JPS63242316A - ガス混合物の分離方法 - Google Patents
ガス混合物の分離方法Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
より、第２及び第３の成分も含んでいるガス混合物から
富化された状聾の第１の成分を生産する方法に関する。
富化された状聾の第１の成分を生産する方法に関する。
たとえば本質的には酸素、窒素及びアルがノからなる混
合物、実際には大気の空気又はすでに酸素の富化しであ
る空気から高純度酸素の生産に適用される。“高純度°
とは後述する理由から約９６係を超える純度を意味する
ものとする。
合物、実際には大気の空気又はすでに酸素の富化しであ
る空気から高純度酸素の生産に適用される。“高純度°
とは後述する理由から約９６係を超える純度を意味する
ものとする。
ゼオライト分子９（ ＴＭＺ ）たとえば５Ａ又は＋３
Ｘ型のものからなる吸着床で大気の空気からＰＳＡによ
り酸素を生産する場合には９５．７憾を超える酸素含有
量の酸素が得られないことはよく知られている。実際に
酸素含有量は、空気中に帆９３俤の含有量で存在してお
りかつゼオライトでのＰＳＡ空気分離法において酸素の
場合とほぼ同じ因子で富化されるアルゴンによって限定
される。
Ｘ型のものからなる吸着床で大気の空気からＰＳＡによ
り酸素を生産する場合には９５．７憾を超える酸素含有
量の酸素が得られないことはよく知られている。実際に
酸素含有量は、空気中に帆９３俤の含有量で存在してお
りかつゼオライトでのＰＳＡ空気分離法において酸素の
場合とほぼ同じ因子で富化されるアルゴンによって限定
される。
ＰＳＡｆＣ！って’？５．７％を超える酸素含有ｗｋ′
ｆｒ得ろために二つの解決法が実際に提案されている。
ｆｒ得ろために二つの解決法が実際に提案されている。
これら二つの解決法はｇｐ −Ａ −１６３２４２号及
びＢＰ −Ａ −１５７９３９号公報に記載されている
が、それぞれその固有のサイクルを有する２基の、分離
されたカスケード方式のＰＳＡ装置を用いるので比較的
複雑である。その結果として多数の弁及び機械が必要で
あり、二つの装置の間に中間貯藏受器を設けることが必
要であシそして全体の大きな空間が必要となる。従って
これら公知の解決法は高純度酸素会得ることができるけ
れども工業的方法としては満足し得るものではない。
びＢＰ −Ａ −１５７９３９号公報に記載されている
が、それぞれその固有のサイクルを有する２基の、分離
されたカスケード方式のＰＳＡ装置を用いるので比較的
複雑である。その結果として多数の弁及び機械が必要で
あり、二つの装置の間に中間貯藏受器を設けることが必
要であシそして全体の大きな空間が必要となる。従って
これら公知の解決法は高純度酸素会得ることができるけ
れども工業的方法としては満足し得るものではない。
本発明はオＩの成分を富化された状態で、比較的僅かな
投資及びエネルギー消費で生産できる方法を提供するこ
とを目的とする。
投資及びエネルギー消費で生産できる方法を提供するこ
とを目的とする。
この目的を連取するために、本発明によれば、変動する
圧力下での吸着（ＰＥＡ）によシ第２及び第３の成分も
含んでいるガス混合物から、富化された状態で第１の成
分を得る方法において、それぞれ２基の相異なる吸着器
からなる二つの吸着ラインを使用すること；該吸着器は
互いに分離しておくか又は吸着工程に向けられている第
１吸着器の出口とこれと同一の工程に向けられている第
２吸着器の入口とを連結して直列に分岐しておくことが
できそして第１吸着器は前記第２成分を優先的に吸着す
る吸着剤を収容しており、第２吸着器は前記第３成分に
比べて前記第１成分を優先的に吸着する吸着剤を収容し
ていること；及び上記ラインの各々において下記の工程
（ｓｌ）〜（ｄ）からなる同一のサイクルを行うこと； （ａ） 第１吸着器の入口を経て混合物を導入するこ
とによシ直列に分岐した２基の吸着器で行われる、いわ
ゆる順流の方向での同時的吸着工程；（ｂ） 少なく
とも上記吸着工程の終期部分において行われる、一方の
ラインの吸着器と他方のラインの吸着器との間の圧力平
衡段階を包含する２基の吸着器での同時的減圧工程； （ｃ） 減圧及び／又は真空化及び／又は溶出による
逆流の方向での各吸着器での減圧工程であってかつ少な
くともその終期部分中に、２基の吸着器が互いに分離さ
れているかつ第２吸着器からの脱着ガスにより製品ガス
が構成される生産段階を包含する工程；及び （ｄ） 一方のラインの吸着器と他方のラインの吸着
器との圧力の平衡による各吸着器の部分的減圧工程； そして第２のラインのサイクルは第１のラインのサイク
ルに比べて半周期だけずれていること；を特徴とするガ
ス混合物の分離方法が提供される。
圧力下での吸着（ＰＥＡ）によシ第２及び第３の成分も
含んでいるガス混合物から、富化された状態で第１の成
分を得る方法において、それぞれ２基の相異なる吸着器
からなる二つの吸着ラインを使用すること；該吸着器は
互いに分離しておくか又は吸着工程に向けられている第
