JP2002191925A - 原料ガス分離のための圧力スイング吸着方法 - Google Patents
原料ガス分離のための圧力スイング吸着方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 空気から酸素を分離するのなどに有効な、少
なくとも２つのガス貯蔵タンクを使用する単一床の圧力
スイング吸着法の提供。 【解決手段】 原料ガスを吸着容器２１で吸着分離し
て、相対的に吸着されない方の成分をガス貯蔵タンク３
１を介して製品として提供する圧力スイング法におい
て、少なくとも１つのガス移転タンク４３を使用する。
吸着終了後の圧抜きガスをこのタンク４３に集め、そし
て後に、吸着剤再生の際の吸着剤床のパージのために占
有的に使用する。
なくとも２つのガス貯蔵タンクを使用する単一床の圧力
スイング吸着法の提供。 【解決手段】 原料ガスを吸着容器２１で吸着分離し
て、相対的に吸着されない方の成分をガス貯蔵タンク３
１を介して製品として提供する圧力スイング法におい
て、少なくとも１つのガス移転タンク４３を使用する。
吸着終了後の圧抜きガスをこのタンク４３に集め、そし
て後に、吸着剤再生の際の吸着剤床のパージのために占
有的に使用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、より強く吸着可能
な成分を少なくとも１種及びそれほど強く吸着されない
成分を少なくとも１種含有している昇圧した原料ガスの
分離のための圧力スイング吸着法に関する。
な成分を少なくとも１種及びそれほど強く吸着されない
成分を少なくとも１種含有している昇圧した原料ガスの
分離のための圧力スイング吸着法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】圧力ス
イング吸着は、大量のガス混合物を分離するための、ま
た低濃度の望ましくない成分を含有しているガス流を精
製するための、周知の方法である。この方法は、広い範
囲の運転条件、製品純度、そして製品回収率について開
発され、適合されてきた。多くの圧力スイング吸着装置
は、循環シーケンスで運転される２以上の吸着床を利用
するが、これは選ばれた床が吸着、圧抜き、脱着、パー
ジ、均圧、再昇圧及びその他の関連工程にかけられてい
る間一定の製品流量を維持するためである。多数の処理
工程を使用する多数の吸着床は、価値のある気体製品、
例えば水素、炭素酸化物類、合成ガス、軽質炭化水素そ
の他を高純度にし及び／又は回収するのに必要とされ
る。これらの価値ある成分を含有している原料ガス混合
物を発生させる高い経費は、通常、多床圧力スイング吸
着装置の複雑さと資本費を当然のものとする。
イング吸着は、大量のガス混合物を分離するための、ま
た低濃度の望ましくない成分を含有しているガス流を精
製するための、周知の方法である。この方法は、広い範
囲の運転条件、製品純度、そして製品回収率について開
発され、適合されてきた。多くの圧力スイング吸着装置
は、循環シーケンスで運転される２以上の吸着床を利用
するが、これは選ばれた床が吸着、圧抜き、脱着、パー
ジ、均圧、再昇圧及びその他の関連工程にかけられてい
る間一定の製品流量を維持するためである。多数の処理
工程を使用する多数の吸着床は、価値のある気体製品、
例えば水素、炭素酸化物類、合成ガス、軽質炭化水素そ
の他を高純度にし及び／又は回収するのに必要とされ
る。これらの価値ある成分を含有している原料ガス混合
物を発生させる高い経費は、通常、多床圧力スイング吸
着装置の複雑さと資本費を当然のものとする。
【０００３】当該技術においては、多数の単一床圧力ス
イング吸着（ＰＡＳ）プロセスが開発され、知られてい
る。これらのプロセスの多くは、部分的に大気圧未満の
圧力で運転し、真空スイング吸着（ｖａｃｕｕｍ ｓｗ
ｉｎｇ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ（ＶＳＡ））又は減圧ス
イング吸着（ｖａｃｕｕｍ−ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｗｉ
ｎｇ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ（ＶＰＳＡ））法として記
載されている。この明細書においては、圧力スイング吸
着（ＰＳＡ）を、運転圧力レベルにかかわりなく全ての
タイプの循環式吸着装置を説明するための総称的な用語
として使用する。
イング吸着（ＰＡＳ）プロセスが開発され、知られてい
る。これらのプロセスの多くは、部分的に大気圧未満の
圧力で運転し、真空スイング吸着（ｖａｃｕｕｍ ｓｗ
ｉｎｇ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ（ＶＳＡ））又は減圧ス
イング吸着（ｖａｃｕｕｍ−ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｗｉ
ｎｇ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ（ＶＰＳＡ））法として記
載されている。この明細書においては、圧力スイング吸
着（ＰＳＡ）を、運転圧力レベルにかかわりなく全ての
タイプの循環式吸着装置を説明するための総称的な用語
として使用する。
【０００４】ＰＳＡによる回収を受けることができるそ
の他の気体製品は、先に挙げた製品の高純度及び／又は
回収率を必要としない。ＰＳＡによる空気からの酸素と
窒素の回収では、例えば、９０〜９５ｖｏｌ％の酸素を
含有する低純度の製品が多くの最終用途にとって許容可
能であり、そしてそのような製品を供給するのにはより
簡単なＰＳＡ装置を使用することができる。これらのよ
り簡単なＰＳＡ装置は、先に説明した多床の装置よりも
資本費と運転費がかなり少ない。空気分離のためのこれ
らのＰＳＡ装置のうち最も簡単なものは、一定の製品流
量を可能にし且つＰＳＡサイクルのうちの再生部分の間
に吸着剤パージと昇圧のためのガスを供給するため、単
一の吸着床を１以上のガス貯蔵容器とともに使用する。
の他の気体製品は、先に挙げた製品の高純度及び／又は
回収率を必要としない。ＰＳＡによる空気からの酸素と
窒素の回収では、例えば、９０〜９５ｖｏｌ％の酸素を
含有する低純度の製品が多くの最終用途にとって許容可
能であり、そしてそのような製品を供給するのにはより
簡単なＰＳＡ装置を使用することができる。これらのよ
り簡単なＰＳＡ装置は、先に説明した多床の装置よりも
資本費と運転費がかなり少ない。空気分離のためのこれ
らのＰＳＡ装置のうち最も簡単なものは、一定の製品流
量を可能にし且つＰＳＡサイクルのうちの再生部分の間
