JP4495356B2

JP4495356B2 - Pressure fluctuation adsorption type oxygen production apparatus and method

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Publication number: JP4495356B2
Application number: JP2001010549A
Authority: JP
Inventors: 公夫飯野; 伸明小林; 章森
Original assignee: Nippon Sanso Holdings Corp
Current assignee: Nippon Sanso Holdings Corp
Priority date: 2001-01-18
Filing date: 2001-01-18
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2021-01-18
Also published as: JP2002210320A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気を原料とし、酸素と窒素とを分離して酸素富化ガス又は窒素を製品として取り出す圧力変動吸着式酸素製造装置に関し、特に、酸素製造装置のエネルギーの消費を削減する方法及び装置に関する。更に、エネルギー系の循環によるトータル省エネルギーを達成せしめる酸素製造装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧力変動吸着式（Ｐressure Ｓwing Ａdsorption、以下「ＰＳＡ式」と略記する）ガス分離方法が混合ガスの分離に広く使用されている。空気から酸素に富むガスを分離するＰＳＡ式ガス分離方法は、一般に加圧した空気を吸着剤と接触せしめて、酸素以外の易吸着性成分を選択的に吸着させ、比較的吸着し難い酸素に富むガスを製品ガスとして取り出す吸着工程と、酸素以外易吸着性成分を吸着した吸着剤を大気圧又は大気圧以下に減圧し、酸素以外の易吸着性成分を吸着剤から脱着させて吸着剤を再生する再生工程とを主要な工程として繰り返して運転操作して酸素富化ガス（以下これを含めて「酸素」と称す）を分離採取する方法である。吸着筒は、製品酸素ガスを連続的に発生させるために複数個とするのが一般的であり、吸着剤としては、合成ゼオライトが用いられる。
【０００３】
又、近年、省エネルギーおよび地球環境問題の観点から酸素燃焼技術に関する関心が高まり、酸素の有効活用に伴いこの分野への酸素ガスの供給需要が増大してきている。一方、酸素ガスの供給設備もまた深冷分離や吸着分離の技術革新が進み、以前より安価な酸素が供給可能になり工業的にも導入が進みつつある。しかし、酸素製造装置における圧力変動吸着式分離方法の場合、吸着剤の再生のために真空ポンプが使用され、その駆動のために必要な電力消費原単位は０.３８kＷｈ／Ｎｍ³程度である。したがって、電気代は依然として酸素製造コストの大部分をしめ、電気代のコスト寄与率が大きいために酸素ガスのコスト低減を阻害していた。
【０００４】
また、燃焼に純酸素を使用する場合、空気燃焼に比べて燃焼に寄与しない窒素含まれないため燃焼プロセスから持ち出されるエネルギー損失がなく、有効熱利用率が高いため、従来は廃熱回収設備を設置していなかった。しかし、プロセス全体の省エネルギーの観点から酸素燃焼設備の下流に廃熱回収設備を設置し、そこで発生させたスチームを利用する方法が考えられる。例えば、ＥＰ−０８６４３５１Ａ2公報には、圧力変動吸着分離法の吸着筒の再生に使用する真空ポンプに代えて、スチームエジェクターを利用した方式が開示されている。
【０００５】
しかしながら、このＥＰ−０８６４３５１Ａ2公報に開示された方式の場合、酸素燃焼設備で使用する酸素量を供給するための酸素供給設備の吸着筒の再生に必要な所要仕事量を、下流の廃熱回収設備で発生するスチーム条件によって満足させられない場合には、付加的にスチームを発生させねばならず、そのための設備および燃料が必要であり、結果として酸素コスト低減およびプロセス全体の省エネルギーに結びつかない場合があった。更に又、下流プロセスでスチームを使用する場合にも、ＥＰ−０８６４３５１Ａ2公報に開示された方式の方法では、酸素供給設備の吸着筒の再生に必要な所要仕事量を、下流の廃熱回収設備で発生するスチーム条件によって満足させられない場合が生じる等の不都合があった。
【０００６】
又、現在、ＰＳＡ式酸素製造装置としては、吸着筒を２筒設備した方式が主流となり、真空ポンプを使用して吸着再生をする場合、吸着工程より排気再生工程への切換時における真空ポンプの負荷変動が非常に大きく、しかもその富化変動が数十秒で変動するためにエジェクター方式の場合にはそれに追従させることが非常に困難であった。更に、酸素燃焼設備の負荷変動が存在する場合、発生するスチーム条件はそれに伴って変動し、その条件で酸素製造装置に追従させなければならず、上記したＥＰ−０８６４３５１Ａ2公報に開示された方法では追従性に問題があった。
なお、燃焼装置での廃熱利用として、ボイラーにより発生せしめたスチームで、スチームタービンを駆動して発電機にて電気に変換することは知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、ＰＳＡ式気体分離装置用の真空ポンプの如き回転機をスチームタービンで直接駆動すること、特に負荷変動の大きい真空ポンプをスチームタービンで直接駆動することは、回転数制御機器部が追従できないという不都合があった。又一方、ＰＳＡ式による酸素製造装置において動力消費変動を見極めて、有効利用する方法として、酸素供給側と酸素使用側とで相互にエネルギー技術を有効に活用し合う試みもなかった。更に、ＰＳＡが加圧吸着工程−減圧再生工程と、その工程の切換による動力変動が激しく（約１分毎に起こる）、この激しい動力変動はＰＳＡ装置の本質的な欠点と考えられ、これを解決するための改善策はないという認識があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、酸素ガスを有効活用する酸素燃焼装置等に支燃性ガスとして供給する、酸素又は酸素富化空気を用いた燃焼により発生する廃熱を有効利用する廃熱ボイラーにより発生させた安価なスチームの利用と、通常の電力を結合併用せしめることによって、酸素ガス製造供給側のＰＳＡ式酸素製造装置に使用される真空ポンプの負荷変動に良く追従させて、消費電力を削減することを可能にしたＰＳＡ式酸素製造装置及びその方法を提供することを課題としたものである。そして、ＰＳＡ式酸素製造装置にて製造した酸素を燃焼効率の高い酸素燃焼設備に供給することによりトータルのエネルギーを削減するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するため、以下に記載する如き手段を講じた。
請求項１に係わる発明は、空気を加圧供給する圧縮機と、該圧縮機にその一端が連設された吸着剤が充填してなる吸着筒を少なくとも一筒と、該吸着筒の他端に配設された酸素導出管路と、前記吸着筒の一端側に配設した再生工程の排気用の真空ポンプ、及びこれらを連結する管路、弁等を配設してなり、吸着工程、再生工程の工程の切換えの弁操作と圧力を調整して、空気を吸着筒に導入して酸素を精製分離する圧力変動吸着式酸素製造装置であって、前記再生工程の排気用の真空ポンプが、スチームにより回転駆動するスチームタービンと電気入出力切換可能な誘導電動機との併用で回転駆動せしめるタンデム型動力供給装置と連結してなることを特徴とする圧力変動吸着式酸素製造装置としたものである。
請求項２に係わる発明として、前記圧力変動吸着式酸素製造装置が、酸素発生能力が等しくした複数組の圧力変動吸着式酸素製造装置を配設してなるとともに、複数組の圧力変動吸着式酸素製造装置のそれぞれに付設される真空ポンプに対して共用する１台の前記タンデム型動力供給装置とを備えたことを特徴とする請求項１記載の圧力変動吸着式酸素製造装置としたものである。
【００１０】
請求項３に係わる発明は、原料空気を加圧し、少なくとも１筒からなる吸着筒に導入し、該吸着筒に充填された吸着剤により、主に水、炭酸ガス、及び窒素等の易吸着性成分を吸着除去し、難吸着性の酸素を製品とするとともに、吸着剤に吸着された易吸着性成分の前記吸着物質を脱着するための真空ポンプを、スチームタービンによる回転駆動と電気入出力切換可能な誘導電動機による回転駆動との併用によるタンデム型動力供給方法により駆動することを特徴とする圧力変動吸着式酸素製造方法としたものである。
