JP2000093791A - 楕円状吸着剤粒子およびガス生成プロセスにおけるその使用 - Google Patents

楕円状吸着剤粒子およびガス生成プロセスにおけるその使用

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ジャック・ラバスク
Serge Moreau
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸着カイネティクスの観点および機械的強度
の観点の両方が改善された特性を有する吸着剤粒子を提
供する。 【解決手段】 楕円に等しい形状を有する凝集した吸着
剤粒子である。前記楕円は、長さ（ａ）の第１の軸（Ａ
−Ａ）または主軸、長さ（ｂ）の第２の軸（Ｂ−Ｂ）、
および長さ（ｃ）の第３の軸（Ｃ−Ｃ）を有し、第１の
軸（Ａ−Ａ）、第２の軸（Ｂ−Ｂ）および第３の軸（Ｃ
−Ｃ）は直交し、前記第１、第２および第３の軸の長さ
はａ＞ｂ≧ｃであり、第２の軸（Ｂ−Ｂ）の長さ（ｂ）
に対する第１の軸（Ａ−Ａ）の長さ（ａ）の比（ａ／
ｂ）は１．０５＜ａ／ｂ＜２．５０である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気のようなガス
流の成分の吸着によって分離するためのプロセス、好ま
しくはＰＳＡタイプ、より具体的にはＶＳＡタイプのプ
ロセスに用いられ得る吸着剤粒子に関する。
【０００２】
【従来の技術】空気中のガス、特に酸素や窒素のような
ものは、工業的に非常に重要であることが知られてい
る。
【０００３】現在、これらのガスを生成するために用い
られる非低温技術は、ＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗ
ｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）と称される技術であ
り、これは、厳密な意味でのＰＳＡプロセスのみなら
ず、ＶＳＡ（Ｖａｃｕｕｍ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐ
ｔｉｏｎ）またはＭＰＳＡ（Ｍｉｘｅｄ Ｐｒｅｓｓｕ
ｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）またはＴＳ
Ａ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒ
ｐｔｉｏｎ）プロセスのような同様のプロセスも含む。
【０００４】このＰＳＡ技術によれば、分離されるガス
混合物が例えば空気であり、回収される成分が酸素の場
合、酸素は、少なくとも窒素を優先的に吸着する材料へ
の少なくとも窒素の優先的な吸着を用いてガス混合物か
ら分離され、分離領域内で与えられた圧力のサイクルに
供される。
【０００５】酸素は、ほとんどまたは全く吸着されない
ものであり、分離領域の出口において回収され；その純
度は、一般に９０％から９３％である。
【０００６】より一般には、吸着材料に優先的に吸着さ
れる第１の化合物と、この第１の化合物ほど優先的に吸
着材料に吸着されない第２の化合物とを含むガス混合物
の非低温分離のためのＰＳＡプロセスは、第２の化合物
を生成するために、 ・このようにして生成される第２の化合物の少なくとも
いくらかの回収を伴って、“高圧”と称される吸着圧力
で、吸着材料に少なくとも第１の化合物を優先的に吸着
させる工程； ・こうして吸着材料に捕捉された第１の化合物を、吸着
圧力より低い“低圧”と称される脱着圧力で脱着させる
工程； ・低圧から高圧に変化させることによって、吸着材を含
む分離領域を再度圧縮する工程 を少なくとも周期的に含む。
【０００７】習慣的には、各吸着器中に１つ以上の連続
した吸着剤の層を形成するために、吸着材粒子は、１つ
以上の吸着器中に配置される。
【０００８】吸着器が吸着剤粒子のいくつかの層または
