JPH0350570B2 - - Google Patents
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Description
請求の範囲
１ 供給ガス混合物から一層容易に吸着し得る成
分を選択的に吸着することができる吸着装置で該
ガス混合物の内のそれ程容易には吸着し得ない成
分を分離及び回収するに、吸着装置は少なくとも
４つの吸着剤床を収容し、これらの吸着剤床の
各々はサイクリツクベーシスで、(1)一層高い吸着
圧レベルで吸着し、それ程容易には吸着し得ない
成分を床の製品端から製品流出物として排出し、
(2)並流降圧して空〓ガスを床の製品端から解放し
及び該ガスを均圧化及びパージ付与の目的で系内
の他の床に通し、(3)一層低い脱着圧に向流降圧し
て該一層容易に吸着し得る成分を床の供給端から
解放し、(4)該一層低い脱着圧でパージし、(5)他の
床からの空〓ガスで均圧化することによつて部分
再加圧し、(6)一層高い吸着圧に再加圧することを
含む処理加工シーケンスを受ける圧力スイング吸
着方法において、 (a) 該一層高い吸着圧から一層高い中間圧に並流
降圧する間に解放される空〓ガスを同時に該一
層高い中間圧に部分再加圧する装置内の他の１
つの床に及び一層低い脱着圧レベルにある他の
第２の床にパージガスとして通し、 (b) 降圧する該装置から解放される空〓ガスを該
他の第２の床にパージガスとして通し続け、そ
れにより該床を更に該一層高い中間圧から中間
圧レベルに降圧し、 (c) 更に該中間圧レベルから一層低い中間圧に並
流降圧する際に床の製品端から解放される追加
の空〓ガスを装置内の別の床に通してそれらの
間を該一層低い中間圧において均圧化し、他方
同時に床の供給端からガスを排出することによ
つて該床を向流に降圧し、該向流降圧は該均圧
化を完了した後に続けて該床を一層低い脱着圧
に下げ、 それによつて、最少にした総合サイクル時間で
製品流出物純度を低下することなく高い吸着剤生
産性、床容量及び製品回収率を得ることができる
ことを特徴とする方法。 ２ 前記装置が４つの吸着剤床を含む請求の範囲
第１項記載の方法。 ３ 前記装置が５〜７の吸着剤床を含む請求の範
囲第１項記載の方法。 ４ 前記供給ガス混合物が空気を含み、前記それ
程容易には吸着し得ない成分が酸素を含み、前記
一層容易に吸着し得る成分が窒素を含む請求の範
囲第１項記載の方法。 ５ 前記装置が４つの吸着剤床を含む請求の範囲
第４項記載の方法。 ６ 前記一層高い吸着圧が2.8〜4.2Kg／cm2Ｇ（40
〜60psig）である請求の範囲第５項記載の方法。 ７ 前記一層高い吸着圧が3.2〜3.9Kg／cm2Ｇ（45
〜55psig）である請求の範囲第６項記載の方法。 ８ 前記総合サイクル時間が140〜180秒である請
求の範囲第７項記載の方法。 ９ 酸素製品回収率が50〜60％である請求の範囲
第５項記載の方法。 １０ 前記製品酸素回収率が53〜55％である請求
の範囲第８項記載の方法。 １１ 前記装置が５〜７の吸着剤床を含む請求の
範囲第４項記載の方法。 １２ 前記一層高い吸着圧が2.8〜4.2Kg／cm2Ｇ
（40〜60psig）である請求の範囲第１１項記載の
方法。 １３ 前記一層高い吸着圧が3.2〜3.9Kg／cm2Ｇ
（45〜55psig）である請求の範囲第１２項記載の
方法。 １４ ２つの吸着剤床がサイクル中任意の所定時
においてオーバラツピングシーケンスで吸着工程
にあり、酸素製品回収率が50〜60％である請求の
範囲第１３項記載の方法。 １５ 前記酸素回収率が53〜55％である請求の範
囲第１４項記載の方法。 １６ 前記パージ付与工程(b)がパージ工程(4)より
も期間が短かい請求の範囲第１項記載の方法。 １７ 前記供給ガス混合物が空気を含み、前記そ
れ程容易には吸着し得ない成分が酸素を含み、前
記一層容易に吸着し得る成分が窒素を含む請求の
範囲第１１項記載の方法。 １８ 前記装置が４つの吸着剤床を含み、前記一
層高い吸着圧が2.8〜4.2Kg／cm2Ｇ（40〜60psig）で
あり、前記製品回収率が50〜60％であり、前記総
合サイクル時間が140〜180秒である請求の範囲第
１７項記載の方法。 １９ 前記装置が５〜７の吸着剤床を含み、２つ
の吸着剤床がサイクル中任意の所定時においてオ
ーバラツピングシーケンスで吸着工程にあり、酸
素製品回収率が50〜60％である請求の範囲第１７
項記載の方法。 ２０ 前記一層高い吸着圧への再加圧を行ない、
同時に製品流出物を床の製品端から排出する請求
の範囲第１項記載の方法。 ２１ 前記装置が４つの吸着剤床を含む請求の範
囲第２０項記載の方法。 ２２ 前記装置が５〜７の吸着剤床を含む請求の
範囲第２０項記載の方法。 ２３ 前記供給ガス混合物が空気を含み、前記そ
れ程容易には吸着し得ない成分が酸素を含み、前
記一層容易に吸着し得る成分が窒素を含む請求の
範囲第２０項記載の方法。 ２４ 前記装置が４つの吸着剤床を含む請求の範
囲第２３項記載の方法。 ２５ 前記装置が５〜７の吸着剤床を含む請求の
範囲第２３項記載の方法。 ２６ 前記一層高い吸着圧が2.8〜4.2Kg／cm2Ｇ
（40〜60psig）である請求の範囲第２３項記載の
方法。 ２７ 供給ガス混合物から一層容易に吸着し得る
成分を選択的に吸着することができる吸着装置で
該ガス混合物の内のそれ程容易には吸着し得ない
成分を分離及び回収するに、吸着装置は少なくと
も３つの吸着剤床を収容し、これらの吸着剤床の
各々はサイクリツクベーシスで、(1)吸着し、それ
程容易には吸着し得ない成分を床の製品端から製
品流出物として排出し、(2)並流降圧して空〓ガス
を床の製品端から解放し及び該ガスを均圧化及び
パージ付与の目的で装置内の他の床に通し、(3)一
層低い吸着圧に向流降圧して該一層容易に吸着し
得る成分を床の供給端から解放し、(4)該一層低い
脱着圧でパージし、(5)他の床からの空〓ガスで均
圧化することによつて部分再加圧し、(6)更に一層
高い吸着圧に再加圧することを含む処理加工シー
ケンスを受ける圧力スイング吸着方法において、 (a) 該一層高い吸着圧から一層高い中間圧に並流
降圧する間に床から解放される空〓ガスを装置
内の別の床に通し、それにより該他の床を該一
層高い中間圧に部分再加圧し、 (b) 更に該一層高い中間圧から中間レベルに並流
降圧する間に床から解放される追加の空〓ガス
を装置内の異なる床に通し、該追加のガスは該
異なる床用のパージガスを構成し、 (c) 該中間圧レベルから一層低い中間圧になお更
に並流降圧する間に床から解放される追加の空
〓ガスを初めに一層低い圧力にある装置内の別
の床に通してそれらの間を該一層低い中間圧に
おいて均圧化し、他方同時に降圧する該床の供
給端からガスを排出することによつて該床を向
流に降圧し、 (d) 該床を降圧し及び初めに一層低い圧力にある
該床が該一層低い中間圧に達した際に初めに一
層低い圧力にある該床に該空〓ガスを通すこと
を中止し、 (e) 前記工程(c)を完了した後に、降圧する該床を
更に向流に降圧し続けて該床の一層低い脱着圧
に下げ、 (f) それ程容易には吸着し得ない成分を床の製品
端から製品流出物として排出し、同時に供給ガ
ス混合物を床の供給端に通して該部分再加圧し
た床を該一層高い吸着圧に再加圧し、 (g) 該一層高い中間圧レベルに並流降圧すること
を開始する前に、供給ガスを床に通して一層高
い吸着圧において吸着し、一層高い一定吸着圧
においてそれ程容易には吸着し得ない成分を床
から排出しないで、サイクリツク運転としての
前記(a)−(f)工程を繰り返すことを追加量の供給
