JPS63242317A - ガス状混合物の吸着処理法 - Google Patents

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】 本発明は、圧力スウィング吸着（以下、ＰＳＡと記す）
により、第２．第３の成分を含むガス状混合物から第１
の成分を濃縮富化された状態で製造する方法に関するも
のである。本発明は、たとえば実質的に酸素、窒素及び
アルゴンからなる混合物、実際には大気あるいはすでに
酸素の濃縮された空気から高純度の酸素を製造するのに
虐用される。「高純度」とは、以下に示す理由から、約
９６％以上の純度と解釈される。

ゼオライト系モレキュラシープス（登録商４６　）（以
下、ＴＭＺと記す〕、たとえば５Ａ型又は１３型、から
なる吸着床に接した大気からのＰＳＡによる酸素製造は
、９５．７％以上の濃度の酸素を得ることができないこ
とはよく知られている。なぜなら、酸素の１度は、空気
中に０．９３％の濃度で存在するアルゴンであって、ゼ
オライトでの空気分離ＰＳＡ法ではｒｇ、索と明らかに
同一の比率で＃縮されるアルゴンによって制限されるか
らである。

ＰＳＡによって９５．７％以上の収素濃度を得るには、
二つの２・イ決法が現在提案されている。ヨーロッパ特
許出願公開第１６３２４２号及び第１５７９３９号公報
に記されているこれら二つの解決法は、比較的複雑であ
る。なぜなら、これらはそれぞれ独自のサイクルを有す
る二つのＰＳＡ装置を別個に、及びカスケード方式で使
用するからである。その結果、多数の弁や機器を用い、
二つの装置の間には中団貯漕を置く必要があり、一体化
の大きな障害となっている。したがって、これら公知の
解決策は、高純度収素を得られるとしても工業的計画Ｋ
（は不ｒＡ足なものである。

本発明は、比較的わずかな投資とエネルギー消費によっ
て、前記第１成分を濃縮富化された状態で製造できる方
法を提供することを目的としている。そのため、本発明
は、第２．第３の成分を含むガス状混合物からＰＳＡに
より第１の成分を濃縮富化された状態で製造する方法を
目的とし、それぞれ２個の異なる吸着塔で構成される少
くとも二つの吸着系を有し、２個の吸婿塔は一方を他方
から独立させているか、あるいは吸島−ル１にある第１
の吸着塔の出口と、同じ期にある第２の吸５Ｍ塔の入口
とを連結する直列式の接続であって、第１の吸着塔には
Ｍ第１記第２の成分を選択的に吸着する吸着剤を、第２
の吸着塔にけ前記第３の成分に比して前記第１の成分を
選択的に吸着する吸脇削をそれぞれ収容しており、Ｔを
サイクルの時間、ｎを１及眉糸の個叙に選んだとき、各
吸着系について、一つの吸着系から他の吸着系までＴ　
／　ｎの時間だけずらせて、 （ａ）／！ＡＩの吸着塔の入口に混合物を導入すること
による直列に接続された二つの吸看塔ンＣついてのいわ
ゆる並流での同時吸着期（工哩）。

（ｂ）　　一方を他方から独立させている二つの吸着塔
で。

（ｔ）＋）　７ａ　１の吸着塔については、減圧及び／
又は真空化及び／又は抜取りによる向流での脱着、及び （ｂりＪ２の吸着塔については、並流での、６−ジ を含むＪｏｌ（工程）。

（Ｃ）　　一方を他方から独立させている二つの吸着塔
で。

（Ｃ７）第１の吸着塔については、再圧縮、及び（ｃｔ
）；ｇ２の吸着塔については、脱着ガスの一部をパージ
期（ｂ２）にある他の吸着系の第２の吸着塔をパージす
るのに用い、そのガスの他の部分をこの装置の製品とし
て供給している向流での減圧による前記第１の成分の脱
着段階を含む減圧 を含む期（工程） とからなる同一サイクルを実施することを特徴とする。

この発明を実施するいくつかの実施例を、添付の図面に
ついて説明する。

第１図に示された装置は、不純な大気から高純度、すな
わち約９６％以上好ましくは９８％以上の酸素の製造用
のものである。この装置は、三つの同−吸着糸１，２．
３を含み、各吸着系はそれぞれ異なる種類の吸着塔、す
なわち空気中の窒素を選択的に吸着する吸着剤を収容し
ている第１の吸着塔ｚ１＋ｚ！ｔｚ、とアルゴンに比し
て酸素の方を選択的に吸着する吸着剤を収容している第
２の吸着塔ＣＩｔ　Ｃ１ｔ　ｃ、とを含んでいる。この
実施例では、第１の吸着剤は例えば５Ａ型あるいは１３
Ａ型のようなＴＭＺであり、一方、第２の吸着剤はベル
ク、＜つ・フオルシュンク社の０ＭＳＮ２（商品名）の
ような炭素系のモレキュラシーブス（登録開襟）（以下
、ＴＭＣと記す）である。ＴＭＺは、平衡状態で、酸素
及びアルゴンよりも窒素を吸着し、一方、ＴＭＣは、ア
ルゴンに対するよりも（同様に窒素に対するよりも）酸
素に対する速い吸着速度によって、酸素の選択吸着を保
証する。

