JPH074498B2 - 圧力スイング吸着における制御方法及び装置 - Google Patents
圧力スイング吸着における制御方法及び装置Info
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- JPH074498B2 JPH074498B2 JP63145606A JP14560688A JPH074498B2 JP H074498 B2 JPH074498 B2 JP H074498B2 JP 63145606 A JP63145606 A JP 63145606A JP 14560688 A JP14560688 A JP 14560688A JP H074498 B2 JPH074498 B2 JP H074498B2
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、圧力スイング吸着系の制御に関する。更に詳
しくは、本発明は、系の信頼性を改良するために多床系
(多段床系)における生成物による再加圧を制御するた
めの方法及び装置に関する。
しくは、本発明は、系の信頼性を改良するために多床系
(多段床系)における生成物による再加圧を制御するた
めの方法及び装置に関する。
圧力スイング吸着(PSA)な、異なつた吸着特性を有す
る少くとも2種のガスを含有する多成分ガス流を分離す
るための効果的で、しかも経済的な手段を提供するもの
である。一層強力に吸着可能ガスは、生成物として取り
出される強力に吸着される可能性の少ないガスから分離
される不純物であるか、或は一層強力に吸着可能なガス
は、強力に吸着される可能性の少ないガスから分離され
る所望生成物であり得る。例えば、水素含有供給物流か
ら一酸化炭素及び軽質炭化水素を除去して、これらの不
純物が触媒及び反応に悪影響を及ぼすことのあり得る水
素化分解または他の接触方法に対して、純粋な(99%以
上の)水素流を生成することが望ましい。他方、一層強
力に吸着可能なガス、例えばエチレンを、供給物から回
収して、エチレンに富む生成物を生成させることが望ま
しい。
る少くとも2種のガスを含有する多成分ガス流を分離す
るための効果的で、しかも経済的な手段を提供するもの
である。一層強力に吸着可能ガスは、生成物として取り
出される強力に吸着される可能性の少ないガスから分離
される不純物であるか、或は一層強力に吸着可能なガス
は、強力に吸着される可能性の少ないガスから分離され
る所望生成物であり得る。例えば、水素含有供給物流か
ら一酸化炭素及び軽質炭化水素を除去して、これらの不
純物が触媒及び反応に悪影響を及ぼすことのあり得る水
素化分解または他の接触方法に対して、純粋な(99%以
上の)水素流を生成することが望ましい。他方、一層強
力に吸着可能なガス、例えばエチレンを、供給物から回
収して、エチレンに富む生成物を生成させることが望ま
しい。
圧力スイング吸着においては、多成分ガスを、高めた圧
力において多数の吸着床の少なくとも1つに代表的に供
給し、以つて少なくとも1種の成分を吸着させ、他方少
なくとも1種の他の成分を排出させるのである。所定の
時間に、吸着装置に対する供給を終了させ、そして床を
1つまたはそれ以上の並流減圧化工程によつて減圧とな
す。ここにおいて、床に残留する分離した強力に吸着す
ることの少なかつた1種の成分または多種の成分を、一
層強力に吸着された成分を可成りの濃度にすることなし
に取り出し得る所定のレベルまで圧力は低減する。次
に、床を向流減圧化工程によつて減圧となす。ここにお
いて、脱着したガスを供給物の方向に対して向流的に抜
き取ることによつて、床における圧力は更に低減され
る。最後に、床をパージし、再加圧する。再加圧の最終
工程は生成物ガスにより行われ、しばしば生成物による
再加圧と称される。
力において多数の吸着床の少なくとも1つに代表的に供
給し、以つて少なくとも1種の成分を吸着させ、他方少
なくとも1種の他の成分を排出させるのである。所定の
時間に、吸着装置に対する供給を終了させ、そして床を
1つまたはそれ以上の並流減圧化工程によつて減圧とな
す。ここにおいて、床に残留する分離した強力に吸着す
ることの少なかつた1種の成分または多種の成分を、一
層強力に吸着された成分を可成りの濃度にすることなし
に取り出し得る所定のレベルまで圧力は低減する。次
に、床を向流減圧化工程によつて減圧となす。ここにお
いて、脱着したガスを供給物の方向に対して向流的に抜
き取ることによつて、床における圧力は更に低減され
る。最後に、床をパージし、再加圧する。再加圧の最終
工程は生成物ガスにより行われ、しばしば生成物による
再加圧と称される。
多床系においては、代表的には、追加工程があり、上述
のようなものがそれぞれの段階においてなされる。米国
特許第3,176,444号、米国特許第3,986,849号就中、米国
特許第3,430,418号及び同第3,703,068号の各明細書に
は、並流と向流との双方の減圧化を使用する多床断熱圧
力スイング吸着系が記載されており、これら特許明細書
の記載をそのまま参考として本明細書に組み入れる。
のようなものがそれぞれの段階においてなされる。米国
