JP2002504419A - 吸着剤を用いるｖｐｓａ法 - Google Patents

吸着剤を用いるｖｐｓａ法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、材料の固有速度と平衡特性の間の関係を基に選択される吸着剤を利用するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の属する技術分野） 本発明は、圧力変動（スイング）吸着（ＰＳＡ）法に用いる吸着剤に関する。
より詳しくは、高純度酸素（例えば９０〜９５容量％Ｏ2の純度を有する酸素） を生成するＰＳＡ法に関する。さらに詳しくは、ＰＳＡ法に用いる吸着剤の選択
に関する。更に詳しくは、吸着剤に固有の吸着速度と吸着平衡特性の組合せに基
づいて選択される吸着剤に関する。
【０００２】 （従来の技術） 過去３０年にわたり、空気分離のための様々なＰＳＡ、ＶＳＡ及びＶＰＳＡ法
が開発されており、この１０年に飛躍的に進歩している。これら方法の商業化及
び生産範囲の拡大は、主に吸着剤及び処理サイクルが向上した結果だといえるが
、吸着剤の向上の寄与度はあまり高くない。ＰＳＡ Ｏ2（圧力変動法により酸 素精製）に用いる従来の吸着剤は、平衡においてＮ2選択性であり、例えばゼオ ライト１３Ｘ、ＣａＡ、ＣａＸ、及びＣａＡとＣａＸとの混合物が挙げられる。
最新の吸着剤は向上した平衡特性、例えば高いΔＮ2負荷量（例えば作業容量） 、高い窒素／酸素選択性及び高い吸着容量を有する。Ｃｈａｏの米国特許第４，
８５９，２１７号に例証されるように、高度に交換されたリチウム分子ふるい吸
着剤が、Ｏ2生成用の改良された吸着剤の類型を示している。
【０００３】 方法の効率を向上させ軽量成分生成にかかる費用を低減させることは、必要と
される吸着剤の量を減らし、生成物回収を増加させることによって達成すること
ができる。前者は一般に吸着剤／ＴＰＤＯ（１日あたりの含有Ｏ2トン）をポン ド単位で表わした床寸法因子（ＢＳＦ）で表わされ、後者は生成物として得られ
た供給物中の軽量成分の画分として表わされる。
【０００４】 吸着剤の改良及びサイクル時間の削減は、ＢＳＦを減少させる２つの代表的な
方法である。サイクルを短くした結果、床が短くなり吸着剤の利用度が高まるが
、吸着速度（ｒａｔｅ)が上がらない限りは、生成物の回収は一般に悪くなる。 この現象は、理論的には物質移動帯（ＭＴＺ）の大きさによって特徴付けること
ができる。即ち、床深さが浅くなるにつれて、物質移動帯が吸着剤床を占める割
合が増加する。重量成分についてＭＴＺにおける吸収材利用度が平衡帯における
利用度よりずっと低いので、この画分が増加するにつれて、作業容量（例えばΔ
Ｎ2負荷量）が減少する。
【０００５】 吸着剤特性と処理サイクルにおける吸着剤性能との相関関係をより明確にしよ
うとする試みがなされてきた。（１）二重、分離吸着層（Ｓｉｒｃａｒ、米国特
許第５，０７１，４４９号）、（２）サイクル時間の短縮及び順番付けした工程
（Ｈｉｒｏｏｋａ他、米国特許第５，１２２，１６４号）及び（３）異なる粒子
径の床と直交気体流の使用（Ｈａｙ他、米国特許第５，１７６，７２１号）につ
いてサイクルを改善した場合に、小さな吸着粒子を用いた場合の物質移動速度が
増加することは良く知られている。Ｇａｆｆｎｅｙ他はサイクル研究を用いて、
平衡物質特性の組合せ［（１）等温作業容量及び不活性希釈剤（米国特許第５，
２５８，０６０）及び（２）等温作業容量と選択性（米国特許第５，２６６，１
０２号）］について、実際的な数値範囲を同定した。
【０００６】 これら先行技術の例は、平衡−選択性吸着剤の特性と処理能力との相関性にお
ける２つの取り組み方の典型例である。第一の取り組みにおいて、吸着組成は一
定のものとされ、物質移動は別個に考慮され粒子径及び床型の調節により適合さ
せられている。第二の取り組みにおいて、平衡特性を変えるために様々な吸着組
成が用いられ、物質移動は、考慮された場合に、測定されている。
【０００７】 最後に、Ｍｏｒｅａｕ他（米国特許第５，６７２，１９５号）は、ゼオライト
の高い多孔性によってＰＳＡ空気分離においてＯ2生成量及び処理量が向上する ことを示唆している。最小速度係数に関係して、好ましい多孔性の範囲は０．３
８〜０．６０であると述べられている。Ｍｏｒｅａｕは市販のゼオライトは多孔
性が０．３６未満のため彼らの発明には適当でないと述べている。Ｍｏｒｅａｕ
は多孔性の有意な相殺効果について取り扱うのを忘れている。
【０００８】 （発明が解決しようとする課題） 従って、本発明の目的は、向上した性能特性を有するＰＳＡ法を提供すること
にある。 本発明の更なる目的は、向上した吸着剤の使用によってＰＳＡ法の性能を向上
させることにある。 本発明の更なる目的は、向上した固有の収着速度特性を有する吸着剤の使用に
よってＰＳＡ法の性能を向上させることにある。 本発明の更なる目的は、吸着剤の平衡特性に相関した固有の収着速度特性を有
する吸着剤の使用によってＰＳＡ法の性能を向上させることにある。 本発明の更なる目的は、ＰＳＡ法に用いる吸着剤を選択する方法を提供するこ
とにある。
【０００９】 （課題を解決するための手段） 本発明は、固有の吸着速度と吸着平衡特性との好ましい且つ関連した組合せに
基づいて選択された吸着剤の使用に関する。
【００１０】 本発明のその他の目的、特徴及び利点は、好ましい態様及び付随する図面を用
いた下記の記述により、当業者に容易に理解されるであろう。
【００１１】 （発明の実施の形態） 本発明は、様々な吸着剤間における固有収着速度特性が不変ではなく、又、様
々な製造条件に置かれた吸着剤及び／又は条件についてそれら特性が不変ではな
い、という認識に一部基づいている。
