JPH038807B2 - - Google Patents
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Description
請求の範囲
１ 少なくとも２つの吸着剤床を有する吸着系に
おいて空気から窒素を選択的に吸着し及び高純度
の窒素生成物を回収する断熱圧力スイング吸着方
法であつて、該吸着剤床の各々は下記： (a) 系内の別の床の放出端から抜き出される連産
品流出ガスを床の放出端に、原料を床の供給端
に通す前に及び／又は通すのと同時に導入し、
それにより床の圧力を大気圧より低い脱着圧か
ら中間圧レベルに上げ； (b) 圧力を該中間圧レベルから高い吸着圧に上げ
る際に用いるために、連産品流出物を床の放出
端に通し或は通さずに供給空気を該床の供給端
に通し； (c) 窒素コパージガスを該高い吸着圧の床の供給
端に導入して連産品流出ガスを床の放出端から
排出し、該連産品流出ガスの一部を該脱着圧レ
ベルから加圧する床の放出端に導入し、該連産
品流出ガス中の窒素の濃度は該コパージ工程の
間に増大し、該工程を窒素濃度が該連産品流出
ガス流中の所定のレベルに達するまで続け； (d) 窒素濃度が該流出ガス流中の所定のレベルに
達した後に追加の窒素コパージガスを該高い吸
着圧の床の供給端に導入し、該所定レベルより
多くの窒素濃度を含有する排出された追加の流
出ガスを該中間圧レベルから該高い吸着圧に再
加圧する系内の床の供給端及び／又は高い圧力
レベルの該床に循環させ； (e) 窒素に富んだガスを床の供給端から放出して
床を高い吸着圧から低い圧力に向流降圧し、該
放出された窒素に富んだガスは窒素コパージガ
ス及び／又は窒素生成物ガスを含み； (f) 更に、排気により窒素生成物ガス及び／又は
コパージガスを含む脱着された高純度のガスを
床の供給端から放出して床を該低い圧力から大
気圧より低い脱着圧に向流降圧し； (g) 追加の供給空気を工程(b)の間に、或は工程(a)
及び(b)の間に再加圧する床に通して(a)−(f)の工
程を循環ベーシスで繰り返す を含む加工シーケンスを循環ベーシスで受け、そ
れによつて生成物窒素を高い純度及び回収率レベ
ルで容易に得ることができ、また酸素に富んだ連
産品をも比較的に高い回収率レベルで得ることが
できる方法。 ２ 前記高い吸着圧が大気圧を越える請求の範囲
第１項記載の方法。 ３ 前記低い圧力がほぼ大気圧である請求の範囲
第２項記載の方法。 ４ 前記高い吸着圧が60psia（4.2Kg／cm2Ａ）まで
であり、前記大気圧より低い脱着圧が２〜
3.5psia（0.1〜0.25Kg／cm2Ａ）程に低い請求の範囲
第２項記載の方法。 ５ 前記高い吸着圧が30psia（2.1Kg／cm2Ａ）程で
あり、前記大気圧より低い脱着圧が2psia（0.1
Kg／cm2Ａ）程である請求の範囲第４項記載の方
法。 ６ 前記低い圧力がほぼ大気圧である請求の範囲
第５項記載の方法。 ７ 前記高い吸着圧がほぼ大気圧である請求の範
囲第１項記載の方法。 ８ 所定のレベルより多くの窒素濃度を含有する
前記追加の連産品流出ガスを循環させて床の圧力
を中間圧レベルから高い吸着圧に上げるのに用い
る供給空気と共に床の供給端に加える請求の範囲
第１項記載の方法。 ９ 前記高い吸着圧が大気圧を越え、前記低い圧
力がほぼ大気圧である請求の範囲第８項記載の方
法。 １０ 前記高い吸着圧が30〜32psia（2.1〜2.3Kg／
cm2Ａ）程であり、前記大気圧より低い圧力が２〜
3.5psia（0.1〜0.25Kg／cm2Ａ）である請求の範囲第
９項記載の方法。 １１ 前記高い吸着圧がほぼ大気圧である請求の
範囲第８項記載の方法。 １２ 所定のレベルより多くの窒素濃度を含有す
る前記追加の連産品ガスを循環させて高い吸着圧
の床の供給端に、窒素コパージガスを導入する前
に導入する請求の範囲第１項記載の方法。 １３ 前記高い吸着圧が大気圧を越え、前記低い
圧力がほぼ大気圧である請求の範囲第１２項記載
の方法。 １４ 前記高い吸着圧が30〜32psia（2.1〜2.3Kg／
cm2Ａ）程であり、前記大気圧より低い圧力が２〜
3.5psia（0.1〜0.25Kg／cm2Ａ）である請求の範囲第
１３項記載の方法。 １５ 前記高い吸着圧がほぼ大気圧である請求の
範囲第１２項記載の方法。 １６ 初めに前記脱着圧にある床の放出端への酸
素に富んだ連産品ガスの前記導入を、供給空気を
床の供給端に通す前に及び通すのと同時に行なう
請求の範囲第１項記載の方法。 １７ 前記高い吸着圧が大気圧を越える請求の範
囲第１６項記載の方法。 １８ 前記低い圧力がほぼ大気圧である請求の範
囲第１７項記載の方法。 １９ 前記高い吸着圧がほぼ大気圧である請求の
範囲第１６項記載の方法。 ２０ 前記吸着系が３つの吸着剤床を収容する請
求の範囲第１項記載の方法。 ２１ 前記吸着系が４つの吸着剤床を収容する請
求の範囲第１項記載の方法。 ２２ １つの床が工程(a)及び(b)に従がつて供給空
気及び連産品ガスの導入による加圧を受けてお
り、第２の床が工程(c)及び(d)に従がつてコパージ
を受け、第３の床が工程(e)及び(f)に従がつて向流
降圧を受け、このようにしてかかる３床系におけ
るプロセスの循環運転が工程(g)に従がつて続く請
求の範囲第２０項記載の方法。 ２３ 前記高い吸着圧が大気圧を越える請求の範
囲第２２項記載の方法。 ２４ 前記高い吸着圧がほぼ大気圧である請求の
範囲第２２項記載の方法。 ２５ 初めに前記脱着圧にある床の放出端への酸
素に富んだ連産品ガスの導入を、供給空気を床の
供給端に通すのと同時に行なう請求の範囲第２２
項記載の方法。 ２６ 所定のレベルの窒素より多く含有する前記
追加の連産品流出ガスを循環させて床の圧力を中
間圧レベルから高い吸着圧に上げるのに用いてい
る供給空気と共に床の供給端に加える請求の範囲
第２５項記載の方法。 ２７ １つの床が工程(a)及び(b)に従がつて供給空
気及び連産品ガスによる加圧を受け、第２の床が
工程(c)及び(d)に従がつてコパージを受け、第３の
床が工程(e)に従がつて向流降圧を受け、第４の床
が工程(f)に従がつて排気によるそれ以上の向流降
圧を受け、その後、供給空気を排気された第４の
床に通して再加圧し、他方、第１の床がコパージ
を受け、第２の床が向流降圧を受け、第３の床が
排気によるそれ以上の向流降圧を受け、そのよう
にして該４床系におけるプロセスの循環操作が工
程(g)に従がつて続く請求の範囲第２１項記載の方
法。 ２８ 前記高い吸着圧が大気圧を越える請求の範
囲第２７項記載の方法。 ２９ 前記高い吸着圧がほぼ大気圧である請求の
範囲第２７項記載の方法。 ３０ 初めに前記脱着圧にある床の放出端への酸
素に富んだ連産品ガスの導入を、供給空気を床の
供給端に通すのと同時に行なう請求の範囲第２７
項記載の方法。 ３１ 所定のレベルより多くの窒素濃度を含有す
る前記追加の連産品ガスを循環させて床の圧力を
中間圧レベルから高い吸着圧に上げるのに用いて
いる供給空気と共に床の供給端に加える請求の範
囲第２７項記載の方法。 ３２ 所定のレベルより多くの窒素濃度を含有す
る前記の追加の連産品ガスを高い吸着圧の床の供
給端に、窒素コパージを導入する前に循環させる
請求の範囲第２７項記載の方法。 ３３ 床の供給端への循環を開始する前に、前記
追加の連産品ガスを系から所望の窒素レベルに達
するまで放出することを含む請求の範囲第１項記
載の方法。 ３４ 前記追加の連産品ガスを床の供給端に循環
させている間に供給空気を床に通すことを一時的
に停止することを含む請求の範囲第１項記載の方
法。 ３５ 前記追加の連産品ガスを用いて前記高い吸
着圧への再加圧を完了し、供給空気をそれ以上床
に導入しない請求の範囲第３４項記載の方法。 ３６ 少なくとも２つの吸着剤床を有する吸着系
においてガス混合物の内の一層速く吸収し得る成
分を選択的に吸着し及び該成分を高純度生成物と
して回収する断熱圧力スイング吸着方法であつ
て、該床の各々は下記： (a) 系内の別の床の放出端から抜き出された濃縮
された吸着の一層遅い連産品流出ガス成分を床
の放出端に単独で、供給ガス混合物を床の供給
端に通す前に及び／又は通すのと同時に導入
し、それによつて床の圧力を脱着圧から中間圧
レベルに上げ； (b) 床の圧力を該中間圧レベルから高い吸着圧に
上げる際に用いるために、連産品流出物を床の
放出端に通し或は通さないで該供給ガス混合物
を床の供給端に通し； (c) 一層速く吸着し得る成分コパージガスを高い
吸着圧の床の供給端に導入して濃縮された吸着
の一層遅い成分流出ガスを床の放出端から排出
し、該吸着の一層遅い連産品流出ガス成分の一
部を該脱着圧レベルから加圧する床の放出端に
導入し、該吸着の一層遅い成分流出ガスと共に
存在する該一層速く吸着し得る成分の濃度は該
コパージ工程の間に増大し、該コパージ工程を
一層速く吸着し得る成分の濃度が該連産品流出
流中の所定のレベルに達するまで続け； (d) 一層速く吸着し得る成分濃度が該流出ガス流
中の該所定レベルに達した後に追加のコパージ
ガスを高い吸着圧の床の供給端に導入し、一層
速く吸着し得る成分濃度を該所定レベルより多
く含有する追加の排出された流出ガスを該中間
圧レベルから該高い吸着圧までの圧力の系内の
床の供給端に循環させ； (e) 高純度の一層速く吸着し得る成分ガスを床の
供給端から放出して床を高い吸着圧から低い圧
力に向流降圧し、該放出された一層速く吸着し
得る成分ガスは一層速く吸着し得る成分コパー
ジガス及び／又は一層容易に吸着し得る成分生
成物ガスを含み (f) 更に脱着された高純度の一層速く吸着し得る
成分生成物ガス及び／又はコパージガスを床の