請求項４に係わる発明は、前記圧力変動吸着式酸素製造装置として、酸素発生能力が等しくした圧力変動吸着式酸素製造装置を複数組配設し、該複数組の圧力変動吸着式酸素製造装置の各真空ポンプに、前記タンデム型動力供給方法を使った１台の動力供給設備を使って駆動動力を供給することを特徴とする請求項３記載の圧力変動吸着式酸素製造方法としたものである。
請求項５に係わる発明として、前記請求項３又は４における真空ポンプを駆動するタンデム型動力供給方法が、需要変動による動力変動が及ばない範囲にスチームによるスチームタービンでの回転駆動を使用し、需要変動による動力変動が生じる範囲に電気入出力切り換え可能な誘導電動機を使用するようにしたことを特徴と圧力変動吸着式酸素製造方法としたものである。
請求項６に係わる発明として、酸素発生能力が等しくなるように分割した複数の前記圧力変動吸着式酸素製造装置に対して前記タンデム型動力供給方法による１台の動力供給設備で動力供給するに際して、複数の前記圧力変動吸着式酸素製造装置それぞれに付設された真空ポンプを、吸着工程−再生工程の運転周期を複数装置数分の１だけずらした周期に合わせて、それぞれ運転することを特徴とする請求項４記載の圧力変動吸着式酸素製造方法としたものである。
【００１１】
請求項７に係わる発明として、スチームタービンと誘導電動機との併用によるタンデム型動力供給方法にて駆動する真空ポンプを備えた圧力変動吸着式酸素製造装置と、電気にて駆動する真空ポンプを備えた圧力変動吸着式酸素製造装置を同時に運転する方法であって、前記タンデム型動力供給方法によって駆動する真空ポンプを備えた圧力変動吸着式酸素製造装置のスチームタービンによる真空ポンプの最大駆動力発生時と、電気で駆動する真空ポンプを備えた圧力変動吸着式酸素製造装置の真空ポンプ最大負荷発生時とを同期させて運転することを特徴とした圧力変動吸着式酸素製造方法としたものである。
請求項８に係わる発明として、スチームタービンと誘導電動機との併用によるタンデム型動力供給方法にて駆動する真空ポンプを備えた圧力変動吸着式酸素製造装置と、電気にて駆動する真空ポンプを備えた圧力変動吸着式酸素製造装置を同時に運転する方法であって、前記タンデム型動力供給方法によって駆動する真空ポンプを備えた圧力変動吸着式酸素製造装置は常に１００％定格で運転を行い、需要変動による製品酸素の製造量の増減を電気駆動による真空ポンプを備えた圧力変動吸着式酸素製造装置にて調整して運転を行うことを特徴とする圧力変動吸着式酸素製造方法としたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の圧力変動吸着式（ＰＳＡ式）酸素製造装置の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
図１は本発明のＰＳＡ式酸素製造装置の第１の実施の形態を説明するための系統概略図である。図１においては、吸着剤が充填されている吸着筒Ａ及びＢの２筒が設備されているＰＳＡ式酸素製造装置装置の例について説明する。
【００１３】
まず、この第１の実施形態のＰＳＡ式酸素製造装置装置１０１では、吸着筒Ａが吸着工程にあって、吸着筒がＢが再生工程にある状態とする。吸着工程にある吸着筒Ａには、弁２ａ、弁３ａを開いて、原料空気Ｒを圧縮機１で所定の圧力ｐに加圧し、管路Ｌ0、管路Ｌ1aより弁２ａを経て管路Ｌ2aより吸着筒Ａ内に供給される。原料空気中の窒素（Ｎ₂）は、吸着筒Ａ内に充填された吸着剤Ｘに優先的に吸着され、吸着筒Ａの導出口Ａ2に向かって難吸着成分である酸素（Ｏ₂）が濃縮されて流れる。そして酸素（Ｏ₂）に富むガスは導出管Ｌ3a、弁３ａを経て管路Ｌ4aより管路Ｌ5を介して製品貯槽４に充填され貯えられる。そして、適宜調節弁５を介して供給管路Ｌ6によって使用先へ送られる（吸着筒Ａの吸着工程）。
【００１４】
又同時に、前工程で吸着工程にあった他方の吸着筒Ｂは再生工程にあって、製品酸素ガス（Ｏ₂）の一部が製品貯槽４より管路Ｌ5より分岐した管路Ｌ7、弁６、弁７、流量計８を通って、管路Ｌ8bより弁９ｂを介して導出管Ｌ3bを流通して吸着筒Ｂの導出口Ｂ2から吸着筒Ｂに導入される。そして製品酸素ガス（Ｏ₂）の一部は、吸着筒Ｂを吸着工程時の原料空気Ｒの流れと対向流方向に流通し、吸着筒Ｂの導入口Ｂ１より流出し管路Ｌ2b、管路Ｌ9bを介して弁１０ｂを通り管路Ｌ10から真空ポンプ１１により吸引され、管路Ｌ11より排出される。この間吸着筒Ｂからは、前工程の吸着工程で吸着剤Ｘに吸着された易吸着成分窒素（Ｎ₂）を脱着して、これを同伴して排出される（吸着筒Ｂのパージ排気工程）。そして吸着筒Ｂ内の窒素が所定の値以下に排除されたら、弁９ｂ及び弁１０ｂを閉じて、吸着筒Ｂのパージ排気工程を終了する。
【００１５】
そして、この間、前記吸着筒Ａでは吸着工程の進行に従い、吸着筒Ａでの窒素の吸着前線が吸着筒Ａの導出口Ａ2に向かって進み、該導出口Ａ2より導出される製品酸素（Ｏ₂）の濃度が決められた値より低下し始めたら、弁２ａ、弁３ａを閉じて、原料空気Ｒの供給を絶ち、吸着工程が打ち切られる。そして、吸着筒Ａの導出口Ａ2端と吸着筒Ｂの導出口Ｂ2端とを連結している弁１２ａ、弁１２ｂを開状態にして、管路Ｌ12を介して吸着筒Ａと吸着筒Ｂとを連結し、吸着筒Ａの高圧な酸素含有気体を低い圧力状態にある吸着筒Ｂに流入せしめて、吸着筒Ａと吸着筒Ｂとを等圧にする均圧操作が行われる（均圧工程）。
【００１６】
引き続き、吸着筒Ａでは、吸着筒Ａの導入口Ａ1側の弁１０ａを開状態にして、ほぼ大気圧まで自然放出する排気工程が開始される。そして更に、吸着筒Ａ内の吸着剤に吸着した易吸着性成分の窒素ガスは、弁１０ａ、管路Ｌ9a、管路Ｌ10を介して真空ポンプ１１により吸引排気され、減圧により吸着剤に吸着されていた窒素が脱着して大気に放出される（吸着筒Ａの再生工程）。
【００１７】
続いて吸着筒Ａは、製品酸素ガス（Ｏ₂）の一部が製品貯槽４より管路Ｌ5より分岐した管路Ｌ7、弁６、弁７、流量計８を通って、管路Ｌ8aより弁９ａを介して導出管Ｌ3aを流通して吸着筒Ａの導出口Ａ2から吸着筒Ａに導入される。そして製品酸素ガス（Ｏ₂）の一部は、吸着筒Ａを吸着工程時の原料空気Ｒの流れと対向流方向に流通し、吸着筒Ａの導入口Ａ１より流出し管路Ｌ2a、管路Ｌ9aを介して弁１０ａを通り管路Ｌ10から真空ポンプ１１により吸引され、管路Ｌ11より排出される。この間吸着筒Ｂからは、前工程の吸着工程で吸着剤Ｘに吸着された易吸着成分窒素（Ｎ₂）を脱着して、これを同伴して排出される（吸着筒Ａのパージ排気工程）。そして吸着筒Ｂ内の窒素が所定の値以下に排除されたら、弁９ｂ及び弁１０ｂを閉じて、吸着筒Ａのパージ排気工程を終了する。
【００１８】
この間、前記均圧工程を終了した他方の吸着筒Ｂは、筒下部の導入口Ｂ1から圧縮機１で所定の圧力に加圧された原料空気Ｒが、管路Ｌ0、管路Ｌ1b、弁２ｂを経て、管路Ｌ2bより吸着筒Ｂ内に供給すると共に、製品貯槽４から製品酸素ガス（Ｏ₂）の一部を管路Ｌ7、弁６、弁７、流量計８を通って、管路Ｌ8bより弁９ｂを介して導出管Ｌ3bを流通して吸着筒Ｂの導出口Ｂ2から吸着筒Ｂに導入して、吸着筒Ｂの圧力を吸着工程に沿った圧力まで高める（吸着筒Ｂの加圧工程）。そして、所定の圧力に達したら弁６、弁７、弁９ｂを閉じて、製品酸素の一部の供給を停止する。そして、原料空気Ｒを、圧縮機１で加圧して、管路Ｌ0、管路Ｌ1b、弁２ｂ、管路Ｌ2bを経て導入口Ｂ1より吸着筒Ｂ内に供給し、導出口Ｂ2より酸素（Ｏ₂）に富むガスを導出し、導出管Ｌ3a、弁３ｂを経て管路Ｌ4bより管路Ｌ5を介して製品貯槽４に供給して貯える。そして、適宜調節弁５を介して供給管路Ｌ6によって使用先へ送られる（吸着筒Ｂの吸着工程）。
【００１９】
このようにして、本発明のＰＳＡ式酸素製造装置は、以後これらの２筒の吸着筒Ａ及び吸着筒Ｂは、それぞれ［吸着工程］−［再生工程（排気工程−パージ工程−均圧化工程−加圧工程）］からなる工程の周期をずらすように弁の開閉操作をして、工程を順次切り換えて運転して、連続的に製品酸素を得るようにする方法である。
なお、各吸着筒Ａ、Ｂにおいて作用が共通する弁には、同一数字にａ，ｂの添字を付してこれらの説明は省略する。また、ここには２筒式の例を挙げて説明したが、３筒式でも、１筒式でも本法が適用できることは言うまでもない。
【００２０】
上記した如き装置系統と、工程を有するＰＳＡ式酸素製造装置での再生工程における排気、パージ工程で使用される真空ポンプ１１の運転状態を調査確認すると、図２に示すような動力負荷変動曲線が得られる。図２中横軸に経時時間（秒）、縦軸に相対的動力負荷（−）を示すものである。
図２で明らかなように、このような動力負荷の変動が激しく、これに追従して真空ポンプ１１を運転可能にするため、本発明の第１の実施の形態では、真空ポンプ１１を駆動するための駆動装置とし、管路Ｌ13より供給されるスチームＳにより駆動するスチームタービン１３と連結せしめて、スチームタービン１３の回転駆動で真空ポンプ１１を直接駆度せしめるような機構にすると共に、電気による誘導電動機１４での駆動機構の回転軸を共軸にして結合せしめたタンデム型動力供給装置１６を採用したものである。
