JPH0952703A - ゼオライトによつて圧力振り子吸着を使用してガス混合物から窒素を吸着するための方法 - Google Patents
ゼオライトによつて圧力振り子吸着を使用してガス混合物から窒素を吸着するための方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 比較的少ない極性ガス成分を含むガス混合物
からの窒素の吸着のためのエネルギー的に好ましい圧力
振り子吸着方法を提供すること、また先行技術と比較し
て改善されたＯ2収率を達成すること、空気分離からの
酸素の製造コストを低下させること、そしてエネルギー
コストを低く保持することである。 【解決手段】 圧力振り子吸着を使用して２０〜５０℃
の温度で少ない極性ガス成分を含むガス混合物から窒素
を選択的に吸着するための方法であり、ゼオライト粒子
の充填物によって充填されている吸着塔を通して前記ガ
ス混合物を流す方法であって、吸着塔中に少なくとも二
種の充填物を供給することを含んで成り、Ｎａ−ゼオラ
イトＸを吸着塔の入り口ゾーン中に供給しそしてＬｉ−
ゼオライトＸを吸着塔の出口ゾーン中に供給するという
改善を含んで成る方法が提供される。
からの窒素の吸着のためのエネルギー的に好ましい圧力
振り子吸着方法を提供すること、また先行技術と比較し
て改善されたＯ2収率を達成すること、空気分離からの
酸素の製造コストを低下させること、そしてエネルギー
コストを低く保持することである。 【解決手段】 圧力振り子吸着を使用して２０〜５０℃
の温度で少ない極性ガス成分を含むガス混合物から窒素
を選択的に吸着するための方法であり、ゼオライト粒子
の充填物によって充填されている吸着塔を通して前記ガ
ス混合物を流す方法であって、吸着塔中に少なくとも二
種の充填物を供給することを含んで成り、Ｎａ−ゼオラ
イトＸを吸着塔の入り口ゾーン中に供給しそしてＬｉ−
ゼオライトＸを吸着塔の出口ゾーン中に供給するという
改善を含んで成る方法が提供される。
Description
【０００１】本発明は、ゼオライト粒子を使用してガス
混合物から窒素を吸着するための改善圧力振り子（ｓｗ
ｉｎｇ）吸着方法に関する。
混合物から窒素を吸着するための改善圧力振り子（ｓｗ
ｉｎｇ）吸着方法に関する。
【０００２】周囲温度での空気からの酸素の製造は、工
業的には、モレキュラーシーブゼオライトを使用して大
規模に実施される（例えば、Ｇａｓ Ｒｅｖｉｅｗ Ｎ
ｉｐｐｏｎ １３頁、ｎｏ．５ １９８５を参照せ
よ）。ここでは、酸素と比較しての窒素の優先的な吸着
を利用する、即ち、空気の流れをゼオライト充填物を通
して流した後で、充填物からの排出点において酸素及び
アルゴンを生成物として収集する。次に、吸着された窒
素の脱着を、例えば、充填物の排気によって実施するこ
とができる。この場合には、この方法を、また良く知ら
れた圧力振り子吸着方法（ＰＳＡ）と対照的に、真空振
り子吸着（ＶＳＡ）と呼ぶ。連続的ＶＳＡ方法は以下の
方法ステップによって特徴付けられる：ａ）ゼオライト
充填物を通しての空気の通過（例えば、１気圧で）及び
排出ゾーン中のＯ2に富んだガスの取り出し；ｂ）（例
えば、真空ポンプを使用して空気の流れに対して向流で
約１００〜４００ｍｂａｒの）減圧への充填物の排気；
ｃ）（例えば、空気の流れに対して向流で１ｂａｒでの
（例えば図１を参照せよ））Ｏ2に富んだガスによる充
填物の充填。ＰＳＡ方法においては、ステップｂ）は、
幾らかのＯ2に富んだガスをどっと流し（ｆｌｕｓｈｉ
ｎｇ ｏｕｔ）ながら、約１ｂａｒで実施する。所謂Ｐ
ＶＳＡ方法（ＶＳＡとＰＳＡとの組み合わせ）において
は、分離を１．１〜２ｂａｒで、そして脱着を約２００
〜５００ｍｂａｒ（最小圧力）で実施する。この方法の
目的は、使用するゼオライトの量に関して高い生成物濃
度を得ること、そして高いＯ2収率（導入する空気中の
Ｏ2の量に対する生成物中のＯ2の量の比）を達成するこ
とである。高いＯ2収率は、真空ポンプ及びエアコンプ
レッサーに対する低いエネルギー要求しか存在しないこ
とを意味する。
業的には、モレキュラーシーブゼオライトを使用して大
規模に実施される（例えば、Ｇａｓ Ｒｅｖｉｅｗ Ｎ
ｉｐｐｏｎ １３頁、ｎｏ．５ １９８５を参照せ
よ）。ここでは、酸素と比較しての窒素の優先的な吸着
を利用する、即ち、空気の流れをゼオライト充填物を通
して流した後で、充填物からの排出点において酸素及び
アルゴンを生成物として収集する。次に、吸着された窒
素の脱着を、例えば、充填物の排気によって実施するこ
とができる。この場合には、この方法を、また良く知ら
れた圧力振り子吸着方法（ＰＳＡ）と対照的に、真空振
り子吸着（ＶＳＡ）と呼ぶ。連続的ＶＳＡ方法は以下の
方法ステップによって特徴付けられる：ａ）ゼオライト
充填物を通しての空気の通過（例えば、１気圧で）及び
排出ゾーン中のＯ2に富んだガスの取り出し；ｂ）（例
えば、真空ポンプを使用して空気の流れに対して向流で
約１００〜４００ｍｂａｒの）減圧への充填物の排気；
ｃ）（例えば、空気の流れに対して向流で１ｂａｒでの
（例えば図１を参照せよ））Ｏ2に富んだガスによる充
填物の充填。ＰＳＡ方法においては、ステップｂ）は、
幾らかのＯ2に富んだガスをどっと流し（ｆｌｕｓｈｉ
ｎｇ ｏｕｔ）ながら、約１ｂａｒで実施する。所謂Ｐ
ＶＳＡ方法（ＶＳＡとＰＳＡとの組み合わせ）において
