JPH0443695B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0443695B2 JPH0443695B2 JP60240692A JP24069285A JPH0443695B2 JP H0443695 B2 JPH0443695 B2 JP H0443695B2 JP 60240692 A JP60240692 A JP 60240692A JP 24069285 A JP24069285 A JP 24069285A JP H0443695 B2 JPH0443695 B2 JP H0443695B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion
- nitrogen
- occupied
- adsorbent
- gas stream
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 48
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims description 41
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 34
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims description 33
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 29
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 16
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 14
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 14
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 16
- 150000002500 ions Chemical group 0.000 description 14
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 14
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 6
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229940054334 silver cation Drugs 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 sodium cations Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
- B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
- B01J20/16—Alumino-silicates
- B01J20/18—Synthetic zeolitic molecular sieves
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
- B01D2253/10—Inorganic adsorbents
- B01D2253/106—Silica or silicates
- B01D2253/108—Zeolites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
- B01D2256/12—Oxygen
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/10—Single element gases other than halogens
- B01D2257/102—Nitrogen
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2259/00—Type of treatment
- B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
- B01D2259/40083—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption
- B01D2259/40088—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption by heating
- B01D2259/4009—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption by heating using hot gas
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Description
本発明はガス混合物の構成成分を互いに分離す
るための方法および吸着剤に関する。 天然および合成されたゼオライトはともに、真
空・加圧スイング吸着サイクルのようなガス分離
方法および残存ガスの除去のための真空熱絶縁
(vacuum thermal insulation)において吸着剤
として使用された。貴金属でイオン交換されたゼ
オライトは真空操作における残存ガスの除去のた
めの吸着剤として使用されてきた。ゼオライトは
単独のイオンで交換されており(singleion
exchanged)、例えばX型即ちイオン交換されて
いないゼオライトのような一般的なものと比較し
て、通常の雰囲気ガスに対して大きな吸着容量を
示すものである。 ゼオライトやモレキユラーシーブが利用される
ような操作の1タイプとして、空気流中のガス構
成成分の分離のための操作がある。即ち空気流を
分離して別の富化された酸素および富化された窒
素流を作成する操作である。米国特許第3313091
号は、空気から酸素/窒素を分離する吸着剤とし
てX型またはA型のモレキユラーシーブが使用さ
れる技術を開示している。モレキユラーシーブは
そのナトリウムカチオンのうち30%から100%の
間の部分が一つの2価2属の金属カチオンまたは
1価の銀カチオンにより置換されている。分離方
法は約35〓から100〓および1気圧から8気圧の
間の条件下にて実行される。 本発明はガス分離方法のための進歩した吸着剤
を提供する。吸着剤は、5%から40%の間の有効
イオンサイトがCaにより占められ、60%から95
%の有効イオンサイトがSrにより占められてい
る2成分系イオン交換X型ゼオライトよりなる。
この2成分系イオン交換ゼオライト吸着剤は、米
国特許第3313091号に開示された高圧での高いN2
