JP3325167B2 - 改良された圧力スイング吸着方法 - Google Patents
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Description
選択的に吸着し得るガス状成分を含有する空気のような
混成ガスから酸素ガスのような第一ガスを分離すること
に関する。
ガスと優先吸着し得ないガスとの混合物からのこれらの
ガスが、ゼオライトのような慣用の吸着床物質上に吸着
する差異に基づく。既知のプロセスでは、2又は3床ユ
ニット系は、その各々が水及び二酸化炭素を除去するた
めの下部床層及び中を通過させるガス混合物の供給から
選択的に吸着し得るガスを吸着するための上部或は下流
床層を収容し得、それの吸着床ユニット、或は第一のか
かる床ユニットを加圧して高い圧力値にして水及び二酸
化炭素の選択的除去並びに一種のガスの選択的吸着を引
き起こし、他方、加圧された選択的に吸着し得ないガス
は、影響を受けないで通過して受け入れユニットに行
く。該受け入れユニットは、系の第二床ユニットになり
得る。そのような場合、第二床ユニットは、次のサイク
ルにおいてオンストリームになるに先立って吸着されな
いガスによって加圧されるようになる。2床系の次の床
ユニット、すなわち第三床ユニット或は第一床ユニット
は、均圧タンクから或は吸着されない濃厚ガスを生産し
た後に降圧されている床ユニットからパージされる中圧
の廃ガス又はボイドガスの供給を通すことによる逆流或
は向流排気によって洗浄されている。これは、後の再加
圧及び濃厚ガス生産のために床ユニットを洗浄する。定
められた期間の後に、第二床ユニットは逐次使用にもた
らされ、第一床ユニットは排気され、第二床ユニットは
再加圧される。
数研究されかつ空気から酸素を生産するような商業プロ
セスに適用されてきたが、そのような系は、極低温蒸留
を用いた別法に比べた場合、一般に大きなプラント用の
高純度酸素生産について非効率でありかつ不経済であ
る。従って、本発明の目的は、空気から大容量の高純度
酸素を、少ない動力要求量で生産するための極めて効率
的なPSAプロセスを提供するにある。
m、米国特許第2,944,627号によって開発さ
れ、下記の4つの基本的な工程を含むサイクルからな
る:(1)吸着、(2)降圧、(3)パージ、及び
(4)再加圧。Skarstromのいくつかの変更が
発展した。そのような系の一つは、Wagnerの米国
特許第3,430,418号に記載されており、同特許
においては、生成物を連続して生産するのに、少なくと
も4つの床が必要とされる。4つの床を備えることは、
それより数が少ない場合に比べて、費用が余分にかかり
かつ複雑になるため、Wagner系は、一般的に経済
的に実施し得ない。
79号において、圧縮空気及び生成物酸素(均圧降下工
程を通過する別の床から得られる)を、同時に同じ吸着
剤床の反対端に導入する系を記載した。2床系を使用す
ることによって更に装置費の節約を図る別のプロセス
が、McCombsにより米国特許第3,738,08
7号に記載されており、同特許においては、原料空気を
部分再加圧された吸着剤床に導入することによる昇床圧
吸着工程が採用されている。McCombsの研究の後
に、Eteve等の米国特許第5,223,004号
は、下記の工程を利用するPSAプロセスを記載した:
(1)サイクルの低圧レベルから出発して中間圧レベル
にする向流生成物加圧、(2)中間圧レベルから、放出
しないで並流供給加圧して吸着圧にまでする、(3)空
気を入れかつ酸素を並流に放出させる生産工程、(4)
空気を入れるのを止めて、並流に部分降圧することによ
って酸素を放出させる工程、及び(5)向流に降圧して
サイクルの低圧レベルにする脱着工程。
多数文献に見出すことができる。例えば、米国特許第