に吸着剤パージと昇圧のためのガスを供給するため、単
一の吸着床を１以上のガス貯蔵容器とともに使用する。
【０００５】単一の吸着器と単一のガス貯蔵タンクを使
用するＰＳＡ装置は当該技術においてよく知られてお
り、代表的な米国特許第４５６１８６５号、同第４４７
７２６４号、同第４８９２５６６号、同第５２２８８８
８号、同第５４１５６８３号、同第５６７９１３４号、
同第５８７６４８５号、同第５８８２３８０号、同第６
１０２９８５号、及び同第６０９６１１５号各明細書に
記載されている。単一吸着器／単一タンクの装置は、特
開平９−７７５０２号及び特開平１０−１９４７０８号
公報にも記載されている。
用するＰＳＡ装置は当該技術においてよく知られてお
り、代表的な米国特許第４５６１８６５号、同第４４７
７２６４号、同第４８９２５６６号、同第５２２８８８
８号、同第５４１５６８３号、同第５６７９１３４号、
同第５８７６４８５号、同第５８８２３８０号、同第６
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記載されている。単一吸着器／単一タンクの装置は、特
開平９−７７５０２号及び特開平１０−１９４７０８号
公報にも記載されている。
【０００６】２以上のガス貯蔵タンクを使用すると、単
一吸着器のＰＳＡ装置の全体的な性能を向上させること
ができる。そのような装置は、米国特許第３７８８０３
６号、同第４５６１８６５号、同第５３７０７２８号、
同第５６５８３７１号、同第６１０２９８５号、及び同
第６０９６１１５号各明細書と、ヨーロッパ特許出願公
開第８８４０８８号明細書に記載されている。
一吸着器のＰＳＡ装置の全体的な性能を向上させること
ができる。そのような装置は、米国特許第３７８８０３
６号、同第４５６１８６５号、同第５３７０７２８号、
同第５６５８３７１号、同第６１０２９８５号、及び同
第６０９６１１５号各明細書と、ヨーロッパ特許出願公
開第８８４０８８号明細書に記載されている。
【０００７】以下において説明し、そして特許請求の範
囲により範囲を定められる本発明は、少なくとも２つの
ガス貯蔵タンクを使用する単一床の圧力スイング吸着法
であり、そしてその各態様は、少ない資本費と運転費で
空気から酸素を回収するのに有用である。
囲により範囲を定められる本発明は、少なくとも２つの
ガス貯蔵タンクを使用する単一床の圧力スイング吸着法
であり、そしてその各態様は、少ない資本費と運転費で
空気から酸素を回収するのに有用である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、より強く吸着
可能な成分を少なくとも１種及びそれほど強く吸着され
ない成分を少なくとも１種含有している昇圧した原料ガ
スの分離のための圧力スイング吸着方法であって、
（ａ）より強く吸着可能な成分を選択的に吸着する固体
吸着剤を収容する吸着容器の原料端部へ昇圧した原料ガ
スを導入し、この吸着容器の製品端部からそれほど強く
吸着されない成分を富ませた吸着容器流出ガスを抜き出
し、吸着容器流出ガスを第１のガス貯蔵タンクへ導入
し、そしてこの第１のガス貯蔵タンクから最終製品ガス
を抜き出すこと、（ｂ）上記昇圧した原料ガスの上記吸
着容器への導入を終了し、そしてそれからガスを抜き出
してこの抜き出したガスを第２のガス貯蔵タンクへ導入
することにより当該吸着容器を圧抜きし、（ｃ）上記吸
着容器をそれから追加のガスを抜き出すことにより更に
圧抜きすること、（ｄ）第２のガス貯蔵タンクから上記
吸着容器へガスを導入しその間にそれからガスを抜き出
し続けることにより、当該吸着容器をパージすること、
（ｅ）第２のガス貯蔵タンクから上記吸着容器へのガス
の導入を停止し、そしてその直後に当該吸着容器の原料
端部へ昇圧した原料ガスを導入することにより当該吸着
容器を再昇圧すること、及び（ｆ）（ａ）から（ｅ）ま
でをサイクル式に繰り返すこと、を含む圧力スイング吸
着方法である。
可能な成分を少なくとも１種及びそれほど強く吸着され
ない成分を少なくとも１種含有している昇圧した原料ガ
スの分離のための圧力スイング吸着方法であって、
（ａ）より強く吸着可能な成分を選択的に吸着する固体
吸着剤を収容する吸着容器の原料端部へ昇圧した原料ガ
スを導入し、この吸着容器の製品端部からそれほど強く
吸着されない成分を富ませた吸着容器流出ガスを抜き出
し、吸着容器流出ガスを第１のガス貯蔵タンクへ導入
し、そしてこの第１のガス貯蔵タンクから最終製品ガス
を抜き出すこと、（ｂ）上記昇圧した原料ガスの上記吸
着容器への導入を終了し、そしてそれからガスを抜き出
してこの抜き出したガスを第２のガス貯蔵タンクへ導入
することにより当該吸着容器を圧抜きし、（ｃ）上記吸
着容器をそれから追加のガスを抜き出すことにより更に
圧抜きすること、（ｄ）第２のガス貯蔵タンクから上記
吸着容器へガスを導入しその間にそれからガスを抜き出
し続けることにより、当該吸着容器をパージすること、
（ｅ）第２のガス貯蔵タンクから上記吸着容器へのガス
の導入を停止し、そしてその直後に当該吸着容器の原料
端部へ昇圧した原料ガスを導入することにより当該吸着
容器を再昇圧すること、及び（ｆ）（ａ）から（ｅ）ま
でをサイクル式に繰り返すこと、を含む圧力スイング吸
着方法である。
【０００９】原料ガスは空気であることができ、より強
く吸着可能な成分は窒素であることができ、そしてそれ
ほど強く吸着されない成分は酸素であることができる。
最終製品ガスは、一般に、（ｂ）から（ｅ）の期間中第
１のガス貯蔵タンクから抜き出される。
く吸着可能な成分は窒素であることができ、そしてそれ
ほど強く吸着されない成分は酸素であることができる。
最終製品ガスは、一般に、（ｂ）から（ｅ）の期間中第
１のガス貯蔵タンクから抜き出される。
【００１０】（ｄ）における吸着容器のパージのうちの
少なくとも一部は、その圧力を減少させている間に行う
ことができる。（ｄ）における吸着容器のパージのうち
の少なくとも一部は、その圧力が最低圧力にある間に行
うことができる。（ｄ）における吸着容器のパージのう
ちの少なくとも一部は、その圧力が上昇している間に行
うことができる。上記の最低圧力は大気圧未満であるこ
とができる。
少なくとも一部は、その圧力を減少させている間に行う
ことができる。（ｄ）における吸着容器のパージのうち
の少なくとも一部は、その圧力が最低圧力にある間に行
うことができる。（ｄ）における吸着容器のパージのう
ちの少なくとも一部は、その圧力が上昇している間に行
うことができる。上記の最低圧力は大気圧未満であるこ
とができる。
【００１１】第２のガス貯蔵タンクは約５より大きい長
さ対直径比を有することができ、そしてガスは（ｂ）に
