JP2000079338A

JP2000079338A - 気体分離用吸着剤

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Publication number: JP2000079338A
Application number: JP11061454A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Hirano; 茂平野; Taizo Kawamoto; 泰三河本; Toru Nishimura; 西村　　透; Takaharu Yoshimura; 敬治吉村
Original assignee: Tosoh Corp
Current assignee: Tosoh Corp
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1999-03-09
Publication date: 2000-03-21
Anticipated expiration: 2019-03-09
Also published as: JP3334664B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＰＳＡ法により気体分離を行う場合において、
従来の吸着剤より易吸着成分の拡散速度が優れており、
気体分離用吸着剤の期待される性能を十分に発揮させる
ことができる気体分離用吸着剤を提供する。【解決手段】ＰＳＡ法により気体分離を行う場合におい
て、吸着剤のマクロ細孔の平均細孔直径が吸着剤に吸着
した易吸着成分を脱着させる時の易吸着成分の平均自由
行程以上であり、この易吸着成分の平均自由行程以上の
細孔直径を有する細孔容積が全マクロ細孔の７０％以上
を占めており、好ましくは全マクロ細孔容積が０．２５
ｃｃ／ｇ以上であり、細孔表面積が２０ｍ²／ｇ以上で
ある気体分離用吸着剤およびその製造方法を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、容易に吸着される
成分（易吸着成分）と容易に吸着されない成分（難吸着
成分）とを含有する気体混合物を分離するための気体分
離用吸着剤およびその製造方法に関するものである。特
に本発明の気体分離用吸着剤は、圧力振動吸着法（ＰＳ
Ａ法；ＰｒｅｓｓｕｒｅＳｗｉｎｇＡｄｓｏｒｐｔ
ｉｏｎ法、以下ＰＳＡ法と略す）によって気体混合物を
分離するために用いる気体分離用吸着剤に関するもので
ある。本発明の気体分離用吸着剤を用いてＰＳＡ法によ
り分離回収されるガスは、例えば酸素ガス、窒素ガス、
二酸化炭素ガス、水素ガス、一酸化炭素ガスなどがあ
る。

【０００２】中でも酸素ガスは工業ガスの中でも特に重
要なガスの１つであり、製鉄、パルプ漂白などを中心に
広く用いられている。特に最近では空気中の燃焼では避
けられないＮＯｘ発生の低減を目的に、ごみ燃焼、ガラ
ス溶融などの分野で酸素富化燃焼が実用化されており、
環境問題の点からも酸素ガスの重要性が増大している。

【０００３】酸素ガスの工業的製法としては、ＰＳＡ
法、深冷分離法、膜分離法が知られているが、酸素ガス
の純度およびコストにおいて有利なＰＳＡ法の比率が増
大している。ＰＳＡ法による酸素ガス製造は、空気中の
窒素ガスを吸着剤に吸着させ、残った濃縮酸素ガスを製
品として取り出す方法である。そのため用いる吸着剤と
しては窒素ガスを選択的に吸着できる吸着剤が用いられ
る。

【０００４】

【従来の技術】結晶性ゼオライトを用いて気体混合物を
分離する場合、易吸着成分を結晶性ゼオライトに選択的
に吸着させる。例えばＰＳＡ法により空気から酸素ガス
を製造する場合、空気中の窒素を結晶性ゼオライトに選
択的に吸着させて空気分離を行う。結晶性ゼオライトへ
の窒素の選択的吸着は、窒素の四重極子モーメントとゼ
オライト中のカチオンとの静電引力との強い相互作用に
より生ずる。このためＰＳＡ法にはカチオンの静電引力
が大きく、窒素吸着量が大きい結晶性ゼオライトが使用
され、Ａ型あるいはＸ型ゼオライトをリチウムカチオ
ン、カルシウムカチオン、ストロンチウムカチオン、バ
リウムカチオン等でイオン交換した吸着剤が使用されて
いる。特にリチウムカチオンでイオン交換されたリチウ
ム交換結晶性ゼオライトＸは窒素の選択吸着に優れてお
り、ＰＳＡ法によって濃縮酸素を得るための結晶性ゼオ
ライトとして使用される。

【０００５】例えば、米国特許３１４０９３３号公報に
おいて、窒素の平衡吸着量および窒素と酸素の吸着等温
線から計算される分離係数に優れたリチウム交換結晶性
ゼオライトＸが提案されており、特公平５−２５５２７
号公報においてその性能が再確認されるに至っている。

【０００６】通常、気体混合物の分離を行う場合、充填
層により行われるため充填層内の圧力損失は小さいほう
が好ましい。例えばＰＳＡ法により気体分離を行う場
合、充填層内の圧力損失を小さくしてＰＳＡ装置を構成
するブロアーあるいは真空ポンプ等への負荷を軽減する
ために、結晶性ゼオライトは粘土鉱物、シリカゾルやア
ルミナゾルなどの無機系バインダー等の結合剤を用いて
球状（ビーズ）あるいは柱状（ペレット）等の形状に成
形して使用される。なお目的によっては有機系の添加剤
を用いる場合もある。この成形体には結晶性ゼオライト
と結合剤によりマクロ細孔のネットワークが形成されて
いる。成形体の中心部に存在する結晶性ゼオライトの吸
着サイトへ易吸着成分が吸着するときには、易吸着成分
はマクロ細孔を拡散しながら成形体中心部の吸着サイト
へ到達する。また吸着サイトから脱着された易吸着成分
は、マクロ細孔を拡散して成形体の外部へ排気される。
吸着剤の期待される性能を発揮させるために、成形体の
中心部分に存在する吸着サイトまで有効に利用でき、易
吸着成分の吸着効率を高くするための吸着剤がいくつか
提案されている。

【０００７】例えば、カルシウムカチオンで交換された
Ａ型ゼオライトを用いてマクロ孔容積を０．３ｍｌ／ｇ
以上とした気体分離用ゼオライト成形体（特開昭５８−
１２４５３９号）、マクロ孔容積／ミクロ孔容積の比率
が１〜４．５であり、マクロ孔容積を０．３〜０．７ｍ
ｌ／ｇとしたゼオライト成形体（特開昭６２−２８３８
１２号）等がある。また吸着剤の多孔率およびマクロ細
孔の平均径を制御した吸着剤を用いた空気分離方法（特
開平９−３０８８１０号）が例示されている。

