JP2000279740A

JP2000279740A - 水及び二酸化炭素の含有量を低減した空気を製造する方法、及び、そのための装置、並びに、吸着剤の再生方法

Info

Publication number: JP2000279740A
Application number: JP11091246A
Authority: JP
Inventors: Koichi Ohashi; 弘一大橋; Masayuki Yasugi; 正幸八杉
Original assignee: TAIYO NPS KK
Current assignee: TAIYO NPS KK
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2000-10-10

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】通常使用される範囲の温度及び圧力の原料空
気を用いて水及び二酸化炭素を低減した空気を製造する
ことであり、また、少量の再生ガスの使用で吸着剤の再
生を行うことである。【解決手段】空気に含まれる水及び二酸化炭素を吸着
剤に吸着させることにより、水及び二酸化炭素の含有量
を低減した空気を製造する方法において、水分を吸着さ
せる第１吸着剤を第１吸着塔１に充填すると共に、二酸
化炭素を吸着させる第２吸着剤を第２吸着塔２に充填
し、常温の原料空気を上記第１吸着塔に送入して通過さ
せて、水分含有量を低減させ、次いで、冷却器３に送入
して通過させて、第１吸着塔通過時に加熱された空気を
冷却し、そして、上記第２吸着塔に送入して通過させ
て、二酸化炭素含有量を低減させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、深冷分離等に使
用される、水及び二酸化炭素を低減した空気の製造に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、深冷分離等に使用するために、空
気中の水及び二酸化炭素を除去する方法としては、１本
の吸着塔の中にアルミナ及びゼオライトからなる吸着剤
を充填し、ここに４〜５℃程度に冷却した原料空気を送
入することで行われる。この吸着塔は、全体として、高
さがあるほど、水及び二酸化炭素を十分に吸着すること
ができる。

【０００３】また、上記の操作によって、水や二酸化炭
素を吸着させた上記吸着剤は、高温の再生ガスを通過さ
せることによって水や二酸化炭素を脱離させ、再生する
ことが可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、吸着塔
の高さが高いと、上記吸着剤に水や二酸化炭素を吸着さ
せる場合に下記の問題点を有する。まず、上記吸着剤が
水や二酸化炭素を吸着する際に吸着熱が発生し、また、
上記吸着剤は、高温状態では吸着能が低下する。このた
め、吸着塔を通過する途中で、原料空気の温度が上昇し
やすく、その後では、吸着剤の吸着能を十分に発揮し得
ない場合が生じる。すなわち、吸着塔の出口付近の吸着
剤がその機能を十分に発揮せず、全体として、十分な吸
着能を発揮しない場合が生じる。さらに、あまり吸着塔
の高さが高いと、原料空気の送入圧力を高くする必要が
生じる。

【０００５】また、水や二酸化炭素を吸着した上記吸着
剤を再生させる場合は、水や二酸化炭素の脱離時に熱が
奪われるため、再生ガスの温度が低下し、再生能力が低
下する。このため、使用する再生ガスの量を増加させる
必要がある。

【０００６】そこで、この発明の課題は、通常使用され
る範囲の温度及び圧力の原料空気を用いて、水及び二酸
化炭素を低減した空気を製造することであり、また、少
量の再生ガスの使用で吸着剤の再生を行うことである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この水及び二酸化炭素の含有量を低減した空気を製
造する方法にかかる発明は、水又は二酸化炭素を吸着質
とする１種又は複数種の吸着剤を用いて、空気中の水及
び二酸化炭素を吸着させることにより、水及び二酸化炭
素の含有量を低減した空気を製造する方法において、上
記吸着質に対する吸着能を有する第１吸着剤及び第２吸
着剤を、第１吸着塔及び第２吸着塔にそれぞれ充填し、
常温の原料空気を上記第１吸着塔に送入して通過させる
ことにより、原料空気中の上記吸着質の含有量を低減さ
せ、次いで、冷却器に送入して通過させることにより、
第１吸着塔通過時に加熱された原料空気を冷却し、そし
て、上記第２吸着塔に送入して通過させることにより、
原料空気中の上記吸着質の含有量を低減させることを特
徴とする。

【０００８】吸着塔を第１吸着塔と第２吸着塔に２つに
分割したので、第１吸着塔及び第２吸着塔それぞれの横
断断面積に対する高さの比を、これまでの吸着塔より小
さくすることができる。このため、常温の空気を使用し
て第１吸着塔に送入して通過させた場合であっても、第
１吸着塔を通過した空気の温度は、第１吸着剤の吸着能
を著しく低下させる程度の温度まで上昇せず、第１吸着
剤全体として、十分な吸着能を保持し得る。また、原料
空気の送入圧力が低減される。

