WO2012169338A1 - 目的ガス分離方法、及び目的ガス分離装置 - Google Patents

目的ガス分離方法、及び目的ガス分離装置 Download PDF

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高田　吉則
三宅　正訓
邦夫 竹中
茂木　康弘
藤林　晃夫
等 斉間
たかし 原岡
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住友精化株式会社
Ｊｆｅスチール株式会社
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Definitions

  • the present invention is a method and apparatus for concentrating and separating a target gas from a mixed gas containing a target gas such as carbon dioxide or carbon monoxide using a pressure fluctuation adsorption method (hereinafter referred to as “PSA method”). About.
  • PSA method pressure fluctuation adsorption method
  • Carbon dioxide is a major cause of global warming, and as a countermeasure against global warming, carbon dioxide is separated and recovered or immobilized along with energy-saving technologies aimed at reducing fuel consumption and carbon dioxide emissions.
  • energy-saving technologies aimed at reducing fuel consumption and carbon dioxide emissions.
  • the early practical application of the technology is desired.
  • hot stove gas, converter gas, converter combustion gas, and the like which are by-produced at an ironworks, are mixed gases containing a relatively large amount of carbon dioxide.
  • Carbon dioxide can be concentrated and separated from a carbon dioxide-containing mixed gas such as an ironworks byproduct gas.
  • carbon monoxide is widely used in chemical factories as a raw material for high-performance resin materials such as polycarbonate and polyurethane for automotive parts (inner panels, etc.), or as a raw material for chemical products such as acetic acid and aldehydes.
  • Decomposed gases such as methanol, LPG, heavy oil, coke, and converter gas produced as a by-product in steelworks are mixed gases containing a relatively large amount of carbon monoxide.
  • Carbon monoxide can be concentrated and separated from the carbon monoxide-containing mixed gas such as the converter gas, and the carbon monoxide can be effectively used as the chemical raw material as described above.
  • a PSA method is known as a method for concentrating and separating a target gas from a mixed gas containing a target gas such as carbon dioxide or carbon monoxide.
  • a target gas such as carbon dioxide or carbon monoxide
  • a plurality of adsorption towers filled with an adsorbent that selectively adsorbs a target gas for example, carbon dioxide or carbon monoxide
  • an adsorption process, a cleaning process, and a desorption process are performed in an adsorption tower.
  • a non-adsorbed gas is derived from the adsorption tower while introducing the mixed gas containing the target gas as the raw material gas into the adsorption tower and adsorbing the target gas in the mixed gas to the adsorbent.
  • a gas having a high target gas purity is passed as a cleaning gas to the adsorption tower, and a cleaning off gas is derived from the adsorption tower.
  • the target gas is desorbed from the adsorbent by reducing the pressure in the adsorption tower to a predetermined pressure, and the desorption gas mainly containing the target gas is led out of the tower.
  • the desorption gas derived from the adsorption tower in the desorption step is acquired as the target gas with increased purity.
  • the decompression operation in the adsorption tower in the desorption process is performed by a decompression means such as a vacuum pump.
  • a cycle including the above-described adsorption process, washing process, and desorption process is repeatedly performed in each adsorption tower.
  • a method for separating a target gas such as carbon dioxide and carbon monoxide using the PSA method is described in, for example, Patent Documents 1 and 2 below.
  • the raw material gas can be continuously introduced into any of the adsorption towers in the adsorption process.
  • the cycle time can be shortened if the switching interval of each process can be shortened.
  • the adsorbent breakthrough time can be set short, so the filling amount of the adsorbent can be reduced, and as a result, the equipment can be made compact while processing the raw material gas continuously. Can be achieved.
  • the depressurization operation using the vacuum pump in the desorption process requires a certain time until the inside of the adsorption tower is lowered to a predetermined pressure. Therefore, it is difficult for the inside of the adsorption tower to reach a predetermined pressure in a short-time depressurization operation, and the target gas separation performance may be deteriorated.
  • a high-purity target gas is obtained from a mixed gas containing a target gas such as carbon dioxide or carbon monoxide by using the PSA method.
  • a target gas such as carbon dioxide or carbon monoxide
  • the target gas separation method provided by the first aspect of the present invention uses at least three adsorption towers filled with an adsorbent that selectively adsorbs the target gas, and uses the above-mentioned mixed gas containing the target gas.
  • a method of concentrating and separating a target gas wherein the mixed gas is introduced into an adsorption tower, the target gas in the mixed gas is adsorbed on the adsorbent, and a non-adsorbed gas is led out from the adsorption tower;
  • the mixed gas is continuously introduced into any of the ad
  • the adsorption process is always performed in one of the adsorption towers throughout one cycle, and the desorption process time is longer than the adsorption process time.
  • the desorption process is performed in parallel at two or more different adsorption towers in a predetermined time in one cycle.
  • the cycle time is shortened, the adsorption process time is also shortened. Therefore, if the supply mode of the raw material gas is the same, the adsorbent breakthrough time can be set short, and the adsorbent filling amount can be small.
  • the present method is an apparatus related to the execution of the PSA method while preventing the deterioration of the separation performance of the target gas when the high purity target gas is separated from the source gas containing the target gas by using the PSA method. Suitable for downsizing.
  • the cleaning process time from the start to the end of the cleaning process is shorter than the adsorption process time, and the desorption process in one adsorption tower is the same as the desorption process after the cleaning process is completed.
  • a second desorption step after the first desorption step for deriving gas.
  • the second desorption step in the one adsorption tower is performed in parallel with the adsorption step in another adsorption tower in the adsorption step.
  • the first desorption gas that has passed through a buffer container for storing the target gas is introduced into the adsorption tower to be cleaned as the cleaning gas.
  • the second desorption gas that has passed through the buffer container is also introduced into the adsorption tower to be cleaned as the cleaning gas.
  • the inside of the adsorption tower is depressurized by a first depressurization means for depressurizing the inside of the adsorption tower, and in the second desorption step, a second for depressurizing the inside of the adsorption tower.
  • the inside of the adsorption tower is depressurized by a depressurizing means.
  • the inside of the adsorption tower is depressurized also by the first depressurization means from the start to the middle of the second desorption step.
  • a target gas separation device provided by the second aspect of the present invention is a device for concentrating and separating the target gas from a mixed gas containing the target gas, and has a first gas passage port and a second passage port, At least three towers filled with an adsorbent that selectively adsorbs the target gas between the first and second gas passage ports, a buffer container for storing the target gas, and the inside of the adsorption tower First decompression means and second decompression means for decompressing the gas, a main passage having a mixed gas introduction end, and an on-off valve provided for each adsorption tower and connected to the first gas passage opening side of the adsorption tower Are provided for each of the adsorption towers and are connected to the second gas passage port side of the adsorption tower.
  • a plurality of branches provided for each adsorption tower and connected to the second gas passage opening side of the adsorption tower and provided with on-off valves.
  • a main pipe connected to the first pressure reducing means, and connected to the first gas passage port side of the adsorption tower and provided with an on-off valve.
  • a fourth pipe having a plurality of branched paths, a fifth pipe connecting between the first pressure reducing means and the buffer container, a main path connected to the buffer container and provided with an on-off valve, and A sixth pipe having a plurality of branch passages provided for each adsorption tower and connected to the first gas passage port side of the adsorption tower and provided with an on-off valve; and connected to the second decompression means.
  • Comprising a plurality of branch paths and closing valve is connected to the first gas passage port side of the adsorption tower is attached, and the seventh pipe having, a.
  • an eighth pipe for connecting the fifth pipe and the second pressure reducing means is provided.
  • FIG. 6 is a diagram showing a gas flow state in steps 1 to 6 of the target gas separation method according to the first embodiment. It is a schematic block diagram of the gas separation apparatus which can be used in order to perform the target gas separation method which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing a gas flow state in steps 1 to 6 of the target gas separation method according to the second embodiment. It is a schematic block diagram of the gas separation apparatus which can be used in order to perform the target gas separation method which concerns on a comparative example.
  • FIG. 7 is a diagram showing a gas flow state in steps 1 to 6 of a target gas separation method according to a comparative example.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of a gas separation device X1 that can be used to perform the target gas separation method according to the first embodiment of the present invention.
  • the gas separation device X1 includes adsorption towers 10A, 10B, and 10C, vacuum pumps 21 and 22, a buffer tank 23, in order to concentrate and separate the target gas from a predetermined source gas containing the target gas using the PSA method. And pipes 31-39.
  • the target gas include carbon dioxide and carbon monoxide.
  • Examples of the raw material gas in the case where the target gas is carbon dioxide include ironworks by-product gases such as hot stove gas, converter gas, and converter combustion gas. The ironworks by-product gas is used as a raw material gas after being subjected to pretreatment such as moisture removal and sulfur compound removal as necessary.
  • Examples of the raw material gas when the target gas is carbon monoxide include converter gas.
  • the composition (volume concentration) when the hot stove gas is a raw material gas is, for example, 26 to 28% for carbon dioxide and 73 to 74% for nitrogen.
  • the composition when the converter combustion gas is a raw material gas is, for example, 32 to 36% for carbon dioxide and 65 to 68% for nitrogen.
  • the composition when the converter gas is a raw material gas is, for example, 15 to 16% carbon dioxide, 65 to 66% carbon monoxide, and 19 to 20% nitrogen.
  • Each of the adsorption towers 10 ⁇ / b> A, 10 ⁇ / b> B, 10 ⁇ / b> C has gas passage ports 11, 12 at both ends, and an adsorbent for selectively adsorbing a target gas in the raw material gas between the gas passage ports 11, 12. Filled.
  • the adsorbent when the target gas is carbon dioxide, activated carbon such as coconut shell or coal can be used. Also, when the target gas is carbon monoxide, the adsorbent, for example, can be a copper compound such as CuCl and CuCl 2 is adopted as carried in the pores of the carrier consisting of activated carbon, activated alumina, etc. .
  • the vacuum pumps 21 and 22 are for depressurizing the inside of the adsorption towers 10A, 10B, and 10C.
  • the buffer tank 23 is a container for temporarily storing the target gas to be separated and acquired.
  • the pipe 31 has a main path 31 'having a source gas introduction end E1, and branch paths 31A, 31B, and 31C each connected to the gas passage 11 side of the adsorption towers 10A, 10B, and 10C.
  • Automatic valves 31a, 31b, and 31c that can switch between an open state and a closed state are attached to the branch paths 31A, 31B, and 31C.
  • a blower or a compressor for pumping the raw material gas to the adsorption towers 10A, 10B, 10C may be provided in the main passage 31 'of the pipe 31.
  • the pipe 32 includes a main path 32 ′ having a gas discharge end E ⁇ b> 2 and branch paths 32 ⁇ / b> A, 32 ⁇ / b> B, 32 ⁇ / b> C that are connected to the respective gas passage 12 sides of the adsorption towers 10 ⁇ / b> A, 10 ⁇ / b> B, 10 ⁇ / b> C.
  • the branch paths 32A, 32B, and 32C are provided with automatic valves 32a, 32b, and 32c that can switch between an open state and a closed state.
  • the pipe 33 has a main trunk path 33 ′ having a gas discharge end E ⁇ b> 3 and branch paths 33 ⁇ / b> A, 33 ⁇ / b> B, 33 ⁇ / b> C each connected to the gas passage 12 side of the adsorption towers 10 ⁇ / b> A, 10 ⁇ / b> B, 10 ⁇ / b> C.
  • the branch paths 33A, 33B, and 33C are provided with automatic valves 33a, 33b, and 33c that can switch between an open state and a closed state.
  • the pipe 34 includes a main path 34 ′ connected to the vacuum pump 21 and branch paths 34 ⁇ / b> A, 34 ⁇ / b> B, 34 ⁇ / b> C each connected to the gas passage 11 side of the adsorption towers 10 ⁇ / b> A, 10 ⁇ / b> B, 10 ⁇ / b> C.
  • the branch paths 34A, 34B, 34C are provided with automatic valves 34a, 34b, 34c capable of switching between an open state and a closed state.
  • the pipe 35 connects between the vacuum pump 21 and the buffer tank 23.
  • the pipe 36 has a main path 36 ′ connected to the buffer tank 23 and branch paths 36 A, 36 B, and 36 C each connected to the gas passage 11 side of the adsorption towers 10 A, 10 B, and 10 C.