ガスで続ける ことを特徴とする方法。 ２８ 前記装置が４つの吸着剤床を含む請求の範
囲第２７項記載の方法。 ２９ 前記装置が５〜７の吸着剤床を含む請求の
範囲第２７項記載の方法。 ３０ 前記供給ガス混合物が空気を含み、前記そ
れ程容易には吸着し得ない成分が酸素を含み、前
記一層容易に吸着し得る成分が窒素を含む請求の
範囲第２７項項記載の方法。 ３１ 前記一層高い吸着圧が2.8〜4.2Kg／cm2Ｇ
（40〜60psig）である請求の範囲第３０項記載の
方法。 発明の背景 発明の分野 発明は圧力スイング吸着系におけるガスの精製
に関する。一層特別には、発明は向上した性能を
達成することを可能にする加工サイクル及び系の
改良に関する。 従来技術の説明 圧力スイング吸着（PSA）プロセスは少なく
とも１種の成分及び少なくとも１種の選択的に吸
着可能な成分を含有する供給ガス混合物の内の該
成分を分離及び精製する商業上望ましい技術を提
供する。吸着は吸着剤床中高い吸着圧において行
なわれ、その後吸着剤床圧を下げて低い脱着圧に
することによつて選択的に吸着可能な成分は脱着
される。PSAプロセスを多床系において行なう
ことは、少なくとも４つの床を有する系に関する
ワグナー（Wagner）の米国特許3430418号に例
示されている。一般に知られ及びこの特許に記載
されているように、PSAプロセスはサイクリツ
クに、各床において、(1)床の製品端から製品流出
物を解放する高圧吸着、(2)床の製品端から空隙ガ
スを解放する中間圧への並流降圧、(3)低い脱着圧
にする向流降圧、(4)パージ及び(5)再加圧を含む加
工シーケンスで行なうのが普通である。並流降圧
工程の間に解放される空隙ガスは均圧化用及び低
い脱着圧の床にパージガスを付与するために用い
るのが普通である。 ４又はそれ以上の吸着剤床を有する系に関して
上述した該PSA加工の変法において、慣用の３
床系を空気の分離及び回収及びその他のかかる分
離において用いることが企てられた。この系はマ
ツコウムス（Mc Combs）の米国特許3738087号
に記載されている昇圧（increasing pressure）
吸着工程に基づくものであつた。同特許の一実施
態様では、空気を吸着剤床に加えて床を再加圧
し、床圧が増大して更に高い圧力になるような速
度で窒素を選択的に吸着させ及び酸素を床の製品
端から排出させる。該昇圧吸着工程を加入した
PSAサイクルは、(1)該昇圧吸着工程、(2)床の製
品端から空隙ガスを解放する中間圧への並流降
圧、(3)低い脱着圧への向流降圧、(4)パージ及び(5)
降圧を含む。この実施態様では、並流降圧工程の
間に解放される空隙ガスを用いて均圧化−パージ
付与−均圧化シーケンスの系内の他の床に通す。
この後者のサイクルは、ワグナーサイクルで採用
されている通りに定圧吸着工程を不要にする。こ
れは所定のサイクル時間内で床の再生、すなわち
向流降圧及びパージ用に一層多くの時間を可能に
し、それにより所定の系から、特に比較的短かい
全サイクル時間操作用に設計した系において一層
高い生産性及び回収率及び／又は純度を得ること
を可能にする。 各床が商用の13X、８×12ヘツドフオーム、モ
レキユラーシーブを収容するこのような３床系を
空気分離操作用に用いて、酸素回収率48％及び酸
素１トン／日（TPD）当り13Xモレキユラーシ
ーブ40001b（1800Kg）の生産性（BSF）が得られ
た。かかる回収率は供給流から除かれ及び酸素製
品として排出される供給空気酸素のパーセント或
は容積分率として定義される。生産性は含有され
る酸素1TPDを発生するのに要するモレキユラー
シーブのポンドとして定義される。上述した回収
率及び生産性値は３床PSA系について180秒の全
サイクル時間をベーシスにし得たもので、供給空
気を最大圧力40psig（2.8Kg／cm2Ｇ）で導入し、製
品を20psig（1.4Kg／cm2Ｇ）で排出した。 このような標準の３床系は種々の商業用途用に
望ましいものであるが、それでも当分野に製品回
収率及び生産性を向上する要求がある。しかし、
このような目的を達成する際に困難に遭遇してき
た。すなわち、かかる標準の３床操作に比べて相
当のBSF低下（生産性の増大）を生ずるのに全
サイクル時間を減少させて上記180秒より短かく
しなければならなかつた。しかしながら、個々の
工程、すなわちパージ及び均圧化工程の時間の減
少はガス速度及び床の流動化限界により或は適用
可能なサイクル性能基準によつて制限される。こ
のような制限は個々のサイクル工程の期間の減少
によつてのみ実質的サイクル時間の減少を達成す
ることを妨げる。他方、標準の４床系に関して、
該系に適用し得る標準サイクリング技法により５
番目の吸着剤床を加えて単一床容量制限を増大さ
せることは、必ず任意の所定の適用について全サ
イクル時間及びBSF値を増大するに致る。この
ようなBSF値の増大は、PSA系において用いる
容器の数を増大することから派生する潜在的生産
容量の増大と折衷することになる。加えて、
PSA−酸素吸着剤床に関する寸法限界が単一
PSAトレインの最大容量を制限し、そのためこ
のような単一PSAトレインの最大容量限界を増
大させるために、BSFを減少させる手段を開発
することを必要とする。よつて、当分野には、
BSFの減少及び増大した単一トレイン容量の達
成を可能にするPSA分野における改良を発展さ
せる必要が残つている。このような改量は有利に
は製品純度或は回収率を低下しないで各々個々の
サイクル時間を完了する十分な時間を与えなが
ら、全サイクル時間の短縮を可能にする。 よつて、発明の目的は改良されたPSA方法及
び系を提供することである。 発明の別の目的は空気から酸素の増進した分離
及び回収をするPSA方法及び系を提供すること
である。 発明の別の目的は製品の純度或は回収率を低下
しないで各々個々のサイクル工程を完了するのに
十分な時間を可能にしながら全サイクル時間を最
少にすることを可能にするPSA方法及び系を提
供することである。 これらやその他の目的を心に留めて、発明を本
明細書以降に詳細に説明し、発明の新規な特徴を
特に添付の請求の範囲において指摘する。 発明の要約 発明のPSA方法及び装置は有利には全サイク
ル時間の短縮、製品回収率の増進及びBSF減少
の達成を可能にする新規な同時サイクル工程を採
用する。別のパージ付与工程に要する時間が望ま
しいことにパージ工程により短かくなり、全向流
降圧及びパージ時間は適当な床再生の達成を可能
とし、発明の実施において総括的に一層短かい全
サイクル時間が許容し得る。
分を選択的に吸着することができる吸着装置で該
ガス混合物の内のそれ程容易には吸着し得ない成
分を分離及び回収するに、吸着装置は少なくとも
４つの吸着剤床を収容し、これらの吸着剤床の
各々はサイクリツクベーシスで、(1)一層高い吸着
圧レベルで吸着し、それ程容易には吸着し得ない
成分を床の製品端から製品流出物として排出し、
(2)並流降圧して空〓ガスを床の製品端から解放し
及び該ガスを均圧化及びパージ付与の目的で系内
の他の床に通し、(3)一層低い脱着圧に向流降圧し
て該一層容易に吸着し得る成分を床の供給端から
解放し、(4)該一層低い脱着圧でパージし、(5)他の
床からの空〓ガスで均圧化することによつて部分
再加圧し、(6)一層高い吸着圧に再加圧することを
含む処理加工シーケンスを受ける圧力スイング吸
着方法において、 (a) 該一層高い吸着圧から一層高い中間圧に並流
降圧する間に解放される空〓ガスを同時に該一
層高い中間圧に部分再加圧する装置内の他の１
つの床に及び一層低い脱着圧レベルにある他の
