JP2002346329A - ガス混合物中の二酸化炭素含量を減少させる方法 - Google Patents

ガス混合物中の二酸化炭素含量を減少させる方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガス混合物から二酸化炭素および／またはＮ
2 Ｏを効率的に除去する方法を提供する。 【解決手段】 バインダーのないＸ型ゼオライトが、ガ
ス混合物中の二酸化炭素および／またはＮ2 Ｏの含量を
低減させるめの方法に使用され、ゼオライトは、バイン
ダーありのゼオライト中のバインダーをゼオライトに転
換して得られ、その結果、バインダーありのゼオライト
の吸着能力に対するバインダーのないゼオライトの二酸
化炭素の吸着能の比は、バインダーありのゼオライト中
のゼオライト含量に対するバインダーなしのゼオライト
中のゼオライト含量の質量比よりも大きい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス混合物中の二
酸化炭素含量を減少させる方法、特に二酸化炭素の存在
が有害である下流の処理に供されるガス状混合物からの
二酸化炭素の除去に関する。本発明は、空気の低温分離
もしくは精製のための方法において、供給ガスとして使
用されるべき空気から二酸化炭素を除去するのに特に有
用である。
【０００２】
【従来の技術】二酸化炭素は比較的高い沸点のガス状物
質であり、この、および他の高沸点物質（たとえばガス
混合物に存在しうる水）の除去は、混合物が、ついで低
い温度、たとえば低温（ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ）、のプロ
セスで処理される場合に必要である。二酸化炭素および
水のような比較的高い沸点の物質が除去されないと、次
の処理でそれらは液化もしくは固化し得、下流の処理に
おいて圧力低下および流動の困難さを生じ得る。空気の
精製において、次の処理で爆発の危険を与える蓄積の危
険を減少させるために、さらにガス混合物を処理する前
に、危険な、たとえば爆発物質を除去する必要である
か、または望ましい。炭化水素ガス、たとえばアセチレ
ンはそのような危険を与えうる。
【０００３】いくつかの方法が、温度スウィング吸着
（ＴＳＡ）および圧力スウィング吸着（ＰＳＡ）を含む
固体吸着剤への吸着により供給ガスから二酸化炭素およ
び水を除去するために知られている。これらの方法のそ
れぞれにおいて、吸着剤床は供給ガスから二酸化炭素お
よび水を吸着するための時間、供給ガスの流れにさらさ
れる。その後、供給ガスの流れは吸着剤から遮断され、
そして吸着剤から吸着剤ガスおよび水を取除き、そして
さらに使用するために再生する、パージガスの流れに吸
着剤はさらされる。圧力スウィング吸着もしくは温度ス
ウィング吸着法は、予備精製段階として空気の分離のた
めの低温プロセスにおいて好適に使用されうる。米国特
許第４，５４１，８５１、５，１３７，５４８および
５，２３２，４７４号明細書は吸着法を記載する。これ
らの方法において、水と二酸化炭素はガス混合物を、水
吸着剤物質、たとえばシリカゲルもしくはアルミナと、
ならびに二酸化炭素吸着剤物質、たとえば分子ふるいゼ
オライトと接触させることによりガス混合物から適切に
除去される。単一の層、または、カラム中の水および二
酸化炭素の選択的吸着から選ばれた吸着剤の別々の層を
ガス混合物を通過させることにより最初に水を、そして
次に二酸化炭素を除去するのが従来法である。二酸化炭
素および他の高沸点成分を非常に低含量まで除去するこ
とは、下流プロセスの効率的な操作に特に望ましい。
【０００４】ＴＳＡにおいて、再生段階において吸着剤
から二酸化炭素および水を吸収するのに必要な熱は加熱
された再生ガスにより供給される。ＰＳＡにおいてパー
ジガスの圧力は供給ガスの圧力より低く、そして圧力の
変化は吸着床内に保持された吸着熱により供給される脱
着に必要な熱で、吸着剤から二酸化炭素および水を除去
するのに使用される。一般的に、再生ガスの圧力はＴＳ
Ａにおける供給ガスの圧力よりも低い。しかし、ＴＳＡ
法において、吸着段階は延長された時間実施され、そし
て吸着段階の大部分の間に遊離される吸着剤の二酸化炭
素および水の吸着熱はガスの流れにより吸着床から置換
される。吸着剤層は二酸化炭素および水を吸着する実質
的な能力を有することが必要である。米国特許第５，１
３７，５４８号明細書に開示されるように、再生ガスの
温度と吸着が実施される温度の間の差異は５０℃を超え