各吸着塔は、下端に入口、上端に出口を備えている。吸
着期（工程）の間、被処理ガスは入口から出口へと、い
わゆる並流方向で流れる。反対向きの流れ方向は、向流
である。

吸ｊｕ　＃ｉｒＺ　、〜２．の入口は、平行な２本の合
流管４．５によって連通されている。集合管４には、送
風機又は圧縮ａ７で処理する空気用管路６が接続し、真
空ポンプ９用管路８は合流−ｇ　５に接続している。

吸着塔ｚＩ　””’　ｌ　３の出口は、それぞれ開閉弁
を備えた管路によって２本の合流管１０．１１に連通さ
れ、各合流管の間は、流量制御弁１２を介して連通され
ている。

吸着・塔２．〜２．の出口は、さらに、管路】３−１〜
１３−３によってそれぞれ吸着塔Ｃ８〜Ｃ８の入口に接
続されている。合流管１４は、吸着塔ＣＩ−Ｃ，の入口
を真空ポンプ１５の吸引側に接続している。真空ポンプ
１５の吐出側は、一方では貯槽１６に、他方ではｉ量制
御弁１８を備えた他の合流管１７によって吸着塔Ｃ１〜
Ｃ１の入口に連通している。吸着塔Ｃ８〜Ｃ，の出口は
、残ガス排気用東金管Ｉ９に接続され、貯槽１６は、高
純度ｊ賀素用管路２０に接続されている。この装置は、
さらに種々の升を備え、以下に述べるような作動サイク
ル（作業周期）を行えるようにしている。

この装置を用いることＫよって、吸着系１についていえ
ば各吸着塔は、第２図に示されたサイクルを実現させる
。。Ｔをこのサイクルの時間とすると、吸着系２の作動
は、１７３時間だけずれ、吸着系３の作動はさらに２Ｔ
／３時間だけずれてあられれる。図示の例では、数十秒
から数分、たとえば３分間のサイクル時間と数秒の平衡
時間を選ぶことができる。

時間ｔを横軸に、絶対圧力Ｐを縦軸Ｖことった第２図で
、矢印方向の線はガスの流れの動きと方向を示しており
、矢印が縦軸に平行なときは、吸着塔内の（Ａすれ方向
も示している。矢印が座標の増加の方向にあるとき（図
表の上の方にあるとき）は、吸５ｈ１’ｆＮ内の流れ方
向は並流である。上を向いた矢印が吸着塔内の圧力を示
す線より下にあるときは、流れは入口端を通って吸着塔
内に流入し、また上を向いた矢印が圧力を示す線よυ上
にあるときは、流れは出口端から吸着塔を出て行く。入
口端、出口端は、それぞれ吸着期における被処理ガス及
び取出しガスのそれである。矢印が座標の減少の方向に
あるとき（図表の下の方にあるとき）は、吸府塔内の流
れ方向は向流である。下を向いた矢印が吸’３１　％内
の圧力を示す線より下にあるときは、流れは入口端から
吸着塔を出て行き、下を向いた矢印が圧力を示す線より
上にあるときは、流れは出口端を通って吸着塔内に流入
する。ここでいう入口端、出口端は、常に吸着期におけ
る被処理ガス及び取出しガスのそれである。他方では、
実線はもっばら一つの吸着塔に関するガスの流れを、点
線は他の吸に塔から又は他の吸着塔へのガスの流れに関
するものである。

第１図、第２図を参照して、完全なサイクルを、一つの
吸着系、たとえば吸着系１について述べることとする。

そのサイクルは、順次行われる次のような諸段階備えた
ものである。

（ａ）ｔ＝０からｔ＝ｔ１（Ｔ／３まで、管路１３−Ｉ
Ｋよって直列に接続された吸着塔Ｚ、、Ｃ，についての
並流同時吸着期（工程）：この期の間、被処理空気は、
大気圧に近いと思われるこのサイクルの高い圧力ＰＭで
合流管４を経てＺ、の入目端から導入される。ｕＪの大
部分は２．によって吸着され、残りのガスが０１　　に
流入する。ここでは圧力は、大気圧より低い値Ｐ’ｍか
ら、最高の値Ｐ’Ｍ　４　ＰＭ’　（この実施例ではＰ
’Ｍ　＝　ＰＭ　）にまで上昇する。この期の間、吸着
塔Ｃ１からガスは取り出されない。

次いで、ｔｌからＴ／３まで、［司じ操作がつづけられ
るが、この吸着塔内の圧力Ｐ’Ｍを維持するようにＣ８
の出口から管路１９を経て残ガスの取出しも行われる。

この期（ａ）の全期間中、Ｚ、から出るガスは再圧縮（
後述するル＋　（ｃ＋）　）中の他の吸着系のＩＪ６ｃ
着塔２、又は２．に向流で導入される。これは合ηれ看
１１゜弁１２及び合流管１０を経て行われる。

