JPH11114352A - 圧力スウィング吸着によるガス混合物の分離方法 - Google Patents
圧力スウィング吸着によるガス混合物の分離方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】入口側に回転機械を有し、出口側に２つの容器
を有する吸着器を備えた圧力スウィング吸着装置におい
てガスを分離する方法において、生産性を損なうことな
く比エネルギーにおける利得を達成する。 【解決手段】回転機械（３）の回転を第１の減圧工程中
に、ついで第１の再加圧工程中に逆転させ、各工程を、
吸着器（１）の入口（２）が２つの反対方向流れに遭遇
し、吸着器（１）の出口（４）がそれぞれ流入または流
出する一定方向の流れに遭遇するところの２つのサブ工
程にそれぞれ分割する。
を有する吸着器を備えた圧力スウィング吸着装置におい
てガスを分離する方法において、生産性を損なうことな
く比エネルギーにおける利得を達成する。 【解決手段】回転機械（３）の回転を第１の減圧工程中
に、ついで第１の再加圧工程中に逆転させ、各工程を、
吸着器（１）の入口（２）が２つの反対方向流れに遭遇
し、吸着器（１）の出口（４）がそれぞれ流入または流
出する一定方向の流れに遭遇するところの２つのサブ工
程にそれぞれ分割する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転機械に接続し
得る入口並びに生産ガス容器およびサイクル容器に接続
し得る出口を有する少なくとも１つの吸着器を備える吸
着装置において圧力スウィング吸着によりガス混合物を
分離するための方法であって、生産相、再生相および再
加圧相をサイクル中に順次備えるガス混合物の分離方法
に関する。
得る入口並びに生産ガス容器およびサイクル容器に接続
し得る出口を有する少なくとも１つの吸着器を備える吸
着装置において圧力スウィング吸着によりガス混合物を
分離するための方法であって、生産相、再生相および再
加圧相をサイクル中に順次備えるガス混合物の分離方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記タイプの方法は、本出願人名義の文
献ＥＰ−Ａ−０７４３０８７に記載されている。
献ＥＰ−Ａ−０７４３０８７に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、生産率を低
下させることなく比エネルギーの利得を可能とする改良
方法を提供することを課題とする。
下させることなく比エネルギーの利得を可能とする改良
方法を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そのために、本発明の１
つの特徴によれば、再生相は、ガスが吸着器から並流的
（in co-current）に抽出され、サイクル容器に送られ
るところの初期減圧工程であって、分離すべきガス混合
物が同時に（concomitantly）並流的に該吸着器へ送ら
れる第１のサブ工程を備える減圧工程を具備する。
つの特徴によれば、再生相は、ガスが吸着器から並流的
（in co-current）に抽出され、サイクル容器に送られ
るところの初期減圧工程であって、分離すべきガス混合
物が同時に（concomitantly）並流的に該吸着器へ送ら
れる第１のサブ工程を備える減圧工程を具備する。
【０００５】本発明の他の特徴によれば、再加圧相は、
容器の１つから取り出されたガスの部分により向流的
（in counter current）に吸着器を再加圧する初期工程
であって、ガスが同時に向流的に該吸着器から抽出され
る第１のサブ工程を含む初期工程を具備する。
容器の１つから取り出されたガスの部分により向流的