供給端から放出して床を該低い圧からなお低い
脱着圧に向流降圧し； (g) 追加の供給ガス混合物を工程(b)或は工程(a)及
び(b)の間に再加圧する床に通して工程(a)−(f)を
循環ベーシスで繰り返す を含む加工シーケンスを循環ベーシスで受け、そ
れによつて一層速く吸着し得る生成物ガスを高い
純度及び回収率レベルで容易に得ることができ、
該濃縮された吸着の遅い成分もまた比較的に高い
回収率レベルで得ることができる方法。 ３７ 前記高い吸着圧が大気圧を越える請求の範
囲第３６項記載の方法。 ３８ 前記高い吸着圧がほぼ大気圧である請求の
範囲第３６項記載の方法。 ３９ 初めに前記脱着圧にある床の放出端に吸着
の一層遅い成分を導入することを、供給空気を床
の供給端に通す前に及び通すのと同時に行なう請
求の範囲第３６項記載の方法。 ４０ 供給ガス混合物がCO及び窒素を含む請求
の範囲第３６項記載の方法。 ４１ 前記供給ガス混合物がCO2及びメタンを含
む請求の範囲第３６項記載の方法。 ４２ 前記供給ガス混合物がメタン及び窒素を含
む請求の範囲第３６項記載の方法。 ４３ 前記供給ガス混合物がエタン及びエチレン
を含む請求の範囲第３６項記載の方法。 ４４ 一層速く吸着し得る成分濃度を所定レベル
より多く含有する前記追加の連産品流出ガスを循
環させて床の供給端に、床の圧力を該中間圧レベ
ルから高い吸着圧レベルに上げるのに用いている
供給ガス混合物と共に加える請求の範囲第３６項
記載の方法。 ４５ 前記高い吸着圧が大気圧を越え、前記低い
圧力がほぼ大気圧である請求の範囲第９項記載の
方法。 ４６ 前記高い吸着圧がほぼ大気圧である請求の
範囲第４４項記載の方法。 ４７ 一層速く吸着し得る成分濃度を所定レベル
より多く含有する前記追加の連産品流出ガスを循
環させて一層速く吸着し得る成分コパージガスを
導入する前に高い吸着圧の床の供給端に導入する
請求の範囲第３６項記載の方法。 ４８ 前記高い吸着圧が大気圧を越え、前記低い
圧力がほぼ大気圧である請求の範囲第４７項記載
の方法。 ４９ 前記高い吸着圧がほぼ大気圧である請求の
範囲第４７項記載の方法。 発明の背景 発明の分野 本発明はガス混合物の内の一層速く吸着し得る
成分を回収することに関する。より詳細には、本
発明は圧力スイング吸着加工を用いて空気から窒
素を回収することに関する。 従来技術の説明 多数の化学的加工、精油所、金属生産、その他
の産業用途において、高純度の窒素がパージ、ガ
スシール、金属処理雰囲気の供給、その他の目的
のために望まれている。濃縮酸素ガスもまた同様
の設備において種々の目的のために必要とされる
ことがよくある窒素及び酸素が空気分離用の種々
の公知技法によつて得られることはもち論であ
る。圧力スイング吸着（PSA）加工は特に種々
の用途、特に極低温空気分離プラントの使用が径
済的に実行し得ない比較的に小さい規模の運転に
おける空気分離用に特に適している。 PSAプロセスでは、一層速く吸着し得る
（more rea−dily adsorbable）成分及び吸着の
一層遅い（less rea−dily adsorbable）成分を
含有する供給ガスを、通常一層速く吸着し得る成
分を高い吸着圧において選択吸着することのでき
る吸着剤床に通す。その後、床を一層低い脱着圧
に降圧して該一層速く吸着し得る成分を脱着させ
て床から除いた後に、追加量の供給ガス混合物を
床に導入する。このようにして、循環の吸着−脱
着操作を該床において続ける。当業者ならば容易
に認めるように、PSAプロセスは通常多床系で
用いられ、各床は循環ベーシスのPSA加工シー
ケンスを系内の他の床における該加工シーケンス
の実施に相関させて用いる。 PSAプロセスを向上させる、特に資本経費を
減少させ、信頼性を高め、生産される単位生成物
当りの相対的に少ない動力消費量を達成すること
による等、運転費を最少にしようとする試みは数
多くあつた。かかる総括の目的を達成する一つの
望ましい目標は、望ましい高純度の生成物に加え
て比較的に高い純度の連産物（coproduct）の生
産を可能にすることである。空気分離及びその他
のガス分離操作に適用するものとして、バツタ
（Batta）の米国特許3636679号は、２又はそれ以
上の床に適用するものとして、床の反対端から供
給ガス−生成物ガスを同時に導入して各床を一層
低い脱着圧から部分再加圧し、次いで更に供給ガ
ス単独で一層高い吸着圧に再加圧した後に、吸着
の一層遅い成分を放出端から開放して床を並流降
圧し、該成分の一部を生成物ガスとして回収し、
残りを均圧化及び系内の別の床へパージガスを与
えるのに用いるPSAサイクルを開示している。
次いで、床の供給端からガスを開放して床を向流
降圧し及びパージした後に追加の供給ガスを用い
て部分再加圧を開始する。このようにして循環運
転を連続ベーシスで行なう。この特許のアプロー
チは空気の吸着の一層遅い成分として生成物酸素
を回収する意図の空気分離運転に用いられてきて
満足すべきものであつた。しかし、バツタのプロ
セスは空気の一層速く吸着し得る成分、例えば窒
素を所望の高純度生成物ガスとして回収すること
には適用できない。 しかし、一層速く吸着し得る成分を生成物ガス
として回収するのが望まれるその他種々のプロセ
スが存在する。かかるプロセスは通常減圧サイク
ルを用い、ガス混合物の内の一層速く吸着し得る
成分を大気圧より低い脱着圧において脱着させ
る。すなわち、タムラの米国特許3797201号は一
層速く吸着し得る窒素成分を選択吸着することが
できる吸着剤床に大気の吸着圧において空気を導
入した後に減圧脱着させて該窒素を所望の生成物
ガスとして回収することを含む空気分離プロセス
を開示している。生成物窒素の純度を上げるため
に、タムラは放出端から酸素に富んだガスを床の
該放出端に吸着フロントがブレークスルーするま
で開放する初期吸着工程を実施し及びパージ用窒
素を用いて一層高い吸着圧における並流パージを
使用した後に向流減圧脱着及び再加圧することを
教示している。このプロセスを適用した場合、高
純度の窒素生成物を得ることができるが、連産品
の酸素は使用可能な圧力で及びエネルギーの有効
な方法で入手し得ないことによつて制限される傾
向にある。同様の加工サイクルがサーカー
（Sircar）等の米国特許4013429号及び同4264340
号に記載されており、２つの吸着トレインであつ
て、各々は前処理床と主分離床とから成るものを
加工工程の間の非連続性の流量に適応させる可変
容量のサージタンクと共に用いられている。 減圧脱着は同様にミワ等の米国特許4070164号
のプロセスにおいて用いられており、同プロセス
は空気を清浄にし及び乾燥する前処理及び(1)空気
供給により床を約４気圧に加圧し、(2)該高圧にお
いて窒素で並流パージして床の放出端から酸素ガ
スを開放して大気圧に向流降圧し、(4)床の該供給
端から窒素に富んだガスを更に開放して約0.3気
圧に減圧脱着することを含む加工サイクルを含
む。２つの向流降圧工程の間に開放されるガスを
一緒にすることによつて系から一定流量の高純度
窒素を回収するが、このアプローチを用いての所
望の窒素の回収レベルは全く低い。また、４つの
同じ加工工程がアーモンド（Armond）の米国特
許4129424号に開示された。同米国特許はまた供
給ガス中の窒素の分圧に実質的に等しい圧力にお
いて行うべき並流パージ工程を備え、それにより
パージングを一層高い圧力において行なう同様の
プロセスに比べて床を飽和させるのに必要なパー
ジガスの量を有意に減少させる。このことは、立
ち代つて空気原料を導入した後に床の圧力をパー
ジガス圧に低下させる並流ガス抜き工程を含むこ
とになる。 当分野におけるこのような努力にもかかわら
ず、相変らず高純度及び高回収レベルの所望の生
成物を有益な生産量の酸素に富んだ連産品と共に
回収することができる空気の選択吸着成分として
窒素を生産するPSAプロセスを開発する必要が
ある。また、当業者であればガス混合物の内の一
層速く吸着し得る成分を高い純度及び回収率レベ
ルで回収することを、連産品としての吸着の一層
遅い成分を相対的に高く回収することと共に容易
に行ない得るかかるプロセスの同様の必要及び要
求が当分野においてあることを認めるものと思
う。 よつて、発明の目的は改良されたPSAプロセ
スを提供することである。 発明の別の目的はPSA技法を用いて空気から
窒素を回収するプロセスを提供することである。 発明の別の目的はPSA系に通す空気の一層速
く吸着し得る成分として窒素を高い純度及び回収
率レベルで回収することである。 発明のそれ以上の目的はガス混合物の内の一層
速く吸着し得る成分の高純度及び高回収率レベル
を、連産品ガスとしての濃厚な吸着の一層遅い成
分の相対的に高い回収率と共に達成することので
きるPSAプロセスを提供することである。 これらや他の目的を心に留めて、発明を本明細
書中以降に詳細に説明し、発明の新規な特徴を特
に請求の範囲において特に指摘する。 発明の要約 (1)加圧、(2)コパージ（copurge）、(3)向流降圧
して一層低い脱着圧にすることのPSA加工工程
を、ガス混合物の内の一層速く吸着し得る成分の
回収率及び純度を高める方法で実施する。この目
的のために、高圧において一層速く吸着し得る成
分でコパージする際に床から開放される連産品流
出ガスの一部を吸着の一層遅い成分の連産品ガス
として回収し、他方該ガスの更に一部をまた供給
ガスを供給端に導入することによつて再加圧する
床の放出端に導入し、該床を少なくとも一部再加
圧した後に第３の部分を床の供給端に導入する。
次いで、向流降圧の際に床の供給端から開放され
るガスを該コパージガスとして用い、種々の実施
