KR100196879B1 - 가스 스트림으로부터 이산화탄소를 제거하는 방법 - Google Patents

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Abstract

약 1.15보다 작은 규소 대 알루미늄 원자비를 가지는 X형 제올라이트 베드를 통하여 이산화탄소보다 극성이 낮은 가스로 주로 구성되는 가스 스트림을 통과시켜 가스 스트림으로부터 이산화탄소를 흡착함으로써 이산화탄소를 제거한다. 이 방법은 특히 약 20℃ 이상의 온도에서 가스 스트림으로부터 낮은 수준의 이산화탄소를 제거할 경우에 특히 바람직하다.

Description

가스 스트림으로부터 이산화탄소를 제거하는 방법
본 발명은 가스 스트림으로부터 이산화탄소를 제거하는 방법에 관한 것이며, 좀 더 구체적으로 공기 분리전에 공기로부터 이산화탄소를 제거함으로써 공기를 예비정화하는 방법에 관한 것이다.
자연적으로 발생하거나 산업 공정에서 생산되는 가스는 흔히 소량의 이산화탄소를 함유한다. 에컨대, 대기는 일반적으로 약 250ppm의 이산화탄소를 함유한다. 가스가 사용되어질 특정한 최종 용도 또는 특정 공정의 제약으로 인하여, 가끔 가스로부터 이산화탄소를 제거하는 것이 필요하거나 바람직할 수 있다. 예컨대 저온 종류 또는 저온 흡착 등과 같은 저온 분리 기술(저온 공기 분리)에 의하여 다양한 성분의 생성물로 분리되어질 공기는 이들 공정이 수분 및 이산화탄소의 빙점이하의 온도에서 실시됨으로써 결과적으로 이들 화합물이 제거되지 않을 경우에는 동결하여 공기 분리 장치를 궁극적으로 막히게 하기 때문에 수분 및 이산화탄소 모두를 실질적으로 함유하지 않아야 한다.
소량의 이산화탄소 및 수분은 응축, 역 열교환 냉각 및 흡착과 같은 다양한 기술로 가스 스트림으로부터 제거한다. 특히 바람직한 방법은 가스 스트림의 다른 성분보다 이산화탄소(및 수증기)를 더욱 강하게 흡착하는 흡착제를 이용하는 흡착법이다. 예컨대 흔히 제올라이트 13X의 베드를 통하여 가스 스트림을 통과시킴으로써 저온 분리되어질 공기 스트림으로부터 이산화탄소를 제거하는 방법이다. 미합중국 특허 제3,885,927호(1975년 5월 27일, Sherman et al.)에서는 -40 내지 120℉의 온도에서 1000ppm 이하의 이산화탄소를 함유하는 가스 스트림으로부터 이산화탄소를 제거하기 위하여 90당량% 이상의 바륨 양이온을 함유하는 X형 제올라이트를 이용하는 것에 대하여 개시하고 있다. 미합중국 특허 제4,775,396호(Rastelli et al. 1988년 10월 4일)에서는 -50 내지 100℃의 온도에서 압력 스윙 흡착법(pressure swing adsorption)으로 가스 스트림으로부터 이산화탄소를 흡착하는 방법에 대하여 개시하고 있다. 이 방법에서 흡착제는 아연, 희토류, 수소, 및 암모늄 양이온으로부터 선택되는 1 이상의 양이온을 20당량% 이상 및 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 양이온을 80당량% 이하로 함유하며 SiO2/Al2O3몰비가 2 내지 100이다.
