KR20030096072A - 폐기체 회수가 조절된 진공 스윙 흡착 공정 - Google Patents

폐기체 회수가 조절된 진공 스윙 흡착 공정 Download PDF

Info

Publication number
KR20030096072A
KR20030096072A KR10-2003-0038142A KR20030038142A KR20030096072A KR 20030096072 A KR20030096072 A KR 20030096072A KR 20030038142 A KR20030038142 A KR 20030038142A KR 20030096072 A KR20030096072 A KR 20030096072A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
feed
adsorber
layer
waste stream
Prior art date
Application number
KR10-2003-0038142A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100536766B1 (ko
Inventor
이상국
부코우스키저스틴데이빗
Original Assignee
에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드 filed Critical 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드
Publication of KR20030096072A publication Critical patent/KR20030096072A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100536766B1 publication Critical patent/KR100536766B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption
    • B01D53/0476—Vacuum pressure swing adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0407—Constructional details of adsorbing systems
    • B01D53/0446—Means for feeding or distributing gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/106—Silica or silicates
    • B01D2253/108—Zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/12—Oxygen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/10—Single element gases other than halogens
    • B01D2257/102—Nitrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/403—Further details for adsorption processes and devices using three beds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption
    • B01D53/053—Pressure swing adsorption with storage or buffer vessel

Abstract

공급 기체 혼합물의 성분을 분리하기 위하여 사이클 공정 단계를 수행하는 다중 병행 흡착층을 이용한 진공 스윙 흡착 공정 사이클의 기체 이동부로서, 상기 층 각각은 공급부 말단 및 생성부 말단을 가지며, 상기 기체 이동부는 제1층의 공급부 말단으로부터 폐기체 스트림을 회수하고, 제1층의 생성부 말단으로부터 이동 기체를 회수하여 이동 기체를 제2층의 생성부 말단으로 도입하며 제2층의 공급부 말단으로부터 폐기체 스트림을 회수하는 단계를 포함한다.

