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JPH0226610A - 圧力変動吸着分離装置における原料ガスの除湿システム - Google Patents

圧力変動吸着分離装置における原料ガスの除湿システム

Info

Publication number
JPH0226610A
JPH0226610A JP63176369A JP17636988A JPH0226610A JP H0226610 A JPH0226610 A JP H0226610A JP 63176369 A JP63176369 A JP 63176369A JP 17636988 A JP17636988 A JP 17636988A JP H0226610 A JPH0226610 A JP H0226610A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
separation membrane
raw material
adsorption tower
separation
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.)
Pending
Application number
JP63176369A
Other languages
English (en)
Inventor
Hidenobu Toyotomi
豊臣 英延
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HITACHI KENSETSU KK
Original Assignee
HITACHI KENSETSU KK
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HITACHI KENSETSU KK filed Critical HITACHI KENSETSU KK
Priority to JP63176369A priority Critical patent/JPH0226610A/ja
Publication of JPH0226610A publication Critical patent/JPH0226610A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Drying Of Gases (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、圧力変動吸着分離装置における原料ガスの除
湿システムに係り、より詳細には、空気原料等の原料ガ
スより圧力変動吸着分離によって酸素、窒素等のガスを
分離するための圧力変動吸着分離装置における原料ガス
を、より低露点の乾燥原料ガスとするようにした圧力変
動吸着分離装置における原料ガスの除湿システムに関す
る。
〔従来の技術〕
従来、圧力変動吸着分離装置においては、原料空気等の
原料ガスより酸素(0□)等を吸着分離するに際し、水
分等を吸着塔内で一連して分離したり、吸着塔の前段に
除湿装置を設け、該吸着塔に供給する原料ガス中より、
予め、水分の除去、喚言すれば、除湿するようにしてい
る。
そして、吸着分離装置において用いられる除湿装置とし
ては、通常、冷却除去による構成のものが用いられてい
る。しかし、該構成の場合、凝縮水のドレンが出るため
、その取り扱いに難点がなる等の問題がある。
ところで、近年、技術の進歩により、物質を選択的に透
過させる分離機能膜を用いる除湿法がある。この除湿法
は、具体的には、「分離膜を隔てて高圧側と低圧側に保
持するとガス成分は高圧側から分離膜に熔解し、該分離
膜中を拡散移動し低圧側から拡散する。そして、高分子
ポリイミド等による分離膜では、水蒸気の透過速度定数
が空気の定数に比べて数百倍大きいので、選択性をもち
、効率の良い除湿が可能となり、低露点の乾燥ガスが得
られる。jという分離膜の特性を利用し、分N膜により
得られた乾燥ガスの一部を分離膜の透過側(低圧透過側
)にパージすることにより分離膜の透過側(低圧透過側
)の水蒸気(Hl O)モル分率を下げるようにしてい
る方法である。
そして、この方法によれば、簡単な構成でもって、原料
ガスの除湿が行え、かつ第4図に示すような除湿の性能
曲線が得られる。
そこで、本発明者は、上述した点に鑑み、圧力変動吸着
分離装置において、その吸着塔の前段に分離膜を配設し
、その原料ガスの除湿を該分、#膜を用いて行うことを
創案した。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、分N膜による加圧ガスの脱湿では、再生サイク
ルなしで、低露点の乾燥ガスが連続的に得られる特徴は
あるが、このためには、分離膜の透過側(低圧透過側)
に製品となるべき乾燥バージン空気の多くの量をパージ
しなければ、低露点の空気が得られないという問題のあ
ることが判明した。また、使用ガス圧力が、2kir/
