JP3369424B2

JP3369424B2 - 混合ガス分離方法

Info

Publication number: JP3369424B2
Application number: JP01615497A
Authority: JP
Inventors: 洋実木山; 武治嶋本; 貴彦安田; 信之大八木
Original assignee: Air Water Inc
Current assignee: Air Water Inc
Priority date: 1997-01-30
Filing date: 1997-01-30
Publication date: 2003-01-20
Anticipated expiration: 2017-01-30
Also published as: JPH10211412A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧力スイング吸着
法（ＰＳＡ法）による混合ガス分離方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来から、空気等の混合ガスから窒素，
酸素等の製品ガスを分離する方法として種々の方法が用
いられているが、最近では、装置の設計の容易さや設備
費の安価なことから、ＰＳＡ法による分離方法が広く用
いられている。このような分離方法として、特開平１−
２３６９１４号公報に示す濃縮酸素回収方法が提案され
ている。この濃縮酸素回収方法は、２槽の吸着槽３０，
３１と濃縮酸素ガス溜め槽３２とブロアー３３と真空ポ
ンプ３４とを用い、まず工程１（図１４参照）では、ブ
ロアー３３により混合ガスを昇圧して一方の吸着槽３０
に導入し、窒素ガスを吸着除去して酸素ガスを濃縮し、
この濃縮酸素ガスを濃縮酸素ガス溜め槽３２に蓄える。
一方、吸着の終わった他方の吸着槽３１を真空ポンプ３
４により減圧脱着し吸着剤を再生する。ついで工程２
（図１５参照）では、他方の吸着槽３１の脱着工程の末
期に濃縮酸素ガス溜め槽３２より濃縮酸素ガスの一部を
逆流させて他方の吸着槽３１を洗浄する。つぎに工程３
（図１６参照）では、吸着の終了した一方の吸着槽３０
内の残留酸素ガスの一部を他方の吸着槽３１の出口端へ
回収する。このとき、他方の吸着槽３１は未だ真空ポン
プ３４により脱着を続けている。つぎに工程４（図１７
参照）では、一方の吸着槽３０内の残留酸素ガスを他方
の吸着槽３１の入口端へ回収する。同時に、濃縮酸素ガ
ス溜め槽３２より濃縮酸素ガスの一部を他方の吸着槽３
１の出口端へ逆流させる。このとき、一方の吸着槽３０
では入口端より真空ポンプ３４による減圧脱着を開始す
る。つぎに工程５（図１８参照）では、濃縮酸素ガス溜
め槽３２より濃縮酸素ガスの逆流を続け、一方の吸着槽
３０からのガス回収が終了した時点で、他方の吸着槽３
１の入口端にブロアー３３を通じて混合ガスを導入し、
吸着工程の準備として昇圧を行う。これらの工程を繰り
返し行い、混合ガスから濃縮酸素ガスを回収する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法では、他方の吸着槽３１（３０）の復圧の際に、こ
の吸着槽３１（３０）の上部や下部に一方の吸着槽３０
（３１）の残留酸素ガスを導入しなければならず、他方
の吸着槽３１（３０）内の酸素ガスの濃度勾配が不均一
になる。このため、各吸着槽３０，３１の吸着剤の性能
を充分に利用することができず、吸着剤量を増加させた
り、再生圧力を低下（真空ポンプ容量を増加）させたり
することにより濃縮酸素ガスの純度と流量を確保する必
要があり、その結果として、装置のイニシャル・ランニ
ングコストの増加をもたらす。

【０００４】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、吸着塔内のガス濃度勾配を調整することのでき
る混合ガス分離方法の提供をその目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、複数個の吸着塔を設け、各吸着塔が吸着
分離工程と減圧再生工程と復圧工程とを、この順で繰り
返し行うようにした混合ガス分離方法であって、上記各
吸着塔の内部に、上側の吸着剤層と下側の除湿剤層とを
上下積層状に収容し、減圧再生工程を終了した吸着塔に
対し、その入口端から原料混合ガスを供給し、その出口
端から製品ガスを供給し、その吸着剤層の中間高さ位置
から、吸着分離工程を終了した他の吸着塔の残留ガスを
この他の吸着塔の出口端より取り出して供給することに
より、復圧工程を行うようにし、上記復圧工程を、上記
製品ガスの供給と残留ガスの供給を同時に行う前工程
と、上記原料混合ガスの供給と製品ガスの供給を同時に
行う後工程とに分けるようにした混合ガス分離方法を第
１の要旨とし、複数個の吸着塔を設け、各吸着塔が吸着
分離工程と減圧再生工程と復圧工程とを、この順で繰り
返し行うようにした混合ガス分離方法であって、上記各
吸着塔の内部に、上側の吸着剤層と下側の除湿剤層とを
上下積層状に収容し、減圧再生工程を終了した吸着塔に
対し、その入口端から原料混合ガスを供給し、その出口
端から製品ガスを供給し、その吸着剤層の中間高さ位置
から、吸着分離工程を終了した他の吸着塔の残留ガスを
この他の吸着塔の出口端より取り出して供給することに
より、復圧工程を行うようにし、上記復圧工程で、上記
原料混合ガスの供給と製品ガスの供給と残留ガスの供給
を同時に行うようにした混合ガス分離方法を第２の要旨
とする。