Description

폐기체 회수가 조절된 진공 스윙 흡착 공정{VACUUM SWING ADSORPTION PROCESS WITH CONTROLLED WASTE GAS WITHDRAWAL}
압력 스윙 흡착은 공정 및 제조 산업 분야에서 광범위하게 사용되는 중요한 기체 분리 공정이다. 압력 스윙 흡착은 예를 들어, 수소 제조에, 또는 현장 냉 공기 분리 공정 또는 흡입 대기 기체 생성의 대안으로서, 조(crude) 공정 기체 스트림으로부터 고순도의 기체 생성물을 회수하기 위하여 사용된다. 압력 스윙 흡착 공정은, 예를 들어, 산소 및 질소 생성물을 제공하기 위한 공기 분리를 포함한 광범위한 기체 혼합물의 분리를 위해 고도로 발달되었다.
압력 스윙 흡착 공정은 최대 및 최소 사이클 압력이 둘 다 초대기압인 경우, 최대 사이클 압력이 초대기압이고 최소 사이클 압력이 대기압 미만인 경우 또는 최대 사이클 압력이 대기압 정도이고, 최소 사이클은 대기압 미만인 경우에 작동될수 있다. 후자인 2개의 공정들은 당해 기술 분야에서 진공 압력 스윙 흡착(VPSA) 및 진공 스윙 흡착(VSA)로 나타내고 있다. 본원에서는, 일반명 "진공 스윙 흡착" 또는 VSA는 흡착 사이클의 적어도 일부가 대기압 미만의 압력에서 작동되는 기체 혼합물을 분리하기 위한 흡착 용량상에서의 압력의 효과를 이용하는 임의의 사이클 기체 흡착 공정을 나타내는 데 사용될 것이다.
VSA 사이클의 각 흡착층은, 가압 기체 혼합물이 혼합된 공급 기체 중의 1 이상의 성분을 선택적으로 흡착하는 흡착층을 통과하는 공급 또는 흡착 단계로 개시되는 일련의 단계들을 수행한다. 수용가능한 순도로 소정의 성분을 함유하는 생성물 기체는 흡착 단계가 예정된 시간에 종결될 때까지 상기 층으로부터 회수된다.
흡착 단계의 종결 후, 상기 층의 압력은, 기체가 감압시 1 이상의 다른 층으로 이동되어 이들 층들에 가압 기체를 공급하는 1 이상의 단계들에서 감소된다. 최종 감압은 통상 진공 송풍기를 이용하여 배출에 의해 완결된다. 이후, 감압층은 생성물 기체 또는 다른 층들에서 제공된 이동 기체로 퍼지시킴으로써, 상기 층으로부터 추가의 흡착된 성분 및 공극 공간 기체를 제거한다.
상기 퍼지 단계의 완결시, 상기 층은 기체를 다른 층들로부터 이동시키는 1 이상의 가압 단계에 의해 중간 압력으로 재가압된 후, 공급 기체 및/또는 생성 기체로 공급 압력까지 더 가압된다. 상기 단계는 사이클 방식으로 반복된다.
감압층에서 승압층으로의 기체 이동은 많은 VSA 사이클의 유용한 특징이다. 이러한 층에서 층으로의 기체 이동 공정에서, 생성물의 품질에 못미치지만 최종 생성물 성분의 상당한 양을 여전히 함유하는 기체는 층 생성부 말단으로부터 다른 층의 생성부 말단으로 이동된다. 이 단계는 생성물 회수를 증가시킬 수 있으나, 소정의 생성물 순도를 맞추기 위해서는 주의깊게 조절되어야 된다.
층에서 층으로의 기체 이동 공정에서의 추가적인 정제는 생성물 회수 및 생성물 순도에서 필요한 개선을 위해 및 증가된 생산성을 위해 VSA 공정에 수행될 수 있다. 구체적으로, 기체 이동 공정 중에 기체 회수를 수행하는 층 내에서 기체 흐름의 조절을 개선시킬 필요가 있다. 이러한 필요성은 후술하는 바와 같이 본 발명에서 만족시킬 것이며, 후속하는 특허청구범위에 의해 한정될 것이다.
본 발명은 공급 기체 혼합물의 성분을 분리하기 위하여 사이클 공정 단계를 수행하는 다중 병행 흡착층을 이용하는 진공 스윙 흡착 공정 사이클의 기체 이동부(a gas transfer segment)로서, 각 층은 각각 공급부 말단 및 생성부 말단을 가지고, 상기 기체 이동부는 제1층의 공급부 말단으로부터 폐기체 스트림을 회수하며, 제1층의 생성부 말단으로부터 이동 기체를 회수하여 제2층의 생성부 말단으로 이동기체를 도입시키고 제2층의 공급부 말단으로부터 폐기체 스트림을 회수하는 단계를 포함하는 것인 진공 스윙 흡착 공정 사이클의 기체 이동부에 관한 것이다.
기체 이동부는 제1층의 공급부 말단으로부터 폐기체 스트림을 계속 회수하고, 제1층의 생성부 말단으로부터 이동 기체를 계속 회수하여 제2층의 생성부 말단으로 이동 기체를 계속 도입시키는 동안 제2층의 공급부 말단으로부터 폐기체 스트림의 회수를 종결하는 단계를 더 포함할 수 있다.
기체 이동부는 제1층의 공급부 말단으로부터 폐기체 스트림을 계속 회수하고, 제1층의 생성부 말단으로부터 이동 기체를 계속 회수하여 제2층의 생성부 말단으로 이동 기체를 계속 도입시키는 동안 제2층의 공급부 말단으로 공급 기체 혼합물을 도입시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
공급 기체 혼합물은 공기일 수 있고, 제2층의 압력은 대기압 미만일 수 있으며, 공급 기체 혼합물은 제2층의 공급부 말단으로 대기 공기가 흐름으로써 제2층의 공급부 말단으로 도입될 수 있다. 폐기체 스트림은 공기에 비해 질소가 농후할 수 있다.
본 발명은 1 이상의 덜 강한 흡착성 성분 및 1 이상의 더 강한 흡착성 성분을 함유하는 공급 기체 혼합물로부터 덜 강한 흡착성 성분을 회수하기 위한 진공 스윙 흡착 공정으로서, 상기 공정은 다수의 흡착층 내에서 사이클 공정 단계들을 수행하는 것을 포함하는데, 이때 각 층은 공급부 말단 및 생성부 말단을 가지고, 더 강한 흡착성 성분을 선택적으로 흡착시키는 흡착물을 포함하며, 각 층은 차례대로 사이클 공정부를 통해 진행하며, 사이클 공정부는 흡착 발생 생성부, 고압 층으로부터 저압(들)의 1 이상의 다른 층으로 기체가 흐르는 감압 기체 이동부, 재생부, 고압(들)의 1 이상의 다른 층들로부터 저압 층으로 기체가 흐르는 승압 기체 이동부, 및 최종 재가압부를 포함하며, 이때 감압 기체 이동부는 제1층의 공급부 말단으로부터 제1 폐기체 스트림을 회수하고, 제1 층의 생성부 말단으로부터 이동 기체를 회수하여 제2층의 생성부 말단으로 이동 기체를 도입시키며 제2층의 공급부 말단으로부터 제2 폐기체 스트림을 회수하는 단계를 포함하는 것인 진공 스윙 흡착 공정을 포함한다.
상기 공정은 제2층의 공급부 말단으로부터 제2 폐기체 스트림 회수를 종결하고, 제1층 공급부 말단으로부터 제3 폐기체 스트림을 회수하며, 제1층의 생성부 말단으로부터 이동 기체를 계속 회수하고 제2층 생성부 말단으로 이동 기체를 계속 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 공정은 공급 기체 혼합물을 제2층의 공급부 말단으로 도입시키고, 제1층의 공급부 말단으로부터 제4 폐기체 스트림을 회수하며, 제1층의 생성부 말단으로부터 이동 기체를 계속 회수하고 이동 기체를 제2층의 생성부 말단으로 계속 도입시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 제1 폐기체 스트림의 양 대 제1, 제3 및 제4 폐기체 스트림의 총량의 비는 약 0.15 내지 약 0.30 이다.