  • the branch paths 36A, 36B, and 36C are provided with automatic valves 36a, 36b, and 36c that can switch between the open state and the closed state. Further, an automatic valve 36d that can switch between an open state and a closed state is attached to the main road 36 '.
  • the main passage 36 ′ of the pipe 36 may be provided with a blower or a compressor for pumping a cleaning gas described later to the adsorption towers 10 ⁇ / b> A, 10 ⁇ / b> B, 10 ⁇ / b> C.
  • the pipe 37 includes a main path 37 ′ connected to the vacuum pump 22, and branch paths 37 ⁇ / b> A, 37 ⁇ / b> B, 37 ⁇ / b> C each connected to the gas passage 11 side of the adsorption towers 10 ⁇ / b> A, 10 ⁇ / b> B, 10 ⁇ / b> C.
  • the branch paths 37A, 37B, and 37C are provided with automatic valves 37a, 37b, and 37c that can be switched between an open state and a closed state.
  • the pipe 38 is connected to the vacuum pump 22 and has a target gas extraction end E4.
  • the piping 39 is connected to the main path 36 ′ of the piping 36 and has a target gas extraction end E ⁇ b> 5.
  • the pipe 39 is provided with a flow rate adjustment valve 39a.
  • the target gas separation method according to the first embodiment of the present invention can be executed using the gas separation device X1 having the above-described configuration. Specifically, when the gas separation device X1 is driven, by switching the automatic valves 31a to 31c, 32a to 32c, 33a to 33c, 34a to 34c, 36a to 36d, 37a to 37c in the manner shown in FIG. A desired gas flow state can be realized in the apparatus, and one cycle consisting of the following steps 1 to 6 can be repeated. In one cycle of the target gas separation method according to the first embodiment, the adsorption step, the cleaning step, the first desorption step, and the second desorption step are performed in each of the adsorption towers 10A, 10B, and 10C. In FIG.
  • FIG. 2 the open state of each automatic valve is represented by ⁇ , and the closed state is represented by x.
  • FIG. 2 (the same applies to FIGS. 5 and 8 described later), in each step, an adsorption tower that is subject to pressure reduction operation by the vacuum pumps 21 and 22 is represented, and there is no adsorption tower that is subject to pressure reduction operation. Is represented by x. 3A to 3F show gas flow states in the gas separation device X1 in steps 1 to 6. FIG.
  • step 1 the open / closed state of the automatic valves 31a to 37c is selected as shown in the step 1 column of FIG.
  • a gas flow state as shown in FIG. 3A is achieved, and the adsorption step is performed in the adsorption tower 10A and the second desorption step is performed in the adsorption tower 10B.
  • a cleaning step is performed in the tower 10C.
  • Step 1 the raw material gas is introduced into the adsorption tower 10A via the pipe 31 having the raw material gas introduction end E1 and the gas passage port 11.
  • the target gas for example, carbon dioxide or carbon monoxide
  • the non-adsorbed gas is led out through the gas passage port 12 of the adsorption tower 10A.
  • the non-adsorbed gas is discharged from the gas discharge end E2 to the outside of the separation device X1 through the pipe 32.
  • step 1 Focusing on the adsorption tower 10B in step 1, since the adsorption tower 10B has previously performed the first desorption process (see step 6 shown in FIG. 3 (f)), at the start of step 1, the inside of the tower is at a predetermined intermediate position. Depressurized to pressure. Starting from this state, in step 1, the adsorption tower 10B is further depressurized by the vacuum pump 22, the target gas is desorbed from the adsorbent in the adsorption tower 10B, and desorbed via the gas passage port 11 of the adsorption tower 10B. A gas (second desorption gas) is derived.
  • the second desorbed gas is led to the pipe 38 via the pipe 37 and the vacuum pump 22 and is taken out from the separation device X1 from the target gas take-out end E4.
  • the first desorbed gas in the buffer tank 23 passes through the pipe 36 and the gas passage port 11 with respect to the adsorption tower 10C that has already undergone step 6 (adsorption process) described later.
  • a cleaning off-gas is led out through the gas passage 12 of the adsorption tower 10C.
  • the cleaning off gas is discharged from the gas discharge end E3 to the outside of the separation device X1 through the pipe 33.
  • the adsorption tower 10C is cleaned by the first desorption gas.
  • step 2 the open / close state of the automatic valves 31a to 37c is selected as shown in the step 2 column of FIG.
  • a gas flow state as shown in FIG. 3B is achieved, and the adsorption step continues in the adsorption tower 10A and the second desorption continues in the adsorption tower 10B.
  • the first desorption step is performed in the adsorption tower 10C.
  • step 2 the raw material gas taken into the pipe 31 via the raw material gas introduction end E1 following step 1 is the gas passage port 11. Is introduced into the adsorption tower 10A, and non-adsorbed gas is led out through the gas passage 12 of the adsorption tower 10A. Focusing on the adsorption tower 10B in step 2, the adsorption tower 10B is depressurized by the vacuum pump 22 following step 1, the target gas is desorbed from the adsorbent in the adsorption tower 10B, and the gas passage port 11 of the adsorption tower 10B is opened. Through this, a desorption gas (second desorption gas) is derived.
  • second desorption gas second desorption gas
  • step 2 Focusing on the adsorption tower 10C in step 2, the adsorption tower 10C that has already completed step 1 (cleaning process) is depressurized by the vacuum pump 21, and the target gas is desorbed from the adsorbent in the adsorption tower 10C.
  • a desorption gas (first desorption gas) is derived through the gas passage port 11.
  • the first desorption gas is guided to the buffer tank 23 through the pipe 34, the vacuum pump 21, and the pipe 35.
  • the first desorbed gas in the buffer tank 23 can be appropriately taken out of the target gas separation device X1 through the pipe 36 and through the target gas extraction end E5 of the pipe 39.
  • the maximum pressure inside the adsorption tower 10A in the adsorption process is, for example, 0 to 300 kPa (gauge pressure: the same applies hereinafter).
  • the internal pressure (intermediate pressure) of the adsorption tower 10C at the end of the first desorption process is, for example, ⁇ 94 to ⁇ 68 kPa.
  • the internal pressure (minimum pressure) of the adsorption tower 10B at the end of the second desorption process is, for example, ⁇ 99 to ⁇ 87 kPa.
  • the adsorption step is performed in the adsorption tower 10B in the same manner as the adsorption tower 10A in steps 1 and 2.
  • the second desorption process is performed in the same manner as the adsorption tower 10B in steps 1 and 2.
  • the cleaning process (step 3) and the first desorption process (step 4) are performed.
  • steps 5 and 6 the adsorption process is performed in the adsorption tower 10C in the same manner as in the adsorption tower 10A in steps 1 and 2.
  • the second desorption process is performed as in the adsorption tower 10B in steps 1 and 2.
  • the cleaning process (step 5) and the first desorption process (step 6) are performed.
  • the steps 1 to 6 described above are repeatedly performed in each of the adsorption towers 10A, 10B, and 10C, whereby the raw material gas is continuously introduced into any of the adsorption towers 10A, 10B, and 10C, and the target gas concentration is high. Desorption gas is obtained continuously.
  • the depressurization operation in the desorption process needs to be executed until the inside of the adsorption tower reaches a predetermined pressure.
  • a certain amount of time is required until the inside of the adsorption tower falls to a predetermined pressure.
  • the time from the start to the end of the desorption process is, for example, 200 seconds.
  • a target gas remaining in the adsorption tower at the end of the adsorption process is introduced by introducing a desorption gas having a high target gas purity (first desorption gas) as a cleaning gas into the adsorption tower that has completed the adsorption process.
  • first desorption gas a target gas having a high target gas purity
  • a low-purity gas is extruded, and the inside of the adsorption tower is replaced with a cleaning gas.
  • cleaning process time is made shorter than the time from the start to the end of the adsorption process (adsorption process time).
  • the cleaning process time is, for example, 120 seconds.
  • the cleaning process time is shorter than the adsorption process time, when the adsorption process and the cleaning process are started simultaneously with the switching of the steps, the cleaning process is completed earlier.
  • the adsorption process in the adsorption tower 10A in the adsorption process is completed.
  • the first desorption process is performed.
  • the desorption process (second desorption process) is also performed in steps 3 and 4 from step 2.
  • the second desorption process in the adsorption tower 10C in steps 3 and 4 is performed in parallel with the adsorption process in the adsorption tower 10B in the adsorption process (the second desorption process in the previous step 2 has been completed).
  • a cleaning process is performed in Step 1, and a desorption process (a first desorption process and a second desorption process) is performed in Steps 2 to 4.
  • the elapsed time of steps 1 to 4 (total time of the cleaning process and the desorption process) is 320 seconds.
  • the elapsed time of steps 1 to 4 is the sum of the adsorption process time in the adsorption tower 10A in steps 1 and 2 and the adsorption process time in the adsorption tower 10B in steps 3 and 4 (that is, twice the adsorption process time). ),
  • the adsorption process time is set to 160 seconds.
  • the adsorption process time 160 seconds is shorter than the conventional adsorption process time (200 seconds) even if the same 200 seconds is secured as the desorption process time.
  • the cycle time can be reduced to 480 seconds. If the supply mode of the raw material gas is the same, if the adsorption process time is shortened, the adsorbent breakthrough time can be set short, and the adsorbent filling amount can be reduced. As a result, the internal volume of the adsorption tower can be reduced, and the gas separation device X1 including the adsorption tower can be made compact.
  • the gas separation device X1 can be expected to be compact enough to meet this ratio. Therefore, in the first embodiment, when a high purity target gas is separated and obtained from the source gas containing the target gas by using the PSA method, the desorption process time is secured for a certain time (for example, 200 seconds). This is suitable for downsizing the gas separation device X1 while preventing the deterioration of the separation performance.
  • the desorption process is performed in parallel in two different adsorption towers.
  • the desorption process (the first desorption process and the second desorption process) is performed in parallel by a plurality of adsorption towers, thereby shortening the cycle time while securing a sufficient desorption process time.
  • the second desorption process is performed continuously from Step 1 in the adsorption tower 10B, and the first desorption process is performed in the adsorption tower 10C.
  • the vacuum pump 22 is responsible for the decompression operation in the second desorption process for the adsorption tower 10B
  • the vacuum pump 21 is responsible for the decompression operation in the first desorption process for the adsorption tower 10C.
  • the target gas separation method of the first embodiment that executes the desorption process in parallel can be appropriately realized by the gas separation device X1 including the two vacuum pumps 21 and 22. it can.
  • the first desorption gas with high target gas purity derived from the adsorption tower in the first desorption step is temporarily stored in the buffer tank 23.
  • the first desorption gas in the buffer tank 23 is introduced as a cleaning gas into the adsorption tower to be cleaned.
  • the gas in the adsorption tower is filled with gas (mainly the cleaning gas), so at the initial stage of the desorption step (first desorption step)
  • the amount of gas derived from the adsorption tower is relatively large. Therefore, the cleaning gas can be stably supplied by using the first desorption gas as the cleaning gas via the buffer tank 23.
  • FIG. 4 shows a schematic configuration of a gas separation device X2 that can be used to execute the target gas separation method according to the second embodiment of the present invention.
  • the gas separation device X2 includes adsorption towers 10A, 10B, and 10C, and vacuum pumps 21 and 22 in order to concentrate and separate the target gas from a predetermined source gas containing the target gas using a pressure fluctuation adsorption method (PSA method). And a buffer tank 23 and pipes 31 to 37, 38 ", 39.
  • PSA method pressure fluctuation adsorption method
  • the gas separator X2 is different from the gas separator X1 described above in that a pipe 38" is provided instead of the pipe 38.
  • the pipe 38 ′′ connects the vacuum pump 22 and the pipe 35.
  • the pipe 35 is connected to the buffer tank 23. Therefore, the pipe 38 ′′ connects the vacuum pump 22 to the buffer tank 23. In the point which differs, it differs from the piping 38 which has the target gas extraction end E4 in the above-mentioned gas separation apparatus X1.
  • the configuration of the gas separation device X2 is the same as the configuration of the gas separation device X1.
  • the target gas separation method according to the second embodiment of the present invention can be executed using the gas separation device X2 having the above-described configuration. Specifically, when the gas separation device X2 is driven, the automatic valves 31a to 31c, 32a to 32c, 33a to 33c, 34a to 34c, 36a to 36d, and 37a to 37c are switched in the manner shown in FIG. A desired gas flow state can be realized in the apparatus, and one cycle consisting of the following steps 1 to 6 can be repeated.
