JP3169647B2 - プレッシャースイング式吸着方法および吸着装置 - Google Patents

プレッシャースイング式吸着方法および吸着装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明はプレッシャースイング式吸着方法
（ＰＳＡ）技術を用いるガスの分離と精製とに関する。
【０００２】ＰＳＡプロセスは通常、適当な吸着剤物質
の床を用いてあるガス状成分の吸着と脱着を交互に行う
ことによって、運転される。吸着剤床を含む容器がガス
状供給混合物によって加圧され、供給ガス中のある成分
が床物質に吸着され、これは残りのガス混合物が生成物
として取り出されるときに保持される。取り出された生
成混合物は、供給混合物と床物質の性質とに依存して、
１種以上の特定ガスで富化されている。次に、床は、通
常は周囲に排気した後パージガスでパージすることによ
って再生され、それによって、保持された成分を脱着
し、新たな吸着−脱着サイクルのための床を用意する。
ＰＳＡプロセスの収率は、ＰＳＡ生成物中の特定ガスの
量対供給物質中の特定ガスの量の比として定義される。
シーブ比生成量（sieve specific product）と呼ばれる
吸着剤物質の生産性は、単位時間当り生成したガスの量
を吸着剤物質の量で除した値である。
【０００３】慣用的なＰＳＡプロセスにおいては、床は
典型的に、生成物として予め取り出されたガスの一部分
でパージされる。従って、床中の不純物のレベルはＰＳ
Ａ生成物自体の不純物のレベルよりも低くなることはな
い。これは、床が再生される程度を限定する、すなわち
吸着剤物質の収率と生産性とを限定することになる。
【０００４】ＢＯＣリミテッド（ＢＯＣ Limited）の英
国特許第１,５８６,９６１号は酸素ＰＳＡプロセスを開
示し、これにおいてはＰＳＡ生成物を極低温分離して高
純度酸素と窒素廃ガスとを生成する。窒素廃ガスはＰＳ
Ａ生成物よりも低い酸素濃度を有し、これは吸着剤床を
パージするのに用いられる。
【０００５】本発明はより完全な再生、すなわち一種以
上の特定ガスの高い収率及び吸着剤物質の高い生産性を
可能にする改良されたプレッシャースイング式方法と装
置に関する。この改良は、より完全に脱着された床は次
の吸着工程のための高い吸着容量を有することから得ら
れる。
【０００６】本発明の一態様は、特定ガスを得るための
ＰＳＡ吸着方法であって、前記特定ガス以外のガスを吸
着する吸着剤を含む容器を加圧し、生成を行い、パージ
を行い、そして排気する工程によってＰＳＡ生成ガスを
得るタイプの方法において、前記ＰＳＡ生成ガスで前記
吸着剤をパージし、次いで前記ＰＳＡ生成ガスにおける
よりも前記特定ガスの濃度が高いパージガスで前記吸着
剤をパージすることを特徴とする方法である。
【０００７】本発明の第二の態様は、特定ガスを得るた
めのプレッシャースイング式吸着装置であって、容器、
この容器内の吸着剤、容器からＰＳＡ生成ガスを取り出
すための手段、吸着剤をＰＳＡ生成ガスでパージするた
めの手段、および吸着剤をパージガスでパージするため
の手段を有する装置において、ＰＳＡ生成ガスにおける
よりも特定ガスの濃度が高いパージガスの供給源を含め
る改良を施した装置である。
【０００８】プロセスの全体に依存して、高純度パージ
ガスの様々な供給源を用いることができる。このガスは
例えば接触分離または極低温分離によって得られる精製
されたＰＳＡ生成ガスである。あるいは、このガスは例
えば液化ガスの貯蔵タンクのような外部供給源から得る
こともできる。
【０００９】図１は本発明によるプレッシャースイング
式吸着によるガス混合物の分離装置を示す概略図であ
る。
【００１０】図２は慣用のＰＳＡプロセスと本発明によ
るＰＳＡプロセスについての再生終了時の吸着剤容器内
の濃度プロフィルを比較したグラフである。
【００１１】慣用のＰＳＡプロセスは通常、床内で吸着
と再生を循環式に交互に行うことによって操作される。
二床ＰＳＡ系では、各床が加圧、生成、均圧、排気、パ
ージ、および均圧の工程を連続的に行い、一つの床が加
圧と生成を行う間に他の床が排気され、パージされる。
【００１２】図１に示した二床ＰＳＡ装置では、分離す
べき成分を含む供給ガスをライン２を介して圧縮機４に
通す。ライン６の圧縮ガスを冷却器／水分離器８に通
し、そこで圧縮ガスの温度を下げ、冷却ガス中に含まれ
る全ての液体水を除去する。ライン１０において冷却器
／水分離器８を出るガスは供給物緩衝器（feed buffe
r）１２に入り、次に管状マニホールド１４に送られ
る。マニホールド１４のガスは開放弁１６と管状マニホ
ールド２０とを介して吸着剤３６を含む容器３２または
開放弁１８と管状マニホールド２２とを介して吸着剤３
８を含む容器３４のいずれかに、二つの容器のいずれが
生成の準備ができたかに依存して送られる。
【００１３】容器３２を生成に用いる場合には、床の出
口側の弁４４、４８および５２を閉じたままで床の入口
側の弁１６を開くことによって、この容器を最初に加圧