ることは必要でなく、そして再生ガスの流れは脱着に必
要な熱を与えるのに十分であることは実質的には用意さ
れることが少ない。
【０００５】ＴＳＡおよびＰＳＡの両方により、特に低
温空気分離法の前に、ガス混合物から二酸化炭素を選択
的に除去するのにゼオライトを使用することが知られて
いる。二酸化炭素の選択的除去のためのゼオライト１３
Ｘおよび５Ａの使用も、たとえば米国特許第４，２４
９，９１５号明細書に記載されるように知られている。
バインダーを含有するゼオライトは、ビードの形状で製
造されるか、もしくは小粒径のゼオライトをバインダー
とともに混合することにより押出されるのが通常であ
る。公知のバインダーは粘土、ならびにたとえばアルミ
ナ、シリカおよびそれらの混合物を含む。バインダーは
ゼオライト粒子の機械的強度を改良するために使用され
る。さらに、物質移動はマクロポア拡散を制御すること
が知られているのでバインダーは物質移動を向上させる
と期待されるように、ゼオライト粒子中に幅広いマクロ
ポアネットワークを与える。
【０００６】バインダーを有するゼオライトは２０wt％
のオーダーのバインダーを含みうる。しかし、バインダ
ーは不活性であるのが通常であり、そしてゼオライトの
吸着能力に貢献しない。したがって、バインダーのない
ゼオライトに比較して、バインダーを有するゼオライト
の与えられる全量は比較的小さい量の、吸着に利用しう
る実際のゼオライトの量を有する。別な言い方をする
と、所定水準の吸着を達成するために、比較的大きい量
の、バインダーを有するゼオライトが要求され、それは
比較的大きい反応器ならびに固定費および変動費の必然
的増加を必要とする。
【０００７】米国特許第４，３８１、２５５号明細書
は、ゼオライトおよびメタカオリン粘土の混合物を押出
し、ついで押出物を水酸化ナトリウムと接触させ、それ
により粘土はゼオライトに転換されることにより、バイ
ンダーのないゼオライトを製造する方法を記載する。バ
インダーのないゼオライトはガス流からオゾンを回収す
るのに使用されることが米国特許第５，８１０，９１０
号明細書で提案されており、そこではそれらは触媒的に
オゾンを破壊する金属不純物の含量を低下しうるので、
有用である。それらはＰＳＡ法において空気から酸素を
回収するために米国特許第５，８６８，８１８号明細書
で教示されている。
【０００８】種々の試みが空気分離の前に二酸化炭素を
除去するために標準的なバインダーを含むゼオライトに
もとづいて改良するためになされた。米国特許第５，５
３１，８０８号明細書は、アルミニウムに対するケイ素
の比が１．１５より小さいＸ型ゼオライトを用いてガス
流から二酸化炭素を除去する方法を記載する。これらの
特徴を有するゼオライトを使用することにより、この方
法は、空気分離法においてガス流を冷凍する必要を減少
させ、もしくは回避するので有利である。
【０００９】米国特許第３，８８５，９２７号明細書
は、−４０℃〜１２０℃の温度で少くとも９０％等量の
バリウムカチオンを含有するＸ型ゼオライトを用いて１
０００ppm 以下の含量で二酸化炭素を含むガス流から二
酸化炭素が除去される方法を記載する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ガス混合物
から二酸化炭素および／またはＮ2 Ｏを効率的に除去す
る方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】バインダーのないゼオラ
イトは、バインダーを有するゼオライトの吸着能力を考
慮して予測される二酸化炭素の吸着能力、ならびにバイ
ンダーが同一のゼオライトで置換されたならば予測され
る能力の増加よりも高い能力を示すことが見出された。
同様の結果はＮ2 Ｏの吸着について得られた。向上した
能力はＴＳＡ法における使用に特に有利である。
【００１２】
【発明の実施の形態】したがって、本発明の第１の態様
は、二酸化炭素および少くとも１つの他のガス成分を含
有するガス混合物中の二酸化炭素含量を減少させる方法
であり、ガス混合物とバインダーのないＸ型ゼオライト
を接触させることからなり、バインダーのないゼオライ
トはバインダーを含有するゼオライトを製造すること、
ならびにバインダーの含量を減少させるためにバインダ
ーをゼオライトに転換することにより得られ、それによ
りバインダー含量の減少前のバインダーを含有するゼオ
ライトの二酸化炭素吸着能力に対するバインダーのない
ゼオライトの吸着能力の第１の比が、バインダー含量を
