 A JP 33190594A JP H08165104 A JPH08165104 A JP H08165104A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、分子篩炭素及びゼオラ
イトの選択的吸着特性を利用して、空気中の酸素ガスを
分離する方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for separating oxygen gas in air by utilizing the selective adsorption property of molecular sieve carbon and zeolite.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、空気中の酸素ガスを分離する技術
として圧力スイング吸着法（以下ＰＳＡ法と略す）が開
発され実用化が進展している。このＰＳＡ法によるガス
分離技術は、吸着材の選択的吸着特性を利用してガスを
分離するものであり、深冷分離法に比較して装置が小型
となり、操作が簡便で、オンサイトで連続無人運転が可
能であるなどの特徴がある。2. Description of the Related Art In recent years, a pressure swing adsorption method (hereinafter abbreviated as PSA method) has been developed and put into practical use as a technology for separating oxygen gas in air. This gas separation technology by the PSA method uses the selective adsorption characteristics of the adsorbent to separate the gas, and the equipment is smaller than the cryogenic separation method, the operation is simple, and continuous on-site. It has features such as unmanned driving.
【０００３】従来ＰＳＡ法で空気中の酸素ガスを分離す
る場合には、通常吸着材としてCa-A型やNa-X型等のゼオ
ライトを使用し、加圧下で窒素ガスを吸着除去して非吸
着成分の酸素ガスを製品ガスとして分離する方法が採用
されてきたが、この場合、窒素が吸着成分となり、酸素
とアルゴンが非吸着成分となるので、酸素とアルゴンの
分離が原理的に不可能である。そのため、空気中の酸素
を濃縮する酸素発生装置においては、原料空気中に含ま
れる約0.93％のアルゴンが酸素とともに濃縮され、酸素
濃度を最高でも約95％までしか高めることが出来ない状
況にあった。When separating oxygen gas in the air by the conventional PSA method, a Ca-A type or Na-X type zeolite is usually used as an adsorbent, and nitrogen gas is adsorbed and removed under pressure to remove non- The method of separating the oxygen gas of the adsorbed component as the product gas has been adopted, but in this case, since nitrogen becomes the adsorbed component and oxygen and argon become the non-adsorbed components, it is theoretically impossible to separate oxygen and argon. Is. Therefore, in an oxygen generator that concentrates oxygen in the air, about 0.93% of argon contained in the raw material air is concentrated together with oxygen, and the oxygen concentration can only be increased to about 95% at maximum. It was
【０００４】一方、分子篩炭素を使用した場合には、酸
素が吸着成分となり窒素とアルゴンが非吸着成分となる
ため、酸素とアルゴンの分離が可能となる。そこで、空
気中から95％以上の高濃度で酸素ガスを分離する方法と
して、ゼオライトを充填した１段目のＰＳＡ装置で分離
した酸素ガスを更に分子篩炭素を充填した２段目のＰＳ
Ａ装置により精製する方法が考えられている。しかしな
がら、この方法においては一般に、１段目，２段目のＰ
ＳＡ装置とも２塔以上の吸着塔からなる装置であるた
め、装置全体が複雑で大型になり、装置の動力原単位も
大きくなってしまい、酸素ガスの製造コストが高くな
る。On the other hand, when molecular sieve carbon is used, oxygen becomes an adsorbing component and nitrogen and argon become non-adsorbing components, so that oxygen and argon can be separated. Therefore, as a method of separating oxygen gas from the air at a high concentration of 95% or more, the oxygen gas separated by the first-stage PSA device packed with zeolite was further packed with molecular sieve carbon in the second-stage PS
A method of purifying with an A device is considered. However, in this method, in general, P in the first and second stages
Since the SA device is a device composed of two or more adsorption towers, the entire device becomes complicated and large, the power consumption of the device also increases, and the production cost of oxygen gas increases.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記観
点より鋭意研究の結果、新しい酸素ガスの分離法として
本発明を完成させたものである。本発明の目的は、空気
中の酸素ガスを高濃度で簡便かつ安価に分離することに
ある。The present inventors have completed the present invention as a new method for separating oxygen gas as a result of intensive research from the above viewpoint. An object of the present invention is to easily and inexpensively separate oxygen gas in the air at a high concentration.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的および
利点は、３塔の吸着塔から成る圧力スイング吸着装置に
おいて、１塔にはゼオライト、他の２塔には分子篩炭素
を充填し、この圧力スイング吸着装置に加圧空気を供給
して高純度酸素ガスを得ることを特徴とする酸素ガスの
分離法により達成される。The above objects and advantages of the present invention are achieved in a pressure swing adsorption apparatus comprising three adsorption towers, one of which is packed with zeolite and the other of which is packed with molecular sieve carbon. This is achieved by a method for separating oxygen gas, which is characterized in that high-purity oxygen gas is obtained by supplying pressurized air to a pressure swing adsorption device.
【０００７】分子篩炭素は、石炭，ヤシ殻炭あるいは種
々の合成高分子化合物より製造することが出来る。そし
てこれらの製造法としては、例えば特公昭49−37036 号
公報，特公昭52−1867号公報，特公昭52−47758 号公
報，特開昭59−45914 号公報，特開昭61−6108号公報，
特開昭62−59510 号公報などに開示されている。本発明
に用いる分子篩炭素は公知の分子篩炭素より適宜選択す
ればよいが、特に特開平 1−61306 号公報に記載された
フェノール樹脂微粉末，熱硬化性樹脂溶液および高分子
バインダーを主原料として製造した分子篩炭素を充填材
として用いた場合一層好ましい結果が得られる。この特
開平 1−61306 号公報に記載の分子篩炭素は、（Ａ）粒
径0 .8〜12μｍの多数の球状炭素粒子が三次元的に不規
則に重なり、かつ、合体された構造を有し、（Ｂ）該多
数の炭素粒子間には、三次元的に不規則に走る連続通路
が存在し、（Ｃ）該多数の炭素粒子のおのおのは、該粒
子の間の通路に連通する多数の細孔を有し、そして、
（Ｄ）少なくとも、85重量％の炭素含有率を有すること
を特徴とする分子篩炭素であり、その製造法は、 （イ）熱硬化性フェノール樹脂微粉末 （ロ）熱硬化性樹脂の溶液 ここで、熱硬化性樹脂はフェノール樹脂またはメラミン
樹脂である。及び、 （ハ）高分子バインダー ここで、該高分子バインダーは、ポリビニルアルコー
ル、及び、水溶性または水膨潤性セルロース誘導体から
選ばれる。 から構成され、かつ該熱硬化性フェノール樹脂微粉末
（イ） 100重量部当たり、該熱硬化性樹脂の溶液（ロ）
5〜50重量部（固形分として）及び高分子バインダー
（ハ） 1〜30重量部である均一混合物を準備し、この均
一混合物を粒状物に成形し、そしてこの粒状物を非酸化
性雰囲気下、 500〜1100℃の範囲の温度で加熱処理して
炭化した粒状物を製造することを特徴とするものであ
る。The molecular sieve carbon can be produced from coal, coconut shell charcoal or various synthetic polymer compounds. As a method for producing these, for example, JP-B-49-37036, JP-B-52-1867, JP-B-52-47758, JP-A-59-45914, JP-A-61-6108. ，
It is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 62-59510. The molecular sieving carbon used in the present invention may be appropriately selected from known molecular sieving carbons, and in particular, it is produced by using phenol resin fine powder, thermosetting resin solution and polymer binder described in JP-A-1-61306 as main raw materials. More preferable results are obtained when the above-mentioned molecular sieve carbon is used as the filler. The molecular sieve carbon described in JP-A-1-61306 has a structure in which (A) a large number of spherical carbon particles having a particle size of 0.8 to 12 μm are three-dimensionally irregularly overlapped and combined. , (B) there are continuous passages running irregularly in three dimensions between the plurality of carbon particles, and (C) each of the plurality of carbon particles has a plurality of continuous passages between the particles. Has pores, and
(D) It is a molecular sieve carbon characterized by having a carbon content of at least 85% by weight, and its production method is (a) thermosetting phenol resin fine powder (b) thermosetting resin solution The thermosetting resin is a phenol resin or a melamine resin. And (c) Polymer binder Here, the polymer binder is selected from polyvinyl alcohol and water-soluble or water-swellable cellulose derivatives. And a solution of the thermosetting resin (b) per 100 parts by weight of the thermosetting phenolic resin fine powder (b).