１吸着器の出口とこれと同一の工程に向けられている第
２吸着器の入口とを連結して直列に分岐しておくことが
できそして第１吸着器は前記第２成分を優先的に吸着す
る吸着剤を収容しており、第２吸着器は前記第３成分に
比べて前記第１成分を優先的に吸着する吸着剤を収容し
ていること；及び上記ラインの各々において下記の工程
（ｓｌ）〜（ｄ）からなる同一のサイクルを行うこと； （ａ） 第１吸着器の入口を経て混合物を導入するこ
とによシ直列に分岐した２基の吸着器で行われる、いわ
ゆる順流の方向での同時的吸着工程；（ｂ） 少なく
とも上記吸着工程の終期部分において行われる、一方の
ラインの吸着器と他方のラインの吸着器との間の圧力平
衡段階を包含する２基の吸着器での同時的減圧工程； （ｃ） 減圧及び／又は真空化及び／又は溶出による
逆流の方向での各吸着器での減圧工程であってかつ少な
くともその終期部分中に、２基の吸着器が互いに分離さ
れているかつ第２吸着器からの脱着ガスにより製品ガス
が構成される生産段階を包含する工程；及び （ｄ） 一方のラインの吸着器と他方のラインの吸着
器との圧力の平衡による各吸着器の部分的減圧工程； そして第２のラインのサイクルは第１のラインのサイク
ルに比べて半周期だけずれていること；を特徴とするガ
ス混合物の分離方法が提供される。
以下においては図面を参照しながら本発明の幾つかの実
施例について述べる。
施例について述べる。
第１図に示しである装置は精製してない大気の空気から
高純度すなわち約９６係を超える、望ましくは９８４ｅ
超える酸素を生産するための装置である。この装置は対
称的であシ二つの同一の吸着ラインｌ及び２からなる；
これらの吸着ラインはそれぞれ２基の相異なる吸着器：
すなわち、空気中の窒素を優先的に吸着する吸着剤を収
容しているオニの吸着器２．、２２ 及びアルゴンに
比べて酸素を優先的に吸着する吸着剤を収容している第
２の吸着器Ｃ１，Ｃ２を包含している。本実施例におい
て第１の吸着剤はゼオライト分子篩ＣＴＷｉＺ）たとえ
ば５Ａ又は１３Ｘ型のものであり、一方、第１、第２の
吸着剤は炭素系分子篩（ＴＭＣ）たとえばＢＥＲＧＢＡ
Ｕ ＦＯＲ８ＣＨＵＮＧ社製の０ＭＳＮ２カーゲ／であ
る。
高純度すなわち約９６係を超える、望ましくは９８４ｅ
超える酸素を生産するための装置である。この装置は対
称的であシ二つの同一の吸着ラインｌ及び２からなる；
これらの吸着ラインはそれぞれ２基の相異なる吸着器：
すなわち、空気中の窒素を優先的に吸着する吸着剤を収
容しているオニの吸着器２．、２２ 及びアルゴンに
比べて酸素を優先的に吸着する吸着剤を収容している第
２の吸着器Ｃ１，Ｃ２を包含している。本実施例におい
て第１の吸着剤はゼオライト分子篩ＣＴＷｉＺ）たとえ
ば５Ａ又は１３Ｘ型のものであり、一方、第１、第２の
吸着剤は炭素系分子篩（ＴＭＣ）たとえばＢＥＲＧＢＡ
Ｕ ＦＯＲ８ＣＨＵＮＧ社製の０ＭＳＮ２カーゲ／であ
る。
ＴＭＺは平衡において窒素を酸素及びアルゴンより多く
吸着し、一方ＴＭＣはアルゴンについて（また窒素につ
いて）より酸素について速かな吸着速度を有するため、
この成分の優先的な吸着？保証する。
吸着し、一方ＴＭＣはアルゴンについて（また窒素につ
いて）より酸素について速かな吸着速度を有するため、
この成分の優先的な吸着？保証する。
各吸着器はその下端に入口があり、またその上端に出口
がある。吸着工程中には処理を受けるガスが入口から出
口へ流れ、これがいわゆる順流の流れの方向と定義され
る。反対の流れ方向がいわゆる逆流である。
がある。吸着工程中には処理を受けるガスが入口から出
口へ流れ、これがいわゆる順流の流れの方向と定義され
る。反対の流れ方向がいわゆる逆流である。
吸着器２．及びｚ２ の入口は相互に２本の平行な導
管３及び４によって連結されている。導管３には送風機
又は圧縮機６を備えた、処理すべき空気の導管５が開口
している；一方大気への排出導管７は導管４から分岐し
ている。８のごとき弁が導管３．４の各々の、導管５及
び７の両側の位置に設けられている。
管３及び４によって連結されている。導管３には送風機
又は圧縮機６を備えた、処理すべき空気の導管５が開口
している；一方大気への排出導管７は導管４から分岐し
ている。８のごとき弁が導管３．４の各々の、導管５及
び７の両側の位置に設けられている。
吸着器２．及びｚ２ の出口は２本の平行な導管９．
１０により連結されており、一方の導管９には流量の大
きい平衡弁１１が設けられておりまた他方の導管ｌＯに
はＲｔの小さい溶出弁１２が設けられている。
１０により連結されており、一方の導管９には流量の大
きい平衡弁１１が設けられておりまた他方の導管ｌＯに
はＲｔの小さい溶出弁１２が設けられている。
吸着器Ｃ１及びＣ２の入口は相互に３本の平行な導管１
３乃至１５によって連結されている。２本の製品ｆス導
管】６及び１７がそれぞれ導管１３及び１４から分岐し
ておシ、導管１６には真空Ｉンデ１８が設けられている
。複数の弁が導管１３及び】４の、導管１６及び１７の
両側の位置に設けられてお、！７まな弁が導管１５に設
けられている。
