JPS59147620A - 圧力スイング吸着系の為の新しい再加圧法 - Google Patents

圧力スイング吸着系の為の新しい再加圧法

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JPS59147620A
JPS59147620A JP58019857A JP1985783A JPS59147620A JP S59147620 A JPS59147620 A JP S59147620A JP 58019857 A JP58019857 A JP 58019857A JP 1985783 A JP1985783 A JP 1985783A JP S59147620 A JPS59147620 A JP S59147620A
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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】 発明の背景 本発明はカス混合物の一成分について容計で90係〜9
9%且つそれ以上のカスの流れを大量に得る為の方法に
関する。/l!l:発明は炭素分−子ふるいを用いる圧
カスインク吸着基ンこ依り富化されたカスの流れ全供給
する為の吸着工程に関する。
更に詳しくは、本発明は窒素、水素又(cLメタンの即
きカスの安価な且つ大容景のカス源全力え、低7晶系或
は也のj王カスインク吸着系ノイつれよりも少ない作動
の為のエネルキー士必要とし、51箇且つ曲(Cびけケ
取らない品質のカスを供、給する為の方法((関する。
この中に月]いられているμ口く、カス混合物という用
語は空気と、分子の大きさの異る少なくとも二つの成分
より主として成る他のカス混合物を言う。富化されたカ
スという用1@(/i2つの塔の吸着ソーラ(直列に連
結されている)を通って該混合カスを通過させた後に比
較的吸着されないカス混合物のその成分より成るカスを
言う。、→いカス(リーンカス)という粗相ば2塔の成
層ゾーンの中の1塔のみを通過したガスで、望寸しくな
い成分の分率が通し7始めのカス混合物中のそれよりも
少ないが、望寸しい便品カスのそれよりも多いカスを−
4,1つ。
カス混合j吻は圧カスインク吸着を用いて、以下に吸/
1.i圧力と占(はれている、高い圧力て、杉混合′吻
の成分中の1っ或(はそれ以上全選択的に・人循−シ’
1.3る。吸着iすの塔を゛通って該混合カスを°通過
させること(で依り分別さ、It或は分離される4、こ
の顕択性柑、吸A1]1す中の、;lll孔寸法分・1
1Jと特別のカスJ戊分の吸拾の為の適当な+1111
孔寸法の+4、!II孔容偵(て1ぺり叉配さ、rする
。このようにat孔寸法よりも小さいか或は等しい運動
径を41つカスの分子は吸着l′i)]Kt呆持或(d
吸着さ、れる。−力より大きい1革のカス分子(d形塔
金(1u過する。人j祭に該吸着剤は、該成分の分子径
VC従って該カス全ふるいに分ける。該カス混合物は又
、吸着剤の細孔系の中てのそれ等の成分の異った拡散率
のゆえに分別される。′該カスが該吸着剤の塔を通って
移動するに従って細孔泪、カス分子て光ださn′6oカ
ラムクロマトクラフィー系に於ける固体吸着賀1]を通
って移動する数体吸着の前1n1(フロント)に類似の
、塔全通って移動する成層の1iJtri(フロント)
全想像することか出来る。ある時]i41後には、該塔
から出てrゴくカス(d吸)、いSllに入るカスと本
質的に同一:I:11成である。之(d゛ゝ破過″点と
して9a+られている。この波過点のrsJのある時間
に該塔はilN生されね(はならぬ。
■1沢された成分をそれから吸危−するようJイ昆合1
勿を処理した陵に該、各全通る該カス混合物の苑′11
. (、伎中1新され、該成層)11jは真゛空か、又
は一般に該カス、I丘合物により取られる流れの反×1
方向にノ答を通って、低圧で該循製カスの一部ヲJ戎す
パージカスの(准れを通過さぜることのいづれかに依り
該成層された成分全パージすることによって再使用の/
冒で7.Q生さ凡る。
圧カスインク吸着は一力の塔か再生されている間に、他
方の塔か製品カスを・製造する吸ノ、ヘー状態にあるよ
うに通常少なくとも吸着剤の2塔を含む。このように該
塔の1E7Jをサイクルすることに依り製品カスは連続
的に得られる。
吸z+1.iソーンと1.゛う用語はこの中で用いられ
ているθ11<、2つの吸ノ音塔の連続的な配列を言う
。IIJち吸ノ計の、j、iI、カスid6ヌソーンの
材シーJ苔の人[」か1−)入り、該ゾーンを構成する
第二塔の出に1f A=i−て該ゾーンから出る。2つ
のこの様なゾーンτ用いるdy: (/((rl、之等
のソーン間全サイクルすることに依り製品カスは連続的
に1ぺ1ら]Uる。
1及Zj)i力をi−’tつ、ケイ(、+gL) ’!