제올라이트 13X는 질소, 산소 또는 아르곤보다 이산화탄소(및 수증기)를 더욱 강하게 흡착하기 때문에 낮은 온도, 즉 약 5℃이하의 온도에서 공기 스트림으로부터의 소량의 이산화탄소(및 수증기)를 효율적으로 제거한다. 그러나, 제올라이트 13x의 이산화탄소 흡착능은 분리되어질 가스 온도가 높아짐에 따라 급속히 감소하며 분리 공정은 약 20℃ 이상의 온도에서는 불가능하게 된다. 주위 온도는 흔히 바람직한 5℃ 이상의 온도, 예컨대 40℃ 또는 그 이상의 주위 온도를 직면하며 흡착 열 및 가스 압축 열로 인하여 흡착 베드 온도가 흡착 공정 동안에 상당히 증가하는 경향을 가지기 때문에 일반적으로 20℃ 이하의 온도에서 가스를 유지하기 위하여 외부 냉각 장치를 이용하는 흡착-기초 공기 예비정제기로 주입 공기를 냉각시킬 필요가 있다. 이는 필요한 냉각에 대하여 에너지가 소비되어야 하기 때문에 공기 분리 공정의 전체적인 효율을 감소시킨다. 상업적인 공기 분리 흡착-기초 예비정제 공정에 필요한 냉각의 정도에 상당히 감소시키거나 냉각의 필요성을 완전하게 제거하는 것이 매우 바람직하다. 이는 공기 분리 공정의 전체적인 경제적 효율을 증가시키기 때문이다. 본 발명은 이와 같은 장점을 제공하는 신규 이산화탄소 흡착 방법을 제공한다.
본 발명에 따라서, 약 -50 내지 약 80℃의 온도범위에서 약 1.0 내지 약 1.15의 규소 대 알루미늄 원자비를 가지는 X형 제올라이트 베드를 통하여 가스 스트림과 통과시켜 가스 스트림으로부터 이산화탄소를 제거함으로써 가스 스트림을 정제한다. 본 발명의 방법은 약 25mbar 또는 그 이상의 분압에서 불순물로서 이산화탄소를 함유하고 이산화탄소보다 극성이 낮은 가스를 정제하는 데 이용할 수 있다. 본 발명의 방법에 의하여 정제할 수 있는 전형적인 가스는 공기, 질소, 산소, 아르곤, 수소, 헬륨, 메탄 등이다.
흡착제는 나트륨 X 제올라이트일 수 있으며, 즉 교환가능한 양이온으로서 나트륨 이온을 가질 수 있으며, 주기율표의 제ⅠA족, 제ⅡA족으로부터 선택되는 다양한 1가, 2가 또는 3가 이온, 란탄계 이온, 크롬(Ⅱ) 이온, 철(Ⅲ) 이온, 아연(Ⅱ) 이온 및 구리(Ⅱ) 이온 중의 1 또는 그 이상의 이온을 교환가능한 양이온으로 가질 수 있다. 바람직한 흡착제는 교혼가능한 양이온으로서 나트륨, 칼륨, 리튬, 칼슘, 마그네슘, 바륨, 스트로튬, 알루미늄, 스칸듐, 갈륨, 인듐, 이티륨, 란타늄, 세륨, 프라세오다이뮴 및 네오다이뮴 이온중의 1 또는 그 이상의 이온을 가지는 X 제올라이트이다. 가장 바람직한 양이온은 나트륨, 리튬, 칼슘, 마그네슘, 알루미늄, 세륨 및 란타늄 및 이들의 혼합물이다.
본 발명의 바람직한 구체예에서, X형 제올라이트는 약 1.0 내지 약 1.1의 규소 대 알루미늄 원자비를 가지며 가장 바람직하게는 약 1.0의 규소 대 알루미늄 원자비를 가진다.
본 발명 방법의 흡착 단계는 약 20 내지 약 80℃의 온도에서 실시하는 것이 바람직하다. 흡착 단계를 약 30 내지 약 60℃의 온도에서 실시할 경우 가장 우수한 결과가 얻어진다.
이산화탄소 정제는 순환 공정, 바람직하게는 압력 스윙 흡착(PSA), 온도 스윙 흡착(TSA) 또는 이들의 결합 공정으로 실시하는 것이 바람직하다. TSA 공정이 가장 바람직하다.
이산화탄소는 가스 스트림중의 분압이 약 25mbr를 초과하지 않도록, 바람직하게는 약 10mbar를 초과하지 않도록, 가장 바람직하게는 약 5mbar를 초과하지 않도록 하는 농도로 가스 스트림에 존재하는 것이 바람직하다.