【０００８】これらの吸着剤は易吸着成分、例えば空気
分離の場合は窒素が、結晶性ゼオライトへ吸着する時の
吸着速度を改善し、気体混合物と吸着剤との接触させる
時間を低減させるためのものであり、吸着した易吸着成
分を減圧下で脱着させるときの現象には着目されていな
い。ＰＳＡ法は吸着と脱着が繰り返されるため、吸着時
の易吸着成分の拡散速度だけでなく、脱着時の易吸着成
分の拡散速度も改善されなければ吸着剤の性能は発揮で
きない。このためいずれの吸着剤も吸着剤の利用率が十
分に高められた気体分離用吸着剤とは言えなかった。

【０００９】さらに気体分離用吸着剤の形状としては、
円柱状あるいはビーズ形状が一般的である。円柱状の成
形体は押し出し成形で、ビーズ形状の成形体は遠心力を
利用した転動造粒法で通常成形されるが、その成形体内
部のマクロ細孔はつぶれているのが一般的であり、この
ような成形上の課題は、結合剤としてカオリン型あるい
はベントナイト型粘土のような板状構造の粘土を用いた
場合にその傾向が強くなる。このような吸着剤は成形体
内部のガス拡散の抵抗が大きく、吸着剤の中心部まで有
効に利用できない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】結晶性ゼオライトへ易
吸着成分が吸着するときは発熱過程であるが、結晶性ゼ
オライトから易吸着成分を脱着させるときは吸熱過程で
あり、易吸着成分の脱着には吸着の時よりも大きなエネ
ルギーを必要とする。このため、結晶性ゼオライトから
脱着させた易吸着成分を素早く吸着剤外部に排出させな
ければ、期待される気体分離性能が発揮できない。特に
結晶性ゼオライトへの易吸着成分の吸着量が大きい場合
には、脱着時においてより多量の易吸着成分を吸着剤の
外部に排出させるために、より優れた脱着速度が必要と
なる。また易吸着成分を吸着させる時の吸着速度が大き
いことも重要な因子である。さらに気体分離用の吸着剤
は水分を除いた状態（活性化状態）で使用されるが、結
晶性ゼオライトは水分との親和性が大変強く、周囲の雰
囲気の水分を再吸湿が懸念される。吸湿により水分が吸
着剤に残存する場合、気体の吸着サイトが水に占められ
ることになり気体分離に悪影響を及ぼし、期待される性
能が得られないこととなる。

【００１１】例えば、ＰＳＡ法による空気分離に用いる
結晶性ゼオライトとしてリチウム交換フォージャサイト
型ゼオライトを用いる場合は、その窒素吸着量が多いた
めにカルシウム等で交換された結晶性ゼオライトを用い
る場合よりも多量の窒素を吸・脱着させる必要があり、
吸・脱着時の窒素の拡散速度が十分に改善されなければ
吸着剤の性能を十分に発揮できない。またＰＳＡの運転
において吸・脱着工程の時間が短くなった場合には、短
時間での窒素の吸・脱着が要求され、吸・脱着時の拡散
速度が改善された吸着剤を使用しなければ十分なパフォ
ーマンスが得られない。さらに吸着剤本来の性能を損な
わないために、吸着剤の水分含有量はできるだけ少なく
なければならない。

【００１２】本発明の目的は、気体混合物の分離を行う
場合、特にＰＳＡ法により気体分離を行う場合におい
て、ＰＳＡ装置の電力原単位を低下させるために、易吸
着成分を脱着させる時の条件に適した平均細孔直径を有
するマクロ細孔を付与させ、脱着時の易吸着成分の拡散
速度に優れた気体分離用吸着剤を提供することにある。
また易吸着性成分の吸・脱着に有利なマクロ細孔を付与
しつつ、耐圧強度に代表されるような強度物性に優れ、
吸着剤の水分含有量が少ない気体分離用吸着剤を提供す
ることも本発明の目的とするものである。さらに本発明
はこのような気体分離用吸着剤を容易に得ることができ
る製造方法を提供するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者は、気体分離用
吸着剤のマクロ細孔構造とマクロ細孔内での易吸着成分
の拡散について鋭意検討した結果、ゼオライト結晶のＳ
ｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃モル比が１．９以上２．１以下の結晶
性低シリカフォージャサイト型ゼオライトと結合剤から
なる吸着剤において、マクロ細孔の平均細孔直径が易吸
着成分を脱着させる時の易吸着成分の平均自由行程以上
であり、易吸着成分の平均自由行程以上の細孔直径を有
する細孔の全容積が全マクロ細孔の全容積の７０％以上
を占めている気体分離用吸着剤が易吸着成分の吸・脱着
性能、特に脱着時の易吸着成分の拡散速度に優れている
ことを見出した。さらにゼオライト結晶のＳｉＯ₂／Ａ
ｌ₂Ｏ₃モル比が１．９以上２．１以下の結晶性低シリカ
フォージャサイト型ゼオライトと、無水基準で前記低シ
リカフォージャサイトゼオライト１００重量部に対して
５〜３０重量部の結合剤とに水を加えて嵩密度が０．８
〜１．０ｋｇ／リットルになるように混練・捏和した後
に成形し、その後焼成し、イオン交換し、活性化するこ
とにより目的とする気体分離用吸着剤が得られることを
見出し、本発明を完成するに至ったものである。

【００１４】以下に本発明を詳細に説明する。本発明の
気体分離用吸着剤は、ＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃モル比が１．
９以上２．１以下の結晶性低シリカフォージャサイト型
ゼオライトと結合剤からなる気体分離用吸着剤におい
て、マクロ細孔の平均直径が、吸着剤から易吸着成分を
脱着させる時の易吸着成分の平均自由行程以上であり、
且つ、易吸着成分の平均自由行程以上の直径を有するマ
クロ細孔の全容積が全マクロ細孔の全容積の７０％以上
を占めていることを特徴とする気体分離用吸着剤。

【００１５】例えば吸着行程と脱着行程を繰り返すＰＳ
Ａ法で気体分離を行う時、吸着工程は加圧状態であり吸
着剤のマクロ細孔内では分子同士が衝突しながら拡散す
る分子拡散が主に起こる。しかし脱着工程は減圧状態
で、易吸着成分の平均自由行程が大きくなり、吸着剤の
マクロ細孔内では分子拡散による分子移動の他に、分子
とマクロ細孔の壁との衝突が頻繁に起こるため吸着工程
の時より吸着剤の中での拡散抵抗は大きくなる。このた
めマクロ細孔の平均細孔直径が易吸着成分を脱着させる
時の易吸着成分の平均自由行程未満である場合、あるい
は易吸着成分の平均自由行程以上の細孔直径を有する細
孔容積が全マクロ細孔容積の７０％未満である場合は、
易吸着成分のマクロ細孔内の拡散抵抗が大きく、気体分
離用吸着剤の性能が十分に得られない。

