JPH05253437A - 二元生成物圧力スイング吸着方法及び系 - Google Patents
二元生成物圧力スイング吸着方法及び系Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 二元生成物ＰＳＡ空気分離方法及び系を提供
する。 【構成】 ＰＳＡ−空気分離作業からの非主廃気流中の
酸素か或は窒素のいずれかを高濃度で含有することが認
められる部分を捕えることにより、高純度第二生成物流
を得ることができる。
する。 【構成】 ＰＳＡ−空気分離作業からの非主廃気流中の
酸素か或は窒素のいずれかを高濃度で含有することが認
められる部分を捕えることにより、高純度第二生成物流
を得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は圧力スイング吸着方法及
び系によるガスの分離に関する。一層特には、本発明は
ガスから二元高純度ガス生成物を回収することに関す
る。
び系によるガスの分離に関する。一層特には、本発明は
ガスから二元高純度ガス生成物を回収することに関す
る。
【０００２】
【従来技術】圧力スイング吸着（ＰＳＡ）方法及び系
は、高純度ガス流を生成するために、広範囲の産業用途
で利用されている。このような処理加工では、一層容易
に吸着可能な成分及びそれ程容易に吸着し得ない成分を
含有する供給ガス混合物を、一層容易に吸着可能な成分
を高い吸着圧で選択吸着することができる吸着剤床に通
じるのが普通である。次いで、床を降圧して低い脱着圧
にして吸着材料から一層容易に吸着可能な成分を脱着さ
せて床から取り除いた後に、更に供給ガス混合物を床に
導入し、このようにして循環吸着−脱着作業を床におい
て続けさせる。このようなＰＳＡ加工は、多床系で行な
われるのが普通であり、各々の床は、所望のＰＳＡ加工
シーケンスを、かかる加工シーケンスを系内の各々の他
の床において行なうことに相関させて循環基準で受け
る。
は、高純度ガス流を生成するために、広範囲の産業用途
で利用されている。このような処理加工では、一層容易
に吸着可能な成分及びそれ程容易に吸着し得ない成分を
含有する供給ガス混合物を、一層容易に吸着可能な成分
を高い吸着圧で選択吸着することができる吸着剤床に通
じるのが普通である。次いで、床を降圧して低い脱着圧
にして吸着材料から一層容易に吸着可能な成分を脱着さ
せて床から取り除いた後に、更に供給ガス混合物を床に
導入し、このようにして循環吸着−脱着作業を床におい
て続けさせる。このようなＰＳＡ加工は、多床系で行な
われるのが普通であり、各々の床は、所望のＰＳＡ加工
シーケンスを、かかる加工シーケンスを系内の各々の他
の床において行なうことに相関させて循環基準で受け
る。
【０００３】ＰＳＡ系は、所定の原料ガス供給から単一
生成物流を生成するために、産業用途で用いられるのが
典型的である。ＰＳＡ系は、極めて重要な空気分離のた
めには、使用する吸着剤が酸素或は窒素のいずれかにつ
いての選択性が一層大きいことにより、酸素及び窒素の
所望の分離を達成する。任意の特定の吸着材料の吸着容
量は、圧力レベルが高い程増大し、圧力が低い程減少す
る。高純度酸素生成物を生成するためのＰＳＡプロセス
及び系では、用いる吸着剤は所望の酸素生成物か或は窒
素について一層大きい選択性を有するものにすることが
できる。用いる吸着剤がゼオライト系モレキュラーシー
ブのような窒素選択性物質である系では、生成物酸素
が、高い吸着圧における吸着工程の間に床から取り出さ
れるそれ程容易に吸着し得ない成分として生成される。
酸素がカーボンモレキュラーシーブのような酸素選択性
物質を用いる系における所望の生成物になる場合、生成
物酸素は、吸着剤床を降圧して低い脱着圧にする際に、
一層容易に吸着可能な成分として生成される。窒素が所
望の生成物になるＰＳＡプロセス及び系では、同様の効
果が、ＰＳＡ系が酸素選択性吸着剤を使用するか或は窒
素選択性吸着剤を使用するかに応じて関係することにな
る。
生成物流を生成するために、産業用途で用いられるのが
典型的である。ＰＳＡ系は、極めて重要な空気分離のた
めには、使用する吸着剤が酸素或は窒素のいずれかにつ
いての選択性が一層大きいことにより、酸素及び窒素の
所望の分離を達成する。任意の特定の吸着材料の吸着容
量は、圧力レベルが高い程増大し、圧力が低い程減少す
る。高純度酸素生成物を生成するためのＰＳＡプロセス
及び系では、用いる吸着剤は所望の酸素生成物か或は窒
素について一層大きい選択性を有するものにすることが
できる。用いる吸着剤がゼオライト系モレキュラーシー
ブのような窒素選択性物質である系では、生成物酸素
が、高い吸着圧における吸着工程の間に床から取り出さ
れるそれ程容易に吸着し得ない成分として生成される。
酸素がカーボンモレキュラーシーブのような酸素選択性
物質を用いる系における所望の生成物になる場合、生成
物酸素は、吸着剤床を降圧して低い脱着圧にする際に、
一層容易に吸着可能な成分として生成される。窒素が所
望の生成物になるＰＳＡプロセス及び系では、同様の効
果が、ＰＳＡ系が酸素選択性吸着剤を使用するか或は窒
素選択性吸着剤を使用するかに応じて関係することにな
る。
【０００４】当業者ならば、ＰＳＡ系が固有に任意の所
定の供給流成分を供給流の他の成分から完全には分離す
ることができないことを認めるものと思う。ＰＳＡ分離
は、高いパーセンテイジの一成分を少量の残りの成分と
共に含有する生成物ガス流を生じるのが普通である。Ｐ
ＳＡ系から取り出される他の流れ、すなわち廃気流は、
流入する供給流成分のすべてを含有することになる。吸
着系が流入する供給流の任意の成分を他の成分から完全
には分離しないということは、いわゆる廃気流がＰＳＡ
加工において存在する理由になることがしばしばある。
この非生成物廃気流が任意の所定成分を実際の商業運転
において有用になる程に高いパーセンテイジで含有しな
いことが極めてしばしばある。従って、この流れはガス
分離作業の末端使用者にとってあまり役に立つものでは
ない。
定の供給流成分を供給流の他の成分から完全には分離す
ることができないことを認めるものと思う。ＰＳＡ分離
は、高いパーセンテイジの一成分を少量の残りの成分と
共に含有する生成物ガス流を生じるのが普通である。Ｐ
ＳＡ系から取り出される他の流れ、すなわち廃気流は、
流入する供給流成分のすべてを含有することになる。吸
着系が流入する供給流の任意の成分を他の成分から完全
には分離しないということは、いわゆる廃気流がＰＳＡ
加工において存在する理由になることがしばしばある。
この非生成物廃気流が任意の所定成分を実際の商業運転
において有用になる程に高いパーセンテイジで含有しな
いことが極めてしばしばある。従って、この流れはガス
分離作業の末端使用者にとってあまり役に立つものでは
ない。
【０００５】商業上重要なＰＳＡ−空気分離技術では、
それでも廃気流の内の最も顕著な成分、酸素であるか或
は窒素であるかを、分離した高純度ガス流として回収す
るのが望ましい。このような回収は、産業上重要な用途
の引き続いて増大する分野において、ＰＳＡ作業を採用
することの技術的かつ経済的実施可能性を増進させるの
に役立つ。よって、発明の目的は二元生成物ＰＳＡ空気
分離方法及び系を提供するにある。発明の別の目的は酸
素或は窒素のいずれかの生成物を、廃気流の内の最も顕
著な成分を含む高純度流と共に生成することができるＰ
ＳＡ空気分離方法及び系を提供するにある。これらや他
の目的を心に止めて、発明を本明細書以降において詳細
に記載し、発明の新規な特徴を特に特許請求の範囲に記
載する。
それでも廃気流の内の最も顕著な成分、酸素であるか或
は窒素であるかを、分離した高純度ガス流として回収す
るのが望ましい。このような回収は、産業上重要な用途
の引き続いて増大する分野において、ＰＳＡ作業を採用
することの技術的かつ経済的実施可能性を増進させるの
に役立つ。よって、発明の目的は二元生成物ＰＳＡ空気
分離方法及び系を提供するにある。発明の別の目的は酸
素或は窒素のいずれかの生成物を、廃気流の内の最も顕
著な成分を含む高純度流と共に生成することができるＰ
ＳＡ空気分離方法及び系を提供するにある。これらや他
の目的を心に止めて、発明を本明細書以降において詳細
に記載し、発明の新規な特徴を特に特許請求の範囲に記
載する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】発明は、適当には、非主
生成物廃気流の所望の成分を高い濃度で含有するＰＳＡ
−空気分離廃気流の部分を捕えて冨化第二生成物流を生