본 발명의 방법은 이산화탄소 흡착의 단일 작업을 포함할 수 있거나 공기 분리, 수소 산화, 일산화탄소 산화중의 1 이상 및 이산화탄소 흡착을 포함하는 결합된 정제 작업을 포함할 수 있다. 바람직한 공정에서 이산화탄소는 상기 흡착 방법으로 공기로부터 제거되며 정제 공기는 질소, 산호, 아르곤 또는 이들중의 2 또는 그 이상의 혼합물로 저온 증류에 의하여 분리한다.
X형 흡착제를 이용한 이산화탄소 흡착 단계는 또한 가스 스트림으로부터 수분을 제거하는 데 사용할 수 있다. 바람직한 구체예에서 흡습제, 바람직하게는 다양한 유형의 알루미늄, 실리카겔 또는 제올라이트 또는 이들의 혼합물중의 하나를 통하여 가스 스트림을 통과시킴으로써 이산화탄소 흡착전에 수분을 제거한다.
본 발명은 특히 약 20℃이상의 온도에서 가스 스트림으로부터 낮은 농도, 즉 ppm 수준의 이산화탄소를 제거하는 데 유용하다. 본 발명의 방법이 약 25mbr 이상의 분압으로 이산화탄소가 존재하는 가스 스트림으로부터 이산화탄소를 제거하는 데 성공적으로 사용될 수 있을지라도, 상기한 바와 같이 가스 스트림중의 분압이 약 25mbar보다 낮은 농도로 가스 스트림에 이산화탄소가 존재할 경우 가스 스트림으로부터 이산화탄소를 제거하는 데 가장 효과적이다.
본 발명의 방법에 사용되는 흡착제는 약 1.15 이하, 즉, 1.0 내지 약 1.15범위의 규소 대 알루미늄 원자비를 가지는 X형 제올라이트이다. 본 발명에 사용하기 바람직한 흡착제는 약 1.0 내지 1.1의 규소 대 알루미늄 원자비를 가지는 X형 제올라이트이며 가장 바람직한 흡착제는 흔히 낮은 규소 X 또는 LSX 제올라이트로서 언급되는, 약 1.0의 규소 대 알루미늄 원자비를 가지는 화합물이다. 제올라이트 구조상의 결함, 차단된 알루미늄 및/또는 알루미네이트와 같은 불순물 및 측정상의 실수에 기인하여 X형 제올라이트의 명목 규소 대 알루미늄 비는 0.9 정도로 보고되었다. 그러나, 이론적인 최소 규소 대 알루미늄 원자비는 1.0이며 이 최소 이론치를 본 발명에 사용하며 가장 낮은 가능한 규소 대 알루미늄 원자비의 X형 제올라이트가 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 한다.
제올라이트는 나트륨 X 제올라이트, 즉 교환가능한 양이온이 실질적으로 모든 나트륨 이온인 제올라이트일 수 있거나 또는 공지의 많은 이온 교환된 X형, 제올라이트, 즉 나트륨 이외의 이온을 교환가능한 양이온으로 가지는 X형 제올라이트일 수 있다. X형 제올라이트상의 교환가능한 양이온 부위를 차지할 수 있는 이온으로는 주기율표의 제ⅠA족, 제ⅡA족, 제ⅢA족, 제ⅢB족의 이온, 란탄계의 3가 이온, 아연(Ⅲ) 이온, 구리(Ⅱ) 이온, 크롬(Ⅲ) 이온, 철(Ⅲ) 이온, 암모늄 이온, 하이드로늄 이온 또는 이들 범주에 속하는 2 또는 그 이상의 이온의 혼합물을 포함한다. 바람직한 제ⅠA족 이온은 나트륨, 칼륨 및 리튬 이온이고, 바람직한 제ⅡA족 이온은 마그네슘 칼슘, 스트로늄 및 바륨이온이고, 바람직한 제ⅢA족 및 제ⅢB족 이온은 알루미늄, 스칸듐, 갈륨, 인듐, 이트륨이고, 바람직한 3가 란타나이드 이온은 란타늄, 세륨, 프라세오다이뮴 및 네오다이뮴이다. 가장 바람직한 X형 제올라이트는 나트륨, 리튬, 칼슘, 마그네슘, 알루미늄, 세륨, 란타늄 프라세오다이뮴 및 네오다이뮴 이온중에서 선택되는 1 또는 그 이상의 이온을 교환가능한 양이온으로 가지는 제올라이트이다.
