JPH0226611A - ガス混合物の分離方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガス混合物の分離に関する。本発明は、詳細に
は、圧力スウィング吸着によるガス混合物の分離方法お
よび装置に関する。

圧力スウィング吸着は、ガス混合物を該混合物の少なく
とも１つの成分を優先的に吸着する吸着剤層の中に通す
ことが必要である。従って、吸着される成分が比較的乏
しいガス生成物は層を通過する。次に、層を低圧にし、
それによって先に吸着された成分を脱着させることによ
って層を再生させる。吸着剤は一般にモレキユラーシー
ブ、典型的にはゼオライトモレキユラーシーブまたはカ
ーボンモレキユラーシーブである。より効率的な工業用
ＰＳＡ法においては、複数の層を用い、ガス生成物の連
続供給が容易なように、分離用の流入ガス流を両層間で
切換える。圧力スウィング吸着法は、たとえば本願出願
人による英国特許出願第２０７３０４３Ａ号および同第
２１６３６６９Ａ号に記載され、圧力スウィング吸着に
よるガス混合物の改良分離装置は本願出願人による英国
特許出願第２１６３６７０Ａ号に記載されている。

モレキユラーシーブに吸着されるガスの平衡量は圧力の
山数であるばかりでなく、また温度の画数でもある。事
実、成る工業用ガス分離法は、分離を行わせるのに圧力
スウィングではなくて温度スウィングに依存している。

典型的なゼオライトモレキユラーシーブは、迅速に到達
し、次いで経時的に一定に保たれるガス吸着平衡値を有
しているけれども、カーボンモレキユラーシーブは平衡
になる前に動的ふるい分は挙動を示しくそしてこの挙動
を利用するのであるが）、いずれのシープも吸着熱を放
出するので、ガスを吸着するにつれて温度が上昇し、再
びガスを脱着すると温度が降下する。吸着の結果として
の温度の上昇は、脱着の結果としての温度の降下に実質
的に等しい。しかし、分離用の流入ガス混合物を圧縮す
る結果として、典型的には余分の温度上昇がある。圧縮
熱の大部分は通常コンプレッサーと連動するアフターク
ーラーで除去される。また、脱着工程の間の圧力の低下
に伴なう温度の降下もある。従って、脱着工程を行わせ
るのに必要な圧力低下によって発生する真の冷却がある
ために、ＰＳＡ法は外界温度に達しない平均温度で行わ
れると考えてよいであろう。しかし、実際には、吸着剤
層の温度を降下させるためには脱着工程の間に発生する
冷却のうちの比較的小部分しか用いられず、発生する冷
却のほとんどは大気中に放出されるガス中にむだに費や
される。従って、実際には、圧力スウィング吸着プロセ
スが動作する平均温度は通常、外界温度に達しないとい
うよりはむしろそれを上回る。吸着されるガスの平衡量
は温度の降下につれて増大するので、発生する冷却を十
分利用できないことが非能率の原因であり、不必要に大
きい明確な動力消費につながる。

さらに、低温は通常吸着を容易にするので、吸着の間に
起る温度上昇も好ましいものではない。

一般に高温は脱着を容易にするので、脱着の間に起る温
度降下も同様に好ましいものではない。

このように、圧力スウィング吸着プロセスの間にさらに
好ましい熱的持続時間をつくり出す必要性があり、この
要望を満たす方法及び装置を提供するのが本発明の目的
である。

本発明によれば、 （ａ）　　ガス混合物を加圧下で吸着剤物質の層に通じ
、それによって該混合物の少なくとも１つの成分を吸着
させ、かつ該成分に関して比較的吸着しにくいガスを排
出させ、かつ （ｂ）　　層に吸着が行われる圧力よりも低い圧力をか
けることによって、核層から前記吸着された少なくとも
１つの成分を脱着させて、該層なくとも１つの成分を排
出させることよりなる前記ガス混合物の少なくとも１つ
の成分を吸着しうる吸着剤物質の少なくとも２つの層を
用いる圧力スウィング吸着によってガス混合物を分離さ
せる方法が提供され、この場合、該方法は、各サイクル
、すなわち核層のそれぞれが吸着を行っている時間の部
分でもう１つの層が脱着を行っている。

