專利名稱：：低純度氮氣產(chǎn)生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及低純度氮氣產(chǎn)生方法，詳細地說，涉及使用通過將炭分子篩作為吸附劑的變壓吸附法而將空氣中的氮氣和氧氣分離的氮氣產(chǎn)生裝置，從而產(chǎn)生氧氣含有率為3~5體積％的低純度氮氣的方法。
背景技術(shù)：
：已知通過將炭分子篩作為吸附劑的變壓吸附法(PSA法)從空氣分離產(chǎn)生氮氣(以下將富含氮氣的氣體包括在內(nèi)，簡單稱為氮氣。)的方法。該使用炭分子篩的PSA法典型的為對分別填充有炭分子篩的2筒的吸附筒，在2筒的吸附筒中交替反復(fù)進行如下各工序，從而分離空氣中的氮氣。即，導(dǎo)入被加壓到適當壓力的原料空氣以使筒內(nèi)成為規(guī)定壓力的加壓工序、將容易吸附的氧氣成分優(yōu)先吸附到吸附劑上以提取難以吸附的氮氣并送出到產(chǎn)品罐中的吸附工序(產(chǎn)品取出工序)、將殘留于筒內(nèi)的氮氣成分送到其他吸附筒的減壓均壓工序、通過將吸附筒向大氣開放以降低壓力從而將吸附到吸附劑的氧氣成分脫附而使吸附劑再生的再生工序、從其他吸附筒內(nèi)接收氮氣成分的加壓均壓工序。該方法由于可以以l分鐘左右的比較短的運轉(zhuǎn)周期改變壓力，因而可以使每單位重量吸附劑的空氣處理量變大。因此，相對于一直以來進行的深冷空氣分離法，可使裝置結(jié)構(gòu)大幅度簡單化、在設(shè)備成本方面也很有優(yōu)勢，因而使用逸樣的PSA法的氮氣產(chǎn)生裝置(氮氣PSA裝置)廣泛用于小/中規(guī)模的氮氣產(chǎn)生用途。例如，在使用2筒的吸附筒(A、B)的氮氣PSA裝置中，前述各均壓工序(減壓均壓工序和加壓均壓工序)是指打開A筒與B筒之間的閥，以將壓力高的吸附筒的壓力回收到壓力低的吸附筒為目的，使兩筒的壓力大致均等的工序。其間，不向吸附筒導(dǎo)入原料空氣，而且產(chǎn)品氣體不從吸附筒流入產(chǎn)品罐。即，各均壓工序中通過產(chǎn)品罐的殘壓部分供給產(chǎn)品氣體。進而，在均壓工序結(jié)束并進入加壓工序時，在吸附筒的壓力變得比產(chǎn)品罐的壓力高之前產(chǎn)品氣體不向產(chǎn)品罐中供給。通常，產(chǎn)生高純度氮氣時，由于產(chǎn)品氣體供給量少，因而產(chǎn)品罐的壓力降低小。但在產(chǎn)生低純度氮氣時，由于產(chǎn)品氣體供給量多，因而產(chǎn)品罐壓力的降低變大。因此，前述均壓工序的時間變長時，可能無法維持客戶所要求的保證壓力。該情況下，可通過使產(chǎn)品罐變大而維持在保證壓力以上，但由于導(dǎo)致成本提高或裝置變大，因而不能應(yīng)用均壓時間長的運轉(zhuǎn)方法。此外，存在產(chǎn)品罐的壓力變動幅度(最大壓力和最小壓力的幅度)變大時純度降低的傾向。例如，公開了在產(chǎn)生氧氣含有率不足3體積％的高純度氮氣的氮氣PSA裝置中，吸附筒內(nèi)的壓力上升速率為0.15~1.6MPa/sec,均壓時間為7~27秒(例如，參照專利文獻1。)。另一方面，為惰性的氮氣在LPG油輪或化學油輪這樣的船舶中作為防爆用的吹掃氣、保護氣體使用。目前，作為產(chǎn)生作為吹掃氣、保護氣體的氮氣等惰性氣體的裝置，利用重油的燃燒排氣的IGG式成為主流，但由于大量含有溫室氣體二氧化碳、含有污染(灰塵)而必需頻繁地維護，清潔且維護次數(shù)少的利用PSA法的氮氣PSA裝置開始受到矚目，搭載氮氣PSA裝置的情況變得多起來。專利文獻l:日本特開2001-342013號公報