吸着容量を有する1成分系イオン交換吸着剤を含
む従来技術の吸着剤と比較して有利な点を供えて
いる。これは環境圧力を越える圧力レベルにおい
てO2の回収を増加させながら行なわれるPSA
(Pressure Swing Adsorption)のような方法の
ための吸着剤類の省材化を可能にする。 高N2容量を持つことに加え、この吸着剤はN2
吸着熱を下げ、良好なN2選択性を示し、富化さ
れた酸素ガスでパージすることにより容易にN2
脱着される。 本吸着剤は空気を分離して富化された窒素ガス
流および富化された酸素ガス流を得る方法のよう
なガス分離方法に特に適用される。空気流中の窒
素の1部が吸着剤により除去され富化された酸素
生成ガス流が得られるのである。吸着剤はその後
富化された酸素生成ガス流の一部でバツクパージ
(逆洗)(back purged)されて富化された窒素ガ
ス流を生成する。 いかなるガス分離工程においても鍵となる要素
は吸着剤の特性である。異なるPSA方法は最適
操作のために異なる吸着特性を必要とするので、
吸着剤と方法の良い組合わせが最も重要となる。
本発明にさきだつ、空気分離応用例におけるゼオ
ライト吸着剤の調整の鍵となる方法は例えば
NaXゼオライトのような典型的なゼオライト吸
着剤を1イオンだけイオン交換することであつ
た。このような技術は米国特許第3313091号に開
示されている。 ガス分離方法、とりわけPSAによるN2/O2分
離のための進歩した吸着剤が、典型的なX型ゼオ
ライトを、二つのイオン即ちカルシウムとストロ
ンチウムできまつた割合だけイオン交換すること
により調製できる事が本発明者らにより発見され
た。X型ゼオライトは5%から40%の間の、好ま
しくは8%から12%の間の有効イオンサイトがカ
ルシウムにより占められ、60%から95%の間の、
好ましくは88%から92%の間の有効イオンサイト
がストロンチウムにより占められるように2イオ
ン交換されなければならない。より少量、即ちと
くに約2%〜5%のイオンサイトは本来のイオン
(Nax型ゼオライトにおいてはNaであるようなイ
オン)で占められていてもよい。 好ましくは、NaX型ゼオライトが2成分系イ
オン交換に使用されるが、その他のX型ゼオライ
トも使用できる。イオンは、例えばNaXゼオラ
イトをカルシウムで交換してCaXをゼオライト
を生成しそれからそれは部分的にストロンチウム
でイオン交換されて所望の吸着剤になるように順
次に変換することもできるが、典型的には同時に
変換される。イオン交換は、交換されるべきイオ
ンの硝酸塩にNaXゼオライトを接触させること
により完遂される。 これらの2成分系イオン交換X−ゼオライト吸
着剤はCaのみおよびSrのみで交換されたX−ゼ
オライトの両方に比較して高いN2容量を有して
いるが、N2吸着の際の発熱は緩和されている。
加えて、2成分系イオン交換X−ゼオライトは
N2に対して優れた選択性を示し、再生のための
パージに過剰なO2を必要としない。 CaおよびSr交換される各々の量を変えること
ができるので、種々のガス分離操作のための吸着
特性を最適にする際により融通性に富んでいる。
2成分系イオン交換X−ゼオライトの一つの有効
な応用例はPSA方法によりN2とO2を分離するた
めのものである。このような方法において。上述
の2成分系イオン交換X−ゼオライトよりなる吸
着層はあらかじめ約3気圧の酸素で加圧される。
例えば空気のような窒素および酸素からなるガス
流を、0℃から50℃の間、1気圧から5気圧の間
の条件で吸着層を通過させる。ガス流中の窒素の
1部が該イオン交換ゼオライトにより吸着されこ
れにより富化された酸素の生成ガス流が得られ
る。含窒素吸着層はその後減圧され富化された酸
素ガス流でパージされることにより吸着層が再生
されさらに富化された窒素ガス流が生成される。
富化された酸素の生成ガス流の一部は吸着層の再
生のための逆パージに使用してもよいし、別途に
別のパージガス流が使用されてもよい。 以下の実施例は本発明の2成分系イオン交換X
型ゼオライトの特性を示すものであるがこれに限
定されるものではない。 吸着剤の調製 Sr/Caの混合ゼオライトでSrとCaの濃度を変
えたものを4サンプル(S1−S4)以下のように
調製した。
るための方法および吸着剤に関する。 天然および合成されたゼオライトはともに、真
空・加圧スイング吸着サイクルのようなガス分離
方法および残存ガスの除去のための真空熱絶縁
(vacuum thermal insulation)において吸着剤
として使用された。貴金属でイオン交換されたゼ
オライトは真空操作における残存ガスの除去のた
めの吸着剤として使用されてきた。ゼオライトは
単独のイオンで交換されており(singleion
exchanged)、例えばX型即ちイオン交換されて
いないゼオライトのような一般的なものと比較し
て、通常の雰囲気ガスに対して大きな吸着容量を
示すものである。 ゼオライトやモレキユラーシーブが利用される
ような操作の1タイプとして、空気流中のガス構
成成分の分離のための操作がある。即ち空気流を
分離して別の富化された酸素および富化された窒
素流を作成する操作である。米国特許第3313091
号は、空気から酸素/窒素を分離する吸着剤とし
てX型またはA型のモレキユラーシーブが使用さ
れる技術を開示している。モレキユラーシーブは
そのナトリウムカチオンのうち30%から100%の
間の部分が一つの2価2属の金属カチオンまたは
1価の銀カチオンにより置換されている。分離方
法は約35〓から100〓および1気圧から8気圧の
間の条件下にて実行される。 本発明はガス分離方法のための進歩した吸着剤
を提供する。吸着剤は、5%から40%の間の有効
イオンサイトがCaにより占められ、60%から95
%の有効イオンサイトがSrにより占められてい
る2成分系イオン交換X型ゼオライトよりなる。
この2成分系イオン交換ゼオライト吸着剤は、米
国特許第3313091号に開示された高圧での高いN2
吸着容量を有する1成分系イオン交換吸着剤を含
む従来技術の吸着剤と比較して有利な点を供えて
いる。これは環境圧力を越える圧力レベルにおい
てO2の回収を増加させながら行なわれるPSA
(Pressure Swing Adsorption)のような方法の
ための吸着剤類の省材化を可能にする。 高N2容量を持つことに加え、この吸着剤はN2
吸着熱を下げ、良好なN2選択性を示し、富化さ
れた酸素ガスでパージすることにより容易にN2
脱着される。 本吸着剤は空気を分離して富化された窒素ガス
流および富化された酸素ガス流を得る方法のよう
なガス分離方法に特に適用される。空気流中の窒
素の1部が吸着剤により除去され富化された酸素
生成ガス流が得られるのである。吸着剤はその後
富化された酸素生成ガス流の一部でバツクパージ
(逆洗)(back purged)されて富化された窒素ガ
ス流を生成する。 いかなるガス分離工程においても鍵となる要素