３乃至１５によって連結されている。２本の製品ｆス導
管】６及び１７がそれぞれ導管１３及び１４から分岐し
ておシ、導管１６には真空Ｉンデ１８が設けられている
。複数の弁が導管１３及び】４の、導管１６及び１７の
両側の位置に設けられてお、！７まな弁が導管１５に設
けられている。
吸着器Ｃ４及びＣ２の出口は２本の平行な導管１９及び
２０により連結されている。大気への排出導管２１が導
管１９から分岐している。複数の弁が導管】９の、導管
２】の両側の位置にまた導管２０に設けられている。
２０により連結されている。大気への排出導管２１が導
管１９から分岐している。複数の弁が導管】９の、導管
２】の両側の位置にまた導管２０に設けられている。
最後に各吸着器２１，２２ の出口は同じラインの吸
着器Ｃ１，Ｃ２の入口に、弁の設けである導管２２によ
って連結しである。
着器Ｃ１，Ｃ２の入口に、弁の設けである導管２２によ
って連結しである。
この装置を使用して各吸着器について、第２図に吸着ラ
インｌに関連して図示しであるサイクルを実施する。Ｔ
をサイクルの持続時間を表わすものとすると吸着ライン
２の作動は時間Ｔ／２だけずらすことによって前者から
演１される。
インｌに関連して図示しであるサイクルを実施する。Ｔ
をサイクルの持続時間を表わすものとすると吸着ライン
２の作動は時間Ｔ／２だけずらすことによって前者から
演１される。
図示の例においてたとえば数１０秒乃至数分たとえば２
分のサイクル持続時間及び数秒の平衡持続時間を選択す
ることができる。
分のサイクル持続時間及び数秒の平衡持続時間を選択す
ることができる。
第２図では時間ｔが横軸に、絶対圧Ｐが縦軸に採ってあ
り、矢印により方向の示されている線がガス流の移動及
び方向を示す；矢印が縦軸に平行のときは更に吸着器内
での流れの方向も示す；矢印が縦軸の増大の方向（線図
の上向）にあるときは吸着器内での流れの方向は順流で
ある；上向の矢印が吸着器内の圧力を表示する線（圧力
表示線）より丁に位置している場合は、流れは吸着器の
入口端を通って吸着器内へ進入する；上向の矢印が圧力
表示線より上に位置して＾る場合は流れは吸着器の出口
端を通って吸着器から出て行く；入口端及び出口端はそ
れぞれ吸着工程における処理すべきガス及び吸引される
ガスのものである；矢印が縦軸の減小の方向（線図の下
向）にあるときは吸着器内の流れの方向は逆流である。
り、矢印により方向の示されている線がガス流の移動及
び方向を示す；矢印が縦軸に平行のときは更に吸着器内
での流れの方向も示す；矢印が縦軸の増大の方向（線図
の上向）にあるときは吸着器内での流れの方向は順流で
ある；上向の矢印が吸着器内の圧力を表示する線（圧力
表示線）より丁に位置している場合は、流れは吸着器の
入口端を通って吸着器内へ進入する；上向の矢印が圧力
表示線より上に位置して＾る場合は流れは吸着器の出口
端を通って吸着器から出て行く；入口端及び出口端はそ
れぞれ吸着工程における処理すべきガス及び吸引される
ガスのものである；矢印が縦軸の減小の方向（線図の下
向）にあるときは吸着器内の流れの方向は逆流である。
Ｆ向の矢印が吸着器の圧力を示す線の下に位置している
ときは流れが吸着器の入口端を通って吸着器から出て行
く；下向の矢印が圧力表示線の上に位置しているときは
流れが吸着器の出口端を通って吸着器内へ進入する。入
口端及び出口端とはつねに吸着工程における処理すべき
ガス及び吸引されるガスのものである。他方、実Ｉｔも
ってもっばら１基の吸着器に関するガス流をまた点線を
もって他の吸着器から来る及びそれらへ向うガス流を示
しであるＯ 以下においては第１図及び第２図を参照して、一方の吸
着ラインたとえばライン１につ贋ての全サイクルを説明
する。これは下記のさまざまな連続する段階を包含する
： （ａ） ｔ＝ｏからｔ ＝ ｔ、 ＜ Ｔ／２まで：
導管２２を通る直列に分岐しである２基の吸着器Ｚ、
、Ｃ。
ときは流れが吸着器の入口端を通って吸着器から出て行
く；下向の矢印が圧力表示線の上に位置しているときは
流れが吸着器の出口端を通って吸着器内へ進入する。入
口端及び出口端とはつねに吸着工程における処理すべき
ガス及び吸引されるガスのものである。他方、実Ｉｔも
ってもっばら１基の吸着器に関するガス流をまた点線を
もって他の吸着器から来る及びそれらへ向うガス流を示
しであるＯ 以下においては第１図及び第２図を参照して、一方の吸
着ラインたとえばライン１につ贋ての全サイクルを説明
する。これは下記のさまざまな連続する段階を包含する
： （ａ） ｔ＝ｏからｔ ＝ ｔ、 ＜ Ｔ／２まで：
導管２２を通る直列に分岐しである２基の吸着器Ｚ、
、Ｃ。
における順流での同時的吸着工程。この工程中において
は空気が２．の入口端へ導入され、圧力は中間圧力ＰＩ
からサイクルの高圧ＰＭまテ増大スる；窒素の大部分は
ｚｌ によって吸后され、残部のガスはＣ１へ進入し
、その出口端から吸着されなかったガスが吸引される。
は空気が２．の入口端へ導入され、圧力は中間圧力ＰＩ
からサイクルの高圧ＰＭまテ増大スる；窒素の大部分は
