JPH0244571B2 - - Google Patents
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- JPH0244571B2 JPH0244571B2 JP60267573A JP26757385A JPH0244571B2 JP H0244571 B2 JPH0244571 B2 JP H0244571B2 JP 60267573 A JP60267573 A JP 60267573A JP 26757385 A JP26757385 A JP 26757385A JP H0244571 B2 JPH0244571 B2 JP H0244571B2
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は多成分ガスに含まれる特定の一成分を
富化する方法、さらに特定すれば空気中の酸素の
富化方法に関する。
富化する方法、さらに特定すれば空気中の酸素の
富化方法に関する。
酸素富化空気は、純粋の酸素の代りに産業にお
いて燃焼を改良するため、さらに近年はバイオテ
クノロジーにおいて反応を促進させるための手段
として要求されることがしばしばある。この要求
を満すために、酸素富化空気は周知の冷凍技術に
よるか、または圧力変動吸着技術によつて製造し
た純粋の酸素を空気に混合することがなされてき
た。
いて燃焼を改良するため、さらに近年はバイオテ
クノロジーにおいて反応を促進させるための手段
として要求されることがしばしばある。この要求
を満すために、酸素富化空気は周知の冷凍技術に
よるか、または圧力変動吸着技術によつて製造し
た純粋の酸素を空気に混合することがなされてき
た。
通常の圧力変動吸着技術は、加圧空気を固定吸
着系に通過させる。典型的にはモレキユラシーブ
のような吸着剤を使用して、窒素を吸着すること
が好ましいとされている。そのため吸着床を通過
したガスは、吸着床に供給されるガスよりも酸素
濃度が高い。吸着後、大気圧さらには大気圧以下
まで減圧して、窒素を吸着床から脱着させる。次
に吸着床を窒素吸着サイクルに戻す。
着系に通過させる。典型的にはモレキユラシーブ
のような吸着剤を使用して、窒素を吸着すること
が好ましいとされている。そのため吸着床を通過
したガスは、吸着床に供給されるガスよりも酸素
濃度が高い。吸着後、大気圧さらには大気圧以下
まで減圧して、窒素を吸着床から脱着させる。次
に吸着床を窒素吸着サイクルに戻す。
この変力変動吸着技術は比較的少量の富化空気
の製造には装置が比較的単純であれば適当である
が、装置が複雑になるか、または高度の富化に
は、この圧力変動吸着技術も、固定床装置を使用
する他の技術と同様に、複雑すぎて運転費用が不
当に増加する。
の製造には装置が比較的単純であれば適当である
が、装置が複雑になるか、または高度の富化に
は、この圧力変動吸着技術も、固定床装置を使用
する他の技術と同様に、複雑すぎて運転費用が不
当に増加する。
隔膜分離装置のような他の空気富化装置は複雑
な装置を必要としないが、処理可能な空気量が制
限される不利を有する。
な装置を必要としないが、処理可能な空気量が制
限される不利を有する。
従来技術は前記制限および欠点の他に、なお記
載しなかつた他の欠点もあるので、大量の空気を
連続的かつ経済的な酸素富化方法が要求される。
それ故、本発明の第１の目的は、吸着技術によつ
て経済的に実行可能な空気富化を行なうことがで
きる、改良型分離装置（以下ASDという）を使
用する空気富化方法を提供することである。
載しなかつた他の欠点もあるので、大量の空気を
連続的かつ経済的な酸素富化方法が要求される。
それ故、本発明の第１の目的は、吸着技術によつ
て経済的に実行可能な空気富化を行なうことがで
きる、改良型分離装置（以下ASDという）を使
用する空気富化方法を提供することである。
本発明の他の目的は、酸素富化空気流を２つの
気流に分割した後に、第１の気流から酸素を追出
し、同時に連続して第２の気流に負荷させ、これ
によつて酸素濃度がより高い製品空気流を得る方
法を提供することである。
気流に分割した後に、第１の気流から酸素を追出
し、同時に連続して第２の気流に負荷させ、これ
によつて酸素濃度がより高い製品空気流を得る方
法を提供することである。
本発明の他の目的は、相対的に低い圧力、すな
わち４気圧より低い圧力で、いかなる体積の空気
をも負荷させることができ、方法の要求に関係な
く満足に富化を行なうことができる方法を提供す
ることである。
わち４気圧より低い圧力で、いかなる体積の空気
をも負荷させることができ、方法の要求に関係な
く満足に富化を行なうことができる方法を提供す
ることである。
本発明のさらに他の目的は、熱的変動処理を行
なつて、この技術の有用性を改良する吸着床再生
方法を提供することである。
なつて、この技術の有用性を改良する吸着床再生