床を含む場合、これらの種々の床は、同じ特性の粒子を
含むことができ、例えばゼオライト粒子の床である。あ
るいは、異なる性質のものを含むことができ、例えばア
ルミナ粒子の床、およびこれに引き続くゼオライト粒子
の１つ以上の床である。
【０００９】さらに、吸着剤床は、各吸着器中に水平に
配置、すなわち互いに積み重ねることができる。あるい
は、垂直、すなわちいわゆるラジアル技術（ｒａｄｉａ
ｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）にしたがって、互いに並列に配
置することができる。
【００１０】さらに、空気のようなガス混合物について
分離効率は、多くのパラメーター、特に、高圧、低圧、
用いられる吸着材料のタイプ、および分離される化合物
についてのその親和性、分離されるガス混合物の組成、
分離される混合物の吸着温度、吸着剤粒子のサイズ、こ
れらの粒子の組成および吸着剤床内に設定される温度勾
配に依存することが知られている。
【００１１】今のところ、一般的な挙動の法則を決定す
ることは行われていないが、これらの種々のパラメータ
ーを互いに結びつけることは非常に困難であることが知
られており、用いられる吸着剤の性質および特性は、プ
ロセスの全体の効率に本質的な役割を有することもまた
知られている。
【００１２】現在、ゼオライトはＰＳＡプロセス、特に
ＶＳＡプロセスにおいて最も広く用いられている吸着剤
である。
【００１３】ＰＳＡプロセスで凝集した吸着剤として用
いられるゼオライト粒子は、非常に微細な粉末状に形成
され、この粉末は次いで凝集されて、０．４ｍｍから数
ミリメーターのオーダーのサイズを有する凝集粒子に形
成される。
【００１４】吸着剤粒子を形成する明確な目的は、付随
する制約、特に機械的強度および用いられる分離プロセ
スに固有の吸着速度論（ｋｉｎｅｔｉｃｓ）に適合した
幾何学特性を有する吸着剤粒子を与えることにある。
【００１５】吸着剤粒子の工業的製造は、例えば、ゼオ
ライト粉末をバインダー、例えばカオリンのようなクレ
イ、アタパルジャイト、ベントナイト等を用いて凝集す
ることによって行われる。
【００１６】現在２つの主な形状の吸着剤粒子が存在
し、すなわち、一方は円筒状に造形された押し出し成型
物であり、他方は、成長により得られた球状またはビー
ズ状である。これに関しては、特に文献、Ｄ．Ｍ．Ｒｕ
ｔｈｖｅｎの“Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ａｄｓｏ
ｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｐｒｏ
ｃｅｓｓｅｓ”（Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ，１
９８４，ｐ．２０）、またはＤ．Ｗ．Ｂｒｅｃｋの“Ｚ
ｅｏｌｉｔｅ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｓｉｅｖｅｓ”
（Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ，１９７４，ｐ．７
４５）を参照されたい。
【００１７】さらに、特定の形状を有する吸着剤もまた
知られており、例えば非円筒状押し出し成型吸着剤また
はハニカム構造の押し出し成型物である。
【００１８】一般に、従来知られている押し出し成型さ
れた吸着剤粒子は、ゼオライトとバインダーと水、およ
び場合によってはプレフォーミング剤または押し出し成
型剤のような添加剤を混合して得られたペーストを押し
出し成型し、次いでこのペーストを高温、一般には５０
０℃を越える温度でベークすることによって得られる。
【００１９】しかしながら、押し出し成型された吸着剤
は、いくつかの欠点を有している。すなわち、特にそれ
らが用いられた際には、その角張った端部がその損耗を