ｚｌ によって吸后され、残部のガスはＣ１へ進入し
、その出口端から吸着されなかったガスが吸引される。
圧力ＰＭはたとえば１．５乃至５パールである。
この吸引は第１、第２図に示しであるとおり、工程（ａ
）全体中又は単に２基の吸着器の再圧縮開始後だけすな
わちｔ。＜ １．の瞬間から実施できる。
）全体中又は単に２基の吸着器の再圧縮開始後だけすな
わちｔ。＜ １．の瞬間から実施できる。
更てこの工程（ａ）の間は２．から出て来るガスの一部
ＶｉＺ、 の出口端４通って２基の吸着器間で採取さ
れ、さらに後記（ｃ）において述べるとおりこれを排出
するため、逆流で吸着器ｚ２ へ送り出される。
ＶｉＺ、 の出口端４通って２基の吸着器間で採取さ
れ、さらに後記（ｃ）において述べるとおりこれを排出
するため、逆流で吸着器ｚ２ へ送り出される。
（ｂ）ｔ＝ｔ からＴ／２まで： 同じ性質の吸着器
すなわち一方は２．及びｚ２ 他方はＣ１及びＣ２の間
での圧力の平衡と同時の減圧工程であって下記の方法で
行われる工８： ＊ 同一ラインの吸着器間の連通を中断する；＊ 吸着
器２．を順流で減圧し、得られたガスは下記の工程（ｄ
）つ間、吸着器ｚ２ 内へ逆流で、値ＰＩでの圧力平
衡まで導入される； ＊ 吸着器Ｃ１は同時に順流でまた逆流で減圧され、減
圧でかつ頑健で送り出されるガスは工程（ｄ）−におい
て逆流で吸着器Ｃ，へ導入され、また減圧でかつ逆流で
送り出されるガスは順流、で吸着器Ｃ２内へ値ＰＩでの
圧力平衡まで導入される （ｃ） Ｔ／２からｔ＝ｔ ＜Ｔ まで： 吸着
器２．及びＣ１の各々における、別個のかつ逆流での同
時的脱着工程；別個に又は組合せて行なわれる公知の再
生方法すなわち吸着器が初めに大気圧より高い圧力であ
るときは減圧、溶出（すなわち掃気）、部分的真空化を
用いる。
すなわち一方は２．及びｚ２ 他方はＣ１及びＣ２の間
での圧力の平衡と同時の減圧工程であって下記の方法で
行われる工８： ＊ 同一ラインの吸着器間の連通を中断する；＊ 吸着
器２．を順流で減圧し、得られたガスは下記の工程（ｄ
）つ間、吸着器ｚ２ 内へ逆流で、値ＰＩでの圧力平
衡まで導入される； ＊ 吸着器Ｃ１は同時に順流でまた逆流で減圧され、減
圧でかつ頑健で送り出されるガスは工程（ｄ）−におい
て逆流で吸着器Ｃ，へ導入され、また減圧でかつ逆流で
送り出されるガスは順流、で吸着器Ｃ２内へ値ＰＩでの
圧力平衡まで導入される （ｃ） Ｔ／２からｔ＝ｔ ＜Ｔ まで： 吸着
器２．及びＣ１の各々における、別個のかつ逆流での同
時的脱着工程；別個に又は組合せて行なわれる公知の再
生方法すなわち吸着器が初めに大気圧より高い圧力であ
るときは減圧、溶出（すなわち掃気）、部分的真空化を
用いる。
第２図の例においては保留（ｒｅｔｅｎｕ台）の方法は
下記のごときものである： ＊ｚ、とＣ１との間の連通は中断される。
下記のごときものである： ＊ｚ、とＣ１との間の連通は中断される。
＊ 吸気器２．は逆流で少なくとも大気圧に等しい低圧
Ｐｍ まで減圧し、次に、この低圧Ｐｍ において吸着
器ｚ２ から吸着器８（ａ）中に出て来る掃気ガスに
より逆流で溶出する；＊ 吸気器Ｃ４を逆流で大気圧Ｐ
ａ １で減圧し、次にｆンデにより逆流で低圧ｐＩｍ
たとえば５゜乃至２００ミリバールまで部分的真空化す
る。
Ｐｍ まで減圧し、次に、この低圧Ｐｍ において吸着
器ｚ２ から吸着器８（ａ）中に出て来る掃気ガスに
より逆流で溶出する；＊ 吸気器Ｃ４を逆流で大気圧Ｐ
ａ １で減圧し、次にｆンデにより逆流で低圧ｐＩｍ
たとえば５゜乃至２００ミリバールまで部分的真空化す
る。
この二段作業中に吸着器Ｃ１から抽出されるガス部分は
製品ガスを構成する高純度の酸素である。
製品ガスを構成する高純度の酸素である。
第２図に示しであるとおり、ｚｌ からの溶出流量は
１ ＝ １２＜ １．におけるＣ１のイ／デによる排出
量と一致することがある。
１ ＝ １２＜ １．におけるＣ１のイ／デによる排出
量と一致することがある。
（ｄ） 同じ性質の吸着器間の圧力平衡による同時的
部分的再圧縮段階： ＊ｚ１ とＣ４との間の連通は中断される；＊ 吸着
器ｚ１ は工程（ｂ）にある吸着器ｚ２ から移さ
れるガスにより逆流で再圧縮される：＊ 吸着器Ｃ１は
同時に順流でまた工程（ｂ）にある吸着器Ｃ２から移さ
れるガスにより逆流で再圧縮される。
部分的再圧縮段階： ＊ｚ１ とＣ４との間の連通は中断される；＊ 吸着
器ｚ１ は工程（ｂ）にある吸着器ｚ２ から移さ
れるガスにより逆流で再圧縮される：＊ 吸着器Ｃ１は
同時に順流でまた工程（ｂ）にある吸着器Ｃ２から移さ
れるガスにより逆流で再圧縮される。
同一ラインの吸着器の各々の容積は異なり・その比率は
極めて大きくなり得ることに注目すべきである。実際に
吸着器Ｚ、（ＴＭＺ）は空気中の濃度が７８憾である窒
素を捕捉することがその機能であり一方吸着器Ｃ，（Ｔ
ＭＣ）は２．の出口で生じる酸素とアルゴンとの富化し
である部分のみを処理して残留窒素及び空気中の濃度が
０．９３傷にすぎないアルゴンを抽出するためのもので
ある。
極めて大きくなり得ることに注目すべきである。実際に