  • FIGS. 6A to 6F show gas flow states in the gas separation device X2 in steps 1 to 6.
  • step 1 the open / close state of the automatic valves 31a to 37c is selected as shown in the column of step 1 in FIG.
  • the vacuum pumps 21 and 22 are operated, the gas flow state as shown in FIG. 6A is achieved, and the adsorption step is performed in the adsorption tower 10A, and the second desorption first step in the adsorption tower 10B.
  • a cleaning process is performed in the adsorption tower 10C.
  • Step 1 the raw material gas is introduced into the adsorption tower 10A through the pipe 31 having the raw material gas introduction end E1 and the gas passage port 11.
  • the target gas for example, carbon dioxide or carbon monoxide
  • the non-adsorbed gas is led out through the gas passage port 12 of the adsorption tower 10A.
  • the non-adsorbed gas is discharged from the gas discharge end E2 to the outside of the separation device X2 through the pipe 32.
  • the inside of the tower is at a predetermined intermediate position. Depressurized to pressure. Starting from this state, the adsorption tower 10B is further depressurized by the vacuum pumps 21 and 22, the target gas is desorbed from the adsorbent in the adsorption tower 10B, and desorbed gas ( Second desorption gas) is derived. The second desorption gas is guided to the buffer tank 23 via the pipe 34, the vacuum pump 21, and the pipe 35, and also to the buffer tank 23 via the pipe 37, the vacuum pump 22, the pipe 38 ′′, and the pipe 35.
  • the first desorption gas and the second desorption gas in the buffer tank 23 are connected to the pipe 36 and the gas with respect to the adsorption tower 10C that has already undergone step 6 (adsorption process) described later.
  • a cleaning off gas is led out through the gas passage port 12 of the adsorption tower 10C, and the cleaning off gas is supplied from the gas discharge end E3 through the pipe 33 to the target gas separation device.
  • the adsorption tower 10C is cleaned by the first desorption gas and the second desorption gas.
  • the first desorption gas and the second desorption gas in the buffer tank 23 can be taken out properly on the outer target gas separation apparatus X2 through the target gas extraction end E5 of the pipe 39 through the pipe 36.
  • step 2 as shown in the step 2 column of FIG. 5, the open / closed states of the automatic valves 31a to 37c are selected.
  • a gas flow state as shown in FIG. 6B is achieved, and the adsorption step continues in the adsorption tower 10A, and the second desorption late stage in the adsorption tower 10B.
  • the first desorption step is performed in the adsorption tower 10C.
  • step 2 the raw material gas taken into the pipe 31 through the raw material gas introduction end E1 following step 1 is the gas passage port 11 in step 2.
  • Is introduced into the adsorption tower 10A, and non-adsorbed gas is led out through the gas passage 12 of the adsorption tower 10A.
  • the adsorption tower 10B Focusing on the adsorption tower 10B in step 2, the adsorption tower 10B is depressurized by the vacuum pump 22 following step 1, the target gas is desorbed from the adsorbent in the adsorption tower 10B, and the gas passage 11 side of the adsorption tower 10B.
  • the desorption gas (second desorption gas) is derived through the.
  • the second desorbed gas is led to the buffer tank 23 through the pipe 37, the vacuum pump 22, the pipe 38 "and the pipe 35.
  • the tower 10C is depressurized by the vacuum pump 21, the target gas is desorbed from the adsorbent in the adsorption tower 10C, and the desorption gas (first desorption gas) is led out through the gas passage port 11 of the adsorption tower 10C.
  • the 1 desorption gas is led to the buffer tank 23 through the pipe 34, the vacuum pump 21, and the pipe 35.
  • the first desorption gas and the second desorption gas in the buffer tank 23 are used for the purpose of the pipe 39 through the pipe 36.
  • the gas can be appropriately taken out from the target gas separation device X1 from the gas outlet E5.
  • the maximum pressure inside the adsorption tower 10A in the adsorption process in steps 1 and 2 is, for example, 0 to 300 kPa.
  • the internal pressure (intermediate pressure) of the adsorption tower 10C at the end of the first desorption process is, for example, ⁇ 94 to ⁇ 68 kPa.
  • the internal pressure (minimum pressure) of the adsorption tower 10B at the end of the second desorption late process is, for example, ⁇ 99 to ⁇ 87 kPa.
  • the adsorption step is performed in the adsorption tower 10B in the same manner as the adsorption tower 10A in steps 1 and 2.
  • the second desorption early stage process (step 3) and the second desorption late stage process (step 4) are performed as in the adsorption tower 10B in steps 1 and 2.
  • the cleaning process (step 3) and the first desorption process (step 4) are performed.
  • steps 5 and 6 the adsorption process is performed in the adsorption tower 10C in the same manner as in the adsorption tower 10A in steps 1 and 2.
  • the second desorption first stage process (step 3) and the second desorption late stage process (step 4) are performed in the adsorption tower 10B in steps 5 and 6, as in the adsorption tower 10C in steps 1 and 2, the cleaning process (step 5) and the first desorption process (step 6) are performed.
  • the steps 1 to 6 described above are repeatedly performed in each of the adsorption towers 10A, 10B, and 10C, whereby the raw material gas is continuously introduced into any of the adsorption towers 10A, 10B, and 10C, and the target gas concentration is high. Desorption gas is obtained continuously.
  • the desorption steps are performed in parallel in two different adsorption towers. Done.
  • the desorption process the first desorption process and the second desorption late process
  • the cycle time can be shortened while ensuring a long desorption process time. Therefore, when the high purity target gas is separated and obtained from the source gas containing the target gas by using the PSA method, the gas separation device X2 can be made compact while preventing the target gas from being deteriorated. it can.
  • the second desorption process includes a second desorption first stage (steps 1, 3, and 5) from the start to the middle of the second desorption process, and the second desorption first period. It consists of the 2nd desorption late stage process (steps 2, 4, and 6) performed after a process.
  • the adsorption tower to be subjected to the decompression operation is decompressed by the vacuum pump 21 in addition to the vacuum pump 22. That is, both the vacuum pumps 21 and 22 perform the pressure reducing operation in the second desorption first stage.
  • the present method of reducing the pressure of the adsorption tower to be subjected to the pressure reduction operation by the vacuum pump 21 in addition to the vacuum pump 22 in the second desorption first stage is preferable for improving the yield of the target gas.
  • the vacuum pump 21 is continuously operated through one cycle by the vacuum pump 21 also performing the pressure reducing operation in the second desorption first stage.
  • the vacuum pump 21 is stopped in steps 1, 3, and 5. Only 2, 4 and 6 were operating intermittently.
  • this method of continuously operating the vacuum pump 21 is suitable for facilitating step switching control.
  • the second derived from the adsorption tower in the second desorption step after the first desorption step is also temporarily stored in the buffer tank 23.
  • the first desorption gas and the second desorption gas in the buffer tank 23 are introduced into the adsorption tower to be cleaned as the cleaning gas.
  • a small amount of impurity gas remains in the voids in the adsorption tower, and this impurity gas is derived together with the target gas from the adsorption towers 10A, 10B, and 10C in the desorption process. Is done.
  • the impurity gas content of the gas (desorption gas) derived from the adsorption towers 10A, 10B, and 10C in the desorption process gradually decreases after the start of the adsorption process, the adsorption tower 10A in the second desorption process. , 10B, 10C, the impurity gas content of the gas (second desorption gas) derived from 10C is sufficiently lowered. Therefore, the present method using the second desorption gas also as the cleaning gas is suitable for obtaining a high-purity target gas.
  • the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
  • a configuration different from that of the above-described embodiment may be adopted for the configuration of the pipe forming the gas flow path in the apparatus for performing the target gas separation method according to the present invention.
  • the number of adsorption towers is not limited to the three-column type shown in the above embodiment, and the same effect can be expected even when there are four or more towers.
  • an easily adsorbed component other than oxygen monoxide and carbon dioxide is used as the target gas.
  • the present invention can be applied.
  • Example 1 comprising the adsorption process, the cleaning process, the first desorption process, and the second desorption process shown in FIGS. 2 and 3 (a) to (f) using the gas separation device X1 having the schematic configuration shown in FIG.
  • gas separation device X1 having the schematic configuration shown in FIG.
  • Each of the adsorption towers 10A, 10B, 10C of the gas separation device X1 used in this example has a cylindrical shape (inner diameter 70 mm, inner dimension height 500 mm).
  • Each adsorption tower was filled with 2.0 dm 3 of activated carbon.
  • the used raw material gas is a simulated mixed gas having a composition (carbon dioxide 26 vol%, nitrogen 74 vol%) corresponding to hot stove gas, which is one of the ironworks by-product gases.
  • This source gas was continuously supplied to the gas separation apparatus X1 at a flow rate of 1 Nm 3 / h (“N” represents a standard state; the same applies hereinafter).
  • the adsorption process was performed for 160 seconds, the cleaning process was performed for 120 seconds, the first desorption process was performed for 40 seconds, and the second desorption process was performed for 160 seconds.
  • the desorption process time total time of the first desorption process and the second desorption process
  • the cycle time of one cycle consisting of each process was 480 seconds.
  • the maximum pressure inside the adsorption towers 10A, 10B, and 10C in the adsorption process was 100 kPa
  • the minimum pressure inside the adsorption towers 10A, 10B, and 10C in the desorption process (second desorption process) was ⁇ 90 kPa (gauge pressure).
  • the purity of carbon dioxide is 99.9 vol%
  • the content of nitrogen as an impurity is 0.1 vol%
  • the amount of acquired gas is 0.00. 156 Nm 3 / h.
  • the recovery rate of carbon dioxide in the acquired gas was 60%.
  • Example 2 Using the gas separation device X2 having the schematic configuration shown in FIG. 4, the adsorption process, the cleaning process, the first desorption process, the second desorption first process, and the second desorption late process shown in FIGS. By repeating the cycle in the adsorption towers 10A, 10B, and 10C, carbon monoxide as a target gas was concentrated and separated from a predetermined source gas.
  • the carbon monoxide separation method of Example 2 corresponds to the target gas separation method according to the second embodiment described above.
  • Each of the adsorption towers 10A, 10B, 10C of the gas separation device X2 used in this example has a cylindrical shape (inner diameter 70 mm, inner dimension height 500 mm).
  • Each adsorption tower was filled with 2.0 dm 3 of activated carbon supporting copper chloride (CuCl) (the amount of copper chloride supported was 20 wt%).
  • the used raw material gas is a simulated mixed gas having a composition (carbon monoxide 65 vol%, carbon dioxide 15 vol%, nitrogen 20 vol%) corresponding to the converter gas, which is one of the ironworks by-product gases. This source gas was continuously supplied to the gas separator X2 at a flow rate of 1 Nm 3 / h.
  • the adsorption step is 200 seconds
  • the cleaning step is 80 seconds
  • the first desorption step is 120 seconds
  • the second desorption first step is 80 seconds
  • the second desorption late phase was performed for 120 seconds.
  • the desorption process time (the total time of the first desorption process, the second desorption first stage process, and the second desorption late process) was 320 seconds
  • the cycle time of one cycle consisting of each process was 600 seconds. .
  • the maximum pressure inside the adsorption towers 10A, 10B, 10C in the adsorption process is 10 kPa (gauge pressure), and the minimum pressure inside the adsorption towers 10A, 10B, 10C in the desorption process (second desorption late stage) is -90 kPa. .
  • the carbon monoxide purity is 99.95 vol%
  • the content of carbon dioxide as an impurity is 300 volppm
  • the content of nitrogen is 200 volppm
  • the amount of gas acquired was 0.52 Nm 3 / h.
  • the recovery rate of carbon monoxide in the acquired gas was 80%.
  • FIG. 7 Using a gas separation device X3 having a schematic configuration shown in FIG. 7, carbon dioxide as a target gas was concentrated and separated from a predetermined source gas.
  • the gas separation device X3 uses the adsorption towers 10A, 10B, and 10C, the vacuum pump 21, and the pipes 31 to 34, 36 to concentrate and separate the target gas from a predetermined source gas containing the target gas using the PSA method.
  • the gas separation device X3 is similar to the gas separation device X1 shown in FIG. 1, but the vacuum pump 22, the buffer tank 23, and the pipes 35, 37, and the like in the gas separation device X1. 38, and is different from the gas separation device X1 described above in that a pipe 36 ′′ is provided instead of the pipe 36. That is, the gas separation device X3 includes only one vacuum pump 21, and the pipe 36 ′′ has a main trunk path 36 ′ connected to the vacuum pump 21.