Prepare a uniform mixture of 5 to 50 parts by weight (as solid content) and 1 to 30 parts by weight of the polymeric binder (c), mold this homogeneous mixture into granules, and apply the granules under a non-oxidizing atmosphere. The heat treatment is performed at a temperature in the range of 500 to 1100 ° C. to produce carbonized granules.
【０００８】またゼオライトは、結晶性アルミノケイ酸
塩であり、現在 100種類を越える天然および合成ゼオラ
イトが知られている。各種のゼオライトは、それぞれ固
有の細孔径，表面電場，イオン交換能，吸着分離能など
の性質を有しており、分子篩い作用がある。通常、酸素
と窒素の分離には、Ca-A型，Na-X型ゼオライトなどが使
用され、酸素と窒素の平衡吸着量の差を利用して分離を
行う。Zeolites are crystalline aluminosilicates, and more than 100 kinds of natural and synthetic zeolites are known at present. Each type of zeolite has properties such as a pore size, a surface electric field, an ion exchange capacity, an adsorption separation capacity, and the like, and has a molecular sieving function. Usually, Ca-A type or Na-X type zeolite is used for the separation of oxygen and nitrogen, and the separation is performed by utilizing the difference in the equilibrium adsorption amount of oxygen and nitrogen.
【０００９】さて、分子篩炭素，ゼオライトなどの吸着
材は、多孔質材料であり、種々の大きさの細孔を有して
いる。吸着材の細孔は、通常その大きさにより直径20Å
以下をミクロ孔、直径20〜 500Åをメソ孔、直径 500Å
以上をマクロ孔と呼ぶ。ゼオライトでは、結晶中に規則
的な細孔を持っており、その入口径は、Ca-A型で約4.5
Å，Na-X型で約10Åである。一方、分子篩炭素は細孔径
に分布を有し、その選択的吸着特性は、特にミクロ孔の
細孔直径および細孔容積と密接な関係にある。このミク
ロ孔の細孔直径および細孔容積は、後述の測定法の項に
記載のモレキュラープローブ法により決定できる。Adsorbents such as molecular sieve carbon and zeolite are porous materials and have pores of various sizes. The pore size of the adsorbent is usually 20Å depending on its size.
The following are micropores, diameter 20 to 500Å are mesopores, diameter 500Å
The above is called a macro hole. Zeolite has regular pores in the crystal, and its inlet diameter is about 4.5 for Ca-A type.
Å, about 10Å for Na-X type. On the other hand, molecular sieve carbon has a distribution in pore diameter, and its selective adsorption property is closely related to the pore diameter and pore volume of micropores. The pore diameter and the pore volume of the micropores can be determined by the molecular probe method described in the measuring method section below.
【００１０】本発明に用いる分子篩炭素の細孔容積（後
述のモレキュラープローブ法で酸素ガス吸着により測
定）は、好ましくは分子篩炭素1g当たり0.05〜1.0cc/g
である。またこの分子篩炭素の細孔は、細孔直径 3〜5
Åの範囲がもっとも多いことが望ましく、5 Å以上の細
孔直径を有するミクロ孔の細孔容積の割合は、好ましく
は30％以下、より好ましくは20％以下、もっとも好まし
くは10％以下である。この分子篩炭素の比表面積は、窒
素吸着によるB.E.T.法により測定した値として、通常 5
〜600m2/g 、好ましくは10〜400m2/g 、もっとも好まし
くは20〜350m2/g である。またこの分子篩炭素1g当たり
の酸素，窒素の吸着量（後述の測定法の項に記載の方法
により測定）は、１分後の吸着量が窒素，酸素それぞれ
好ましくは10〜30mg/g，0.2 〜6.0mg/g 、より好ましく
は12〜25mg/g，0.3 〜5.0mg/g、もっとも好ましくは13
〜20mg/g，0.5 〜3.0mg/g である。また酸素の平衡吸着
量が好ましくは20〜40mg/g、より好ましくは21〜37mg/
g、もっとも好ましくは22〜35mg/gである。また本発明
に使用するゼオライトは好ましくはCa-A型，Na-X型ゼオ
ライトであるが、この他のゼオライトの使用も何ら制限
されるものではない。この分子篩炭素やゼオライトは、
たとえば直径 0.5〜 5mm，長さ 1〜10mm程度の円柱状の
形態、あるいは直径 0.5〜 5mm程度の球状の形態で提供
される。The pore volume of the molecular sieve carbon used in the present invention (measured by oxygen gas adsorption by the molecular probe method described later) is preferably 0.05 to 1.0 cc / g per 1 g of the molecular sieve carbon.
Is. Also, the pores of this molecular sieve carbon have a pore diameter of 3-5.
It is desirable that the range of Å is the largest, and the ratio of the pore volume of micropores having a pore diameter of 5 Å or more is preferably 30% or less, more preferably 20% or less, and most preferably 10% or less. . The specific surface area of this molecular sieve carbon is usually 5% as a value measured by the BET method by nitrogen adsorption.
