JP2002321913A - アルゴン／酸素選択性ｘゼオライト - Google Patents
アルゴン／酸素選択性ｘゼオライトInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は酸素からアルゴンを効率的に分離す
るのに用いられる、改良された結晶性ゼオライトを提供
することを目的とする。 【解決手段】 銀交換程度２０〜７０％および２３℃で
のＡｒ／Ｏ２ヘンリー法則定数比１．０５以上を有する
ＡｇＸ−型ゼオライトが、比較的高い銀交換程度よりも
低いコストで酸素に対するアルゴン選択性の最適な組み
合わせを有する。この材料は９７％を超える純度で酸素
を製造する酸素ＶＳＡ（真空スウィング吸着）／ＰＳＡ
(圧力スウィング吸着)プロセスに使用されうる。
るのに用いられる、改良された結晶性ゼオライトを提供
することを目的とする。 【解決手段】 銀交換程度２０〜７０％および２３℃で
のＡｒ／Ｏ２ヘンリー法則定数比１．０５以上を有する
ＡｇＸ−型ゼオライトが、比較的高い銀交換程度よりも
低いコストで酸素に対するアルゴン選択性の最適な組み
合わせを有する。この材料は９７％を超える純度で酸素
を製造する酸素ＶＳＡ（真空スウィング吸着）／ＰＳＡ
(圧力スウィング吸着)プロセスに使用されうる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は酸素からアルゴンを
分離するのに使用するための改良された結晶性ゼオライ
トに関する。
分離するのに使用するための改良された結晶性ゼオライ
トに関する。
【０００２】
【従来の技術】酸素は産業において幅広い種類のプロセ
スに使用され、空気の低温蒸留、または真空もしくは圧
力スウィング態様でゼオライトを用いて空気の吸着分離
により得られるのが通常である。医療、金属切断および
小規模のボンベ充填（ｃｙｌｉｎｄｅｒ ｆｉｌｌｉｎ
ｇ）のために、酸素の純度は９５ｖｏｌ％酸素より大き
くなければならない。このレベルの純度は窒素を吸収す
るが酸素とアルゴンを通過させる従来の５ＡおよびＸゼ
オライトを用いて従来の吸着分離を締め出した。このよ
うな分離プロセスは空気もしくは富化空気供給から約９
５ｖｏｌ％に酸素濃度を制限する。このように、このよ
うなマーケットはデュワーもしくはタンクローリー中
に、もしくはボンベにより、液体酸素で供給されなけれ
ばならない。
スに使用され、空気の低温蒸留、または真空もしくは圧
力スウィング態様でゼオライトを用いて空気の吸着分離
により得られるのが通常である。医療、金属切断および
小規模のボンベ充填（ｃｙｌｉｎｄｅｒ ｆｉｌｌｉｎ
ｇ）のために、酸素の純度は９５ｖｏｌ％酸素より大き
くなければならない。このレベルの純度は窒素を吸収す
るが酸素とアルゴンを通過させる従来の５ＡおよびＸゼ
オライトを用いて従来の吸着分離を締め出した。このよ
うな分離プロセスは空気もしくは富化空気供給から約９
５ｖｏｌ％に酸素濃度を制限する。このように、このよ
うなマーケットはデュワーもしくはタンクローリー中
に、もしくはボンベにより、液体酸素で供給されなけれ
ばならない。
【０００３】圧力および真空スウィング吸着法は、比較
的小規模の製造の要件を満たすために空気を成分に分離
するために利用される伝統的な方法の1つである。結晶
性ゼオライトの分子ふるいは、ガス成分についてのその
特異な選択性を利用してこれらの方法に広く利用されて
いる。かなりの技術的基礎はこれらのゼオライトの特異
的選択性を変えるために開発されてきた。たとえば、結
晶性ゼオライトの分子ふるいの枠組み構造はガスの選択
的吸着をさせるように変更された。加えて、結晶性ゼオ
ライトに存在するケイ素−アルミニウム比およびカチオ
ンの種類は吸着特性に作用しうる。これらの両方の特性
はカチオン部位の数およびゼオライトの電荷特性を適合
させ、それにより吸着特性を変えようと努力して改質さ
れてきた。次の文献は本発明に関連した圧力および真空
スウィング吸着システムに使用するための種々のゼオラ
イト組成物を示すために引用される。
的小規模の製造の要件を満たすために空気を成分に分離
するために利用される伝統的な方法の1つである。結晶
性ゼオライトの分子ふるいは、ガス成分についてのその
特異な選択性を利用してこれらの方法に広く利用されて
いる。かなりの技術的基礎はこれらのゼオライトの特異
的選択性を変えるために開発されてきた。たとえば、結
晶性ゼオライトの分子ふるいの枠組み構造はガスの選択
的吸着をさせるように変更された。加えて、結晶性ゼオ
ライトに存在するケイ素−アルミニウム比およびカチオ
ンの種類は吸着特性に作用しうる。これらの両方の特性
はカチオン部位の数およびゼオライトの電荷特性を適合
させ、それにより吸着特性を変えようと努力して改質さ
れてきた。次の文献は本発明に関連した圧力および真空
スウィング吸着システムに使用するための種々のゼオラ
イト組成物を示すために引用される。
【０００４】Ｗｉｌｋｅｒｓｏｎ，Ｂ．Ｅ．の「Ｔｈｅ
Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ Ａｒｇｏｎ ａｎｄ
Ｏｘｙｇｅｎ ｏｎ Ｓｉｌｖｅｒ Ｍｏｒｄｅｎｉｔ
ｅ」（Ｍａｓｔｅｒ’ｓ Ｔｈｅｓｉｓ，Ｔｈｅ Ｏｈ
ｉｏ Ｓｔａｔｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（１９９
０））は酸素９５ｖｏｌ％およびアルゴン５ｖｏｌ％の
供給流から酸素を分離するための選択性吸着剤として銀
モルデナイトの使用を開示する。異なる銀濃度のモルデ
ナイトが調製され、そして種々の温度におけるアルゴン
および酸素の平衡等温線が測定された。その測定データ
は、ナトリウムモルデナイトはアルゴンおよび酸素の間
で選択性を示さないが、高濃度の銀モルデナイトはアル
ゴンから酸素を選択的に分離することを示す。
Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ Ａｒｇｏｎ ａｎｄ
Ｏｘｙｇｅｎ ｏｎ Ｓｉｌｖｅｒ Ｍｏｒｄｅｎｉｔ
ｅ」（Ｍａｓｔｅｒ’ｓ Ｔｈｅｓｉｓ，Ｔｈｅ Ｏｈ
ｉｏ Ｓｔａｔｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（１９９
０））は酸素９５ｖｏｌ％およびアルゴン５ｖｏｌ％の
供給流から酸素を分離するための選択性吸着剤として銀
モルデナイトの使用を開示する。異なる銀濃度のモルデ
ナイトが調製され、そして種々の温度におけるアルゴン
および酸素の平衡等温線が測定された。その測定データ
は、ナトリウムモルデナイトはアルゴンおよび酸素の間
で選択性を示さないが、高濃度の銀モルデナイトはアル
ゴンから酸素を選択的に分離することを示す。
【０００５】米国特許第５，２２６，９３３号明細書
は、吸着剤として銀モルデナイトを使用して、酸素９５
ｖｏｌ％およびアルゴン５ｖｏｌ％の供給物から９５ｖ
ｏｌ％超の純度の酸素を製造する方法を教示する。
は、吸着剤として銀モルデナイトを使用して、酸素９５
ｖｏｌ％およびアルゴン５ｖｏｌ％の供給物から９５ｖ