は吸着剤の特性である。異なるPSA方法は最適
操作のために異なる吸着特性を必要とするので、
吸着剤と方法の良い組合わせが最も重要となる。
本発明にさきだつ、空気分離応用例におけるゼオ
ライト吸着剤の調整の鍵となる方法は例えば
NaXゼオライトのような典型的なゼオライト吸
着剤を1イオンだけイオン交換することであつ
た。このような技術は米国特許第3313091号に開
示されている。 ガス分離方法、とりわけPSAによるN2/O2分
離のための進歩した吸着剤が、典型的なX型ゼオ
ライトを、二つのイオン即ちカルシウムとストロ
ンチウムできまつた割合だけイオン交換すること
により調製できる事が本発明者らにより発見され
た。X型ゼオライトは5%から40%の間の、好ま
しくは8%から12%の間の有効イオンサイトがカ
ルシウムにより占められ、60%から95%の間の、
好ましくは88%から92%の間の有効イオンサイト
がストロンチウムにより占められるように2イオ
ン交換されなければならない。より少量、即ちと
くに約2%〜5%のイオンサイトは本来のイオン
(Nax型ゼオライトにおいてはNaであるようなイ
オン)で占められていてもよい。 好ましくは、NaX型ゼオライトが2成分系イ
オン交換に使用されるが、その他のX型ゼオライ
トも使用できる。イオンは、例えばNaXゼオラ
イトをカルシウムで交換してCaXをゼオライト
を生成しそれからそれは部分的にストロンチウム
でイオン交換されて所望の吸着剤になるように順
次に変換することもできるが、典型的には同時に
変換される。イオン交換は、交換されるべきイオ
ンの硝酸塩にNaXゼオライトを接触させること
により完遂される。 これらの2成分系イオン交換X−ゼオライト吸
着剤はCaのみおよびSrのみで交換されたX−ゼ
オライトの両方に比較して高いN2容量を有して
いるが、N2吸着の際の発熱は緩和されている。
加えて、2成分系イオン交換X−ゼオライトは
N2に対して優れた選択性を示し、再生のための
パージに過剰なO2を必要としない。 CaおよびSr交換される各々の量を変えること
ができるので、種々のガス分離操作のための吸着
特性を最適にする際により融通性に富んでいる。
2成分系イオン交換X−ゼオライトの一つの有効
な応用例はPSA方法によりN2とO2を分離するた
めのものである。このような方法において。上述
の2成分系イオン交換X−ゼオライトよりなる吸
着層はあらかじめ約3気圧の酸素で加圧される。
例えば空気のような窒素および酸素からなるガス
流を、0℃から50℃の間、1気圧から5気圧の間
の条件で吸着層を通過させる。ガス流中の窒素の
1部が該イオン交換ゼオライトにより吸着されこ
れにより富化された酸素の生成ガス流が得られ
る。含窒素吸着層はその後減圧され富化された酸
素ガス流でパージされることにより吸着層が再生
されさらに富化された窒素ガス流が生成される。
富化された酸素の生成ガス流の一部は吸着層の再
生のための逆パージに使用してもよいし、別途に
別のパージガス流が使用されてもよい。 以下の実施例は本発明の2成分系イオン交換X
型ゼオライトの特性を示すものであるがこれに限
定されるものではない。 吸着剤の調製 Sr/Caの混合ゼオライトでSrとCaの濃度を変
えたものを4サンプル(S1−S4)以下のように
調製した。
【表】
調製方法
1 SrとCaの硝酸塩を4リツトルの脱イオン水
に溶かす。 2 1で調製した溶液の1/4ずつを使いながら、
4回にわけてイオン交換する。1回の接触時間
は1時間とする。 3 デカントしたのち、1回に1時間かけながら
1リツトルの水で4回洗浄する。 4 2リツトルの水で1夜洗浄する。 5 250〓で乾燥する。 4サンプルをX線回折で分析しCaとSrの組成
比を決定した。分析結果は以下のとおりである。
に溶かす。 2 1で調製した溶液の1/4ずつを使いながら、
4回にわけてイオン交換する。1回の接触時間
は1時間とする。 3 デカントしたのち、1回に1時間かけながら
1リツトルの水で4回洗浄する。 4 2リツトルの水で1夜洗浄する。 5 250〓で乾燥する。 4サンプルをX線回折で分析しCaとSrの組成
比を決定した。分析結果は以下のとおりである。
【表】
実施例 1
五つの2成分系イオン交換NaXゼオライトの
30℃におけるN2吸着容量を試験した。使用した
吸着剤は、80%Ca(S5)で交換したX型と、前述
のS1乃至S4である。さらにCa(C1)およびスト
ロンチウム(C2)でイオン交換される1成分系
イオン交換X型ゼオライトをも使用した。3.0気
圧および3.5気圧におけるこれらのゼオライトN2
吸着容量を下記の表1に示す。
30℃におけるN2吸着容量を試験した。使用した
吸着剤は、80%Ca(S5)で交換したX型と、前述
のS1乃至S4である。さらにCa(C1)およびスト
ロンチウム(C2)でイオン交換される1成分系
イオン交換X型ゼオライトをも使用した。3.0気
圧および3.5気圧におけるこれらのゼオライトN2
吸着容量を下記の表1に示す。
【表】
以上の結果より、7.9モル%から39.3モル%の
範囲のCa(S1ないしS4)を含むX型ゼオライト
は、Ca(C1)またはSr(C2)との1成分系イオン
交換X型よりも極めて優れたN2吸着能力を有す
ることが判明している。さらに80%Caとの2成
分系イオン交換X型はより少量のCaとの交換さ
れたものと比べて優れた吸着能力を示さなかつ
た。この比較の結果は3.0気圧および3.5気圧の両
方の場合において同様であつた。 実施例 2 実施例1において試験をした七つのゼオライト
吸着剤を実施例1におけるのと同様の条件下即ち
30℃および3.0気圧下において、さらにO2吸着の
試験を行なつた。これは典型的N2/O2分離方法
においては望ましくないO2容量の異常な増加を
吸着剤のどれかが示すかどうかを調べるために行
なつたものである。試験の結果を下記の表2に示
す。 表 2 O2吸着容量(m mole/g)吸着剤 3.0気圧 C1 0.43 C2 0.45 S1 0.47 S2 0.48 S3 0.48 S4 0.48 S5 0.38 表2の結果より明らかであるように、ゼオライ
トのO2吸着能力は、N2吸着容量の増加と同様の
サンプル順で増加した。このようにN2/O2選択
性は、これらの物質においては拮抗して変化する
ことはない。 実施例 3 ゼオライト吸着剤のN2の吸着熱(Q)を計算して、
吸着特性の上昇に吸着熱の著しい増加が伴なうか
否かを調べた。各吸着剤ごとのN2の1.0m
mole/gの吸着レベルにおける吸着熱を表3に
示す。 表 3吸着剤 吸着熱(Q)kcal/mole(N2) C1 5.3 C2 4.6 S1 4.9 S2 − S3 5.3 S4 5.2 S5 5.3 表3に示す結果より、2成分系イオン交換ゼオ
ライトを用いた場合、N2の吸着容量が増加して
も吸着熱が大きく増加することはないことが解
る。 実施例 4 7.9モル%の2成分系イオン交換ゼオライト