˜600 m 2 / g, preferably 10 to 400 m 2 / g, most preferably 20 to 350 m 2 / g. The adsorption amount of oxygen and nitrogen per 1 g of the molecular sieve carbon (measured by the method described in the measuring method section below) is such that the adsorption amount after 1 minute is preferably 10 to 30 mg / g and 0.2 to 6.0 mg / g, more preferably 12-25 mg / g, 0.3-5.0 mg / g, most preferably 13
〜20mg / g 、 0.5〜3.0mg / g The equilibrium adsorption amount of oxygen is preferably 20 to 40 mg / g, more preferably 21 to 37 mg / g.
g, most preferably 22-35 mg / g. The zeolite used in the present invention is preferably Ca-A type or Na-X type zeolite, but the use of other zeolites is not limited at all. This molecular sieve carbon and zeolite are
For example, it is provided in a cylindrical shape having a diameter of 0.5 to 5 mm and a length of 1 to 10 mm, or a spherical shape having a diameter of 0.5 to 5 mm.
【００１１】ＰＳＡ装置は、一般に一連の操作を各吸着
塔で順次連続的に繰り返し運転し、目的とする製品ガス
を連続的に取り出すものであるが、以下図１に示したＰ
ＳＡ装置を用いた場合について本発明を具体的に説明す
る。Generally, the PSA apparatus is designed to continuously and repeatedly perform a series of operations in each adsorption tower to continuously take out a desired product gas.
The present invention will be specifically described in the case of using the SA device.
【００１２】図１に示したＰＳＡ装置は、主に、３本の
吸着塔1,2,3 、原料空気供給用の空気圧縮機 5、エアー
ドライヤー 6，製品酸素ガス貯留用のサージタンク 4、
製品酸素ガス回収用およびゼオライト再生用の真空ポン
プ 7から成る。吸着塔 1にはゼオライトを、吸着塔2,3
には分子篩炭素を充填する。まず吸着塔１において、 1)吸着塔に原料空気を供給して昇圧し、加圧状態に保ち
つつ原料空気の供給を継続して窒素ガスを吸着し、酸素
富化ガスを取り出す空気吸着工程 2)空気吸着工程終了後、吸着塔内を減圧し吸着している
窒素ガスを脱着させゼオライトを再生する再生工程 の２工程から成る一連の操作を順次繰り返し、酸素富化
ガスを取り出す操作を行う。The PSA apparatus shown in FIG. 1 mainly comprises three adsorption towers 1, 2, 3, an air compressor 5 for supplying raw material air, an air dryer 6, a surge tank 4 for storing product oxygen gas,
It consists of a vacuum pump 7 for product oxygen gas recovery and zeolite regeneration. Zeolite is used in adsorption tower 1, and adsorption towers 2, 3
Is filled with molecular sieve carbon. First, in the adsorption tower 1, 1) an air adsorption step 2 in which the raw material air is supplied to the adsorption tower to increase the pressure, and while the pressurized state is maintained, the raw material air is continuously supplied to adsorb nitrogen gas and take out oxygen-enriched gas 2 ) After the air adsorption step, a series of operations consisting of two steps, a regeneration step of decompressing the inside of the adsorption tower to desorb the adsorbed nitrogen gas and regenerating the zeolite, is sequentially repeated to take out the oxygen-enriched gas.
【００１３】ここで空気吸着工程とは、ゼオライトを充
填した吸着塔の一端から原料加圧空気を供給して昇圧
し、吸着塔内を一定の加圧状態に保ちつつ原料の供給を
継続して窒素ガスを吸着し、吸着塔の他端より酸素富化
ガスを取り出す工程である。この空気吸着工程における
吸着塔内の圧力は、通常 0.1〜9.9kgf/cm2・G である。
吸着材の吸着容量は、吸着圧力が高いほど大きくなる
が、一方吸着圧力が高いほど装置の動力原単位が上昇す
るため、通常上記範囲で操作すると良い。この圧力範囲
は、好ましくは 0.5〜7.0kgf/cm2・G 、もっとも好まし
くは 1.0〜5.0kgf/cm2・G である。In the air adsorption step, the raw material pressurized air is supplied from one end of the adsorption tower filled with zeolite to increase the pressure, and the supply of the raw material is continued while maintaining a constant pressurized state inside the adsorption tower. It is a step of adsorbing nitrogen gas and taking out oxygen-enriched gas from the other end of the adsorption tower. The pressure in the adsorption tower in this air adsorption step is usually 0.1 to 9.9 kgf / cm 2 · G.
The higher the adsorption pressure, the larger the adsorption capacity of the adsorbent. On the other hand, the higher the adsorption pressure, the higher the power consumption of the device. This pressure range is preferably 0.5 to 7.0 kgf / cm 2 · G, most preferably 1.0 to 5.0 kgf / cm 2 · G.
【００１４】空気吸着工程を継続すると、ゼオライトへ
の窒素ガスの吸着量が次第の増加し、吸着塔の他端から
排出される非吸着ガス中の窒素濃度が次第に増加する。
空気吸着工程の所要時間は、吸着材の吸着容量，吸着塔
内圧力，所望の製品ガスの純度などを考慮して設定され
るが、通常30〜210 秒、好ましくは60〜180 秒、もっと
も好ましくは90〜180 秒である。When the air adsorption step is continued, the adsorption amount of nitrogen gas on the zeolite gradually increases, and the nitrogen concentration in the non-adsorption gas discharged from the other end of the adsorption tower gradually increases.
The time required for the air adsorption step is set in consideration of the adsorption capacity of the adsorbent, the pressure in the adsorption tower, the purity of the desired product gas, etc., but is usually 30 to 210 seconds, preferably 60 to 180 seconds, and most preferably Is 90 to 180 seconds.
【００１５】再生工程とは、空気吸着工程終了後、真空
ポンプで吸着塔内を減圧しゼオライトに吸着している窒
素ガスを脱着させ、ゼオライトを再び窒素を吸着可能な
状態にする工程である。この工程における吸着塔内の減
圧度は、通常 200torr以下である。また、再生工程の所
要時間は、通常30〜120 秒である。The regeneration step is a step of decompressing the nitrogen gas adsorbed on the zeolite by depressurizing the inside of the adsorption column with a vacuum pump after the air adsorption step, and making the zeolite ready to adsorb nitrogen. The degree of pressure reduction in the adsorption tower in this step is usually 200 torr or less. The time required for the regeneration process is usually 30 to 120 seconds.
