JPH1190156A - 圧力スイング吸着により気体混合物を分離するための装置および方法 - Google Patents

圧力スイング吸着により気体混合物を分離するための装置および方法

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JPH1190156A
JPH1190156A JP10159694A JP15969498A JPH1190156A JP H1190156 A JPH1190156 A JP H1190156A JP 10159694 A JP10159694 A JP 10159694A JP 15969498 A JP15969498 A JP 15969498A JP H1190156 A JPH1190156 A JP H1190156A
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クリスチアン・モネロー
Deriibu Natarii
ナタリー・デリーブ
Putei Pieeru
ピエール・プティ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】圧力スイング吸着（ＰＳＡ）により気体混合物
を分離するための装置および方法を提供すること。 【解決手段】圧力スイング吸着（ＰＳＡ）による気体混
合物の分離のための装置は、サイクルの間に吸着装置か
ら抽出され、それに再導入される気体を一時的に貯蔵す
るために、少なくとも１つの吸着装置Ａと吸着装置に選
択的に接続されうる第１の容器Ｔとを含み、その容器Ｔ
は固定された自由内部体積Ｖ、２５≦ｈ3／Ｖ≦１５０
の関係を有する高さｈの垂直主方向を有し、気体画分は
その低部で容器Ｔを出入し、３００秒を超えない時間の
間そこにとどまる。特に酸素または水素の製造のために
適用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、サイクルの間に吸
着装置から抽出され、それに再導入される気体画分を一
時的に貯蔵するために、少なくとも１つの吸着装置およ
び少なくとも第１のラインを経由して該吸着装置に選択
的に接続されうる第１の容器を具備するタイプの圧力ス
イング吸着（ＰＳＡ）により気体混合物を分離するため
の装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】複合気体混合物の分離のために用いられ
る多数のＰＳＡサイクルは、減圧工程の間に吸着装置か
ら抽出される初期気体流のもっとも吸着され得ない成分
について富化された気体画分を用いた溶出工程および／
または再圧縮工程を包含する。
【０００３】例えば水素の製造については刊行物ＵＳ−
Ａ−４，５１２，７７９において、または酸素の製造に
ついては刊行物ＥＰ−Ａ−０，７４３，０８７において
例が見出され、両方は本出願人の名義である。溶出およ
び／または再圧縮のために用いられる気体画分が、上記
の減圧工程の間にもっとも吸着され得ない成分について
漸進的により富化されなくなっていく組成をもって作り
出されるため、この画分を容器中に貯蔵することが有利
であり、その時に向上した純度で、後に前記気体画分を
吸着装置に再注入するために、対応する組成勾配を維持
するように製造することが可能である。縦方向分離容器
の例は、例えば、上記の刊行物ＵＳ−Ａ−４，５１２，
７７９、ＥＰ−Ａ−０，５１３，７４６（トーヨー）ま
たはＵＳ−Ａ−５，５６５，０１８（プラクスエア（Ｐ
ｒａｘａｉｒ））において記載されている。これらの刊
行物は、工業的規模では用いられえない内部の裏打ちお
よび／または寸法を有する入り組んでいるかまたは高価
な容器構造を記述する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、製造
する上で単純で、強固かつ廉価である配置において、上
記段落における刊行物において記述される容器構造につ
いて得られる性能に少なくとも等価の向上した性能を得
ることを可能とする分離装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的のために、本発
明の１つの特徴によれば、第１の容器は、固定された自
由内部体積（Ｖ）および垂直主方向および２５≦ｈ3 ／
Ｖ≦１５０である高さ（ｈ）を有し、第１のラインは容
器の低部に連通する。
【０００６】本発明のより特殊な特徴によれば、第１の
容器は円筒形であり、４．５≦ｈ／ｄ≦１０である直径
（ｄ）を有する。
【０００７】本発明はまた、第１の容器における気体画
分の貯蔵時間が３００秒を超えず、典型的には２００秒
未満である、順番に、製造相、再生／溶出相および再圧
縮相を包含するタイプの装置を用いるＰＳＡ分離プロセ