（in counter current）に吸着器を再加圧する初期工程
であって、ガスが同時に向流的に該吸着器から抽出され
る第１のサブ工程を含む初期工程を具備する。
【０００６】本発明の１つの側面によれば、それぞれの
該第１のサブ工程の終了は、回転機械の回転方向の逆転
に対応する。すなわち、回転機械の回転速度は、それが
圧縮モードから吸引モードへ、またはその逆に切り換わ
るときにゼロを通る。
該第１のサブ工程の終了は、回転機械の回転方向の逆転
に対応する。すなわち、回転機械の回転速度は、それが
圧縮モードから吸引モードへ、またはその逆に切り換わ
るときにゼロを通る。
【０００７】本発明の他の特徴および利点は、本発明を
制限するためではなく例示のために与えられた以下の記
述から明らかになるものである。
制限するためではなく例示のために与えられた以下の記
述から明らかになるものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は、上記文献ＥＰ−Ａ−０７
４３０８７に記載されているいわゆるＶＳＡ型の吸着に
よるガス分離装置を示すものである。例示のための態様
において、当該装置は、可逆的な回転機械３、典型的に
は、ルーツ機械（Roots machine）または多重ローブロ
ータ機械（multi-lobed rotor machine）に永続的（per
manently）に接続されたリターン（return）１を有する
垂直な一般形態の吸着器１を本質的に備える。
施の形態を説明する。図１は、上記文献ＥＰ−Ａ−０７
４３０８７に記載されているいわゆるＶＳＡ型の吸着に
よるガス分離装置を示すものである。例示のための態様
において、当該装置は、可逆的な回転機械３、典型的に
は、ルーツ機械（Roots machine）または多重ローブロ
ータ機械（multi-lobed rotor machine）に永続的（per
manently）に接続されたリターン（return）１を有する
垂直な一般形態の吸着器１を本質的に備える。
【０００９】吸着器１は、サイクル容器６と弁５を介し
て、使用者回路に接続され得る出口１０を有する生産ガ
ス容器９の入口８と弁７を介して、選択的に連通する出
口４を有する。
て、使用者回路に接続され得る出口１０を有する生産ガ
ス容器９の入口８と弁７を介して、選択的に連通する出
口４を有する。
【００１０】次に図２を参照して、本発明の方法を説明
する。図２は、本発明の方法を説明する図であって、図
２（ａ）は、本発明のサイクルを説明するグラフ図であ
り、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すサイクルの各相中
の回転機械の回転速度の変化を示す、図２（ａ）と関係
付けられるグラフ図である。
する。図２は、本発明の方法を説明する図であって、図
２（ａ）は、本発明のサイクルを説明するグラフ図であ
り、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すサイクルの各相中
の回転機械の回転速度の変化を示す、図２（ａ）と関係
付けられるグラフ図である。
【００１１】図２（ａ）に示すように、図１の装置は、
以下の連続工程： ａ）（ｔ0 −ｔ1 ）：出口４を通してガスを抽出するこ
となく、圧縮機として動作している機械３により圧縮さ
れたガス混合物を入口２に（並流で）供給することによ
る純（pure）再加圧工程（弁５と７は閉じている）； ｂ）（ｔ1 −ｔ3 ）：サイクルの高圧への生産相。ここ
では、分離すべきガス混合物は、並流で吸着器中に導入
され続け、吸着器中に保持されなかったガスフラクショ
ンは、出口４を通して抽出され、容器９へ遅れられ、弁
７は開放している； ｃ＋ｄ）（ｔ3 −ｔ5 ）：初期減圧工程。ここでは、吸