공급 기체 혼합물이 공기이고 제2층의 압력이 대기압 미만이어서 대기 공기가 제2층의 공급부 말단으로 흐를 수 있다. 폐기체 스트림이 공기에 비해 질소가 농후할 수 있다. 제1 폐기체 스트림이 제1 층에서 초대기압으로부터 대기로 직접 방출됨으로써 회수되며, 제3 폐기체 스트림은 진공 송풍기에 의해 제1층으로부터 회수될 수 있다.
본 발명은 1 이상의 덜 강한 흡착성 성분 및 1 이상의 더 강한 흡착성 성분을 포함하는 가압 공급 기체로부터 덜 강한 흡착성 성분을 회수하는 압력 스윙 흡착 공정으로서, 상기 공정은 각각 공급부 말단 및 생성부 말단을 가지고, 더 강한 흡착성 성분을 선택적으로 흡착하는 흡착물을 포함하는 2개의 병행 흡착기 내에서 사이클 공정 단계를 수행하는 단계를 포함하며, 상기 사이클 공정 단계는 (a) 초대기압에서 공급 기체를 제공하여 제1 흡착기의 공급부 말단으로 공급 기체를 도입하여, 흡착물 상에 더 강한 흡착성 성분 부분을 선택적으로 흡착하고 제1 흡착기의 생성부 말단으로부터 덜 강한 흡착성 성분이 농후한 생성 기체를 회수하는 단계, (b) 제1 흡착기의 공급부 말단으로 공급 기체의 도입을 종결하는 단계, 제1 흡착기의 공급부 말단으로부터 제1 폐기체 스트림을 회수하고 제1 흡착기의 생성부 말단으로부터 이동 기체를 회수함으로써 제1 흡착기를 감압시키는 단계, 이동 기체를 제2 흡착기의 생성부 말단으로 도입시키는 단계 및 제2 흡착기의 공급부 말단으로부터 제2 폐기체 스트림을 회수하는 단계, (c) 제1 흡착기의 생성부 말단으로부터 이동 기체의 회수를 종결하는 단계 및 제1 흡착기의 공급부 말단으로부터 제3 폐기체를 회수하는 단계, (d) (1) 제1 흡착기의 공급부 말단으로 공급 기체를 도입시키는 단계, (2) 제1 흡착기의 생성부 말단으로 생성물 기체를 도입시키는 단계, 및 (3) 제1 흡착기의 공급부 말단으로 공급 기체를 도입시키고 생성부 말단으로 생성 기체를 도입시키는 단계의 임의 조합에 의해 제1 흡착기를 가압시키는 단계, 및 (e) 사이클 방식으로 (a) 단계 내지 (d) 단계를 반복하는 단계를 포함하는 것인 공정을 포함한다.
상기 공급 기체가 공기일 수 있고, 1 이상의 덜 강한 흡착성 성분이 산소일 수 있으며, 1 이상의 더 강한 흡착성 성분이 질소일 수 있고, 제1 흡착기로부터의 제1 폐기체 스트림은 대기로 직접 방출될 수 있고, 제3 폐기체 스트림은 진공 송풍기의 배출에 의해 제1 흡착기로부터 회수될 수 있다.
상기 공정은 (a) 단계 후에, 제1 흡착기로부터의 생성물 기체 부분을 회수하고 제2 흡착기를 퍼지하기 위해 이 기체 부분을 사용하는 추가 단계를 더 포함할수 있다.
상기 공정은 (b)단계 후에, (b1) 제2 흡착기의 공급부 말단으로부터 제2 폐기체 스트림의 회수를 종결하는 단계, 제1 흡착기의 공급부 말단으로부터 제4 폐기체 스트림을 회수하는 단계, 제1 흡착기의 생성부 말단으로부터 이동 기체를 계속 회수하는 단계 및 제2 흡착기의 생성부 말단으로 이동 기체를 계속 도입하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 공정은 (b1)단계 후에, 제1 흡착기의 공급부 말단으로부터 제5 폐기체 스트림을 회수하고, 제2 흡착기의 생성부 말단으로 제1 흡착기의 생성부 말단으로부터의 기체를 계속 이동시키며, 제2 흡착기의 공급부 말단으로 공급 기체를 도입하는 추가 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 공급 기체는 공기이고, 1 이상의 덜 강한 흡착성 성분이 산소이고, 1 이상의 더 강한 흡착성 성분이 질소일 수 있다. 제1 흡착기로부터의 제1 폐기체 스트림을 대기로 직접 방출하고, 제3, 제4 및 제5 폐기체 스트림을 진공 송풍기를 이용하여 배출시킴으로써 제1 흡착기로부터 회수할 수 있다. 공급 기체 혼합물은 공기이고, 제2 흡착기의 압력이 대기압 미만이며, 제2 흡착기의 공급부 말단으로의 대기 공기의 흐름에 의해 제2 흡착기의 공급부 말단으로 공급 기체 혼합물을 도입시킬 수 있다. .
도1은 본 발명의 작동에 사용될 수 있는 VSA 시스템의 예시적 공정 흐름도이다.
도2는 본 발명의 태양의 예시적 층 단계도이다.
본 발명은 기체가 고압층으로부터 다른 저압(들)의 층(들)로 이동하는 기체 이동 단계의 측면을 특히 강조한 진공 스윙 흡착 공정에 관한 것이다. 다음 논의에서, VSA 사이클은 일련의 공정부로서 정의되며, 이들 각각은 1 이상의 개별적인 공정 단계를 포함하는 것으로 정의된다. 1 이상의 이들 공정 단계들은 선택적일 수 있다. 상기 공정부는 흡착층을 포함하는 각 흡착기에 대해 후술하는 바와 같이, (1) 흡착/생성물 제조부, (2) 감압 기체 이동부, (3) 층 재생부, (4) 승압 기체 이동부, 및 (5) 층 재가압부이다.
흡착/발생 생성부는 흡착층으로부터 생성 기체를 회수하는 것으로 정의되는데, 이 동안 공급 기체가 적어도 일부 이상의 부분으로 상기 층들로 도입된다. 더 강하게 흡착되는 성분(들)은 이 부 동안에 흡착 물질에 의해 선택적으로 흡착된다. 생성 기체의 일부는 다른 공정 단계를 수행하는 다른 층들에서 사용될 수 있다; 예를 들어, 일부 생성 기체가 재생부에서 다를 층을 퍼지하기 위해 사용될 수 있다.
감압 기체 이동부는 1 이상의 단계로 정의되는데, 여기서 기체는 고압층으로부터 1 이상의 저압(들)의 층들로 이동된다. 1 이상의 이들 단계 동안, 폐기체는 고압층의 공급부 말단으로부터 방출된다. 이동 기체는 기체 이동부 동안 이동되는 기체로서 정의된다. 기체 이동은 고압층 및 저압층(들) 사이의 압력차에 의해 유도된다.
재생부는 상기 층으로부터 잔여 공극 공간 기체 및 나머지 흡착 성분들을 통상 2 이상의 단계로 제거하는 것으로 정의된다. 제1 단계에서, 폐기체는 진공 송풍기에 의해 상기 층의 공급부 말단으로부터 회수될 수 있다. 제2 단계에서, 진공 송풍기에 의해 상기 층의 공급부 말단으로부터 폐기체를 회수하는 동안, 상기 층은 상기 층의 생성부 말단으로 퍼지 기체를 도입함으로써 퍼지할 수 있다. 일부 또는 전체 재생부는 통상 대기압 미만에 존재한다.
승압 기체 이동부는 1 이상의 단계로 정의되며, 여기서 기체는 1 이상의 다른 고압층(들)로부터 저압층으로 이동된다. 기체 이동은 저압층과 고압층(들) 사이의 압력 차이에 의해 유도된다.
층 재생부는 생성 기체를 제1 층의 생성부 말단으로 도입하는 단계, 가압 기체 혼합물을 이들의 공급부 말단으로 도입하는 단계 및 가압 공급 기체를 이들의 공급 말단부로 도입하는 동안 생성 기체를 이들의 생성부 말단으로 도입하는 단계로 구성된 군으로부터 선택된 1 이상의 단계에 의해 제1층을 가압하는 것으로서 정의된다. 공급 기체 혼합물이 대기 공기라면, 재가압은 대기압 미만의 층으로의 대기 공기의 흐름을 포함할 수 있다.
일반명 "기체 이동부"는 전술한 감압 및 승압 기체 이동부를 모두 포함하는 것으로 정의되므로, 정의에 따르면, 임의의 층과 1 이상의 다른 층 사이의 기체의 이동을 포함한다.