ｏｌ％超の純度の酸素を製造する方法を教示する。
【０００６】米国特許第５，４７０，３７８号明細書
は、利用しうる部位の少なくとも８０％が銀で占められ
るＸゼオライトを利用して５〜１６０ｐｓｉａの圧力
で、酸素およびアルゴンを含む供給ガスからアルゴンを
分離して高純度酸素を産生する方法を開示する。その方
法において、供給ガス中のアルゴンの少なくとも１部が
ＡｇＸ床により吸着され、それにより酸素富化されたガ
ス流を残す。ＡｇＸゼオライトは、ＮａＸゼオライトを
硝酸銀のような銀塩でイオン交換することで生成される
が、他の種類のゼオライト、たとえばＣａＸゼオライト
も使用されうる。酸素９９ｖｏｌ％およびアルゴン１ｖ
ｏｌ％未満の生成物ガス流が報告されている。
は、利用しうる部位の少なくとも８０％が銀で占められ
るＸゼオライトを利用して５〜１６０ｐｓｉａの圧力
で、酸素およびアルゴンを含む供給ガスからアルゴンを
分離して高純度酸素を産生する方法を開示する。その方
法において、供給ガス中のアルゴンの少なくとも１部が
ＡｇＸ床により吸着され、それにより酸素富化されたガ
ス流を残す。ＡｇＸゼオライトは、ＮａＸゼオライトを
硝酸銀のような銀塩でイオン交換することで生成される
が、他の種類のゼオライト、たとえばＣａＸゼオライト
も使用されうる。酸素９９ｖｏｌ％およびアルゴン１ｖ
ｏｌ％未満の生成物ガス流が報告されている。
【０００７】特開平１０−１５２３０５（１９９６年出
願）はＴｅｒｕｊｉ、Ｋの「Ｏｘｙｇｅｎ Ｇａｓ Ｐ
ｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｏ
ｘｙｇｅｎ Ｇａｓ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｍｅｔｈ
ｏｄ」に関し、高純度酸素の製造のために銀交換された
ナトリウムもしくはカルシウムＸゼオライトの使用を開
示する。銀交換されたゼオライトはナトリウムもしくは
カルシウムにもとづくＸゼオライトを銀塩と接触させて
所定の銀交換含量、たとえば１０〜１００％にすること
により形成される。アルゴン／酸素選択性は高い水準の
銀交換、たとえば90％でのみ達成される。
願）はＴｅｒｕｊｉ、Ｋの「Ｏｘｙｇｅｎ Ｇａｓ Ｐ
ｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｏ
ｘｙｇｅｎ Ｇａｓ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｍｅｔｈ
ｏｄ」に関し、高純度酸素の製造のために銀交換された
ナトリウムもしくはカルシウムＸゼオライトの使用を開
示する。銀交換されたゼオライトはナトリウムもしくは
カルシウムにもとづくＸゼオライトを銀塩と接触させて
所定の銀交換含量、たとえば１０〜１００％にすること
により形成される。アルゴン／酸素選択性は高い水準の
銀交換、たとえば90％でのみ達成される。
【０００８】Ｙａｎｇ，Ｒ．Ｔ．、Ｃｈｅｎ，Ｙ．
Ｄ．、Ｐｅｃｋ，Ｊ．Ｄ．およびＣｈｅｎ，Ｎ．の「Ｚ
ｅｏｌｉｔｅｓ Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ Ｍｉｘｅｄ
Ｃａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ａｉｒ Ｓｅｐａｒａｔｉｏ
ｎ ｂｙ Ｗｅａｋ Ｃｈｅｍｉｓｏｒｐｔｉｏｎ−Ａ
ｓｓｉｓｔｅｄ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ」（Ｉｎｄ．Ｅ
ｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．、３５，３０９３〜３０９９
頁（１９９６）は、約８５％のＬｉ，１５％のＮａＸ，
〜１００％のＡｇＸ，および２０％のＡｇＬｉＮａＸ
（文献においてＬｉＡｇＸと呼ばれる）試料について窒
素および酸素吸着等温線を比較した。これらの試料を調
製するための出発ゼオライトはＮａＸ（１３Ｘ）であっ
た。ナトリウムＸゼオライトはリチウムＸおよび銀Ｘゼ
オライト、ならびに混合されたリチウムと銀Ｘゼオライ
トを得るためにイオン交換された。そのリチウム／銀ゼ
オライトはＸゼオライトのナトリウムカチオン部分をリ
チウムカチオンでまず十分に続けて交換され、ついでリ
チウムカチオンの部分を銀カチオンで約２０％含量まで
交換された。ＡｇＸゼオライトは低圧でＮ２／Ｏ２選択
性のために空気分離に望ましくないと結論づけられた。
著者は、ＬｉＡｇＸ試料が全圧０．０７ａｔｍを超え
て、ＬｉＸよりも高いＮ２／Ｏ２選択性を有し、そして
もっと低い全圧でＬｉＸよりも低いＮ２／Ｏ２を有する
ことを観察した。比較的低い圧力での低めの選択性は、
プロセスのサイクルの発生部分の間に窒素の除去を助け
ると主張された。ＬｉＡｇＸについての比較的高いＮ２
能力と結合して、著者はＬｉＡｇＸが適切な真空スウィ
ング条件下での空気分離に関してＬｉＸよりも優れてい
ると結論づけた。
Ｄ．、Ｐｅｃｋ，Ｊ．Ｄ．およびＣｈｅｎ，Ｎ．の「Ｚ
ｅｏｌｉｔｅｓ Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ Ｍｉｘｅｄ
Ｃａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ａｉｒ Ｓｅｐａｒａｔｉｏ
ｎ ｂｙ Ｗｅａｋ Ｃｈｅｍｉｓｏｒｐｔｉｏｎ−Ａ
ｓｓｉｓｔｅｄ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ」（Ｉｎｄ．Ｅ
ｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．、３５，３０９３〜３０９９
頁（１９９６）は、約８５％のＬｉ，１５％のＮａＸ，
〜１００％のＡｇＸ，および２０％のＡｇＬｉＮａＸ
（文献においてＬｉＡｇＸと呼ばれる）試料について窒
素および酸素吸着等温線を比較した。これらの試料を調
製するための出発ゼオライトはＮａＸ（１３Ｘ）であっ
た。ナトリウムＸゼオライトはリチウムＸおよび銀Ｘゼ
オライト、ならびに混合されたリチウムと銀Ｘゼオライ
トを得るためにイオン交換された。そのリチウム／銀ゼ
オライトはＸゼオライトのナトリウムカチオン部分をリ
チウムカチオンでまず十分に続けて交換され、ついでリ
チウムカチオンの部分を銀カチオンで約２０％含量まで
交換された。ＡｇＸゼオライトは低圧でＮ２／Ｏ２選択
性のために空気分離に望ましくないと結論づけられた。
著者は、ＬｉＡｇＸ試料が全圧０．０７ａｔｍを超え
て、ＬｉＸよりも高いＮ２／Ｏ２選択性を有し、そして
もっと低い全圧でＬｉＸよりも低いＮ２／Ｏ２を有する
ことを観察した。比較的低い圧力での低めの選択性は、
プロセスのサイクルの発生部分の間に窒素の除去を助け
ると主張された。ＬｉＡｇＸについての比較的高いＮ２
能力と結合して、著者はＬｉＡｇＸが適切な真空スウィ
ング条件下での空気分離に関してＬｉＸよりも優れてい
ると結論づけた。
【０００９】Ｈｕｔｓｏｎ，Ｎ．Ｄ．、Ｒｅｇｅ，Ｓ．
Ｕ．およびＹａｎｇ，Ｒ．Ｔ．の「Ｍｉｘｅｄ Ｃａｔ