4,194,891号、同第4,194,892号及び
同第5,122,164号は、粒径の一層小さい吸着剤
を使用して拡散抵抗を減小させた短い床サイクル時間を
用いるPSAサイクルを記載し;Doshi等は、3つ
又はそれ以上の床を利用し、ボイドガスを床再生する前
にタンクに移し、後に再加圧のために用いるPSAプロ
セスを開示している。加えて、タンク均圧を加入した2
床PSAプロセスのプロセス改良が、米国特許第3,7
88,036号及び同第3,142,547号に開示さ
れており、それらの特許では、保存されたガスが別の床
用のパージガスとして使用される。
4,781,735号は、3つの吸着剤床を使用して酸
素を生産し、一床の供給端を別の床の供給端に接続する
(底部−底部均圧)ことによって高い酸素回収率を達成
し、均圧時間のすべて或は一部について、頂部−頂部均
圧を、底部−底部均圧と同時に行うPSAプロセスを開
示している。加えて、Kumar等の米国特許第5,3
28,503号は、初期降圧工程を用いてパージガスを
供した後に、随意の床−床加圧される均圧工程を用いる
PSAプロセスを記載している。この特許に従えば、少
なくとも2つの吸着剤床が採用され、生成物と供給ガス
とが組み合わされて、吸着剤床を再加圧するために使用
される。
J.35巻、523頁、1989)は、PSAプロセス
において並流−向流降圧工程を組み合わせて使用するこ
とを開示している。彼らは、空気から酸素を生産するこ
とについて、向流降圧工程を加えることは役に立たない
ことを開示している。Liow及びKenny(AIC
HE J.36巻、53頁、1990)は、空気からの
酸素生産についてコンピューターシミュレーションによ
る「バックフィルサイクル」を開示している。彼らは、
向流(供給方向に関して)生成物再加圧工程が、冨化酸
素生成物を生成するサイクルに入れる場合に、有利であ
ることを開示している。
剤を一層効率的な方法(一層小さい床サイズファクタ
ー)で用い、かつ従来技術を使用する他のプロセスに比
べて要するエネルギーが少なくてガス混合物から高純度
ガスを生産する、空気のようなガス混合物から酸素のよ
うな濃厚ガスを生産する一層効率的な圧力スイング吸着
(PSA)プロセスを提供するにある。
第一ガスと、一層優先的に吸着し得るガスを含む一種又
はそれ以上の他のガスとを含有するガス混合物から第一
ガスを分離するための改良されたPSAプロセスに関す
る。それは、PSA床を同時に均圧及び排気した後に、
同時に供給及び生成物ガス再加圧する新規な工程を含
む。これは、真空或は減圧用ブロワーを100%利用
し、かつ動力使用を約15%低減させる総括的に一層速
くかつ一層効率的なサイクルを生じる。
程を重ねさせて全サイクル時間を短縮させ、こうして生
産性を向上させることを含む。他の重要なパラメーター
は、作業条件(高圧、低圧、均圧降下工程の終りにおけ
る圧力、及び生成物加圧工程において使用する高純度生
成物の量)、各々の工程について割り当てる時間、サイ
クルの各々の工程を実施する順序の選定、並びに還流及
び均圧上昇させるのに要求されるガスを供するのに均圧
降下ガスを使用することを含む。サイクルにおける特有
の工程は、同時に均圧上昇工程を受ける床を排気し、そ
の間他の床は均圧降下工程を受けている工程である。こ
の工程について割り当てる時間は、この工程の終りにお
いて、前者の床はパージされかつまた部分加圧され終っ
ているように選ばなければならない。サイクルにおける
次の工程は、該床の反対端において同時に生成物及び供
給加圧した後に、供給加圧して所望の吸着圧力にするこ
とである。発明のその他のキーとなる特徴は、下記の通
りである:(a)同時の供給及び生成物加圧の工程にお
いて要求される生成物ガスは、通常、生成物タンクか