(S1)とCa1成分系イオン交換ゼオライト(C1)
とSr1成分系イオン交換ゼオライト(C2)を典型
的空気分離方法において試験した。N2容量は3.7
気圧40℃のイニシアルカラム温度における空気に
対してO2を置換する破過特性により測定した。
吸着層を最初にO2で飽和させ続いて空気流に接
触させた。カラム中に残つたガス流のO2濃度を
時間の関数として測定しどの点が空気における濃
度であるかを決めた。これにより空気から吸着さ
れたN2の量が決定された。その後カラムを大気
圧まで減圧し1気圧25℃の条件下でO2でバツク
パージし、カラムの再生即ち残留N2を脱着する
のに必要なO2量を決定した。 三つのゼオライト吸着剤のN2容量およびO2パ
ージ要求量を調べ表4に示した。
範囲のCa(S1ないしS4)を含むX型ゼオライト
は、Ca(C1)またはSr(C2)との1成分系イオン
交換X型よりも極めて優れたN2吸着能力を有す
ることが判明している。さらに80%Caとの2成
分系イオン交換X型はより少量のCaとの交換さ
れたものと比べて優れた吸着能力を示さなかつ
た。この比較の結果は3.0気圧および3.5気圧の両
方の場合において同様であつた。 実施例 2 実施例1において試験をした七つのゼオライト
吸着剤を実施例1におけるのと同様の条件下即ち
30℃および3.0気圧下において、さらにO2吸着の
試験を行なつた。これは典型的N2/O2分離方法
においては望ましくないO2容量の異常な増加を
吸着剤のどれかが示すかどうかを調べるために行
なつたものである。試験の結果を下記の表2に示
す。 表 2 O2吸着容量(m mole/g)吸着剤 3.0気圧 C1 0.43 C2 0.45 S1 0.47 S2 0.48 S3 0.48 S4 0.48 S5 0.38 表2の結果より明らかであるように、ゼオライ
トのO2吸着能力は、N2吸着容量の増加と同様の
サンプル順で増加した。このようにN2/O2選択
性は、これらの物質においては拮抗して変化する
ことはない。 実施例 3 ゼオライト吸着剤のN2の吸着熱(Q)を計算して、
吸着特性の上昇に吸着熱の著しい増加が伴なうか
否かを調べた。各吸着剤ごとのN2の1.0m
mole/gの吸着レベルにおける吸着熱を表3に
示す。 表 3吸着剤 吸着熱(Q)kcal/mole(N2) C1 5.3 C2 4.6 S1 4.9 S2 − S3 5.3 S4 5.2 S5 5.3 表3に示す結果より、2成分系イオン交換ゼオ
ライトを用いた場合、N2の吸着容量が増加して
も吸着熱が大きく増加することはないことが解
る。 実施例 4 7.9モル%の2成分系イオン交換ゼオライト
(S1)とCa1成分系イオン交換ゼオライト(C1)
とSr1成分系イオン交換ゼオライト(C2)を典型
的空気分離方法において試験した。N2容量は3.7
気圧40℃のイニシアルカラム温度における空気に
対してO2を置換する破過特性により測定した。
吸着層を最初にO2で飽和させ続いて空気流に接
触させた。カラム中に残つたガス流のO2濃度を
時間の関数として測定しどの点が空気における濃
度であるかを決めた。これにより空気から吸着さ
れたN2の量が決定された。その後カラムを大気
圧まで減圧し1気圧25℃の条件下でO2でバツク
パージし、カラムの再生即ち残留N2を脱着する
のに必要なO2量を決定した。 三つのゼオライト吸着剤のN2容量およびO2パ
ージ要求量を調べ表4に示した。
【表】
上記のデータからわかるように7.9%Ca交換さ
れたCa−SrXゼオライトは純粋なCaXおよび純
粋なSrXに比べて高い空気からのN2容量を示し、
さらにN2脱着のための中間ページガスの必要性
も示した。 上記の実施例から5%から40%の間の有効イオ
ンサイトがCaにより占められ、60%から95%の
間の有効イオンサイトがSrにより占められ、さ
らに5%までNaであるような2イオン交換X型
ゼオライトが、1成分系イオン交換、CaXおよ
びSrXゼオライトに比較して予想できない程高い
N2吸着容量を示すことがわかる。この増加した
N2容量はN2選択性の著しい欠損や吸着熱の増加
やO2パージの必要性を伴うことなく実現された
ものである。
れたCa−SrXゼオライトは純粋なCaXおよび純
粋なSrXに比べて高い空気からのN2容量を示し、
さらにN2脱着のための中間ページガスの必要性
も示した。 上記の実施例から5%から40%の間の有効イオ
ンサイトがCaにより占められ、60%から95%の
間の有効イオンサイトがSrにより占められ、さ
らに5%までNaであるような2イオン交換X型
ゼオライトが、1成分系イオン交換、CaXおよ
びSrXゼオライトに比較して予想できない程高い
N2吸着容量を示すことがわかる。この増加した
N2容量はN2選択性の著しい欠損や吸着熱の増加
やO2パージの必要性を伴うことなく実現された
ものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 5%から40%の間の有効イオンサイトがCa
により占められ、60%から95%の間の有効イオン
サイトがSrにより占められていることを特徴と
する窒素に対する2成分系イオン交換X型ゼオラ
イト吸着剤。 2 8%から12%の間の有効イオンサイトがCa
により占められていることを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の2成分系イオン交換X型ゼオ
ライト吸着剤。 3 88%から92%の間の有効イオンサイトがSr
により占められていることを特徴とする特許請求
の範囲第2項記載の2成分系イオン交換X型ゼオ
ライト吸着剤。 4 0ないし5%のイオンサイトがNaにより占
められていることを特徴とする特許請求の範囲第
2項記載の2成分系イオン交換X型ゼオライト吸
着剤。 5 窒素および酸素からなるガス流から富化され
た窒素流および富化された酸素流を製造する製法
において、該製法が5%から40%の間の有効イオ
ンサイトがCaにより占められ、60%から95%の
間の有効イオンサイトがSrにより占められてい
る2成分イオン交換X型ゼオライト吸着剤に該ガ
ス流を接触させて該吸着剤により該ガス流から窒
素の一部分を除き、そして該吸着剤で除かれた該
窒素を脱着により富化された窒素流として次いで
回収することからなる富化された窒素流および富
化された酸素流の製造法。 6 該ガス流を8%から12%の間の有効イオンサ
イトがCaにより占められている2成分イオン交
換X型ゼオライト吸着剤に接触させることよりな
る特許請求の範囲第5項記載の製造法。 7 該ガス流を88%から92%の間の有効イオンサ
イトがSrにより占められている2成分系イオン
交換X型ゼオライト吸着剤に接触させることより
なる特許請求の範囲第6項記載の製造法。 8 窒素および酸素よりなるガス流から窒素を除
去する方法において、(a)該ガス流を0℃から50℃