（ｂ）　　Ｔ　／　３　カら２Ｔ／３まで、吸着塔ｚ、
とＣ２とは一方を他方から独立させて、 （ｂ＋）　Ｚ＋に関しては、低い圧力Ｐｍまで向流で減
圧を受ける。示された実施例では、ＰＭは大気圧付近な
ので、この期はその全期間を通じて真空ポンプ９を働か
せる。

（ｂｙ）　ＣＩに関しては、脱着（後述する期（ｃ２）
）中の他の１及者系の吸酒塔Ｃ１又はＣ３で回収され合
流管１７を経たガスの一部を用いて並流でパージを受け
る。この期の間、Ｃ１の圧力は、パージ・ガスによって
置換された非吸着ガスの合流ｉ！？１９を経た並流での
取出しによってＰ’Ｍの＠に維持される。

（ｃ）　　２Ｔ／３からＴまで、吸着塔２．とＣ８とは
、なお一方を他方から独立させて、 （ＣＩ）　Ｚ＋に関しては、吸着期（ａ）中の他の吸着
系の吸着塔２．又は２．の出口で採取されたガスの自流
での導入によってＰｍからＰＭへの再圧縮を受ける。

（Ｃ２）　ＣＩに関しては、低い圧力Ｐ’ｍまで向流で
の脱漸を受ける。この実施例では、２７Ｍは同様に大気
圧付近なので、この期はその全期間を通じて真空ポンプ
１５を働かせる。こうして回収されたガスは脱着ガス、
すなわち高純度の酸素であり、貯槽１６内に貯蔵される
。

このガスの一部は、向流でのパージＭ（ｂｔ）にある他
の吸着系の吸着塔Ｃ７又はＣ５の入口に再送され、残部
はこの装置の製品となる。

同じ吸着系の各吸着塔の容積は非常に大きな比率で異な
っていることに注意すべきである。実際、吸着塔Ｚ、　
（ＴＭＺ）は、空気中の濃度が７８％の窒素を固定する
作用を持つものであり、これに反し吸着塔Ｃ，（’ｌ”
Ｍｃ）は、残存窒素と空気中の濃度が０．９３％しかな
いアルゴンを抽出するために、ｚｌの出口で製出された
酸素及びアルゴンに富んだ留分しか処理しないのである
。

さらＣζ、ＴＭＺは同時に水分及び二酸化炭素のような
不純物を吸着する性質があるので、空気の予備、精製が
行われる。しかし、場合によっては、このような精製は
各吸着塔ｚＩ　＋　ｚ、　ｌ　ｚ、のＴＭＺの前にアル
ミナ充填物を置いて、たとえばそれらの吸着塔それぞれ
の下部にアルミナ層を裔くような形で行われる。

同時に、期（ａ）及び期（ｂ２）の間１ｃｃｔ〜Ｃ８の
出口で取り出されるガスが、この装置の価値ある副製品
であるアルゴンの濃縮されたガスであることにも注意す
べきである。

第３〜６図は、いずれかの吸着系のＴＭＺを充填した吸
着塔、たとえば吸着塔２．の作動サイクルのいくつかの
変形例を示したものである。これらの図面では、吸着期
（ａ）にある吸着塔Ｚ、の出口で取出され、他の吸着塔
２．又は２．の方へ向けられないガスは、吸着塔Ｃ８へ
送られ、吸着塔Ｃ１は第２図のサイクル又は第７〜１０
図のいずれかのサイクルを受は吸着期（ａ）となるので
ある。

第３図：吸着期（ａ）と脱着期（ｂ１）との間ｉＣ，Ｔ
／３からｔ２（２Ｔ／３まで、当初低い圧力Ｐｍにあっ
た他の吸着系の吸着塔２．又は２．との圧力平衡による
並流での部分減圧段階を挿入し、（ｃ＋）による最終の
再圧縮の前に平衡圧力ＰＥまで向流で部分再圧縮を受け
る。直線と曲線からなを混合線で示すように、Ｐｍから
ＰＥまでの部分再圧縮は、平衡ガスにより及び期（ａ）
にある他の吸着塔ＴＭＺからのＰＥからＰＭへの最終圧
縮用ガスの採取により同時に実現されるだろう。

第４図：　この変形例は、’ＡｆＪの例と、Ｔ／３から
１２まで、平衡と並流での減圧段階が（ｂＪで述べた向
流での脱着の初期と同時に行われること以外は同じであ
る。

第５図：他の吸着塔を再圧縮するのに使用される代りに
、Ｔ／３からｔ２まで、第３図で述べた、並流での部分
減圧段階のガスが、低い圧力Ｐｍ　にある他の吸着系の
脱着期（ｂ２）を完了するための吸着塔２．又はＺ、の
向流での抜取りを確実にするのに送られる。