吸着器Ｚ、（ＴＭＺ）は空気中の濃度が７８憾である窒
素を捕捉することがその機能であり一方吸着器Ｃ，（Ｔ
ＭＣ）は２．の出口で生じる酸素とアルゴンとの富化し
である部分のみを処理して残留窒素及び空気中の濃度が
０．９３傷にすぎないアルゴンを抽出するためのもので
ある。
そのうえＴＭＺはまた水分及び００２などの不純分も吸
着する特性があるので、空気を予め精製することは省略
できる。しかしながら場合によっては各吸着器２．，２
２ のＴＭＺの前方にアルミナの充填物をたとえばこ
れら吸着器の各々の下部に配置され念アルミナ層の形で
設けてこの種のＭ製を実施することができる。
着する特性があるので、空気を予め精製することは省略
できる。しかしながら場合によっては各吸着器２．，２
２ のＴＭＺの前方にアルミナの充填物をたとえばこ
れら吸着器の各々の下部に配置され念アルミナ層の形で
設けてこの種のＭ製を実施することができる。
また工程（ａ）中に吸着器Ｃ７又はＣ２の出口で吸引さ
れるガスはアルゴンの富化されたガスであり本装置の貴
重な副産物であることにも注目すべきである。
れるガスはアルゴンの富化されたガスであり本装置の貴
重な副産物であることにも注目すべきである。
以下第３図乃至第６図に示す各変法と、第２図の基体サ
イクルとの間の差について記述する。
イクルとの間の差について記述する。
第３図： 平衡の終りの中間圧ＰＩは高くとも大気圧に
等しい。２．の脱着（工１ｍ （ｃ） ） ｔｄ ／
：ｙデにより行なわれ、場合によっては図示のとおり、
ｌンデ作動の終漫に低圧Ｐｍ において、吸着工程（工
程（ａ））の終シに２２ 出口で採取されるガスによ
）逆流で補足的溶出も行なう。
等しい。２．の脱着（工１ｍ （ｃ） ） ｔｄ ／
：ｙデにより行なわれ、場合によっては図示のとおり、
ｌンデ作動の終漫に低圧Ｐｍ において、吸着工程（工
程（ａ））の終シに２２ 出口で採取されるガスによ
）逆流で補足的溶出も行なう。
更にＣ１の脱着はもっばらＩンデによって行なう。
この変形は圧力ＰＭが絶対圧ｌ乃至２バ一ル程度である
ときに適している。
ときに適している。
また吸着工程（ａ）が高圧ＰＭにおけるｚｌ 及びへ
ての同時的等圧吸着の終期段階（ａｔ） を包含する
ことも認められる。この改変は本発明のすべての変法に
適用できる。
ての同時的等圧吸着の終期段階（ａｔ） を包含する
ことも認められる。この改変は本発明のすべての変法に
適用できる。
第４図： この変法においては脱着工程（Ｃ）が二つの
連続の段階に区分される： （Ｃ）Ｔ／２からｔ２ まで： 導管２２によって直
列に分岐されているｚｌ 及びＣ１における逆流での
同時的減圧段階。かくしてＣ１の入口から出て逆流で２
１ を横ぎるガスは、双方の吸着器内が大気圧となる
瞬間ｔ２ ｉで２．の再生に寄与する。
連続の段階に区分される： （Ｃ）Ｔ／２からｔ２ まで： 導管２２によって直
列に分岐されているｚｌ 及びＣ１における逆流での
同時的減圧段階。かくしてＣ１の入口から出て逆流で２
１ を横ぎるガスは、双方の吸着器内が大気圧となる
瞬間ｔ２ ｉで２．の再生に寄与する。
（Ｃ２） ｔ２ からｔ、まで： 両吸着器が互い
に分離されている、別個の逆流での脱着段階、２゜は吸
着工程（ａ）にあるｚ２ から出て来るガスによる溶
出により脱着され、Ｃ１は真空化により脱着される。製
品ガスはもっばらこの段階（Ｃ２）中にＣ１から回収さ
れるガスであシ、このことが高純度の酸素を製造するこ
とを可能にする。
に分離されている、別個の逆流での脱着段階、２゜は吸
着工程（ａ）にあるｚ２ から出て来るガスによる溶
出により脱着され、Ｃ１は真空化により脱着される。製
品ガスはもっばらこの段階（Ｃ２）中にＣ１から回収さ
れるガスであシ、このことが高純度の酸素を製造するこ
とを可能にする。
第５図： 変更は平衡工程（ｂ）及び部分的再圧縮工程
（ｄ）について行われている：工程伽）中には一方の２
及びＣ、他方の２２ 及びＣ２は直列に連結しである
。Ｃ１から逆流で出て来るガスと２゜からｊ＠流で出て
来るガスとは併合され、混合され・同時にＣ２を順流で
またｚ２ を逆流で再圧縮するために移送され、Ｃ２
及びｚ２ は工程（山にあり一方〇、とＣ２との間の
順流／逆流移送は先行のとおり維持される。
（ｄ）について行われている：工程伽）中には一方の２
及びＣ、他方の２２ 及びＣ２は直列に連結しである
。Ｃ１から逆流で出て来るガスと２゜からｊ＠流で出て
来るガスとは併合され、混合され・同時にＣ２を順流で
またｚ２ を逆流で再圧縮するために移送され、Ｃ２
及びｚ２ は工程（山にあり一方〇、とＣ２との間の
順流／逆流移送は先行のとおり維持される。
この配置では第１図のフローシート中の導管１５が省略
できる。
できる。
牙６図： この変法においては吸着工程（ω中には吸着
器Ｃ１からガスを吸引しない。空気供給のの中断後に減
圧工程（ｂ）はｔ、からｔ４＜ Ｔ／２ までの初期
段＋Ｃｔ包含し、その間にＣ１は単に大気に連通して順
流で減圧される。ｔ４ からＴ／２まではＣ１が引続
いて先行のものと同様にＣ２との平衡によって順流及び