じる。発明は、ＰＳＡ−酸素及びＰＳＡ−窒素の両方の
系に適用し得る。発明の目的は、ＰＳＡ−空気分離作業
において、所望の成分を冨化生成物流として高い濃度で
含有する廃気流の部分を回収することにより達成され
る。このアプローチは、ＰＳＡ廃気流の瞬間純度が廃気
流を生成する間変わることを見出したことにより、実施
し得る。その結果、廃気流の濃度の最も高い部分を捕え
ることにより、他の方法ではＰＳＡ廃気流と共に排出さ
れることになる成分に富んだ高純度流が得られることに
なる。発明は、ＰＳＡ−酸素及びＰＳＡ−窒素の両方の
系において、所望の二元生成物回収について、実施する
ことができる。
生成物廃気流の所望の成分を高い濃度で含有するＰＳＡ
−空気分離廃気流の部分を捕えて冨化第二生成物流を生
じる。発明は、ＰＳＡ−酸素及びＰＳＡ−窒素の両方の
系に適用し得る。発明の目的は、ＰＳＡ−空気分離作業
において、所望の成分を冨化生成物流として高い濃度で
含有する廃気流の部分を回収することにより達成され
る。このアプローチは、ＰＳＡ廃気流の瞬間純度が廃気
流を生成する間変わることを見出したことにより、実施
し得る。その結果、廃気流の濃度の最も高い部分を捕え
ることにより、他の方法ではＰＳＡ廃気流と共に排出さ
れることになる成分に富んだ高純度流が得られることに
なる。発明は、ＰＳＡ−酸素及びＰＳＡ−窒素の両方の
系において、所望の二元生成物回収について、実施する
ことができる。
【０００７】発明の実施において、廃気流の瞬間純度を
モニターし、その純度が最小の許容レベルを満足する或
はこれを越えると直にこの流れを捕える。廃気流の純度
レベルがかかる最小の許容レベルより低い場合、ＰＳＡ
−空気分離作業からの廃気ガスのすべてに関して慣習的
に行なわれている通りに、廃気流をベントさせる。この
ため、廃気流の流れを向けるのに２つのコントロールバ
ルブを使用することができる。コントロールバルブは直
接互いに反対に作動し、一方のバルブは廃気流を捕える
のに用い、他方はこの流れをベントさせるのに用いる。
バルブの作動は廃気ガスの瞬間的純度の読みに基づく。
廃気ガスの所望の成分をバッチ様式で回収するので、所
望の冨化成分の連続流れを二元生成物流として末端使用
者に保つのに、サージタンクが用いられる。二元生成物
流を圧縮して所望の作業圧力にするのはサージタンクの
下流で行なわれる。
モニターし、その純度が最小の許容レベルを満足する或
はこれを越えると直にこの流れを捕える。廃気流の純度
レベルがかかる最小の許容レベルより低い場合、ＰＳＡ
−空気分離作業からの廃気ガスのすべてに関して慣習的
に行なわれている通りに、廃気流をベントさせる。この
ため、廃気流の流れを向けるのに２つのコントロールバ
ルブを使用することができる。コントロールバルブは直
接互いに反対に作動し、一方のバルブは廃気流を捕える
のに用い、他方はこの流れをベントさせるのに用いる。
バルブの作動は廃気ガスの瞬間的純度の読みに基づく。
廃気ガスの所望の成分をバッチ様式で回収するので、所
望の冨化成分の連続流れを二元生成物流として末端使用
者に保つのに、サージタンクが用いられる。二元生成物
流を圧縮して所望の作業圧力にするのはサージタンクの
下流で行なわれる。
【０００８】本明細書中以降、発明を添付図面により説
明する。図１のＰＳＡ−酸素系を参照すれば、供給空気
を管路１及び空気圧縮機２に通じてＰＳＡ床に所望の高
い吸着圧レベルにおいて通じる。所望の場合、バルブ４
を収容する管路３を設置して圧縮空気を系から転流させ
る。管路１を分けて２つの供給管路５及び６にして供給
空気を例示のＰＳＡ系における２つの床の各々に循環基
準で通じる。バルブ７を収容する管路５は吸着剤床８の
底部、或は供給端に通じ、他方、バルブ９を収容する管
路６は吸着剤床１０の底部、或は供給端に通じる。バル
ブ１２を収容する管路１１は吸着剤床８の上部、或は生
成物端から通じる。バルブ１４を収容する管路１３は吸
着剤床１０の上部、或は生成物端から通じる。管路１１
及び１３は一緒になってバルブ１６を収容する管路１５
を形成し、管路１５は貯蔵タンク１７に通じ、貯蔵タン
ク１７から管路１８を通って冨化酸素が高純度生成物流
として回収される。
明する。図１のＰＳＡ−酸素系を参照すれば、供給空気
を管路１及び空気圧縮機２に通じてＰＳＡ床に所望の高
い吸着圧レベルにおいて通じる。所望の場合、バルブ４
を収容する管路３を設置して圧縮空気を系から転流させ
る。管路１を分けて２つの供給管路５及び６にして供給
空気を例示のＰＳＡ系における２つの床の各々に循環基
準で通じる。バルブ７を収容する管路５は吸着剤床８の
底部、或は供給端に通じ、他方、バルブ９を収容する管
路６は吸着剤床１０の底部、或は供給端に通じる。バル
ブ１２を収容する管路１１は吸着剤床８の上部、或は生
成物端から通じる。バルブ１４を収容する管路１３は吸
着剤床１０の上部、或は生成物端から通じる。管路１１
及び１３は一緒になってバルブ１６を収容する管路１５
を形成し、管路１５は貯蔵タンク１７に通じ、貯蔵タン
ク１７から管路１８を通って冨化酸素が高純度生成物流
として回収される。
【０００９】吸着剤床の底部端において、管路１９及び
２０が管路５及び６からそれぞれ延在してバルブ２１及
び２２をそれぞれ収容する。管路１９及び２０は一緒に
なって管路２３を形成し、管路２３は管路２４に延在
し、管路２４は真空ポンプ２５、バルブ２６、貯蔵タン
ク２７及び生成物圧縮機２８を収容し、圧縮機２８から
冨化窒素生成物流が管路２９により回収される。バルブ
３１を収容する管路３０が管路２４の真空ポンプ２５と
バルブ２６との間から延在する。
２０が管路５及び６からそれぞれ延在してバルブ２１及
び２２をそれぞれ収容する。管路１９及び２０は一緒に
なって管路２３を形成し、管路２３は管路２４に延在
し、管路２４は真空ポンプ２５、バルブ２６、貯蔵タン
ク２７及び生成物圧縮機２８を収容し、圧縮機２８から
冨化窒素生成物流が管路２９により回収される。バルブ
３１を収容する管路３０が管路２４の真空ポンプ２５と
バルブ２６との間から延在する。
【００１０】吸着剤床から取り出される廃気ガスの純度
を、管路２４の真空ポンプ２５と管路３０が管路２４か
ら延在する点との間から採取する入力信号３３に応答す
る純度分析計３２によりモニターする。純度分析計３２
は、また貯蔵タンク２７内のガス純度も入力信号３４に
よりモニターするように適応させる。純度分析計３２
は、出力信号３５を制御系３６に送るように適応させ
る。制御系３６を用いて、出力信号３７及び３８により
バルブ３１及び２６をそれぞれ適当に作動させ、それで
管路２４のＰＳＡ廃気ガスを管路３０を通過させるか或
は管路２４より貯蔵タンク２７に通過させ続ける。制御
系３６は、また貯蔵タンク２７内に存在する冨化ガスの
量も入力信号３９によりモニターする。
を、管路２４の真空ポンプ２５と管路３０が管路２４か
ら延在する点との間から採取する入力信号３３に応答す
る純度分析計３２によりモニターする。純度分析計３２
は、また貯蔵タンク２７内のガス純度も入力信号３４に
よりモニターするように適応させる。純度分析計３２
は、出力信号３５を制御系３６に送るように適応させ
る。制御系３６を用いて、出力信号３７及び３８により
バルブ３１及び２６をそれぞれ適当に作動させ、それで
管路２４のＰＳＡ廃気ガスを管路３０を通過させるか或
は管路２４より貯蔵タンク２７に通過させ続ける。制御
系３６は、また貯蔵タンク２７内に存在する冨化ガスの
量も入力信号３９によりモニターする。
【００１１】図１のＰＳＡ系の運転では、圧縮された供
給空気が高い吸着圧で循環基準で床８及び１０を通過す
る。吸着剤床８及び１０は、酸素、或は酸素及びアルゴ
ンを床を通過させかつ貯蔵容器１７に通じかつ冨化酸素
生成物として使用するために管路１５で回収しながら、
窒素を選択吸着することができるゼオライト系モレキュ
ラーシーブのような平衡タイプの吸着材料を弱める。各
々の床において吸着／脱着ＰＳＡ加工シーケンスのこの
部分の間に脱着する際に、一層容易に吸着可能な窒素、
すなわちＰＳＡ−酸素運転における代表的な廃棄ガスが
降圧させて低い脱着圧にする床の下方の供給端から通じ
て排出管路２３に通じる。真空ポンプ２５を用いて圧力
を下げて脱着させる場合、窒素ガスがバルブ２１か或は
バルブ２２のいずれかを通って排出管路２３に流れ、そ
こから管路２４、真空ポンプ２５及び管路３０に流れて
系から排出される。
給空気が高い吸着圧で循環基準で床８及び１０を通過す
る。吸着剤床８及び１０は、酸素、或は酸素及びアルゴ