본 발명의 방법은 평행하게 배열된 2 이상의 베드의 쌍 또는 단일 흡착 용기에서 실시할 수 있으며 흡착 및 탈착을 포함하는 순환 공정으로 작용되도록 조정할 수 있다. 이와 같은 시스템에서 베드는 합착 시스템으로부터 정제 가스의 위(pseudo)-연속 흐름을 확실히 하기 위하여 상외로 순환된다.
본 발명의 방법은 온도 스윙 흡착, 압력 스윙 흡착, 진공 스윙 흡착 또는 이들의 조합적 공정과 같은 순환 공정으로서 일반적으로 실시된다. 본 발명의 방법은 특히 온도 스윙 흡착에 의하여 공기로부터 소량의 이산화탄소를 제거하는 데 유용하다. 이산화탄소 제거 방법은 높은 순도의 질소, 산소, 아르곤 또는 이들의 결합물을 생산하기 위하여 공기의 저온 증류와 같은 공기 분리 공정과 이상적으로 결합된다.
흡착 단계가 실시되는 온도는 최소 약 -50℃ 내지 최대 약 80℃ 범위로 다양하다. 본 발명의 방법은 특히 정제될 가스 스트림이 가스 스트림중의 분압이 약 25mbr를 초과하지 않도록 하는 농도로 이산화탄소를 함유할 경우, 기존 흡착제를 이용하는 대응 방법보다 약 20℃ 이상의 온도에서 더욱 효율적인 것으로 밝혀졌다. 이 특성은 흡착 단계동안의 온도가 약 20℃ 이상 또는 약 30℃ 이상인 따뜻한 기후에서 이 방법을 적합학 이용할 수 있게 한다. 흡착 공정이 약 80℃까지의 온도에서 실시할 수 있을지라도 약 60℃를 초과하지 않는 온도가 바람직하며, 특히 약 50℃를 초과하지 않는 온도가 가장 바람직하다.
흡착 단계가 실시되는 압력은 압력 스윙 흡착 순환에 대해 일반적으로 약 0.2 내지 약 20bar, 바람직하게는 약 1 내지 10bar 범위이며 온도 스윙 흡착 순환에 대해서는 통상 대기압 또는 그 이상의 압력이다.
흡착 공정이 PSA일 경우, 재생 단계는 일반적으로 흡착 압력보다 낮은 절대 압력 및 흡착 단계가 실시되는 온도 근방의 온도에서 실시한다. PSA 사이클의 재생 단계동안의 압력은 일반적으로 약 20 내지 약 5000밀리바, 바람직하게는 약 100 내지 약 2000밀리바의 범위이다. 흡착 공정이 TSA일 경우, 베느 재생은 흡착 온도보다 더 높은 온도, 일반적으로 약 50 내지 약 250℃ 범위의 온도에서 실시한다. PSA와 TSA의 결합 공정을 이용할 경우, 베드 재생 단계동안의 온도 및 압력은 이들이 흡착 단계동안에서 보다 각각 더 높고 낮다.