【００２１】
これを図１に基づいて説明する。即ち、管路Ｌ13より供給されるスチームＳで回転動力を発生させる例えば復水式のスチームタービン１３の回転軸を真空ポンプ１１の回転軸に連結すると共に、電気誘導電動機１４の回転軸を前記スチームタービン１３の回転軸にクラッチ機構１５を介して結合せしめたタンデム型動力供給装置１６を真空ポンプ１１の駆動手段としたものである。
【００２２】
そして、真空ポンプ１１を駆動するための動力が、スチームタービン１３による発生回転動力を上回り、動力不足が発生した場合には、電気動力のハイブリット駆動が可能な誘導電動機１４を補充駆動せしめるようにする。一方スチームタービン１３の発生回転動力が、真空ポンプ１１を駆動せしめるのに必要な動力以上の動力発生して、余剰動力が発生した場合には余剰動力で誘導電動機１４を回転せしめて、電気として発電せしめて、電力を他の設備に供給するようにして、供給動力の安定化と、余剰動力の有効利用を図ることができる。
【００２３】
なお、上記該スチームタービン１３と電気入出力可能な誘導電動機１４とを結合しているクラッチ機構１５は省略することもできる。
又、ＰＳＡ式酸素製造装置の需要変動に対して、需要変動による動力変動が及ばない範囲を定常状態として、これをベースロードとして真空ポンプ１１の駆動をスチームタービン１３による駆動範囲とし、需要変動による動力変動が及ぶ範囲の真空ポンプ１１の駆動を、負荷調節が容易な誘導電動機１４による駆動範囲とすることにより、極めて効率的、かつ安定した状態で真空ポンプ１１を駆動することが出来る。
【００２４】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態を図３にその系統概略図を図示して説明する。この第２の実施の形態のＰＳＡ式酸素製造装置２０１は、上記した第１の実施の形態で説明したＰＳＡ式酸素製造装置１０１を１０１-1（Ｎo.1装置）、１０１-2（Ｎo.2装置）と複数基を並列にして連結して設けたものである。なお、図３中の符号は、図１に付した符号と共通する符号はいずれも同一機能を有する機器を示し、詳細な説明は省略する。そして、同一機能を有する機器のうち、並設された酸素製造装置のいずれかに設備されている機器であるかを明確にする必要がある場合は、同一符号に下付数字-1、-2を付して区別して、理解を容易にするようにした。
【００２５】
この第２の実施の形態においては、複数のＰＳＡ式酸素製造装置１０１-1（Ｎo.1装置）、１０１-2（Ｎo.2装置）に対して、それぞれに設備した真空ポンプ１１-1、１１-2を駆動するための駆動源として、１台のスチームタービン１３と電気入出力可能な誘導電動機１４との併用によるタンデム型動力供給装置１６を使って駆動するように構成したものである。この図３には２基のＰＳＡ式酸素製造装置１０１-1（Ｎo.1装置）、１０１-2（Ｎo.2装置）を並設した例を示したが、並設する台数の制限はなく、何台でも組み合わせてもよい。
【００２６】
このような、第２の実施形態のような２台のＰＳＡ式酸素製造装置１０１-1（Ｎo.1装置）、１０１-2（Ｎo.2装置）を並設する場合は、酸素製品の発生能力が等しくなるように２分し、ＰＳＡ式酸素製造装置の運転周期を２分の１だけ周期をずらして運転すると、図４に示す如き各真空ポンプの動力負荷変動となる。即ち、図中横軸に経時時間（秒）、縦軸に相対的な動力負荷変動（−）を示したものであり、そして符号（イ）は真空ポンプ１１-1の動力負荷変動であり、符号（ロ）は１／２周期運転をずらした他方のＰＳＡ式酸素製造装置１０１-2（Ｎo.2装置）の真空ポンプ１１-2の動力負荷変動であり、それぞれのＰＳＡ式酸素製造装置１０１-1（Ｎo.1装置）、１０１-2（Ｎo.2装置）に設けられた真空ポンプ１１-1、11-2による動力負荷変動の総合的な動力負荷変動［（イ）＋（ロ）］は軽減され、スチームタービン１３をベース動力にする部分が増えるとともに、電気で駆動する範囲を減少させることができる。従って、需要変動に対する動力源の追従性が向上し、動力の無駄がなくなる。
【００２７】
［第３の実施の形態］
次に、第３の実施の形態を、図５にその系統概略図を図示して説明する。図５において図４と共通する符号はいずれも同一機能を有する機器を示し、詳細な説明は省略する。そして、同一機能を有する機器のうち、並設された酸素製造装置のいずれかに設備されている機器であるかを明確にする必要がある場合は、同一符号に下付数字-1、-2を付して区別して、理解を容易にするようにした。
【００２８】
この第３の実施の形態のＰＳＡ式酸素製造装置３０１は、図５で明らかなように、上記した図４に図示した第２の実施の形態のＰＳＡ式酸素製造装置２０１と同様に、複数のＰＳＡ式酸素製造装置１０１-1（Ｎo.1装置）、１０１-2（Ｎo.2装置）を並列にして連結して設けた点で、上記第２の実施の形態と共通する。しかし、第２の実施の形態のＰＳＡ式酸素製造装置２０１との大きな差異は、並設されたＰＳＡ式酸素製造装置１０１-1（Ｎo.1装置）、１０１-2（Ｎo.2装置）のそれぞれに配設された真空ポンプ１１-1、１１-2を駆動するための駆動源を、一方の真空ポンプ１１-1をスチームタービン１３と誘導電動機１４とが共軸にして連結されるタンデム型動力供給装置１６にて駆動し、他方の真空ポンプ１１-2を電気による電動機３１で駆動するようにしたものであり、この点に第３の実施の形態のＰＳＡ式酸素製造装置３０１の大きな特徴がある。
【００２９】
そして、この第３の実施の形態のＰＳＡ式酸素製造装置３０１での運転方法においては、タンデム型動力供給装置１６を備えるＰＳＡ式酸素製造装置１０１-1（Ｎo.1装置）の最大電力発生時と、電気電動機３１で駆動するＰＳＡ式酸素製造装置１０１-2（Ｎo.2装置）の真空ポンプ１１-2の最大負荷発生時とを同期させて運転することにより、その動力のピークを相殺し、軽減し、動力活用消費を安定化することができる。
又、減量運転を行う際にタンデム型動力供給装置１６を備えるＰＳＡ式酸素製造装置１０１-1（Ｎo.1装置）は常に１００％定格運転を行わしめ、電気電動機３１で駆動する真空ポンプ１１-2を備えるＰＳＡ式酸素製造装置１０１-2（Ｎo.2装置）にて不足製品量に対応した減量運転を行うことにより、スチーム消費を安定化するとともに、発電した電力を有効に消費することができる。
【００３０】
［第４の実施の形態］
更に、本発明のＰＳＡ式酸素製造装置の第４の実施形態を、図６に図示した系統概略図を参照して説明する。
この第４の実施の形態では、ＰＳＡ式酸素製造装置４０１で製造された酸素ガス（Ｏ2）を酸素燃焼装置４００に供給して使用し、この使用で発生する廃熱を利用してスチームタービンを駆動して、これにより前記ＰＳＡ式酸素製造装置４０１に付設されている真空ポンプ５５を駆動操作する実施の形態の一例を説明するものである。
【００３１】
図６において、ＰＳＡ式酸素製造装置４０１は窒素を選択的に吸着する吸着材Ｘを充填した吸着筒Ａ及びＢの２筒よりなり、これらの吸着筒Ａ、Ｂは一方が吸着筒が吸着工程にあり、他方は再生工程にあるよう、順次管路に備えられている弁を切り換え操作して運転される。例えば吸着筒Ａが吸着工程にあって、吸着筒Ｂが再生工程にある例について説明する。
【００３２】
吸着工程にある吸着筒Ａには原料空気Ｒが圧縮機４１で加圧して供給導入されている。そして吸着筒Ａに導入された空気は、該吸着筒Ａに充填されている吸着剤Ｘに易吸着成分である窒素が選択的に吸着され、難吸着成分である酸素富化ガス（Ｏ2）が管路４２より導出され酸素圧縮機４３に導入される。そして、該酸素圧縮機４３に導入された酸素富化ガス（Ｏ₂）は、該圧縮機４３で使用に供せられる所定の圧力に圧縮した後、アキュムレーター４４を経て管路４５から酸素燃焼装置４００に支燃性ガスとして供給される。そして、酸素燃焼装置４００に別途燃料タンク４６から管路４７を介して供給される重油等の燃料Ｆの燃焼を支燃して、高燃焼エネルギーを発生して、難燃物を効率的に燃焼せしめたり、高溶融温度の物質を効率よく溶融せしめたりするために有効に使用される。
【００３３】
更に、酸素燃焼装置４００からの高温の廃ガスＥGは廃ガスボイラー４８に送られスチームＳを発生させた後、管路４９から導出される。一方廃ガスボイラー４８で発生せしめたスチームＳは管路５０により例えば復水式のスチームタービン５１に導入され、動力を発生した後復水し、管路５２を経て純水タンク５３に返送される。スチーム用の純水Ｗは純水タンク５３から管路５４にて廃ガスボイラー４８に供給される。そして、前記スチームタービン５１を駆動して発生した回転動力は、再生工程にある吸着筒Ｂの排気に使用する真空ポンプ５５の回転駆動に供せられる。なお、符号５６はスチームタービン５１と共軸に連結している誘導電動機であり、これらでタンデム型動力供給装置を形成している。
