JPH08309180A - モレキユラーシーブゼオライトの混合物を用いて空気の酸素を吸着で豊富にする方法 - Google Patents
モレキユラーシーブゼオライトの混合物を用いて空気の酸素を吸着で豊富にする方法Info
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 モレキュラーシーブゼオライトの混合物を用
いて空気の酸素を吸着で豊富にする方法。 【解決手段】 真空スウィング吸着(VSA)または圧
力スウィング吸着(PSA)を用いるか或はVSAとP
SAの組み合わせを用いて20から50℃の温度で空気
の酸素を豊富にする方法であって、該空気をゼオライト
ペレットの充填物で満たされている吸着装置の中に通
し、ここでの改良が、該吸着装置の空気入り口および空
気出口の各々に少なくとも1種の充填物を与え、ここ
で、該吸着装置の空気入り口側の所の充填物にSiO2
/Al2O3比が2.0から2.5でCaO/Al2O3比
が0.4から0.75のNa−CaゼオライトXを含め
るが、この比率は該空気入り口の温度に依存し、空気入
り口温度がたとえば20から30℃の時、この入り口ゾ
ーンの所の該Na−CaゼオライトXのCaO/Al2
O3比を0.4から0.6する。
いて空気の酸素を吸着で豊富にする方法。 【解決手段】 真空スウィング吸着(VSA)または圧
力スウィング吸着(PSA)を用いるか或はVSAとP
SAの組み合わせを用いて20から50℃の温度で空気
の酸素を豊富にする方法であって、該空気をゼオライト
ペレットの充填物で満たされている吸着装置の中に通
し、ここでの改良が、該吸着装置の空気入り口および空
気出口の各々に少なくとも1種の充填物を与え、ここ
で、該吸着装置の空気入り口側の所の充填物にSiO2
/Al2O3比が2.0から2.5でCaO/Al2O3比
が0.4から0.75のNa−CaゼオライトXを含め
るが、この比率は該空気入り口の温度に依存し、空気入
り口温度がたとえば20から30℃の時、この入り口ゾ
ーンの所の該Na−CaゼオライトXのCaO/Al2
O3比を0.4から0.6する。
Description
【0001】本発明は、真空スウィング吸着(vacu
um swing adsorption)(VSA)
および/または圧力スウィング吸着(pressure
swing adsorption)(PSA)を用
いて空気の酸素を豊富にする改良方法に関する。
um swing adsorption)(VSA)
および/または圧力スウィング吸着(pressure
swing adsorption)(PSA)を用
いて空気の酸素を豊富にする改良方法に関する。
【0002】空気から酸素を周囲温度で直接生産するこ
とは既に大規模にモレキュラーシーブゼオライトを用い
て産業的に実施されている(例えばGas Revie
wNippon、13頁、no.5、1985参照)。
上記方法は酸素に比較して窒素の方が優先的に吸着され
ることを利用している、即ち空気をゼオライト充填物の
中に通すと、窒素がその空気から吸着され、そしてあま
り強力に吸着されない成分、例えば酸素およびアルゴン
などが、上記充填物を出る時点で生成物として集められ
る。その吸着された窒素は、例えば上記充填物の真空排
気などで脱離し得る。この場合の方法が真空スウィング
吸着(VSA)として知られており、これは圧力スウィ
ング吸着(PSA)方法(これもまた公知である)と対
照的である。VSA方法における連続方法は下記の処理
段階で達成される:a)ゼオライト充填物の中に空気を
大気圧下で通してO2が豊富なガスを出口側から取り出
し、b)真空ポンプを用いて空気流に対して向流で真空
をかけることで約100から300ミリバールにして該
充填物の真空排気を行い、c)空気流に対して向流でO
2が豊富なガスで該充填物を満たして1気圧にする(例
えば本図を参照)。PSA方法では、段階b)を、O2
が豊富なガスの一部を用いたパージ洗浄(purgin
g)により約1気圧で実施する。PVSA方法、即ち真
空を用いたPSA方法では、大気圧以上の圧力(tra
nsatmospheric pressure)、例
えば1.1から2バールの圧力で分離を実施し、そして
約200から500ミリバール(最小圧力)で脱離を実
施する。この方法の目的は、使用するゼオライト量に対
する生産率を高くしそしてO2収率(=導入する空気内
のO2量に対する生産物内のO2量の比率)を高くするこ
とを常に達成することである。
とは既に大規模にモレキュラーシーブゼオライトを用い
て産業的に実施されている(例えばGas Revie
wNippon、13頁、no.5、1985参照)。
上記方法は酸素に比較して窒素の方が優先的に吸着され
ることを利用している、即ち空気をゼオライト充填物の
中に通すと、窒素がその空気から吸着され、そしてあま
り強力に吸着されない成分、例えば酸素およびアルゴン
などが、上記充填物を出る時点で生成物として集められ
る。その吸着された窒素は、例えば上記充填物の真空排
気などで脱離し得る。この場合の方法が真空スウィング
吸着(VSA)として知られており、これは圧力スウィ
ング吸着(PSA)方法(これもまた公知である)と対
照的である。VSA方法における連続方法は下記の処理
段階で達成される:a)ゼオライト充填物の中に空気を
大気圧下で通してO2が豊富なガスを出口側から取り出
し、b)真空ポンプを用いて空気流に対して向流で真空
をかけることで約100から300ミリバールにして該
充填物の真空排気を行い、c)空気流に対して向流でO
2が豊富なガスで該充填物を満たして1気圧にする(例
えば本図を参照)。PSA方法では、段階b)を、O2
が豊富なガスの一部を用いたパージ洗浄(purgin
g)により約1気圧で実施する。PVSA方法、即ち真
空を用いたPSA方法では、大気圧以上の圧力(tra
nsatmospheric pressure)、例
えば1.1から2バールの圧力で分離を実施し、そして
約200から500ミリバール(最小圧力)で脱離を実
施する。この方法の目的は、使用するゼオライト量に対