ように、両層の位相をずらせて循環的に行われ、さらに
該方法は、前記吸着層内の熱交換チャンバー中に含まれ
る揮発性液体から蒸気を発生させ、該蒸気を前記脱着層
内の熱交換チャンバー中に凝縮させ、吸着層内のチャン
バーから脱着層内のチャンバーへの蒸気の真の流れおよ
び脱着層内のチャンバーから吸着層内のチャンバーへの
液体の真の流れがあるように前記熱交換チャンバーの上
部および下部がそれぞれ流体の流動状態にあるようにす
ることによって脱着を行っている該層中に発生した熱を
転移させることを含む。

本発明は、また、第１のモレキユラーシーブ層を含む第
１の容器および第２のモレキユラーシーブ層を含む第２
の容器、揮発性液体の容量を保有し、前記第１の層内に
置かれる第１の熱交換チャンバー、前記揮発性液体の容
量を保有し、前記第２の層内に置かれる第２の熱交換チ
ャンツク−１前記第１のチャンバーの下部を前記第２の
チャンバーの下部と接続して、装置の作動時に両者間に
揮発性液体を流動させる導管、一方のチャンノく−のヘ
ッドスペースト他方のチャンバーのへッドスペ−スを連
通させて、両者間に蒸気を流動させる第２の導管、なら
びに前記両チャンバーのヘッドスペースの圧力を制御す
る手段を含んでなる圧力スウィング吸着によるガス混合
物を分離する装置をも提供する。

好適には、前記圧力制御手段は前記揮発性液体の容量を
含み、かつ２つの熱交換チャンバーを相互に連通させる
導管と連通するヘッドスペースを有する貯槽、およびた
とえば前記貯槽の中の揮発性液体を加熱または冷却する
ことによって、該貯槽のヘッドスペースの圧力を調節す
る手段よりなる。典型的には、貯槽に保有される液体の
容量は、前記第１および第２の熱交換チャンバー内に保
有される液体の容量に比して比較的大きい。典型的には
、たとえば貯槽が保有する液体の容量は２つのチャンバ
ーが保有する液体の合計容量の少なくとも１０倍である
。

貯槽のヘッドスペースの圧力を適当に調節することによ
って、さしあたり脱着モードにある層と熱交換関係にあ
るチャンバー内での凝縮をもう１方のチャンバー内での
沸騰と同時に起させるように揮発性液体の沸騰する温度
を容易に選ぶことができる。このように、さしあたり脱
着モードにあるチャンバー内に発生した冷却を用いて揮
発性液体を凝縮させ、それによって脱着の間に起るいか
ような温度降下をも軽減させ、一方、吸着工程の間に生
成した熱を用いて揮発性液体を沸騰させ、それによって
吸着熱発生の結果として生じるいかような温度上昇をも
低減させる。吸着熱は脱着中の損失熱と略々釣合ってい
るので、１つの室におけるこの液体の沸騰の結果として
圧力上昇、従って揮発性液体の沸点の変化があるという
傾向は、もう１方の室における蒸気の凝縮の結果として
蒸気圧低下があるという傾向と釣合っている。上述のよ
うに、圧力スウィング吸着サイクルは真の冷却を生じる
ので、もう１方のチャンバー内で液体を沸騰させる傾向
よりも、脱着モードにある層と熱交換関係にあるチャン
バー内でさらに多くの蒸気を凝縮させる傾向がある。し
かし、各圧カスウィング吸着サイクルの間で、１つのチ
ャンバー内で沸騰させる液体の量がもう１方のチャンバ
ー内で凝縮させる蒸気の量に等しいということは本発明
にとって重要なことではなく、予め定められた時間間隔
で吸着モードから脱着モードへ、またはその逆に層が切
換えられるような圧力スウィング吸着ではこの傾向は漸
次液体が激減する１つのチャンバーまたは漸次液体が充
満するもう１方のチャンバーをもたらすものではない。