용어 "더 강한 흡착성" 및 "덜 강한 흡착성"은 압력 또는 진공 스윙 흡착 공정에 의해 분리될 기체 혼합물에 있는 성분을 설명하는 데 사용될 때, 소정의 흡착 물질 상에서 기체 혼합물에 있는 성분들의 상대적인 흡착 특징을 나타낸다. 공정의 평균 온도 및 압력에서 더 강한 흡착성 성분(순수한 성분으로서)에 대한 흡착 물질의 평형 흡착 용량은 덜 강한 흡착성 성분(순수한 성분으로서)에 대한 흡착 물질의 평형 흡착 용량보다 크다.
본 발명의 모든 구체예에서, 감압 기체 이동부는 기체가 상기 층의 생성부 말단부로부터 저압의 다른 층(들)로 이동하는 동안 폐기체가 상기 층의 공급부 말단으로부터 방출되는 1 이상의 단계를 포함한다.
폐기체는 사이클의 감압 기체 이동부 및 재생부에서의 단계들 중 임의의 단계에서 회수된 부산물 기체로서 정의된다. 폐기체는 공급 기체 중의 더 강한 흡착성 성분이 농후하다. 폐기체는 일반적으로 공극 공간 기체, 탈착 기체 및 퍼지 유출 기체를 포함하며, 폐기체는 직접 배출 또는 기계적 배출에 의해 흡착층으로부터 방출 또는 회수될 수 있다.
감압 기체 이동부 동안의 폐기체 방출은 다음의 방법 중 임의의 것을 개별적으로 또는 통합함으로써 이루어질 수 있다:
(1) 공기가 분리될 공급 기체 혼합물인 경우, 폐기체 방출이 층 압력과 대기 압력 사이의 압력차에 의해 유도될 수 있고, 폐기체는 대기로 직접 방출될 수 있음; (2) 폐기체가 초기에 층 압력보다 낮은 압력의 용기 또는 저장기로 방출되고 방출된 기체는 더 강한 흡착성 성분이 농후한 제2 기체 생성물로서 사용될 수 있음; 및 (3) 폐기체는 진공 송풍기를 이용하여 상기 층을 비움으로써 방출될 수 있음.
본 발명은 다중 병행 흡착층이 있는 공정 사이클에서 이용될 수 있으며, 생성물 기체 저장 탱크와 연결하여 작동되는 2개의 병행 층으로 사용될 수 있다. 기체 저장 탱크는 사용자에게 일정한 생성물 기체 공급을 제공하며 재가압 및/또는 퍼지에 대한 생성물 기체를 제공할 수도 있다.
본 발명의 특징은 2 이상의 흡착층을 이용하는 공정 사이클에서 적용될 수 있으며 층들내의 흡착 물질에 의해 더 강하게 흡착되는 성분 및 덜 강하게 흡착되는 다른 성분을 함유하는 임의의 기체 혼합물을 분리하기 위해 일반적으로 사용될 수 있다. 본 발명은 공기로부터 산소를 회수하는 데에 특히 유용하며 2개 흡착층으로 경제적으로 작업할 수 있다.
도1은 본 발명의 VSA 작동에 이용될 수 있는 2층 VSA 시스템의 개략적 흐름도이다. 본 발명은 공기로부터 산소를 회수하기 위하여 하기에 도시된 것이나,. 이러한 분리에만 한정되는 것은 아니고, 본 특정 시스템이나 공정 단계에만 한정되는 것도 아니다. 당업계에 공지된 VSA 시스템의 적당한 형태는 본 발명의 수행을 위해 이용될 수 있다. 도1의 시스템은 공급 공기 압축기(도시하지 않음)으로부터 가압된 공급 공기를 제공하는 공급 라인(1), 공급 다기관(3) 및 공급 밸브(5 및 7)을 포함한다. 다기관(9 및 11)은 흡착기 용기(13 및 15)의 공급 말단 또는 투입구에 각각 연결된다. 흡착기 용기(13 및 15)는 산소 보다 질소를 더 강하게 흡착하는 즉, 질소 흡착제의 평형 용량이 산소 보다 큰 1 이상의 흡착제를 포함한다. 본 공정에서 사용될 수 있는 흡착제는 1가 양이온, 2가 양이온, 또는 1가 양이온 또는 2가 양이온의 배합물을 포함하는 X-형 제올라이트를 포함한다. 밸브(17 및 19)는 다기관(9 및 11)을 진공 다기관(21)에 연결시키며, 이것은 진공 송풍기(도시하지 않음)에 연결된다.
흡착기 용기(13 및 15)의 출구 또는 생성부 말단은 각각 생성부 다기관(27)에 밸브(23 및 25)를 경유해 연결되며, 차례로 생성물 저장 탱크(29)에 연결된다. 생성물 기체는 흐름 조절 밸브(31) 및 라인(33)을 경유해 회수된다. 흡착기 용기(13 및 15)의 생성부 말단 또는 출구는 다기관(35) 및 밸브(37)을 통해 연결되어 있다. 다기관(9 및 11)은 배출 다기관(39) 및 밸브(41 및 43)에 의해 연결되며, 배출 라인(45)은 배출 다기관(39)에 연결된다.
본 발명의 태양은 공기로부터의 산소 회수에 대해 후술하고 있으며, 도1의 개략적 흐름도를 참고로 하여 용기(13)에서 일어나는 사이클 단계를 기재하고 있다. 두 용기(13 및 15)의 전체 공정 사이클은 도면의 층 단계 도면에서 설명되어지고 있으며 이때 용기(13)의 사이클은 용기(15)의 사이클이 있는 상(phase)으로부터 180 도에서 작동한다. 이것은 예시적인 사이클이며, 후술할 임의의 특정 사이클 단계(들)에 의해 한정되지 않는다.
1. 흡착/생성물 제조부
(1a) 단계:공급 공기는 라인(1)을 경유해 15 내지 30 psia의 통상의 압력에서 제공되어 공급 다기관(3) 및 밸브(5)를 통해 흐르고, 다기관(9)을 통해 흡착기 용기(13)로 흐른다. 질소는 그 안에서 우선적으로 흡착되고 70 내지 95 부피%의 산소를 함유할 수 있는 산소 생성물은 밸브(23) 및 다기관(27)를 통해 생성물 탱크(29)로 흐른다. 최종 생성물 산소는 밸브(31) 및 라인(33)을 통해 사용자에게 회수된다. 본 단계의 소요 시간은 통상 2 내지 30초이고, 단계 마지막 압력은 18 내지 30 psia일 것이다.
(1b) 단계:(1a) 단계의 작동이 계속되는 동안, 흡착 용기(13)로부터의 생성물 기체 부분은 다기관(35) 및 밸브(37)을 통해 회수되어 흡착기 용기(15)를 퍼지한다. 이 단계는 통상의 단계 종료 압력이 18 내지 30 psia로 0 내지 20초 동안 계속될 수 있다. (1b) 단계는 선택적이다.
2. 감압 기체 이동부
(2a) 단계:밸브(5 및 23)은 닫히고, 밸브(41)은 열리며, 밸브(37)는 열린 상태이다. 기체는 다기관(35) 및 밸브(37)를 통해 흡착 용기(13)로부터 흡착 용기(15)로 이동된다. 동시에, 제1 폐기체 스트림이 다기관(39), 밸브(41)를 통해 흡착 용기(13)의 공급부 말단으로부터 회수되고, 라인(45)를 통해 대기로 배출된다. 본 단계는 1 내지 10 초 동안 지속될 수 있으며, 흡착 용기(13)에서의 압력이 16 내지 28 psia일 때 종결 될 수 있다.
(2b) 단계:(2a) 단계의 생성부 말단에서 생성부 말단으로의 기체 이동이 지속되는 동안, 밸브(41)는 닫히고 밸브(17)는 열려서, 제2 폐기체 스트림이 다기관 (9), 밸브(17) 및 라인(21)을 통해 진공 송풍기로 회수된다. 이동된 기체는 밸브(37) 및 다기관(35) 가압 밸브(15)를 경유해 이동된다. 본 단계는 1 내지 10초 동안 지속될 수 있고 흡착기 용기(13)의 압력이 14 내지 26 psia인 경우에 통상 종결된다.
(2c) 단계:밸브(37) 및 다기관(35)을 경유하여 이동된 기체는 용기(15)를 계속 가압하는 것과 동시에 용기(15)는 공급부 말단에서 공급부 공기 가압을 수용한다. 제3 폐기체 스트림은 다기관(9), 밸브(17) 및 라인(21)을 통해 용기(13)의 공급부 말단으로부터 진공 송풍기로 회수된다. 본 단계는 통상 0 내지 10 초 동안 지속되며 (2c)단계의 말단에서 흡착기 용기(13)의 압력은 10 내지 22 psia의 범위에 있을 수 있다. (2c) 단계는 선택적이다.