する。分離すべきガス混合物はマニホールド２０を介し
て容器３２に入る。生成工程のために、弁５２を開き、
一種以上の特定ガスを含んでいて、望ましくない成分を
本質的に含まない分離されたガス混合物は、マニホール
ド４０、開放弁５２、およびマニホールド５４を介して
生成物受け器５８に送られ、ガス混合物から分離される
成分は容器３２内に含まれる吸着剤３６に保持される。
生成物受け器５８内の生成物はライン６０から取り出さ
れ、さらに処理されるために下流に送られるか、または
そのまま用いられる。
【００１４】容器３２を加圧と生成に用いている間に、
容器３４を排気とパージによって再生する。この目的の
ために、最初に容器３４をマニホールド２２、開放弁３
０、およびマニホールド２６を介して排気し、その圧力
を大気圧近くまで減じる。任意に、マニホールド２６に
結合した真空ポンプ（図示せず）によって容器３４を排
気することができる。排気後に、容器３４を低圧パージ
ガスによってパージし、これは典型的には、生成物受け
器５８からマニホールド６０、開放弁６２、および管状
マニホールド６４を介して供給される。パージガスはマ
ニホールド４６と開放弁５０を通って、マニホールド４
２から容器３４の頂部に入る。パージガスが容器３４を
通過する間に、吸着剤３８に予め吸着された望ましくな
い成分は脱着される。これらの成分を含むパージガスは
マニホールド２２と開放弁３０を介してマニホールド２
６に送られる。排気工程の場合と同様に、この場合にも
マニホールド２６において真空ポンプを用いて、真空下
でパージして、追加の再生を行うことができる。
【００１５】容器３２の生成工程と容器３４のパージ工
程の終了時に、マニホールド４０と４２に結合する弁４
４とマニホールド２０と２２に結合する弁２４を開くこ
とによって、容器３２と３４の圧力を等しくする。均圧
工程の終了後に、容器３２は容器３４について説明した
ような排気工程とパージ工程を受け、容器３４は容器３
２について説明したような加圧工程と生成工程を受け
る。容器３２をマニホールド２０、開放弁２８、および
マニホールド２６を介して排気する。容器３２をパージ
するために、典型的には生成物受け器５８からのパージ
ガスがマニホールド６０、開放弁６２、マニホールド６
４、マニホールド４６、開放弁４８、およびマニホール
ド４０を介して容器３２に通され、マニホールド２０、
開放弁２８、およびマニホールド２６を介して容器３２
から出る。容器３４の加圧のために、弁４４、５０、お
よび５６を閉じたままで弁１８を開く。容器３４を用い
る生成のために、分離されたガス混合物は容器を出て、
マニホールド４２、開放弁５６、およびマニホールド５
４を介して生成物受け器５８に送られる。容器３４内の
吸着剤３８は容器３２内の吸着剤３６と同じである。
【００１６】容器３４の生成工程と容器３２のパージ工
程の終了後に、上述したように弁４４と２４を開くこと
によって容器３２と３４の圧力を等しくする。この工程
の後、容器３２の加圧と生成、および容器３４の排気と
パージによる再生によって開始する全サイクルを繰り返
す。このようにして、プロセスを連続的に操作すること
ができる。
【００１７】これまでに述べた方法と装置は慣用のもの
である。本発明と先行技術との主要な差異は、ＰＳＡ生
成物自体よりも高濃度の特定ガスを含むパージガスの使
用である。プロセスの全体に依存して、高純度ガスの様
々な供給源を用いることができる。
【００１８】第一に、ガス精製装置７０を生成物受け器
５８から下流に設けることができる。精製装置は例えば
極低温分離器または接触転化器であり、マニホールド６
０を出る生成ガスをライン７４の高純度生成物とライン
７２の廃棄物に転化させる。高純度生成物の一部を開放
弁６６を介してパージマニホールド６４との接点６８に
戻す。
【００１９】あるいは、高純度ガスの供給源７６を弁７
８を介して接点６８に接続することができる。供給源７
６は、気化装置と、例えばＰＳＡプロセスの装置故障が
起きた場合に間断ない供給を保証するためにしばしば備
えられるような液化ガスの貯蔵タンクもしくは溜めとを
含みうる。このような貯蔵タンクからの通常の蒸発を利
用して、高純度パージガスの一部または全てを供給する
ことができる。気化装置は必要に応じて追加のパージガ
スを供給することができる。
【００２０】本発明と先行技術プロセスとの間の差異は
プロセスサイクル全体を比較することによってさらに良
く理解される。先行技術の方法を用いた二床プロセスの
典型的なサイクルの全体を下の表Ｉに記載する。
【００２１】 表Ｉ 慣用の二床ＰＳＡサイクル 工程 弁開放 時間（秒） ａ．容器３２の加圧、容器３４の １６、３０ １０ 大気への排気 ｂ．容器３２による生成、容器３４の １６、３０、５２ １０ 大気への排気 ｃ．容器３２による生成、生成物受け器 １６、３０、５０、 ９６ ５８からの容器３４のパージ ５２、６２ ｄ．容器３２と３４の均圧 ２４、４４ ４ ｅ．容器３４の加圧、容器３２の １８、２８ １０ 大気への排気 ｆ．容器３４による生成、容器３２の １８、２８、５６ １０ 大気への排気 ｇ．容器３４による生成、生成物受け器 １８、２８、４８、 ９６ ５８からの容器３２のパージ ５６、６２ ｈ．容器３２と３４の均圧 ２４、４４ ４ 合計 ４.０分間 表Ｉのプロセスでは、工程ｃとｇに用いるパージガス