逆流で減圧される。吸着器２．は先行のものと同様ｚ２
との平衡によυ順流で減圧される。
器Ｃ１からガスを吸引しない。空気供給のの中断後に減
圧工程（ｂ）はｔ、からｔ４＜ Ｔ／２ までの初期
段＋Ｃｔ包含し、その間にＣ１は単に大気に連通して順
流で減圧される。ｔ４ からＴ／２まではＣ１が引続
いて先行のものと同様にＣ２との平衡によって順流及び
逆流で減圧される。吸着器２．は先行のものと同様ｚ２
との平衡によυ順流で減圧される。
別の（図示してない）方法は２．とｚ２ とをｔ。
からｔ４ まで連結することにある。
この第６図の変法は平衡工程前に吸引されるガスの量を
制御すること及び高純度の酸素を得ることを可能にする
。
制御すること及び高純度の酸素を得ることを可能にする
。
第１図の装置についての説明から第１、第２図の方法を
用いるために種々の要素（弁、真空ポンプ）をどのよう
に作動させるべきかを容易に理解することができ、当業
者であれば第３図乃至第６図に示す変法を用いるために
この装置及びその操作をどのように改変すべきか容易に
理解し得る。
用いるために種々の要素（弁、真空ポンプ）をどのよう
に作動させるべきかを容易に理解することができ、当業
者であれば第３図乃至第６図に示す変法を用いるために
この装置及びその操作をどのように改変すべきか容易に
理解し得る。
更に各図に関して記載した方法の種々の改変はもちろん
相互に許容できる限り種々の方法で組合せることができ
る。
相互に許容できる限り種々の方法で組合せることができ
る。
本発明はまた少なくとも三つの成分を有する他のガス混
合物の分別、たとえば下記の操作にも適用できる： （１） 下記に示す製鋼所で生ずるガスのごときＣＯ
？Ｃｏ・Ｎ２・０２・Ｈ２を含有するガス混合物から極
めて富化されたＣＯの生産ニ ー丁記平均組成の転炉ガス： ＣＯ２（３乃至２０４）、ｃｏ（６０乃至８７幅）、Ｎ
２ （３乃至２０４）、Ｈ２に乃至１０４）−下記平均
組成の高炉ガス： ｃｏ２ （２０乃至３０４）、Ｃｏ（２０乃至３０４）
、Ｎ２（４０乃至６０４）、Ｈ２（１乃至この場合に優
先的に用いられる吸着剤は一各ラインの牙！吸着器用に
は、ＣＯ２を捕捉するための活性炭 一各ラインの第２吸着器用には、吸着され雌い成分であ
るＮ２ 及びＨ２からＣ０ｆｔ分離して濃縮し極めて
富化された製品としてＣＯを回収するタメのゼオライト
分子篩 である。
合物の分別、たとえば下記の操作にも適用できる： （１） 下記に示す製鋼所で生ずるガスのごときＣＯ
？Ｃｏ・Ｎ２・０２・Ｈ２を含有するガス混合物から極
めて富化されたＣＯの生産ニ ー丁記平均組成の転炉ガス： ＣＯ２（３乃至２０４）、ｃｏ（６０乃至８７幅）、Ｎ
２ （３乃至２０４）、Ｈ２に乃至１０４）−下記平均
組成の高炉ガス： ｃｏ２ （２０乃至３０４）、Ｃｏ（２０乃至３０４）
、Ｎ２（４０乃至６０４）、Ｈ２（１乃至この場合に優
先的に用いられる吸着剤は一各ラインの牙！吸着器用に
は、ＣＯ２を捕捉するための活性炭 一各ラインの第２吸着器用には、吸着され雌い成分であ
るＮ２ 及びＨ２からＣ０ｆｔ分離して濃縮し極めて
富化された製品としてＣＯを回収するタメのゼオライト
分子篩 である。
（２）醗酵又は有機廃物から生じる廃ガスなどたとえば
ＣＯ２、ＣＨ４、Ｎ２、Ｈ２及びそのほかにＮＨ，及び
硫黄化合物などの若干の二次的不純物を含んでいるガス
混合物から極めて富化されたＣＨ４の生産。
ＣＯ２、ＣＨ４、Ｎ２、Ｈ２及びそのほかにＮＨ，及び
硫黄化合物などの若干の二次的不純物を含んでいるガス
混合物から極めて富化されたＣＨ４の生産。
二次的不純分を除去するための予備処理後にはこの種の
型のガスの組成はたとえば ＣＯ２０２Ｎ２ Ｈ２ＣＨ４ ３Ｏ−５０％ ２４ ８ ％ ３ ％
４０−６０ ％である。
型のガスの組成はたとえば ＣＯ２０２Ｎ２ Ｈ２ＣＨ４ ３Ｏ−５０％ ２４ ８ ％ ３ ％
４０−６０ ％である。
この方法を適用するためには望ましくは一各ラインの第
１吸着器用に、ＣＯ２を濃縮する活性炭（ＣＯ２はこの
吸着剤の脱着により富化して回収され、第１の分離生底
物？構成し得る）。
１吸着器用に、ＣＯ２を濃縮する活性炭（ＣＯ２はこの
吸着剤の脱着により富化して回収され、第１の分離生底
物？構成し得る）。
−各ラインの第２吸着器用に、吸着され難い成分である
Ｎ２．０２及びＨ２からＣＨ４を分離して濃縮する分子
篩又は同じく活性炭（ＣＨ４はこの吸着剤の脱着生成物
として極めて富化されて回収される） が用いられる。
Ｎ２．０２及びＨ２からＣＨ４を分離して濃縮する分子
篩又は同じく活性炭（ＣＨ４はこの吸着剤の脱着生成物
として極めて富化されて回収される） が用いられる。
第１図は本発明Ｖこよる方法を実施するための装置のフ
ロー７−トである。 第２図はこの装置の機能を説明する線図である。 第３図乃至第６図は本発明による方法の幾つかの変法を
第２図と同様に説明するための線図であるＯ １．２・・・吸着ライン、 ３．４・・・連結導管、
５・・・被処理ガス送入導管、 ６・・・送風機
（圧縮機）、７・・・排出管、 ｇ、 １１ 、 １