【００１６】また気体分離用吸着剤の全マクロ細孔容積
が０．２５ｃｃ／ｇ以上あり、細孔表面積が２０ｍ²／
ｇ以上あることが好ましい。通常、気体分離用吸着剤の
マクロ細孔は１０００Å以上の細孔直径を有する細孔が
大部分を占めるが、このような比較的大きな直径の細孔
だけでマクロ細孔を形成させると吸着剤の耐圧強度が弱
くなりやすい。比較的大きい細孔の間に直径の比較的小
さい（例えば１０００Å以下の）細孔を適度に付与する
ことにより、マクロ細孔の全容積を減らすことなく強度
物性に優れた吸着剤を得ることができる。さらにこのよ
うな比較的直径の小さい細孔は、圧力が高い吸着工程時
には易吸着成分の平均自由行程が小さいために、気体の
通り道となり吸着時の易吸着成分の拡散抵抗を小さくす
る。

【００１７】本発明の気体分離用吸着剤のマクロ細孔と
は、水銀圧入法により１〜３０，０００ｐｓｉの圧力範
囲で測定され、細孔直径が６０Å〜２００μｍの範囲の
細孔である。このマクロ細孔の平均細孔直径は、水銀圧
入法で得られた細孔直径と細孔容積の関係（細孔直径分
布曲線）から、全細孔容積の５０％量となる時の細孔直
径（中位直径）あるいは細孔直径分布曲線の勾配が最大
となるときの直径（最頻直径）として求めることができ
る。

【００１８】易吸着成分の平均自由行程とは、引続く衝
突間に易吸着成分の分子が移動する平均距離である。こ
の平均自由行程は、「アルバーティ物理化学（改訂第
４版）」（科学技術出版社；アルバーティ著）の３１２
ページから３１４ページを参考にして、ＰＳＡ法におい
て吸着剤から易吸着成分を脱着させる時の圧力と温度に
よって計算できる。

【００１９】本発明の気体分離用吸着剤の母ゼオライト
は、ＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃モル比が１．９以上２．１以下
の結晶性低シリカフォージャサイト型ゼオライト（以
下、ＬＳＸゼオライトと呼ぶ）である。ＬＳＸゼオライ
トのＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃モル比は理論的には２．０であ
るが、化学組成分析の測定上の誤差等を考慮した場合、
１．９〜２．１の組成のＬＳＸゼオライトが本発明の範
囲に入ることは明らかである。ＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃モル
比が１．９以上２．１以下のＬＳＸゼオライトを合成す
る方法としては種々の方法が開示されており、例えば特
公平５−２５５２７号公報に記載されている方法で合成
することが可能である。

【００２０】気体分離用吸着剤にＬＳＸゼオライトを用
いる場合、ＬＳＸゼオライトの結晶純度は高いほうが分
離効率は優れており、ＬＳＸゼオライトの結晶純度は９
０％以上が好ましい。ＬＳＸゼオライトの結晶純度の測
定は、粉末Ｘ線法、気体吸着量測定、水分吸着量測定、
ＮＭＲ測定などにより行うことができる。

【００２１】本発明の気体分離用吸着剤に用いられる繊
維状形態の結合剤としては、セピオライト型粘土、アタ
パルジャイト型粘土を含み、バインダーとして吸着剤中
のＬＳＸゼオライト粒子間に存在するものであり、本発
明のマクロ細孔を形成するために繊維状形態をした針状
晶のものが好ましい。またこれらの粘土は１種類単独の
みならず２種類以上が混合されていてもよい。

【００２２】結合剤に板状形態のものを用いた場合、そ
の形状から易吸着成分の拡散を阻害する可能性がある。
また成形した後に行われる焼成時に脱水が速やかに起こ
らず、ＬＳＸゼオライトの結晶が破壊される可能性があ
る。

【００２３】本発明の気体分離用吸着剤の形状としては
ビーズ状であることが好ましく球状、楕円状など本発明
の気体分離用吸着剤の特徴を有しておればなんら限定さ
れることはない。充填される装置の大きさ、充填層の圧
力損失あるいは成形体内部での拡散抵抗を考慮し、気体
分離用吸着剤の期待される性能を十分に発揮させるため
に、その大きさは０．５〜５ｍｍ程度の直径であること
が好ましい。

【００２４】本発明の気体分離用吸着剤におけるＬＳＸ
ゼオライトと結合剤との構成比率としては、成形体のマ
クロ細孔構造と強度物性を考慮し、通常ＬＳＸゼオライ
トの５〜３０重量部程度の比率のものが好ましく用いら
れる。

【００２５】気体分離用吸着剤の水分含有量はできるだ
け少ないほうが好ましく、水分含有量が０．８重量％以
下、さらには０．５重量％以下の吸着剤が満足できる吸
着性能を有し、好ましく用いられる。

【００２６】次に、本発明の気体分離用吸着剤の製造方
法について説明する。

【００２７】その製造方法としては、ゼオライト結晶の
ＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃モル比が１．９以上２．１以下の結
晶性低シリカフォージャサイト型ゼオライトと、無水基
準で前記低シリカフォージャサイトゼオライト１００重
量部に対して５〜３０重量部の結合剤とに水を加えて嵩
密度が０．８〜１．０ｋｇ／リットルになるように混練
・捏和した後に成形し、その後焼成し、イオン交換し、
活性化するものである。

【００２８】本発明の気体分離用吸着剤の製造方法は、
合成されたＬＳＸゼオライト粉末と結合剤および水とを
加えて混練・捏和する工程、混練・捏和物を成形する工
程、その成形体を乾燥し焼成する工程、焼成された成形
体をイオン交換する工程、焼成して活性化する工程から
構成されており、以下に順に説明する。

【００２９】＜混練・捏和工程＞本発明の気体分離用吸
着剤に用いられる合成ＬＳＸゼオライト粉末は、例えば
特公平５−２５５２７号公報に記載されている方法で合
成された（Ｎａ，Ｋ）型のＬＳＸゼオライトを出発原料
とする。

