JPH0331487B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0331487B2 JPH0331487B2 JP63140142A JP14014288A JPH0331487B2 JP H0331487 B2 JPH0331487 B2 JP H0331487B2 JP 63140142 A JP63140142 A JP 63140142A JP 14014288 A JP14014288 A JP 14014288A JP H0331487 B2 JPH0331487 B2 JP H0331487B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- adsorption
- pipe
- desorption
- adsorption tower
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は高純度ガスの製造に利用される圧力ス
イング吸着装置（以下単にPSA装置という）に
関し、詳細には製品ガスを高純度で吸着回収する
ことのできるPSA装置に関するものである。
イング吸着装置（以下単にPSA装置という）に
関し、詳細には製品ガスを高純度で吸着回収する
ことのできるPSA装置に関するものである。
以下にはその代表例として原料空気からN2ガ
スを高純度に回収するPSA装置について説明す
るが、本発明装置の適用対象はこれによつて限定
解釈されてはならない。
スを高純度に回収するPSA装置について説明す
るが、本発明装置の適用対象はこれによつて限定
解釈されてはならない。
［従来の技術］
加圧空気をPSA装置に導入してN2ガスを濃縮
回収する方法を大別すると、O2ガスを吸着剤に
吸着して除去する方法、及びN2ガスを吸着剤に
吸着させ更に脱着させて回収する方法の２つに分
類される。このうち後者はN2ガス吸着用合成ゼ
オライト系の吸着剤を使用し、N2ガス吸着後の
吸着塔を減圧することにより高純度のN2ガスを
脱着回収する方法であり、以下これに利用される
PSA装置について説明する。
回収する方法を大別すると、O2ガスを吸着剤に
吸着して除去する方法、及びN2ガスを吸着剤に
吸着させ更に脱着させて回収する方法の２つに分
類される。このうち後者はN2ガス吸着用合成ゼ
オライト系の吸着剤を使用し、N2ガス吸着後の
吸着塔を減圧することにより高純度のN2ガスを
脱着回収する方法であり、以下これに利用される
PSA装置について説明する。
第２図は前処理塔２ａ，２ｂにおいてH2Oと
CO2を除去した後のO2／N2混合ガスを３塔式
PSA装置に供給してN2ガスを選択的に回収する
装置の概略説明図である。
CO2を除去した後のO2／N2混合ガスを３塔式
PSA装置に供給してN2ガスを選択的に回収する
装置の概略説明図である。
圧縮機９によつて加圧された空気は前処理塔２
ａ，２ｂのいずれかに送給され、該塔内に収納さ
れた吸着剤にH2O及びCO2成分を吸着させ、ここ
を通過したO2／N2混合ガスを３塔式PSA装置の
原料ガス供給管１ａへ送に込む。原料ガス供給管
１ａは自動開閉弁（以下単に弁という）V1〜V3
を介して吸着塔３ａ，３ｂ，３ｃに接続され、各
塔の底部には弁V4〜V6を介して排ガス廃棄管４
ａが連結される。該排ガス廃棄管４ａは前処理塔
２ａ，２ｂに連結され、吸着塔３ａ，３ｂ，３ｃ
を通過したO2ガスを主成分とする排ガスは前処
理塔内に吸着されたH2O，CO2の脱着用パージガ
スとして利用される。また弁V4〜V6の介設点よ
り上流側各吸着塔３ａ，３ｂ，３ｃの底部には脱
着用管５ａ，５ｂ，５ｃが配設され、夫々弁V7
〜V9を介してそれより下流側で合流される。合
流された脱着用管５には真空ポンプ６が設けられ
て製品ガスホルダ２０に連結され、脱着回収され
た高純度N2ガスを貯留する。製品ガスホルダ２
