JPH11197436A - Ｐｓａ吸着法又は装置に用いるための回転ブロア - Google Patents
Ｐｓａ吸着法又は装置に用いるための回転ブロアInfo
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- JPH11197436A JPH11197436A JP10311798A JP31179898A JPH11197436A JP H11197436 A JPH11197436 A JP H11197436A JP 10311798 A JP10311798 A JP 10311798A JP 31179898 A JP31179898 A JP 31179898A JP H11197436 A JPH11197436 A JP H11197436A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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-
- 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
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-
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-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 冷却手段付きブロアに代えて標準の回転ブロ
アを使用することができるようにするＶＰＳＡ作動パラ
メータを決定し、それによって、作動効率を高め、設備
コストを削減すること。 【解決手段】 吸着されにくい成分と吸着され易い成分
を含有した混合物から吸着されにくい成分を分離するた
めの、吸着と脱着を周期的に反復するＰＳＡ吸着方法に
おいて、脱着工程を、吸着容器からガスを排気するのに
用いられる圧力減小手段が外来冷却を必要としないよう
に選択された圧力及び選択された時間実施されることを
特徴とするＰＳＡ吸着方法。
アを使用することができるようにするＶＰＳＡ作動パラ
メータを決定し、それによって、作動効率を高め、設備
コストを削減すること。 【解決手段】 吸着されにくい成分と吸着され易い成分
を含有した混合物から吸着されにくい成分を分離するた
めの、吸着と脱着を周期的に反復するＰＳＡ吸着方法に
おいて、脱着工程を、吸着容器からガスを排気するのに
用いられる圧力減小手段が外来冷却を必要としないよう
に選択された圧力及び選択された時間実施されることを
特徴とするＰＳＡ吸着方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＰＳＡ（圧力スイ
ング）吸着又はＶＰＳＡ（真空／圧力スイング）吸着ガ
ス分離法に関し、特に、特殊な回転ブロアの使用により
ＰＳＡ吸着装置の設備コスト及び運転コストを削減する
ことに関する。ここで、ＰＳＡ（圧力スイング）吸着と
は、ＶＰＳＡ（真空／圧力スイング）とＶＳＡ（真空ス
イング）吸着の両方を意味するものとする。
ング）吸着又はＶＰＳＡ（真空／圧力スイング）吸着ガ
ス分離法に関し、特に、特殊な回転ブロアの使用により
ＰＳＡ吸着装置の設備コスト及び運転コストを削減する
ことに関する。ここで、ＰＳＡ（圧力スイング）吸着と
は、ＶＰＳＡ（真空／圧力スイング）とＶＳＡ（真空ス
イング）吸着の両方を意味するものとする。
【０００２】
【従来の技術】真空／圧力スイング式吸着（「ＶＰＳ
Ａ」と略称される）ガス分離法又は圧力スイング式吸着
（「ＰＳＡ」と略称される）ガス分離法は、供給ガス混
合物から少くとも１つのガス成分を分離又は除去するた
めに選択的吸着材を用いる。ＰＳＡ法もＶＰＳＡ法も、
４つの基本的な工程、即ち、吸着工程、減圧（除圧）工
程、パージ工程及び再加圧工程を用いる。ＰＳＡ吸着法
及びＶＰＳＡ吸着法は、周知であり、空気の成分、即
ち、酸素及び窒素を選択的に分離するために広く用いら
れている。
Ａ」と略称される）ガス分離法又は圧力スイング式吸着
（「ＰＳＡ」と略称される）ガス分離法は、供給ガス混
合物から少くとも１つのガス成分を分離又は除去するた
めに選択的吸着材を用いる。ＰＳＡ法もＶＰＳＡ法も、
４つの基本的な工程、即ち、吸着工程、減圧（除圧）工
程、パージ工程及び再加圧工程を用いる。ＰＳＡ吸着法
及びＶＰＳＡ吸着法は、周知であり、空気の成分、即
ち、酸素及び窒素を選択的に分離するために広く用いら
れている。
【０００３】２床型ＰＳＡ酸素分離法は、モリキュラー
シーブから窒素を脱着するのに用いられる真空工程を伴
う。この真空工程にはルーツO回転ブロア（以下、単に
「ブロア」とも称する）が用いられる。ガスは、ブロア
の低圧領域から高圧領域へ通される間に圧縮され、その
結果として加熱される。
シーブから窒素を脱着するのに用いられる真空工程を伴
う。この真空工程にはルーツO回転ブロア（以下、単に
「ブロア」とも称する）が用いられる。ガスは、ブロア
の低圧領域から高圧領域へ通される間に圧縮され、その
結果として加熱される。
【０００４】表１は、標準回転ブロアの定常作動に随伴
する代表的な圧縮熱の値（ΔＴ上昇＝ブロア出口温度−
ブロア入口温度として測定された値）を示す。ここで、
「標準回転ブロア」とは、外来手段（ブロア自体が備え
ている固有の手段ではない、外来又は付属手段）によっ
て冷却することができないブロアのことをいう。そのよ
うなブロアの一例は、米国イリノイ州のドレッサー・イ
ンダストリーズ社から販売されているＲＡＳ−Ｊ Ｗｈ
ｉｓｐａｉｒである。以下の表１のデータは、１４．５
ｐｓｉａの周囲圧と７０°Ｆの周囲温度で測定された、
定常作動状態の値である。
する代表的な圧縮熱の値（ΔＴ上昇＝ブロア出口温度−
ブロア入口温度として測定された値）を示す。ここで、
「標準回転ブロア」とは、外来手段（ブロア自体が備え
ている固有の手段ではない、外来又は付属手段）によっ
て冷却することができないブロアのことをいう。そのよ
うなブロアの一例は、米国イリノイ州のドレッサー・イ
ンダストリーズ社から販売されているＲＡＳ−Ｊ Ｗｈ
ｉｓｐａｉｒである。以下の表１のデータは、１４．５
ｐｓｉａの周囲圧と７０°Ｆの周囲温度で測定された、
定常作動状態の値である。
【０００５】
【表１】
【０００６】上記表から分かるように、ブロアの入口と
出口の圧力差（ΔＰ）が大きいほど、ブロアの出口の圧
縮熱温度が上昇する。この温度上昇（ΔＴ上昇）は、圧
縮機部品（圧縮機の構成部品）の加熱を招き、かねつが
かどであると、圧縮機の破損の原因となる。従って、例
えば２３０°Ｆの定格温度許容限界（ΔＴmax）を有す
るルーツ式ブロアの場合、定常運転時の圧力差ΔＰが約
８になると、この定常運転時温度許容限界ΔＴを越える
ことになる。
出口の圧力差（ΔＰ）が大きいほど、ブロアの出口の圧
縮熱温度が上昇する。この温度上昇（ΔＴ上昇）は、圧
縮機部品（圧縮機の構成部品）の加熱を招き、かねつが
かどであると、圧縮機の破損の原因となる。従って、例
えば２３０°Ｆの定格温度許容限界（ΔＴmax）を有す
るルーツ式ブロアの場合、定常運転時の圧力差ΔＰが約
８になると、この定常運転時温度許容限界ΔＴを越える
ことになる。
【０００７】しかしながら、不都合なことに、１基以上
の吸着床を有する典型的なＰＳＡシステムは、約８より
高いΔＰ値で作動する。そのようなＰＳＡシステムは、
米国特許第５，６５８，３７１号（単床型）、米国特許
第５，５１８，５２６号（多床型）及び本出願人の米国
特許出願第０８/６１１，９４２号（多床型）に開示さ
れている。これらの特許又は特許願に開示されているサ