第２の床にパージガスとして通し、 (b) 降圧する該装置から解放される空〓ガスを該
他の第２の床にパージガスとして通し続け、そ
れにより該床を更に該一層高い中間圧から中間
圧レベルに降圧し、 (c) 更に該中間圧レベルから一層低い中間圧に並
流降圧する際に床の製品端から解放される追加
の空〓ガスを装置内の別の床に通してそれらの
間を該一層低い中間圧において均圧化し、他方
同時に床の供給端からガスを排出することによ
つて該床を向流に降圧し、該向流降圧は該均圧
化を完了した後に続けて該床を一層低い脱着圧
に下げ、 それによつて、最少にした総合サイクル時間で
製品流出物純度を低下することなく高い吸着剤生
産性、床容量及び製品回収率を得ることができる
ことを特徴とする方法。 ２ 前記装置が４つの吸着剤床を含む請求の範囲
第１項記載の方法。 ３ 前記装置が５〜７の吸着剤床を含む請求の範
囲第１項記載の方法。 ４ 前記供給ガス混合物が空気を含み、前記それ
程容易には吸着し得ない成分が酸素を含み、前記
一層容易に吸着し得る成分が窒素を含む請求の範
囲第１項記載の方法。 ５ 前記装置が４つの吸着剤床を含む請求の範囲
第４項記載の方法。 ６ 前記一層高い吸着圧が2.8〜4.2Kg／cm2Ｇ（40
〜60psig）である請求の範囲第５項記載の方法。 ７ 前記一層高い吸着圧が3.2〜3.9Kg／cm2Ｇ（45
〜55psig）である請求の範囲第６項記載の方法。 ８ 前記総合サイクル時間が140〜180秒である請
求の範囲第７項記載の方法。 ９ 酸素製品回収率が50〜60％である請求の範囲
第５項記載の方法。 １０ 前記製品酸素回収率が53〜55％である請求
の範囲第８項記載の方法。 １１ 前記装置が５〜７の吸着剤床を含む請求の
範囲第４項記載の方法。 １２ 前記一層高い吸着圧が2.8〜4.2Kg／cm2Ｇ
（40〜60psig）である請求の範囲第１１項記載の
方法。 １３ 前記一層高い吸着圧が3.2〜3.9Kg／cm2Ｇ
（45〜55psig）である請求の範囲第１２項記載の
方法。 １４ ２つの吸着剤床がサイクル中任意の所定時
においてオーバラツピングシーケンスで吸着工程
にあり、酸素製品回収率が50〜60％である請求の
範囲第１３項記載の方法。 １５ 前記酸素回収率が53〜55％である請求の範
囲第１４項記載の方法。 １６ 前記パージ付与工程(b)がパージ工程(4)より
も期間が短かい請求の範囲第１項記載の方法。 １７ 前記供給ガス混合物が空気を含み、前記そ
れ程容易には吸着し得ない成分が酸素を含み、前
記一層容易に吸着し得る成分が窒素を含む請求の
範囲第１１項記載の方法。 １８ 前記装置が４つの吸着剤床を含み、前記一
層高い吸着圧が2.8〜4.2Kg／cm2Ｇ（40〜60psig）で
あり、前記製品回収率が50〜60％であり、前記総
合サイクル時間が140〜180秒である請求の範囲第
１７項記載の方法。 １９ 前記装置が５〜７の吸着剤床を含み、２つ
の吸着剤床がサイクル中任意の所定時においてオ
ーバラツピングシーケンスで吸着工程にあり、酸
素製品回収率が50〜60％である請求の範囲第１７
項記載の方法。 ２０ 前記一層高い吸着圧への再加圧を行ない、
同時に製品流出物を床の製品端から排出する請求
の範囲第１項記載の方法。 ２１ 前記装置が４つの吸着剤床を含む請求の範
囲第２０項記載の方法。 ２２ 前記装置が５〜７の吸着剤床を含む請求の
範囲第２０項記載の方法。 ２３ 前記供給ガス混合物が空気を含み、前記そ
れ程容易には吸着し得ない成分が酸素を含み、前
記一層容易に吸着し得る成分が窒素を含む請求の
範囲第２０項記載の方法。 ２４ 前記装置が４つの吸着剤床を含む請求の範
囲第２３項記載の方法。 ２５ 前記装置が５〜７の吸着剤床を含む請求の
範囲第２３項記載の方法。 ２６ 前記一層高い吸着圧が2.8〜4.2Kg／cm2Ｇ
（40〜60psig）である請求の範囲第２３項記載の
方法。 ２７ 供給ガス混合物から一層容易に吸着し得る
成分を選択的に吸着することができる吸着装置で
該ガス混合物の内のそれ程容易には吸着し得ない
成分を分離及び回収するに、吸着装置は少なくと
も３つの吸着剤床を収容し、これらの吸着剤床の
各々はサイクリツクベーシスで、(1)吸着し、それ
程容易には吸着し得ない成分を床の製品端から製
品流出物として排出し、(2)並流降圧して空〓ガス
を床の製品端から解放し及び該ガスを均圧化及び
パージ付与の目的で装置内の他の床に通し、(3)一
層低い吸着圧に向流降圧して該一層容易に吸着し
得る成分を床の供給端から解放し、(4)該一層低い
脱着圧でパージし、(5)他の床からの空〓ガスで均
圧化することによつて部分再加圧し、(6)更に一層
高い吸着圧に再加圧することを含む処理加工シー
ケンスを受ける圧力スイング吸着方法において、 (a) 該一層高い吸着圧から一層高い中間圧に並流
降圧する間に床から解放される空〓ガスを装置
内の別の床に通し、それにより該他の床を該一
層高い中間圧に部分再加圧し、 (b) 更に該一層高い中間圧から中間レベルに並流
降圧する間に床から解放される追加の空〓ガス
を装置内の異なる床に通し、該追加のガスは該
異なる床用のパージガスを構成し、 (c) 該中間圧レベルから一層低い中間圧になお更
に並流降圧する間に床から解放される追加の空
〓ガスを初めに一層低い圧力にある装置内の別
の床に通してそれらの間を該一層低い中間圧に
おいて均圧化し、他方同時に降圧する該床の供
給端からガスを排出することによつて該床を向
流に降圧し、 (d) 該床を降圧し及び初めに一層低い圧力にある
該床が該一層低い中間圧に達した際に初めに一
層低い圧力にある該床に該空〓ガスを通すこと
を中止し、 (e) 前記工程(c)を完了した後に、降圧する該床を
更に向流に降圧し続けて該床の一層低い脱着圧
に下げ、 (f) それ程容易には吸着し得ない成分を床の製品
端から製品流出物として排出し、同時に供給ガ
ス混合物を床の供給端に通して該部分再加圧し
た床を該一層高い吸着圧に再加圧し、 (g) 該一層高い中間圧レベルに並流降圧すること
を開始する前に、供給ガスを床に通して一層高
い吸着圧において吸着し、一層高い一定吸着圧
においてそれ程容易には吸着し得ない成分を床
から排出しないで、サイクリツク運転としての
前記(a)−(f)工程を繰り返すことを追加量の供給
ガスで続ける ことを特徴とする方法。 ２８ 前記装置が４つの吸着剤床を含む請求の範
囲第２７項記載の方法。 ２９ 前記装置が５〜７の吸着剤床を含む請求の
範囲第２７項記載の方法。 ３０ 前記供給ガス混合物が空気を含み、前記そ
れ程容易には吸着し得ない成分が酸素を含み、前
記一層容易に吸着し得る成分が窒素を含む請求の
範囲第２７項項記載の方法。 ３１ 前記一層高い吸着圧が2.8〜4.2Kg／cm2Ｇ
（40〜60psig）である請求の範囲第３０項記載の
方法。 発明の背景 発明の分野 発明は圧力スイング吸着系におけるガスの精製
に関する。一層特別には、発明は向上した性能を
達成することを可能にする加工サイクル及び系の
改良に関する。 従来技術の説明 圧力スイング吸着（PSA）プロセスは少なく
とも１種の成分及び少なくとも１種の選択的に吸
着可能な成分を含有する供給ガス混合物の内の該
成分を分離及び精製する商業上望ましい技術を提
供する。吸着は吸着剤床中高い吸着圧において行
なわれ、その後吸着剤床圧を下げて低い脱着圧に
することによつて選択的に吸着可能な成分は脱着
される。PSAプロセスを多床系において行なう
ことは、少なくとも４つの床を有する系に関する
ワグナー（Wagner）の米国特許3430418号に例
示されている。一般に知られ及びこの特許に記載