０には、洗浄用管８が配設され、該洗浄用管８は
分岐された後弁V13〜V15を介して吸着塔３ａ，
３ｂ，３ｃの各頂部に連結される。また吸着塔３
ａ，３ｂ，３ｃは連結配管１０ａ，１０ｂ，１０
ｃによつて夫々直列的に連結され、各々に弁V10
〜V12が設けられる。
ａ，２ｂのいずれかに送給され、該塔内に収納さ
れた吸着剤にH2O及びCO2成分を吸着させ、ここ
を通過したO2／N2混合ガスを３塔式PSA装置の
原料ガス供給管１ａへ送に込む。原料ガス供給管
１ａは自動開閉弁（以下単に弁という）V1〜V3
を介して吸着塔３ａ，３ｂ，３ｃに接続され、各
塔の底部には弁V4〜V6を介して排ガス廃棄管４
ａが連結される。該排ガス廃棄管４ａは前処理塔
２ａ，２ｂに連結され、吸着塔３ａ，３ｂ，３ｃ
を通過したO2ガスを主成分とする排ガスは前処
理塔内に吸着されたH2O，CO2の脱着用パージガ
スとして利用される。また弁V4〜V6の介設点よ
り上流側各吸着塔３ａ，３ｂ，３ｃの底部には脱
着用管５ａ，５ｂ，５ｃが配設され、夫々弁V7
〜V9を介してそれより下流側で合流される。合
流された脱着用管５には真空ポンプ６が設けられ
て製品ガスホルダ２０に連結され、脱着回収され
た高純度N2ガスを貯留する。製品ガスホルダ２
０には、洗浄用管８が配設され、該洗浄用管８は
分岐された後弁V13〜V15を介して吸着塔３ａ，
３ｂ，３ｃの各頂部に連結される。また吸着塔３
ａ，３ｂ，３ｃは連結配管１０ａ，１０ｂ，１０
ｃによつて夫々直列的に連結され、各々に弁V10
〜V12が設けられる。
第３図は、吸着塔３ａ，３ｂ，３ｃの作動工程
を示すタイムスケジユール（時間は左から右方向
に進む）の例であり、吸着工程開始時から吸着工
程終了時までの作動工程を１工程サイクルとして
いる。この１工程サイクルは図示の如く吸着工
程、回収工程、洗浄工程及び脱着工程より構成さ
れる。まず吸着工程では脱着された吸着塔内を加
圧すると共に、O2／N2混合ガスを供給管１ａか
ら加圧供給し、回収目的成分のN2ガスを吸着剤
に吸着させ不純成分ガス（主にO2ガス）を排ガ
ス廃棄管４ａを介して放出させる。又脱着工程で
は吸着塔を真空ポンプ６によつて減圧し、吸着塔
内の吸着剤に吸着されたN2を脱着し、脱着用管
５を通して製品ガスホルダ２０に回収貯留する。
次に回収工程及び洗浄工程を、吸着塔３ａの場合
を例に挙げて説明すると第５図ａ及びｂによつて
示される。即ち第５図ａの状態においては、製品
ガスホルダ２０側から供給される高純度N2ガス
は洗浄用管８を通つて吸着塔３ｃ内の残留O2を
追放し、吸着工程の終了した吸着塔３ａへ連結配
管１０ｃを介して送り込まれる。このとき吸着塔
３ａでは回収工程が行なわれ、吸着塔３ｃでは洗
浄工程が行なわれる。また第５図ｂの状態では、
吸着塔３ａは洗浄工程を行ない、吸着塔３ｂは回
収工程を行なつている状態を示す。
を示すタイムスケジユール（時間は左から右方向
に進む）の例であり、吸着工程開始時から吸着工
程終了時までの作動工程を１工程サイクルとして
いる。この１工程サイクルは図示の如く吸着工
程、回収工程、洗浄工程及び脱着工程より構成さ
れる。まず吸着工程では脱着された吸着塔内を加
圧すると共に、O2／N2混合ガスを供給管１ａか
ら加圧供給し、回収目的成分のN2ガスを吸着剤
に吸着させ不純成分ガス（主にO2ガス）を排ガ
ス廃棄管４ａを介して放出させる。又脱着工程で
は吸着塔を真空ポンプ６によつて減圧し、吸着塔
内の吸着剤に吸着されたN2を脱着し、脱着用管
５を通して製品ガスホルダ２０に回収貯留する。
次に回収工程及び洗浄工程を、吸着塔３ａの場合
を例に挙げて説明すると第５図ａ及びｂによつて
示される。即ち第５図ａの状態においては、製品
ガスホルダ２０側から供給される高純度N2ガス
は洗浄用管８を通つて吸着塔３ｃ内の残留O2を
追放し、吸着工程の終了した吸着塔３ａへ連結配
管１０ｃを介して送り込まれる。このとき吸着塔
