JP2000210524A

JP2000210524A - 混合ガス吸着分離方法

Info

Publication number: JP2000210524A
Application number: JP11012224A
Authority: JP
Inventors: Kikuo Sakamoto; 紀久雄坂本; Katsumi Oka; 克己岡
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1999-01-20
Filing date: 1999-01-20
Publication date: 2000-08-02
Anticipated expiration: 2019-01-20
Also published as: JP3610253B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＰＳＡ法を用いて吸着分離を行う際に、吸着
剤の使用量を少なくし、小形の装置でも高い回収効率が
得られるようにする。【解決手段】ガス圧縮機１で昇圧した混合ガスから、
成分ガスの吸着分離を行う。吸着剤１６，１７，１８を
２つの主吸着槽Ａ３および主吸着槽Ｂ４と副吸着槽５と
に分けて収納する。主吸着槽Ａ３および副吸着槽５を用
いてガスの吸着分離を行う際には、主吸着槽Ｂ４では、
ガスを飽和まで吸着した吸着剤１７についてのガスの脱
着と再生を行う。副吸着槽５を２つの主吸着槽Ａ３およ
び主吸着槽Ｂ４に対して共通に使用し、均圧操作時に副
吸着槽５でガスを全量回収することができるので、従来
法に比べて回収ガス量を大幅に増加させることができ、
製品ガス回収率を高めることができる。副吸着槽５は、
常に収集されたガス雰囲気に保たれるため、製品ガスは
安定した高品質を保つことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気等の混合ガス
から成分を選択的に吸着させて分離する混合ガス吸着分
離方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】空気等の混合ガスから、窒素や酸素等の
特定の成分を製品ガスとして分離する方法には、多種の
方法がある。最近では、吸着剤を用いる分離方法が、装
置の設計の容易さや設備費の安価のことから、広く用い
られている。このような吸着剤を用いる分離方法は、圧
力スイング吸着法（以下 Pressure Swing Absorptionか
ら「ＰＳＡ法」と略称する）と呼ばれ、たとえば特開平
１−２３６９１４、特開平７−１９４９１７、あるいは
特開平８−２９４６１３などに関連する先行技術が開示
されている。

【０００３】ＰＳＡ法では、複数の吸着槽内に吸着剤を
充填し、各吸着槽に対する混合ガスの供給、特定成分ガ
スの吸着・脱着、吸着剤の再生、復圧という操作を、弁
の切換えによって順次的に行うようにしている。混合ガ
ス中の特定成分の吸着は、加圧状態で行われ、吸着され
た特定成分の脱着は減圧状態で行われる。ＰＳＡ法は、
このような吸着剤の選択的吸着特性を利用し、たとえば
空気からの酸素の分離では、冷却液化法などに比べて、
装置を小形に構成することができる。また操作が簡便
で、連続無人運転も可能であるなどの特徴もある。

【０００４】図８は、ＰＳＡ法で用いる吸着槽の動作を
示す。図８（ａ）に示すような吸着槽には、吸着剤が充
填されており、下方から混合ガスが導入され、上方から
製品が取出される。図８（ｂ）は、吸着剤でのガス吸着
量を、酸素と窒素とに対して示す。吸着剤として、たと
えば「ゼオライト５Ａ」を用いると、酸素に比較して窒
素を選択的に多く吸着することができる。ただし、吸着
量には限界があり、圧力によって定まる一定量の窒素を
吸着すれば、窒素ガスに対してもあるいは酸素ガスに対
してもそれ以上の吸着能力を失ってしまう。窒素ガスで
飽和されている部分と飽和されていない部分との境界が
吸着帯となり、この吸着帯の部分で窒素ガスを選択的に
吸着し、吸着帯よりも下流側の部分では窒素ガスの濃度
が低下して酸素ガスの濃度が相対的に高くなる。したが
って、図８（ｃ）に示すように、吸着槽内で吸着剤が充
填されていない空隙部では、吸着帯までの上流側に比べ
て酸素ガスの濃度が高くなる。

【０００５】このように吸着帯よりも下流側の未使用吸
着剤部分および空隙部には、製品ガス成分としての酸素
ガスが多量に含まれている。これらの有用ガスの回収の
ため、従来から図９に示すような均圧操作が行われてい
る。均圧操作では、吸着分離によるガスの製造を終了し
た吸着槽Ａと再生を終了した吸着槽Ｂとを切替える際
に、入口側同士および出口側、あるいは出口側同士のみ
を連通させ、両者を近い圧力にする操作を行うことによ
って、有用ガスの回収を図る。