【００１２】 ここでいう「収着速度」とは、吸着剤負荷量が、特定の吸着分離法において特
定の時間内に吸着剤粒子内で変化する速度をいう。この収着速度は粒子直径の２
乗の逆数に大まかには比例しており、「固有の収着速度」（「固有速度」とも称
される）に正比例する。ここで「固有速度」とは、ある粒子における孔の大きさ
及び／又は大きさの分布（ただしこれに限定されるものではない）といった、吸
着剤粒子に固有の特性に依存する収着速度をいう。ある材料の固有速度は粒子の
大きさに依存しない。「相対速度」とは、「収着速度」の比較尺度であり、「寸
法補正相対速度」（ＳＣＲＲ）とは固有収着速度の尺度である。
【００１３】 更に、この速度特性を吸着剤の平衡特性に組合せると、物質移動の制限により
今まで達成できなかった、高い吸着容量の吸着剤の完全な性能発揮に重要な影響
を及ぼすことが分かった。すなわち、吸着質を保持する材料の吸着容量が大きく
ても、吸着剤中の吸着質の移動が不充分である及び／又は吸着容量との相関関係
が得られていなかっために、その吸着容量は今まで効果的に利用されてこなかっ
た。
【００１４】 固有収着速度は、材料の性質（例えば組成）と形状（例えば材料の形態）の両
方に依存する。従って、特定の組成（例えばＬｉＸ（２．３）≧８８％Ｌｉ。こ
こで２．３はＳｉＯ2のＡｌ2Ｏ3に対するモル比である）を有する物質の固有収 着速度を、形態を改変することによって向上させることができる。その結果、本
発明はあらゆる種類の平衡−選択性吸着剤に適用することができる。例として、
Ａ−ゼオライト、Ｘ−ゼオライト、Ｙ−ゼオライト、斜方沸石、モルデン沸石、
及びこれらを様々にイオン交換した形態、シリカ−アルミナ、アルミナ、シリカ
、珪酸チタン、燐酸塩、およびこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定さ
れるものではない。更に、材料の固有収着速度は、材料の平衡特性と関連して考
慮されるべきである（例えばΔＮ2負荷量と、酸素に対する窒素の選択性）。要 するに本発明は、新規な吸着剤評価基準を提供することによって、ＰＳＡ法に用
いる吸着剤を選択する方法を提供する。この方法によって、（１）材料特性の試
験（例えばＯ2及びＮ2に対する吸着平衡の測定）、（２）処理サイクルパラメー
ター（例えば従来技術に共通の、Ｏ2回収率及び床寸法因子）の試験といった、 大規模で時間のかかる試験の必要が無くなる。
【００１５】 本発明の本質は、固有収着速度と平衡特質の両方が、ＰＳＡ系における特定の
吸着剤の選定において考慮されなければならない、という認識にある。特に、こ
れら２つのパラメーターの関係を、与えられた平衡特性（例えば作業容量）につ
いて、吸着容量の効果的な利用を可能にする最低吸着速度が存在するように定義
した。このような知見及び関係性は、当分野において今まで認識されたことはな
かった。
【００１６】 本発明によると、与えられた吸着剤の収着速度は、下記式（１）で定義される
。式は、ＰＳＡ処理サイクルにおいて供給気体が再生された吸着剤に吸着される
時点の関係を表わす。この式では、気体相からのＮ2の吸着と、同時に生ずる吸 着剤からのＯ2の脱着との両方が考慮されている。下記に述べる実験において、 供給気体は汚染されておらず、乾燥した、ＣＯ2を含まない空気であり、再生気 体はＯ2である。実験から、全圧「ｐ」における相対速度「ＲＲ」を下記のよう に定義した。 ＲＲ（ｐ）＝［ΔＮ2（ＹF，ＹO）］／（ｔ2−ｔ1） （式１） ここでΔＮ2（式１中の分子）は、下記式によって与えられる。 ΔＮ2(ＹF，ＹO)＝[ｐ，ＹFにおけるＮ2負荷量]−[ｐ，ＹOにおけるＮ2負荷量] （式２） ここでＹF＝０．２０、ＹO＝１．０、Ｙ1＝０．９０、及びＹ2＝０．３０であり
、これらは気体相中のＯ2のモル分率であり；そしてｔ1及びｔ2はそれぞれ濃縮 先端部（ｆｒｏｎｔ）におけるＹ1及びＹ2に対応する時間である。ＹF及びＹOは
、それぞれ供給気体及び再生気体のモル分率であり；Ｙ1及びＹ2は破過（ｂｒｅ
ａｋｔｈｒｏｕｇｈ）曲線状の選択された成分のモル分率である。
【００１７】 粒子サイズの効果を説明するために、全圧「ｐ」における寸法補正相対速度「
ＳＣＲＲ」を下記のように定義した。 ＳＣＲＲ（ｐ）＝ＲＲ（ｐ）＊［ｄ粒子］2 （式３） ここで「ｄ粒子」とは、粒子サイズ分布に由来するエルグン粒子直径である。当
業者は、相対速度ＲＲが与えられた時間に渡って粒子床に吸着した気体の量の測
定基準であることが分かるであろう。ＳＣＲＲを定義することによって、粒子サ
イズに明らかに依存していることが説明でき、固有速度への依存に焦点を置くこ
とができる。
【００１８】 ＲＲ（ｍｍｏｌ／ｇ 秒）及びＳＣＲＲ（ｍｍｏｌ ｍｍ2／ｇ 秒）を計算 するのに必要なデータを測定する実験は、図１に示すような流量装置内で行うこ
とができる。特に、破過試験を二段階（両段階において供給気体の流量、圧力及
び温度は等しい）で行う。図１を参照してこの工程を説明する。第一の段階では
、流量計２及びライン３を通じて選択性の小さい成分であるＯ2を供給し、吸着 剤床１を飽和する。第二の段階では、空気又はＮ2及びＯ2を含む合成空気混合物
を流量計４及びライン３を通じて床１に導入する。４ポートバルブ７が空気／合
成空気供給をライン３に連結して空気／合成空気流が床１に流れ込むまで、空気
圧又は合成空気圧が外側ループ内に保持されるように、バルブ６は流量計２と連
携して運転される。第二段階における供給混合物の圧力、温度及び成分は、実際
の工程の吸着段階における圧力、温度及び成分を代表するもの（例えば１．５バ
ール、３００°Ｋ及び供給空気成分）でなければならない。モルフラックスは約
１０ｍｏｌ／ｍ2ｓであった。床１内の圧力は、吸着床の下流側に位置する制御 バルブ８によって実質的に一定に維持される。末端空間及び連結パイプの体積（