【０００６】すなわち、本発明の第１および第２の混合
ガス分離方法は、複数個の吸着塔を設け、各吸着塔が吸
着分離工程と減圧再生工程と復圧工程とを、この順で繰
り返し行うようにした混合ガス分離方法であり、上記各
吸着塔の内部に、上側の吸着剤層と下側の除湿剤層とを
上下積層状に収容している。そして、減圧再生工程を終
了した吸着塔に対し、その入口端から原料混合ガスを供
給し、その出口端から製品ガスを供給し、その吸着剤層
の中間高さ位置から、吸着分離工程を終了した他の吸着
塔の残留ガスをこの他の吸着塔の出口端より取り出して
供給することにより、復圧工程を行うようにしている。
したがって、復圧工程の終了した吸着塔内の吸着剤層で
は、原料混合ガスを供給した入口端寄り部分と、残留ガ
スを供給した中間高さ位置寄り部分と、製品ガスを供給
した出口端寄り部分とで、その順にガス濃度が濃くな
り、均一な（入口端から出口端に向かってガス濃度が濃
くなる）ガス濃度分布となる。このような状態に濃度勾
配を調整することにより、つぎの吸着分離工程において
吸着剤の利用効率を上げることができ、吸着剤性能を充
分に発揮させることができる。また、吸着剤の利用効率
が向上することにより、吸着剤充填量の削減および真空
ポンプ容量の低下を実現することができ、その結果、装
置のイニシャル・ランニングコストを削減することがで
きる。また、吸着分離工程を終了した他の吸着塔の残留
ガスは、吸着分離工程が終了した時点で、吸着分離の途
中にある原料混合ガスであり、比較的純度が高い。特に
出口端の近傍部分に残留しているガスは純度が高い。こ
のため、上記残留ガスの導入に際しては、上記他の吸着
塔の出口端から行うようにしている。

【０００７】また、本発明の第１の混合ガス分離方法
は、上記復圧工程を、上記製品ガスの供給と残留ガスの
供給を同時に行う前工程と、上記原料混合ガスの供給と
製品ガスの供給を同時に行う後工程とに分けるため、確
実にガス濃度勾配を調整することができる。特に、出口
端寄り部分でのガス濃度を確実に高くすることができ、
一層吸着剤の利用効率を上げることができる。また、本
発明の第２の混合ガス分離方法は、上記復圧工程で、上
記原料混合ガスの供給と製品ガスの供給と残留ガスの供
給を同時に行うため、工程の簡素化を図ることができ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を図
面にもとづいて詳しく説明する。

【０００９】図１は本発明の混合ガス分離方法に用いる
混合ガス分離装置を示している。図において、１は原空
ブロワであり、外部から原料空気（大気空気）を取り入
れて圧縮したのち原料空気取入パイプ１１に送り込む。
２はクーラーであり、その内部を通る冷却水の冷熱によ
り、原料空気取入パイプ１１を通る原料空気を冷却して
所定温度に（２０〜４０℃に）まで降温させる。３，４
は同様構造に作製された左右一対の吸着塔である。両吸
着塔３，４には、図２（この図２は、左吸着塔３の内部
構造を示すものであるが、右吸着塔４の内部構造も同様
構造である）に示すように、その内部に、除湿用の吸着
剤（活性アルミナ）が充填されてなる下側アルミナ層５
（各吸着塔３，４の下部に配設されている）と、窒素吸
着用の吸着剤（ゼオライト）が充填されてなる上側吸着
剤層６（上記下側アルミナ層５上に載置され、上面が各
吸着塔３，４の上部に達している）とが上下積層状に収
容されており、この上側吸着剤層６の内部中央に、上下
両側面および横四側面（前後両側面および左右両側面）
に多数の吐出口（図示せず）が開口しているとともに横
一側面（左吸着塔３では右側面であり、右吸着塔４では
左側面である）からガス入口端７ａが突出している（こ
のガス入口端７ａの突出位置は、各吸着塔３，４の中間
高さ位置に略対応している）中空平板状のガス吐出部７
が配設されている。８はレシーバータンク（製品酸素ガ
ス貯蔵槽）であり、両吸着塔３，４で製造された製品酸
素ガスを貯留する。９は酸素ブロワであり、レシーバー
タンク８内の製品酸素ガスを取り出して所定の圧力まで
昇温させ、需要側に供給する。１０は真空ポンプであ
り、両吸着塔３，４内を減圧排気する。