さらに、貯槽はチャンバー内で起シやすいどのような圧
力変化でも鈍らせる効果を有し、従って１つのチャンバ
ー内の蒸気を凝縮させる速度ともう１方のチャンバー内
の液体を沸騰させる速度とのどのような不均衡をも処理
しうる大きさに保つのに役立つ。

操作の際に、液体が沸騰する温度、従って外界温度より
も著しく低い層の平均操作温度を設定する能力を制限す
ることができる。しかし、分離用の流入ガス混合物から
脱着モードにある層より排出される脱着されたガス混合
物へと熱を移すことによって、別のやり方で達成するこ
とができる低温の層作動温度を実現させることができる
。このような熱の移動は２つのガスの間の直接熱交換に
よって達成することができるけれども、介在する揮発性
液体を媒介として行うのが好ましい。好適な装置におい
ては、いずれも揮発性液体を含む第３および第４の熱交
換チャンバーがあり、第３のチャンバーは分離用の流入
ガス流と熱交換関係にあり、かつ第４のチャンバーは脱
着ガス流と熱交換関係にあり、前記両チャンバーのヘッ
ドスペースを相互に連通させる第３の導管ならびに前記
第３および第４チヤンバーの下部を相互に連通させる第
４の導管がある。第３および第４のチャンバー内で用い
られる揮発性液体は第１および第２のチャンバー内で用
いられる揮発性液体と同一であることができ、第３およ
び第４のチャンバー内の圧力を第１および第２のチャン
バー内の圧力よりも低い値に制御することができるか、
もしくは第３および第４のチャンバー内では異なる揮発
性液体を用いることができる。このように揮発性液体を
、第３および第４のチャンバー内の液体が第１および第
２のチャンバー内の液体と異なる沸点な有し、流入ガス
の温度がそのガスの吸着される点よりも上流で実質的に
この沸点まで降下するように準備することができる。

本発明による方法および装置は、吸着の間に起る温度上
昇および脱着の間に起る温度降下を減少させることを可
能にし、かつ吸着が起る平均温度を降下させることによ
って、本発明の目的を達成することができる。

ここに添付図面を参照しながら実施例によって本発明に
よる方法及び装置を説明する。

前記図面の第１図に“ついて説明すると、例示のプラン
トはモレキユラーシーブ吸着剤の層６を含む第１円筒容
器２及び同一モレキュラーシーブ吸着剤の層８を含む実
質的に同一の容器４よりなる。

層６および８は同等の高さを有し、相互に同じレベルに
置かれている。装置は分離用の受入れガス混合物の入口
１０を備えている。入口１０は２つの容器２および４の
底部を相互に接続するパイプライン１６が末端となる出
口１４を有するコンプレッサー１２と連通している。パ
イプライン１６にはその中に第１のオンオフバルブ１８
が配設されている。パルプ１８は容器２と作動的につな
がっている。パイプライン１６にはその中に第２のオン
オフバルブ２０が配設されている。バルブ２０は容器４
と作動的につながっている。

また、容器２の底部から容器６の底部に及ぶ均圧パイプ
ライン２２もある。パイプライン２２の中にオンオフバ
ルブ２４が設置されている。

パイプライン２６は容器２の頂部から容器４の頂部に及
んでいる。容器２の頂部に接するパイプライン２６の部
分にオンオフバルブ２８が配設されている。容器６０頂
部に接するパイプライン２６の［に別のオンオフバルブ
３０が配設さねている。別のパイプライン３２が容器２
の頂部から容器４の頂部に及んでいろ。パイプライン３
２の中にオンオフバルブ３４が配設されている。出口３
６はパルプ２８およびバルブ３０の中間のパイプライン
２６の部位と連通している。出口３６にはその中に圧力
調節器２８が設置され、所望の場合には、図に示す装置
の作動中に発生したガスを用いるためにプラントと直接
連通させることができるか、または技術的に周知の方法
で生成ガスの圧力、流速および組成の周期的変動を平均
化させるように動作可能な緩衝容器（図示せず）を経て
該プラントと連通させろことができる。