は、弁６２を開いて生成物受け器５８から取り出し、こ
のパージガスをマニホールド６４に送る。
【００２２】本発明の主題である高純度パージを含む改
良されたプロセスの典型的なサイクルを下の表IIに記載
する。
【００２３】 表II 高純度パージガスを用いる改良されたＰＳＡサイクル 工程 弁開放 時間（秒） ａ． 容器３２の加圧、容器３４の １６、３０ １０ 大気への排気 ｂ． 容器３２による生成、容器３４の １６、３０、５２ １０ 大気への排気 ｃ1．容器３２による生成、生成物受け器 １６、３０、５０、 ７６ ５８からの容器３４のパージ ５２、６２ ｃ2．容器３２による生成、供給源７６から １６、３０、５０、 ２０ の高純度パージガスによる容器３４の ５２、７８ パージ ｄ． 容器３２と３４の均圧 ２４、４４ ４ ｅ． 容器３４の加圧、容器３２の １８、２８ １０ 大気への排気 ｆ． 容器３４による生成、容器３２の １８、２８、５６ １０ 大気への排気 ｇ1．容器３４による生成、生成物受け器 １８、２８、４８、 ７６ ５８からの容器３２のパージ ５６、６２ ｇ2．容器３４による生成、供給源７６から １８、２８、４８、 ２０ の高純度パージガスによる容器３２の ５６、７８ パージ ｈ． 容器３２と３４の均圧 ２４、４４ ４ 合計 ４.０分間 表IIのサイクルでは、パージ工程を二段階に分けた。第
１段階パージ（工程ｃ1またはｇ1）は表Ｉの慣用のＰＳ
Ａプロセスと同じである。第２段階パージ（工程ｃ2ま
たはｇ2）は生成物受け器５８から直接得られるよりも
高純度のパージガスを用いる。供給源７６からの高純度
パージガスは開放弁７８を通って接点６８と管状マニホ
ールド６４に入る。この高純度パージの工程中に、生成
物受け器５８からのガスの流れが阻止されるように、弁
６２は閉じたままであることが好ましい。
【００２４】本発明の改良の可能な説明は、入口から出
口端部まで吸着床に沿った吸着質濃度の予想される変化
の考察から理解される。図２はパージ工程の終了時の二
つの典型的な吸着質濃度を説明する。曲線２Ａはパージ
にＰＳＡ生成物のみを用いる場合を説明する。吸着質濃
度は入口におけるＸeから出口におけるＸpまで低下す
る。曲線２Ｂはパージガスの一部がＰＳＡ生成物よりも
高純度を有する場合を説明する。ＰＳＡ容器の出口端部
はより完全に再生されるので、吸着質濃度はＸeから、
Ｘpよりも低いＸoまで低下する。より完全なパージは、
吸着質濃度がＸp未満である長さ８０の領域を生じさ
せ、床が各吸着サイクルに対して高い吸着容量を有する
のでＰＳＡプロセス性能を改善する。
【００２５】ＰＳＡプロセスに用いる操作条件と吸着剤
は、分離されるガス混合物と所望の最終生成物に依存す
る。
【００２６】酸素富化生成物（９０〜９５％酸素）を製
造する空気分離のためには、供給物は典型的に１１０〜
２７６ｋＰａ（１６〜４０psia）の圧力下にあり、排気
工程とパージ工程は２８ｋＰａ（４psia）〜大気圧の圧
力において実施される。商業的に入手可能なＡ型もしく
はＸ型のゼオライトが吸着剤として用いられる。窒素富
化生成物（９５〜９９.９９％窒素）を製造する空気分
離のためには、供給物は典型的に２７６〜１０３４ｋＰ
ａ（４０〜１５０psia）の圧力下にあり、排気工程とパ
ージ工程は２８ｋＰａ（４psia）〜大気圧の圧力におい
て実施される。ドイツのベルグベルクスフェルバンド社
（Bergwerksverband GmbH）、日本のクラレ化学、およ
び米国のカルゴン・コーポレーション（Calgon Corpora
tion）によって製造される炭素モレキュラーシーブが、
窒素富化のための吸着剤として典型的に用いられる。多
くの場合に、分離されるガス混合物は分離の前に乾燥を
必要とし、このために例えばシリカゲルまたは活性アル
ミナのような吸着剤を同じ容器内もしくは別の容器内で
用いることができる。
【００２７】様々な商業的なＰＳＡプロセスに用いられ
る吸着剤のリストはケラー（Keller）によって与えられ
ている（「工業的ガス分離（Industrial Gas Separatio
n）」、T. E. Whyte著、C. M. YonおよびE. H. Wagener
編集、ACS Symp. Ser. no.223、ACS、Washington 198
3、p.148）。大抵のＰＳＡプロセスは周囲温度に近い温
度において操作されるが、周囲温度よりも高いかまたは
低い温度で操作されるＰＳＡプロセスも先行技術で公知
である。水素を分離するプロセスのような幾つかのＰＳ
Ａプロセスは、４.２ＭＰａ（６００psia）程度の圧力
において操作される。
【００２８】ＰＳＡ生成物は、しばしばさらに処理され