【０００９】次いで、第１吸着塔を通過して昇温された
空気を、冷却器に通して常温まで冷却する。このため、
この空気を第２吸着塔に送入しても、第２吸着剤は十分
な吸着能を発揮し得る。

【００１０】したがって、第１吸着塔及び第２吸着塔に
送入される空気は常温が維持され、吸着効率が向上す
る。

【００１１】また、吸着剤の再生方法にかかる発明は、
水又は二酸化炭素からなる吸着質を吸着した吸着剤に、
再生ガスを通過させることにより、上記吸着質を脱離さ
せる吸着剤の再生方法において、加熱した再生ガスを、
上記吸着質を吸着した第２吸着剤に送入して通過させる
ことにより、第２吸着剤から上記吸着質を脱離させ、次
いで、加熱器に送入して通過させることにより、第２吸
着剤通過時に熱量を奪われた再生ガスを加熱し、そし
て、上記吸着質を吸着した第１吸着剤に送入して通過さ
せることにより、第１吸着剤から上記吸着質を脱離させ
ることを特徴とする。

【００１２】加熱された再生ガスが第２吸着塔を通過す
ると、吸着質が脱離する。このとき、再生ガスの熱が奪
われ、再生ガスの温度が低下する。次いで、第２吸着塔
を通過した再生ガスは、加熱器で加熱される。これによ
り、再生ガスの温度を上げることができ、次の第１吸着
塔での再生が可能となる。このため、再生ガスの使用量
を低減させることができる。

【００１３】さらに、加熱した再生ガスを上記第１吸着
剤又は第２吸着剤に送入して通過させる加熱工程、第１
吸着剤又は第２吸着剤を冷却する冷却工程、及び、第１
吸着剤又は第２吸着剤を再生させる再生工程から、水及
び二酸化炭素を低減した空気を製造する製造工程に切り
換える切り換え工程からなり、上記第２吸着剤が加熱工
程に入って所定時間経過後、上記第１吸着剤が加熱工程
に入り、上記第２吸着剤が冷却工程に入って所定時間経
過後、上記第１吸着剤が冷却工程に入り、上記第２吸着
剤が切り換え工程に入って所定時間経過後、上記第１吸
着剤が切り換え工程に入ることができる。

【００１４】第２吸着剤が所定の工程に入るときと第１
吸着剤が所定の工程に入るときとの間に所定時間のずれ
を生じさせたので、各工程での熱効率が向上する。すな
わち、第２吸着剤が加熱工程に入って所定時間経過後、
第１吸着剤が加熱工程に入るので、加熱工程当初、第２
吸着剤によって大半の熱量が奪われる再生ガスを所定温
度まで加熱器で加熱する必要性がなくなる。また、第２
吸着剤が冷却工程に入って所定時間経過後、第１吸着剤
が冷却工程に入るので、冷却工程当初、第２吸着剤から
多量の熱量が冷却に使用される再生ガスに与えられ、こ
の熱を第１吸着剤の加熱工程として使用できる。さら
に、第２吸着剤が切り換え工程に入って所定時間経過
後、第１吸着剤が切り換え工程に入るので、第２吸着剤
が切り換え工程に入ってから第１吸着剤が切り換え工程
に入るまでの間、冷却に使用される再生ガスが第１吸着
剤のみを冷却するので、冷却効率が向上する。

【００１５】さらにまた、水及び二酸化炭素を所定割合
以下に低減する空気の製造装置にかかる発明は、水又は
二酸化炭素からなる吸着質に対する吸着能を有する第１
吸着剤及び第２吸着剤をそれぞれ充填した第１吸着塔及
び第２吸着塔を直列に連結すると共に、この第１吸着塔
と第２吸着塔との間に冷却器及び加熱器を並列に連結す
ることを特徴とする。

【００１６】冷却器と加熱器を第１吸着塔と第２吸着塔
の間に並列に連結したので、バルブ操作によるラインの
切替えのみで、冷却器と加熱器とを切り換えられる。こ
のため、水及び二酸化炭素の吸着剤への吸着操作と、吸
着剤からの脱離操作を簡単に切り換えることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
を参照して説明する。