【００１６】吸着塔１により分離された酸素富化ガス
は、次に吸着塔２または３に流入する。吸着塔２，３に
おいて、 1)吸着塔に酸素富化ガスを供給して昇圧し、さらに加圧
状態に保ちつつ酸素富化ガスの供給を継続し、酸素ガス
を吸着する酸素富化ガス吸着工程 2)酸素富化ガス吸着工程終了後、吸着塔内に残留する非
吸着ガスを排出する排出工程 3)排出工程終了後の吸着塔に、製品酸素ガスの一部を導
入して洗浄する洗浄工程 4)洗浄工程終了後の吸着塔内を減圧し、吸着している酸
素ガスを回収する回収工程 5)回収工程終了後の吸着塔に、洗浄工程にある他方の吸
着塔から排出されるガスを供給し吸着する洗浄排出ガス
吸着工程 の５工程から成る一連の操作を吸着塔２および３で1/2
サイクルだけ時間差を取って操作する。さらに、吸着塔
２および３の酸素富化ガス吸着工程および回収工程は、
吸着塔１が空気吸着工程にあるとき、吸着塔２および３
の洗浄工程および洗浄排出ガス吸着工程は、吸着塔１が
再生工程にあるとき、吸着塔２および３の排出工程は、
吸着塔１が再生工程初期にあるとき同時に行う。The oxygen-enriched gas separated by the adsorption tower 1 then flows into the adsorption tower 2 or 3. In the adsorption towers 2 and 3, 1) Oxygen-enriched gas adsorption for adsorbing oxygen gas by supplying oxygen-enriched gas to the adsorption tower to increase the pressure and continuing to supply oxygen-enriched gas while maintaining a pressurized state. Step 2) After the oxygen-enriched gas adsorption step is completed, a non-adsorbed gas remaining in the adsorption tower is discharged. 3) A cleaning step in which a part of the product oxygen gas is introduced and washed into the adsorption tower Step 4) Recovery step of decompressing the inside of the adsorption tower after the washing step to collect the adsorbed oxygen gas 5) Gas discharged from the other adsorption tower in the washing step in the adsorption tower after the collection step A series of operations consisting of 5 steps of cleaning exhaust gas adsorption step for supplying and adsorbing
Operate with a time difference only for the cycle. Furthermore, the oxygen-rich gas adsorption step and the recovery step of the adsorption towers 2 and 3 are
When the adsorption tower 1 is in the air adsorption step, the adsorption towers 2 and 3
In the cleaning step and the cleaning exhaust gas adsorption step, when the adsorption tower 1 is in the regeneration step, the exhaust steps of the adsorption towers 2 and 3 are:
This is performed simultaneously when the adsorption tower 1 is in the initial stage of the regeneration process.
【００１７】ここで、酸素富化ガス吸着工程とは、分子
篩炭素を充填した吸着塔の一端から、上記吸着塔１によ
り分離した酸素富化ガスを供給して昇圧し、吸着塔内を
一定の加圧状態に保ちつつ酸素富化ガスの供給を継続
し、酸素ガスを吸着する工程である。この酸素富化ガス
吸着工程における吸着塔内圧力は、通常 0.1〜5.0 kgf/
cm2・G である。またこの工程は、吸着塔１の空気吸着
工程と同時に行う。またこの工程においては、吸着塔の
一端から酸素富化ガスを供給するとき、工程全期に亘り
他端から非吸着ガスの排出を行う方法、あるいは工程初
期には非吸着ガスの排出を行わず、工程途中より非吸着
ガスの排出を行う方法のいずれの方法を用いてもよい。Here, the oxygen-enriched gas adsorption step is performed by supplying the oxygen-enriched gas separated by the adsorption tower 1 from one end of the adsorption tower filled with molecular sieve carbon to increase the pressure, and the inside of the adsorption tower is kept constant. In this step, the oxygen-enriched gas is continuously supplied while the pressure is maintained to adsorb the oxygen gas. The pressure in the adsorption tower in this oxygen-enriched gas adsorption step is usually 0.1 to 5.0 kgf /
cm 2 · G. Further, this step is performed simultaneously with the air adsorption step of the adsorption tower 1. Also, in this process, when the oxygen-enriched gas is supplied from one end of the adsorption tower, the non-adsorbed gas is discharged from the other end over the entire period of the process, or the non-adsorbed gas is not discharged at the beginning of the process. Any method of discharging the non-adsorbed gas from the middle of the process may be used.
【００１８】排出工程とは、酸素富化ガス吸着工程終了
後、吸着塔内に残留する窒素濃度の高い非吸着ガスを吸
着塔の一端から排出する工程である。排出工程において
は、通常大気圧まで減圧する。The discharging step is a step of discharging the non-adsorbed gas having a high nitrogen concentration remaining in the adsorption tower from one end of the adsorption tower after the oxygen-enriched gas adsorption step is completed. In the discharging step, the pressure is usually reduced to atmospheric pressure.
【００１９】洗浄工程とは、排出工程終了後の吸着塔の
一端から製品酸素ガスの一部を供給し、他端から排出さ
せる工程である。この工程では、吸着塔内に滞留してい
る酸素濃度の低いガスを塔内より排出し、吸着塔内の酸
素分圧を高めて、分子篩炭素にわずかに吸着している窒
素ガスを脱着，排出させて、回収工程での製品酸素ガス
の濃度を上昇させることが出来る。洗浄ガスの供給圧力
は、通常大気圧以上製品ガス取り出し圧力以下であり、
好ましくは0.3 〜5.0kgf/cm2・G 、さらに好ましくは0.
5 〜3.0kgf/cm2・G である。またこの工程は、吸着塔１
の再生工程と同時に行う。洗浄ガスの供給量は、その増
加に伴い製品ガス濃度も上昇するが、余り多量になると
製品ガス収率の低下を来すので、通常製品ガス取出量の
30〜120vol％、好ましくは40〜110vol％、もっとも好ま
しくは50〜100vol％である。The washing step is a step in which a part of the product oxygen gas is supplied from one end of the adsorption tower after the discharging step and discharged from the other end. In this process, the gas with a low oxygen concentration remaining in the adsorption tower is discharged from the tower, the oxygen partial pressure in the adsorption tower is increased, and the nitrogen gas slightly adsorbed on the molecular sieve carbon is desorbed and discharged. By doing so, the concentration of the product oxygen gas in the recovery step can be increased. The supply pressure of the cleaning gas is usually above atmospheric pressure and below the product gas extraction pressure,
Preferably 0.3 to 5.0 kgf / cm 2 G, more preferably 0.
It is 5 to 3.0 kgf / cm 2 · G. In addition, this step is the adsorption tower 1
It is performed at the same time as the regeneration process of. The supply amount of cleaning gas increases with increasing product gas concentration, but if it becomes too large, the product gas yield will decrease, so the normal product gas extraction amount
It is 30 to 120 vol%, preferably 40 to 110 vol%, and most preferably 50 to 100 vol%.
【００２０】回収工程とは、洗浄工程終了後の吸着塔内
を真空ポンプで減圧し、分子篩炭素に吸着している酸素
ガスを脱着させ、サージタンクに回収する工程である。
この工程における吸着塔内における減圧度は、通常 200
torr以下、好ましくは 100torr以下、もっとも好ましく
は50torr以下である。またこの工程は、吸着塔１の空気
吸着工程と同時に行う。The recovery step is a step of decompressing the inside of the adsorption tower after the cleaning step with a vacuum pump to desorb the oxygen gas adsorbed on the molecular sieve carbon and recovering it in the surge tank.