ｉｏｎ Ｚｅｏｌｉｔｅｓ：ＬｉｘＡｇｙ−Ｘ ａｓ
ａＳｕｐｅｒｉｏｒ Ａｄｓｏｒｂｅｎｔ ｆｏｒ Ａ
ｉｒ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ」（ＡｌＣｈＥ Ｊｏｕｒ
ｎａｌ，４５（４）、７２４〜７３４頁（１９９９））
は、ＬｉＸ型ゼオライトの空気分離性能を改良する方法
を教示する。ＬｉＸゼオライトに非常に少量のＡｇを添
加し、そして得られるゼオライトを適切な脱水条件に供
することにより、銀クラスターが形成される。これらの
銀クラスターはＬｉＸに対する窒素等温線に関して窒素
等温線を高める。Ａｇクラスターの形成のための最良の
条件は、室温でＡｇ含有ゼオライトを乾燥し、ついで少
なくとも４５０℃、しかし５００℃未満の温度で最低４
時間、真空中で脱水することであると報告された。酸素
およびアルゴン等温線はＬｉＬＳＸ（低シリカＸ）およ
びＡｇＬＳＸのために用意された。ＬｉＬＳＸは１．０
より小さいアルゴン／酸素選択性（選択性は低い純ガス
充填での等温線の勾配の比である）を有し、そしてＡｇ
ＬＳＸは〜１．０のアルゴン／酸素選択性を有してい
た。単位セル当り１．１〜２１銀原子の付加的なゼオラ
イト組成物は、残りが主にリチウムであるが、製造され
た。窒素および酸素等温線はこれらの材料について測定
された。ＡｇＸ試料もＡｇＬＳＸ試料と窒素等温線を比
較するために調製された。
Ｕ．およびＹａｎｇ，Ｒ．Ｔ．の「Ｍｉｘｅｄ Ｃａｔ
ｉｏｎ Ｚｅｏｌｉｔｅｓ：ＬｉｘＡｇｙ−Ｘ ａｓ
ａＳｕｐｅｒｉｏｒ Ａｄｓｏｒｂｅｎｔ ｆｏｒ Ａ
ｉｒ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ」（ＡｌＣｈＥ Ｊｏｕｒ
ｎａｌ，４５（４）、７２４〜７３４頁（１９９９））
は、ＬｉＸ型ゼオライトの空気分離性能を改良する方法
を教示する。ＬｉＸゼオライトに非常に少量のＡｇを添
加し、そして得られるゼオライトを適切な脱水条件に供
することにより、銀クラスターが形成される。これらの
銀クラスターはＬｉＸに対する窒素等温線に関して窒素
等温線を高める。Ａｇクラスターの形成のための最良の
条件は、室温でＡｇ含有ゼオライトを乾燥し、ついで少
なくとも４５０℃、しかし５００℃未満の温度で最低４
時間、真空中で脱水することであると報告された。酸素
およびアルゴン等温線はＬｉＬＳＸ（低シリカＸ）およ
びＡｇＬＳＸのために用意された。ＬｉＬＳＸは１．０
より小さいアルゴン／酸素選択性（選択性は低い純ガス
充填での等温線の勾配の比である）を有し、そしてＡｇ
ＬＳＸは〜１．０のアルゴン／酸素選択性を有してい
た。単位セル当り１．１〜２１銀原子の付加的なゼオラ
イト組成物は、残りが主にリチウムであるが、製造され
た。窒素および酸素等温線はこれらの材料について測定
された。ＡｇＸ試料もＡｇＬＳＸ試料と窒素等温線を比
較するために調製された。
【００１０】Ｙａｎｇ，Ｒ．Ｔ．およびＮ．Ｄ．Ｈｕｓ
ｔｏｎの「Ｌｉｔｈｉｕｍ−Ｂａｓｅｄ Ｚｅｏｌｉｔ
ｅｓ Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ Ｓｉｌｖｅｒ ａｎｄ
Ｃｏｐｐｅｒ ａｎｄ Ｕｓｅ Ｔｈｅｒｅｏｆ ｆｏ
ｒ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ」と題
する国際出願公開ＷＯ ００／４０３３２は１９９９年
に上述のＨｕｓｔｏｎらで検討されたのと同一の試料を
示す。適切なカチオン交換に供されたＳｉ／Ａｌ比１．
０を有する低シリカＸ型ゼオライト（ＬＳＸ）がその吸
着プロセスに使用される。リチウム／銀交換ナトリウム
Ｘゼオライトのいくつかの種類が製造され、銀交換含量
は、合計９６のうちの単位セルあたり０．０、１．１、
３．５，１１．５および２１．０原子である。２つの高
い銀のナトリウムＸゼオライトは、第１がＡｇＮａＬＳ
Ｘ（９５．７銀原子、０．３ナトリウム原子、９６原子
／利用しうる単位セル）であり、第２がＡｇＮａＸ（８
５．７銀原子、０．３ナトリウム原子、８６原子／利用
しうる単位セル）であり、比較のために使用された。
ｔｏｎの「Ｌｉｔｈｉｕｍ−Ｂａｓｅｄ Ｚｅｏｌｉｔ
ｅｓ Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ Ｓｉｌｖｅｒ ａｎｄ
Ｃｏｐｐｅｒ ａｎｄ Ｕｓｅ Ｔｈｅｒｅｏｆ ｆｏ
ｒ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ」と題
する国際出願公開ＷＯ ００／４０３３２は１９９９年
に上述のＨｕｓｔｏｎらで検討されたのと同一の試料を
示す。適切なカチオン交換に供されたＳｉ／Ａｌ比１．
０を有する低シリカＸ型ゼオライト（ＬＳＸ）がその吸
着プロセスに使用される。リチウム／銀交換ナトリウム
Ｘゼオライトのいくつかの種類が製造され、銀交換含量
は、合計９６のうちの単位セルあたり０．０、１．１、
３．５，１１．５および２１．０原子である。２つの高
い銀のナトリウムＸゼオライトは、第１がＡｇＮａＬＳ
Ｘ（９５．７銀原子、０．３ナトリウム原子、９６原子
／利用しうる単位セル）であり、第２がＡｇＮａＸ（８
５．７銀原子、０．３ナトリウム原子、８６原子／利用
しうる単位セル）であり、比較のために使用された。
【００１１】銀交換されたナトリウムゼオライトは窒素
に対して高い選択性を有するがアルゴンに比較して酸素
に対する優先的な選択性を有しないと報告された。
に対して高い選択性を有するがアルゴンに比較して酸素
に対する優先的な選択性を有しないと報告された。
【００１２】それは、リチウチ／銀ゼオライトが酸素製
造に最も適していることを示唆した。
造に最も適していることを示唆した。
【００１３】Ｈｕｓｔｏｎ，Ｎ．Ｄ．およびＹａｎｇ，
Ｒ．Ｔ．の「ＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＥｆｆｅｃｔｓ ｏ
ｎ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒ
ｉｃＧａｓｅｓ ｉｎ Ｍｉｘｅｄ Ｌｉ，Ａｇ−Ｘ−
Ｚｅｏｌｉｔｅ」（ＡｌＣｈＥ Ｊｏｕｒｎａｌ，４６
（１１），２３０５〜２３１７頁（２０００））は種々
の活性化条件に対するＡｇクラスターの位置を測定する
ためにＡｇＬｉＸにもとづく研究を示す。示された等温
線は以前に発表されたものであった（Ｈｕｓｔｏｎら、
１９９９）。ＷＯ ００／４０３３２に開示され組成に
加えて、この文献は構造の検討に用いられた２つの追加
の組成を開示する；これらは２．０原子Ａｇ，０．７原
子Ｎａ，９３．３原子Ｌｉ（９６原子／単位セル）およ
び４１．８原子Ａｇ，０．２原子Ｎａ，５４原子Ｌｉ
（９６原子／単位セル）である。
Ｒ．Ｔ．の「ＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＥｆｆｅｃｔｓ ｏ
ｎ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒ
ｉｃＧａｓｅｓ ｉｎ Ｍｉｘｅｄ Ｌｉ，Ａｇ−Ｘ−