されているように、PSAプロセスはサイクリツ
クに、各床において、(1)床の製品端から製品流出
物を解放する高圧吸着、(2)床の製品端から空隙ガ
スを解放する中間圧への並流降圧、(3)低い脱着圧
にする向流降圧、(4)パージ及び(5)再加圧を含む加
工シーケンスで行なうのが普通である。並流降圧
工程の間に解放される空隙ガスは均圧化用及び低
い脱着圧の床にパージガスを付与するために用い
るのが普通である。 ４又はそれ以上の吸着剤床を有する系に関して
上述した該PSA加工の変法において、慣用の３
床系を空気の分離及び回収及びその他のかかる分
離において用いることが企てられた。この系はマ
ツコウムス（Mc Combs）の米国特許3738087号
に記載されている昇圧（increasing pressure）
吸着工程に基づくものであつた。同特許の一実施
態様では、空気を吸着剤床に加えて床を再加圧
し、床圧が増大して更に高い圧力になるような速
度で窒素を選択的に吸着させ及び酸素を床の製品
端から排出させる。該昇圧吸着工程を加入した
PSAサイクルは、(1)該昇圧吸着工程、(2)床の製
品端から空隙ガスを解放する中間圧への並流降
圧、(3)低い脱着圧への向流降圧、(4)パージ及び(5)
降圧を含む。この実施態様では、並流降圧工程の
間に解放される空隙ガスを用いて均圧化−パージ
付与−均圧化シーケンスの系内の他の床に通す。
この後者のサイクルは、ワグナーサイクルで採用
されている通りに定圧吸着工程を不要にする。こ
れは所定のサイクル時間内で床の再生、すなわち
向流降圧及びパージ用に一層多くの時間を可能に
し、それにより所定の系から、特に比較的短かい
全サイクル時間操作用に設計した系において一層
高い生産性及び回収率及び／又は純度を得ること
を可能にする。 各床が商用の13X、８×12ヘツドフオーム、モ
レキユラーシーブを収容するこのような３床系を
空気分離操作用に用いて、酸素回収率48％及び酸
素１トン／日（TPD）当り13Xモレキユラーシ
ーブ40001b（1800Kg）の生産性（BSF）が得られ
た。かかる回収率は供給流から除かれ及び酸素製
品として排出される供給空気酸素のパーセント或
は容積分率として定義される。生産性は含有され
る酸素1TPDを発生するのに要するモレキユラー
シーブのポンドとして定義される。上述した回収
率及び生産性値は３床PSA系について180秒の全
サイクル時間をベーシスにし得たもので、供給空
気を最大圧力40psig（2.8Kg／cm2Ｇ）で導入し、製
品を20psig（1.4Kg／cm2Ｇ）で排出した。 このような標準の３床系は種々の商業用途用に
望ましいものであるが、それでも当分野に製品回
収率及び生産性を向上する要求がある。しかし、
このような目的を達成する際に困難に遭遇してき
た。すなわち、かかる標準の３床操作に比べて相
当のBSF低下（生産性の増大）を生ずるのに全
サイクル時間を減少させて上記180秒より短かく
しなければならなかつた。しかしながら、個々の
工程、すなわちパージ及び均圧化工程の時間の減
少はガス速度及び床の流動化限界により或は適用
可能なサイクル性能基準によつて制限される。こ
のような制限は個々のサイクル工程の期間の減少
によつてのみ実質的サイクル時間の減少を達成す
ることを妨げる。他方、標準の４床系に関して、
該系に適用し得る標準サイクリング技法により５
番目の吸着剤床を加えて単一床容量制限を増大さ
せることは、必ず任意の所定の適用について全サ
イクル時間及びBSF値を増大するに致る。この
ようなBSF値の増大は、PSA系において用いる
容器の数を増大することから派生する潜在的生産
容量の増大と折衷することになる。加えて、
PSA−酸素吸着剤床に関する寸法限界が単一
PSAトレインの最大容量を制限し、そのためこ
のような単一PSAトレインの最大容量限界を増
大させるために、BSFを減少させる手段を開発
することを必要とする。よつて、当分野には、
BSFの減少及び増大した単一トレイン容量の達
成を可能にするPSA分野における改良を発展さ
せる必要が残つている。このような改量は有利に
は製品純度或は回収率を低下しないで各々個々の
サイクル時間を完了する十分な時間を与えなが
ら、全サイクル時間の短縮を可能にする。 よつて、発明の目的は改良されたPSA方法及
び系を提供することである。 発明の別の目的は空気から酸素の増進した分離
及び回収をするPSA方法及び系を提供すること
である。 発明の別の目的は製品の純度或は回収率を低下
しないで各々個々のサイクル工程を完了するのに
十分な時間を可能にしながら全サイクル時間を最
少にすることを可能にするPSA方法及び系を提
供することである。 これらやその他の目的を心に留めて、発明を本
明細書以降に詳細に説明し、発明の新規な特徴を
特に添付の請求の範囲において指摘する。 発明の要約 発明のPSA方法及び装置は有利には全サイク
ル時間の短縮、製品回収率の増進及びBSF減少
の達成を可能にする新規な同時サイクル工程を採
用する。別のパージ付与工程に要する時間が望ま
しいことにパージ工程により短かくなり、全向流
降圧及びパージ時間は適当な床再生の達成を可能
とし、発明の実施において総括的に一層短かい全
サイクル時間が許容し得る。
発明の目的はワグナー特許に関して上述した
PSAプロセス及び装置に総合サイクルの内の並
流降圧及び向流降圧部分に関する同時サイクル工
程を加入することによつて達成される。かかる同
時工程は全サイクル時間の短縮を可能にし及び
BSFの減少、すなわち増大した吸着剤の生産性
を得ることを可能にする。発明の実施において増
大した床容量が最少にした総合サイクル時間で製
品流出物純度或は回収率を低下しないで達成する
ことができる。発明は実際に上述した標準の商業
３床PSAプロセス及び装置に比較して製品回収
率の相当の向上に至ることがわかつた。 発明は、望ましい実施態様において、上述した
ワグナーサイクルの場合のように定吸着圧工程を
用いることに基づくことに注目すべきで、供給ガ
スを一層高い圧力レベルに保つた吸着床に通し、
一層容易に吸着し得る成分を選択的に吸着させ及
びそれ程容易には吸着し得ない成分を床の製品端
から製品流出物として排出させる。発明に従つて
変更したこのような定吸着圧サイクルは一層小さ
いBSFの要求量の達成を可能にし、ひいては所
定の製品容量及び純度について一層高い単一トレ
イン容量及び一層少ない吸着剤インベントリー要
求数量に至る。従つて、下記の発明の説明は上述
した通りのワグナーの給合加工サイクルの望まし
い変更を表わすことが理解されよう。 発明は有利には少なくとも４つの吸着剤床を収
容する多床PSA装置に採用することができ、い
くつかの用途について４つの床を収容する装置が
極めて望ましい。いくつかの場合には、５、６或
は７つの吸着剤床装置もまた望ましい。発明は８
又はそれ以上の床を有する装置で実施することが
できるが、通常単一装置においてこのように多い
数の床を用いる代りとして２つの４床装置等を採
用するのが有利である。このような多床装置で
は、供給ガスを加工サイクルの任意の特定段階に
おいて１より多い床に通し得ることは理解されよ
う。すなわち、供給ガスを該多床装置の操作にお
ける任意の所定時に少なくとも２つの床に通すこ
とがしばしばある。PSAプロセスは、望ましく
は、慣用の実施に関するように、高い圧力の１つ
の床から解放される並流降圧ガスを用いて初めに
一層低い圧力の別の床を部分再加圧し及び一層低
い脱着圧の床にパージを付与する２、３又はそれ
以上の均圧化工程の採用する。すなわち、発明を
種々の加工サイクル、例えば５又はそれ以上の床