着器の上部にあるガスは出口４を通して並流で抽出さ
れ、容器６に送られ、弁５は開放している（弁７は閉じ
ている）； ｅ）（ｔ5 −ｔ7 ）：入口２を介しての純向流減圧工
程。回転機械３はポンプとして動作される（弁５と７は
閉じている）； ｆ）（ｔ7 −ｔ9 ）：向流排出の先の工程ｅ）から続行
される溶出工程。容器６から取り出されたガスによる向
流的な吸着器の余剰のフラッシングによる。弁５は開放
している； ｇ）（ｔ9 −ｔ12）：容器９から取り出された生産ガス
の出口４を介しての向流的適用による初期再加圧工程。
弁７は開放している：を含むサイクルを用いて採用され
る。
以下の連続工程： ａ）（ｔ0 −ｔ1 ）：出口４を通してガスを抽出するこ
となく、圧縮機として動作している機械３により圧縮さ
れたガス混合物を入口２に（並流で）供給することによ
る純（pure）再加圧工程（弁５と７は閉じている）； ｂ）（ｔ1 −ｔ3 ）：サイクルの高圧への生産相。ここ
では、分離すべきガス混合物は、並流で吸着器中に導入
され続け、吸着器中に保持されなかったガスフラクショ
ンは、出口４を通して抽出され、容器９へ遅れられ、弁
７は開放している； ｃ＋ｄ）（ｔ3 −ｔ5 ）：初期減圧工程。ここでは、吸
着器の上部にあるガスは出口４を通して並流で抽出さ
れ、容器６に送られ、弁５は開放している（弁７は閉じ
ている）； ｅ）（ｔ5 −ｔ7 ）：入口２を介しての純向流減圧工
程。回転機械３はポンプとして動作される（弁５と７は
閉じている）； ｆ）（ｔ7 −ｔ9 ）：向流排出の先の工程ｅ）から続行
される溶出工程。容器６から取り出されたガスによる向
流的な吸着器の余剰のフラッシングによる。弁５は開放
している； ｇ）（ｔ9 −ｔ12）：容器９から取り出された生産ガス
の出口４を介しての向流的適用による初期再加圧工程。
弁７は開放している：を含むサイクルを用いて採用され
る。
【００１２】本発明の１つの側面によれば、図２（ｂ）
に見られるように、圧縮機として操作されている回転機
械の速度は、工程ａ）中および工程ｂ）の最初のほぼ半
分にわたって一定である（公称速度＋Ｒｎ）。
に見られるように、圧縮機として操作されている回転機
械の速度は、工程ａ）中および工程ｂ）の最初のほぼ半
分にわたって一定である（公称速度＋Ｒｎ）。
【００１３】ｔ1 とｔ3 との間の時間ｔ2 において、回
転機械は、駆動を停止され、その回転速度は、時間ｔ3
とｔ5 との間の時間ｔ4 まで、すなわち当該速度がゼロ
になる初期再加圧工程中、減少する。時間ｔ4 におい
て、停止していた回転機械は、他の方向に駆動され、ポ
ンプとして動作する。従って、その回転速度は時間ｔ5
に続く時間ｔ6 まで、すなわち純減圧相ｅ）の開始時に
おけるまで、増加する。この時間ｔ5 から時間ｔ8 ま
で、他方時間ｔ7 とｔ9 との間で、すなわち溶出工程
ｆ）の最初の部分の後、それは一定に保たれる（公称速
度−Ｒｎ）。
転機械は、駆動を停止され、その回転速度は、時間ｔ3
とｔ5 との間の時間ｔ4 まで、すなわち当該速度がゼロ
になる初期再加圧工程中、減少する。時間ｔ4 におい
て、停止していた回転機械は、他の方向に駆動され、ポ
ンプとして動作する。従って、その回転速度は時間ｔ5
に続く時間ｔ6 まで、すなわち純減圧相ｅ）の開始時に
おけるまで、増加する。この時間ｔ5 から時間ｔ8 ま
で、他方時間ｔ7 とｔ9 との間で、すなわち溶出工程
ｆ）の最初の部分の後、それは一定に保たれる（公称速
度−Ｒｎ）。
【００１４】時間ｔ8 において、回転機械は、駆動を停
止され、その回転速度は、時間ｔ9とｔ12との間の時間
ｔ10おいて、すなわち、第１の再圧縮工程の最初の部分
中に、０に減少する。
止され、その回転速度は、時間ｔ9とｔ12との間の時間