【００３４】
このように、第４の実施の形態の如く本発明のＰＳＡ式酸素製造装置４０１を酸素燃焼装置４００とを有機的に結合することにより、より合理的な、より効率的なシステムとすることができる。なお、この実施の形態では復水式のスチームタービンを使用した例について説明したが、背圧式のスチームタービンを使用してもよい。背圧式のスチームタービンを使用した場合には、背圧式のスチームタービンを出たスチームは他の用途に使用することもできる。
【００３５】
【実施例】
本発明のＰＳＡ式酸素製造装置について、酸素燃焼装置に関連して操業した実施例を例示して説明する。
［実施例１］
酸素量３２００Ｎｍ³／ｈを使用するガラス溶解炉（３５０ｔｏｎ／ｄａｙ）に、２系列のＰＳＡ式酸素製造装置１０１-1（Ｎo.1装置）、１０１-2（Ｎo.2装置）を並設する図３に図示した第２の実施の形態のＰＳＡ式酸素製造装置２０１を使用して酸素富化ガス（９３vol％Ｏ₂）を供給した。
【００３６】
そして、ガラス溶解炉からの排ガス（３９９３Ｍｃａｌ／ｈ）により、廃熱ボイラーで２.４５ＭＰa、３２０℃の過熱スチーム（７２９Ｍｃａｌ／ｔｏｎ）を５.１ｔｏｎ／ｈの量を発生させた。この発生スチームの全量を復水スチームタービンに供給し、さらにその発生動力と電気で誘導電動機を駆動し、再生工程にある吸着筒を排気脱着するために、２基の真空ポンプ（出力５９０ｋＷ×２）１１-1と１１-2を駆動させた。この場合、スチームタービンはトリップすることなく安定して稼働し、消費した電力は４９０ｋＷであり、５８％以上の電力の大幅な削減が図れた。
【００３７】
［実施例２］
実施例２として、酸素量３２００Ｎｍ³／ｈを使用するガラス溶解炉（３５０ｔｏｎ／ｄａｙ）に、２系列のＰＳＡ式酸素製造装置１０１-1（Ｎo.1装置）、１０１-2（Ｎo.2装置）を並設する図５に図示した第３の実施の形態のＰＳＡ式酸素製造装置３０１を使用して酸素富化ガス（９３vol％Ｏ₂）を供給した。
そして、ガラス溶解炉からの排ガス（３９９３Ｍｃａｌ／ｈ）により、廃熱ボイラーで２.４５ＭＰa、３２０℃の過熱スチーム（７２９Ｍｃａｌ／ｔｏｎ）を５.１ｔｏｎ／ｈの量を発生させた。
【００３８】
この発生スチームの全量を復水スチームタービン１３に供給し、クラッチを介して誘導電動機１４に接続された一方の系列のＰＳＡ式酸素製造装置１０１-1（Ｎo.1装置）に設備した真空ポンプ（出力５９０ｋＷ）１１-1を駆動させた。そして、他方の系列のＰＳＡ式酸素製造装置１０１-2（Ｎo.2装置）に設備した通常の電気電動機３１で駆動せしめる真空ポンプに（出力５９０ｋＷ）１１-2を、その運転周期での真空ポンプ最大負荷時に前記一方の系列のＰＳＡ式酸素製造装置１０１-1（Ｎo.1装置）でのスチームタービン駆動におけるの最大電力発生時を同期させるようにして、余剰電力を有効利用した。この場合、スチームタービン１３はトリップすることなく安定して稼働し、消費した電力は４９０ｋＷであって、５７％以上の電力の大幅な削減が図れた。
【００３９】
［実施例３］
更に、実施例３として、定格酸素量３２００Ｎｍ³／ｈを使用するガラス溶解炉（３５０ｔｏｎ／ｄａｙ）に、２系列のＰＳＡ式酸素製造装置１０１-1（Ｎo.1装置）、１０１-2（Ｎo.2装置）を並設した図５に示す第３の実施の形態のＰＳＡ式酸素製造装置３０１を使用して酸素富化ガス（９３vol％Ｏ₂）を供給した。そして溶解炉を７５％減量操業を行った場合、溶解炉からの排ガス（３０００Ｍｃａｌ／ｈ）により、廃熱ボイラーで２.４５ＭＰa、３２０℃の過熱スチーム（７２９Ｍｃａｌ／ｔｏｎ）を３.８ｔｏｎ／ｈの量を発生させた。
【００４０】
この発生スチームの全量を復水式のスチームタービン１３に供給し、クラッチを介して誘導電動機１４に接続された一方の系列のＰＳＡ式酸素製造装置１０１-1（Ｎo.1装置）に設備した真空ポンプ（出力５９０ｋＷ）１１-1を駆動させた。そして、他方の系列のＰＳＡ式酸素製造装置１０１-2（Ｎo.2装置）に設備した通常の電気電動機３１で駆動せしめる真空ポンプに（出力５９０ｋＷ）１１-2を、その運転周期での真空ポンプ最大負荷時に前記一方の系列のＰＳＡ式酸素製造装置１０１-1（Ｎo.1装置）でのスチームタービン駆動におけるの最大電力発生時を同期させるようにして、余剰電力を有効利用した。この場合、スチームタービン１３で発生した動力と電気入出力可能な誘導電動機１４との併用により駆動する真空ポンプを備えたＰＳＡ式酸素製造装置は１００％の定格運転を行い、他方の系列の通常の電気電動機３１で駆動する真空ポンプ１１-2を設備したＰＳＡ式酸素製造装置１０１-2（Ｎo.2装置）は５０％減量運転モードで稼働させた。これにより、消費した電力の削減が図れた。
【００４１】
【発明の効果】
本発明のＰＳＡ式酸素製造装置及びその方法は、上記した如き態様で実施され、以下に記載する如き効果を奏する。
即ち、本発明のＰＳＡ式酸素製造装置では吸着筒の再生工程で、吸着剤に吸着されている易吸着成分の脱着排気に使用するために付設される真空ポンプの駆動に、スチームタービンによる回転駆動力と電力による誘導電動機とを併用した動力供給装置を使用するようにしたことにより、動力変動を安定させ、動力消費を低減することができる。
【００４２】
又、誘導電動機をＰＳＡ式酸素製造装置の操業サイクルに合わせ、駆動機としての動作と発電機としての動作を周期的に繰り返えすことによって、動力の変動を押さえるとともに、発電部分を有効利用して動力消費を削減することを可能としたものである。
【００４３】
更に、複数のＰＳＡ式酸素製造装置を並設して同時に運転する際には、各ＰＳＡ式酸素製造装置のそれぞれに設備した真空ポンプの駆動状態の変動特性を利用して、相互に変動を補償するよう組み合わせて駆動せしめて動力の変動を押さえるとともに、動力消費を低減し、かつ、安定した動力の供給による設備の安定した操業をすることを可能とする効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のＰＳＡ式酸素製造装置の系統概略図。
【図２】真空ポンプの動力負荷変動特性
【図３】本発明の第２の実施の形態のＰＳＡ式酸素製造装置の系統概略図。
【図４】駆動周期を１／２ずらした複数の真空ポンプの動力負荷変動特性。
【図５】本発明の第３の実施の形態のＰＳＡ式酸素製造装置の系統概略図。
【図６】本発明の第４の実施の形態のＰＳＡ式酸素製造装置の系統概略図。
【符号の説明】
１０１…第１の実施の形態のＰＳＡ式酸素製造装置、
２０１…第２の実施の形態のＰＳＡ式酸素製造装置、
３０１…第３の実施の形態のＰＳＡ式酸素製造装置、
４０１…第４の実施の形態のＰＳＡ式酸素製造装置、
４００…酸素燃焼装置、１、４１…圧縮機、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、５、６、７、９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂ、１２ａ、１２ｂ…弁、
４…製品貯槽、８…流量計、１１、５５…真空ポンプ、
１３、５１…スチームタービン、１４、５６…誘導電動機、
１５…クラッチ、１６…タンデム型動力供給装置、３１…電動機、
４３…酸素圧縮機、４４…アキュムレータ、４６…燃料タンク、
４８…廃ガスボイラー、５３…純水タンク、
Ｌ0、Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3、Ｌ4、Ｌ5、Ｌ6、Ｌ7、Ｌ8、Ｌ9、Ｌ10、Ｌ11、Ｌ12、Ｌ13、４２、４５、４７、４９、５０、５２、５４…管路
Ａ、Ｂ…吸着筒、Ｘ …吸着剤、Ｒ…原料空気、Ｏ₂…酸素、
Ｓ…スチーム、Ｗ…水、Ｆ…燃料、ＥG…廃ガス[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pressure fluctuation adsorption type oxygen production apparatus that uses air as a raw material and separates oxygen and nitrogen to extract oxygen-enriched gas or nitrogen as a product, and in particular, a method for reducing energy consumption of an oxygen production apparatus and Relates to the device. Furthermore, the present invention relates to an oxygen production apparatus and method for achieving total energy saving by circulation of the energy system.