(j、のもの又は炭素ケ用い、1土つ吸7音とj況76
1の団に【晶度又(は圧力の変化: ;j”J月]する
吸看]二・1(aを利用する酸素♂:・1化孕気の回収
は良く知られている。列えば5eparation 5
cience 1.1441(1976)のナンテづと
ウォーカー著ゝ’5Aセオライトと炭素分子ふるいを用
いる酸素と墾素の分離″を見よ。
1+すえr↓セオライトのy日きめる4車のケイ改j篇
は1攻素ど・4素の混合カスから望素全好んで吸着する
ことに対して効果的である。それ故セオライトケ光殖し
た塔を辿って空気を導くことに依り、最初に流出するガ
スは効果的に酸素含有量ヲ富化される。しかしながらセ
オライトの再生はエネルギーと装置に関してイ[1尚の
費用を会友とする。例えは、米国特許第3、164.’
 454号でウィルソンはセオライトを用いる空気から
の酸素の分:’illを述へている。
空気から富化された窒素の製造の為の炭素分子ふるいの
利用はよく知られた工・;イである191]えは、ヘエ
スタータルj/rc依る米国特許第2、556.859
号とミュンツナーJ↓の他に依る米国特許第3.960
.522号を児よ4.之等のふるいは酸素のよ運動径に
匹敵する大きさを持ったij’:II孔前造を有する。
之等を圧カスインク吸着系1で用いるときには之等の、
S−るい(はカス混合物から酸素を選択的(・て吸清し
、その他の成分か通過すること全許容する。
4塔の圧カスインク吸沼ユニット・・1炭l浚カス、水
そして軽質の脂肪族炭化水素と水素とのぴ6合物からの
水素カスの分離、に首尾よく用いら〕1てす/コ。′ρ
1]えば米b」特許a 3,430..4.18dに於
けるワクナーの記述を兄よ。
LiEカスイング吸着による他の二成分カス混合物の分
別も又良く知られている。例えはセオライト13×を用
いる水イ・8と一酸化炭素との/i、、l、 、R!吻
から一段化炭素の分別、そして木炭、アルミナ又はシリ
カ金柑いる人込料カス混合物と炭FWカスとのijZ合
′吻刀・ら炭層ノフスの分別は良く知られている。シモ
ネットによる米国時1i′1第3.884.661号を
兄よ。
アルコンと酸素又rJ、ヘリウムとメタンの二成分カス
混合物(′J、圧カスインク吸着工程に於け・S部分計
)父比さ、れたノ大索の・吸沼−削によって分2111
されf’c。ドイツ公+、ia 第2.045.200
8ケ児よ、。
現在の炭;(・8分子ふるいの技術に於ける代表的な問
題(d、・4ぐ品カスの低い収率、要求される分子ふる
いの大量とエネルギーの能率の上がらない内生方法を含
む。
発明の開示 本発明は3バール(約3059火)乃至8.0バール(
約8.158 i))の範囲内から選択された圧力で、
この中で吸着ゾーンと呼はれている直列に配列された分
子ふるい炭素を含む2基金通して混合カスを分別し、そ
の後炭素基の隙間にある残留カスと1吸着されたカスの
一部全回itに通気することに依り吸着ゾーンの圧力全
大気のレベル迄減圧し、70トール(70+nm Hg
 )乃至250トール(250mm f(g )の範囲
の真空に依り該吸尤ゾーンの炭素の塔?再生し、第二の
直クリに連結された2塔の吸着ゾーンの第二の炭素の塔
の人口を通して単独に該カス混合物全供給する11月、
芸第二の吸着ゾーンの第二炭素基から出るカス(又薄い
カスとして言及される)をその人口に導くことに依り該
吸着ゾーンの圧力全吸着圧力の約40%乃至90%迄部
分的に戻し、核薄いカスの流れを止め、そして更(で射
1.j?1品質ノカスを該ゾーンの出口端に導くことに
より該吸ノ1イ圧力を完全に仄し、それから第二リーン