【００１８】この発明にかかる、水及び二酸化炭素を所
定割合以下に低減した空気（以下、「低減空気」と略す
る。）１２の製造装置は、図１に示すように、吸着塔を
２段階に分割し、この２つの吸着塔の間に冷却器３及び
加熱器４ａを並列に並べたものである。

【００１９】上記の２分割された吸着塔は、第１吸着塔
１と第２吸着塔２であり、この２つの吸着塔は、直列に
連結される。この各吸着塔１及び２のダイヤ径、すなわ
ち、各吸着塔１及び２の内径に対する高さの比は、１〜
５（ｍ／ｍ）がよく、１〜２（ｍ／ｍ）が好ましい。こ
の比が１（ｍ／ｍ）より小さいと、２つの吸着塔を直列
に連結しても、最終的に十分に原料空気１１から水及び
二酸化炭素を吸着することができない場合がある。ま
た、この比が５（ｍ／ｍ）を越えてもよいが、吸着能の
向上について顕著な効果がみられないので、５（ｍ／
ｍ）で十分である。

【００２０】上記冷却器３は、低減空気の製造工程にお
いて、第１吸着塔１から出てきた原料空気１１を、常温
まで冷却するための装置であり、水冷装置等、任意の装
置を使用することができる。

【００２１】また、上記加熱器４ａは、再生工程におい
て、第２吸着塔２から出てきた再生ガス１３を、所定温
度まで加熱する装置であり、所定温度まで加熱する能力
を有していれば、任意の装置を使用することができる。

【００２２】さらに、第２吸着塔２に再生ガス１３を送
入する前に、加熱器４ｂが設けられる。これにより、再
生ガス１３を所定温度まで加熱し、これを第２吸着塔２
に供給することができる。この加熱器４ｂは加熱器４ａ
のものと同様のものを用いることができる。

【００２３】図１において、第１吸着塔１は、２つの塔
１ａと１ｂとが並列に配置され、また、第２吸着塔２
は、２つの塔２ａと２ｂとが並列に配置される。これ
は、後述するように、低減空気１２を製造する工程と、
吸着剤の再生工程とを並行して行い、バルブ操作によ
り、連続運転を可能とするために設けたものである。

【００２４】例えば、バルブ操作することにより、図２
に示す、原料空気１１の取込口から第１吸着塔１ａ、冷
却機３、第２吸着塔２ａのラインを開くことができる。
図２に示す工程図は、図１の第１吸着塔１ａ及び第２吸
着塔２ａを用いた場合に、使用されるラインのみを図示
したものである。このラインを用いることにより、低減
空気１２を製造することができる。また、同時に、図３
に示す、再生ガスの取込口から加熱器４ｂ、第２吸着塔
２ｂ、加熱器４ａ、第１吸着塔１ｂのラインを開くこと
ができる。図３に示す工程図は、図１の第１吸着塔１ｂ
及び第２吸着塔２ｂを用いた場合に、使用されるライン
のみを図示したものである。このラインを用いることに
より、第１吸着塔１ｂ中の第１吸着剤及び第２吸着塔２
ｂ内の第２吸着剤を再生することができる。これらの工
程は、バルブ操作により、低減空気製造工程を再生工程
に、また、再生工程を低減空気製造工程に切り換えるこ
とができる。この切替えは、上記の第１吸着剤及び第２
吸着剤の吸着能力の低下に合わせておこなえばよい。

【００２５】上記第１吸着塔１（１ａ、１ｂ）及び第２
吸着塔２（２ａ、２ｂ）には、水又は二酸化炭素からな
る吸着質（以下、単に「吸着質」と称する。）に対する
吸着能を有する第１吸着剤及び第２吸着剤が充填され
る。上記第１吸着剤は、上記吸着質の中でも、水を主に
吸着することができれるものが好ましく、これに加え
て、二酸化炭素も吸着できればより好ましい。このよう
な第１吸着剤の例としては、アルミナ、合成ゼオライ
ト、シリカゲル等があげられる。この中でも、アルミナ
及び合成ゼオライトが好ましい。アルミナの例として
は、活性アルミナがあげられる。また、合成ゼオライト
の例としては、３Ａゼオライト、４Ａゼオライト、５Ａ
ゼオライト、１３Ｘゼオライト等があげられる。この第
１吸着剤は、１種のみを用いてもよく、複数種を用いて
もよい。