[0002]
[Prior art]
A pressure fluctuation adsorption type (Pressure Swing Adsorption, hereinafter abbreviated as “PSA type”) gas separation method is widely used for the separation of mixed gas. In the PSA type gas separation method for separating oxygen-rich gas from air, in general, pressurized air is brought into contact with an adsorbent to selectively adsorb easily adsorbable components other than oxygen, and to oxygen that is relatively difficult to adsorb. An adsorption process for extracting rich gas as product gas, and reducing the adsorbent adsorbing easily adsorbable components other than oxygen to atmospheric pressure or below, and desorbing adsorbable components other than oxygen from the adsorbent This is a method for separating and collecting an oxygen-enriched gas (hereinafter referred to as “oxygen”) by repeatedly operating the regeneration step as a main step. A plurality of adsorption cylinders are generally used in order to continuously generate product oxygen gas, and synthetic zeolite is used as the adsorbent.
[0003]
In recent years, interest in oxygen combustion technology has increased from the viewpoint of energy saving and global environmental problems, and the demand for supplying oxygen gas to this field has increased with the effective use of oxygen. On the other hand, oxygen gas supply facilities are also being introduced industrially as technological advances in cryogenic separation and adsorptive separation have advanced, making it possible to supply cheaper oxygen than before. However, in the case of the pressure fluctuation adsorption type separation method in the oxygen production apparatus, a vacuum pump is used for regeneration of the adsorbent, and the electric power consumption basic unit required for driving it is 0.38 kWh / Nm. ^Three Degree. Therefore, the electricity bill still accounts for the majority of the oxygen production cost, and the cost contribution rate of the electricity bill is large, which hinders the cost reduction of oxygen gas.
[0004]
In addition, when pure oxygen is used for combustion, it does not contain nitrogen that does not contribute to combustion compared to air combustion, so there is no energy loss brought out from the combustion process, and the effective heat utilization rate is high. It was not installed. However, from the viewpoint of energy saving of the entire process, a method of installing a waste heat recovery facility downstream of the oxyfuel combustion facility and utilizing the steam generated there can be considered. For example, EP-0864351A2 discloses a system using a steam ejector instead of a vacuum pump used for regeneration of an adsorption cylinder in a pressure fluctuation adsorption separation method.
[0005]
However, in the case of the method disclosed in EP-0864351A2, the required work required for regeneration of the adsorption cylinder of the oxygen supply facility for supplying the oxygen amount used in the oxyfuel combustion facility is reduced to the waste heat recovery facility downstream. If the steam conditions generated in the process cannot be satisfied, additional steam must be generated, which requires equipment and fuel, which may not lead to reduced oxygen costs and energy savings in the overall process. there were. Furthermore, when steam is used in the downstream process, the method disclosed in EP-0864351A2 can reduce the amount of work required for regeneration of the adsorption cylinder of the oxygen supply facility by using the downstream waste heat recovery facility. There are inconveniences such as unsatisfied cases depending on the generated steam conditions.
[0006]
At present, as a PSA type oxygen production system, a system with two adsorption cylinders is the mainstream. When adsorption regeneration is performed using a vacuum pump, the vacuum pump is switched from the adsorption process to the exhaust regeneration process. In the case of the ejector method, it is very difficult to follow the load fluctuation, and the change in enrichment fluctuates in several tens of seconds. Furthermore, when there is a load fluctuation of the oxyfuel facility, the generated steam condition fluctuates accordingly, and the oxygen production apparatus must be followed under that condition. In the method disclosed in the above-mentioned EP-0864351A2, There was a problem with the following ability.
It is known that steam generated by a boiler is used as waste heat in a combustion apparatus to drive a steam turbine and convert it into electricity by a generator.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, if the rotating machine such as the vacuum pump for the PSA gas separation device is directly driven by the steam turbine, especially if the vacuum pump having a large load fluctuation is directly driven by the steam turbine, the rotational speed control device unit cannot follow. There was an inconvenience. On the other hand, there has been no attempt to effectively utilize energy technology between the oxygen supply side and the oxygen use side as a method of determining and effectively using power consumption fluctuations in the PSA type oxygen production apparatus. Furthermore, PSA has a large power fluctuation due to switching between the pressure adsorption process and the decompression regeneration process (which occurs about every minute), and this severe power fluctuation is considered to be an essential drawback of the PSA device. There was recognition that there was no improvement to solve.
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and effectively uses waste heat generated by combustion using oxygen or oxygen-enriched air supplied as a combustion-supporting gas to an oxygen combustion apparatus or the like that effectively uses oxygen gas. By combining the use of inexpensive steam generated by a waste heat boiler and normal power combined, the load fluctuation of the vacuum pump used in the PSA oxygen production device on the oxygen gas production supply side can be well tracked. It is an object of the present invention to provide a PSA type oxygen production apparatus and method capable of reducing power consumption. And the total energy is reduced by supplying the oxygen manufactured with the PSA type oxygen manufacturing apparatus to the oxygen combustion facility with high combustion efficiency.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the following measures were taken.
The invention according to claim 1 is a compressor that pressurizes and supplies air, at least one adsorption cylinder that is filled with an adsorbent having one end connected to the compressor, and the other end of the adsorption cylinder. An oxygen lead-out conduit disposed in one end of the adsorption cylinder, a vacuum pump for exhausting the regeneration step disposed on one end of the adsorption cylinder, and a conduit, a valve and the like for connecting them, and an adsorption step, A pressure fluctuation adsorption type oxygen production apparatus that adjusts the valve operation and pressure of switching of the regeneration process, introduces air into the adsorption cylinder and purifies and separates oxygen, and includes a vacuum pump for exhausting the regeneration process The pressure fluctuation adsorption oxygen production apparatus is characterized in that it is connected to a tandem power supply device that is rotationally driven by the combined use of a steam turbine that is rotationally driven by steam and an induction motor that can switch between electric input and output. is there.
According to a second aspect of the present invention, the pressure fluctuation adsorption type oxygen production apparatus is provided with a plurality of sets of pressure fluctuation adsorption type oxygen production apparatuses having the same oxygen generation capacity, and a plurality of sets of pressure fluctuation adsorption type oxygen production apparatuses. The pressure fluctuation adsorption type oxygen production apparatus according to claim 1, further comprising a single tandem power supply apparatus shared by a vacuum pump attached to each of the production apparatuses. .
[0010]
The invention according to claim 3 pressurizes the raw material air, introduces it into an adsorption cylinder consisting of at least one cylinder, and easily adsorbs mainly water, carbon dioxide gas, nitrogen, etc. by the adsorbent filled in the adsorption cylinder. Adsorbs and removes components to make difficultly adsorptive oxygen as a product, and a vacuum pump for desorbing the adsorbents of easily adsorbable components adsorbed by the adsorbent is switched by rotary drive by steam turbine and electric input / output switching The pressure fluctuation adsorption type oxygen production method is characterized by being driven by a tandem type power supply method by using in combination with a rotational drive by a possible induction motor.
In the invention according to claim 4, as the pressure fluctuation adsorption type oxygen production apparatus, a plurality of sets of pressure fluctuation adsorption type oxygen production apparatuses having the same oxygen generation capacity are arranged, and the plurality of sets of pressure fluctuation adsorption type oxygen production apparatuses are provided. 4. The pressure fluctuation adsorption type oxygen production method according to claim 3, wherein driving power is supplied to each vacuum pump using one power supply facility using the tandem power supply method. .
As an invention according to claim 5, the tandem power supply method for driving the vacuum pump according to claim 3 or 4 uses a steam turbine rotation drive in a range where power fluctuation due to demand fluctuation does not reach, A pressure fluctuation adsorption type oxygen production method is characterized in that an induction motor capable of switching between electric input and output is used in a range where power fluctuation due to fluctuation occurs.
As an invention according to claim 6, when supplying power with a single power supply facility by the tandem power supply method to the plurality of pressure fluctuation adsorption type oxygen production apparatuses divided so that the oxygen generation capacity becomes equal, The vacuum pumps attached to each of the plurality of pressure fluctuation adsorption type oxygen production apparatuses are respectively operated in accordance with a period in which the operation cycle of the adsorption process and the regeneration process is shifted by a fraction of the number of the plurality of apparatuses. The pressure fluctuation adsorption type oxygen production method according to claim 4.
[0011]
As invention concerning Claim 7, Combined use of steam turbine and induction motor A method of simultaneously operating a pressure fluctuation adsorption type oxygen production apparatus equipped with a vacuum pump driven by a tandem power supply method and a pressure fluctuation adsorption type oxygen production apparatus equipped with a vacuum pump driven by electricity, Pressure fluctuation adsorption-type oxygen production apparatus equipped with a vacuum pump driven by a tandem type power supply method, when the maximum driving force of the vacuum pump is generated by a steam turbine of the pressure fluctuation adsorption-type oxygen production apparatus equipped with a vacuum pump driven by electricity The pressure fluctuation adsorption type oxygen production method is characterized in that it is operated in synchronism with the generation of the maximum load of the vacuum pump.
As an invention according to claim 8, Combined use of steam turbine and induction motor A method of simultaneously operating a pressure fluctuation adsorption type oxygen production apparatus equipped with a vacuum pump driven by a tandem type power supply method and a pressure fluctuation adsorption type oxygen production apparatus equipped with a vacuum pump driven by electricity, Said Pressure fluctuation adsorption type oxygen production equipment equipped with a vacuum pump driven by a tandem power supply method always operates at 100% rating, and increases and decreases in production oxygen production due to fluctuations in demand. The pressure fluctuation adsorption type oxygen production method is characterized in that the operation is performed by adjusting with a variable adsorption type oxygen production apparatus.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of a pressure fluctuation adsorption type (PSA type) oxygen production apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a system schematic diagram for explaining a first embodiment of the PSA type oxygen production apparatus of the present invention. In FIG. 1, an example of a PSA type oxygen production apparatus equipped with two adsorbing cylinders A and B filled with an adsorbent will be described.