の間および1気圧から5気圧の間に設定保持する
ことおよび(b)該供給ガスを、5%から40%の間の
有効イオンサイトがCaにより占められ、60%か
ら95%の間の有効イオンサイトがSrにより占め
られている2成分系イオン交換X型ゼオライトか
らなる吸着床を通過させて該ガス流の窒素の少な
くとも一部分が吸着床により吸着され、それによ
り富化された酸素生産流を残すことよりなる上記
の方法。 9 該吸着床があらかじめ約3.7気圧の富化され
た酸素ガスで加圧化されていることを特徴とする
特許請求の範囲第8項記載の方法。 10 該吸着床が減圧されその後富化された酸素
ガス流でバツクパージして窒素の部分を除去する
ことにより該吸着床を再生することを特徴とする
特許請求の範囲第9項記載の方法。 11 該富化された酸素ガス流が該方法により製
造される製品流であることを特徴とする特許請求
の範囲第10項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/665,794 US4557736A (en) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | Binary ion exchanged type X zeolite adsorbent |
| US665794 | 1984-10-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61103548A JPS61103548A (ja) | 1986-05-22 |
| JPH0443695B2 true JPH0443695B2 (ja) | 1992-07-17 |
Family
ID=24671602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60240692A Granted JPS61103548A (ja) | 1984-10-29 | 1985-10-29 | 2成分系イオン交換x型ゼオライト吸着剤 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4557736A (ja) |
| EP (1) | EP0180180B1 (ja) |
| JP (1) | JPS61103548A (ja) |
| CA (1) | CA1256086A (ja) |
| DE (1) | DE3570987D1 (ja) |
| MX (1) | MX163614B (ja) |
| NO (1) | NO163318C (ja) |
| ZA (1) | ZA858303B (ja) |
Families Citing this family (43)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4885142A (en) * | 1985-10-28 | 1989-12-05 | California Institute Of Technology | Apparatus in the form of a disk for the separation of oxygen from other gases and/or for the pumping of oxygen and the method of removing the oxygen |
| US4744805A (en) * | 1986-05-22 | 1988-05-17 | Air Products And Chemicals, Inc. | Selective adsorption process using an oxidized ion-exchanged dehydrated chabizite adsorbent |
| US4747854A (en) * | 1986-05-22 | 1988-05-31 | Air Products And Chemicals, Inc. | Selective chromatographic process using an ion-exchanged, dehydrated chabazite adsorbent |
| US4756723A (en) * | 1987-03-04 | 1988-07-12 | Air Products And Chemicals, Inc. | Preparation of high purity oxygen |
| GB8713405D0 (en) * | 1987-06-09 | 1987-07-15 | Laporte Industries Ltd | Purification of gases |
| US4859217A (en) * | 1987-06-30 | 1989-08-22 | Uop | Process for separating nitrogen from mixtures thereof with less polar substances |
| US4775396A (en) * | 1987-11-05 | 1988-10-04 | Union Carbide Corporation | Selective adsorption of CO2 on zeolites |
| US4957514A (en) * | 1989-02-07 | 1990-09-18 | Air Products And Chemicals, Inc. | Hydrogen purification |
| US5174979A (en) * | 1989-10-06 | 1992-12-29 | Uop | Mixed ion-exchanged zeolites and processes for the use thereof in gas separations |
| US4971606A (en) * | 1989-11-06 | 1990-11-20 | Air Products And Chemicals, Inc. | Closed-loop thermal regeneration of adsorbents containing reactive adsorbates |
| US5013334A (en) * | 1990-01-09 | 1991-05-07 | Uop | Methane purification by pressure swing adsorption |
| US5171333A (en) * | 1990-01-09 | 1992-12-15 | Uop | Methane purification by pressure swing adsorption |
| US5203887A (en) * | 1991-12-11 | 1993-04-20 | Praxair Technology, Inc. | Adsorbent beds for pressure swing adsorption operations |