ら、或は生産工程における別の床から来、(b)並流降
圧或は均圧降下ガスは、別の床の下流端か或は第二貯蔵
タンクのいずれかに行く。後者の場合、PSAプロセス
を制御する際に更に融通性を加える床−床連絡を必要と
しない。
イクルに新規な作業工程のシーケンスを加入するもの
で、回転機(例えば、圧縮機及び真空ポンプ)について
の無負荷時間を最少にし、生成物回収率を高め、床サイ
ズファクター(BSF)が従来技術のPSAサイクルに
匹敵し得る又はそれより小さくかつ動力消費量が従来知
られているPSAサイクルに比べて5〜20%少ない。
本PSAサイクルにおける作業工程は、下記の通りであ
る: (I)供給ガス混合物(例えば空気)及び濃厚にされた
ガス生成物(例えば酸素)を床の反対端に同時に導入し
て中間圧レベルに部分再加圧する。この工程では、生成
物ガスは、通常、生成物タンクから、或は生産工程にお
ける別の床から来る。 (IIa)工程2の第一部において、中間圧レベルから
吸着圧への供給加圧(並流)。
総(gross)生成物生産。 (III)ガスを直接或は間接に、すなわち均圧タンク
を通して同時に加圧及び排気されている別の床に移す並
流降圧。間接様式では、並流降圧ガスは第二貯蔵タンク
に行く。この場合には、床−床連絡を必要としない。 (IV)廃棄に排気或は降圧する(向流)、その間他の
床は、2床PSAプロセスについて同時の供給及び生成
物加圧を受けている。 (V)更に廃棄に排気或は降圧する。この工程は、第一
床についての前の工程と同じである。しかし、他の床工
程は、吸着及び総生成物生産を受けている(図1参
照)。 (VI)同時に加圧(向流)及び排気する、この場合、
還流ガスは、並流降圧を受ける別の床によって(工程
3)或は並流降圧ガスを捕獲するのに使用した第二貯蔵
タンクから供給する。
て図1に概略的に示す。このサイクルについて、5点に
留意すべきである:(a)床−床均圧工程をパージ工程
に重ね、均圧上昇を受ける床もまた同時に排気してお
り、(b)床を再生する間パージするのに要する還流ガ
スのすべてを、並流降圧(均圧降下)工程の間に別の床
から得られるボイドガスによって供給し、(c)生成物
及び供給加圧工程を重ねた後に、供給加圧単独で吸着圧
にすることを用いて一層大きな生成物流量を達成し、
(d)個々の工程を重ねることによる全サイクル時間の
短縮は、床サイズファクター(BSF)を低減させるこ
とになり、及び(e)真空ポンプについての無負荷時間
が存在しない(図1参照)、すなわち、真空ポンプを1
00%利用する。
スは、均圧上昇及び排気を同時に受けている別の床が必
要とするガスのすべてを供する。これより、この工程
は、均圧工程をパージ工程と重ね、それにより従来技術
のPSAサイクルにおいて使用される慣用のパージ工程
及び均圧工程を改良する。加えて、窒素波頭を床の外に
押し出すのに必要な還流ガスのすべてを、均圧降下工程
を経る他の床によって供する。この作業様式では、パー
ジング及び均圧上昇を組み合わせた工程について、純度
の一層低いガスを使用する。サイクルにおける次の工程
(生成物加圧、向流に)は、通常生成物タンクからの高
純度生成物ガスを使用してカラムの生成物端を加圧し、
他方、供給ガスを同時に床の他方の端に供給する。個々
の工程が重なることは、酸素の生産速度の大きな一層速
いPSAサイクル(一層小さいBSF)を生じる。加え
て、このサイクルは慣用のパージ工程を使用しないの
で、生成物ガスは、どれも吸着剤床をパージするために
消費されない。また、同時の排気及び均圧上昇の間、工
程の終りにおける床圧力は、前の工程(排気工程)の圧
力よりも高くなければならない。これより、流入するガ
スの流量及びこの工程について割り当てる時間は共に、
この工程の終りに、床がパージされかつ部分加圧されて