[0013]
First, in the PSA oxygen production apparatus 101 of the first embodiment, the adsorption cylinder A is in the adsorption process, and the adsorption cylinder B is in the regeneration process. In the adsorption cylinder A in the adsorption process, the valve 2a and the valve 3a are opened, the raw material air R is pressurized to a predetermined pressure p by the compressor 1, and the pipe L2a from the pipe L0 and the pipe L1a through the valve 2a. Is supplied into the suction cylinder A. Nitrogen in raw material air (N ₂ ) Is preferentially adsorbed by the adsorbent X filled in the adsorption cylinder A, and oxygen (O) which is a difficult adsorption component toward the outlet A2 of the adsorption cylinder A. ₂ ) Is concentrated and flows. And oxygen (O ₂ ) Rich gas is filled and stored in the product storage tank 4 via the outlet line L3a and the valve 3a from the pipe line L4a via the pipe line L5. And it is sent to a use destination by the supply line L6 through the control valve 5 as appropriate (adsorption step of the adsorption cylinder A).
[0014]
At the same time, the other adsorption cylinder B that was in the adsorption process in the previous process is in the regeneration process, and the product oxygen gas (O ₂ ) Partly passes from the product storage tank 4 through the pipe L7 branched from the pipe L5, the valve 6, the valve 7 and the flow meter 8, and then flows from the pipe L8b through the valve 9b through the outlet pipe L3b to the adsorption cylinder. It is introduced into the adsorption cylinder B from the B outlet B2. And product oxygen gas (O ₂ ) Circulates in the adsorbing cylinder B in a direction opposite to the flow of the raw material air R during the adsorbing process, flows out from the inlet B1 of the adsorbing cylinder B, and passes the valve 10b via the pipes L2b and L9b. It is sucked by the vacuum pump 11 from the passage pipe L10 and discharged from the pipe L11. During this time, from the adsorption cylinder B, the easily adsorbed component nitrogen (N ₂ ) And are discharged together with this (the purge exhaust process of the adsorption cylinder B). When the nitrogen in the adsorption cylinder B is eliminated below a predetermined value, the valve 9b and the valve 10b are closed, and the purge exhaust process of the adsorption cylinder B is completed.
[0015]
During this time, in the adsorption cylinder A, as the adsorption process proceeds, the nitrogen adsorption front in the adsorption cylinder A advances toward the outlet A2 of the adsorption cylinder A, and the product oxygen (O ₂ ) Starts to drop below a predetermined value, the valves 2a and 3a are closed, the supply of the raw air R is stopped, and the adsorption process is terminated. Then, the valve 12a and the valve 12b connecting the outlet A2 end of the adsorption cylinder A and the outlet B2 end of the adsorption cylinder B are opened, and the adsorption cylinder A and the adsorption cylinder B are connected via the pipe L12. Are connected, the high pressure oxygen-containing gas in the adsorption cylinder A is caused to flow into the adsorption cylinder B in a low pressure state, and a pressure equalizing operation is performed to make the adsorption cylinder A and the adsorption cylinder B have the same pressure (pressure equalization step) ).
[0016]
Subsequently, in the adsorption cylinder A, an exhaust process is started in which the valve 10a on the inlet A1 side of the adsorption cylinder A is opened and spontaneously discharged to almost atmospheric pressure. Further, the easily adsorbable component nitrogen gas adsorbed by the adsorbent in the adsorption cylinder A is sucked and exhausted by the vacuum pump 11 through the valve 10a, the pipe line L9a, and the pipe line L10, and is adsorbed by the adsorbent by decompression. The nitrogen that has been desorbed is released to the atmosphere (regeneration step of the adsorption cylinder A).
[0017]
Subsequently, the adsorption cylinder A is a product oxygen gas (O ₂ ) Partly passes from the product storage tank 4 through the pipe L7 branched from the pipe L5, the valve 6, the valve 7 and the flow meter 8, and flows from the pipe L8a through the valve 9a through the outlet pipe L3a to the adsorption cylinder. It is introduced into the adsorption cylinder A from the A outlet A2. And product oxygen gas (O ₂ ) Circulates in the adsorbing cylinder A in the direction opposite to the flow of the raw material air R during the adsorption process, flows out from the inlet A1 of the adsorbing cylinder A, and passes through the valve 10a via the line L2a and the line L9a. It is sucked by the vacuum pump 11 from the passage pipe L10 and discharged from the pipe L11. During this time, from the adsorption cylinder B, the easily adsorbed component nitrogen (N ₂ ) And is discharged together with this (the purge exhaust process of the adsorption cylinder A). When the nitrogen in the adsorption cylinder B is eliminated below a predetermined value, the valve 9b and the valve 10b are closed, and the purge exhaust process of the adsorption cylinder A is completed.
[0018]
During this time, the other adsorption cylinder B that has completed the pressure equalization step is configured so that the raw material air R pressurized to a predetermined pressure by the compressor 1 from the inlet B1 at the bottom of the cylinder is supplied with the line L0, the line L1b, and the valve 2b. After passing through the pipe L2b, the product is supplied into the adsorption cylinder B, and the product oxygen gas (O ₂ ) Partly passes through the conduit L7, the valve 6, the valve 7 and the flow meter 8 and flows from the conduit L8b through the outlet tube L3b through the valve 9b to the suction tube B from the outlet B2 of the suction tube B. It introduces and raises the pressure of adsorption cylinder B to the pressure along an adsorption process (pressurization process of adsorption cylinder B). When the predetermined pressure is reached, the valves 6, 7 and 9b are closed, and the supply of part of the product oxygen is stopped. The raw material air R is pressurized by the compressor 1 and supplied into the adsorption cylinder B from the inlet B1 through the pipe L0, the pipe L1b, the valve 2b, and the pipe L2b, and oxygen (O ₂ ) Rich in gas), and is supplied to the product storage tank 4 via the pipe L4b through the pipe L4b and the valve 3b, and stored in the product storage tank 4. Then, it is sent to the use destination by the supply pipe L6 through the control valve 5 as appropriate (adsorption step of the adsorption cylinder B).
[0019]
In this way, in the PSA type oxygen production apparatus of the present invention, these two adsorption cylinders A and B will be referred to as [adsorption process]-[regeneration process (exhaust process-purge process-pressure equalization process). -Pressurization step)] is a method of opening and closing the valve so as to shift the cycle of the step, and sequentially switching the steps to operate to obtain product oxygen continuously.
It should be noted that valves having the same action in each of the adsorption cylinders A and B are denoted by the same numerals with a and b suffixes, and their description is omitted. In addition, although an example of a two-cylinder type is described here, it goes without saying that the present method can be applied to a three-cylinder type or a single-cylinder type.
[0020]
When the operating state of the vacuum pump 11 used in the exhaust and purge process in the regeneration process in the PSA oxygen production apparatus having the above-described apparatus system and process is investigated and confirmed, a power load fluctuation curve as shown in FIG. 2 is obtained. can get. In FIG. 2, the horizontal axis indicates the elapsed time (seconds), and the vertical axis indicates the relative power load (−).
As is clear from FIG. 2, in order to enable the operation of the vacuum pump 11 following such a large fluctuation of the power load, the vacuum pump 11 is driven in the first embodiment of the present invention. And a mechanism for driving the vacuum pump 11 directly by the rotational drive of the steam turbine 13 by connecting to the steam turbine 13 driven by the steam S supplied from the pipe L13. A tandem type power supply device 16 is used in which the rotation shaft of the drive mechanism in the induction motor 14 is coupled as a common axis.
[0021]
This will be described with reference to FIG. That is, for example, a rotating shaft of a condensing steam turbine 13 that generates rotational power by steam S supplied from a pipe L13 is connected to a rotating shaft of a vacuum pump 11, and a rotating shaft of an electric induction motor 14 is connected to the steam. A tandem type power supply device 16 coupled to a rotating shaft of the turbine 13 via a clutch mechanism 15 is used as a driving means of the vacuum pump 11.
[0022]
When the power for driving the vacuum pump 11 exceeds the rotational power generated by the steam turbine 13 and power shortage occurs, the induction motor 14 capable of hybrid driving of electric power is replenished. . On the other hand, when the generated rotational power of the steam turbine 13 generates more power than that required to drive the vacuum pump 11 and surplus power is generated, the induction motor 14 is rotated with the surplus power to generate electricity as electricity. At least, power can be supplied to other equipment to stabilize the power supply and to effectively use the surplus power.
[0023]
The clutch mechanism 15 that couples the steam turbine 13 and the induction motor 14 capable of electric input / output can be omitted.
Moreover, the range in which the power fluctuation due to the demand fluctuation does not reach the demand fluctuation of the PSA type oxygen production apparatus is set as a steady state, and the driving of the vacuum pump 11 is set as the driving range by the steam turbine 13 as a base load. By making the drive of the vacuum pump 11 in a range where the power fluctuations reach a drive range by the induction motor 14 with easy load adjustment, the vacuum pump 11 can be driven in an extremely efficient and stable state.
[0024]
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. The PSA-type oxygen production apparatus 201 of the second embodiment is different from the PSA-type oxygen production apparatus 101 described in the first embodiment with 101-1 (No.1 apparatus), 101-2 (No. 2 devices) and multiple units connected in parallel. 3 denote devices having the same function, and a detailed description thereof will be omitted. And when it is necessary to clarify whether it is equipment installed in any of the oxygen production apparatuses installed side by side among equipment having the same function, subscript numerals -1, -2 To make it easier to understand.