は、分離を１．１〜２ｂａｒで、そして脱着を約２００
〜５００ｍｂａｒ（最小圧力）で実施する。この方法の
目的は、使用するゼオライトの量に関して高い生成物濃
度を得ること、そして高いＯ2収率（導入する空気中の
Ｏ2の量に対する生成物中のＯ2の量の比）を達成するこ
とである。高いＯ2収率は、真空ポンプ及びエアコンプ
レッサーに対する低いエネルギー要求しか存在しないこ
とを意味する。
【０００３】上で述べた３つのステップの結果として、
一般には３つのゼオライト充填物、即ちサイクルで運転
される３つの吸着剤が使用される。吸着はまた、ＶＳＡ
方法の場合には２つの吸着剤によって実施することがで
きる（ＧＢ−Ａ １，５５９，３２５）。
一般には３つのゼオライト充填物、即ちサイクルで運転
される３つの吸着剤が使用される。吸着はまた、ＶＳＡ
方法の場合には２つの吸着剤によって実施することがで
きる（ＧＢ−Ａ １，５５９，３２５）。
【０００４】このタイプの吸着プラントの経済的実行可
能性は、例えば、吸着剤の量、真空ポンプのサイズに関
する資本支出によってそして特に運転コスト例えば真空
ポンプの電力消費によって影響される。それ故、ゼオラ
イトは、できる限り高い窒素の吸着を達成することが可
能であり、その結果使用されるゼオライトの量を少なく
保持することができるか、又は更に減らすことができる
ように開発されてきた。ＥＰ−Ａ−１２８，５４５中に
述べられているように、Ｃａ−Ａタイプのゼオライトが
この目的のために使用される。
能性は、例えば、吸着剤の量、真空ポンプのサイズに関
する資本支出によってそして特に運転コスト例えば真空
ポンプの電力消費によって影響される。それ故、ゼオラ
イトは、できる限り高い窒素の吸着を達成することが可
能であり、その結果使用されるゼオライトの量を少なく
保持することができるか、又は更に減らすことができる
ように開発されてきた。ＥＰ−Ａ−１２８，５４５中に
述べられているように、Ｃａ−Ａタイプのゼオライトが
この目的のために使用される。
【０００５】この領域における別の開発は、酸素と比較
した窒素に関する選択性を増加させることを目標として
いる。
した窒素に関する選択性を増加させることを目標として
いる。
【０００６】比較的高い選択性はリチウム−ゼオライト
Ｘを使用することによって達成される（ＥＰ−Ａ ２９
７，５４２）。Ｎａ−ゼオライトＸと比較して、より高
い分離係数並びにより高いＮ2負荷量が得られる。
Ｘを使用することによって達成される（ＥＰ−Ａ ２９
７，５４２）。Ｎａ−ゼオライトＸと比較して、より高
い分離係数並びにより高いＮ2負荷量が得られる。
【０００７】Ｌｉ−ゼオライトＸを使用すると、Ｎａ−
ゼオライトＸと比較してより良いエネルギー値もまた得
られる（ＥＰ−Ａ ４６１，４７８）。
ゼオライトＸと比較してより良いエネルギー値もまた得
られる（ＥＰ−Ａ ４６１，４７８）。
【０００８】空気分離の領域における吸着方法を更に最
適化するために、異なるタイプのゼオライトを有する種
々のゾーンから成る吸着剤が示唆された。
適化するために、異なるタイプのゼオライトを有する種
々のゾーンから成る吸着剤が示唆された。
【０００９】ＪＰ ８７／１４８，３０４は、一種のゼ
オライト充填物を有する吸着塔の代わりに、異なるタイ
プのゼオライトの特別な配列を有する吸着塔を使用する
酸素濃縮方法を開示している。この吸着塔は、空気入り
口側においてＮａ−Ｘ、Ｎａ−Ｙ又はＣａ−Ｘタイプの
ゼオライトを、そして空気出口側においてＣａ−Ａタイ
プのゼオライトを含む。
オライト充填物を有する吸着塔の代わりに、異なるタイ
プのゼオライトの特別な配列を有する吸着塔を使用する
酸素濃縮方法を開示している。この吸着塔は、空気入り
口側においてＮａ−Ｘ、Ｎａ−Ｙ又はＣａ−Ｘタイプの
ゼオライトを、そして空気出口側においてＣａ−Ａタイ
プのゼオライトを含む。
【００１０】ＥＰ−Ａ−３７４，６３１においては、低
いＮ2吸着を有するＣａ−ゼオライトＡを入り口側で使
用し、そして高いＮ2吸着を有するＣａ−ゼオライトＡ
を出口側で使用し、ここで両方のゼオライト中のＣａＯ
／Ａｌ2Ｏ3含量はほぼ同じ大きさのものである。異なる
Ｎ2負荷量は異なる活性化手順に起因する。
いＮ2吸着を有するＣａ−ゼオライトＡを入り口側で使
用し、そして高いＮ2吸着を有するＣａ−ゼオライトＡ
を出口側で使用し、ここで両方のゼオライト中のＣａＯ
／Ａｌ2Ｏ3含量はほぼ同じ大きさのものである。異なる
Ｎ2負荷量は異なる活性化手順に起因する。
【００１１】ＥＰ−Ａ ０，５４６，５４２は、Ｌｉ−
ゼオライトＸを空気入り口ゾーン中で使用しそしてＮａ
−ゼオライトＸを空気出口ゾーン中で使用する床配列を
述べている。Ｎａ−ゼオライトＸを入り口ゾーン中で使
用し、そしてＬｉ−ゼオライトＸ及びＮａ−ゼオライト
Ｘを出口ゾーン中で使用する配列は、この明細書によれ
ば、もっと劣りそして好ましくない。
ゼオライトＸを空気入り口ゾーン中で使用しそしてＮａ
−ゼオライトＸを空気出口ゾーン中で使用する床配列を
述べている。Ｎａ−ゼオライトＸを入り口ゾーン中で使
用し、そしてＬｉ−ゼオライトＸ及びＮａ−ゼオライト
Ｘを出口ゾーン中で使用する配列は、この明細書によれ
ば、もっと劣りそして好ましくない。
【００１２】本発明の目的は、比較的少ない極性ガス成
分を含むガス混合物からの窒素の吸着のためのエネルギ