しまっているように注意深く選ばなければならない。
て種々の工程を重ねさせて全サイクル時間を短縮させ、
これより生産性、作業条件(高圧、低圧、均圧降下工程
の終りにおける圧力、及び図1の工程1において使用す
る高純度生成物の量)、各々の工程について割り当てる
時間、サイクルの各々の工程を実施する順序の選定、並
びに還流及び均圧上昇について要求されるガスを供する
のに均圧降下ガスを使用することを向上させることから
なる。サイクルにおける特有の工程は、工程IIIであ
り(図1参照)、同工程では、均圧降下工程を受ける床
を、同時に加圧及び排気されている別の床に開放する。
この工程について割り当てる時間は、この工程の終り
に、第二床がパージされかつ部分加圧されてしまってい
るように選ばなければならない。サイクルにおける次の
工程は、第二床の反対端において同時に生成物及び供給
加圧した後に、供給加圧して吸着圧にする、工程II
A、図3である。
は、例えば下記の工程を実施することができる: (I)原料及び生成物を共に、部分加圧するために床の
反対端に導入する中間圧レベルは、0.5〜1.2at
m(1.0atm=14.696psi)の間で選び、
好ましくは約0.9atmにし、高い圧力レベルは、
1.2〜2.0atmの間で選び、好ましくは約1.4
2atmにする。低い圧力レベルは、0.30〜0.4
5atmの間で選び、好ましくは約0.35atmにす
る。 (II)生産工程の間の圧力は、約0.9atmの中間
圧レベル(同時の生成物及び供給工程の終りにおける圧
力)から約1.42atmの吸着圧に上昇していること
ができる。別法として、同時の生成物及び供給加圧の後
に、解放しない供給加圧が行われて吸着圧に達し、次い
で制御バルブが開放して生成物を生成する。この後者の
場合、生産工程の間の圧力は、一定の圧力である。
流に降圧して吸着剤上に共吸着した(co−adsor
bed)ボイドガス及び軽質成分を回収する。この工程
の間の圧力は、約1.42atmの吸着圧から約1.1
0atmに低下する。この工程において捕集されるガス
を、本明細書以降「ボイドガス」と呼ぶ。このガスは、
第二貯蔵容器(均圧タンク)に貯蔵することができ或は
均圧上昇及び排気工程を同時に受ける別の床の生成物端
に直接供給することができる。後者の場合、この工程の
終りに、床はパージされかつ部分加圧されてしまってい
る。これより、ボイドガスの内のいくらかは、窒素(重
質成分)波頭を供給端より床の外に移動させるための還
流ガスとして使用し、他方、残りのボイドガスは、部分
生成物加圧用に使用するので、この工程について割り当
てる時間は、非常に重要である。この工程の間の圧力
は、約0.35atmから約0.60atmに上昇す
る。
35atmの低い圧力レベルにすることによる脱着段
階。 (VI)この床が依然排気を受けている間に、加圧の第
一部分が行われる。この工程について必要とされるガス
は、均圧降下工程を受ける別の床から、或は均圧降下工
程の間に別の床から得られるボイドガスを貯蔵するため
に使用した第二タンクから得られる。この工程の間、ボ
イドガスを受け入れる床の圧力は、約0.35atmか
ら約0.60atmに上昇する。
SAプロセスA及びBの運転を記載することによって、
例示する。しかし、1、或は2床より多く、及びその他
の作業条件(例えば、その他の圧力範囲)を、本発明に
従って採用することができることは理解すべきである。
図2は、図1の2つの吸着床A及びB、原料圧縮機又は
ブロワー11、真空ポンプ13、生成物貯蔵タンク18
並びに相互に連絡する管路及びバルブからなる2床PS
Aプロセスの略図である。図3は、サイクルの種々の工
程を実施する間の圧力の発生を示し、サイクルは、図1
における工程6の後に始まる。図1、2及び3を参照す