본 발명에 따른 순환 방법을 개시할 때, 이산화탄소가 제거되어져야 하는 가스 주입물 스트림은 상기 흡착제의 베드를 포함하는 흡착 용기에 주입된다. 흡착제의 베드를 통하여 가스가 통과함에 따라 이산화탄소는 흡착되며 실질적으로 이산화탄소가 함유되지 않은 비흡착된 생성물 가스가 비흡착 가스 유출구를 통하여 흡착 용기 밖으로 배출된다. 흡착 단계가 진행함에 따라, 흡착제 베드에서 이산화탄소 프론트가 형성되어 베드의 비흡착 가스 유출 말단으로 천천히 이동한다. 흡착 단계가 실시되는 흡착 용기를 통하여 이동하는 흡착된 이산화탄소 프론트가 용기(들)의 원하는 위치에 이를 경우, 이들 용기(들)에서 흡착 과정은 종결함 이들 용기는 재생 단계로 들어간다. 재생동안, 흡착 사이클이 압력 스윙 흡착일 경우 이산화탄소-함유 용기는 압력을 제거하며 또는 온도 스윙 흡착 사이클을 이용할 경우 가열하고, 또는 결합 공정을 이용할 경우 탈압 및 가열한다.
흡착 베드의 재생 방법은 사용되는 흡착 공정의 유형에 좌우된다. 압력 스윙 흡착의 경우에는 재생 상은 일반적으로 바람직한 낮은 압력을 얻을 때까지 베드가 역흐름으로 통기되는 동안 역흐름 탈압 단계를 포함한다. 필요할 경우, 베드의 압력은 진공 펌으와 같이 진공 유도 장치를 이용하여 대기압이하 압력으로 낮출 수 있다.
일부 경우, 역흐름 탈압 단계(들)이외에 흡착 베드(들)에 존재하는 비흡착 생성물 가스 스트림으로 베드를 역흐름을 세정하는 것이 바람직하다. 베드가 비흡착 가스로 역흐름 세정될 수 있는 경우, 세정단계는 일반적으로 역흐름 탈압 단계의 말단쪽으로 개시되거나 그에 연이어 개시된다. 이와 같은 세정 단계동안 세정 가스는 흡착 시스템이 단일 흡착기를 포함할 경우 중간 저장 시설로부터 흡착 베드에 도입되거나 또는 흡착 시스템이 상외에서 작동하는 평행하게 배열된 다수의 흡착기를 포함할 경우 흡착 상에 존재하는 다른 흡착기로부터 흡착 베드에 도입될 수 있다.
흡착 사이클은 흡착 및 재생의 기본 단계이외에 다른 단계를 포함할 수 있다. 예컨대 다단계로 흡착 베드를 탈압하는 것이 바람직하며 제1탈압 생성물은 흡착 시스템에서 다른 베드를 부분적으로 가압하는 데 사용한다. 이는 또한 비흡착된 생성물 가스중의 가스 불순물의 양을 감소시킬 것이다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 공기와 같은 가스 스트림은 상기한 유형의 낮은 규소 X 제올라이트를 함유하는 흡착 용기에 도입한다. 가스 스트림은 -50℃ 또는 그 이하, 또는 80℃이상의 온도일 수 있다. 가스 스트림중의 이산화탄소의 농도가 그의 분압이 약 25mbar를 훨씬 초과하지 않도록 하는 농도인 한, 실질적으로 모든 이산화탄소는 가스 스트림으로부터 제거될 것이며 실질적으로 이산화탄소 무함유 생성물 가스가 흡착 용기의 미흡착 생성물 가스 유출구로부터 방출될 것이다. 이산화탄소 흡착 프론트가 흡착 용기의 일정 위치, 일반적으로 비흡착 생성물 가스 유출구 근방에 이를 경우, 용기중의 흡착 과정은 종결되며 용기중에 함유된 흡착제 베드는 상기 방법중의 하나에 의해 재생된다. 흡착 장치가 복수 베드 시스템일 경우 흡착은 제2베드에서 바로 시작되어 정제 과정의 연속성이 중단되지 않게 할 것이다. 정제된 가스는 다른 처리 과정에 적용될 수 있다. 예컨대 저온 공기 분리 작업에서, 예비정제된 공기는 저온 증류(또는 흡착) 장치로 이송되어 1이상의 높은 순도 가스, 예컨대, 80% 순수 산소, 질소 또는 아르곤으로 분획될 수 있다. 필요한 경우, 공기 분리 장치로부터 폐기 가스 스트림은 베드 재생동안 세정 가스를 이용하기 위한 예비정제 장치로 재순환될 수 있다. 상기 과정은 흡착 과정의 효율성이 흡착 과정동안 일어나는 온도 증가에 의하여 실질적으로 나쁜 영향을 받지 않기 때문에 무한정한 시간동안 효율적으로 실시할 수 있다.