【０００６】特開平１−２３６９１４には、２つの吸着
槽を交互に切換えて、一方では吸着を行いながら他方で
再生を行う先行技術が開示されている。特開平７−１９
４９１７では、複数の吸着槽で吸着と再生とを順次的に
切換えて行いながら、吸着剤の使用効率を高める先行技
術が開示されている。特開平８−２９４６１３では２以
上の吸着塔を用いて吸着と再生とを行いながら、吸着と
再生との間で均圧を行う先行技術が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一般的なＰＳＡ法で
は、たとえば空気から窒素ガスを吸着分離し、酸素ガス
を製品として取出す場合に、窒素ガスのみが吸着剤に吸
着されるのではなく、酸素ガスの一部も吸着される。ま
た、混合ガス中の窒素ガスの全部が吸着剤に吸着される
のではなく、酸素ガスとともに存在する窒素ガスもあ
る。再生を行う際には、窒素ガスを含んだ酸素ガスが排
出され、本来製品として取出すべき酸素ガスの一部が失
われて、製品の収率が損なうという問題を生じる。また
吸着槽内の吸着剤は入口側から出口側に向かって層状に
吸着帯を形成して、吸着帯を入口側から出口側に移動さ
せながら吸着分離を行う。吸着帯よりも入口側の吸着剤
は、窒素ガスの吸着によって飽和した状態となる。全部
の吸着剤が窒素ガスを吸着して飽和してから再生に切換
えれば、吸着剤を効率的に利用することができる。しか
しながら、１つの吸着槽内の吸着剤が全部窒素ガスによ
って飽和されても吸着を続けようとすると、窒素ガスが
未吸着のまま取出され、製品純度が低下する一方とな
る。実際上、全部の吸着剤が飽和するタイミングを検知
することは、非常に困難である。このため、全ての吸着
剤を完全に飽和するまで使用することはできず、１つの
吸着槽内に充填される吸着剤のうちの少なくとも一部は
余裕分として未使用のままにしておいて、吸着状態に変
動があっても製品として取出すガスの純度が低下しない
ようにしておき、品質を保持する必要がある。ただし、
全ての吸着剤を完全に飽和するまで使用しないので、吸
着剤の使用効率が悪いという問題がある。特開平７−１
９４９１７の先行技術では、複数の吸着槽の切換えを複
雑な手順で行い、配管系統の切換えのための切換弁など
の使用個数が多くなり、複雑な制御を行わなければなら
ない。

【０００８】また、特開平８−２９４６１３に開示され
ている均圧方法では、回収効率の高い出口側での均圧回
収操作で自ら脱着したガスで吸着剤槽の下流部を汚染し
てしまい、製品ガス純度を損なう恐れがあるので、完全
な均圧までは行うことはできない。また、もし完全に均
圧化することができたとしても、回収することができる
有用ガス量は、下流側の未使用吸着剤部分および空隙部
の製品ガス成分量の５０％程度となり、残りの部分は再
生行程に入る吸着槽の減圧操作によって系外へと排出さ
れてしまう。

【０００９】本発明の目的は、装置や操作の複雑化を避
け、しかも有用ガスの回収効率を高め、吸着剤の使用量
を減らすことができる混合ガス吸着分離方法を提供する
ことである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、吸着剤を用い
て、混合ガス中の成分を分離する方法において、ガスの
吸着分離を行うための吸着剤を、２つの主吸着槽と、１
つの副吸着槽とに分けて収納しておき、下記の４段階の
制御を順次繰返し、主吸着槽は交互に使用して、副吸着
槽は常に使用してガスの吸着を行いながら、使用しない
主吸着槽内の吸着剤の再生も行うことを特徴とする混合
ガス吸着分離方法であり、吸着圧力まで昇圧された混合ガスを一方の主吸着槽お
よび副吸着槽に導いて、主として一方の主吸着槽内の吸
着剤でガスの吸着分離を行い、一方の主吸着槽および副
吸着槽を通過したガスを製品として取出しながら、他方
の主吸着槽を減圧し、一方の主吸着槽および副吸着槽で混合ガスの吸着分離
を継続しながら、他方の主吸着槽に、製品として取出さ
れているガスを混合ガスの分離吸着時とは逆方向となる
ように導いて、吸着剤の再生を行い、一方の主吸着槽と副吸着槽との連結を絶ち、他方の主
吸着槽と副吸着槽とを連結し、一方の主吸着槽についての減圧を開始し、他方の主吸
着槽および副吸着槽に混合ガスを導いて吸着圧力までの
昇圧を行う。