(・第一リーンと同様に扱い訃つ逆の場合・も同・成シ
(扱うシ・−ケンスを縁り区す〕5の4塔の圧υスイン
ク吸ノ市二「1呈にf′A1する。
実施1;iJによる1悦明 シーケンスの段階より成る粘化されたカスを発生する為
の吸ノL旨し−t゛かLJえしれる1、そして−どのシ
ーケンスの段階(C1,30バール(約3059本)ノ
′J至80バール(約8158ν)の範囲からI(択さ
れ/こ圧力に於て、直列に連鯖さ?i/(−、炭、)・
7分子ふるいの第一・と第二の塔を、−11つ躬−の1
吸7行ソーンを通ってカス混合物を通過させ、itJ+
化カス3℃り1−刀メイ!シ、1妓過に先立つ′C1’
l’J i’l己う15−1及71゛)リーンの前記第
−咄を切り・・;11シ、ぞのノ、−、ニアi二14亥
第−吸4ソーンの第二塔を・川って、笈カス(五合物乞
通ユ向させ、それl(より、(i・いカス(リーンカス
)を−裂、青しばつt箱記第−吸71゛1ソーンの1)
jj fje第二塔から、直列に連結きれ2i−炭7)
5分子ふるいの躬−と4二の塔金持つ尤二1敗ノl′l
ゾーンの人口雉;に前記I専いカスを通過させ、そ扛に
まり該強心圧力の40ヂ乃至90係の範囲で前記第一]
、吸ノ凸ソゾーt LIS分的に加圧し、その後t、c
 1.れ・、りいカスの元凡6:占・止し、且つ、核ゾ
ーンの出[二[ψlnlを通って・1・;1品、111
度の富化されプこカス(一般的11こ、しかし5す)出
画でなく、製品カス溜めから)を導入づ゛ることi、r
(”、衣り該−)二;及フiに1ソーンケ4該1ノ・り
心と1−7力まで更に加干し、該第−;吸ノtaゾーン
の1)11記謁−稲を大気圧寸て1.1気し、該第−吸
着リーンの第二搭倉向lidに、IM′ス℃じ、3、ソ
ーンレに於ける予り西気された第一塔ω内水にバージす
る/)(/こ、庁]ij己)jl気カ スケ [史月]
 し、  7 0 1− −一ノし (70+:+11
□ト1g )乃至250トール(250+11?tIH
g )の範囲て該リーンの人口端に適itlさ仙るジξ
生のty、:it+Cより該第−・J及着ゾーンの・食
)本舎円生−ジーる1田、富化されたカス■生1乍する
ど(で、J力IJ月三された第二吸茄ソーツを1書って
該カス1昆介−1勿を1虫    ・過さぜ、そして−
)1投((該砧jヒ博れン仁カス流1:l lの予め吸
着された(望」れろ゛い)カスか望1しくないレベル′
に’jiJ 、>音すると1司11、j(r℃、己はへ
(々尤\シ゛つ−C該−リ“イクルを棟り返すことより
成る。
不発・!11の分別と円加圧を用いる為の系は1.1ぐ
元・!II i+ζqtY=つて、二成分のカス混合物
を分別しrIIる2つのリーンの1正力スインク1% 
4ユニツ1〜ω7〕<す、公子・1図11’lj ヲg
照することfl(より、史[に良く哩rqイされる。不
−jcすl ?t:好適友施例に関して記述され且つ図
解されているけれとも1+6正と変更か、不発明の楯神
からはずれることなi、l/こ用いられることは理J□
I’f’き、ルるへきて。1りる。191]えは、と)
上気(窒素と酸素)、メタンと炭i役カス又(吐水浩と
−・露化I災素を・含み、しかしぞれK l表定されな
いl)1白1iiなるカス(114合物も/II□1″
、J足させろであろう。
l咳1ツ’ ”;’: 、I i?lll i’こ説明
すると、4つの圧力(rC,耐える塔AとBそしてCと
Dか小されている、。
そしてその各基は仝気からの窒素の分別に適−1″る炭
5も分子ふるいで71肯たさ扛る。一般に、2吟の炭素
分子ふるいは該ふるいの製造の間p(V、’4よ・rさ