【００１０】１２は原料空気取入パイプ１１と左吸着塔
３の入口端３ａとを連結する自動開閉弁１２ａ付き第１
導入パイプであり、１３は原料空気取入パイプ１１と右
吸着塔４の入口端４ａとを連結する自動開閉弁１３ａ付
き第２導入パイプである。１４は左吸着塔３の入口端３
ａと真空ポンプ１０の入口パイプ１０ａとを連結する自
動開閉弁１４ａ付き第１排気パイプであり、１５は右吸
着塔４の入口端４ａと真空ポンプ１０の入口パイプ１０
ａとを連結する自動開閉弁１５ａ付き第２排気パイプで
ある。図において、２２は原空ブロワ１の上流側部分と
下流側部分とを連結する自動開閉弁２２ａ付き戻しパイ
プである。

【００１１】１６は左吸着塔３の出口端３ｂとレシーバ
ータンク８の入口パイプ８ａとを連結する自動開閉弁１
６ａ付き第１復圧用パイプであり、１７は右吸着塔４の
出口端４ｂと第１復圧用パイプ１６の自動開閉弁１６ａ
上流側部分とを連結する自動開閉弁１７ａ付き第２復圧
用パイプである。１８は左吸着塔３の出口端３ｂとレシ
ーバータンク８の入口パイプ８ａとを連結する自動開閉
弁１８ａ付き第１導出パイプであり、１９は右吸着塔４
の出口端４ｂと第１導出パイプ１８の自動開閉弁１８ａ
下流側部分とを連結する自動開閉弁１９ａ付き第２導出
パイプである。２０は左吸着塔３の出口端３ｂと右吸着
塔４の中間高さ部（ガス吐出部７のガス入口端７ａ）と
を連結する自動開閉弁２０ａ，流量調節弁２０ｂ付き第
１連結パイプであり、２１は右吸着塔４の出口端４ｂと
左吸着塔３の中間高さ部（ガス吐出部７のガス入口端７
ａ）とを連結する自動開閉弁２１ａ，流量調節弁２１ｂ
付き第２連結パイプである。上記各流量調整弁２０ｂ，
２１ｂは、これを取り付けた連結パイプ２０，２１を通
る後述の残留ガス流量を調整する。図において、２３は
第１復圧用パイプ１６の第２復圧用パイプ１７合流点上
流側部分に設けた自動開閉弁であり、この自動開閉弁２
３の上流側部分と下流側部分が手動調節弁２４ａ付きバ
イパス用パイプ２４で連結されている。上記手動調節弁
２４ａは、減圧再生工程の最終段階において製品酸素ガ
スによる製品パージを行う際に、製品酸素ガスの流量を
調整するための弁であり、予め開度は調整されている。
また、上記自動開閉弁２３は、復圧工程において製品酸
素ガスの導入を行う際に使用する弁であり、このときに
は手動調節弁２４ａにも製品酸素ガスが流れる。