【００２６】また、上記第２吸着剤は、上記吸着質の中
でも、二酸化炭素を主に吸着することができるものが好
ましく、これに加えて、水も吸着できればより好まし
い。このような第２吸着剤の例としては、アルミナ、合
成ゼオライト等があげられる。この中でも、合成ゼオラ
イトが好ましい。合成ゼオライトの例としては、４Ａゼ
オライト、５Ａゼオライト、１３Ｘゼオライト等があげ
られる。この第２吸着剤は、１種のみを用いてもよく、
複数種を用いてもよい。

【００２７】さらに、第１吸着剤と第２吸着剤とは、同
一種類であっても異なる種類であってもよい。

【００２８】なお、第１吸着塔１の塔１ａと塔１ｂと
は、同じ第１吸着剤が充填され、第２吸着塔２の塔２ａ
と塔２ｂとは、同じ第２吸着剤が充填される。

【００２９】また、低減空気の製造装置は、図１に示す
ような、第１吸着塔１及び第２吸着塔２をそれぞれ２つ
ずつ設けたものだけに限られるものではなく、図４に示
すように、第１吸着塔１及び第２吸着塔２をそれぞれ１
つずつ設けたものでもよい。

【００３０】この低減空気の製造装置において、送入さ
れる原料空気１１の入口圧力は、２〜１０ｋｇ／ｃｍ²
Ｇが好ましい。２ｋｇ／ｃｍ²Ｇより小さいと、実風量
が多くなり、吸着塔の塔径を大きくする必要があり、あ
まり実用的でなくなる場合がある。また、１０ｋｇ／ｃ
ｍ²Ｇを越えると、ハード面で仕様グレードが上がり、
コストアップとなり、あまり経済的でなくなる場合があ
る。さらに、再生ガス１３の入口圧力は、０．３〜１０
ｋｇ／ｃｍ²Ｇが好ましい。０．３ｋｇ／ｃｍ²Ｇより
小さいと、第１吸着塔及び第２吸着塔を再生する際に生
じる圧力損失により、管内の圧力が小さくなり、再生ガ
スが流れなくなるおそれがある。また、１０ｋｇ／ｃｍ
²Ｇを越えると、前述したように、あまり経済的でなく
なる場合がある。

【００３１】次に、低減空気の製造方法について、図１
及び図２を用いて説明する。

【００３２】低減空気１２は、水又は二酸化炭素を吸着
質とする１種又は複数種の吸着剤を用いて、空気中の水
及び二酸化炭素を吸着させることにより製造される。

【００３３】具体的には、常温の原料空気１１をライン
に導入し、第１吸着塔１ａに送入し通過させる。このと
き、原料空気１１に含まれる上記吸着質、その中でも特
に水を主成分とする吸着質が第１吸着剤に吸着される。
これにより、原料空気１１の吸着質の含有量、特に水分
含有量が低減する。また、このとき、吸着熱により、原
料空気１１の温度が上昇する。

【００３４】上記原料空気１１としては、通常の空気を
使用することができる。これを、常温（２０〜４０℃程
度）のまま使用する。また、第１吸着塔１の通過によっ
て、原料空気１１は、５０〜７０℃に上昇する。

【００３５】次に、この第１吸着塔を通過させた原料空
気１１を、冷却器３に送入して通過させる。このとき、
第１吸着塔通過時に加熱された原料空気１１が常温以下
に冷却される。この冷却の程度は、冷却器３の能力に因
るが、常温に冷却されれば十分である。

【００３６】そして、上記の冷却された原料空気１１を
上記第２吸着塔に送入して通過させる。このとき、原料
空気１１に含まれる上記吸着質、特に、二酸化炭素を主
成分とする吸着質が第２吸着剤に吸着される。このと
き、第１吸着剤で吸着されなかった微量の水も第２吸着
剤に吸着される場合もある。これにより、原料空気１１
の吸着質の含有量、特に二酸化炭素含有量が低減する。
具体的には、空気の含水量は、当初、３．５ｋｇ／ｃｍ
²Ｇ、３４℃の条件下で飽和状態であったのを、−７０
℃で１気圧以下の飽和蒸気圧を示す量に減少させること
ができる。また、空気の二酸化炭素含有量は、当初、３
５０ｐｐｍ（体積比）程度あったのを、１ｐｐｍ（体積
比）以下に減少させることができる。これにより、低減
空気１２が製造される。

【００３７】なお、第１吸着剤や第２吸着剤の吸着量が
飽和に近づくと、吸着熱の発生が減少するため、第１吸
着剤や第２吸着剤を通過した空気の温度が上昇しにくく
なる。このため、第１吸着剤及び第２吸着剤の再生の必
要性は、この温度の変化量で判断することができる。