ぜられる調節され/こK、(((孔・Fn造を持つ。
この1lil孔4イ′4造は、売った大きさのカスの識
別従って分離を許容する。この二[イー゛1に有用な1
つの炭素ふるいはユントケン其の・油vc M\る米国
特5′(′第4. I 24.、529て、1己述され
るO  −f6ゼに、分子の太ささの差(〆て基ついて
カス混合物の1つ又はそれ以上の成分をふるい分けする
ことが出来る如何なる1敦着E’illもこの上2l−
IJに1吏用され得る。1塔AとB lづ、第一の吸収
リーン(リーン−1)4シi黄成し、−力塔CとDは第
二の吸収リーン(リーン 2)を1”4’)成する。
各リーンは人口端(リーン−1= 塔p、、リーン−2
−塔C)と出口節11(リーン−に」谷B、リーン−2
−塔り、)をイ]゛する。−1圧力に耐える塔VC連結
されている一連の弁は該図に示される一市号と、この一
つの好適な配列で果たされる・機能により足載されゐ、
(a)弁0と1      −丁/こる仝ン01υに弁
(b)弁2.了と11,16−)4二A、BとC,D之
の夫々の人i]空 気弁 (c)弁3と12    −再生用j+−ソーン−1と
2の為のA空ポン プ (d)′jI″4と13 −パージ弁−ソーラ1と2V
′c幻しノ谷の圧力を放出す る (e)弁10と19−吸着ソーラ1と2からの製品流入
弁 (f)弁20,8と17 −逆光崩弁一部分[flj卵
圧の区にソーラ1と2の出口 ☆j1.冒/C,!!l]l−人される製品々質のカス (g)弁9,14.15と −第−1及/゛イソーシの
出口と5、 G、 18    第X”lk4 ソ’ 
 ) (”)人D i!!]の排出(納い)カスの連 ・1;ノ1弁 (11)力゛6と15 −ソーラのバージ1上+18弁
−ソーラの第一の半分を・パ ージする為i/C用いられる 第二の半分からのカス ハウシンクA、B、CとDv″1垂直の位置に示されて
いるが、それ等は運転の方法に対する逆効果なしに水平
又は重旦の立:ろ7に据付けられ得る。
外気は圧縮され、乾燥されぞして弁O又は弁1のいっれ
かを経由して、該系に44人される。外気は吸着に先立
って、・10φ以下の紺λ寸硯1iか好せしいのて;1
句81!1]乙〜(111品度を取り所ξく為に短材1
・1イgをユ由ってそれケ]用過さぜ之)ことにより修
正され得る。そして又it”J器又はスクラバー(・づ
二炭酸カス、亜硫[竣カス又(d窒素酸化物の如き他の
カスを取り:全く為に用いられイ月る。之等の段階(d
該富化さn、クーカスの苑れの純度化改良し、且つ非出
′VC糾粋和、畠′化されたカス(1剰え・は、窒素)
に対するイ土:采茫:かこのような予めの除去■指定下
るときに用いられる。しかしなから2雪は本発明の成功
1〜だ運転にし」シて補助的であり、且つ8頃のもので
(d:在い。
空気は該i吸着圧力に於て、酸素をJバ択的にふるい分
ける為に、弁0と弁2と6又は弁11と15のいづれか
全経由して、ソーラー1又にj、ソーラ−2のいづれか
に入れられる。そして、1ン空気t1.咳孜Arゾーン
を通って押し進めら、Fシる。、出仕された窒素カスは
弁1o又は弁19のいづ、11かω′m* 山して夫々
ソーラー1又(dソーラ−2かL)4J4出される。1
m間的な窒素の流・I士j+−j r”J 、1ij−
〇しIlj、’ Uj−:てit!II足される。そし
て1区籍化され/こカスの1裳素含有I1.j、 jは
、1亥畠化され/こカスのカス溜めの」−流で分析びれ
る。1:Y゛化された′4N素カスのθ;Cれ(寸、そ
の)圧力を・一定(lこ保っ15(lこ、1ヌ・;<4
品カスi(イ1めから1)i水され。1゜一方の吸7.