死空間）は、吸着床体積の約５％以下になるように設定されている。
【００１９】 流量及びＯ2の濃度は、Ｎ2の破過が完了するまで、流量計９及び酸素分析器１
０によって、第二段階を通じて連続的にかつ正確にモニターされる。分析器１０
への流れは、固定バルブ５を通じて一定量に維持される。第二段階において、よ
り選択的に吸着されたＮ2は、床１に既に吸着されたＯ2と置き換わる。床が空気
混合物による飽和に近付くにつれて、Ｎ2の破過は、Ｏ2濃度の減少と床からの流
出量全体の増加に反映される。パイプ及び吸着床は、供給物と同じ温度に制御さ
れた恒温槽に浸すことによって、供給物と同じ温度に保持される。
【００２０】 相対速度及びＳＣＲＲは、この試験の結果から決定される。Ｎ2の差分負荷量 （式２中に表われる）は、破過の結果を分析することにより決定される。式（２
）のｔ2−ｔ1は、試験床の出口において（酸素分析器１０を使用して）測定され
た酸素濃縮先端部から決定される。式２から計算された相対速度を、粒子径の情
報と共に式１に用いて、ＳＣＲＲを決定する。
【００２１】 ここに開示する特定の測定のために、活性化状態の試料を用いて速度データを
得た。活性状態を維持するために、乾燥したＮ2下に吸着剤を保持した。
【００２２】 上記した２段階方法が、ＲＲを得るための濃度破過曲線及びΔＮ2負荷量を得 る方法の一例であることは当業者には自明であろう。上記方法によって、実際の
工程の標本となるパイロット規模の試験における供給段階に関係した、再現可能
な数値が得られる。実験は、混合による損失や温度勾配といった、誤差の主要因
を最小化するように意図されている。
【００２３】 工業的に調製される試料状態に対応する活性状態や、平衡測定に用いる真空活
性状態に近付けるための更なる活性状態といった、様々な活性状態において試料
を試験することができることは、本発明の目的として特筆するに値する。
【００２４】 空気分離サイクルに適切な条件における吸着剤の平衡特性を特徴付けするため
に、個々の気体Ｎ2及びＯ2の吸着等温線の測定値に基づいた定義を用いる。定義
をＮＭＬ性能指数（ＮＭＬ ＦｏＭ）と称する。ＮＭＬ ＦｏＭは以下のように
定義される。 ＮＭＬ ＦｏＭ≡[ΔＮ2（Ｔ，Ｂ）]＊[αT(Ｎ2／Ｏ2)]2／[αB(Ｎ2／Ｏ2)] （式４） ここで下付きの「Ｔ」及び「Ｂ」は、それぞれ最高吸着圧及び最低吸着圧に相当
する「最高（ｔｏｐ）」及び「最低（ｂｏｔｔｏｍ）」圧力を意味する。最高圧
力及びその組成と、最低圧力及びその組成との間のΔＮ2負荷量は下記式により 与えられる。 ΔＮ2(Ｔ，Ｂ)＝[ｐT，ＸTにおけるＮ2負荷量]−[ｐB，ＸBにおけるＮ2負荷量] （式５） 最高圧力及びその組成、並びに最低圧力とその組成における分離係数はそれぞれ
、下記式によって定義される（一定温度下と仮定）。 αT（Ｎ2／Ｏ2）＝［ＸT（Ｎ2）／ＸT（Ｏ2）］／［ＹT（Ｎ2）／ＹT（Ｏ2）］ （式６） 及び αB（Ｎ2／Ｏ2）＝［ＸB（Ｎ2）／ＸB（Ｏ2）］／［ＹB（Ｎ2）／ＹB（Ｏ2）］ （式７）
【００２５】 式５、６及び７において、ＸT及びＸBは下付き文字に示される圧力における吸
着相中の指示された分子のモル分率であり、ＹT及びＹBは下付き文字に示される
圧力における気体相中の指示された分子のモル分率である。式２から得られるΔ
Ｎ2（ＹF，ＹO）と式４から得られるΔＮ2（Ｔ，Ｂ）の値は等温においてほぼ等
しい。しかし、ΔＮ2（ＹF，ＹO）は速度実験中の混合吸着データから得たもの であり、一方ΔＮ2（Ｔ，Ｂ）は純粋気体平衡データから計算したものである。
【００２６】 上記の定義から分かるように、ＮＭＬ ＦｏＭ（ｍｍｏｌ／ｇ）は３個の因子
から得られるものであり、それぞれが平衡性能に寄与している。第一の因子であ
るΔＮ2負荷量は、サイクル中で分離できるＮ2の最大量の尺度である。第二の因
子であるαTは、供給段階における選択性の尺度である。第三の因子である［αT ／αB］は、供給中の選択性に対する、再生中の選択性の有害作用を説明してい る。
【００２７】 ＮＭＬ ＦｏＭのパラメーターを計算するために必要な吸着データ−を測定す
る実験は、１０-4ｔｏｒｒ〜５００ｐｓｉａの圧力が可能な微量ばかり中で、２
５０〜３４０Ｋに制御された吸着温度及び５００℃の活性温度下に実施する。そ
の場（インシトゥー）での試料活性化の後、各純粋気体Ｎ2及びＯ2について等温
吸着データを得た。重量法を用いて、試料を１０-4ｔｏｒｒ、３５０℃で１６時
間真空活性化し、浮力効果を補正し、高圧及び低圧からのアプローチによって平
衡負荷を決定した。等温線を６ａｔｍ未満の圧力について図示した。
【００２８】 吸着データを、吸着剤の最大及び最小Ｎ2負荷量に相当する（例えばそれぞれ 「最高」及び「最低」圧力における）工程サイクル中の点において平衡に近付け
られた条件に、３ターム（ｔｅｒｍ）負荷速度相関（ＬＲＣ）を通じて変換した
。ＮＭＬ ＦｏＭに必要な混合吸着データを、混合吸着についてのＬＲＣを用い
て計算した。サイクルの「最高」圧に用いた条件は、温度＝３００Ｋ、ＰT＝１ ５０ｋＰａ、ＹT（Ｏ2）＝０．２０、ＹT（Ｎ2）＝０．８０であった。「最低」
圧の条件は、温度＝３００Ｋ、ＰT＝３５ｋＰａ、ＹT（Ｏ2）＝０．０５、ＹT（
Ｎ2）＝０．９５であった。
【００２９】 式４に必要なパラメーターを他の方法によって測定できることは、当業者には
自明であろう。
【００３０】 これら材料パラメーターの組合せは、パイロット規模のＰＳＡ（Ｏ2）工場か ら得られる回収率及び生産性（ＢＳＦの逆数）の数値に相関させることができる
。パイロット試験におけるＯ2回収率及び床寸法因子の数値は、次に、工業規模 の実施から得られる数値に相関させることができ、従って最終的には図６の一定