【００３０】この合成ＬＳＸゼオライト粉末と結合剤と
を水分の調整をしながらすべてが均一となるよう混練混
合した後、嵩密度が０．８〜１．０ｋｇ／リットルにな
るよう十分捏和される。この時の捏和物の嵩密度が０．
８ｋｇ／リットルよりも小さい場合は圧密が十分でなく
混合粒子間に気泡が存在して造粒性が低下することがあ
る。また捏和物の嵩密度が１．０ｋｇ／リットルよりも
大きく過度に圧密された場合、吸着剤のマクロ細孔をつ
ぶすことがある。

【００３１】添加される結合剤の量としては目的とする
マクロ細孔を形成し、高い吸着容量を維持し、さらに吸
着剤の物理的強度を高くするために、（Ｎａ，Ｋ）型の
ＬＳＸゼオライト１００重量部に対して５〜３０重量部
の範囲が好ましい。結合剤の量が５重量部より少ない場
合、ＬＳＸゼオライトの割合が多くなり易吸着成分の吸
着には有利であるが、吸着剤の粒子強度が弱くなり充填
層内で破砕・粉化が生じる恐れがある。また結合剤の配
合量を３０重量部より多くすれば粒子強度は強くなる
が、ＬＳＸゼオライトの割合が減少し、気体分離を行っ
た時に易吸着成分の吸着容量が減少する。

【００３２】ＬＳＸゼオライト粉末と結合剤とを混練・
捏和する際に添加される水分の量としては、原料である
ＬＳＸゼオライト粉末、結合剤の性状、これらの量比に
よって左右されるが、最終的に加えられる量としてはＬ
ＳＸゼオライト粉末１００重量部に対して６０〜６５重
量部の範囲が好ましい。

【００３３】また水以外の添加物として、カルボキシメ
チルセルロースやポリビニルアルコールなどの添加物が
加えられることもある。

【００３４】＜成形工程＞このようにして、混練・捏和
して嵩密度を０．８〜１．０ｋｇ／リットルされた混合
物は成形される。成形は羽根撹拌式の造粒により行うこ
とが好ましく、これは通常の転動造粒に比して羽根撹拌
することで強い剪断力が与えられ、添加された結合剤が
均一に分散されＬＳＸゼオライト粒子に付着し、ゼオラ
イト粒子間に存在することでマクロ細孔を形成すること
ができる。成形体の形状については本発明の気体分離用
吸着剤の特徴を具備していればなんら限定されるもので
はなく、球状、楕円状等に成形されたものでよく、例え
ば０．５〜５ｍｍの大きさのビーズ形状の成形体とする
ことができる。さらに吸着剤としての用途において物理
的強度、特に摩耗強度を要求される場合、真球度の高い
ビーズ形状であることが望ましく、成形した球状品を公
知の方法、例えばマルメライザー成形器を用いて整粒
し、成形体表面を滑らかにしてもよい。

【００３５】ペレット状の成形体は一般に押し出し成形
法により成形され、ビーズ形状の成形に比較しマクロ細
孔を制御しにくい面はあるが、従来から成形助剤として
知られているカルボキシメチルセルロースやポリビニル
アルコールなどを用いることにより、目的のマクロ細孔
の構造を得ることは可能であり、気体分離用吸着剤とし
て使用できる。

【００３６】成形、整粒されるビーズの径は用途によっ
て大きさを変えることもでき、篩などによる分級で大き
さを揃えればよい。

【００３７】＜焼成工程＞このように成形された成形体
は乾燥、焼成され、添加された結合剤は焼結される。乾
燥、焼成の方法としては通常の方法により実施すること
ができ、例えば熱風乾燥機、マッフル炉、ロータリーキ
ルン、管状炉等を用いることができる。焼成の温度は吸
着剤がその形状を保つことができるために結合剤が焼結
し、ゼオライト結晶が破壊されない温度であればよく、
通常４００〜７００℃の範囲で実施される。

【００３８】さらに焼成された成形体を冷却し、水分が
２０〜３０％程度になるように加湿することもできる。
加湿操作は必須の条件ではないが、次の工程であるイオ
ン交換の際にイオン交換液との接触で水分吸着による急
激な発熱により成形体のひび割れ等の破損を防止するの
に有効であり、また吸着されていた窒素等のガスを成形
体内部から追い出し、イオン交換液との拡散を効率化す
るために有効な手段である。

【００３９】＜イオン交換工程＞以上の工程により成
形、焼成した成形体をリチウム、カリウム、カルシウ
ム、ストロンチウム、バリウム等のカチオンを含むイオ
ン交換液と接触させイオン交換する。カチオンの種類は
吸着させる気体に合わせて選ぶことができ、例えば空気
中の窒素を吸着させて空気分離を行う場合はリチウムカ
チオンを用いることが好適である。イオン交換に用いる
化合物としては水溶液として容易に提供できるものであ
れば特に制限はなく、例えば塩化物、硝酸塩、硫酸塩、
炭酸塩等が好ましく用いられる。

【００４０】イオン交換の方法としては、通常、回分接
触法やカラム流通法が用いられる。全体を一様にイオン
交換するためには回分接触法が適しており、接触する交
換イオンの比率を上げて効率良くイオン交換したり、イ
オン交換液量を少なくするためにはカラム流通法で流通
速度を調整して行なうのが好ましい。特にリチウムカチ
オンをイオン交換する場合のように、イオン交換が困難
な場合にはカラム流通法が好ましく用いられる。

【００４１】イオン交換を実施する温度はイオン交換速
度を高め、イオン交換の効率を向上させるためにできる
だけ高い温度で実施されることが好ましく、通常は５０
〜１００℃の範囲で実施される。

【００４２】また用いられるイオン交換液の濃度はイオ
ン交換速度を考慮し、通常は１〜４規定程度の範囲の濃
度で実施される。イオン交換液はイオン交換時にＬＳＸ
ゼオライト結晶が破壊されないようにするためにアルカ
リ性であることが好ましく、通常は水酸化物等を添加す
ることによりｐＨ（水素イオン濃度）が９〜１２に調整
される。