Ｚｅｏｌｉｔｅ」（ＡｌＣｈＥ Ｊｏｕｒｎａｌ，４６
（１１），２３０５〜２３１７頁（２０００））は種々
の活性化条件に対するＡｇクラスターの位置を測定する
ためにＡｇＬｉＸにもとづく研究を示す。示された等温
線は以前に発表されたものであった（Ｈｕｓｔｏｎら、
１９９９）。ＷＯ ００／４０３３２に開示され組成に
加えて、この文献は構造の検討に用いられた２つの追加
の組成を開示する；これらは２．０原子Ａｇ，０．７原
子Ｎａ，９３．３原子Ｌｉ（９６原子／単位セル）およ
び４１．８原子Ａｇ，０．２原子Ｎａ，５４原子Ｌｉ
（９６原子／単位セル）である。
【００１４】Ｈｕｓｔｏｎ，Ｎ．Ｄ．、Ｒｅｉｓｎｅ
ｒ，Ｂ．Ａ．、Ｙａｎｇ，Ｒ．Ｔ．およびＴｏｂｙ，
Ｂ．Ｈ．の「Ｓｉｌｖｅｒ Ｉｏｎ−Ｅｘｃｈａｎｇｅ
ｄ Ｚｅｏｉｔｅｓ Ｙ，Ｘ，ａｎｄ Ｌｏｗ−Ｓｉｌ
ｉｃａ Ｘ：Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｔｈｅ
ｒｍａｌｌｙ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｃａｔｉｏｎ／Ｃｌｕ
ｓｔｅｒ Ｍｉｇｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ Ｒｅ
ｓｕｌｔｉｎｇ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｅｑ
ｕｉｌｉｂｒｉｕｍ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ Ｎ
ｉｔｒｏｇｅｎ」（Ｃｈｅｍ．Ｍａｓｔｅｒ．，１２，
３０２０〜３０３１頁（２０００））は高度に銀交換さ
れたＹ、Ｘ、およびＬＳＸゼオライトの研究を示す。窒
素等温線は種々の雰囲気、温度および時間の下で活性化
された試料について測定された。相関はＡｇクラスター
形成および移行についてなされる。
ｒ，Ｂ．Ａ．、Ｙａｎｇ，Ｒ．Ｔ．およびＴｏｂｙ，
Ｂ．Ｈ．の「Ｓｉｌｖｅｒ Ｉｏｎ−Ｅｘｃｈａｎｇｅ
ｄ Ｚｅｏｉｔｅｓ Ｙ，Ｘ，ａｎｄ Ｌｏｗ−Ｓｉｌ
ｉｃａ Ｘ：Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｔｈｅ
ｒｍａｌｌｙ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｃａｔｉｏｎ／Ｃｌｕ
ｓｔｅｒ Ｍｉｇｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ Ｒｅ
ｓｕｌｔｉｎｇ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｅｑ
ｕｉｌｉｂｒｉｕｍ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ Ｎ
ｉｔｒｏｇｅｎ」（Ｃｈｅｍ．Ｍａｓｔｅｒ．，１２，
３０２０〜３０３１頁（２０００））は高度に銀交換さ
れたＹ、Ｘ、およびＬＳＸゼオライトの研究を示す。窒
素等温線は種々の雰囲気、温度および時間の下で活性化
された試料について測定された。相関はＡｇクラスター
形成および移行についてなされる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は酸素からアル
ゴンを効率的に分離するのに用いられる、改良された結
晶性ゼオライトを提供することを目的とする。
ゴンを効率的に分離するのに用いられる、改良された結
晶性ゼオライトを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】結晶性ゼオライト材料は
２３℃で測定されたアルゴン／酸素ヘンリー法則定数比
（選択性とも呼ばれる）が１．０５より大きく、好まし
くは１．１５より大きく、約１．４までであり、そして
銀交換含量が７０％以下である、Ｘ型ゼオライトであ
る。そうでない言及がなければ、％はゼオライトの交換
可能なカチオン部位の％を示す。高いアルゴン／酸素選
択性を有する銀交換されたＸゼオライトを製造する１つ
の方法は、ゼオライト中のカチオンをまずリチウムカチ
オンで、ついで所定の含量に銀カチオンで交換すること
である。適切なイオン交換および仮焼は１よりも大きい
アルゴン／酸素選択性を達成するためにゼオライトに適
用されなければならない。好適には全カチオンの利用可
能性にもとづいて、２０〜７０％の銀カチオン含量がＸ
ゼオライト中に存在する。リチウム交換されたＸゼオラ
イトにおける銀交換のもっと好適な含量は３０〜６０％
に及ぶ。
２３℃で測定されたアルゴン／酸素ヘンリー法則定数比
（選択性とも呼ばれる）が１．０５より大きく、好まし
くは１．１５より大きく、約１．４までであり、そして
銀交換含量が７０％以下である、Ｘ型ゼオライトであ
る。そうでない言及がなければ、％はゼオライトの交換
可能なカチオン部位の％を示す。高いアルゴン／酸素選
択性を有する銀交換されたＸゼオライトを製造する１つ
の方法は、ゼオライト中のカチオンをまずリチウムカチ
オンで、ついで所定の含量に銀カチオンで交換すること
である。適切なイオン交換および仮焼は１よりも大きい
アルゴン／酸素選択性を達成するためにゼオライトに適
用されなければならない。好適には全カチオンの利用可
能性にもとづいて、２０〜７０％の銀カチオン含量がＸ
ゼオライト中に存在する。リチウム交換されたＸゼオラ
イトにおける銀交換のもっと好適な含量は３０〜６０％
に及ぶ。
【００１７】
【発明の実施の形態】ここで記載される結晶性ゼオライ
ト材料は、アルゴンと酸素を含む混合物からアルゴンの
吸着に適する。多くの種類の結晶性ゼオライト材料が酸
素から窒素の分離に有効であるが、吸着法による酸素か
らアルゴンの分離には有効でない。ここで記載され、そ
して酸素からアルゴンの分離に適切な結晶性ゼオライト
吸着剤はＬｉｘＡｇｙＭｚＸの形態のイオン交換組成を
有する銀交換されたリチウム−Ｘゼオライトからなり、
ここで、０．８５≦ｘ＋ｙ≦１、０．２≦ｙ≦０．７、
０≦ｚ≦０．１５であり、Ｍは１つ以上のカチオンを示
し、そしてｘ、ｙ、およびｚはゼオライト中の全イオン
交換部位の部分を表わす。Ｍはアルカリもしくはアルカ
リ土類金属、希土類、遷移金属またはIII Ａ族金属から
選ばれる１つ以上の元素のカチオン形態でありうる。好
ましくは、ＭはＮａ，Ｋ，Ｃｓ，Ｍｇ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｃ
ａ，ＡｌもしくはＺｎからなる群より選ばれる１つ以上
の元素のカチオン形態である。好適には、Ｓｉ／Ａｌは
１．２５以下であり、そして約１であるのが通常であ
る。比較的低いＳｉ／Ａｌ比は、比較的多くのカチオン
部位／単位セルを有する。このような、比較的多くの銀
が一般的な％含量を達成するのに要求される。
ト材料は、アルゴンと酸素を含む混合物からアルゴンの
吸着に適する。多くの種類の結晶性ゼオライト材料が酸
素から窒素の分離に有効であるが、吸着法による酸素か
らアルゴンの分離には有効でない。ここで記載され、そ
して酸素からアルゴンの分離に適切な結晶性ゼオライト