特許第3,176,444号、米国特許第3,986,849号就中、米国
特許第3,430,418号及び同第3,703,068号の各明細書に
は、並流と向流との双方の減圧化を使用する多床断熱圧
力スイング吸着系が記載されており、これら特許明細書
の記載をそのまま参考として本明細書に組み入れる。
多床系(PSAユニツト)におけるいずれの吸着装置も、
循環制御装置によつ操作される多数のバルブを具備して
いる。供給物用のバルブ、生成物用のバルブ、及び廃棄
ガス用のバルブ以外に、吸着装置間の圧力の同等化を可
能にするために他のバルブを代表的に使用する。多床系
における圧力スイング吸着は、本質的にはバツチ方法の
ままであり、整合された一連の工程を介して多数の床を
単に循環するものであつて、多数のバルブが任意所定の
時点で遊んでいる。
循環制御装置によつ操作される多数のバルブを具備して
いる。供給物用のバルブ、生成物用のバルブ、及び廃棄
ガス用のバルブ以外に、吸着装置間の圧力の同等化を可
能にするために他のバルブを代表的に使用する。多床系
における圧力スイング吸着は、本質的にはバツチ方法の
ままであり、整合された一連の工程を介して多数の床を
単に循環するものであつて、多数のバルブが任意所定の
時点で遊んでいる。
代表的には、PASユニツトには、複数個のバルブがあ
り、もしそれらのバルブがないと、一連のユニツトを閉
鎖してしまうことになる。米国特許第4,234,322号明細
書には、互い違いにした少くとも8個の相を有するPAS
ユニツトは、たとえ1個の床をバルブ欠陥のために除去
しなければならない場合においてさえも、連続して操作
ができる床を操作することに関して記載がなされてい
る。しかしながら、1つのバルブ(すなわち、101)
が、その第1図に示された9個の床の総ての生成物によ
る再加圧に使用されている。したがつて、このバルブが
欠陥が生ずると、全体のユニツトが閉鎖されてしまうこ
とになる。
り、もしそれらのバルブがないと、一連のユニツトを閉
鎖してしまうことになる。米国特許第4,234,322号明細
書には、互い違いにした少くとも8個の相を有するPAS
ユニツトは、たとえ1個の床をバルブ欠陥のために除去
しなければならない場合においてさえも、連続して操作
ができる床を操作することに関して記載がなされてい
る。しかしながら、1つのバルブ(すなわち、101)
が、その第1図に示された9個の床の総ての生成物によ
る再加圧に使用されている。したがつて、このバルブが
欠陥が生ずると、全体のユニツトが閉鎖されてしまうこ
とになる。
圧力スイング吸着系における流れを再調整して1個また
はそれ以上のバルブを取り除くことを可能にする企画
(案)が現在の要求であつて、特に、このことは系から
の生成物の実質的に一定の流れを保持することの必要性
に合致する場合に然りである。更に、系依存バルブが機
能を果さなくなつた場合に、多床系の総ての床に閉鎖を
来たす系依存バルブを除去した改良された系を得ること
が特に望ましい。
はそれ以上のバルブを取り除くことを可能にする企画
(案)が現在の要求であつて、特に、このことは系から
の生成物の実質的に一定の流れを保持することの必要性
に合致する場合に然りである。更に、系依存バルブが機
能を果さなくなつた場合に、多床系の総ての床に閉鎖を
来たす系依存バルブを除去した改良された系を得ること
が特に望ましい。
発明の要約 本発明は、圧力スイング吸着系における生成物による再
加圧を制御するための新規な方法及び装置を提供するも
のである。
加圧を制御するための新規な方法及び装置を提供するも
のである。
本発明方法は、容器(槽)の生成物による再加圧の間
に、生成物ガスを容器の出口端部における可制御弁を介
して補給するものであつて、ここに該可制御弁は吸着工
程(段階)の間に容器から生成物ガスを放出するのに使
用したのと同一バルブである。
に、生成物ガスを容器の出口端部における可制御弁を介
して補給するものであつて、ここに該可制御弁は吸着工
程(段階)の間に容器から生成物ガスを放出するのに使
用したのと同一バルブである。
本発明の装置は、圧力スイング吸着容器の出口端部を多
床系用の生成物ヘツダー(header)に接続するコンジツ
ト(導管);該コンジツトにおける位置決め可能なバル
ブ;及び生成物による再加圧の間に生成物ヘツダーから
流れさせ、また吸着の間に生成物ヘツダーに容器からの
生成物を流れさせるためにバルブを開放するための制御
信号発生手段より成る。
床系用の生成物ヘツダー(header)に接続するコンジツ
ト(導管);該コンジツトにおける位置決め可能なバル
ブ;及び生成物による再加圧の間に生成物ヘツダーから
流れさせ、また吸着の間に生成物ヘツダーに容器からの
生成物を流れさせるためにバルブを開放するための制御
信号発生手段より成る。
上記方法及び装置は、系依存バルブの少くとも1個を取
り除くことによる重要な利点をもたらし、それによつて
操作の信頼性が改良される。更に、特定の多床配列にお
いて本発明を実施することにより他の利点が生ずる。例
えば、最初の圧力均等化(均圧化)のために代表的に提
供されたバルブのセツトを取り除き、そして次に下記の
いずれかを介して第1の均等化を完結させることが可能
である。