【００１２】上記の混合ガス分離装置を用い、つぎのよ
うにして原料空気から酸素ガスと窒素ガスとを分離する
ことができる。すなわち、第１工程（図３参照）では、
自動開閉弁１２ａ，１５ａ，１８ａを開弁し、自動開閉
弁１３ａ，１４ａ，１６ａ，１７ａ，１９ａ，２０ａ，
２１ａ，２２ａ，２３を閉弁する。その状態で、原空ブ
ロワ１により取り入れた原料空気を圧縮して原料空気取
入パイプ１１に送り出し、クーラー２に導入して所定温
度に降温させたのち、原料空気取入パイプ１１，第１導
入パイプ１２を経て入口端３ａから左吸着塔３に供給す
る。この左吸着塔３においては、供給された原料空気
（圧縮空気）をさきに下側アルミナ層５に通し、この下
側アルミナ層５の吸着剤で原料空気中の水分，炭酸ガス
等を吸着除去し、つぎに上側吸着剤層６に通し、この上
側吸着剤層６で圧縮空気中の窒素を主に吸着したのち、
下側アルミナ層５および上側吸着剤層６で吸着されない
酸素を製品酸素ガス（純度９３％程度）として出口端３
ｂから抜き出す（吸着分離工程）。そして、この出口端
３ｂから抜き出した製品酸素ガスを第１導出パイプ１
８，入口パイプ８ａを経てレシーバータンク８に貯蔵す
る。一方、右吸着塔４においては、その内部を第２排気
パイプ１５，入口パイプ１０ａを介して真空ポンプ１０
により減圧排気し、下側アルミナ層５の吸着剤に吸着さ
れている水分，炭酸ガス等と、上側吸着剤層６の吸着剤
に吸着されている窒素等を脱着させる（減圧再生工
程）。

【００１３】第２工程（図４参照）では、左吸着塔３に
おいて、上記の吸着分離工程を継続している。一方、右
吸着塔４においては、上記の減圧再生工程の最終段階
で、自動開閉弁１７ａを開弁し、レシーバータンク８に
回収した製品酸素ガスの一部を入口パイプ８ａ，第１復
圧用パイプ１６，バイパス用パイプ２４，第２復圧用パ
イプ１７を経由して出口端４ｂから右吸着塔４に供給す
る。この製品酸素ガスの供給により、上側吸着剤層６の
吸着剤からの窒素の脱着が促進され、再生効率が向上す
る（製品パージ工程）。

【００１４】第３工程（図５参照）では、自動開閉弁１
４ａ，２０ａ，２３を開弁し、自動開閉弁１２ａ，１５
ａ，１８ａを閉弁し、（上記の吸着分離工程が終了し
た）左吸着塔３の塔頂に残留している比較的酸素純度が
高いガス（酸素純度：２１〜９３％程度）を第１連結パ
イプ２０を経由して（上記の減圧再生工程が終了した）
右吸着塔４の復圧ガスとしてガス入口端７ａ（すなわ
ち、右吸着塔４の中間高さ部）からガス吐出部７に供給
し、このガス吐出部７の多数の吐出口から上側吸着剤層
６内に送り込む。このとき、右吸着塔４の出口端４ｂか
らは、引き続きレシーバータンク８内の製品酸素ガスを
供給する（この製品酸素ガスを復圧ガスとしても利用す
る）。この第３工程では、自動開閉弁２３を開弁してい
るため、第２工程より多量の製品酸素ガスが右吸着塔４
に供給される。このように、第３工程では、ガス吐出部
７からの残留ガスの供給と、出口端４ｂからの製品酸素
ガスの供給とを同時に行う（復圧工程の前半段階）。一
方、左吸着塔３においては、その内部を第１排気パイプ
１４，入口パイプ１０ａを介して真空ポンプ１０により
減圧排気する。このため、自動開閉弁２２ａを開弁し、
左吸着塔３に対する原空ブロワ１からの原料空気の供給
を停止する。

【００１５】第４工程（図６参照）では、自動開閉弁２
０ａを閉弁し、左吸着塔３から右吸着塔４のガス吐出部
７への残留ガスの供給を終了する。この時点で、右吸着
塔４の内部はまだ負圧の状態にあり、これを大気圧付近
にまで復圧するために、自動開閉弁１３ａを開弁し、自
動開閉弁２２ａを閉弁し、原空ブロワ１により取り入れ
（クーラー２を経由し）た原料空気を入口端４ａから右
吸着塔４に供給する。このとき、右吸着塔４の出口端４
ｂからは、引き続きレシーバータンク８内の製品酸素ガ
スを供給する。このように、第４工程では、入口端４ａ
からの原料空気の供給と、出口端４ｂからの製品酸素ガ
スの供給とを同時に行う（復圧工程の後半段階）。この
ような第４工程が終了した時点では、右吸着塔４の上側
吸着剤層６のガス濃度分布は、図７に示すようになって
いる。すなわち、製品酸素ガスが送り込まれる上側吸着
剤層６の上部は酸素濃度９３％程度に、左吸着塔３から
残留ガスが送り込まれる上側吸着剤層６の中間部は酸素
濃度２１〜９３％程度に、原料空気が送り込まれる上側
吸着剤層６の下部は酸素濃度２１％程度になっている。