容器２の底部にはオンオフバルブ４２が配設されている
ベントパイプ４０が置かれている。オフオフバルブ４６
が配設されている同様のベントパイプ４４が容器４の底
部と連通している。典型的には、ベントパイプ４２及び
ベントパイプ４６はガスを直接大気中に放出させ、従っ
て層６及び層８は外界圧力よりも低い圧力では決して作
動されない。しかし、別の方法として、ベントパイプ４
２およびベントパイプ４６がそれぞれ真空ポンプ（図示
せず）の入口と連通ずる場合には脱着工程を減圧下で完
了させることによってプラントを作動させることも可能
である。このような真空ポンプを用いる場合には、流入
ガスを１気圧（絶対）のオーダーの圧力で層６および８
に導入させ、従ってコンプレッサー１２なしですますこ
とができるように準備することができる。しかし、以下
の説明においては、流入ガスをコンプレッサー１２で大
気圧を超えろ圧力、典型的には４乃至６気圧（絶対）の
範囲の圧力に圧縮し、各層を順次大気と連通させること
によって脱着を行わせろことを理解しなければならない
。第１熱交換チヤンバー５０は層６の中に埋まっている
。同様のチャンバー５２は層８の中に埋まっている。チ
ャンバー５０およびチャンバー５２は、それぞれ層６お
よび８の中の対応する軸方向の位置に配置されている。

両チャンバーはフレオン（フレオンは登録商標）のよう
な揮発性液体のそれぞれ容量５４および容量５６を含ん
でいる。チャンバー５０内にはヘッドスペース５８があ
り、チャンバー５２内には同様のヘッドスペース６０が
ある。チャンバー５０およびチャンバー５２の底部は導
管６２を経て互いに連通し、チャンバー５０およびチャ
ンバー５２の頂部は導管６４を経て相互に連通している
。導管６４の中間位置は揮発性液体の容量７２を含む密
閉貯槽７０のヘッドスペース６８と連通する別の導管６
６を受は入れる。液体貯槽７０はオンオフパルプ７６が
配設された充填ライン７４およびヘッドスペース６８と
連通ずるベントライン７８を有し、ベントライン７８に
はベントバルブ８０が配設されている。パルプ７４およ
びパルプ８０の作動を制御してヘッドスペース６８内に
実質的に一定の圧力を維持させるようにヘッドスペース
７０の圧力を検知する手段（図示せず）を備えることが
できる。たとえば、万一圧力が選択された値よりも低く
なる場合には、さらに揮発しやす込液体を貯槽７０に入
れて、所望の圧力を回復するように充填ライン７４を開
くことができ、一方圧力がヘッドスペース内の所望の圧
力よりも高くなる場合には、圧力を再び所望の値に下げ
るようにベントパルプ８０を開くことができる。

チャンバー５０および５２は複式であり、好ましくは周
囲との熱転移を助けるために熱交換フィン５３を有する
通常の種類の熱交換チューブを備える。チャンバー５０
および５２、ならびにフィン５３は熱伝導度の高いアル
ミニウムもしくは銅または他の金属でつくることができ
ろ。チャンバー５０および５２のそれぞれが導管６２の
容積を上回る容積たとえば１０倍の容積を有することは
好ましいけれども、チューブが大容量の作動流体を含む
ことは必要なことではない。同様に、溜め６８はチャン
バー５０および５２の合計容積を上回る少なくとも１０
倍の容積を有することが好ましい。溜め６８ならびにチ
ャンバー５０および５２の中で用いられる液体、および
貯槽７０のヘッドスペース６８内の圧力はチャンバー５
０訃よび５２の中の液体が選択される温度で沸騰するよ
うに選ぶ。装置の定常状態の作動の間、液体がチャンバ
ー５０および５２の中で沸騰する温度にいささかの実質
的なずれもないようにヘッドスペース６８内の圧力を保
持する。チャンバー５０および５２ならびに貯槽７０な
らびに付属パイプおよびパルプを特に高い圧力に耐えな
ければならぬようにつくろする必要がないように所望の
作動温度における飽和圧力が僅か数気圧の揮発性液体を
選ぶのが好ましい。