する生産率を高くしそしてO2収率(=導入する空気内
のO2量に対する生産物内のO2量の比率)を高くするこ
とを常に達成することである。
【0003】上述したように3つの段階が存在している
結果として、一般に3種のゼオライト充填物、即ち3種
の吸着装置が用いられ、周期的に運転される。
結果として、一般に3種のゼオライト充填物、即ち3種
の吸着装置が用いられ、周期的に運転される。
【0004】このようなプラントの経済的実行性は、投
資費用、例えば吸着剤の量、真空ポンプの大きさ、特に
運転費用、例えば真空ポンプの電力消費などに影響され
る。従って、ゼオライトの使用量を低くすることができ
るように、高い窒素吸着レベルを達成することを可能に
するゼオライトが創作されてきた。このようなCaゼオ
ライトAがヨーロッパ特許出願公開第128 545号
に記述されている。
資費用、例えば吸着剤の量、真空ポンプの大きさ、特に
運転費用、例えば真空ポンプの電力消費などに影響され
る。従って、ゼオライトの使用量を低くすることができ
るように、高い窒素吸着レベルを達成することを可能に
するゼオライトが創作されてきた。このようなCaゼオ
ライトAがヨーロッパ特許出願公開第128 545号
に記述されている。
【0005】ヨーロッパ特許出願公開第78 966号
では窒素吸着性能を高める目的で高交換Caゼオライト
Xが用いられている。
では窒素吸着性能を高める目的で高交換Caゼオライト
Xが用いられている。
【0006】また、ヨーロッパ特許出願公開第109
063号の図1にも、空気の酸素を豊富にする目的で高
交換CaゼオライトXが推奨されており、そこには、ゼ
オライトXのCa含有量を高くするにつれてN2/O2選
択率が高くなり、その結果としてO2の収率が高くなり
得ると述べられている。
063号の図1にも、空気の酸素を豊富にする目的で高
交換CaゼオライトXが推奨されており、そこには、ゼ
オライトXのCa含有量を高くするにつれてN2/O2選
択率が高くなり、その結果としてO2の収率が高くなり
得ると述べられている。
【0007】特開87/148 304号には酸素を豊
富にする方法が開示されており、そこでは、単一のゼオ
ライト充填物を備えた吸着装置ではなく多様な種類のゼ
オライトを特別に配置した吸着装置が用いられている。
その吸着装置の空気入り口側の所に入っているゼオライ
トはNa−X、Na−YまたはCa−X型のものであ
り、そして空気出口側の所に入っているゼオライトはC
a−Na−A型のものである。
富にする方法が開示されており、そこでは、単一のゼオ
ライト充填物を備えた吸着装置ではなく多様な種類のゼ
オライトを特別に配置した吸着装置が用いられている。
その吸着装置の空気入り口側の所に入っているゼオライ
トはNa−X、Na−YまたはCa−X型のものであ
り、そして空気出口側の所に入っているゼオライトはC
a−Na−A型のものである。
【0008】ヨーロッパ特許出願公開第374 631
号の実施例3では、N2吸着率が低いCaAゼオライト
が空気入り口ゾーン内で用いられそしてN2吸着率が高
いCaAゼオライトが出口ゾーン内で用いられており、
その実施例3のゼオライト類が有するCaO/Al2O3
含有量はほぼ同じである(CaO/Al2O3=0.7
5)。このようにN2充填率が異なるのは活性化レベル
が異なることに由来する。
号の実施例3では、N2吸着率が低いCaAゼオライト
が空気入り口ゾーン内で用いられそしてN2吸着率が高
いCaAゼオライトが出口ゾーン内で用いられており、
その実施例3のゼオライト類が有するCaO/Al2O3
含有量はほぼ同じである(CaO/Al2O3=0.7
5)。このようにN2充填率が異なるのは活性化レベル
が異なることに由来する。
【0009】本発明の目的は、O2の収率を改良するこ
とで、即ち全充填物が示すN2/O2選択率を改良するこ
とで空気の酸素を豊富にするエネルギー効率の良いVS
A−PVSA方法を提供することにある。
とで、即ち全充填物が示すN2/O2選択率を改良するこ
とで空気の酸素を豊富にするエネルギー効率の良いVS
A−PVSA方法を提供することにある。
【0010】特定ゼオライト充填物の特定組み合わせを
用いると、驚くべきことに、20から50℃の空気温度
において高O2収率または低エネルギー消費で空気の酸
素を豊富にすることができることをここに見い出した。
この吸着装置の空気入り口ゾーン内でCaO/Al2O3
比が0.4から0.75のCaゼオライトXを用いる。
用いると、驚くべきことに、20から50℃の空気温度
において高O2収率または低エネルギー消費で空気の酸
素を豊富にすることができることをここに見い出した。
この吸着装置の空気入り口ゾーン内でCaO/Al2O3
比が0.4から0.75のCaゼオライトXを用いる。
【0011】本発明は、真空スウィング吸着(VSA)
または圧力スウィング吸着(PSA)を用いるか或はV
SAとPSAの組み合わせを用いて20から50℃の温
度で空気の酸素を豊富にする方法[ここでは、該空気を
ゼオライトペレットの充填物で満たされている吸着装置
の中に通す]を提供し、この方法は、該吸着装置内に少
なくとも2種の充填物を存在させることを特徴とし、こ
こで、該吸着装置の空気入り口側の所の充填物にSiO
2/Al2O3比が2.0から2.5でCaO/Al2O3
比が0.4から0.75のNa−CaゼオライトXを含
めるが、この比率を該空気入り口の温度に適合させ、そ
してここで、該吸着装置の空気出口側の所の充填物にC
aO/Al2O3比が0.5から1.0のNa−Caゼオ
ライトAか或はCaO/Al2O3比が該入り口側の所の
Na−CaゼオライトXのCaO/Al2O3比より高く
て0.5から1.0のNa−CaゼオライトXを含め
る。空気入り口温度が20から30℃の時、この入り口
ゾーン内の該Na−CaゼオライトXのCaO/Al2
O3比を0.4から0.6にし、空気入り口温度が30
から40℃の時、これを0.55から0.65にし、そ
して空気入り口温度が40から50℃の時、これを0.