【００４３】このようにしてイオン交換した後、成形体
をイオン交換液から取りだし、水あるいは温水で洗浄
し、通常、温度３０〜１００℃程度で乾燥される。

【００４４】＜活性化工程＞以上のようにイオン交換が
行われた成形体から、水分を除去して活性化すること
で、目的とする空気分離用吸着剤が得られる。活性化の
目的は成形体中の水分を除去させることにあり、真空下
あるいは焼成による水分の除去が行われ、通常、焼成に
よる水分の除去が好ましく行われる。活性化の条件とし
ては成形体から水分が除去される条件であればどのよう
な条件でも用いることができる。焼成により活性化を行
う場合、ＬＳＸゼオライトの耐熱性を考慮すればできる
だけ低温で素速く水分を除去させることが好ましく、通
常６００℃以下の温度条件、例えば５００℃で１時間程
度焼成することによって達成できる。

【００４５】以上の工程により得られた気体分離用吸着
剤は、混合気体中の易吸着成分を吸着させて分離濃縮を
行なう吸着分離の用途、例えば空気中の窒素を選択的に
吸着させ濃縮酸素ガスを回収する方用途に用いることが
できる。ＰＳＡ法により空気中の酸素を濃縮回収する場
合には、空気を吸着剤の充填層と接触させて窒素を選択
的に吸着させ濃縮酸素を充填層出口から回収する吸着工
程と、空気と充填層の接触を中断し充填層内を減圧にし
て吸着した窒素を脱着させ排気する再生工程と、吸着工
程で得られた濃縮酸素により充填層内を加圧する復圧工
程からなる一連の工程により運転される。空気分離用の
ＰＳＡ装置を構成する吸着塔の数は複数であり、通常２
塔あるいは３塔である。原料空気はブロワーあるいはコ
ンプレッサーから供給されるが、空気中の水分は窒素の
吸着を阻害するため充填層に導入する前に水分を除去す
る必要がある。原料空気の脱湿は通常、露点−５０℃以
下まで行われる。原料空気の温度は吸着剤の性能と密接
な関係があり、吸着剤の性能が十分引き出せるように加
温あるいは冷却されることもあるが、通常は１５〜３５
℃程度の温度である。

【００４６】吸着工程の吸着圧力は高いほうが窒素の吸
着量は増加する。原料空気を供給するブロワーあるいは
コンプレッサーにかかる負荷を考慮すると、吸着圧力と
しては７６０Ｔｏｒｒ以上１５２０Ｔｏｒｒ以下の範囲
であればよい。

【００４７】再生工程の再生圧力は低いほうが、より多
くの窒素を脱着させることができ好ましい。真空ポンプ
にかかる負荷を考慮すると、再生圧力としては１００Ｔ
ｏｒｒ以上４００Ｔｏｒｒ以下の範囲であればよい。

【００４８】復圧工程は吸着工程で得られた濃縮酸素ガ
スを使用するため、復帰圧力が高い場合は製品ガスとし
て取り出す濃縮酸素ガスの量が減少する。また復帰圧力
が低い状態で吸着工程に移ると、原料空気は加圧されて
いるため窒素が吸着剤に吸着しないで充填層の出口へ破
過する恐れがある。また原料空気中の窒素が充填層出口
へ破過するのを防ぐために、吸着工程が始まってから最
初の１〜５秒程度は濃縮酸素を原料空気と向流となるよ
うに充填層に戻して圧力を復帰させることもできる。復
帰圧力としては４００Ｔｏｒｒ以上８００Ｔｏｒｒ以下
の範囲であればよい。

【００４９】本発明の気体分離用吸着剤は、マクロ細孔
の平均細孔直径が易吸着成分を脱着させる時の易吸着成
分の平均自由行程以上であり、この易吸着成分の平均自
由行程以上の細孔直径を有する細孔容積が全マクロ細孔
容積の７０％以上であることから、特に減圧下における
マクロ細孔内での脱着時の易吸着成分の拡散速度が大き
く気体分離用吸着剤の利用率が高い。さらに物理的な強
度物性に優れる点は、比較的細孔直径の大きい細孔だけ
でマクロ細孔が形成されているのではなく、適度に比較
的細孔直径の小さい細孔が付与されていることに起因し
ていると考えられる。

【００５０】特に本発明の気体分離用吸着剤は、ＰＳＡ
法による空気分離においてより効果的である。このため
ＰＳＡ法による空気分離を行った場合において、濃縮酸
素ガスの取り出し量および回収率が高く、ＰＳＡ装置を
運転する時の動力原単位を低減させることが可能であ
る。

【００５１】

【実施例】以下、本発明について実施例を用いてさらに
詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるもので
はない。なお各評価は以下に示した方法によって実施し
た。

【００５２】（１）マクロ細孔の平均細孔直径、細孔容
積および細孔表面積水銀圧入式ポロシメーター（マイクロメリティクス社
製、型式：ポアサイザー９３１０）を用い、活性化した
吸着剤を１〜３０，０００ｐｓｉの圧力範囲（６０Å〜
２００μｍの範囲の細孔直径）により測定した。測定に
より得られた細孔直径と細孔容積の関係（細孔直径分布
曲線）から、吸着剤の平均細孔直径は全細孔容積の５０
％量となる時の細孔直径（中位直径）あるいは細孔直径
分布曲線の勾配が最大となるときの直径（最頻直径）と
して求めることができるが、ここでは中位直径を採用し
た。

【００５３】（２）窒素吸着量実施例１〜６および比較例１〜６の測定には、電子天秤
（カーン２０００型）を用いて重量法により測定した。
前処理は１０^-3Ｔｏｒｒ以下の真空下で３５０℃、２ｈ
条件で活性化を行った。吸着温度は０℃および２５℃に
保ち、窒素ガスを導入後、十分平衡に達した後の重量を
測定し吸着量を算出した（単位：Ｎｃｃ／ｇ）。以下に
示される実施例および比較例における窒素吸着量は７０
０Ｔｏｒｒでの測定値を示す。

【００５４】また実施例７〜９および比較例７の測定に
は、ベルソープ２８ＳＡ（日本ベル株式会社）を用いて
容量法により測定した。前処理は１０^-3Ｔｏｒｒ以下の
真空下で室温（約２５℃）、２ｈ条件で脱気処理を行っ
た。吸着温度は２５℃に保ち、約８００Ｔｏｒｒまで吸
着量を測定した（単位Ｎｃｃ／ｇ）。なお実施例および
比較例における窒素吸着量は７００Ｔｏｒｒでの測定値
を示す。