作動時に、空気から窒素を分離するのに図に示す装置を
用いることができる。典型的かつ公知のサイクルにおい
ては、受入れガスをコンプレッサー１２で選択される圧
力に圧縮し、オンオフバルブの中のパルプ１８．２８お
よび４６だけを開いて容器２に導入する。窒素に優先し
て二酸化炭素および酸素を吸着させるのにカーボンモレ
キュラーシーブを使用する。（典型的には、コンプレッ
サー１２およびパイプライン１６の中間の手段（図示せ
ず）によって流入ガスから微粒子および水蒸気を除くこ
とができる。）層６内の圧力が調整器３８の設定によっ
て定められた値に達したとき、典型的には少なくとも９
５容量チの窒素を含む高窒素ガスを容器２から出口３６
を経て製品として取り出す。典型的には、サイクルのこ
の工程は１乃至６分間を要することができる。流入ガス
が層６に入りつつある間に、層８は再生されつつある。

この工程は容器４を排出口４４を通じて大気と連通させ
ることによって行われ、その結果、層の空所のガスは容
器４の底部を経て流出させられ、層８内の圧力が低下す
るにつれてガスはモレキュラーシーブ吸着剤から脱着さ
れ、従ってまた層８から出口４４を経て流出する。この
脱着工程の時間は層６で行われる吸着工程の時間に等し
い。

操作に当っては、選択される純度の生成ガスを一定流速
で得るようにこの時間を選ぶことができる。

前記吸着工程が経過しているときには、パルプ１８．２
８および４６をすべて閉じ、パルプ２４および３４を開
く。従って吸着されないガスは層６から層８に流入して
、両層間の圧力は実質的に等しくなる。数秒後、典型的
には最高約５秒後、パルプ２４および３４を再び閉じ、
パルプ２０゜３０及び４２を開く。ここで、層６および
８の役割はサイクルの開始時の役割と逆転する。層８は
受入れガスから酸素及び二酸化炭素を吸着して、排出口
３６に窒素生成物を与えるのに用いられる。

同時に、層６は容器２の底部から出口４０を通って流出
するガスの流れによって再生され、このガスは大気に放
出される。これら吸着工程および脱着工程の時間は相互
に等しく、サイクル中の最初の吸着工程の時間に等しい
。層８で行われる吸着工程及び層６で行われる脱着工程
の終りに、パルプ２０．３０および４２を再び閉じ、パ
ルプ２４および３４を開いて、層８から層６に流れる吸
着されなかったガスと両層間の圧力を等しくさせる。

この均圧工程の時間は最初の均圧工程の時間と同じであ
る。第２の均圧工程の終りに、パルプ２４および３４を
閉じ、パルプ１８．２８および４６を再び開き、従って
装置はサイクルを繰返す状態になる。

ここで、第１図に示す装置の定常状態の作動において、
層６および層８の温度が相互に等しく、チャンバー５０
および５２内の揮発性液体が沸騰する温度に等しいと仮
定すると、この温度は貯槽７０のヘッドスペース６８内
に保持されている圧力によって予め定められる。テヤン
ノ（−５０および５２ならびに貯槽７０内のそれぞれの
液体の容積５４．５６および７２はヘッドスペース５８
゜６０および６８内の蒸気と平衡状態にある。ここで層
２は流入ガス混合物からガスを吸着１〜つつあり、層８
はすでに吸着したガスを脱着しつつあると仮定する。層
８での吸着の間に熱が発生する。