減少させる前のバインダーを有するゼオライト中のゼオ
ライト含量に対するバインダーのないゼオライト中のゼ
オライト含量wt％の第２の比より大きい、二酸化炭素含
量の減少方法を提供する。
【００１３】第２の態様において、本発明は、Ｎ2 Ｏお
よび少くとも１つの他のガス成分を含有するガス混合物
中のＮ2 Ｏ含量を減少させる方法であり、ガス混合物と
バインダーのないＸ型ゼオライトを接触させることから
なり、バインダーのないゼオライトはバインダーを含有
するゼオライトを製造すること、ならびにバインダーの
含量を減少させるためにバインダーをゼオライトに転換
することにより得られ、それによりバインダー含量の減
少前のバインダーを含有するゼオライトのＮ2Ｏ吸着能
力に対するバインダーのないゼオライトの吸着能力の第
１の比が、バインダー含量を減少させる前のバインダー
を有するゼオライト中のゼオライト含量に対するバイン
ダーのないゼオライト中のゼオライト含量wt％の第２の
比より大きい、Ｎ2 Ｏ含量の減少方法を提供する。
【００１４】本発明のそれぞれの態様によれば、好まし
くは該第１の比は該第２の比を少くとも２．５％、もっ
と好ましくは少くとも１０％、そして最も好ましくは少
くとも２０％、超える。
【００１５】本発明は、ガス混合物から二酸化炭素もし
くはＮ2 Ｏの高度に効率的な除去を確保する方法を有利
に提供する。驚くべきことに、二酸化炭素の吸着につい
てバインダーのないゼオライトの単位容積あたりの吸着
能力はバインダーを有するゼオライトのゼオライト部分
の能力よりも大きい。さらに本発明は、バインダーのな
いゼオライトは、バインダーを有するゼオライトのゼオ
ライト部分に比較してＮ2 Ｏ吸着の向上した能力も有す
ることを有利に示す。
【００１６】さらに、バインダーのないゼオライトの、
二酸化炭素およびＮ2 Ｏに対する物質移動は、ゼオライ
トのバインダーありの形態の能力に比べて驚くほど向上
し、予測に反してよく働き、そして物質移動帯域の長さ
を減少させて所定の吸着能力を達成する。したがって、
本発明は二酸化炭素および／またはＮ2 Ｏの物質移動帯
域の長さを減少させるために、二酸化炭素および／また
はＮ2 Ｏ吸着における、バインダーのないゼオライトの
使用を含む。
【００１７】あるいは、改良された物質移動は、供給ガ
ス混合物の流れを増加させることにより比較的高いプロ
セス流量を得るのに利用されうる。従来の方法におい
て、供給ガスの流れの増加は吸着物質の認容できない流
動化を導き得る。
【００１８】しかしながら、従来法で使用される長さと
比べて、同一もしくは長い物質移動長さに対して、バイ
ンダーのないゼオライトの比較的高い吸着能力は、プロ
セスの循還時間を変化させる必要なしに原料の比較的高
い流れを可能にする。供給混合物、たとえば空気、から
二酸化炭素および水を除去するためのプラントは、吸着
剤の容量、そしてプラントの吸着床の大きさを増加させ
ないで、従来の吸着剤をバインダーのないゼオライトで
置換することにより増加した流量を有するように改良さ
れうる。
【００１９】適切には、バインダーのないゼオライト
は、従来法で用いられる従来のゼオライトよりも大きな
粒径を有する。適切には、バインダーのないゼオライト
は少くとも１mm、そして望ましくは少くとも１．５mmの
粒径を有する。好適には粒径は４mm以下であり、もっと
好ましくは３．５mm以下である。バインダーのないゼオ
ライトは最適には２〜３．５mm、たとえば３．２mmの粒
径を有する。
【００２０】実際には空気分離プラントにおいて、供給
ガスの流量はプラントの能力に制約されるのが通常であ
り得る。本発明は少くともある程度までプラントを「脱
障害」（“ｄｅ−ｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋｉｎｇ”）する
ことによりこの制約段階を改良する。増加したプロセス
流量を可能にする大きな実際的利点は確保され得、吸着
剤の有害な流動化も引き起さない。
【００２１】さらに、本発明により確保される驚くべき
利点はゼオライトの物理的構造の不利な低下を犠牲にし
て得られない。このように、バインダーのないゼオライ
トは二酸化炭素およびＮ2 Ｏの吸着における使用のため
に十分な機械的強度を有する。
【００２２】これに関連して「除去」（“ｒｅｍｏｖａ
ｌ”）という用語は、成分の減少した存在による不利な
作用なしに混合物がさらに下流のプロセスに供されうる
低い含量にガス混合物中の成分含量を減少させることを