ｔ10おいて、すなわち、第１の再圧縮工程の最初の部分
中に、０に減少する。
【００１５】時間ｔ10において、回転機械は、再び圧縮
機として動作するために、他の方向に駆動開始され、そ
の速度は、公称速度Ｒｎに達するまで迅速に増加し、な
お間隔ｔ9 〜ｔ12内にある時間ｔ11において、その後回
転機械の回転速度は、上に見たように、時間ｔ2 まで維
持される。
機として動作するために、他の方向に駆動開始され、そ
の速度は、公称速度Ｒｎに達するまで迅速に増加し、な
お間隔ｔ9 〜ｔ12内にある時間ｔ11において、その後回
転機械の回転速度は、上に見たように、時間ｔ2 まで維
持される。
【００１６】図２（ａ）からわかるように、この回転機
械の駆動、弛緩、および再駆動は、第１の減圧工程ｃ＋
ｄ）が、維持されなかったガスフラクションのサイクル
容器６への並流抽出と同時に、分離すべきガス混合物が
時間ｔ4 でゼロまで減少する流量をもって並流的に導入
されるところの第１のサブ工程ｃ）（ｔ3 −ｔ4 ）と、
並流抽出と同時に、かつ回転機械がポンプとして回転を
開始した状態で、時間ｔ5 まで漸進的に増加する向流抽
出が生じるところの第２のサブ工程ｄ）（ｔ4 −ｔ5 ）
とに分割され、その後弁５は時間ｔ7 まで閉じられる。
械の駆動、弛緩、および再駆動は、第１の減圧工程ｃ＋
ｄ）が、維持されなかったガスフラクションのサイクル
容器６への並流抽出と同時に、分離すべきガス混合物が
時間ｔ4 でゼロまで減少する流量をもって並流的に導入
されるところの第１のサブ工程ｃ）（ｔ3 −ｔ4 ）と、
並流抽出と同時に、かつ回転機械がポンプとして回転を
開始した状態で、時間ｔ5 まで漸進的に増加する向流抽
出が生じるところの第２のサブ工程ｄ）（ｔ4 −ｔ5 ）
とに分割され、その後弁５は時間ｔ7 まで閉じられる。
【００１７】同様に、第１の再加圧工程ｇ−ｈ）（ｔ9
−ｔ12）は、容器９から取り出された生産ガスの向流的
導入と同時に、向流的排出が、時間ｔ10でゼロに減少す
る流量をもって生じる第１のサブ工程ｇ）（ｔ9 −
ｔ10）に分割され、時間ｔ10において、回転機械が反転
され、圧縮機として動作開始して、２つの端部を介し
て、容器９から取り出された生産ガスの向流適用および
分離すべきガス混合物の並流適用による第２のサブ工程
に、再加圧が、時間ｔ2 まで圧縮機として動作する回転
機械のフルスピード操作まで継続する。
−ｔ12）は、容器９から取り出された生産ガスの向流的
導入と同時に、向流的排出が、時間ｔ10でゼロに減少す
る流量をもって生じる第１のサブ工程ｇ）（ｔ9 −
ｔ10）に分割され、時間ｔ10において、回転機械が反転
され、圧縮機として動作開始して、２つの端部を介し
て、容器９から取り出された生産ガスの向流適用および
分離すべきガス混合物の並流適用による第２のサブ工程
に、再加圧が、時間ｔ2 まで圧縮機として動作する回転
機械のフルスピード操作まで継続する。
【００１８】本発明は、ゼオライトタイプの吸着剤上で
空気から中程度の純度の酸素を生産するために特に有用
である。図２（ａ）に示すサイクルは、サイクルの高圧
が１．５×１０5 Ｐａを超えず、サイクルの低圧が０．
５×１０5 を超えず、９０秒未満、典型的には、７０な
いし８０秒のオーダーの時間続行されるサイクルに典型
的に対応する。
空気から中程度の純度の酸素を生産するために特に有用
である。図２（ａ）に示すサイクルは、サイクルの高圧
が１．５×１０5 Ｐａを超えず、サイクルの低圧が０．
５×１０5 を超えず、９０秒未満、典型的には、７０な
いし８０秒のオーダーの時間続行されるサイクルに典型
的に対応する。
【図１】本発明の方法を実施するための吸着装置の概略
図。
図。
【図２】本発明の方法を説明するグラフ図。