２．］、 ９．１０・・・導管、 １３．１４．１５・
・・連結導管、 １６゜１７・・・生産ガス導管、
】８・・・真空ボンデ、１９．２０−・・連結導管、
２１、−、排出管、 ｚ、。 ｚ２・・・第１吸着器、 Ｃ１、Ｃ２・・・第２吸着器
、ＴＭＺ・・・ゼオライト分子篩、 ＴＭＣ・・・炭
素系分子篩。
ロー７−トである。 第２図はこの装置の機能を説明する線図である。 第３図乃至第６図は本発明による方法の幾つかの変法を
第２図と同様に説明するための線図であるＯ １．２・・・吸着ライン、 ３．４・・・連結導管、
５・・・被処理ガス送入導管、 ６・・・送風機
（圧縮機）、７・・・排出管、 ｇ、 １１ 、 １
２．］、 ９．１０・・・導管、 １３．１４．１５・
・・連結導管、 １６゜１７・・・生産ガス導管、
】８・・・真空ボンデ、１９．２０−・・連結導管、
２１、−、排出管、 ｚ、。 ｚ２・・・第１吸着器、 Ｃ１、Ｃ２・・・第２吸着器
、ＴＭＺ・・・ゼオライト分子篩、 ＴＭＣ・・・炭
素系分子篩。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、変動する圧力下での吸着（ＰＳＡ）により第２及び
第３の成分も含んでいるガス混合物から富化された状態
で第１の成分を得るガス混合物の分離方法において、そ
れぞれ２基の相異なる吸着器（Ｚ＿１、Ｃ＿１又はＺ＿
２、Ｃ＿２）からなる二つの吸着ライン（１、２）を使
用すること；該吸着器は互いに分離しておくか又は吸着
工程に向けられている第１吸着器の出口とこれと同一工
程に向けられている第２吸着器の入口とを連結して直列
に分岐しておくことができそして第１吸着器（Ｚ＿１、
Ｚ＿２）は優先的に前記第２成分を吸着する吸着剤を収
容しており第２吸着器（Ｃ＿１、Ｃ＿２）は前記第３成
分に比べて該第１成分を優先的に吸着する吸着剤を収容
していること；前記ライン（１、２）の各々において下
記の工程（ａ）〜（ｄ）からなる同一のサイクルを行う
こと； （ａ）第１吸着器の入口を経て混合物を導入することに
より、直列に分岐している２基の吸着器（Ｚ＿１、Ｃ＿
１又はＺ＿２、Ｃ＿２）において行われるいわゆる順流
の方向での同時的吸着工程； （ｂ）少なくとも上記吸着工程の終期部分において行わ
れる、一方のライン（１又は２）の吸着器（Ｚ＿１、Ｃ
＿１又はＺ＿２、Ｃ＿２）と他方のライン（２又は１）
の吸着器（Ｚ＿２、Ｃ＿２又はＺ＿１、Ｃ＿１）との間
圧の平衡段階を包含する、２基の吸着器での同時的減圧
工程； （ｃ）減圧及び／又は真空化及び／又は溶出による逆流
の方向での各吸着器での脱着工程であってかつ少なくと
もその終期部分において２基の吸着器（Ｚ＿１、Ｃ＿１
又はＺ＿２、Ｃ＿２）が互いに分離されているかつ第２
吸着器（Ｃ＿１又はＣ＿２）からの脱着ガスにより製品
ガスが構成される生産段階を包含する工程；及び （ｄ）一方のラインの吸着器と他方のラインの吸着器と
の圧力の平衡による各吸着器の部分的再圧縮工程； 及び第２のラインのサイクルは第１のラインのサイクル
より半周期だけずれていること；を特徴とする、ガス混
合物の分離方法。 ２、脱着工程（ｃ）及び部分的再圧縮工程（ｄ）は同一
のラインの２基の吸着器（Ｚ＿１、Ｃ＿１又はＺ＿２、
Ｃ＿２）について同時的である請求項１記載の方法。 ３、吸着工程（ａ）中、第２吸着器（Ｃ＿１又はＣ＿２
）からのガスを順流で吸引する請求項１又は２記載の方
法。 ４、吸着工程（ａ）中、第２吸着器（Ｃ＿１又はＣ＿２
）からのガスを吸引せず、また、減圧工程（ｂ）は、ラ
イン（１又は２）の２基の吸着基（Ｚ＿１、Ｃ＿１又は
Ｚ＿２、Ｃ＿２）が互いに分離されておりかつガスを第
２吸着器（Ｃ＿１又はＣ＿２）から順流で吸引する初期
工程部分を包含する請求項１記載の方法。 ５、工程（ｂ）の平衡段階中は、ライン（１又は２）の
２基の吸着器（Ｚ＿１、Ｃ＿１又はＺ＿２、Ｃ＿２）は
互いに分離されており、第１吸着器（Ｚ＿１又はＺ＿２
）は減圧工程（ｄ）中の他方のライン（２又は１）の第
１吸着器（Ｚ＿２又はＺ＿１）との平衡により順流で減
圧され、一方、第２吸着器（Ｃ＿１又はＣ＿２）の各末
端は他方のラインの第２吸着器（Ｃ＿２又はＣ＿１）の
対応の末端と連結されている請求項１乃至４の何れかに
記載の方法。 ６、平衡段階（ｂ）中、第１吸着器（Ｚ＿１又はＺ＿２
）は順流で減圧され、第２吸着器（Ｃ＿１又はＣ＿２）
は同時に順流及び逆流で減圧され、第１吸着器からのガ
スと第２吸着器から逆流で出るガスとは併合され、混合
物は工程（ｄ）にある他方のラインの２基の吸着器（Ｚ
＿２、Ｃ＿２又はＺ＿１、Ｃ＿１）の再圧縮用に移送さ
れ；この工程（ｄ）中には第１吸着器（Ｚ＿１又はＺ＿
２）は逆流でまた第２吸着器（Ｃ＿１又はＣ＿２）は順
流で該混合物によって再圧縮され、第２吸着器はまた工
程（ｂ）にある他方のラインの第２吸着器（Ｃ＿２又は
Ｃ＿１）から順流で出て来るガスにより逆流で再圧縮も
される請求項１乃至４の何れかに記載の方法。 ７、脱着工程（ｃ）は第１吸着器（Ｚ＿１又はＺ＿２）
については、吸着工程（ａ）にある他方のラインの第１