態様において、高純度の一層速く吸着し得る成分
生成物の高いレベルの回収率に、濃厚連産品ガス
としての吸着の一層遅い成分の比較的に高い回収
率を伴なう。
おいて空気から窒素を選択的に吸着し及び高純度
の窒素生成物を回収する断熱圧力スイング吸着方
法であつて、該吸着剤床の各々は下記： (a) 系内の別の床の放出端から抜き出される連産
品流出ガスを床の放出端に、原料を床の供給端
に通す前に及び／又は通すのと同時に導入し、
それにより床の圧力を大気圧より低い脱着圧か
ら中間圧レベルに上げ； (b) 圧力を該中間圧レベルから高い吸着圧に上げ
る際に用いるために、連産品流出物を床の放出
端に通し或は通さずに供給空気を該床の供給端
に通し； (c) 窒素コパージガスを該高い吸着圧の床の供給
端に導入して連産品流出ガスを床の放出端から
排出し、該連産品流出ガスの一部を該脱着圧レ
ベルから加圧する床の放出端に導入し、該連産
品流出ガス中の窒素の濃度は該コパージ工程の
間に増大し、該工程を窒素濃度が該連産品流出
ガス流中の所定のレベルに達するまで続け； (d) 窒素濃度が該流出ガス流中の所定のレベルに
達した後に追加の窒素コパージガスを該高い吸
着圧の床の供給端に導入し、該所定レベルより
多くの窒素濃度を含有する排出された追加の流
出ガスを該中間圧レベルから該高い吸着圧に再
加圧する系内の床の供給端及び／又は高い圧力
レベルの該床に循環させ； (e) 窒素に富んだガスを床の供給端から放出して
床を高い吸着圧から低い圧力に向流降圧し、該
放出された窒素に富んだガスは窒素コパージガ
ス及び／又は窒素生成物ガスを含み； (f) 更に、排気により窒素生成物ガス及び／又は
コパージガスを含む脱着された高純度のガスを
床の供給端から放出して床を該低い圧力から大
気圧より低い脱着圧に向流降圧し； (g) 追加の供給空気を工程(b)の間に、或は工程(a)
及び(b)の間に再加圧する床に通して(a)−(f)の工
程を循環ベーシスで繰り返す を含む加工シーケンスを循環ベーシスで受け、そ
れによつて生成物窒素を高い純度及び回収率レベ
ルで容易に得ることができ、また酸素に富んだ連
産品をも比較的に高い回収率レベルで得ることが
できる方法。 ２ 前記高い吸着圧が大気圧を越える請求の範囲
第１項記載の方法。 ３ 前記低い圧力がほぼ大気圧である請求の範囲
第２項記載の方法。 ４ 前記高い吸着圧が60psia（4.2Kg／cm2Ａ）まで
であり、前記大気圧より低い脱着圧が２〜
3.5psia（0.1〜0.25Kg／cm2Ａ）程に低い請求の範囲
第２項記載の方法。 ５ 前記高い吸着圧が30psia（2.1Kg／cm2Ａ）程で
あり、前記大気圧より低い脱着圧が2psia（0.1
Kg／cm2Ａ）程である請求の範囲第４項記載の方
法。 ６ 前記低い圧力がほぼ大気圧である請求の範囲
第５項記載の方法。 ７ 前記高い吸着圧がほぼ大気圧である請求の範
囲第１項記載の方法。 ８ 所定のレベルより多くの窒素濃度を含有する
前記追加の連産品流出ガスを循環させて床の圧力
を中間圧レベルから高い吸着圧に上げるのに用い
る供給空気と共に床の供給端に加える請求の範囲
第１項記載の方法。 ９ 前記高い吸着圧が大気圧を越え、前記低い圧
力がほぼ大気圧である請求の範囲第８項記載の方
法。 １０ 前記高い吸着圧が30〜32psia（2.1〜2.3Kg／
cm2Ａ）程であり、前記大気圧より低い圧力が２〜
3.5psia（0.1〜0.25Kg／cm2Ａ）である請求の範囲第
９項記載の方法。 １１ 前記高い吸着圧がほぼ大気圧である請求の
範囲第８項記載の方法。 １２ 所定のレベルより多くの窒素濃度を含有す
る前記追加の連産品ガスを循環させて高い吸着圧
の床の供給端に、窒素コパージガスを導入する前
に導入する請求の範囲第１項記載の方法。 １３ 前記高い吸着圧が大気圧を越え、前記低い
圧力がほぼ大気圧である請求の範囲第１２項記載
の方法。 １４ 前記高い吸着圧が30〜32psia（2.1〜2.3Kg／
cm2Ａ）程であり、前記大気圧より低い圧力が２〜
3.5psia（0.1〜0.25Kg／cm2Ａ）である請求の範囲第
１３項記載の方法。 １５ 前記高い吸着圧がほぼ大気圧である請求の
範囲第１２項記載の方法。 １６ 初めに前記脱着圧にある床の放出端への酸
素に富んだ連産品ガスの前記導入を、供給空気を
床の供給端に通す前に及び通すのと同時に行なう
請求の範囲第１項記載の方法。 １７ 前記高い吸着圧が大気圧を越える請求の範
囲第１６項記載の方法。 １８ 前記低い圧力がほぼ大気圧である請求の範
囲第１７項記載の方法。 １９ 前記高い吸着圧がほぼ大気圧である請求の
範囲第１６項記載の方法。 ２０ 前記吸着系が３つの吸着剤床を収容する請
求の範囲第１項記載の方法。 ２１ 前記吸着系が４つの吸着剤床を収容する請
求の範囲第１項記載の方法。 ２２ １つの床が工程(a)及び(b)に従がつて供給空
気及び連産品ガスの導入による加圧を受けてお
り、第２の床が工程(c)及び(d)に従がつてコパージ
を受け、第３の床が工程(e)及び(f)に従がつて向流
降圧を受け、このようにしてかかる３床系におけ
るプロセスの循環運転が工程(g)に従がつて続く請
求の範囲第２０項記載の方法。 ２３ 前記高い吸着圧が大気圧を越える請求の範
囲第２２項記載の方法。 ２４ 前記高い吸着圧がほぼ大気圧である請求の
範囲第２２項記載の方法。 ２５ 初めに前記脱着圧にある床の放出端への酸
素に富んだ連産品ガスの導入を、供給空気を床の
供給端に通すのと同時に行なう請求の範囲第２２
項記載の方法。 ２６ 所定のレベルの窒素より多く含有する前記
追加の連産品流出ガスを循環させて床の圧力を中
間圧レベルから高い吸着圧に上げるのに用いてい
る供給空気と共に床の供給端に加える請求の範囲
第２５項記載の方法。 ２７ １つの床が工程(a)及び(b)に従がつて供給空
気及び連産品ガスによる加圧を受け、第２の床が
工程(c)及び(d)に従がつてコパージを受け、第３の
床が工程(e)に従がつて向流降圧を受け、第４の床
が工程(f)に従がつて排気によるそれ以上の向流降
圧を受け、その後、供給空気を排気された第４の
床に通して再加圧し、他方、第１の床がコパージ
を受け、第２の床が向流降圧を受け、第３の床が
排気によるそれ以上の向流降圧を受け、そのよう
にして該４床系におけるプロセスの循環操作が工
程(g)に従がつて続く請求の範囲第２１項記載の方
法。 ２８ 前記高い吸着圧が大気圧を越える請求の範
囲第２７項記載の方法。 ２９ 前記高い吸着圧がほぼ大気圧である請求の
範囲第２７項記載の方法。 ３０ 初めに前記脱着圧にある床の放出端への酸
素に富んだ連産品ガスの導入を、供給空気を床の
供給端に通すのと同時に行なう請求の範囲第２７
項記載の方法。 ３１ 所定のレベルより多くの窒素濃度を含有す
る前記追加の連産品ガスを循環させて床の圧力を
中間圧レベルから高い吸着圧に上げるのに用いて
いる供給空気と共に床の供給端に加える請求の範
囲第２７項記載の方法。 ３２ 所定のレベルより多くの窒素濃度を含有す
る前記の追加の連産品ガスを高い吸着圧の床の供
給端に、窒素コパージを導入する前に循環させる
請求の範囲第２７項記載の方法。 ３３ 床の供給端への循環を開始する前に、前記
追加の連産品ガスを系から所望の窒素レベルに達
するまで放出することを含む請求の範囲第１項記
載の方法。 ３４ 前記追加の連産品ガスを床の供給端に循環
させている間に供給空気を床に通すことを一時的
に停止することを含む請求の範囲第１項記載の方
法。 ３５ 前記追加の連産品ガスを用いて前記高い吸
着圧への再加圧を完了し、供給空気をそれ以上床
に導入しない請求の範囲第３４項記載の方法。 ３６ 少なくとも２つの吸着剤床を有する吸着系
においてガス混合物の内の一層速く吸収し得る成
分を選択的に吸着し及び該成分を高純度生成物と
して回収する断熱圧力スイング吸着方法であつ
て、該床の各々は下記： (a) 系内の別の床の放出端から抜き出された濃縮
された吸着の一層遅い連産品流出ガス成分を床
の放出端に単独で、供給ガス混合物を床の供給
端に通す前に及び／又は通すのと同時に導入
し、それによつて床の圧力を脱着圧から中間圧
レベルに上げ； (b) 床の圧力を該中間圧レベルから高い吸着圧に
上げる際に用いるために、連産品流出物を床の
放出端に通し或は通さないで該供給ガス混合物
を床の供給端に通し； (c) 一層速く吸着し得る成分コパージガスを高い
吸着圧の床の供給端に導入して濃縮された吸着
の一層遅い成分流出ガスを床の放出端から排出
し、該吸着の一層遅い連産品流出ガス成分の一
部を該脱着圧レベルから加圧する床の放出端に
導入し、該吸着の一層遅い成分流出ガスと共に
存在する該一層速く吸着し得る成分の濃度は該
コパージ工程の間に増大し、該コパージ工程を
一層速く吸着し得る成分の濃度が該連産品流出
流中の所定のレベルに達するまで続け； (d) 一層速く吸着し得る成分濃度が該流出ガス流
中の該所定レベルに達した後に追加のコパージ
ガスを高い吸着圧の床の供給端に導入し、一層
速く吸着し得る成分濃度を該所定レベルより多
く含有する追加の排出された流出ガスを該中間
圧レベルから該高い吸着圧までの圧力の系内の
床の供給端に循環させ； (e) 高純度の一層速く吸着し得る成分ガスを床の
供給端から放出して床を高い吸着圧から低い圧
力に向流降圧し、該放出された一層速く吸着し
得る成分ガスは一層速く吸着し得る成分コパー
ジガス及び／又は一層容易に吸着し得る成分生
成物ガスを含み (f) 更に脱着された高純度の一層速く吸着し得る
成分生成物ガス及び／又はコパージガスを床の
供給端から放出して床を該低い圧からなお低い