ンを床を通過させかつ貯蔵容器１７に通じかつ冨化酸素
生成物として使用するために管路１５で回収しながら、
窒素を選択吸着することができるゼオライト系モレキュ
ラーシーブのような平衡タイプの吸着材料を弱める。各
々の床において吸着／脱着ＰＳＡ加工シーケンスのこの
部分の間に脱着する際に、一層容易に吸着可能な窒素、
すなわちＰＳＡ−酸素運転における代表的な廃棄ガスが
降圧させて低い脱着圧にする床の下方の供給端から通じ
て排出管路２３に通じる。真空ポンプ２５を用いて圧力
を下げて脱着させる場合、窒素ガスがバルブ２１か或は
バルブ２２のいずれかを通って排出管路２３に流れ、そ
こから管路２４、真空ポンプ２５及び管路３０に流れて
系から排出される。
【００１２】発明の実施において、窒素廃気流は連続し
て管路３０に送られず、制御バルブ２６及び３１により
２つの別の流れに分けられる。バルブ３１及び管路３０
を通過する窒素ガスはプロセスのネット廃気流を表わ
す。バルブ２６を通る窒素の流れは廃気流から生成され
る冨化窒素ガスを構成する。降圧を受けるＰＳＡ床から
の廃気流の瞬間純度を純度分析計３２でモニターし、純
度分析計３２からの出力信号は制御系３６に送られて窒
素含有ガスがバルブ３１を収容する管路３０を通って廃
気に或は末端使用者にとって許容し得る最小純度に基づ
いて、バルブ２６を通って貯蔵タンク２７に通じるのを
制御する。瞬間純度が許容し得るレベルより低い場合、
流れをバルブ３１及び管路３０を通して大気に排出させ
ることによるように、系から「ネット」排気として排出
させるのに向ける。瞬間純度がこのレベルより高い場
合、流れをバルブ２６を通して貯蔵タンク２７に向け
る。このタンクは、発明の目的で必要とするタンクの容
積を最小にするために、定容積と対照して、袋（ブラダ
ー）タイプのものが好ましい。貯蔵タンクは、バルブ２
６を通る流れが不連続になるので、冨化窒素生成物の末
端使用者への一定流れを保つのに要する。ＰＳＡ床から
の廃気ガスは低い脱着圧であるので、回収された冨化窒
素生成物流を圧縮する必要があるのが典型的である。圧
縮機２８を使用して冨化窒素生成物末端使用者に所望の
圧力レベルで供給する。
て管路３０に送られず、制御バルブ２６及び３１により
２つの別の流れに分けられる。バルブ３１及び管路３０
を通過する窒素ガスはプロセスのネット廃気流を表わ
す。バルブ２６を通る窒素の流れは廃気流から生成され
る冨化窒素ガスを構成する。降圧を受けるＰＳＡ床から
の廃気流の瞬間純度を純度分析計３２でモニターし、純
度分析計３２からの出力信号は制御系３６に送られて窒
素含有ガスがバルブ３１を収容する管路３０を通って廃
気に或は末端使用者にとって許容し得る最小純度に基づ
いて、バルブ２６を通って貯蔵タンク２７に通じるのを
制御する。瞬間純度が許容し得るレベルより低い場合、
流れをバルブ３１及び管路３０を通して大気に排出させ
ることによるように、系から「ネット」排気として排出
させるのに向ける。瞬間純度がこのレベルより高い場
合、流れをバルブ２６を通して貯蔵タンク２７に向け
る。このタンクは、発明の目的で必要とするタンクの容
積を最小にするために、定容積と対照して、袋（ブラダ
ー）タイプのものが好ましい。貯蔵タンクは、バルブ２
６を通る流れが不連続になるので、冨化窒素生成物の末
端使用者への一定流れを保つのに要する。ＰＳＡ床から
の廃気ガスは低い脱着圧であるので、回収された冨化窒
素生成物流を圧縮する必要があるのが典型的である。圧
縮機２８を使用して冨化窒素生成物末端使用者に所望の
圧力レベルで供給する。
【００１３】制御系３６は、また入力信号３９により貯
蔵タンク２７における冨化ガスの量もモニターすること
に留意すべきである。貯蔵タンクがガスを更に入れるこ
とができなくなったときに、信号３９が純度入力信号３
３を無視してガスを、その純度に関係無く、バルブ３１
により廃棄にベントさせることになる。加工選択とし
て、制御系３６は、上記した通りに入力信号３３により
測定する瞬間純度に対照して、入力信号３４による貯蔵
タンク２７におけるガスの純度に基づくことができる。
タンクにおける純度レベルが許容レベルより高ければ、
使用者は、単にバルブ２６を開放したままにする時間増
分を増大することにより、廃棄ガスを更に回収する。同
様に、バルブ３１を一層長い時間閉止したままにして廃
棄としてベントさせるガスを少なくする。上述した通り
に、貯蔵タンク２７におけるガス容積が最大レベルに達
したならば、入力信号３９はこの純度信号を無視する。
蔵タンク２７における冨化ガスの量もモニターすること
に留意すべきである。貯蔵タンクがガスを更に入れるこ
とができなくなったときに、信号３９が純度入力信号３
３を無視してガスを、その純度に関係無く、バルブ３１
により廃棄にベントさせることになる。加工選択とし
て、制御系３６は、上記した通りに入力信号３３により
測定する瞬間純度に対照して、入力信号３４による貯蔵
タンク２７におけるガスの純度に基づくことができる。
タンクにおける純度レベルが許容レベルより高ければ、
使用者は、単にバルブ２６を開放したままにする時間増
分を増大することにより、廃棄ガスを更に回収する。同
様に、バルブ３１を一層長い時間閉止したままにして廃
棄としてベントさせるガスを少なくする。上述した通り
に、貯蔵タンク２７におけるガス容積が最大レベルに達
したならば、入力信号３９はこの純度信号を無視する。
【００１４】それ以上の加工制御選択として、一旦瞬間
純度プロフィルが分かったら、瞬間純度か或は貯蔵タン
クにおけるガスの純度のいずれかを連続してモニターし
ないで、系を冨化窒素生成物ガスを回収するように設定
させることができる。この場合、制御バルブを制御系３
６において、廃棄ガスを回収すべき必要とする時間増分
に基づいて、設定する。制御バルブはこれらの設定した
時間に基づいて作動し、それらの作動は次いでどちらの
純度の直接の関数にもならない。これらの設定した増分
を無視する唯一の信号は、貯蔵タンク２７がいっぱいに
なったことを示す信号３９である。
純度プロフィルが分かったら、瞬間純度か或は貯蔵タン
クにおけるガスの純度のいずれかを連続してモニターし
ないで、系を冨化窒素生成物ガスを回収するように設定
させることができる。この場合、制御バルブを制御系３
６において、廃棄ガスを回収すべき必要とする時間増分
に基づいて、設定する。制御バルブはこれらの設定した
時間に基づいて作動し、それらの作動は次いでどちらの
純度の直接の関数にもならない。これらの設定した増分
を無視する唯一の信号は、貯蔵タンク２７がいっぱいに
なったことを示す信号３９である。
【００１５】総括吸着／脱着／再加圧加工シーケンスに
おいて用いる特定の加工工程についてのような代表的な
廃気流プロフィルでは、特定のＰＳＡ系の廃棄純度を、
例えば廃気流中に存在する酸素％として時間に対してプ
ロットすることができる。これに関し、ＰＳＡ加工シー
ケンスは、ガスを一つの床の生成物端から放出させ、か
つ系における別の床、すなわち図１の２床実施態様にお
ける他の床の生成物端に通じさせ、それで２つの床を均
圧にさせる均圧工程を用いるのが普通であることに留意
すべきである。このような均圧工程の間、空気圧縮機２
もまた真空ポンプ２５も必要としない。従って、両方と
もこの期間中「無負荷」状態である。すなわち、空気圧
縮機２は管路１より空気を取り入れ、圧縮してわずかに
高い圧力にし、この空気をバルブ４により大気に排出さ
せる。同様に、真空ポンプ２５はバルブ４１及び管路４
２及び２４により空気を取り入れ、圧縮してわずかに高
い圧力にし、この空気をバルブ３１により大気に排出さ
せる。これより、サイクルの無負荷部分の間、すなわ
ち、床の一つを降圧させて均圧にする間、及び次にその
床を総括加工シーケンスの後の部分で再加圧して均圧に
する間、空気が、廃棄ガスと対照に、真空ポンプ２５を
通って流れる。このような無負荷工程の間に最も高い酸
素濃度が生じ、かかる場合、酸素濃度は空気特性（２１
％）に近いレベルに上昇する。一旦、特定の床の並流降
圧−均圧の後に、サイクルの再生部分が始まると、酸素
濃度は直ちに減少する。無負荷工程に関し、無負荷期間
が短くかつ加工ラインにおける混合作用により、酸素純
度は２１％に達しないことに留意すべきである。
おいて用いる特定の加工工程についてのような代表的な
廃気流プロフィルでは、特定のＰＳＡ系の廃棄純度を、
例えば廃気流中に存在する酸素％として時間に対してプ
ロットすることができる。これに関し、ＰＳＡ加工シー
ケンスは、ガスを一つの床の生成物端から放出させ、か