ると、PSAプロセスを、完全なサイクルについて開示
する。図2のPSAプロセスは、吸着剤を充填した2つ
の床(A及びB)からなり、各々は、入口バルブ33或
は35、及び出口バルブ34或は36を有する。原料入
口バルブ33及び35を、ブロワー機或は圧縮機11を
通して空気供給導管10に接続し、それに対し、排気出
口バルブ34及び36を、真空ポンプ13を組み入れた
真空排気導管12に接続する。床出口導管14及び15
は、バルブ5及び6を経て生産導管16に連絡し、生産
導管16は、制御バルブ17を通して生成物貯蔵タンク
18に接続する。バルブ10A及び12Aは、パージガ
ス工程をサイクルに入れるならば、2つの床を連絡させ
ることができる。例えば、バルブ12Aは、開放する場
合、床Aからの生成物ガスの一部を床Bへのパージ流を
供給させることができる。同様に、バルブ10Aは、開
放する場合、床Bからの生成物ガスの一部を床Aへのパ
ージ流を供給させることができる。出口導管14及び1
5を、バルブ2及び4によって互いに連絡させる。線図
におけるバルブは、すべてコンピューターシステム及び
プログラム論理によって電子的に作動される。導管19
は、生成物貯蔵タンクに接続され、生成物ガスをバルブ
8及び9を経て供給して、床B及びAをそれぞれ生成物
加圧する。
の新規なVPSA O2 プロセスを、今記載してサイク
ルの各々の工程についてのバルブの開閉を例示する。バ
ルブは、各々の工程において示すものの外は、すべて閉
止される。本例では、サイクル時間は、約60秒であ
り、圧力は、0.35atmの低い圧力〜2.0atm
の高い圧力の範囲である。
及びタンク18から生成物(酸素)を、同時に床の反対
端に導入する。床Aの場合、バルブ33及び9を開放し
て原料及び生成物ガスをそれぞれ床に入れさせる。この
時間の間、バルブ36を開放し、他の床Bは、排気を受
けている。 工程II:原料加圧及び総生成物メーク工程では、バル
ブ33及び5が開放し、床Aが更に原料加圧を受ける。
制御バルブ17プログラム論理は、このバルブを開放し
て生成物ガスを床Aから生成物タンクに入れさせる場合
を示す。例えば、メーク生成物工程の間、一定の圧力を
必要とするなら、その場合、床Aが予定の圧力レベルに
達した時に、バルブ17だけが開放して生成物ガスを生
成物タンク18に入れさせる。床Aについての原料加圧
及びメーク生成物工程(工程2)の間、床Bは、バルブ
36を経て排気を受けている。
は、バルブ33を閉止し、かつバルブ4を開放して床A
からボイドガスを回収し、それを床Bに向けて床Bを部
分加圧し(床Bについての均圧上昇)、かつ還流ガスと
して床Bにおける窒素波頭を床Bの供給端の方向に押
す。この時間の間、バルブ36を依然開放し、こうして
床Bは、均圧上昇及び排気を同時に受ける。本発明の別
の変法は、均圧降下ボイドガスを、床Bに供給するため
に別の貯蔵タンクに捕集する。この後者の場合、床−床
連絡は必要でない。 工程IV:バルブ34を今開放して床Aを向流に排気
し、かつ床Bが、反対端から同時の原料及び生成物加圧
を受けるように、バルブ35及び8を開放する。
更に排気を受け、他方、バルブ35及び6を開放し、そ
れで床Bを原料で加圧して吸着圧にする。制御バルブ1
7論理は、床Bからの生成物ガスが生成物タンク18に
入る時を決める。 工程VI:バルブ35を閉止し、床Bは、床A或は第二
貯蔵タンクに接続するバルブ2を経る降圧を受け、これ
は立ち代わって床Aに昇圧パージを供する。この時間の
間、バルブ34は、依然開放された位置にあり、床Aに
均圧上昇及び排気を同時に受けさせる。
基づいて、いくつかの変更を行ってこれらの工程の適用
或は一般的な機能から逸脱しないで工程の内の一つ又は
それ以上を変更することができる。例えば、向流降圧工
程IVを、空気に、床内の圧力が低下して1.0atm