The decompression degree in the adsorption tower in this step is usually 200
Torr or less, preferably 100 torr or less, and most preferably 50 torr or less. Further, this step is performed simultaneously with the air adsorption step of the adsorption tower 1.
【００２１】洗浄排出ガス吸着工程とは、回収工程終了
後、吸着塔の一端から、洗浄工程にある他の吸着塔から
排出されるガスを導入して吸着させる工程である。洗浄
工程では製品酸素ガスを使用するので、ここで排出され
るガスの酸素濃度は酸素富化ガス吸着工程で供給される
ガスよりも高くなっている。そこで、この排出ガスを回
収工程終了後の吸着塔へ導入し、分子篩炭素に吸着させ
ることにより、洗浄工程で排出されるガスを回収でき、
高濃度の製品酸素ガスを得ることが出来る。The cleaning exhaust gas adsorption step is a step of introducing a gas exhausted from another adsorption tower in the cleaning step and adsorbing it from one end of the adsorption tower after the recovery step. Since the product oxygen gas is used in the cleaning process, the oxygen concentration of the gas discharged here is higher than that of the gas supplied in the oxygen-enriched gas adsorption process. Therefore, by introducing this exhaust gas into the adsorption tower after completion of the recovery step and adsorbing it on the molecular sieve carbon, the gas exhausted in the cleaning step can be recovered,
A high concentration of product oxygen gas can be obtained.
【００２２】本発明においては、上記ゼオライトを充填
した１塔の吸着塔および分子篩炭素を充填した２塔の吸
着塔より成るＰＳＡ装置において、ゼオライトを充填し
た吸着塔では、1)空気吸着工程 2)再生工程の一連の工
程を連続的に繰り返し実施し、さらに分子篩炭素を充填
した２塔の吸着塔では、1)酸素富化ガス吸着工程 2)排
出工程 3)洗浄工程 4)回収工程 5)洗浄排出ガス吸着
工程の一連の工程を２塔の吸着塔間で1/2 サイクルだけ
時間差をとりさらに、吸着塔２および３の酸素富化ガス
吸着工程および回収工程は、吸着塔１が空気吸着工程に
あるとき、吸着塔２および３の洗浄工程および洗浄排出
ガス吸着工程は、吸着塔１が再生工程にあるとき、吸着
塔２および３の排出工程は、吸着塔１が再生工程初期に
あるとき同時に行うことにより、高純度酸素ガスの分離
を効率的に実施することが出来る。In the present invention, in a PSA apparatus comprising one adsorption tower filled with the above zeolite and two adsorption towers filled with molecular sieve carbon, the adsorption tower filled with zeolite has 1) an air adsorption step 2) In the two adsorption towers, which are a series of regeneration steps that are continuously repeated and are further filled with molecular sieve carbon, 1) oxygen-enriched gas adsorption step 2) discharge step 3) washing step 4) recovery step 5) washing The series of exhaust gas adsorption steps is separated by a time difference of 1/2 cycle between the two adsorption towers. In addition, the adsorption tower 1 is an air adsorption step in the oxygen enriched gas adsorption step and the recovery step of the adsorption towers 2 and 3. When the adsorption towers 1 and 2 are in the initial stage of the regeneration step, the adsorption towers 2 and 3 are in the cleaning step and the cleaning exhaust gas adsorption step is in the regeneration step. By doing at the same time The separation of high purity oxygen gas can be efficiently carried out.
【００２３】さらに本発明においては、吸着塔１におい
て再生工程の前に排出工程を、吸着塔２，３において洗
浄排出ガス吸着工程の前に還流工程を導入してもよい。
ここで還流工程とは、回収工程終了後、吸着塔の一端か
ら製品酸素ガスの一部を供給して昇圧させる工程であ
る。なお本発明においては、上記工程以外に他の工程を
加えることは何ら制限するものではない。Further, in the present invention, a discharge step may be introduced before the regeneration step in the adsorption tower 1, and a reflux step may be introduced before the cleaning exhaust gas adsorption step in the adsorption towers 2 and 3.
Here, the reflux step is a step of supplying a part of the product oxygen gas from one end of the adsorption tower to increase the pressure after the completion of the recovery step. In addition, in the present invention, addition of other steps than the above steps is not limited.
【００２４】以下、図１に示したＰＳＡ装置を使用した
場合について、その操作法を具体的に説明する。図１に
おいて、吸着塔１にはゼオライトが、吸着塔２，３には
分子篩炭素が充填されている。まず、電磁弁11,21,26を
開き、空気圧縮機 5により加圧空気を吸着塔 1に供給す
る。そして、所定の加圧状態に保ちつつ原料空気の供給
を継続し、空気中の窒素ガスを吸着させる空気吸着工程
を行う。この間、吸着塔 1から排出される酸素富化ガス
は、酸素富化ガス供給路パイプ2aを通り吸着塔 2に供給
され、酸素富化ガス吸着工程を行う。この間、主に窒素
ガスから成るガスが排出路パイプ2eを通り排出される。
吸着塔 1が空気吸着工程、吸着塔 2が酸素富化ガス吸着
工程にあるとき、吸着塔 3は回収工程にある。すなわ
ち、電磁弁32，42を開け、製品酸素ガス回収路パイプ3b
を通し、真空ポンプ 7で分子篩炭素に吸着された酸素ガ
スを回収しサージタンク 4に導入する。The operation of the PSA device shown in FIG. 1 will be described in detail below. In FIG. 1, the adsorption tower 1 is filled with zeolite, and the adsorption towers 2 and 3 are filled with molecular sieve carbon. First, the solenoid valves 11, 21, and 26 are opened, and compressed air is supplied to the adsorption tower 1 by the air compressor 5. Then, while maintaining a predetermined pressurization state, the supply of the raw material air is continued to perform an air adsorption step of adsorbing nitrogen gas in the air. During this time, the oxygen-enriched gas discharged from the adsorption tower 1 is supplied to the adsorption tower 2 through the oxygen-enriched gas supply passage pipe 2a, and the oxygen-enriched gas adsorption step is performed. During this time, gas mainly consisting of nitrogen gas is discharged through the discharge pipe 2e.
When the adsorption tower 1 is in the air adsorption step and the adsorption tower 2 is in the oxygen-enriched gas adsorption step, the adsorption tower 3 is in the recovery step. That is, the solenoid valves 32 and 42 are opened, and the product oxygen gas recovery passage pipe 3b
Oxygen gas adsorbed on the molecular sieve carbon is collected by the vacuum pump 7 and introduced into the surge tank 4.