促進し、非常に長い円筒形状は、それらの破砕を促す。
しかしながら、それは一般に、内部体積に対する外部表
面積の比が優れており、このことは、吸着カイネティク
ス（ｋｉｎｅｔｉｃｓ）にとって好ましい。
【００２０】球状の吸着剤粒子は、種と称される予備粒
子（ｐｒｅ−ｅｘｉｓｔｅｎｔ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）
から成長によって得られ、それは、雪玉効果によって吸
着剤球を得るためにバインダーおよびゼオライト粉末の
存在下で、水をスプレーしつつ循環され、その後、吸着
剤球は高温でベークされる。
【００２１】このタイプの球状吸着剤粒子は、一般に損
耗および粉砕に対して優れた耐性を有するが、内部体積
に対する外部表面積の比が低いので、吸着カイネティク
スのために好ましくない。
【００２２】習慣的には、従来、Ｒ．Ｔ．Ｙａｎｇの
“Ｇａｓ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｂｙ Ａｄｓｏｒｐ
ｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ”（Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ
ｓ，１９８７，ｐ．１６８）で言及されているように、
拡散および吸着現象の研究のために、球は有効幾何学モ
デル（ｖａｌｉｄ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ ｍｏｄｅ
ｌ）であると考えられている。
【００２３】確かに、凝集したゼオライト粒子中のガス
の拡散に関するほとんど全ての研究は、球対称（ｓｐｈ
ｅｒｉｃａｌ ｓｙｍｍｅｔｒｙ）を伴うモデルに基づ
いていると述べることができる。特に、Ｄ．Ｍ．Ｒｕｔ
ｈｖｅｎの“Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ａｄｓｏｒ
ｐｔｉｏｎ ａｎｄ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｐｒｏｃ
ｅｓｓｅｓ”（ｐ．２３５〜２７３）を参照されたい。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の１つの目的
は、吸着カイネティクスの観点および機械的強度の観点
の両方から改善された特性を有する吸着剤粒子を提供す
ることにある。
【００２５】本発明のもう一つの目的は、ＰＳＡプロセ
スのようなガス分離プロセスで用いられ得る吸着剤粒子
を提供することにある。
【００２６】本発明のさらに別の目的は、そのような吸
着剤粒子を用いて、ガスを分離するためのプロセス、特
に空気からガスを分離するためのＰＳＡまたはＶＳＡプ
ロセスを提供することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】本発明は、楕円に等しい
形状を有する凝集した吸着剤粒子に係り、この楕円は、
長さ（ａ）の第１の軸（Ａ−Ａ）または主軸、長さ
（ｂ）の第２の軸（Ｂ−Ｂ）、および長さ（ｃ）の第３
の軸（Ｃ−Ｃ）を有し、第１の軸（Ａ−Ａ）と第２の軸
（Ｂ−Ｂ）と第３の軸（Ｃ−Ｃ）とはａ＞ｂ≧ｃをもっ
て直交し、第２の軸（Ｂ−Ｂ）の長さ（ｂ）に対する第
１の軸（Ａ−Ａ）の長さ（ａ）の比（ａ／ｂ）は１．０
５＜ａ／ｂ＜２．５０である。
【００２８】場合に応じて、本発明の吸着剤粒子は、以
下の特性の１つ以上を有する。
【００２９】・それらは、公転（ｒｅｖｏｌｕｔｉｏ
ｎ）の楕円に等しい形状を有し、すなわちｂとｃとはほ
ぼ等しい； ・それらは鋭角な端部を実質的に有しない； ・比（ａ／ｂ）は１．０８から２の間、好ましくは約
１．１０から１．５の間である； ・それらは、少なくともゼオライトまたはゼオライト相
を含み、好ましくはタイプＡゼオライトまたは、ＸやＬ