【００１１】本発明に従えば、吸着剤を２つの主吸着槽
と１つの副吸着槽とに分けて収納するので、主吸着槽を
交互に使用してガスの吸着分離を主として行わせ、副吸
着槽を用いて品質保持を行わせることができる。２つの
吸着槽を交互に切換えて吸着分離と再生とを行う方式で
は、１つの吸着槽内の吸着剤を全部使用してから再生に
切換えると、製品の純度が低下して品質の保持が困難に
なるので、ある程度の余裕をみた状態で吸着分離から再
生への切換えを行わなければならない。２つの吸着槽を
交互に切換える場合には、各吸着槽に品質保持のための
余裕部分を設ける必要がある。本発明では、副吸着槽に
品質保持のための余裕部分としての機能を持たせること
により、２つの主吸着槽に対して共通の余裕部分として
機能させることができ、吸着剤の使用量を軽減すること
ができる。高純度の製品が多い副吸着槽内のガスが均圧
操作で主吸着槽側に移行しても、その主吸着槽を用いて
吸着分離を行う際に、再び副吸着槽を通して製品として
取出すことができるので、製品の回収効率を高めること
ができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態と
して、本発明を適用し、吸着剤の再生時に常圧よりも減
圧して脱着するための構成を示す。原料となる混合ガス
は、ＰＳＡ法に従って高圧の吸着圧力で選択的に成分ガ
スの吸着を行わせるために、ガス圧縮機１で昇圧され
る。減圧用には、真空ポンプ２が設けられる。原料ガス
の吸着分離は、２つの主吸着槽Ａ３および主吸着槽Ｂ４
と、副吸着槽５とを用いて行う。主吸着槽Ａ３または主
吸着槽Ｂ４のうちの一方と副吸着槽５とを接続し、混合
ガス中から特定の成分ガスを吸着して分離させた後、他
の成分ガスを副吸着槽５から製品槽６に取出し、製品ガ
スとして利用する。主吸着槽Ａ３および主吸着槽Ｂ４の
入口側には、自動弁７，８および自動弁９，１０がそれ
ぞれ設けられる。自動弁７および自動弁１０は原料とな
る混合ガスの供給側と主吸着槽Ａ３および主吸着槽Ｂ４
の入口側との間にそれぞれ設けられる。自動弁８および
自動弁９は、主吸着槽Ａ３および主吸着槽Ｂ４の入口側
と真空ポンプ２の吸入側との間に設けられる。主吸着槽
Ａ３の入口側と主吸着槽Ｂ４の入口側との間には、自動
弁１１が設けられる。主吸着槽Ａ３の出口側および主吸
着槽Ｂ４の出口側と副吸着槽５の入口側との間には、自
動弁１２および自動弁１３がそれぞれ設けられる。主吸
着槽Ａ３の出口側および主吸着槽Ｂ４の出口側と製品槽
６との間には自動弁１４および自動弁１５がそれぞれ設
けられる。

【００１３】主吸着槽Ａ３および主吸着槽Ｂ４には、吸
着剤１６および吸着剤１７がそれぞれ充填される。副吸
着槽５内には吸着剤１８が充填される。吸着剤１６およ
び吸着剤１７の量は、従来の２槽式のＰＳＡ法に使用す
る吸着剤のうち、余裕分を除いた量と同等とする。吸着
剤１８の量は、従来の２槽式ＰＳＡ法に用いる吸着剤
の、１槽当りの吸着剤のうちの余裕分と同等とする。し
たがって、従来の２槽式ＰＳＡ法式では吸着剤１６およ
び吸着剤１７の合計量と、吸着剤１８の２倍の量の吸着
剤とを使用するけれども、本実施形態では吸着剤１６お
よび吸着剤１７の合計量と吸着剤１８だけの量とを使用
して、同等の吸着分離能力を発揮させることができる。
なお、主吸着槽Ａ３および主吸着槽Ｂ４で吸着剤１６，
１７の上流側には、吸湿剤が配置される。また、ガス圧
縮機１によって昇圧された混合ガスは、原料槽１９に貯
留されてから供給され、全体の制御のために、制御装置
２０が設けられる。