スに関する。
【０００８】本発明の他の特徴および利点は、例示の目
的で与えられるがしかしいかなる限定も含意しない、続
く態様の記載から、および添付された図面を参照して明
らかになるであろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】図面に関連する続く記載におい
て、同一または同様の要素は、適切に表示された同じ参
照番号により認定される。
【００１０】図１は、上記の刊行物ＥＰ−Ａ−０，７４
３，０８７において記載されるタイプの空気から酸素を
製造するためのＰＳＡ分離装置を示し、本質的に単一の
吸着装置Ａ、吸着装置Ａの出口１にそれぞれ接続されう
る製造気体容器Ｐおよびサイクル容器Ｔを具備し、吸着
装置Ａの入口２は、刊行物ＵＳ−Ａ−４，５６１，８６
５において記載されるようにバイパスバルブによるかま
たは上記ＥＰ−Ａ−０，７４３，０８７において記載さ
れるように可逆的回転機械により圧縮／吸入ユニットに
接続される。サイクル容器Ｔは分割されていない単一の
内部体積を規定し、および典型的にその低部末端に、そ
れを経由して容器が、遮断バルブ４を含むライン３によ
り吸着装置の出口１に接続される単一のアクセスポート
１１を有する。製造気体容器Ｐは、ユーザーの回路に接
続されうる出口ポート５およびバルブ８を含むライン７
を経由して吸着装置Ａの出口１に接続される入口ポート
６を有する。
【００１１】本発明の１つの側面によれば、容器Ｔは高
さｈを有する垂直主方向を有し、後者の低部末端で容器
Ｔに接続するライン３を有する。典型的に、図において
示されるように、容器Ｔは直径ｄを有する円筒形状をし
ている。本発明によれば、容器Ｔは固定された内部体積
Ｖを規定し、それはほとんどの部分についてフリーであ
り、有利には、完全にフリーである、すなわち、隔壁、
裏打ちまたは内部の粒状物質がない。高さｈは２５≦ｈ
3 ／Ｖ≦１５０、有利には２５≦ｈ3 ／ｄ≦１２０、お
よびこのましくは３５≦ｈ3 ／Ｖ≦１００のような内部
体積Ｖとの相互関係を持つ。円筒形の容器Ｔについて
は、これらの寸法は、第１の近似については、４．５な
いし１０、有利には５ないし８の比ｈ／ｄとなる。
【００１２】このタイプの配置については、容器Ｔにお
ける分離効果は自然に得られる。すなわち、それぞれの
場合において、容器Ｔの一定の閉じた体積Ｖに底部を通
して導入される気体は、それにすでに含まれる気体に断
熱型圧縮を経過させ、加熱させる。したがって、温度が
底から上方に高くなっていくようにして温度勾配が作り
出され、最も高く、したがって最も軽い気体が上方部分
において見出されるようにして、このことは容器に含ま
れる気体の体積を安定化する。気体の密度についての温
度のこの効果は、逆の意味において存在しうる気体画分
の組成における相対的に限定された変化の効果よりも実
質的により顕著である。排出の間に、容器Ｔに残ってい
る気体が逆断熱的減圧を経て、最初の温度に回帰するこ
とが注意されるであろう。
【００１３】内的および外的熱交換および気体の体積の
範囲での拡散を最小化するように、容器における貯蔵時
間が短くなるとき、分離効果は相応に強くなる。本発明
の１つの側面によれば、容器Ｔにおける気体画分の貯蔵
時間は３００秒を超えるべきではなく、有利には２００
秒未満であり、典型的には１８０秒未満である。
【００１４】変形として、容器Ｔの低部は、有利には、
ポート１１を有するラインにおいて、横断穿孔シートま
たは横断穿孔プレート９を含み、場合に応じて、中央領
域と周辺領域との間で異なる、穿孔のついている部分を
有する。
【００１５】図１における装置は典型的に、製造相、そ
れに続く再生／溶出相、それに続く再加圧相を含むサイ
クルを通じて用いられ、その直後に、増加する圧力によ
る新たな製造相が存在する。
【００１６】製造相の間に、バルブ４は閉じられ、吸着
装置Ａを通過する気体混合物の最も少なく吸着され得る
画分は製造気体容器Ｐに入り込み通過する。
【００１７】製造相の終わりにおいて、少なくとも並流
において吸着装置Ａを減圧する相のためにバルブ８は閉
じられ、バルブ４は開放され、吸着装置Ａの上方部分に
おける加圧された気体画分は容器Ｔの低部に入る。
【００１８】この初期減圧相に続いて、バルブ４は閉じ
られ、吸着装置の入口２はサイクルの低圧への向流減圧
の相のために排気され、それは、容器Ｔから出ていく気
体を用いるサイクルの低圧での溶出の最終相を含み得、
ついでバルブ４は開放される（そしてバルブ８は閉じら
れたままである）。
【００１９】再圧縮相は容器Ｔからの気体を用いる初期
再加圧工程を含み、例えば、容器Ｐからの製造気体を用
いる中間再加圧工程に続く。
【００２０】図２は水素の製造のために適切であるＰＳ
Ａ装置を表し、少なくとも３つの吸着装置Ａ、Ｂ、Ｃを