發(fā)明內(nèi)容發(fā)明要解決的問題作為船舶上的防爆用的吹掃氣或密封氣所使用時的氮氣，按照鋼船規(guī)則，氮氣中含有的氧氣濃度至5體積％的比較低純度的氮氣為好，與通常的工業(yè)使用的氮氣不同，未必需要高純度的氮氣。但是，由于必需將氮氣PSA裝置放進船舶中，因而裝置的大小、特別是高度有限制，要求小型的裝置、且有效產(chǎn)生規(guī)定純度、壓力的氮氣。于是，本發(fā)明目的在于提供一種氮氣產(chǎn)生方法，該方法可有效產(chǎn)生作為船舶上的防爆用的吹掃氣或密封氣所使用的氧氣含有率為3~5體積％的低純度氮氣，可實現(xiàn)氮氣PSA裝置的小型化。用于解決問題的方法為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的氮氣產(chǎn)生方法，其特征在于，在通過變壓吸附法，即對填充有炭分子篩作為吸附劑的吸附筒反復(fù)進行加壓、產(chǎn)品取出、減壓均壓、再生、加壓均壓的各工序而從空氣產(chǎn)生氧氣含有率為3~5體積％的低純度氮氣的方法中，將所導(dǎo)入的原料空氣的壓力設(shè)定為表壓為0.7~l.OMPa的范圍，且將前述加壓工序和產(chǎn)品取出工序中的吸附筒內(nèi)的原料空氣的空速設(shè)定為1500~2500hr"的范圍，并將從裝置取出的產(chǎn)品氮氣的取出量設(shè)定為220700Nm3/hrton的范圍。進而，本發(fā)明的低純度氮氣產(chǎn)生方法，其特征在于，前述炭分子篩的氮氣與氧氣的分離比a為37.9以上，且氧氣的吸附速率常數(shù)K(02)為8.5xl(T2sec"以上。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的氮氣產(chǎn)生方法，可通過氮氣PSA法從空氣有效產(chǎn)生氧氣含有率為3~5體積％的低純度氮氣，可實現(xiàn)氮氣PSA裝置的小型化、炭分子篩使用量的降低、裝置價格的降低。圖l是表示應(yīng)用本發(fā)明的氮氣產(chǎn)生方法的氮氣PSA裝置的一個方式例子的系統(tǒng)圖。圖2是表示氮氣PSA裝置的各工序的說明圖。圖3是表示產(chǎn)品氮氣中的氧氣濃度為3體積％時的SV值與吸附劑的能力之間的關(guān)系的圖。圖4是表示產(chǎn)品氮氣中的氧氣濃度為4體積％時的SV值與吸附劑的能力之間的關(guān)系的圖。圖5是表示產(chǎn)品氮氣中的氧氣濃度為5體積％時的SV值與吸附劑的能力之間的關(guān)系的圖。圖6是各吸附劑MSC-I~IV的分離比a與氧氣的吸附速率常數(shù)K(02)的關(guān)系的圖。符號說明A、B…吸附筒、11…空氣壓縮機、12…空氣儲槽、13…產(chǎn)品罐、14a…第l入口閥、14b…第2入口閥、15a…第l排氣閥、15b…第2排氣閥、16…吹掃閥、17…上部均壓閥、18…下部均壓閥、19a…第l止回閥、19b…第2止回閥、20…第1質(zhì)量流量控制器、21…第2質(zhì)量流量控制器、22…流量調(diào)整閥、23a…入口側(cè)壓力調(diào)整閥、23b…出口側(cè)壓力調(diào)整閥、24，25，26…壓力計、27…氧氣濃度計具體實施例方式圖1和圖2表示應(yīng)用本發(fā)明的氮氣產(chǎn)生方法的氮氣PSA裝置的一個方式例子，圖1為氮氣PSA裝置的系統(tǒng)圖、圖2為表示氮氣PSA裝置的各工序的說明圖。