第６図：吸着塔２．の低い圧力Ｐｍが少くとも大火気圧
と等しいとき、向流での減圧による脱脂期（ｂ２）は、
向流での脱看期に先立つ同じ吸宥塔Ｚ。

の並流での減圧段階から出たガスを供給され、貯槽１ζ
に中間的に貯蔵された向流での抜取り段階によって、ｔ
３）Ｔ／３から２Ｔ／３まで完了される。

こうして吸着塔ｚ１は、Ｔ／３から２Ｔ／３まで、順次 （イ）　Ｔ／３からｔ２まで：第３図のように再圧縮・
の初期にある吸着塔２．又はｚ３との圧力平衡による並
流での減圧段階 （ロ）　ｔ２から１４　（ｔＡ−まで：貯槽Ｒ内の貯留
ガスとの並流での減圧段階 （ハ）　ｔＡからｔ５まで：大気放散による向流での脱
着初期段階、及び に）　ｔ５から２Ｔ／３まで：　貯槽Ｒ中で採取された
ガスによって、脱着を完了させるような低い圧力Ｐｍ、
向流での抜取り段階 を受けるのである。

第７〜１０図は、いずれかの吸着系のＴＭＣを充填した
吸着塔、たとえばＣ８の作動サイクルのいくつかの変形
例を示したものである。これらの図では、吸着期（ａ）
にある吸着塔Ｃ１の入口に注入されたガスは２．の出口
からのものであり、ｚｌは第２図のサイクル又は第３〜
６図のいずれかのサイクルを受け、吸着期（ａ）となっ
ているのである。

第７図：パージル１　（ｂ２）と脱着ルＩ　（ｃｔ）と
の間に、１ｓ）Ｔ／３から２Ｔ／３まで、他の吸着系の
吸着塔Ｃ２又はＣ１との圧力平衡による並流での減圧段
階を挿入しである。他の系は当初、低い圧力Ｐｍにあり
、この平衡によりガスの移送の間に並流での部分再圧縮
を受けている。第７図では、ＪｔＪｉ（ａ）の初ル１圧
力である平衡圧力Ｐ’Ｅは大気圧付近にあるとした。

第８図及び第９図：これらの変形例も、また脱層期（Ｃ
１）の後に並流での再圧縮段階を含んでいる。

しかし、この段１コ々は、吸着期（ａ）にある他の吸着
系の吸着塔２２又はｚ３から出るガスの採取によって実
現される。この再圧縮は部分的（第８図）であっても、
Ｐ’Ｍまで（第９図〕完了してもよい。この再圧縮のた
めの採取ガスは、吸噺期にある吸着’６Ｚｔ又は２．か
ら出るガスの一部でも、このガスの全景でもよい。後者
の場合、吸着期にあって、組合わされる第２の吸着塔Ｃ
２又Ｆ′ｉ、Ｃ１の出口での供給と取出しは、中断され
、これは対応する矢印が第８図、第９図上で混合線で示
されている。第８図、第９図では、高い圧力Ｐ’Ｍは大
気圧付近なのでポンプは向流での減圧によって行われる
Ｃ３の脱着の全期間（Ｔ／３の間）作動するとした。

第１０図：この変形例は、Ｃ１の出口でのパージ期（ｂ
、〕から出るガスが吸着期（ａ）にある他のｇ＆層系の
吸着塔Ｃ２又はＣ８の入口にリサイクル（再循環〕され
る点で第７図の変形例と異なる。その上、吸着ル」はＰ
’Ｅ（ｔ＝０に対して）からＰ’Ｍ　（ｔ　＝１゛／３
に対して）までの異なる圧力の下で非吸着ガスの常時取
出しとともに行われる。

さらに上に示したように、ＺＩについて記したサイクル
のいくつかの変形例は、Ｐ’Ｍ４ＰＭの関係さえ確認さ
れれば、Ｃ３について記したサイクルのいくつかの変形
例と組み合わせることができる。

このようにして第１１図の完全な図表は第６図のサイク
ル（２＋について）とｒ：ｇｌｏ図のサイクル（Ｃ１に
つめて）を組み合わせている。結局、吸着期（ａ）は、
Ｃ，Ｋついては、まずガスの取出しなしにＰ’ｎｌから
Ｐ’Ｍまで増加して行く圧力下で、次いで第２図のよう
にガス取出しを伴なってＩ”Ｍで行われ、平衡期はなく
なる。

第１２図は、この発明の方法が、どのようにして二つの
吸着塔の４系列Ｚ１．Ｃ，〜Ｚ、、Ｃ４を有する装置を
用いて実施できるかを示している。一つの吸着系から他
の吸着系までＴ／４の時間ずらされたサイクルは、たと
えば吸着系１　（ｚ、、　ｃ、　）を例にとれば、 （４）吸着塔２．に・ついて （イ）　ｔ＝ｏからＴ／４まで：高い圧力ＰＭ　。