吸着器（Ｚ＿２又はＺ＿１）から出て来るガスの一部に
よる溶出段階を包含する請求項１乃至６の何れかに記載
の方法。 ８、脱着工程（ｃ）中、ただし生産段階前には、ライン
（１又は２）の２基の吸着器（Ｚ＿１、Ｃ＿１又はＺ＿
２、Ｃ＿２）が直列に分岐してあり、同時に逆流で減圧
され、第２吸着器（Ｃ＿１又はＣ＿２）から出て来るガ
スが第１吸着器（Ｚ＿１又はＺ＿２）を横ぎる請求項１
乃至７の何れかに記載の方法。 ９、それぞれ第１、第２及び第３の成分としての酸素・
窒素及びアルゴンから本質的になる混合物から高純度酸
素を生産するための第１吸着器（Ｚ＿１又はＺ＿２）は
ゼオライト分子篩（ＴＭＺ）を収容しており、一方第２
吸着器（Ｃ＿１又はＣ＿２）は炭素系分子篩（ＴＭＣ）
を収容している請求項１乃至８の何れかに記載の方法。 １０、第１、第２及び第３の成分としてそれぞれＣＯ、
ＣＯ＿２及び窒素を含んでいるガス混合物から極めて富
化されたＣＯを生産するための第１吸着器（Ｚ＿１又は
Ｚ＿２）は活性炭素を収容しており、一方、第２吸着器
（Ｃ＿１又はＣ＿２）はゼオライト分子篩（ＴＭＺ）を
収容している請求項１乃至８の何れかに記載の方法。 １１、第１、第２及び第３の成分としてそれぞれＣＨ＿
４、ＣＯ＿２及び窒素を含んでいるガス混合物から極め
て富化されたＣＨ＿４を生産するための第１吸着器（Ｚ
＿１又はＺ＿２）は活性炭を収容しており、一方、第２
吸着器（Ｃ＿１又はＣ＿２）はゼオライト分子篩（ＴＭ
Ｚ）又は活性炭を収容している請求項１乃至８の何れか
に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8703311A FR2612082B1 (fr) | 1987-03-11 | 1987-03-11 | Procede de separation d'un melange gazeux par psa |
| FR8703311 | 1987-03-11 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63242316A true JPS63242316A (ja) | 1988-10-07 |
Family
ID=9348845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5649388A Pending JPS63242316A (ja) | 1987-03-11 | 1988-03-11 | ガス混合物の分離方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63242316A (ja) |
| FR (1) | FR2612082B1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8812642D0 (en) * | 1988-05-27 | 1988-06-29 | Boc Group Plc | Separation of gas mixtures |
| FR2734171B1 (fr) * | 1995-05-18 | 1997-12-26 | Air Liquide | Procede de production d'oxygene sous pression par adsorption |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3102013A (en) * | 1960-08-02 | 1963-08-27 | Exxon Research Engineering Co | Heatless fractionation utilizing zones in series and parallel |
| US4042349A (en) * | 1972-10-18 | 1977-08-16 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Method of fractionation of a gaseous mixture by adsorption |
| US4477265A (en) * | 1982-08-05 | 1984-10-16 | Air Products And Chemicals, Inc. | Argon purification |
-
1987
- 1987-03-11 FR FR8703311A patent/FR2612082B1/fr not_active Expired
-
1988
- 1988-03-11 JP JP5649388A patent/JPS63242316A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2612082B1 (fr) | 1989-06-09 |
| FR2612082A1 (fr) | 1988-09-16 |
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