つ系における別の床、すなわち図１の２床実施態様にお
ける他の床の生成物端に通じさせ、それで２つの床を均
圧にさせる均圧工程を用いるのが普通であることに留意
すべきである。このような均圧工程の間、空気圧縮機２
もまた真空ポンプ２５も必要としない。従って、両方と
もこの期間中「無負荷」状態である。すなわち、空気圧
縮機２は管路１より空気を取り入れ、圧縮してわずかに
高い圧力にし、この空気をバルブ４により大気に排出さ
せる。同様に、真空ポンプ２５はバルブ４１及び管路４
２及び２４により空気を取り入れ、圧縮してわずかに高
い圧力にし、この空気をバルブ３１により大気に排出さ
せる。これより、サイクルの無負荷部分の間、すなわ
ち、床の一つを降圧させて均圧にする間、及び次にその
床を総括加工シーケンスの後の部分で再加圧して均圧に
する間、空気が、廃棄ガスと対照に、真空ポンプ２５を
通って流れる。このような無負荷工程の間に最も高い酸
素濃度が生じ、かかる場合、酸素濃度は空気特性（２１
％）に近いレベルに上昇する。一旦、特定の床の並流降
圧−均圧の後に、サイクルの再生部分が始まると、酸素
濃度は直ちに減少する。無負荷工程に関し、無負荷期間
が短くかつ加工ラインにおける混合作用により、酸素純
度は２１％に達しないことに留意すべきである。
【００１６】廃気流プロフィルは、使用する吸着材料、
使用する吸着剤床の数、使用する特定のＰＳＡ加工シー
ケンス、サイクル時間、等を含む使用する特定のＰＳＡ
系に応じて変わることを認めるものと思う。サイクルの
無負荷部分の外に、廃棄の酸素濃度は通常脱着工程の初
めの部分の間、高くなることに留意すべきである。回収
される廃棄流における最大許容酸素濃度が与えられる
と、冨化窒素生成物ガスを回収する最適期間は容易に決
めることができる。図１の２床系に基づく例示の例で
は、例えば最大許容純度を酸素８％とすれば、一床にお
いて約２７秒の再生工程の内の約１１秒の後に、廃棄流
の酸素濃度は８％又はそれ以下になるのが求められた。
このような例では、この状態が続き、無負荷工程、すな
わち床の間の均圧の開始まで、窒素生成物ガスが捕えら
れることになる。この点で、廃棄ガスは、慣用のＰＳＡ
作業の場合のように、ベントさせる。これに関し、ＰＳ
Ａ系から窒素冨化生成物として回収される廃棄ガスの平
均酸素純度が最大許容レベルより低くなることが自明で
あることは強調されるべきである。
使用する吸着剤床の数、使用する特定のＰＳＡ加工シー
ケンス、サイクル時間、等を含む使用する特定のＰＳＡ
系に応じて変わることを認めるものと思う。サイクルの
無負荷部分の外に、廃棄の酸素濃度は通常脱着工程の初
めの部分の間、高くなることに留意すべきである。回収
される廃棄流における最大許容酸素濃度が与えられる
と、冨化窒素生成物ガスを回収する最適期間は容易に決
めることができる。図１の２床系に基づく例示の例で
は、例えば最大許容純度を酸素８％とすれば、一床にお
いて約２７秒の再生工程の内の約１１秒の後に、廃棄流
の酸素濃度は８％又はそれ以下になるのが求められた。
このような例では、この状態が続き、無負荷工程、すな
わち床の間の均圧の開始まで、窒素生成物ガスが捕えら
れることになる。この点で、廃棄ガスは、慣用のＰＳＡ
作業の場合のように、ベントさせる。これに関し、ＰＳ
Ａ系から窒素冨化生成物として回収される廃棄ガスの平
均酸素純度が最大許容レベルより低くなることが自明で
あることは強調されるべきである。
【００１７】上記した通りに、高純度或は冨化窒素生成
物を回収するための最適時間増分は、上記したタイプの
任意の所定のＰＳＡ−酸素系についてのそのような廃気
流純度プロフィルグラフから求めることができる。最適
時間増分がＰＳＡ加工シーケンスの変化と共にかつサイ
クル工程時間の変化と共に変化するのはもちろんであ
る。通常、時間増分がすべて等しいパーセンテイジ変化
するならば、廃棄ガスを冨化窒素生成物として回収する
期間が同じパーセンテイジ変化するものと予想される。
すべての場合において、精確な時間増分は廃棄ガス純度
を上記した通りに瞬間的にモニターすることによって求
められる。
物を回収するための最適時間増分は、上記したタイプの
任意の所定のＰＳＡ−酸素系についてのそのような廃気
流純度プロフィルグラフから求めることができる。最適
時間増分がＰＳＡ加工シーケンスの変化と共にかつサイ
クル工程時間の変化と共に変化するのはもちろんであ
る。通常、時間増分がすべて等しいパーセンテイジ変化
するならば、廃棄ガスを冨化窒素生成物として回収する
期間が同じパーセンテイジ変化するものと予想される。
すべての場合において、精確な時間増分は廃棄ガス純度
を上記した通りに瞬間的にモニターすることによって求
められる。
【００１８】同じ最大許容酸素濃度について、窒素生成
物ガスを回収するための時間増分は、任意の所定のＰＳ
Ａ−酸素系の特定の特徴に応じて長く或は短くすること
ができる。その上、時間増分は、あるＰＳＡ系及びプロ
セスと別のＰＳＡ系及びプロセスとのＰＳＡ加工シーケ
ンスの相違点で生じ得る。最適な回収期間は、特定のＰ
ＳＡ系において用いられる特定の吸着剤、サイクルシー
ケンス及び工程時間増分の関数になる。
物ガスを回収するための時間増分は、任意の所定のＰＳ
Ａ−酸素系の特定の特徴に応じて長く或は短くすること
ができる。その上、時間増分は、あるＰＳＡ系及びプロ
セスと別のＰＳＡ系及びプロセスとのＰＳＡ加工シーケ
ンスの相違点で生じ得る。最適な回収期間は、特定のＰ
ＳＡ系において用いられる特定の吸着剤、サイクルシー
ケンス及び工程時間増分の関数になる。
【００１９】吸着、再生及び再加圧サイクルを用いた図
１の実施態様に基づく特定の具体例では、ＰＳＡ床から
の廃棄ガスの平均酸素純度は８〜１１％の範囲になるの
が典型的である。廃気流の瞬間純度は廃気ガス流を生じ
る間変わることを認識することによりかつ廃気ガス流の
特定の部分だけを回収することにより、純度の一層高い
窒素流、すなわち酸素濃度の一層低い窒素流を得ること
ができる。例えば、上記の例では、得られる窒素生成物
の平均純度は高める、すなわち酸素を８％又はそれ以下
で含有するＰＳＡ廃棄ガスのその部分だけを回収して、
平均酸素濃度を約７．５％に低下させることにより高め
ることができる。
１の実施態様に基づく特定の具体例では、ＰＳＡ床から
の廃棄ガスの平均酸素純度は８〜１１％の範囲になるの
が典型的である。廃気流の瞬間純度は廃気ガス流を生じ
る間変わることを認識することによりかつ廃気ガス流の
特定の部分だけを回収することにより、純度の一層高い
窒素流、すなわち酸素濃度の一層低い窒素流を得ること
ができる。例えば、上記の例では、得られる窒素生成物
の平均純度は高める、すなわち酸素を８％又はそれ以下
で含有するＰＳＡ廃棄ガスのその部分だけを回収して、
平均酸素濃度を約７．５％に低下させることにより高め
ることができる。
【００２０】発明を実施するために適応させた２床ＰＳ
Ａ窒素系を図２に示す。管路５０における供給空気がバ
ルブ５０及び管路５２を通って空気圧縮機５３に通じ
る。それからの圧縮された空気を管路５４によりバルブ
５６を収容する管路５５に通じてＰＳＡ床５７の中に通
じる。該床は、図１の実施態様の場合のように、窒素を
供給空気の一層容易に吸着可能な成分として選択吸着す
ることができ、同時に酸素（すなわち、酸素及びアルゴ
ン）を供給空気のそれ程容易に吸着し得ない成分として
通過させる吸着材料を収容する。これより、冨化酸素流
が床５７からバルブ５９を収容する管路５８を通って貯
蔵容器９５に通じる。貯蔵容器９５の圧力が所定のレベ
ルに達したら、管路６１における制御バルブ６０が開い
てガスを廃棄に、例えば大気にベントさせる。
Ａ窒素系を図２に示す。管路５０における供給空気がバ
ルブ５０及び管路５２を通って空気圧縮機５３に通じ
る。それからの圧縮された空気を管路５４によりバルブ
５６を収容する管路５５に通じてＰＳＡ床５７の中に通
じる。該床は、図１の実施態様の場合のように、窒素を
供給空気の一層容易に吸着可能な成分として選択吸着す
ることができ、同時に酸素（すなわち、酸素及びアルゴ
ン）を供給空気のそれ程容易に吸着し得ない成分として
通過させる吸着材料を収容する。これより、冨化酸素流
が床５７からバルブ５９を収容する管路５８を通って貯
蔵容器９５に通じる。貯蔵容器９５の圧力が所定のレベ
ルに達したら、管路６１における制御バルブ６０が開い
てガスを廃棄に、例えば大気にベントさせる。
【００２１】このような高い吸着圧での供給−吸着工程
に続いて、床５７を高純度窒素を使用して床の供給端か