性能曲線に表わされる生成費用に相関させることができる。あるいは、これらの
パラメーターと同じ組合せは、相関関係を構築できるに足るデータが存在する場
合には、所与のパラメーターの組合せを示す吸着剤に相当する価格対性能比の経
歴に直接相関させることができる。
【００３１】 本発明の方法論は、これまで行われてきた吸着剤の性能改善を説明するのに用
いることもできるし、性能改善の手段を予測するのに用いることもできる。前者
の例を挙げると、ＮａＸ材料の代わりに高度に交換されたＬｉＸゼオライトを用
いて及び／又は低いＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3比（例えばＸ（２．３）ｖｓ．Ｘ（２． ５））の材料を用いて、平衡特性を改良する先行技術がある。これらの改良は図 ６に示すデータと矛盾しない（下記）。
【００３２】 収着速度の増加は、通常は圧力低下を犠牲にして粒子径を減少させるによって
達成されることが、先行技術において確認されている。本発明による教示による
と、望ましい高吸着速度を、吸着粒子の固有速度を上昇させることによって達成
することができる。従って通常の圧力低下という不備を起こすことなく工程の収
着速度を上昇させることができる。
【００３３】 表１及び２は、吸着剤の粒子径を減少させて同等のＳＣＲＲを達成させること
で生ずる圧力低下効果の大きさを示す。このような圧力低下量の増加は、処理性
能を低くするように作用し、従って増加した処理収着速度によって得られた増分
を少なくとも部分的に相殺する。ゆえに性能の向上は、吸着剤粒子径を減少させ
ることによってよりもＳＣＲＲを増加させることによって行うのが好ましい。し
かし、特定の性能指数ＦｏＭを有する与えられた材料の性能を、ＳＣＲＲを増加
させ粒子径を制御することによって向上させることもできる。本発明は、最終的
には処理サイクルに対してより大きな柔軟性を与えることによって、与えられた
吸着剤及び粒子径について、より小さな床、より小さな圧力低下、及びより短い
サイクルを提供し、更には資金と運転費用を低減することを可能にする。
【００３４】
【表１】 注：第２、３列目において、第１行目の値は実験データに由来する。第２行目以
下の値は、式３を使って算出したものである。
【００３５】
【表２】 注：圧力低下のエルグン式は以下のように表わされる。 Δｐ／Ｌ＝Ａ＋Ｂ ここで、 Ａ＝［１５０＊μ＊ν／（ｄ粒子）2］＊［（１−φ2）／φ3］ Ｂ＝［１．７５＊ρ＊ν2／ｄ粒子］＊［（１−φ）／φ3］ 式中の定数は下記の通りである。 Ｌ＝床の長さ＝１００ｃｍ μ＝３００Ｋにおける粘度＝１．８４６×１０-4ｐｏｉｓｅ ν＝先端部速度＝５０ｃｍ／秒 φ＝床空隙率＝０．３７ ρ＝３００Ｋ、１．５ａｔｍにおける気体密度＝１．７６６×１０-3ｇ／ｃｍ 3 独立変数の値は下記の通りである。 ｄ粒子＝粒子直径（ｃｍ） 従属変数の値は下記の通りである。 Δｐ＝圧力低下（ｇ／ｃｍ−ｓｅｃ２） 圧力低下（ｍｂａｒ）＝Δｐ／１０００ 式の参考文献： Ｆ．Ａ．Ｌ．Ｄｕｌｌｉｅｎ、“Ｐｏｒｏｕｓ Ｍｅｄｉａ −− Ｆｌｕｉ
ｄ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ａｎｄ Ｐｏｒｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ”、Ａｃａｄ
ｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ、ニューヨーク（１９７９）
【００３６】 空気分離工程に用いる優れた性能の吸着剤を同定する、選択する、又は達成す
る工程は、特定の吸着剤における固有の収着速度と平衡特性との関係を、上記し
た材料を用いて達成される生成物回収率や床寸法因子（ＢＳＦ）といった工程の
特徴と、相関させることを含む。工程のこうした特徴はＰＳＡ（Ｏ2）パイロッ トプラントでの実際の実験を通じて、又はモデリングを通じて決定できるという
ことは当業者には自明であろう。
【００３７】 本発明の目的を達成するために、パイロットプラントから得た性能測定値を通
じてデータを相関させる。用いられたパイロットプラントは、２個の円筒床（そ
れぞれ直径３インチ）に吸着ビーズ（８×１２メッシュ）を通常高さ６６インチ
まで充填したものである。吸着剤は活性化した状態で用いるが、その状態を維持
するために乾燥したＮ2下で取り扱われる。工場は環境温度で運転され、最高圧 力１５０ｋＰａ及び最低圧力３５ｋＰａにて、９０％Ｏ2純度の産物を生成する 。このユニットの定常状態の運転は、断熱状態よりも等温線に近く、線形流量は
１．３正規ｆｔ3／ｓ−ｆｔ2であった。
【００３８】 記録されたデータからは、９０％Ｏ2の生成純度について分離効果の２つの基 準が計算される。すなわち、（１）供給空気のＯ2回収率（％）及び（２）サイ クル運転条件で、１トン／日の量で生成物を生成する吸着剤重量（ｌｂ）として
定義されるＢＳＦ、である。
【００３９】 ２４ロットのゼオライトに基づく吸着剤についてのＳＣＲＲ及びＮＭＬ Ｆｏ
Ｍデータを図２に示した。全てのロットはＵＯＰ社（米国イリノイ州デスプレー
ンズ）から得た。類似の化学組成を有する試料のデータは、ＦｏＭによると、類
似の平衡特性を有する群に属する。示された最低値はＮａＸ（２．３）（白い三
角形）（１２％アタゲルバインダー）についてものものだった。残った試料は、
円形で表わされるＸ（２．５）、三角形で表わされるＸ（２．３）及び四角形で
表わされるＸ（２．０）という異なるＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3比を有するＬｉＸ（１ ２％アタゲルバインダー）であった。ＦｏＭ値に関する順序は、予想しないもの