6から0.75にする。
または圧力スウィング吸着(PSA)を用いるか或はV
SAとPSAの組み合わせを用いて20から50℃の温
度で空気の酸素を豊富にする方法[ここでは、該空気を
ゼオライトペレットの充填物で満たされている吸着装置
の中に通す]を提供し、この方法は、該吸着装置内に少
なくとも2種の充填物を存在させることを特徴とし、こ
こで、該吸着装置の空気入り口側の所の充填物にSiO
2/Al2O3比が2.0から2.5でCaO/Al2O3
比が0.4から0.75のNa−CaゼオライトXを含
めるが、この比率を該空気入り口の温度に適合させ、そ
してここで、該吸着装置の空気出口側の所の充填物にC
aO/Al2O3比が0.5から1.0のNa−Caゼオ
ライトAか或はCaO/Al2O3比が該入り口側の所の
Na−CaゼオライトXのCaO/Al2O3比より高く
て0.5から1.0のNa−CaゼオライトXを含め
る。空気入り口温度が20から30℃の時、この入り口
ゾーン内の該Na−CaゼオライトXのCaO/Al2
O3比を0.4から0.6にし、空気入り口温度が30
から40℃の時、これを0.55から0.65にし、そ
して空気入り口温度が40から50℃の時、これを0.
6から0.75にする。
【0012】該吸着装置の空気入り口側の充填物を、全
充填物量を基準にして、好適には25から75重量%、
特に好適には25から50重量%の量で存在させる。
充填物量を基準にして、好適には25から75重量%、
特に好適には25から50重量%の量で存在させる。
【0013】該吸着装置の空気入り口側の空気の温度が
高ければ高いほど、特に空気出口側の充填物をCaO/
Al2O3比が0.75から1.0のNa−Caゼオライ
トXにする場合、これの比率を高くする。
高ければ高いほど、特に空気出口側の充填物をCaO/
Al2O3比が0.75から1.0のNa−Caゼオライ
トXにする場合、これの比率を高くする。
【0014】この使用するNa−CaゼオライトXのS
iO2/Al2O3比を好適には2.0から3.0、特に
好適には2.0から2.5にする。
iO2/Al2O3比を好適には2.0から3.0、特に
好適には2.0から2.5にする。
【0015】このゼオライト充填物を、好適には、充填
物毎に1種のゼオライトで構成させる。しかしながら、
1つの充填物の中にいろいろなCa含有量を有するゼオ
ライトを存在させてもよく、好適には、ゼオライトのC
a含有量を空気出口の方向に向かって高くしていく。
物毎に1種のゼオライトで構成させる。しかしながら、
1つの充填物の中にいろいろなCa含有量を有するゼオ
ライトを存在させてもよく、好適には、ゼオライトのC
a含有量を空気出口の方向に向かって高くしていく。
【0016】本発明に従う方法を、原則として、通常の
PSAまたはVSA方法と同じ様式で実施する。このよ
うな方法は例えばGas Separation &
Purification 1991、5巻、6月、8
9から90頁などに記述されている。
PSAまたはVSA方法と同じ様式で実施する。このよ
うな方法は例えばGas Separation &
Purification 1991、5巻、6月、8
9から90頁などに記述されている。
【0017】上述したCa交換ゼオライトAおよびX、
特に高交換ゼオライトに加えて、他のカチオンを用いた
交換を受けさせたゼオライトを用いることも可能であ
る。従って、カルシウムの一部または全部をストロンチ
ウム或はまたマグネシウムで置き換えてもよい(米国特
許第3 313 091号も参照)。
特に高交換ゼオライトに加えて、他のカチオンを用いた
交換を受けさせたゼオライトを用いることも可能であ
る。従って、カルシウムの一部または全部をストロンチ
ウム或はまたマグネシウムで置き換えてもよい(米国特
許第3 313 091号も参照)。
【0018】実際の吸着層の上流に例えばシリカゲルを
含む層を用いることでガス流(空気流)を乾燥させるこ
とも可能である。
含む層を用いることでガス流(空気流)を乾燥させるこ
とも可能である。
【0019】以下に示す実施例は本発明を更に詳しく説
明することを意図したものである。
明することを意図したものである。
【0020】
ゼオライトビードの製造 サンプルA:ヨーロッパ特許出願公開第0 170 0
26号の実施例15に従ってNa−CaゼオライトXビ
ードを製造したが、ここでは、CaCl2溶液を用いた