【００１４】図２は、図１の構成で吸着分離を行う際の
行程間の切換え手順を示す。図２（１）に示すように、
一方の主吸着槽、たとえば主吸着槽Ａ３と副吸着槽５と
を用いて、ガス圧縮機１からの混合ガスの吸着分離を行
い、製品ガスを製品槽６に取出しながら、他方の主吸着
槽Ｂ４については減圧して再生する状態を想定する。主
吸着槽Ｂ４では、充填されている吸着剤１７が昇圧状態
でガスを吸着しており、大気圧に減圧することによっ
て、吸着剤１７の空隙などに残っているガスの大気中へ
のパージが行われる。このような動作は、図１の自動弁
７、自動弁１２および自動弁９を開き、他の自動弁を閉
じた状態で可能となる。空気中から酸素を製品として取
出す場合には、ガス圧縮機１で空気を、たとえば５００
０ｍｍ水柱まで昇圧し、ゼオライトモレキュラシーブを
吸着剤１６および吸着剤１８として充填した主吸着槽Ａ
３および副吸着槽５に導入し、窒素ガスを吸着除去して
酸素ガスを濃縮し、製品槽６に蓄える。一方、吸着を終
わっている主吸着槽Ｂ４は、自動弁９を開いて真空ポン
プ２で吸引し、常圧より低い圧力まで減圧脱着して吸着
剤１７を再生する。

【００１５】図２（１）では、ガス圧縮機１で混合ガス
である空気を、たとえば５０００ｍｍ水柱まで昇圧し、
自動弁７および自動弁１２を通じて、吸着剤１６として
ゼオライトモレキュラシーブを充填した主吸着槽Ａ３お
よび副吸着槽５に導入し、窒素ガスを吸着除去して酸素
ガスを濃縮し、製品槽６に蓄える。一方、吸着が終了し
ている主吸着槽Ｂ４は、自動弁９を通じて真空ポンプ２
で１８０ｍｍＨｇの圧力まで減圧して吸着剤１７の減圧
脱着を行い吸着剤１７を再生させる。

【００１６】図２（２）では、主吸着槽Ａ３および副吸
着槽５は、なお吸着分離による酸素の製造を続ける。主
吸着槽Ｂ４は、製品槽６から濃縮酸素ガスの一部を製品
ガスとして取出される濃縮酸素ガス量の０．８〜１．５
倍の流量で１０〜３０秒間自動弁１５を開いて酸素ガス
を逆流させ、主吸着槽Ｂ４内を洗浄して再生を行う。

【００１７】図２（３）では主吸着槽Ｂ４の脱着再生が
終了する。主吸着槽Ａ３および主吸着槽Ｂ４の出口側で
は自動弁１２および自動弁１３の作動状態が切換わる。
自動弁１２は閉じ、自動弁１３が開いて、副吸着槽５は
再生が終了した主吸着槽Ｂ４と連通し、製品槽６からの
濃縮酸素ガスの一部を自動弁１３を通じて逆流させ、主
吸着槽Ｂ４の昇圧を開始する。一方、主吸着槽Ａ３およ
び主吸着槽Ｂ４の入口側では、自動弁１１を開いて入口
側の均圧操作が行われ、主吸着槽Ａ３の入口側の原料ガ
スが主吸着槽Ｂ４の入口側へと回収される。自動弁７〜
自動弁１０および自動弁１４，１５は閉じている。

【００１８】図２（４）では、主吸着槽Ｂ４が入口側で
ガス圧縮機１側と連結され、入口側からはガス圧縮機１
からの混合ガスによって、また出口側からは副吸着槽５
を通じて製品槽６から逆流する濃縮酸素ガスの一部で、
主吸着槽Ｂ４内を吸着圧力にまで昇圧させる。このとき
には、自動弁１０および自動弁１３が開き、他の自動弁
は閉じる。