(2a) 단계의 제1 폐기체 스트림의 양 대 제1 폐기체 스트림, (2b) 단계의제2 폐기체 스트림 및 (2c)단계의 제3 폐기체 스트림의 총량의 비는 약 0.15 내지 약 0.30일 수 있다.
3. 재생부
(3a) 단계:밸브(37)는 닫히고 폐기체 회수는 밸브(17) 및 라인(21)을 통한 배출에 의해 계속된다. (3a) 단계는 통상 7 내지 60 초 동안 계속되며 층(13)의 압력이 3 내지 8 psia의 범위에 있을 때 종결될 수 있다.
(3b) 단계:폐기체의 배출이 밸브(17) 및 라인(21)을 경유해 지속되는 동안, 밸브(37)는 열리고 생성물 퍼지 기체는 흡착기 용기(15)((1b) 단계상에 있음)로부터 다기관(35)을 경유해 흐른다. (3b) 단계는 통상 0 내지 20 초 동안 지속되고, 3 내지 8 psia 범위의 단계 종결 압력으로 종결될 수 있다. (3b) 단계는 선택적이다.
4. 승압 기체 이동부
(4a) 단계: 밸브(37)는 열려있는 상태이고, 기체는 용기(15)로부터 용기(13)으로 계속 흐르며, 이는 감압 기체 이동 단계(2a)를 개시한다. 용기(13)로부터의 폐기체 배출은 밸브(17) 및 라인(21)을 경유해 지속된다. (4a) 단계는 통상 1 내지 10초 동안 지속되고 단계 종결 압력이 4 내지 9 psia 의 범위에서 종결될 수 있다.
(4b) 단계: 밸브(17)는 닫히고 이동 기체는 다기관(35) 및 밸브(37)를 통해 용기(13)로 계속 흐르고, 이 안의 압력은 증가한다. (4b) 단계는 통상 1 내지 10 초 동안 지속되고 단계 종결 압력이 5 내지 15 psia에서 종결한다.
(4c) 단계: 이동 기체가 다기관(35) 및 밸브(37)을 통해 용기로 계속 흐르는 동안, 밸브(5)를 열어서 공급 기체가 용기(13)의 공급부 말단으로 흐르도록 하고그 안의 압력은 계속 증가하도록 한다. 본 단계는 0 내지 10초 동안 지속되며 통상 용기(13)의 압력이 7 내지 17 psia의 범위에 있을 때 종결한다. 용기내의 압력이 대기압 미만인 경우, 공급 기체의 일부 또는 전부는 공급 송풍기를 통과하지 않은 대기 공기에 의해 제공될 수 있다. (4c) 단계는 선택적이다.
5. 재가압부
(5a) 단계:밸브(37)는 닫히고 용기(13)의 재가압은 공급 공기가 밸브(5) 및 다기관(9)를 경유해 용기로 계속 흐르는 때에 진행한다. 본 단계는 5 내지 40초 동안 지속될 수 있으며, 용기 압력이 13 내지 18 psia일 때 종결한다. 용기 중의 압력이 대기압 미만인 경우, 공급 공기의 일부 또는 전부는 공급 송풍기를 통해 통과하지 않은 대기 공기에 의해 제공될 수 있다.
(5b) 단계:밸브(23)가 열려서 탱크(29)로부터 다기관(27)을 경유해 생성물 기체를 수용하는 동안, 공급 압축기로부터의 공급 공기는 밸브(5) 및 다기관(9)를 통해 용기(13)로 흐르기 시작한다. 본 단계는 0 내지 8초 동안 지속되며, 용기 압력이 13 내지 27 psis 일 때 종결한다. 용기 중의 압력이 대기 미만인 경우, 공급 기체의 일부 또는 전부는 공급 송풍기를 통과하지 않은 대기 공기에 의해 제공될 수 있다. (5b) 단계는 선택적이다.
(5c) 단계:밸브(23)는 닫히고 공급 공기는 용기(13)으로 밸브(5) 및 다기관(9)를 경유해 계속 흐른다. 이 최종 재가압 단계는 0 내지 20초 동안 지속되며 용기 압력이 16 내지 27 psia에 도달할 때 종결한다. 용기 압력이 대기압 미만이면, 공급 공기의 일부 또는 전부는 공급 송풍기를 통과하지 않은 대기 공기에 의해 제공될 수 있다. (5c) 단계는 선택적이다.
또 다른 재가압 단계는 상기 (5a), (5b) 및 (5c) 대신에 사용될 수 있으며, 재가압은 밸브(23) 및 다기관(27)을 경유한 생성물 기체, 밸브(5) 및 다기관(9)을 경유한 대기 공기 및 밸브(5) 및 다기관(9)을 경유한 공급 기체의 임의의 바람직한 조합에 의해 달성될 수 있다. 흡착기 밸브(15)는 하기 표2에서 나타낸 바와 같이, 상으로부터 180 도인 것을 제외하고는 상기 전술한 것과 동일한 단계를 통해 진행된다.
본원에서 사용된 용어, 대기 공기는 송풍기 또는 압축기에 의해 압축되거나 가압되지 않은 주위 압력에서의 주위 공기로서 정의된다.
다음의 실시예는 본원 발명을 설명하지만 본원에 설명된 특정 설명 또는 단계로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
실시예
전술한 사이클 부 1 내지 5를 이용하는 2개 층 VSA 공정은 도1의 공정 흐름도 및 (5b) 단계가 사용되지 않는다는 것을 제외한 도2의 사이클 단계 도면에 따라 작동된다. 본 공정은 21.5 psia의 압력에서 공급되는 공급 공기를 분리하여 93 부피%의 산소를 함유하는 산소 생성물을 생성한다. 흡착층(13) 및 (15)는 1가 양이온-교환 X-형 제올라이트를 포함한다. 사이클 시간 및 단계 종결 압력은 표1에서 실시예에 대해 요약하고 있다. 2개 층들과 단계에 상응하는 밸브 위치 사이의 사이클 단계들의 관계는 표2에 설명되어있다.
각 층에 대한 사이클 시간 및 압력
사이클부(Cycle Segment) 단계 단계 종결 압력(psia) 기간(초)
흡착/생성물 제조 1a 21.1 2.6
1b 21.4 8.0
감압 기체 이동 2a 18.8 3.0
2b 15.2 1.0
2c 12.1 2.4
재생 3a 5.9 15.1
3b 5.0 8.0
승압 기체 이동 4a 5.7 3.0
4b 7.8 1.0
4c 11.4 2.4
재가압 5a 14.3 3.5
5c 20.5 9.0
전술한 예시적인 구체예는 2개의 흡착층을 이용하지만 본 발명은 선택적으로 2개 층 이상의 층들을 이용할 수 있다. 이러한 선택시에, 감압 기체 이동부 중에 이동된 기체는 고압에서의 소정의 층으로부터 순서대로 저압의 다른 층들 각각으로 이동될 것이다. 승압 기체 이동부 중에 이동된 기체는 순서대로 고압의 다른 층들 각각으로부터 저압의 소정의 층으로 이동될 것이다.
실시예에 대한 층들과 밸브 위치 차트 사이의 사이클 단계의 관계(도1에 나타난 용기 및 밸브 번호)
용기 사이클 단계
13 1a 1b 2a 2b 2c 3a 3b 4a 4b 4c 5a 5b 5c
15 3a 3b 4a 4b 4c 5a 5b 5c 1a 1b 2a 2b 2c 3a
밸브 밸브 위치 (O= 열림, blank = 닫힘)
5 O O O O O O
23 O O O
41 O
17 O O O O O O O O
7 O O O O O O
25 O O O
43 O
19 O O O O O O O O
37 O O O O O O O O
본 발명의 장점은 제2층의 생성부 말단에서 생성부 말단으로 기체를 이동시키는 동안 공급부 말단으로부터 제1층이 감압될 수 있으며, 이는 진공 송풍기에 의해 공급부 말단에서 배출된다. 이것은 제1층의 배출 시간이 초기 감압의 결과로서 감소될 수 있으므로, 진공 송풍기 이용을 극대화시키고 사이클 시간을 단축시킨다. 다른 장점은 기체 이동 단계 동안 제1층의 감압이 층의 생성부 말단을 향해 있는 탈착 범위의 상승을 제한함으로써 기체 중의 원하지 않는 불순물의 농도가 제2층으로 이동되는 것을 제한하는 것이다.