処理を3回実施した後、乾燥窒素を用いた焼成を600
℃で実施した。CaO/Al2O3比が0.96のCa含
有量であった。このゼオライトのSiO2/Al2O3比
は2.35であった。
26号の実施例15に従ってNa−CaゼオライトXビ
ードを製造したが、ここでは、CaCl2溶液を用いた
処理を3回実施した後、乾燥窒素を用いた焼成を600
℃で実施した。CaO/Al2O3比が0.96のCa含
有量であった。このゼオライトのSiO2/Al2O3比
は2.35であった。
【0021】サンプルB:ヨーロッパ特許出願公開第0
170 026号の実施例15に従ってNa−Caゼ
オライトXビードを製造したが、ここでは、CaCl2
溶液を用いた処理を交換時間を短くして1回実施した
後、乾燥窒素を用いた焼成を600℃で実施した。Ca
O/Al2O3比が0.6のCa含有量であった。このゼ
オライトのSiO2/Al2O3比は2.35であった。
170 026号の実施例15に従ってNa−Caゼ
オライトXビードを製造したが、ここでは、CaCl2
溶液を用いた処理を交換時間を短くして1回実施した
後、乾燥窒素を用いた焼成を600℃で実施した。Ca
O/Al2O3比が0.6のCa含有量であった。このゼ
オライトのSiO2/Al2O3比は2.35であった。
【0022】サンプルC:ヨーロッパ特許出願公開第0
170 026号の実施例2に従ってNa−Caゼオ
ライトAビードを製造した。窒素を用いた焼成を500
から600℃で実施した。CaO/Al2O3比が0.7
2のCa含有量であった。
170 026号の実施例2に従ってNa−Caゼオ
ライトAビードを製造した。窒素を用いた焼成を500
から600℃で実施した。CaO/Al2O3比が0.7
2のCa含有量であった。
【0023】サンプルD:ヨーロッパ特許出願公開第0
170 026号の実施例15に従ってNa−Caゼ
オライトXビードを製造したが、ここでは、CaCl2
溶液を用いた処理を交換時間を短くして1回実施した
後、乾燥窒素を用いた焼成を600℃で実施した。Ca
O/Al2O3比が0.72のCa含有量であった。この
ゼオライトのSiO2/Al2O3比は2.35であっ
た。
170 026号の実施例15に従ってNa−Caゼ
オライトXビードを製造したが、ここでは、CaCl2
溶液を用いた処理を交換時間を短くして1回実施した
後、乾燥窒素を用いた焼成を600℃で実施した。Ca
O/Al2O3比が0.72のCa含有量であった。この
ゼオライトのSiO2/Al2O3比は2.35であっ
た。
【0024】サンプルE:ヨーロッパ特許出願公開第0
170 026号の実施例15に従ってNa−Caゼ
オライトXビードを製造したが、ここでは、CaCl2
溶液を用いた処理を1回実施した後、乾燥窒素を用いた
焼成を600℃で実施した。CaO/Al2O3比が0.
72のCa含有量であった。このゼオライトのSiO2
/Al2O3比は2.35であった。
170 026号の実施例15に従ってNa−Caゼ
オライトXビードを製造したが、ここでは、CaCl2
溶液を用いた処理を1回実施した後、乾燥窒素を用いた
焼成を600℃で実施した。CaO/Al2O3比が0.
72のCa含有量であった。このゼオライトのSiO2
/Al2O3比は2.35であった。
【0025】サンプルF:ヨーロッパ特許出願公開第0
170 026号の実施例2に従ってNa−Caゼオ
ライトAビードを製造した後、乾燥空気を用いた活性化
を600℃で行った。CaO/Al2O3比が0.72の
Ca含有量であった。
170 026号の実施例2に従ってNa−Caゼオ
ライトAビードを製造した後、乾燥空気を用いた活性化
を600℃で行った。CaO/Al2O3比が0.72の
Ca含有量であった。
【0026】サンプルG:ヨーロッパ特許出願公開第0
170 026号の実施例15に従ってNa−Caゼ
オライトXビードを製造したが、ここでは、CaCl2
溶液を用いた処理を2回実施した後、乾燥窒素を用いた
焼成を600℃で実施した。CaO/Al2O3比が0.
83のCa含有量であった。このゼオライトのSiO2
/Al2O3比は2.35であった。
170 026号の実施例15に従ってNa−Caゼ
オライトXビードを製造したが、ここでは、CaCl2
溶液を用いた処理を2回実施した後、乾燥窒素を用いた
焼成を600℃で実施した。CaO/Al2O3比が0.