【００２５】吸着塔 2,3では、同一のサイクル操作を1/
2 サイクルだけ時間差を取って操作するので、以下吸着
塔 1,2の場合の操作について主に説明する。ゼオライト
への窒素ガスの吸着が飽和する直前に電磁弁11,21,26を
閉じ吸着塔1の空気吸着工程、吸着塔 2の酸素富化ガス
吸着工程を終了し、電磁弁12, 41,24を開け、吸着塔 1
は再生工程、吸着塔 2は排出工程を行う。なお吸着塔 1
において再生工程に先立ち排出工程を行うときは電磁弁
13を開けて行う。In the adsorption towers 2 and 3, the same cycle operation is performed by 1 /
Since the operation is performed with a time difference of only two cycles, the operation in the case of the adsorption towers 1 and 2 will be mainly described below. Immediately before the adsorption of nitrogen gas on the zeolite is saturated, the solenoid valves 11, 21, 26 are closed to complete the air adsorption process of the adsorption tower 1 and the oxygen-enriched gas adsorption process of the adsorption tower 2, and the solenoid valves 12, 41, 24 Open the adsorption tower 1
Performs a regeneration process, and the adsorption tower 2 performs a discharge process. The adsorption tower 1
When the discharge process is performed prior to the regeneration process in
Open and do 13.
【００２６】電磁弁24を閉じ吸着塔 2の排出工程終了
後、電磁弁23，35, 36を開け、製品酸素ガス導入路パイ
プを通し製品酸素ガスの一部を導入する吸着塔 2の洗浄
工程を行う。この時、吸着塔 1は引き続き再生工程に、
吸着塔 3は洗浄排出ガス吸着工程にある。After the electromagnetic valve 24 is closed and the discharge step of the adsorption tower 2 is completed, the electromagnetic valves 23, 35 and 36 are opened and a part of the product oxygen gas is introduced through the product oxygen gas introduction passage pipe to wash the adsorption tower 2. I do. At this time, the adsorption tower 1 is continuously in the regeneration process,
The adsorption tower 3 is in the cleaning exhaust gas adsorption step.
【００２７】電磁弁12, 41, 23, 35, 36を閉じ、吸着塔
1の再生工程、吸着塔 2の洗浄工程を終了後、電磁弁1
1, 22, 42を開け、吸着塔 1は空気吸着工程、吸着塔 2
は分子篩炭素に吸着している酸素ガスを製品酸素ガス回
収路パイプ2bを通し真空ポンプ7でサージタンク 7に導
入する回収工程を行う。この時、吸着塔 3は酸素富化ガ
ス吸着工程にある。Solenoid valves 12, 41, 23, 35, 36 are closed and the adsorption tower
After completing the regeneration process of 1 and the cleaning process of adsorption tower 2, the solenoid valve 1
Open 1, 22, 42, adsorption tower 1 is air adsorption process, adsorption tower 2
Performs a recovery process in which oxygen gas adsorbed on the molecular sieve carbon is introduced into the surge tank 7 by the vacuum pump 7 through the product oxygen gas recovery passage pipe 2b. At this time, the adsorption tower 3 is in the oxygen-enriched gas adsorption step.
【００２８】電磁弁11, 22, 42を閉じ、吸着塔 1の空気
吸着工程、吸着塔 2の回収工程を終了後、電磁弁34開
け、吸着塔 3の排出工程を行う。この時同時に電磁弁23
を開け吸着塔 2の還流工程を行ってもよい。After the solenoid valves 11, 22 and 42 are closed and the air adsorption process of the adsorption tower 1 and the recovery process of the adsorption tower 2 are completed, the solenoid valve 34 is opened and the adsorption tower 3 is discharged. At the same time, the solenoid valve 23
The reflux step of the adsorption tower 2 may be carried out by opening.
【００２９】吸着塔 3の排出工程終了後、電磁弁12, 4
1, 25, 26, 33を開け、吸着塔 1は再生工程を、吸着塔
2は、洗浄工程にある吸着塔 3から排出されるガスを洗
浄排出ガス導入路パイプ3dを通し分子篩炭素に吸着させ
る洗浄排出ガス吸着工程を行う。After the discharge step of the adsorption tower 3, the solenoid valves 12, 4
Open 1, 25, 26, 33, adsorption tower 1 is the regeneration process, adsorption tower
2 performs a cleaning exhaust gas adsorption step of adsorbing the gas discharged from the adsorption tower 3 in the cleaning step onto the molecular sieve carbon through the cleaning exhaust gas introduction passage pipe 3d.
【００３０】吸着塔 1の再生工程、吸着塔 2の洗浄排出
ガス吸着工程終了後、再び吸着塔 1は空気吸着工程、吸
着塔 2は酸素富化ガス吸着工程に移り１サイクルが完了
する。そして、このサイクル操作を繰り返してＰＳＡ装
置を運転することにより連続して高純度の酸素ガスを取
り出すことが出来る。After the adsorption tower 1 regeneration step and the adsorption tower 2 cleaning exhaust gas adsorption step are completed, the adsorption tower 1 again moves to the air adsorption step and the adsorption tower 2 to the oxygen-enriched gas adsorption step, and one cycle is completed. Then, by repeating this cycle operation and operating the PSA apparatus, highly pure oxygen gas can be continuously taken out.
【００３１】[0031]
【発明の効果】本発明の酸素ガスの分離法は、高濃度の
酸素ガスの製造法として用いる事が出来るため、その応
用範囲は多岐にわたる。たとえば、本発明の装置で製造
した酸素濃度90〜95％程度の製品酸素ガスは、排水処理
での曝気用、医療用、その他各種用途に対し安価な酸素
供給源として利用できる。更に、98％以上の高濃度酸素
は、特に溶接，溶断用など高温を必要とする分野で利用
することが出来る。本発明で得られる酸素ガスは、上記
用途以外にも、各種用途に対し酸素ボンベの代替用とし
て用いることが出来る。The method for separating oxygen gas according to the present invention can be used as a method for producing high-concentration oxygen gas, and therefore its application range is wide. For example, the product oxygen gas having an oxygen concentration of about 90 to 95% produced by the apparatus of the present invention can be used as an inexpensive oxygen supply source for aeration in wastewater treatment, medical use, and various other purposes. Furthermore, high concentration oxygen of 98% or more can be utilized in fields requiring high temperature, especially for welding and fusing. The oxygen gas obtained in the present invention can be used as a substitute for an oxygen cylinder for various applications other than the above-mentioned applications.