−以下の場合、除湿性能は低く利用範囲が制約を受ける
等の問題もある0例えば、空気圧力5kt/−で、大気
圧露点−50℃の乾燥ガスを得ようとすれば、その製品
ガス収率は50%となり、また、ガス圧力2kg/cd
で、製品空気収率を50%とすれば、大気圧露点は一1
7℃程度の乾燥ガスしか得られないB題もある。
本発明は、上述したような問題に対処して創案したもの
であって、その目的とする処は、大量のパージ用の乾燥
バージンガスを消費することなく、より低露点の乾燥ガ
スを得ると同時に、使用ガス圧力が低い場合でも高い除
湿性能をもつ圧力変動吸着分離装置における原料ガスの
除湿システムを提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
そして、上記目的を達成するための手段としての本発明
の圧力変動吸着分離装置における原料ガスの除湿システ
ムは、原料ガスより圧力変動吸着分離によって酸素、窒
素等のガスを分離するための圧力変動吸着分離装置にお
いて、吸着塔の前段に分離膜を配置し、該分離膜に該吸
着塔への供給用の原料ガスである湿り加圧ガスを供給し
て乾燥ガスを得た後、該乾燥ガスを該吸着塔により分離
ガスと脱着排ガスとに分離し、該脱着排ガスを分離膜の
外側に導入パージすることにより、該分離膜の透過側の
水蒸気モル分率を下げて分離膜の非透過側に低露点の乾
燥原料ガスを得るようにした構成よりなる。
また、上記構成において、分離膜透過外側を真空負圧と
し、該分離膜を隔てて差圧を大きくし、吸着塔による脱
着排ガスを負圧導入し、分ji11膜の透過側の水蒸気
モル分率を下げ、分離膜の非透過側に低露点の乾燥原料
ガスを得るようにした構成、真空ポンプで吸引した脱着
排ガスを分#膜の外側に導入パージし、分離膜の透過側
の水蒸気モル分率を下げ、分jiII膜の非透過側に低
露点の乾燥原料ガスを得るようにした構成としてもよい
〔作用〕
そして、上記構成に基づく本発明の圧力変動吸着分離装
置における原料ガスの除湿システムの作用について説明
する。
まず、加圧された湿り原料ガスを分離膜を隔てて、その
高圧側と低圧側を保持すると、水蒸気ガス成分は、分M
膜の高圧側(非透過側)から分離膜に溶解し、該分離膜
の中を拡散移動して低圧側から放散する。そして、水蒸
気が分離膜の外側へ選択的に透過して、その結果、非透
過側に乾燥ガスが得られる。この乾燥ガスを圧力変動吸
着分離装置における原料ガスとして、その吸着塔に供給
すると、圧力変動吸着分離によって製品ガスと脱排ガス
とに分離され、脱着操作工程で排出される乾燥した該脱
着排ガスを分離膜の外側に導入パージすることによって
、分離膜の非i3遇側に低露点の乾燥ガスが安定して得
られるように作用する。
すなわち、透過外側の水蒸気(H,o)のモル分圧を下
げる度合いによって、得られる乾燥空気の露点が調節で
きるように作用する 以上のように、本発明の圧力変動吸着分離装置における
原料ガスの除湿システムは、圧力変動吸着分離装置の吸
着塔の前段に分離膜を配設し、分離膜の外側に、吸着塔
における脱着操作工程で排出される乾燥した該脱着排ガ
スを導入パージとした点に特徴を有し、この点によって
、分離ガスや、分離膜より得られた原料乾燥ガス自体を
パージガスとする必要がなく、かつ原料乾燥ガスを消費
させることがないと共に、無動力で簡単な構成として得
られるいう格別な作用を奏するシステムである。
〔実施例〕
以下、図面を参照しながら、本発明を具体化した実施例
について説明する。
ここに、第1図は本発明の一実施例を示す系統図、第2
.3図は本発明の他の実施例の系統図である。
本実施例の圧力変動吸着分離装置は、原料空気より窒素
(N2)を加圧吸着し、その後、吸着塔を減圧して窒素
を排出して、該吸着塔を再生しながら、非吸着物である
酸素(o2)のみを分離して連続的に生成する酸素fM
縮装置であって、概略すると、吸着塔1.2と、分離膜
3および圧縮機4とより構成されている。
吸着塔1.2は、ゼオライト等の吸着剤を備えた窒素の
加圧吸着、減圧脱着を行わせるための窒素吸着塔である
。吸着塔1.2は、並列に接続されていて、交互に、加
圧吸着、減圧脱着を行うことができるように空気供給用
連結管5によって接続されている。すなわち、吸着塔1
.2は原料空気供給口6.7を有し、該供給口には原料
空気(乾燥原料空気)が弁8.9および空気供給用連結
管5を介して、それぞれに交互に供給できるように接続
され、また、吸着塔1.2の分離酸素送出口10.11
には、非吸着の分離酸素を交互に送出するための弁12
.13を介して接続され、また、吸着塔1.2の脱着排
窒素ガス排出口(図面においては原料空気供給口6.7
と兼用)には弁14.15および脱着排窒素ガス排出用
連結管16とそれぞれ接続されている。そして、弁8,
9は、分離酸素を蓄える製品タンク17に接続されてい
る。
分離膜3は、吸着塔1,2に供給する原料酸素中の水分
(H□O)を除去し、乾燥空気とするための分i11膜