  • a desired gas flow state is realized in the apparatus by switching the automatic valves 31a to 31c, 32a to 32c, 33a to 33c, 34a to 34c, and 36a to 36d in the mode shown in FIG.
  • steps 1 to 6 adsorption process, washing process, standby, and desorption process
  • FIGS. 9A to 9F show gas flow states in the gas separation device X3 in steps 1 to 6.
  • the adsorbent used in Comparative Example 1 was the same type and the same filling amount as in Example 1 described above.
  • the source gas used had the same composition as in Example 1.
  • the desorption process is a single operation, and in this respect, the desorption process is different from Example 1 including the first desorption process and the second desorption process.
  • the cleaning gas introduced into the adsorption tower in the cleaning process was covered by a part of the desorption gas derived from another adsorption tower in the desorption process.
  • the desorption process time of Comparative Example 1 was set to 200 seconds as in Example 1.
  • Comparative Example 1 as can be understood from FIGS. 8 and 9 (a) to 9 (f), the adsorption process switching timing and the desorption process switching timing coincide with each other. Also, the same 200 seconds as the desorption process time is required.
  • the washing process time was 120 seconds, and the waiting time from the washing process to the desorption process was 80 seconds. Thereby, the cycle time of 1 cycle comprised from each process was 600 second.
  • the supply was continued at a flow rate of 0.8 Nm 3 / h.
  • the maximum pressure inside the adsorption towers 10A, 10B, and 10C in the adsorption process and the minimum pressure inside the adsorption towers 10A, 10B, and 10C in the desorption process were the same as those in Example 1.
  • the purity of carbon dioxide is 99.9 vol%
  • the content of nitrogen as an impurity is 0.1 vol%
  • the amount of acquired gas is 0.00. 1248 Nm 3 / h.
  • the recovery rate of carbon dioxide in the acquired gas was 60%.
  • the purity and recovery rate of carbon dioxide in the acquired gas were the same as in Example 1, but the amount of raw material gas that could be introduced into the same-sized adsorption towers 10A, 10B, and 10C was changed from 1 Nm 3 / h to 0. It decreased to 8 Nm 3 / h (80% amount with respect to Example 1).
  • the adsorbent used in Comparative Example 2 was the same type as in Example 2 described above and the filling amount was the same.
  • the source gas used had the same composition as in Example 2.
  • the desorption process is a single operation, and in this respect, the desorption process is different from the second embodiment, which includes a first desorption process, a second desorption first stage, and a second desorption late stage.
  • the cleaning gas introduced into the adsorption tower in the cleaning process was covered by a part of the desorption gas derived from another adsorption tower in the desorption process.
  • the desorption process time in this comparative example was 320 seconds, the same as in Example 2. In this comparative example, as can be understood from FIGS.
  • the adsorption process switching timing and the desorption process switching timing coincide with each other, and therefore the adsorption process time is the same as the desorption process time. It takes 320 seconds.
  • the cleaning process time was 80 seconds, and the waiting time from the cleaning process to the desorption process was 240 seconds. Thereby, the cycle time of 1 cycle comprised from each process was 960 second.
  • the maximum pressure inside the adsorption towers 10A, 10B, and 10C in the adsorption process and the minimum pressure inside the adsorption towers 10A, 10B, and 10C in the desorption process were the same as those in Example 2.
  • the carbon monoxide purity is 99.95 vol%
  • the content of carbon dioxide as an impurity is 300 vol ppm
  • the content of nitrogen is 200 vol ppm
  • the amount of gas acquired was 0.325 Nm 3 / h.
  • the recovery rate of carbon monoxide in the acquired gas was 80%.
  • the purity and recovery rate of carbon monoxide in the obtained gas was the same as in Example 2, but the amount of raw material gas that could be introduced into the same-sized adsorption towers 10A, 10B, and 10C was reduced from 1 Nm 3 / h to 0. To 625 Nm 3 / h (62.5% amount relative to Example 2).

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Abstract

　混合ガスから目的ガスを濃縮分離する方法は、吸着剤が充填された少なくとも３塔の吸着塔を用いて実施される。当該方法においては、吸着塔に混合ガスを導入して混合ガス中の目的ガスを吸着剤に吸着させ、当該吸着塔から非吸着ガスを導出する吸着工程と、吸着塔に洗浄ガスを導入し当該吸着塔から洗浄オフガスを導出する洗浄工程と、吸着塔内を減圧して吸着剤から目的ガスを脱着させ当該吸着塔から脱着ガスを導出する脱着工程と、を含むサイクルを各吸着塔にて繰り返し行う。サイクルを通じていずれかの吸着塔にて吸着工程を常時的に行う。脱着工程を実行する脱着工程時間は、吸着工程を実行する吸着工程時間よりも長くされる。

Description

目的ガス分離方法、及び目的ガス分離装置
　本発明は、圧力変動吸着法（以下“ＰＳＡ法”という）を利用して、例えば二酸化炭素、或は一酸化炭素などの目的ガスを含む混合ガスから目的ガスを濃縮分離するための方法及び装置に関する。
　二酸化炭素は、地球温暖化問題の主因ガスであり、地球温暖化の対策として、燃料消費量ないし二酸化炭素排出量の削減等を目的とする省エネルギー技術と並んで、二酸化炭素の分離回収ないし固定化技術の早期実用化が望まれている。一方、製鉄所で副生する、例えば熱風炉ガス、転炉ガス、転炉燃焼ガスなどは、二酸化炭素を比較的多く含む混合ガスである。このような製鉄所副生ガスなどの二酸化炭素含有混合ガスからは、二酸化炭素を濃縮分離することができる。
　一方、一酸化炭素は、ポリカーボネートや自動車部品（インナーパネル等）用途のポリウレタン等の高機能樹脂材料の原料として、或は、酢酸やアルデヒド類などの化成品の原料として、化学工場で広く利用されている。メタノール、ＬＰＧ、重油、コークス等の分解ガスや製鉄所で副生する転炉ガスなどは、一酸化炭素を比較的多く含む混合ガスである。このような転炉ガスなどの一酸化炭素含有混合ガスからは、一酸化炭素を濃縮分離することができ、当該一酸化炭素は、上述のような化学品原料として、有効利用され得る。
　二酸化炭素、或は一酸化炭素などの目的ガスを含む混合ガスから当該目的ガスを濃縮分離するための方法として、ＰＳＡ法が知られている。この手法では、目的ガス（例えば二酸化炭素又は一酸化炭素）を選択的に吸着する吸着剤が充填された複数の吸着塔が使用される。ＰＳＡ法を利用した従来の目的ガス分離方法においては、吸着塔にて、例えば吸着工程、洗浄工程、及び脱着工程が実行される。吸着工程では、原料ガスとしての目的ガスを含む混合ガスを吸着塔に導入して当該混合ガス中の目的ガスを吸着剤に吸着させつつ、当該吸着塔から非吸着ガスを導出する。洗浄工程では、吸着塔に対し、目的ガス純度の高いガスを洗浄ガスとして通流させて当該吸着塔から洗浄オフガスを導出する。脱着工程では、吸着塔内を所定圧力まで減圧することによって目的ガスを吸着剤から脱着させ、この目的ガスを主に含む脱着ガスを塔外へ導出する。脱着工程にて吸着塔から導出された脱着ガスが、純度の高められた目的ガスとして取得される。脱着工程における吸着塔内の減圧操作は、例えば真空ポンプなどの減圧手段によって行う。ＰＳＡ法を利用した目的ガスの分離では、上記した吸着工程、洗浄工程、及び脱着工程を含むサイクルが吸着塔の各々で繰り返し行われる。ＰＳＡ法を利用した二酸化炭素や一酸化炭素などの目的ガスの分離方法は、例えば下記の特許文献１，２に記載されている。