であった。例えば０．５５〜０．７５のＳＣＲＲ値において、パイロット性能は
平衡特性が向上する（例えばＦｏＭが増加する）につれて向上した。
【００４０】 しかし速度特性（ＳＣＲＲ）に関してのこれら群内における順序は、製造の偏
差が原因で、類似の平衡特性を有する（例えばＦｏＭ値の間隔が狭い）試料のＳ
ＣＲＲ値が実際に２の因数で異なることを示している。さらに、これらの吸着剤
の向上した系（パイロット）性能は、増加するＳＣＲＲに相関している。この事
実は、吸着剤の固有速度と平衡特性との両方が、ＰＳＡ工程性能を向上させるた
めに考慮されるべき重要なパラメーターである、という本発明の基礎を成す前提
を支持している。
【００４１】 図３は、図２で最も良い性能を示したＳＣＲＲ及びＦｏＭ値を７つ選択したも
のである。これらの７つの試料において、正規化Ｏ2回収率の平均値（０．８９ ３±０．０１９）、正規化床寸法因子の平均値（１．２１１±０．０７４）は、
パイロットプラント性能データから計算した。残る試料については、正規化量の
対応する平均値は、回収率が０．８４０±０．０６０、床寸法因子は１．３０３
±０．１７３であった。
【００４２】 図３の２つの群におけるデータを用いて、曲線を定義した。 （ＳＣＲＲ−ｄ）＊ＦｏＭ＝ｃ （式８） この式は速度と平衡特性との関係を示している。図３の２対の点を用いて下記式
を定義した。 （ＳＣＲＲ1−ｄ）＊ＦｏＭ1＝ｃ、及び（ＳＣＲＲ2−ｄ）＊ＦｏＭ2＝ｃ これらを同時に解いて「ｄ」と「ｃ」を得た。ｄ＝０．２２は全てのデータにつ
いて保持されたが、「ｃ」の値は下に述べるように性能の差を表わした。
【００４３】 関係性が線形でないことを認識するのは重要である。例えば、図３の曲線から
、ＦｏＭ＝３及びＳＣＲＲ＝１．０の材料は、ＦｏＭ＝５及びＳＣＲＲ＝０．７
の材料が有すると予想される処理工場性能と同じ性能を有しうる。従って、速度
及び平衡は、この一定性能曲線に沿って互換性がある。
【００４４】 固有速度と平衡とのこの非線形関係は、いかなる先行文献においても議論や示
唆がなされていない。
【００４５】 図３は、ｃ＝２．２９の場合の双曲線と、性能の良い材料の７個の点を示す。
定数「ｃ」は特定の吸着剤について実際に得られたパイロットプラント性能基準
である。
【００４６】 本発明は、類似の組成を有する材料は、特定の材料の固有速度によって、全く
異なる性能を示しうるという認識に基づいている。材料の特性とパイロットプラ
ント性能との関係は、Ｏ2回収率への依存性と定数「ｃ」（即ちＳＣＲＲ及びＦ ｏＭの生成物）における床寸法因子を研究することによってより明瞭に立証する
ことができる。例えば、正規化Ｏ2回収率の√（ＳＣＲＲ＊ＦｏＭ）への依存度 を、図４に例証した。
【００４７】 ［ＳＣＲＲ＊ＦｏＭ］の値の増加に伴う正規化Ｏ2回収率の増加が、明白に示 されている。正規化床寸法因子の依存度（生産性の逆関数）を、√（ＳＣＲＲ＊
ＦｏＭ）について図５に示した。この図は［ＳＣＲＲ＊ＦｏＭ］の値の増加に伴
って正規化床寸法因子が減少することを明確に示している。これらの図に示され
た動作は、式８及び図６における関係を強力に支持している。
【００４８】 図面のグラフに実証された関係の詳細は、特定のＰＳＡプラント条件（例えば
温度、最高及び最低圧力及び供給成分、並びに床寸法及び形状、サイクル段階及
び時間、及び気体流）に依存する。ここで観察された一般的な傾向は、他の場合
にも保持されるが、数値は変化しうる。
【００４９】 図２及び式８によって示唆される曲線族は、パイロット性能と産業上の実施と
の関係を用いて、ＰＳＡ（Ｏ2）についてパイロット性能から相対的生産コスト に変換することができる。その結果得られる産業上の性能と材料特性との関係は
、サイクル条件の詳細からは比較的に独立している。
【００５０】 図６から明らかなように、より小さな平衡特性（例えばより小さなＮＭＬ Ｆ
ｏＭ）を有するが高いＳＣＲＲを有する材料は、より大きな平衡特性（例えばよ
り大きなＮＭＬ ＦｏＭ）を有するが低いＳＣＲＲを有する材料と同じ性能を有
しうる。
【００５１】 図６において、曲線の式は「ｃ」の値においてのみ異なる。上記したように、
それぞれ異なる「ｃ」と有する各曲線は、一定の全体的性能を表わす。「ｃ」が
増加するにつれて、増加した回収率及び／又は減少したＢＳＦが少なくとも原因
となって、全体的な生産コストは減少する。本発明の目的を達成するために、＞
２．５の値を有する材料が好ましく、＞５の値を有する材料がより好ましく、＞
８の値を有する材料が更により好ましく、＞１０の値を有する材料が更により好
ましく、＞１１の値を有する材料が最も好ましい。。
【００５２】 図６のデータは以下の通りである。 ＮａＸ及びＬｉＸ（２．５）、並びに試料１〜５は全て１２％アタゲルバイン
ダーを含む。
【００５３】 図６に示されたＮＭＬ ＦｏＭとＳＣＲＲと性能との関係性は、パイロット試
験に用いられた吸着剤床に直接適用される。関係性は床の深さ、吸着剤粒子径、
及び気体流量に影響される。試験においては、床の深さを６６インチ、エルグン
粒子径を平均１．９ｍｍとした。流量は１．３正規ｆｔ3／ｓ−ｆｔ2であった。
これが基本の場合である。別の条件では、ＳＣＲＲの値はおおまかには下記式に
よって与えられる。 ＳＣＲＲA＝ＳＣＲＲB＊（６６／ＺA）＊（ＤPA／１．９）2＊（ｕA／１．３） （式９） ここで、ＳＣＲＲAは別条件の場合における固有速度であり、 ＳＣＲＲBは基本の場合における固有速度であり、 ＺAは別条件の場合における床の深さ（インチ）であり、 ｕAは正規ｆｔ3／ｓ−ｆｔ2の流量であり、そして ＤPAは別条件の場合におけるエルグン直径（ｍｍ）である。
【００５４】 別条件の場合において、図６に示すように所与のＮＭＬ ＦｏＭで同じ性能を