【００１６】第５工程（図８参照）では、自動開閉弁１
９ａを開弁し、自動開閉弁１７ａ，２３を閉弁する。す
なわち、全体としては、自動開閉弁１３ａ，１４ａ，１
９ａを開弁し、自動開閉弁１２ａ，１５ａ，１６ａ，１
７ａ，１８ａ，２０ａ，２１ａ，２２ａ，２３を閉弁す
る。その状態で、原空ブロワ１から送りだした圧縮空気
をクーラー２により所定温度にまで降温させたのち、原
料空気取入パイプ１１，第２導入パイプ１３を経て入口
端４ａから右吸着塔４に供給し、出口端４ｂから製品酸
素ガスを抜き出す。この第５工程は、上記の第１工程に
相当する工程であり、両吸着塔３，４の作用が入れ替わ
ったものである。そして、第５工程以降も、第２〜第４
工程と同様の工程（第２〜第４工程において、両吸着塔
３，４の作用が入れ替わった工程）を行う。このように
して第１〜第４の工程を繰り返し行い、原料空気から酸
素ガスと窒素ガスとを分離する。そして、第５工程（す
なわち、上記の第１工程）において、吸着塔３，４内の
上側吸着剤層６が、図７に示す酸素ガスの濃度勾配にな
っているため、製品酸素ガスの発生効率が向上する。

【００１７】上記のように、この実施の形態では、一方
の吸着塔４（３）の減圧再生工程が終了し、他方の吸着
塔３（４）の吸着分離工程が終了した時点で、一方の吸
着塔４（３）内の圧力を復元させるために、一方の吸着
塔４（３）の入口端４ａ（３ａ）から原料空気を供給
し、出口端４ｂ（３ｂ）からレシーバータンク８内の製
品酸素ガスを供給し、中間高さ部（すなわち、ガス吐出
部７）から他方の吸着塔３（４）の塔頂の残留ガスを供
給している。このため、一方の吸着塔４（３）の上側吸
着剤層６の酸素ガスの濃度勾配を調整することができ、
つぎの吸着分離工程において上側吸着剤層６の吸着剤の
利用効率を上げて、吸着剤性能を十分に発揮させること
ができる。また、このように、吸着剤の利用効率を向上
させることにより、吸着剤充填量の削減や真空ポンプ容
量の低下を行うことができ、その結果、装置のイニシャ
ル・ランニングコストを削減することができる。しか
も、他方の吸着塔３（４）から一方の吸着塔４（３）に
残留ガスを供給している間も、他方の吸着塔３（４）の
減圧排気を行っているため、減圧再生工程に要する時間
を短縮することができるうえ、真空ポンプ１０の無負荷
運転を行う必要がなく、減圧再生が効率的になる。

【００１８】図９は本発明の他の実施の形態を示してい
る。この実施の形態では、上記の第３工程において、自
動開閉弁１３ａを開弁し、自動開閉弁２２ａを閉弁し、
原空ブロワ１により外部から取り入れたのちクーラー２
により冷却した原料空気を、第２導入パイプ１３を経由
して入口端４ａから右吸着塔４に供給している。それ以
外の部分は図１に示す実施の形態と同様であり、同様の
部分には同じ符号を付している（すなわち、第３工程以
外の工程は、図３，図４，図６，図８に示す工程と同様
である）。

【００１９】この実施の形態でも、図１に示す実施の形
態と同様の作用効果を奏する。しかも、この実施の形態
では、原空ブロワ１により原料空気を右吸着塔４に供給
しているため、第３工程において、右吸着塔４が早く復
圧する。したがって、レシーバータンク８から右吸着塔
４に供給する製品酸素ガス量が減少し、その分酸素ブロ
ワ９によりレシーバータンク８から取り出せる製品酸素
ガス量が増加する。

【００２０】図１０は本発明のさらに他の実施の形態を
示している。この実施の形態では、上記の第３工程にお
いて、自動開閉弁１４ａを閉弁し、真空ポンプ１０を休
止運転している。それ以外の部分は図１に示す実施の形
態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している
（すなわち、第３工程以外の工程は、図３，図４，図
６，図８に示す工程と同様である）。

