炭素モレキュラーシーブを用いた窒素製造にはどのような条件が必要か？

カーボン分子ふるい空気圧縮浄化プロセス

炭素分子ふるい吸着塔に入る前に原料空気を浄化する必要がある。なぜなら、吸着塔に入る粒子や有機雰囲気が炭素分子ふるい吸着塔の微細孔を塞ぎ、分離性能を徐々に低下させるからである。

原料空気を浄化する方法としては、1）エアコンプレッサーの吸気口をほこり、オイルミスト、有機雰囲気のある場所から遠ざける、2）カーボン分子ふるい吸着塔に入る前に、冷凍式ドライヤーや吸着剤洗浄システムなどの装置で原料空気を浄化する、などがある。

カーボンモレキュラーシーブを用いた窒素ガスの濃縮と製造速度

カーボンモレキュラーシーブで生産される窒素ガスのN2濃度と生産速度は、ユーザーのニーズに応じて調整することができます。生産時間と圧力が決まったら、生産率を下げるとN2濃度が高くなり、逆に生産率を下げるとN2濃度が低くなります。ユーザーは実際のニーズに応じて調整することができます。

カーボンモレキュラーシーブ均等化時間

カーボンモレキュラーシーブで窒素を製造する過程で、吸着塔の吸着が終わると、塔内の加圧ガスを上下から別の再生吸着塔に注入し、2つの吸着塔のガス圧を同じにすることができる。この工程を均圧化という。適切な均圧時間を選択することで、エネルギーを回収し、吸着塔内のモレキュラーシーブへの影響を低減し、カーボンモレキュラーシーブの寿命を延ばすことができます。均圧時間は、バルブの切り替え速度に応じて、通常1～3秒が選択されます。

カーボンモレキュラーシーブ製造時間

カーボンモレキュラーシーブ中の酸素と窒素の吸着速度と拡散速度が異なるため、O2の吸着は短時間でバランスに達し、その時N2の吸着は非常に小さくなります。従って、生産時間を短くすることは、カーボンモレキュラーシーブの生産率を効果的に向上させることができますが、バルブの動作頻度も増加するため、バルブの性能も重要になります。一般的に吸着時間は30秒から120秒が選択されます。小型の高純度窒素発生装置では短時間、大型の低濃度窒素発生装置では長時間の製造をお勧めします。

カーボンモレキュラーシーブ使用圧力

カーボンモレキュラーシーブには、速度論的吸着効果と平衡吸着効果がある。吸着物の圧力が高いほど、吸着容量は高くなる。したがって、加圧吸着が有利である。しかし、吸着圧力が高すぎると、空気圧縮機の選定要件も高くなる。また、大気再生と真空再生の2つのプロセスでは、吸着圧力に対する要求が異なる。全ての要因を考慮すると、大気再生工程の吸着圧力は5～8kg/cm2、真空再生工程の吸着圧力は3～5kg/cm2を選定することを推奨する。

カーボンモレキュラーシーブ使用温度

吸着剤としてより低い吸着温度を選択することは、カーボンモレキュラーシーブの性能に有益である。したがって、条件が許す限り、吸着温度を下げることは、炭素モレキュラーシーブを用いた窒素製造プロセスにとって有益である。