【００３２】〔測定法〕本発明で使用した分子篩炭素の
ミクロ孔の細孔直径および容積の測定は、全自動ガス吸
着測定装置 (BELSORP28)（日本ベル（株）製）を用いて
モレキュラープローブ法により行った。測定法は、298K
における酸素（分子径 2.8Å），エタン（分子径 4.0
Å），イソブタン（分子径 5.0Å）の 0〜760mmHg にお
ける吸着等温線の測定結果を式(1) ，(2) のDubinin-As
takhov式により整理して、吸着の特性エネルギーＥ，ミ
クロ孔容積Ｗを決定し、細孔径分布ヒストグラムを作成
した。 Ｗ／Ｗ0 ＝ｅｘｐ｛−（Ａ／Ｅ）n ｝ (1) Ａ ＝Ｒ・Ｔ・ｌｎ（Ｐ0 ／Ｐ） (2) ここで、 Ｗ ：平衡圧Ｐにおける吸着量 Ｗ0 ：極限吸着量 Ａ ：吸着ポテンシャル Ｅ ：吸着特性エネルギー Ｒ ：気体定数 Ｔ ：測定温度 Ｐ0 ：飽和蒸気圧 Ｐ ：平衡圧 ｎ ：酸素吸着の場合ｎ＝２、エタン，イソブタン吸着
の場合ｎ＝３である。 また、ゼオライト，分子篩炭素の酸素ガスおよび窒素ガ
スの吸着量は、図２に示す吸着量測定装置により測定し
た。同図において、試料室4(200ml)に3gの試料を入れ、
バルブ11,8を閉じ、2,3 を開けて30分脱気した後、バル
ブ2,3 を閉じ、11を開け、調整室5(200ml)内に酸素ガス
または窒素ガスを送り込み、所定圧(6.00kgf/cm2・ G )
になったところで、バルブ11を閉じ、 3を開け、所定時
間における内部圧力の変化を測定して、酸素ガスおよび
窒素ガスの吸着量を求めた。[Measurement Method] The pore diameter and volume of the micropores of the molecular sieve carbon used in the present invention are measured by a molecular probe method using a fully automatic gas adsorption measuring device (BELSORP28) (manufactured by Bell Japan Ltd.). Went by. The measuring method is 298K
Oxygen (molecular diameter 2.8Å), ethane (molecular diameter 4.0
Å) and isobutane (molecular size 5.0 Å) from 0 to 760 mmHg for adsorption isotherms. The results of Dubinin-As in Eqs.
The characteristic energy E of adsorption and the micropore volume W were determined by arranging by the takhov equation, and a pore size distribution histogram was created. W / W 0 = exp {-(A / E) n } (1) A = R · T · ln (P 0 / P) (2) where, W: adsorption amount at equilibrium pressure P W 0 : ultimate adsorption the amount a: adsorption potential E: adsorption characteristic energy R: gas constant T: measurement temperature P 0: saturated vapor pressure P: equilibrium n: for oxygen adsorption n = 2, ethane, if n = 3 of isobutane adsorption. Further, the adsorption amounts of oxygen gas and nitrogen gas of zeolite and molecular sieve carbon were measured by the adsorption amount measuring device shown in FIG. In the figure, put 3 g of sample in the sample chamber 4 (200 ml),
After closing valves 11 and 8 and opening valves 2 and 3 to degas for 30 minutes, valves 2 and 3 are closed, valve 11 is opened, oxygen gas or nitrogen gas is sent into the adjusting chamber 5 (200 ml), and the specified pressure ( 6.00kgf / cm 2・ G)
At that point, the valve 11 was closed, the valve 3 was opened, and the change in internal pressure during a predetermined time was measured to determine the adsorption amounts of oxygen gas and nitrogen gas.
【００３３】以下、実施例を挙げて具体的に測定する。Hereinafter, specific measurements will be made with reference to examples.
実施例１ まず、特開平1-61306 号公報に記載の方法で分子篩炭素
を得た。この分子篩炭素1g当たりの酸素および窒素の吸
着量は、24℃において吸着開始 1分後で酸素が18.7mg/g
（吸着圧2.612kgf/cm2・G ），窒素が1.5mg/g （吸着圧
2.705kgf/cm2・G ）、酸素の平衡吸着量が26.0mg/g（吸
着圧2.572kgf/cm2・G ）であった。また、この分子篩炭
素1g当たりの細孔容積は、0.3ml/g であった。またゼオ
ライトはゼオラムＡ−５（東ソー（株）製，Ca-A型ゼオ
ライト）を使用した。このゼオライト1g当たりの酸素お
よび窒素の平衡吸着量は、24℃において酸素が13.2mg/g
（吸着圧2.642kgf/cm2・G ），窒素が27.8mg/g（吸着圧
2.542kgf/cm2・G ）であった。この分子篩炭素を図１に
示すPSA 装置の吸着塔２および３（内径53.5mmφ，高さ
800mm ) に、ゼオライトを吸着塔１（内径53.5mmφ，高
さ1200mm）に充填し、表１に示す運転サイクル及び操作
時間で運転した。Example 1 First, molecular sieve carbon was obtained by the method described in JP-A-1-61306. The amount of oxygen and nitrogen adsorbed per 1 g of carbon of this molecular sieve was 18.7 mg / g of oxygen at 1 minute after the start of adsorption at 24 ° C.
(Adsorption pressure 2.612 kgf / cm 2 · G), Nitrogen 1.5 mg / g (Adsorption pressure
2.705 kgf / cm 2 · G), and the equilibrium adsorption amount of oxygen was 26.0 mg / g (adsorption pressure 2.572 kgf / cm 2 · G). In addition, the pore volume per 1 g of this molecular sieve carbon was 0.3 ml / g. Zeolum A-5 (Tosoh Corp. Ca-A type zeolite) was used as the zeolite. The equilibrium adsorption amount of oxygen and nitrogen per 1 g of this zeolite is 13.2 mg / g of oxygen at 24 ° C.
(Adsorption pressure 2.642kgf / cm 2 · G), Nitrogen 27.8mg / g (Adsorption pressure
It was 2.542 kgf / cm 2 · G). This molecular sieve carbon is used for the adsorption towers 2 and 3 of the PSA device shown in Fig.
800 mm 2) was filled with zeolite in an adsorption tower 1 (inner diameter 53.5 mmφ, height 1200 mm), and operated in the operation cycle and operation time shown in Table 1.
【表１】 この時、空気吸着工程における吸着塔内圧力は3kgf/cm2
・G ，酸素富化ガス吸着工程における吸着塔内圧力は1k
gf/cm2・G ，再生工程および回収工程における減圧度は
50torr，原料空気供給量は15Nl/min，製品酸素ガス取出
量を1.0 Nl/min，洗浄ガス流量を0.5 Nl/min，洗浄工程
における塔内圧力を0.5kgf/cm2・G とした。この結果得
られた製品ガスの酸素濃度，収率を表２に示す。[Table 1] At this time, the pressure in the adsorption tower during the air adsorption process was 3 kgf / cm 2
・ In the adsorption process of G and oxygen enriched gas, the pressure in the adsorption tower is 1k
gf / cm 2 · G, the degree of vacuum in the regeneration process and recovery process
50 torr, feed air amount was 15 Nl / min, product oxygen gas extraction rate was 1.0 Nl / min, cleaning gas flow rate was 0.5 Nl / min, and column pressure in the cleaning process was 0.5 kgf / cm 2 · G. Table 2 shows the oxygen concentration and the yield of the product gas obtained as a result.
