2020年12月18日
現代の産業製造業では、さまざまな用途で高純度酸素に対する需要が広まっています。必要な量の酸素ガスを調達することは、専用の酸素発生器を利用することでコスト効率を高めることができます。
この記事では、産業用酸素発生器の仕組みと、生成されたガスの最も一般的な用途について説明します。
酸素発生器は、圧力変動吸着（PSA）と呼ばれる特殊な選択吸着技術を使用して、圧縮空気から酸素を分離する装置です。酸素生成プロセスで使用される圧縮空気は、酸素21％、窒素78％という組成で、周囲の環境空気と似ています。圧縮空気中の酸素は、窒素を保持するゼオライト分子ふるいを通過させ、ガス生産出口で高純度酸素を生成します。
PSA酸素発生器の圧力変動吸着プロセスは、窒素発生器のプロセスと基本的に同じですが、1つの大きな違いがあります。分子ふるい内の吸着材は、窒素PSA装置に見られる炭素ではなく、ゼオライトでできています。
通常の運転中、酸素発生器を通過する圧縮空気は、その構成ガスに分離されます。ゼオライト分子ふるいは、出会った窒素を選択的に吸着し、高純度酸素ガスを製品ガス出口に流します。
ゼオライトが酸素発生器に理想的であるユニークな特徴は、発生器内の圧力が解放されると、保持された窒素ガスを放出する能力です。これにより、次の酸素生成サイクルのために媒体を簡単に再生できます。
PSA方式に加えて、GENERONは低圧ブロワーを使用してゼオライト容器に供給し、真空で再生するVPSA酸素発生器も製造しています。
酸素発生器と酸素濃縮器という用語は、しばしば互換的に使用され、基本的に同じ意味です。一般的に、酸素濃縮器は小規模な酸素生成装置（ポータブル家庭用濃縮器）を指す用語であり、酸素発生器は産業製造業で使用される大量の酸素を処理する装置を指す用語としてより一般的に使用されます。
酸素製造装置の典型的な構成要素を以下に示します。
上記の最初の3つのコンポーネントは技術的には酸素発生器自体の一部ですが、PSAユニットにクリーンで乾燥した圧縮空気を供給し、分離と酸素濃縮を行う上で不可欠です。
酸素発生器は現在、幅広い商業および産業製造用途で使用されています。これらの装置は、さまざまなプロセスを推進するために必要な有用な量の酸素ガスを供給する上で重要な役割を果たしています。
PSA酸素発生器の典型的な用途には以下が含まれます。
PSA技術を使用した酸素発生器は、吸着性ゼオライト材料が圧縮空気の流れをその構成ガスに分離する能力を利用します。高純度酸素を生成するための圧力変動吸着プロセスは、2つの生成タワーで同時に吸着および脱着活動を伴う2段階サイクルです。
酸素生成の吸着段階では、分子ゼオライトペレットが充填された吸着塔が使用され、窒素を選択的に保持しながら、酸素を製品ガスとして収集タンクに圧力下で通過させます。
この選択的吸着プロセスは、ゼオライトふるいがそれ以上窒素ガスを吸収できなくなるまで、吸着塔が最大飽和点に達するまで続きます。