達成するために、図６のＳＣＲＲBの値を用いて式９から計算したＳＣＲＲAの値
を用いなければならない。当業者は更に圧力低下の効果を考慮に入れるであろう
。
【００５５】 速度と平衡特性の関係を （ＳＣＲＲ−０．２２）＊ＦｏＭ＝ｃ と定義したが、ここから明らかなように、吸着剤は幾種類かの方法で改良するこ
とができる。好ましい方法としては、吸着剤（即ちゼオライト又はゼオライト状
結晶）を改変する方法が挙げられる。この成分が吸着を制御するので、（１）Δ
Ｎ2負荷量、（２）供給に対するαT、（３）再生に対する比［αT／αB］、とい
うＮＭＬ ＦｏＭを構成する因子のうち１個以上を増加させることによって、平
衡特性を向上させることができる。
【００５６】 向上した固有速度は、下に述べるように、特定の式及び／又は吸着剤処理を操
作することによって達成することができる。こうした製造方法は、吸着剤の結晶
間気体移動用孔（総量、孔サイズ分布、孔の長さ及び孔のくねり）を改変させる
ことを含んでいると考えられるが、この理論に拘泥されることは意図しない。
【００５７】 このような式及び／又は方法の例としては、バインダーの容積と種類を変えた
もの、バインダーの苛性消化、選択された寸法・濃度及び組成を有する繊維の包
入（inclusion）及びそれに続く燃焼が挙げられる。
【００５８】 得られるＳＣＲＲが、上記パラメーターに従って生成されなかった場合に比べ
て有意に大きくなるように、上記した方法を組込んで吸着剤は生成されてきた。
更にそのような増加は、多孔性を従来の吸着剤について望ましい範囲に保持しな
がら達成されてきた。実際、上記した方法及び式、特に苛性消化は、ＳＣＲＲを
増加させる一方で多孔性を減少させる。上記についての特定のパラメーターは、
同じ者に譲渡されている共出願Ｄ−２０，６５８（Ｃｈａｏ）に記載があるが、
ここに参照して説明に代える。
【００５９】 本発明の実施に用いることのできる材料として、下記実施例による９５％置換
ＬｉＸ（２．０）ゼオライトが挙げられるが、これに限定されるものではない。
この材料は、図６において試料６として同定されている。
【００６０】 （実施例） 化学結合した生成物を調製するために、２６４０ｇ（乾燥重量）の乾燥しふる
い分けしたＮａＫＸ（２．０）及び３６０ｇ（乾燥重量）のカオリンを、シンプ
ソン混合粉砕器で混合した。１０ｍｌ／分の速度でポンプから水を１５分間注入
し、次いで４ｍｌ／分で４０分間注入した。混合物を更に２０分間混練してから
、ノータ混合器（Ｈｏｓｏｋａｗａ Ｍｉｃｒｏｎ ＤＢＹ−１０Ｒ）に移して
ドウ状からビーズ状に変化させた。焼成する前に、ビーズを一晩空気乾燥した。
乾燥空気パージのオーブン内でビーズを薄い床形にして焼成した。２時間で温度
を６００℃に上げ、６００℃に２時間保持した。焼成したビーズを冷却し、ふる
いにかけた。
【００６１】 苛性消化性材料として、１８６１．８ｇの６×１６メッシュＮａＫＸ（２．０
）ビーズを、下記のように調製した消化液で処理した。まず、３６０ｇのＮａＯ
Ｈ及び２５１．１ｇのＫＯＨを７３８６ｇの水に溶解した。次に、３２０ｍｌの
「犠牲」となる、未消化のビーズを溶液に添加し、攪拌しながら９０℃に２時間
加熱した。混合物を沈降させたのち、６３９７．７ｇの上澄液を回収した。この
液体に１４７７．２ｍｌの水、７２．０ｇのＮａＯＨ及び５０．２ｇのＫＯＨを
添加し、失われた苛性を補給した。未消化のビーズを２個のステンレススチール
製カラム（直径３インチ）に補填した。消化液を共通の貯蔵器からポンプで引き
出し、カラムに３０ｍｌ／分、８８℃で２６時間通過させた。次いで各カラム中
のビーズを８８℃で、まず４０リットルのＮａＯＨ溶液（ｐＨ＝１２）で、次い
で３０リットルのＮａＯＨ溶液（ｐＨ＝８．５）で洗浄した。最後に、消化され
た生成物を空気乾燥してスクリーンした。
【００６２】 Ｌｉイオン交換生成物を、下記のように調製した。６９４．５ｇ（乾燥重量）
の８×１２メッシュＮａＫＸ（２．０）苛性消化ビーズを加熱したガラスカラム
（直径３インチ）に充填した。イオン交換溶液を９０℃に予熱して脱気し、カラ
ム下部から１５ｍｌ／分で約２４時間カラム内を循環させた。交換溶液は２１６
２ｇのＬｉＣｌを８０リットルの蒸留水に溶解し、ＬｉＯＨ溶液を添加してｐＨ
を９に調節することによって調製した。一般的な、１０〜１２倍の理論量のＬi が用いられた。交換の後、ｐＨ＝９（ＬｉＯＨにより調節）の予熱された蒸留水
を３０リットル用いて、ポンプにより６０ｍｌ／分の量でビーズを洗浄した。次
いで洗浄した生成物を空気乾燥した。
【００６３】 苛性消化したＬｉＸ（２．０）ビーズ試料を、オイル拡散ポンプ及び液体窒素
トラップを備えた真空系で活性化した。試料を１０時間で約４５０℃に加熱し、
４５０℃に約６時間保持した。活性化試料を、上記した吸着速度測定装置内で試
験した。材料は下記の特性を有していた。 平均ビーズ直径：２．００１ｍｍ 嵩密度：０．５６０ｇ／ｃｍ3 相対速度：０．３２７ｍｍｏｌ／ｇ−ｓ ＳＣＲＲ：２．３７１ｍｍｏｌ−ｍｍ2／ｇ−ｓ ＮＭＬ ＦｏＭ（３００Ｋ）：５．５７ｍｍｏｌ／ｇ
【００６４】 先行技術には、吸着剤の平衡と速度特性との間に関係性が存在するという事実
についての記載がないということは、特筆するに値する。
【００６５】 本発明を、主要吸着域において様々な配置状態で吸着剤を用いて（例えば様々
な種類の吸着剤又は同じ種類で異なる吸着及び／又は物理特性を有する吸着剤を
層及び混合物の形で用いて）実施することができる、ということも明白である。
例えば、本発明において考慮されている速度向上を、Ａｃｋｌｅｙ（同時係属出
願ＳＮ０８／８３７，４１１）、Ｎｏｔａｒｏ他（ＵＳＰ５，６７４，３１１）
及びＷａｔｓｏｎ他（ＵＳＰ５，５２９，６１０）に示唆されている層状床に適