ー的に好ましい圧力振り子吸着方法を提供すること、ま
た先行技術と比較して改善されたＯ2収率を達成するこ
と、空気分離からの酸素の製造コストを低下させるこ
と、そしてエネルギーコストを低く保持することであ
る。
分を含むガス混合物からの窒素の吸着のためのエネルギ
ー的に好ましい圧力振り子吸着方法を提供すること、ま
た先行技術と比較して改善されたＯ2収率を達成するこ
と、空気分離からの酸素の製造コストを低下させるこ
と、そしてエネルギーコストを低く保持することであ
る。
【００１３】この目的は、驚くべきことに、圧力振り子
吸着方法における特別なタイプのゼオライトの組み合わ
せによって達成される。
吸着方法における特別なタイプのゼオライトの組み合わ
せによって達成される。
【００１４】本発明は、圧力振り子吸着を使用して２０
〜５０℃の温度で比較的少ない極性成分を含むガス混合
物から、特に空気から窒素を吸着するための方法であ
り、ゼオライト粒子の充填物によって充填されている吸
着塔を通して前記ガス混合物を流す方法であって、吸着
塔中に少なくとも二種、好ましくは二種の充填物が存在
し、ここでＮａ−ゼオライトＸの充填物が吸着塔の入り
口ゾーン中に存在しそしてＬｉ−ゼオライトＸの充填物
が吸着塔の出口ゾーン中に存在することを特徴とする方
法を提供する。
〜５０℃の温度で比較的少ない極性成分を含むガス混合
物から、特に空気から窒素を吸着するための方法であ
り、ゼオライト粒子の充填物によって充填されている吸
着塔を通して前記ガス混合物を流す方法であって、吸着
塔中に少なくとも二種、好ましくは二種の充填物が存在
し、ここでＮａ−ゼオライトＸの充填物が吸着塔の入り
口ゾーン中に存在しそしてＬｉ−ゼオライトＸの充填物
が吸着塔の出口ゾーン中に存在することを特徴とする方
法を提供する。
【００１５】圧力振り子吸着方法の場合においては、特
にＶＳＡ方法（この方法変形例においては、排気圧力が
１００〜４００ｍｂａｒであり、そして吸着圧力が１ｂ
ａｒ〜１．１ｂａｒである）、ＰＳＡ方法（ここでは、
１〜１．１ｂａｒの脱着圧力及び２〜６ｂａｒの吸着圧
力が使用される）及びＰＶＳＡ（ここでは２００〜７０
０ｍｂａｒの排気圧力及び１．１〜２ｂａｒの吸着圧力
が使用される）の間に区別がされなければならない。
にＶＳＡ方法（この方法変形例においては、排気圧力が
１００〜４００ｍｂａｒであり、そして吸着圧力が１ｂ
ａｒ〜１．１ｂａｒである）、ＰＳＡ方法（ここでは、
１〜１．１ｂａｒの脱着圧力及び２〜６ｂａｒの吸着圧
力が使用される）及びＰＶＳＡ（ここでは２００〜７０
０ｍｂａｒの排気圧力及び１．１〜２ｂａｒの吸着圧力
が使用される）の間に区別がされなければならない。
【００１６】本発明による特別なゼオライトの組み合わ
せを使用することは、Ｏ2収率を増加させることができ
るばかりでなく、驚くべきことに、またエネルギー消費
を減少させることができる。
せを使用することは、Ｏ2収率を増加させることができ
るばかりでなく、驚くべきことに、またエネルギー消費
を減少させることができる。
【００１７】使用されるＬｉ−ゼオライトＸは、好まし
くは、２．０〜２．５のＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比を有
しそしてそのＡｌＯ2四面体単位の８０〜１００％がリ
チウムカチオンを伴っているゼオライトである。
くは、２．０〜２．５のＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比を有
しそしてそのＡｌＯ2四面体単位の８０〜１００％がリ
チウムカチオンを伴っているゼオライトである。
【００１８】吸着塔中の充填物物質の総量中のＬｉ−ゼ
オライトＸの割合は好ましくは２０〜８０％である。こ
の割合は、空気入り口温度にそして最大吸着圧力と最小
脱着圧力の間の圧力比に依存する。
オライトＸの割合は好ましくは２０〜８０％である。こ
の割合は、空気入り口温度にそして最大吸着圧力と最小
脱着圧力の間の圧力比に依存する。
【００１９】１〜１．５ｂａｒの吸着圧力のためには、
最小吸引圧力は好ましくは１００〜５００ｍｂａｒでな
ければならない。
最小吸引圧力は好ましくは１００〜５００ｍｂａｒでな
ければならない。
【００２０】Ｎａ−ゼオライトＸは、好ましくは、２．
０〜３．０のＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比を有する。
０〜３．０のＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比を有する。
【００２１】本発明による方法中に含まれる技術的手順
は、例えば“ガス分離及び精製”１９９１、５巻、６
月、８９〜９０頁中に詳細に述べられている。
は、例えば“ガス分離及び精製”１９９１、５巻、６
月、８９〜９０頁中に詳細に述べられている。
【００２２】ガス流れは、ゼオライト充填物を通す通過
の前に、例えばシリカゲルの乾燥層によって有利には乾
燥させることができる。
の前に、例えばシリカゲルの乾燥層によって有利には乾
燥させることができる。
【００２３】本発明を、以下に続く実施例と一緒の添付
図面において更に詳細に説明する。
図面において更に詳細に説明する。
【００２４】
【実施例】試験したタイプのゼオライトは、対応するＮ