従って熱はチャンバー５０の壁を通って液体５４に伝わ
り、この液体の若干を選択された温度で沸騰させろ。こ
うしてヘッドスペース５８中に蒸気真の流動があり、蒸
気は初期温度にあるために凝縮するであろう。同時に、
層８から脱着するガスによってチャンバー５２から熱が
奪われろ。この熱の取り出しによってヘッドスペース６
０内の蒸気は選択された温度で凝縮する。従ってチャン
バー５２からチャンバー５０へと液体の真の流動がある
であろう。凝縮する蒸気の量は沸騰する液体の量に等し
いので、蒸気圧の変化はない。しかし、実際には、層８
内で起るガスの膨張は、層６内のガスの圧縮と釣合わな
いので（圧縮は、少なくとも若干の圧縮熱を除去するよ
うにアフタークーラー（図示せず）とともに働くコンプ
レッサー１２で行われた）、層６内の加熱と釣合わない
若干の余分の冷却が層８内に与えられよう。このように
チャンバー５０内で沸騰させる液体よりもチャンバー５
２内に凝縮させる蒸気の方が多い傾向がある。しかし、
実際にはこの差は比較的小さく、貯槽７０の緩衝効果に
よって容易に満足させられる。

チャンバー５０および５２のヘッドスペースの圧力の増
加はチャンバー７０のヘッドスペース６８の圧力の上昇
をもたらす。ベントパルプ８０は自動的に開いて過剰の
圧力を解放し、ヘッドスペース６８の圧力が選択された
圧力に戻ったときに、再び閉じろ。チャンバー５０およ
び５２のヘッドスペースと貯槽７０のヘッドスペース６
８との間に自由で、拘束されない連通があるので、ヘッ
ドスペース５０３よび５２の圧力は選択された圧力に回
復し、従って吸着モードにある層とさしあたり熱交換関
係にあるチャンバー内の液体は選択された温度で沸騰し
続けろ。さらに、各吸着工程は典型的には６分間しか続
かないので、蒸気の凝縮速度が液体を沸騰させる速度を
上回る傾向は持続的な傾向ではなくて、各圧力スウィン
グ吸着サイクルの第１の部分から第２の部分へと逆転す
る傾向である。

従って、要するに熱は吸着モードにある層から脱着モー
ドにある層へ移されること、およびＰＳＡサイクル中に
層内で起る温度変化を制限するのにチャンバー５０およ
び５２はこのように有効であることが理解されよう。さ
らに、サイクルは真の冷却を生じろ傾向があるので、装
置は外界温度な極ぐ僅か下回る温度で作動させろことが
できる。

装置の始動時に、貯槽７０のヘッドスペース６８内の圧
力をチャンバー５０および５２内の液体が沸騰すること
を望むような選択された圧力に調整することができる。

典型的にはこの温度は外界温度よりも低い温度であるこ
とができる。初めに、層８に入るガスは外界温度を上回
る温度であることができる。従って、脱着モードにある
層６を作動させようとするときには、層６の温度は依然
としてチャンバー５０内の液体の沸点を上回る温度であ
ることができ、チャンバー５２内の液体についても同様
である。しかし、操作の各サイクル中で真の冷却が得ら
れるので、層の平均温度は、安定な作動条件が得られる
まで徐々に低下するであろう。必要な場合には、始動時
にチャンバー５０および５２のヘッドスペース５８およ
び６０の圧力を一定に保つように貯槽７０のヘッドスペ
ース６８から蒸気を放出させることができる。安定な作
動条件は層５６および５８の内で生成した真の冷却が真
の熱の内部発生（１ｎｌｅａｋ）　　と均衡する温度で
得られるであろう。