시스템내의 가스 흐름을 자동적으로 조절하고 모니터하기 위한 기존 장치를 이용함으로써 효율적 방식으로 연속적으로 완전하게 자동화 실시하는 것도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 인식하여야 할 것이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 예시하고자 한다. 별도 표시가 없는 한 부, 백분율 및 비는 부피를 기준으로 한다.
[실시예 1]
이산화탄소에 대한 평형 흡착 등온선은 1.02의 규소 대 알루미늄 원자비를 가지는 X형 제올라이트의 나트륨 형(Na LSX) 및 1.25의 규소 대 알루미늄 원자비를 가지는 기존의 나트륨 X형 제올라이트(Na X)에 대해 5, 35 및 50℃의 온도 및 2 내지 300mbar 범위의 일련의 압력에서 Cahn 마이크로밸랜스를 이용하여 측정하였다. 각 흡착제 시료(약 60mg)는 각 온도에서 취한 등온점사이 및 제1실행 1.5시간동안 350℃에서 진공처리함으로써 활성화시켰다. 각 시험은 평형이 도달될 때까지 실시하였으며 평형은 이산화탄소의 가장 낮은 분압에 대해 3시간까지의 시간을 요한다. NaX 및 NaLSX 실행이외에, 상기 압력 각각에 대해 35℃에서 리튬- 및 칼슘-교환된 X형 제올라이트 및 리튬- 및 희토류-교환된 X형 제올라이트를 이용하여 실행하였다. 시험 결과는 하기 표에 도시하였다.
상기 표로부터, 중간정도로 높은 CO분압(300 mbar까지)에서 본 발명의 LSX 흡착제가 기존에 사용된 나트륨 X 흡착제에 비해 30 내지 40% 높은 범위의 CO흡착능을 가짐을 분명히 알 수 있다. 이는 기존 X에 비해 LSX가 12.5% 증가된 이온 교환능을 가지는 결과로서 부분적으로 예상된다. 본 발명의 예상하지 못한 성질은 25mbar 또는 그 이하에서 얻어진 결과로 예시될 수 있으며 특히 20℃이상의 온도 및 5mbar 실행(약 15 기압의 압력에서 전형적 공기중의 CO분압에 해당)에서 나타난다. 본 발명의 흡착제의 흡착능은 동일한 조건하에서 기존 X 흡착제보다 2배 이상, 일부 경우 4배 이상일 수 있다. 실제, 표 1의 검토 결과, 50℃에서 본 발명 흡착제의 흡착능은 5℃의 정상 작동 온도에서 기존 X의 흡착능에 비교될 만하다. 50℃에서의 기존 X의 흡착능은 너무 낮아서 상업적으로 유용하지 않다. 이산화탄소에 대한 평형 흡착 등온선은 실시예 1에서 사용된 LSX 제올라이트로부터 제조된 리튬-희토류 교환된 흡착제 시료(Li,RE LSX)(약 67% LaCl3, 23% NdCl, 9% PrCl3, 1% CeCl조성을 가지는 시판중인 혼합 희토류 클로라이드 용액(Moly Corp.,Inc)로부터 유도된 86 당량% 리튬 이온 및 12 당량% 희토류 이온 함유) 및 실시예 1에서 사용된 LSX 제올라이트로부터 제조된 리튬-칼슘 교환된 흡착제 시료(Li, Ca LSX)(95 당량%의 리튬 이온 및 5당량%의 칼슘 이온을 함유)에 대해 35℃이었다.
본 발명을 특정 장치, 특정 흡착 사이클 및 특정 실험과 관련하여, 기술하였지만, 이들 특징은 본 발명을 단순히 예시하는 것이며 다양한 변화도 고려할 수 있다. 예컨대 흡착 사이클은 2베드 평형 단계 이상을 포함할 수 있으며 세정 단게 및/또는 비흡착 생성물 재충진 단계는 필요에 따라 제거 또는 포함될 수 있다. 또한 각 단계의 지속 시간 및 작동 조건은 다를 수 있다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해진다.