【００１９】図３は、以上説明した行程で、自動弁が開
くタイミングを示す。本実施形態では、自動弁１０〜自
動弁１５の６個の自動弁を用いて切換えを行っているけ
れども、この個数は、たとえば特開平１−２３６９１４
の図１や図２に示されている１１個の切換弁を用いる場
合に比較して、使用する弁の数を少なくすることができ
る。また特開平７−１９４９１７の図１では２０個、特
開平８−２９４６１３の図１では１０個の切換弁を用い
る構成が示されているけれども、これらの構成よりも弁
の数を少なくすることができる。

【００２０】図４は、主吸着槽Ａ３および主吸着槽Ｂ４
の下流側で有用ガスを吸着する量について、で示す従
来法の均圧操作のみによる有用ガス吸収量に比較し、
で示す本実施形態の有用ガス回収量が多くなる理由を示
す。有用ガス回収量は、圧力差が大きい方が多くなる。
本実施形態では、均圧圧力よりもさらに低い再生圧力で
再生を行うので、有用ガス回収量を多く取ることができ
る。

【００２１】図５は本実施形態で、主吸着槽Ａ３および
主吸着槽Ｂ４へ充填する吸着剤１６および吸着剤１７
と、副吸着槽５に充填する吸着剤１８との分配について
の考え方を示す。図５（ａ）は、図８（ｃ）と同様な、
２槽式のＰＳＡ法で１つの吸着槽内で吸着剤を使用して
の吸着分離を終了させる状態を示す。吸着槽内の吸着剤
を全部使用してから再生する場合には、製品品質の点で
問題が生じるので、吸着剤槽には余裕分を残して再生に
切換える必要がある。本実施形態では、従来の２槽式Ｐ
ＳＡ法で余裕分とした部分を副吸着槽５内の吸着剤１８
として、２つの主吸着槽Ａ３および主吸着槽Ｂ４に共通
に使用し、全体として従来の２槽式ＰＳＡ法と同等の吸
着分離能力を備えて、しかも１つの吸着剤１８分だけ吸
着剤の使用量を少なくすることができる。

【００２２】図６は、本発明の実施の他の形態として、
常圧脱着を行う場合の構成を示す。本実施形態で図１に
示す実施形態に対応する部分には同一の参照符を付し、
重複した説明を省略する。本実施形態では、自動弁８お
よび自動弁９の出側を真空ポンプ２ではなく、大気圧に
開放させる。図４に示す再生圧力は上昇し、回収可能な
有用ガス量は図１の実施形態よりも減少するけれども、
均圧操作のみの場合よりは増大させることができる。

【００２３】図７は、図６の実施形態で繰返えされる行
程を示す。本実施形態の行程では図２に示す行程で真空
ポンプ２で吸引し減圧して排出されるガスを大気中に放
散させる代わりに、常圧で大気中に放散させる。図７
（１）では、ガス圧縮機１で混合ガスである空気を、た
とえば２ｋｇ／ｃｍ²Ｇまで昇圧し、自動弁７および自
動弁１２を通じて、吸着剤１６としてゼオライトモレキ
ュラシーブを充填した主吸着槽Ａ３および副吸着槽５に
導入し、窒素ガスを吸着除去して酸素ガスを濃縮し、製
品槽６に蓄える。一方、吸着が終了している主吸着槽Ｂ
４は、自動弁９を通じて大気圧に開放する。

【００２４】図７（２）は、主吸着槽Ａ３および副吸着
槽５を用いて酸素の製造を続けながら、主吸着槽Ｂ４に
対しては製品槽６から濃縮酸素ガスの一部を導入して、
逆流させて洗浄再生する。抜出される濃縮酸素ガス量
は、製品ガスとして抜出される濃縮酸素ガス量の０．８
〜１．５倍とし、１０〜３０秒間自動弁１５を開いて洗
浄再生を行う。

【００２５】図７（３）では、主吸着槽Ｂ４の脱着再生
が終了した状態で、主吸着槽Ａ３および主吸着槽Ｂ４の
出口側で、自動弁１２，１３の作動を切換え、副吸着槽
５は再生が終わった主吸着槽Ｂ４と連通して、製品槽６
から濃縮酸素ガスの一部を自動弁１３を通じて逆流さ
せ、主吸着槽Ｂ４の昇圧を開始する。一方、主吸着槽Ａ
３と主吸着槽Ｂ４の入口側では、自動弁１１を開いて入
口側の均圧操作が行われ、主吸着槽Ａ３の入り口側のガ
スが主吸着槽Ｂ４の入口側へと回収される。