含み、その出口は容器ＴおよびＰに個別に接続すること
ができ、その入口は、気体混合物を供給するためのライ
ン１０および脱着された気体画分を抽出するためのライ
ン１１に個別に接続されうる。
【００２１】図２における態様において、容器Ｔは、さ
まざまな吸着装置の溶出工程についてのみ用いられる。
【００２２】本発明は特定の態様を参照して記載されて
きたが、それは、それによりいかなる意味においても限
定されるものでなく、対照的に、当業者から発するであ
ろう改変および変形を受け入れうる。特に、その装置
は、共通の第１の容器Ｔおよび共通の第２の容器Ｐを共
有する２つの吸着装置を含みうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による単一の吸着装置のＰＳＡ装置の模
式図である。
【図２】本発明による多数の吸着装置のＰＳＡ装置の模
式図である。
【符号の説明】
１…吸着装置の出口 ２…吸着装置の入口 ３，７，１０，１１…ライン ４，８…バルブ ５…製造気体容器の出口ポート ６…製造気体容器の入口ポート ９…シートまたはプレート Ａ…吸着装置 Ｐ…製造気体容器 Ｔ…サイクル容器 ｈ…サイクル容器Ｔの高さ ｄ…サイクル容器Ｔの直径
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ナタリー・デリーブ フランス国、75010 パリ、リュ・ボ−ル ペ−ル 22 (72)発明者 ピエール・プティ フランス国、91370 ベリエール − ル − ビュイッソン、リュ・ダーンブラ− ンビリエル 13

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧力スイング吸着により気体混合物を分
    離するための装置であって、サイクルの間に吸着装置か
    ら抽出され、それに再導入される気体画分を一時的に貯
    蔵するために、少なくとも１つの吸着装置と、少なくと
    も第１のラインを経由して吸着装置に選択的に接続され
    うる少なくとも第１の容器とを具備し、第１の容器は固
    定された自由内部体積（Ｖ）および２５≦ｈ3 ／Ｖ≦１
    ５０である高さ（ｈ）を有する垂直主方向を有し、第１
    のラインは第１の容器の低部に連通することを特徴とす
    る圧力スイング吸着により気体混合物を分離するための
    装置。
  2. 【請求項２】 第１の容器が円筒形であり、４．５≦ｈ
    ／ｄ≦１０の直径（ｄ）を有することを特徴とする請求
    項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 第１の容器が単一のアクセスポートを有
    することを特徴とする請求項１または請求項２記載の装
    置。
  4. 【請求項４】 製造気体画分を少なくとも一時的に貯蔵
    するために、少なくとも第２のラインを経由して、吸着
    装置に選択的に接続されうる第２の容器を具備すること
    を特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の装
    置。
  5. 【請求項５】 第１の容器における気体画分の貯蔵時間
    が３００秒を超えず、順番に、製造相、再生／溶出相お
    よび再圧縮相を包含する請求項１ないし４のいずれか１
    項記載の装置を用いるＰＳＡ分離方法。
  6. 【請求項６】 第１の容器における気体画分の貯蔵時間
    が２００秒を超えない請求項５記載の方法。
  7. 【請求項７】 再生相が少なくとも１つの初期減圧工程
    を含み、その間に吸着装置を離れる気体画分が第１の容
    器に送られる請求項５または請求項６記載の方法。
  8. 【請求項８】 再生相が最終溶出工程を含み、その間に
    第１の容器中の気体画分が向流において吸着装置に送ら
    れる請求項５ないし７のいずれか１項記載の方法。
  9. 【請求項９】 再加圧相が初期再加圧工程を含み、その
    間に第１の容器中の気体画分が吸着装置に送られる請求
    項５ないし８のいずれか１項記載の方法。
  10. 【請求項１０】 水素を含む気体混合物から水素を製造
    するための請求項５ないし８のいずれか１項記載の方
    法。
  11. 【請求項１１】 空気から酸素を製造するための請求項
    ５ないし８のいずれか１項記載の方法。
JP10159694A 1997-06-09 1998-06-08 圧力スイング吸着により気体混合物を分離するための装置および方法 Pending JPH1190156A (ja)

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