ａ−ゼオライトＸ粒子からイオン交換によって製造し
た。
ａ−ゼオライトＸ粒子からイオン交換によって製造し
た。
【００２５】サンプルＡ（Ｎａ−ゼオライトＸ） Ｎａ−ゼオライトＸ粒子をＤＥ−Ａ １，２０３，２３
８の実施例２に従って製造したが、ここでこのやり方で
製造された粒子は約１８％のＮａ−ゼオライトＡ及び８
２％のＮａ−ゼオライトＸを含んでいた。ＳｉＯ2／Ａ
ｌ2Ｏ3比は２．３であり、粒度は１〜２ｍｍであり、そ
して嵩密度は約６５０ｇ／ｌであった。活性化は、乾い
た窒素を使用して６００℃で実施した。
８の実施例２に従って製造したが、ここでこのやり方で
製造された粒子は約１８％のＮａ−ゼオライトＡ及び８
２％のＮａ−ゼオライトＸを含んでいた。ＳｉＯ2／Ａ
ｌ2Ｏ3比は２．３であり、粒度は１〜２ｍｍであり、そ
して嵩密度は約６５０ｇ／ｌであった。活性化は、乾い
た窒素を使用して６００℃で実施した。
【００２６】サンプルＢ（Ｌｉ−ゼオライトＸ） ＤＥ−Ａ １，２０３，２３８におけるようにして製造
されたバインダーを含まないＮａ−ゼオライトＸ粒子の
１２リットルを、加熱可能なジャケットを有する適切な
カラム中に入れた。次に、６９０リットルの１Ｍの塩化
リチウム溶液を、１５時間の過程にわたって粒子状充填
物を通してポンプ輸送した。温度は８５℃であった。イ
オン交換手順を完了した後で、ＬｉＯＨによって９のｐ
Ｈに既に調節してあった水で粒子を洗浄した。ゼオライ
ト中の交換（Ｌｉ2Ｏ／Ａｌ2Ｏ3）の程度は、イオン交
換手順の後で９６％であった。
されたバインダーを含まないＮａ−ゼオライトＸ粒子の
１２リットルを、加熱可能なジャケットを有する適切な
カラム中に入れた。次に、６９０リットルの１Ｍの塩化
リチウム溶液を、１５時間の過程にわたって粒子状充填
物を通してポンプ輸送した。温度は８５℃であった。イ
オン交換手順を完了した後で、ＬｉＯＨによって９のｐ
Ｈに既に調節してあった水で粒子を洗浄した。ゼオライ
ト中の交換（Ｌｉ2Ｏ／Ａｌ2Ｏ3）の程度は、イオン交
換手順の後で９６％であった。
【００２７】これらのサンプルの窒素に関する吸着能力
を図１及び表１中に与える。
を図１及び表１中に与える。
【００２８】表１ サンプルの吸着特性： サンプル Ａ Ｂ ［Ｎｌ／ｋｇ］における１ｂａｒ、 ９．２５ ２２ ２５℃でのＮ2吸着 １ｂａｒ、２５℃でのＮ2／Ｏ2吸着比 ２．６５ ４．５５試験の実施 試験装置中ではそして試験を実施する時には、以下のパ
ラメーターを一定に保持した： 床の径 ５００ｍｍ 空気入り口でのＡｌ2Ｏ3層の深さ ＭＳ深さの１０％ 空気入り口温度 ４０℃ 空気出口温度 ４０℃ 入り口での空気圧力 １．１５０ｂａｒ（最大） ゼオライト層の深さ １．６００ｍｍ 最小排気圧力、入り口 ２５０ｍｂａｒ 排気の開始時の圧力 ９００ｍｂａｒ 排気時間 ３０秒 再充填ステップ（ＢＦＰ時間） ６秒 吸着塔には、周囲への熱移動を排除するために断熱材を
供給した。容器の壁厚さは約１ｍｍであった。
ラメーターを一定に保持した： 床の径 ５００ｍｍ 空気入り口でのＡｌ2Ｏ3層の深さ ＭＳ深さの１０％ 空気入り口温度 ４０℃ 空気出口温度 ４０℃ 入り口での空気圧力 １．１５０ｂａｒ（最大） ゼオライト層の深さ １．６００ｍｍ 最小排気圧力、入り口 ２５０ｍｂａｒ 排気の開始時の圧力 ９００ｍｂａｒ 排気時間 ３０秒 再充填ステップ（ＢＦＰ時間） ６秒 吸着塔には、周囲への熱移動を排除するために断熱材を
供給した。容器の壁厚さは約１ｍｍであった。
【００２９】図２に従った吸着塔サイクルによる試験の
実施： Ｃ１０ - エアブロアー Ｈ１０ - 冷却／加熱 Ｇ１０ - 生成物ブロアー Ｖ１０ - 真空ポンプ Ａ、Ｂ、Ｃ - 吸着塔時間０秒： 吸着塔Ａが吸着を完了した。
実施： Ｃ１０ - エアブロアー Ｈ１０ - 冷却／加熱 Ｇ１０ - 生成物ブロアー Ｖ１０ - 真空ポンプ Ａ、Ｂ、Ｃ - 吸着塔時間０秒： 吸着塔Ａが吸着を完了した。
【００３０】時間０〜６秒＝ＢＦＰ時間：吸着塔Ａで
は、バルブ１５Ａだけが開いている。吸着塔Ｃでは、バ
ルブ１２Ｃ及び１３Ｃだけが開いている。結果として、
Ｏ2に富んだガスは、吸着塔Ａからバルブ１５Ａ、コン
トロールバルブ１７ＡＢＣ及びバルブ１３Ｃを経由して
吸着塔Ｃ中に流れる。吸着塔Ｃにおいては、かくして排
気ステップが終結され、圧力は最小値（２５０ｂａｒ）
からもっと高い値へと上昇する。吸着塔Ａにおいては、
圧力は最大値（１，１５０ｍｂａｒ）から９００ｍｂａ
ｒの出発のレベル（初期吸引圧力）へと低下する。
は、バルブ１５Ａだけが開いている。吸着塔Ｃでは、バ
ルブ１２Ｃ及び１３Ｃだけが開いている。結果として、
Ｏ2に富んだガスは、吸着塔Ａからバルブ１５Ａ、コン
トロールバルブ１７ＡＢＣ及びバルブ１３Ｃを経由して
吸着塔Ｃ中に流れる。吸着塔Ｃにおいては、かくして排
気ステップが終結され、圧力は最小値（２５０ｂａｒ）
からもっと高い値へと上昇する。吸着塔Ａにおいては、
圧力は最大値（１，１５０ｍｂａｒ）から９００ｍｂａ
ｒの出発のレベル（初期吸引圧力）へと低下する。
【００３１】吸着塔Ｂは空気分離を開始する、即ち空気
はバルブ１１Ｂを通って吸着塔Ｂ中に流れ、Ｏ2に富ん
だ生成物ガスはバルブ１４Ｂを経由して吸着塔を去りそ
してコンプレッサーＧ１０に取り込まれる。
はバルブ１１Ｂを通って吸着塔Ｂ中に流れ、Ｏ2に富ん
だ生成物ガスはバルブ１４Ｂを経由して吸着塔を去りそ