| US5152813A (en) * | 1991-12-20 | 1992-10-06 | Air Products And Chemicals, Inc. | Nitrogen adsorption with a Ca and/or Sr exchanged lithium X-zeolite |
| WO1994006541A1 (en) * | 1992-09-22 | 1994-03-31 | Arbor Research Corporation | System for separation of oxygen from argon/oxygen mixture |
| US5258060A (en) * | 1992-09-23 | 1993-11-02 | Air Products And Chemicals, Inc. | Adsorptive separation using diluted adsorptive phase |
| US5266102A (en) * | 1992-09-23 | 1993-11-30 | Air Products And Chemicals, Inc. | O2 VSA process with low O2 capacity adsorbents |
| US5258058A (en) * | 1992-10-05 | 1993-11-02 | Air Products And Chemicals, Inc. | Nitrogen adsorption with a divalent cation exchanged lithium X-zeolite |
| US5354360A (en) * | 1993-01-11 | 1994-10-11 | Air Products And Chemicals, Inc. | Magnesium A-zeolite for nitrogen adsorption |
| US5300138A (en) * | 1993-01-21 | 1994-04-05 | Semco Incorporated | Langmuir moderate type 1 desiccant mixture for air treatment |
| US5529610A (en) * | 1993-09-07 | 1996-06-25 | Air Products And Chemicals, Inc. | Multiple zeolite adsorbent layers in oxygen separation |
| US5441557A (en) * | 1993-12-14 | 1995-08-15 | Praxair Technology, Inc. | Enhanced gas separations and zeolite compositions therefor |
| US5464467A (en) * | 1994-02-14 | 1995-11-07 | The Boc Group, Inc. | Adsorptive separation of nitrogen from other gases |
| US5698013A (en) * | 1994-03-18 | 1997-12-16 | Uop | Nitrogen-selective zeolitic adsorbent for use in air separation process |
| US5454857A (en) | 1994-03-18 | 1995-10-03 | Uop | Air separation process |
| US5567407A (en) * | 1994-05-12 | 1996-10-22 | Coe; Charles G. | Li-exchanged low silica EMT-containing metallosilicates |
| CN1080140C (zh) * | 1995-03-02 | 2002-03-06 | 普莱克斯技术有限公司 | 单程离子交换生产混合阳离子吸附剂 |
| FR2731918B1 (fr) * | 1995-03-24 | 1997-05-23 | Air Liquide | Procede de separation d'azote de composes moins polaires |
| DE19518407A1 (de) * | 1995-05-19 | 1996-11-21 | Bayer Ag | Verfahren zur adsorptiven Sauerstoffanreicherung von Luft mit Mischungen aus Molekularsieb-Zeolithen |
| DE19528188C1 (de) * | 1995-08-01 | 1996-12-05 | Bayer Ag | Verfahren zur Adsorption von Stickstoff aus Gasgemischen mittels Druckwechseladsorption mit Zeolithen |
| US5674311A (en) * | 1995-10-20 | 1997-10-07 | Praxair Technology, Inc. | Adsorption process and system using multilayer adsorbent beds |
| US5604169A (en) * | 1996-03-04 | 1997-02-18 | Praxair Technology, Inc. | Process for producing mixed-cation zeolites |
| FR2766476B1 (fr) | 1997-07-22 | 1999-09-03 | Ceca Sa | Adsorbant zeolitique ameliore pour la separation des gaz de l'air et son procede d'obtention |
| US6780806B1 (en) | 1998-12-30 | 2004-08-24 | The Regents Of The University Of Michigan | Lithium-based zeolites containing silver and copper and use thereof for selective absorption |
| CA2430184A1 (en) | 2001-01-05 | 2002-08-29 | Questair Technologies Inc. | Adsorbent coating compositions, laminates and adsorber elements comprising such compositions and methods for their manufacture and use |