方法を提供することである。
要約すれば、本発明のこれらおよび他の目的は
改良型分離装置ASDによつて行なう方法によつ
て達成することができる、この装置は複数の吸着
剤充填室を有し、この充填室は円形経路をまわつ
て移動し、複数の固定された供給部署に、周期的
に流体を連通させ、かつこの固定された供給部署
に連通する充填室の端の反対側にある他の端にお
いて排出部署に周期的に連通させる。固定された
排出部署から排出される物質はこの装置から排出
するか、他の供給部署に再循環するか、またはこ
れらの組合せとなる。このASD装置によれば、
次の工程が可能となる。
改良型分離装置ASDによつて行なう方法によつ
て達成することができる、この装置は複数の吸着
剤充填室を有し、この充填室は円形経路をまわつ
て移動し、複数の固定された供給部署に、周期的
に流体を連通させ、かつこの固定された供給部署
に連通する充填室の端の反対側にある他の端にお
いて排出部署に周期的に連通させる。固定された
排出部署から排出される物質はこの装置から排出
するか、他の供給部署に再循環するか、またはこ
れらの組合せとなる。このASD装置によれば、
次の工程が可能となる。
(i) 複数の吸着剤充填室が固定された複数の供給
部署と、この供給部署に対して反対端に固定さ
れた複数の排出部署との間を円形通路に沿つて
移動して、これらの部署と周期的に連通する、
進歩した分離装置を設け、 (ii) 多成分ガスを１つ以上の固定された吸着段階
供給部署に供給し、充填室に導入して、多成分
ガスに含まれる特定の一成分ガスを吸着剤に負
荷させ、 (iii) 工程(ii)で導入するガスより高い温度の多成分
ガスを含むガス流を、１つ以上の固定された脱
着段階供給部署に供給し、特定の一成分ガスを
負荷した吸着剤を含む充填室内に導入して、吸
着剤から特定の一成分ガスをストリツピングし
て、特定の一成分を富化したガス流とし、かつ (iv) 特定の一成分を富化したガス流を２つのガス
流に分割し、第１のガス流は冷却して第２の吸
着段階供給部署に供給し、充填室内に導入して
吸着剤に負荷させ、第２のガス流は加熱して第
２の脱着段階供給部署に供給し、特定の一成分
を負荷した吸着剤からストリツピングして、特
定の一成分をさらに富化したガスを製造する。
この方法は、所望によつて１回以上反復するこ
とができる。
部署と、この供給部署に対して反対端に固定さ
れた複数の排出部署との間を円形通路に沿つて
移動して、これらの部署と周期的に連通する、
進歩した分離装置を設け、 (ii) 多成分ガスを１つ以上の固定された吸着段階
供給部署に供給し、充填室に導入して、多成分
ガスに含まれる特定の一成分ガスを吸着剤に負
荷させ、 (iii) 工程(ii)で導入するガスより高い温度の多成分
ガスを含むガス流を、１つ以上の固定された脱
着段階供給部署に供給し、特定の一成分ガスを
負荷した吸着剤を含む充填室内に導入して、吸
着剤から特定の一成分ガスをストリツピングし
て、特定の一成分を富化したガス流とし、かつ (iv) 特定の一成分を富化したガス流を２つのガス
流に分割し、第１のガス流は冷却して第２の吸
着段階供給部署に供給し、充填室内に導入して
吸着剤に負荷させ、第２のガス流は加熱して第
２の脱着段階供給部署に供給し、特定の一成分
を負荷した吸着剤からストリツピングして、特
定の一成分をさらに富化したガスを製造する。
この方法は、所望によつて１回以上反復するこ
とができる。
本発明の方法を実施する装置は本願に対応する
米国出願に同時係属する1985年３月19日付米国出
願第713492号に詳述されている。
米国出願に同時係属する1985年３月19日付米国出
願第713492号に詳述されている。
第１図は本発明の全体概念を示す。一般に大気
を温度T1でASDに供給し、含有する酸素はここ
で適当な吸着剤と接触して吸着される。酸素を除
去された空気は廃気としてASDから放出される。
を温度T1でASDに供給し、含有する酸素はここ
で適当な吸着剤と接触して吸着される。酸素を除
去された空気は廃気としてASDから放出される。
第２の空気流は、後の段階から循環する空気を
いくらか含むことができ、ASDに供給し、酸素
を負荷した吸着剤に送る。第２の空気流は、第１
の空気流の温度T1よりはるかに高い温度T2であ
り、これによつて、さきに負荷された酸素を吸着
剤から脱着する。流出する気流はこうして酸素が
富化される。
いくらか含むことができ、ASDに供給し、酸素
を負荷した吸着剤に送る。第２の空気流は、第１
の空気流の温度T1よりはるかに高い温度T2であ
り、これによつて、さきに負荷された酸素を吸着
剤から脱着する。流出する気流はこうして酸素が
富化される。
ASDから流出する酸素富化気流は２つの気流
に分割される。第１の気流は冷却した後に、
ASDに送り、含有する酸素は吸着剤に負荷され
る。他の酸素富化気流は加熱した後にASDに送