用することができる。
【００６６】 上記したように、本発明は当分野において重要な利点を提供する。先行技術が
主に負荷量（総Ｎ2容量）、ΔＮ2負荷量（作業能率）及び吸着選択性といった平
衡特性に焦点を置いていたのに対し、本発明は収着速度及び、収着速度と平衡特
性との関係を考慮している。
【００６７】 本発明にかかる全ての概念は、一般に工程条件全域（例えば温度、圧力、圧力
比、供給速度等）に適用される。最大処理性能を確保するためには、これらの概
念を適用する前に、対象となる処理条件における吸着剤の速度特性の数値を求め
ることだけが必要である。同様にこれらの概念は、準大気圧（ＶＳＡ）、トラン
ス（trans-）大気圧（ＶＰＳＡ）又は過（super-）大気圧（ＰＳＡ）を用いた単
一床にも複数床にも用いることができる。ここに述べた速度増加の概念は、特定
の吸着器形状に限定されるものではなく、軸流、放射状流、横越流等の吸着器に
効果的に適用することができる。吸着剤は吸着器容器内に拘束してもよいし、拘
束しなくてもよい。
【００６８】 本発明の特定の特徴を１以上の図に示したが便宜上のものであり、これらの特
徴は、本発明に従って他の特徴と組合せてもよい。当業者は請求の範囲に含まれ
ることを企図した他の態様が可能であることを理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 吸着剤の固有吸着速度を測定するのに用いる装置の概略図である。
【図２】 Ｘ型ゼオライトに基づく吸着剤についてのＳＣＲＲ対ＮＭＬ ＦｏＭデータの
グラフである。
【図３】 図２の物質１〜７についてのＳＣＲＲｖｓ．ＮＭＬ ＦｏＭデータのグラフ及
び曲線である。
【図４】 正規化Ｏ2回収率対［（ＳＣＲＲ）＊（ＮＭＬ ＦｏＭ）］0.5のグラフである
。
【図５】 正規化ＢＳＦ対［（ＳＣＲＲ）＊（ＮＭＬ ＦｏＭ）］0.5のグラフである。
【図６】 ＳＣＲＲｖｓ．ＮＭＬ ＦｏＭのプロット及び一定相対ＰＳＡ生成費用曲線で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，Ｈ Ｕ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ， ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，Ｎ Ｚ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ Ｆターム(参考） 4D012 CA05 CA06 CB16 CD07 CE02 CE03 CF01 CF03 CF04 CF10 CG01

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 窒素を含有する供給気体から窒素を分離する方法であって、 Ａゼオライト、Ｙゼオライト、ＮａＸ、混合カチオンＸゼオライト、斜方沸石
    、モルデン沸石、シャプチロ沸石、シリカ−アルミナ、アルミナ、シリカ、珪酸
    チタン、燐酸塩、及びこれらの混合物からなる群より選ばれてなり、窒素に対し
    て平衡選択性を有し、且つ下記の双曲線関数 （ＳＣＲＲ−０．２２）＊ＮＭＬ ＦｏＭ≧２．５ [ここで ＳＣＲＲ＝ＲＲ＊（ｄ粒子）2； ＲＲ＝ΔＮ2（ＹF，ＹO）／（ｔ2−ｔ1）； ΔＮ2（ＹF，ＹO）＝［ｐ，ＹFにおけるＮ2負荷量］−［ｐ，ＹOにおけるＮ 2 負荷量］ （３００Ｋ温度下）； ＹF、ＹO、Ｙ2及びＹ1は気体相中のモル分率であり、ｔ2及びｔ1はそれぞれ
    濃縮先端部におけるＹ2及びＹ1に対応する時間である； ｄ粒子＝吸着剤粒子のエルグン直径； ＮＭＬ ＦｏＭ＝［ΔＮ2（Ｔ，Ｂ）］＊［αT(Ｎ2／Ｏ2)］2／［αB(Ｎ2／
    Ｏ2)］ （３００Ｋ温度下で測定）； ΔＮ2(Ｔ，Ｂ)＝［ｐT，ＸTにおけるＮ2負荷量］−［ｐB，ＸBにおけるＮ2 負荷量］； αT（Ｎ2／Ｏ2）＝[ＸT（Ｎ2）／ＸT（Ｏ2）]／[ＹT（Ｎ2）／ＹT（Ｏ2）]; αB（Ｎ2／Ｏ2）＝[ＸB（Ｎ2）／ＸB（Ｏ2）]／[ＹB（Ｎ2）／ＹB（Ｏ2）]; 下付きのＴは最高吸着圧を示し、Ｂは最低吸着圧を示し； ＸT及びＸBは下付き文字に示される圧力における吸着相中の指示された分子
    のモル分率であり； ＹT及びＹBは下付き文字に示される圧力における気体相中の指示された分子の
    モル分率である］、 によって定義される特性を有する吸着剤を有する吸着域において、前記吸着剤に
    前記気体を接触させて、窒素を該吸着剤上に吸着させる分離方法。
  2. 【請求項２】 以下のパラメーター：ΔＮ2負荷量、供給に対するαT、及び
    再生に対する比［αT／αB］のうち、少なくとも１個を増加させることによって
    、ＮＭＬ ＦｏＭが増加することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 該吸着剤が、Ｌｉ+と、アルカリ金属又はアルカリ土類金属 又はその両方とを含むＸゼオライトであることを特徴とする、請求項１に記載の
    方法。
  4. 【請求項４】 該吸着剤のＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3比が５．０以下であることを 特徴とする、請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 該吸着剤のＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3比が２．５以下であることを 特徴とする、請求項３に記載の方法。
  6. 【請求項６】 該吸着域が、該供給気体の流れに対して軸状、放射状又は横