らコパージする。この目的で、窒素が貯蔵タンク６１か
ら管路６２及び６３、バルブ６４及び管路５２を通って
圧縮機５３に流れ、それから窒素ガスがバルブ５６を通
って容器５７に入る。それにより、冨化酸素が床から置
換されて床の反対端から出続け、貯蔵容器９５に入るか
或は管路６１及びバルブ６０を通ってベントする。床５
７におけるこのような吸着及びコパージ工程の間、他の
床、すなわち床６５は総括ＰＳＡサイクルの再生部分を
受ける。すなわち、冨化窒素が床６５から管路６６及び
バルブ６７を経て抜き出されかつ管路６８を通って真空
ポンプ６９に通される。このポンプから、窒素が管路７
０を通って貯蔵容器６１に通じるか或は管路７１を通っ
て圧縮機７２に進み、そこで窒素は圧縮されて管路７３
により末端使用者に送られる。再生の完了の近くで、床
５７で生成された冨化酸素を少量管路７４及びバルブ７
５を経て床６５にパージガスとして通じて床６５の再生
を増進させる。
に続いて、床５７を高純度窒素を使用して床の供給端か
らコパージする。この目的で、窒素が貯蔵タンク６１か
ら管路６２及び６３、バルブ６４及び管路５２を通って
圧縮機５３に流れ、それから窒素ガスがバルブ５６を通
って容器５７に入る。それにより、冨化酸素が床から置
換されて床の反対端から出続け、貯蔵容器９５に入るか
或は管路６１及びバルブ６０を通ってベントする。床５
７におけるこのような吸着及びコパージ工程の間、他の
床、すなわち床６５は総括ＰＳＡサイクルの再生部分を
受ける。すなわち、冨化窒素が床６５から管路６６及び
バルブ６７を経て抜き出されかつ管路６８を通って真空
ポンプ６９に通される。このポンプから、窒素が管路７
０を通って貯蔵容器６１に通じるか或は管路７１を通っ
て圧縮機７２に進み、そこで窒素は圧縮されて管路７３
により末端使用者に送られる。再生の完了の近くで、床
５７で生成された冨化酸素を少量管路７４及びバルブ７
５を経て床６５にパージガスとして通じて床６５の再生
を増進させる。
【００２２】コパージ工程に続いて、床５７は向流降圧
或はブローダウン工程を受ける。ガスは床を管路７６及
びバルブ７７を経て出、かつ管路７８及びバルブ７９を
通過して管路６２により貯蔵タンク６１に通じる。この
時間中、小部分のガスを真空ポンプ６９に通してポンプ
を行き止まりにさせる（デッドエンディング）のを防
ぐ。同時に、床６５は冨化酸素による再加圧工程を受け
る。この目的で、ガスが貯蔵容器９５から管路７４及び
バルブ７５を経て床の頂部に流れる。加えて、圧縮機５
３を無負荷にする。空気がバルブ５１及び管路５２を経
て圧縮機に入る。圧縮が行なわれてわずかに高い圧力に
なり、このようにして圧縮された空気が管路９６及びバ
ルブ９７を経てベントされる。
或はブローダウン工程を受ける。ガスは床を管路７６及
びバルブ７７を経て出、かつ管路７８及びバルブ７９を
通過して管路６２により貯蔵タンク６１に通じる。この
時間中、小部分のガスを真空ポンプ６９に通してポンプ
を行き止まりにさせる（デッドエンディング）のを防
ぐ。同時に、床６５は冨化酸素による再加圧工程を受け
る。この目的で、ガスが貯蔵容器９５から管路７４及び
バルブ７５を経て床の頂部に流れる。加えて、圧縮機５
３を無負荷にする。空気がバルブ５１及び管路５２を経
て圧縮機に入る。圧縮が行なわれてわずかに高い圧力に
なり、このようにして圧縮された空気が管路９６及びバ
ルブ９７を経てベントされる。
【００２３】一旦、この工程インターバルを終えると、
加工サイクルシーケンスの半分が完了する。床５７は次
いで排気及び裏込め（バックフィル）シーケンスを開始
し、床６５はＰＳＡ−窒素作業において用いる特定の加
工シーケンスの吸着、コパージ及びブローダウン部分を
受ける。この特定のサイクリックシーケンスは連続した
高純度窒素流を高い圧力で生産するのを可能にさせる。
そうしている間に、従来の実施では、酸素ガスをベント
させる。しかし、発明の実施に従えば、酸素流を分別し
て酸素を最も高い濃度で含有する部分を捕え、それでＰ
ＳＡ−酸素系に関して上記したのと同様にして高純度冨
化酸素流を生産する。
加工サイクルシーケンスの半分が完了する。床５７は次
いで排気及び裏込め（バックフィル）シーケンスを開始
し、床６５はＰＳＡ−窒素作業において用いる特定の加
工シーケンスの吸着、コパージ及びブローダウン部分を
受ける。この特定のサイクリックシーケンスは連続した
高純度窒素流を高い圧力で生産するのを可能にさせる。
そうしている間に、従来の実施では、酸素ガスをベント
させる。しかし、発明の実施に従えば、酸素流を分別し
て酸素を最も高い濃度で含有する部分を捕え、それでＰ
ＳＡ−酸素系に関して上記したのと同様にして高純度冨
化酸素流を生産する。
【００２４】図２のＰＳＡ−窒素系では、バルブ８０が
酸素含有廃気流の一部を末端使用者に向けさせ、他方、
バルブ８１がネット廃棄ガスをベントさせる。純度分析
計８２が入力信号８４により管路８３における廃気流の
瞬間純度をモニターする。最大許容窒素濃度を有する回
収された高純度酸素流をバルブ８０及び管路８５を経て
貯蔵タンク８６に通じ、そこから高純度酸素の連続した
流れを圧縮機８７に通じ、管路８８を経て末端使用者に
供給する。制御系８９は貯蔵タンク９５及び８６の酸素
レベルをそれぞれ入力信号９０及び９１によりモニター
し、かつ瞬間廃棄純度を純度分析計８２からの入力信号
９２によりモニターし、並びに出力信号９３及び９４を
バルブに送ることによってバルブ８０及び８１の作動を
制御する。
酸素含有廃気流の一部を末端使用者に向けさせ、他方、
バルブ８１がネット廃棄ガスをベントさせる。純度分析
計８２が入力信号８４により管路８３における廃気流の
瞬間純度をモニターする。最大許容窒素濃度を有する回
収された高純度酸素流をバルブ８０及び管路８５を経て
貯蔵タンク８６に通じ、そこから高純度酸素の連続した
流れを圧縮機８７に通じ、管路８８を経て末端使用者に
供給する。制御系８９は貯蔵タンク９５及び８６の酸素
レベルをそれぞれ入力信号９０及び９１によりモニター
し、かつ瞬間廃棄純度を純度分析計８２からの入力信号
９２によりモニターし、並びに出力信号９３及び９４を
バルブに送ることによってバルブ８０及び８１の作動を
制御する。
【００２５】廃棄ガスの酸素濃度が最小レベルより高
い、すなわち窒素濃度が最大許容量を越えない場合、制
御系８９はバルブ８１を閉止しかつバルブ８０を開放す
る。冨化酸素ガスが貯蔵タンク８６に流れる。図１の実
施態様の場合のように、この貯蔵タンクは固定容積タン
クよりもむしろ可変容積ブラダーにするのが好ましい。
圧縮機８７は貯蔵タンク８６から一定量のガスを連続し
て抜き出し、それを圧縮して要求される使用圧にし、こ
のガスを管路８８を経て末端使用者に供給する。純度分
析計８２が、酸素純度が最小許容レベルより低く下がっ
たことを検知する場合、制御系８９はバルブ８０を閉止
しかつバルブ８１を開放し、それでガスを管路８３より
系のネット廃棄として排出させる。
い、すなわち窒素濃度が最大許容量を越えない場合、制
御系８９はバルブ８１を閉止しかつバルブ８０を開放す
る。冨化酸素ガスが貯蔵タンク８６に流れる。図１の実
施態様の場合のように、この貯蔵タンクは固定容積タン
クよりもむしろ可変容積ブラダーにするのが好ましい。
圧縮機８７は貯蔵タンク８６から一定量のガスを連続し
て抜き出し、それを圧縮して要求される使用圧にし、こ
のガスを管路８８を経て末端使用者に供給する。純度分
析計８２が、酸素純度が最小許容レベルより低く下がっ
たことを検知する場合、制御系８９はバルブ８０を閉止
しかつバルブ８１を開放し、それでガスを管路８３より
系のネット廃棄として排出させる。
【００２６】図１の実施態様の場合のように、可変容積
タンク８６が最大容積に達する、或は固定容積貯蔵タン
クが最大酸素貯蔵に達すると直ぐに、ＰＳＡ廃棄の一部
或は全部が、たとえ酸素純度が最小許容酸素レベルより
高いとしても、捕えられない。この場合、制御系８９へ
の入力信号９１は純度分析計８２への純度信号８４を無
視しかつバルブ８０を閉止して高純度酸素を更に貯蔵タ
ンク８６に通じさせないようにする。この点で、バルブ
８１が開放してＰＳＡ廃棄を系からベントさせる。廃棄
ガスがバルブ８１も或はバルブ８０も流れていない時間
間隔があることに留意すべきである。これは、貯蔵タン
ク９５が、バルブ６０が貯蔵タンク９５から制御系８９
への信号９０に応答して開放する圧力整定値より低くな
ると直ぐに、生じる。
タンク８６が最大容積に達する、或は固定容積貯蔵タン
クが最大酸素貯蔵に達すると直ぐに、ＰＳＡ廃棄の一部