を含み、全PSA加工サイクルの間に２つの床が
任意の所定時に重複した（オーバーラツピング）
シーケンスで吸着状態にある加工サイクルで用い
ることができる。当業者であればその他種々の
PSAプロセス及び装置を、発明の望ましい利点
を望ましいPSAサイクルで利用するように適応
させ得ることを認めよう。 発明の実施を発明の４床の実施態様に関し下記
の表によつて例示することができる：
PSAプロセス及び装置に総合サイクルの内の並
流降圧及び向流降圧部分に関する同時サイクル工
程を加入することによつて達成される。かかる同
時工程は全サイクル時間の短縮を可能にし及び
BSFの減少、すなわち増大した吸着剤の生産性
を得ることを可能にする。発明の実施において増
大した床容量が最少にした総合サイクル時間で製
品流出物純度或は回収率を低下しないで達成する
ことができる。発明は実際に上述した標準の商業
３床PSAプロセス及び装置に比較して製品回収
率の相当の向上に至ることがわかつた。 発明は、望ましい実施態様において、上述した
ワグナーサイクルの場合のように定吸着圧工程を
用いることに基づくことに注目すべきで、供給ガ
スを一層高い圧力レベルに保つた吸着床に通し、
一層容易に吸着し得る成分を選択的に吸着させ及
びそれ程容易には吸着し得ない成分を床の製品端
から製品流出物として排出させる。発明に従つて
変更したこのような定吸着圧サイクルは一層小さ
いBSFの要求量の達成を可能にし、ひいては所
定の製品容量及び純度について一層高い単一トレ
イン容量及び一層少ない吸着剤インベントリー要
求数量に至る。従つて、下記の発明の説明は上述
した通りのワグナーの給合加工サイクルの望まし
い変更を表わすことが理解されよう。 発明は有利には少なくとも４つの吸着剤床を収
容する多床PSA装置に採用することができ、い
くつかの用途について４つの床を収容する装置が
極めて望ましい。いくつかの場合には、５、６或
は７つの吸着剤床装置もまた望ましい。発明は８
又はそれ以上の床を有する装置で実施することが
できるが、通常単一装置においてこのように多い
数の床を用いる代りとして２つの４床装置等を採
用するのが有利である。このような多床装置で
は、供給ガスを加工サイクルの任意の特定段階に
おいて１より多い床に通し得ることは理解されよ
う。すなわち、供給ガスを該多床装置の操作にお
ける任意の所定時に少なくとも２つの床に通すこ
とがしばしばある。PSAプロセスは、望ましく
は、慣用の実施に関するように、高い圧力の１つ
の床から解放される並流降圧ガスを用いて初めに
一層低い圧力の別の床を部分再加圧し及び一層低
い脱着圧の床にパージを付与する２、３又はそれ
以上の均圧化工程の採用する。すなわち、発明を
種々の加工サイクル、例えば５又はそれ以上の床
を含み、全PSA加工サイクルの間に２つの床が
任意の所定時に重複した（オーバーラツピング）
シーケンスで吸着状態にある加工サイクルで用い
ることができる。当業者であればその他種々の
PSAプロセス及び装置を、発明の望ましい利点
を望ましいPSAサイクルで利用するように適応
させ得ることを認めよう。 発明の実施を発明の４床の実施態様に関し下記
の表によつて例示することができる：
【表】
各床に関するこの表において、Ａはそれ程容易
には吸着し得ない成分を床の製品端から製品流出
物として排出する一層高い吸着圧における吸着工
程を表わし；PPは空隙ガスを床の製品端から解
放して典型的には一層低い脱着圧の別の床にパー
ジガスを付与する際に用いる並流降圧工程を表わ
し、該床は一層高い中間圧から中間圧レベルに降
圧され；Ｐは別の床から解放される空隙ガスをパ
ージ工程を受ける該床に直接通す典型的には一層
低い脱着圧のパージ工程を表わし、該パージ工程
はパージ付与工程PPより期間が長いことが見ら
れ；Ｒは一層高い吸着圧への再加圧を表わし；
E1／PPは発明の新規な工程の内の１つ、すなわ
ち該一層高い吸着圧から一層高い中間圧に並流降
圧する間に解放される空隙ガスを同時に該一層高
い中間圧に部分再加圧する系内の他の１つの床に
及び第２の他の床に一層低い脱着圧レベルの該床
用のパージガスとして通す並流降圧工程を表わ
し；E2／BDは他の新規な工程を表わすもので、
該中間圧レベルから一層低い中間圧へのそれ以上
の並流降圧を行なつて追加の空隙ガスを床の製品
端から解放し、該空隙ガスを系内の別の床に通し
てそれらの間を該一層低い中間圧で均圧化し、他
方、床を同時に床の供給端から排出することによ
つて向流に降圧する。該E2−BDの向流或はBD
部分は、該均圧化を完了した後も続けて床の一層
低い脱着圧に下げる。該表に例示した実施態様
のプロセスにおいて、系内の４つの床の内の１つ
のみがサイクルの任意の所定時にサイクルベーシ
スで吸着工程の状態にあることがわかるであろ
う。２つの均圧化工程、すなわち、該E1／PP及
びE2／BD及びそれらの対応部分E2及びE1を採
用するので、全サイクルを表の見出して（412）
E1／44−E2／BDと呼び、４は床の数を表わし、
１は任意の所定時において吸着状態にある床の数
を表わし、２は直接の均圧化工程の数を表わし、
E1／PP−E2／BDは発明の新規性の点を表わす
もので上述した２つの同時加工特徴をPSA加工
サイクルに用いて本明細書中に挙げる利点を得
る。 表に例示する加工サイクルにおいて、例えば
床１では、E1／PP工程は該床を並流降圧し、床
の製品端から解放される空隙ガスを同時に床３に
通して一層高い中間圧で均圧化し及び床４に該床
におけるパージ工程の初期部分用に通す。床１か
らの空隙ガスを該床４にパージガスとして通し、
床１を更に降圧して中間圧レベルにする継続した
並流降圧に続いて、E2／BD工程を行なつて追加
の空隙ガスを床１の製品端から解放し、床１を並
流に降圧して一層低い中間圧にし、該ガスを床４
に通して該一層低い中間圧において均圧化する。
床１を同時に床の製品端からガスを排出して向流
に降圧する。床１を降圧し及び該一層低い中間圧
の床４を再加圧する均圧化の際のE2部分を完了
した後に工程のBD部分を続ける。この例から、
E2工程は代表的にはE2／BD工程において一層低
い脱着圧から一層低い中間圧に部分再加圧する床
と均圧化することによつて中間圧から該一層低い
中間圧に並流降圧する床から直接空隙ガスを通す
ことによつて床を一層低い脱着圧から一層低い中
間圧に部分再加圧することを表わすことがわかる
であろう。同様に、E1は代表的にはE1／PP工程
において一層低い中間圧から一層高い中間圧に部
分再加圧する床に均圧化することによつて一層高
い吸着圧から一層高い中間圧に並流降圧する床か
ら直接空隙ガスを通すことによつて更に一層高い
中間圧に部分再加圧することを表わす。 表の加工サイクルによつて表わす通りの発明
を実際の商業空気分離操作において採用する場
合、各床を40psig（2.8Kg／cm2Ｇ）の一層高い吸着
圧で操作し、160秒の全或は総合サイクルを有効
に利用することができる。商用の13X、８×12ビ
ーズ状モレキユラーシーブ吸着剤のBSFは90％
の製品純度において該13X30001b（1400Kg）／酸
素製品1TPDを有する。酸素製品の回収率は53％
であつた。対照により、同じ40psig（2.8Kg／cm2
Ｇ）の吸着圧において、商用の5A、８×12ビー
ズを使用し及び純度90％で製品酸素を生産して、
４床のワグナーサイクルは240秒の全サイクル時
間を必要とし、該5A60001b（2700Kg）／酸素製品
1TPDの高いBSF、すなわち低い生産性であつ
た。 本発明の別の望ましい実施態様において、５つ
の吸着剤床を使用し、２つの床がいつでも吸着状