おいてこのタンクへ一方の端部で導入され、（ｄ）にお
いて同じ端部で当該タンクから抜き出される。
さ対直径比を有することができ、そしてガスは（ｂ）に
おいてこのタンクへ一方の端部で導入され、（ｄ）にお
いて同じ端部で当該タンクから抜き出される。
【００１２】本発明の別の態様では、吸着容器の更なる
圧抜きを、それから追加のガスを抜き出しそしてそれか
ら抜き出された当該ガスを第３の貯蔵タンクへ導入する
ことにより行う。この態様はまた、（ｄ）の前に、第３
のガス貯蔵タンクからのガスを吸着容器へ導入し、その
間吸着容器から継続してガスを抜き出すことにより吸着
容器をパージすることを含むこともできる。
圧抜きを、それから追加のガスを抜き出しそしてそれか
ら抜き出された当該ガスを第３の貯蔵タンクへ導入する
ことにより行う。この態様はまた、（ｄ）の前に、第３
のガス貯蔵タンクからのガスを吸着容器へ導入し、その
間吸着容器から継続してガスを抜き出すことにより吸着
容器をパージすることを含むこともできる。
【００１３】もう一つの態様では、昇圧した原料ガスの
吸着容器への導入の停止後、且つ吸着容器からガスを抜
き出しそしてこの抜き出したガスを第２のガス貯蔵タン
クへ導入することにより吸着容器を圧抜きする前に、吸
着容器からガスを抜き出しそしてこの抜き出したガスを
第１のガス貯蔵タンクへ導入することにより吸着容器を
圧抜きする。
吸着容器への導入の停止後、且つ吸着容器からガスを抜
き出しそしてこの抜き出したガスを第２のガス貯蔵タン
クへ導入することにより吸着容器を圧抜きする前に、吸
着容器からガスを抜き出しそしてこの抜き出したガスを
第１のガス貯蔵タンクへ導入することにより吸着容器を
圧抜きする。
【００１４】（ｃ）における更なる圧抜きのうちの少な
くとも一部は、吸着容器から大気へガスを放出すること
により行うことができる。
くとも一部は、吸着容器から大気へガスを放出すること
により行うことができる。
【００１５】原料ガスは空気であることができ、より強
く吸着可能な成分は窒素であることができ、そしてそれ
ほど強く吸着されない成分は酸素であることができる。
この場合、吸着容器を再昇圧するための昇圧した原料ガ
スのうちの一部は大気空気により供給することができ、
そしてそれは吸着容器が大気圧より低い間に吸着容器へ
流入する。
く吸着可能な成分は窒素であることができ、そしてそれ
ほど強く吸着されない成分は酸素であることができる。
この場合、吸着容器を再昇圧するための昇圧した原料ガ
スのうちの一部は大気空気により供給することができ、
そしてそれは吸着容器が大気圧より低い間に吸着容器へ
流入する。
【００１６】（ｄ）における吸着容器のパージは、（ｄ
１）第２のガス貯蔵タンクから吸着容器へガスを第１の
流量で導入し、そして（ｄ２）ガスを第２のガス貯蔵タ
ンクから吸着容器へ第１の流量より大きい第２の流量で
導入して、（ｄ１）及び（ｄ２）の間は継続して吸着容
器からガスを抜き出すことにより行うことができる。
１）第２のガス貯蔵タンクから吸着容器へガスを第１の
流量で導入し、そして（ｄ２）ガスを第２のガス貯蔵タ
ンクから吸着容器へ第１の流量より大きい第２の流量で
導入して、（ｄ１）及び（ｄ２）の間は継続して吸着容
器からガスを抜き出すことにより行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明は、より強く吸着可能な成
分を少なくとも１種及びそれほど強く吸着できない成分
を少なくとも１種含有しているガス混合物のための吸着
方法であり、この方法は、原料供給工程、圧抜き工程、
排気工程、パージ工程、そして再昇圧工程の様々な組み
合わせを利用する。２つのガス貯蔵タンクを利用して、
最終ガス製品の供給とは無関係であるパージガスを提供
する。所望の製品ガスは、より強く吸着可能な成分かそ
れほど強く吸着されない成分のどちらかに富ますことが
でき、そして吸着処理サイクルは所望の製品ガスをもた
らすように選ばれる。本発明は、空気から酸素を回収す
るのに特に有用であり、そしてこの方法は、低資本費且
つ、低動力消費量を含め、低運転費の可能性を持ってい
る。
分を少なくとも１種及びそれほど強く吸着できない成分
を少なくとも１種含有しているガス混合物のための吸着
方法であり、この方法は、原料供給工程、圧抜き工程、
排気工程、パージ工程、そして再昇圧工程の様々な組み
合わせを利用する。２つのガス貯蔵タンクを利用して、
最終ガス製品の供給とは無関係であるパージガスを提供
する。所望の製品ガスは、より強く吸着可能な成分かそ
れほど強く吸着されない成分のどちらかに富ますことが
でき、そして吸着処理サイクルは所望の製品ガスをもた
らすように選ばれる。本発明は、空気から酸素を回収す
るのに特に有用であり、そしてこの方法は、低資本費且
つ、低動力消費量を含め、低運転費の可能性を持ってい
る。
【００１８】ここに提示する本発明の態様の説明におい
て、使用する特定の用語の意味は次のとおりである。原
料供給工程は、昇圧した原料ガスを吸着容器へ導入し、
それに収容された吸着剤物質によってより強く吸着可能
な成分を選択的に吸着している時間中に行われる。それ
ほど強く吸着されない成分に富ませた製品を、この工程
の間に抜き出すことができる。
て、使用する特定の用語の意味は次のとおりである。原
料供給工程は、昇圧した原料ガスを吸着容器へ導入し、
それに収容された吸着剤物質によってより強く吸着可能
な成分を選択的に吸着している時間中に行われる。それ
ほど強く吸着されない成分に富ませた製品を、この工程
の間に抜き出すことができる。
【００１９】昇圧した原料ガスは、原料ガスを導入する
吸着容器内の圧力よりも高い圧力にある原料ガスとして
定義される。原料供給工程の間、昇圧した原料ガスは圧
縮により提供することができる。
吸着容器内の圧力よりも高い圧力にある原料ガスとして
定義される。原料供給工程の間、昇圧した原料ガスは圧
縮により提供することができる。
【００２０】圧抜きは、吸着容器の圧力を低下させるの
を伴って吸着容器からガスを抜き出すこととして定義さ
れ、そしてそれはより強く吸着可能な成分を脱着するも
のである。圧抜きは、ガスを過圧（大気圧より高い圧
力）から大気圧へ直接放出する（一般にブローダウンと
称される）か、あるいはより低い圧力にある別のプロセ
ス容器又は密閉容積空間へ放出することによりなされ
る。圧抜きはまた、機械的手段、例えば真空ポンプ又は
ブロワーといったもので吸着容器からガスを抜き出すこ
ととして定義される排気により行うこともできる。排気
は、いずれの範囲の吸着器圧力にわたっても行うことが
できるが、典型的には減圧（大気圧より低い圧力）で、
すなわち真空下で行われる。
を伴って吸着容器からガスを抜き出すこととして定義さ