り、吸着剤に負荷された酸素は他の酸素富化気流
によつて追出されて酸素を２回富化した空気流と
なる。
に分割される。第１の気流は冷却した後に、
ASDに送り、含有する酸素は吸着剤に負荷され
る。他の酸素富化気流は加熱した後にASDに送
り、吸着剤に負荷された酸素は他の酸素富化気流
によつて追出されて酸素を２回富化した空気流と
なる。
上述の処理全体の概念は、次に記す特殊な実施
態様と同様に、すべて空気の酸素含量の富化に関
するが、この処理の概念は他の多成分ガスから１
つの特定成分の濃度を増加させることを望むとき
に、同様に応用することができることを理解でき
るであろう。必要なすべてのことは、使用する吸
着剤物質が、多成分ガスの他の成分よりも、富化
しようとする１つの成分に対して親和力が大きい
ことである。
態様と同様に、すべて空気の酸素含量の富化に関
するが、この処理の概念は他の多成分ガスから１
つの特定成分の濃度を増加させることを望むとき
に、同様に応用することができることを理解でき
るであろう。必要なすべてのことは、使用する吸
着剤物質が、多成分ガスの他の成分よりも、富化
しようとする１つの成分に対して親和力が大きい
ことである。
便宜上、第２図に示すASDについて簡単に説
明する。
明する。
ASD１０は多数の固定された供給部署１２を
有し、各部署に多様な供給物質を供給できる。本
発明の場合、これらの物質は大気と同様に、酸素
富化空気および酸素除去空気の循環気流を供給す
る。
有し、各部署に多様な供給物質を供給できる。本
発明の場合、これらの物質は大気と同様に、酸素
富化空気および酸素除去空気の循環気流を供給す
る。
上記固定された各供給部署１２と周期的に流体
を連通させる多数の充填室１４が円形経路にそつ
て移動する。これには酸素または富化しようと望
む他の成分を吸着できる吸着剤を充填してある。
図示の特定の実施態様において、回転する充填室
１４は固定された供給部署１２に導管１３を介し
て、連結し、導管１３自身は充填室１４とともに
回転する。同様に、固定された多数の排出部署１
６が、固定された供給部署１２とは反対にある充
填室１４の他端に取付けてある。回転する充填室
１４は固定された排出部署１６に導管１５を介し
て連結し、この導管１５自身も回転する。一般に
固定された各供給部署１２にはこれと対応する固
定された排出部署１６がある。
を連通させる多数の充填室１４が円形経路にそつ
て移動する。これには酸素または富化しようと望
む他の成分を吸着できる吸着剤を充填してある。
図示の特定の実施態様において、回転する充填室
１４は固定された供給部署１２に導管１３を介し
て、連結し、導管１３自身は充填室１４とともに
回転する。同様に、固定された多数の排出部署１
６が、固定された供給部署１２とは反対にある充
填室１４の他端に取付けてある。回転する充填室
１４は固定された排出部署１６に導管１５を介し
て連結し、この導管１５自身も回転する。一般に
固定された各供給部署１２にはこれと対応する固
定された排出部署１６がある。
供給物質は、各充填室１４内の吸着剤と周期的
に相互作用するように各供給部署に連続して供給
される。固定された排出部署１６の１つを通つて
回転する充填室１４から排出された物質は、装置
から取出してもよいし、また循環させて選択され
た供給部署に戻してもよいし、またこれらを組合
せてもよい。
に相互作用するように各供給部署に連続して供給
される。固定された排出部署１６の１つを通つて
回転する充填室１４から排出された物質は、装置
から取出してもよいし、また循環させて選択され
た供給部署に戻してもよいし、またこれらを組合
せてもよい。
充填室１４の大きさおよび個数は、所望の富化
程度、使用する吸着剤の種類、および富化空気の
所望量によつて、選択可能な設計上の問題であ
る。少なくとも、空間を無効にすることを避ける
ために、固定床より少なくとも約25〜30％多くの
回転する充填室を設けるべきである。固定された
供給部署を10〜15個および回転する充填室を60個
以下設けることは本発明の範囲に属する。この装
置は約１〜約４気圧において熱的に変動させて有
効に動作させることができる。
程度、使用する吸着剤の種類、および富化空気の
所望量によつて、選択可能な設計上の問題であ
る。少なくとも、空間を無効にすることを避ける
ために、固定床より少なくとも約25〜30％多くの
回転する充填室を設けるべきである。固定された
供給部署を10〜15個および回転する充填室を60個
以下設けることは本発明の範囲に属する。この装
置は約１〜約４気圧において熱的に変動させて有
効に動作させることができる。
使用する吸着剤の種類は富化しようとするガス
成分にまつたく依存する。空気中の酸素を富化さ
せようとするときは、吸着剤として活性炭モレキ
ユラシーブ、またはヘキサシアノ化合物を使用す
ることができる。この化合物はUnion Carbide社