並流での等圧吸着期で、一部は非吸着ガスは吸着期にあ
るＣＩの供給用、一部は他の吸着系のＴＭＺ吸着塔の向
流での最終再圧縮用に用いられる。

（ロ）　Ｔ／４からｔ６　（Ｔ、まで：向流での再圧縮
の初期にある他の吸着系のＴＭＺ吸着塔との平衡による
並流での第１の減圧。

（ハ）　ｔ６からＴ／２まで：連流での第２の減圧で、
こうして得られたガスは、脱着の終期にある他の吸着系
のＴＭＺ吸着塔の向流での抜取りに供される。

に）　Ｔ／２からｔ７（３Ｔ／４まで：向流での減圧た
とえは大気圧付近の低い圧力Ｐｍまでの大気放散による
脱着の初期。

に）　ｔ７から３Ｔ／４まで：第２の減圧中のＴＭＺ吸
着塔で採取されたガスを用いた向流での抜取りによる脱
着の終期。

（へ）　３Ｔ／４からＴまで：まず＃！１の減圧中の他
のＴＭＺｌ＆着塔との平衡により、次いで吸着期にある
他のＴＭＺ吸着塔の出口で採取されたガスを用いてのＰ
ｍからＰＭまでの向流での再５Ｅそｄ。

（Ｂ）吸着塔Ｃ１について （’ｆ）　　ｔ＝ｏからＴ／４まで：ガス取出しを伴な
う向流での吸着期、この期の間、圧力は中間の値Ｐ’Ｅ
から高いｊ１ＭＰ’Ｍと思われる。前記のように、この
期のみが、ｚｌとｃｌとが直列に接続されている。

（０）Ｔ／４からｔＢくＴ／’ｌまで：第２のパージ期
中である他のＴＭＣ吸着塔から出るガスを用いた蓬ηｔ
での第１のパージ期。

（ハ）　　ｔｓからＴ／２まで：圧力Ｐ’ＭにＣＩを単
に維持する）υ１゜ （リ　Ｔ／２からｔ９　＜　３Ｔ／４　（３Ｔ／４−　
ｔ９　＝　Ｔ／２−ｔＢの関係で決まる〕まで：脱着中
の他のＴＭＣ吸着塔によって供給される製品ガスの一部
を用いた向流での第２のパージ期。

（ホ）　　ｔ９から３Ｔ／４まで：再圧縮の初期にある
他のＴＭＣ吸沿塔との平衡による、たとえば大気圧に近
い平衡圧Ｐ’Ｅ−４での並流での減圧。

（へ）　３Ｔ／４からＴ−Ｎ０＝３Ｔ／４−ｔ９（Ｄよ
うなｔｏｏまで：真空にすることによる脱着ル１、こう
して脱着されたガスは、貯槽１６内に貯蔵され、一部は
他のＴＭＣ吸漕吸着塔２のパージに供され、残りはこの
装置の製品となる尚純度の酸素である。そして。

（ト）　　ｔｌｏからＴまで：並流での減圧中である他
のＴＭＣ吸漸吸着塔平衡による部分再圧縮段階 を言んでいる。

第１３図は、二つの吸着系ｚ１．　ｃ、及びｚ、　、　
ｃ。

を有する装置を用いてこの発明の方法を実施できるサイ
クルの１例を示している。この図表は、これらの系の第
１の系に関するもので、他の系の対応するサイクルはＴ
／２の時間を置いた挿入によシ推論される。高い圧力Ｐ
ＭとＰ’Ｍ　は両者とも大気圧に近い圧力と思われる。

このサイクルは、吸着期が１＝０か・らＴ／２まで続き
、期（ｂ２）と期（ｂ２）がＴ／２から３Ｔ／４まで続
いているのを除けば第２図のサイクルと同じである。同
一の真空ポンプが全吸着塔に用いられるならば、連続し
て作動するという利点がある。

第１図の装置の記載は、Ｐｌ！２図の方法を実施するの
Ｋどのようにして種々の機械（弁、真空ポンプ）を操作
すべきかを容易に理解させるものであり、当業者は第３
〜１３図の変形例を実施するのＫどのようにしてこの装
置と操作を修正すべきかを容易に理解するであろう。

−ｙ的に、高い圧力ＰＭ及びＰ’Ｍは１パールと故パー
ルとの間に、サイクルの低い圧力（ＰｍとＰ’ｍ　）は
１バールと数十ミリ・バールという部分的真空との同に
含まれ得る。もつとも低い圧力は、ＴＭＣの充填された
吸着塔で好適に達せられる。

この発明は、同様に、少くとも三つの成分を有するガス
状混合物の分別、たとえば次のような操作にも適用でき
る。

（１）次に示す製鉄所ガスのようなＣＯ２、Ｃｏ、　Ｎ
２　＋０２、Ｈ２を含んだガス状混合物から非常に＃縮
富化されたＣＯの製造 （イ）次のような平均組成の転炉ガス ＣＯ２（３〜２０チ）、Ｃ０（６０〜８７％）。