氮氣PSA裝置如下構(gòu)成填充有作為吸附劑的炭分子篩的2個吸附筒A和B;壓縮原料空氣的空氣壓縮機ll;儲存原料空氣的空氣儲槽12;儲存產(chǎn)品氣體的產(chǎn)品罐13;在吸附筒A、B的各工序的交替程序中開閉的第l入口閥14a、第2入口閥14b、第l排氣閥15a、第2排氣閥15b、吹掃閥16、上部均壓閥17、下部均壓閥18、第l止回閥19a、第2止回閥19b;將原料空氣的流量調(diào)整為規(guī)定流量的第1質(zhì)量流量控制器20;將產(chǎn)品氣體供給量調(diào)整為規(guī)定流量的第2質(zhì)量流量控制器21;將吹掃氣的流量調(diào)整為規(guī)定流量的流量調(diào)整閥22;入口側(cè)壓力調(diào)整閥23a、出口側(cè)壓力調(diào)整閥23b;壓力計24、25、26;氧氣濃度計27。本氮氣PSA裝置通過反復(fù)進行圖2所示的各工序來分離空氣中的氮氣，并提取產(chǎn)品氮氣。另外，圖2為簡圖，只圖示各工序中開閥狀態(tài)下氣體流動的路徑。以下，按工序順序分別說明各工序。圖2(A)為吸附筒A進行加壓工序、吸附筒B進行再生工序的前半工序的狀態(tài)，即吸附筒A的第l入口閥14a打開、向吸附筒A內(nèi)導(dǎo)入規(guī)定壓力的原料空氣而筒內(nèi)被加壓的狀態(tài)。此時吹掃閥16和吸附筒B的第2排氣閥15b為打開，從吸附筒A的出口導(dǎo)出的氮氣通過流量調(diào)整閥22調(diào)整流量，通過吹掃閥16而被送到吸附筒B的出口，吸附筒B內(nèi)的氣體從入口被放出并進行筒內(nèi)的吹掃。圖2(B)為吸附筒A進行吸附(產(chǎn)品取出)工序、吸附筒B進行再生工序的后半工序的狀態(tài)，即通過吸附筒A的壓力上升至產(chǎn)品罐13的壓力以上，吸附筒A的出口氣體通過第l止回閥19a流入產(chǎn)品罐13。由于氧氣被填充在筒內(nèi)的吸附劑(炭分子篩)吸附，因而吸附筒A的出口氣體為濃縮至規(guī)定的氧氣含有率的氮氣。另一方面，吸附筒B繼續(xù)進行筒內(nèi)氣體的放出、吹掃。圖2(C)為吸附筒A從吸附工序轉(zhuǎn)換為減壓均壓工序、吸附筒B從再生工序轉(zhuǎn)換為加壓均壓工序的狀態(tài)，即吸附筒A的第l入口閥14a、吸附筒B的第2排氣閥15b以及吹掃閥16各自關(guān)閉、上部均壓閥17和下部均壓閥18各自打開。該均壓工序中，吸附工序結(jié)束而筒內(nèi)壓力相對高的吸附筒A內(nèi)的富含氮氣的氣體被回收到再生工序結(jié)束而筒內(nèi)壓力相對低的吸附筒B中，結(jié)果吸附筒A被減壓、吸附筒B被加壓。圖2(D)為吸附筒A轉(zhuǎn)換為再生工序、吸附筒B轉(zhuǎn)換為加壓工序的狀態(tài)，通過吸附筒A的第l排氣閥15a打開、筒內(nèi)氣體被放出到大氣中，從而使吸附到吸附劑的氧氣脫附并放出到筒外。此外，吹掃閥16打開，來自吸附筒B的吹掃氣(氮氣)被導(dǎo)入到吸附筒A的出口，進而沖洗氧氣。此外，吸附筒B中第2入口閥14b打開，原料空氣被導(dǎo)入到筒內(nèi)被加壓。圖2(E)為吸附筒A繼續(xù)進行再生工序、吸附筒B從加壓工序轉(zhuǎn)換為吸附工序的狀態(tài)，吸附筒A中，繼續(xù)進行從吸附筒B導(dǎo)入吹掃氣、和從第l排氣閥15a放出氣體。此外，由于吸附筒B的筒內(nèi)壓力上升，通過第2止回閥19b從吸附筒B向產(chǎn)品罐13提取產(chǎn)品氮氣。