【００２６】図７（４）は、主吸着槽Ｂ４で入口側がガ
ス圧縮機１と接続され、入口側からはガス圧縮機１から
の混合ガスで、また出口側からは副吸着槽５を通じて製
品槽６から濃縮酸素ガスの自動弁１３を通じて逆流さ
せ、主吸着槽Ｂ４内の昇圧が開始される。一方、主吸着
槽Ａ３および主吸着槽Ｂ４の入口側では、自動弁１１が
開いて入口側の均圧操作が行われ、主吸着槽Ａ３の入口
側のガスが主吸着槽Ｂ４の入口側へと回収される。

【００２７】図７（４）では、主吸着槽Ｂ４で入口側が
ガス圧縮機１と接続され、入口側からはガス圧縮機１か
らの混合ガスが、また出口側からは副吸着槽５を通じて
製品槽６から濃縮酸素ガスの一部を自動弁１３を通じて
逆流させ、主吸着槽Ｂ４を吸着圧力にまで昇圧する。

【００２８】従来のＰＳＡ法では吸着槽上部での均圧操
作時の生成ガス採取量に限度があったけれども、本実施
形態では従来のような均圧回収操作を行う必要がなくな
り、副吸着槽５内の製品ガス成分は全てそのまま切換わ
った側の主吸着槽に回収されるので、製品ガス回収率を
従来法に比較して大幅に改善することができる。

【００２９】また従来のＰＳＡ法では、均圧操作時に自
ら脱着したガスで吸着槽下流部を汚染し、製品ガスの純
度を損なう恐れがある。本実施形態の副吸着槽５内で
は、製造行程以外では常にガスが下流側から上流側へ逆
流するので、常に清浄なガス雰囲気となり、安定した純
度の高い製品ガスを製造することができる。

【００３０】また本実施形態では、切換弁の数を増やす
ことなく吸着槽を２つの主吸着槽と１つの副吸着槽とで
構成することができるので、ＰＳＡ法を実行する行程間
で実際に減圧あるいは昇圧する必要があるのは主吸着槽
のみとなり、これらの行程に要する時間および動力を削
減することができる。ガス圧縮機１および真空ポンプ２
等の容積も小形化することができる。

【００３１】本実施形態では、吸着槽を２つの主吸着槽
Ａ３，Ｂ４と１つの副吸着槽５とで構成するので、従来
の２槽式ＰＳＡ法に比べて充填に要する吸着剤量を５〜
１５％削減することができる。

【００３２】以上の結果、装置費用や運転経費とも大幅
に削減することができるので、ガス吸着分離を必要とす
る各種の装置や設備で、運転効率を高め、ガスの分離や
生成などを必要とする諸工業に大いに貢献させることが
できる。

【００３３】

【実施例】（実施例１）直径２００ｍｍ、高さ１１００
ｍｍの２つの主吸着槽Ａ３，Ｂ４と、直径１５０ｍｍ、
高さ５００ｍｍの副吸着槽５とにドイツバイエル社製５
Ａ形ゼオライトモレキュラシーブを吸着剤１６，１７，
１８としてそれぞれ充填し、ガス圧縮機１で空気を０．
５ｋｇ／ｃｍ²Ｇに昇圧して、図１に示す構成で酸素ガ
スの吸着分離を行う。図２に示す各行程は、（１）に対
して１５秒、（２）に対して３０秒、（３）に対して２
秒、（４）に対して１３秒であり、合計６０秒を１サイ
クル当り２回、すなわち６０秒×２＝１２０秒で操作し
た。再生は真空ポンプ２で５８秒間に１８０ｍｍＨｇの
圧力まで低下させるようにして行い。行程（２）では６
５０Ｎｌ／ｈの流量の濃縮酸素を、製品槽６から再生を
行っている主吸着槽に逆流させて３０秒間洗浄した。こ
の結果、濃縮酸素量は、９３．５％濃度で１４００Ｎｌ
／ｈ得られ、酸素回収量は５８．７％となる。

【００３４】（比較例１）従来法による２槽式の例とし
て、特開平１−２３６９１４に従うと、本実施例１とほ
ぼ同じ操作条件の吸着圧力５００ｍｍ水柱、再生圧力１
８０ｍｍＨｇでは、酸素濃度９３．３％で酸素回収率は
５５．２％となる。