吸着剤はＬｉｘＡｇｙＭｚＸの形態のイオン交換組成を
有する銀交換されたリチウム−Ｘゼオライトからなり、
ここで、０．８５≦ｘ＋ｙ≦１、０．２≦ｙ≦０．７、
０≦ｚ≦０．１５であり、Ｍは１つ以上のカチオンを示
し、そしてｘ、ｙ、およびｚはゼオライト中の全イオン
交換部位の部分を表わす。Ｍはアルカリもしくはアルカ
リ土類金属、希土類、遷移金属またはIII Ａ族金属から
選ばれる１つ以上の元素のカチオン形態でありうる。好
ましくは、ＭはＮａ，Ｋ，Ｃｓ，Ｍｇ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｃ
ａ，ＡｌもしくはＺｎからなる群より選ばれる１つ以上
の元素のカチオン形態である。好適には、Ｓｉ／Ａｌは
１．２５以下であり、そして約１であるのが通常であ
る。比較的低いＳｉ／Ａｌ比は、比較的多くのカチオン
部位／単位セルを有する。このような、比較的多くの銀
が一般的な％含量を達成するのに要求される。
【００１８】本発明の開示において、選択性は与えられ
た吸着剤におけるもう１つの成分の吸着の程度に対する
１つの成分の吸着程度として一般に定義される。第２成
分に対する第１成分の選択性は、第２成分のヘンリー法
則定数に対する第１成分のヘンリー法則定数の比として
ここでは具体的に定義され、そこでは、ヘンリー法測定
数は２３℃の温度での相対的な吸収等温線から測定され
る。ヘンリー法則定数は低い吸着物質充填での純ガス吸
着等温線の最初の勾配として定義される。結晶性ゼオラ
イト材料は、２３℃で測定されるときに、少なくとも
１．０５、そして好ましくは少なくとも１．１５であり
約１．４までのアルゴン／酸素についてのヘンリー法則
定数比（アルゴン／酸素選択性ともいわれる）を有する
ことを特徴とする。
た吸着剤におけるもう１つの成分の吸着の程度に対する
１つの成分の吸着程度として一般に定義される。第２成
分に対する第１成分の選択性は、第２成分のヘンリー法
則定数に対する第１成分のヘンリー法則定数の比として
ここでは具体的に定義され、そこでは、ヘンリー法測定
数は２３℃の温度での相対的な吸収等温線から測定され
る。ヘンリー法則定数は低い吸着物質充填での純ガス吸
着等温線の最初の勾配として定義される。結晶性ゼオラ
イト材料は、２３℃で測定されるときに、少なくとも
１．０５、そして好ましくは少なくとも１．１５であり
約１．４までのアルゴン／酸素についてのヘンリー法則
定数比（アルゴン／酸素選択性ともいわれる）を有する
ことを特徴とする。
【００１９】本発明の吸着剤は、塩基型のＸゼオライト
（粉末もしくは成型粒子）から製造され得、それは電荷
補償カチオンとしてナトリウムもしくはナトリウム／カ
リウムイオンを有する。成型粒子は粘土もしくは他のバ
インダーを含み得、またはそれらはバインダーなしでも
よい。好適なＸゼオライトは、１．２５以下のＳｉ／Ａ
ｌ比を有するべきである。ついで、この材料は水含量５
ｗｔ％以上に水和される。ゼオライトの製造において、
１つはカチオンの続く交換をもたらす。第１に、事情次
第ではナトリウムもしくはカリウムイオンはリチウムカ
チオンにより置換される。通常、これはゼオライトをリ
チウム塩、たとえば塩化リチウム、硝酸リチウム、もし
くは酢酸リチウムの水性溶液と公知の方法を用いて接触
させることによりもたらされる。実質的には、すべての
ナトリウムもしくはカリウムイオンは、この分野で公知
の種々の接触方法を用いて、交換しうるカチオンの８５
％より多い、好ましくは９４％より多い含量まで置換さ
れる。初めのカチオンのいくらかは残る。
（粉末もしくは成型粒子）から製造され得、それは電荷
補償カチオンとしてナトリウムもしくはナトリウム／カ
リウムイオンを有する。成型粒子は粘土もしくは他のバ
インダーを含み得、またはそれらはバインダーなしでも
よい。好適なＸゼオライトは、１．２５以下のＳｉ／Ａ
ｌ比を有するべきである。ついで、この材料は水含量５
ｗｔ％以上に水和される。ゼオライトの製造において、
１つはカチオンの続く交換をもたらす。第１に、事情次
第ではナトリウムもしくはカリウムイオンはリチウムカ
チオンにより置換される。通常、これはゼオライトをリ
チウム塩、たとえば塩化リチウム、硝酸リチウム、もし
くは酢酸リチウムの水性溶液と公知の方法を用いて接触
させることによりもたらされる。実質的には、すべての
ナトリウムもしくはカリウムイオンは、この分野で公知
の種々の接触方法を用いて、交換しうるカチオンの８５
％より多い、好ましくは９４％より多い含量まで置換さ
れる。初めのカチオンのいくらかは残る。
【００２０】いったんナトリウムもしくはカリウムイオ
ンがリチウムカチオンにより実質的に置換されると、ゼ
オライトは単１もしくは多くの接触で、銀塩、たとえば
硝酸銀、酢酸銀等の水性溶液と接触され、それによりリ
チウムカチオンの１部を銀カチオンで置換する。好適に
は置換の水準は、Ｘゼオライトに対する置換しうるカチ
オンの２０〜７０％、もっと好ましくは３０〜６０％、
そして最も好ましくは３５〜４５％の量で存在する銀カ
チオンに位置する。このように、式ＬｉｘＡｇ ｙＭｚに
おいて、ｘ＋ｙは０．８５〜１に及び；ｙは０．２〜
０．７、好ましくは０．３〜０．６、そしてもっと好ま
しくは０．３５〜０．４５に及び；そしてｚは０．０〜
０．１５、もっと好ましくは０．０〜０．０６に及ぶ。
低シリカのＸゼオライトは当量比と考えられるよりも約
１０％多い銀を必要とする。まずＬｉを交換して、つい
で銀交換をするのが好適である。
ンがリチウムカチオンにより実質的に置換されると、ゼ
オライトは単１もしくは多くの接触で、銀塩、たとえば
硝酸銀、酢酸銀等の水性溶液と接触され、それによりリ
チウムカチオンの１部を銀カチオンで置換する。好適に
は置換の水準は、Ｘゼオライトに対する置換しうるカチ
オンの２０〜７０％、もっと好ましくは３０〜６０％、
そして最も好ましくは３５〜４５％の量で存在する銀カ
チオンに位置する。このように、式ＬｉｘＡｇ ｙＭｚに
おいて、ｘ＋ｙは０．８５〜１に及び；ｙは０．２〜
０．７、好ましくは０．３〜０．６、そしてもっと好ま
しくは０．３５〜０．４５に及び；そしてｚは０．０〜
０．１５、もっと好ましくは０．０〜０．０６に及ぶ。
低シリカのＸゼオライトは当量比と考えられるよりも約
１０％多い銀を必要とする。まずＬｉを交換して、つい
で銀交換をするのが好適である。
【００２１】いったんカチオン交換の適切な水準が実施
されると、材料は乾燥され、〜１０％もしくはそれ未満
までの水分濃度にされる。乾燥は好ましくは乾燥した、
ＣＯ ２のない空気で掃引される炉内で達成されうる。加
熱は、２５０℃の温度まで、ゆるやかな勾配でもしくは
段階的に連続的であり得、そこで試料は、水分濃度が１
０ｗｔ％未満になるまで２〜数時間、保持される。つい
で、それは乾燥した、ＣＯ２のない空気中で３５０〜４
５０℃、好ましくは３５０〜４００℃で仮焼され水分濃
度を１ｗｔ％より少なくされる。他の温度も、その範囲
の外側で使用されうるが、何ら有意の利点を提供しな
い。ここで本発明の実施において、仮焼の間、ゼオライ
ト吸着剤に乾燥した、ＣＯ２のない空気を流通させるの