圖2(F)為吸附筒A從再生工序轉(zhuǎn)換為加壓均壓工序、吸附筒B從吸附工序轉(zhuǎn)換為減壓均壓工序的狀態(tài)，吸附筒B的第2入口閥14b、吸附筒A的第l排氣閥15a以及吹掃閥16關(guān)閉，兩均壓閥17、18打開。在該均壓工序中，吸附工序結(jié)束的吸附筒B內(nèi)的富含氮氣的氣體被回收到再生工序結(jié)束的吸附筒A中。通過反復(fù)進行這樣的加壓、產(chǎn)品取出、減壓均壓、再生、加壓均壓的各工序，可以從空氣分離氮氣而得到產(chǎn)品氮氣。另外，還可以代替止回閥19a、19b而使用開閉閥、或者代替吹掃閥16和流量調(diào)整閥22而使用孔板。此外，通過制成設(shè)置有3筒以上的吸附筒的多筒式PSA裝置，可實現(xiàn)吸附筒的小型化、特別是使筒高度降低、并且實現(xiàn)產(chǎn)品純度和產(chǎn)品罐壓力的穩(wěn)定化。另外，在再生工序中根據(jù)需要還可用真空泵將筒內(nèi)減壓排氣。在反復(fù)進行這樣的工序的PSA操作中，有必要適當設(shè)定工序的轉(zhuǎn)換時間，在將原料空氣的流量與產(chǎn)品氮氣的流量固定時，轉(zhuǎn)換時間過短的話，筒內(nèi)壓力無法到達原料空氣供給壓力而無法充分發(fā)揮吸附劑的性能，吸附時間過長的話，原料空氣導(dǎo)入量變多，因此，吸附劑的氧氣吸附量飽和，氧氣穿透，產(chǎn)品氮氣的純度降低。進而，根據(jù)所使用的吸附劑的氧氣吸附速率、氮氣吸附速率來選定適當?shù)霓D(zhuǎn)換時間也很重要。即，使用氧氣吸附速率快的吸附劑時，有必要將轉(zhuǎn)換時間提前。因此，通過根據(jù)產(chǎn)品氮氣的供給量、原料空氣量、吸附劑的性能來設(shè)定最適合的轉(zhuǎn)換時間，從而可有效產(chǎn)生規(guī)定流量、規(guī)定純度的產(chǎn)品氮氣。實施例l首先，準備4種炭分子篩(MSC-I、II、III、IV)作為試樣，測定各試樣的氧氣和氮氣的吸附速率。吸附速率的測定是通過使用市售的定容法測定裝置(BELJapan.Inc制造的BELSORP28)測定固定容積容器中的吸附帶來的壓力的隨時間變化來進行的。準確稱量各試樣約lg,分別進行在真空下以30分鐘升溫至100。C后將其保持2小時的前處理，然后在溫度約25°C、導(dǎo)入壓力200Torr的條件下進行測定?；跍y定得到的壓力變化數(shù)據(jù)，制作隨時間的壓力變化曲線，使由LDF吸附速率模型(LinearDrivingForceModel)得到的理論壓力變化曲線以平衡吸附量的50%吸附量與該制作的壓力變化曲線一致來確定吸附速率常數(shù)。表l表示各試樣(MSC-1、II、III、IV)的各自的氧氣的吸附速率常數(shù)K(02)以及氮氣的吸附速率常數(shù)K(N2)的測定結(jié)果和其比例(K(02)/K(N2)、分離比a)。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>39.0將該測定結(jié)果中氧氣的吸附速率相對快的MSC-I以及氧氣的吸附速率相對慢的MSC-III2種吸附劑分別用于圖l所示的結(jié)構(gòu)的氮氣PSA裝置，進行從空氣產(chǎn)生氮氣的實驗。