れ、そしてそれはより強く吸着可能な成分を脱着するも
のである。圧抜きは、ガスを過圧（大気圧より高い圧
力）から大気圧へ直接放出する（一般にブローダウンと
称される）か、あるいはより低い圧力にある別のプロセ
ス容器又は密閉容積空間へ放出することによりなされ
る。圧抜きはまた、機械的手段、例えば真空ポンプ又は
ブロワーといったもので吸着容器からガスを抜き出すこ
ととして定義される排気により行うこともできる。排気
は、いずれの範囲の吸着器圧力にわたっても行うことが
できるが、典型的には減圧（大気圧より低い圧力）で、
すなわち真空下で行われる。
【００２１】再昇圧は、吸着容器の圧力を上昇させるの
を伴って吸着容器へガスを導入することとして定義され
る。昇圧した原料ガスを、再昇圧のため吸着容器へ導入
することができる。
を伴って吸着容器へガスを導入することとして定義され
る。昇圧した原料ガスを、再昇圧のため吸着容器へ導入
することができる。
【００２２】パージは、それほど強く吸着されない成分
を富ませたパージガスを吸着容器の一方の端部へ導入す
る一方で、吸着容器の他方の端部から流出ガスを抜き出
すこととして定義される。通常、この工程は向流式に行
われ、すなわち原料供給工程の流動方向と反対の流動方
向に行われる。パージは、空隙空間のガスを押し流し、
吸着された残留成分を吸着剤から脱着する。パージは、
任意の圧力で行うことができるが、減圧で行うのが一番
効果的である。下記で説明するように、吸着器の圧力は
パージ工程の任意の時点の間に上昇させ、低下させ、あ
るいは一定にとどめてもよい。
を富ませたパージガスを吸着容器の一方の端部へ導入す
る一方で、吸着容器の他方の端部から流出ガスを抜き出
すこととして定義される。通常、この工程は向流式に行
われ、すなわち原料供給工程の流動方向と反対の流動方
向に行われる。パージは、空隙空間のガスを押し流し、
吸着された残留成分を吸着剤から脱着する。パージは、
任意の圧力で行うことができるが、減圧で行うのが一番
効果的である。下記で説明するように、吸着器の圧力は
パージ工程の任意の時点の間に上昇させ、低下させ、あ
るいは一定にとどめてもよい。
【００２３】空隙空間ガスは、吸着容器内の隙間容積内
又は粒子間容積内に含まれる不吸着ガスとして定義さ
れ、そして配管中のガス及び吸着剤によって占められて
いない容器内のデッド容積中のガスを含む。
又は粒子間容積内に含まれる不吸着ガスとして定義さ
れ、そして配管中のガス及び吸着剤によって占められて
いない容器内のデッド容積中のガスを含む。
【００２４】最終製品ガスは、外部での使用のためにガ
ス貯蔵タンクから抜き出されるガスであり、一般にはそ
れほど強く吸着されない成分に富んでいる。
ス貯蔵タンクから抜き出されるガスであり、一般にはそ
れほど強く吸着されない成分に富んでいる。
【００２５】本発明は、より強く吸着可能な成分を少な
くとも１種及びそれほど強く吸着されない成分を少なく
とも１種含有しているガス混合物の分離に関し、一般に
はそれほど強く吸着されない方の成分を主要製品として
回収する。好ましい態様では、この方法は空気から酸素
を回収するのに使用されるが、その他のガス混合物の分
離にも同様に適用することができる。
くとも１種及びそれほど強く吸着されない成分を少なく
とも１種含有しているガス混合物の分離に関し、一般に
はそれほど強く吸着されない方の成分を主要製品として
回収する。好ましい態様では、この方法は空気から酸素
を回収するのに使用されるが、その他のガス混合物の分
離にも同様に適用することができる。
【００２６】以下、この方法を、次に示す工程を通して
進行するサイクルで運転される図１に概略的に示した装
置を使用して空気から酸素を回収するのについて説明す
る。
進行するサイクルで運転される図１に概略的に示した装
置を使用して空気から酸素を回収するのについて説明す
る。
【００２７】１．原料空気供給／製品製造 大気空気、好ましくは有害な粒状物質を除去するため既
知の方法によりフィルターにかけられた大気空気が、原
料管路１，開放の弁３、管路５及び７を流れ、そしてブ
ロワー９の入口へ流入する。ブロワー９、一般には回転
ローブのルーツ型ブロワーは、この空気を、一般には絶
対圧１１１〜２５３ｋＰａ（１．１〜２．５気圧（ａｔ
ｍａ））の範囲の原料圧力に圧縮する。このブロワーの
後で後段冷却器（図示せず）を任意に使用することがで
きる。昇圧された原料ガスは、開放の弁１５を通り、管
路１７及び１９を通って、窒素、すなわち原料空気中の
より強く吸着される成分を選択的に吸着する吸着剤物質
が入っている吸着器又は吸着装置の容器、すなわち吸着
容器２１へ流入する。弁１６は閉じたままである。
知の方法によりフィルターにかけられた大気空気が、原
料管路１，開放の弁３、管路５及び７を流れ、そしてブ
ロワー９の入口へ流入する。ブロワー９、一般には回転
ローブのルーツ型ブロワーは、この空気を、一般には絶
対圧１１１〜２５３ｋＰａ（１．１〜２．５気圧（ａｔ
ｍａ））の範囲の原料圧力に圧縮する。このブロワーの
後で後段冷却器（図示せず）を任意に使用することがで
きる。昇圧された原料ガスは、開放の弁１５を通り、管
路１７及び１９を通って、窒素、すなわち原料空気中の
より強く吸着される成分を選択的に吸着する吸着剤物質
が入っている吸着器又は吸着装置の容器、すなわち吸着
容器２１へ流入する。弁１６は閉じたままである。
【００２８】吸着容器２１は、最初は、先立つ再昇圧工
程（後述する）の結果として絶対圧で約１０６ｋＰａか
ら２５３ｋＰａ（約１．０５〜２．５ａｔｍａ）までの
代表的中間圧力にある。昇圧した原料空気は、吸着容器
内の圧力を約３〜６０秒かけて絶対圧で約１１１〜２５
３ｋＰａ（約１．１〜２．５ａｔｍａ）の完全な吸着圧
力まで上昇させる。大気空気中に存在する水は、既知の
方法により吸着容器２１の上流で除去することができ、
あるいは吸着器入口の優先的に水を吸着する吸着剤を使
用して除去することができる。
程（後述する）の結果として絶対圧で約１０６ｋＰａか
ら２５３ｋＰａ（約１．０５〜２．５ａｔｍａ）までの
代表的中間圧力にある。昇圧した原料空気は、吸着容器
内の圧力を約３〜６０秒かけて絶対圧で約１１１〜２５
３ｋＰａ（約１．１〜２．５ａｔｍａ）の完全な吸着圧
力まで上昇させる。大気空気中に存在する水は、既知の
方法により吸着容器２１の上流で除去することができ、
あるいは吸着器入口の優先的に水を吸着する吸着剤を使
用して除去することができる。
【００２９】昇圧した原料空気が吸着容器を通り抜ける
につれ、それは酸素、すなわち原料空気中のそれほど強
く吸着されない成分で富化されるようになる。一般に８
５〜９５ｖｏｌ％の酸素を含有している酸素富化された