態にある。前に例示した実施態様のように、２つ
の均圧化工程を発明のE1／PP及びE2／BD工程
と共に採用する。よつて、サイクルを下記の表
の見出しにおいて（522）E1／PP−E2／BDサイ
クルと表示する。
には吸着し得ない成分を床の製品端から製品流出
物として排出する一層高い吸着圧における吸着工
程を表わし；PPは空隙ガスを床の製品端から解
放して典型的には一層低い脱着圧の別の床にパー
ジガスを付与する際に用いる並流降圧工程を表わ
し、該床は一層高い中間圧から中間圧レベルに降
圧され；Ｐは別の床から解放される空隙ガスをパ
ージ工程を受ける該床に直接通す典型的には一層
低い脱着圧のパージ工程を表わし、該パージ工程
はパージ付与工程PPより期間が長いことが見ら
れ；Ｒは一層高い吸着圧への再加圧を表わし；
E1／PPは発明の新規な工程の内の１つ、すなわ
ち該一層高い吸着圧から一層高い中間圧に並流降
圧する間に解放される空隙ガスを同時に該一層高
い中間圧に部分再加圧する系内の他の１つの床に
及び第２の他の床に一層低い脱着圧レベルの該床
用のパージガスとして通す並流降圧工程を表わ
し；E2／BDは他の新規な工程を表わすもので、
該中間圧レベルから一層低い中間圧へのそれ以上
の並流降圧を行なつて追加の空隙ガスを床の製品
端から解放し、該空隙ガスを系内の別の床に通し
てそれらの間を該一層低い中間圧で均圧化し、他
方、床を同時に床の供給端から排出することによ
つて向流に降圧する。該E2−BDの向流或はBD
部分は、該均圧化を完了した後も続けて床の一層
低い脱着圧に下げる。該表に例示した実施態様
のプロセスにおいて、系内の４つの床の内の１つ
のみがサイクルの任意の所定時にサイクルベーシ
スで吸着工程の状態にあることがわかるであろ
う。２つの均圧化工程、すなわち、該E1／PP及
びE2／BD及びそれらの対応部分E2及びE1を採
用するので、全サイクルを表の見出して（412）
E1／44−E2／BDと呼び、４は床の数を表わし、
１は任意の所定時において吸着状態にある床の数
を表わし、２は直接の均圧化工程の数を表わし、
E1／PP−E2／BDは発明の新規性の点を表わす
もので上述した２つの同時加工特徴をPSA加工
サイクルに用いて本明細書中に挙げる利点を得
る。 表に例示する加工サイクルにおいて、例えば
床１では、E1／PP工程は該床を並流降圧し、床
の製品端から解放される空隙ガスを同時に床３に
通して一層高い中間圧で均圧化し及び床４に該床
におけるパージ工程の初期部分用に通す。床１か
らの空隙ガスを該床４にパージガスとして通し、
床１を更に降圧して中間圧レベルにする継続した
並流降圧に続いて、E2／BD工程を行なつて追加
の空隙ガスを床１の製品端から解放し、床１を並
流に降圧して一層低い中間圧にし、該ガスを床４
に通して該一層低い中間圧において均圧化する。
床１を同時に床の製品端からガスを排出して向流
に降圧する。床１を降圧し及び該一層低い中間圧
の床４を再加圧する均圧化の際のE2部分を完了
した後に工程のBD部分を続ける。この例から、
E2工程は代表的にはE2／BD工程において一層低
い脱着圧から一層低い中間圧に部分再加圧する床
と均圧化することによつて中間圧から該一層低い
中間圧に並流降圧する床から直接空隙ガスを通す
ことによつて床を一層低い脱着圧から一層低い中
間圧に部分再加圧することを表わすことがわかる
であろう。同様に、E1は代表的にはE1／PP工程
において一層低い中間圧から一層高い中間圧に部
分再加圧する床に均圧化することによつて一層高
い吸着圧から一層高い中間圧に並流降圧する床か
ら直接空隙ガスを通すことによつて更に一層高い
中間圧に部分再加圧することを表わす。 表の加工サイクルによつて表わす通りの発明
を実際の商業空気分離操作において採用する場
合、各床を40psig（2.8Kg／cm2Ｇ）の一層高い吸着
圧で操作し、160秒の全或は総合サイクルを有効
に利用することができる。商用の13X、８×12ビ
ーズ状モレキユラーシーブ吸着剤のBSFは90％
の製品純度において該13X30001b（1400Kg）／酸
素製品1TPDを有する。酸素製品の回収率は53％
であつた。対照により、同じ40psig（2.8Kg／cm2
Ｇ）の吸着圧において、商用の5A、８×12ビー
ズを使用し及び純度90％で製品酸素を生産して、
４床のワグナーサイクルは240秒の全サイクル時
間を必要とし、該5A60001b（2700Kg）／酸素製品
1TPDの高いBSF、すなわち低い生産性であつ
た。 本発明の別の望ましい実施態様において、５つ
の吸着剤床を使用し、２つの床がいつでも吸着状
態にある。前に例示した実施態様のように、２つ
の均圧化工程を発明のE1／PP及びE2／BD工程
と共に採用する。よつて、サイクルを下記の表
の見出しにおいて（522）E1／PP−E2／BDサイ
クルと表示する。
【表】
表のサイクルにおいて、Ａ、E1／PP、PP、
E2／BD、Ｐ、E2、E1及びＲは全て表の実施
態様に関して前に示したのと同じ意味を有する。
該（522）E1／PP−E2／BDサイクルを空気分離
により純度該90％の酸素回収について実施する場
合、40psig（2.8Kg／cm2Ｇ）の一層高い吸着圧を採
用し及び同じ８×12ビーズ状の商用13Xモレキユ
ラーシーブ吸着剤を用いて、全サイクル時間200
秒を採用し、BSFは該BX約38001b（1700Kg）／
酸素製品1TPDである。製品酸素の回収率は54％
である。対照により、同じ40psig（2.8Kg／cm2Ｇ）
の吸着圧において、同じ商用13X、８×12ビース
を使用し及び製品酸素を該90％の純度で生産し
て、上述した通りの標準３床サイクルは180秒の
全サイクル時間の使用を含み、BSFは該
13X40001b（1800Kg）／酸素製品1TPDである。
酸素製品の回収率は49％にすぎなかつた。 当業者であれば、本明細書中に記載した通りの
PSAプロセス及び装置の詳細において請求の範
囲に記述した通りの発明の範囲から逸脱しないで
種々の変更及び変更態様をなし得ることを認めよ
う。また、PSAシステムは、吸着剤床を１つの
処理工程から次の処理工程へ適当な順序で切換え
るのに要する各種の導管、バルブ及びその他の制
御手段を必らず備えることが了解されよう。発明
は当分野でよく知られた慣用の導管及び制御特徴
を用いて容易に採用することができる。発明の目
的のために、PSA系は該一層高い中間圧から並
流降圧する間に床の製品端から解放される空隙ガ
スを同時に装置内の他の床に通す導管手段を含
み、該ガスを１つの床に通して該一層高い中間圧
で均圧化し及び別の床に通して該床にパージガス
を供給する。市販の制御手段を容易に用いて並流
降圧する床から空隙ガスを通すことを、中間圧レ
ベルに達するまで続けることを可能にすることが
でき、該一層高い中間圧において均圧化する床に
ガスを通すことを停止した後に、解放されるガス
をパージする床に通す。また、更に該中間圧レベ
ルから一層低い中間圧に並流降圧する際に床の製
品端から解放される追加の空隙ガスを系内の別の
床に通してそれらの間を一層低い中間圧において
均圧化し、及び同時に床の供給端からガスを排出
する導管手段を備える。同様に、一層低い中間圧
における均圧化を完了して床の供給端からガスを
排出して該一層低い脱着圧にすることを継続する
際に、すなわちE2／BD工程の継続したBD部分、
一層低い中間圧において均圧化する間にガスを通
していた床からガスを通すことを排除する制御手
段を備えることができる。かかる後者の制御手段
としてインラインチエツクバルブを使用するのが
便利であり、該チエツクバルブを、一層低い中間