意味する。
【００２３】もし残留バインダー含量が吸着剤の５wt％
以下であれば、ゼオライトは「バインダーなし」（“ｂ
ｉｎｄｅｒｌｅｓｓ”）であると考えられうる。適切に
は、バインダーなしのゼオライトを製造するためにバイ
ンダー含量の減少後にゼオライトにおけるバインダー含
量は、バインダーなしのゼオライトについて二酸化炭素
に対する吸着能力をできるかぎり大きく確保するために
ゼオライトの２wt％以下である。
【００２４】ゼオライトはＡ型もしくはＸ型が好適であ
り、たとえばTosoh Corporation(東ソー株式会社）より
入手しうるゼオライトＦ９−ＨＡである。
【００２５】適切には、バインダーのないゼオライトは
アルミニウムに対するケイ素の比が少くとも１．２であ
る。好適にはバインダーのないゼオライト中の交換しう
るカチオンの少くとも９０％がナトリウムおよび／また
はカルシウムである。
【００２６】もしバインダーのないゼオライトの交換し
うるカチオンの少くとも９０％がナトリウムおよび／ま
たはカルシウムであるならば、ゼオライトは周期律表の
ＩＡ、IIＡおよびIIIＡ族、ランタニド列イオン、亜鉛I
Iイオン、クロムIIIイオン、銅IIイオン、鉄III イオ
ン、アンモニウムイオンもしくはヒドロニウムイオンか
ら選ばれる他の交換しうるカチオンを含みうる。カルシ
ウムおよびナトリウムに加えて好適なイオンはリチウ
ム、マグネシウム、アルミニウム、セリウム、ランタ
ン、プラセオジムおよびネオジムイオンである。
【００２７】バインダーのないゼオライトは、粒子状で
あるのが好適であり、粒子はいかなる形状でもよいが、
好ましくは一般に球形である。粒径は好ましくは０．５
〜３mmである。
【００２８】好適な態様において、バインダーのない物
質移動帯域はバインダーのないゼオライトが形成され
る、バインダーを有するゼオライトよりも少くとも１０
％、好ましくは少くとも２０％短かい。
【００２９】本発明が適用され、含量が減少される二酸
化炭素もしくはＮ2 Ｏを含有する適切なガス混合物は、
空気、天然ガス、炭化水素ガスもしくはそのようなガス
の混合物、および合成ガス、ならびに二酸化炭素および
／またはＮ2 Ｏ、および窒素、酸素、一酸化炭素、メタ
ン、水素もしくは不活性ガス、たとえばアルゴンおよび
ヘリウム、の少くとも１つを含有するガス混合物、を含
有する。好適な態様において、ガス混合物は空気であ
り、二酸化炭素および／またはＮ2 Ｏが減少された混合
物は、特に酸素および／または窒素の回収のために低温
分離の下流プロセスに適切に供される。
【００３０】水がガス混合物中に存在する場合には、混
合物は水を除去するために乾燥剤と接触することにより
適切に処理される。望ましくは、水は、二酸化炭素およ
び／またはＮ2 Ｏの除去のための吸着段階の前に除去さ
れる。適切な乾燥剤はアルミナ、シリカゲル、含浸アル
ミナ、ならびにＡ型およびＸ型ゼオライトを含む。
【００３１】二酸化炭素はいかなる含量ででもガス混合
物中に存在しうるが、本発明は、二酸化炭素含量が１０
００ppm 未満、そして特に４００ppm 未満である場合に
特に適用しうる。
【００３２】ＣＯ2 および／またはＮ2 Ｏ除去プロセス
は、単一の吸着床もしくは吸着剤を用いて作動されうる
が、好適には少くとも２つの平行な吸着床を用いて作動
され、プロセスからガスの擬似連続流を与えるように非
同調的に循還される吸着床で吸着と脱着からなる循還方
式でプロセスを作動するのを可能にする。
【００３３】ガス混合物は５０〜８０℃、そして好まし
くは０〜５０℃、特に１０〜４０℃、の温度で吸着段階
に供給されるのが適切である。適切には、ガス混合物の
圧力は１〜、好ましくは２〜３０bar 絶対圧（bara）、
もっと好ましくは２〜１５baraである。再生は吸着床の
吸着温度を超える温度、適切には８０〜４００℃の温度
で実施される。適切には、再生圧力は０．１〜３０bar
a、好ましくは０．５〜１０baraである。再生圧力は供
給ガスの圧力の５０％を超えないのが特に望ましい。
【００３４】循還プロセスにおいて、ガス混合物は、吸
着帯域に導入され、バインダーのないゼオライトと接触
されるが、適切には吸着床の形態で、任意には混合物は
先行する段階で乾燥剤と接触される。混合物はバインダ
ーのないゼオライトと接触されるので、二酸化炭素およ
び／またはＮ2 Ｏが吸着され、そして残りのガスは吸着
帯域から出る。プロセスの間、二酸化炭素もしくはＮ2
Ｏの前線（ｆｒｏｎｔ）がゼオライト中に形成され、そ