′冒ノーン〃・小出された不素カスをノし生さ一1L:
ているときに、胆力の吸/7Xj゛ソーンは、ハ゛3又
は弁12針11イ由して飛用さ−れる工′1、空にJ:
り出生′2′8:r%でいる。この」:う1・で:、ソ
ーラ1が1jii放された力’0,2.6と10ケ経由
して、不素カスを製造している間、ソージー2i□J、
(し11放ζ;l’1. 、/こブ1゛12を1粁山し
て、70トール(701+ur+ Ig)乃至250ト
ール(250+n+iHg)の・i・■囲て、j″ノ、
空により内生されている。
吸着ソーラの破過点に到達するT)1」に、該把j化さ
れ/ζ窒索カスの酸素含イ1量か、好脣しくない酸素の
レベル、例え+、f 1係乃−i:tlO%より大きい
レベルに到達し/こことを示すとさく′;Y、弁0,2
.6と10又(」−升0,11.15と19は閉ししれ
る。ソージー1の第一塔(・答ハ)又はソーラ−2の第
一塔(」〈シC)(はこのように切シ1η]fされる。
その(k〕、仝気;・1ブP1と7又−:弁1と16金
、1a:由して夫々ソーラー1の第二塔(塔B)又はソ
ージー2の、忠二袷(塔1) ) LC単独に入れられ
る。この塔かしブト    −出される該へりいカス(
d力’9.14と15又(・引、升18,5と6のいづ
れか■1J1つて、ソーラー2又−′まソージー1の人
口’?:Iij L pjこ人する。このイ(qいカス
は該吸着圧力の40−90幅、好丁しく81.60−7
0%の化17Il迄、四方のソーンケ部分的に加圧する
為に用いっ7する。この段階の陵に、該、、tOいカス
の流れは市められ、そして該部分的に]J11圧された
ソーラ・煉ゾーン−2に対して弁20と17又idソー
ンー]、 K対して弁20と8を経由して、該製品ガス
溜めから、′ふ化された製品窒素カスを導入するととし
こより、該吸着圧力1で更に加圧される。
この時1111の、741、咳第−吸着ソーンの切り離
された第一塔は、弁4又は13を通って通気さ71′し
ることにより、大気圧に仄される。該部分内力11圧(
薄いカス)の段l偕が冗了すれは、該、yil、着ソー
ンの第二塔(即ち塔B又は屹:p)+q弁6又(は冗1
5を11子山して向υm(fこ誠1王される。
そして予ぬjj1気されリリ潮された第−各(即ち嘱・
A又Q寸塔C)v′i該ソーソー第二塔からの残留カス
でパージされる。光分!/Lc力1]圧された、2吸着
ンーン(・ま今、弁Oと弁1115又id’rl’2.