である0分離膜3は、通常、高分子ポリイミド膜が用い
られている。しかし、エチルセルロース等地の膜を用い
た構成としてもよい。そして、分離膜3の高圧側(非透
過側・湿り空気供給側)−には圧縮機4が接続され、圧
縮機4によって加圧された原料空気を、その低圧側(透
過側・乾燥空気受給側)に送ることができるように接続
され、また、分離膜3の低圧側は空気供給用連結管5と
接続されている。また、分離膜3の外側は脱排窒素ガス
排出用連結管16と接続され、吸着後の脱徘窒素ガスを
導入パージできるようにしている。
そして、上記構成に基づく、圧力変動吸着分離装置は、
吸着塔1.2の加圧吸着、減圧吸着操作を交互に切り換
えて行うようことにより、分離酸素を得ることができる
と共に、原料酸素を分離膜3と吸着後の脱着排窒素ガス
とによって乾燥原料空気を得るように作用する。
すなわち、第1図において、原料空気は圧縮機4で加圧
され、圧縮空気は、分離膜3で脱湿される。そして、脱
湿された原料空気は、空気供給用連結管5と弁8.9を
介して吸着塔1.2に交互に送られ、まず、吸着塔lで
吸着工程が行われ、吸着塔2で脱着工程が行われる。こ
の場合、弁8.12は開、弁9.13は閉である。そし
て、この弁操作によって、原料空気は、圧縮機4、分離
膜3、弁8を通じ、吸着塔1に供給される。吸着塔lに
よって、窒素は吸着され、非吸着の分離酸素の大部分は
弁14を介して製品タンク17に送られる。一方、吸着
塔2は、前工程で吸着した窒素を弁9を開として分離膜
3の透過外側回路を通じ、圧力を大気圧に戻しながら排
出する。この排気操作で分離膜3の外側がパージされ、
上記分圧の低下をもたらし、より低露点の乾燥空気が得
られるように作用する。
次ぎに、吸着塔1.2の操作を交互反対にして、次工程
に移り、吸着塔1の脱着窒素ガスを分離膜3の透過外側
に引き続き導入パージするようにする。
以上のように、本実施例においては、排ガスを分離膜の
透過側にパージガスとして、無動力で再利用するように
している。
そして、上述した本実施例によれば、原料空気中の酸素
量21%の約50%が分離ガスとして分離されて、その
残りの酸素および窒素ガスが脱着排ガスとして排出され
る。すなわち、吸着塔l。
2に送入された乾燥原料空気の約90%は、低露点の乾
燥状態で脱着工程で排出されることが確認できた。これ
により(脱着排ガス量が多いこと)、分離膜3の外側を
十分にパージできることが確認できる。
第2図は、前述した実施例において、分離膜透過外側を
真空負圧とし、該分離膜を隔てて差圧を大きくし、吸着
塔による脱着排ガスを負圧導入し、分離膜の透過側の水
蒸気モル分率を下げ、分離膜の非透過側に低露点の乾燥
原料ガスを得るようにした構成よりなる。そして、本実
施例の場合、透過外側が真空負圧下となって非透過側の
原料空気力が2kg/−以下のような低い場合でも分離
膜を隔てて、差圧が大きくなり、より低露点の乾燥空気
が得られ易くなるという利点を有する。
また、第3図は、前述した実施例において、真空ポンプ
で吸引した圧縮熱をもつ脱着排ガスを分離膜の外側に導
入パージし、分離膜の透過側の水蒸気モル分率を下げ、
分離膜の非透過側に低露点の乾燥原料ガスを得るように
した構成よりなるものである。そして、本実施例の場合
、高い温度により水蒸気の飽和点の高い排ガスでパージ
することができ、透過側に膜の濡れ現象がなく、より低
露点の乾燥空気が得られ易くなるという利点を有する。
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものでな
く、本発明の要旨を変更しない範囲で変形実施できるも
のを含む、因みに、原料ガスとして原料空気を用い、分
離酸素を得る構成で説明したが、他のガスの生成等につ
いても実施できることは明らかである0例えば、圧力変
動吸着分離法による窒素濃縮装置やアルゴンの生成等に
も通用できる。また、吸着塔は、2塔に限られるもので
なく、3塔、4塔等の複数基であってもよいことは明ら
かである。
(発明の効果〕 以上の説明より明らかなように、本発明の圧力変動吸着
分離装置における原料ガスの除湿システムによれば、乾
燥パージとして脱着排ガスを用いたシステムとしている
ので、分離膜の透過外側に乾燥パージのためのバージン
空気を全く消費することなく、無動力で簡単な構成で、
より低露点の乾燥空気が容易に、しかも経済的に得られ
るという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す系統図、第2.3図は
本発明の他の実施例の系統図、第4図は分離膜を用いた
従来のドライヤー性能曲線を示す説明図である。 1.2・・・吸着塔、3・・・分離膜、3′・・分離膜
を構成する中空糸、4・・・圧縮機、5・・・空気供給
用連結管、6.7・・・原料ガス供給口・脱着排ガス排
出口、8.9・・・弁、10.11・・・分離ガス送出
口、12.13・・・弁、14.15・・・弁、16・
・・脱若排ガス排出用連結管、17・・・製品タンク特