　製鉄所においては多量のガスが副生されるので、製鉄所副生ガスを原料ガスとして行うガス分離においても、多量のガスを処理する必要がある。そのため、ＰＳＡ法を利用したガス分離の場合、ＰＳＡ法を実行するための装置も大規模となる傾向がある。ＰＳＡ用の装置のコンパクト化を図るための手法としては、例えば吸着工程、洗浄工程、及び脱着工程から構成される１サイクルの時間（サイクルタイム）を短くすることが挙げられる。１つの吸着塔において上記した３つの工程を順次切り替えて１サイクルを構成するうえでは、３塔以上の吸着塔を用いて、吸着工程、洗浄工程、及び脱着工程を並行して実行するのが効率化の観点から望ましい。例えば３塔の吸着塔を用いて、吸着工程、洗浄工程、及び脱着工程を並行して実行する場合には、吸着工程にあるいずれかの吸着塔に原料ガスを連続的に導入可能である。この場合、各工程の切り替えの間隔を短くすることができれば、サイクルタイムを短縮することができる。サイクルタイムが短縮されると、１つの吸着塔において吸着工程、脱着工程を行うためにそれぞれ割り当てられる時間（吸着工程時間＝脱着工程時間＝サイクルタイムの１／３）も短くなる。吸着工程時間が短縮されると、吸着剤の破過時間を短く設定することができるので、吸着剤の充填量が少なくて済み、結果として、原料ガスを連続的に処理しつつ装置のコンパクト化を図ることができる。
　しかしながら、ＰＳＡ法において脱着ガスを高純度目的ガスとして回収する場合、脱着工程における真空ポンプを用いた減圧操作では、吸着塔内が所定圧力に低下するまで一定時間を要する。したがって、短時間の減圧操作では吸着塔内が所定圧力まで到達しづらく、目的ガスの分離性能が悪化する虞があった。
特公平２－３９９２８号公報 特公昭６１－３７９６８号公報
　本発明は、このような事情の下で考え出されたものであって、例えば二酸化炭素又は一酸化炭素などの目的ガスを含む混合ガスからＰＳＡ法を利用して高純度の目的ガスを取得するのに際し、目的ガスの分離性能の悪化を防止しつつ、コンパクトな装置構成によって効率よく目的ガスを分離回収するのに適した方法及び装置を提供することを課題としている。
　本発明の第１の側面によって提供される目的ガス分離方法は、目的ガスを選択的に吸着する吸着剤が充填された少なくとも３塔の吸着塔を用いて、上記目的ガスを含む混合ガスから上記目的ガスを濃縮分離する方法であって、吸着塔に上記混合ガスを導入して当該混合ガス中の上記目的ガスを上記吸着剤に吸着させ、当該吸着塔から非吸着ガスを導出する吸着工程と、吸着塔に洗浄ガスを導入し、当該吸着塔から洗浄オフガスを導出する洗浄工程と、吸着塔内を減圧して上記吸着剤から上記目的ガスを脱着させ、当該吸着塔から脱着ガスを導出する脱着工程と、を含むサイクルを上記吸着塔の各々において繰り返し行う目的ガスの分離方法において、上記混合ガスをいずれかの吸着塔に連続的に導入することにより、上記サイクルを通じていずれかの吸着塔にて上記吸着工程を常時的に行うとともに、上記脱着工程の開始から終了までの脱着工程時間は、上記吸着工程の開始から終了までの吸着工程時間よりも長くされている。
　本方法においては、１サイクルを通じていずれかの吸着塔にて吸着工程が常時的に行われるとともに、脱着工程時間が吸着工程時間よりも長い。これにより、１サイクルのうちの所定時間において、異なる２つ以上の吸着塔にて脱着工程が並行して行われる。このように複数の吸着塔で脱着工程を並行して実行することにより、脱着工程時間を一定時間確保しつつ、サイクルタイムの短縮が可能となる。サイクルタイムの短縮に伴い吸着工程時間も短縮されるので、原料ガスの供給態様が同じであれば、吸着剤の破過時間を短く設定することができ、吸着剤の充填量が少なくて済む。その結果、吸着塔の内部容積を小さくすることができ、吸着塔を含む、圧力変動吸着法（ＰＳＡ法）を実行するための装置のコンパクト化を図ることができる。したがって、本方法は、目的ガスを含む原料ガスからＰＳＡ法を利用して高純度の目的ガスを分離取得するのに際し、目的ガスの分離性能の悪化を防止しつつ、ＰＳＡ法の実行に係る装置のコンパクト化を図るのに適している。
　好ましくは、上記洗浄工程の開始から終了までの洗浄工程時間は、上記吸着工程時間よりも短くされており、１つの吸着塔における上記脱着工程は、上記洗浄工程が終了した後の当該脱着工程の開始から、上記吸着工程にある他の吸着塔での当該吸着工程が終了するまで、上記１つの吸着塔から第１脱着ガスを導出する第１脱着工程と、上記１つの吸着塔から第２脱着ガスを導出する、上記第１脱着工程の後の第２脱着工程とを含む。
　好ましくは、上記１つの吸着塔における上記第２脱着工程は、上記吸着工程にあるさらに他の吸着塔での当該吸着工程と並行して行われる。
　好ましくは、上記洗浄工程では、目的ガスを貯留するためのバッファ容器を経由した上記第１脱着ガスを、上記洗浄ガスとして洗浄対象の吸着塔に導入する。
　好ましくは、上記洗浄工程では、上記バッファ容器を経由した上記第２脱着ガスも上記洗浄ガスとして洗浄対象の吸着塔に導入する。
　好ましくは、上記第１脱着工程では、上記吸着塔内を減圧するための第１減圧手段により当該吸着塔内を減圧し、上記第２脱着工程では、上記吸着塔内を減圧するための第２減圧手段により当該吸着塔内を減圧する。
　好ましくは、上記第２脱着工程では、当該第２脱着工程の開始から途中まで、上記第１減圧手段によっても上記吸着塔内を減圧する。
　本発明の第２の側面によって提供される目的ガス分離装置は、目的ガスを含む混合ガスから上記目的ガスを濃縮分離する装置であって、第１ガス通過口及び第２通過口を有し、当該第１及び第２ガス通過口の間において目的ガスを選択的に吸着する吸着剤が充填された少なくとも３塔の吸着塔と、目的ガスを貯留するためのバッファ容器と、上記吸着塔の内部を減圧する第１減圧手段及び第２減圧手段と、混合ガス導入端を有する主幹路、及び、上記吸着塔ごとに設けられて当該吸着塔の上記第１ガス通過口側に接続され且つ開閉弁が付設された複数の分岐路、を有する第１配管と、非吸着ガス導出端を有する主幹路、及び、上記吸着塔ごとに設けられて当該吸着塔の上記第２ガス通過口側に接続され且つ開閉弁が付設された複数の分岐路、を有する第２配管と、洗浄オフガス導出端を有する主幹路、及び、上記吸着塔ごとに設けられて当該吸着塔の上記第２ガス通過口側に接続され且つ開閉弁が付設された複数の分岐路、を有する第３配管と、上記第１減圧手段に接続された主幹路、及び、上記吸着塔ごとに設けられて当該吸着塔の上記第１ガス通過口側に接続され且つ開閉弁が付設された複数の分岐路、を有する第４配管と、上記第１減圧手段及び上記バッファ容器の間を連結する第５配管と、上記バッファ容器に接続され且つ開閉弁が付設された主幹路、及び、上記吸着塔ごとに設けられて当該吸着塔の上記第１ガス通過口側に接続され且つ開閉弁が付設された複数の分岐路、を有する第６配管と、上記第２減圧手段に接続された主幹路、及び、上記吸着塔ごとに設けられて当該吸着塔の上記第１ガス通過口側に接続され且つ開閉弁が付設された複数の分岐路、を有する第７配管と、を備える。本装置によると、本発明の第１の側面に係る目的ガス分離方法を適切に実行することができる。
　本発明の第２の側面において、好ましくは、上記第５配管及び上記第２減圧手段の間を連結する第８配管を備える。
　本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
本発明の第１の実施形態に係る目的ガス分離方法を実行するのに使用することのできるガス分離装置の概略構成図である。 第１の実施形態に係る目的ガス分離方法の各ステップについて、各吸着塔で行われる工程、各減圧手段による減圧操作の対象となる吸着塔、及び図１に示すガス分離装置の各自動弁の開閉状態を示す表である。 第１の実施形態に係る目的ガス分離方法のステップ１～６におけるガス流れ状態を表す図である。 本発明の第２の実施形態に係る目的ガス分離方法を実行するのに使用することのできるガス分離装置の概略構成図である。 第２の実施形態に係る目的ガス分離方法の各ステップについて、各吸着塔で行われる工程、各減圧手段による減圧操作の対象となる吸着塔、及び図４に示すガス分離装置の各自動弁の開閉状態を示す表である。 第２の実施形態に係る目的ガス分離方法のステップ１～６におけるガス流れ状態を表す図である。 比較例に係る目的ガス分離方法を実行するのに使用することのできるガス分離装置の概略構成図である。 比較例に係る目的ガス分離方法の各ステップについて、各吸着塔で行われる工程、減圧手段による減圧操作の対象となる吸着塔、及び図７に示すガス分離装置の各自動弁の開閉状態を示す表である。 比較例に係る目的ガス分離方法のステップ１～６におけるガス流れ状態を表す図である。
　以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して具体的に説明する。
　図１は、本発明の第１実施形態に係る目的ガス分離方法を実行するのに使用することができるガス分離装置Ｘ１の概略構成を示している。ガス分離装置Ｘ１は、目的ガスを含む所定の原料ガスからＰＳＡ法を利用して目的ガスを濃縮分離するために、吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃと、真空ポンプ２１，２２と、バッファタンク２３と、配管３１～３９とを含む。目的ガスの例としては、二酸化炭素や一酸化炭素が挙げられる。目的ガスが二酸化炭素の場合の原料ガスの例としては、熱風炉ガス、転炉ガス、転炉燃焼ガスなどの製鉄所副生ガスが挙げられる。製鉄所副生ガスは、必要に応じて水分除去や硫黄化合物除去などの前処理が施されたうえで、原料ガスとして用いられる。目的ガスが一酸化炭素の場合の原料ガスの例としては、例えば転炉ガスが挙げられる。熱風炉ガスが原料ガスである場合の組成（体積濃度）は、例えば、二酸化炭素が２６～２８％、窒素が７３～７４％である。転炉燃焼ガスが原料ガスである場合の組成は、例えば、二酸化炭素が３２～３６％、窒素が６５～６８％である。転炉ガスが原料ガスである場合の組成は、例えば、二酸化炭素が１５～１６％、一酸化炭素が６５～６６％、窒素が１９～２０％である。
　吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々は、両端にガス通過口１１，１２を有し、ガス通過口１１，１２の間において、原料ガス中の目的ガスを選択的に吸着するための吸着剤が充填されている。吸着剤としては、目的ガスが二酸化炭素の場合、椰子殻系や石炭系などの活性炭を採用することができる。また、目的ガスが一酸化炭素の場合、吸着剤としては、例えば、活性炭や活性アルミナ等よりなる担体の細孔内にＣｕＣｌ及びＣｕＣｌ2等の銅化合物が担持されたものを採用することができる。
　真空ポンプ２１，２２は、吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの内部を減圧するためのものである。バッファタンク２３は、分離取得される目的ガスを一時的に貯留するための容器である。
　配管３１は、原料ガス導入端Ｅ１を有する主幹路３１’、及び、吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各ガス通過口１１側に各々が接続された分枝路３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃを有する。分枝路３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃには、開状態と閉状態との間を切り替わることが可能な自動弁３１ａ，３１ｂ，３１ｃが付設されている。図示していないが、配管３１の主幹路３１’には、原料ガスを吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに圧送するためのブロワー又は圧縮機を設けてもよい。
　配管３２は、ガス排出端Ｅ２を有する主幹路３２’、及び、吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各ガス通過口１２側に各々が接続された分枝路３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃを有する。分枝路３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃには、開状態と閉状態との間を切り替わることが可能な自動弁３２ａ，３２ｂ，３２ｃが付設されている。
　配管３３は、ガス排出端Ｅ３を有する主幹路３３’、及び、吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各ガス通過口１２側に各々が接続された分枝路３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃを有する。分枝路３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃには、開状態と閉状態との間を切り替わることが可能な自動弁３３ａ，３３ｂ，３３ｃが付設されている。
　配管３４は、真空ポンプ２１に接続された主幹路３４’、及び、吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各ガス通過口１１側に各々が接続された分枝路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃを有する。分枝路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃには、開状態と閉状態との間を切り替わることが可能な自動弁３４ａ，３４ｂ，３４ｃが付設されている。
　配管３５は、真空ポンプ２１及びバッファタンク２３の間を連結している。