してコンプレッサーＧ１０に取り込まれる。
【００３２】時間６〜３０秒：吸着塔Ａでは、バルブ１
２Ａだけが開いている。吸着塔Ａは、真空ポンプＶ１０
によって例えば９００ｍｂａｒから例えば２５０ｍｂａ
ｒへとポンプ排気される。吸着塔Ｂは吸着中であり
（“時間０〜６秒”のところを参照せよ）、そして同時
にＯ2に富んだガスはバルブ１３Ｃを経由して吸着塔Ｃ
中に１８ＡＢＣ及び１６ＡＢＣを経由して流れる。吸着
塔Ｃでは、バルブ１３Ｃだけが開いている。入った量
は、この期間の終わりにおいて吸着塔Ｃ中の圧力が１，
０８０〜１，０９０ｍｂａｒであるようである。
２Ａだけが開いている。吸着塔Ａは、真空ポンプＶ１０
によって例えば９００ｍｂａｒから例えば２５０ｍｂａ
ｒへとポンプ排気される。吸着塔Ｂは吸着中であり
（“時間０〜６秒”のところを参照せよ）、そして同時
にＯ2に富んだガスはバルブ１３Ｃを経由して吸着塔Ｃ
中に１８ＡＢＣ及び１６ＡＢＣを経由して流れる。吸着
塔Ｃでは、バルブ１３Ｃだけが開いている。入った量
は、この期間の終わりにおいて吸着塔Ｃ中の圧力が１，
０８０〜１，０９０ｍｂａｒであるようである。
【００３３】次のサイクルにおいては、吸着塔Ｃが、次
に吸着塔Ａが空気を分離し、即ち二つの時間間隔“０〜
６秒”及び“６〜３０秒”がほぼ繰り返される。
に吸着塔Ａが空気を分離し、即ち二つの時間間隔“０〜
６秒”及び“６〜３０秒”がほぼ繰り返される。
【００３４】試験を実施していた間に、以下のパラメー
ターもまた測定した：Ｏ2に富んだ生成物の量、排気期
間の間の吸着入り口での圧力の変化、ポンプ排出された
ガスの量。
ターもまた測定した：Ｏ2に富んだ生成物の量、排気期
間の間の吸着入り口での圧力の変化、ポンプ排出された
ガスの量。
【００３５】ポンプ排出されたガスの量及びＯ2生成物
の量を使用して、入った空気の量そしてかくしてＯ2収
率（＝空気中のＯ2の量に対する生成物中のＯ2の量）を
計算する。
の量を使用して、入った空気の量そしてかくしてＯ2収
率（＝空気中のＯ2の量に対する生成物中のＯ2の量）を
計算する。
【００３６】すべての値は、９３容量％の生成物中のＯ
2濃度を指す。すべての値（例えば酸素の量）を、１，
０００ｍ3／ｈのＯ2の量に変換した。
2濃度を指す。すべての値（例えば酸素の量）を、１，
０００ｍ3／ｈのＯ2の量に変換した。
【００３７】１．０３ｂａｒで２０，０００ｍ3／ｈの
吸引能力を有する既知のＲｏｏｔｓのサイクロイドのブ
ロアーの特性曲線（＝吸引圧力の関数としてのエネルギ
ー要求）を利用することによって、充填物の吸引末端で
検出された排気の間の圧力の変化から、真空ポンプのエ
ネルギー要求を計算した。エアブロアーのエネルギー要
求は以下の式を使用して計算した。
吸引能力を有する既知のＲｏｏｔｓのサイクロイドのブ
ロアーの特性曲線（＝吸引圧力の関数としてのエネルギ
ー要求）を利用することによって、充填物の吸引末端で
検出された排気の間の圧力の変化から、真空ポンプのエ
ネルギー要求を計算した。エアブロアーのエネルギー要
求は以下の式を使用して計算した。
【００３８】（３，０６０ｘＰｍ−２８６ｘＶｏ）／１
０，６２１ｘμ ［式中、 Ｐｍ＝１０４５ｍｂａｒ Ｖｏ＝１．０３ｂａｒでの空気の量 μ＝効率＝０．９５］。
０，６２１ｘμ ［式中、 Ｐｍ＝１０４５ｍｂａｒ Ｖｏ＝１．０３ｂａｒでの空気の量 μ＝効率＝０．９５］。
【００３９】実施例１（比較：Ｎａ−ゼオライトＸ） サンプルＡに相当するＮａ−ゼオライトＸを吸着塔の中
で使用した。活性化ゼオライト中のＨ2Ｏの残留量は
０．５重量％未満であった（ＤＩＮ ８９４８；Ｐ2Ｏ5
方法による）。吸着塔あたりのゼオライトの量は１９０
ｋｇであった。酸素濃縮は、上で与えた詳細に従って行
われた。以下のデータが測定された： 入り口での空気の温度［℃］ ４０ 生成物の量［Ｎｍ3／ｈ］ １５．９ Ｏ2収率［％］ ４５．５ 計算された全エネルギー要求［ＫＷｈ／Ｎｍ3Ｏ2］ ０．４６実施例２ （比較：Ｌｉ−ゼオライトＸ） サンプルＢに相当するＬｉ−ゼオライトを吸着塔の中で
使用した（１９０ｋｇ／吸着塔）。活性化ゼオライト中
のＨ2Ｏの残留量は０．５％未満であった。以下のデー
タが測定された： 入り口での空気の温度［℃］ ４０ 生成物の量［Ｎｍ3／ｈ］ ２３ Ｏ2収率［％］ ５４ 計算された全エネルギー要求［ＫＷｈ／Ｎｍ3Ｏ2］ ０．３７５実施例３ （比較：入り口ゾーン中のＬｉ−ゼオライトＸ
及び出口ゾーン中のＮａ−ゼオライトＸ） 吸着塔中の乾燥剤のゾーンの上に９５ｋｇのサンプル
Ｂ、そしてその上に９５ｋｇのサンプルＡを導入した。
以下のデータが測定された： 入り口での空気の温度［℃］ ４０ 生成物の量［Ｎｍ3／ｈ］ １８ Ｏ2収率［％］ ４４．５ 計算された全エネルギー要求［ＫＷｈ／Ｎｍ3Ｏ2］ ０．４６実施例４ （本発明による：入り口ゾーン中のＮａ−ゼオ
ライトＸ及び出口ゾーン中のＬｉ−ゼオライトＸ） 吸着塔中の乾燥のゾーンの上に９５ｋｇのサンプルＡ、
そしてその上に９５ｋｇのサンプルＢを導入した。
で使用した。活性化ゼオライト中のＨ2Ｏの残留量は
０．５重量％未満であった（ＤＩＮ ８９４８；Ｐ2Ｏ5
方法による）。吸着塔あたりのゼオライトの量は１９０
ｋｇであった。酸素濃縮は、上で与えた詳細に従って行