Claims (20)

  1. 20 내지 80℃ 범위의 온도에서 1.0 내지 1.15 범위의 규소 대 알루미늄 원자비를 가지는 X형 제올라이트를 이용하는 흡착 공정에, 이산화탄소 및 이산화탄소보다 극성이 낮은 가스를 포함하는 가스 스트림(이때, 가스 스트림중의 이산화탄소의 분압은 300mbar를 초과하지 않는다)을 적용시킴을 포함하는, 상기 가스 스트림으로부터 이산화탄소를 제거하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 흡착 공정이 온도 스윙(temperature swing)흡착, 압력 스윙(pressure swing)흡착, 진공 스윙(vacuum swing)흡착 및 이들의 결합 공정으로부터 선택된 공정의 일부인 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 흡착제가 1.0 내지 1.1 범위의 규소 대 알루미늄 원자비를 가지는 X형 제올라이트인 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡착제가 X형 제올라이트이고, 이 제올라이트의 교환가능한 양이온이 제1A족, 제2A족, 제3B족, 란탄계열 및 이들의 혼합물중에서 선택되는 방법.
  5. 제1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 스트림중의 이산화탄소의 분압이 25mbar 보다 낮은 방법.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 스트림이 산소, 질소, 아르곤, 수소, 헬륨 또는 이들의 혼합물인 방법.
  7. 제2항에 있어서, 상기 가스 스트림중의 이산화탄소의 분압이 10mbar 보다 낮은 방법.
  8. 제8항에 있어서, 흡착제가 1.0의 규소 대 알루미늄 원자비를 가지는 X형 제올라이트인 방법.
  9. 제4항에 있어서, 상기 가스 스트림중의 이산화탄소 분압이 5mbar 보다 낮은 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 공정의 흡착 단계를 30 내지 60℃ 범위의 온도에서 실시하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 가스 스트림이 공기인 방법.
  12. 제6항에 있어서, 가스 스트림으로부터 이산화탄소를 제거하기 전에, 알루미나, 실리카겔, 제올라이트 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 흡착제를 통하여 가스 스트림을 통과시킴으로써 가스 스트림으로부터 수증기를 제거함을 또한 포함하는 방법.
  13. (a) 20 내지 80℃ 범위의 온도에서 1.15보다 적은 규소 대 알루미늄 원자비를 가지는 X형 제올라이트를 흡착제로서 이용하는 온도 스윙 흡착 공정에 공기(이때, 공기중의 이산화탄소의 분압은 300mbar를 초과하지 않는다)를 적용시켜 공기를 예비정제함으로써 공기로부터 이산화탄소를 흡착하는 단계; 및 (b)예비정제된 공기를 저온 종류 공정에 적용시켜 고순도의 질소, 고순도의 산소 또는 이들 두 화합물을 생성하는 단계를 포함하는 공기의 분리 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 흡작제가 공기로부터 수증기를 또한 흡착하는 방법.
  15. 제13항에 있어서, 단계(a)전에 알루미나, 실리카겔, 제올라이트 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 흡착제를 통하여 공기를 통과시킴으로써 공기로부터 수증기를 제거하는 단계를 또한 포함하는 방법.
  16. 제13항에 있어서, 공기중의 이산화탄소의 분압이 25mbar보다 낮은 방법.
  17. 제17항에 있어서, 상기 흡착제가 1.0 내지 1.1 범위의 규소 대 알루미늄 원자비를 가지는 X형 제올라이트인 방법.
  18. 제17항에 있어서, 단계(a)의 흡착 공정을 30 내지 60℃ 범위의 온도에서 실시하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 흡착제가 1.0 내지 규소 대 알루미늄 원자비를 가지는 X형 제올라이트인 방법.
  20. 제19항에 있어서, 공기중의 이산화탄소의 분압이 5mbar보다 작은 방법.
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