或は全部が、たとえ酸素純度が最小許容酸素レベルより
高いとしても、捕えられない。この場合、制御系８９へ
の入力信号９１は純度分析計８２への純度信号８４を無
視しかつバルブ８０を閉止して高純度酸素を更に貯蔵タ
ンク８６に通じさせないようにする。この点で、バルブ
８１が開放してＰＳＡ廃棄を系からベントさせる。廃棄
ガスがバルブ８１も或はバルブ８０も流れていない時間
間隔があることに留意すべきである。これは、貯蔵タン
ク９５が、バルブ６０が貯蔵タンク９５から制御系８９
への信号９０に応答して開放する圧力整定値より低くな
ると直ぐに、生じる。
【００２７】図１の実施態様によって例示するＰＳＡ−
酸素系の場合のように、制御系は、ＰＳＡ床からのガス
の瞬間純度と対照に或はこれに加えて、貯蔵タンク８６
におけるガスの純度をモニターすることができる。タン
ク純度が最小許容酸素純度より高ければ、バルブ８０が
開放する時間の量を増大し、バルブ８１が開放する時間
を短くすることにより、廃棄ガスを一層多く回収する。
純度信号は信号９１によって無視され得る。その上、Ｐ
ＳＡ−酸素系の場合のように、制御系は、所定のＰＳＡ
−窒素系についての純度プロフィル及び系における加工
シーケンスに応じて設定した時間増分をセットすること
ができる。
酸素系の場合のように、制御系は、ＰＳＡ床からのガス
の瞬間純度と対照に或はこれに加えて、貯蔵タンク８６
におけるガスの純度をモニターすることができる。タン
ク純度が最小許容酸素純度より高ければ、バルブ８０が
開放する時間の量を増大し、バルブ８１が開放する時間
を短くすることにより、廃棄ガスを一層多く回収する。
純度信号は信号９１によって無視され得る。その上、Ｐ
ＳＡ−酸素系の場合のように、制御系は、所定のＰＳＡ
−窒素系についての純度プロフィル及び系における加工
シーケンスに応じて設定した時間増分をセットすること
ができる。
【００２８】図２の例示のＰＳＡ−窒素系では、冨化酸
素ガス生産が供給空気工程の終りに開始して全窒素コパ
ージ工程中続く。この系についての純度プロフィルグラ
フは、酸素濃度が空気特性（２１％）から８５％を越え
る酸素に上昇し、次いで２１％に戻ることを示す。最も
高い酸素濃度はコパージ工程の間に生成される。酸素濃
度において観測される鋭い変動は、発明の実施において
高純度酸素流を回収することを可能にさせる。一旦、最
小酸素濃度を決めると、ネット廃棄から高純度酸素流を
回収するための最適な時間を決めることができる。例え
ば、酸素８２％のカットオフを望むならば、例示の例に
おいて廃気流を高純度酸素としてコパージ工程の間のお
よそ１５秒間回収することができる。当業者ならば、高
純度酸素を回収する臨界時間を、プロセスの間、瞬間廃
棄純度か或は貯蔵容器８６の純度のいずれかを適当にモ
ニターすることによって容易に確かめ得ることを認める
ものと思う。
素ガス生産が供給空気工程の終りに開始して全窒素コパ
ージ工程中続く。この系についての純度プロフィルグラ
フは、酸素濃度が空気特性（２１％）から８５％を越え
る酸素に上昇し、次いで２１％に戻ることを示す。最も
高い酸素濃度はコパージ工程の間に生成される。酸素濃
度において観測される鋭い変動は、発明の実施において
高純度酸素流を回収することを可能にさせる。一旦、最
小酸素濃度を決めると、ネット廃棄から高純度酸素流を
回収するための最適な時間を決めることができる。例え
ば、酸素８２％のカットオフを望むならば、例示の例に
おいて廃気流を高純度酸素としてコパージ工程の間のお
よそ１５秒間回収することができる。当業者ならば、高
純度酸素を回収する臨界時間を、プロセスの間、瞬間廃
棄純度か或は貯蔵容器８６の純度のいずれかを適当にモ
ニターすることによって容易に確かめ得ることを認める
ものと思う。
【００２９】廃棄ガスを回収するための最適な時間が、
採用する特定のＰＳＡ−窒素系及びそこで実施する加工
シーケンスに応じて変わるのはもちろんである。同じ最
小許容酸素濃度について、所望のガスを回収するための
時間増分は、このような条件に応じて長く或は短くする
ことができ、かつ高純度酸素を回収する点は加工シーケ
ンスにおける異なる点で生じ得る。最適回収期間は、再
び使用する特定の吸着剤、ＰＳＡサイクルシーケンス及
び工程時間増分の関数になる。発明の利点は、ＰＳＡプ
ロセスの平均廃棄純度を図２のＰＳＡ−窒素系の例示の
実施態様において捕えられる高純度酸素生成物の廃棄純
度に比較して考えることによって認めることができる。
例示の例では、廃気流の平均酸素純度は６０％より低か
った。発明の実施において制御バルブを適当に順序付け
る（シーケンスする）ことによって、酸素純度８０％又
はそれ以上を有する冨化酸素流を容易に回収することが
できる。
採用する特定のＰＳＡ−窒素系及びそこで実施する加工
シーケンスに応じて変わるのはもちろんである。同じ最
小許容酸素濃度について、所望のガスを回収するための
時間増分は、このような条件に応じて長く或は短くする
ことができ、かつ高純度酸素を回収する点は加工シーケ
ンスにおける異なる点で生じ得る。最適回収期間は、再
び使用する特定の吸着剤、ＰＳＡサイクルシーケンス及
び工程時間増分の関数になる。発明の利点は、ＰＳＡプ
ロセスの平均廃棄純度を図２のＰＳＡ−窒素系の例示の
実施態様において捕えられる高純度酸素生成物の廃棄純
度に比較して考えることによって認めることができる。
例示の例では、廃気流の平均酸素純度は６０％より低か
った。発明の実施において制御バルブを適当に順序付け
る（シーケンスする）ことによって、酸素純度８０％又
はそれ以上を有する冨化酸素流を容易に回収することが
できる。
【００３０】種々の変更及び変更態様を、発明の細部に
おいて特許請求の範囲に記載する発明の範囲から逸脱し
ないでなし得ることは理解されるものと思う。すなわ
ち、供給空気から窒素か或は酸素のいずれかを選択吸着
することができる任意の市販されている吸着剤を用いる
ことができる。これより、ゼオライト系モレキュラーシ
ーブ物質、例えば１３Ｘ、５Ａ、１０Ｘ、モルデナイト
のような平衡タイプの吸着剤を用いることができ、これ
らは窒素を供給空気の一層容易に吸着可能な成分として
選択吸着する。供給空気から酸素を選択吸着することが
できるカーボンモレキュラーシーブのような速度選択性
吸着材料もまた用いることができる。また、採用する特
定のＰＳＡ加工シーケンスを当分野において一般に知ら
れている通りに変え得ることも認められるものと思う。
通常の吸着／脱着／再加圧シーケンスはＰＳＡ作業に関
係するが、ＰＳＡ分野において知られている通りに、種
々の他の加工工程もまた加工シーケンスの一部として採
用することができる。
おいて特許請求の範囲に記載する発明の範囲から逸脱し
ないでなし得ることは理解されるものと思う。すなわ
ち、供給空気から窒素か或は酸素のいずれかを選択吸着
することができる任意の市販されている吸着剤を用いる
ことができる。これより、ゼオライト系モレキュラーシ
ーブ物質、例えば１３Ｘ、５Ａ、１０Ｘ、モルデナイト
のような平衡タイプの吸着剤を用いることができ、これ
らは窒素を供給空気の一層容易に吸着可能な成分として
選択吸着する。供給空気から酸素を選択吸着することが
できるカーボンモレキュラーシーブのような速度選択性
吸着材料もまた用いることができる。また、採用する特
定のＰＳＡ加工シーケンスを当分野において一般に知ら
れている通りに変え得ることも認められるものと思う。
通常の吸着／脱着／再加圧シーケンスはＰＳＡ作業に関
係するが、ＰＳＡ分野において知られている通りに、種
々の他の加工工程もまた加工シーケンスの一部として採
用することができる。
【００３１】すなわち、ＰＳＡ−酸素シーケンスは下記
のようなシーケンスを含むことができる：（１）高い吸
着圧で吸着する；（２）ガスを床の非供給端から放出す
ることにより並流降圧し、該ガスを用いてパージガスを
別の床に供する；（３）並流降圧−均圧；（４）ガスを
床の供給端から放出することにより向流降圧し、床を降
圧して低い脱着圧にし、減圧条件下で降圧して減圧にす
ることを含み；（５）低い脱着圧でパージする；（６）
均圧により部分再加圧する；（７）供給空気で更に再加
圧して高い吸着圧にする。特定のＰＳＡ−窒素シーケン
スはＷｅｒｎｅｒ等の特許、すなわち米国特許４，５９
９，０９４号のものであり、下記を含む：（１）別の床
からの連産品流出ガスを床の排出端に導入して圧力を中
間レベルに上げ；（２）供給空気で更に再加圧して高い
吸着圧にし；（３）一層容易に吸着可能な窒素を高い吸
着圧の床の供給端に並流パージとして通じ；（４）一層