| WO2002096554A1 (en) * | 2001-05-31 | 2002-12-05 | Nippon Sanso Corporation | Adsorbent, and pressure fluctuating adsorbing type gas separator |
| US6572838B1 (en) | 2002-03-25 | 2003-06-03 | Council Of Scientific And Industrial Research | Process for the preparation of molecular sieve adsorbent for selective adsorption of nitrogen and argon |
| GB2399775B (en) * | 2003-03-28 | 2005-07-27 | Council Scient Ind Res | Process for the preparation of a molecular sieve adsorbent for the size/shape selective separation of air |
| US7319082B2 (en) * | 2003-10-27 | 2008-01-15 | Council Of Scientific And Industrial Research | Process for the preparation of molecular sieve adsorbent for selective adsorption of oxygen from air |
| US7404846B2 (en) * | 2005-04-26 | 2008-07-29 | Air Products And Chemicals, Inc. | Adsorbents for rapid cycle pressure swing adsorption processes |
| US7886986B2 (en) | 2006-11-08 | 2011-02-15 | Semco Inc. | Building, ventilation system, and recovery device control |
| CN108862303A (zh) * | 2018-07-04 | 2018-11-23 | 洛阳建龙微纳新材料股份有限公司 | 一种碱土阳离子Sr-LSX分子筛及其制备方法和应用 |
| CN117282224B (zh) * | 2022-06-16 | 2025-10-28 | 北京北大先锋科技股份有限公司 | 一种复合吸附剂床及其应用 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2882244A (en) * | 1953-12-24 | 1959-04-14 | Union Carbide Corp | Molecular sieve adsorbents |
| US3033641A (en) * | 1956-03-21 | 1962-05-08 | Union Carbide Corp | Process for cation separation using zeolitic materials |
| US3296312A (en) * | 1963-06-13 | 1967-01-03 | Mobil Oil Corp | Catalytic conversion |
| US3282028A (en) * | 1964-01-06 | 1966-11-01 | Exxon Research Engineering Co | Synthetic molecular sieves |
| US3313091A (en) * | 1963-11-04 | 1967-04-11 | Exxon Research Engineering Co | Vacuum cycle adsorption |
| US3471412A (en) * | 1967-01-25 | 1969-10-07 | Mobil Oil Corp | Catalyst for hydrocarbon conversion and method for its preparation |
| US3647682A (en) * | 1968-10-23 | 1972-03-07 | Union Carbide Corp | Olefin production by the catalytic treatment of hydrocarbons |
| US3597169A (en) * | 1968-11-13 | 1971-08-03 | Exxon Research Engineering Co | Process for demethanization of liquid oxygen |
| GB1351600A (en) * | 1970-06-25 | 1974-05-01 | British Petroleum Co | Hydrocarbon separation p'ocess |
| JPS4970877A (ja) * | 1972-09-25 | 1974-07-09 | ||
| US3957463A (en) * | 1973-12-12 | 1976-05-18 | Air Products And Chemicals, Inc. | Oxygen enrichment process |
| US4013429A (en) * | 1975-06-04 | 1977-03-22 | Air Products And Chemicals, Inc. | Fractionation of air by adsorption |
| GB1589213A (en) * | 1977-09-23 | 1981-05-07 | Uop Inc | Method of manufacturing a zeolitic adsorbent |
| US4240986A (en) * | 1979-02-23 | 1980-12-23 | Uop Inc. | Process for the separation of ortho-chloronitrobenzene |
| DE3143993A1 (de) * | 1981-11-05 | 1983-05-11 | Bayer Ag, 5090 Leverkusen | Molekularsieb-zeolith fuer die gewinnung von wasserstoff mit der druckwechsel-adsorptions-technik |