【００３８】上記の方法で上記吸着質を吸着した第１吸
着剤及び第２吸着剤は、再生ガスを通過させることによ
り、吸着した吸着質を脱離すること、すなわち、再生す
ることができる。以下、図１及び図３を用いて、第１吸
着剤及び第２吸着剤の再生方法を説明する。

【００３９】上記再生ガスとしては、水及び二酸化炭素
をほとんど含有しないガスであればよく、例えば、上記
の方法で得た低減空気１２、深冷分離によって発生した
副生成ガス（いわゆる廃ガス）等が用いられる。

【００４０】まず、再生ガス１３をラインに導入し、加
熱器４ｂに送入し通過させる。これにより、再生ガス１
３の温度を１５０〜２５０℃に加熱、昇温する。そし
て、この加熱した再生ガス１３を、上記吸着質を吸着し
た第２吸着塔２ｂに送入し通過させる。このとき、第２
吸着剤から上記吸着質が脱離する。この脱離により、再
生ガス１３から熱が奪われ、再生ガス１３の温度が低下
する。

【００４１】次に、この第２吸着塔を通過させた再生ガ
ス１３を、加熱器４ａに送入して通過させる。このと
き、第２吸着塔通過時に冷却された再生ガス１３が、１
５０〜２５０℃に加熱される。

【００４２】そして、上記の加熱された再生ガス１３を
上記第１吸着塔１ｂに送入して通過させる。このとき、
第１吸着剤に吸着される上記吸着質が脱離する。

【００４３】この操作を続け、再生ガス１３中の含水量
が、−７０℃で１気圧以下の飽和蒸気圧を示す量とな
り、また、二酸化炭素含有量が、１ｐｐｍ（体積比）以
下となった場合、再生が完了したと考えることができ
る。

【００４４】以上の操作により、第１吸着塔１ｂ及び第
２吸着塔２ｂを再生することができる。

【００４５】なお、第１吸着剤及び第２吸着剤の再生が
進むと、吸着質の脱離が減少するため、奪われる熱量が
減少する。このため、温度が下がりにくくなる。このた
め、第１吸着剤及び第２吸着剤の再生の完了は、この温
度変化で判断することもできる。

【００４６】上記の第１吸着剤の再生と、第２吸着剤の
再生は、時間差を設けて行うことができる。次に、図１
に記載の製造装置を用い、上記時間差を設けた工程を図
５の工程図を用いて説明する。

【００４７】図１に記載の製造装置を、第１吸着塔１ａ
と第２吸着塔２ａを通るライン（以下、「ラインａ」と
称する。）と、第１吸着塔１ｂと第２吸着塔２ｂを通る
ライン（以下、「ラインｂ」と称する。）とに分ける。
このとき、冷却器３と加熱器４ａ、４ｂは、ラインａ、
ラインｂのいずれか一方に特定されない。これは、低減
空気の製造工程を行うラインに冷却器３が含まれ、吸着
剤の再生工程を行うラインに加熱器４ａ、４ｂが含まれ
るように、バルブ操作されるからである。

【００４８】図５に示すように、ラインａの吸着塔１ａ
内の第１吸着剤（以下、「１ａ吸着剤」と称する。）に
おいて、再生工程から水及び二酸化炭素を低減した空気
の製造工程（以下、「製造工程」と称する。）に切り換
わる工程（図５の「Ｂ→Ａ」で示す工程。以下、「第１
切り換え工程」と称する。）が開始されると同時に、ラ
インｂの吸着塔１ｂ内の第１吸着剤（以下、「１ｂ吸着
剤」と称する。）において、製造工程から再生工程に切
り換わる工程（図５の「Ａ→Ｂ」で示す工程。以下、
「第２切り換え工程」と称する。）が開始される。ま
た、同時に、ラインａの吸着塔２ａ内の第２吸着剤（以
下、「２ａ吸着剤」と称する。）において、第１切り換
え工程が終了され、製造工程（図５の「Ａ」で示す工
程。）が開始されると共に、ラインｂの吸着塔２ｂ内の
第２吸着剤（以下、「２ｂ吸着剤」と称する。）におい
て、第２切り換え工程が終了され、再生工程（図５の
「Ｂ」で示す工程。）が開始される。