吸着器流出物が、管路２３及び２５、弁２７、そして管
路２９を通して抜き出される。この吸着器流出ガスはガ
ス貯蔵タンク３１へ流入し、そして最終製品ガスが管路
３３を通し、任意に流量制御弁３５を通して抜き出され
る。
につれ、それは酸素、すなわち原料空気中のそれほど強
く吸着されない成分で富化されるようになる。一般に８
５〜９５ｖｏｌ％の酸素を含有している酸素富化された
吸着器流出物が、管路２３及び２５、弁２７、そして管
路２９を通して抜き出される。この吸着器流出ガスはガ
ス貯蔵タンク３１へ流入し、そして最終製品ガスが管路
３３を通し、任意に流量制御弁３５を通して抜き出され
る。
【００３０】原料空気供給工程は、吸着器内で原料空気
との完全な吸着平衡に達する前に吸着剤が予め定められ
た窒素破過レベルに近づくまで継続する。この時点で、
原料空気供給工程は弁１５を閉じ弁３７を開放すること
により終了される。
との完全な吸着平衡に達する前に吸着剤が予め定められ
た窒素破過レベルに近づくまで継続する。この時点で、
原料空気供給工程は弁１５を閉じ弁３７を開放すること
により終了される。
【００３１】吸着容器２１には、優先的に窒素を吸着
し、かくして吸着器流出物を酸素に富ませる１種以上の
吸着剤が入っている。これらの吸着剤は、タイプＡ、タ
イプＸ、又はモルデナイト構造を有する一価、二価、又
は三価のカチオン交換されたゼオライトからなる群より
選ぶことができる。カチオンには、ナトリウム、カルシ
ウム、リチウム、亜鉛、及びそれらの組み合わせを含め
ることができる。
し、かくして吸着器流出物を酸素に富ませる１種以上の
吸着剤が入っている。これらの吸着剤は、タイプＡ、タ
イプＸ、又はモルデナイト構造を有する一価、二価、又
は三価のカチオン交換されたゼオライトからなる群より
選ぶことができる。カチオンには、ナトリウム、カルシ
ウム、リチウム、亜鉛、及びそれらの組み合わせを含め
ることができる。
【００３２】１ａ．部分的圧抜き／製品の提供（任意） この任意の工程の間に、吸着容器２１を約１．５〜５
０．７ｋＰａ（約０．０１５〜０．５ａｔｍ）の差圧に
より１．０〜２０秒間圧抜きし、その際酸素に富む空隙
空間ガスが管路２３及び２５，弁２７，そして管路２９
を通りタンク３１へ追加の酸素製品ガスとして流入す
る。この任意の工程は、価値のある酸素製品を回収し、
そして、ガスを大気へ放出したとすれば起こる騒音をな
くす。
０．７ｋＰａ（約０．０１５〜０．５ａｔｍ）の差圧に
より１．０〜２０秒間圧抜きし、その際酸素に富む空隙
空間ガスが管路２３及び２５，弁２７，そして管路２９
を通りタンク３１へ追加の酸素製品ガスとして流入す
る。この任意の工程は、価値のある酸素製品を回収し、
そして、ガスを大気へ放出したとすれば起こる騒音をな
くす。
【００３３】２．圧抜き／パージガスの捕集 弁４１を開放し、そして吸着器２１の圧力が絶対圧で約
８１〜２０３ｋＰａ（約０．８〜２．０ａｔｍａ）に下
がるまで管路２３及び３９を通しガスをガス移転タンク
４３へ抜き出すことにより吸着容器２１を圧抜きする。
タンク４３に貯蔵されるガスは、下記で説明するパージ
工程において後に利用される。
８１〜２０３ｋＰａ（約０．８〜２．０ａｔｍａ）に下
がるまで管路２３及び３９を通しガスをガス移転タンク
４３へ抜き出すことにより吸着容器２１を圧抜きする。
タンク４３に貯蔵されるガスは、下記で説明するパージ
工程において後に利用される。
【００３４】３．更なる圧抜き 弁３と４１を閉じ、ブロワー９により管路１９と２０、
弁１６、管路１８、及び管路７を通して吸着器２１から
追加のガスを抜き出す。ブロワー９は、管路１０、管路
１２、及び弁３７を通して圧抜きガスを吐出し、そして
それはそこからサイレンサー（図示せず）を通して大気
へ放出される。所望ならば、ガスは、排気の前に、ある
いは排気の初期の段階の間に、管路１９、管路１７、弁
１５、管路１２、及び弁３７を通し吸着器２１から大気
へ直接放出することができる。排気は、吸着器の圧力が
絶対圧で約２０〜８１ｋＰａ（約０．２〜０．８ａｔｍ
ａ）になるまで継続する。この更なる圧抜き工程の時間
は、一般に３〜６０秒である。
弁１６、管路１８、及び管路７を通して吸着器２１から
追加のガスを抜き出す。ブロワー９は、管路１０、管路
１２、及び弁３７を通して圧抜きガスを吐出し、そして
それはそこからサイレンサー（図示せず）を通して大気
へ放出される。所望ならば、ガスは、排気の前に、ある
いは排気の初期の段階の間に、管路１９、管路１７、弁
１５、管路１２、及び弁３７を通し吸着器２１から大気
へ直接放出することができる。排気は、吸着器の圧力が
絶対圧で約２０〜８１ｋＰａ（約０．２〜０．８ａｔｍ
ａ）になるまで継続する。この更なる圧抜き工程の時間
は、一般に３〜６０秒である。
【００３５】４．向流のパージ 弁４１を開け、そしてガス貯蔵タンク４３からのガスを
管路３９を通し、そして吸着器２１を通して引き出し
て、吸着剤に沿って流れ残留窒素を脱着する向流のパー
ジを行う。このパージは、吸着器２１の圧力が低下する
よう、最低圧力で一定にとどまるよう、又は上昇するよ
うに、あるいはこれらの圧力を任意に組み合わせて、行
うことができる。吸着器内のパージ圧力は、弁４１を通
るガスの流量をブロワー９の容量に関係して調節するこ
とにより制御される。好ましくは、パージは、吸着器を
絶対圧で２０〜８１ｋＰａ（０．２〜０．８ａｔｍａ）
の範囲の圧力まで排気した後に上昇する吸着器圧力で行
われる。パージに上昇する吸着器圧力が伴う、随意のパ
ージ操作では、パージ工程を、最初に弁４１を通してパ
ージガスをより小さな流量で導入し、次に弁４１を更に
開けてパージガスの流量を増加させることにより行う。
これは、低圧パージのために十分な時間を与えると同時
に、より短い時間に大きな流量で十分なガスの移転を行
うのをなおも可能にする。パージ工程の合計の時間は、
一般には、約１．０秒と１５秒の間である。この工程
は、弁４１を閉じることにより終了される。
管路３９を通し、そして吸着器２１を通して引き出し
て、吸着剤に沿って流れ残留窒素を脱着する向流のパー
ジを行う。このパージは、吸着器２１の圧力が低下する
よう、最低圧力で一定にとどまるよう、又は上昇するよ
うに、あるいはこれらの圧力を任意に組み合わせて、行
うことができる。吸着器内のパージ圧力は、弁４１を通
るガスの流量をブロワー９の容量に関係して調節するこ
とにより制御される。好ましくは、パージは、吸着器を
絶対圧で２０〜８１ｋＰａ（０．２〜０．８ａｔｍａ）
の範囲の圧力まで排気した後に上昇する吸着器圧力で行
われる。パージに上昇する吸着器圧力が伴う、随意のパ
ージ操作では、パージ工程を、最初に弁４１を通してパ
ージガスをより小さな流量で導入し、次に弁４１を更に