【００２１】この実施の形態でも、図１に示す実施の形
態と同様の作用効果を奏する。しかも、この実施の形態
では、真空ポンプ１０を休止運転しているため、第３工
程において、左吸着塔３の塔頂の残留ガスが殆ど全て右
吸着塔４に導入され、酸素ガスの濃度勾配が確実に行わ
れて、製品酸素ガスの発生効率が向上する。

【００２２】図１１は本発明のさらに他の実施の形態を
示している。この実施の形態では、図１の混合ガス分離
装置において、第２導入パイプ１３の自動開閉弁１３ａ
上流側部分から自動開閉弁２７ａ付き分岐パイプ２７が
分岐し、フィルター２６に連結している。この実施の形
態では、上記の第４工程において、自動開閉弁２７ａが
開弁し、右吸着塔４内の負圧を利用することにより、フ
ィルター２６により精製した大気空気を分岐パイプ２７
に自然流入させたのち、第２導入パイプ１３を経由して
入口端４ａから右吸着塔４に導入するようにしている
（図１２参照）。それ以外の部分は図１に示す実施の形
態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付してい
る。（すなわち、第４工程以外の工程は、図３〜図５，
図８に示す工程と同様である）

【００２３】この実施の形態でも、図１に示す実施の形
態と同様の作用効果を奏する。しかも、この実施の形態
では、第４工程において、原空ブロワ１により原料空気
を右吸着塔４に供給する際に、右吸着塔４内の負圧によ
り大気空気をも（原空ブロワ１を通さずに）同時に供給
しているため、原空ブロワ１の容量を小さくすることが
できる。したがって、従来と同容量の原空ブロワ１を用
いる場合には、製品酸素ガスの製造効率が向上する。

【００２４】図１３は吸着塔３，４の変形例を示してい
る。この変形例では、両吸着塔３，４の上側吸着剤層６
に配設されるガス吐出部７には、その上側面および横四
側面に多数の吐出口（図示せず）が開口しているが、下
側面には開口していない。それ以外の部分は図２に示す
吸着塔３と同様であり、同様の部分には同じ符号を付し
ている。また、吸着塔３，４の他の変形例として、上記
ガス吐出部７の下側面および横四側面に多数の吐出口を
開口し、上側面に吐出口を開口しないようにしてもよ
い。このような両変形例を用いても、上記各実施の形態
と同様の作用効果を奏する。

【００２５】なお、図１１に示す混合ガス分離装置にお
いて、第３工程を図９もしくは図１０に示す工程に代え
てもよい。

【００２６】また、本発明が対象とする混合ガスの分離
としては、例えば、空気からの酸素ガスの分離、または
工業用ガス製造中の混合ガスからの特定有効ガス（例え
ば、水素，一酸化炭素，ハイドロカーボン類等のあらゆ
る有効ガス）の濃縮，回収あるいは有毒ガスを含んだガ
スの浄化等を挙げることができる。また、本発明で用い
る吸着剤としては、ゼオライト，シリカゲル，活性アル
ミナ，活性炭等の粒状物が挙げられ、単独でもしくは併
せて用いられる。例えば、窒素の吸着剤としてはゼオラ
イト，酸素の吸着剤としてはカーボン，炭酸ガスに対し
てはゼオライト等が用いられる。また、除湿用としては
シリカゲル，活性アルミナが好適に用いられ、空気中の
ハイドロカーボンの吸着に対しては活性炭等が用いられ
る。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、本発明の第１および第２
の混合ガス分離方法によれば、復圧工程の終了した吸着
塔内の吸着剤層では、原料混合ガスを供給した入口端寄
り部分と、残留ガスを供給した中間高さ位置寄り部分
と、製品ガスを供給した出口端寄り部分とで、その順に
ガス濃度が濃くなり、均一な（入口端から出口端に向か
ってガス濃度が濃くなる）ガス濃度分布となる。このよ
うな状態に濃度勾配を調整することにより、つぎの吸着
分離工程において吸着剤の利用効率を上げることがで
き、吸着剤性能を充分に発揮させることができる。ま
た、吸着剤の利用効率が向上することにより、吸着剤充
填量の削減および真空ポンプ容量の低下を実現すること
ができ、その結果、装置のイニシャル・ランニングコス
トを削減することができる。また、吸着分離工程を終了
した他の吸着塔の残留ガスは、吸着分離工程が終了した
時点で、吸着分離の途中にある原料混合ガスであり、比
較的純度が高い。特に出口端の近傍部分に残留している
ガスは純度が高い。このため、上記残留ガスの導入に際
しては、上記他の吸着塔の出口端から行うようにしてい
る。また、本発明の第１の混合ガス分離方法は、上記復
圧工程を、上記製品ガスの供給と残留ガスの供給を同時
に行う前工程と、上記原料混合ガスの供給と製品ガスの
供給を同時に行う後工程とに分けるため、確実にガス濃
度勾配を調整することができる。特に、出口端寄り部分
でのガス濃度を確実に高くすることができ、一層吸着剤
の利用効率を上げることができる。また、本発明の第２
の混合ガス分離方法は、上記復圧工程で、上記原料混合
ガスの供給と製品ガスの供給と残留ガスの供給を同時に
行うため、工程の簡素化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いる混合ガス分離装置の構成図であ
る。