【００４９】上記の両切り換え工程は、次の操作で行わ
れる。まず、第１切り換え工程側の吸着塔１ａを昇圧
し、両吸着塔の圧力を同等にする。そして、バルブを操
作し、両吸着塔の両端間のバルブを開放し、製造工程の
低減空気と再生工程の再生ガスとがいずれにの吸着塔に
も流通可能とする。次いで、第１切り換え工程側の吸着
塔１ａに製造工程のための空気を流し、第２切り換え工
程側の吸着塔１ｂに再生工程のための再生ガスを流すよ
うにバルブを調整する。次いで、第２切り換え工程側の
吸着塔１ｂの圧力を減少させる。これにより両切り換え
工程が終了される。なお、この第１及び第２の切り換え
工程は、１ａ吸着剤が第２切り換え工程に入る場合、１
ａ吸着剤が第２切り換え工程に入る場合や、２ａ吸着剤
や２ｂ吸着剤が各切り換え工程に入る場合も同様な操作
で行うことができる。

【００５０】第１切り換え工程によって製造工程に切り
換えられた吸着塔１ａ、２ａは、第２切り換え工程ま
で、製造工程が行われる。

【００５１】また、第２切り換え工程によって再生工程
に切り換えられた吸着塔１ｂ、２ｂは、所定時間、加熱
された再生ガスを通過させて１ｂ吸着剤及び２ｂ吸着剤
を加熱し、吸着質を脱離させる加熱工程を行った後、加
熱しない常温の再生ガスを通過させて１ｂ吸着剤及び２
ｂ吸着剤を冷却する冷却工程を行う。

【００５２】このとき、２ｂ吸着剤が加熱工程に入って
所定時間経過後、１ｂ吸着剤が加熱工程に入る。また、
２ｂ吸着剤が冷却工程に入って所定時間経過後、１ｂ吸
着剤が冷却工程に入る。さらに、２ｂ吸着剤が第１切り
換え工程に入って所定時間経過後、１ｂ吸着剤が第１切
り換え工程に入る。

【００５３】２ｂ吸着剤に加熱した再生ガスを通過させ
ると、当初は２ｂ吸着剤に熱を奪われるため、再生ガス
の温度が低下する。これを、１ｂ吸着剤に通すには、加
熱器４ａでの再加熱量が増大する。この当初の再生ガス
をバイパス１５でバイパスさせることにより、再生当初
の再生ガスの再加熱を省くことができる。任意の時間が
経過、たとえば、第２切り換え工程にかかる時間を経過
した後に、１ｂ吸着剤に加熱器４ａによって再加熱され
た再生ガスを通すと、再生ガスの加熱器４ａでの再加熱
量が多少は減らすことができるので、熱効率を向上させ
ることができる。

【００５４】また、２ｂ吸着剤が冷却工程に入った当初
は、上記冷却用の再生ガスに、２ｂ吸着剤の熱が移るた
め、冷却用の再生ガスが加熱されることとなる。このた
め、これをそのまま１ｂ吸着剤に流しても冷却されるこ
とはなく、逆に加熱されることとなる。しかし、２ｂ吸
着剤の冷却を続けると、徐々に再生ガスに移る熱量が減
少する。このため、この初めの加熱された再生ガスを１
ｂ吸着剤に加熱工程として流し、途中から加熱器４ａで
再生ガスを加熱して、１ｂ吸着剤の加熱工程を継続する
ことがきる。２ｂ吸着剤から再生ガスへの熱量が減少
し、再生ガスの温度上昇に影響を与えなくなった頃に、
１ｂ吸着剤を冷却工程に入れる。このようにすること
で、２ｂ吸着剤からの熱量を有効に利用でき、加熱器４
ａの加熱量を低減させることができ、熱効率を向上させ
ることができる。

【００５５】さらに、２ｂ吸着剤が第１切り換え工程に
入った後は、バイパス１６を用いて、冷却用の再生ガス
を直接、１ｂ吸着剤の冷却に使用する。これにより、１
ｂ吸着剤の冷却効率をあげることができる。なお、上記
の再生工程の時間差による処理は、ラインａの場合も同
様に適用できる。

【００５６】

【実施例】〔実施例１〕（低減空気の製造）図４に示す低減空気製造装置のＡ工
程を用いて、低減空気を製造した。ここで、第１吸着塔
１及び第２吸着塔２の大きさは、８５０ｍｍφ×１４０
０ｍｍ、第１吸着塔１で用いた第１吸着剤は、活性アル
ミナ（住友化学工業（株）社製：ＮＫＨＤ）、第２吸着
塔２で用いた第２吸着剤は、合成ゼオライト（東ソー
（株）社製：Ｆ９）であった。