【００５５】（３）ＰＳＡ法による空気分離試験図１に示す空気分離性能試験装置を用いて、以下の手順
に従い空気分離試験を行った。

【００５６】吸着塔（１３）および（１４）に空気分離
用吸着剤を約２Ｌ充填する。吸着塔（１２）が吸着工程
時には、コンプレッサー（１）で圧縮された空気を脱水
塔（２）で脱湿した後、減圧弁（３）で０．５〜０．６
ｋｇ／ｃｍ²Ｇまで減圧し、電磁弁（５）および（７）
を開にして吸着塔内を流通させる（空気温度は２５
℃）。得られた濃縮酸素ガスは製品タンク（１７）へ貯
め、濃縮酸素ガスの取り出し量はマスフローメーター
（１８）により調整した。吸着工程終了時点での圧力は
１．４ａｔｍで一定にした。吸着塔（１３）が再生工程
時には電磁弁（５）および（７）は閉じ、電磁弁（６）
を開にして真空ポンプ（２０）で吸着塔内を減圧にし
た。再生工程終了時点での到達圧力は２５０Ｔｏｒｒで
一定にした。吸着塔（１３）が復圧工程時には電磁弁
（６）を閉じ、電磁弁（８）を開にして製品タンク（１
７）内の濃縮酸素ガスで吸着塔内を復圧する。復圧工程
終了時の圧力は５００Ｔｏｒｒで一定にした。圧力は圧
力計（１５）で測定した（吸着塔（１４）については圧
力計（１６）を使用）。復圧された吸着塔（１３）は続
いて吸着工程が行われ、順次これらの工程が繰り返され
る。それぞれの工程の時間は、吸着工程が１分、再生工
程および復圧工程が３０秒とした。なお電磁弁の作動は
シーケンサーにより制御した。

【００５７】吸着塔（１４）についても同様の工程で行
われるが、濃縮酸素ガスを連続的に取り出すために、吸
着塔（１３）が吸着工程である間は吸着塔（１４）は再
生工程および復圧工程が行われ、吸着塔（１３）が再生
工程および復圧工程の間は吸着塔（１４）は吸着工程が
行われる。

【００５８】濃縮酸素ガスの濃度は、その値が定常とな
った後、酸素濃度計（１９）で測定し、積算流量計（２
１）の値から正確な濃縮酸素ガスの流量を測定した（以
下、酸素量と呼ぶ）。また再生工程時に真空ポンプ（２
０）により排気される排気ガスの流量については積算流
量計（２２）の値から測定した（以下、排ガス量と呼
ぶ）。なおそれぞれのガス量の測定は２５℃で行った。

【００５９】吸着剤の空気分離性能は、９３％濃度の酸
素量と９３％濃度の濃縮酸素ガスを原料空気から回収で
きた割合（以下、回収率と呼ぶ）で表した。なお空気分
離試験は吸着塔の温度を０℃および２５℃で行った。

【００６０】酸素量は積算流量計で測定した値を標準状
態へ換算し、吸着剤１ｋｇ（無水状態）、１時間あたり
の流量で表し、その単位はＮＬ／（ｋｇ・ｈｒ）であ
る。回収率は以下の式により算出した。

【００６１】回収率（％）＝｛（酸素量）×0.93｝／
｛（供給空気量）×0.209｝×１００供給空気量＝（酸素量）＋（排ガス量）（４）窒素を脱着させるときの窒素の平均自由行程窒素の平均自由行程（λ）は、前記の空気分離試験の条
件である吸着塔の温度（Ｔ）と再生工程終了時の到達圧
力（Ｐ）から以下の式により計算した。なおＰＳＡ法で
空気分離を行う場合、吸着工程では発熱のため吸着剤の
温度が上昇し、脱着工程では吸熱のため吸着剤の温度が
低下し温度が変動する。このため窒素の平均自由行程を
計算するときの温度として、実際の吸着剤温度、吸着塔
（周囲の環境）温度あるいは導入ガスの温度などを用い
て計算できるが、ここでは吸着塔の温度を用いた。

【００６２】λ＝κＴ／｛（√２）πＰσ²｝ σ：窒素分子の分子径３．６８１×１０^-10（ｍ） κ：ボルツマン定数１．３８０７×１０^-23（Ｊ／Ｋ）窒素の平均自由行程は圧力２５０Ｔｏｒｒにおいて、２
５℃で２０５２（Å）、０℃で１８８０（Å）となる。

【００６３】（５）嵩密度ＪＩＳＫ−３３６２の見かけ密度測定器を用いた方法
に準じ、混練後の混合物をＶｍｌのポリエチレン製のカ
ップ（Ｗ１）に受け、山盛りになったところで直線状の
ヘラですり落とした後、混合物の入ったカップの重量
（Ｗ２）を０．１ｇ単位まで読み取り、次の式により嵩
密度を算出した。

【００６４】嵩密度（ｋｇ／リットル）＝（Ｗ２−Ｗ
１）／Ｖ（６）水分含有量ＪＩＳＫ−００６８の電量滴定法による試験方法に準
じ、カールフィッシャー水分計（三菱化学製、水分測定
器：ＣＡ−０６型、水分気化器：ＶＡ−２１型）を用い
て測定した。水分気化器の電気炉は４００℃に設定し、
活性化された試料約４００〜５００ｍｇを素早く精秤
し、水分気化器内の試料ボートに投入し、乾燥窒素３０
０ｍｌ／分の流通下で水分を気化させた。水分含有量は
試料量（Ｓ；単位はｇ）と電量滴定から求められた水分
量（Ｇ；単位はμｇ）により、次の式により算出した。

【００６５】水分含有量（重量％）＝Ｇ／（Ｓ×１
０⁶）×１００実施例１ＬＳＸゼオライトの合成は、従来から知られている方法
により行った。内容積２０リットルのステンレス製反応
容器に、アルミン酸ナトリウム水溶液（Ｎａ₂Ｏ＝２
０．０重量％、Ａｌ₂Ｏ₃＝２２．５重量％）３８８８
ｇ、水７９２３ｇ、水酸化ナトリウム（純度９９％）お
よび試薬特級水酸化カリウム（純度８５％）１８４５ｇ
を入れ、６０ｒｐｍで攪拌しながら冷却した（ａ液：〜
５℃）。内容積１０リットルのポリエチレン容器に珪酸
ナトリウム水溶液（Ｎａ₂Ｏ＝３．８重量％、ＳｉＯ₂＝
１２．６重量％）７１５０ｇおよび水１１７６ｇを入れ
冷却した（ｂ液：〜１０℃）。ａ液を攪拌しながらｂ液
を約５分かけて投入した。投入後の溶液は透明であっ
た。投入終了後約２０分間攪拌を継続した後、ウォータ
ーバスの温度を３６℃に昇温した。溶液が白濁すると同
時に攪拌を停止し攪拌羽根を取り出し、３６℃で４８時
間熟成を行った。