實驗分別在MSC-I中將原料空氣壓力設(shè)為0.7MPa(表壓，以下相同)、將空速(SV值每小時導(dǎo)入的空氣量與吸附劑的填充量的比例)設(shè)為1500hr1、產(chǎn)品流量設(shè)為27NL/min(換算成標準狀態(tài))，在MSC-in中將原料空氣壓力設(shè)為0.70MPa(表壓，以下相同)、SV=1500hrM、產(chǎn)品流量設(shè)為18NL/min,將均壓工序固定為l秒，改變加壓工序、吸附工序與均壓時間的合計時間即轉(zhuǎn)換時間，分別測定各實驗中得到的產(chǎn)品氮氣的純度。結(jié)果分別示于表2(MSC-I)和表3(MSC-III)。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>從表2和表3的結(jié)果可知，產(chǎn)品氮氣的純度最好的轉(zhuǎn)換時間在氧氣的吸附速率快的MSC-I中為43秒，在氧氣的吸附速率慢的MSC-III中為55秒。因此，可知有必要根據(jù)所使用的吸附劑的性能(吸附速率常數(shù)K(02)、K(N2)以及分離比(a))來設(shè)定最適合的PSA運轉(zhuǎn)條件。實施例2對于各吸附劑MSC-1~IV，就每單位時間的原料空氣導(dǎo)入量與吸附劑填充量的比例(SV值)的影響進行了實驗。各SV值下的轉(zhuǎn)換時間是根據(jù)實施例1中得到的最適合的轉(zhuǎn)換時間調(diào)整為轉(zhuǎn)換時間中的空氣導(dǎo)入時間(轉(zhuǎn)換時間一均壓時間)與SV值之積恒定。即，將SV值從SV=lOOOhr—i變?yōu)镾V=2000hr一1時，轉(zhuǎn)換時間中的空氣導(dǎo)入時間變成一半。例如，實施例1的MSC-I中，以轉(zhuǎn)換時間43秒與SV=1500hr_1之積為基準，調(diào)整流量以選擇產(chǎn)品純度為95、96、97各體積%的條件，將該條件作為基礎(chǔ)計算各吸附劑的能力。該結(jié)果示于圖3~5。圖3表示產(chǎn)品氮氣中的氧氣濃度為3體積％時、圖4表示產(chǎn)品氮氣中的氧氣濃度為4體積％時、圖5表示產(chǎn)品氮氣中的氧氣濃度為5體積％時，分別示出原料空氣壓力為0.98MPa和0.7MPa時。從產(chǎn)品氮氣中的氧氣濃度為3體積％時的結(jié)果(圖3)可知，原料空氣壓力為0.98MPa時的最大能力(每lton填充到氮氣PSA裝置內(nèi)的吸附劑的產(chǎn)品氣體產(chǎn)生量[Nm3/hr'ton])為MSC-I為490Nm3/hr.ton、MSC-II為550Nm3/hr.ton、MSC-III為370Nm3/hr.ton、MSC—1V為380Nm3/hr.ton。；t匕夕卜，可^口各吸附劑均在SV-2000~2250hr—i附近顯示最大值。原料空氣壓力為0.70MPa時的最大能力為MSC-I為350Nm3/hr.ton、MSC-II為400Nm3/hr.ton、MSC—III為260Nm3/h廣ton、MSC-IV為290Nm3/hr.ton。此外，各吸附劑均在SV=1250~1500hr—1附近顯示最大值。此外，/人圖3的結(jié)果可知，與以往4吏用的吸附劑(MSC-III)相比，高性能劑(MSC-II)具有1.5倍以上的能力。這是由于其氧氣的吸附速率常數(shù)大、且分離比a大，是可以理所當然地預(yù)料的結(jié)果。另一方面，與現(xiàn)有劑(MSC-III)相比氧氣的吸附速率常數(shù)K(02)大但分離比差的吸附劑(MSC-1)，可知雖然在以往用途的氧氣濃度不足0.1%的條件下因分離比低的影響而看不到大幅度的能力提高，但在氧氣濃度為3%的條件下與現(xiàn)有劑(MSC-in)相比有預(yù)料不到的大幅的能力提高。