【００５７】用いた原料空気１１の入口圧力は３．５ｋ
ｇ／ｃｍ²Ｇ、入口温度は３５℃で、流量は１１５０Ｎ
ｍ³／ｈであった。また、原料空気１１中の水分含有量
は、上記の入口圧力及び入口温度の条件下で飽和状態で
あり、二酸化炭素濃度は、３５０ｐｐｍ（体積比）であ
った。

【００５８】初期の第１吸着塔１からの出口空気の温度
は５０〜５５℃で、水冷式の冷却器３を用いて３０〜３
５℃まで冷却した。

【００５９】そして、第２吸着塔２から出たガスを低減
空気１２として採集した。この低減空気１２の圧力は、
３．０ｋｇ／ｃｍ²Ｇ、温度は３４℃、水分含量は−７
０℃、大気圧下で飽和以下、二酸化炭素濃度は１ｐｐｍ
（体積比）であった。

【００６０】（第１及び第２吸着剤の再生）上記の方法
を１５時間継続していたところ、水分及び二酸化炭素の
吸着量が低下し始めた。

【００６１】このため、上記方法で得られた低減空気を
再生ガス１３とし、図４に示す低減空気製造装置のＢ工
程を用いて、第１及び第２吸着剤の再生を行った。

【００６２】まず、再生ガス１３を加熱器４ｂで２００
℃まで昇温し、次いで、第２吸着塔２へ送入、通過させ
た。通過時の温度は、再生初期においては、１０〜１５
℃であった。このガスを加熱器４ａによって、１８０℃
まで再加熱した。このガスを第１吸着塔１へ送入、通過
させた。この処理を８時間行った。

【００６３】再生処理された上記の第１及び第２吸着剤
を用いて、上記の方法で低減空気を製造したところ、得
られた低減空気の水分含有量は−７０℃、大気圧下で飽
和以下、二酸化炭素濃度は１ｐｐｍ（体積比）以下であ
り、第１吸着剤及び第２吸着剤が再生されていることが
確認された。

【００６４】〔実施例２〕図１に示す低減空気製造装置
を用いて、低減空気の製造、及び、吸着剤の再生を、図
６に示す工程表にしたがって、連続的に行った。この工
程表の時間の単位は時間（ｈ）を表す。また、上記工程
表の１６時間経過後は、０時間に戻り、最終的に１６０
時間の連続運転を行った。なお、工程の文字は、下記の
意味を示す。

【００６５】Ａ：製造工程Ｂ₁ ：加熱工程（再生工程）Ｂ₂ ：冷却工程（再生工程）Ａ→Ｂ：第２切り換え工程Ｂ→Ａ：第１切り換え工程ここで、各吸着塔１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂの大きさは、
８５０ｍｍφ×１４００ｍｍ、１ａ吸着剤及び１ｂ吸着
剤、すなわち、第１吸着剤としては、活性アルミナ（住
友化学工業（株）社製：ＮＫＨＤ）を使用し、また、第
２吸着塔で用いた２ａ吸着剤及び２ｂ吸着剤、すなわ
ち、第２吸着剤としては、合成ゼオライト（東ソー
（株）社製：Ｆ９）を使用した。

【００６６】用いた原料空気１１は実施例１と同様のも
のであり、また、再生ガス１３として、実施例１の方法
で得られた低減空気を使用した。

【００６７】まず、ラインｂを図６に示す工程表の８〜
１６時間の製造工程等を行った。そして、図６に示す工
程にしたがって、両ラインを稼働させた。ここで、両ラ
イン共、第１吸着塔の加熱工程（Ｂ₁工程）開始時期
を、第２吸着塔の加熱工程（Ｂ₁工程）より１時間遅ら
せた。この１時間は、第２切り換え工程の所要時間に相
当する。

【００６８】また、Ｂ₁工程からＢ₂工程への転換時期
は、両ラインとも、第２吸着塔については、Ｂ₁工程開
始時から３時間経過後とし、第１吸着塔については、Ｂ
₁工程開始時から５時間経過後とした。

【００６９】この方法で得られた低減空気の圧力は、
３．０ｋｇ／ｃｍ²Ｇ、温度は３４℃、水分含量は−７
０℃、大気圧下で飽和以下、二酸化炭素濃度は１ｐｐｍ
（体積比）であり、一定の水分及び二酸化炭素を含有す
る低減空気を連続的に得ることができた。

【００７０】

【発明の効果】この発明によれば、低減空気の製造にお
いて、常温の空気を使用することができるので、工程が
容易となる。

【００７１】さらに、第１吸着塔と第２吸着塔の間で、
原料空気を常温まで冷却するので、第２吸着塔において
も、吸着質の吸着効率が向上し、全体としても吸着効率
が向上する。