ＳＸゼオライトのようなフォージャサイトを含む。一般
に、Ｘゼオライトは、Ｓｉ／Ａｌ比が１．５以下であ
る。このＳｉ／Ａｌ比が約１に等しい場合、そのような
ＸゼオライトはＬＳＸゼオライト（低シリカＸ）と呼ば
れる。
【００３０】・それらは、一価、二価、または三価のア
ルカリまたはアルカリ土類金属カチオン、遷移金属およ
び／またはランタノイド、好ましくはリチウム、マンガ
ン、バリウム、ニッケル、コバルト、カルシウム、亜
鉛、銅、マグネシウム、ストロンチウムおよび鉄カチオ
ンからなる群から選択されるカチオンで交換された、少
なくとも一つのフォージャサイトを含む。ゼオライト粒
子の合成の間に取り込まれること、および／またはイオ
ン交換技術によってゼオライト構造の中に引き続いて挿
入されることは、金属カチオンについて実際に習慣的な
ことである；その技術は一般に、ゼオライト構造に取り
込まれるカチオンを含む１つ以上の金属塩の溶液に未交
換のゼオライト粒子を接触させ、こうして交換されたゼ
オライトの粒子、すなわち与えられた量の金属カチオン
を含むゼオライトの引き続いた回収によって行われる。
全交換容量に対する、ゼオライト構造の中に導入された
金属カチオンの割合は、交換ファクターと呼ばれ％で表
される； ・それは、少なくとも１つのフォージャサイト、好まし
くは少なくとも７０％のリチウムおよび／またはカルシ
ウムカチオンを含有するＸまたはＬＳＸを含む； ・それは、少なくとも１種のバインダー、好ましくは、
カオリン、アタパルジャイト、またはベントナイトのよ
うな少なくとも１種のクレイを含む不活性なバインダー
をさらに含む； ・それは、バインダーを全く含まず、そのようなゼオラ
イトは通常“バインダーレス”ゼオライトと呼ばれる； ・Ｘゼオライトは、少なくとも８５％のＬｉ+カチオ
ン、好ましくは少なくとも８６％および／または最大９
６％のＬｉ+カチオンを含む； ・Ｘゼオライトは、少なくとも８０％のカルシウムカチ
オン、好ましくは少なくとも８５％のカルシウムカチオ
ンを含む； ・Ｘゼオライトは、最大１５％のＮａ+カチオン、およ
び／または最大３％のＫ+カチオンを含む； ・第１の軸（Ａ−Ａ）の長さ（ａ）は、０．４ｍｍから
３ｍｍの間、好ましくは０．６ｍｍから２．２ｍｍの
間、より好ましくは０．８ｍｍから１．６ｍｍの間であ
る； ・第２の軸（Ｂ−Ｂ）の長さ（ｂ）は、０．３ｍｍから
２．９ｍｍの間、好ましくは０．５ｍｍから２．１ｍｍ
の間、より好ましくは０．７ｍｍから１．５ｍｍの間で
ある； ・第３の軸（Ｃ−Ｃ）の長さ（ｃ）は、０．３ｍｍから
２．９ｍｍの間、好ましくは０．５ｍｍから２．１ｍｍ
の間、より好ましくは０．７ｍｍから１．５ｍｍの間で
ある。
【００３１】さらに本発明は、ガス流を分離するための
プロセス、特にＰＳＡまたはＶＳＡプロセスにおける前
述の凝集した吸着剤粒子の使用に係り、ガス流は、前述
の吸着剤に優先的に吸着される少なくとも第１の気相化
合物と、第１の気相化合物ほど優先的に前述の吸着剤に
吸着されない少なくとも第２の気相化合物とを含む。
【００３２】また本発明は、少なくとも第１の気相化合
物と少なくとも第２の気相化合物とを含有するガス流を
分離するためのＰＳＡプロセス、好ましくはＶＳＡプロ
セスに係り、これにおいては： （ａ）少なくとも前記第１の気相化合物は、少なくとも
本発明の吸着剤粒子に優先的に吸着され、（ｂ）第２の
気相化合物を主として含むガス流が回収される。
【００３３】分離されるガス流は、場合に応じて、窒素
および少なくとも１種の極性の小さい気相化合物、特に
酸素および／または水素を含み、ガス流は例えば空気、
第１の気相化合物は窒素、第２の気相化合物は酸素であ
る。
【００３４】空気は、本発明において、建物、または加
熱または未加熱容器内に含まれる空気、または周囲の空
気すなわち大気条件下の空気であり、そのまま取り込ま
れ、または必要に応じて予備処理される。