【表２】 ここで、製品酸素ガスの収率Ｙ（％）は次式により求め
た。 Ｙ（％）＝｛製品酸素ガス取出量(Nl/min)×製品酸素ガ
ス中の酸素濃度（％）｝／｛原料空気供給量(Nl/min)×
0.2095｝ 本実施例により実験 2〜6 では、濃度98％以上の製品酸
素ガスが収率31％以上で得られた。実験 1では空気吸着
時間が短いため、また実験 7,8では空気吸着時間が長す
ぎるため酸素濃度，収率とも低くなった。[Table 2] Here, the product oxygen gas yield Y (%) was obtained by the following equation. Y (%) = {product oxygen gas extraction amount (Nl / min) x oxygen concentration in product oxygen gas (%)} / {raw material air supply amount (Nl / min) x
0.2095} According to this example, in Experiments 2 to 6, product oxygen gas having a concentration of 98% or more was obtained with a yield of 31% or more. In Experiment 1, the air adsorption time was short, and in Experiments 7 and 8, the air adsorption time was too long, and the oxygen concentration and yield were low.
【００３４】実施例２ 実施例１と同様に分子篩炭素とゼオライトを図１に示す
PSA 装置に充填し、吸着塔 1の再生工程および吸着塔
2,3の回収工程における減圧度を表３の如く設定し、そ
の他の条件は実施例１の実験 5と同一として実験を行っ
た。この結果得られた製品酸素ガスの濃度および収率を
合わせて表３に示す。Example 2 As in Example 1, molecular sieve carbon and zeolite are shown in FIG.
The PSA device is filled and the adsorption tower 1 regeneration process and adsorption tower
The degree of pressure reduction in the recovery steps of 2 and 3 was set as shown in Table 3, and the other conditions were the same as Experiment 5 of Example 1 for the experiment. The resulting product oxygen gas concentration and yield are shown in Table 3 together.
【表３】 本実施例により再生工程および回収工程における塔内圧
力が低くなるほど酸素濃度および収率は向上した。[Table 3] According to this example, the lower the column pressure in the regeneration step and the recovery step, the higher the oxygen concentration and the yield.
【００３５】実施例３ 実施例１と同様に分子篩炭素とゼオライトを図１に示す
PSA 装置に充填し、PSA 装置の運転条件を洗浄ガス流量
を表４に示した条件で、その他の条件は実施例１の実験
5と同一として実験を行った。この結果得られた製品酸
素ガスの濃度および収率を合わせて表４に示す。Example 3 As in Example 1, molecular sieve carbon and zeolite are shown in FIG.
The PSA device was filled with the PSA device, and the operating conditions of the PSA device were as shown in Table 4 for the cleaning gas flow rate.
The experiment was performed as the same as 5. Table 4 shows the concentration and yield of the product oxygen gas obtained as a result.
【表４】 ここで、実験19,20 では製品酸素ガス取出量をそれぞれ
0.95Nl/min,0.9Nl/minとした。本実施例により実験14〜
19では濃度94％以上の製品酸素ガスが収率30％以上で得
られた。実験13では洗浄ガス流量が少ないため製品酸素
濃度が低くなり、また実験20では、製品酸素流量が 0.9
Nl/minしか確保できず収率が低くなった。[Table 4] Here, in Experiments 19 and 20, the product oxygen gas extraction amount was
The values were 0.95 Nl / min and 0.9 Nl / min. Experiment 14-
In 19, product oxygen gas with a concentration of 94% or more was obtained with a yield of 30% or more. In Experiment 13, the product oxygen concentration was low because the cleaning gas flow rate was low, and in Experiment 20, the product oxygen flow rate was 0.9.
Only Nl / min could be secured and the yield was low.
【図１】本発明で使用した PSA試験装置の概略図。FIG. 1 is a schematic diagram of a PSA test apparatus used in the present invention.
【図２】本発明で使用した窒素，酸素の吸着量測定装置
の概略図。FIG. 2 is a schematic diagram of a nitrogen and oxygen adsorption amount measuring device used in the present invention.
1,2,3,4 ─吸着塔 4 ─サージタンク 5 ─空気圧縮機 6 ─エアードライヤー 7 ─真空ポンプ 11〜13, 21〜26, 31〜36,41,42─電磁弁 1a─原料空気供給路パイプ 2a,3a ─酸素富化ガス供給路パイプ 2b,3b ─製品酸素ガス回収路パイプ 2c,3c ─製品酸素ガス導入路パイプ 2d,3d ─洗浄排出ガス導入路パイプ 2e,3e ─排出路パイプ 102 ─真空ポンプ 102,103,108,111,112,113 ─バルブ 114 ─試料室 115 ─調整室 116,117 ─圧力センサー 119 ─記録計 110 ─圧力計 114,115 ─ガスレギュレーター 1,2,3,4 ─Adsorption tower 4 ─Surge tank 5 ─Air compressor 6 ─Air dryer 7 ─Vacuum pump 11〜13, 21〜26, 31〜36,41,42 ─ Solenoid valve 1a ─ Raw air supply Pipe 2a, 3a ─ Oxygen enriched gas supply pipe 2b, 3b ─ Product oxygen gas recovery pipe 2c, 3c ─ Product oxygen gas introduction pipe 2d, 3d ─ Cleaning exhaust gas introduction pipe 2e, 3e ─ Exhaust pipe 102 --Vacuum pump 102,103,108,111,112,113 --Valve 114 --Sample chamber 115 --Adjustment chamber 116,117 --Pressure sensor 119 --Recorder 110 --Pressure gauge 114,115 --Gas regulator
Claims (1)
装置において、１塔にはゼオライト、他の２塔には分子
篩炭素を充填し、この圧力スイング吸着装置に加圧空気
を供給して高純度酸素ガスを得ることを特徴とする酸素
ガスの分離法1. In a pressure swing adsorption apparatus comprising three adsorption towers, one tower is filled with zeolite and the other two towers are filled with molecular sieve carbon, and pressurized air is supplied to the pressure swing adsorption apparatus to increase the pressure. Oxygen gas separation method characterized by obtaining pure oxygen gas
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6331905A JPH08165104A (en) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | Separation of high purity hydrogen gas |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6331905A JPH08165104A (en) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | Separation of high purity hydrogen gas |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08165104A true JPH08165104A (en) | 1996-06-25 |
Family
ID=18248950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6331905A Pending JPH08165104A (en) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | Separation of high purity hydrogen gas |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08165104A (en) |
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