【００７２】また、第１吸着剤及び第２吸着剤の再生工
程において、第２吸着塔を通過した再生ガスの温度が低
下するが、第２吸着塔と第１吸着塔の間で、この再生ガ
スを加熱する。このため、第１吸着剤の再生が可能とな
る。このため、第２吸着塔の吸着剤の再生に用いた再生
ガスを第１吸着塔にも使用することができ、再生ガスの
使用量を低減させることができる。

【００７３】さらにまた、冷却器と加熱器を第１吸着塔
と第２吸着塔の間に並列に連結したので、バルブ操作に
よるラインの切替えのみで、水及び二酸化炭素の吸着剤
への吸着操作と、水及び二酸化炭素が吸着した吸着剤の
再生操作を簡単に切り換えることができる。

【００７４】また、得られた低減空気は、水及び二酸化
炭素が減少しており、窒素と酸素とを分離生成する深冷
分離用空気として使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる低減空気製造装置の例を示す
工程図

【図２】図１の１ラインをの例を示す工程図

【図３】図１の他の１ラインをの例を示す工程図

【図４】図１の他の低減空気製造装置の例を示す工程図

【図５】図１に示す低減空気製造装置を用いた場合の工
程表

【図６】実施例２における工程表

【符号の説明】

１、１ａ、１ｂ第１吸着塔２、２ａ、２ｂ第２吸着塔３冷却器４ａ、４ｂ加熱器１１原料空気１２低減空気１３再生ガス１５バイパス１６バイパス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D012 CA01 CA03 CA10 CB16 CE01 CF01 CG01 CH02 CJ03 CJ05 CK01 4D047 AA08 BB03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水又は二酸化炭素を吸着質とする１種又
は複数種の吸着剤を用いて、空気中の水及び二酸化炭素
を吸着させることにより、水及び二酸化炭素の含有量を
低減した空気を製造する方法において、上記吸着質に対する吸着能を有する第１吸着剤及び第２
吸着剤を、第１吸着塔及び第２吸着塔にそれぞれ充填
し、常温の原料空気を上記第１吸着塔に送入して通過させる
ことにより、原料空気中の上記吸着質の含有量を低減さ
せ、次いで、冷却器に送入して通過させることにより、第１
吸着塔通過時に加熱された原料空気を冷却し、そして、上記第２吸着塔に送入して通過させることによ
り、原料空気中の上記吸着質の含有量を低減させること
を特徴とする水及び二酸化炭素の含有量を低減した空気
の製造方法。
【請求項２】水又は二酸化炭素からなる吸着質を吸着
した吸着剤に、再生ガスを通過させることにより、上記
吸着質を脱離させる吸着剤の再生方法において、加熱した再生ガスを、上記吸着質を吸着した第２吸着剤
に送入して通過させることにより、第２吸着剤から上記
吸着質を脱離させ、次いで、加熱器に送入して通過させることにより、第２
吸着剤通過時に熱量の奪われた再生ガスを加熱し、そして、上記吸着質を吸着した第１吸着剤に送入して通
過させることにより、第１吸着剤から上記吸着質を脱離
させることを特徴とする吸着剤の再生方法。
【請求項３】加熱した再生ガスを上記第１吸着剤又は
第２吸着剤に送入して通過させる加熱工程、第１吸着剤
又は第２吸着剤を冷却する冷却工程、及び、第１吸着剤
又は第２吸着剤を再生させる再生工程から、水及び二酸
化炭素を低減した空気を製造する製造工程に切り換える
切り換え工程からなり、上記第２吸着剤が加熱工程に入って所定時間経過後、上
記第１吸着剤が加熱工程に入り、上記第２吸着剤が冷却工程に入って所定時間経過後、上
記第１吸着剤が冷却工程に入り、上記第２吸着剤が切り換え工程に入って所定時間経過
後、上記第１吸着剤が切り換え工程に入ることを特徴と
する請求項２に記載の吸着剤の再生方法。
【請求項４】水又は二酸化炭素からなる吸着質に対す
る吸着能を有する第１吸着剤及び第２吸着剤をそれぞれ
充填した第１吸着塔及び第２吸着塔を直列に連結すると
共に、この第１吸着塔と第２吸着塔との間に冷却器及び
加熱器を並列に連結した、水及び二酸化炭素を所定割合
以下に低減する空気の製造装置。