    越状であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  7. 【請求項７】 該吸着域が、２種以上の吸着剤を包含することを特徴とする
    、請求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 該２種以上の吸着剤が、異なる層に存在することを特徴とす
    る、請求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】 該２種以上の吸着剤が、単層または１個以上の層内で混合さ
    れていることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 Ａゼオライト、Ｙゼオライト、ＮａＸ、混合カチオンＸゼ
    オライト、斜方沸石、モルデン沸石、シャプチロ沸石、シリカ−アルミナ、アル
    ミナ、シリカ、珪酸チタン、燐酸塩、及びこれらの混合物からなる群より吸着剤
    から、下記の双曲線関数によって定義される特性、 （ＳＣＲＲ−０．２２）＊ＮＭＬ ＦｏＭ≧２．５ [ここで ＳＣＲＲ＝ＲＲ＊（ｄ粒子）2； ＲＲ＝ΔＮ2（ＹF，ＹO）／（ｔ2−ｔ1）； ΔＮ2（ＹF，ＹO）＝［ｐ，ＹFにおけるＮ2負荷量］−［ｐ，ＹOにおけるＮ 2 負荷量］ （３００Ｋ温度下）； ＹF、ＹO、Ｙ2及びＹ1は気体相中のモル分率であり、ｔ2及びｔ1はそれぞれ
    濃縮先端部におけるＹ2及びＹ1に対応する時間である； ｄ粒子＝吸着剤粒子のエルグン直径； ＮＭＬ ＦｏＭ＝［ΔＮ2（Ｔ，Ｂ）］＊［αT(Ｎ2／Ｏ2)］2／［αB(Ｎ2／
    Ｏ2)］ （３００Ｋ温度下で測定）； ΔＮ2(Ｔ，Ｂ)＝［ｐT，ＸTにおけるＮ2負荷量］−［ｐB，ＸBにおけるＮ2 負荷量］； αT（Ｎ2／Ｏ2）＝[ＸT（Ｎ2）／ＸT（Ｏ2）]／[ＹT（Ｎ2）／ＹT（Ｏ2）]; αB（Ｎ2／Ｏ2）＝[ＸB（Ｎ2）／ＸB（Ｏ2）]／[ＹB（Ｎ2）／ＹB（Ｏ2）]; Ｔは最高吸着圧を示し、Ｂは最低吸着圧を示し； ＸT及びＸBは下付き文字に示される圧力における吸着相中の指示された分子
    のモル分率であり； ＹT及びＹBは下付き文字に示される圧力における気体相中の指示された分子の
    モル分率である］ を有する吸着剤を選択することよりなる、窒素含有気体からの窒素分離に用い
    る吸着剤の選択方法。
  11. 【請求項１１】 以下のパラメーター：ΔＮ2負荷量、供給に対するαT、及
    び再生に対する比［αT／αB］のうち、少なくとも１個を増加させることによっ
    て、ＮＭＬ ＦｏＭが増加することを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 該吸着剤が、Ｌｉ+と、アルカリ金属又はアルカリ土類金 属又はその両方とを含むゼオライトであることを特徴とする、請求項１０に記載
    の方法。
  13. 【請求項１３】 該吸着剤のＳｉ／Ａｌ比が５．０以下であることを特徴と
    する、請求項１０に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 該吸着剤のＳｉ／Ａｌ比が２．５以下であることを特徴と
    する、請求項１０に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 空気から酸素を生成する方法であって、 吸着域において、窒素に対して平衡選択性を有する吸着剤に空気を接触させて
    、窒素を該吸着剤上に吸着させる ［ここで該吸着域は、吸着剤吸着容量に相関している固有速度を有する平衡選
    択性吸着剤を包含する］ 段階を含む方法。
  16. 【請求項１６】 ａ）所与の吸着剤のＮＭＬ ＦｏＭ平衡特性を測定し； ｂ）下記式からＳＣＲＲの最小値を計算し （ＳＣＲＲ−０．２２）＊ＮＭＬ ＦｏＭ≧２．５ ［ここで ＳＣＲＲ＝ＲＲ＊（ｄ粒子）2； ＲＲ＝ΔＮ2（ＹF，ＹO）／（ｔ2−ｔ1）； ＮＭＬ ＦｏＭ＝[ΔＮ2（Ｔ，Ｂ）]＊[αT(Ｎ2／Ｏ2)]2／[αB(Ｎ2／Ｏ2)] （３００Ｋ温度下で測定）； ΔＮ2(Ｔ，Ｂ)＝［ｐT，ＸTにおけるＮ2負荷量］−［ｐB，ＸBにおけるＮ2 負荷量］； αB（Ｎ2／Ｏ2）＝[ＸB（Ｎ2）／ＸB（Ｏ2）]／[ＹB（Ｎ2）／ＹB（Ｏ2）]; αT（Ｎ2／Ｏ2）＝[ＸT（Ｎ2）／ＸT（Ｏ2）]／[ＹT（Ｎ2）／ＹT（Ｏ2）]; ＹF、ＹO、Ｙ2及びＹ1は気体相中のモル分率であり、ｔ2及びｔ1はそれぞれ
    濃縮先端部におけるＹ2及びＹ1に対応する時間である； ｄ粒子＝吸着剤粒子のエルグン直径； Ｔは最高吸着圧を示し、Ｂは最低吸着圧を示し； ＸT及びＸBは下付き文字に示される圧力における吸着相中の指示された分子
    のモル分率であり； ＹT及びＹBは下付き文字に示される圧力における気体相中の指示された分子の
    モル分率である］；そして ｃ）ＳＣＲＲを変える形態を前記の吸着剤に持たせるように、吸着剤の合成状態
    を改変することによって、該ＳＣＲＲ最小値以上のＳＣＲＲ測定値を有する吸着
    剤を調製する 段階を含む、所与の吸着剤の性能を向上させる方法。
  17. 【請求項１７】 被吸着性材料が吸着剤によって吸着される速度を測定する
    装置であって、 ａ）吸着床； ｂ）酸素源、及び該酸素を該吸着庄に供給する手段； ｃ）空気又はＮ2及びＯ2のみからなる合成空気混合物源、並びに該酸素を吸着庄
    に供給する手段； ｄ）酸素濃度測定用としての、該吸着庄の下流に位置する酸素分析器；及び ｅ）酸素流量測定用としての、該吸着庄の下流に位置する流量計 を備えた吸着速度測定装置。
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