【００３５】この場合、酸素リッチなガス流が生成され
て回収され、すなわち、一般にそれは９０％から９５％
の酸素を含む。
【００３６】好ましくは、吸着の高圧は、１０5Ｐａか
ら１０7Ｐａの間、好ましくは１０5Ｐａから１０6Ｐａ
のオーダー、および／または脱着の低圧は、１０4Ｐａ
から１０6Ｐａの間、好ましくは１０4Ｐａから１０5Ｐ
ａのオーダーである。
【００３７】さらに、吸着器に導入される供給ガス流、
すなわち分離されるガス流の温度は、１０℃から１００
℃の間、好ましくは２５℃から６０℃の間であり、３０
から４０℃のオーダーが有利である。
【００３８】しかしながら、本発明の吸着剤粒子の使用
は、空気から酸素を生成する分野に限定されず、他のガ
ス流、特に水素、二酸化炭素および／または一酸化炭素
を含むガス流に適用してもよく、特に合成ガスまたは
“シンガス（ｓｙｎｇａｓ）”の生成に適用することが
できる。
【００３９】分離されるガス流は、水素および／または
ＣＯまたはＣＯ2を含んでもよく、ガス流は、好ましく
は合成ガス、第１の気相化合物はＣＯ2、ＣＯ、窒素、
またはメタンのような炭化水素、第２の気相化合物は水
素である。
【００４０】さらに、本発明の吸着剤粒子はまた、精製
される空気の分離または低温蒸留に先だって、その不純
物、特にＣＯ、ＣＯ2、水蒸気および／または水素に関
して空気を精製するために用いることができ、例えば、
特に電子産業などで用いられる超純度窒素を生成するこ
ともできる。
【００４１】本発明は、さらに、本発明のＰＳＡプロセ
スに備えることが可能なガス分離プラントに係り、少な
くとも１つの吸着器、好ましくは１から３の吸着器を含
み、少なくとも１つの吸着器は、本発明の凝集吸着粒子
の少なくとも１つの床を含むことを特徴とする。
【００４２】特に、吸着器は放射状の（ｒａｄｉａｌ）
幾何学形状を有することができる。
【００４３】本発明はまた、マルチベッドプロセスの吸
着器のそれぞれに適用することができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】図面を参照してより詳細に本発明
を説明するが、それはいかなる限定を含むものではな
く、例示のために与えられる。
【００４５】本発明者らは、吸着剤に特定の幾何学形
状、すなわち全体的に楕円形状を与えた際に、ガスを分
離するため、特に空気から特定のガスを分離するための
非低温プロセスに用いられるゼオライトタイプの吸着剤
のカイネティクスおよび機械的特性を改善できることを
見出した。
【００４６】より正確には、本発明の各凝集吸着剤粒子
は、楕円、好ましくは公転の楕円にに等しい形状であ
り、長さａの主軸（ｍａｊｏｒ ａｘｉｓ）と、長さｂ
＝ｃの副軸（ｍｉｎｏｒ ａｘｉｓ）とを有する。
【００４７】言い換えれば、各楕円は、長さ（ａ）の第
１の軸（Ａ−Ａ）または主軸、長さ（ｂ）の第２の軸
（Ｂ−Ｂ）、および長さ（ｃ）の第３の軸（Ｃ−Ｃ）を
有し、ａ＞ｂ≧ｃ、好ましくはｂ＝ｃであり、第１、第
２および第３の軸は互いに直交している。軸（Ｂ−Ｂ）
の長さ（ｂ）に対する軸（Ａ−Ａ）の長さ（ａ）の比ａ
／ｂは、１．０５＜ａ／ｂ＜２．５０である。
【００４８】本発明のそのような楕円吸着剤粒子の構造
は、図２に模式的に表され、比較のために従来の球状お
よび円筒状の粒子を図３および４にそれぞれ示す。
【００４９】実際のところ、ゼオライト吸着剤粒子が用
いられるＰＳＡまたはＶＳＡプロセスのような吸着によ
りガスを分離するためのプロセスにおける吸着カイネテ
ィクスは、粒子のマクロポア中のガス分子の拡散であ
る。
【００５０】マクロポアは、ゼオライトの凝集に起因し
た経路の網目構造である。マクロポアの平均サイズは、
通常０．１μｍから１０μｍである。
【００５１】ガス分子は、この分子の吸着が起こるゼオ
ライト結晶に到達する前に、マクロポア内を拡散によっ
て進行する。