が好適である（が限定されない）。真空活性化は同様の
アルゴン／酸素選択性をもたらすが、産業上のプロセス
に対しては実際的ではない。低温が銀の移行を防止する
のに好適である。
されると、材料は乾燥され、〜１０％もしくはそれ未満
までの水分濃度にされる。乾燥は好ましくは乾燥した、
ＣＯ ２のない空気で掃引される炉内で達成されうる。加
熱は、２５０℃の温度まで、ゆるやかな勾配でもしくは
段階的に連続的であり得、そこで試料は、水分濃度が１
０ｗｔ％未満になるまで２〜数時間、保持される。つい
で、それは乾燥した、ＣＯ２のない空気中で３５０〜４
５０℃、好ましくは３５０〜４００℃で仮焼され水分濃
度を１ｗｔ％より少なくされる。他の温度も、その範囲
の外側で使用されうるが、何ら有意の利点を提供しな
い。ここで本発明の実施において、仮焼の間、ゼオライ
ト吸着剤に乾燥した、ＣＯ２のない空気を流通させるの
が好適である（が限定されない）。真空活性化は同様の
アルゴン／酸素選択性をもたらすが、産業上のプロセス
に対しては実際的ではない。低温が銀の移行を防止する
のに好適である。
【００２２】従来の方法で知られるゼオライト材料を用
いる圧力スウィング吸着法はリチウム／銀交換されたＸ
ゼオライトとともにここで使用されうる。通常、吸着圧
力は１〜３絶対気圧に及び、脱着は０．１〜１絶対気圧
で実施される。吸着の間の温度は２０〜７０℃に及ぶの
が通常である。アルゴン濃度０．５〜５ｖｏｌ％を有す
る少なくともアルゴンと酸素からなる供給流が使用され
うる。
いる圧力スウィング吸着法はリチウム／銀交換されたＸ
ゼオライトとともにここで使用されうる。通常、吸着圧
力は１〜３絶対気圧に及び、脱着は０．１〜１絶対気圧
で実施される。吸着の間の温度は２０〜７０℃に及ぶの
が通常である。アルゴン濃度０．５〜５ｖｏｌ％を有す
る少なくともアルゴンと酸素からなる供給流が使用され
うる。
【００２３】次の例は本発明の種々の態様を例示するた
めに供給されるが、その範囲を制限しようとするもので
はない。 例１ ４０％ＡｇＬｉＬＳＸの調製および活性化 出発材料はビーズ化されたＬｉ９３％、Ｎａ＋Ｋ低シリ
カＸ（ＬＳＸ）７％（Ｓｉ／Ａｌ比１．０）である。そ
の材料は開放パンに３日間２０ｍＬを放置することによ
り水和された。出発溶液はＡｇＮＯ３の５．０９６ｇを
脱イオン水１２ｍＬに溶解することにより調製された。
ビーズ２０ｍＬが、すでにＡｇＮＯ３溶液を含む１００
ｍＬビーカーに注がれる。ちょうどビーズをおおうのに
必要なＡｇＮＯ３溶液の容量が計算され、およそ１８ｗ
ｔ％であるビーズのバインダー含量について補正した後
に、ゼオライトのカチオン交換部位の４０％にＡｇ＋を
交換される。ビーズと溶液の混合物は室温で２時間放置
される。この間に、ゼオライトのカチオン部位へのＡｇ
＋の本質的に十分な交換がある。なぜならゼオライトは
Ｌｉ＋に対するよりもＡｇ＋に対して高い親和性を有す
るからである。
めに供給されるが、その範囲を制限しようとするもので
はない。 例１ ４０％ＡｇＬｉＬＳＸの調製および活性化 出発材料はビーズ化されたＬｉ９３％、Ｎａ＋Ｋ低シリ
カＸ（ＬＳＸ）７％（Ｓｉ／Ａｌ比１．０）である。そ
の材料は開放パンに３日間２０ｍＬを放置することによ
り水和された。出発溶液はＡｇＮＯ３の５．０９６ｇを
脱イオン水１２ｍＬに溶解することにより調製された。
ビーズ２０ｍＬが、すでにＡｇＮＯ３溶液を含む１００
ｍＬビーカーに注がれる。ちょうどビーズをおおうのに
必要なＡｇＮＯ３溶液の容量が計算され、およそ１８ｗ
ｔ％であるビーズのバインダー含量について補正した後
に、ゼオライトのカチオン交換部位の４０％にＡｇ＋を
交換される。ビーズと溶液の混合物は室温で２時間放置
される。この間に、ゼオライトのカチオン部位へのＡｇ
＋の本質的に十分な交換がある。なぜならゼオライトは
Ｌｉ＋に対するよりもＡｇ＋に対して高い親和性を有す
るからである。
【００２４】２時間、浸した後に、溶液はビーズからデ
カントされる。脱イオン水１５ｍＬがビーズに添加さ
れ、そして７０℃のオーブン内に３０分間、置かれる。
リンス溶液が排水され、そして脱イオン水での２回の付
加的な３０分間のリンスが実施される。ついでビーズは
空気乾燥される。
カントされる。脱イオン水１５ｍＬがビーズに添加さ
れ、そして７０℃のオーブン内に３０分間、置かれる。
リンス溶液が排水され、そして脱イオン水での２回の付
加的な３０分間のリンスが実施される。ついでビーズは
空気乾燥される。
【００２５】吸着剤の１部は標準的な管炉に置かれる
０．５インチ径の鋼管に９ｍＬを入れることにより活性
化される。窒素８０％と酸素２０％の混合物は３８５ｍ
Ｌ／分の速度で床を通って送られるが、次の温度プログ
ラムが実施される。吸着剤の管は３０℃で３０分間、保
持され、ついでその温度は１．２℃／分の速度で４００
℃まで勾配をつけられる。ついで、吸着剤のカラムは４
００℃で、４時間、保持され、その後に室温で冷却さ
れ、ついで除かれる。冷却後に、カラムは続く取扱いが
水の再吸着するのを防止するために窒素パージされた乾
燥箱に移される。
０．５インチ径の鋼管に９ｍＬを入れることにより活性
化される。窒素８０％と酸素２０％の混合物は３８５ｍ
Ｌ／分の速度で床を通って送られるが、次の温度プログ
ラムが実施される。吸着剤の管は３０℃で３０分間、保
持され、ついでその温度は１．２℃／分の速度で４００
℃まで勾配をつけられる。ついで、吸着剤のカラムは４
００℃で、４時間、保持され、その後に室温で冷却さ
れ、ついで除かれる。冷却後に、カラムは続く取扱いが
水の再吸着するのを防止するために窒素パージされた乾
燥箱に移される。
【００２６】２３℃における窒素、アルゴンおよび酸素
等温線はヘンリー法則定数５．３６、０．２２および
０．１９をそれぞれ与えた。したがって、アルゴン／酸
素ヘンリー法則選択性は１．１６である。 例２ ＬｉｘＡｇｙＭｚ−Ｘゼオライトの調製 例１の手順が、Ａｇカチオン交換程度は幅広い範囲にわ
たって変動されたのを除いて、繰り返された。単位セル
カチオン能力の０〜約１００％の範囲の交換程度が実施
された。図１および２はこれらの実施の結果をグラフで
表わす。
等温線はヘンリー法則定数５．３６、０．２２および
０．１９をそれぞれ与えた。したがって、アルゴン／酸
素ヘンリー法則選択性は１．１６である。 例２ ＬｉｘＡｇｙＭｚ−Ｘゼオライトの調製 例１の手順が、Ａｇカチオン交換程度は幅広い範囲にわ
たって変動されたのを除いて、繰り返された。単位セル
カチオン能力の０〜約１００％の範囲の交換程度が実施
された。図１および２はこれらの実施の結果をグラフで
表わす。
【００２７】図１に関して、ＬｉＬＳＸ，ＮａＬＳＸ，
ＮａＫＬＳＸ，およびＡｇＬＳＸのついてのアルゴン／
酸素選択性が示される。このシリーズのうち、ＬｉＬＳ
Ｘは酸素に対するアルゴンの最低の選択性を有してい
た。ＮａＬＳＸおよびＮａＫＬＳＸはわずかに高い選択
性を有するが、なお１より小さい。高度に銀を交換され
た試料であるＡｇＬＳＸは最高の選択性１．２１を示
す。
ＮａＫＬＳＸ，およびＡｇＬＳＸのついてのアルゴン／