Ｎ２（３〜２０％）、　　）（２（］〜１０％）（ロ）
次のような平均組成の高炉ガス ＣＯ２（２０〜３０チ）、Ｃｏ（２０〜３０％）。

Ｎ２（４０〜６０％）、　　Ｈ２（１〜１０％）この場
合、好適に用いられる１技着剤は、次のものである。

（１）各吸着系の第１の吸着塔用にはＣＯ２を固定する
役割を果たす活性炭。

（Ｉｔ）　　各吸着系の第２の吸着塔用には、吸着性の
低い成分であるＮ２及びＨ２を分離してＣＯを濃縮する
役割を果たし、脱着のときの製品として非常に＃縮され
たＣＯを回収するゼオライト系モレキュラシーブス（登
録商標）（２）放出ガス、発酵製品あるいは有機廃棄物
のような、たとえばＣＯ２、ＣＨ４、Ｎ２　、　Ｈ２を
含み、さらにＮＨ３やイオウ化合物のような２次的不純
物を含んだガス状混合物から、非常に濃縮富化されたＣ
Ｈ４の製造。２次的不純物除去のための前処理後、この
種のガスの一つの組成モデルは次のようである。

ＣＯ２３０〜５０％　　０２２％　　Ｎ２　８％８２　
３チ　　　　　ＣＨ４４０〜６０チこの方法の適用のた
めに、次の吸着剤が好適に用いられる。

（１）各吸着系の第１の吸着塔用にはｃｏ２を濃縮する
活性炭。Ｃ０２はこの吸着剤の脱着によって濃縮、回収
され、第１の分離製品とすることができる。

（ＩＩ）　　各吸着系の第２の吸着塔用には、吸着性の
少い成分であるＮ２ｔ０２及びＨ２を分離してＣＩ（４
を濃縮し、この吸着塔の脱着のときの製品として非常に
＃縮されたＣＨ４を回収するモレキュラシーブス（登録
商標）又は同じく活性炭。

第１４〜１６図は、個別に、あるいけ一つのものを他の
ものといろいろに組み合わせたこの発明の有用な他の変
形例を第２〜１２図と類似のやり方で示している。これ
らの変形例は製品ガスの抽出率を高め、ガス製品の第５
　当りの生産表をＩＪ先下させる効果がある。これら第
１４〜１６図は、３系列を有する装ｆｕＫ対応する。第
１４．１５図は第７〜９図と同様に、単に吸着塔ＣＩた
とえばＣ。

のサイクルを示し、これに対して第１６図は、第２図の
ように１系列の二つのＩ敗着塔を示している。

第１４．１５図では、減圧期（Ｃ１）の終期と次のサイ
クルの吸着期（ａ）の初期との間に、第２の吸着塔Ｃ１
は、吸着期にある他の吸着塔Ｃから並流で取り出された
ガスの一部によって、少くとも部分的に向流での再圧縮
を受ける。図示された両実施ａ」では、この向流での再
圧縮は、吸着塔Ｃ７をこのサイクルの高い圧力Ｐ’Ｍに
戻している。この処理方法は、このサイクルの最高圧力
にある吸着塔Ｃで全吸着期（ａ）を行うことができ、こ
の期の間に、分離製品として定められた成分（いわゆる
「第１成分」）に対する吸着塔の捕捉率を改良する。

第１４図では、より正確には、第２の吸着塔ＣＩの並流
での再圧縮につづいて、吸着期（ａ）にある他の吸着塔
Ｃから並流で取り出されたガスの一部による向流での再
圧縮が行われる。これに反して、第１５図では、第２の
吸着塔Ｃ，の並流での再圧縮と同時に、吸着期（ａ）　
にある他の吸着塔Ｃから並流で取り出されたガスの一部
による向流での再圧縮を受ける。

吸着塔ＣＩを向流で再圧縮する他のやり方は、第１６図
に示されたように、吸着期（ａ）の初期と第２の吸着塔
Ｃ１の出口での取出しの前に、パージ期Ｃｂｔ）　にあ
る他の吸着塔Ｃの出口で取り出されたガスの少くとも一
部を使うことにある。

