JPH07504362A - ガス状混合物の分離によりガスを製造する吸着方法及び装置 - 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】 ガス状混合物の分離によりガス　製造する吸着方法及び装置本発明は、直列に組 合わされた第１の水分捕捉吸着剤層と第２の分離吸着剤層を有する少な（とも− 組の吸着装置において、目的のガスを含むガス状混合物の吸着による分離によっ てガスを製造し、前記装置内でガス状混合物が、第１の層と第２の層を順次通過 するガスの製造段階を含む方法に関する。

“ＰＳＡ”　（圧力変動吸着）と呼ばれるこの種の方法では、運転中、分離吸着 層内に徐々に温度勾配が生じ、約１０時間の運転後には、分離層の上流部分にお いて特に冷たい区域を生成することによ以上）はどますます大きくなる。この不 都合を改善するために、米国特許第３，９７３，９３１号に記載されているよう に、分離すべきガス状混合物を加熱すること、又は上記文献に記載されたように 、吸着層の上流部分に熱源を設けることが提案され、或いはさらに景物の加熱は 、非常に小型の設備については満足すべき結果を与えるが、工業規模（製造量０ ．５トン／日以上）の能力の設備については効果がなく、さらに法的に禁止され ている。有効な加熱手段を吸着剤層内に含ませることは、製造コストを著しく高 める。

素の製造のためのいろいろな分離方法で、冷たい区域の生成をほぼ避けることが できる製造方法を提案することを目的とする。

このため、本発明の一特徴によれば、方法は、第１の層と第２の層の間の連通を 確立する、典型的にはわずかな長さの中間ガス通路部分を設ける段階、及び典型 的には一２０℃以下にならない、有利には０℃以下にならない高さの温度に上昇 させるために、制御されているのが有利で省エネルギーの熱流を前記中間ガス通 路部分に当てる段階を有するる 本発明の他の特徴によれば、 一前記中間通路部分は、例えばガス及び／又は熱発生装置のような熱源と常に熱 交換関係に配置され、 −ガス状混合物は、圧力下の酸素製造用の、７Ｘ１０５Ｐａ以上の圧力で吸着装 置に供給される空気である。

本発明はまた、分離すべきガスの製造回路内に、ガス状混合物の入口、第１吸着 剤層、第２吸着剤層、及び製造ガス出口を直列に有する種類の上記方法を実施す る吸着装置において、装置が、第１の層の少なくとも下流部分を第２の層の少な くとも上流部分に接続し、中間通路部分において少なくとも一方向に通過する、 少なくともガスに熱流を当てる手段と組合わされた中間通路部分を有することを 特徴とする。

本発明のさらに固有の特徴によれば、 −中間通路部分は、例えばガス又は熱発生装置のような熱源と熱交換関係にあり 、 一部１の層及び第２の層は、例えば環状の、重ねられた第１及び第２のケーシン グ内にそれぞれ配置され、環状ケーシングの場合には、中間通路部分も同様に環 状である。

本発明のその他の特徴と利点は、図解により与えられているがこれに限定されな い添付の図面に関連してなされた、以下に述べる実施態様の記述から明らかにな るであろう。これら添付の図面については、 一部１図は、本発明による高圧でのガス製造のための吸着装置の概略図であり、 一部２図は、本発明による高生産性低圧吸着装置の概略断面図であり、 一部３図は、第２図の吸着装置の変形である。

以下に述べる記述又は図面において、同−又は類似の構成要素は、同じ参照番号 が用いられており、場合によっては添字を付されている。

第１図においては、ＰＳＡ式の高圧酸素製造設備の吸着装置が示されているが、 その技術において知られているように、典型的には連続して用いられる吸着装置 を少なくとも２基含んでいる。各吸着装置は、加圧空気の入口１、空気中に存在 する水及び二酸化炭素を捕捉できる物質、典型的にはアルミナを収容した第１吸 着剤層Ａ１これと組合わされた、酸素を通過させながら空気中の窒素を捕捉する ことのできる典型的にはゼオライト５Ａの第２吸着剤層Ｂ１及び製品酸素の出口 ２を、酸素製造工程に従って直列に含んでいる。

この発明の一態様によれば、吸着剤層Ａ及びＢは、物理的に隔てられ、それぞれ 別のケーシング３及び４内に配置されており、典型的にはケーシング３及び４の 直径より明らかに小さく、長さの短い中間通路部分５により連結されている。第 １の層Ａの下流区域と第２の層Ｂの上流区域の間の冷たい点を生じる区域は、こ うして確実に局部化され、放熱板６により助長されると有利な中間通路部分５と 周囲の空気の間の熱交換によって、この冷却点形成区域の温度は酸素の純度は、 −７０℃以下の温度の冷却点が生じるために、８５性で９０％を超える。大気温 度に応じて、“冷却”区域の温度は、中間通路部分５の周りに配置された加熱抵 抗体７によって、選択された温度域（典型的には０〜２０℃）に制御し調整でき 、したがって、吸着装置全体は断熱材で覆われているのが有利である。

第２図には、本出願人名による１９９１年７月３１日付のフランの高圧と明らか に大気圧より低いサイクルの低圧）で運転され、重ねられた環状の吸着剤層を有 している、高生産性の酸素製造装置が示されている。この実施態様では、それぞ れの層は、孔のあいた同心管状壁をもったケーシング内に入れられており、それ らの層は、外壁胴部８内で一方を他方の上に重ねて置かれ、この胴部は、層Ａと 層Ｂの周りに環状のガス通路９Ａ、９Ｂを備えている。入口１の導管内に導入さ れた加圧空気は、下部のアルミナ層を放射状に外側に向−けて下部通路部分９Ａ 内まで通り抜け、そこから上部のゼオライト層Ｂを放射状に内部に向かって通り 抜けるように上部通路部分９Ｂ内を通過し、酸素は中央に集まり、出口管２から 出る。本発明によれば、通路部分９Ａと９Ｂの間の連結区域では、アルミナ層Ａ の上端部とゼオライト層Ｂの最下部との間の隔壁により物理的に隔てられた部分 に、この界面区域の部分に非常に冷たい点が生成するのを避けるための環状の加 熱抵抗体１０が配置されている。電気式又は高温流体式のらせん状加熱器１１が 、ラジェーターの役目を果たす胴部８を加熱し、同時にアルミナ層Ａの上部の冷 却を避けるために、中間通路９Ａの下流区域の周りに配置されている。上に述べ られたように、本発明のより顕著な特徴によれば、層Ａ及び層Ｂから始まる中間 通路９Ａ及びＢの全体は、胴部８の外壁面に巻き付けられた、例えばガラス繊維 を充填した発泡ポリスチレン製の断熱材の環状ケーシング１２で取囲まれている 。

第３図の実施態様は、以下に述べる意味において、第２図及び前述のフランス国 特許出願の態様とは異なっており、すなわち酸素の下方への取出し通路は、ここ では中央にあるのではな（て周縁にあり、層Ｂの内部にある中央区域１３は、下 方で酸素の出口２に達する環状通路１４に上部によって連通し、断熱材１２で覆 われた胴部８と、通路部分９Ａ、９Ｂの外側境界となっている中間胴部１５の間 を軸方向に伸びている。このようにして、通路部分９Ａ、９Ｂ全体は、上部の層 Ｂの出口で製品酸素の温度にほぼ保持されるが、この層Ｂは、胴部１５によりさ らに温度を下げられる。場合によっては第２図に関連して述べたように、１０や １１のような追加の加熱器を保持することもできる。変形として、製品ガスの環 状通路の部分だけを、通路部分９Ａと９Ｂの間の接続区域の周引こ配置すること もできる。

本発明は、特定の実施態様に関して述べられてきたが、それだ番すに限定される ものではなく、むしろ当業者にとって明ら力）な修正やれるいろいろの成分を含 むガス状混合物から、酸素以外のガスのＰＳＡ式製造にも適用することができる 。

フロントページの続き （７２）発明者　ブチ、ビニール フランス国、　７８５３０・ピュク、レジダンス・デュ・ヴアル・ド・ビエヴル 、１２（７２）発明者　スクデイエ、ジャシーマルクフランス国、　６３１４０ ・シャトル−グイオン。

アンパス・デュ・リヴアル、３

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．直列に組合わされた第１の水分捕捉吸着剤層（Ａ）と第２の分離吸着剤層（ Ｂ）を有する少なくとも一組の吸着装置内で、ガス状混合物が、第１の層と第２ の層を順次通適するガスの製造段階を有する、目的のガスを含むガス状混合物の 分離によるガス製造方法において、 −第１の層（Ａ）と第２の層（Ｂ）の間の連通を確立する中間ガス通路部分（５ ；９Ａ、９Ｂ）を設ける段階、及び−中間通路部分に、温度を上昇させるために 熱流を当てる段階を有することを特徴とする方法。
2. ２．中間通路部分（５；９Ａ、９Ｂ）を熱源（６；１０；１１；１４）と常に熱 交換関係に置く段階を有することを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。
3. ３．熱源がガスであることを特徴とする請求の範囲第２項記載の方法。
4. ４．ガス状混合物が空気であり、製品ガスが酸素であることを特徴とする請求の 範囲第１項から第３項のいずれか１項に記載の方法。
5. ５．空気が、７×１０５Ｐａ以上の圧力で吸着装置に供給されることを特徴とす る請求の範囲第４項記載の方法。
6. ６．中間ガス通路部分の温度が、−２０℃より低くない値に保たれることを特徴 とする請求の範囲第１項から第５項のいずれか１項に記載の方法。
7. ７．前記ガスの製造回路内に、ガス状混合物の入口（１）、組合わされた第１吸 着剤層（Ａ）と第２吸着剤層（Ｂ）、及び前記ガスの出口（２）を直列に有する 請求の範囲第１項から第６項のいずれか１項に記載の方法を実施する吸着装置に おいて、装置が、第１の層（Ａ）の少なくとも下流部分を第２の層（Ｂ）の少な くとも上流部分に接続し、中間通路部分（５；９Ａ、９Ｂ）内を通過する少なく ともガスに熱流を当てる手段（６；１０；１１；１４）と組合わされた中間通路 部分を有することを特徴とする装置。
8. ８．中間通路部分の少なくとも一部が、熱源（１０；１１；１４）と熱交換関係 にあることを特徴とする請求の範囲第７項記載の装置。
9. ９．熱源がガスである（第１図、第３図）ことを特徴とする請求の範囲第８項記 載の装置。
10. １０．熱源が熱発生装置である（７；１０；１１）ことを特徴とする請求の範囲 第８項記載の装置。
11. １１．第１の層（Ａ）及び第２の層（Ｂ）が、隣接する重ねられた第１ケーシン グ（３）及び第２ケーシング（４）内にそれぞれ配置されていることを特徴とす る請求の範囲第７項から第９項のいずれか１項に記載の装置。
12. １２．二つのケーシングが環状であり、中間通路部分（９Ａ、９Ｂ）が環状であ ることを特徴とする請求の範囲第１１項記載の装置。
13. １３．第１の層（Ａ）及び第２の層（Ｂ）が周囲を断熱（１２）されていること を特徴とする請求の範囲第１２項記載の装置。
14. １４．中間通路部分（９Ａ、９Ｂ）が、前記製品ガスの排出回路の部分（１４） と熱交換関係にあることを特徴とする請求の範囲第８項及び第１２項と第１３項 のいずれかに記載の装置。
15. １５．熱発生装置が、中間通路部分（９Ａ、９Ｂ）内に配置された少なくとも一 つの放熱部分（１０）を有することを特徴とする請求の範囲第１０項から第１３ 項のいずれか１項に記載の装置。