6のいっれがをAイ由して共1’A’S空気を受は入れ
る。そして富化されたカスは71”19又)1弁10を
Iiイ山して放出さ、/lる。−力の吸着ソーラがW素
カス金・lA造し−Cいる。1−jj、1山方の1及A
・1ソーンは弁3又は弁12を経由して、70 トール
(70μsHg )乃至250トール(250mm I
−Ig )の範囲で真空全適用することにより再生され
ている。該第二吸着ソーラがらの富化でれたカスの酸素
含有量が、好寸しく々イL/ ヘル、りUえは約1%乃
至10%よシも大きなレベルに+ITひ到達するときは
、該サイクルは一般にソーラの破過に先立って繭゛二り
返される。
【図面の簡単な説明】
該図はこの中で記述されるカスの分別と置方1]圧工程
に用いることが出来る1つの装置の略図である。 〔主要部分の符号の説明〕 第1吸着ソーン・・・・・A、  B 第2吸着ソーン・・ ・C,D 出 ++M  人 9 カルコレ カーホン コーボレ
ーショ゛ノ苧:;升

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 J 富化されたカス流を製造する為の吸着工程であって
    、そのシーケンスの設配か (a) 30バール(約3.059 k?:f )から
    80バール(1於勺8158¥)」でのΦ巳1111か
    し選択された。A着圧力に7於て、富化されたカス乞製
    造するン5に直列% 1m層1(l;された1大索分子
    ふるいの第一とλ3二の拓−より成ゎ第一の吸着ソーラ
    を通って混合カスを゛通過させること、且つ1)1」2
    富1しカス(は・J(す11J]カスだめに流れること
    、 (b)  破過に先立って1該第−1吸71′’iソー
    ンの1市記第−塔を切り411−こと、その後(C単独
    に前記第一吸着ソーラの第二塔を通って該混合カスケ通
    過さぜること、それにより、偉いカス乞製造し且つ6j
    、f i2吸着圧力の約40%乃至90%の範…」で第
    二吸着ソーラを部分的に加圧する為に、1′r1」記ら
    に一吸着ゾーンの第二塔から、Ij−列に連結された炭
    素分子ふるいの第一と第二の塔より成る前記第二吸着ソ
    ・−ンの人口端にI■]古己f専いカスタJ’101尚
    させること、その後に前記薄いカスの流れ全停止させる
    こと、(C)  富化カスを前記製品カスだめから前記
    第二i吸眉ゾーンの出口ya11に導入すること(C依
    り、[)1]記第二吸、dソーラを1rq記吸着圧力迄
    更に排圧すること、 (d)  該第−吸着ソーラの前記切りuijlされた
    第一塔ケその人口y、i、i K通して大気に山気する
    こと、そして向流1/C「rl」記第−吸ノ市ゾーンの
    原第二」る・を通気すること、それにより、I勇気カス
    を1乍ジ」斗つ該l吸、1,1ソーンのあらかしめ通気
    され、(第一 塔f向充でパージする為jt’c 1)
    i4記辿気カスを1吏用すること、 (e)70トール(70+mn Hg )乃至250ト
    ール(250mm Hg )の面囲内で、別記第−ソー
    ラの人口端に真空定適用することに依りI)IJ記第−
    吸/δゾーンを再生することと同時に、富化されたカス
    を作る為にr)i4配十分加圧された第二吸着ソーラ全
    通って前記カス混合物士通過さぜること、(f)、亥シ
    ーケンスヲ鎮コ返ずこと、即ち前記記二ゾーン全前記記
    −ソーンのり11〈扱い且つiす記第−ゾーンをi、i
    jj記第二ノーンのり11<吸う(1))杓子(e)段
    1竹を5.、ン(り返すこと、より成ること全特徴とす
    る・及、メ1−丁程。 2.1ビ114’l’ ij’ll求の範囲−A1項の
    吸着工程で、その中の形l昆・aカスかイと気で7ちり
    、tELっ該1;ハ化され/こカスかi+4’:l 9
    0%から99%捷での窒素カスてあ0もの。 ”l”J1’rイ]、、I′I求のi向17Jj第]」
    ユ1又;・1第2項の吸Δ′1丁・置で、ての中の、′
    鈎いカスが1.yt及/6圧力の約70%迄ユ犯二吸着
    ソーンを部分的に加圧することを、、、/I谷されるも
    の。
JP58019857A 1981-12-10 1983-02-10 圧力スイング吸着系の為の新しい再加圧法 Granted JPS59147620A (ja)

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