酸素選択性が示される。このシリーズのうち、ＬｉＬＳ
Ｘは酸素に対するアルゴンの最低の選択性を有してい
た。ＮａＬＳＸおよびＮａＫＬＳＸはわずかに高い選択
性を有するが、なお１より小さい。高度に銀を交換され
た試料であるＡｇＬＳＸは最高の選択性１．２１を示
す。
【００２８】図２はＮａＫＬＳＸゼオライト（ＬＳＸは
低シリカＸゼオライト、Ｓｉ／Ａｌ＝１．０を示す）を
出発とする一連のＡｇ交換について選択性を示す。Ｎａ
もしくはＫが出発カチオンであり約６７％までのＡｇ交
換であるすべての場合において、吸着剤にＡｇカチオン
を添加することにより酸素からアルゴンを効率的に分離
することについて利益がなかった。７０％程度のＡｇ交
換でのみ、選択性比は１を超え、そして９７％のＡｇ交
換程度でのみ選択性比は１．２に到達した。出発ＬＳＸ
ゼオライトがＬｉ交換され、ついでＡｇで交換されるの
と対照して、選択比は約２％Ａｇ程度で不意に増加し、
３０％Ａｇ交換程度で約１．２の選択性に到達した。さ
らに有意な増加はみられなかった。同様な挙動は、Ｌｉ
交換され、ついでＡｇで交換されたＸゼオライト（Ｓｉ
／Ａｌ＝１．２５）によっても示された。最適のコスト
利益は３０〜４５％Ａｇ程度で見出される。
低シリカＸゼオライト、Ｓｉ／Ａｌ＝１．０を示す）を
出発とする一連のＡｇ交換について選択性を示す。Ｎａ
もしくはＫが出発カチオンであり約６７％までのＡｇ交
換であるすべての場合において、吸着剤にＡｇカチオン
を添加することにより酸素からアルゴンを効率的に分離
することについて利益がなかった。７０％程度のＡｇ交
換でのみ、選択性比は１を超え、そして９７％のＡｇ交
換程度でのみ選択性比は１．２に到達した。出発ＬＳＸ
ゼオライトがＬｉ交換され、ついでＡｇで交換されるの
と対照して、選択比は約２％Ａｇ程度で不意に増加し、
３０％Ａｇ交換程度で約１．２の選択性に到達した。さ
らに有意な増加はみられなかった。同様な挙動は、Ｌｉ
交換され、ついでＡｇで交換されたＸゼオライト（Ｓｉ
／Ａｌ＝１．２５）によっても示された。最適のコスト
利益は３０〜４５％Ａｇ程度で見出される。
【００２９】いかなる特定の理論に制約されることを意
図してはいないが、Ｌｉカチオンが存在しないとき、Ａ
ｇはＡｒ吸着に有効でない部位に最初に位置するように
みえ、そしてＡｒ／Ｏ２選択性を増加させない。約６７
％Ａｇ交換が、Ａｒ／Ｏ２選択性の増加をみるために要
求される。したがって、選択性は、追加のＡｇ交換まで
１を超えない。Ｌｉイオンの存在下に、Ａｇイオンの添
加ははるかに低いＡｇ充填でＡｒ吸着を増大させ、増大
したＡｒ選択性を示す。他のデータは、９３％Ｌｉ出発
材料で実施された一連のＡｇ交換を示す。ＬｉＸゼオラ
イトでのわずか２０％のＡｇ交換でさえ、選択性はＮａ
＋Ｋ出発材料でのほとんど６０％Ａｇよりもすでに高
い。３０〜４０％のＡｇ交換によって、Ａｒ／Ｏ２選択
性は約１１．２で平らになった。破線はこれらの傾向を
示すためである。少なくとも１．０５のＡｒ／Ｏ２選択
性は少なくともアルゴンと酸素を含む流れから高純度の
酸素流、たとえば９５ｖｏｌ％を超える酸素純度を有す
るもの、を発生させる能力を付与する。
図してはいないが、Ｌｉカチオンが存在しないとき、Ａ
ｇはＡｒ吸着に有効でない部位に最初に位置するように
みえ、そしてＡｒ／Ｏ２選択性を増加させない。約６７
％Ａｇ交換が、Ａｒ／Ｏ２選択性の増加をみるために要
求される。したがって、選択性は、追加のＡｇ交換まで
１を超えない。Ｌｉイオンの存在下に、Ａｇイオンの添
加ははるかに低いＡｇ充填でＡｒ吸着を増大させ、増大
したＡｒ選択性を示す。他のデータは、９３％Ｌｉ出発
材料で実施された一連のＡｇ交換を示す。ＬｉＸゼオラ
イトでのわずか２０％のＡｇ交換でさえ、選択性はＮａ
＋Ｋ出発材料でのほとんど６０％Ａｇよりもすでに高
い。３０〜４０％のＡｇ交換によって、Ａｒ／Ｏ２選択
性は約１１．２で平らになった。破線はこれらの傾向を
示すためである。少なくとも１．０５のＡｒ／Ｏ２選択
性は少なくともアルゴンと酸素を含む流れから高純度の
酸素流、たとえば９５ｖｏｌ％を超える酸素純度を有す
るもの、を発生させる能力を付与する。
【００３０】
【発明の効果】本発明による結晶性ゼオライト材料によ
れば著しい利点を提供する。これらの利点は： ・７０％以下の銀濃度の交換で、向上したアルゴン／酸
素選択性比を付与する能力、 ・圧力もしくは真空スウィングプロセスの使用により酸
素からアルゴンの効率的な分離を付与する能力、 ・圧力もしくは真空スウィングプロセスにより高純度の
酸素を供給する能力、および ・比較的低コスト。
れば著しい利点を提供する。これらの利点は： ・７０％以下の銀濃度の交換で、向上したアルゴン／酸
素選択性比を付与する能力、 ・圧力もしくは真空スウィングプロセスの使用により酸
素からアルゴンの効率的な分離を付与する能力、 ・圧力もしくは真空スウィングプロセスにより高純度の
酸素を供給する能力、および ・比較的低コスト。
【図１】４つの低シリカＸゼオライト（Ｓｉ／Ａｌ＝
１）について、２３℃でのアルゴン／酸素ヘンリー法則
選択性のプロット。（ａ）Ｌｉ９３％，Ｎａ＋Ｋ ＬＳ
Ｘゼオライト７％；（ｂ）Ｎａ ＬＳＸ１００％；
（ｃ）Ｎａ７５％，Ｋ ＬＳＸゼオライト２５％；およ
び（ｄ）Ａｇ９７％、Ｎａ＋Ｋ ＬＳＸゼオライト３
％．
１）について、２３℃でのアルゴン／酸素ヘンリー法則
選択性のプロット。（ａ）Ｌｉ９３％，Ｎａ＋Ｋ ＬＳ
Ｘゼオライト７％；（ｂ）Ｎａ ＬＳＸ１００％；
（ｃ）Ｎａ７５％，Ｋ ＬＳＸゼオライト２５％；およ
び（ｄ）Ａｇ９７％、Ｎａ＋Ｋ ＬＳＸゼオライト３
％．
【図２】種々の程度に銀交換された３つのシリーズの異
なる出発材料についての２３℃におけるアルゴン／酸素
ヘンリー法則選択性のプロット。第１はＮａ７５％，Ｋ
ＬＳＸ（低シリカＸ）２５％。第２はＬｉ９３％，Ｎａ
＋Ｋ ＬＳＫ７％，そして第３はＬｉ９５％，Ｎａ Ｌ
ＳＸ５％である。点線は異なる出発材料についてのＡｇ
交換による選択性の傾向を示すのに用いられる。
なる出発材料についての２３℃におけるアルゴン／酸素
ヘンリー法則選択性のプロット。第１はＮａ７５％，Ｋ
ＬＳＸ（低シリカＸ）２５％。第２はＬｉ９３％，Ｎａ
＋Ｋ ＬＳＫ７％，そして第３はＬｉ９５％，Ｎａ Ｌ
ＳＸ５％である。点線は異なる出発材料についてのＡｇ
交換による選択性の傾向を示すのに用いられる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート リン チアン アメリカ合衆国，ニュージャージー 07920，バスキング リッジ，ガバナー ドライブ 11 (72)発明者 ロジャー ディーン ホイットリー アメリカ合衆国，ペンシルベニア 18104 −8501，アレンタウン，ホープウェル ド ライブ 311 (72)発明者 ジェイン エリザベス オストロスキー アメリカ合衆国，ペンシルベニア 18066, ニュー トリポリ，ウルリッチ ミル ロ ード 7445 (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 Ｆターム(参考） 4G042 BA18 BB02 4G066 AA61B AA62B CA37 DA05 DA20 FA37 GA14 4G073 BA03 BA04 BA05 BA07 BA10 BA11 BA14 BA17 BA49 BA57 CZ04
Claims (22)
- 【請求項１】 ２３℃におけるアルゴン／酸素ヘンリー
法則定数比が少なくとも１．０５であり、そして銀交換
含量７０％以下である、銀交換されたＸゼオライト。 - 【請求項２】 ２３℃におけるアルゴン／酸素ヘンリー
法則定数比が少なくとも１．１５から１．４まである請
求項１記載のＸゼオライト。 - 【請求項３】 Ｘゼオライトが１．２５以下のケイ素／
アルミニウム比を有する請求項２記載のＸゼオライト。 - 【請求項４】 ＸゼオライトにおけるカチオンがＬｉお
よびＡｇからなり、そしてイオン交換カチオン組成がＬ
ｉｘＡｇｙＭｚＸの形態であり、ここで０．８５≦ｘ＋
ｙ≦１、０．２≦ｙ≦０．７、および０．０≦ｚ≦０．
１５であり、Ｍは１以上のカチオンを表わし、そして
ｘ、ｙおよびｚはゼオライト中の全部の交換しうる部位
の部分を示す、請求項３記載のＸゼオライト。 - 【請求項５】 ｙが０．３〜０．６である請求項４記載
のＸゼオライト。 - 【請求項６】 ｙが０．３５〜０．４５である請求項５
記載のＸゼオライト。 - 【請求項７】 ｚが０．０〜０．０６である請求項４記
載のＸゼオライト。 - 【請求項８】 ケイ素／アルミニウム比が１である請求
項３記載のＸゼオライト。 - 【請求項９】 Ｍが、アルカリもしくはアルカリ土類金
属、希土類、遷移金属またはIII Ａ族金属から選ばれる
１つ以上の元素のカチオン形態である請求項４記載のＸ
ゼオライト。 - 【請求項１０】 Ｍが、Ｎａ，Ｋ，Ｃｓ，Ｍｇ，Ｌａ，
Ｃｅ，Ｃａ，ＡｌもしくはＺｎからなる群より選ばれる
１つ以上の元素のカチオン形態である請求項９記載のＸ
ゼオライト。 - 【請求項１１】 ＭがＮａおよびＫの組合わせである請
求項１０記載のＸゼオライト。 - 【請求項１２】 少なくともアルゴンおよび酸素を含む
ガス混合物において、酸素からアルゴンを選択的に吸着
するための圧力スウィングもしくは真空スウィング法に
おいて、ガス混合物は吸着条件下の帯域で吸着剤と接触
され、ついでその帯域から吸着されたアルゴンを減少し
たガス混合物を通過させる方法であり、その吸着剤とし
て請求項１記載のＸゼオライトを使用する方法。 - 【請求項１３】 ガス混合物が窒素、酸素およびアルゴ
ンを含む請求項１２記載の方法。 - 【請求項１４】 ガス混合物が空気である請求項１３記
載の方法。 - 【請求項１５】 ＸゼオライトにおけるカチオンがＬｉ
およびＡｇからなり、そしてイオン交換カチオン組成が
ＬｉｘＡｇｙＭｚＸの形態であり、ここで０．８５≦ｘ
＋ｙ≦１、０．２≦ｙ≦０．７、および０．０≦ｚ≦
０．１５であり、Ｍは１以上のカチオンを表わし、そし
てｘ、ｙおよびｚはゼオライト中の全部の交換しうる部
位の部分を示す、請求項１２記載の方法。 - 【請求項１６】 ｙが０．３〜０．６である請求項１５
記載の方法。 - 【請求項１７】 ｙが０．３５〜０．４５である請求項
１６記載の方法。 - 【請求項１８】 ｚが０．０〜０．０６である請求項１
５記載の方法。 - 【請求項１９】 Ｘゼオライトのケイ素／アルミニウム
比が１である請求項１５記載の方法。 - 【請求項２０】 Ｍが、アルカリもしくはアルカリ土類
金属、希土類、遷移金属またはIII Ａ族金属から選ばれ
る１つ以上の元素のカチオン形態である請求項１５記載
の方法。 - 【請求項２１】 Ｍが、Ｎａ，Ｋ，Ｃｓ，Ｍｇ，Ｌａ，
Ｃｅ，Ｃａ，ＡｌもしくはＺｎからなる群より選ばれる
１つ以上の元素のカチオン形態である請求項２０記載の
方法。 - 【請求項２２】 ＭがＮａおよびＫの組合わせである請
求項２１記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/782265 | 2001-02-13 | ||
| US09/782,265 US6432170B1 (en) | 2001-02-13 | 2001-02-13 | Argon/oxygen selective X-zeolite |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002321913A true JP2002321913A (ja) | 2002-11-08 |
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Family
ID=25125513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002035345A Expired - Lifetime JP3776813B2 (ja) | 2001-02-13 | 2002-02-13 | アルゴン／酸素選択性ｘゼオライト |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6432170B1 (ja) |
| EP (1) | EP1243328B1 (ja) |
| JP (1) | JP3776813B2 (ja) |
| KR (1) | KR100480219B1 (ja) |
| CN (1) | CN1214859C (ja) |
| AT (1) | ATE284753T1 (ja) |
| AU (1) | AU755345B2 (ja) |
| CA (1) | CA2370795C (ja) |
| DE (1) | DE60202231T2 (ja) |
| ES (1) | ES2234936T3 (ja) |
| MX (1) | MXPA02001529A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015218099A (ja) * | 2014-05-21 | 2015-12-07 | 株式会社デンソー | 水の分解方法および水の分解装置 |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6780806B1 (en) * | 1998-12-30 | 2004-08-24 | The Regents Of The University Of Michigan | Lithium-based zeolites containing silver and copper and use thereof for selective absorption |
| GB2386889B (en) * | 2002-03-25 | 2006-01-11 | Council Scient Ind Res | Process for the preparation of molecular sieve adsorbent for selective adsorption of nitrogen and argon |
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