【００５２】吸着剤粒子が吸着性のガスを取り込む際の
速度は、それゆえ、マクロポアネットワークの構造およ
び粒子の形状に非常に密接に依存する。
【００５３】拡散の研究に用いられる基本的な法則は、
下記数式で表されるフィックの法則である。
【００５４】
【数１】
【００５５】ここで、 ・Ｃは拡散が生じる媒体中の平均局所濃度であり、 ・Ｄは吸着剤粒子の拡散係数である。
【００５６】この結果、与えられた体積Ｖの吸着剤粒子
について、時間ｔにおける粒子中に含まれる吸着性ガス
の平均量Ｃｍは、下記数式で表される。
【００５７】
【数２】
【００５８】吸着カイネティクスは、真空から吸着性ガ
スの固定された圧力Ｐまで、周囲が突然変化する粒子の
時間応答を考慮することによって特徴付けられる。
【００５９】この圧力Ｐにおいて、平衡における吸着さ
れたガスの量はＣ0である。
【００６０】その後、変化量ｆ（ｔ）はアドレスされ、
これはマクロポアの拡散係数および粒子の幾何学形状に
依存し、下記数式で表される。
【００６１】
【数３】
【００６２】特性時間ｔｃは、下記数式のように決定さ
れる。
【００６３】
【数４】
【００６４】次いで、特性時間ｔｃが用いられて、速度
定数Ｃｖは以下のように定義される。
【００６５】
【数５】
【００６６】例として、次のように考える： ・従来の球状吸着剤粒子に相当する直径Ｄの球（図３参
照）、および ・同等の体積であって、長さａの主軸と、長さｂ（ｂ＝
ｃ）の副軸とを有し、ａ・ｂ2＝Ｄ3の公転の楕円（図２
参照）。
【００６７】時間０でゼロ圧力における媒体から固定さ
れた圧力における媒体まで粒子が変化する典型的なケー
スが、次いでアドレスされる。
【００６８】吸着速度は、上述したフィックの法則の積
分式に基づいて決定される。
【００６９】比ａ／ｂの影響は、直径Ｄの球をリファレ
ンスとした特性速度定数Ｃｖの比によって表される。
【００７０】得られた結果を下記表１および図１に示
す。
【００７１】
【表１】
【００７２】吸着剤粒子の吸着カイネティクスは、比ａ
／ｂが増加すると改善されることがわかる。
【００７３】さらに、吸着剤粒子に鋭い角がないこと
は、吸着剤粒子が、例えばＰＳＡまたはＶＳＡタイプの
ようなプロセスに用いられた際に生じる損耗のおそれを
低減する。
【００７４】しかしながら、比ａ／ｂは約２．５を越え
るべきではない。これは、長さａの主軸の端部における
吸着剤粒子の曲率、すなわち損耗に対して感度が高くな
るため、および比ａ／ｂ2に比例した曲げの力、すなわ
ち吸着剤粒子のこわれやすさが大きくなるためである。
【００７５】この結果、約１．０５から２．５０の比ａ
／ｂによって定義される吸着剤粒子は、一方で吸着カイ
ネティクスに関して、他方で破壊および損耗に対する耐
性の点で、許容し得る妥協である。
【００７６】実際、本発明の楕円状吸着剤粒子は、軸の
回りの回転を可能にすることによって、または、例えば
円筒状の押し出し成型物を回転させることによって、成
長により調製することができる。
【００７７】粒子の楕円形状は、平坦な表面に配置した
ときの粒子の投影表面を分析することによって、図５に
示すように観察することができる。
【００７８】より正確には、図５において、Ｐ１および
Ｐ３は公転の楕円に等しい形状を有しているので本発明
に係り、一方、粒子Ｐ２は球に等しい形状を有している
ので、従来のものである。
【００７９】図５に示したような粒子の投影像に基づい
て、粒子の長手比（ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ｒａｔｉ
ｏ）ａ／ｂは、画像分析ソフトウェアの通常のタイプの
手段、例えば、Ｍｉｃｒｏｖｉｓｉｏｎ（登録商標）社
から市販されているＥｌｌｉｘ（登録商標）ソフトウェ
アを用いて測定することができる。そのソフトウェア
は、粒子の投影表面の慣性モーメントＩａおよびＩｂを
計算すること、および主軸ａと副軸ｂ（ｂ＝ｃ）の公転