３ａでは回収工程が行なわれ、吸着塔３ｃでは洗
浄工程が行なわれる。また第５図ｂの状態では、
吸着塔３ａは洗浄工程を行ない、吸着塔３ｂは回
収工程を行なつている状態を示す。
［発明が解決しようとする課題］
上記のPSA装置は小規模の産業分野でも自家
生産型で利用できる様にするため小型化が進めら
れつつあり、吸着塔等を小型化すると共に、自動
開閉弁も小型で安価な真空用電磁弁が用いられる
様になつてきた。
生産型で利用できる様にするため小型化が進めら
れつつあり、吸着塔等を小型化すると共に、自動
開閉弁も小型で安価な真空用電磁弁が用いられる
様になつてきた。
第６図は真空用電磁弁の一例を示す断面説明図
であり、電磁コイル２１の励起によつて摺動する
プランジヤ２３の先端に弁体２４を設け、弁座２
７に対して当接・離反できる様に構成されてい
る。第４図は上記構成の真空用電磁弁Z1，Z2を連
結配管１０ａ，１０ｂに設けたPSA装置による
吸着塔３ｂの脱着工程時の状態を示す説明図であ
る。このとき吸着塔３ｂ内は真空ポンプ６によつ
て100Torr程度まで減圧され、この減圧域は上記
の真空用電磁弁Z1，Z2により遮断されている。と
ころが上記の真空用電磁弁Z1，Z2は第６図に示す
白抜き矢印F1→F2方向のガス流に対しては有効
な遮断性能を発揮するが、破線矢印Ｌに示す様な
逆方向のガス流れに対しては、弁体２４がスプリ
ング２２の反発力によつて押え付けられているだ
けなので、弁座２７から押し戻されてガスリーク
を生じ易い。即ち第４図に示す例においては矢印
Ｐ方向にリークを生じ易く吸着塔３ｃ中のO2／
N2ガスが脱着ガス中に混入し、回収製品ガスの
純度低下を引き起こす。
であり、電磁コイル２１の励起によつて摺動する
プランジヤ２３の先端に弁体２４を設け、弁座２
７に対して当接・離反できる様に構成されてい
る。第４図は上記構成の真空用電磁弁Z1，Z2を連
結配管１０ａ，１０ｂに設けたPSA装置による
吸着塔３ｂの脱着工程時の状態を示す説明図であ
る。このとき吸着塔３ｂ内は真空ポンプ６によつ
て100Torr程度まで減圧され、この減圧域は上記
の真空用電磁弁Z1，Z2により遮断されている。と
ころが上記の真空用電磁弁Z1，Z2は第６図に示す
白抜き矢印F1→F2方向のガス流に対しては有効
な遮断性能を発揮するが、破線矢印Ｌに示す様な
逆方向のガス流れに対しては、弁体２４がスプリ
ング２２の反発力によつて押え付けられているだ
けなので、弁座２７から押し戻されてガスリーク
を生じ易い。即ち第４図に示す例においては矢印
Ｐ方向にリークを生じ易く吸着塔３ｃ中のO2／
N2ガスが脱着ガス中に混入し、回収製品ガスの
純度低下を引き起こす。
そこで本発明者らは小型で安価な真空用電磁弁
を使用するPSA装置であつても、高純度の製品
ガスを回収できるようにする目的で種々研究を重
ね、本発明を完成した。
を使用するPSA装置であつても、高純度の製品
ガスを回収できるようにする目的で種々研究を重
ね、本発明を完成した。
［課題を解決するための手段］
上記の目的を達成し得た本発明PSA装置は、
１対の真空用電磁弁を、互いに入口側が背中合わ
せとなる様に、前記連結配管の両端部近傍に直列
配設する点を要旨とするものである。
１対の真空用電磁弁を、互いに入口側が背中合わ
せとなる様に、前記連結配管の両端部近傍に直列
配設する点を要旨とするものである。
［作用及び実施例］
第１図は本発明の代表的な実施例を示す概略説
明図であり、各連結配管１０ａ，１０ｂ，１０ｃ
には夫々２つの真空用電磁弁X1〜X3及びY1〜Y3
が配設される。上記の真空用電磁弁Y1〜Y3は吸
着塔３ａ，３ｂ，３ｃの底部側へできるだけ接近
して設けられ、該弁Y1〜Y3の出口部２６（第６
図）を吸着塔３ａ，３ｂ，３ｃの底部に向けて配
設される。一方弁X1〜X3は上記の弁Y1〜Y3とは
逆向きに配設される。即ち連結配管１０ａにおい