【００６６】その後、ウォーターバスの温度を７０℃に
昇温し、２０時間結晶化を行った。得られた結晶を濾過
し、純水で十分に洗浄した後、８０℃で１晩乾燥した。
得られた結晶粉末の構造はＸ線回折の結果フォージャサ
イト単相であり、その純度は９８％以上であった。また
ＩＣＰ発光分析による組成分析の結果、０．７２Ｎａ₂
Ｏ・０．２８Ｋ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・２．０ＳｉＯ₂であり、
ＬＳＸゼオライトであることが確認された。

【００６７】このＬＳＸゼオライト粉末１００重量部に
対してアタパルジャイト型粘土２０重量部をミックスマ
ラー混合機（新東工業社製、型式ＭＳＧ−０５Ｓ）で混
合混練し、水を適宜加えながら最終的にＬＳＸゼオライ
ト粉末１００重量部に対して６５重量部の水を加えて調
整した後、十分に捏和した。得られた捏和物の嵩密度は
０．８５ｋｇ／リットルであった。

【００６８】この捏和物を羽根攪拌式造粒機ヘンシェル
ミキサー（三井鉱山社製、型式：ＦＭ／Ｉ−７５０）で
直径１．２〜２．０ｍｍのビーズ状に攪拌造粒成形し、
マルメライザー成形機（不二パウダル社製、型式：Ｑ−
１０００）を用いて整粒した後、１００℃で１晩乾燥し
た。ついで管状炉（アドバンテック社製）を用いて空気
流通下において、６００℃で２時間焼成してアタパルジ
ャイト型粘土を焼結させた後、大気中で冷却して、水分
が２５％程度になるように加湿した。

【００６９】この成形体を７０ｍｍφ×７００ｍｍ（長
さ）のカラムに充填し、塩化リチウムを１モル／リット
ルの濃度になるように調製した水溶液を８０℃で流通し
てリチウムイオン交換した。次いでカラムに充填したま
まで純水で十分洗浄した後、カラムから取り出し４０℃
で１６時間乾燥した。

【００７０】その後、横型の管状炉（アドバンテック社
製）で空気流通下において５００℃、１時間活性化処理
し、冷却することなく包装した。得られた気体分離用吸
着剤のマクロ細孔の平均細孔直径、細孔容積及び細孔表
面積を測定した。また窒素吸着量および空気分離性能を
前記の方法で、吸着温度２５℃において測定した。なお
気体分離用吸着剤の水分含有量は０．１重量％以下であ
った。その結果を表１に示す。

【００７１】実施例２捏和物の嵩密度が０．９０ｋｇ／リットルであったこと
以外は、実施例１と同じ操作を行った。得られた気体分
離用吸着剤の測定結果を表１に示す。

【００７２】実施例３結合剤としてセピオライト型粘土を使用したこと以外
は、実施例１と同じ操作を行った。得られた気体分離用
吸着剤の測定結果を表１に示す。

【００７３】比較例１混練混合した後の嵩密度が１．８ｋｇ／リットルであ
り、マルメライザー成形機（不二パウダル社製、型式：
Ｑ−１０００）のみで成形おこなったこと以外は実施例
１と同じ操作を行った。得られた気体分離用吸着剤の測
定結果を表１に示す。

【００７４】比較例２混練混合した後の嵩密度が１．２ｋｇ／リットルであ
り、マルメライザー成形機（不二パウダル社製、型式：
Ｑ−１０００）のみで成形おこなったこと以外は実施例
１と同じ操作を行った。得られた気体分離用吸着剤の測
定結果を表１に示す。

【００７５】比較例３混練混合した後の嵩密度が１．２ｋｇ／リットルである
こと以外は実施例１と同じ操作を行った。得られた気体
分離用吸着剤の測定結果を表１に示す。

【００７６】

【表１】

【００７７】実施例４〜６実施例１、２および３で用いた気体分離用吸着剤と同じ
ものを用いて、窒素吸着量および気体分離性能を吸着温
度０℃において測定した。得られた気体分離用吸着剤の
測定結果を表２に示す。

【００７８】比較例４〜６比較例１〜３で用いた気体分離用吸着剤と同じものを用
いて、窒素吸着量および空気分離性能を吸着温度０℃に
おいて測定した。得られた気体分離用吸着剤の測定結果
を表２に示す。

【００７９】

【表２】

【００８０】実施例７気体分離用吸着剤を活性化するところまでは実施例１と
同様に行った。包装する前に吸着剤を管状炉から取り出
し４００℃まで冷却し、ガラス瓶にとり密閉して包装
し、室温まで放置冷却した。このようにして調製された
気体分離用吸着剤の水分含有量と窒素吸着量を評価し、
測定結果を表３に示す。

【００８１】実施例８包装する前の冷却を３５０℃とした以外は実施例７と同
様に行なった。測定結果を表３に示す。

【００８２】実施例９包装する前の冷却を３００℃とした以外は実施例７と同
様に行なった。測定結果を表３に示す。

【００８３】比較例７包装する前の冷却を２００℃とした以外は実施例７と同
様に行なった。測定結果を表３に示す。

【００８４】

【表３】

【００８５】以上の実施例１から６に示した気体分離用
吸着剤は、マクロ細孔の平均細孔直径がＰＳＡ法での空
気分離において窒素を脱着させる２５０Ｔｏｒｒでの窒
素の平均自由行程より大きく、平均自由行程以上の細孔
直径を有している細孔容積が全体の７０％以上を占めて
おり、２５０Ｔｏｒｒの条件下での細孔内拡散係数も大
きく、空気分離性能に優れている。

【００８６】比較例１または４の気体分離用吸着剤は、
マクロ細孔の平均細孔直径がＰＳＡ法での空気分離にお
いて窒素を脱着させる２５０Ｔｏｒｒでの窒素の平均自
由行程より小さく、かつ平均自由行程以上の細孔直径を
有している細孔容積が全体の７０％より少なく、細孔内
拡散係数も小さい。このため窒素の平衡吸着量は実施例
の吸着剤と同等であるが、空気分離性能は実施例より低
い性能である。比較例２、３あるいは５、６の吸着剤で
は平均細孔直径は２５０Ｔｏｒｒの平均自由行程よりも
大きいが、平均自由行程以上の細孔容積の割合が７０％
より少なく、空気分離性能は実施例の吸着剤に比べて低
い性能である。