認為是由于氧氣濃度高，分離性能低的影響變小，氧氣的吸附速率快這一點對能力提高起到了效果。此外，可知分離比a與現(xiàn)有劑(MSC-in)同等、但氧氣的吸附速率常數(shù)略大的吸附劑(MSC-IV)與現(xiàn)有劑(MSC-III)相比能力變大，但提高幅度小。從這些結(jié)果可知，為了使低純度氮氣產(chǎn)生方法中的能力提高，除了分離比a大以外，氧氣的吸附速率常數(shù)K(02)存在臨界值。從表示表1所示的各吸附劑MSC-1~IV的分離比a與氧氣的吸附速率常數(shù)K(02)之間的關(guān)系的圖6中可理解的那樣，像MSC-III指向MSC-IV的箭頭那樣，僅使氧氣的吸附速率常數(shù)K(02)稍微變大，得不到充分的效果，像MSC-m和MSC-IV指向MSC-II的箭頭那樣，僅使氧氣的吸附速率常數(shù)K(02)稍微變大，但分離比a變大時，在低純度氮氣產(chǎn)生方法中的能力大幅度々是高，進而，如從MSC-III和MSC-IV向MSC-I的箭頭那樣，分離比a雖然稍差，但氧氣的吸附速率常數(shù)K(02)大時，在低純度氮氣產(chǎn)生方法中的能力提高。因此，通過使用氧氣與氮氣的分離比a為37.9以上、且氧氣的吸附速率常數(shù)為8.5x1(T2sec_1以上的吸附劑，可實現(xiàn)SV=1500~2500hr_1、且從PSA裝置取出產(chǎn)品氮氣的取出能力為220Ni^/hr以上，可進一步提高氮氣產(chǎn)生效率。另外，還可以使用MSC-III、MSC-IV,但由于吸附劑的填充量變多，因而吸附劑價格、吸附筒價格變高，裝置尺寸變大，因此，可以說尤其是作為船舶用途是不適當?shù)?。接著，關(guān)于SV值，SV值過大的話，轉(zhuǎn)換時間變短，因而再生時間也變短、再生不充分，相反，SV值過小的話，轉(zhuǎn)換時間中的最大壓力(吸附壓力最大值)到達不了原料空氣壓力，因此，SV值也有必要選擇最適合的范圍。表4表示將原料空氣壓力設(shè)為0.98MPa并改變SV值時的各吸附劑的吸附壓力最大值的測定結(jié)果。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>從該結(jié)果可知，MSC-I、MSC-II的情形中，比SV-1750hr-1小的話，吸附壓力最大值緩慢減少、從SV-1250hr—i開始顯著減少。因此可知，為了充分發(fā)揮吸附劑的性能，SV值為1500~2500hr—'的范圍是適當?shù)?，?yīng)該將原料空氣壓力設(shè)定為0.7MPa以上、特別是0.9MPa以上來充分提高吸附壓力最大值。此外，關(guān)于MSC-III、MSC-IV,由于02的吸附速率常數(shù)小，因而氧氣難以吸附到吸附劑上、氧氣穿透到產(chǎn)品氮氣一側(cè)，因此，吸附壓力雖提高但氮氣純度降低。另外，原料空氣壓力為超過l.OMPa的壓力時，必需考慮裝置的耐壓，變得不經(jīng)濟。此外，PSA式氮氣產(chǎn)生裝置存在大量取出產(chǎn)品量時氮氣純度降低、少量取出時氮氣純度上升這樣的特性，因此，相應(yīng)于產(chǎn)品中的氧氣濃度存在最適合的產(chǎn)品取出量，從裝置取出產(chǎn)品的最適合的產(chǎn)品取出量為產(chǎn)品中的氧氣濃度為3體積％時為220~550Nm3/hr'ton、產(chǎn)品中的氧氣濃度為4體積％時為280~630Nm3/hr.ton、產(chǎn)品中的氧氣濃度為5體積％時為340~700Nm3/hr'ton。