て、高純度生成物を形成する。一例として、０.１〜１.
０％酸素を含む窒素ＰＳＡ生成物を触媒精製して、実質
的に全ての酸素を除去することによって窒素濃度を高め
ることができる。例えば米国のエンゲルハード・コーポ
レーション（Engelhard Corporation）からのＤｅＯｘ
ｏ Ｄのような、適当な触媒が商業的に入手可能であ
る。Beaver等は「エネルギー・プログレス（Energy Pro
gress）」６巻、３号、1986年９月、152頁に、２％酸素
を含有する窒素流の精製のための触媒系を記載してい
る。二つめの例として、米国特許第４,７３２,５８０号
と第４,８６１,３６１号は極低温蒸留によるＰＳＡ生成
物の精製システムを記載している。触媒精製もしくは極
低温蒸留からの高純度生成物の一部を用いて、表IIの工
程ｃ2とｇ2における高純度パージを提供することができ
る。
【００２９】実施例 二床窒素ＰＳＡ装置による実験を実施して、ＰＳＡプロ
セスの性能に及ぼす高純度パージの影響を調べた。全て
の実験のプロセスサイクルは表IIIに示すサイクルであ
る。比較の実施例１では、工程ｃとｆのパージガスは生
成物受け器５８からの窒素富化ＰＳＡ生成ガスであっ
た。実施例２と３では、パージガスは貯蔵タンク７６か
らの高純度窒素であった。
【００３０】全てのケースにおいて全サイクル時間は
６.０分間であった。窒素ＰＳＡ床は日本のクラレ化学
会社によって製造された炭素モレキュラーシーブ（ＣＭ
Ｓ）を全体で１９６.５リットル含んでいた。全ての実
験の供給ガスは乾燥圧縮空気であり、床入口圧力が８４
６ｋＰａ（１２２.７psia）で床入口温度が２０℃（６
８oＦ）であった。
【００３１】 表III 工程 時間（秒） ａ．容器３２と３４の均圧 ４ ｂ．容器３２の加圧、容器３４の大気への排気 ２０ ｃ．容器３２による生成、容器３４のパージ １５６ ｄ．容器３２と３４の均圧 ４ ｅ．容器３４の加圧、容器３２の大気への排気 ２０ ｆ．容器３４による生成、容器３２のパージ １５６ 合計 ６.０分間 三つの実施例の特定のパラメータと結果を表IVに記載す
る。基準条件は１気圧、２１℃（７０oＦ）である。
【００３２】 表IV 実施例 １ ２ ３ 生成物流量（Std. リットル/分） 85.5 99.0 103.5 生成物不純物濃度（％Ｏ2） 0.1% 0.1% 0.1% パージ／供給物の比（％） 11.2 10.6 13.0 パージ濃度（％Ｏ2） 0.1 <0.001 <0.001 窒素収率（％） 29.7 32.1 33.2 シーブ比生成量（Std.・ｍ3・hr-1・ｍ-3） 26.4 30.4 31.8 実施例１（比較）の慣用のＰＳＡプロセスに比べて、実
施例２と３の窒素収率の相対的改善は、それぞれ８.１
％と１１.８％である。シーブ比生成量の相対的改善
は、それぞれ１５.２％と２０.５％である。
【００３３】先行技術のプロセスと本発明との比較は、
高純度パージガスを用いることによって得られるプロセ
スの改善を説明する。
【００３４】以上の考察では、本発明を特定のＰＳＡプ
ロセスと装置に関して説明した。基本的なＰＳＡサイク
ルの多くの変形は先行技術において公知であり、このよ
うな変形は特許請求の範囲によって定義される発明の範
囲から逸脱することなく改変され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるプレッシャースイング式吸着によ
るガス混合物の分離装置を示す概略図である。
【図２】慣用のＰＳＡプロセスと本発明によるＰＳＡプ
ロセスについての再生終了時の吸着剤容器内の濃度プロ
フィルを比較したグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−269727（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−83095（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−232819（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01D 53/04

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 特定ガスを得るためのプレッシャースイ
    ング式吸着（ＰＳＡ）方法であって、前記特定ガス以外
    のガスを吸着する吸着剤を含む容器を加圧し、生成を行
    い、パージを行い、そして排気する工程によってＰＳＡ
    生成ガスを得るタイプの方法において、前記ＰＳＡ生成
    ガスで前記吸着剤をパージし、次いで前記ＰＳＡ生成ガ
    スにおけるよりも前記特定ガスの濃度が高いパージガス
    で前記吸着剤をパージすることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 特定ガスの液相を気化させることによっ