| US4481018A (en) * | 1982-11-15 | 1984-11-06 | Air Products And Chemicals, Inc. | Polyvalent ion exchanged adsorbent for air separation |
-
1984
- 1984-10-29 US US06/665,794 patent/US4557736A/en not_active Expired - Fee Related
-
1985
- 1985-10-23 CA CA000493652A patent/CA1256086A/en not_active Expired
- 1985-10-28 DE DE8585113691T patent/DE3570987D1/de not_active Expired
- 1985-10-28 NO NO854301A patent/NO163318C/no unknown
- 1985-10-28 EP EP85113691A patent/EP0180180B1/en not_active Expired
- 1985-10-29 ZA ZA858303A patent/ZA858303B/xx unknown
- 1985-10-29 MX MX425A patent/MX163614B/es unknown
- 1985-10-29 JP JP60240692A patent/JPS61103548A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0180180A3 (en) | 1987-01-28 |
| EP0180180B1 (en) | 1989-06-14 |
| JPS61103548A (ja) | 1986-05-22 |
| NO854301L (no) | 1986-04-30 |
| MX163614B (es) | 1992-06-08 |
| ZA858303B (en) | 1987-06-24 |
| NO163318B (no) | 1990-01-29 |
| EP0180180A2 (en) | 1986-05-07 |
| NO163318C (no) | 1990-05-09 |
| US4557736A (en) | 1985-12-10 |
| CA1256086A (en) | 1989-06-20 |
| DE3570987D1 (en) | 1989-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0443695B2 (ja) | ||
| US5413625A (en) | Mixed ion-exchanged zeolites and processes for the use thereof in gas separations | |
| EP0147960B1 (en) | Selective adsorption and recovery of organic gases using ion-exchanged faujasite | |
| US4859217A (en) | Process for separating nitrogen from mixtures thereof with less polar substances | |
| US7309378B2 (en) | Syngas purification process | |
| CA2021175C (en) | Chabazite for gas separation | |
| US6273939B1 (en) | Process for purifying a gas stream of its N2O impurities | |
| JP4382885B2 (ja) | 水素精製でのpsa法の改良 | |
| EP0548755B1 (en) | Nitrogen adsorption with a Ca and/or Sr exchanged lithium X-zeolite | |
| US4019879A (en) | Selective adsorption of carbon monoxide from gas streams | |
| KR930006400B1 (ko) | 제올라이트상에서의 co₂의 선택적 흡착 | |
| EP1697042B1 (en) | Method of purifying a gas stream contaminated by co 2 and one or more hydrocarbons and/or nitrogen oxides by adsorption on an aggregated zeolitic adsorbent | |
| RU2127226C1 (ru) | Цеолит типа x, способ получения литий- и трехвалентного ионообменного цеолита типа x (варианты) и способ отделения азота от смеси газов | |
| US6024781A (en) | Separation of carbon dioxide and hydrocarbons | |
| US4957514A (en) | Hydrogen purification | |
| JPH08196850A (ja) | 吸着によりガス混合物から窒素を分離するための方法 | |
| RU95102214A (ru) | Цеолит типа х, способ получения литий- и трехвалентного ионообменного цеолита типа х и способ отделения азота от смеси газов | |
| US6261344B1 (en) | PSA process using a faujasite zeolite containing metal cations as adsorbent | |
| US3282028A (en) | Synthetic molecular sieves | |
| US7319082B2 (en) | Process for the preparation of molecular sieve adsorbent for selective adsorption of oxygen from air | |
| US6258152B1 (en) | PSA process using an aggregated adsorbent consisting of a zeolite phase and a binder | |
| JPH10118485A (ja) | 窒素−酸素混合ガスの分離剤並びにそれを用いたガス分離方法 | |
| JPH0373334B2 (ja) | ||
| JPH07265695A (ja) | 酸素富化吸着剤 |