Claims (19)

  1. 공급 기체 혼합물의 성분을 분리하기 위한 사이클 공정을 수행하는 다중 병행 흡착층을 이용하는 진공 스윙 흡착 공정 사이클의 기체 이동부로서, 각 층은 각각 공급부 말단 및 생성부 말단을 가지고, 상기 기체 이동부는 제1층의 공급부 말단으로부터 폐기체 스트림을 회수하고, 제1층의 생성부 말단으로부터 이동 기체를 회수하여 제2층의 생성부 말단으로 도입시키며, 제2층의 공급부 말단으로부터 폐기체 스트림을 회수하는 단계를 포함하는 것인 진공 스윙 흡착 공정 사이클의 기체 이동부(a gas transfer segment).
  2. 제1항에 있어서, 제1층의 공급부 말단으로부터 폐기체 스트림을 계속 회수하고, 제1층의 생성부 말단으로부터 이동 기체를 계속 회수하여, 제2층의 생성부 말단으로 이동 기체를 계속 도입시키는 동안 제2층의 공급부 말단으로부터 폐기체 스트림의 회수를 종결하는 단계를 더 포함하는 것인 기체 이동부.
  3. 제2항에 있어서, 제1층의 공급부 말단으로부터 폐기체 스트림을 계속 회수하고, 제1층의 생성부 말단으로부터 이동 기체를 계속 회수하며, 제2층의 생성부 말단으로 이동 기체를 계속 도입시키는 동안 제2층의 공급부 말단으로 공급 기체 혼합물을 도입시키는 단계를 더 포함하는 것인 기체 이동부.
  4. 제3항에 있어서, 공급 기체 혼합물이 공기이고, 제2층의 압력이 대기압 미만이며, 제2층의 공급부 말단으로의 공급 기체 혼합물 도입이 제2층의 공급부 말단으로의 대기 공기의 흐름에 의해 이루어지는 것인 기체 이동부.
  5. 제4항에 있어서, 폐기체 스트림이 공기에 비해 질소가 농후한 것인 기체 이동부.
  6. 1 이상의 덜 강한 흡착성 성분 및 1 이상의 더 강한 흡착성 성분을 함유하는 공급 기체 혼합물로부터 덜 강한 흡착성 성분을 회수하기 위한 진공 스윙 흡착 공정으로서, 상기 공정은 다수의 흡착층 내에서 사이클 공정 단계들을 수행하는 것을 포함하는데, 이때 각 층은 공급부 말단 및 생성부 말단을 가지고, 더 강한 흡착성 성분을 선택적으로 흡착시키는 흡착물을 포함하며, 각 층은 차례대로 사이클 공정부를 통해 진행되며, 사이클 공정부는 흡착 발생 생성부, 고압 층으로부터 저압(들)의 1 이상의 다른 층으로 기체가 흐르는 감압 기체 이동부, 재생부, 고압(들)의 1 이상의 다른 층들로부터 저압 층으로 기체가 흐르는 승압 기체 이동부, 및 최종 재가압부를 포함하며, 이때 감압 기체 이동부는 제1층의 공급부 말단으로부터 제1 폐기체 스트림을 회수하는 단계, 제1 층의 생성부 말단으로부터 이동 기체를 회수하고 제2층의 생성부 말단으로 이동 기체를 도입시키는 단계 및 제2층의 공급부 말단으로부터 제2 폐기체 스트림을 회수하는 단계를 포함하는 것인 진공 스윙 흡착 공정.
  7. 제6항에 있어서, 제2층의 공급부 말단으로부터 제2 폐기체 스트림 회수를 종결하고, 제1층 공급부 말단으로부터 제3 폐기체 스트림을 회수하며, 제1층의 생성부 말단으로부터 이동 기체를 계속 회수하고 제2층 생성부 말단으로 이동 기체를 계속 공급하는 단계를 더 포함하는 것인 공정.
  8. 제7항에 있어서, 공급 기체 혼합물을 제2층의 공급부 말단으로 도입시키고, 제1층의 공급부 말단으로부터 제4 폐기체 스트림을 회수하며, 제1층의 생성부 말단으로부터 이동 기체를 계속 회수하고 이동 기체를 제2층의 생성부 말단으로 계속 도입시키는 단계를 더 포함하는 것인 공정.
  9. 제8항에 있어서, 제1 폐기체 스트림의 양 대 제1, 제3 및 제4 폐기체 스트림의 총량의 비가 약 0.15 내지 약 0.30인 것인 공정.
  10. 제7항에 있어서, 공급 기체 혼합물이 공기이고 제2층의 압력이 대기압 미만이어서 대기 공기가 제2층의 공급부 말단으로 흐르는 것인 공정.
  11. 제10항에 있어서, 폐기체 스트림이 공기에 비해 질소가 농후한 것인 공정,
  12. 제10항에 있어서, 제1 폐기체 스트림이 제1층에서 초대기압으로부터 대기로직접 방출됨으로써 회수되며, 제3 폐기체 스트림은 진공 송풍기에 의해 제1층으로부터 회수되는 것인 공정.
  13. 1 이상의 덜 강한 흡착성 성분 및 1 이상의 더 강한 흡착성 성분을 포함하는 가압 공급 기체로부터 덜 강한 흡착성 성분을 회수하는 압력 스윙 흡착 공정으로서, 상기 공정은 각각 공급부 말단 및 생성부 말단을 가지고, 더 강한 흡착성 성분을 선택적으로 흡착하는 흡착물을 포함하는 2개의 병행 흡착기 내에서 사이클 공정 단계를 수행하는 단계를 포함하며, 상기 공정 단계는
    (a) 초대기압에서 공급 기체를 제공하여 제1 흡착기의 공급부 말단으로 공급 기체를 도입하여, 흡착물 상에 더 강한 흡착성 성분 부분을 선택적으로 흡착하고 제1 흡착기의 생성부 말단으로부터 덜 강한 흡착성 성분이 농후한 생성 기체를 회수하는 단계,
    (b) 제1 흡착기의 공급부 말단으로 공급 기체의 도입을 종결하는 단계, 제1 흡착기의 공급부 말단으로부터 제1 폐기체 스트림을 회수하고 제1 흡착기의 생성부 말단으로부터 이동 기체를 회수함으로써 제1 흡착기를 감압시키는 단계, 이동 기체를 제2 흡착기의 생성부 말단으로 도입시키는 단계 및 제2 흡착기의 공급부 말단으로부터 제2 폐기체 스트림을 회수하는 단계,
    (c) 제1 흡착기의 생성부 말단으로부터 이동 기체의 회수를 종결하는 단계 및 제1 흡착기의 공급부 말단으로부터 제3 폐기체를 회수하는 단계,
    (d) (1) 제1 흡착기의 공급부 말단으로 공급 기체를 도입시키는 단계, (2)제1 흡착기의 생성부 말단으로 생성물 기체를 도입시키는 단계, 및 (3) 제1 흡착기의 공급부 말단으로 공급 기체를 도입시키고 생성부 말단으로 생성 기체를 도입시키는 단계의 임의 조합에 의해 제1 흡착기를 가압시키는 단계, 및
    (e) 사이클 방식으로 (a) 단계 내지 (d) 단계를 반복하는 단계
    를 포함하는 것인 공정.
  14. 제13항에 있어서, 공급 기체가 공기이고, 1 이상의 덜 강한 흡착성 성분이 산소이며, 1 이상의 더 강한 흡착성 성분이 질소이고, 제1 흡착기로부터의 제1 폐기체 스트림은 대기로 직접 방출되고, 제3 폐기체 스트림은 진공 송풍기를 이용한 배출에 의해 제1 흡착기로부터 회수되는 것인 공정.
  15. 제13항에 있어서, (a) 단계 후에, 제1 흡착기로부터의 생성물 기체 부분을 회수하고 제2 흡착기를 퍼지하기 위해 이 기체 부분을 사용하는 추가 단계를 더 포함하는 것인 공정.
  16. 제13항에 있어서, (b)단계 후에,
    (b1) 제2 흡착기의 공급부 말단으로부터 제2 폐기체 스트림의 회수를 종결하는 단계, 제1 흡착기의 공급부 말단으로부터 제4 폐기체 스트림을 회수하는 단계, 제1 흡착기의 생성부 말단으로부터 이동 기체를 계속 회수하는 단계 및 제2 흡착기의 생성부 말단으로 이동 기체를 계속 도입하는 추가 단계
    를 더 포함하는 것인 공정.
  17. 제16항에 있어서, (b1)단계 후에,
    (b2) 제1 흡착기의 공급부 말단으로부터 제5 폐기체 스트림을 회수하는 단계, 제2 흡착기의 생성부 말단으로 제1 흡착기의 생성부 말단으로부터의 기체를 계속 이동시키는 단계, 및 제2 흡착기의 공급부 말단으로 공급 기체를 도입하는 추가 단계를 더 포함하는 것인 공정.
  18. 제17항에 있어서, 공급 기체는 공기이고, 1 이상의 덜 강한 흡착성 성분이 산소이고, 1 이상의 더 강한 흡착성 성분이 질소이며, 제1 흡착기로부터 제1 폐기체 스트림을 대기로 직접 방출하고, 제3, 제4 및 제5 폐기체 스트림을 진공 송풍기를 이용하여 배출시킴으로써 제1 흡착기로부터 회수하는 것인 공정.
  19. 제18항에 있어서, 공급 기체 혼합물은 공기이고, 제2 흡착기의 압력이 대기압 미만이며, 제2 흡착기의 공급부 말단으로 공급 기체 혼합물을 도입이 제2 흡착기의 공급부 말단으로의 대기의 흐름에 의해 이루어지는 것인 공정.
KR10-2003-0038142A 2002-06-13 2003-06-13 폐기체 회수가 조절된 진공 스윙 흡착 공정 KR100536766B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/171183 2002-06-13
US10/171,183 US6641645B1 (en) 2002-06-13 2002-06-13 Vacuum swing adsorption process with controlled waste gas withdrawal