と同等の楕円をそれから推定し、それゆえ比ａ／ｂを推
定することが可能である。
【００８０】（例）本発明の公転の楕円に等しいゼオラ
イト吸着剤粒子は、約９３％の純度の酸素を生成するた
めに、以下のような試験において、ガスの吸着による空
気からの分離のためのＰＳＡタイプのプロセスに吸着剤
として用いることができる。
【００８１】これらの試験において、ＶＳＡプロセスの
ための作業条件は、次のとおりとした： ・並列に操作する２つの吸着器 ・吸着圧力：１．４×１０5Ｐａ ・脱着圧力：０．４×１０5Ｐａ ・供給空気の温度：約３５℃ ・生成サイクル：約２×４０秒 試験された吸着剤ＡからＥについて得られたＶＳＡプロ
セスについての性能、すなわち収率および生産性を、下
記表２および表３に指数値で示した：リファレンスは、
球（ａ＝ｂ＝ｃ）の形状の従来の吸着剤Ａである。
【００８２】さらに、吸着剤ＢからＥは、本発明に相当
するものであることがわかる。
【００８３】収率（％で表される）は、供給空気流によ
り導入される純酸素の量に対する、得られたガス中に含
まれる純酸素の量の比として定義される。
【００８４】生産性は、この生成に用いられる吸着剤の
量（体積または質量）に対する、生成されたガス中に含
まれる純酸素の流量の比として定義され；生産性は吸着
剤のｍ3（ｓｔｐ）／ｈ／ｍ3で、または吸着剤のｍ
3（ｓｔｐ）／ｈ／トンで表される。
【００８５】
【表２】
【００８６】本発明の吸着剤ＢからＥについて最適な性
能（収率および生産性）が得られていることが、結果に
示されている。
【００８７】
【表３】
【００８８】この場合も、表２と同様に、本発明の吸着
剤ＢからＥについて最適な結果が得られたことが示され
ている。
【図面の簡単な説明】
【図１】比ａ／ｂと相対吸着カイネティクスとの関係を
表すグラフ図。
【図２】本発明の吸着剤の形状を表す模式図。
【図３】従来の吸着剤の形状を表す模式図。
【図４】従来の吸着剤の形状を表す模式図。
【図５】吸着剤の投影像を表す図。
【符号の説明】
ａ…主軸の長さ ｂ…副軸の長さ Ａ−Ａ…主軸 Ｂ−Ｂ…副軸 Ｄ…直径 Ｐ１…本発明の吸着剤粒子 Ｐ２…従来の吸着剤粒子 Ｐ３…本発明の吸着剤粒子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 セルジュ・モロー フランス国、78140 ベリジ− ビラクー ブレイ、リュ・デュ・ジェネラル・エグゼ ルマン 22

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 楕円に等しい形状を有する凝集した吸着
    剤粒子であって、前記楕円は、長さ（ａ）の第１の軸
    （Ａ−Ａ）、長さ（ｂ）の第２の軸（Ｂ−Ｂ）および長
    さ（ｃ）の第３の軸（Ｃ−Ｃ）を有し、第１の軸（Ａ−
    Ａ）、第２の軸（Ｂ−Ｂ）および第３の軸（Ｃ−Ｃ）は
    直交し、前記第１、第２および第３の軸の長さはａ＞ｂ
    ≧ｃであり、第２の軸（Ｂ−Ｂ）の長さ（ｂ）に対する
    第１の軸（Ａ−Ａ）の長さ（ａ）の比（ａ／ｂ）は１．
    ０５＜ａ／ｂ＜２．５０である凝集吸着剤粒子。
  2. 【請求項２】 ｂ＝ｃを有する公転の楕円に等しい形状
    を有し、好ましくは鋭角な端部を有しないことを特徴と
    する請求項１に記載の吸着剤粒子。
  3. 【請求項３】 比（ａ／ｂ）は１．０８から２の間であ
    ることを特徴とする請求項１または２に記載の吸着剤粒
    子。
  4. 【請求項４】 少なくとも１種のゼオライト、好ましく
    はＡゼオライトまたはフォージャサイトタイプの１つを
    含むこと、および／または場合によっては、少なくとも
    １種のバインダー、好ましくは少なくとも１種のクレイ
    を含む不活性なバインダーを含有することを特徴とする
    請求項１ないし３のいずれか１項に記載の吸着剤粒子。