て真空用電磁弁X1とY1は入口部２５を互いに背
中合わせとなる様に設けられ、その開閉作動は同
一タイミングで同一の開閉制御がなされる。従つ
て吸着塔３ａの脱着工程時に電磁弁X1において
矢印Ｌ方向のガスリーク（第６図参照）が生じて
も吸着塔３ａ側の電磁弁Y1においてこのガス流
が完全に遮断され、吸着塔３ａの脱着工程中に吸
着塔３ｂ，３ｃ内のO2混入ガスが混り込むこと
は全くなくなる。
明図であり、各連結配管１０ａ，１０ｂ，１０ｃ
には夫々２つの真空用電磁弁X1〜X3及びY1〜Y3
が配設される。上記の真空用電磁弁Y1〜Y3は吸
着塔３ａ，３ｂ，３ｃの底部側へできるだけ接近
して設けられ、該弁Y1〜Y3の出口部２６（第６
図）を吸着塔３ａ，３ｂ，３ｃの底部に向けて配
設される。一方弁X1〜X3は上記の弁Y1〜Y3とは
逆向きに配設される。即ち連結配管１０ａにおい
て真空用電磁弁X1とY1は入口部２５を互いに背
中合わせとなる様に設けられ、その開閉作動は同
一タイミングで同一の開閉制御がなされる。従つ
て吸着塔３ａの脱着工程時に電磁弁X1において
矢印Ｌ方向のガスリーク（第６図参照）が生じて
も吸着塔３ａ側の電磁弁Y1においてこのガス流
が完全に遮断され、吸着塔３ａの脱着工程中に吸
着塔３ｂ，３ｃ内のO2混入ガスが混り込むこと
は全くなくなる。
（実施例）
第１図及び第２図に示す構成の小型PSA装置
において、原料空気供給量を3200N／ｈとして
5.5Kg／cm2Ｇで供給し、800N／ｈのN2ガスを回
収する実験を下記のPSA装置によつて行なつた。
において、原料空気供給量を3200N／ｈとして
5.5Kg／cm2Ｇで供給し、800N／ｈのN2ガスを回
収する実験を下記のPSA装置によつて行なつた。
吸着塔内径：80mm
吸着塔高さ：1000mm
吸着剤 ：合成ゼオライト13X型（改良型）
脱着圧力 ：100Torr
この結果従来のPSA装置（第２図に示す）に
おいては、回収N2ガスの純度は99.9％が限界で
あつたが、本発明のPSA装置においては、99.997
％の高純度を達成した。
おいては、回収N2ガスの純度は99.9％が限界で
あつたが、本発明のPSA装置においては、99.997
％の高純度を達成した。
上記の様に２つの真空用電磁弁を直列して配設
する箇所は上記の実施例に限らず、排ガス廃棄管
４ａに設けられる自動開閉弁V4〜V6その他の自
動開閉弁配設箇所に適用しても良い。また回収ガ
ス分離用のPSA装置のみに限らず、その前段に
設けられる前処理装置において適用しても構わな
い。さらに上記のN2ガス回収の例に限らず、O2
ガス回収やH2ガスの精製等のPSA装置にも適用
できる。
する箇所は上記の実施例に限らず、排ガス廃棄管
４ａに設けられる自動開閉弁V4〜V6その他の自
動開閉弁配設箇所に適用しても良い。また回収ガ
ス分離用のPSA装置のみに限らず、その前段に
設けられる前処理装置において適用しても構わな
い。さらに上記のN2ガス回収の例に限らず、O2
ガス回収やH2ガスの精製等のPSA装置にも適用
できる。
［発明の効果］
本発明により、小型の真空用電磁弁を適用する
PSA装置においても、製品ガスを高純度で回収
できる様になつた。
PSA装置においても、製品ガスを高純度で回収
できる様になつた。
第１図は本発明の代表的な実施例を示す概略説
明図、第２図は従来例を示す概略説明図、第３図
は工程説明図、第４図は吸着塔３ｂの脱着工程状
態を示す説明図、第５図ａ，ｂは洗浄工程及び回
収工程を示すための説明図、第６図は真空用電磁
弁の例を示す断面説明図である。 １ａ…原料ガス供給管、２ａ，２ｂ…前処理
塔、３ａ，３ｂ，３ｃ…吸着塔、４ａ…排ガス廃
棄管、５…脱着用管、６…真空ポンプ、８…洗浄
用管、９…圧縮機、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…連
結配管、２０…ケーシング、２１…コイル、２２