開けてパージガスの流量を増加させることにより行う。
これは、低圧パージのために十分な時間を与えると同時
に、より短い時間に大きな流量で十分なガスの移転を行
うのをなおも可能にする。パージ工程の合計の時間は、
一般には、約１．０秒と１５秒の間である。この工程
は、弁４１を閉じることにより終了される。
【００３６】５．再昇圧 パージ工程の完了後、昇圧した原料ガスをブロワー９か
ら管路１０、弁１５、管路１７、及び管路１９を通して
吸着容器２１へ導入し、それにより吸着容器を昇圧す
る。弁２７は閉じたままである。再昇圧の初期段階の間
で、吸着器圧力が大気圧より低いときに、弁３と１６を
開いて大気空気を吸着器へ引き込むのを許容することに
より、随意に吸着器の昇圧の一部分を行うことができ
る。この工程の間、弁３７は閉じていてよく、弁１５は
開いていてよい。次に、原料での再昇圧を、吸着器圧力
が絶対圧で約１０６〜２５３ｋＰａ（約１．０５〜２．
５ａｔｍａ）に達するまで継続する。再昇圧工程は一般
に３〜３０秒間続く。再昇圧工程は、パージ工程完了後
直ちに開始し、これはパージ工程と原料での再昇圧工程
との間にはさまる処理工程が使用されることのないこと
を意味する。例えば、２つの端部からの再昇圧工程（こ
れでは吸着器の一方の端部へ昇圧した原料ガスを導入
し、他方の端部へ貯蔵タンク４３からのガスを導入す
る）は、上記のパージ工程と原料による再昇圧工程との
間で使用されない。
ら管路１０、弁１５、管路１７、及び管路１９を通して
吸着容器２１へ導入し、それにより吸着容器を昇圧す
る。弁２７は閉じたままである。再昇圧の初期段階の間
で、吸着器圧力が大気圧より低いときに、弁３と１６を
開いて大気空気を吸着器へ引き込むのを許容することに
より、随意に吸着器の昇圧の一部分を行うことができ
る。この工程の間、弁３７は閉じていてよく、弁１５は
開いていてよい。次に、原料での再昇圧を、吸着器圧力
が絶対圧で約１０６〜２５３ｋＰａ（約１．０５〜２．
５ａｔｍａ）に達するまで継続する。再昇圧工程は一般
に３〜３０秒間続く。再昇圧工程は、パージ工程完了後
直ちに開始し、これはパージ工程と原料での再昇圧工程
との間にはさまる処理工程が使用されることのないこと
を意味する。例えば、２つの端部からの再昇圧工程（こ
れでは吸着器の一方の端部へ昇圧した原料ガスを導入
し、他方の端部へ貯蔵タンク４３からのガスを導入す
る）は、上記のパージ工程と原料による再昇圧工程との
間で使用されない。
【００３７】上記の工程１から５までの間、最終の酸素
製品ガスは管路３３と弁３５を通して連続して抜き出さ
れる。ガス貯蔵タンク３１は、全体サイクルの間必要と
される圧力及び流量で製品ガスを提供するのに十分な容
量であるように設計される。
製品ガスは管路３３と弁３５を通して連続して抜き出さ
れる。ガス貯蔵タンク３１は、全体サイクルの間必要と
される圧力及び流量で製品ガスを提供するのに十分な容
量であるように設計される。
【００３８】上記のＰＳＡサイクルは、当該技術におい
て知られているハードウェア及びソフトウェア制御シス
テムを使って、必要とされる時点で指定された弁を開閉
することにより運転される。ディジタル信号の能力もア
ナログ信号の能力もあるマイクロプロセッサを基にした
任意の制御装置を使用することができ、そしてソフトウ
ェアは商業的に入手できる標準的なパッケージを使って
たやすく開発することができる。
て知られているハードウェア及びソフトウェア制御シス
テムを使って、必要とされる時点で指定された弁を開閉
することにより運転される。ディジタル信号の能力もア
ナログ信号の能力もあるマイクロプロセッサを基にした
任意の制御装置を使用することができ、そしてソフトウ
ェアは商業的に入手できる標準的なパッケージを使って
たやすく開発することができる。
【００３９】上述の処理サイクルにおける工程は、図２
で概略的に説明される。吸着容器Ａ（図１の吸着容器２
１に相当する）は、第１及び第２のガス貯蔵タンク１及
び２（それぞれ図１のタンク３１及び４３に相当）と制
御された流れで連通する関係にある。原料空気供給／製
品製造（工程１）の間は、昇圧した原料空気が吸着容器
へ流入し、酸素富化製品が吸着容器から第１のガス貯蔵
タンクへ流入する。最終製品ガスはそれから抜き出され
る。この後に圧抜き／パージガス捕集（工程２）が続
き、その間に吸着器は第２のガス貯蔵タンクへ圧抜きさ
れ、それと同時に第１の貯蔵タンクからの最終製品ガス
の抜き出しが継続される。更なる圧抜き（工程３）の間
に、吸着容器はそれからガスを抜き出すことにより圧抜
きされ、それと同時に第１の貯蔵タンクからの最終製品
ガスの抜き出しを継続する。向流パージ（工程４）の間
は、パージガスが吸着容器へ供給され、それと同時にそ
れは排気される。その直後に、すなわち間に差し挟まれ
るいかなる処理工程もなしに、再昇圧（工程５）が始ま
り、吸着器は工程１を始めるのに適切なレベルに昇圧さ
れる。
で概略的に説明される。吸着容器Ａ（図１の吸着容器２
１に相当する）は、第１及び第２のガス貯蔵タンク１及
び２（それぞれ図１のタンク３１及び４３に相当）と制
御された流れで連通する関係にある。原料空気供給／製
品製造（工程１）の間は、昇圧した原料空気が吸着容器
へ流入し、酸素富化製品が吸着容器から第１のガス貯蔵
タンクへ流入する。最終製品ガスはそれから抜き出され
る。この後に圧抜き／パージガス捕集（工程２）が続
き、その間に吸着器は第２のガス貯蔵タンクへ圧抜きさ
れ、それと同時に第１の貯蔵タンクからの最終製品ガス
の抜き出しが継続される。更なる圧抜き（工程３）の間
に、吸着容器はそれからガスを抜き出すことにより圧抜
きされ、それと同時に第１の貯蔵タンクからの最終製品
ガスの抜き出しを継続する。向流パージ（工程４）の間
は、パージガスが吸着容器へ供給され、それと同時にそ
れは排気される。その直後に、すなわち間に差し挟まれ
るいかなる処理工程もなしに、再昇圧（工程５）が始ま
り、吸着器は工程１を始めるのに適切なレベルに昇圧さ
れる。
【００４０】本発明の随意の態様においては、ガス貯蔵
タンク４３は約５より大きい長さ対直径比を有する。ガ
スはこのタンクへ導入されそしてこのタンクの同一の端
部から抜き出され、上記の大きな長さ対直径比は、圧抜
き／パージガス捕集工程の間及び向流パージ工程の間に
タンク内で起こるガスの混合を最小限にする。圧抜き工
程の間に、圧抜きガス中のそれほど強く吸着されない成
分、すなわち酸素の濃度は、時間とともに低下する。そ
の結果、貯蔵されている圧抜きガスの濃度はガス貯蔵タ
ンク４３中でその軸線方向に沿って変化し、タンクの遠
い方の端部のガスはタンクの入口側の端部のガスよりも
高い酸素濃度を有することになる。従って、向流パージ