圧のガスが更に該一層低い中間圧から一層低い脱
着圧に降圧する該床に逆流するのを防止するよう
に適応させる。当業者であれば、発明のPSAプ
ロセス及び系のかかる変更或は変更態様が適当な
事情において、オーバラツピング加工シーケンス
の任意の所定時に追加の均圧化工程を入れ或は吸
着工程に関し追加の吸着剤床を備えることを含み
得ることを認めよう。 以上、昇圧吸着工程を採用し次いで一層高い一
定吸着レベルにおける吸着を用いない標準の３床
系に対照して、発明を定圧吸着工程に関して説明
したが、均圧化に、すなわち表及び表のE2
及びE1工程によつて床を部分再加圧した後に、
昇圧吸着工程及び再加圧工程、すなわち該表のＲ
工程を加入して発明を実施し得ることに注目すべ
きである。よつて、このような実施態様では、一
層高い吸着圧への再加圧を行ない、同時に製品流
出物を床の製品端から排出する。このような事情
において、床の再生に利用し得る時間を犠牲にし
ないで任意の所定のサイクル時間で増大した量の
製品ガスを回収することができ或は代りに定圧吸
着工程をこのようにして一層短縮させて床の再生
用に一層多くの時間を与えることができ、それに
より製品純度及び／又は回収率を高め得ることを
認めよう。また、該昇圧吸着工程を発明のE2／
BD工程と共に、定圧工程或は発明のE1／PP工
程無しで有利に３床PSA系に採用し得ることに
注目すべきである。この加工変更はまた３より多
くの床をPSA系に採用することができる。すな
わち、E1（一層高い吸着圧からの降圧）、PP、
E2／BD、Ｐ、E2（部分再加圧）及び一層高い吸
着圧への昇圧吸着の加工シーケンスを本発明の実
施において採用することができる。 本明細書中に開示し及び請求の範囲に記載する
圧力スイングプロセス及び系を有利に用いて供給
ガス混合物の内の少なくとも１種の成分を選択的
に吸着し、それにより所望の製品流出ガスを分離
及び精製することができる。発明は特に空気の内
の一層容易に吸着し得る成分としての窒素からそ
れ程容易には吸着し得ない成分としての酸素を分
離及び回収するのに有利であるが、当業者であれ
ば、供給ガス混合物からの水素の回収を含む他の
種々の分離或は供給空気からの製品流出物として
の窒素の分離及び回収でさえ、PSA系に用いる
特定の吸着剤の性能特性及び供給ガス混合物から
１成分を別のそれ程容易には吸着し得ない成分に
優先して選択的に吸着し得る吸着剤の能力に応じ
て実行し得ることを認めよう。適した吸着剤材料
はゼオライト系モレキユラーシーブ、活性炭、シ
リカゲル、活性アルミナ等を含むことができる。
ゼオライト系モレキユラーシーブ吸着剤が通常空
気からの該酸素分離及び回収用に適しており、該
13X吸着剤或は5Aモレキユラーシーブは本明細
書中に開示し及び請求の範囲に記載する通りの改
良した従来技術のアプローチを商業的に実施する
際に容易に用いることができる標準物質である。 発明の実施において、実施する特定の分離、所
望の純度レベル、使用する吸着剤材料等に応じて
種々の操作条件を採用し得ることは理解されよ
う。しかし、特に空気から酸素を分離及び回収す
ることに関して、約40〜約60psig（2.8〜4.2Kg／cm2
Ｇ）、好ましくは約45〜約55psig（3.2〜3.9Kg／cm2
Ｇ）の一層高い吸着圧が望ましいことがわかつ
た。脱着は慣用的にはほぼ大気圧であるが、特有
の用途では他の一層高い或は一層低い脱着圧も用
いることができる。発明は全サイクル時間を望ま
しい程に最少にすることができ、種々の実施態様
において、特に４床装置においてサイクル時間約
140秒〜約180秒が実行可能であり、５床装置を用
い任意の所定時間に２つの床が吸着中であり及び
表に示す４床装置に比べて回収率の増大が得ら
れた表に示すような実施態様では若干長い時間
を必要とし得る。通常、発明の空気分離用途にお
ける酸素製品回収率は約50〜約60％、代表的には
約53〜約55％の範囲内で容易に得ることができ
る。 このように、発明は種々のガス分離操作、例え
ば空気からの酸素の分離及び回収に適用して
PSA技術を向上する当分野における要求を満足
することがわかるであろう。発明の同時サイクル
工程はこうして増大した吸着剤の生産性の達成を
可能にし、増大した床容量を与え、商用の３床
PSAプロセスに比較した場合に平均約５〜６％
の製品回収率の向上を得ることができる。発明の
加工サイクルは有利には床を実際にパージするの
に与えられる時間よりも短かい時間のパージ付与
工程を採用し、全サイクル時間を、製品流出物純
度を低下しないで最少にする。発明はこうして
PSA技術を実際の商業ガス分離操作に従来当分
野で開発された通りのPSA技術を利用して従来
可能であつたよりも一層効果的、有効な方法で適
用することの実行性を高める。
E2／BD、Ｐ、E2、E1及びＲは全て表の実施
態様に関して前に示したのと同じ意味を有する。
該（522）E1／PP−E2／BDサイクルを空気分離
により純度該90％の酸素回収について実施する場
合、40psig（2.8Kg／cm2Ｇ）の一層高い吸着圧を採
用し及び同じ８×12ビーズ状の商用13Xモレキユ
ラーシーブ吸着剤を用いて、全サイクル時間200
秒を採用し、BSFは該BX約38001b（1700Kg）／
酸素製品1TPDである。製品酸素の回収率は54％
である。対照により、同じ40psig（2.8Kg／cm2Ｇ）
の吸着圧において、同じ商用13X、８×12ビース
を使用し及び製品酸素を該90％の純度で生産し
て、上述した通りの標準３床サイクルは180秒の
全サイクル時間の使用を含み、BSFは該
13X40001b（1800Kg）／酸素製品1TPDである。
酸素製品の回収率は49％にすぎなかつた。 当業者であれば、本明細書中に記載した通りの
PSAプロセス及び装置の詳細において請求の範
囲に記述した通りの発明の範囲から逸脱しないで
種々の変更及び変更態様をなし得ることを認めよ
う。また、PSAシステムは、吸着剤床を１つの
処理工程から次の処理工程へ適当な順序で切換え
るのに要する各種の導管、バルブ及びその他の制
御手段を必らず備えることが了解されよう。発明
は当分野でよく知られた慣用の導管及び制御特徴
を用いて容易に採用することができる。発明の目
的のために、PSA系は該一層高い中間圧から並
流降圧する間に床の製品端から解放される空隙ガ
スを同時に装置内の他の床に通す導管手段を含
み、該ガスを１つの床に通して該一層高い中間圧
で均圧化し及び別の床に通して該床にパージガス
を供給する。市販の制御手段を容易に用いて並流
降圧する床から空隙ガスを通すことを、中間圧レ
ベルに達するまで続けることを可能にすることが
でき、該一層高い中間圧において均圧化する床に
ガスを通すことを停止した後に、解放されるガス
をパージする床に通す。また、更に該中間圧レベ
ルから一層低い中間圧に並流降圧する際に床の製
品端から解放される追加の空隙ガスを系内の別の
床に通してそれらの間を一層低い中間圧において
均圧化し、及び同時に床の供給端からガスを排出
する導管手段を備える。同様に、一層低い中間圧
における均圧化を完了して床の供給端からガスを
排出して該一層低い脱着圧にすることを継続する
際に、すなわちE2／BD工程の継続したBD部分、
一層低い中間圧において均圧化する間にガスを通
していた床からガスを通すことを排除する制御手
段を備えることができる。かかる後者の制御手段
としてインラインチエツクバルブを使用するのが
便利であり、該チエツクバルブを、一層低い中間
圧のガスが更に該一層低い中間圧から一層低い脱
着圧に降圧する該床に逆流するのを防止するよう
に適応させる。当業者であれば、発明のPSAプ