添付図面の第２図には、第１図の装置に対する付加物が
あり、それによって低いけれども安定な作動温度を得る
ことができる。第１図に見られる入口バイブ１４は出口
４２および４６（第２図には図示せず）と連通する共通
の出口バイブ８２と熱交換関係に置かれている。従って
、大気中に放出されるガスから冷却を回収し、それによ
って圧力スウィング吸着中に発生するさらに多くの冷却
を空費するのではなくて利用することが可能である。再
び第２図について説明すると、パイプ１４は熱交換器８
６の第１の流路８４を含んでいる。

熱交換器８６の第２の流路は第３の熱交換チャンバー８
８によって構成されている。チャンバー８８は揮発性液
体の容積９０を含んでいろ。チャンバー８８の底部は導
管９４を経て、第２の熱交換器９８の流路を形成する同
様のチャンバー９２の底部と連通している。チャンバー
９２は揮発性液体の容積９６を含んでいる。導管１００
はチャンバー９８の頂部のヘッドスペース９３をチャン
バー９２の頂部の同様のヘッドスペース１０３と連通さ
せている。熱交換器９８の別の流路は前記共通出口８２
の一部を形成している。導管１００の中間位置は、チャ
ンバー８４および９６と同一の揮発性液体を含む密閉貯
槽１１０のヘッドスペースと連通している。第２図に示
す貯槽１１０構造および作動は第１図に示す貯槽７０の
構造及び作動と実質的に同じであり、従って貯槽１１０
についてはさらに説明を行わない。

操作中、第１図に示すチャンバー５０および５２の作動
と全く同じように、揮発性液体は分離用の流入空気から
出てゆく排出ガスへ熱を移すのに有効であり、それによ
って受入れ空気が吸着剤容器に入る前にその温度を低下
させる。従って、第１図に示す装置の層６および８のさ
らに低い平均作動温度を可能とする。上記のように、チ
ャンバー８４および９６で用いられる揮発性液体はチャ
ンバー５０および５２で用いられる揮発性液体と同一か
または異なることができるが、同一の場合には、さらに
低い作動圧力が典型的に用いられる。