が開発し、米国特許第4477418号に記載されてい
る。有機溶剤および空気を含む混合物中の溶剤を
富化しようとするときは、吸着剤として活性炭が
適する。吸着剤は、富化しようとする成分に対す
る親和力が大きく、しかも所望のときにこの成分
を放出するものであれば、この吸着剤を本発明の
方法に使用することができる。
成分にまつたく依存する。空気中の酸素を富化さ
せようとするときは、吸着剤として活性炭モレキ
ユラシーブ、またはヘキサシアノ化合物を使用す
ることができる。この化合物はUnion Carbide社
が開発し、米国特許第4477418号に記載されてい
る。有機溶剤および空気を含む混合物中の溶剤を
富化しようとするときは、吸着剤として活性炭が
適する。吸着剤は、富化しようとする成分に対す
る親和力が大きく、しかも所望のときにこの成分
を放出するものであれば、この吸着剤を本発明の
方法に使用することができる。
脱着段階で供給物質を使用する温度が、吸着段
階でこれを使用する温度より高くさえあれば、こ
の方法を行なうために温度に対する厳格な制限は
ない。従つて典型的には、吸着すべき供給物質の
温度は約０℃（約32〓）〜約38℃（約100〓）の
範囲とすることができ、温度が高いとガスの吸着
に不利であるので、温度は上限が下限より決定的
である。脱着段階に供給する物質は、典型的に66
℃（150〓）〜149℃（300〓）とすることができ、
この温度は主として吸着剤の性質に依存する。
階でこれを使用する温度より高くさえあれば、こ
の方法を行なうために温度に対する厳格な制限は
ない。従つて典型的には、吸着すべき供給物質の
温度は約０℃（約32〓）〜約38℃（約100〓）の
範囲とすることができ、温度が高いとガスの吸着
に不利であるので、温度は上限が下限より決定的
である。脱着段階に供給する物質は、典型的に66
℃（150〓）〜149℃（300〓）とすることができ、
この温度は主として吸着剤の性質に依存する。
さらに、一つ以上の付加的な供給部署を設け
て、脱着段階の後で冷却空気流を吸着剤に供給す
ることができる。この付加的な空気流は、吸着剤
の温度を脱着段階で使用した66℃（150〓）以上
から吸着段階で使用する最高の約38℃（約100〓）
に低下させることができる。この付加的な冷却部
署を設けないときは、吸着段階の供給部署を通し
て過剰の空気を送つて冷却することが典型的な方
法である。
て、脱着段階の後で冷却空気流を吸着剤に供給す
ることができる。この付加的な空気流は、吸着剤
の温度を脱着段階で使用した66℃（150〓）以上
から吸着段階で使用する最高の約38℃（約100〓）
に低下させることができる。この付加的な冷却部
署を設けないときは、吸着段階の供給部署を通し
て過剰の空気を送つて冷却することが典型的な方
法である。
吸着剤充填室の回転速度は、使用するASDの
構造、すなわち充填室の直径、吸着剤の性質すな
わち、その負荷能力、充填室内の吸着剤の高さ、
および物質の流量に大きく依存する。
構造、すなわち充填室の直径、吸着剤の性質すな
わち、その負荷能力、充填室内の吸着剤の高さ、
および物質の流量に大きく依存する。
本発明の方法は、空気の酸素濃度を通常得られ
る21％に対して、30％より高くすることができ
る。
る21％に対して、30％より高くすることができ
る。
次の例は例示の目的であつて、本発明の方法の
記載および範囲を限定するものではない。
記載および範囲を限定するものではない。
例 １
第３および４図は、空気中の酸素を富化する方
法を示す。図示の特殊な態様においては固定され
た供給および排出部署14個と、回転する充填室20
個とを使用する。第３図は供給部署１Ｆ〜１４Ｆ
および排出部署１Ｄ〜１４Ｄを示す。第４図は装
置全体を模型的に示す。第４図は固定された供給
および排出の部署を示すものとして見るべきであ
る。回転する吸着剤充填室は連続または「無限」
の充填層と見做すことができる。
法を示す。図示の特殊な態様においては固定され
た供給および排出部署14個と、回転する充填室20
個とを使用する。第３図は供給部署１Ｆ〜１４Ｆ
および排出部署１Ｄ〜１４Ｄを示す。第４図は装
置全体を模型的に示す。第４図は固定された供給
および排出の部署を示すものとして見るべきであ
る。回転する吸着剤充填室は連続または「無限」
の充填層と見做すことができる。
吸着剤としてモレキユラシーブを使用するとき
は、体積0.085m3（３ft3）の吸着剤を高さ61cm
（２ft）に充填した、直径30.5cm（１ft）の充填
室20個を使用して、酸素含量30％の空気を標準状
態において1420m3／ｈ（50000ft3／ｈ）の流量で
得ることができる。この装置は全装置内の圧力を
２気圧として熱的変動状態で動作する。
は、体積0.085m3（３ft3）の吸着剤を高さ61cm
（２ft）に充填した、直径30.5cm（１ft）の充填