    てパージガスを得る工程をさらに含む、請求項１記載の
    方法。
  3. 【請求項３】 ＰＳＡ生成ガスを精製することによって
    パージガスを得る工程をさらに含む、請求項１記載の方
    法。
  4. 【請求項４】 精製工程がＰＳＡ生成ガスから特定ガス
    を極低温分離する工程を含む、請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】 精製工程がＰＳＡ生成ガスから特定ガス
    を接触分離する工程を含む、請求項３記載の方法。
  6. 【請求項６】 特定ガスを得るためのプレッシャースイ
    ング式吸着（ＰＳＡ）装置であって、容器、前記容器内
    の吸着剤、前記容器からＰＳＡ生成ガスを取り出すため
    の手段、前記吸着剤を前記ＰＳＡ生成ガスでパージする
    ための手段、および前記吸着剤をパージガスでパージす
    るための手段を有する装置において、前記ＰＳＡ生成ガ
    スにおけるよりも前記特定ガスの濃度が高い前記パージ
    ガスの供給源を含める改良を施した装置。
  7. 【請求項７】 パージガスの供給源が気化装置と特定ガ
    スの液相の溜めとを含む、請求項６記載の装置。
  8. 【請求項８】 パージガスの供給源がＰＳＡ生成物を精
    製する手段を含む、請求項６記載の装置。
  9. 【請求項９】 精製手段が極低温分離装置を含む、請求
    項８記載の装置。
  10. 【請求項１０】 精製手段が触媒反応器を含む、請求項
    ８記載の装置。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5229089A (en) * 1991-11-06 1993-07-20 The Boc Group, Inc. Recovery of flammable materials from gas streams
US5281259A (en) * 1992-12-21 1994-01-25 Uop Removal and recovery of mercury from fluid streams
US5281258A (en) * 1992-12-21 1994-01-25 Uop Removal of mercury impurity from natural gas
US5441558A (en) * 1994-08-09 1995-08-15 Air Products And Chemicals, Inc. High purity nitrogen PSA utilizing controlled internal flows
US5582029A (en) * 1995-10-04 1996-12-10 Air Products And Chemicals, Inc. Use of nitrogen from an air separation plant in carbon dioxide removal from a feed gas to a further process
US5666828A (en) * 1996-06-26 1997-09-16 Praxair Technology, Inc. Cryogenic hybrid system for producing low purity oxygen and high purity oxygen
US5701763A (en) * 1997-01-07 1997-12-30 Praxair Technology, Inc. Cryogenic hybrid system for producing low purity oxygen and high purity nitrogen
US5906674A (en) * 1997-12-16 1999-05-25 The Boc Group, Inc. Process and apparatus for separating gas mixtures
DE10152359A1 (de) * 2001-10-24 2003-05-08 Linde Ag Molsiebstation
US7008403B1 (en) * 2002-07-19 2006-03-07 Cognitive Ventures Corporation Infusion pump and method for use
BE1016779A3 (nl) * 2005-09-22 2007-06-05 Atlas Copco Airpower Nv Inrichting voor het drogen van samengeperst gas.

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3922149A (en) * 1974-01-30 1975-11-25 Garrett Corp Oxygen air enrichment method
GB1586961A (en) * 1976-08-24 1981-03-25 Boc Ltd Separation of gaseous mixtures