第１６図は、さらに次の変形例も示している。

（１）吸着期（ａ）にある第２の吸着塔Ｃ１から出るガ
スの少くとも一部が、期（ｂ２）にある他の吸着系の第
１の吸着塔２に抜取りガスとして向流で導入される。

（１１）パージ期（ｂｔ）にある第２の吸着塔Ｃ８から
出るガスの少くとも一部が吸着期（ａ）にある他の吸着
系の第１の吸着塔２に並流でリサイクル（再循環）され
る。

（Ｉｌｉ）　　パージ期ＣｂＪにある第２の吸着塔Ｃ２
から出るガスの少くとも一部が、少くとも部分的に再圧
縮するために、再圧縮期（ＣＩ）にある他の吸着系のｍ
ｌの吸着塔２に向流でリサイクル（再循環）される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一つの方法を実施するための三つ
の吸着系を有する一つの装置の図尊図、第２図はこの装
置の作動を示す図表、第３図ないし第６図は、この発明
の方法のいくつかの変形例を第２図の下の部分と類似の
やシ方、各吸着系の第１の吸着塔について示しておシ、
第７図ないし第１０図、第１４図、第１５図は、この発
明の方法のいくつかの変形例をｔ４２図の上の部分と類
似のやり方、各吸着系の第２の吸着塔について示してお
り、第１１図、第１６図は、第２図の方法の変形例を第
２図と類似のやり方で示してお夛、第１２陸は四つの吸
着系を用いて実施するこの発明の一つの方法を第２図と
類似のやり方で示しており、ｌ″Ｘ１３図は、二つの吸
着塔を用いて実施するこの発明の一つの方法を第２図と
類似のやり方で示している。 ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、５ ＦＩＧ、７ ＦＩＧ、８ ＦＩＧ、９ ＦＩＧ、１０ ＲＧ、１２ ＦＩＧ、１４ ＦＩＧ、１６ 手続補正書（方式） ％式％ ■、小事件表示 昭和６３年　特許類　第　５６４９４号２、発明の名称 ガス状混合物の吸着処理法 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住　所　　フランス国、パリ市、７．ケ、ド、オルセイ
、７５番４、代理人 ６、補正の内容　　　　　　　　　　　　　　　゛−′
出願時に生簀きの明細書を提出したため、タイプ印書に
よシ浄書したもの