ロセス及び系のかかる変更或は変更態様が適当な
事情において、オーバラツピング加工シーケンス
の任意の所定時に追加の均圧化工程を入れ或は吸
着工程に関し追加の吸着剤床を備えることを含み
得ることを認めよう。 以上、昇圧吸着工程を採用し次いで一層高い一
定吸着レベルにおける吸着を用いない標準の３床
系に対照して、発明を定圧吸着工程に関して説明
したが、均圧化に、すなわち表及び表のE2
及びE1工程によつて床を部分再加圧した後に、
昇圧吸着工程及び再加圧工程、すなわち該表のＲ
工程を加入して発明を実施し得ることに注目すべ
きである。よつて、このような実施態様では、一
層高い吸着圧への再加圧を行ない、同時に製品流
出物を床の製品端から排出する。このような事情
において、床の再生に利用し得る時間を犠牲にし
ないで任意の所定のサイクル時間で増大した量の
製品ガスを回収することができ或は代りに定圧吸
着工程をこのようにして一層短縮させて床の再生
用に一層多くの時間を与えることができ、それに
より製品純度及び／又は回収率を高め得ることを
認めよう。また、該昇圧吸着工程を発明のE2／
BD工程と共に、定圧工程或は発明のE1／PP工
程無しで有利に３床PSA系に採用し得ることに
注目すべきである。この加工変更はまた３より多
くの床をPSA系に採用することができる。すな
わち、E1（一層高い吸着圧からの降圧）、PP、
E2／BD、Ｐ、E2（部分再加圧）及び一層高い吸
着圧への昇圧吸着の加工シーケンスを本発明の実
施において採用することができる。 本明細書中に開示し及び請求の範囲に記載する
圧力スイングプロセス及び系を有利に用いて供給
ガス混合物の内の少なくとも１種の成分を選択的
に吸着し、それにより所望の製品流出ガスを分離
及び精製することができる。発明は特に空気の内
の一層容易に吸着し得る成分としての窒素からそ
れ程容易には吸着し得ない成分としての酸素を分
離及び回収するのに有利であるが、当業者であれ
ば、供給ガス混合物からの水素の回収を含む他の
種々の分離或は供給空気からの製品流出物として
の窒素の分離及び回収でさえ、PSA系に用いる
特定の吸着剤の性能特性及び供給ガス混合物から
１成分を別のそれ程容易には吸着し得ない成分に
優先して選択的に吸着し得る吸着剤の能力に応じ
て実行し得ることを認めよう。適した吸着剤材料
はゼオライト系モレキユラーシーブ、活性炭、シ
リカゲル、活性アルミナ等を含むことができる。
ゼオライト系モレキユラーシーブ吸着剤が通常空
気からの該酸素分離及び回収用に適しており、該
13X吸着剤或は5Aモレキユラーシーブは本明細
書中に開示し及び請求の範囲に記載する通りの改
良した従来技術のアプローチを商業的に実施する
際に容易に用いることができる標準物質である。 発明の実施において、実施する特定の分離、所
望の純度レベル、使用する吸着剤材料等に応じて
種々の操作条件を採用し得ることは理解されよ
う。しかし、特に空気から酸素を分離及び回収す
ることに関して、約40〜約60psig（2.8〜4.2Kg／cm2
Ｇ）、好ましくは約45〜約55psig（3.2〜3.9Kg／cm2
Ｇ）の一層高い吸着圧が望ましいことがわかつ
た。脱着は慣用的にはほぼ大気圧であるが、特有
の用途では他の一層高い或は一層低い脱着圧も用
いることができる。発明は全サイクル時間を望ま
しい程に最少にすることができ、種々の実施態様
において、特に４床装置においてサイクル時間約
140秒〜約180秒が実行可能であり、５床装置を用
い任意の所定時間に２つの床が吸着中であり及び
表に示す４床装置に比べて回収率の増大が得ら
れた表に示すような実施態様では若干長い時間
を必要とし得る。通常、発明の空気分離用途にお
ける酸素製品回収率は約50〜約60％、代表的には
約53〜約55％の範囲内で容易に得ることができ
る。 このように、発明は種々のガス分離操作、例え
ば空気からの酸素の分離及び回収に適用して
PSA技術を向上する当分野における要求を満足
することがわかるであろう。発明の同時サイクル
工程はこうして増大した吸着剤の生産性の達成を
可能にし、増大した床容量を与え、商用の３床
PSAプロセスに比較した場合に平均約５〜６％
の製品回収率の向上を得ることができる。発明の
加工サイクルは有利には床を実際にパージするの
に与えられる時間よりも短かい時間のパージ付与
工程を採用し、全サイクル時間を、製品流出物純
度を低下しないで最少にする。発明はこうして
PSA技術を実際の商業ガス分離操作に従来当分
野で開発された通りのPSA技術を利用して従来
可能であつたよりも一層効果的、有効な方法で適
用することの実行性を高める。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/658,306 US4589888A (en) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | Pressure swing adsorption process |
| PCT/US1986/000535 WO1987005529A1 (en) | 1984-10-05 | 1986-03-19 | Pressure swing adsorption process and apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63502809A JPS63502809A (ja) | 1988-10-20 |
| JPH0350570B2 true JPH0350570B2 (ja) | 1991-08-02 |
Family
ID=24640705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61501738A Granted JPS63502809A (ja) | 1984-10-05 | 1986-03-19 | 改良された圧力スイング方法 |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4589888A (ja) |
| EP (2) | EP0261111B1 (ja) |
| JP (1) | JPS63502809A (ja) |
| KR (1) | KR920002080B1 (ja) |
| AT (1) | ATE57623T1 (ja) |
| AU (1) | AU592558B2 (ja) |
| BR (1) | BR8607117A (ja) |
| DE (1) | DE3675218D1 (ja) |
| IN (1) | IN170501B (ja) |
| NO (1) | NO874811L (ja) |
| WO (1) | WO1987005529A1 (ja) |
| ZA (1) | ZA862098B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2013236941A (ja) * | 2000-08-02 | 2013-11-28 | Wearair Oxygen Inc | 小型化した装着可能な酸素濃縮器 |
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| CA1325182C (en) | 1987-12-29 | 1993-12-14 | Union Carbide Corporation | Pressure swing adsorption process |
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