  5. 【請求項５】 一価、二価または三価のアルカリまたは
    アルカリ土類金属カチオン、好ましくはリチウム、マン
    ガン、ニッケル、コバルト、バリウム、カルシウム、亜
    鉛、銅、マグネシウム、ストロンチウムおよび鉄カチオ
    ンからなる群から選択されるカチオンで交換された少な
    くとも１種のフォージャサイトを含むことを特徴とする
    請求項１ないし４のいずれか１項に記載の吸着剤粒子。
  6. 【請求項６】 少なくとも８５％のリチウムおよび／ま
    たはカルシウムカチオンを含む少なくとも１種のフォー
    ジャサイト、好ましくはＸまたはＬＳＸタイプのゼオラ
    イトを含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれ
    か１項に記載の吸着剤粒子。
  7. 【請求項７】 第１の軸（Ａ−Ａ）の長さ（ａ）は０．
    ４ｍｍから３ｍｍの間、および／または第２の軸（Ｂ−
    Ｂ）の長さ（ｂ）は０．３ｍｍから２．９ｍｍの間、お
    よび／または第３の軸（Ｃ−Ｃ）の長さ（ｃ）は０．３
    ｍｍから２．９ｍｍの間であることを特徴とする請求項
    １ないし６のいずれか１項に記載の吸着剤粒子。
  8. 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれか１項に記載
    の凝集吸着剤粒子の使用であって、前記吸着剤粒子に少
    なくとも優先的に吸着する少なくとも第１の気相化合物
    と、前記第１の気相化合物より優先的に前記吸着剤粒子
    に吸着されない少なくとも第２の気相化合物とを含むガ
    ス流の吸着による分離のためのプロセスにおける使用。
  9. 【請求項９】 少なくとも第１の気相化合物と少なくと
    も第２の気相化合物とを含むガス流の分離のためのＰＳ
    Ａプロセスであって、 （ａ）少なくとも前記第１の気相化合物は、少なくとも
    請求項１ないし７のいずれか１項に記載の吸着剤粒子に
    優先的に吸着されること、および（ｂ）第２の気相化合
    物を主として含むガス流が回収されることを含むＰＳＡ
    プロセス。
  10. 【請求項１０】 分離されるガス流は、窒素および少な
    くとも１種の極性の小さい気相化合物、特に酸素および
    ／または水素を含み、ガス流は好ましくは空気であり、
    第１の気相化合物は窒素であり、第２の気相化合物は酸
    素であり、プロセスは好ましくはＶＳＡタイプのもので
    あることを特徴とする請求項９に記載のプロセス。
  11. 【請求項１１】 分離されるガスは水素と、二酸化炭
    素、一酸化炭素、窒素および炭化水素、特にメタンから
    なる群から選択される少なくとも１種の気相化合物とを
    含む混合物であり、ガス流は好ましくは合成ガスである
    ことを特徴とする請求項９に記載のプロセス。
  12. 【請求項１２】 精製されるガス流は、二酸化炭素、一
    酸化炭素、水蒸気、水素および炭化水素、特にメタンか
    らなる群から選択される少なくとも１種の不純物を含む
    空気であることを特徴とする請求項９に記載のプロセ
    ス。
  13. 【請求項１３】 請求項９ないし１２のいずれか１項に
    記載のＰＳＡプロセスを備えることが可能なガス分離プ
    ラントであって、少なくとも１つの吸着器、好ましくは
    １から３の吸着器を含み、少なくとも１つの吸着器は、
    請求項１ないし７のいずれか１項に記載の凝集吸着剤粒
    子の少なくとも１つの床を含み、好ましくは少なくとも
    １種の吸着器は放射状の幾何学形状を有することを特徴
    とするガス分離プラント。
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