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第２、第３の成分を含むガス状混合物からＰＳＡに
   より第１の成物を富化された状態で製造する方法であつ
   て、それぞれ２個の異なる吸着塔（Ｚ＿１、Ｃ＿１、…
   ）で構成される少くとも二つの吸着系（１、…）を有し
   、２個の吸着塔は一方を他方から独立させているか、あ
   るいは吸着期にある第１の吸着塔の出口と同じ期にある
   第２の吸着塔の入口とを連結する直列式の連結であつて
   、第１の吸着塔（Ｚ＿１、…）には前記第２の成分を選
   択的に吸着する吸着剤を、第２の吸着塔（Ｃ＿１、…）
   には前記第３の成分に比して前記第１の成分を選択的に
   吸着する吸着剤をそれぞれ収容しており、Ｔをサイクル
   の時間、ｎを吸着系の個数に選んだとき、各吸着系（１
   、…）について、一つの吸着系から他の吸着系までＴ／
   ｎの時間だけずらせて （ａ）第１の吸着塔（Ｚ＿１、…）の入口に混合物を導
   入することにより直列に接続された二つの吸着塔（Ｚ＿
   １、Ｃ＿１、…）についてのいわゆる並流での同時吸着
   期、 （ｂ）一方を他方から独立させている二つの吸着塔で、 （ｂ＿１）第１の吸着塔（Ｚ＿１、…）については、減
   圧及び／又は真空化及び／又は抜取りによる向流での脱
   着、及び （ｂ＿２）第２の吸着塔（Ｃ＿１、…）については、並
   流でのパージ期を含む期、 （ｃ）一方を他方から独立させている二つの吸着塔で、 （ｃ＿１）第１の吸着塔（Ｚ＿１、…）については、再
   圧縮、及び （ｃ＿２）第２の吸着塔（Ｃ＿１、…）については、脱
   着ガスの一部をパージ期（ｂ＿２）にある他の吸着系の
   第２の吸着塔をパージするのに用い、そのガスの他の部
   分をこの装置の製品として供給している向流での減圧に
   よる前記第１の成分の脱着段階を含む減圧 を含む期、 とからなる同一サイクルを実施することを特徴とするガ
   ス状混合物の吸着処理方法。 ２、吸着期（ａ）が、少くともその期（ａ）の最終期間
   中、第２の吸着塔（Ｃ＿１、…）の出口でのガス取出し
   を含む請求項１記載の方法。 ３、サイクルが、第１の吸着塔（Ｚ＿１、…）について
   、吸着期（ａ）と脱着期（ｂ＿１）との間又は脱着期（
   ｂ＿１）の初期と同時に、再圧縮期（ｃ＿１）の初期に
   ある他の吸着系の第１の吸着塔との平衡による並流での
   減圧段階を含んでいる請求項１及び２のいずれかに記載
   の方法。 ４、基（ｃ＿１）にある第１の吸着塔（Ｚ＿１、…）の
   再圧縮が、吸着期（ａ）にある他の吸着系の二つの吸着
   塔の間で採取されたガスの向流での注入を含んでいる請
   求項１ないし３のいずれかに記載の方法。 ５、サイクルが、第１の吸着塔（Ｚ＿１、…）について
   、吸着期（ｂ＿１）の直前に並流での減圧段階を含み、
   この減圧により生ずるガスが脱着期（ｂ＿１）の終期に
   ある他の吸着系の第１の吸着塔の向流での抜取りのため
   に用いられる請求項１ないし４のいずれかに記載の方法
   。 ６、サイクルが、第１の吸着塔（Ｚ＿１、…）について
   、脱着期（ｂ＿１）の直前に並流での減圧段階を含み、
   この減圧により生ずるガスが貯槽（Ｒ）に一時貯蔵され
   、次いで脱着期（ｂ＿１）の終期にある同じ吸着塔の向
   流での抜取りのために用いられる請求項１ないし４のい
   ずれかに記載の方法。 ７、減圧期（ｃ＿２）の終期と次のサイクルの吸着期（
   ａ）の初期との間に、第２の吸着塔（Ｃ＿１、…）が、
   向流での少くとも部分的な再圧縮を受ける請求項１ない
   し６のいずれかに記載の方法。 ８、パージ期（ｂ＿２）の終期の直後に、第２の吸着塔
   （Ｃ＿１、…）が、並流での部分的な減圧を受け、こう
   して得られたガスが他の吸着系の第２の吸着塔の前記再
   圧縮を確保するのに供せられる請求項７記載の方法。 ９、第２の吸着塔の前記再圧縮が、少なくとも吸着期（
   ａ）にある他の吸着系の二つの吸着塔の間で採取された
   ガスを用いて行われる請求項７記載の方法。 １０、減圧期（ｃ＿２）の終期と次のサイクルの吸着期
   （ａ）の初期との間に、第２の吸着塔（Ｃ＿１、…）が
   、吸着期（ａ）にある他の吸着塔（Ｃ＿１、…）から並
   流で取り出されたガスの一部による向流での少くとも部
   分的な再圧縮を受ける請求項１ないし９のいずれかに記
   載の方法。 １１、第２の吸着塔（Ｃ＿１、…）の並流での再圧縮に
   つづいて、吸着期（ａ）にある他の吸着塔（Ｃ＿１、…
   ）から並流で取り出されたガスの一部による向流での再
   圧縮を行う請求項７ないし９のいずれかに記載の方法。 １２、第２の吸着塔（Ｃ＿１、…）の並流での再圧縮と
   同時に、その吸着塔が吸着期（ａ）にある他の吸着塔（
   Ｃ＿１、…）から並流で取り出されたガスの一部によつ
   て向流での再圧縮を受ける請求項７ないし９のいずれか
   に記載の方法。 １３、吸着期（ａ）の初期で第２の吸着塔（Ｃ＿１、…
   ）の出口での取り出しの前に、パージ基（ｂ＿２）にあ
   る他の吸着塔（Ｃ＿１、…）の出口で取り出されたガス
   の少くとも一部分が第２の吸着塔（Ｃ＿１、…）を再圧
   縮するために第２の吸着塔（Ｃ＿１、…）に向流で導入
   される請求項１ないし１２のいずれかに記載の方法。 １４、吸着期（ａ）にある第２の吸着塔（Ｃ＿１、…）
   から出たガスの少くとも一部分が、脱着期（ｂ＿１）に
   ある他の吸着系の第１の吸着塔（Ｚ＿１、…）内に抜取
   りガスとして向流で導入される請求項１ないし１３のい
   ずれかに記載の方法。 １５、パージ期（ｂ＿２）にある第２の吸着塔（Ｃ＿１
   、…）から出たガスの少くとも一部分が、吸着期（ａ）
   にある他の吸着系の第２の吸着塔内に並流で再循環され
   る請求項１ないし１４のいずれかに記載の方法。 １６、パージ期（ｂ＿２）にある第２の吸着塔（Ｃ＿１
   、…）から出たガスの少くとも一部が吸着期（ａ）にあ
   る他の吸着系の第１の吸着塔（Ｚ＿１、…）内に並流で
   再循環される請求項１ないし１５のいずれかに記載の方
   法。 １７、パージ期（ｂ＿２）にある第２の吸着塔（Ｃ＿１
   、…）から出たガスの少くとも一部が、他の吸着系の第
   １の吸着塔（Ｚ＿１、…）を少くとも部分的に再圧縮す
   るためにその第１の吸着塔（Ｚ＿１、…）内に向流で再
   循環される請求項１ないし１６のいずれかに記載の方法
   。 １８、それぞれ第１、第２及び第３の成分として実質的
   に酸素、窒素及びアルゴンからなる混合物から高純度で
   酸素を製造するために、第１の吸着塔（Ｚ＿１、…）は
   ゼオライト系モレキュラシーブス（ＴＭＺ）（登録商標
   ）を、第２の吸着塔（Ｃ＿１、…）はカーボン系モレキ
   ュラシーブス（ＴＭＣ）（登録商標）を収容している請
   求項１ないし１７のいずれかに記載の方法。 １９、それぞれ第１、第２及び第３の成分としてＣＯ、
   ＣＯ＿２及び窒素を含むガス状混合物から非常に富化さ
   れたＣＯを製造するために、第１の吸着塔（Ｚ＿１、…
   ）は活性炭を、第２の吸着塔（Ｃ＿１、…）はゼオライ
   ト系モレキュラシーブス（ＴＭＺ）（登録商標）を収容
   している請求項１ないし１７のいずれかに記載の方法。 ２０、それぞれ第１、第２及び第３の成分としてＣＨ＿
   ４、ＣＯ＿２及び窒素を含むガス状混合物から非常に富
   化されたＣＨ＿４を製造するために、第１の吸着塔（Ｚ
   ＿１、…）は活性炭を、第２の吸着塔（Ｃ＿１、…）は
   ゼオライト系モレキュラシーブス（ＴＭＺ）（登録商標
   ）又は活性炭を収容している請求項１ないし１７のいず
   れかに記載の方法。