れを通過する。所望のように、吸着段階は終了し、つい
で吸着帯域は加熱され、任意に減圧に付され、そして吸
着帯域は再生の間、パージされる。好ましくはパージガ
スは下流プロセスからリサイクルされたガス、たとえ
ば、空気分離プラントからの窒素に富む廃ガスを含む。
【００３５】好適には、プロセスはガス混合物供給ガス
に対する再生ガスのモル比０．１〜０．８、好ましくは
０．２〜０．５の流れで作動される。適切には、ガス混
合物は６０〜６００分間、好ましくは７０〜３００分
間、吸着帯域に供給される。吸着段階は当業者に公知の
従来法で適切に作動される。
【００３６】好適な態様において、本発明は、空気中の
二酸化炭素および水の含量を減少させる方法を提供し、
水を枯渇した空気を吸着帯域に送り、水を枯渇した空気
をバインダーのないＸ型ゼオライトと接触させ、水を枯
渇した空気から二酸化炭素を除去し、そして水および二
酸化炭素を枯渇した空気を低温分離プロセスに送り、そ
こでは二酸化炭素および水を枯渇した空気の少くとも１
成分が回収され、そしてバインダーのないゼオライトは
アルミニウムに対するケイ素の比が少くとも１．２であ
り、その交換しうるカチオンの少くとも９０％はナトリ
ウムおよび／またはカルシウムである。そして、バイン
ダーのないゼオライトは、バインダーを含むゼオライト
を製造し、そのバインダーをゼオライトに転換してバイ
ンダー含量を減少させることにより得られ、それによ
り、バインダー含量の減少前にバインダーを含むゼオラ
イトの吸着能力に対するバインダーのないゼオライトの
二酸化炭素の吸着能力の比は、バインダー含量の減少前
のバインダーを有するゼオライト中のゼオライト含量に
対するバインダーのないゼオライト中のゼオライト含量
wt％の比よりも大きい。
【００３７】好適には、ゼオライトは１３Ｘである。好
ましくは、乾燥剤、およびバインダーのないゼオライト
は複合吸着床に配置され、ゼオライトは乾燥剤の下流に
あるが、所望ならば個別の吸着床も使用されうる。
【００３８】本発明の次の制限されない例により例示さ
れる。
【００３９】
【実施例】例１ 400ppmのＣＯ2 を含有する空気の供給ガスが、流速３０
lbmoles／ft2／hr（１４６kgmoles／ｍ2／ｈ）で、２５
℃、１００psig（６．８９×１０5Ｎ／ｍ2ゲージ）でバ
インダーのない１３Ｘゼオライトを通過した。このプロ
セスが、バインダーのない１３Ｘゼオライトが製造され
る前駆体であるバインダーのある（バインダー１８％）
１３Ｘゼオライトで繰り返された。２つの試料は平均粒
径１．７mmを有していた。データは６フィート（１．８
３ｍ）長さ、径１インチ（約２．５cm）のカラムで得ら
れた。実験に先立ち、ゼオライトは２００℃で流通する
Ｎ 2 と接触して再生された。結果は、バインダーのない
粘質はもっと短い物質移動帯域を有することを明瞭に示
す。
【００４０】表１は、２５℃、１００psig（６．８９×
１０5Ｎ／ｍ2ゲージ）で、バインダーのある（バインダ
ー１８wt％）、そしてバインダーのない１３Ｘゼオライ
トの両方について得られたＣＯ2 物質移動帯域を示す。
【００４１】
【表１】
【００４２】例２ バインダーのない１３ＸのＣＯ2 能力がバインダーを含
有する１３Ｘの能力よりも驚くほど高いことが測定され
た。例１のバインダーのある（バインダー１８wt％）と
バインダーのない１３ＸのＣＯ2 能力が貫流（ｂｒｅａ
ｋｔｈｒｏｕｇｈ）測定により測定された。使用された
カラムは径８インチ（２０３mm）で長さ６フィート
（１．８３ｍ）であり、供給条件は、２７℃、８７psig
（６．００×１０5Ｎ／ｍ2ゲージ）、供給ガスは３７０
ppmのＣＯ2を有する空気、そして流速３９lbmoles／ft2
／hr（１９０kgmoles／ｍ2／ｈ）である。両方の試料は
平均粒径１．７mmを有していた。実験に先立ち、ゼオラ
イトは２００℃で、流通するＮ 2 で再生された。表２は
その試験の結果を示す。
【００４３】
【表２】
【００４４】これらの結果は、バインダーのあるゼオラ
イトの能力がバインダーの存在を補正するときでさえ
（表２の最後の欄）、バインダーのない物質は、合成さ
れたままの（ａｓ−ｓｙｎｔｈｅｓｉｓｅｄ）１３Ｘよ
り実質的に高いＣＯ2 能力を意外にも有する。この場合
の該第１の比（１．５５：１）は該第２の比（１．２
２：１）を（１．５５−１．２２）×１００／１．２２
％、すなわち２７％超える。 例３ バインダーのないＣａＸはバインダーのないＮａＸと同