になり、次いで排気が始まるまで開放することによって
先行させることができる。図1の工程を利用する図2の
2床プロセスは、図8に示す標準のプロセスに比べて、
一層小さい床サイズ及び一層少ない動力消費量で、匹敵
し得る酸素純度及び回収率を生じることができる。ま
た、このプロセスでは、真空ポンプは、サイクルの各々
の工程の間一方又は他方の床により連続して使用され
る。達成される床サイズの減小及び動力の低減は、約5
〜20%の範囲である。
圧タンク20を使用する2床プロセスを作動させるため
の別の系を示す。バルブの開閉を含む種々の工程を実施
することは、図2について上に挙げた記述と同様であ
る。しかし、2つの貯蔵容器を使用することは、プロセ
スにおいて一層大きな融通性を可能にする。例えば、図
5に示すサイクルにおける個々の工程は、固定した期間
を占める必要はない。これより、圧力及び組成のような
物理的変数を、各々の工程について割り当てる時間決め
るのに容易に用い、それによりプロセスを温度、圧力及
び変動する生成物需要の変化について調整することがで
きる。床−床ガス移送を必要としないので、それで各々
の床を独立にランさせ、プロセスを単一床ユニットの集
合と見なすことが可能である。しかし、圧縮機及び真空
ポンプの適したサイジング及び配分について、各々の床
の総括サイクルと他の床のサイクルとを合わせることが
必要である。
び底部に有する円筒形吸着剤床、並びに軸方向のガス流
れを利用するのが好ましいが、その他の床構造を用いる
ことができる。例えば、圧力損失の減少を、付随する動
力消費量の低減と共に達成するのに、ラジアル床を使用
してもよい。加えて、異なる吸着剤を床内の種々の位置
に充填した層をなした床を使用することができる。例え
ば、供給流から水及び二酸化炭素を除くために、床の供
給端に活性アルミナを置くことができ、かつ空気を酸素
冨化生成物に分離するのを行うために、活性アルミナの
上部上にLi−Xゼオライトを置くことができる。図4
及び5の2床系及びプロセスは、図1、2及び3の系及
びプロセスがもたらすのに匹敵し得る改良を、生成物回
収率のわずかな改良と共にもたらす。
び均圧タンク20を使用する単一床プロセスを用いるこ
とを例示する。図6のプロセスは、高い機械利用率を有
するために、図7に例示する加圧及び排気工程を実施す
るのに、単一の圧縮機/ブロワー11を使用することを
示す。図6及び7を参照しながら、サイクルにおける工
程を簡潔に説明する。
ら始まる(図6及び7を参照)と仮定すると、バルブ
9、10及び33が開放され、その他のバルブは閉止さ
れる。バルブ17は、差圧チェックバルブであり、これ
は、吸着剤容器C内の圧力が、生成物タンク18内の圧
力よりも大きくなる場合だけに開放する。ある時間した
後に、バルブ9は閉止し、工程2が始まる。工程2の
間、供給加圧がバルブ10及び33を経て続き、差圧チ
ェックバルブ17が開放して生成物ガスが生成物貯蔵タ
ンク18に入る。工程2の終りに、バルブ33が閉止さ
れ、かつバルブ36が開放されて圧縮機11を無負荷に
する。この時間の間、床は、並流降圧を受け、バルブ4
が開放された位置にあってボイドガスを均圧タンク20
の中に集める。吸着剤床Cの圧力が生成物タンク(1
8)の圧力よりも低く下がるので、チェックバルブ17
は、並流降圧工程(工程III)の間閉止された位置に
なることに留意すること。工程IIIの実施の間、バル
ブ9、10及び33は、閉止された位置にある。工程I
IIの停止時に、バルブ12及び34が開放された位置
にあり、バルブ4、9、10、17、33及び36は閉
止される。この工程(工程IV)の間、吸着剤床C内の
ガスは、バルブ34より去り、圧縮機の入口より入る。
度工程IV(排気工程)の継続である。最終工程(工程