脱着圧に向流降圧し； (g) 追加の供給ガス混合物を工程(b)或は工程(a)及
び(b)の間に再加圧する床に通して工程(a)−(f)を
循環ベーシスで繰り返す を含む加工シーケンスを循環ベーシスで受け、そ
れによつて一層速く吸着し得る生成物ガスを高い
純度及び回収率レベルで容易に得ることができ、
該濃縮された吸着の遅い成分もまた比較的に高い
回収率レベルで得ることができる方法。 ３７ 前記高い吸着圧が大気圧を越える請求の範
囲第３６項記載の方法。 ３８ 前記高い吸着圧がほぼ大気圧である請求の
範囲第３６項記載の方法。 ３９ 初めに前記脱着圧にある床の放出端に吸着
の一層遅い成分を導入することを、供給空気を床
の供給端に通す前に及び通すのと同時に行なう請
求の範囲第３６項記載の方法。 ４０ 供給ガス混合物がCO及び窒素を含む請求
の範囲第３６項記載の方法。 ４１ 前記供給ガス混合物がCO2及びメタンを含
む請求の範囲第３６項記載の方法。 ４２ 前記供給ガス混合物がメタン及び窒素を含
む請求の範囲第３６項記載の方法。 ４３ 前記供給ガス混合物がエタン及びエチレン
を含む請求の範囲第３６項記載の方法。 ４４ 一層速く吸着し得る成分濃度を所定レベル
より多く含有する前記追加の連産品流出ガスを循
環させて床の供給端に、床の圧力を該中間圧レベ
ルから高い吸着圧レベルに上げるのに用いている
供給ガス混合物と共に加える請求の範囲第３６項
記載の方法。 ４５ 前記高い吸着圧が大気圧を越え、前記低い
圧力がほぼ大気圧である請求の範囲第９項記載の
方法。 ４６ 前記高い吸着圧がほぼ大気圧である請求の
範囲第４４項記載の方法。 ４７ 一層速く吸着し得る成分濃度を所定レベル
より多く含有する前記追加の連産品流出ガスを循
環させて一層速く吸着し得る成分コパージガスを
導入する前に高い吸着圧の床の供給端に導入する
請求の範囲第３６項記載の方法。 ４８ 前記高い吸着圧が大気圧を越え、前記低い
圧力がほぼ大気圧である請求の範囲第４７項記載
の方法。 ４９ 前記高い吸着圧がほぼ大気圧である請求の
範囲第４７項記載の方法。 発明の背景 発明の分野 本発明はガス混合物の内の一層速く吸着し得る
成分を回収することに関する。より詳細には、本
発明は圧力スイング吸着加工を用いて空気から窒
素を回収することに関する。 従来技術の説明 多数の化学的加工、精油所、金属生産、その他
の産業用途において、高純度の窒素がパージ、ガ
スシール、金属処理雰囲気の供給、その他の目的
のために望まれている。濃縮酸素ガスもまた同様
の設備において種々の目的のために必要とされる
ことがよくある窒素及び酸素が空気分離用の種々
の公知技法によつて得られることはもち論であ
る。圧力スイング吸着（PSA）加工は特に種々
の用途、特に極低温空気分離プラントの使用が径
済的に実行し得ない比較的に小さい規模の運転に
おける空気分離用に特に適している。 PSAプロセスでは、一層速く吸着し得る
（more rea−dily adsorbable）成分及び吸着の
一層遅い（less rea−dily adsorbable）成分を
含有する供給ガスを、通常一層速く吸着し得る成
分を高い吸着圧において選択吸着することのでき
る吸着剤床に通す。その後、床を一層低い脱着圧
に降圧して該一層速く吸着し得る成分を脱着させ
て床から除いた後に、追加量の供給ガス混合物を
床に導入する。このようにして、循環の吸着−脱
着操作を該床において続ける。当業者ならば容易
に認めるように、PSAプロセスは通常多床系で
用いられ、各床は循環ベーシスのPSA加工シー
ケンスを系内の他の床における該加工シーケンス
の実施に相関させて用いる。 PSAプロセスを向上させる、特に資本経費を
減少させ、信頼性を高め、生産される単位生成物
当りの相対的に少ない動力消費量を達成すること
による等、運転費を最少にしようとする試みは数
多くあつた。かかる総括の目的を達成する一つの
望ましい目標は、望ましい高純度の生成物に加え
て比較的に高い純度の連産物（coproduct）の生
産を可能にすることである。空気分離及びその他
のガス分離操作に適用するものとして、バツタ
（Batta）の米国特許3636679号は、２又はそれ以
上の床に適用するものとして、床の反対端から供
給ガス−生成物ガスを同時に導入して各床を一層
低い脱着圧から部分再加圧し、次いで更に供給ガ
ス単独で一層高い吸着圧に再加圧した後に、吸着
の一層遅い成分を放出端から開放して床を並流降
圧し、該成分の一部を生成物ガスとして回収し、
残りを均圧化及び系内の別の床へパージガスを与
えるのに用いるPSAサイクルを開示している。
次いで、床の供給端からガスを開放して床を向流
降圧し及びパージした後に追加の供給ガスを用い
て部分再加圧を開始する。このようにして循環運
転を連続ベーシスで行なう。この特許のアプロー
チは空気の吸着の一層遅い成分として生成物酸素
を回収する意図の空気分離運転に用いられてきて
満足すべきものであつた。しかし、バツタのプロ
セスは空気の一層速く吸着し得る成分、例えば窒
素を所望の高純度生成物ガスとして回収すること
には適用できない。 しかし、一層速く吸着し得る成分を生成物ガス
として回収するのが望まれるその他種々のプロセ
スが存在する。かかるプロセスは通常減圧サイク
ルを用い、ガス混合物の内の一層速く吸着し得る
成分を大気圧より低い脱着圧において脱着させ
る。すなわち、タムラの米国特許3797201号は一
層速く吸着し得る窒素成分を選択吸着することが
できる吸着剤床に大気の吸着圧において空気を導
入した後に減圧脱着させて該窒素を所望の生成物
ガスとして回収することを含む空気分離プロセス
を開示している。生成物窒素の純度を上げるため
に、タムラは放出端から酸素に富んだガスを床の
該放出端に吸着フロントがブレークスルーするま
で開放する初期吸着工程を実施し及びパージ用窒
素を用いて一層高い吸着圧における並流パージを
使用した後に向流減圧脱着及び再加圧することを
教示している。このプロセスを適用した場合、高
純度の窒素生成物を得ることができるが、連産品
の酸素は使用可能な圧力で及びエネルギーの有効
な方法で入手し得ないことによつて制限される傾
向にある。同様の加工サイクルがサーカー
（Sircar）等の米国特許4013429号及び同4264340
号に記載されており、２つの吸着トレインであつ
て、各々は前処理床と主分離床とから成るものを
加工工程の間の非連続性の流量に適応させる可変
容量のサージタンクと共に用いられている。 減圧脱着は同様にミワ等の米国特許4070164号
のプロセスにおいて用いられており、同プロセス
は空気を清浄にし及び乾燥する前処理及び(1)空気
供給により床を約４気圧に加圧し、(2)該高圧にお
いて窒素で並流パージして床の放出端から酸素ガ
スを開放して大気圧に向流降圧し、(4)床の該供給
端から窒素に富んだガスを更に開放して約0.3気
圧に減圧脱着することを含む加工サイクルを含
む。２つの向流降圧工程の間に開放されるガスを
一緒にすることによつて系から一定流量の高純度
窒素を回収するが、このアプローチを用いての所
望の窒素の回収レベルは全く低い。また、４つの
同じ加工工程がアーモンド（Armond）の米国特
許4129424号に開示された。同米国特許はまた供
給ガス中の窒素の分圧に実質的に等しい圧力にお
いて行うべき並流パージ工程を備え、それにより
パージングを一層高い圧力において行なう同様の
プロセスに比べて床を飽和させるのに必要なパー
ジガスの量を有意に減少させる。このことは、立
ち代つて空気原料を導入した後に床の圧力をパー
ジガス圧に低下させる並流ガス抜き工程を含むこ
とになる。 当分野におけるこのような努力にもかかわら
ず、相変らず高純度及び高回収レベルの所望の生
成物を有益な生産量の酸素に富んだ連産品と共に
回収することができる空気の選択吸着成分として
窒素を生産するPSAプロセスを開発する必要が
ある。また、当業者であればガス混合物の内の一
層速く吸着し得る成分を高い純度及び回収率レベ
ルで回収することを、連産品としての吸着の一層
遅い成分を相対的に高く回収することと共に容易
に行ない得るかかるプロセスの同様の必要及び要
求が当分野においてあることを認めるものと思
う。 よつて、発明の目的は改良されたPSAプロセ
スを提供することである。 発明の別の目的はPSA技法を用いて空気から
窒素を回収するプロセスを提供することである。 発明の別の目的はPSA系に通す空気の一層速
く吸着し得る成分として窒素を高い純度及び回収
率レベルで回収することである。 発明のそれ以上の目的はガス混合物の内の一層
速く吸着し得る成分の高純度及び高回収率レベル
を、連産品ガスとしての濃厚な吸着の一層遅い成
分の相対的に高い回収率と共に達成することので
きるPSAプロセスを提供することである。 これらや他の目的を心に留めて、発明を本明細
書中以降に詳細に説明し、発明の新規な特徴を特
に請求の範囲において特に指摘する。 発明の要約 (1)加圧、(2)コパージ（copurge）、(3)向流降圧
して一層低い脱着圧にすることのPSA加工工程
を、ガス混合物の内の一層速く吸着し得る成分の
回収率及び純度を高める方法で実施する。この目
的のために、高圧において一層速く吸着し得る成
分でコパージする際に床から開放される連産品流
出ガスの一部を吸着の一層遅い成分の連産品ガス
として回収し、他方該ガスの更に一部をまた供給
ガスを供給端に導入することによつて再加圧する
床の放出端に導入し、該床を少なくとも一部再加
圧した後に第３の部分を床の供給端に導入する。
次いで、向流降圧の際に床の供給端から開放され
るガスを該コパージガスとして用い、種々の実施
態様において、高純度の一層速く吸着し得る成分
生成物の高いレベルの回収率に、濃厚連産品ガス
としての吸着の一層遅い成分の比較的に高い回収
率を伴なう。
本明細書中に記載し及び請求の範囲に記載する
通りの発明は本発明の目的を有利な方法で達成す
ることを可能にし、望ましくは高純度の窒素を原
料空気から一層速く吸着し得る成分として高い回
収率レベルで分離及び回収することを可能にす
る。また、原料空気の内の吸着の一層遅い成分を
含む酸素に極めて富んだ連産品流出ガス混合物も
比較的に高い回収率レベルにおいて回収可能であ
り、PSA加工における発明の実施を更に増進す
る。下記に指摘する通りに、PSA加工により、
ガス混合物の内の一層速く吸着し得る成分を所望
の生成物として回収することが望まれるかかる空
気分離以外の種々のガス分離用途に発明を応用す
ることができる。しかし、簡便のために、発明の
種々の加工工程及び発明において許される変更を
特に空気分離操作及び窒素を所望の生成物として
回収することに関連させて説明する。 空気分離について発明が属し、変更により目的
を達成することを可能にするPSAサイクルは、
(1)各吸着剤床を低い、大気圧より低い脱着圧から
高い吸着圧に加圧し、(2)該高い吸着圧の床の供給
端に一層速く吸着し得る成分ガスを導入すること
によつてコパージし、濃縮された吸着の一層遅い
成分ガスを床の放出端から開放し、(3)一層容易に
吸着し得る成分に富んだガスを床の供給端から開
放して床を向流降圧し、この工程の間に床を降圧
して前記の低い、大気圧より低い脱着圧にするこ
とを含む。本明細書中に開示し及び特許請求の範
囲に記載する特有の変更を有するこのPSAサイ
クルを実施することにより、一層速く吸着し得る
成分、すなわち、窒素を高い純度及び高い回収率
において回収し、酸素に富んだ連産品ガスも同様
に望ましい、比較的に高い回収率レベルにおいて
得る。 窒素を一層速く吸着し得る成分生成物ガスとし
て回収した後に初めに一層低い、大気圧より低い
脱着圧にある吸着剤床について、供給空気及び連
産品流出ガスを用いて圧力を低い脱着圧から高い
吸着圧に上げる。加圧する床に同時に或は別の方
法で反対端からガスを組合わせて加えることが、
床の圧力を低い、大気圧より低い脱着圧から窒素
コパージ工程が行なわれる一層高い吸着圧に上げ
る働きをする。一実施態様において、供給空気を
床の供給端に通し、同時に、時には「酸素バツク
フイル」と呼ぶ連産品流出ガスを床の放出端に通
して圧力を上げる。望ましい実施態様において、
連産品流出ガスを床の放出端に導入して床を初め
に一部再加圧し、例えば、初め全再加圧の20％又
はそれ以下にした後に、床の両端から同時に再加
圧を続ける。また、酸素バツクフイルによつて床
を中間圧レベルに再加圧し、次いで供給空気を導
入して圧力を更に所望の高い吸着圧に上げること
も可能である。加えて、本明細書中以降に記載す
る通りにして得られる窒素に富んだ循環流を、中
間圧〜最も高い吸着圧の範囲の圧力において吸着
を受ける床の供給端に通す。この循環流を加える
間、供給空気を床に通すことを停止してもよい。 高い吸着圧において窒素コパージガスを床の供
給端に導入することは、向流降圧し及び窒素を床
の供給端から抜出す前に床の放出端からの連産品
流出ガスの排除を引き起こす。しかし、該連産品
流出物の一部を系から抜き出さずに、上述した通
りにして再加圧する床の放出端に導入する。かか
る高い吸着圧において窒素コパージガスを床の供
給端に加えるにつれて及び連産品流出物を放出端
から抜き出すにつれて、連産品流出ガスの窒素含
量が増大することが認められる。窒素コパージ工
程を続けると、連産品流出ガス流中の窒素濃度は
所定のレベルに達する。この窒素レベルは所定の
用途について望まれるか或は適した任意のレベル
にすることができることを認めるものと思う。好
ましくは、そのレベルは連産品流出ガスの酸素濃
度が該連産品ガスの約30％未満、一層好ましく
は、空気中の酸素の濃度に等しいか或はそれ以下
になるようにする。 窒素濃度が連産品流出物流中のかかる所定レベ
ルに達した後に、再び本質的にかかる高い吸着圧
において追加の窒素コパージガスを床の供給端に
導入し続ける。初め程、連産品流出ガスはより酸
素に富むガスであつたので、床の放出端から排出
される一層窒素に富む流出ガスは連産品回収用に
或は加圧するために床の放出端に通すことに用い
られない。反対に、窒素濃度を所定のレベルより
多く含有する更に排出された流出ガスを中間圧レ
ベルから一層高い吸着圧までの圧力にある吸着系
内の別の床の供給端に循環させる。コパージ工程
のこの延長部分を完了した際に、すなわち、コパ
ージ流出物が所望の極限レベル、例えば約95％の
窒素或は99％までの窒素にさえ達した場合に、窒
素に富んだガスを床の供給端から放出して床を高
い吸着圧から低い吸着圧に向流降圧し、該窒素に
富んだ放出ガスは窒素コパージガス及び／又は生
成分ガスを含む。次いで、発明の実施において、
前の工程で達した低い圧力から大気圧より低い脱
着圧に排気することによつて床を更に向流降圧す
る。この工程の間に、脱着された高純度ガスを床
の供給端から放出し、このガスは発明の特有の実
施態様の実施において望み得る通りに窒素生成物
ガス及び／又はコパージガスを含む。このように
床から窒素を放出し及び排気して大気圧より低い
脱着圧にすることにより、床は追加量の連産品流
出ガス及び供給空気を床の放出端及び供給端にそ
れぞれ通す状態にあり、そのようにして、上述し
た加工工程を連続加工運転を吸着系において行な
う通りの循環ベーシスで繰り返す。 発明の実施において、コパージ工程の間に放出
される所定レベルの窒素濃度よりも多く含有する
追加のガスを系内の床の供給端に循環させて降圧
工程の間か或はコパージ工程の始まりにおいて該
コパージ工程に用いる窒素ガス流を高い吸着圧に
おいて導入する前に用いることができる。これに
より、一実施態様において、所定のレベルの窒素
濃度よりも多く含有する該追加のガスを循環させ
て、床の圧力を一層高い吸着圧に上げるのに用い
る供給空気と共に、或は該供給空気を加えた後に
床の供給端に加える。別の実施態様において、窒
素コパージガスを初めに床に通す前に該追加のガ
スを循環させて高い吸着圧の床の供給端に導入し
てもよい。 発明は、空気から窒素を或はガス混合物の内の
その他の一層速く吸着し得る成分を選択吸着する
吸着系において、少なくとも２つの吸着剤床を用
い、床の各々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加工サイクルを系内の床に関
係する通りの適当なシーケンスで加工サイクルを
受け、それにより該系において連続ガス分離運転
を行なうことができる場合に有利に実施すること
ができる。発明の通常好ましい実施態様では、３
又は４つの吸着剤床を用いる。使用する床の数が
かかる運転に有用である実施態様において供給ガ
スを任意の所定時間に１つより多い床に通す場合
のように、用いる特有の系の運転を増進する意図
の変更を用いて発明の方法が広く実施されること
は理解されるものとは理解されるものと思う。 空気分離及び窒素生成物回収用の発明の加工サ
イクルを、発明の特有の代表的な実施態様に従つ
て操作する３床吸着系に関して下記の表によつて
例示する：
通りの発明は本発明の目的を有利な方法で達成す
ることを可能にし、望ましくは高純度の窒素を原
料空気から一層速く吸着し得る成分として高い回
収率レベルで分離及び回収することを可能にす
る。また、原料空気の内の吸着の一層遅い成分を
含む酸素に極めて富んだ連産品流出ガス混合物も
比較的に高い回収率レベルにおいて回収可能であ
り、PSA加工における発明の実施を更に増進す
る。下記に指摘する通りに、PSA加工により、
ガス混合物の内の一層速く吸着し得る成分を所望
の生成物として回収することが望まれるかかる空
気分離以外の種々のガス分離用途に発明を応用す
ることができる。しかし、簡便のために、発明の
種々の加工工程及び発明において許される変更を
特に空気分離操作及び窒素を所望の生成物として
回収することに関連させて説明する。 空気分離について発明が属し、変更により目的
を達成することを可能にするPSAサイクルは、
(1)各吸着剤床を低い、大気圧より低い脱着圧から
高い吸着圧に加圧し、(2)該高い吸着圧の床の供給
端に一層速く吸着し得る成分ガスを導入すること
によつてコパージし、濃縮された吸着の一層遅い
成分ガスを床の放出端から開放し、(3)一層容易に
吸着し得る成分に富んだガスを床の供給端から開
放して床を向流降圧し、この工程の間に床を降圧
して前記の低い、大気圧より低い脱着圧にするこ
とを含む。本明細書中に開示し及び特許請求の範
囲に記載する特有の変更を有するこのPSAサイ
クルを実施することにより、一層速く吸着し得る
成分、すなわち、窒素を高い純度及び高い回収率
において回収し、酸素に富んだ連産品ガスも同様
に望ましい、比較的に高い回収率レベルにおいて
得る。 窒素を一層速く吸着し得る成分生成物ガスとし
て回収した後に初めに一層低い、大気圧より低い
脱着圧にある吸着剤床について、供給空気及び連
産品流出ガスを用いて圧力を低い脱着圧から高い
吸着圧に上げる。加圧する床に同時に或は別の方
法で反対端からガスを組合わせて加えることが、
床の圧力を低い、大気圧より低い脱着圧から窒素
コパージ工程が行なわれる一層高い吸着圧に上げ
る働きをする。一実施態様において、供給空気を
床の供給端に通し、同時に、時には「酸素バツク
フイル」と呼ぶ連産品流出ガスを床の放出端に通
して圧力を上げる。望ましい実施態様において、
連産品流出ガスを床の放出端に導入して床を初め
に一部再加圧し、例えば、初め全再加圧の20％又
はそれ以下にした後に、床の両端から同時に再加
圧を続ける。また、酸素バツクフイルによつて床
を中間圧レベルに再加圧し、次いで供給空気を導
入して圧力を更に所望の高い吸着圧に上げること
も可能である。加えて、本明細書中以降に記載す
る通りにして得られる窒素に富んだ循環流を、中
間圧〜最も高い吸着圧の範囲の圧力において吸着
を受ける床の供給端に通す。この循環流を加える
間、供給空気を床に通すことを停止してもよい。 高い吸着圧において窒素コパージガスを床の供
給端に導入することは、向流降圧し及び窒素を床
の供給端から抜出す前に床の放出端からの連産品
流出ガスの排除を引き起こす。しかし、該連産品
流出物の一部を系から抜き出さずに、上述した通
りにして再加圧する床の放出端に導入する。かか
る高い吸着圧において窒素コパージガスを床の供
給端に加えるにつれて及び連産品流出物を放出端
から抜き出すにつれて、連産品流出ガスの窒素含
量が増大することが認められる。窒素コパージ工
程を続けると、連産品流出ガス流中の窒素濃度は
所定のレベルに達する。この窒素レベルは所定の
用途について望まれるか或は適した任意のレベル
にすることができることを認めるものと思う。好
ましくは、そのレベルは連産品流出ガスの酸素濃
度が該連産品ガスの約30％未満、一層好ましく
は、空気中の酸素の濃度に等しいか或はそれ以下
になるようにする。 窒素濃度が連産品流出物流中のかかる所定レベ
ルに達した後に、再び本質的にかかる高い吸着圧
において追加の窒素コパージガスを床の供給端に
導入し続ける。初め程、連産品流出ガスはより酸
素に富むガスであつたので、床の放出端から排出
される一層窒素に富む流出ガスは連産品回収用に
或は加圧するために床の放出端に通すことに用い
られない。反対に、窒素濃度を所定のレベルより
多く含有する更に排出された流出ガスを中間圧レ
ベルから一層高い吸着圧までの圧力にある吸着系
内の別の床の供給端に循環させる。コパージ工程
のこの延長部分を完了した際に、すなわち、コパ
ージ流出物が所望の極限レベル、例えば約95％の
窒素或は99％までの窒素にさえ達した場合に、窒
素に富んだガスを床の供給端から放出して床を高
い吸着圧から低い吸着圧に向流降圧し、該窒素に
富んだ放出ガスは窒素コパージガス及び／又は生
成分ガスを含む。次いで、発明の実施において、
前の工程で達した低い圧力から大気圧より低い脱
着圧に排気することによつて床を更に向流降圧す
る。この工程の間に、脱着された高純度ガスを床
の供給端から放出し、このガスは発明の特有の実
施態様の実施において望み得る通りに窒素生成物
ガス及び／又はコパージガスを含む。このように
床から窒素を放出し及び排気して大気圧より低い
脱着圧にすることにより、床は追加量の連産品流
出ガス及び供給空気を床の放出端及び供給端にそ
れぞれ通す状態にあり、そのようにして、上述し
た加工工程を連続加工運転を吸着系において行な
う通りの循環ベーシスで繰り返す。 発明の実施において、コパージ工程の間に放出
される所定レベルの窒素濃度よりも多く含有する
追加のガスを系内の床の供給端に循環させて降圧
工程の間か或はコパージ工程の始まりにおいて該
コパージ工程に用いる窒素ガス流を高い吸着圧に
おいて導入する前に用いることができる。これに
より、一実施態様において、所定のレベルの窒素
濃度よりも多く含有する該追加のガスを循環させ
て、床の圧力を一層高い吸着圧に上げるのに用い
る供給空気と共に、或は該供給空気を加えた後に
床の供給端に加える。別の実施態様において、窒
素コパージガスを初めに床に通す前に該追加のガ
スを循環させて高い吸着圧の床の供給端に導入し
てもよい。 発明は、空気から窒素を或はガス混合物の内の
その他の一層速く吸着し得る成分を選択吸着する
吸着系において、少なくとも２つの吸着剤床を用
い、床の各々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加工サイクルを系内の床に関
係する通りの適当なシーケンスで加工サイクルを
受け、それにより該系において連続ガス分離運転
を行なうことができる場合に有利に実施すること
ができる。発明の通常好ましい実施態様では、３
又は４つの吸着剤床を用いる。使用する床の数が
かかる運転に有用である実施態様において供給ガ
スを任意の所定時間に１つより多い床に通す場合
のように、用いる特有の系の運転を増進する意図
の変更を用いて発明の方法が広く実施されること
は理解されるものとは理解されるものと思う。 空気分離及び窒素生成物回収用の発明の加工サ
イクルを、発明の特有の代表的な実施態様に従つ
て操作する３床吸着系に関して下記の表によつて
例示する：
【表】
各床に関係するこの表において、Prは降圧工
程を表わし、該工程において、供給空気を床の供
給端に通し、他方、系内の別の床の放出端から抜
き出す酸素に富んだ連産品ガスの一部を床の放出
端に導入して圧力を中間レベルに上げた後に、追
加の供給空気を床の供給端に通して更に圧力を上
げ、他の床からの循環流は一層高い吸着圧への加
圧を完了することができるか、或は該循環環流を
コパージ工程が行なわれる一層高い吸着圧の床に
導入することができる。Co−ｐは高い吸着圧に
おける該コパージ工程を表わし、該工程におい
て、向流降圧の間に回収される窒素を床の供給端
に導入するコパージガスとして用いて酸素に富ん
だ連産品流出ガスを床の放出端から排出する。該
連産品流出ガスの一部を加圧する床の放出端に通
し、更に一部を所定の窒素レベルに達するまで連
産品又は廃棄流として取り出す。次いで、かかる
コパージ工程を続け、窒素を所定レベルよりも多
く含有する追加のガスを放出し及び加圧する床の
供給端に、(1)供給空気で一層高い吸着圧に加圧す
る間、及び／又は(2)供給空気を停止する間にかか
る加圧を完了するために、及び／又は(3)かかるコ
パージ工程自体の前に或は始まりにおいて循環さ
せる。BD／Evacは２つの向流降圧工程、すなわ
ち床を高い吸着圧よりも低い圧力に降圧する第１
工程と床を更に大気圧より低い脱着圧にまで降圧
する第２工程とを表わし、高純度の窒素生成物ガ
ス及びコパージガスを床の供給端から放出する。
このような発明の３床実施態様において、１つの
床は上述した通りに供給空気及び連産品ガスの導
入による加圧を受けており、第２の床はコパージ
を受け、第３の床は初めにブローダウンにより一
層低い圧へ、次いで排気により大気圧より低い脱
着圧への向流降圧を受けることがわかるものと思
う。高い吸着圧が大気圧が大気圧ならば、後の降
圧は共に排気から成ることが認められよう。同様
の発明の４床の実施態様では、各床は同様にこの
ような加工工程のシーケンスを経験し、第３の床
は高い吸着圧より低い圧力への向流降圧を受け、
床の供給端から開放されるブローダウンガスは望
ましくはコパージの目的に用いる窒素ガスを含む
が、このガス又はその一部を高純度窒素生成物ガ
スとして回収することもできる。第４の床は、同
時に大気圧より低い脱着圧に排気することによつ
てそれ以上の向流降圧を受け、床の供給端から開
放される追加のガスは生成物窒素として回収され
る高純度の窒素を含むが、該ガス又はその一部を
コパージガスとして使用することができる。 高い吸着圧から低い圧力への向流降圧或はブロ
ーダウンの際に開放される窒素に富んだガスをコ
パージ窒素ガスとして用いて高い吸着圧において
床から酸素連産品を排出することが好ましい。と
いうのは後に降圧されたガスを用いる場合よりも
高い吸着圧に達するのに必要とする再生縮が少な
くてすむからである。このような場合、排気によ
つて更に向流降圧して大気圧より低い脱着圧にす
る際に開放される高純度窒素を所望の窒素生成物
ガスとして回収する。しかし、上述した通りに、
後者の工程の間に開放される窒素をコパージの目
的で使用することができ、初めの向流降圧工程の
間に回収される該窒素を生成物ガスとして回収す
ることができ、或はかかる各向流降圧工程の間に
開放されるガスの一部を生成物ガスとして回収す
ることができ、別の一部をコパージ用に用いる。 発明のPSAプロセスの種々の工程において用
いる圧力レベルに所望の分離度、使用する特有の
吸着剤、所定のガス分離操作に属するその他の状
況に応じて変更を行なうことができるが、排気工
程による向流降圧が高純度の窒素或は供給ガス混
合物の内のその他の一層速く吸着し得る成分の有
効な脱着及び回収のために床の圧力を大気圧より
低い圧力レベルに低下することを含むことはもち
論である。発明の種々の実際的な実施態様におい
て高い吸着圧は代表的には大気圧を越えるが、高
い吸着圧をほぼ大気圧にして記載のプロセスを用
いることも発明の範囲内であることに注意すべき
である。このような場合、各床を初めに向流降圧
した後にコパージして至る低い圧力は、必然的
に、大気圧より低くなるが、それ以上の向流降圧
工程において大気圧より低い脱着圧レベル以上に
達した。いくつかの実施態様において、供給空気
及び／又は循環される酸素に富んだ連産品ガスを
用いて床を初めに加圧して至る中間圧レベルも同
様に典型的には大気圧に等しいか又はそれより高
いが、高い圧力自体がほぼ大気圧である場合のよ
うないくつかの実施態様では、大気圧より低くな
り得る。種々の実際的な実施態様では、使用する
高い方の大気圧は約32psia（2.3Kg／cm2Ａ）、好ま
しくは約30psia（2.1Kg／cm2Ａ）までになるが、一
層高い圧力レベル、例えば60psia（4.2Kg／cm2Ａ）
又はそれ以上を用いてもよい。大気圧より低い脱
着圧より低い脱着圧は約2psia（0.1Kg／cm2Ａ）又
はそれ以下程に低くなり得るが、典型的には約２
〜約3.5psia（約0.1〜0.25Kg／cm2Ａ）の範囲であ
り、向流降圧の際に達するかかる低い方の初期圧
は簡便にはほぼ大気圧であり、初期加圧の間に達
する中間圧は典型的には大気圧を越える。 下記の例は発明の実施において得ることができ
る利点を例示するもので、請求の範囲に記載する
通りの発明の範囲を制限するものと考えるべきで
ない。上記の表に例示した通りの３床系では、長
さ8ft（2.4ｍ）及び直径２インチ（５cm）の床を
用い、各床は空気から窒素を選択吸着することが
できる13Xモレキユラーシーブ81bs（3.6Kg）を収
容するものであつた。全サイクル時間６分を用
い、加圧、コパージ、向流降圧、すなわちブロー
ダウン及び排気は各々２分から成るものであつ
た。加圧する間に、供給空気の導入が、連産品流
出ガスを床の放出端に導入することによる同時の
酸素バツクフイルと共に100秒間続いた後に、供
給空気導入を20秒間続け、コパージする間に得ら
れる所定の窒素濃度より多く含有する排出ガスも
また循環させて該20秒の間に供給空気と共に床に
加えた。降圧する間に、初めの向流降圧又はブロ
ーダウンを15秒間行なつて床の供給端から放出さ
れる窒素に富んだガスの一部をコパージガスとし
て用い、該ガスの残りを生成物ガスとして回収し
た。排気して大気圧より低い脱着圧にすることは
105秒間にわたつて続いた。使用した圧力は脱着
圧についての3.2psia（0.23Kg／cm2Ａ）からコパー
ジを行なつた高い吸着圧についての3.2psia（2.3
Kg／cm2Ａ）までの範囲であり、ブローダウン工程
を行なつて大気圧にした。使用した供給空気は実
験室空気、すなわち純酸素と純窒素との混合物で
あつた。このプロセスを用いて、純度99.9％の生
成物窒素を得、窒素回収率は供給ガスの窒素含量
の98％より高かつた。得た連産品流出物は純度90
％を有する濃縮酸素であつた。このような３床系
で同様の条件下で操作する別の例では、生成物窒
素純度99.8％を99％より高い窒素回収率において
得、純度93.6％の酸素を連産品として得た。 当業者であれば、一層速く吸着し得る成分を該
成分と吸着の一層遅い成分とのガス混合物から選
択吸着することができる任意の市販の吸着剤を用
いて発明を実施し得ることを認めるものと思う。
よく知られたモレキユラーシーブ、例えば13X、
5A、10X及びモルデナイトは発明を実施して所
望のガス分離をする際に簡便に使用することがで
きる吸着剤の代表例である。また、本明細書中上
述した通りに空気から窒素を高純度、高回収率で
生産することと別に、発明はある一層速く吸着し
得る成分を別の吸着の一層遅い成分と選択して吸
着することができる吸着剤材料を含有する吸着系
における広範囲のその他のガス分離用に有利に用
いることができる。発明を適用して一層速く吸着
し得る成分のかかる高純度、高回収率生産を達成
することができるその他の有用な分離の具体例は
一酸化炭素と窒素；二酸化炭素とメタン；メタン
と窒素；エタンとエチレンとである。空気分離に
関しては、また、吸着剤を酸素について選択性の
ものに変えないで、発明を実施した際に得ること
ができる酸素に富んだ連産品流は純度90＋％の酸
素を含み、これは有利には従来のPSA−酸素プ
ロセスに匹敵するもので、かかる発明の実施から
更に利点を提供する。 請求の範囲に記載した発明の範囲から逸脱しな
いで方法の細部においてその他種々の変更態様を
行なうことができる。酸素バツクフイル工程を完
了した際に、床の供給端への流出ガスの循環を、
該流出部が発明の特定の用途において望まれる特
有の窒素レベルに達するまでおくらせることがで
きる。この場合、その間に放出される流出ガスを
系から放出して例えば廃棄物にするか、或は他に
所望の通りに処置することができる。必ずしも上
記の別法を構成するものでない別の実施態様にお
いて、循環流を実質的に全ての残留酸素が床から
排除されるまで床に供給している間、再加圧する
床に供給空気を通すことを一時的に停止してもよ
い。また、乾燥機を系の中に組込みそれにより乾
燥窒素或はその他の所望の生成物を生ずることも
発明の範囲内である。こうして、生成物窒素を圧
縮して所望の最終圧力にし及び慣用手段によつて
乾燥することができる。また、生成物窒素を乾燥
する別法として系への供給空気を予備乾燥しても
よく、及び生成物窒素、空気原料或はコパージ流
出物等の任意の流れを乾燥機パージガスとして用
い得ることにも注意すべきである。乾燥がガス分
離の後に行なわれる場合、吸着剤床への原料は典
型的には湿潤になる。次いで、床の前端は乾燥域
として働らき、それ自体主要なガス分離に寄与し
ない。このような状況下で、有効な分離域は、よ
つて、床全体より幾分小さい。床内の乾燥域は通
常全体の内の50％未満を構成する。降圧の際に、
前に吸着された水は脱着されて生成物窒素と共に
床を出る。 発明は、空気から窒素を回収し及びガス混合物
の内の一層速く吸着し得る成分を高純度、高回収
率で生産することが望まれるその他のガス分離に
ついてPSA技術の開発の望ましく及び有意な進
歩を提供することが認められよう。酸素等の濃厚
な連産品流を比較的に高い回収率レベルで回収す
ることは、更に発明の実施の利点となる。酸素バ
ツクフイル工程を含む本明細書中に開示し及び請
求の範囲に記載した加工工程をコパージ流出物を
循環させることと新規に組合わせる手段によつ
て、生成物純度及び生成物回収率は共に高められ
る。発明は、このように、種々の工業用途用の高
純度窒素を生成する場合のように、工業社会の重
要なガス分離の必要を満足させる際の望ましい
PSA技術の発展に極めて有利な方法で寄与する。
程を表わし、該工程において、供給空気を床の供
給端に通し、他方、系内の別の床の放出端から抜
き出す酸素に富んだ連産品ガスの一部を床の放出
端に導入して圧力を中間レベルに上げた後に、追
加の供給空気を床の供給端に通して更に圧力を上
げ、他の床からの循環流は一層高い吸着圧への加
圧を完了することができるか、或は該循環環流を
コパージ工程が行なわれる一層高い吸着圧の床に
導入することができる。Co−ｐは高い吸着圧に
おける該コパージ工程を表わし、該工程におい
て、向流降圧の間に回収される窒素を床の供給端
に導入するコパージガスとして用いて酸素に富ん
だ連産品流出ガスを床の放出端から排出する。該
連産品流出ガスの一部を加圧する床の放出端に通
し、更に一部を所定の窒素レベルに達するまで連
産品又は廃棄流として取り出す。次いで、かかる
コパージ工程を続け、窒素を所定レベルよりも多
く含有する追加のガスを放出し及び加圧する床の
供給端に、(1)供給空気で一層高い吸着圧に加圧す
る間、及び／又は(2)供給空気を停止する間にかか
る加圧を完了するために、及び／又は(3)かかるコ
パージ工程自体の前に或は始まりにおいて循環さ
せる。BD／Evacは２つの向流降圧工程、すなわ
ち床を高い吸着圧よりも低い圧力に降圧する第１
工程と床を更に大気圧より低い脱着圧にまで降圧
する第２工程とを表わし、高純度の窒素生成物ガ
ス及びコパージガスを床の供給端から放出する。
このような発明の３床実施態様において、１つの
床は上述した通りに供給空気及び連産品ガスの導
入による加圧を受けており、第２の床はコパージ
を受け、第３の床は初めにブローダウンにより一
層低い圧へ、次いで排気により大気圧より低い脱
着圧への向流降圧を受けることがわかるものと思
う。高い吸着圧が大気圧が大気圧ならば、後の降
圧は共に排気から成ることが認められよう。同様
の発明の４床の実施態様では、各床は同様にこの
ような加工工程のシーケンスを経験し、第３の床
は高い吸着圧より低い圧力への向流降圧を受け、
床の供給端から開放されるブローダウンガスは望
ましくはコパージの目的に用いる窒素ガスを含む
が、このガス又はその一部を高純度窒素生成物ガ
スとして回収することもできる。第４の床は、同
時に大気圧より低い脱着圧に排気することによつ
てそれ以上の向流降圧を受け、床の供給端から開
放される追加のガスは生成物窒素として回収され
る高純度の窒素を含むが、該ガス又はその一部を
コパージガスとして使用することができる。 高い吸着圧から低い圧力への向流降圧或はブロ
ーダウンの際に開放される窒素に富んだガスをコ
パージ窒素ガスとして用いて高い吸着圧において
床から酸素連産品を排出することが好ましい。と
いうのは後に降圧されたガスを用いる場合よりも
高い吸着圧に達するのに必要とする再生縮が少な
くてすむからである。このような場合、排気によ
つて更に向流降圧して大気圧より低い脱着圧にす
る際に開放される高純度窒素を所望の窒素生成物
ガスとして回収する。しかし、上述した通りに、
後者の工程の間に開放される窒素をコパージの目
的で使用することができ、初めの向流降圧工程の
間に回収される該窒素を生成物ガスとして回収す
ることができ、或はかかる各向流降圧工程の間に
開放されるガスの一部を生成物ガスとして回収す
ることができ、別の一部をコパージ用に用いる。 発明のPSAプロセスの種々の工程において用
いる圧力レベルに所望の分離度、使用する特有の
吸着剤、所定のガス分離操作に属するその他の状
況に応じて変更を行なうことができるが、排気工
程による向流降圧が高純度の窒素或は供給ガス混
合物の内のその他の一層速く吸着し得る成分の有
効な脱着及び回収のために床の圧力を大気圧より
低い圧力レベルに低下することを含むことはもち
論である。発明の種々の実際的な実施態様におい
て高い吸着圧は代表的には大気圧を越えるが、高
い吸着圧をほぼ大気圧にして記載のプロセスを用
いることも発明の範囲内であることに注意すべき
である。このような場合、各床を初めに向流降圧
した後にコパージして至る低い圧力は、必然的
に、大気圧より低くなるが、それ以上の向流降圧
工程において大気圧より低い脱着圧レベル以上に
達した。いくつかの実施態様において、供給空気
及び／又は循環される酸素に富んだ連産品ガスを
用いて床を初めに加圧して至る中間圧レベルも同
様に典型的には大気圧に等しいか又はそれより高
いが、高い圧力自体がほぼ大気圧である場合のよ
うないくつかの実施態様では、大気圧より低くな
り得る。種々の実際的な実施態様では、使用する
高い方の大気圧は約32psia（2.3Kg／cm2Ａ）、好ま
しくは約30psia（2.1Kg／cm2Ａ）までになるが、一
層高い圧力レベル、例えば60psia（4.2Kg／cm2Ａ）
又はそれ以上を用いてもよい。大気圧より低い脱
着圧より低い脱着圧は約2psia（0.1Kg／cm2Ａ）又
はそれ以下程に低くなり得るが、典型的には約２
〜約3.5psia（約0.1〜0.25Kg／cm2Ａ）の範囲であ
り、向流降圧の際に達するかかる低い方の初期圧
は簡便にはほぼ大気圧であり、初期加圧の間に達
する中間圧は典型的には大気圧を越える。 下記の例は発明の実施において得ることができ
る利点を例示するもので、請求の範囲に記載する
通りの発明の範囲を制限するものと考えるべきで
ない。上記の表に例示した通りの３床系では、長
さ8ft（2.4ｍ）及び直径２インチ（５cm）の床を
用い、各床は空気から窒素を選択吸着することが
できる13Xモレキユラーシーブ81bs（3.6Kg）を収
容するものであつた。全サイクル時間６分を用
い、加圧、コパージ、向流降圧、すなわちブロー
ダウン及び排気は各々２分から成るものであつ
た。加圧する間に、供給空気の導入が、連産品流
出ガスを床の放出端に導入することによる同時の
酸素バツクフイルと共に100秒間続いた後に、供
給空気導入を20秒間続け、コパージする間に得ら
れる所定の窒素濃度より多く含有する排出ガスも
また循環させて該20秒の間に供給空気と共に床に
加えた。降圧する間に、初めの向流降圧又はブロ
ーダウンを15秒間行なつて床の供給端から放出さ
れる窒素に富んだガスの一部をコパージガスとし
て用い、該ガスの残りを生成物ガスとして回収し
た。排気して大気圧より低い脱着圧にすることは
105秒間にわたつて続いた。使用した圧力は脱着
圧についての3.2psia（0.23Kg／cm2Ａ）からコパー
ジを行なつた高い吸着圧についての3.2psia（2.3
Kg／cm2Ａ）までの範囲であり、ブローダウン工程
を行なつて大気圧にした。使用した供給空気は実
験室空気、すなわち純酸素と純窒素との混合物で
あつた。このプロセスを用いて、純度99.9％の生
成物窒素を得、窒素回収率は供給ガスの窒素含量
の98％より高かつた。得た連産品流出物は純度90
％を有する濃縮酸素であつた。このような３床系
で同様の条件下で操作する別の例では、生成物窒
素純度99.8％を99％より高い窒素回収率において
得、純度93.6％の酸素を連産品として得た。 当業者であれば、一層速く吸着し得る成分を該
成分と吸着の一層遅い成分とのガス混合物から選
択吸着することができる任意の市販の吸着剤を用
いて発明を実施し得ることを認めるものと思う。
よく知られたモレキユラーシーブ、例えば13X、
5A、10X及びモルデナイトは発明を実施して所
望のガス分離をする際に簡便に使用することがで
きる吸着剤の代表例である。また、本明細書中上
述した通りに空気から窒素を高純度、高回収率で
生産することと別に、発明はある一層速く吸着し
得る成分を別の吸着の一層遅い成分と選択して吸
着することができる吸着剤材料を含有する吸着系
における広範囲のその他のガス分離用に有利に用
いることができる。発明を適用して一層速く吸着
し得る成分のかかる高純度、高回収率生産を達成
することができるその他の有用な分離の具体例は
一酸化炭素と窒素；二酸化炭素とメタン；メタン
と窒素；エタンとエチレンとである。空気分離に
関しては、また、吸着剤を酸素について選択性の
ものに変えないで、発明を実施した際に得ること
ができる酸素に富んだ連産品流は純度90＋％の酸
素を含み、これは有利には従来のPSA−酸素プ
ロセスに匹敵するもので、かかる発明の実施から
更に利点を提供する。 請求の範囲に記載した発明の範囲から逸脱しな
いで方法の細部においてその他種々の変更態様を
行なうことができる。酸素バツクフイル工程を完
了した際に、床の供給端への流出ガスの循環を、
該流出部が発明の特定の用途において望まれる特
有の窒素レベルに達するまでおくらせることがで
きる。この場合、その間に放出される流出ガスを
系から放出して例えば廃棄物にするか、或は他に
所望の通りに処置することができる。必ずしも上
記の別法を構成するものでない別の実施態様にお
いて、循環流を実質的に全ての残留酸素が床から
排除されるまで床に供給している間、再加圧する
床に供給空気を通すことを一時的に停止してもよ
い。また、乾燥機を系の中に組込みそれにより乾
燥窒素或はその他の所望の生成物を生ずることも
発明の範囲内である。こうして、生成物窒素を圧
縮して所望の最終圧力にし及び慣用手段によつて
乾燥することができる。また、生成物窒素を乾燥
する別法として系への供給空気を予備乾燥しても
よく、及び生成物窒素、空気原料或はコパージ流
出物等の任意の流れを乾燥機パージガスとして用
い得ることにも注意すべきである。乾燥がガス分
離の後に行なわれる場合、吸着剤床への原料は典
型的には湿潤になる。次いで、床の前端は乾燥域
として働らき、それ自体主要なガス分離に寄与し
ない。このような状況下で、有効な分離域は、よ
つて、床全体より幾分小さい。床内の乾燥域は通
常全体の内の50％未満を構成する。降圧の際に、
前に吸着された水は脱着されて生成物窒素と共に
床を出る。 発明は、空気から窒素を回収し及びガス混合物
の内の一層速く吸着し得る成分を高純度、高回収
率で生産することが望まれるその他のガス分離に
ついてPSA技術の開発の望ましく及び有意な進
歩を提供することが認められよう。酸素等の濃厚
な連産品流を比較的に高い回収率レベルで回収す
ることは、更に発明の実施の利点となる。酸素バ
ツクフイル工程を含む本明細書中に開示し及び請
求の範囲に記載した加工工程をコパージ流出物を
循環させることと新規に組合わせる手段によつ
て、生成物純度及び生成物回収率は共に高められ
る。発明は、このように、種々の工業用途用の高
純度窒素を生成する場合のように、工業社会の重
要なガス分離の必要を満足させる際の望ましい
PSA技術の発展に極めて有利な方法で寄与する。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/709,171 US4599094A (en) | 1985-03-07 | 1985-03-07 | Enhanced pressure swing adsorption processing |
| US709171 | 1985-03-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62502180A JPS62502180A (ja) | 1987-08-27 |
| JPH038807B2 true JPH038807B2 (ja) | 1991-02-07 |
Family
ID=24848768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61501750A Granted JPS62502180A (ja) | 1985-03-07 | 1986-03-06 | 増進された圧力スイング吸着加工 |
Country Status (17)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4599094A (ja) |
| EP (1) | EP0215899B1 (ja) |
| JP (1) | JPS62502180A (ja) |
| KR (1) | KR930006399B1 (ja) |
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| AT (1) | ATE54425T1 (ja) |
| AU (1) | AU587245B2 (ja) |
| BR (1) | BR8605697A (ja) |
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| DE (1) | DE3672543D1 (ja) |
| ES (1) | ES8707913A1 (ja) |
| FI (1) | FI81966C (ja) |
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| MX (1) | MX168626B (ja) |
| NO (1) | NO864290L (ja) |
| WO (1) | WO1986005121A1 (ja) |
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Families Citing this family (43)
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|---|---|---|---|---|
| JPS61266302A (ja) * | 1985-05-17 | 1986-11-26 | Seitetsu Kagaku Co Ltd | 濃縮酸素回収方法 |
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