われた。以下のデータが測定された： 入り口での空気の温度［℃］ ４０ 生成物の量［Ｎｍ3／ｈ］ １５．９ Ｏ2収率［％］ ４５．５ 計算された全エネルギー要求［ＫＷｈ／Ｎｍ3Ｏ2］ ０．４６実施例２ （比較：Ｌｉ−ゼオライトＸ） サンプルＢに相当するＬｉ−ゼオライトを吸着塔の中で
使用した（１９０ｋｇ／吸着塔）。活性化ゼオライト中
のＨ2Ｏの残留量は０．５％未満であった。以下のデー
タが測定された： 入り口での空気の温度［℃］ ４０ 生成物の量［Ｎｍ3／ｈ］ ２３ Ｏ2収率［％］ ５４ 計算された全エネルギー要求［ＫＷｈ／Ｎｍ3Ｏ2］ ０．３７５実施例３ （比較：入り口ゾーン中のＬｉ−ゼオライトＸ
及び出口ゾーン中のＮａ−ゼオライトＸ） 吸着塔中の乾燥剤のゾーンの上に９５ｋｇのサンプル
Ｂ、そしてその上に９５ｋｇのサンプルＡを導入した。
以下のデータが測定された： 入り口での空気の温度［℃］ ４０ 生成物の量［Ｎｍ3／ｈ］ １８ Ｏ2収率［％］ ４４．５ 計算された全エネルギー要求［ＫＷｈ／Ｎｍ3Ｏ2］ ０．４６実施例４ （本発明による：入り口ゾーン中のＮａ−ゼオ
ライトＸ及び出口ゾーン中のＬｉ−ゼオライトＸ） 吸着塔中の乾燥のゾーンの上に９５ｋｇのサンプルＡ、
そしてその上に９５ｋｇのサンプルＢを導入した。
【００４０】 入り口での空気の温度［℃］ ４０ 生成物の量［Ｎｍ3／ｈ］ ２０．６ Ｏ2収率［％］ ５１．５ 計算された全エネルギー要求［ＫＷｈ／Ｎｍ3Ｏ2］ ０．３７８ 実施例３は製造された酸素に関する非常に劣ったエネル
ギー値を与える（図３及び図４を参照せよ）。しかしな
がら、逆転された充填物の順序（実施例４）は良好な値
をもたらす。このエネルギー要求は、純粋なＬｉ−ゼオ
ライト充填物によるエネルギー要求（実施例２）と殆ど
同一である。Ｌｉ−ゼオライトＸはＮａ−ゼオライトＸ
よりも製造するのがずっと高価であるので、本発明によ
る充填物を使用すると、酸素はもっとずっと安く製造す
ることができる。
ギー値を与える（図３及び図４を参照せよ）。しかしな
がら、逆転された充填物の順序（実施例４）は良好な値
をもたらす。このエネルギー要求は、純粋なＬｉ−ゼオ
ライト充填物によるエネルギー要求（実施例２）と殆ど
同一である。Ｌｉ−ゼオライトＸはＮａ−ゼオライトＸ
よりも製造するのがずっと高価であるので、本発明によ
る充填物を使用すると、酸素はもっとずっと安く製造す
ることができる。
【００４１】明細書及び実施例は本発明を限定するので
はなく例示するのであること、並びに本発明の精神及び
範囲内の他の実施態様は当業者に自明であろうことが理
解されるであろう。
はなく例示するのであること、並びに本発明の精神及び
範囲内の他の実施態様は当業者に自明であろうことが理
解されるであろう。
【００４２】本発明の主なる特徴及び態様は以下の通り
である。
である。
【００４３】１． 圧力振り子吸着を使用して２０〜５
０℃の温度で少ない極性ガス成分を含むガス混合物から
窒素を選択的に吸着するための方法であり、ゼオライト
粒子の充填物によって充填されている吸着塔を通して前
記ガス混合物を流す方法であって、吸着塔中に少なくと
も二種の充填物を供給することを含んで成り、Ｎａ−ゼ
オライトＸを吸着塔の入り口ゾーン中に供給しそしてＬ
ｉ−ゼオライトＸを吸着塔の出口ゾーン中に供給すると
いう改善を含んで成る方法。
０℃の温度で少ない極性ガス成分を含むガス混合物から
窒素を選択的に吸着するための方法であり、ゼオライト
粒子の充填物によって充填されている吸着塔を通して前
記ガス混合物を流す方法であって、吸着塔中に少なくと
も二種の充填物を供給することを含んで成り、Ｎａ−ゼ
オライトＸを吸着塔の入り口ゾーン中に供給しそしてＬ
ｉ−ゼオライトＸを吸着塔の出口ゾーン中に供給すると
いう改善を含んで成る方法。
【００４４】２． Ｌｉ−ゼオライトＸが０．８０〜
１．０のＬｉ2Ｏ／Ａｌ2Ｏ3モル比及び２．０〜２．５
のＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比を有する、上記１記載の方
法。
１．０のＬｉ2Ｏ／Ａｌ2Ｏ3モル比及び２．０〜２．５
のＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比を有する、上記１記載の方
法。
【００４５】３． Ｎａ−ゼオライトＸが２．０〜３．
０のＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比を有する、上記１記載の
方法。
０のＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比を有する、上記１記載の
方法。
【００４６】４． Ｌｉ−ゼオライトＸが吸着塔中の充
填物の総量に関して２０〜８５重量％の量で存在する、
上記１記載の方法。
填物の総量に関して２０〜８５重量％の量で存在する、
上記１記載の方法。
【００４７】５． Ｌｉ−ゼオライトＸが０．８０〜
１．０のＬｉ2Ｏ／Ａｌ2Ｏ3モル比及び２．０〜２．５
のＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比を有し、そしてＮａ−ゼオ
ライトＸが２．０〜３．０のＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比
を有する、上記４記載の方法。
１．０のＬｉ2Ｏ／Ａｌ2Ｏ3モル比及び２．０〜２．５
のＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比を有し、そしてＮａ−ゼオ
ライトＸが２．０〜３．０のＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比
を有する、上記４記載の方法。
【図１】実施例のＮａ−ゼオライトＸ及びＬｉ−ゼオラ
イトＸに関する圧力に対するＮ2負荷（積載量）のプロ
ットである。
イトＸに関する圧力に対するＮ2負荷（積載量）のプロ
ットである。
【図２】本発明の方法のフローシートである。
【図３】本発明の外側で運転する時のエネルギー消費に
関する一層劣った性能を示すチャートである。
関する一層劣った性能を示すチャートである。
【図４】本発明の外側で運転する時のエネルギー消費に
関する一層劣った性能を示すチャートである。
関する一層劣った性能を示すチャートである。
Ｃ１０ エアブロアー Ｈ１０ 冷却／加熱 Ｇ１０ 生成物ブロアー Ｖ１０ 真空ポンプ Ａ、Ｂ、Ｃ 吸着塔
───────────────────────────────────────────────────── 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・ツムシユ タデイオン55
Claims (1)
- 【請求項１】 圧力振り子吸着を使用して２０〜５０℃
の温度で少ない極性ガス成分を含むガス混合物から窒素
を選択的に吸着するための方法であり、ゼオライト粒子
の充填物によって充填されている吸着塔を通して前記ガ
ス混合物を流す方法であって、吸着塔中に少なくとも二
種の充填物を供給することを含んで成り、Ｎａ−ゼオラ
イトＸを吸着塔の入り口ゾーン中に供給しそしてＬｉ−
ゼオライトＸを吸着塔の出口ゾーン中に供給することを
特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19529094.1 | 1995-08-08 | ||
| DE19529094A DE19529094A1 (de) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | Verfahren zur Adsorption von Stickstoff aus Gasgemischen mittels Druckwechseladsorption mit Zeolithen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0952703A true JPH0952703A (ja) | 1997-02-25 |
Family
ID=7768966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8219037A Pending JPH0952703A (ja) | 1995-08-08 | 1996-08-02 | ゼオライトによつて圧力振り子吸着を使用してガス混合物から窒素を吸着するための方法 |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0757919A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0952703A (ja) |
| KR (1) | KR970009858A (ja) |
| CN (1) | CN1151330A (ja) |
| BR (1) | BR9603342A (ja) |
| CA (1) | CA2182641A1 (ja) |
| CZ (1) | CZ234396A3 (ja) |
| DE (1) | DE19529094A1 (ja) |
| HU (1) | HUP9602189A2 (ja) |
| PL (1) | PL315539A1 (ja) |
| TR (1) | TR199600606A2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6152991A (en) * | 1997-04-17 | 2000-11-28 | Praxair Technology, Inc. | Multilayer adsorbent beds for PSA gas separation |
| FR2792210B1 (fr) * | 1999-04-13 | 2001-09-14 | Air Liquide Sante Int | Equipement medical portable d'oxygenotherapie a domicile |
| FR2809329B1 (fr) * | 2000-05-25 | 2002-08-16 | Air Liquide | Concentrateur d'oxygene portable |
| US6651658B1 (en) | 2000-08-03 | 2003-11-25 | Sequal Technologies, Inc. | Portable oxygen concentration system and method of using the same |