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20030096072A true KR20030096072A (ko) 2003-12-24
KR100536766B1 KR100536766B1 (ko) 2005-12-16

Family

ID=29269984

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2003-0038142A KR100536766B1 (ko) 2002-06-13 2003-06-13 폐기체 회수가 조절된 진공 스윙 흡착 공정

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6641645B1 (ko)
EP (1) EP1371407B1 (ko)
KR (1) KR100536766B1 (ko)
CN (1) CN1229167C (ko)
AT (1) ATE350135T1 (ko)
DE (1) DE60310810T2 (ko)
ES (1) ES2276997T3 (ko)
TW (1) TWI221785B (ko)

Families Citing this family (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE523278C2 (sv) * 2001-10-11 2004-04-06 Ifoe Ceramics Ab Förfarande och anordning för framställning av syre eller syreberikad luft
JP4301452B2 (ja) * 2003-02-18 2009-07-22 サンビオー２ カンパニー，リミティド 気体濃縮方法およびその装置
US7954490B2 (en) 2005-02-09 2011-06-07 Vbox, Incorporated Method of providing ambulatory oxygen
US20060174877A1 (en) * 2005-02-09 2006-08-10 Vbox, Incorporated Portable oxygen concentrator with a docking station
US7879138B2 (en) * 2006-07-20 2011-02-01 Air Products And Chemicals, Inc. Pressure swing adsorption method and system with multiple-vessel beds
EA025413B1 (ru) 2007-11-12 2016-12-30 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Способ и система для обработки газового потока
US7722698B2 (en) 2008-02-21 2010-05-25 Delphi Technologies, Inc. Method of determining the purity of oxygen present in an oxygen-enriched gas produced from an oxygen delivery system
US8075676B2 (en) 2008-02-22 2011-12-13 Oxus America, Inc. Damping apparatus for scroll compressors for oxygen-generating systems
EP2276550A4 (en) 2008-04-30 2012-02-29 Exxonmobil Upstream Res Co METHOD AND APPARATUS FOR OIL ELIMINATION FROM UTILITY GAS STREAM
US8137435B2 (en) 2009-03-31 2012-03-20 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Carbon dioxide recovery from low concentration sources
US8695600B2 (en) 2009-07-22 2014-04-15 Vbox, Incorporated Method of separating and distributing oxygen
US20110185896A1 (en) * 2010-02-02 2011-08-04 Rustam Sethna Gas purification processes
CA2804930C (en) 2010-05-28 2016-09-06 Exxonmobil Upstream Research Company Integrated adsorber head and valve design and swing adsorption methods related thereto
TWI495501B (zh) 2010-11-15 2015-08-11 Exxonmobil Upstream Res Co 動力分餾器及用於氣體混合物之分餾的循環法
WO2012118757A1 (en) 2011-03-01 2012-09-07 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and systems having a reciprocating valve head assembly and swing adsorption processes related thereto
AU2012259377B2 (en) 2011-03-01 2016-12-01 Exxonmobil Upstream Research Company Methods of removing contaminants from a hydrocarbon stream by swing adsorption and related apparatus and systems
MX2013008387A (es) 2011-03-01 2013-08-12 Exxonmobil Upstream Res Co Metodos para remover contaminantes de una corriente de hidrocarburo mediante adsorcion oscilante y aparato y sistemas relacionados.
AU2012223487A1 (en) 2011-03-01 2013-09-19 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and systems having compact configuration multiple swing adsorption beds and methods related thereto
WO2012118759A2 (en) 2011-03-01 2012-09-07 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and systems having a rotary valve assembly and swing adsorption processes related thereto
WO2012161828A1 (en) 2011-03-01 2012-11-29 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and systems having a rotary valve assembly and swing adsorption processes related thereto
CN103429339B (zh) 2011-03-01 2015-06-10 埃克森美孚上游研究公司 具有封闭式吸附剂接触器的装置和系统及与其相关的变吸附方法
US9034078B2 (en) 2012-09-05 2015-05-19 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and systems having an adsorbent contactor and swing adsorption processes related thereto
CA2949262C (en) 2014-07-25 2020-02-18 Shwetha Ramkumar Cyclical swing absorption process and system
KR20170053682A (ko) 2014-11-11 2017-05-16 엑손모빌 업스트림 리서치 캄파니 페이스트 임프린트를 통한 고용량 구조체 및 모노리스
US9713787B2 (en) 2014-12-10 2017-07-25 Exxonmobil Upstream Research Company Adsorbent-incorporated polymer fibers in packed bed and fabric contactors, and methods and devices using same
EP3237091B1 (en) 2014-12-23 2021-08-04 ExxonMobil Upstream Research Company Structured adsorbent beds and methods of producing the same
US11247015B2 (en) 2015-03-24 2022-02-15 Ventec Life Systems, Inc. Ventilator with integrated oxygen production
US10245406B2 (en) 2015-03-24 2019-04-02 Ventec Life Systems, Inc. Ventilator with integrated oxygen production
AU2016265109B2 (en) 2015-05-15 2019-03-07 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto comprising mid-bed purge systems
SG11201707065PA (en) 2015-05-15 2017-11-29 Exxonmobil Upstream Res Co Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto
US10124286B2 (en) 2015-09-02 2018-11-13 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto
WO2017039991A1 (en) 2015-09-02 2017-03-09 Exxonmobil Upstream Research Company Process and system for swing adsorption using an overhead stream of a demethanizer as purge gas
KR102119378B1 (ko) 2015-10-27 2020-06-08 엑손모빌 업스트림 리서치 캄파니 능동 제어식 공급물 포핏 밸브 및 수동 제어식 생성물 밸브를 갖는 관련 스윙 흡착 공정용 장치 및 시스템
KR102118860B1 (ko) 2015-10-27 2020-06-04 엑손모빌 업스트림 리서치 캄파니 복수의 밸브들을 갖는 관련 스윙 흡착 공정을 위한 장치 및 시스템
CN108348838B (zh) 2015-10-27 2021-11-05 埃克森美孚上游研究公司 具有多个阀门的变吸附方法相关的装置和系统
KR20180083911A (ko) 2015-11-16 2018-07-23 엑손모빌 업스트림 리서치 캄파니 흡착재 및 이산화탄소의 흡착 방법
JP2019508245A (ja) 2016-03-18 2019-03-28 エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー スイング吸着プロセス用の装置及びシステム
AU2017274289B2 (en) 2016-05-31 2020-02-27 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes
AU2017274288B2 (en) 2016-05-31 2020-03-05 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes
US10773049B2 (en) 2016-06-21 2020-09-15 Ventec Life Systems, Inc. Cough-assist systems with humidifier bypass
US10434458B2 (en) 2016-08-31 2019-10-08 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto
US10603626B2 (en) 2016-09-01 2020-03-31 Exxonmobil Upstream Research Company Swing adsorption processes using zeolite structures
US10328382B2 (en) 2016-09-29 2019-06-25 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for testing swing adsorption processes
RU2720940C1 (ru) 2016-12-21 2020-05-14 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Самоподдерживающиеся структуры, имеющие активные материалы
KR102260066B1 (ko) 2016-12-21 2021-06-04 엑손모빌 업스트림 리서치 캄파니 발포형 기하구조 및 활물질을 갖는 자체-지지 구조물
US11331620B2 (en) 2018-01-24 2022-05-17 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes
WO2019168628A1 (en) 2018-02-28 2019-09-06 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes
JP2021524795A (ja) 2018-05-13 2021-09-16 サミール・サレハ・アフマド ポータブル酸素濃縮器を使用するポータブル医療用人工呼吸器システム
WO2020131496A1 (en) 2018-12-21 2020-06-25 Exxonmobil Upstream Research Company Flow modulation systems, apparatus, and methods for cyclical swing adsorption
EP3962641A1 (en) 2019-04-30 2022-03-09 Exxonmobil Upstream Research Company (EMHC-N1-4A-607) Rapid cycle adsorbent bed
WO2021071755A1 (en) 2019-10-07 2021-04-15 Exxonmobil Upstream Research Company Adsorption processes and systems utilizing step lift control of hydraulically actuated poppet valves
WO2021076594A1 (en) 2019-10-16 2021-04-22 Exxonmobil Upstream Research Company Dehydration processes utilizing cationic zeolite rho
US11577191B1 (en) 2021-09-09 2023-02-14 ColdStream Energy IP, LLC Portable pressure swing adsorption method and system for fuel gas conditioning