様に独得の特性を有することが測定された。例１に記載
される単１カラム貫流実験がバインダーあり（１２wt
％）とバインダーなしのＣａＸの試料について実施され
た。この試験の結果は表３に示される。
【００４５】
【表３】
【００４６】表３の結果は、バインダーの存在が考慮さ
れても、バインダーのないＣａＸはバインダーのあるＣ
ａＸに比べて改良された物質移動、ならびにもっと高い
能力を有することを示す。ここで該第１の比は該第２の
比を２．６％超える。 例４ バインダーのないＮａＸは、バインダーの存在が考慮さ
れても、バインダーのある１３Ｘよりも改良されたＮ2
Ｏ能力を有することが測定された。Ｎ2 Ｏは空気の微量
不純物であり、低温カラムの液体酸素部分で濃縮して、
凍結し得、プラントに操作もしくは安全の問題を引起
す。バインダーあり（１８wt％）とバインダーなしのＮ
ａＸについてのＮ2 Ｏ吸着等温線が３０℃で測定され
た。等温線測定の結果は表４に示される。
【００４７】
【表４】
【００４８】表４の結果は、バインダーのない１３Ｘの
Ｎ2 Ｏ能力が、不活性バインダーの量が、ＣＯ2 の場合
に記載されているのと同様に考慮されても、バインダー
のある物質の能力よりも大きいことを示す。ここで該第
１の比は該第２の比を２４．６％超える。さらに、この
結果は全く意外である。その改良されたＮ2 Ｏ能力は空
気からのＮ2 Ｏ除去についてバインダーのない物質をよ
りよい物にする。
【００４９】好適な態様について上述のとおり、本発明
の変更および修飾は本発明の全範囲内で可能である。 例５ ＣＯ2 貫流を評価するための実験が例２に示されるのと
同様の装置、および同様な入口供給条件で実施された。
例２に使用された種類の、バインダーのないゼオライト
１３Ｘ（ただし粒径３．２mmを有する）がこの実験に使
用された。その結果は表５に示される。
【００５０】
【表５】
【００５１】固定床吸着器において、比較的大きい径を
有する吸着剤粒子を用いる利点は、比較的小さい圧力損
失が吸着器で生じることである。比較的小さな圧力損失
で、比較的高い供給流速（したがって、比較的高いプラ
ント生産性）が、ダストおよび摩損の形成を引起しう
る、吸着剤床の不利な流動化が生じる前に、得られう
る。
【００５２】しかし、比較的大きい吸着剤粒子は不純物
除去のために比較的長い物質移動帯域を必要とする。表
５の結果は、大きい粒径の、バインダーのない１３Ｘ吸
着剤が使用され得、そして比較的小さい粒径を有する、
バインダーありの１３Ｘゼオライトを使用するのと比べ
てＣＯ2 貫流の時間を驚くほど増加させる（表５参照）
ことを示す。
【００５３】この驚くべき結果の実際的な利点は、大粒
径のバインダーのない１３Ｘが、比較的小粒径を有する
バインダーのある１３Ｘに対して設計された吸着器で使
用され得、供給、したがって生産、流速を増加させうる
ことである。増加した粒径による比較的大きい物質移動
帯域長さにもかかわらず、大粒径の、バインダーのない
１３Ｘは比較的増加したオンライン時間、およびより小
さい圧力損失を有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ティモシー クリストファー ゴールデン アメリカ合衆国，ペンシルベニア 18104, アレンタウン，ハンプシャー コート 4104 (72)発明者 フレッド ウィリアム テイラー アメリカ合衆国，ペンシルベニア 18037, コップレイ，クリアビュー ロード 2713 (72)発明者 ナシム ハッサン マリク イギリス国，ロンドン エスダブリュ 19 ３ エスエス，ウィンブルドン，グラハ ム ロード 58 (72)発明者 クリストファー ジェイムズ レイズウェ ル イギリス国，クリュー シーダブリュ１ ８ジェイキュー，マールボロウ クローズ ６ (72)発明者 エリザベス ヘレン サルター イギリス国，ノース ソマーセット ビー エス21 ７ディーティー，クレブドン，エ ドワード ロード 44 Ｆターム(参考） 4D012 BA02 4G066 AA61B AA62B BA09 BA20 CA28 CA35 DA03 FA37

Claims (39)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 二酸化炭素および少くとも１つの他のガ
    ス成分を含有するガス混合物中の二酸化炭素含量を減少
    させる方法であり、ガス混合物とバインダーのないＸ型
    ゼオライトを接触させることからなり、バインダーのな
    いゼオライトはバインダーを含有するゼオライトを製造
    すること、ならびにバインダーの含量を減少させるため
    にバインダーをゼオライトに転換することにより得ら
    れ、それによりバインダー含量の減少前のバインダーを
    含有するゼオライトの二酸化炭素吸着能力に対するバイ
    ンダーのないゼオライトの吸着能力の第１の比が、バイ
    ンダー含量を減少させる前のバインダーを有するゼオラ
    イト中のゼオライト含量に対するバインダーのないゼオ
    ライト中のゼオライト含量wt％の第２の比より大きい、
    二酸化炭素含量の減少方法。
  2. 【請求項２】 該第１の比が該第２の比より少くとも
    ２．５％大きい請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 該第１の比が該第２の比より少くとも１
    ０％大きい請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 該第１の比が該第２の比より少くとも２
    ０％大きい請求項２記載の方法。
  5. 【請求項５】 バインダーのないゼオライトを製造する
    ためにバインダー含量を減少させた後のゼオライト中の
    バインダー含量がゼオライトの２wt％以下である請求項
    １記載の方法。
  6. 【請求項６】 バインダーのないゼオライトの二酸化炭
    素に対する物質移動帯域が、バインダーのないゼオライ
    トが形成される、バインダーを有するゼオライトの物質
    移動帯域よりも少くとも１０％短い請求項５記載の方
    法。
  7. 【請求項７】 バインダーのないゼオライトの二酸化炭
    素に対する物質移動帯域が、バインダーのないゼオライ
    トが形成される、バインダーを有するゼオライトの物質
    移動帯域よりも少くとも２０％短い請求項６記載の方
    法。
  8. 【請求項８】 該ガス混合物が空気である請求項１記載
    の方法。
  9. 【請求項９】 該ゼオライトが１３Ｘゼオライトである
    請求項１記載の方法。
  10. 【請求項１０】 該バインダーのないゼオライトが粒径
    １〜４mmを有する請求項１記載の方法。
  11. 【請求項１１】 該バインダーのないゼオライトが粒径
    ２〜３．５mmを有する請求項１０記載の方法。
  12. 【請求項１２】 該バインダーのないゼオライトがアル
    ミニウムに対するケイ素の比が少くとも１．２である請
    求項１記載の方法。
  13. 【請求項１３】 該バインダーのないゼオライトの交換
    しうるカチオンの少くとも９０％がナトリウムおよび／
    またはカルシウムである請求項１記載の方法。
  14. 【請求項１４】 空気中の二酸化炭素および水の含量を
    減少させる方法であり、空気を乾燥剤と接触させて、そ
    れから水を除去し、そして水および二酸化炭素を枯渇し
    た空気を低温分離プロセスに送り、そこで二酸化炭素お
    よび水を枯渇した空気の少くとも１成分が回収されるこ
    とからなり、バインダーのないゼオライトはバインダー
    を含有するゼオライトを製造すること、ならびにバイン
    ダーの含量を減少させるためにバインダーをゼオライト
    に転換することにより得られ、それにより、バインダー
    含量の減少前のバインダーを含有するゼオライトの二酸
    化炭素吸着能力に対するバインダーのないゼオライトの
    吸着能力の第１の比が、バインダー含量を減少させる前
    のバインダーを有するゼオライト中のゼオライト含量に
    対するバインダーのないゼオライト中のゼオライト含量
    wt％の第２の比より大きい、二酸化炭素含量の減少方
    法。
  15. 【請求項１５】 該第１の比が該第２の比より少くとも
    ２．５％大きい請求項１４記載の方法。
  16. 【請求項１６】 該第１の比が該第２の比より少くとも
    １０％大きい請求項１５記載の方法。
  17. 【請求項１７】 該第１の比が該第２の比より少くとも
    ２０％大きい請求項１５記載の方法。
  18. 【請求項１８】 バインダーのないゼオライトを製造す
    るためにバインダー含量を減少させた後のゼオライト中
    のバインダー含量がゼオライトの２wt％以下である請求
    項１４記載の方法。
  19. 【請求項１９】 バインダーのないゼオライトの二酸化