工程の間に、このタンクから抜き出されるパージガスの
酸素濃度は時間とともに上昇する。これはパージするの
に有利であり、と言うのはパージガス中の所望の製品成
分、すなわち酸素の濃度はパージ工程の終わりに一番高
くなるからである。この結果として、パージ工程は、圧
抜き／パージガス捕集工程の間に集められる完全に混合
されたパージガスを使用するのと比べて効率的になる。
タンク４３は約５より大きい長さ対直径比を有する。ガ
スはこのタンクへ導入されそしてこのタンクの同一の端
部から抜き出され、上記の大きな長さ対直径比は、圧抜
き／パージガス捕集工程の間及び向流パージ工程の間に
タンク内で起こるガスの混合を最小限にする。圧抜き工
程の間に、圧抜きガス中のそれほど強く吸着されない成
分、すなわち酸素の濃度は、時間とともに低下する。そ
の結果、貯蔵されている圧抜きガスの濃度はガス貯蔵タ
ンク４３中でその軸線方向に沿って変化し、タンクの遠
い方の端部のガスはタンクの入口側の端部のガスよりも
高い酸素濃度を有することになる。従って、向流パージ
工程の間に、このタンクから抜き出されるパージガスの
酸素濃度は時間とともに上昇する。これはパージするの
に有利であり、と言うのはパージガス中の所望の製品成
分、すなわち酸素の濃度はパージ工程の終わりに一番高
くなるからである。この結果として、パージ工程は、圧
抜き／パージガス捕集工程の間に集められる完全に混合
されたパージガスを使用するのと比べて効率的になる。
【００４１】本発明のもう一つの随意の態様では、圧抜
き／パージガス捕集工程の間に吸着容器から集められる
ガスは、第１のガス貯蔵タンクでそして次に引き続き第
２のガス貯蔵タンクで集められる。第１のタンクで集め
られたガスは、それほど強く吸着されない成分、すなわ
ち酸素の濃度がより高く、そして第２のタンクで集めら
れたガスは酸素の濃度がより低い。向流パージ工程の
間、パージガスは初めは第２のタンクから取り出され、
そして最後には第１のタンクから取り出される。このこ
とから、パージ工程は単一のガス貯蔵タンクを使用する
場合よりも効率的になる。と言うのは、パージガス中の
所望の製品成分、すなわち酸素の濃度はパージ工程の終
わりでより高くなるからである。また、これはより多量
のガスをパージ及び再昇圧で使用するのも可能にする。
き／パージガス捕集工程の間に吸着容器から集められる
ガスは、第１のガス貯蔵タンクでそして次に引き続き第
２のガス貯蔵タンクで集められる。第１のタンクで集め
られたガスは、それほど強く吸着されない成分、すなわ
ち酸素の濃度がより高く、そして第２のタンクで集めら
れたガスは酸素の濃度がより低い。向流パージ工程の
間、パージガスは初めは第２のタンクから取り出され、
そして最後には第１のタンクから取り出される。このこ
とから、パージ工程は単一のガス貯蔵タンクを使用する
場合よりも効率的になる。と言うのは、パージガス中の
所望の製品成分、すなわち酸素の濃度はパージ工程の終
わりでより高くなるからである。また、これはより多量
のガスをパージ及び再昇圧で使用するのも可能にする。
【００４２】本発明の更に別の随意の態様では、吸着容
器２１のパージを、（１）第２のガス貯蔵タンクからの
ガスを吸着容器へ第１の流量で導入し、そして次に
（２）この第２のガス貯蔵タンクからのガスを吸着容器
へ第１の流量より大きい第２の流量で導入するという２
つの連続する工程で行うことができる。
器２１のパージを、（１）第２のガス貯蔵タンクからの
ガスを吸着容器へ第１の流量で導入し、そして次に
（２）この第２のガス貯蔵タンクからのガスを吸着容器
へ第１の流量より大きい第２の流量で導入するという２
つの連続する工程で行うことができる。
【００４３】
【実施例】Ｌｉを基にしたＸゼオライト吸着剤が５９０
ｋｇ（１３００ポンド）入っている単一床吸着パイロッ
ト実証装置を、本発明の態様に従って運転して酸素を９
０ｖｏｌ％含有する製品ガスを製造した。処理工程の順
番と時間を要約して下記の表１に示す。
ｋｇ（１３００ポンド）入っている単一床吸着パイロッ
ト実証装置を、本発明の態様に従って運転して酸素を９
０ｖｏｌ％含有する製品ガスを製造した。処理工程の順
番と時間を要約して下記の表１に示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】このサイクルの間の吸着容器の圧力プロフ
ァイルを図３に示す。図３のグラフの縦軸の圧力は気圧
（ａｔｍ）を単位としており、１気圧は約１０１ｋＰａ
に相当する。２つのガス貯蔵タンクを使用するこのサイ
クルの処理工程を使用することにより、この単一床装置
の生産性と酸素回収率はガス貯蔵タンクを１つだけ伴う
サイクルについてのそれらよりも８％高くなる。
ァイルを図３に示す。図３のグラフの縦軸の圧力は気圧
（ａｔｍ）を単位としており、１気圧は約１０１ｋＰａ
に相当する。２つのガス貯蔵タンクを使用するこのサイ
クルの処理工程を使用することにより、この単一床装置
の生産性と酸素回収率はガス貯蔵タンクを１つだけ伴う
サイクルについてのそれらよりも８％高くなる。
【００４６】本発明の本質的な特徴は上述の開示で完全
に説明されている。当業者は、本発明を理解し、そして
本発明の基本精神から逸脱することなく、且つ特許請求
の範囲に記載されたものの範囲及びそれと均等のものか
ら外れることなく、様々な変更を加えることができる。
に説明されている。当業者は、本発明を理解し、そして
本発明の基本精神から逸脱することなく、且つ特許請求
の範囲に記載されたものの範囲及びそれと均等のものか
ら外れることなく、様々な変更を加えることができる。
【図１】本発明で使用されるＰＳＡ装置の概略フローシ
ートである。
ートである。
【図２】本発明の方法におけるサイクル工程の期間にお
ける吸着器とガス貯蔵タンクに関連する流れの代表的な
ものを概略的に示す図である。
ける吸着器とガス貯蔵タンクに関連する流れの代表的な
ものを概略的に示す図である。
【図３】本発明の一態様の例について吸着器圧力を時間
に対しプロットしたグラフである。
に対しプロットしたグラフである。
Ａ…吸着容器 １…第１のガス貯蔵タンク ２…第２のガス貯蔵タンク ９…ブロワー ２１…吸着容器 ３１…ガス貯蔵タンク ４３…ガス移転タンク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チェンクオ シュ アメリカ合衆国，ペンシルベニア 18940, ライツタウン，フォックス ヒル ドライ ブ 131 (72)発明者 マーク ロバート ピラレラ アメリカ合衆国，ペンシルベニア 18034, センター バリー，マーフィールド ロー ド 3230 (72)発明者 ダグラス ポール ディー アメリカ合衆国，ペンシルベニア 18051, フォゲルスビル，ヘイフィールド コート 2154 (72)発明者 ラケシュ アグラウェル アメリカ合衆国，ペンシルベニア 18049, エモース，コモンウエルス ドライブ 4312 Ｆターム(参考） 4D012 BA02 CA04 CB16 CD07 CE03 CF10 CG01 CH03 CJ02 CJ04 CJ06 4G042 BA15 BB02