…スプリング、２３…プランジヤ、２４…弁体、
２５…入口部、２６…出口部、２７…弁座。
明図、第２図は従来例を示す概略説明図、第３図
は工程説明図、第４図は吸着塔３ｂの脱着工程状
態を示す説明図、第５図ａ，ｂは洗浄工程及び回
収工程を示すための説明図、第６図は真空用電磁
弁の例を示す断面説明図である。 １ａ…原料ガス供給管、２ａ，２ｂ…前処理
塔、３ａ，３ｂ，３ｃ…吸着塔、４ａ…排ガス廃
棄管、５…脱着用管、６…真空ポンプ、８…洗浄
用管、９…圧縮機、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…連
結配管、２０…ケーシング、２１…コイル、２２
…スプリング、２３…プランジヤ、２４…弁体、
２５…入口部、２６…出口部、２７…弁座。
Claims (1)
- １ 複数の吸着塔に各々原料ガス供給管、脱着用
管及び洗浄用管を接続すると共に、２つの吸着塔
同士を連結配管によつて直列接続する様に構成し
てなる圧力スイング吸着装置において、１対の真
空用電磁弁を、互いに入口側が背中合わせとなる
様に、前記連結配管の両端部近傍に直列配設され
てなることを特徴とする圧力スイング吸着装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63140142A JPH01307426A (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | 圧力スイング吸着装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63140142A JPH01307426A (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | 圧力スイング吸着装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01307426A JPH01307426A (ja) | 1989-12-12 |
| JPH0331487B2 true JPH0331487B2 (ja) | 1991-05-07 |
Family
ID=15261851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63140142A Granted JPH01307426A (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | 圧力スイング吸着装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01307426A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7023736B2 (ja) | 2018-02-16 | 2022-02-22 | 大陽日酸株式会社 | 気体精製装置、気体精製方法、プロペンの製造装置及びプロパンの製造装置 |
| JP6965198B2 (ja) * | 2018-03-30 | 2021-11-10 | 大陽日酸株式会社 | 気体精製装置及び気体精製方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS607920A (ja) * | 1983-06-29 | 1985-01-16 | Hitachi Ltd | 非凝縮性混合ガスの分離方法 |
-
1988
- 1988-06-06 JP JP63140142A patent/JPH01307426A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01307426A (ja) | 1989-12-12 |
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