VI)を実施するに、バルブ12及び24は、依然開放
位置にある。この工程の間、バルブ4が開放され、均圧
タンク20からのガスが還流ガスとなって吸着されたガ
スを脱着しかつ床Cを部分加圧する。単一床プロセスを
一例だけ記載したが、単一床プロセスのその他の変更態
様は、発明の基本的な特徴から逸脱しないで、容易に得
ることができる。
用のPSAプロセスを例示するもので、サイクル時間
は、本発明に比べて約10〜20%長い。この図におい
て、記号は下記の意味を有する:AD=吸着及び総生成
物生産、PG=パージ、EQ=均圧、及びEV=排気。
従来技術の慣用のサイクルは、本発明のサイクルに比べ
て動力を一層多く消費することに留意すべきである。本
プロセス(図1)は、同じ吸着剤を使用する従来技術の
サイクル(図8)に比べて有意の動力消費量の低減(1
5%より大きい)をもたらす。標準の均圧サイクル(図
8)に勝る本発明のサイクル(図1)の利点は、真空ポ
ンプの100%利用率を可能にすることである。
スに関し、発明の特定の実施態様を示して説明してきた
が、その他の実施態様は、開示した特徴の変更態様と共
に、本発明の範囲内であると意図する。例えば、新規な
サイクルは、大気圧を通る(transatmosph
eric)真空圧力スイング吸着(VPSA)サイクル
に限定されず、過圧或は減圧スイング吸着サイクルもま
た使用してよい。これより、「加圧した」、「高圧」、
「中圧」、「降圧」、等なる用語は、本明細書中及び特
許請求の範囲において、負並びに正の圧力を含む相対的
な用語として用いる。これより、小さい真空圧下のガス
は、高い真空又は負圧下のガスに比べて、「加圧され」
或は「高圧」である。また、新規なサイクルは、その他
の混合物分離、例えば埋立てガスからのN2 /CH4 分
離、及びその他のガス混合物、例えば水素を優先的に吸
着されない生成物成分としてかつ種々の不純物を選択的
に吸着し得る成分として含有する原料において用いるこ
とができる。これらは、軽質炭化水素、CO、CO2 、
NH3 、H2 S、アルゴン及び水を含む。これらの吸着
可能な成分の内の少なくとも一種を含有する水素冨化原
料ガスは、下記を含む:接触リホーマーオフガス、メタ
ノール合成ループパージ、解離されたアンモア及び脱メ
タン化装置オーバーヘッドガス、スチームリホームされ
た炭化水素、アンモア合成ループパージガス、電解水素
及び水銀セル水素。発明は、また、窒素或はヘリウムが
主成分であるガス混合物から前述した吸着質(adso
rbables)の内のいずれか又はすべてを分離する
のに有用である。
時に均圧及び排気した後に、別の工程で吸着床を同時に
生成物及び供給加圧することの新規な工程を含み、真空
ブロワーを全時間利用し、かつ動力消費量を約15%減
少させる総括的に一層速くかつ一層効率的なプロセスを
生じる、ガス混合物から濃厚なガスを製造する新規な真
空圧力スイング吸着プロセスを提供することは、当業者
にとり明らかであると思う。本発明の新規なプロセス
は、過圧、大気圧を通る或は減圧の圧力レベルで行うこ
とができ、PSAプロセス系を用いるガスの分離に一般
的に適用する。
理解されるべきである。当業者ならば、種々の変法、変
更態様、及びその他のプロセス条件(例えば、作業圧力
範囲)を、発明から逸脱しないで工夫することができ
る。よって、本発明は、特許請求の範囲内に入るそのよ
うな変法、変更態様、及び変化をすべて包含することを
意図する。
イクルの工程を例示する。
シートである。
力の発生を例示する時間/圧力のグラフである。
ないデュアル床サイクルについてのフローシートであ
る。
程を例示する。
ついてのフローシート及びカラムサイクルを例示する。
ついてのフローシート及びカラムサイクルを例示する。
イクルの工程を例示する。
Claims (3)