室20個を使用して、酸素含量30％の空気を標準状
態において1420m3／ｈ（50000ft3／ｈ）の流量で
得ることができる。この装置は全装置内の圧力を
２気圧として熱的変動状態で動作する。
第３および４図に示すように、固定された供給
部署１Ｆ〜４Ｆに大気（）を供給し、吸着剤充
填室に送り、ここで酸素は吸着剤に負荷し、他方
酸素を除去された空気流（）は、固定された排
出部署１Ｄ〜４Ｄを通して、装置外に排出され
る。供給空気（）の温度は約38℃（約100〓）
以下として、酸素が吸着剤に適当に吸着されるよ
うにする。
部署１Ｆ〜４Ｆに大気（）を供給し、吸着剤充
填室に送り、ここで酸素は吸着剤に負荷し、他方
酸素を除去された空気流（）は、固定された排
出部署１Ｄ〜４Ｄを通して、装置外に排出され
る。供給空気（）の温度は約38℃（約100〓）
以下として、酸素が吸着剤に適当に吸着されるよ
うにする。
固定された供給部署５Ｆ〜８Ｆには、大気
（）、固定された排出部署１３Ｄから排出されて
循環する酸素を除去された気流（）、および固
定された排出部署９Ｄおよび１０Ｄから排出され
て循環する酸素を除去された気流（）を供給す
る。これらの気流（）、（）、および（）は
一つの気流（）となつて５Ｆ〜８Ｆの部署に入
り、その体積比は、（）、５〜10部、（）、０〜
10部、（）０〜10部である。これは標準的なブ
ロワ、自動弁、および通常の流量制御系を使用し
て制御する。
（）、固定された排出部署１３Ｄから排出されて
循環する酸素を除去された気流（）、および固
定された排出部署９Ｄおよび１０Ｄから排出され
て循環する酸素を除去された気流（）を供給す
る。これらの気流（）、（）、および（）は
一つの気流（）となつて５Ｆ〜８Ｆの部署に入
り、その体積比は、（）、５〜10部、（）、０〜
10部、（）０〜10部である。これは標準的なブ
ロワ、自動弁、および通常の流量制御系を使用し
て制御する。
気流（）をASDに供給して、酸素を負荷し
た吸着剤から酸素を追出すが、この間に充填室に
は供給部署１Ｆ〜４Ｆを通して低温の空気（）
を供給する。このとき気流（）の温度は大気流
（）の温度より高いことが、必要であつて、一
般に66〜149℃（150〜300〓）が満足すべき温度
であることが判明した。温度の上限は吸着剤の種
類に依存する。
た吸着剤から酸素を追出すが、この間に充填室に
は供給部署１Ｆ〜４Ｆを通して低温の空気（）
を供給する。このとき気流（）の温度は大気流
（）の温度より高いことが、必要であつて、一
般に66〜149℃（150〜300〓）が満足すべき温度
であることが判明した。温度の上限は吸着剤の種
類に依存する。
供給部署５Ｆ〜８Ｆに供給された気流（）は
吸着剤から酸素を追出して、ASDから排出され、
このとき２つの酸素富化気流に分割される。すな
わち固定された排出部署５Ｄ〜８Ｄからは気流
（）として、同様に７Ｄ〜８Ｄからは気流（）
として排出される。
吸着剤から酸素を追出して、ASDから排出され、
このとき２つの酸素富化気流に分割される。すな
わち固定された排出部署５Ｄ〜８Ｄからは気流
（）として、同様に７Ｄ〜８Ｄからは気流（）
として排出される。
酸素富化気流（）は冷却されて、供給部署９
Ｆ〜１０Ｆに供給し、ここから充填室１４に導入
する。ここで含有酸素の大部分は吸着剤に負荷さ
れる。第４図に示すように、気流（）は気流
（）と熱交換して冷却される。
Ｆ〜１０Ｆに供給し、ここから充填室１４に導入
する。ここで含有酸素の大部分は吸着剤に負荷さ
れる。第４図に示すように、気流（）は気流
（）と熱交換して冷却される。
気流（）も酸素富化空気を含むが、加熱され
て、供給部署１１Ｆ〜１２Ｆに供給し、ここで、
すでに酸素富化気流（）から酸素を負荷してい
る吸着剤を含む充填室に送る。このようにして、
第１の酸素富化気流（）中の酸素は第２の酸素
富化気流（）に移行して２回富化気流（）お
よび（XI）を生ずる。
て、供給部署１１Ｆ〜１２Ｆに供給し、ここで、
すでに酸素富化気流（）から酸素を負荷してい
る吸着剤を含む充填室に送る。このようにして、
第１の酸素富化気流（）中の酸素は第２の酸素
富化気流（）に移行して２回富化気流（）お
よび（XI）を生ずる。
同様にして、３回富化気流が得られる。これを
詳述すれば、２回富化気流（XI）は冷却して供給
部署１３Ｆに送り、含有する酸素を吸着剤に負荷
させる。２回富化気流（）は加熱して、供給部
署１４Ｆに送り、さきに気流（XI）から吸着剤に
負荷された酸素をここで脱着して３回富化気流う
生ずる。
詳述すれば、２回富化気流（XI）は冷却して供給
部署１３Ｆに送り、含有する酸素を吸着剤に負荷
させる。２回富化気流（）は加熱して、供給部
署１４Ｆに送り、さきに気流（XI）から吸着剤に
負荷された酸素をここで脱着して３回富化気流う
生ずる。
排出部署１３Ｄから排出された酸素除去気流
（）は、前述のように循環して、気流（）お