    炭素に対する物質移動帯域が、バインダーのないゼオラ
    イトが形成される、バインダーを有するゼオライトの物
    質移動帯域よりも少くとも１０％短い請求項１８記載の
    方法。
  20. 【請求項２０】 バインダーのないゼオライトの二酸化
    炭素に対する物質移動帯域が、バインダーのないゼオラ
    イトが形成される、バインダーを有するゼオライトの物
    質移動帯域よりも少くとも２０％短い請求項１９記載の
    方法。
  21. 【請求項２１】 該ガス混合物が空気である請求項１４
    記載の方法。
  22. 【請求項２２】 該ゼオライトが１３Ｘゼオライトであ
    る請求項１４記載の方法。
  23. 【請求項２３】 該バインダーのないゼオライトが粒径
    １〜４mmを有する請求項１４記載の方法。
  24. 【請求項２４】 該バインダーのないゼオライトが粒径
    ２〜３．５mmを有する請求項２３記載の方法。
  25. 【請求項２５】 該バインダーのないゼオライトがアル
    ミニウムに対するケイ素の比が少くとも１．２である請
    求項１４記載の方法。
  26. 【請求項２６】 該バインダーのないゼオライトの交換
    しうるカチオンの少くとも９０％がナトリウムおよび／
    またはカルシウムである請求項１４記載の方法。
  27. 【請求項２７】 Ｎ2 Ｏおよび少くとも１つの他のガス
    成分を含有するガス混合物中のＮ2 Ｏ含量を減少させる
    方法であり、ガス混合物とバインダーのないＸ型ゼオラ
    イトを接触させることからなり、バインダーのないゼオ
    ライトはバインダーを含有するゼオライトを製造するこ
    と、ならびにバインダーの含量を減少させるためにバイ
    ンダーをゼオライトに転換することにより得られ、それ
    によりバインダー含量の減少前のバインダーを含有する
    ゼオライトのＮ2 Ｏ吸着能力に対するバインダーのない
    ゼオライトの吸着能力の第１の比が、バインダー含量を
    減少させる前のバインダーを有するゼオライト中のゼオ
    ライト含量に対するバインダーのないゼオライト中のゼ
    オライト含量wt％の第２の比より大きい、Ｎ2 Ｏ含量の
    減少方法。
  28. 【請求項２８】 該第１の比が該第２の比より少くとも
    ２．５％大きい請求項２７記載の方法。
  29. 【請求項２９】 該第１の比が該第２の比より少くとも
    １０％大きい請求項２８記載の方法。
  30. 【請求項３０】 該第１の比が該第２の比より少くとも
    ２０％大きい請求項２８記載の方法。
  31. 【請求項３１】 バインダーのないゼオライトを製造す
    るためにバインダー含量を減少させた後のゼオライト中
    のバインダー含量がゼオライトの２wt％以下である請求
    項２７記載の方法。
  32. 【請求項３２】 バインダーのないゼオライトのＮ2 Ｏ
    に対する物質移動帯域が、バインダーのないゼオライト
    が形成される、バインダーを有するゼオライトの物質移
    動帯域よりも少くとも１０％短い請求項３１記載の方
    法。
  33. 【請求項３３】 バインダーのないゼオライトのＮ2 Ｏ
    に対する物質移動帯域が、バインダーのないゼオライト
    が形成される、バインダーを有するゼオライトの物質移
    動帯域よりも少くとも２０％短い請求項３２記載の方
    法。
  34. 【請求項３４】 該ガス混合物が空気である請求項２７
    記載の方法。
  35. 【請求項３５】 該ゼオライトが１３Ｘゼオライトであ
    る請求項２７記載の方法。
  36. 【請求項３６】 該バインダーのないゼオライトが粒径
    １〜４mmを有する請求項２７記載の方法。
  37. 【請求項３７】 該バインダーのないゼオライトが粒径
    ２〜３．５mmを有する請求項３６記載の方法。
  38. 【請求項３８】 該バインダーのないゼオライトがアル
    ミニウムに対するケイ素の比が少くとも１．２である請
    求項２７記載の方法。
  39. 【請求項３９】 該バインダーのないゼオライトの交換
    しうるカチオンの少くとも９０％がナトリウムおよび／
    またはカルシウムである請求項２７記載の方法。
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