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)原料ガスより圧力変動吸着分離によって酸素、窒
    素等のガスを分離するための圧力変動吸着分離装置にお
    いて、吸着塔の前段に分離膜を配置し、該分離膜に該吸
    着塔への供給用の原料ガスである湿り加圧ガスを供給し
    て乾燥ガスを得た後、該乾燥ガスを該吸着塔により分離
    ガスと脱着排ガスとに分離し、該脱着排ガスを分離膜の
    外側に導入パージすることにより、該分離膜の透過側の
    水蒸気モル分率を下げて分離膜の非透過側に低露点の乾
    燥原料ガスを得るようにしたこと特徴とする圧力変動吸
    着分離装置における原料ガスの除湿システム。
  2. (2)分離膜透過外側を真空負圧とし、該分離膜を隔て
    て差圧を大きくし、吸着塔による脱着排ガスを負圧導入
    し、分離膜の透過側の水蒸気モル分率を下げ、分離膜の
    非透過側に低露点の乾燥原料ガスを得るようにしている
    請求項1に記載の圧力変動吸着分離装置における原料ガ
    スの除湿システム。
  3. (3)真空ポンプで吸引した脱着排ガスを分離膜の外側
    に導入パージし、分離膜の透過側の水蒸気モル分率を下
    げ、分離膜の非透過側に低露点の乾燥原料ガスを得るよ
    うにしている請求項1に記載の圧力変動吸着分離装置に
    おける原料ガスの除湿システム。
JP63176369A 1988-07-14 1988-07-14 圧力変動吸着分離装置における原料ガスの除湿システム Pending JPH0226610A (ja)

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JPH0226610A true JPH0226610A (ja) 1990-01-29

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04227021A (ja) * 1990-06-18 1992-08-17 Union Carbide Ind Gases Technol Corp 低温空気分離プラント用のハイブリッド予備清浄器
JP2003529008A (ja) * 2000-03-24 2003-09-30 ケンナメタル インコーポレイテッド 回転切削工具
JP2007044116A (ja) * 2005-08-08 2007-02-22 Teijin Pharma Ltd 圧力変動吸着型酸素濃縮装置
RU188323U1 (ru) * 2018-11-26 2019-04-08 Публичное акционерное общество "Аквасервис" Устройство регулирования дыхательной атмосферы в помещении

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04227021A (ja) * 1990-06-18 1992-08-17 Union Carbide Ind Gases Technol Corp 低温空気分離プラント用のハイブリッド予備清浄器
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