83のCa含有量であった。このゼオライトのSiO2
/Al2O3比は2.35であった。
【0027】
【表1】
【0028】この試験全体に渡って下記のデータを一定
のままにした。
のままにした。
【0029】吸着装置の内径:1000mm 充填物の上の吸着装置の高さ:2200mm 真空排気時の最終圧力:200ミリバール 吸着装置の空気入り口末端の所に孔サイズが中程度のシ
リカゲルを120kg位置させ、その上に、吸着装置当
たり1400リットルの量で粒子サイズが2から3mm
のゼオライトビードを位置させた。
リカゲルを120kg位置させ、その上に、吸着装置当
たり1400リットルの量で粒子サイズが2から3mm
のゼオライトビードを位置させた。
【0030】ここで本図をより具体的に参照して、ファ
ンG、ヒーターHおよびバルブ11Aを用いて周囲の空
気を吸着装置Aの中に導入する(1バール(絶対)下、
相対湿度75%)。バルブ14AおよびファンRを用い
て、酸素が豊富なガスを生成物として取り出す(1バー
ル(絶対)下)。空気分離時間を1分にし、バルブ12
Aおよび13Aを閉じる。ヒーターHを用いて、流入空
気の温度を調整することができる。
ンG、ヒーターHおよびバルブ11Aを用いて周囲の空
気を吸着装置Aの中に導入する(1バール(絶対)下、
相対湿度75%)。バルブ14AおよびファンRを用い
て、酸素が豊富なガスを生成物として取り出す(1バー
ル(絶対)下)。空気分離時間を1分にし、バルブ12
Aおよび13Aを閉じる。ヒーターHを用いて、流入空
気の温度を調整することができる。
【0031】同時に、バルブ12Bおよび真空ポンプV
を用いて吸着装置Bの真空排気を行って200ミリバー
ルにし、ここでは、吸着装置Bのバルブ11B、13B
および14Bを閉じる。
を用いて吸着装置Bの真空排気を行って200ミリバー
ルにし、ここでは、吸着装置Bのバルブ11B、13B
および14Bを閉じる。
【0032】同時に、バルブ11C、12Cおよび14
Cを閉じたままにしながらバルブ15およびバルブ13
Cを用いて酸素が豊富なガス(生成物)で吸着装置C内
の圧力を高くして1分以内に200ミリバールから1バ
ール(絶対)にする。
Cを閉じたままにしながらバルブ15およびバルブ13
Cを用いて酸素が豊富なガス(生成物)で吸着装置C内
の圧力を高くして1分以内に200ミリバールから1バ
ール(絶対)にする。
【0033】真空ポンプVの吸引力、従って最終的な真
空圧力を変化させてもよい。
空圧力を変化させてもよい。
【0034】O2体積濃度が90%の生産ガス量および
ファンGで導入される空気の量を測定することで試験の
評価を行った。この方法の品質パラメーターは、生産さ
れる酸素が豊富な空気の量と酸素収率(=流入空気内の
O2量に対する生産物内のO2量)である。
ファンGで導入される空気の量を測定することで試験の
評価を行った。この方法の品質パラメーターは、生産さ
れる酸素が豊富な空気の量と酸素収率(=流入空気内の
O2量に対する生産物内のO2量)である。
【0035】実施例1(比較) サンプルAを吸着装置に入れた。この活性化を受けさせ
たゼオライトの残存H2O量は0.5重量%以下であっ
た(DIN 8948;P2O5方法により)。吸着装置
当たりのゼオライト量を905kgにした。この上に示
した説明に従って酸素豊富化を進行させた。以下に示す
結果を得た。
たゼオライトの残存H2O量は0.5重量%以下であっ
た(DIN 8948;P2O5方法により)。吸着装置
当たりのゼオライト量を905kgにした。この上に示
した説明に従って酸素豊富化を進行させた。以下に示す
結果を得た。
【0036】
【表2】
【0037】実施例2(比較) サンプルBを吸着装置に入れた(905kg/吸着装
置)。この活性化を受けさせたゼオライトの残存H2O
量は0.5重量%以下であった。以下に示す結果を得
た。
置)。この活性化を受けさせたゼオライトの残存H2O
量は0.5重量%以下であった。以下に示す結果を得
た。
【0038】
【表3】
【0039】実施例3(比較) サンプルCを吸着装置に入れた(905kg/吸着装
置)。この活性化を受けさせたゼオライトの残存H2O
量は0.5重量%以下であった。以下に示す結果を得
た。
置)。この活性化を受けさせたゼオライトの残存H2O
量は0.5重量%以下であった。以下に示す結果を得
た。
【0040】
【表4】
【0041】実施例4(比較) 乾燥剤を入れたゾーンの上に位置させて吸着装置にサン
プルAを450kg入れ、その上にサンプルCを455
kg入れた。以下に示す結果を得た。
プルAを450kg入れ、その上にサンプルCを455
kg入れた。以下に示す結果を得た。
【0042】
【表5】
【0043】実施例5(本発明に従う) 乾燥剤ゾーンの上に位置させて吸着装置にサンプルBを
450kg入れ、その上にサンプルAを455kg入れ
た。
450kg入れ、その上にサンプルAを455kg入れ
た。
【0044】
【表6】
【0045】実施例6(本発明に従う) 乾燥剤ゾーンの上に位置させて吸着装置にサンプルBを
450kg入れ、その上にサンプルCを455kg入れ
た。
450kg入れ、その上にサンプルCを455kg入れ
た。
【0046】
【表7】
【0047】実施例7(本発明に従う) 乾燥剤ゾーンの上に位置させて吸着装置にサンプルDを
450kg入れ、その上にサンプルCを455kg入れ
た。
450kg入れ、その上にサンプルCを455kg入れ
た。
【0048】
【表8】
【0049】実施例8(本発明に従う) 乾燥剤ゾーンの上に位置させて吸着装置にサンプルEを
450kg入れ、その上にサンプルCを455kg入れ
た。
450kg入れ、その上にサンプルCを455kg入れ
た。
【0050】
【表9】