容易に吸着可能な窒素を床の供給端から排出することに
よって床を並流降圧して中間圧力にし；（５）床を更に
並流降圧して減圧脱着圧にし；（６）床の排出端に導入
するそれほど容易に吸着し得ない酸素で床を並流パージ
して一層容易に吸着可能な窒素を更に床の供給端から排
出し；（７）工程（２）の間に更に供給空気を床に通じ
て工程（１）〜（６）を循環基準で繰り返す。
のようなシーケンスを含むことができる：（１）高い吸
着圧で吸着する；（２）ガスを床の非供給端から放出す
ることにより並流降圧し、該ガスを用いてパージガスを
別の床に供する；（３）並流降圧−均圧；（４）ガスを
床の供給端から放出することにより向流降圧し、床を降
圧して低い脱着圧にし、減圧条件下で降圧して減圧にす
ることを含み；（５）低い脱着圧でパージする；（６）
均圧により部分再加圧する；（７）供給空気で更に再加
圧して高い吸着圧にする。特定のＰＳＡ−窒素シーケン
スはＷｅｒｎｅｒ等の特許、すなわち米国特許４，５９
９，０９４号のものであり、下記を含む：（１）別の床
からの連産品流出ガスを床の排出端に導入して圧力を中
間レベルに上げ；（２）供給空気で更に再加圧して高い
吸着圧にし；（３）一層容易に吸着可能な窒素を高い吸
着圧の床の供給端に並流パージとして通じ；（４）一層
容易に吸着可能な窒素を床の供給端から排出することに
よって床を並流降圧して中間圧力にし；（５）床を更に
並流降圧して減圧脱着圧にし；（６）床の排出端に導入
するそれほど容易に吸着し得ない酸素で床を並流パージ
して一層容易に吸着可能な窒素を更に床の供給端から排
出し；（７）工程（２）の間に更に供給空気を床に通じ
て工程（１）〜（６）を循環基準で繰り返す。
【００３２】発明を、吸着剤床を少なくとも１つ有する
吸着系で、好ましくは吸着剤床を２〜４、一層好ましく
は吸着剤床を２或は３有する吸着系で実施することがで
きることは理解されるものと思う。発明は、実際の商業
運転におけるＰＳＡ−空気分離作業の利点を高めること
が分かるものと思う。発明は、二元生成物回収を可能に
することにより、高純度酸素及び窒素を有利に用いる用
途においてＰＳＡ−空気分離方法及び系を採用すること
の技術的かつ経済的実施可能性を有意に助長する。
吸着系で、好ましくは吸着剤床を２〜４、一層好ましく
は吸着剤床を２或は３有する吸着系で実施することがで
きることは理解されるものと思う。発明は、実際の商業
運転におけるＰＳＡ−空気分離作業の利点を高めること
が分かるものと思う。発明は、二元生成物回収を可能に
することにより、高純度酸素及び窒素を有利に用いる用
途においてＰＳＡ−空気分離方法及び系を採用すること
の技術的かつ経済的実施可能性を有意に助長する。
【図１】ＰＳＡ廃棄ガスから冨化窒素生成物を回収する
ＰＳＡ−酸素系のプロセスフローダイヤグラムである。
ＰＳＡ−酸素系のプロセスフローダイヤグラムである。
【図２】ＰＳＡ廃棄ガスから冨化酸素生成物を回収する
ＰＳＡ−窒素系のプロセスフローダイヤグラムである。
ＰＳＡ−窒素系のプロセスフローダイヤグラムである。
８ 吸着剤床 １０ 吸着剤床 １７ 貯蔵タンク ２５ 真空ポンプ ２７ 貯蔵タンク ３２ 純度分析計 ３６ 制御系 ５７ 床 ６１ 貯蔵タンク ６５ 床 ８２ 純度分析計 ８６ 貯蔵タンク ８９ 制御系 ９５ 貯蔵タンク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デイル・アーノルド・ラグリー アメリカ合衆国ニューヨーク州ウィリアム ズビル、ホールマーク・コート６
Claims (37)
- 【請求項１】 酸素か或は窒素のいずれかを供給空気の
一層容易に吸着可能な成分として選択吸着することがで
きる吸着材料を収容する少なくとも１つの吸着剤床を有
する吸着系で、各々の床で吸着／脱着／再加圧シーケン
スを循環基重で含み、所望の生成物を系から回収しかつ
廃気流を系から排出させる、酸素或は窒素のいずれかの
生成物を回収する圧力スイング吸着方法において、
（ａ）廃気流の一部を残りのネット廃気部分から分離
し、該分離された部分は非生成物成分を廃気流中の該成
分の平均純度レベルより高い純度で有し、該純度レベル
は少なくとも該非生成物成分について望まれる最小の許
容レベルに等しく；（ｂ）非生成物成分の該回収される
部分を系から高純度第二生成物として通じ；（ｃ）ネッ
ト廃気部分を系から排出させ、それで高純度酸素及び窒
素流を共に回収することを特徴とする方法。 - 【請求項２】 一層容易に吸着可能な成分が窒素を含
み、それ程容易に吸着し得ない成分が酸素を含む請求項
１の方法。 - 【請求項３】 酸素が所望の生成物であり、高純度窒素
が第二生成物を構成する請求項２の方法。 - 【請求項４】 窒素が所望の生成物であり、高純度酸素
が第二生成物を構成する請求項２の方法。 - 【請求項５】 廃気流の瞬間純度をモニターし、廃気流
を、その純度が最小許容レベルを満足する或はそれを越
えると直にネット廃気と分離する請求項１の方法。 - 【請求項６】 酸素が所望の生成物である請求項５の方
法。 - 【請求項７】 前記吸着材料が窒素を供給空気の一層容
易に吸着可能な成分として選択吸着することができるゼ
オライト系モレキュラーシーブ物質を含む請求項６の方
法。 - 【請求項８】 窒素が所望の生成物である請求項５の方
法。 - 【請求項９】 前記吸着材料が窒素を供給空気の一層容
易に吸着可能な成分として選択吸着することができるゼ
オライト系モレキュラーシーブ物質を含む請求項８の方
法。 - 【請求項１０】 廃気流の分離された部分が貯蔵タンク
に通じ、貯蔵タンク中の非生成物成分の分離された部分
の純度をモニターし、廃気流の分離された部分が、非生
成物成分の分離された部分の純度が最小許容レベルを満
足する或はこれを越える期間貯蔵タンクに通じる請求項
１の方法。 - 【請求項１１】 前記一層容易に吸着可能な成分が窒素
を含み、それ程容易に吸着し得ない成分が酸素を含む請
求項１０の方法。 - 【請求項１２】 酸素が所望の生成物であり、高純度窒
素が第二生成物を構成する請求項１１の方法。 - 【請求項１３】 窒素が所望の生成物であり、高純度酸
素が第二生成物を構成する請求項１１の方法。 - 【請求項１４】 廃気流の一部をネット廃気から分離す
る時間増分を、廃気流の該分離された部分が最小許容レ
ベルを満足する或はこれを越える純度を有するように設
定する請求項１の方法。 - 【請求項１５】 前記吸着材料が窒素を供給空気の一層
容易に吸着可能な成分として選択吸着することができる
ゼオライト系モレキュラーシーブ物質を含む請求項１４
の方法。 - 【請求項１６】 酸素が所望の生成物である請求項１５
の方法。 - 【請求項１７】 窒素が所望の生成物である請求項１５
の方法。 - 【請求項１８】 廃気流の分離された部分を貯蔵タンク
に通じ、貯蔵タンクに通じる廃気流の該分離された部分
の量をモニターし、貯蔵タンクが廃気流の該分離された
部分で一杯になった際に、それ以上の量の廃気流を排出
に向ける請求項１の方法。 - 【請求項１９】 酸素か或は窒素のいずれかを供給空気
の一層容易に吸着可能な成分として選択吸着することが
できる吸着材料を収容する少なくとも１つの吸着剤床を
有する吸着系で酸素か或は窒素のいずれかの生成物を回
収し、吸着、脱着及び再加圧を含む加工シーケンスを作
動させるために適応され、所望の生成物を系から回収し
かつ廃気流を系から排出させる圧力スイング吸着系にお
いて、（ａ）廃気流の一部を残りのネット廃気部分から
分離し、該分離された部分は非生成物成分を廃気流中の
該成分の平均純度レベルより高い純度で有し、該純度レ
ベルは少なくとも該非生成物成分について確定した最小
許容レベルに等しくするための制御手段；（ｂ）非生成
物成分の該回収された部分を系から高純度第二生成物と
して通じるための導管手段；及び（ｃ）ネット廃気部分
を系から排出させるための導管手段を含み、それで高純
度酸素及び窒素流を共に回収することを特徴とする系。 - 【請求項２０】 前記吸着材料が窒素を供給空気の一層
容易に吸着可能な成分として選択吸着することができる
請求項１９の系。 - 【請求項２１】 廃気流の瞬間純度をモニターするため
の分析計手段、及び廃気流の前記一部を、その純度が最
小許容レベルを満足する或はそれを越えると直にネット
廃気流と分離するための制御手段を含む請求項１９の
系。 - 【請求項２２】 前記所望の生成物が酸素を含む請求項
２１の系。 - 【請求項２３】 前記所望の生成物が窒素を含む請求項
２１の系。 - 【請求項２４】 前記吸着材料が窒素を供給空気の一層