　配管３６は、バッファタンク２３に接続された主幹路３６’、及び、吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各ガス通過口１１側に各々が接続された分枝路３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃを有する。分枝路３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃには、開状態と閉状態との間を切り替わることが可能な自動弁３６ａ，３６ｂ，３６ｃが付設されている。また、主幹路３６’には、開状態と閉状態との間を切り替わることが可能な自動弁３６ｄが付設されている。図示していないが、配管３６の主幹路３６’には、後述する洗浄ガスを吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに圧送するためのブロワー又は圧縮機を設けてもよい。
　配管３７は、真空ポンプ２２に接続された主幹路３７’、及び、吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各ガス通過口１１側に各々が接続された分枝路３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃを有する。分枝路３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃには、開状態と閉状態との間を切り替わることが可能な自動弁３７ａ，３７ｂ，３７ｃが付設されている。
　配管３８は、真空ポンプ２２に接続され、且つ、目的ガス取出し端Ｅ４を有する。
　配管３９は、配管３６の主幹路３６’に接続され、且つ、目的ガス取出し端Ｅ５を有する。配管３９には、流量調整弁３９ａが付設されている。
　以上のような構成を有するガス分離装置Ｘ１を使用して、本発明の第１実施形態に係る目的ガス分離方法を実行することができる。具体的には、ガス分離装置Ｘ１の駆動時において、図２に示す態様で自動弁３１ａ～３１ｃ，３２ａ～３２ｃ，３３ａ～３３ｃ，３４ａ～３４ｃ，３６ａ～３６ｄ，３７ａ～３７ｃを切り替えることにより、装置内において所望のガスの流れ状態を実現し、以下のステップ１～６からなる１サイクルを繰り返すことができる。第１実施形態に係る目的ガス分離方法の１サイクルにおいては、吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々にて、吸着工程、洗浄工程、第１脱着工程、及び第２脱着工程が行われる。図２（後述の図５及び８においても同様）では、各自動弁の開状態を〇で表し、閉状態を×で表す。また、図２（後述の図５，８においても同様）では、各工程において、真空ポンプ２１，２２による減圧操作の対象となる吸着塔を表し、減圧操作の対象となる吸着塔が存在しない場合は×で表す。図３（ａ）～（ｆ）は、ステップ１～６におけるガス分離装置Ｘ１でのガスの流れ状態を表す。
　ステップ１では、図２のステップ１の欄に示すように自動弁３１ａ～３７ｃの開閉状態が選択される。この結果、真空ポンプ２２が作動することにより、図３（ａ）に示すようなガス流れ状態が達成されて、吸着塔１０Ａにて吸着工程が、吸着塔１０Ｂにて第２脱着工程が、吸着塔１０Ｃにて洗浄工程が行われる。
　図１及び図３（ａ）を併せて参照するとよく理解できるように、ステップ１では、原料ガスが、原料ガス導入端Ｅ１を有する配管３１及びガス通過口１１を介して吸着塔１０Ａに導入されて、当該原料ガス中の目的ガス（例えば二酸化炭素又は一酸化炭素）が吸着塔１０Ａ内の吸着剤に吸着され、吸着塔１０Ａのガス通過口１２を介して非吸着ガスが導出される。非吸着ガスは、配管３２を介してガス排出端Ｅ２から分離装置Ｘ１外へ排出される。ステップ１における吸着塔１０Ｂに着目すると、当該吸着塔１０Ｂは先に第１脱着工程を行っていたから（図３（ｆ）に示されるステップ６参照）、ステップ１の開始時には、塔内が所定の中間圧力まで減圧されている。この状態から開始して、ステップ１においては吸着塔１０Ｂが真空ポンプ２２によりさらに減圧されて、吸着塔１０Ｂ内の吸着剤から目的ガスが脱着され、吸着塔１０Ｂのガス通過口１１を介して脱着ガス（第２脱着ガス）が導出される。第２脱着ガスは、配管３７及び真空ポンプ２２を介して配管３８へと導かれ、目的ガス取出し端Ｅ４から分離装置Ｘ１外に取り出される。ステップ１における吸着塔１０Ｃに着目すると、後述のステップ６（吸着工程）を既に経ている吸着塔１０Ｃに対してバッファタンク２３内の第１脱着ガスが配管３６及びガス通過口１１を介して洗浄ガスとして導入されるとともに、当該吸着塔１０Ｃのガス通過口１２を介して洗浄オフガスが導出される。洗浄オフガスは、配管３３を介してガス排出端Ｅ３から分離装置Ｘ１外へ排出される。この結果、ステップ１では、第１脱着ガスによって吸着塔１０Ｃが清浄化される。
　ステップ２では、図２のステップ２の欄に示すように自動弁３１ａ～３７ｃの開閉状態が選択される。この結果、真空ポンプ２１，２２が作動することにより、図３（ｂ）に示すようなガス流れ状態が達成されて、吸着塔１０Ａにて引き続き吸着工程が、吸着塔１０Ｂにて引き続き第２脱着工程が、吸着塔１０Ｃにて第１脱着工程が行われる。
　図１及び図３（ｂ）を併せて参照するとよく理解できるように、ステップ２では、ステップ１から引き続いて、原料ガス導入端Ｅ１を介して配管３１に取り込まれた原料ガスがガス通過口１１を介して吸着塔１０Ａに導入されるとともに、吸着塔１０Ａのガス通過口１２を介して非吸着ガスが導出される。ステップ２における吸着塔１０Ｂに着目すると、ステップ１から引き続いて吸着塔１０Ｂが真空ポンプ２２により減圧されて、吸着塔１０Ｂ内の吸着剤から目的ガスが脱着され、吸着塔１０Ｂのガス通過口１１を介して脱着ガス（第２脱着ガス）が導出される。ステップ２における吸着塔１０Cに着目すると、ステップ１（洗浄工程）を既に終えた吸着塔１０Ｃが真空ポンプ２１により減圧されて、吸着塔１０Ｃ内の吸着剤から目的ガスが脱着され、吸着塔１０Ｃのガス通過口１１を介して脱着ガス（第１脱着ガス）が導出される。第１脱着ガスは、配管３４、真空ポンプ２１、及び配管３５を介して、バッファタンク２３に導かれる。バッファタンク２３内の第１脱着ガスは、配管３６を介して配管３９の目的ガス取出し端Ｅ５を介して目的ガス分離装置Ｘ１外に適宜取り出すことができる。
　上記ステップ１，２において吸着工程にある吸着塔１０Ａの内部の最高圧力は、例えば０～３００ｋＰａ（ゲージ圧：以下同じ）である。ステップ２において、第１脱着工程の終了時における吸着塔１０Ｃの内部圧力（中間圧力）は、例えば－９４～－６８ｋＰａである。また、ステップ２において、第２脱着工程の終了時における吸着塔１０Ｂの内部圧力（最低圧力）は、例えば－９９～－８７ｋＰａである。
　ステップ３，４では、ステップ１，２における吸着塔１０Ａと同様に、吸着塔１０Ｂにおいて吸着工程が行われる。ステップ３，４における吸着塔１０Ｃでは、ステップ１，２における吸着塔１０Ｂと同様に、第２脱着工程が行われる。ステップ３，４における吸着塔１０Ａでは、ステップ１，２における吸着塔１０Ｃと同様に、洗浄工程（ステップ３）及び第１脱着工程（ステップ４）が行われる。
　ステップ５，６では、ステップ１，２で吸着塔１０Ａにおいて行われたのと同様に、吸着塔１０Ｃにおいて吸着工程が行われる。ステップ５，６における吸着塔１０Ａでは、ステップ１，２における吸着塔１０Ｂと同様に、第２脱着工程が行われる。ステップ５，６における吸着塔１０Ｂでは、ステップ１，２における吸着塔１０Ｃと同様に、洗浄工程（ステップ５）及び第１脱着工程（ステップ６）が行われる。
　以上に説明したステップ１～６が吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々において繰り返し行われることにより、吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのいずれかに原料ガスが連続的に導入され、目的ガス濃度の高い脱着ガスが連続的に取得される。
　第１実施形態の目的ガス分離方法において、目的ガスの分離性能を適切に維持する観点から、脱着工程における減圧操作は、吸着塔の内部が所定圧力に到達するまで実行する必要がある。脱着工程における真空ポンプ２１，２２を用いた減圧操作では、吸着塔の内部が所定圧力に低下するまである程度の時間を要する。原料ガスの供給量や分離取得すべき目的ガスの目標純度にも左右されるが、脱着工程の開始から終了までの時間（脱着工程時間）は、例えば２００秒とされる。
　一方、洗浄工程では、吸着工程を終了した吸着塔に対して目的ガス純度の高い脱着ガス（第１脱着ガス）を洗浄ガスとして導入することにより、吸着工程終了時に吸着塔内に残存する目的ガス純度の低いガスが押し出され、吸着塔内が洗浄ガスにて置き換えられる。このため、洗浄工程の開始から終了までの時間（洗浄工程時間）を比較的長くすると、分離取得される目的ガスの純度は高くなる反面、目的ガスの収量は低下する。このような理由により、洗浄工程時間は、吸着工程の開始から終了までの時間（吸着工程時間）よりも短くされる。洗浄工程時間は、例えば１２０秒とされる。
　洗浄工程時間が吸着工程時間よりも短くされていれば、ステップの切り替えと同時に吸着工程及び洗浄工程が開始すると、洗浄工程の方が早く終了する。第１実施形態では、例えばステップ１，２における吸着塔１０Ａ，１０Ｃに着目すると理解できるように、洗浄工程を終了した吸着塔１０Ｃにおいて、吸着工程にある吸着塔１０Ａでの吸着工程が終了するまで、第１脱着工程が行われる。吸着塔１０Ｃでは、ステップ２から引き続きステップ３，４においても脱着工程（第２脱着工程）が行われる。ステップ３，４における吸着塔１０Ｃでの第２脱着工程は、吸着工程にある吸着塔１０Ｂ（先のステップ２における第２脱着工程を終えている）での吸着工程と並行して行われる。
　上述のように、吸着塔１０Ｃでは、ステップ１において洗浄工程が行われ、ステップ２～４において脱着工程（第１脱着工程及び第２脱着工程）が行われる。ここで、脱着工程時間が２００秒、洗浄工程時間が１２０秒である場合、吸着塔１０Ｃに着目すると、ステップ１～４の経過時間（洗浄工程と脱着工程との合計時間）は３２０秒である。そして、ステップ１～４の経過時間は、ステップ１，２における吸着塔１０Ａでの吸着工程時間とステップ３，４における吸着塔１０Ｂでの吸着工程時間との合計（即ち、吸着工程時間の２倍）と一致するので、吸着工程時間は、１６０秒とされる。
　吸着工程、洗浄工程及び脱着工程からなるサイクルを繰り返し行う３塔式での一般的なＰＳＡガス分離では、例えば、サイクルを通じて連続的に行われる吸着工程の切り替えのタイミングと、脱着工程の切り替えのタイミングとを一致させている。したがって、脱着工程時間が２００秒であれば、吸着工程時間も２００秒割り当てられ、吸着工程、洗浄工程、及び脱着工程からなる１サイクルの時間（サイクルタイム）は、６００秒となる。
　これに対し、第１実施形態の目的ガス分離方法では、脱着工程時間として同じ２００秒を確保しても、吸着工程時間（１６０秒）は、従来の吸着工程時間（２００秒）よりも短時間で済み、サイクルタイムは、４８０秒に短縮することが可能である。原料ガスの供給態様が同じであれば、吸着工程時間を短縮すると、吸着剤の破過時間を短く設定することができ、吸着剤の充填量が少なくて済む。その結果、吸着塔の内部容積を小さくすることができ、吸着塔を含むガス分離装置Ｘ１のコンパクト化を図ることができる。例えば、サイクルタイムが６００秒から４８０秒まで、８０％に短縮されると、この割合に見合う程度のガス分離装置Ｘ１のコンパクト化を期待することができる。したがって、第１実施形態は、目的ガスを含む原料ガスからＰＳＡ法を利用して高純度の目的ガスを分離取得するのに際し、脱着工程時間を一定時間（例えば２００秒）確保することによって目的ガスの分離性能の悪化を防止しつつ、ガス分離装置Ｘ１のコンパクト化を図るのに適している。
　第１実施形態の目的ガス分離方法において、ステップ２，４，６では、異なる２つの吸着塔において脱着工程が並行して行われる。このように複数の吸着塔で脱着工程（第１脱着工程及び第２脱着工程）を並行して実行することにより、十分な脱着工程時間を確保しつつ、サイクルタイムの短縮を行っている。例えば、ステップ２では、吸着塔１０Ｂにおいて、ステップ１から引き続き第２脱着工程が行われるとともに、吸着塔１０Ｃにおいて、第１脱着工程が行われる。ここで、吸着塔１０Ｂについての第２脱着工程における減圧操作は、真空ポンプ２２が担っており、吸着塔１０Ｃについての第１脱着工程における減圧操作は、真空ポンプ２１が担っている。このようなことから理解できるように、脱着工程を並行して実行する第１実施形態の目的ガス分離方法は、２つの真空ポンプ２１，２２を備えたガス分離装置Ｘ１によって適切に実現することができる。
　第１実施形態の目的ガス分離方法によれば、第１脱着工程において吸着塔から導出される、目的ガス純度の高い第１脱着ガスは、バッファタンク２３に一旦貯留される。また、洗浄工程では、バッファタンク２３内の第１脱着ガスが洗浄ガスとして洗浄対象の吸着塔に導入される。洗浄工程の後の脱着工程（第１脱着工程）の開始時点では、吸着塔内の空隙部にガス（主に洗浄ガス）が充満しているので、脱着工程の初期（第１脱着工程）に吸着塔から導出されるガス量は比較的多い。したがって、バッファタンク２３を経由して第１脱着ガスを洗浄ガスとして用いることにより、洗浄ガスを安定供給することができる。