[0025]
In the second embodiment, a plurality of PSA oxygen production apparatuses 101-1 (No. 1 apparatus) and 101-2 (No. 2 apparatus) are respectively provided with vacuum pumps 11-1, As a drive source for driving 11-2, the tandem type power supply device 16 is used which is combined with a single steam turbine 13 and an induction motor 14 capable of electrical input / output. FIG. 3 shows an example in which two PSA-type oxygen production apparatuses 101-1 (No.1 apparatus) and 101-2 (No.2 apparatus) are arranged side by side. Any number of units may be combined.
[0026]
When two PSA-type oxygen production apparatuses 101-1 (No. 1 apparatus) and 101-2 (No. 2 apparatus) as in the second embodiment are installed side by side, generation of oxygen products occurs. When the operation is divided by two so that the capacities are equal and the operation cycle of the PSA type oxygen production apparatus is shifted by a half, the power load fluctuation of each vacuum pump as shown in FIG. That is, in the figure, the horizontal axis shows the elapsed time (seconds), the vertical axis shows the relative power load fluctuation (−), and the symbol (A) is the power load fluctuation of the vacuum pump 11-1. The symbol (b) indicates the power load fluctuation of the vacuum pump 11-2 of the other PSA type oxygen production apparatus 101-2 (No. 2 apparatus) shifted by 1/2 cycle operation. -1 (No.1 device), 101-2 (No.2 device) The total power load fluctuation [(I) + (B) ] Is reduced, and the portion that uses the steam turbine 13 as the base power increases, and the range driven by electricity can be reduced. Therefore, the followability of the power source with respect to demand fluctuation is improved, and power is not wasted.
[0027]
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. 5, reference numerals common to those in FIG. 4 indicate devices having the same functions, and detailed description thereof is omitted. And when it is necessary to clarify whether it is equipment installed in any of the oxygen production apparatuses installed side by side among equipment having the same function, subscripts -1, -2 To make it easier to understand.
[0028]
As apparent from FIG. 5, the PSA oxygen production apparatus 301 according to the third embodiment includes a plurality of PSA oxygen production apparatuses 201 as in the PSA oxygen production apparatus 201 according to the second embodiment shown in FIG. The PSA type oxygen production apparatus 101-1 (No. 1 apparatus) and 101-2 (No. 2 apparatus) are connected in parallel and are common to the second embodiment. However, the major difference from the PSA type oxygen production apparatus 201 of the second embodiment is that the PSA type oxygen production apparatuses 101-1 (No.1 apparatus) and 101-2 (No.2 apparatus) arranged side by side. The driving source for driving the vacuum pumps 11-1 and 11-2 disposed in each of them is a tandem type in which one of the vacuum pumps 11-1 is connected with the steam turbine 13 and the induction motor 14 being coaxial. It is driven by the power supply device 16, and the other vacuum pump 11-2 is driven by the electric motor 31. In this respect, the PSA type oxygen production apparatus 301 of the third embodiment is a major feature. There is.
[0029]
In the operation method of the PSA type oxygen production apparatus 301 of the third embodiment, when the maximum power is generated in the PSA type oxygen production apparatus 101-1 (No. 1 apparatus) provided with the tandem type power supply apparatus 16. And the PSA oxygen production device 101-2 (No. 2 device) driven by the electric motor 31 are operated in synchronism with the maximum load generation of the vacuum pump 11-2, thereby canceling the power peak. Can reduce, stabilize power utilization consumption.
In addition, the PSA oxygen production apparatus 101-1 (No. 1 apparatus) equipped with the tandem power supply device 16 always performs 100% rated operation when performing the weight reduction operation, and the vacuum pump 11− driven by the electric motor 31−. The PSA oxygen production device 101-2 (No. 2 device) equipped with 2 can reduce steam consumption corresponding to the shortage of product, thereby stabilizing steam consumption and effectively consuming the generated power. it can.
[0030]
[Fourth Embodiment]
Furthermore, a fourth embodiment of the PSA type oxygen production apparatus of the present invention will be described with reference to the system schematic diagram shown in FIG.
In the fourth embodiment, the oxygen gas (O2) produced by the PSA type oxygen production apparatus 401 is supplied to the oxyfuel combustion apparatus 400 and used, and the steam turbine is utilized by utilizing the waste heat generated by this use. An example of an embodiment of driving and driving the vacuum pump 55 attached to the PSA oxygen production apparatus 401 will be described.
[0031]
In FIG. 6, the PSA type oxygen production apparatus 401 is composed of two adsorption cylinders A and B filled with an adsorbent X that selectively adsorbs nitrogen, and one of these adsorption cylinders A and B is an adsorption process. The other is operated by switching the valves provided in the pipeline sequentially so that the other is in the regeneration process. For example, an example in which the adsorption cylinder A is in the adsorption process and the adsorption cylinder B is in the regeneration process will be described.
[0032]
The raw material air R is pressurized and supplied by the compressor 41 to the adsorption cylinder A in the adsorption process. The air introduced into the adsorption cylinder A is selectively adsorbed with nitrogen, which is an easily adsorbed component, by the adsorbent X filled in the adsorbing cylinder A, and oxygen-enriched gas (O2), which is an hardly adsorbed component, is produced. It is led out from the pipe 42 and introduced into the oxygen compressor 43. Then, the oxygen-enriched gas (O ₂ ) Is compressed to a predetermined pressure to be used by the compressor 43, and then supplied as a combustion-supporting gas from the pipe 45 to the oxygen combustion apparatus 400 via the accumulator 44. Then, combustion of fuel F such as heavy oil supplied separately from the fuel tank 46 to the oxyfuel combustion apparatus 400 via the pipe 47 is supported to generate high combustion energy and efficiently burn the flame retardant. It is effectively used for caulking and efficiently melting a material having a high melting temperature.
[0033]
Further, the high-temperature waste gas EG from the oxyfuel combustion apparatus 400 is sent to the waste gas boiler 48 to generate steam S, and then is led out from the pipe 49. On the other hand, the steam S generated by the waste gas boiler 48 is introduced into, for example, a condensing steam turbine 51 through a pipe 50, generates power, condenses, and returns to the pure water tank 53 through the pipe 52. . The pure water W for steam is supplied from a pure water tank 53 to a waste gas boiler 48 through a pipeline 54. Then, the rotational power generated by driving the steam turbine 51 is used for rotational driving of the vacuum pump 55 used for exhausting the adsorption cylinder B in the regeneration process. Reference numeral 56 denotes an induction motor that is coaxially connected to the steam turbine 51, and these form a tandem power supply device.
[0034]
As described above, the PSA oxygen production apparatus 401 of the present invention is organically coupled to the oxyfuel combustion apparatus 400 as in the fourth embodiment, so that a more rational and more efficient system can be obtained. it can. In this embodiment, an example in which a condensate steam turbine is used has been described. However, a back pressure steam turbine may be used. When a back pressure steam turbine is used, the steam exiting the back pressure steam turbine can be used for other purposes.
[0035]
【Example】
The PSA type oxygen production apparatus of the present invention will be described by exemplifying an example in which the PSA type oxygen production apparatus is operated in relation to the oxyfuel combustion apparatus.
[Example 1]
Oxygen amount 3200Nm ^Three As shown in FIG. 3, two series of PSA oxygen production apparatuses 101-1 (No.1 apparatus) and 101-2 (No.2 apparatus) are juxtaposed in a glass melting furnace (350 ton / day) using / h. The oxygen-enriched gas (93 vol% O) using the PSA type oxygen production apparatus 201 of the second embodiment ₂ ).
[0036]
Then, the exhaust gas (3993 Mcal / h) from the glass melting furnace generated 2.45 MPa, 320 ° C. superheated steam (729 Mcal / ton) in an amount of 5.1 ton / h in the waste heat boiler. Two vacuum pumps (output 590 kW × 2) are used to supply the entire amount of the generated steam to the condensate steam turbine, drive the induction motor with the generated power and electricity, and exhaust and desorb the adsorption cylinder in the regeneration process. ) 11-1 and 11-2 were driven. In this case, the steam turbine operated stably without tripping, and the consumed electric power was 490 kW, and the electric power was significantly reduced by 58% or more.
[0037]
[Example 2]
As Example 2, the amount of oxygen 3200 Nm ^Three As shown in FIG. 5, two series of PSA oxygen production apparatuses 101-1 (No.1 apparatus) and 101-2 (No.2 apparatus) are juxtaposed in a glass melting furnace (350 ton / day) using / h. The oxygen-enriched gas (93 vol% O) using the PSA type oxygen production apparatus 301 of the third embodiment. ₂ ).
Then, the exhaust gas (3993 Mcal / h) from the glass melting furnace generated 2.45 MPa, 320 ° C. superheated steam (729 Mcal / ton) in an amount of 5.1 ton / h in the waste heat boiler.