| US6691702B2 (en) | 2000-08-03 | 2004-02-17 | Sequal Technologies, Inc. | Portable oxygen concentration system and method of using the same |
| US6824590B2 (en) | 2000-11-07 | 2004-11-30 | Air Products And Chemicals, Inc. | Use of lithium-containing fau in air separation processes including water and/or carbon dioxide removal |
| US6544318B2 (en) * | 2001-02-13 | 2003-04-08 | Air Products And Chemicals, Inc. | High purity oxygen production by pressure swing adsorption |
| KR101773437B1 (ko) * | 2017-02-13 | 2017-08-31 | (주)원하이테크 | 흡착제가 복합 충진된 산소발생기용 흡착탑 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0621006B2 (ja) * | 1985-12-23 | 1994-03-23 | 日本酸素株式会社 | 圧力変動吸着法による高濃度酸素ガス製造装置 |
| JPS634824A (ja) * | 1986-06-24 | 1988-01-09 | Tosoh Corp | 不純ガス吸着床 |
| US5169413A (en) * | 1991-10-07 | 1992-12-08 | Praxair Technology Inc. | Low temperature pressure swing adsorption with refrigeration |
| US5203887A (en) * | 1991-12-11 | 1993-04-20 | Praxair Technology, Inc. | Adsorbent beds for pressure swing adsorption operations |
| US5529610A (en) * | 1993-09-07 | 1996-06-25 | Air Products And Chemicals, Inc. | Multiple zeolite adsorbent layers in oxygen separation |
-
1995
- 1995-08-08 DE DE19529094A patent/DE19529094A1/de not_active Withdrawn
-
1996
- 1996-07-24 TR TR96/00606A patent/TR199600606A2/xx unknown
- 1996-07-26 EP EP96112062A patent/EP0757919A1/de not_active Withdrawn
- 1996-08-02 JP JP8219037A patent/JPH0952703A/ja active Pending
- 1996-08-02 CA CA002182641A patent/CA2182641A1/en not_active Abandoned
- 1996-08-06 PL PL96315539A patent/PL315539A1/xx unknown
- 1996-08-07 CZ CZ962343A patent/CZ234396A3/cs unknown
- 1996-08-07 KR KR1019960032846A patent/KR970009858A/ko not_active Application Discontinuation
- 1996-08-07 BR BR9603342A patent/BR9603342A/pt not_active Application Discontinuation
- 1996-08-08 CN CN96111512A patent/CN1151330A/zh active Pending
- 1996-08-08 HU HU9602189A patent/HUP9602189A2/hu unknown
Also Published As
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| PL315539A1 (en) | 1997-02-17 |
| HU9602189D0 (en) | 1996-09-30 |
| CN1151330A (zh) | 1997-06-11 |
| CZ234396A3 (en) | 1997-03-12 |
| CA2182641A1 (en) | 1997-02-09 |
| TR199600606A2 (tr) | 1997-02-21 |
| DE19529094A1 (de) | 1997-02-13 |
| BR9603342A (pt) | 1998-05-05 |
| EP0757919A1 (de) | 1997-02-12 |
| KR970009858A (ko) | 1997-03-27 |
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