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3636679A (en) 1971-01-04 1972-01-25 Union Carbide Corp Selective adsorption gas separation process
US3738087A (en) 1971-07-01 1973-06-12 Union Carbide Corp Selective adsorption gas separation process
US4077780A (en) 1976-10-20 1978-03-07 Union Carbide Corporation Recovery of hydrogen and nitrogen from ammonia plant purge gas
US4589888A (en) 1984-10-05 1986-05-20 Union Carbide Corporation Pressure swing adsorption process
JPS61266302A (ja) 1985-05-17 1986-11-26 Seitetsu Kagaku Co Ltd 濃縮酸素回収方法
FR2599274B1 (fr) * 1986-06-02 1988-08-26 Air Liquide Procede et installation de separation d'un melange gazeux par adsorption.
JPS63166702A (ja) 1986-12-26 1988-07-09 Osaka Oxygen Ind Ltd 酸素ガス濃縮法
JPH0779940B2 (ja) 1987-09-16 1995-08-30 日本酸素株式会社 吸着分離法
JP2683806B2 (ja) 1988-03-17 1997-12-03 住友精化株式会社 濃縮酸素回収方法
FR2633847B1 (fr) 1988-07-08 1991-04-19 Air Liquide Procede de traitement d'un melange gazeux par adsorption
DE3829584A1 (de) 1988-09-01 1990-03-08 Bayer Ag Trennung von gasgemischen durch vakuum swing adsorption in einem zwei-adsorber-system
EP0449448B1 (en) 1990-03-29 1997-01-22 The Boc Group, Inc. Process for producing oxygen enriched product stream
US5203888A (en) * 1990-11-23 1993-04-20 Uop Pressure swing adsorption process with multiple desorption steps
JP3215713B2 (ja) 1992-03-17 2001-10-09 クラレケミカル株式会社 窒素ガス分離方法
US5330561A (en) * 1992-11-16 1994-07-19 Air Products And Chemicals, Inc. Extended vacuum swing adsorption process
US5294247A (en) * 1993-02-26 1994-03-15 Air Products And Chemicals, Inc. Adsorption process to recover hydrogen from low pressure feeds
US5540758A (en) 1994-02-03 1996-07-30 Air Products And Chemicals, Inc. VSA adsorption process with feed/vacuum advance and provide purge
US5429666A (en) 1994-02-03 1995-07-04 Air Products And Chemicals, Inc. VSA adsorption process with continuous operation
US5411578A (en) 1994-05-10 1995-05-02 Air Products And Chemicals, Inc. Vacuum swing adsorption process with mixed repressurization and provide product depressurization
US5536299A (en) 1994-09-01 1996-07-16 Praxair Technology, Inc. Simultaneous step pressure swing adsorption process
US5518526A (en) * 1994-10-07 1996-05-21 Praxair Technology, Inc. Pressure swing adsorption process
US5520720A (en) 1994-11-30 1996-05-28 The Boc Group, Inc. Pressure swing adsorption process
JP3309197B2 (ja) 1995-03-02 2002-07-29 住友精化株式会社 濃縮酸素の回収方法
US5529607A (en) * 1995-03-15 1996-06-25 The Boc Group, Inc. PSA process with dynamic purge control
US5656067A (en) 1996-02-23 1997-08-12 Air Products And Chemicals, Inc. VSA adsorption process with energy recovery
US5656068A (en) * 1996-02-29 1997-08-12 Praxair Technology, Inc. Large capacity vacuum pressure swing adsorption process and system
US5702504A (en) 1996-03-07 1997-12-30 Praxair Technology, Inc. Vacuum pressure swing adsorption process
US6007606A (en) * 1997-12-09 1999-12-28 Praxair Technology, Inc. PSA process and system
US6048384A (en) * 1997-12-09 2000-04-11 Smolarek; James PSA process and system using simultaneous top and bottom evacuation of absorbent bed
US6045603A (en) * 1998-08-21 2000-04-04 The Boc Group, Inc. Two phase pressure swing adsorption process
US6083299A (en) * 1999-01-21 2000-07-04 The Boc Group, Inc. High pressure purge pressure swing adsorption process
US6113672A (en) * 1999-01-21 2000-09-05 The Boc Group, Inc. Multiple equalization pressure swing adsorption process
US6277174B1 (en) * 2000-01-07 2001-08-21 Praxair Technology, Inc. Low pressure ratio VPSA plant tuning and balancing system

Also Published As

Publication number Publication date
DE60310810T2 (de) 2007-10-25
EP1371407A2 (en) 2003-12-17
TWI221785B (en) 2004-10-11
CN1229167C (zh) 2005-11-30
EP1371407B1 (en) 2007-01-03
KR100536766B1 (ko) 2005-12-16
ATE350135T1 (de) 2007-01-15
EP1371407A3 (en) 2004-08-25
CN1468645A (zh) 2004-01-21
DE60310810D1 (de) 2007-02-15
TW200307572A (en) 2003-12-16
US6641645B1 (en) 2003-11-04
ES2276997T3 (es) 2007-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100536766B1 (ko) 폐기체 회수가 조절된 진공 스윙 흡착 공정
KR100254295B1 (ko) 단일 흡착 베드를 이용한 압력 스윙 흡착 방법
EP0383312B1 (en) Adsorption process for recovering two high purity gas products from multicomponent gas mixtures
US4070164A (en) Adsorption-desorption pressure swing gas separation
FI81966B (fi) Foerbaettrat adsorptionsfoerfarande med trycksvaengning.
US5294247A (en) Adsorption process to recover hydrogen from low pressure feeds
EP0483670B1 (en) Duplex adsorption process
US4914218A (en) Adsorptive process for separating multicomponent gas mixtures
US4715867A (en) Auxiliary bed pressure swing adsorption molecular sieve
EP0327732A1 (en) Adsorptive separation utilizing multiple adsorption beds
EP0451677A2 (en) Vacuum swing adsorption process for production of 95+% N2 from ambient air
EP0766990A1 (en) Multibed pressure swing adsorption apparatus and a method for the operation thereof
EP0501344A1 (en) Separation of multicomponent gas mixtures by selective adsorption
KR100278323B1 (ko) 압력스윙흡착방법및장치
JP3073917B2 (ja) 同時段階圧力変化式吸着方法
US6048384A (en) PSA process and system using simultaneous top and bottom evacuation of absorbent bed
US5382280A (en) Two stage pressure swing adsorption process for producing the less strongly adsorbed component of a feed gas mixture
EP0756143A1 (en) Adsorption process with high and low pressure feed streams
EP0354259B1 (en) Improved pressure swing adsorption process
US5403385A (en) Serial flow pressure swing adsorption process for gas separation
US6709486B2 (en) Pressure swing adsorption process with controlled internal depressurization flow
EP0529513A2 (en) Pressure swing adsorption for hydrogen with high productivity
JPH04227018A (ja) 高純度不活性ガスの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20081014

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee