JPH0731828A - ガスの分離方法 - Google Patents
ガスの分離方法Info
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- JPH0731828A JPH0731828A JP5202912A JP20291293A JPH0731828A JP H0731828 A JPH0731828 A JP H0731828A JP 5202912 A JP5202912 A JP 5202912A JP 20291293 A JP20291293 A JP 20291293A JP H0731828 A JPH0731828 A JP H0731828A
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Landscapes
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】本発明は、吸着剤を充填した複数の吸着槽を用
いてＰＳＡ法により、易吸着性ガスと難吸着性ガスを成
分とする混合ガスから易吸着性ガスを吸着除去し、難吸
着性ガスを製品ガスとして分離するガスの分離方法にお
いて、吸着工程により吸着槽の出口部より流出する製品
ガスの一部を復圧工程中の他の吸着槽の出口部および入
口部に流入させることにより該吸着槽の入口部に生じた
低温部と出口部に生じた高温部の温度差を減少させるこ
とを特徴とするガスの分離方法に関する。 【効果】本発明の方法によれば容易に吸着槽中の吸着剤
層の温度分布を均一化してガスを吸・脱着させることが
できる。その結果、安定した吸着剤の使用が可能となる
とともに、吸着剤の分離効率を向上させることもでき、
経済的に有利にガスの分離ができる。
いてＰＳＡ法により、易吸着性ガスと難吸着性ガスを成
分とする混合ガスから易吸着性ガスを吸着除去し、難吸
着性ガスを製品ガスとして分離するガスの分離方法にお
いて、吸着工程により吸着槽の出口部より流出する製品
ガスの一部を復圧工程中の他の吸着槽の出口部および入
口部に流入させることにより該吸着槽の入口部に生じた
低温部と出口部に生じた高温部の温度差を減少させるこ
とを特徴とするガスの分離方法に関する。 【効果】本発明の方法によれば容易に吸着槽中の吸着剤
層の温度分布を均一化してガスを吸・脱着させることが
できる。その結果、安定した吸着剤の使用が可能となる
とともに、吸着剤の分離効率を向上させることもでき、
経済的に有利にガスの分離ができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧力スイング吸着法
（ＰＳＡ法）によって易吸着性ガスと難吸着性ガスを成
分とする混合ガスから難吸着性ガスを分離するガスの分
離方法に関する。更に詳しくは、該方法に用いる吸着槽
中の吸着剤層の温度分布を均一化し、吸着剤のガス分離
能力を向上させる方法に関する。
（ＰＳＡ法）によって易吸着性ガスと難吸着性ガスを成
分とする混合ガスから難吸着性ガスを分離するガスの分
離方法に関する。更に詳しくは、該方法に用いる吸着槽
中の吸着剤層の温度分布を均一化し、吸着剤のガス分離
能力を向上させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術・発明が解決しようとする課題】易吸着性
ガスと難吸着性ガスを成分とする混合ガスから難吸着性
ガスを製品ガスとして取り出し、易吸着性ガスを脱着ガ
スとして排気するＰＳＡ法において、例えば、ゼオライ
トを吸着剤とし、酸素を製品ガスとして分離するＰＳＡ
法において、混合ガスとして空気を吸着槽へ加圧導入し
た場合、窒素がゼオライト細孔内へ優先的に吸着して、
吸着ガス１Ｎリットル当たり約０．２ｋｃａｌの吸着熱
量が発生する。発生した熱はガス流とともに吸着槽出口
側へ移動し、吸着槽外へ放出される。一方、吸着時の圧
力より減圧して窒素を脱着し、吸着剤を再生する場合
は、吸着時とは逆に吸熱される。この断熱吸熱現象によ
り吸着剤温度が降下し、その程度は、吸着された窒素量
により影響され、吸着槽入口側に近い吸着剤程冷却され
ることとなる。
ガスと難吸着性ガスを成分とする混合ガスから難吸着性
ガスを製品ガスとして取り出し、易吸着性ガスを脱着ガ
スとして排気するＰＳＡ法において、例えば、ゼオライ
トを吸着剤とし、酸素を製品ガスとして分離するＰＳＡ
法において、混合ガスとして空気を吸着槽へ加圧導入し
た場合、窒素がゼオライト細孔内へ優先的に吸着して、
吸着ガス１Ｎリットル当たり約０．２ｋｃａｌの吸着熱
量が発生する。発生した熱はガス流とともに吸着槽出口
側へ移動し、吸着槽外へ放出される。一方、吸着時の圧
力より減圧して窒素を脱着し、吸着剤を再生する場合
は、吸着時とは逆に吸熱される。この断熱吸熱現象によ
り吸着剤温度が降下し、その程度は、吸着された窒素量
により影響され、吸着槽入口側に近い吸着剤程冷却され
ることとなる。
【０００３】通常、吸着工程にて発生した熱量と脱着工
程にて吸熱される熱量を比較すると、発熱量は、ガス流
に伴って一部系外に放出されるため、脱着時の吸熱量の
方が大きくなる。このため吸着槽内温度は時間の経過と
ともに低下する。この温度は、ＰＳＡ操作中においては
吸着槽に導入される原料空気の温度が３０℃以上の場合
においても、吸着・脱着の行われている吸着槽の原料空
気入口部に近い部分では−１０℃以下の温度にまで下が
る場合がある。この温度低下は、吸着剤のガス吸着力の
増加をもたらすものの、その為にかえって脱着がしにく
くなり残留ガスが吸着剤に蓄積することとなる。その結
果、窒素と酸素の分離効率が低下するという不都合が生
じる。
程にて吸熱される熱量を比較すると、発熱量は、ガス流
に伴って一部系外に放出されるため、脱着時の吸熱量の
方が大きくなる。このため吸着槽内温度は時間の経過と
ともに低下する。この温度は、ＰＳＡ操作中においては
吸着槽に導入される原料空気の温度が３０℃以上の場合
においても、吸着・脱着の行われている吸着槽の原料空
気入口部に近い部分では−１０℃以下の温度にまで下が
る場合がある。この温度低下は、吸着剤のガス吸着力の
増加をもたらすものの、その為にかえって脱着がしにく
くなり残留ガスが吸着剤に蓄積することとなる。その結
果、窒素と酸素の分離効率が低下するという不都合が生
じる。
【０００４】この吸着槽内温度の不均一化を防止する方
法としては、 温度低下の著しい部分に電熱ヒーターを設置する方法
（特開平４−３２２７１４号公報）、 吸着槽の軸方向を多数の金属板で区切り、塔頂部の熱
を下方に移行して脱着時の温度補給を行う方法、あるい
は ヒートポンプで他の吸着塔との間の熱交換を行う方法
等があり、吸着槽の機械的構造を種々工夫することによ
り吸着槽の入口部と出口部の温度を均一化させる試みが
なされているが、いずれの方法も充分な効果が得られず
実用化されていない。
法としては、 温度低下の著しい部分に電熱ヒーターを設置する方法
（特開平４−３２２７１４号公報）、 吸着槽の軸方向を多数の金属板で区切り、塔頂部の熱
を下方に移行して脱着時の温度補給を行う方法、あるい
は ヒートポンプで他の吸着塔との間の熱交換を行う方法
等があり、吸着槽の機械的構造を種々工夫することによ
り吸着槽の入口部と出口部の温度を均一化させる試みが
なされているが、いずれの方法も充分な効果が得られず
実用化されていない。
【０００５】また、特開昭６１−２６３６１６号公報に
は、高温になった吸着槽の出口部にある製品ガスを吸着
槽内に設けられた配管内を通過させることによって吸着
槽の原料ガス入口部の低温になったゾーンに製品ガスの
熱を供給し、吸着槽内の温度を均一化し、吸着剤の性能
の向上をはかっているが熱交換量には限界があり、完全
な方法とは言い難い。一方、吸着槽内の温度の不均一化
による分離能力の低下を防止する方法として、特開平４
−２９３５１３号公報では、吸着槽に充填する吸着剤を
上流側と下流側で種類を変えることによって高温特性と
低温特性にあったもので使い分けて分離性能の向上を試
みてはいるが、これとても決定的な方法ではない。
は、高温になった吸着槽の出口部にある製品ガスを吸着
槽内に設けられた配管内を通過させることによって吸着
槽の原料ガス入口部の低温になったゾーンに製品ガスの
熱を供給し、吸着槽内の温度を均一化し、吸着剤の性能
の向上をはかっているが熱交換量には限界があり、完全
な方法とは言い難い。一方、吸着槽内の温度の不均一化
による分離能力の低下を防止する方法として、特開平４
−２９３５１３号公報では、吸着槽に充填する吸着剤を
上流側と下流側で種類を変えることによって高温特性と
低温特性にあったもので使い分けて分離性能の向上を試
みてはいるが、これとても決定的な方法ではない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、混合ガス
を原料とし、易吸着性ガスを吸着除去して難吸着性ガス
を製品ガスとして取り出すＰＳＡ法による難吸着性ガス
の分離法において、吸着槽入口部の易吸着性ガスの吸着
量が出口部に比べて常に多い状態にあることが吸着槽の
出入口間での温度差をもたらしている原因と考えた。そ
こで、吸着工程に先立ち行われる脱着・再生工程の終了
後の吸着槽の圧力を吸着工程時の圧力に近い圧力にまで
上昇させる復圧工程時に、復圧の行われている吸着槽の
出口部に加えて入口部にも製品ガスの一部である難吸着
性ガスを流入させ、該吸着槽入口部の易吸着性ガス濃度
を低下させ、吸着熱の急激な発生を抑制することにより
吸着槽出入口間の温度差を減少させる解決法を試みた。
を原料とし、易吸着性ガスを吸着除去して難吸着性ガス
を製品ガスとして取り出すＰＳＡ法による難吸着性ガス
の分離法において、吸着槽入口部の易吸着性ガスの吸着
量が出口部に比べて常に多い状態にあることが吸着槽の
出入口間での温度差をもたらしている原因と考えた。そ
こで、吸着工程に先立ち行われる脱着・再生工程の終了
後の吸着槽の圧力を吸着工程時の圧力に近い圧力にまで
上昇させる復圧工程時に、復圧の行われている吸着槽の
出口部に加えて入口部にも製品ガスの一部である難吸着
性ガスを流入させ、該吸着槽入口部の易吸着性ガス濃度
を低下させ、吸着熱の急激な発生を抑制することにより
吸着槽出入口間の温度差を減少させる解決法を試みた。
【０００７】その結果、吸着槽の入口部には難吸着性ガ
ス（製品ガス）を流入させることなく吸着槽の出口部に
のみ難吸着性ガス（製品ガス）を流入させて吸着圧に近
い圧力にまで復圧する従来の方法に比べて、吸着槽入口
部における温度の低下を少なくさせることができるこ
と、吸着槽出口部の温度も低くなるため出入口間の温度
差を小さくすることができ、吸着槽中の吸着剤層の温度
分布の均一化ができること、また、分離して得られる難
吸着性ガスである製品ガスの取得量も増加させることが
できることを見い出し本発明に到達した。
ス（製品ガス）を流入させることなく吸着槽の出口部に
のみ難吸着性ガス（製品ガス）を流入させて吸着圧に近
い圧力にまで復圧する従来の方法に比べて、吸着槽入口
部における温度の低下を少なくさせることができるこ
と、吸着槽出口部の温度も低くなるため出入口間の温度
差を小さくすることができ、吸着槽中の吸着剤層の温度
分布の均一化ができること、また、分離して得られる難
吸着性ガスである製品ガスの取得量も増加させることが
できることを見い出し本発明に到達した。
【０００８】すなわち、本発明の要旨は、吸着剤を充填
した複数の吸着槽を用いてＰＳＡ法により、易吸着性ガ
スと難吸着性ガスを成分とする混合ガスから易吸着性ガ
スを吸着除去し、難吸着性ガスを製品ガスとして分離す
るガスの分離方法において、吸着工程により吸着槽の出
口部より流出する製品ガスの一部を復圧工程中の他の吸
着槽の出口部および入口部に流入させることにより該吸
着槽の入口部に生じた低温部と出口部に生じた高温部の
温度差を減少させることを特徴とするガスの分離方法に
関する。
した複数の吸着槽を用いてＰＳＡ法により、易吸着性ガ
スと難吸着性ガスを成分とする混合ガスから易吸着性ガ
スを吸着除去し、難吸着性ガスを製品ガスとして分離す
るガスの分離方法において、吸着工程により吸着槽の出
口部より流出する製品ガスの一部を復圧工程中の他の吸
着槽の出口部および入口部に流入させることにより該吸
着槽の入口部に生じた低温部と出口部に生じた高温部の
温度差を減少させることを特徴とするガスの分離方法に
関する。
【０００９】本発明の方法によれば、吸着工程に先立
ち、脱着・再生工程終了後の吸着槽の圧力を吸着工程時
の圧力に近い圧力にまで上昇させる復圧工程時に、復圧
の行われている吸着槽の出口部および入口部に難吸着性
ガス（製品ガス）を流入させるという簡単な操作で、該
吸着槽入口部の易吸着性ガス濃度を低下させることがで
き、吸着工程で生じる易吸着性ガスの吸着による局所的
な発熱量を少なくすることができる。
ち、脱着・再生工程終了後の吸着槽の圧力を吸着工程時
の圧力に近い圧力にまで上昇させる復圧工程時に、復圧
の行われている吸着槽の出口部および入口部に難吸着性
ガス（製品ガス）を流入させるという簡単な操作で、該
吸着槽入口部の易吸着性ガス濃度を低下させることがで
き、吸着工程で生じる易吸着性ガスの吸着による局所的
な発熱量を少なくすることができる。
【００１０】復圧工程時に吸着槽の出口部および入口部
に流入させる難吸着性ガスとしては、吸着工程により吸
着槽の出口部より流出する製品ガスの一部が使用され
る。このような製品ガスとしては、吸着工程中の吸着槽
の出口より流出している難吸着性ガスあるいは、吸着工
程終了後の吸着槽出口部に残留する難吸着性ガスを出口
部より流出させて用いることが可能である。後者の場合
には吸着槽出口部に残留する難吸着性ガスの量に限りが
あるため、それを脱着・再生工程の終了した吸着槽の出
口部および入口部に導入しても入口部に存在する易吸着
性ガス濃度を低下させるという効果は小さい。しかし、
前者の場合は難吸着性ガス量が充分であるためにその効
果を充分引き出すことができ、本発明に好ましく用いら
れる。
に流入させる難吸着性ガスとしては、吸着工程により吸
着槽の出口部より流出する製品ガスの一部が使用され
る。このような製品ガスとしては、吸着工程中の吸着槽
の出口より流出している難吸着性ガスあるいは、吸着工
程終了後の吸着槽出口部に残留する難吸着性ガスを出口
部より流出させて用いることが可能である。後者の場合
には吸着槽出口部に残留する難吸着性ガスの量に限りが
あるため、それを脱着・再生工程の終了した吸着槽の出
口部および入口部に導入しても入口部に存在する易吸着
性ガス濃度を低下させるという効果は小さい。しかし、
前者の場合は難吸着性ガス量が充分であるためにその効
果を充分引き出すことができ、本発明に好ましく用いら
れる。
【００１１】前者の方法によれば、真空再生法の場合は
真空ポンプで真空排気した後に、常圧再生法では大気圧
まで吸着槽内の圧力を放圧させた後、すなわち吸着工程
前の脱着・再生工程終了後の復圧工程時に、吸着工程中
の別の吸着槽の出口より流出している製品ガスである難
吸着性ガスの一部を吸着槽の出口部と入口部から同時に
流入させる。
真空ポンプで真空排気した後に、常圧再生法では大気圧
まで吸着槽内の圧力を放圧させた後、すなわち吸着工程
前の脱着・再生工程終了後の復圧工程時に、吸着工程中
の別の吸着槽の出口より流出している製品ガスである難
吸着性ガスの一部を吸着槽の出口部と入口部から同時に
流入させる。
【００１２】具体的なガスの流れを示す工程図として、
図１に従来の方法を、図２に本発明の方法である吸着工
程中の吸着槽の出口部より流出している製品ガスである
難吸着性ガスの一部を脱着・再生工程の終了した吸着槽
の出口部と入口部から同時に流入させて吸着圧力に近い
圧力まで復圧させる方法の操作ステップを示した。
図１に従来の方法を、図２に本発明の方法である吸着工
程中の吸着槽の出口部より流出している製品ガスである
難吸着性ガスの一部を脱着・再生工程の終了した吸着槽
の出口部と入口部から同時に流入させて吸着圧力に近い
圧力まで復圧させる方法の操作ステップを示した。
【００１３】以下に各々の方法により空気から酸素を取
得する場合を例に説明する。まず、図１に基づき従来の
方法による場合を説明する。図１は、ゼオライトを充填
した３つの吸着槽からなる、空気から酸素を製造する装
置のガスの流れを表す操作ステップを示す。 ステップ−１ 吸着槽Ａは、空気ブロアーにより昇圧した空気が送入
され、窒素を吸着させながら出口部より濃縮された酸素
を製品酸素として流出させる（吸着工程）、 その間、吸着槽Ｂは吸着槽Ａより流出した製品酸素の
一部を出口部より流入させて吸着圧力に近い圧力まで復
圧させる（復圧工程）、 吸着槽Ｃは吸着した窒素を真空ポンプにて脱着排気
し、吸着剤を再生させる（脱着・再生工程）、 上記の工程からなるステップを３つの吸着槽で順次行う
ことによりステップ−２、ステップ−３へと続け、ステ
ップ−３にて１サイクルが終了する。操作時間は一般的
には各ステップで各工程０．５〜２分間ずつ行われ、
１．５〜６分間で１サイクルが終了する。復圧工程にお
いては、製品酸素として取得される酸素ガス量の１／２
〜１０倍量の酸素が流入され、吸着圧力に近い圧力まで
復圧させる。
得する場合を例に説明する。まず、図１に基づき従来の
方法による場合を説明する。図１は、ゼオライトを充填
した３つの吸着槽からなる、空気から酸素を製造する装
置のガスの流れを表す操作ステップを示す。 ステップ−１ 吸着槽Ａは、空気ブロアーにより昇圧した空気が送入
され、窒素を吸着させながら出口部より濃縮された酸素
を製品酸素として流出させる（吸着工程）、 その間、吸着槽Ｂは吸着槽Ａより流出した製品酸素の
一部を出口部より流入させて吸着圧力に近い圧力まで復
圧させる（復圧工程）、 吸着槽Ｃは吸着した窒素を真空ポンプにて脱着排気
し、吸着剤を再生させる（脱着・再生工程）、 上記の工程からなるステップを３つの吸着槽で順次行う
ことによりステップ−２、ステップ−３へと続け、ステ
ップ−３にて１サイクルが終了する。操作時間は一般的
には各ステップで各工程０．５〜２分間ずつ行われ、
１．５〜６分間で１サイクルが終了する。復圧工程にお
いては、製品酸素として取得される酸素ガス量の１／２
〜１０倍量の酸素が流入され、吸着圧力に近い圧力まで
復圧させる。
【００１４】図２は、前記のとおり、脱着・再生工程の
終了した吸着槽の圧力を吸着工程時の圧力に近い圧力ま
で復圧させる復圧工程において、吸着工程中の吸着槽の
出口部より流出している製品酸素の一部を復圧工程中の
吸着槽の出口部と入口部とから同時に流入させて行う本
発明の方法の操作ステップを示したものである。 ステップ−１ 吸着槽Ａは、入口部より空気を流入させて窒素を吸着
剤に吸着させながら出口部より濃縮された酸素を流出さ
せる（吸着工程）、 吸着槽Ｂは、吸着工程中の吸着槽Ａの出口部から流出
される製品酸素の一部を吸着槽の出口部および入口部よ
り同時に流入させる（復圧工程）、 吸着槽Ｃは入口部より窒素を脱着させ、吸着剤を再生
する（脱着・再生工程）、 上記の工程からなるステップを３つの吸着槽で順次行う
ことによりステップ−２、ステップ−３へと続け、ステ
ップ−３にて１サイクル終了する。操作時間は一般的に
は各ステップで各工程０．５〜２分間ずつ行われ、１．
５〜６分間で１サイクルが終了する。
終了した吸着槽の圧力を吸着工程時の圧力に近い圧力ま
で復圧させる復圧工程において、吸着工程中の吸着槽の
出口部より流出している製品酸素の一部を復圧工程中の
吸着槽の出口部と入口部とから同時に流入させて行う本
発明の方法の操作ステップを示したものである。 ステップ−１ 吸着槽Ａは、入口部より空気を流入させて窒素を吸着
剤に吸着させながら出口部より濃縮された酸素を流出さ
せる（吸着工程）、 吸着槽Ｂは、吸着工程中の吸着槽Ａの出口部から流出
される製品酸素の一部を吸着槽の出口部および入口部よ
り同時に流入させる（復圧工程）、 吸着槽Ｃは入口部より窒素を脱着させ、吸着剤を再生
する（脱着・再生工程）、 上記の工程からなるステップを３つの吸着槽で順次行う
ことによりステップ−２、ステップ−３へと続け、ステ
ップ−３にて１サイクル終了する。操作時間は一般的に
は各ステップで各工程０．５〜２分間ずつ行われ、１．
５〜６分間で１サイクルが終了する。
【００１５】本発明においては、各ステップの復圧工程
において、吸着工程中の別の吸着槽出口部から流出され
る製品ガスの一部を吸着槽の出口部ばかりではなく入口
部へも流入させることを特徴とする。これにより復圧工
程において吸着槽入口部の易吸着性ガス濃度を低下させ
ることができ、吸着工程で生じる易吸着性ガスの吸着に
よる局所的な発熱量を少なくすることができる。
において、吸着工程中の別の吸着槽出口部から流出され
る製品ガスの一部を吸着槽の出口部ばかりではなく入口
部へも流入させることを特徴とする。これにより復圧工
程において吸着槽入口部の易吸着性ガス濃度を低下させ
ることができ、吸着工程で生じる易吸着性ガスの吸着に
よる局所的な発熱量を少なくすることができる。
【００１６】復圧工程中の吸着槽の入口部と出口部の両
方へ流入させる製品ガスは、別の吸着工程中の吸着槽よ
り流出される製品ガスの一部を用いる。ここで使用され
る製品ガス量としては、吸着性ガスの種類、吸着圧力お
よび吸着槽の大きさ等の条件により適宜決定されるが、
通常、吸着工程中の吸着槽より流出する製品ガスの３０
〜９０％を復圧工程中の吸着槽の出口部と入口部へ流入
させる。この場合、吸着槽入口部へは、出口部に流入さ
せるガス量の１／３０〜１倍量の難吸着性ガス（製品ガ
ス）を流入させて復圧させる。入口部への流入量が１／
３０倍量より少ない量では、製品ガスの一部を流入させ
て吸着槽入口部の易吸着性ガス濃度を低下させることに
より吸着槽入口部の温度を低下させる効果が充分得られ
ない。一方、１倍量より過剰に流入させると吸着槽入口
部の吸着剤温度の低下を防止することはできるが、易吸
着性ガスが過剰の難吸着性ガスとともに吸着槽出口部へ
移動し、次の吸着工程において難吸着性ガス中に混入す
るため、製品となるに充分な濃度を有するガス取得量が
減少することになる。
方へ流入させる製品ガスは、別の吸着工程中の吸着槽よ
り流出される製品ガスの一部を用いる。ここで使用され
る製品ガス量としては、吸着性ガスの種類、吸着圧力お
よび吸着槽の大きさ等の条件により適宜決定されるが、
通常、吸着工程中の吸着槽より流出する製品ガスの３０
〜９０％を復圧工程中の吸着槽の出口部と入口部へ流入
させる。この場合、吸着槽入口部へは、出口部に流入さ
せるガス量の１／３０〜１倍量の難吸着性ガス（製品ガ
ス）を流入させて復圧させる。入口部への流入量が１／
３０倍量より少ない量では、製品ガスの一部を流入させ
て吸着槽入口部の易吸着性ガス濃度を低下させることに
より吸着槽入口部の温度を低下させる効果が充分得られ
ない。一方、１倍量より過剰に流入させると吸着槽入口
部の吸着剤温度の低下を防止することはできるが、易吸
着性ガスが過剰の難吸着性ガスとともに吸着槽出口部へ
移動し、次の吸着工程において難吸着性ガス中に混入す
るため、製品となるに充分な濃度を有するガス取得量が
減少することになる。
【００１７】例えば、空気より酸素を分離する場合、復
圧工程において難吸着性ガスである酸素を吸着槽入口部
に流入させる量は、吸着槽出口部に流入させる酸素量の
１／３０〜１倍量であり、吸着槽内のゼオライトモレキ
ュラーシーブ１ｋｇ当たり０．００３〜０．２Ｎｍ3 ／
Ｈ、好ましくは０．００５〜０．１５Ｎｍ3 ／Ｈの範囲
が適量である。また、吸着圧力としては５００ｍｍＨ2
Ｏ／ｃｍ2 〜３ｋｇ／ｃｍ2 Ｇの圧力が好適である。上
記では、空気を原料とする酸素の製造方法についてのみ
述べたが、同様にしてゼオライトモレキュラーシーブを
充填剤として用いる他のガス、例えは、アルゴンガスや
水素の分離・精製方法においても吸着槽内の温度変化を
抑制することが可能となり分離性能の向上を図ることが
できる。
圧工程において難吸着性ガスである酸素を吸着槽入口部
に流入させる量は、吸着槽出口部に流入させる酸素量の
１／３０〜１倍量であり、吸着槽内のゼオライトモレキ
ュラーシーブ１ｋｇ当たり０．００３〜０．２Ｎｍ3 ／
Ｈ、好ましくは０．００５〜０．１５Ｎｍ3 ／Ｈの範囲
が適量である。また、吸着圧力としては５００ｍｍＨ2
Ｏ／ｃｍ2 〜３ｋｇ／ｃｍ2 Ｇの圧力が好適である。上
記では、空気を原料とする酸素の製造方法についてのみ
述べたが、同様にしてゼオライトモレキュラーシーブを
充填剤として用いる他のガス、例えは、アルゴンガスや
水素の分離・精製方法においても吸着槽内の温度変化を
抑制することが可能となり分離性能の向上を図ることが
できる。
【００１８】
【実施例】以下に実施例および比較例をあげて本発明を
詳細に説明するが本発明はこれらにより何等限定される
ものではない。
詳細に説明するが本発明はこれらにより何等限定される
ものではない。
【００１９】実施例１〜３ 直径８００ｍｍφ、充填層高さ２０００ｍｍの吸着槽３
槽にＣａＡ型ゼオライトを各々６００ｋｇずつ充填し
た。吸着槽に空気ブロアーで５００ｍｍＨ2 Ｏの圧力ま
で昇圧した空気を導入するとともに、真空ポンプで２３
０ｔｏｒｒまで真空脱着再生しながら図２に示したステ
ップ−１〜３に従って、１ステップ当たり６０秒、１サ
イクル当たり６０秒×３＝１８０秒の操作時間でＰＳＡ
操作した。このとき、吸着層入口部の空気温度を２０℃
に制御し、復圧工程での吸着槽出口部および入口部への
製品酸素の流入量は表１記載の量とした。ＰＳＡ操作中
のゼオライト層内の温度を測定したところ、ゼオライト
層内の温度分布は図３の、、に示すとおりであっ
た。濃度９３Ｖｏｌ％の酸素発生量は表１に示すとおり
であった。
槽にＣａＡ型ゼオライトを各々６００ｋｇずつ充填し
た。吸着槽に空気ブロアーで５００ｍｍＨ2 Ｏの圧力ま
で昇圧した空気を導入するとともに、真空ポンプで２３
０ｔｏｒｒまで真空脱着再生しながら図２に示したステ
ップ−１〜３に従って、１ステップ当たり６０秒、１サ
イクル当たり６０秒×３＝１８０秒の操作時間でＰＳＡ
操作した。このとき、吸着層入口部の空気温度を２０℃
に制御し、復圧工程での吸着槽出口部および入口部への
製品酸素の流入量は表１記載の量とした。ＰＳＡ操作中
のゼオライト層内の温度を測定したところ、ゼオライト
層内の温度分布は図３の、、に示すとおりであっ
た。濃度９３Ｖｏｌ％の酸素発生量は表１に示すとおり
であった。
【００２０】
【表１】
【００２１】これにより、復圧工程において製品酸素の
一部を吸着槽出口部および入口部に同時に流入させるこ
とにより、ゼオライト層内の温度分布を平均化させるこ
とが可能となった。
一部を吸着槽出口部および入口部に同時に流入させるこ
とにより、ゼオライト層内の温度分布を平均化させるこ
とが可能となった。
【００２２】比較例１ 直径８００ｍｍφ、充填層高さ２０００ｍｍの吸着槽３
槽にＣａＡ型ゼオライトを各々６００ｋｇずつ充填し
た。吸着槽に空気ブロアーで５００ｍｍＨ2 Ｏの圧力ま
で昇圧した空気を導入するとともに、真空ポンプで２３
０ｔｏｒｒまで真空脱着再生しながら図１に示す従来の
方法によるステップ−１〜３を繰り返し、１ステップ当
たり６０秒、１サイクル当たり６０秒×３＝１８０秒の
操作時間でＰＳＡ操作を行った。復圧工程での吸着槽出
口部への製品酸素の流入量は１４０Ｎｍ3 ／Ｈとした。
このとき、吸着槽入口部における空気温度は２０℃であ
った。この結果、ゼオライト層内の温度分布は図３の
のようになり、酸素発生量は濃度９３Ｖｏｌ％の酸素が
２５．６Ｎｍ3 ／Ｈで得られた。酸素取得収率は４４％
であった。
槽にＣａＡ型ゼオライトを各々６００ｋｇずつ充填し
た。吸着槽に空気ブロアーで５００ｍｍＨ2 Ｏの圧力ま
で昇圧した空気を導入するとともに、真空ポンプで２３
０ｔｏｒｒまで真空脱着再生しながら図１に示す従来の
方法によるステップ−１〜３を繰り返し、１ステップ当
たり６０秒、１サイクル当たり６０秒×３＝１８０秒の
操作時間でＰＳＡ操作を行った。復圧工程での吸着槽出
口部への製品酸素の流入量は１４０Ｎｍ3 ／Ｈとした。
このとき、吸着槽入口部における空気温度は２０℃であ
った。この結果、ゼオライト層内の温度分布は図３の
のようになり、酸素発生量は濃度９３Ｖｏｌ％の酸素が
２５．６Ｎｍ3 ／Ｈで得られた。酸素取得収率は４４％
であった。
【００２３】
【発明の効果】従来のＰＳＡ法によるガスの分離方法で
は吸着剤に易吸着性ガスが吸・脱着するとき発生する吸
・脱着熱により吸着槽の出入口間で温度差が生じてもそ
のままの温度条件で使用するか又は強制的に機械的な方
法で熱交換させて温度差を縮めて使用するしか方法がな
かった。本発明の方法によれば容易に吸着槽中の吸着剤
層の温度分布を均一化してガスを吸・脱着させることが
できる。その結果、安定した吸着剤の使用が可能となる
とともに、吸着剤の分離効率を向上させることもでき、
経済的に有利にガスの分離ができる。
は吸着剤に易吸着性ガスが吸・脱着するとき発生する吸
・脱着熱により吸着槽の出入口間で温度差が生じてもそ
のままの温度条件で使用するか又は強制的に機械的な方
法で熱交換させて温度差を縮めて使用するしか方法がな
かった。本発明の方法によれば容易に吸着槽中の吸着剤
層の温度分布を均一化してガスを吸・脱着させることが
できる。その結果、安定した吸着剤の使用が可能となる
とともに、吸着剤の分離効率を向上させることもでき、
経済的に有利にガスの分離ができる。
【図１】図１は、従来法によるＰＳＡ操作ステップの概
略図である。
略図である。
【図２】図２は、本発明の方法によるＰＳＡ操作ステッ
プの概略図である。
プの概略図である。
【図３】図３は、実施例１〜３および比較例１の条件下
でのＰＳＡ操作中における吸着槽の吸着剤充填層高さと
吸着剤温度を示す図である。
でのＰＳＡ操作中における吸着槽の吸着剤充填層高さと
吸着剤温度を示す図である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年９月１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】 復圧工程中の吸着槽の入口部と出口部の
両方へ流入させる製品ガスは、別の吸着工程中の吸着槽
より流出される製品ガスの一部を用いる。ここで使用さ
れる製品ガス量としては、吸着性ガスの種類、吸着圧力
および吸着槽の大きさ等の条件により適宜決定される
が、通常、吸着工程中の吸着槽より流出する製品ガスの
３０〜９０％を復圧工程中の吸着槽の出口部と入口部へ
流入させる。この場合、吸着槽入口部へは、出口部に流
入させるガス量の１／３０〜１倍量の難吸着性ガス（製
品ガス）を流入させて復圧させる。入口部への流入量が
１／３０倍量より少ない量では、製品ガスの一部を流入
させて吸着槽入口部の易吸着性ガス濃度を低下させるこ
とにより吸着槽入口部の温度低下を防止する効果が充分
得られない。一方、１倍量より過剰に流入させると吸着
槽入口部の吸着剤温度の低下を防止することはできる
が、易吸着性ガスが過剰の難吸着性ガスとともに吸着槽
出口部へ移動し、次の吸着工程において難吸着性ガス中
に混入するため、製品となるに充分な濃度を有するガス
取得量が減少することになる。
両方へ流入させる製品ガスは、別の吸着工程中の吸着槽
より流出される製品ガスの一部を用いる。ここで使用さ
れる製品ガス量としては、吸着性ガスの種類、吸着圧力
および吸着槽の大きさ等の条件により適宜決定される
が、通常、吸着工程中の吸着槽より流出する製品ガスの
３０〜９０％を復圧工程中の吸着槽の出口部と入口部へ
流入させる。この場合、吸着槽入口部へは、出口部に流
入させるガス量の１／３０〜１倍量の難吸着性ガス（製
品ガス）を流入させて復圧させる。入口部への流入量が
１／３０倍量より少ない量では、製品ガスの一部を流入
させて吸着槽入口部の易吸着性ガス濃度を低下させるこ
とにより吸着槽入口部の温度低下を防止する効果が充分
得られない。一方、１倍量より過剰に流入させると吸着
槽入口部の吸着剤温度の低下を防止することはできる
が、易吸着性ガスが過剰の難吸着性ガスとともに吸着槽
出口部へ移動し、次の吸着工程において難吸着性ガス中
に混入するため、製品となるに充分な濃度を有するガス
取得量が減少することになる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】実施例１〜３ 直径８００ｍｍφ、充填層高さ２０００ｍｍの吸着槽３
槽にＣａＡ型ゼオライトを各々６００ｋｇずつ充填し
た。吸着槽に空気ブロアーで５００ｍｍＨ２Ｏの圧力ま
で昇圧した空気を導入するとともに、真空ポンプで２３
０ｔｏｒｒまで真空脱着再生しながら図２に示したステ
ップ−１〜３に従って、１ステップ当たり６０秒、１サ
イクル当たり６０秒×３＝１８０秒の操作時間でＰＳＡ
操作した。このとき、吸着槽入口部の空気温度を２０℃
に制御し、復圧工程での吸着槽出口部および入口部への
製品酸素の流入量は表１記載の量とした。ＰＳＡ操作中
のゼオライト層内の温度を測定したところ、ゼオライト
層内の温度分布は図３の、、に示すとおりであっ
た。濃度９３Ｖｏ１％の酸素発生量は表１に示すとおり
であった。
槽にＣａＡ型ゼオライトを各々６００ｋｇずつ充填し
た。吸着槽に空気ブロアーで５００ｍｍＨ２Ｏの圧力ま
で昇圧した空気を導入するとともに、真空ポンプで２３
０ｔｏｒｒまで真空脱着再生しながら図２に示したステ
ップ−１〜３に従って、１ステップ当たり６０秒、１サ
イクル当たり６０秒×３＝１８０秒の操作時間でＰＳＡ
操作した。このとき、吸着槽入口部の空気温度を２０℃
に制御し、復圧工程での吸着槽出口部および入口部への
製品酸素の流入量は表１記載の量とした。ＰＳＡ操作中
のゼオライト層内の温度を測定したところ、ゼオライト
層内の温度分布は図３の、、に示すとおりであっ
た。濃度９３Ｖｏ１％の酸素発生量は表１に示すとおり
であった。
Claims (4)
- 【請求項１】 吸着剤を充填した複数の吸着槽を用いて
ＰＳＡ法により、易吸着性ガスと難吸着性ガスを成分と
する混合ガスから易吸着性ガスを吸着除去し、難吸着性
ガスを製品ガスとして分離するガスの分離方法におい
て、吸着工程により吸着槽の出口部より流出する製品ガ
スの一部を復圧工程中の他の吸着槽の出口部および入口
部に流入させることにより該吸着槽の入口部に生じた低
温部と出口部に生じた高温部の温度差を減少させること
を特徴とするガスの分離方法。 - 【請求項２】 脱着再生の終了した吸着槽の復圧に用い
る製品ガスのうち、該吸着槽の入口部に流入させる量が
該吸着槽の出口部に流入させる量の１／３０〜１倍量で
ある請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 吸着剤としてゼオライトモレキュラーシ
ーブを用い、混合ガスとして空気を用いて易吸着性ガス
である窒素を吸着除去し、難吸着性ガスである酸素を製
品ガスとして分離する請求項１又は２記載の方法。 - 【請求項４】 脱着再生の終了した吸着槽の入口部に流
入させる製品ガスである酸素の量が、吸着槽中の吸着剤
１ｋｇあたり０．００３〜０．２Ｎｍ3 ／Ｈの範囲であ
る請求項３記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20291293A JP3405565B2 (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | ガスの分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20291293A JP3405565B2 (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | ガスの分離方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0731828A true JPH0731828A (ja) | 1995-02-03 |
| JP3405565B2 JP3405565B2 (ja) | 2003-05-12 |
Family
ID=16465234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20291293A Expired - Lifetime JP3405565B2 (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | ガスの分離方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3405565B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56161819A (en) * | 1980-05-16 | 1981-12-12 | Kogyo Kaihatsu Kenkyusho | Improved method for continuously preparing highly concentrated oxygen from air on industrial basis |
| JPS6027606A (ja) * | 1983-07-21 | 1985-02-12 | Nippon Sanso Kk | プレツシヤ−スイング吸着法による窒素製造方法 |
-
1993
- 1993-07-23 JP JP20291293A patent/JP3405565B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56161819A (en) * | 1980-05-16 | 1981-12-12 | Kogyo Kaihatsu Kenkyusho | Improved method for continuously preparing highly concentrated oxygen from air on industrial basis |
| JPS6027606A (ja) * | 1983-07-21 | 1985-02-12 | Nippon Sanso Kk | プレツシヤ−スイング吸着法による窒素製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3405565B2 (ja) | 2003-05-12 |
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