よび（）と合せて供給部署５Ｆ〜８Ｆに送られ
る。
（）は、前述のように循環して、気流（）お
よび（）と合せて供給部署５Ｆ〜８Ｆに送られ
る。
上記方法によつて、酸素富化気流を実際に分割
し、一つの気流を使用して他の気流をさらに富化
させることができる。これは、複雑な弁を配置す
ることなしに、ASD装置によつて、連続的かつ
経済的に実施することができる。
し、一つの気流を使用して他の気流をさらに富化
させることができる。これは、複雑な弁を配置す
ることなしに、ASD装置によつて、連続的かつ
経済的に実施することができる。
例 ２
この例は単純化するためにいわゆる『単一通
過』装置とし、これによつて、酸素含量30体積％
に富化した空気を標準状態において1700m3／ｈ
（60000ft3／ｈ）の流量で製造することができる。
過』装置とし、これによつて、酸素含量30体積％
に富化した空気を標準状態において1700m3／ｈ
（60000ft3／ｈ）の流量で製造することができる。
第５図は、この単一通過酸素富化装置を示す。
単一通過の概念は、ASD装置を使用する連続的
酸素吸着・脱着技術である。各段階において加熱
または冷却を行なうこの装置は、富化すべきガ
ス、使用する吸着剤、および最終使用において望
まれる回収または富化の程度に応じてその段数を
任意に選ぶことができる。
単一通過の概念は、ASD装置を使用する連続的
酸素吸着・脱着技術である。各段階において加熱
または冷却を行なうこの装置は、富化すべきガ
ス、使用する吸着剤、および最終使用において望
まれる回収または富化の程度に応じてその段数を
任意に選ぶことができる。
第５図において、大気は２段階の向流として
ASDの吸着領域に導入する。この装置は30％に
富化した空気を標準状態において流量1700m3／ｈ
（60000ft3／ｈ）で製品とする。ASD装置は多数
の供給部署と、直径30cm（１ft）、高さ90cm（３
ft）の充填室20個とからなり、各充填室にはモレ
キユラシーブ型のカーボンを高さ60cm（２ft）充
填する。ASD装置は、回転速度を１回転／20〜
30minとし、全装置は２気圧で動作させた。
ASDの吸着領域に導入する。この装置は30％に
富化した空気を標準状態において流量1700m3／ｈ
（60000ft3／ｈ）で製品とする。ASD装置は多数
の供給部署と、直径30cm（１ft）、高さ90cm（３
ft）の充填室20個とからなり、各充填室にはモレ
キユラシーブ型のカーボンを高さ60cm（２ft）充
填する。ASD装置は、回転速度を１回転／20〜
30minとし、全装置は２気圧で動作させた。
大気流（′）は吸着領域を通過して、含有酸
素の一部分をカーボンに吸着させた。酸素除去空
気流（′）はASDから排出される。
素の一部分をカーボンに吸着させた。酸素除去空
気流（′）はASDから排出される。
わかりやすくするために、回転方向とは反対の
方向にガスを移動させる。充填層は吸着した後に
温められるので、いくらか冷却して次の吸着領域
における吸着を最大にすることが有利である。大
気（′）は向流型冷却領域に通す。この段階に
おける流量は約570〜712m3／ｈ（20000〜
25000SCFH）とした。この空気は気流（′）で
予熱された大気と混合して、熱交換器Ｈ１に通
し、温度を93℃（200〓）以上に上昇させる。加
熱された空気流は熱交換器を出て、吸着領域に入
り、ここでカーボンモレキユラシーブに残留して
いた酸素を除去する。この領域において部分的に
酸素を富化した空気流は、この領域から出て、第
２の熱交換器Ｈ２に入り、ここでガスの温度は、
炭素または他の吸着剤の性質に応じて、149℃
（300〓）以上に上昇させる。空気の加熱は向流型
熱交換器において行なわれ、標準的な供給源
（′）から得られる高温の燃焼ガスは加熱媒体と
して使用する。熱流体伝熱装置、および廃熱回収
装置などの他の技術を使用して加熱段階とするこ
とができる。
方向にガスを移動させる。充填層は吸着した後に
温められるので、いくらか冷却して次の吸着領域
における吸着を最大にすることが有利である。大
気（′）は向流型冷却領域に通す。この段階に
おける流量は約570〜712m3／ｈ（20000〜
25000SCFH）とした。この空気は気流（′）で
予熱された大気と混合して、熱交換器Ｈ１に通
し、温度を93℃（200〓）以上に上昇させる。加
熱された空気流は熱交換器を出て、吸着領域に入
り、ここでカーボンモレキユラシーブに残留して
いた酸素を除去する。この領域において部分的に
酸素を富化した空気流は、この領域から出て、第
２の熱交換器Ｈ２に入り、ここでガスの温度は、
炭素または他の吸着剤の性質に応じて、149℃
（300〓）以上に上昇させる。空気の加熱は向流型
熱交換器において行なわれ、標準的な供給源
（′）から得られる高温の燃焼ガスは加熱媒体と
して使用する。熱流体伝熱装置、および廃熱回収
装置などの他の技術を使用して加熱段階とするこ
とができる。
第２の熱交換器Ｈ２から出た高温ガスは活性炭
を通ると約149℃（300〓）に上昇し、流量約1700
m3／ｈ（約60000ft3／ｈ）の高温ガスを生ずる。
この温度も吸着剤の性質に依存する。この酸素富
化ガスは第３の熱交換器Ｈ３（予熱器）を通して
熱の一部分を回収して、この反応に伴なう熱エネ
ルギーのコストを最小にする。最後の酸素富化ガ
ス（′）は酸素約30％を含み、さらに処理する
かまたは最終的に使用するために送り出される。
を通ると約149℃（300〓）に上昇し、流量約1700
m3／ｈ（約60000ft3／ｈ）の高温ガスを生ずる。
この温度も吸着剤の性質に依存する。この酸素富
化ガスは第３の熱交換器Ｈ３（予熱器）を通して
熱の一部分を回収して、この反応に伴なう熱エネ
ルギーのコストを最小にする。最後の酸素富化ガ
ス（′）は酸素約30％を含み、さらに処理する
かまたは最終的に使用するために送り出される。
ASD反応の結果として、領域の間でモレキユ
ラシーブカーボンが約25Kg／min（約55lb／min）
で移動する。カーボンの全装入量は、500Kg
（1100lb）程度である。このようにカーボン装入
量を最小として、顕著に大量の酸素富化空気を製
造できる。
ラシーブカーボンが約25Kg／min（約55lb／min）
で移動する。カーボンの全装入量は、500Kg
（1100lb）程度である。このようにカーボン装入
量を最小として、顕著に大量の酸素富化空気を製
造できる。
所望であれば、気流６に含まれる酸素富化気流
を、第４図に示すような付加的な吸着領域に送る
ことができ、このようにしてブーツトラツプ技術
を使用して酸素の最終濃度を高めることができ
る。
を、第４図に示すような付加的な吸着領域に送る
ことができ、このようにしてブーツトラツプ技術
を使用して酸素の最終濃度を高めることができ
る。
ここでは特に上記好ましい実施態様のみを記載
して説明したが、この教示によつて特許請求の範
囲内において本発明を多様に変更または変化し得
ることが明かであろう。
して説明したが、この教示によつて特許請求の範
囲内において本発明を多様に変更または変化し得
ることが明かであろう。
本発明によつて、空気の酸素含量を通常の21体
積％から30体積％以上まで富化することができ
る。
積％から30体積％以上まで富化することができ
る。
第１図は本発明の方法の全体概念を説明するフ
ローダイヤグラムであり、第２図は進歩した分離
装置（ASD）の斜視図であり、第３図は第２図
の線−および−の断面図であり、固定さ
れた供給部署および固定された排出部署をそれぞ
れ示し、第４図はASD装置において実施する本
発明の方法のフローダイヤグラムであり、第５図
はASD装置において一回通過酸素富化方法のフ
ローダイヤグラムである。 １０…ASD、１２…供給部署、１３，１５…
導管、１４…充填室、１６…排出部署。
ローダイヤグラムであり、第２図は進歩した分離
装置（ASD）の斜視図であり、第３図は第２図
の線−および−の断面図であり、固定さ
れた供給部署および固定された排出部署をそれぞ
れ示し、第４図はASD装置において実施する本
発明の方法のフローダイヤグラムであり、第５図
はASD装置において一回通過酸素富化方法のフ
ローダイヤグラムである。 １０…ASD、１２…供給部署、１３，１５…
導管、１４…充填室、１６…排出部署。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 多成分ガス混合物中の特定の一成分を富化す
る方法であつて、 (i) 複数の吸着剤充填室が、固定された複数の供
給部署と、この供給部署に対して反対端に固定
された複数の排出部署との間を円形通路に沿つ
て移動して、これらの部署と周期的に連通す
る、分離装置を設け、 (ii) 多成分ガスを１つ以上の固定された吸着段階
供給部署に供給し、充填室に導入して、多成分
ガスに含まれる特定の一成分ガスを吸着剤に負
荷させ、 (iii) 工程(ii)で導入するガスより高い温度の多成分
ガスを含むガス流を、１つ以上の固定された脱
着段階供給部署に供給し、特定の一成分ガスを
負荷した吸着剤を含む充填室内に導入して、吸
着剤から特定の一成分ガスをストリツピングし
て、特定の一成分を富化したガス流とし、かつ (iv) 特定の一成分を富化したガス流を２つのガス
流に分割し、第１のガス流は冷却して第２の吸
着段階供給部署に供給し、充填室内に導入して
吸着剤に負荷させ、第２のガス流は加熱して第
２の脱着段階供給部署に供給し、特定の一成分
を負荷した吸着剤からストリツピングして、特
定の一成分をさらに富化したガスを製造するこ
とを特徴とする方法。 ２ 多成分ガスが空気であり、特定の一成分が酸
素である、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 吸着剤が活性炭モレキユラシーブまたはヘキ
サシアノ化合物である、特許請求の範囲第１また
は２項記載の方法。 ４ 工程(ii)で導入する空気流の温度T1が約38℃
（約100〓）より低く、工程(iii)で導入する空気流の
温度T2が約66℃（約150〓）より高い、特許請求
の範囲第２項記載の方法。 ５ 多数の吸着剤充填室が約５〜約60分で１回転
する、特許請求の範囲第１または２項記載の方
法。 ６ この方法を行なう圧力が約１〜約４気圧であ
る、特許請求の範囲第１または２項に記載の方
法。 ７ 供給部署および排出部署がさらに少なくとも
一つの冷却段階供給部署およびこれに対応する冷
却段階排出部署を有し、冷却する気流を冷却段階
供給部署に供給して吸着剤充填室に入れ、充填室
内の吸着剤を前記温度T2から前記温度T1に冷却
する、特許請求の範囲第１〜６項のいずれかに記
載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US747434 | 1985-06-21 | ||
| US06/747,434 US4612022A (en) | 1985-06-21 | 1985-06-21 | Process for increasing the concentration of one component in a multi-component _gaseous mixture |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6291224A JPS6291224A (ja) | 1987-04-25 |
| JPH0244571B2 true JPH0244571B2 (ja) | 1990-10-04 |
Family
ID=25005044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60267573A Granted JPS6291224A (ja) | 1985-06-21 | 1985-11-29 | 多成分ガス中の一成分を富化する方法 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4612022A (ja) |
| EP (1) | EP0205709A3 (ja) |
| JP (1) | JPS6291224A (ja) |
| KR (1) | KR870000093A (ja) |
| CN (1) | CN1005253B (ja) |
| AU (1) | AU570904B2 (ja) |
| CA (1) | CA1290706C (ja) |
| ES (1) | ES8702158A1 (ja) |
| IL (1) | IL77060A0 (ja) |
| IN (1) | IN164708B (ja) |
Families Citing this family (29)
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|---|---|---|---|---|
| JPS6126647U (ja) * | 1984-07-23 | 1986-02-17 | トヨタ自動車株式会社 | 室内鏡取付構造 |
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| EP3345672A1 (en) * | 2017-01-05 | 2018-07-11 | Solvay SA | Gas separation unit comprising a rotor with a plurality of sectors and a stator |
| JP7158078B2 (ja) * | 2018-07-09 | 2022-10-21 | 上海深城環保設備工程有限公司 | ガス吸着分離装置およびその応用 |
| CN109529527A (zh) * | 2018-11-06 | 2019-03-29 | 威海威高海盛医用设备有限公司 | 一种用于空气吸附分离的非等温颗粒床模型 |
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| US2799362A (en) * | 1956-10-19 | 1957-07-16 | Jefferson Lake Sulphur Co | Cyclic adsorption process |
| US2799363A (en) * | 1956-11-05 | 1957-07-16 | Jefferson Lake Sulphur Co | Cyclic adsorption process |
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