所望の場合には、第２図に示す装置を他の異なる条件下
でプラントの洗浄性を含む単純な制御機構として使用す
ることができる。

第１図および第２図に示す装置に訃いて、作動流体を含
有する各チャンバーはひと続きの比較的薄いチャンバー
によって有利に置き換えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧力スウィング吸着によって空気から窒素を分
離させる装置の路線図である。 第２図は第１図に示す装置と関連させて用いるだめの熱
交換手段の路線図である。図面は縮尺に合わせたもので
はない。 Ｉ０１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）ガス混合物を加圧下で吸着剤物質の層に通じ
   、それによつて該ガス混合物の少なくとも１成分を吸着
   させ、該成分に関し比較的吸着しにくいガスを排出させ
   、そして （ｂ）層を吸着が行われる圧力よりも低い圧力にするこ
   とによつて、該層から前記吸着した少なくとも１成分を
   脱着させて、該少なくとも１成分を排出させること、 を含む前記ガス混合物の少なくとも１成分を吸着するこ
   とができる吸着剤物質の少なくとも２つの層を用いる、
   圧力スウィング吸着によつてガス混合物を分離させる方
   法において、 該方法は、各サイクル、すなわち前記層のそれぞれが吸
   着を行つている時間の部分で、もう１つの層が脱着を行
   つているように、両層の位相をずらせて循環的に行われ
   、さらに該方法が、前記吸着層内の熱交換チャンバー中
   に含まれる揮発性液体から蒸気を発生させ、該蒸気を前
   記脱着層内の熱交換チャンバー中に凝縮させ、吸着層内
   のチャンバーから脱着層内のチヤンバーへの蒸気の正味
   の流れ、および脱着層内のチャンバーから吸着層内のチ
   ヤンバーへの液体の正味の流れがあるように、前記熱交
   換チャンバーの上部および下部のそれぞれが流体の流動
   状態にあるようにすることによつて、脱着を行つている
   層内で発生した熱を移動させることを含む、分離方法。 ２、前記チャンバーのヘッドスペースが所定量の前記液
   体を含む貯槽のヘッドスペースと連通し、さらにこの貯
   槽のヘッドスペースの圧力を制御する工程を含む請求項
   １記載の方法。 ３、さらに、分離用の流入するガス混合物から層より脱
   着される前記脱着された成分へと熱を移動させる工程を
   含む請求項１または請求項２に記載の方法。 ４、分離用の流入ガス混合物と熱交換関係にある第３の
   熱交換チャンバー（いずれの熱交換チャンバーも揮発性
   液体を含む）；前記脱着成分流と熱交換関係にある第４
   の熱交換チャンバー；前記両チャンバーのヘッドスペー
   スを相互に熱交換関係に置く第３の導管；および、前記
   第３および第４チャンバーの下部を相互に連通させる第
   ４の導管；からなる装置を用いることによつて前記熱を
   転移させ、液体は前記第３チャンバー内で沸騰し、かつ
   蒸気は前記第４チャンバーで凝縮する、請求項３記載の
   方法。 ５、さらに、前記第３チャンバーおよび第４チャンバー
   のヘッドスペースの圧力を制御する工程を含む請求４記
   載の方法。 ６、前記第３チャンバーおよび第４チャンバー中に保持
   される揮発性液体が前記第１チャンバーおよび第２チャ
   ンバー中に保持される揮発性液体と同一液体であり、前
   記第３チャンバーおよび第４チャンバーのヘッドスペー
   スの圧力を前記第１チャンバーおよび第２チャンバー中
   に保持される圧力よりも低い値に保持する請求項５記載
   の方法。 ７、前記第３チャンバーおよび第４チャンバー中に保持
   される揮発性液体は第１チャンバーおよび第２チャンバ
   ー中に保持される揮発性液体とは異なる組成を有する請
   求項４または請求項５に記載の方法。 ８、添付図面の第１図または第１図および第２図を参照
   しつつ実質的にさきに述べたガス混合物の分離方法。 ９、第１のモレキユラーシーブ層を含む第１の容器と、
   第２のモレキユラーシーブ層を含む第２の容器と、所定
   量の揮発性液体を保有し、かつ前記第１の層内に置かれ
   る第１の熱交換チャンバーと、所定量の前記揮発性液体
   を保持しかつ前記第２の層内に置かれる第２の熱交換チ
   ャンバーと、前記第１のチャンバーの下部を前記第２の
   チャンバーの下部と接続させて、装置の作動時に両者間
   に揮発性液体を流す導管と、１つのチャンバーのヘッド
   スペースをもう１方のチャンバーのヘッドスペースと連
   通させて、両者間に蒸気を流す第２の導管と、前記チャ
   ンバーのヘッドスペースの圧力を制御する手段とからな
   る、圧力スウィング吸着によるガス混合物の分離装置。 １０、チャンバーのヘッドスペースが所定量の前記揮発
   性液体を含有する貯槽のヘッドスペースと連通し、さら
   に前記貯槽のヘッドスペースの圧力を制御する手段を含
   む請求項９記載の装置。 １１、分離用の流入ガス混合物から脱着された該混合物
   の成分へと熱を移動させる手段を含む請求項９または請
   求項１０に記載の装置。 １２、前記熱を転移させる手段が、分離用の流入ガス混
   合物と熱交換関係に置くことができる第３の熱交換チャ
   ンバーと、前記脱着された成分と熱交換関係に置くこと
   ができる第４の熱交換チャンバーと（いずれも揮発性液
   体を含む）、前記第３チャンバーおよび第４チャンバー
   のヘッドスペースを相互に熱交換関係におく第３の導管
   と、前記第３チャンバーおよび第４チャンバーの下部を
   相互に連通させる第４の導管とからなる請求項１１記載
   の装置。