【００３５】（実施例２）直径２００ｍｍで高さ１１０
０ｍｍの２つの主吸着槽と、直径１５０ｍｍで高さ５０
０ｍｍの副吸着槽とにドイツバイエル社製５Ａゼオライ
トモレキュラシーブを吸着剤１６，１７，１８として充
填し、図６に示す構成で酸素ガスの吸着分離を行う。ガ
ス圧縮機１で空気を２．０ｋｇ／ｃｍ²Ｇに昇圧して吸
着槽に導入させ、図７に示す行程に従って操作する。図
７の各行程では、行程（１）に１８秒、行程（２）に３
０秒、行程（３）に２秒、行程（４）に１０秒の全体で
６０秒の時間配分を行い、１サイクル当りでは６０秒×
２＝１２０秒の操作を行う。再生は再生ラインの一部を
大気に開放し、常圧脱着を行う。行程（２）では７５０
Ｎｌ／ｈの濃縮酸素を、製品槽６から再生を行っている
吸着槽に逆流させ、３０秒間の洗浄を行う。

【００３６】この結果、濃縮酸素量は９３．０％濃度で
１１００Ｎｌ／ｈ得られ、酸素回収率は３５．７％とな
る。

【００３７】（比較例２）従来法による比較２槽式の例
として、特開平１−２３６９１４では本実施例２とほぼ
同一の操作条件である吸着圧力に４．０ｋｇ／ｃｍ²Ｇ
と常圧再生方式とで、酸素濃度９３．５％で酸素回収率
は２５％が得られる。

【００３８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、従来の２
槽式などよりも吸着剤の使用量を少なくして、しかもガ
スの吸着分離の際の効率を高めることができる。２つの
主吸着槽の吸着剤を吸着分離と再生とに切換える操作
は、従来の２槽式と同様に行うことができるので、操作
の複雑化を招くことなく、分離の効率を高めることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態としての吸着分離のため
の概略的な構成を示す配管系統図である。

【図２】図１の実施形態での１／２サイクルを構成する
行程の概要を示す図である。

【図３】図１の構成で各自動弁が動作するタイミングを
示すタイムチャートである。

【図４】図１の構成で再生ガスの回収量が従来の均圧操
作による場合よりも増大する理由を示すグラフである。

【図５】吸着剤を主吸着槽と副吸着槽とに分けて分配す
る考え方を示す図である。

【図６】本発明の実施の他の形態での配管系統図であ
る。

【図７】図６の実施形態で１サイクル当りの構成を示す
図である。

【図８】従来の吸収槽内での吸着剤について、ガス吸収
量とガス濃度との関係の一例を示すグラフである。

【図９】従来の均圧操作についての考え方を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ガス圧縮機２真空ポンプ３主吸着槽Ａ４主吸着槽Ｂ５副吸着槽６製品槽７〜１５自動弁１６〜１８吸着剤２０制御装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸着剤を用いて、混合ガス中の成分を分
離する方法において、ガスの吸着分離を行うための吸着
剤を、２つの主吸着槽と、１つの副吸着槽とに分けて収
納しておき、下記の４段階の制御を順次繰返し、主吸着槽は交互に使
用して、副吸着槽は常に使用してガスの吸着を行いなが
ら、使用しない主吸着槽内の吸着剤の再生も行うことを
特徴とする混合ガス吸着分離方法。吸着圧力まで昇圧された混合ガスを一方の主吸着槽お
よび副吸着槽に導いて、主として一方の主吸着槽内の吸
着剤でガスの吸着分離を行い、一方の主吸着槽および副
吸着槽を通過したガスを製品として取出しながら、他方
の主吸着槽を減圧し、一方の主吸着槽および副吸着槽で混合ガスの吸着分離
を継続しながら、他方の主吸着槽に、製品として取出さ
れているガスを混合ガスの分離吸着時とは逆方向となる
ように導いて、吸着剤の再生を行い、一方の主吸着槽と副吸着槽との連結を絶ち、他方の主
吸着槽と副吸着槽とを連結し、一方の主吸着槽についての減圧を開始し、他方の主吸
着槽および副吸着槽に混合ガスを導いて吸着圧力までの
昇圧を行う。