１…吸着器 ２…吸着器の入口 ３…回転機械 ４…吸着器の出口 ５，７…弁 ６…サイクル容器 ８…生産ガス容器の入口 ９…生産ガス容器 １０…生産ガス容器の出口
Claims (14)
- 【請求項１】 回転機械に接続し得る入口並びに生産ガ
ス容器およびサイクル容器に接続し得る出口を有する少
なくとも１つの吸着器を備える吸着装置において圧力ス
ウィング吸着によりガス混合物を分離するための方法で
あって、生産相、再生相および再加圧相をサイクル中に
順次備え、該再生相が、ガスが該吸着器から並流的に抽
出されて該サイクル容器（６）に送られるところの初期
減圧工程（ｃ〜ｄ）であって、分離すべきガス混合物が
同時に並流的に該吸着器へ送られる第１のサブ工程
（ｃ）を備える初期減圧工程を具備することを特徴とす
る混合ガスの分離方法。 - 【請求項２】 該初期減圧工程（ｃ〜ｄ）が、ガスが同
時に向流的に該吸着器から抽出されるところの第２のサ
ブ工程（ｄ）を備えることを特徴とする請求項１記載の
方法。 - 【請求項３】 該第１のサブ工程（ｃ）と該第２のサブ
工程（ｄ）との間の遷移が、該回転機械（３）の回転方
向の逆転に対応することを特徴とする請求項１または２
記載の方法。 - 【請求項４】 該再加圧相が、該容器の１つから取り出
されたガスの部分により向流的に該吸着器を再加圧する
初期工程（ｇ〜ｈ）であって、ガスが同時に向流的に該
吸着器から抽出される第１のサブ工程（ｇ）を含む初期
工程を具備することを特徴とする請求項１ないし３のい
ずれか１項記載の方法。 - 【請求項５】 初期再加圧工程（ｇ〜ｈ）が、分離すべ
きガス混合物が同時に並流的に該吸着器へ送られる第２
のサブ工程（ｈ）を備えることを特徴とする請求項４記
載の方法。 - 【請求項６】 該第１の再加圧サブ工程（ｇ）と該第２
の再加圧サブ工程（ｈ）との間の遷移が、該回転機械
（３）の回転方向の逆転に対応する請求項４または５記
載の方法。 - 【請求項７】 該初期再加圧工程（ｇ〜ｈ）の少なくと
も該第２のサブ工程（ｈ）中に、並流再加圧ガスを該生
産ガス容器（９）から取り出すことを特徴とする請求項
４ないし６のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項８】 該再生相が、該サイクル容器（６）から
取り出されたガスにより溶出する最終工程（ｆ）を含む
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項記載
の方法。 - 【請求項９】 該再生相が、該吸着器の純向流的減圧の
中間工程（ｅ）をさらに含むことを特徴とする請求項８
記載の方法。 - 【請求項１０】 該回転機械の速度が、該中間減圧工程
（ｅ）の大半にわたって、かつ溶出工程（ｆ）の開始に
わたって、実質的に一定であることを特徴とする請求項
８または９記載の方法。 - 【請求項１１】 該再加圧相が、分離すべきガス混合物
の部分による純並流的再加圧の工程（ａ）を含むことを
特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項記載の方
法。 - 【請求項１２】 該回転機械の速度が、該純再加圧工程
（ａ）中および該生産工程（ｂ）の最初の部分中に実質
的に一定であることを特徴とする請求項１１記載の方
法。 - 【請求項１３】 該サイクルの期間（ｔ0 −ｔ12）が、
９０秒未満であることを特徴とする請求項１ないし１２
のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項１４】 空気から酸素を生産するための、請求
項１ないし１３のいずれか１項記載の方法。
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