【図２】上記混合ガス分離装置に用いる吸着塔の内部の
説明図である。

【図３】上記混合ガス分離装置の作用を示す説明図であ
る。

【図４】上記混合ガス分離装置の作用を示す説明図であ
る。

【図５】上記混合ガス分離装置の作用を示す説明図であ
る。

【図６】上記混合ガス分離装置の作用を示す説明図であ
る。

【図７】上側吸着剤層のガス濃度分布の説明図である。

【図８】上記混合ガス分離装置の作用を示す説明図であ
る。

【図９】上記混合ガス分離装置の他の実施の形態を示す
工程図である。

【図１０】上記混合ガス分離装置のさらに他の実施の形
態を示す工程図である。

【図１１】上記混合ガス分離装置のさらに他の実施の形
態を示す構成図である。

【図１２】上記さらに他の実施の形態の工程図である。

【図１３】吸着塔の変形例を示す説明図である。

【図１４】従来例の作用を示す説明図である。

【図１５】従来例の作用を示す説明図である。

【図１６】従来例の作用を示す説明図である。

【図１７】従来例の作用を示す説明図である。

【図１８】従来例の作用を示す説明図である。

【符号の説明】

１原空ブロワ３，４吸着塔４ａ入口端４ｂ出口端８レシーバータンク１０真空ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者安田貴彦大阪府堺市築港新町２丁６番地40 大同ほくさん株式会社堺工場内 (72)発明者大八木信之大阪府堺市築港新町２丁６番地40 大同ほくさん株式会社堺工場内 (56)参考文献特開平１−236914（ＪＰ，Ａ) 特開昭48−92292（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−91223（ＪＰ，Ａ) 特開平１−93402（ＪＰ，Ａ) 特開平10−192636（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数個の吸着塔を設け、各吸着塔が吸着
分離工程と減圧再生工程と復圧工程とを、この順で繰り
返し行うようにした混合ガス分離方法であって、上記各
吸着塔の内部に、上側の吸着剤層と下側の除湿剤層とを
上下積層状に収容し、減圧再生工程を終了した吸着塔に
対し、その入口端から原料混合ガスを供給し、その出口
端から製品ガスを供給し、その吸着剤層の中間高さ位置
から、吸着分離工程を終了した他の吸着塔の残留ガスを
この他の吸着塔の出口端より取り出して供給することに
より、復圧工程を行うようにし、上記復圧工程を、上記
製品ガスの供給と残留ガスの供給を同時に行う前工程
と、上記原料混合ガスの供給と製品ガスの供給を同時に
行う後工程とに分けるようにしたことを特徴とする混合
ガス分離方法。
【請求項２】複数個の吸着塔を設け、各吸着塔が吸着
分離工程と減圧再生工程と復圧工程とを、この順で繰り
返し行うようにした混合ガス分離方法であって、上記各
吸着塔の内部に、上側の吸着剤層と下側の除湿剤層とを
上下積層状に収容し、減圧再生工程を終了した吸着塔に
対し、その入口端から原料混合ガスを供給し、その出口
端から製品ガスを供給し、その吸着剤層の中間高さ位置
から、吸着分離工程を終了した他の吸着塔の残留ガスを
この他の吸着塔の出口端より取り出して供給することに
より、復圧工程を行うようにし、上記復圧工程で、上記
原料混合ガスの供給と製品ガスの供給と残留ガスの供給
を同時に行うようにしたことを特徴とする混合ガス分離
方法。