Claims (14)
- 【請求項１】 より強く吸着可能な成分を少なくとも１
種及びそれほど強く吸着されない成分を少なくとも１種
含有している昇圧した原料ガスの分離のための圧力スイ
ング吸着方法であって、 （ａ）より強く吸着可能な成分を選択的に吸着する固体
吸着剤を収容する吸着容器の原料端部へ昇圧した原料ガ
スを導入し、この吸着容器の製品端部からそれほど強く
吸着されない成分を富ませた吸着容器流出ガスを抜き出
し、吸着容器流出ガスを第１のガス貯蔵タンクへ導入
し、そしてこの第１のガス貯蔵タンクから最終製品ガス
を抜き出すこと、 （ｂ）上記昇圧した原料ガスの上記吸着容器への導入を
終了し、そしてそれからガスを抜き出してこの抜き出し
たガスを第２のガス貯蔵タンクへ導入することにより当
該吸着容器を圧抜きし、 （ｃ）上記吸着容器をそれから追加のガスを抜き出すこ
とにより更に圧抜きすること、 （ｄ）上記第２のガス貯蔵タンクから上記吸着容器へガ
スを導入しその間にそれからガスを抜き出し続けること
により、当該吸着容器をパージすること、 （ｅ）上記第２のガス貯蔵タンクから上記吸着容器への
ガスの導入を停止し、そしてその直後に当該吸着容器の
上記原料端部へ昇圧した原料ガスを導入することにより
当該吸着容器を再昇圧すること、及び （ｆ）（ａ）から（ｅ）までをサイクル式に繰り返すこ
と、を含む原料ガス分離のための圧力スイング吸着方
法。 - 【請求項２】 前記原料ガスが空気であり、前記より強
く吸着可能な成分が窒素であり、そして前記それほど強
く吸着されない成分が酸素である、請求項１記載の方
法。 - 【請求項３】 （ｂ）から（ｅ）の間前記第１のガス貯
蔵タンクから最終製品ガスが抜き出される、請求項１又
は２記載の方法。 - 【請求項４】 （ｄ）における吸着容器のパージのうち
の少なくとも一部をその圧力が減少している間に行う、
請求項１から３までのいずれか１つに記載の方法。 - 【請求項５】 （ｄ）における吸着容器のパージのうち
の少なくとも一部をその圧力が最低圧力にある間に行
う、請求項１から３までのいずれか１つに記載の方法。 - 【請求項６】 （ｄ）における吸着容器のパージのうち
の少なくとも一部をその圧力が上昇している間に行う、
請求項１から３までのいずれか１つに記載の方法。 - 【請求項７】 前記第２のガス貯蔵タンクの長さ対直径
比が約５より大きく、そして更に、ガスが（ｂ）におい
てこのタンクへ一方の端部で導入され、そして（ｄ）に
おいて同じ端部で当該タンクから抜き出される、請求項
１から６までのいずれか１つに記載の方法。 - 【請求項８】 （ｂ）のあとに、前記吸着容器から追加
のガスを抜き出しそしてこの抜き出したガスを第３の貯
蔵タンクへ導入することにより、前記吸着容器を更に圧
抜きすることを更に含む、請求項１から７までのいずれ
か１つに記載の方法。 - 【請求項９】 （ｄ）の前に、前記第３のガス貯蔵タン
クからのガスを前記吸着容器へ導入し、その間当該吸着
容器から継続してガスを抜き出すことにより、前記吸着
容器をパージすることを更に含む、請求項８記載の方
法。 - 【請求項１０】 昇圧した原料ガスの前記吸着容器への
導入の終了後、且つ当該吸着容器をそれからガスを抜き
出しそしてこの抜き出したガスを第２のガス貯蔵タンク
へ導入することにより圧抜きする前に、当該吸着容器か
らガスを抜き出しそしてこの抜き出したガスを前記第１
のガス貯蔵タンクへ導入することにより前記吸着容器を
圧抜きすることを更に含む、請求項１から７までのいず
れか１つに記載の方法。 - 【請求項１１】 （ｃ）における更なる圧抜きのうちの
少なくとも一部を、前記吸着容器から大気へガスを放出
することにより行う、請求項１から１０までのいずれか
１つに記載の方法。 - 【請求項１２】 前記最低圧力が大気圧より低い、請求
項５記載の方法。 - 【請求項１３】 前記原料ガスが空気であり、前記より
強く吸着可能な成分が窒素であり、そして前記それほど
強く吸着されない成分が酸素であって、且つ、前記吸着
容器を再昇圧するための昇圧した原料ガスのうちの一部
が大気空気であり、そしてそれは当該吸着容器の圧力が
大気圧より低い間に当該吸着容器へ流入する、請求項１
２記載の方法。 - 【請求項１４】 （ｄ）における前記吸着容器のパージ
を、（ｄ１）前記第２のガス貯蔵タンクからのガスを当
該吸着容器へ第１の流量で導入し、そして（ｄ２）当該
第２のガス貯蔵タンクからのガスを当該吸着容器へ上記
第１の流量より大きい第２の流量で導入して、（ｄ１）
及び（ｄ２）の間当該吸着容器からガスを継続して抜き
出すことにより行う、請求項１から７までのいずれか１
つに記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/703460 | 2000-11-01 | ||
| US09/703,460 US6425938B1 (en) | 2000-11-01 | 2000-11-01 | Single bed pressure swing adsorption process |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002191925A true JP2002191925A (ja) | 2002-07-10 |
Family
ID=24825475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001336157A Pending JP2002191925A (ja) | 2000-11-01 | 2001-11-01 | 原料ガス分離のための圧力スイング吸着方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6425938B1 (ja) |
| EP (1) | EP1203610B1 (ja) |
| JP (1) | JP2002191925A (ja) |
| AT (1) | ATE313372T1 (ja) |
| DE (1) | DE60116034T2 (ja) |
| ES (1) | ES2254307T3 (ja) |
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