DE2916585A1 (de) * 1979-04-24 1980-11-06 Linde Ag Druckwechsel-adsorptionsverfahren
ZA811931B (en) * 1980-03-31 1982-05-26 African Oxygen Ltd Process and apparatus for the separation of gaseous mixture
DE3029080A1 (de) * 1980-07-31 1982-02-18 Linde Ag, 6200 Wiesbaden Verfahren und vorrichtung zum bereitstellen von atemgas
US4439213A (en) * 1981-12-30 1984-03-27 The C. M. Kemp Manufacturing Co. Nitrogen generation system
JPS58128123A (ja) * 1982-01-26 1983-07-30 Taiyo Sanso Kk ガスの分離方法とその装置
GB8524740D0 (en) * 1985-10-08 1985-11-13 Jameson J Control of atmosphere in fruit stores
US4715867A (en) * 1986-04-04 1987-12-29 Calgon Carbon Corporation Auxiliary bed pressure swing adsorption molecular sieve
US4765804A (en) * 1986-10-01 1988-08-23 The Boc Group, Inc. PSA process and apparatus employing gaseous diffusion barriers
US4732580A (en) * 1986-10-01 1988-03-22 The Boc Group, Inc. Argon and nitrogen coproduction process
US4761167A (en) * 1986-12-12 1988-08-02 Air Products And Chemicals, Inc. Hydrocarbon recovery from fuel gas
GB8718129D0 (en) * 1987-07-30 1987-09-03 Boc Group Plc Separation of gas mixtures
US4783203A (en) * 1987-10-22 1988-11-08 Union Carbide Corporation Integrated pressure swing adsorption/membrane separation process
JP2683806B2 (ja) * 1988-03-17 1997-12-03 住友精化株式会社 濃縮酸素回収方法
US4963339A (en) * 1988-05-04 1990-10-16 The Boc Group, Inc. Hydrogen and carbon dioxide coproduction
US4861361A (en) * 1988-09-27 1989-08-29 The Boc Group, Inc. Argon and nitrogen coproduction process
EP0380723B1 (en) * 1989-02-01 1994-04-06 Kuraray Chemical Co., Ltd. Process for separating nitrogen gas by pressure swing adsorption system
US4914218A (en) * 1989-02-17 1990-04-03 Ravi Kumar Adsorptive process for separating multicomponent gas mixtures
US4913709A (en) * 1989-02-17 1990-04-03 Ravi Kumar Adsorption process for recovering two high purity gas products from multicomponent gas mixtures
US5156657A (en) * 1990-03-29 1992-10-20 The Boc Group, Inc. Process for pre-purification of air for separation
ZA912508B (en) * 1990-04-20 1992-04-29 Boc Group Inc Pre-purification of air for separation

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