【００８７】実施例７〜９及び比較例７を比較すると、
水分含有量が０．８重量％以下である実施例の気体分離
用吸着剤の方が窒素吸着量が多く、気体分離用吸着剤と
して好ましいことがわかる。

【００８８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の気体分離
用吸着剤は、マクロ細孔の平均細孔直径が易吸着成分を
脱着させる時の易吸着成分の平均自由行程以上であり、
この易吸着成分の平均自由行程以上の細孔直径を有する
細孔容積が全マクロ細孔容積の７０％以上であることか
ら、減圧下におけるマクロ細孔内での脱着時の易吸着成
分の拡散速度が大きく吸着剤の利用率が高い。また比較
的直径の小さい細孔を適度に付与することにより優れた
強度物性を有している。特に本発明の気体分離用吸着剤
はリチウムカチオンで交換され、ＰＳＡ法により空気分
離を行う場合に、より効果的である。このためＰＳＡ法
による空気分離を行った場合において、濃縮酸素ガスの
取り出し量および回収率が高く、ＰＳＡ装置を運転する
時の動力原単位を低減させることが可能である。さらに
本発明の製造方法によれば、気体分離用吸着剤を容易に
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】空気分離性能試験装置の系統図

【符号の説明】

１：コンプレッサー２：脱水塔３：減圧弁４：露点計５〜１２：電磁弁１３、１４：吸着塔１５，１６：圧力計１７：製品タンク１８：マスフローメーター１９：酸素濃度計２０：真空ポンプ２１、２２：積算流量計

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃モル比が１．９以上
２．１以下の結晶性低シリカフォージャサイト型ゼオラ
イトと結合剤からなる気体分離用吸着剤において、マク
ロ細孔の平均直径が、吸着剤から易吸着成分を脱着させ
る時の易吸着成分の平均自由行程以上であり、且つ、易
吸着成分の平均自由行程以上の直径を有するマクロ細孔
の全容積が全マクロ細孔の全容積の総和の７０％以上を
占めていることを特徴とする気体分離用吸着剤。
【請求項２】請求項１に記載の気体分離用吸着剤におい
て、全マクロ細孔の全容積が０．２５ｃｃ／ｇ以上であ
り、細孔表面積が２０ｍ²／ｇ以上であることを特徴と
する気体分離用吸着剤。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の気体分離用
吸着剤において、結晶性低シリカフォージャサイト型ゼ
オライトの純度が９０％以上であることを特徴とする気
体分離用吸着剤。
【請求項４】結合剤がセピオライト型粘土及び／又はア
タパルジャイト型粘土であることを特徴とする請求項１
〜３のいずれかの請求項に記載の気体分離用吸着剤。
【請求項５】当該気体分離用吸着剤がビーズ形状である
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかの請求項に記
載の気体分離用吸着剤。
【請求項６】低シリカフォージャサイト型ゼオライトが
リチウムカチオンでイオン交換されていることを特徴と
する請求項１〜５のいずれかの請求項に記載の気体分離
用吸着剤。
【請求項７】当該気体分離用吸着剤の水分量が０．８重
量％以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれ
かの請求項に記載の気体分離用吸着剤。
【請求項８】ゼオライト結晶のＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃モル
比が１．９以上２．１以下の結晶性低シリカフォージャ
サイト型ゼオライトと、無水基準で前記低シリカフォー
ジャサイトゼオライト１００重量部に対して５〜３０重
量部の結合剤とに水を加えて嵩密度が０．８〜１．０ｋ
ｇ／リットルになるように混練・捏和した後に成形し、
その後焼成し、イオン交換し、活性化することを特徴と
する請求項１〜７のいずれかの請求項に記載の気体分離
用吸着剤の製造方法。
【請求項９】結合剤がセピオライト型粘土及び／又はア
タパルジャイト型粘土であることを特徴とする請求項８
に記載の気体分離用吸着剤の製造方法。
【請求項１０】羽根撹拌式の造粒によりビーズ形状に成
形することを特徴とする請求項８又は９に記載の気体分
離用吸着剤の製造方法。
【請求項１１】焼成された成形体をリチウムカチオンを
含む溶液によりイオン交換することを特徴とする請求項
８〜１０のいずれかの請求項に記載の気体分離用吸着剤
の製造方法。
【請求項１２】混合気体を請求項１〜７のいずれかの請
求項に記載の気体分離用吸着剤の充填層と接触させて、
気体中の構成ガスの内、少なくとも一つの構成ガスを選
択的に吸着させることを特徴とする気体分離方法。
【請求項１３】請求項１２に記載の気体分離方法におい
て、気体が空気であり、窒素ガスを選択的に吸着させ、
酸素ガスを回収することを特徴とする窒素ガス−酸素ガ
ス分離方法。
【請求項１４】請求項１３に記載の窒素ガス−酸素ガス
分離方法において、圧力振動吸着法により空気中の窒素
を選択的に吸着させることを特徴とする窒素ガス−酸素
ガス分離方法。
【請求項１５】請求項１４に記載の窒素ガス−酸素ガス
分離方法において、空気を前記充填層と接触させて窒素
を選択的に吸着させ濃縮酸素を前記充填層出口から回収
する吸着工程と、空気と充填層の接触を中断し充填層内
を減圧にして吸着した窒素を脱着させ排気する再生工程
と、前記吸着工程で得られた濃縮酸素により充填層内を
加圧する復圧工程により運転されることを特徴とする窒
素ガス−酸素ガス分離方法。
【請求項１６】請求項１５に記載の窒素ガス−酸素ガス
分離方法において、吸着工程の吸着圧力が７６０Ｔｏｒ
ｒ以上１５２０Ｔｏｒｒ以下の範囲であることを特徴と
する窒素ガス−酸素ガス分離方法。
【請求項１７】請求項１５又は１６に記載の窒素ガス−
酸素ガス分離方法において、再生工程の再生圧力が１０
０Ｔｏｒｒ以上４００Ｔｏｒｒ以下の範囲であることを
特徴とする窒素ガス−酸素ガス分離方法。
【請求項１８】請求項１５〜１７のいずれかの請求項に
記載の窒素ガス−酸素ガス分離方法において、復圧工程
の復帰圧力が４００Ｔｏｒｒ以上８００Ｔｏｒｒ以下の
範囲であることを特徴とする窒素ガス−酸素ガス分離方
法。