- 【請求項1】 少なくとも一種の優先吸着し得ない第一
ガスと一種又はそれ以上の選択的に吸着し得る第二ガス
とを含有するガス混合物から第一ガスを分離するに際
し、該ガス混合物を高い圧力で該第二ガスを選択的に吸
着することができる少なくとも1つの吸着床ユニットに
供給し、第一ガスを吸着床ユニットを通過させてレセプ
タータンクに通すことを含む圧力スイング吸着方法にお
いて、(1) 該第一ガスを加圧下で該吸着床ユニットの下流端
に供給しながら該ガス混合物を加圧下で該吸着床ユニッ
トの上流端に供給して該床ユニットの加圧を促進する工
程;(2) 該第一ガスの供給を止め、該加圧されたガス混合
物の供給を続けて該ユニット内に高い吸着圧を発現さ
せ;該吸着床ユニットからの吸着されない第一ガスを該
レセプタータンクに排出する工程;(3) 該吸着床ユニットへの該ガス混合物の供給を止め
かつ該ユニットの下流端からボイドガスを均圧タンクか
又は第二吸着床ユニットのいずれかからなり得る均圧ユ
ニットに排出し、ボイドガスを均圧タンクに排出する場
合には、ボイドガスを工程(1)の前の吸着床ユニット
の下流端に再供給し、均圧タンクを降圧して低い圧力に
すると同時に該吸着床ユニットを向流にパージ及び洗浄
しかつ該吸着床ユニットを部分再加圧し、ボイドガスを
第二吸着床ユニットに排出する場合には、ボイドガスを
工程(1)の前の第一吸着床ユニットの下流端に再供給
し、第二吸着床ユニットを降圧して低い圧力にすると同
時に第一吸着床ユニットを向流にパージ及び洗浄しかつ
第一吸着床ユニットを部分再加圧する工程 を含み、それ
により該均圧ユニットの降圧が、該吸着床ユニットのパ
ージ、洗浄及び部分再加圧と同時に起こる圧力スイング
吸着方法。 - 【請求項2】 第二吸着床ユニットを均圧ユニットとし
て使用し、第一吸着床ユニットからのボイドガスを第二
吸着床ユニットに排出して該第一吸着床ユニットを降圧
し、その間該第二吸着床ユニットを部分加圧することに
よって該第二吸着床ユニットをパージ及び再加圧して一
層速くかつ一層効率的な運転のサイクルをもたらす請求
項1の方法。 - 【請求項3】 酸素と窒素とを含有する空気から酸素を
分離するに際し、空 気を高い圧力で窒素を選択的に吸着
することができる少なくとも1つの吸着床ユニットに供
給し、酸素を吸着床ユニットを通過させてレセプタータ
ンクに通すことを含む圧力スイング吸着方法において、(1) 酸素を加圧下で該吸着床ユニットの下流端に供給
しながら空気を加圧下で該吸着床ユニットの上流端に供
給して該床ユニットの加圧を促進する工程;(2) 酸素の供給を止め、加圧された空気の供給を続け
て該ユニット内に高い吸着圧を発現させ;該吸着床ユニ
ットからの吸着されない酸素を該レセプタータンクに排
出する工程;(3) 該吸着床ユニットへの空気の供給を止めかつ該ユ
ニットの下流端からボイドガスを均圧タンクか又は第二
吸着床ユニットのいずれかからなり得る均圧ユニットに
排出し、ボイドガスを均圧タンクに排出する場合には、
ボイドガスを工程(1)の前の吸着床ユニットの下流端
に再供給し、均圧タンクを降圧して低い圧力にすると同
時に該吸着床ユニットを向流にパージ及び洗浄しかつ該
吸着床ユニットを部分再加圧し、ボイドガスを第二吸着
床ユニットに排出する場合には、ボイドガスを工程
(1)の前の第一吸着床ユニットの下流端に再供給し、
第二吸着床ユニットを降圧して低い圧力にすると同時に
第一吸着床ユニットを向流にパージ及び洗浄しかつ第一
吸着床ユニットを部分再加圧する工程 を含み、それによ
り該均圧ユニットの降圧が、該吸着床ユニットのパー
ジ、洗浄及び部分再加圧と同時に起こる圧力スイング吸
着方法。
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