【0051】実施例9(比較、ヨーロッパ特許出願公開
第0 374 631号の実施例3に従う) 乾燥剤を入れたゾーンの上に位置させて吸着装置にサン
プルFを450kg入れ、その上にサンプルCを455
kg入れた。以下に示す結果を得た。
第0 374 631号の実施例3に従う) 乾燥剤を入れたゾーンの上に位置させて吸着装置にサン
プルFを450kg入れ、その上にサンプルCを455
kg入れた。以下に示す結果を得た。
【0052】
【表10】
【0053】実施例10(比較) 乾燥剤を入れたゾーンの上に位置させて吸着装置にサン
プルGを450kg入れ、その上にサンプルAを455
kg入れた。以下に示す結果を得た。
プルGを450kg入れ、その上にサンプルAを455
kg入れた。以下に示す結果を得た。
【0054】
【表11】
【0055】充填物を2種入れた吸着床を用いると各場
合とも個々の充填物1種のみを入れた吸着床に比較して
収率が改良されることを確認した。
合とも個々の充填物1種のみを入れた吸着床に比較して
収率が改良されることを確認した。
【0056】表1(N2/O2比)に従い、Ca含有量を
高くして0.96にしたサンプルAはCa含有量が中程
度の0.6であるサンプルBより良好なO2豊富化特性
を示すべきである。しかしながら、予想とは反対に、試
験した30から40℃の温度範囲に渡って、サンプルB
(実施例2)の方がサンプルA(実施例1)より高い収
率を示した。
高くして0.96にしたサンプルAはCa含有量が中程
度の0.6であるサンプルBより良好なO2豊富化特性
を示すべきである。しかしながら、予想とは反対に、試
験した30から40℃の温度範囲に渡って、サンプルB
(実施例2)の方がサンプルA(実施例1)より高い収
率を示した。
【0057】試験した30から40℃の温度範囲内で、
CaゼオライトA(サンプルC)の方がサンプルBより
良好な特性を示した。従って、サンプルBとサンプルC
の組み合わせを用いた方がサンプルCから成る充填物を
用いた時より更に良好な結果が達成されたことは驚くべ
きことであった。
CaゼオライトA(サンプルC)の方がサンプルBより
良好な特性を示した。従って、サンプルBとサンプルC
の組み合わせを用いた方がサンプルCから成る充填物を
用いた時より更に良好な結果が達成されたことは驚くべ
きことであった。
【0058】実施例3との比較において、実施例10
は、2種のCaゼオライトA充填物を配置すると実際に
収率の改良がもたらされるがこの改良は約1%(絶対)
のみであることを示しており、従って吸着装置入り口の
所にCaゼオライトXゾーンを設けることの有利さより
もずっと劣ることを示している。更に、空気温度への最
適な適合を達成するような様式でCaゼオライトA混合
物を製造するのは不可能である。CaゼオライトA混合
物ではN2充填率に大きな差を付ける必要があるが、C
aゼオライトXにとって決定的に重要なのはN2充填率
でなくCa含有量である。このCaゼオライトXのCa
含有量は明らかにN2/O2選択率に影響を与えている。
個々の成分が等温で示すN2充填率はCa含有量に伴っ
て実際上昇するが、動的な空気分離過程で感知できる度
合は僅かのみである。
は、2種のCaゼオライトA充填物を配置すると実際に
収率の改良がもたらされるがこの改良は約1%(絶対)
のみであることを示しており、従って吸着装置入り口の
所にCaゼオライトXゾーンを設けることの有利さより
もずっと劣ることを示している。更に、空気温度への最
適な適合を達成するような様式でCaゼオライトA混合
物を製造するのは不可能である。CaゼオライトA混合
物ではN2充填率に大きな差を付ける必要があるが、C
aゼオライトXにとって決定的に重要なのはN2充填率
でなくCa含有量である。このCaゼオライトXのCa
含有量は明らかにN2/O2選択率に影響を与えている。
個々の成分が等温で示すN2充填率はCa含有量に伴っ
て実際上昇するが、動的な空気分離過程で感知できる度
合は僅かのみである。
【0059】実施例4は、通常の入り口温度である20
から50℃において、入り口ゾーン領域内でCaO含有
量が非常に高いCaゼオライトX(サンプルA;CaO
/Al2O3=0.96)を用いても得られる収率は純粋
なCaゼオライトA(実施例3)を用いた時とほぼ同じ
であることを示している。
から50℃において、入り口ゾーン領域内でCaO含有
量が非常に高いCaゼオライトX(サンプルA;CaO
/Al2O3=0.96)を用いても得られる収率は純粋
なCaゼオライトA(実施例3)を用いた時とほぼ同じ
であることを示している。
【0060】実施例6、7および8の比較は、20から
50℃の温度範囲に渡り、入り口ゾーン内のCaゼオラ
イトXのCa含有量を入り口温度の関数として0.4か
ら0.75の範囲にすべきであることを示している。C
a含有量をあまりにも高くするか或はあまりにも低くす
ると収率が低下する。
50℃の温度範囲に渡り、入り口ゾーン内のCaゼオラ
イトXのCa含有量を入り口温度の関数として0.4か
ら0.75の範囲にすべきであることを示している。C
a含有量をあまりにも高くするか或はあまりにも低くす
ると収率が低下する。
【0061】表2は、例えば30から40℃の範囲にお
いて、入り口ゾーン内のCaゼオライトXのCaO/A
l2O3を約0.6にすべきであることを示している。こ
のような配列(実施例6)の時の収率は、実施例7(C
aO/Al2O3=0.43)と実施例8(CaO/Al
2O3=0.72)の配列で期待される数値平均より実質
的に高い。
いて、入り口ゾーン内のCaゼオライトXのCaO/A
l2O3を約0.6にすべきであることを示している。こ
のような配列(実施例6)の時の収率は、実施例7(C
aO/Al2O3=0.43)と実施例8(CaO/Al