[0038]
The total amount of this generated steam is supplied to the condensate steam turbine 13, and a vacuum pump (installed in one series of PSA oxygen production apparatus 101-1 (No. 1 apparatus)) connected to the induction motor 14 via a clutch ( The output was 590 kW) 11-1. Then, a vacuum pump (output 590 kW) 11-2 is supplied to the vacuum pump driven by a normal electric motor 31 installed in the other series of PSA oxygen production apparatus 101-2 (No. 2 apparatus), and the vacuum pump in the operation cycle. The surplus power was effectively utilized by synchronizing the generation of the maximum power in the steam turbine drive in the PSA-type oxygen production apparatus 101-1 (No. 1 apparatus) of the one series at the maximum load. In this case, the steam turbine 13 operated stably without tripping, the consumed power was 490 kW, and a significant reduction of 57% or more was achieved.
[0039]
[Example 3]
Furthermore, as Example 3, the rated oxygen amount is 3200 Nm. ^Three As shown in FIG. 5, two series of PSA-type oxygen production apparatuses 101-1 (No.1 apparatus) and 101-2 (No.2 apparatus) are juxtaposed in a glass melting furnace (350 ton / day) using / h. Oxygen-enriched gas (93 vol% O using the PSA-type oxygen production apparatus 301 of the third embodiment ₂ ). Then, when the melting furnace was reduced by 75%, exhaust gas (3000 Mcal / h) from the melting furnace was used to heat 2.45 MPa and 320 ° C. superheated steam (729 Mcal / ton) at 3.8 ton / h in the waste heat boiler. Generated amount.
[0040]
The total amount of the generated steam is supplied to the condensing steam turbine 13 and is installed in one series of PSA oxygen production apparatus 101-1 (No. 1 apparatus) connected to the induction motor 14 via a clutch. The pump (output 590 kW) 11-1 was driven. Then, a vacuum pump (output 590 kW) 11-2 is supplied to the vacuum pump driven by a normal electric motor 31 installed in the other series of PSA oxygen production apparatus 101-2 (No. 2 apparatus), and the vacuum pump in the operation cycle. The surplus power was effectively utilized by synchronizing the generation of the maximum power in the steam turbine drive in the PSA-type oxygen production apparatus 101-1 (No. 1 apparatus) of the one series at the maximum load. In this case, the PSA type oxygen production apparatus equipped with a vacuum pump that is driven by the combined use of the power generated in the steam turbine 13 and the induction motor 14 capable of electrical input / output performs 100% rated operation, and the other series of normal motors. The PSA oxygen production apparatus 101-2 (No. 2 apparatus) equipped with the vacuum pump 11-2 driven by the electric motor 31 was operated in the 50% weight reduction operation mode. As a result, power consumption was reduced.
[0041]
【The invention's effect】
The PSA type oxygen production apparatus and method of the present invention are carried out in the above-described manner, and have the following effects.
That is, in the PSA type oxygen production apparatus of the present invention, in the regeneration process of the adsorption cylinder, the rotation drive by the steam turbine is used to drive the vacuum pump provided for use in the desorption exhaust of the easily adsorbed component adsorbed by the adsorbent. By using a power supply device that uses a combination of force and electric induction motor, power fluctuation can be stabilized and power consumption can be reduced.
[0042]
In addition, the induction motor is synchronized with the operation cycle of the PSA oxygen production system, and the operation as a drive and the operation as a generator are repeated periodically, so that fluctuations in power can be suppressed and the power generation part can be used effectively. This makes it possible to reduce power consumption.
[0043]
Furthermore, when multiple PSA oxygen generators are installed in parallel and operated simultaneously, the fluctuation characteristics of the driving conditions of the vacuum pumps installed in each of the PSA oxygen generators are compensated for each other. As a result, it is possible to drive in combination so that fluctuations in power are suppressed, power consumption is reduced, and stable operation of equipment by stable power supply can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system schematic diagram of a PSA type oxygen production apparatus according to a first embodiment of the present invention.
[Figure 2] Power load fluctuation characteristics of a vacuum pump
FIG. 3 is a system schematic diagram of a PSA oxygen production apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 shows power load fluctuation characteristics of a plurality of vacuum pumps whose driving cycles are shifted by 1/2.
FIG. 5 is a system schematic diagram of a PSA-type oxygen production apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a system schematic diagram of a PSA-type oxygen production apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
101 ... PSA type oxygen production apparatus of the first embodiment,
201 ... PSA type oxygen production apparatus of the second embodiment,
301 ... PSA type oxygen production apparatus of the third embodiment,
401 ... PSA type oxygen production apparatus of the fourth embodiment,
400 ... Oxygen combustion device, 1, 41 ... Compressor, 2a, 2b, 3a, 3b, 5, 6, 7, 9a, 9b, 10a, 10b, 12a, 12b ... Valve,
4 ... Product storage tank, 8 ... Flow meter, 11, 55 ... Vacuum pump,
13, 51 ... steam turbine, 14, 56 ... induction motor,
15 ... Clutch, 16 ... Tandem power supply device, 31 ... Electric motor,
43 ... oxygen compressor, 44 ... accumulator, 46 ... fuel tank,
48 ... Waste gas boiler, 53 ... Pure water tank,
L0, L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7, L8, L9, L10, L11, L12, L13, 42, 45, 47, 49, 50, 52, 54 ... pipelines
A, B ... Adsorption cylinder, X ... Adsorbent, R ... Raw material air, O ₂ …oxygen,
S ... Steam, W ... Water, F ... Fuel, EG ... Waste gas

Claims

A compressor for supplying air under pressure; at least one adsorbing cylinder filled with an adsorbent whose one end is connected to the compressor; and an oxygen outlet pipe disposed at the other end of the adsorbing cylinder And a vacuum pump for exhausting the regeneration process disposed on one end side of the adsorption cylinder, and a pipe, a valve and the like for connecting them, and a valve for switching between the adsorption process and the regeneration process A pressure fluctuation adsorption-type oxygen production apparatus that refines and separates oxygen by introducing air into an adsorption cylinder by adjusting operation and pressure, and a steam turbine in which a vacuum pump for exhaust in the regeneration step is rotationally driven by steam And a tandem type power supply device that is rotationally driven by a combined use of an induction motor capable of switching between electric input and output.

The pressure fluctuation adsorption type oxygen production apparatus is provided with a plurality of sets of pressure fluctuation adsorption type oxygen production apparatuses having the same oxygen generation capacity, and is attached to each of the plurality of sets of pressure fluctuation adsorption type oxygen production apparatuses. The pressure fluctuation adsorption type oxygen production apparatus according to claim 1, further comprising one tandem power supply device shared with a vacuum pump.

Pressurizes the raw material air, introduces it into an adsorption cylinder consisting of at least one cylinder, and adsorbs and removes easily adsorbable components such as water, carbon dioxide, and nitrogen mainly by using the adsorbent filled in the adsorption cylinder. A vacuum pump for desorbing the adsorbent of the easily adsorbable component adsorbed by the adsorbent as a product, and a rotary drive by a steam turbine and a rotary drive by an induction motor capable of switching electric input / output A pressure fluctuation adsorption type oxygen production method, which is driven by a tandem power supply method using a combination of

As the pressure fluctuation adsorption type oxygen production apparatus, a plurality of sets of pressure fluctuation adsorption type oxygen production apparatuses having the same oxygen generation capacity are arranged, and the tandem type is provided in each vacuum pump of the plurality of sets of pressure fluctuation adsorption type oxygen production apparatuses. 4. The pressure fluctuation adsorption type oxygen production method according to claim 3, wherein driving power is supplied by using one power supply facility using the power supply method.

The tandem power supply method for driving the vacuum pump uses steam driven rotation by a steam turbine within a range where power fluctuation due to demand fluctuation does not reach, and can switch between electric input and output within a range where power fluctuation due to demand fluctuation occurs The pressure fluctuation adsorption type oxygen production method according to claim 3 or 4, wherein an induction motor is used.

When power is supplied to a plurality of the pressure fluctuation adsorption type oxygen production apparatuses divided so as to have the same oxygen generation capacity by one power supply facility by the tandem type power supply method, a plurality of the pressure fluctuation adsorption type oxygen production apparatuses are provided. 5. The pressure fluctuation adsorption according to claim 4, wherein the vacuum pumps attached to the respective manufacturing apparatuses are operated in accordance with a period in which the operation period of the adsorption process-regeneration process is shifted by a fraction of the number of the plurality of apparatuses. Formula oxygen production method.

A pressure fluctuation adsorption type oxygen production apparatus equipped with a vacuum pump driven by a tandem type power supply method using a steam turbine and an induction motor, and a pressure fluctuation adsorption type oxygen production apparatus equipped with a vacuum pump driven by electricity A method of simultaneous operation, in which a maximum driving force of a vacuum pump is generated by a steam turbine of a pressure fluctuation adsorption oxygen production apparatus equipped with a vacuum pump driven by the tandem power supply method, and a vacuum pump driven electrically A pressure fluctuation adsorption type oxygen production method, wherein the pressure fluctuation adsorption type oxygen production apparatus is operated in synchronism with the generation of the maximum load of the vacuum pump.

A pressure fluctuation adsorption type oxygen production apparatus equipped with a vacuum pump driven by a tandem type power supply method using a steam turbine and an induction motor, and a pressure fluctuation adsorption type oxygen production apparatus equipped with a vacuum pump driven by electricity a method of operating simultaneously, the pressure swing adsorption-type oxygen production apparatus having a vacuum pump driven by a tandem power supply method always performs the operation with 100% rated, the increase or decrease of the production amount of the product oxygen fluctuating demand A pressure fluctuation adsorption type oxygen production method characterized in that the pressure fluctuation adsorption type oxygen production apparatus equipped with an electrically driven vacuum pump is adjusted and operated.