　図４は、本発明の第２実施形態に係る目的ガス分離方法を実行するのに使用することができるガス分離装置Ｘ２の概略構成を示している。ガス分離装置Ｘ２は、目的ガスを含む所定の原料ガスから圧力変動吸着法（ＰＳＡ法）を利用して目的ガスを濃縮分離するために、吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃと、真空ポンプ２１，２２と、バッファタンク２３と、配管３１～３７，３８”，３９とを備えている。ガス分離装置Ｘ２は、配管３８に代えて配管３８”を備える点において、上述のガス分離装置Ｘ１と異なる。
　配管３８”は、真空ポンプ２２及び配管３５の間を連結している。また、配管３５は、バッファタンク２３に連結されている。したがって、配管３８”は真空ポンプ２２をバッファタンク２３に連通させている点において、上述のガス分離装置Ｘ１における、目的ガス取出し端Ｅ４を有する配管３８と異なる。その他の点については、ガス分離装置Ｘ２の構成は、ガス分離装置Ｘ１の構成と同様である。
　以上のような構成を有するガス分離装置Ｘ２を使用して、本発明の第２の実施形態に係る目的ガス分離方法を実行することができる。具体的には、ガス分離装置Ｘ２の駆動時において、図５に示す態様で自動弁３１ａ～３１ｃ，３２ａ～３２ｃ，３３ａ～３３ｃ，３４ａ～３４ｃ，３６ａ～３６ｄ，３７ａ～３７ｃを切り替えることにより、装置内において所望のガスの流れ状態を実現し、以下のステップ１～６からなる１サイクルを繰り返すことができる。第２実施形態に係る目的ガス分離方法の１サイクルにおいては、吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々にて、吸着工程、洗浄工程、第１脱着工程、第２脱着前期工程、及び第２脱着後期工程が行われる。図６（ａ）～（ｆ）は、ステップ１～６におけるガス分離装置Ｘ２でのガスの流れ状態を表す。
　ステップ１では、図５にステップ１の欄に示すように自動弁３１ａ～３７ｃの開閉状態が選択される。この結果、真空ポンプ２１，２２が作動することにより、図６（ａ）に示すようなガス流れ状態が達成されて、吸着塔１０Ａにて吸着工程が、吸着塔１０Ｂにて第２脱着前期工程が、吸着塔１０Ｃにて洗浄工程が行われる。
　図５及び図６（ａ）を併せて参照するとよく理解できるように、ステップ１では、原料ガスが、原料ガス導入端Ｅ１を有する配管３１及びガス通過口１１を介して吸着塔１０Ａに導入されて、当該原料ガス中の目的ガス（例えば二酸化炭素又は一酸化炭素）が吸着塔１０Ａ内の吸着剤に吸着され、吸着塔１０Ａのガス通過口１２を介して非吸着ガスが導出される。非吸着ガスは、配管３２を介してガス排出端Ｅ２から分離装置Ｘ２外へ排出される。ステップ１における吸着塔１０Ｂに着目すると、当該吸着塔１０Ｂは先に第１脱着工程を行っていたから（図６（ｆ）に示されるステップ６参照）、ステップ１の開始時には、塔内が所定の中間圧力まで減圧されている。この状態から開始して、吸着塔１０Ｂが真空ポンプ２１，２２によりさらに減圧されて、吸着塔１０Ｂ内の吸着剤から目的ガスが脱着され、吸着塔１０Ｂのガス通過口１１を介して脱着ガス（第２脱着ガス）が導出される。第２脱着ガスは、配管３４、真空ポンプ２１、及び配管３５を介して、バッファタンク２３に導かれるとともに、配管３７、真空ポンプ２２、配管３８”、及び配管３５を介してもバッファタンク２３に導かれる。ステップ１における吸着塔１０Ｃに着目すると、後述のステップ６（吸着工程）を既に経ている吸着塔１０Ｃに対し、バッファタンク２３内の第１脱着ガス及び第２脱着ガスが配管３６及びガス通過口１１を介して洗浄ガスとして導入されるとともに、吸着塔１０Ｃのガス通過口１２を介して洗浄オフガスが導出される。洗浄オフガスは、配管３３を介してガス排出端Ｅ３から目的ガス分離装置Ｘ２外へ排出される。この結果、ステップ１では、第１脱着ガス及び第２脱着ガスによって吸着塔１０Ｃが清浄化される。また、ステップ１では、バッファタンク２３内の第１脱着ガス及び第２脱着ガスは、配管３６を介して配管３９の目的ガス取出し端Ｅ５を介して目的ガス分離装置Ｘ２外に適宜取り出すこともできる。
　ステップ２では、図５のステップ２の欄に示すように自動弁３１ａ～３７ｃの開閉状態が選択される。この結果、真空ポンプ２１，２２が作動することにより、図６（ｂ）に示すようなガス流れ状態が達成されて、吸着塔１０Ａにて引き続き吸着工程が、吸着塔１０Ｂにて第２脱着後期工程が、吸着塔１０Ｃにて第１脱着工程が行われる。
　図５及び図６（ｂ）を併せて参照するとよく理解できるように、ステップ２では、ステップ１から引き続いて、原料ガス導入端Ｅ１を介して配管３１に取り込まれた原料ガスがガス通過口１１を介して吸着塔１０Ａに導入されるとともに、吸着塔１０Ａのガス通過口１２を介して非吸着ガスが導出される。ステップ２における吸着塔１０Ｂに着目すると、ステップ１から引き続いて吸着塔１０Ｂが真空ポンプ２２により減圧されて、吸着塔１０Ｂ内の吸着剤から目的ガスが脱着され、吸着塔１０Ｂのガス通過口１１側を介して脱着ガス（第２脱着ガス）が導出される。第２脱着ガスは、配管３７、真空ポンプ２２、配管３８”及び配管３５を介してバッファタンク２３に導かれる。ステップ２における吸着塔１０Cに着目すると、ステップ１（洗浄工程）を既に終えた吸着塔１０Ｃが真空ポンプ２１により減圧されて、吸着塔１０Ｃ内の吸着剤から目的ガスが脱着され、吸着塔１０Ｃのガス通過口１１を介して脱着ガス（第１脱着ガス）が導出される。第１脱着ガスは、配管３４、真空ポンプ２１，配管３５を介して、バッファタンク２３に導かれる。バッファタンク２３内の第１脱着ガス及び第２脱着ガスは、配管３６を介して配管３９の目的ガス取出し端Ｅ５から目的ガス分離装置Ｘ１外に適宜取り出すことができる。
　上記ステップ１，２において吸着工程にある吸着塔１０Ａの内部の最高圧力は、例えば０～３００ｋＰａである。ステップ２において、第１脱着工程の終了時における吸着塔１０Ｃの内部圧力（中間圧力）は、例えば－９４～－６８ｋＰａである。また、ステップ２において、第２脱着後期工程の終了時における吸着塔１０Ｂの内部圧力（最低圧力）は、例えば－９９～－８７ｋＰａである。
　ステップ３，４では、ステップ１，２における吸着塔１０Ａと同様に、吸着塔１０Ｂにおいて、吸着工程が行われる。ステップ３，４における吸着塔１０Ｃでは、ステップ１，２における吸着塔１０Ｂと同様に、第２脱着前期工程（ステップ３）及び第２脱着後期工程（ステップ４）が行われる。ステップ３，４における吸着塔１０Ａでは、ステップ１，２における吸着塔１０Ｃと同様に、洗浄工程（ステップ３）及び第１脱着工程（ステップ４）が行われる。
　ステップ５，６では、ステップ１，２において吸着塔１０Ａにおいて行われたのと同様に、吸着塔１０Ｃにおいて吸着工程が行われる。ステップ５，６における吸着塔１０Ａでは、ステップ１，２における吸着塔１０Ｂと同様に、第２脱着前期工程（ステップ３）及び第２脱着後期工程（ステップ４）が行われる。ステップ５，６における吸着塔１０Ｂでは、ステップ１，２における吸着塔１０Ｃと同様に、洗浄工程（ステップ５）及び第１脱着工程（ステップ６）が行われる。
　以上に説明したステップ１～６が吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々において繰り返し行われることにより、吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのいずれかに原料ガスが連続的に導入され、目的ガス濃度の高い脱着ガスが連続的に取得される。
　図５及び６（ａ）～（ｆ）を参照するとよく理解できるように、第２実施形態の目的ガス分離方法において、ステップ２，４，６では、異なる２つの吸着塔において脱着工程が並行して行われる。このように複数の吸着塔で脱着工程（第１脱着工程及び第２脱着後期工程）を並行して実行することにより、上述のガス分離装置Ｘ１を用いて行うガス分離の場合と同様に、十分な脱着工程時間を確保しつつ、サイクルタイムの短縮が可能となっている。したがって、目的ガスを含む原料ガスからＰＳＡ法を利用して高純度の目的ガスを分離取得するのに際し、目的ガスの分離性能の悪化を防止しつつ、ガス分離装置Ｘ２のコンパクト化を図ることができる。
　第２実施形態に係る目的ガス分離方法においては、第２脱着工程は、当該第２脱着工程の開始から途中までの第２脱着前期工程（ステップ１，３，５）と、当該第２脱着前期工程の後に行われる第２脱着後期工程（ステップ２，４，６）とからなる。第２脱着前期工程において、減圧操作の対象となる吸着塔は、真空ポンプ２２に加えて真空ポンプ２１によっても減圧される。すなわち、第２脱着前期工程における減圧操作は、真空ポンプ２１，２２の両方が担っている。これにより、第２脱着前期工程にある吸着塔の内部を十分に減圧することができ、目標とする内部圧力に到達しやすい。したがって、第２脱着前期工程にて真空ポンプ２２に加えて真空ポンプ２１によっても減圧操作の対象となる吸着塔を減圧する本方法は、目的ガスの収量を向上するうえで好ましい。
　また、第２脱着前期工程における減圧操作を真空ポンプ２１もが担うことにより、真空ポンプ２１は、１サイクルを通じて連続的に稼働する。上述の第１の実施形態に係る方法では、図２及び図３（ａ）～（ｆ）を参照すると理解できるように、真空ポンプ２１は、ステップ１，３，５において休止しており、ステップ２，４，６のみにおいて間欠的に稼働していた。真空ポンプ２１を間欠的に稼働させる場合には、例えば回転機械が定常運転状態となるまでにある程度の時間を要するので、ステップを切り替える制御が容易ではなかった。これに対し、真空ポンプ２１を連続稼働させる本方法は、ステップの切り替え制御を容易にするのに適している。
　第２実施形態に係る目的ガス分離方法では、第１脱着工程において吸着塔から導出される第１脱着ガスに加え、第１脱着工程の後の第２脱着工程において吸着塔から導出される第２脱着ガスについても、バッファタンク２３に一旦貯留される。そして、洗浄工程では、バッファタンク２３内の第１脱着ガス及び第２脱着ガスが洗浄ガスとして洗浄対象の吸着塔に導入される。洗浄工程の後の脱着工程の開始時点では、吸着塔内の空隙部には微量の不純物ガスが残留しており、この不純物ガスは脱着工程にある吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃから目的ガスとともに導出される。脱着工程にて吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃから導出されるガス（脱着ガス）の不純物ガス含有率は、当該吸着工程の開始以降、漸次的に低下するので、第２脱着工程にある吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃから導出されるガス（第２脱着ガス）の不純物ガス含有率は、十分に低下している。したがって、第２脱着ガスをも洗浄ガスとして用いる本方法は、高純度の目的ガスを得るのに適している。
　以上、本発明の具体的な実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の思想から逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、本発明に係る目的ガス分離方法を実行する装置におけるガス流路をなす配管の構成については、上記実施形態とは異なる構成を採用してもよい。吸着塔の数については上記実施形態で示した３塔式だけに限定されるものではなく、４塔以上の場合でも同様の効果が期待できる。また、ＰＳＡ法を利用したガス分離により、吸着剤によって選択的に吸着される易吸着成分を分離取得することが可能であれば、一酸化酸素や二酸化炭素以外の易吸着成分を目的ガスとして、本発明を適用することができる。
　次に、本発明の利点を実施例及び比較例により説明する。
　　〔実施例１〕
　図１に示す概略構成を有するガス分離装置Ｘ１を使用して、図２及び図３（ａ）～（ｆ）に示す吸着工程、洗浄工程、第１脱着工程、及び第２脱着工程からなる１サイクルを吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにおいて繰り返すことにより、所定の原料ガスから、目的ガスとしての二酸化炭素を濃縮分離した。実施例１の二酸化炭素分離方法は、上述の第１の実施形態に係る目的ガス分離方法に該当する。
　本実施例において使用したガス分離装置Ｘ１の吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々は円筒形状（内径７０ｍｍ，内寸高さ５００ｍｍ）を有する。各吸着塔内には、活性炭２.０ｄｍ3を充填した。使用した原料ガスは、製鉄所副生ガスの１つである熱風炉ガスに相当する組成（二酸化炭素２６ｖｏｌ％，窒素７４ｖｏｌ％）を有する模擬混合ガスである。この原料ガスを、ガス分離装置Ｘ１に対して１Ｎｍ3／ｈ（“Ｎ”は標準状態を表す。以下同じ。）の流量で供給し続けた。本実施例では、吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々において、吸着工程は１６０秒間、洗浄工程は１２０秒間、第１脱着工程は４０秒間、及び第２脱着工程は１６０秒間行った。これにより、脱着工程時間（第１脱着工程と第２脱着工程との合計時間）は２００秒間であり、各工程からなる１サイクルのサイクルタイムは、４８０秒間であった。吸着工程における吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの内部の最高圧力は１００ｋＰａとし、脱着工程（第２脱着工程）における吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの内部の最低圧力は－９０ｋＰａ（ゲージ圧）とした。