2O3=0.72)の配列で期待される数値平均より実質
的に高い。
【0062】
【表12】
【0063】入り口ゾーン内のCaXゼオライトと出口
ゾーン内のCaAゼオライトを組み合わせたとしても全
てのCaXゼオライトが改良を与えるとは限らない。ま
た、個々の充填物の状態において個々の充填物としては
CaゼオライトAよりも収率の意味で劣っているCaX
ゼオライトを上記CaゼオライトAと組み合わせるとよ
り良好な収率が得られることも驚くべきことである(実
施例2および3を実施例6と比較)。
ゾーン内のCaAゼオライトを組み合わせたとしても全
てのCaXゼオライトが改良を与えるとは限らない。ま
た、個々の充填物の状態において個々の充填物としては
CaゼオライトAよりも収率の意味で劣っているCaX
ゼオライトを上記CaゼオライトAと組み合わせるとよ
り良好な収率が得られることも驚くべきことである(実
施例2および3を実施例6と比較)。
【0064】CaO/Al2O3比が0.43のCaゼオ
ライトXを入り口ゾーン内で用いた本発明に従う実施例
7は、20℃の空気温度において、CaO/Al2O3値
が0.6のCaゼオライトXを用いた実施例6より良好
な収率を示すと共に、実施例3(CaAゼオライトのみ
から成る充填物)より良好な特性を示す。
ライトXを入り口ゾーン内で用いた本発明に従う実施例
7は、20℃の空気温度において、CaO/Al2O3値
が0.6のCaゼオライトXを用いた実施例6より良好
な収率を示すと共に、実施例3(CaAゼオライトのみ
から成る充填物)より良好な特性を示す。
【0065】実施例4は、20から50℃において、C
a交換度を高くして0.96にしたCaゼオライトXは
CaO含有量が低いCaゼオライトXより劣り、これを
20から50℃の温度で入り口ゾーン内で用いるのは不
可能であることを示している。
a交換度を高くして0.96にしたCaゼオライトXは
CaO含有量が低いCaゼオライトXより劣り、これを
20から50℃の温度で入り口ゾーン内で用いるのは不
可能であることを示している。
【0066】CaO/Al2O3値が0.72のCaゼオ
ライトXを入り口ゾーン内で用いた本発明に従う実施例
8は、50℃の空気温度において、CaO/Al2O3値
が0.96のCaゼオライトXと組み合わせた時より良
好な収率を示すと共に、実施例3の充填物(CaAゼオ
ライトのみから成る)より良好な特性を示す。
ライトXを入り口ゾーン内で用いた本発明に従う実施例
8は、50℃の空気温度において、CaO/Al2O3値
が0.96のCaゼオライトXと組み合わせた時より良
好な収率を示すと共に、実施例3の充填物(CaAゼオ
ライトのみから成る)より良好な特性を示す。
【0067】実施例5は、30から40℃の流入空気温
度範囲において、交換CaゼオライトX(サンプルB)
の充填物を入り口ゾーン内で用いそして高交換Caゼオ
ライトX(サンプルA)を出口ゾーン内で用いると相当
する個々の充填物(実施例2および1)より良好なO2
収率を与えることを示している。
度範囲において、交換CaゼオライトX(サンプルB)
の充填物を入り口ゾーン内で用いそして高交換Caゼオ
ライトX(サンプルA)を出口ゾーン内で用いると相当
する個々の充填物(実施例2および1)より良好なO2
収率を与えることを示している。
【0068】実施例10は、試験した温度範囲に渡っ
て、CaO/Al2O3比が80%以上のCaゼオライト
Xを配置してもほとんど実質的な改良が得られない、即
ち高交換CaゼオライトXを出口の所で用いても収率を
改良することができないことを示している。
て、CaO/Al2O3比が80%以上のCaゼオライト
Xを配置してもほとんど実質的な改良が得られない、即
ち高交換CaゼオライトXを出口の所で用いても収率を
改良することができないことを示している。
【0069】本明細書および実施例は例示であり本発明
を制限するものでないこと、そして本発明の精神および
範囲内に入る他の態様自身が本分野の技術者に思い浮か
ぶであることは理解されるであろう。
を制限するものでないこと、そして本発明の精神および
範囲内に入る他の態様自身が本分野の技術者に思い浮か
ぶであることは理解されるであろう。
【0070】本発明の特徴および態様は以下のとうりで
ある。
ある。
【0071】1. 真空スウィング吸着(VSA)また
は圧力スウィング吸着(PSA)を用いるか或はVSA
とPSAの組み合わせを用いて20から50℃の温度で
空気の酸素を豊富にする方法であって、該空気をゼオラ
イトペレットの充填物で満たされている吸着装置の中に
通し、ここでの改良が、該吸着装置の空気入り口および
空気出口の各々に少なくとも1種の充填物を与え、ここ
で、該吸着装置の空気入り口側の所の充填物にSiO2
/Al2O3比が2.0から2.5でCaO/Al2O3比
が0.4から0.75のNa−CaゼオライトXを含め
るが、この比率は該空気入り口の温度に依存し、空気入
り口温度が20から30℃の時、この入り口ゾーンの所
の該Na−CaゼオライトXのCaO/Al2O3比を
0.4から0.6にし、空気入り口温度が30から40
℃の時、この入り口ゾーンの所の該Na−Caゼオライ
トXのCaO/Al2O3比を0.55から0.65に
し、そして空気入り口温度が40から50℃の時、この
入り口ゾーンの所の該Na−CaゼオライトXのCaO
/Al2O3比を0.6から0.75にし、そしてここ
で、該吸着装置の空気出口側の所の充填物にCaO/A
l2O3比が0.5から1.0のNa−CaゼオライトA
か或はCaO/Al2O3比が0.5から1.0のNa−
CaゼオライトXを含めるが、この比率を該入り口側の
所のNa−CaゼオライトXのCaO/Al2O3比より
高くすることを含む方法。
は圧力スウィング吸着(PSA)を用いるか或はVSA