容易に吸着可能な成分として選択吸着することができる
ゼオライト系モレキュラーシーブ物質を含む請求項２１
の系。 - 【請求項２５】 （１）廃気流の前記分離された部分の
ための貯蔵タンク、（２）分離された部分を貯蔵タンク
に通じるための導管手段、（３）貯蔵タンク中の非生成
物成分の分離された部分の純度をモニターするための分
析計手段、及び（４）廃気流の分離された部分を、非生
成物成分の分離された部分の純度が最小許容レベルを満
足する或はこれを越える期間貯蔵タンクに通じるための
制御手段を含む請求項１９の系。 - 【請求項２６】 前記供給空気の一層容易に吸着可能な
成分が窒素を含む請求項２５の系。 - 【請求項２７】 所望の生成物が酸素である請求項２６
の系。 - 【請求項２８】 所望の生成物が窒素である請求項２６
の系。 - 【請求項２９】 廃気流の一部をネット廃気から分離す
る時間増分を、廃気流の該分離された部分が最小許容レ
ベルを満足する或はこれを越える純度を有するように設
定するるための制御手段を含む請求項１９の系。 - 【請求項３０】 前記吸着材料が窒素を供給空気の一層
容易に吸着可能な成分として選択吸着することができる
ゼオライト系モレキュラーシーブ物質を含む請求項２９
の系。 - 【請求項３１】 （１）廃気流の分離された部分を貯蔵
タンクに通じるための導管手段、（２）貯蔵タンクに通
じる廃気流の該分離された部分の量を求めるためのモニ
ター手段、及び（３）貯蔵タンクが廃気流の該分離され
た部分で一杯になった際に、それ以上の量の廃気流を排
出に向けるための制御手段を含む請求項１９の系。 - 【請求項３２】 前記吸着系が２〜４個の吸着剤床を含
む請求項１９の系。 - 【請求項３３】 前記吸着系が２個の吸着剤床を含む請
求項３２の系。 - 【請求項３４】 前記吸着系が２〜４個の吸着剤床を含
む請求項２１の系。 - 【請求項３５】 前記吸着系が２個の吸着剤床を含む請
求項２５の系。 - 【請求項３６】 前記吸着系が２〜４個の吸着剤床を含
む請求項２９の系。 - 【請求項３７】 前記吸着系が２個の吸着剤床を含む請
求項３６の系。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US772866 | 1991-10-08 | ||
| US07/772,866 US5163978A (en) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | Dual product pressure swing adsorption process and system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05253437A true JPH05253437A (ja) | 1993-10-05 |
Family
ID=25096489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4291923A Pending JPH05253437A (ja) | 1991-10-08 | 1992-10-07 | 二元生成物圧力スイング吸着方法及び系 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5163978A (ja) |
| EP (1) | EP0537612A1 (ja) |
| JP (1) | JPH05253437A (ja) |
| KR (1) | KR930007490A (ja) |
| CN (1) | CN1071346A (ja) |
| BR (1) | BR9203911A (ja) |
| CA (1) | CA2080087A1 (ja) |
| MX (1) | MX9205750A (ja) |
| TW (1) | TW201275B (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005349249A (ja) * | 2004-06-08 | 2005-12-22 | Sumitomo Seika Chem Co Ltd | 酸素ガスおよび窒素ガスの併行分離方法 |
| JP2008137853A (ja) * | 2006-12-01 | 2008-06-19 | Terumo Corp | 酸素濃縮装置 |
| JP2009529976A (ja) * | 2006-03-16 | 2009-08-27 | アコバ・エル．エル．シー． | 移送充填装置の作動法及び作動装置 |
| RU2483501C2 (ru) * | 2010-07-30 | 2013-05-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт точного машиностроения" | Плазменный реактор с магнитной системой |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP0609620B1 (en) * | 1993-01-30 | 1999-02-10 | The BOC Group plc | Gas separation |
| US5429664A (en) * | 1993-02-22 | 1995-07-04 | Air Products And Chemicals, Inc. | Pressure swing absorption with recycle of void space gas |
| KR0128372B1 (ko) * | 1994-01-29 | 1998-04-01 | 황원오 | 자외선 경화형 활판 인쇄잉크용 전색제의 제조방법 |
| FR2721531B1 (fr) * | 1994-06-27 | 1996-08-23 | Air Liquide | Procédé de traitement d'un mélange gazeux par adsorption à variation de pression. |
| US5529607A (en) * | 1995-03-15 | 1996-06-25 | The Boc Group, Inc. | PSA process with dynamic purge control |
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| DE29719775U1 (de) * | 1996-12-11 | 1998-02-05 | SGI-Prozesstechnik GmbH, 63674 Altenstadt | Druckwechselanlage zur Gewinnung von Sauerstoff aus der Luft |
| US5858062A (en) * | 1997-02-10 | 1999-01-12 | Litton Systems, Inc. | Oxygen concentrator |
| US5979440A (en) | 1997-06-16 | 1999-11-09 | Sequal Technologies, Inc. | Methods and apparatus to generate liquid ambulatory oxygen from an oxygen concentrator |
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| US5988165A (en) * | 1997-10-01 | 1999-11-23 | Invacare Corporation | Apparatus and method for forming oxygen-enriched gas and compression thereof for high-pressure mobile storage utilization |
| US7204249B1 (en) | 1997-10-01 | 2007-04-17 | Invcare Corporation | Oxygen conserving device utilizing a radial multi-stage compressor for high-pressure mobile storage |
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