　このような条件で行った本実施例において濃縮分離されたガスについて、二酸化炭素純度は９９.９ｖｏｌ％であり、不純物である窒素の含有率は０．１ｖｏｌ％であり、取得ガス量は０．１５６Ｎｍ3／ｈであった。取得ガスにおける二酸化炭素の回収率は、６０％であった。
　　〔実施例２〕
　図４に示す概略構成を有するガス分離装置Ｘ２を使用して、図５及び図６に示す吸着工程、洗浄工程、第１脱着工程、第２脱着前期工程、及び第２脱着後期工程からなる１サイクルを吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにおいて繰り返すことにより、所定の原料ガスから、目的ガスとしての一酸化炭素を濃縮分離した。実施例２の一酸化炭素分離方法は、上述の第２の実施形態に係る目的ガス分離方法に該当する。
　本実施例において使用したガス分離装置Ｘ２の吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々は円筒形状（内径７０ｍｍ，内寸高さ５００ｍｍ）を有する。各吸着塔内には、塩化銅（ＣｕＣｌ）を担持させた活性炭（塩化銅の担持量は２０ｗｔ％）２.０ｄｍ3を充填した。使用した原料ガスは、製鉄所副生ガスの１つである転炉ガスに相当する組成（一酸化炭素６５ｖｏｌ％，二酸化炭素１５ｖｏｌ％，窒素２０ｖｏｌ％）を有する模擬混合ガスである。この原料ガスを、ガス分離装置Ｘ２に対して１Ｎｍ3／ｈの流量で供給し続けた。本実施例では、吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々において、吸着工程は２００秒間、洗浄工程は８０秒間、第１脱着工程は１２０秒間、第２脱着前期工程は８０秒間、及び第２脱着後期工程は１２０秒間行った。これにより、脱着工程時間（第１脱着工程と第２脱着前期工程と第２脱着後期工程との合計時間）は３２０秒間であり、各工程からなる１サイクルのサイクルタイムは、６００秒間であった。吸着工程における吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの内部の最高圧力は１０ｋＰａ（ゲージ圧）とし、脱着工程（第２脱着後期工程）における吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの内部の最低圧力は－９０ｋＰａとした。
　このような条件で行った本実施例において濃縮分離されたガスについて、一酸化炭素純度は９９.９５ｖｏｌ％であり、不純物である二酸化炭素の含有率は３００ｖｏｌｐｐｍ、窒素の含有率は２００ｖｏｌｐｐｍであり、取得ガス量は０．５２Ｎｍ3／ｈであった。取得ガスにおける一酸化炭素の回収率は、８０％であった。
　　〔比較例１〕
　図７に示す概略構成を有するガス分離装置Ｘ３を使用して、所定の原料ガスから、目的ガスとしての二酸化炭素を濃縮分離した。ガス分離装置Ｘ３は、目的ガスを含む所定の原料ガスからＰＳＡ法を利用して目的ガスを濃縮分離するために、吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃと、真空ポンプ２１と、配管３１～３４，３６”，３９とを備えている。ガス分離装置Ｘ３は、図１に示すガス分離装置Ｘ１と類似するものであるが、ガス分離装置Ｘ１における真空ポンプ２２、バッファタンク２３、及び配管３５，３７，３８を具備しておらず、また、配管３６に代えて配管３６”を備える点において、上述のガス分離装置Ｘ１と異なる。すなわち、ガス分離装置Ｘ３は、１つの真空ポンプ２１のみを備え、配管３６”は、真空ポンプ２１に接続された主幹路３６’を有する。
　比較例１では、図８に示す態様で自動弁３１ａ～３１ｃ，３２ａ～３２ｃ，３３ａ～３３ｃ，３４ａ～３４ｃ，３６ａ～３６ｄを切り替えることにより、装置内において所望のガスの流れ状態を実現し、ステップ１～６（吸着工程、洗浄工程、待機、及び脱着工程）からなる１サイクルを吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにおいて繰り返すことにより、所定の原料ガスから、目的ガスとしての二酸化炭素を濃縮分離した。図９（ａ）～（ｆ）は、ステップ１～６におけるガス分離装置Ｘ３でのガスの流れ状態を表す。
　比較例１で用いた吸着剤は、上述の実施例１と同一種類で充填量も同一とした。使用した原料ガスは、実施例１と同じ組成とした。比較例１では、脱着工程は単一操作とされており、この点において、脱着工程が第１脱着工程及び第２脱着工程からなる実施例１と異なる。洗浄工程にある吸着塔に導入される洗浄ガスは、脱着工程にある他の吸着塔から導出される脱着ガスの一部により賄った。比較例１の脱着工程時間は、実施例１と同じ２００秒間とした。また、比較例１では、図８及び図９（ａ）～（ｆ）から理解できるように、吸着工程の切り替えのタイミングと脱着工程の切り替えのタイミングとが一致しているため、吸着工程時間についても、脱着工程時間と同じ２００秒間を要する。洗浄工程時間は１２０秒間とし、洗浄工程後、脱着工程までの待機時間を８０秒間とした。これにより、各工程から構成される1サイクルのサイクルタイムは６００秒間であった。
　上述の実施例１ではサイクルタイムが４８０秒間であったのに対し、比較例１では６００秒間と設定したことから、ガス分離装置Ｘ３に対して、原料ガスを、４８０秒÷６００秒＝８０％量の０．８Ｎｍ3／ｈの流量で供給し続けた。吸着工程における吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの内部の最高圧力と、脱着工程における吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの内部の最低圧力は実施例１と同じとした。
　このような条件で行った比較例１において濃縮分離されたガスについて、二酸化炭素純度は９９．９ｖｏｌ％であり、不純物である窒素の含有率は０．１ｖｏｌ％であり、取得ガス量は０．１２４８Ｎｍ3／ｈであった。取得ガスにおける二酸化炭素の回収率は６０％であった。比較例１では、取得ガスにおける二酸化炭素の純度、回収率は実施例1と同じであったが、同一サイズの吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに導入できる原料ガス量が１Ｎｍ3／ｈから０．８Ｎｍ3／ｈ（実施例１に対する８０％量）に低下した。
　　〔比較例２〕
　図７に示す概略構成を有するガス分離装置Ｘ３を使用して、図８及び図９（ａ）～（ｆ）に示す吸着工程、洗浄工程、待機、及び脱着工程からなる１サイクルを吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにおいて繰り返すことにより、所定の原料ガスから、目的ガスとしての一酸化炭素を濃縮分離した。
　比較例２で用いた吸着剤は、上述の実施例２と同一種類で充填量も同一とした。使用した原料ガスは、実施例２と同じ組成とした。本比較例では、脱着工程は単一操作とされており、かかる点において、脱着工程が第１脱着工程、第２脱着前期工程及び第２脱着後期工程からなる実施例２と異なる。洗浄工程にある吸着塔に導入される洗浄ガスは、脱着工程にある他の吸着塔から導出される脱着ガスの一部により賄った。本比較例の脱着工程時間は、実施例２と同じ３２０秒間とした。また、本比較例では、図８及び図９から理解できるように、吸着工程の切り替えのタイミングと脱着工程の切り替えのタイミングとが一致しているため、吸着工程時間についても、脱着工程時間と同じ３２０秒間を要する。洗浄工程時間は８０秒間とし、洗浄工程後、脱着工程までの待機時間を２４０秒間とした。これにより、各工程から構成される1サイクルのサイクルタイムは９６０秒間であった。
　上述の実施例２ではサイクルタイムが６００秒間であったのに対し、本比較例では９６０秒間と設定したことから、ガス分離装置Ｘ３に対して、原料ガスを、６００秒÷９６０秒＝６２．５％量の０．６２５Ｎｍ3／ｈの流量で供給し続けた。吸着工程における吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの内部の最高圧力と、脱着工程における吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの内部の最低圧力は実施例２と同じとした。
　このような条件で行った本比較例において濃縮分離されたガスについて、一酸化炭素純度は９９．９５ｖｏｌ％であり、不純物である二酸化炭素の含有率は３００ｖｏｌｐｐｍ、窒素の含有率は２００ｖｏｌｐｐｍであり、取得ガス量は０．３２５Ｎｍ3／ｈであった。取得ガスにおける一酸化炭素の回収率は８０％であった。本比較例では、取得ガスにおける一酸化炭素の純度、回収率は実施例２と同じであったが、同一サイズの吸着塔１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに導入できる原料ガス量が１Ｎｍ3／ｈから０．６２５Ｎｍ3／ｈ（実施例２に対する６２．５％量）に低下した。


　　　　　　　　　　　　　　

Claims (9)

  1. 　目的ガスを選択的に吸着する吸着剤が充填された少なくとも３塔の吸着塔を用いて、上記目的ガスを含む混合ガスから上記目的ガスを濃縮分離する方法であって、
    　吸着塔に上記混合ガスを導入して当該混合ガス中の上記目的ガスを上記吸着剤に吸着させ、当該吸着塔から非吸着ガスを導出する吸着工程と、吸着塔に洗浄ガスを導入し、当該吸着塔から洗浄オフガスを導出する洗浄工程と、吸着塔内を減圧して上記吸着剤から上記目的ガスを脱着させ、当該吸着塔から脱着ガスを導出する脱着工程と、を含むサイクルを上記吸着塔の各々において繰り返し行う目的ガスの分離方法において、
    　上記混合ガスをいずれかの吸着塔に連続的に導入することにより、上記サイクルを通じていずれかの吸着塔にて上記吸着工程を常時的に行うとともに、
    　上記脱着工程の開始から終了までの脱着工程時間は、上記吸着工程の開始から終了までの吸着工程時間よりも長くされている、目的ガス分離方法。
  2. 　上記洗浄工程の開始から終了までの洗浄工程時間は、上記吸着工程時間よりも短くされており、
    　１つの吸着塔における上記脱着工程は、上記洗浄工程が終了した後の当該脱着工程の開始から、上記吸着工程にある他の吸着塔での当該吸着工程が終了するまで、上記１つの吸着塔から第１脱着ガスを導出する第１脱着工程と、上記１つの吸着塔から第２脱着ガスを導出する、上記第１脱着工程の後の第２脱着工程とを含む、請求項１に記載の目的ガス分離方法。
  3. 　上記１つの吸着塔における上記第２脱着工程は、上記吸着工程にあるさらに他の吸着塔での当該吸着工程と並行して行われる、請求項２に記載の目的ガス分離方法。
  4. 　上記洗浄工程では、目的ガスを貯留するためのバッファ容器を経由した上記第１脱着ガスを、上記洗浄ガスとして洗浄対象の吸着塔に導入する、請求項２又は３に記載の目的ガス分離方法。
  5. 　上記洗浄工程では、上記バッファ容器を経由した上記第２脱着ガスも上記洗浄ガスとして洗浄対象の吸着塔に導入する、請求項４に記載の目的ガス分離方法。
  6. 　上記第１脱着工程では、上記吸着塔内を減圧するための第１減圧手段により当該吸着塔内を減圧し、
    　上記第２脱着工程では、上記吸着塔内を減圧するための第２減圧手段により当該吸着塔内を減圧する、請求項２ないし５のいずれかに記載の目的ガス分離方法。
  7. 　上記第２脱着工程では、当該第２脱着工程の開始から途中まで、上記第１減圧手段によっても上記吸着塔内を減圧する、請求項６に記載の目的ガス分離方法。
  8. 　請求項１ないし７のいずれかに記載の目的ガス分離方法により、目的ガスを含む混合ガスから上記目的ガスを濃縮分離する装置であって、
    　第１ガス通過口及び第２通過口を有し、当該第１及び第２ガス通過口の間において目的ガスを選択的に吸着する吸着剤が充填された少なくとも３塔の吸着塔と、
    　目的ガスを貯留するためのバッファ容器と、
    　上記吸着塔の内部を減圧する第１減圧手段及び第２減圧手段と、
    　混合ガス導入端を有する主幹路、及び、上記吸着塔ごとに設けられて当該吸着塔の上記第１ガス通過口側に接続され且つ開閉弁が付設された複数の分岐路、を有する第１配管と、
    　非吸着ガス導出端を有する主幹路、及び、上記吸着塔ごとに設けられて当該吸着塔の上記第２ガス通過口側に接続され且つ開閉弁が付設された複数の分岐路、を有する第２配管と、
    　洗浄オフガス導出端を有する主幹路、及び、上記吸着塔ごとに設けられて当該吸着塔の上記第２ガス通過口側に接続され且つ開閉弁が付設された複数の分岐路、を有する第３配管と、
    　上記第１減圧手段に接続された主幹路、及び、上記吸着塔ごとに設けられて当該吸着塔の上記第１ガス通過口側に接続され且つ開閉弁が付設された複数の分岐路、を有する第４配管と、
    　上記第１減圧手段及び上記バッファ容器の間を連結する第５配管と、
    　上記バッファ容器に接続され且つ開閉弁が付設された主幹路、及び、上記吸着塔ごとに設けられて当該吸着塔の上記第１ガス通過口側に接続され且つ開閉弁が付設された複数の分岐路、を有する第６配管と、
    　上記第２減圧手段に接続された主幹路、及び、上記吸着塔ごとに設けられて当該吸着塔の上記第１ガス通過口側に接続され且つ開閉弁が付設された複数の分岐路、を有する第７配管と、を備える、目的ガス分離装置。
  9. 　上記第５配管及び上記第２減圧手段の間を連結する第８配管を備える、請求項８に記載の目的ガス分離装置。


    　　　　　　　　　　　　　　　
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