とPSAの組み合わせを用いて20から50℃の温度で
空気の酸素を豊富にする方法であって、該空気をゼオラ
イトペレットの充填物で満たされている吸着装置の中に
通し、ここでの改良が、該吸着装置の空気入り口および
空気出口の各々に少なくとも1種の充填物を与え、ここ
で、該吸着装置の空気入り口側の所の充填物にSiO2
/Al2O3比が2.0から2.5でCaO/Al2O3比
が0.4から0.75のNa−CaゼオライトXを含め
るが、この比率は該空気入り口の温度に依存し、空気入
り口温度が20から30℃の時、この入り口ゾーンの所
の該Na−CaゼオライトXのCaO/Al2O3比を
0.4から0.6にし、空気入り口温度が30から40
℃の時、この入り口ゾーンの所の該Na−Caゼオライ
トXのCaO/Al2O3比を0.55から0.65に
し、そして空気入り口温度が40から50℃の時、この
入り口ゾーンの所の該Na−CaゼオライトXのCaO
/Al2O3比を0.6から0.75にし、そしてここ
で、該吸着装置の空気出口側の所の充填物にCaO/A
l2O3比が0.5から1.0のNa−CaゼオライトA
か或はCaO/Al2O3比が0.5から1.0のNa−
CaゼオライトXを含めるが、この比率を該入り口側の
所のNa−CaゼオライトXのCaO/Al2O3比より
高くすることを含む方法。
【0072】2. 該吸着装置の空気入り口ゾーン内の
充填物を全ゼオライト充填物の約25から75重量%の
量で存在させる第1項記載の方法。
充填物を全ゼオライト充填物の約25から75重量%の
量で存在させる第1項記載の方法。
【0073】3. 該吸着装置の空気入り口ゾーン内の
充填物を全ゼオライト充填物の約25から50重量%の
量で存在させる第1項記載の方法。
充填物を全ゼオライト充填物の約25から50重量%の
量で存在させる第1項記載の方法。
【図1】酸素豊富化を実施するプラントの図式図を示
す。
す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブルノ・ヘース ドイツ40764ランゲンフエルト・ツムスタ デイオン55
Claims (1)
- 【請求項1】 真空スウィング吸着(VSA)または圧
力スウィング吸着(PSA)を用いるか或はVSAとP
SAの組み合わせを用いて20から50℃の温度で空気
の酸素を豊富にする方法であって、該空気をゼオライト
ペレットの充填物で満たされている吸着装置の中に通
し、ここでの改良が、該吸着装置の空気入り口および空
気出口の各々に少なくとも1種の充填物を与え、ここ
で、該吸着装置の空気入り口側の所の充填物にSiO2
/Al2O3比が2.0から2.5でCaO/Al2O3比
が0.4から0.75のNa−CaゼオライトXを含め
るが、この比率は該空気入り口の温度に依存し、空気入
り口温度が20から30℃の時、この入り口ゾーンの所
の該Na−CaゼオライトXのCaO/Al2O3比を
0.4から0.6にし、空気入り口温度が30から40
℃の時、この入り口ゾーンの所の該Na−Caゼオライ
トXのCaO/Al2O3比を0.55から0.65に
し、そして空気入り口温度が40から50℃の時、この
入り口ゾーンの所の該Na−CaゼオライトXのCaO
/Al2O3比を0.6から0.75にし、そしてここ
で、該吸着装置の空気出口側の所の充填物にCaO/A
l2O3比が0.5から1.0のNa−CaゼオライトA
か或はCaO/Al2O3比が0.5から1.0のNa−
CaゼオライトXを含めるが、この比率を該入り口側の
所のNa−CaゼオライトXのCaO/Al2O3比より
高くすることを含む方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19518407A DE19518407A1 (de) | 1995-05-19 | 1995-05-19 | Verfahren zur adsorptiven Sauerstoffanreicherung von Luft mit Mischungen aus Molekularsieb-Zeolithen |
DE19518407.6 | 1995-05-19 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08309180A true JPH08309180A (ja) | 1996-11-26 |
Family
ID=7762346
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8142369A Pending JPH08309180A (ja) | 1995-05-19 | 1996-05-14 | モレキユラーシーブゼオライトの混合物を用いて空気の酸素を吸着で豊富にする方法 |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5656066A (ja) |
EP (1) | EP0743281B1 (ja) |
JP (1) | JPH08309180A (ja) |
CN (1) | CN1070457C (ja) |
AT (1) | ATE164146T1 (ja) |
BR (1) | BR9602334A (ja) |
CA (1) | CA2176787A1 (ja) |
DE (2) | DE19518407A1 (ja) |
ES (1) | ES2113760T3 (ja) |
Families Citing this family (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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