り除くことによる重要な利点をもたらし、それによつて
操作の信頼性が改良される。更に、特定の多床配列にお
いて本発明を実施することにより他の利点が生ずる。例
えば、最初の圧力均等化(均圧化)のために代表的に提
供されたバルブのセツトを取り除き、そして次に下記の
いずれかを介して第1の均等化を完結させることが可能
である。
(i)他の均等化用に提供された入手可能な遊びバルブ
(idle valves)、或は (ii)同時に、正常に起る他の均等化用の入手可能なバ
ルブを介して、2回の均等化を引き続いて、但し、唯1
回だけのために正常に使用した時間内に行うこと。
(idle valves)、或は (ii)同時に、正常に起る他の均等化用の入手可能なバ
ルブを介して、2回の均等化を引き続いて、但し、唯1
回だけのために正常に使用した時間内に行うこと。
図面の概説 以下の詳細な説明を添付の図面を参照して読むと、本発
明は一層よく理解され、そしてその利点が一層明確にな
るであろう。
明は一層よく理解され、そしてその利点が一層明確にな
るであろう。
第1図は、単一吸着床の略図であつて、代表的な吸着ガ
スが単一サイクルの操作の種々の段階において装入され
ることを示すものである。
スが単一サイクルの操作の種々の段階において装入され
ることを示すものである。
第2図は、単一サイクルの操作に対する単一吸着床の圧
力プロフイル(profile)を示すグラフ図である。
力プロフイル(profile)を示すグラフ図である。
第3図は、4個の床より成るPSA系を示す略図である。
第4図は、完全なサイクルの操作を介して、4個の床よ
り成るPSA系の代表的前後関連結果を示すチャートであ
る。
り成るPSA系の代表的前後関連結果を示すチャートであ
る。
発明の詳述 圧力スイング吸着方法は少なくとも1種の選択的に吸着
可能な成分を含む多成分流体を分離するために必要な断
熱過程である。第1図は不純物及び生成物流体の混合物
からなる供給流体流から不純物を選択的に吸着すること
ができる吸着剤の床14を含む吸着帯12に入る供給流体流
10を示している。
可能な成分を含む多成分流体を分離するために必要な断
熱過程である。第1図は不純物及び生成物流体の混合物
からなる供給流体流から不純物を選択的に吸着すること
ができる吸着剤の床14を含む吸着帯12に入る供給流体流
10を示している。
本明細書において、「不純物」と言う用語は本方法にお
いてより強く吸着される1種又はそれ以上の成分を意味
する。従って、不純物と述べた物質は望ましくないかつ
廃棄すべきものを意味する用語の通常の定義に限定され
ない。「生成物」と言う用語は供給流体流中の余り強く
吸着されない流体を意味し、かつこの成分が、本方法が
関係する所望の成分であることを必ずしも意味しない。
いてより強く吸着される1種又はそれ以上の成分を意味
する。従って、不純物と述べた物質は望ましくないかつ
廃棄すべきものを意味する用語の通常の定義に限定され
ない。「生成物」と言う用語は供給流体流中の余り強く
吸着されない流体を意味し、かつこの成分が、本方法が
関係する所望の成分であることを必ずしも意味しない。
吸着剤を充填しているので、吸着床は非選択的な空隙を
含んでいる。供給流体流を導入して第一の高圧下に吸着
体の入口端16で吸着床と接触させて、吸着剤に不純物を
吸着させかつ生成物流体の一部を空隙にトラップする。
不純物を激減した生成物流体18は吸着帯の対向端20から
放出される。
含んでいる。供給流体流を導入して第一の高圧下に吸着
体の入口端16で吸着床と接触させて、吸着剤に不純物を
吸着させかつ生成物流体の一部を空隙にトラップする。
不純物を激減した生成物流体18は吸着帯の対向端20から
放出される。
吸着床への供給が進むと、不純物吸着前面が吸着帯の入
口単に設けられ、かつ吸着帯内の所定の位置22まで吸着
帯を通って放出端の方に縦に徐々に移動する。その時、
供給流体の導入を停止する。
口単に設けられ、かつ吸着帯内の所定の位置22まで吸着
帯を通って放出端の方に縦に徐々に移動する。その時、
供給流体の導入を停止する。
次に、空隙にトラップされた生成物流体を、第一の高圧
からそれより低いがなお高い圧力まで吸着帯を並流減圧
することによって吸着帯の放出端20を通して取り出す。
この並流減圧によって、不純物吸着前面を新たな位置26
まで前進させる。1回又はそれ以上の中間均圧工程を並
流減圧工程中に設け、吸着前面を位置24にもってきて、
並流減圧の最終段階で吸着前面を位置26に前進させるの
が好ましい。多段床系において、並流減圧工程は再生を
行う吸着床にパージガスも供給する。従って、この工程
はパージガス供給工程を称することができ、第4図にお
いてそのように呼称する。
からそれより低いがなお高い圧力まで吸着帯を並流減圧
することによって吸着帯の放出端20を通して取り出す。
この並流減圧によって、不純物吸着前面を新たな位置26
まで前進させる。1回又はそれ以上の中間均圧工程を並
流減圧工程中に設け、吸着前面を位置24にもってきて、
並流減圧の最終段階で吸着前面を位置26に前進させるの
が好ましい。多段床系において、並流減圧工程は再生を
行う吸着床にパージガスも供給する。従って、この工程
はパージガス供給工程を称することができ、第4図にお
いてそのように呼称する。
並流減圧に引き続き、吸着帯を吸着床に圧力をさらに減
圧し、かつ16において脱着ガスを吸引することによって
供給路方向に向流脱着する。この工程によって、吸着前
面が位置28にもたらされる。吸着床を他の吸着床からの
並流減圧流出物でパージし、又は純生成物でパージし
て、吸着前面を位置30にもってくる。
圧し、かつ16において脱着ガスを吸引することによって
供給路方向に向流脱着する。この工程によって、吸着前
面が位置28にもたらされる。吸着床を他の吸着床からの
並流減圧流出物でパージし、又は純生成物でパージし
て、吸着前面を位置30にもってくる。
他の工程のために吸着容器(槽)を使用する前に、吸着
槽を再加圧して、吸着床の損害を避ける必要がある。再
加圧は代表的には二主要工程で行われる。第一に、並流
減圧を行う吸着槽(容器)からの空隙空間トラップガス
を2吸着槽の圧力が均等するまで供給する。この工程を
均等と称し、漸増する圧力で供給される幾つかの吸着槽
からの空隙空間トラップガスを用いて数工程で行うこと
ができる。最終均圧において、生成物ガスも供給しう
る。第二の工程、即ち、生成物による再加圧において、
生成物ガスだけを吸着槽に供給する。本発明によれば、
生成物ガスは同一の弁、即ち、吸着工程中に生成物ガス
を回収するために使用した可制御弁48によって吸着槽14
に供給される。弁48は所定の時間に所望の流量になるよ
うにコントローラー50によって制御される連続位置決め
可能な弁であるのが好ましい。
槽を再加圧して、吸着床の損害を避ける必要がある。再
加圧は代表的には二主要工程で行われる。第一に、並流
減圧を行う吸着槽(容器)からの空隙空間トラップガス
を2吸着槽の圧力が均等するまで供給する。この工程を
均等と称し、漸増する圧力で供給される幾つかの吸着槽
からの空隙空間トラップガスを用いて数工程で行うこと
ができる。最終均圧において、生成物ガスも供給しう
る。第二の工程、即ち、生成物による再加圧において、
生成物ガスだけを吸着槽に供給する。本発明によれば、
生成物ガスは同一の弁、即ち、吸着工程中に生成物ガス
を回収するために使用した可制御弁48によって吸着槽14
に供給される。弁48は所定の時間に所望の流量になるよ
うにコントローラー50によって制御される連続位置決め
可能な弁であるのが好ましい。
系から生成物ガスの一定の流れを供給することが大抵の
PSA装置において好ましい。このめには、弁48(又は生
成物による再加圧を行う他の吸着槽と連合した他の弁)
を通るヘッダー38からの生成物ガス流を一定流量に維持
することが必要である。このことは多くの方法で達成す
ることができる。例えば、第1図に示すように、コント
ローラー50は圧力検知器Pからの信号を受信しかつそれ
に応答して弁48を制御することができる。生成物による
再加圧を行う吸着槽(容器)14の内圧を検知し、かつ検
知した値と生成物による再加圧の最終圧力との差を測定
することによって、流れを効果的に制御することができ
る。
PSA装置において好ましい。このめには、弁48(又は生
成物による再加圧を行う他の吸着槽と連合した他の弁)
を通るヘッダー38からの生成物ガス流を一定流量に維持
することが必要である。このことは多くの方法で達成す
ることができる。例えば、第1図に示すように、コント
ローラー50は圧力検知器Pからの信号を受信しかつそれ
に応答して弁48を制御することができる。生成物による
再加圧を行う吸着槽(容器)14の内圧を検知し、かつ検
知した値と生成物による再加圧の最終圧力との差を測定
することによって、流れを効果的に制御することができ
る。
あるいはまた、系からの生成物の流れを測定し、かつ弁
48を通る吸着槽14への生成物ガスの流れを測定値に応じ
て制御して、系からの生成物ガスの流れを実質的に一定
の流量に維持することができる。
48を通る吸着槽14への生成物ガスの流れを測定値に応じ
て制御して、系からの生成物ガスの流れを実質的に一定
の流量に維持することができる。
単一床に関する代表的な工程時間及び各工程での関連圧
力を第2図に示す。
力を第2図に示す。
本発明の方法及び装置は共に少なくとも1つの系従属弁
を排除することによって著しい利点をもたらし、操作に
おける信頼性を向上する。さらに、他の利点が特定の多
段配列で本発明を実施することから得られる。例えば、
第一の均圧に対して典型的に設けられる1組の弁を排除
して、(i)他の槽の均圧に利用できるアイドル弁又は
(ii)通常は同時に起こる他の槽の均圧に利用できる弁
のいずれかを用いて連続的ではあるが1回だけの場合に
通常使用される時間内に2回の均圧操作を実施すること
によって第一の均圧を行うことができる。
を排除することによって著しい利点をもたらし、操作に
おける信頼性を向上する。さらに、他の利点が特定の多
段配列で本発明を実施することから得られる。例えば、
第一の均圧に対して典型的に設けられる1組の弁を排除
して、(i)他の槽の均圧に利用できるアイドル弁又は
(ii)通常は同時に起こる他の槽の均圧に利用できる弁
のいずれかを用いて連続的ではあるが1回だけの場合に
通常使用される時間内に2回の均圧操作を実施すること
によって第一の均圧を行うことができる。
さらに他の利点は、生成物の圧力、例えば、系からの最
終生成物流の圧力を効果的に制御することができること
である。例えば、系からの生成物の圧力は吸着を行う吸
着床から流入する生成物の圧力に依存し、かつ生成物の
圧力が生成物による再加圧に利用されるので、系からの
生成物の圧力を制御することが生成物による再加圧を行
う吸着槽への流量を制御することによって可能となる。
終生成物流の圧力を効果的に制御することができること
である。例えば、系からの生成物の圧力は吸着を行う吸
着床から流入する生成物の圧力に依存し、かつ生成物の
圧力が生成物による再加圧に利用されるので、系からの
生成物の圧力を制御することが生成物による再加圧を行
う吸着槽への流量を制御することによって可能となる。
実施例 本実施例は最低99+モル%の水素、例えば一酸化炭素の
濃度10ppm以下の水素を生成させるための、水蒸気改質
からの水素リツチガスの流れ(典型的にはモル基準で水
素75%、メタン4%、一酸化炭素3%、窒素0.5%、残
余分が二酸化炭素であり、かつ水で飽和されているも
の)の精製のための第3図に示されるような4床式加圧
吸着方式の操作について述べる。しかしながら本発明は
他の多床方式に適当可能であり、かつより一層強固に吸
着されるガスが生成物ガスである場合にも使用すること
ができる。
濃度10ppm以下の水素を生成させるための、水蒸気改質
からの水素リツチガスの流れ(典型的にはモル基準で水
素75%、メタン4%、一酸化炭素3%、窒素0.5%、残
余分が二酸化炭素であり、かつ水で飽和されているも
の)の精製のための第3図に示されるような4床式加圧
吸着方式の操作について述べる。しかしながら本発明は
他の多床方式に適当可能であり、かつより一層強固に吸
着されるガスが生成物ガスである場合にも使用すること
ができる。
4個の床のそれぞれは活性炭素の下層とゼオライトの上
層とを有し、かつ全循環を通して示された段階のそれぞ
れに供される。
層とを有し、かつ全循環を通して示された段階のそれぞ
れに供される。
本方法は、上記に引用したキヨナガの特許明細書に示さ
れているゼオライト型モレキユラーシーブ、活性炭、シ
リカゲル、活性アルミナなどのような、生成物流体上の
不純物に対して選択性を有する任意の適当な吸着剤によ
り遂行することができる。
れているゼオライト型モレキユラーシーブ、活性炭、シ
リカゲル、活性アルミナなどのような、生成物流体上の
不純物に対して選択性を有する任意の適当な吸着剤によ
り遂行することができる。
第4図は循環の各段階中における、第3図に示される各
床内の流れの方向、及び吸着と再生との一つの完全な循
環を通しての、すべての床の順序づけを示す。
床内の流れの方向、及び吸着と再生との一つの完全な循
環を通しての、すべての床の順序づけを示す。
第4図は15分間の循環時間を基準とする。循環時間は、
4個の吸着装置のすべてが吸着と再生との完全な循環を
終了するのに要する時間として定義される。第4図は一
つの完全な循環中に各吸着装置が費やした12の時限(ti
me period)を詳細に示す。一つのプロセス工程が数時
限にわたることがある。第2図におけるグラフは単一吸
着装置についての循環における各工程に対する代表的な
圧力対時間を示す。下記の記載において弁が開放されて
いるものとして示されない限り、それらの弁は閉鎖され
ている。
4個の吸着装置のすべてが吸着と再生との完全な循環を
終了するのに要する時間として定義される。第4図は一
つの完全な循環中に各吸着装置が費やした12の時限(ti
me period)を詳細に示す。一つのプロセス工程が数時
限にわたることがある。第2図におけるグラフは単一吸
着装置についての循環における各工程に対する代表的な
圧力対時間を示す。下記の記載において弁が開放されて
いるものとして示されない限り、それらの弁は閉鎖され
ている。
時限1: (a)弁1A及び2Aを同時に開いて吸着装置Aにおける吸
着を開始し、一方において弁1C及び2Cを閉じて吸着装置
Cにおける吸着を停止する。
着を開始し、一方において弁1C及び2Cを閉じて吸着装置
Cにおける吸着を停止する。
(b)弁3C及び3dを開いて吸着装置Cから吸着装置Dへ
の均等化を開始する。圧力均等化中、吸着装置Cは弁3C
を通して並流的に中間圧力に減圧される。放出されたガ
スは再加圧される吸着装置dに直接に流れて(第3図及
び第4図参照)該吸着装置の部分的再加圧用のガスを提
供する。弁2Dを部分的に開いて吸着装置Aから生成され
た生成物ガスを調節された速度で吸着装置Dに流す。こ
の速度は容器Dに結合した圧力検出器Pにより容器Dに
おいて測定される圧力の関数として制御装置150によつ
て調節される。この工程中に不純物前線(impurity fro
nt)が例えば第1図における水準24として示される程度
に前進する。この再加圧段階中に吸着装置Dが二つの水
素源がら再加圧される: (1)上記(b)に記載のように容器Cからのガスによ
る圧力均等化;及び (2)また連続定位置弁(continuously positionable
valve)2Dを通る本発明による生成物ガスによる圧力均
等化。
の均等化を開始する。圧力均等化中、吸着装置Cは弁3C
を通して並流的に中間圧力に減圧される。放出されたガ
スは再加圧される吸着装置dに直接に流れて(第3図及
び第4図参照)該吸着装置の部分的再加圧用のガスを提
供する。弁2Dを部分的に開いて吸着装置Aから生成され
た生成物ガスを調節された速度で吸着装置Dに流す。こ
の速度は容器Dに結合した圧力検出器Pにより容器Dに
おいて測定される圧力の関数として制御装置150によつ
て調節される。この工程中に不純物前線(impurity fro
nt)が例えば第1図における水準24として示される程度
に前進する。この再加圧段階中に吸着装置Dが二つの水
素源がら再加圧される: (1)上記(b)に記載のように容器Cからのガスによ
る圧力均等化;及び (2)また連続定位置弁(continuously positionable
valve)2Dを通る本発明による生成物ガスによる圧力均
等化。
(c)弁4B及び37を開いて吸着装置Bの向流減圧(吹出
し、blowdown)工程を開始する。吹出し中、該吸着装置
は容器の底部から(向流的に)弁4B及び37を経て廃気流
圧力にまで減圧される。不純物は脱着され、かつ排気さ
れ、次いで不純物前線は例えば第1図の水準28に対応し
て降下する。
し、blowdown)工程を開始する。吹出し中、該吸着装置
は容器の底部から(向流的に)弁4B及び37を経て廃気流
圧力にまで減圧される。不純物は脱着され、かつ排気さ
れ、次いで不純物前線は例えば第1図の水準28に対応し
て降下する。
時限2: (a)吸着装置Aは吸着を続ける。
(b)吸着装置Bは吹出しを続ける。
(c)弁3Cを閉じて吸着装置CとDとの間の均等化を終
了させる。吸着装置Cは工程の残りを通して保持(hol
d)状態のままで置く。
了させる。吸着装置Cは工程の残りを通して保持(hol
d)状態のままで置く。
(d)吸着装置Dは弁2Dを通して、生成物による再加圧
を継続する。速度は容器Dにおいて測定した圧力に応じ
て弁2Dを調整することにより調節する。管路138におけ
る予め設定した条件及び検出された圧力を使用して弁2D
を調節することもできる。
を継続する。速度は容器Dにおいて測定した圧力に応じ
て弁2Dを調整することにより調節する。管路138におけ
る予め設定した条件及び検出された圧力を使用して弁2D
を調節することもできる。
時限3: (a)吸着装置Aは吸着を継続する。
(b)吸着装置Dは弁2Dを通して生成物による加圧を継
続する。
続する。
(c)吸着装置Bは吸着装置Cの並流減圧の最終段階か
らの流出物によりパージする。吸着装置Cは弁3C及び3B
を通して実質的に清浄な水素ガスを提供する。該清浄な
水素ガスは吸着装置Bをパージし、次いで脱着された不
純物と共に弁4B及び37を通して流出する。並流減圧に対
する末端圧力に達した時パージを停止する。この工程
中、不純物前線は減圧吸着装置の頂部に向つて前進する
(例えば第1図の水準26)。
らの流出物によりパージする。吸着装置Cは弁3C及び3B
を通して実質的に清浄な水素ガスを提供する。該清浄な
水素ガスは吸着装置Bをパージし、次いで脱着された不
純物と共に弁4B及び37を通して流出する。並流減圧に対
する末端圧力に達した時パージを停止する。この工程
中、不純物前線は減圧吸着装置の頂部に向つて前進する
(例えば第1図の水準26)。
時限4: (a)同時に弁1D及び2Dを開いて吸着装置Dにおいて吸
着を開始し、一方において弁1A及び2Aを閉じて吸着装置
Aにおける吸着を停止する。
着を開始し、一方において弁1A及び2Aを閉じて吸着装置
Aにおける吸着を停止する。
(b)弁3A及び3bを開いて吸着装置Aから吸着装置Bま
での均等化を開始する。
での均等化を開始する。
(c)吸着装置Bの生成物による再加圧のために、生成
物の流れの一部を、弁2Bを通して生成物ヘツダー138か
ら進路変更させる。
物の流れの一部を、弁2Bを通して生成物ヘツダー138か
ら進路変更させる。
(d)弁4C及び37を開いて吸着装置Cの吹出しを開始す
る。
る。
時限5: (a)吸着装置Dは吸着を継続する。
(b)吸着装置Cは吹出しを継続する。
(c)弁3Aを閉じ、吸着装置A及びBの間の均等化を終
了させる。吸着装置Aは該工程の残りを通して保持状態
のままで置く。
了させる。吸着装置Aは該工程の残りを通して保持状態
のままで置く。
(d)吸着装置Bは生成物による再加圧を継続する。
時限6: (a)吸着装置Dは吸着を継続する。
(b)吸着装置Bは生成物による再加圧を継続する。
(c)吸着装置Cを吸着装置Aの並流減圧からの流出物
によつてパージする。吸着装置Aは弁3A及び3Cを通して
清浄な水素ガスを提供する。該清浄な水素ガスは吸着装
置Cをパージし、次いで弁4C及び37を通して流出する。
によつてパージする。吸着装置Aは弁3A及び3Cを通して
清浄な水素ガスを提供する。該清浄な水素ガスは吸着装
置Cをパージし、次いで弁4C及び37を通して流出する。
(d)吸着装置Aは圧力が並流末端圧力にまで降下する
までパージガスを提供する。
までパージガスを提供する。
時限7: (a)同時に弁1B及び2Bを開いて吸着装置Bにおける吸
着を開始し、一方において弁1D及び2Dを閉じて吸着装置
Dにおける吸着を停止する。
着を開始し、一方において弁1D及び2Dを閉じて吸着装置
Dにおける吸着を停止する。
(b)弁3C及び3Dを開いて吸着装置Dから吸着装置Cへ
の均等化を開始する。
の均等化を開始する。
(c)吸着装置Cの生成物による再加圧のために生成物
の流れの一部を、弁2Cを通して生成物ヘツダー138から
進路変更させる。
の流れの一部を、弁2Cを通して生成物ヘツダー138から
進路変更させる。
(d)弁4A及び37を開いて吸着装置Aの吹出し工程を開
始する。
始する。
時限8: (a)吸着装置Bは吸着を継続する。
(b)吸着装置Aは吹出しを継続する。
(c)弁3Dを閉じて吸着装置DとCとの間の均等化を終
了する。吸着装置Dは該工程の残りを通して保持状態の
ままとする。
了する。吸着装置Dは該工程の残りを通して保持状態の
ままとする。
(d)吸着装置Cは生成物による再加圧を継続する。
時限9: (a)吸着装置Bは吸着を継続する。
(b)吸着装置Cは生成物再加圧を継続する。
(c)吸着装置Aを吸着装置Dによりパージする。吸着
装置Dは弁3D及び3Aを通して清浄な水素ガスを提供す
る。該清浄な水素ガスは吸着装置Aをパージし、次いで
弁4A及び37を通つて流出する。
装置Dは弁3D及び3Aを通して清浄な水素ガスを提供す
る。該清浄な水素ガスは吸着装置Aをパージし、次いで
弁4A及び37を通つて流出する。
(d)吸着装置Dは圧力が並流末端圧力に降下するまで
パージガスを提供する。
パージガスを提供する。
時限10: (a)同時に弁1C及び2Cを開いて吸着装置Cにおける吸
着を開始し、一方において弁1B及び2Bを閉じて吸着装置
Bにおける吸着を停止する。
着を開始し、一方において弁1B及び2Bを閉じて吸着装置
Bにおける吸着を停止する。
(b)弁3A及び3bを開いて吸着装置Bから吸着装置Aへ
の均等化を開始する。
の均等化を開始する。
(c)吸着装置の生成物による再加圧のために生成物の
流れの一部を生成物ベツダー138から弁2Aを通して進路
変更させる。
流れの一部を生成物ベツダー138から弁2Aを通して進路
変更させる。
(d)弁4D及び37を開いて吸着装置Dの吹出し工程を開
始する。
始する。
時限11: (a)吸着装置Cは吸着を継続する。
(b)吸着装置Dは吹出しを継続する。
(c)弁3Bを閉じて吸着装置BとAとの間の均等化を終
了すさせる。吸着装置Bは該工程の残りを通して保持状
態のままで置く。
了すさせる。吸着装置Bは該工程の残りを通して保持状
態のままで置く。
(d)吸着装置Aは生成物による再加圧を継続する。
時限12: (a)吸着装置Cは吸着を継続する。
(b)吸着装置Aは生成物による加圧を継続する。
(c)吸着装置Dを吸着装置Bによりパージする。吸着
装置Bは弁3及び3Dを通して清浄な水素ガスをて提供す
る。該清浄な水素ガスは吸着装置Dをパージし、次いで
弁4D及び37を通して流出する。
装置Bは弁3及び3Dを通して清浄な水素ガスをて提供す
る。該清浄な水素ガスは吸着装置Dをパージし、次いで
弁4D及び37を通して流出する。
(d)吸着装置Bは圧力が並流末端圧力に降下するまで
パージガスを提供する。時限12の終りにおいて系を時限
1に戻して循環を反復する。
パージガスを提供する。時限12の終りにおいて系を時限
1に戻して循環を反復する。
上記の記載は、本発明をどのようにして実施するかを当
業者に教示する目的のためであり、当業者が本明細書を
読んで明らかとなる自明の改良及び変更のすべてを詳述
するものではない。しかしながら、すべての上記のよう
な自明の改良及び変更は特許請求の範囲によつて定めら
れる本発明の範囲に包含される。
業者に教示する目的のためであり、当業者が本明細書を
読んで明らかとなる自明の改良及び変更のすべてを詳述
するものではない。しかしながら、すべての上記のよう
な自明の改良及び変更は特許請求の範囲によつて定めら
れる本発明の範囲に包含される。
第1図は、単一吸着床の略図である。 第2図は、単一吸着床の圧力プロフイルのグラフ図であ
る。 第3図は、4個の床より成るPSA系の略図である。 第4図は、4個の床より成るPSA系の前後関係結果のチ
ャートである。
る。 第3図は、4個の床より成るPSA系の略図である。 第4図は、4個の床より成るPSA系の前後関係結果のチ
ャートである。
Claims (11)
- 【請求項1】多段床加圧吸着系の圧力スイング吸着容器
における生成物の実質的に一定の流れを維持するための
生成物による再加圧を制御する方法において、生成物ガ
スを、前記容器の出口末端における可制御弁を通して、
生成物による再加圧のための前記容器に供給し、ここに
前記弁は吸着工程中に前記容器から生成物ガスを放出す
るためにも使用されるものと同一であり;生成物による
再加圧下にある前記容器への生成物の実質的に一定の流
れを維持するような態様において前記弁を調整すること
により供給速度を制御し;そして (a)生成物による再加圧下にある前記容器内の圧力を
検知し、生成物による再加圧下にある前記容器に、前記
可制御弁を通して供給される生成物ガスの速度を前記圧
力に応答して調節し、かつ/又は (b)前記系からの生成物の流れを検知し;生成物によ
る再加圧下にある前記容器への前記可制御弁を通しての
流れを該検知された値に応答して変化させる ことにより前記一定の流れを維持することを包含してな
る前記方法。 - 【請求項2】第一の圧力スイング吸着槽の放出端から連
続位置決め可能な弁を通して生成物ガスを回収しなが
ら、供給流体を第一の高圧下に前記第一の槽の供給端に
供給し;前記第一の槽への供給物の供給を停止し;前記
第一の槽から空隙空間にトラップされた生成物を回収
し、(i)第一の時期に、前記空隙空間にトラップされ
た生成物を前記第一の槽の圧力より低い高圧における第
二の圧力スイング吸着槽に供給して、第二の槽の圧力を
前記第一の槽と均等にし、かつ(ii)それより遅い時期
に、前記空隙空間にトラップされた生成物を、なおも低
いけれど高圧である別の圧力スイング吸着槽に供給し
て、前記別の槽に吸着された不純物をパージし;前記第
一の槽に吸着された不純物をパージし;前記第一の槽を
前記第二の高圧まで部分的に再加圧し;次に生成物ガス
を回収するために先に使用した前記弁を通して生成物ガ
スを供給することによって前記第一の槽を前記第一の高
圧まで生成物によって再加圧することを包含する、それ
ぞれが吸着剤及び空隙空間を含む複数の圧力スイング吸
着槽を使用する請求項1記載の方法。 - 【請求項3】少なくとも3個の吸着槽を系として操作し
て、各槽からの生成物ガスを受け入れる共通の生成物ガ
スヘッダーから一定流量の生成物ガスを得る請求項2記
載の方法。 - 【請求項4】前記第一の時期に引き続き、少なくとも1
回のその後の均圧工程をさらに含む請求項2又は3記載
の方法。 - 【請求項5】各吸着床を、吸着;少なくとも2回の減圧
工程;向流パージ;及び少なくとも最終の再加圧工程が
生成物による再加圧である少なくとも2回の再加圧工程
を含む後続操作工程で周期的に操作する、複数の吸着床
の各床において少なくとも1種のガス成分を吸着するこ
とによってガス混合物を分離する断熱圧力スイング吸着
方法において、槽の生成物による再加圧中に、前記槽の
出口端に位置する、前記吸着工程中に前記槽から生成物
ガスを放出するために使用されるものと同一の弁である
可制御弁を通して生成物ガスを供給することを包含する
前記断熱圧力スイング吸着方法を使用する請求項1、
2、3又は4記載の方法。 - 【請求項6】各槽が吸着剤及び空隙空間を含む床を収容
し、かつ供給ヘッダーと連通する供給端及び系の生成物
ヘッダーと連通する出口端を有し、しかも各床が、吸
着;減圧の間に均圧するために空隙空間にトラップされ
た生成物ガスを他の1つの床に供給する並流減圧;空隙
空間にトラップされた生成物ガスをパージを行う他の床
に供給するパージガス供給;向流減圧;パージ;ならび
に並流減圧下にある床から回収される空隙空間にトラッ
プされた生成物ガスを用いる均圧及び生成物による最終
加圧を含む再加圧の各工程を通してサイクル操作される
タイプの多段床加圧吸着系の特定の圧力スイング吸着槽
の生成物による再加圧を制御する装置において、 前記特定の槽の前記出口端を前記生成物ヘッダーに接続
する導管; 前記導管内の可制御弁;及び 前記弁を制御して生成物による再加圧中に前記特定槽へ
の流れを可能とし、かつ吸着中に前記特定槽からの流れ
を可能とする手段 から成ることを特徴とする前記装置。 - 【請求項7】前記系からの生成物の流れを実質的に一定
に維持する手段をさらに含む請求項6記載の装置。 - 【請求項8】(a)生成物により再加圧されている槽の
内圧を検知するための手段;及び前記内圧を検知する手
段に応答して前記可制御弁を制御する手段; (b)前記系からの生成物ガスの流れを検知する手段;
及び前記流れを検知する手段に応答して前記可制御弁を
制御する手段; の組合せの一つ又は両方から成る、生成物により再加圧
されている槽への生成物の一定の流れを維持する手段を
包含する、請求項6又は7に記載の装置。 - 【請求項9】前記可制御弁が連続位置決め可能な弁であ
る請求項6、7又は8記載の装置。 - 【請求項10】パージを行う床にパージガスを供給する
前に、第一の均圧を行い、その直後に引き続いて第二の
均圧を行うために各槽の並流減圧を制御する手段をさら
に含む請求項6、7、8又は9記載の装置。 - 【請求項11】多段床加圧吸着系の入口端及び出口端を
有する圧力スイング吸着槽における生成物による再加圧
を制御する装置において、前記装置が 前記槽の前記出口端を前記系の生成物ヘッダーに接続す
る導管; 前記導管内の連続位置決め可能な弁; 生成物による再加圧中に前記生成物ヘッダーからの流れ
を可能とし、かつ吸着中に前記槽から前記生成物ヘッダ
ーへの生成物の流れを可能とするために前記弁を開ける
制御信号を発信する手段; 及び随意的に、 (a)前記生成物による再加圧下にある槽の内圧を検知
する手段;及び前記内圧を検知する手段に応答して前記
連続位置決め可能な弁を制御する手段; (b)前記系からの生成物ガスの流れを検知する手段;
及び前記流れを検知する手段に応答して前記連続位置決
め可能な弁を制御する手段 の組合せの一つ又は両方を包含する請求項6、7、8、
9又は10記載の装置。
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