因此，作為運轉(zhuǎn)氮氣PSA裝置以供給用作船舶上的防爆用的吹掃氣或密封氣的氧氣濃度為3~5體積％的低純度氮氣的方法，為了充分提高吸附壓力最大值而將原料空氣壓力設(shè)定為0.7~l.OMPa的范圍，優(yōu)選為0.9~l.OMPa的范圍，為了得到適當?shù)霓D(zhuǎn)換時間而將SV值設(shè)定為1500~2500hr_'的范圍，且從裝置取出產(chǎn)品的產(chǎn)品取出量(能力)分別設(shè)定為產(chǎn)品中的氧氣濃度為3體積％時為220~550Nm3/hr.ton、產(chǎn)品中的氧氣濃度為4體積％時為280~630Nm3/hr.ton、產(chǎn)品中的氧氣濃度為5體積%時為340~700Nm3/hr.ton的范圍，從而可有效產(chǎn)生3~5體積%的低純度氮氣，可實現(xiàn)氮氣PSA裝置的小型化、炭分子篩使用量的降低、裝置價格的降低。實施例3將填充有MSC-I作為吸附劑的大陽日酸抹式會社制造的PSA裝置(吸附劑填充量200kg/筒)和2臺壓縮機(AtlasCopcoKK.制造的GA37AFF以及日立制作所制造的OSPN-22)組合來進行實機規(guī)才莫上的實驗。分別設(shè)定原料空氣壓力為0.9MPa、SV值為1720hr—1、轉(zhuǎn)換時間為30秒。產(chǎn)品氮氣中的氧氣濃度為5體積％時的氮氣產(chǎn)生能力為635Nm3/hfton。權(quán)利要求1.低純度氮氣產(chǎn)生方法，其為通過變壓吸附法，即對填充有炭分子篩作為吸附劑的吸附筒反復(fù)進行加壓、產(chǎn)品取出、減壓均壓、再生、加壓均壓的各工序而從空氣產(chǎn)生氧氣含有率為3～5體積％的低純度氮氣的方法，其特征在于，將所導(dǎo)入的原料空氣的壓力設(shè)定為表壓為0.7～1.0MPa的范圍，且將前述加壓工序和產(chǎn)品取出工序中的吸附筒內(nèi)的原料空氣的空速設(shè)定為1500～2500hr-1的范圍，并將從裝置取出的產(chǎn)品氮氣的取出量設(shè)定為220～700Nm3/hr·ton的范圍。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的低純度氮氣產(chǎn)生方法，其特征在于，前述炭分子篩的氮氣與氧氣的分離比a為37.9以上，且氧氣的吸附速率常數(shù)K(02)為8.5xl0-2sec"以上。全文摘要提供一種低純度氮氣產(chǎn)生方法，該方法可有效產(chǎn)生作為船舶上的防爆用的吹掃氣或密封氣所使用的氧氣含有率為3～5體積％的低純度氮氣，可實現(xiàn)氮氣PSA裝置的小型化。在通過變壓吸附法，即對填充有炭分子篩作為吸附劑的吸附筒反復(fù)進行加壓、產(chǎn)品取出、減壓均壓、再生、加壓均壓的各工序而從空氣產(chǎn)生氧氣含有率為3～5體積％的低純度氮氣的方法中，將所導(dǎo)入的原料空氣的壓力設(shè)定為表壓為0.7～1.0MPa的范圍，且將前述加壓工序和產(chǎn)品取出工序中的吸附筒內(nèi)的原料空氣的空速設(shè)定為1500～2500hr^-1的范圍，并將從氮氣PSA裝置取出的產(chǎn)品氮氣的取出量設(shè)定為220～700Nm³/hr·ton的范圍。文檔編號C01B21/04GK101318634SQ20081011063公開日2008年12月10日申請日期2008年6月6日優(yōu)先權(quán)日2007年6月6日發(fā)明者安部敏行,齋藤達央申請人:大陽日酸株式會社