イクルのための代表的なΔＰ値は、約６〜１２ｐｓｉ
ａ、好ましくは７〜１１ｐｓｉａ、最も好ましくは８〜
１０ｐｓｉａの範囲である。このような範囲内では、２
床型システムのためのΔＰ値は、単床型システムのため
のそれより高い。
の吸着床を有する典型的なＰＳＡシステムは、約８より
高いΔＰ値で作動する。そのようなＰＳＡシステムは、
米国特許第５，６５８，３７１号（単床型）、米国特許
第５，５１８，５２６号（多床型）及び本出願人の米国
特許出願第０８/６１１，９４２号（多床型）に開示さ
れている。これらの特許又は特許願に開示されているサ
イクルのための代表的なΔＰ値は、約６〜１２ｐｓｉ
ａ、好ましくは７〜１１ｐｓｉａ、最も好ましくは８〜
１０ｐｓｉａの範囲である。このような範囲内では、２
床型システムのためのΔＰ値は、単床型システムのため
のそれより高い。
【０００８】従来、過大ΔＴの問題は、ブロアのガス吐
出温度（ブロアの出口から吐出されるガスの温度）を低
くするために空冷又は水冷式回転ブロア（例えば、圧縮
機を外来流体を用いて冷却することができるようにする
追加の手段を備えたブロア）を使用することによって対
処されてきた。空冷式回転ブロアは、通常、単床システ
ムに用いられ、水冷式回転ブロアは多床型システムに必
要とされてきた。空冷式回転ブロアの例は、米国特許第
５，０９０，８７９１号及び４，８５９，１５８号に記
載されている。このタイプの市販ブロアは、米国イリノ
イ州のドレッサー・インダストリーズ社から販売されて
いるルーツ式ＤＶＪドライ真空Ｗｈｉｓｐａｉｒであ
る。回転ブロアを冷却するためのその他の方法として
は、放熱フィン、ヒートシンク等の使用が挙げられる。
出温度（ブロアの出口から吐出されるガスの温度）を低
くするために空冷又は水冷式回転ブロア（例えば、圧縮
機を外来流体を用いて冷却することができるようにする
追加の手段を備えたブロア）を使用することによって対
処されてきた。空冷式回転ブロアは、通常、単床システ
ムに用いられ、水冷式回転ブロアは多床型システムに必
要とされてきた。空冷式回転ブロアの例は、米国特許第
５，０９０，８７９１号及び４，８５９，１５８号に記
載されている。このタイプの市販ブロアは、米国イリノ
イ州のドレッサー・インダストリーズ社から販売されて
いるルーツ式ＤＶＪドライ真空Ｗｈｉｓｐａｉｒであ
る。回転ブロアを冷却するためのその他の方法として
は、放熱フィン、ヒートシンク等の使用が挙げられる。
【０００９】代表的な空冷式回転ブロアのΔＰ及び定常
作動時ΔＴ上昇の値は、表２に示されている。は、標準
回転ブロアのに随伴する圧縮熱の値（＝ブロア出口温度
−ブロア入口温度として測定された値）を示す。ここ
で、「標準回転ブロア」とは、外来手段によって冷却す
ることができないブロアのことをいう。そのようなブロ
アの一例は、米国イリノイ州のドレッサー・インダスト
リーズ社から販売されているＲＡＳ−Ｊ Ｗｈｉｓｐａ
ｉｒである。以下の表２のデータは、１４．５ｐｓｉａ
の周囲圧と７０°Ｆの周囲温度で測定された、定常作動
状態の値である。
作動時ΔＴ上昇の値は、表２に示されている。は、標準
回転ブロアのに随伴する圧縮熱の値（＝ブロア出口温度
−ブロア入口温度として測定された値）を示す。ここ
で、「標準回転ブロア」とは、外来手段によって冷却す
ることができないブロアのことをいう。そのようなブロ
アの一例は、米国イリノイ州のドレッサー・インダスト
リーズ社から販売されているＲＡＳ−Ｊ Ｗｈｉｓｐａ
ｉｒである。以下の表２のデータは、１４．５ｐｓｉａ
の周囲圧と７０°Ｆの周囲温度で測定された、定常作動
状態の値である。
【００１０】
【表２】
【００１１】これらの値から明らかなように、冷却手段
付きブロアは、冷却手段をもたないブロアに比べて高い
圧力差ΔＰで作動することができ、ΔＰの値が約１０よ
り大きくなるまでは、２３０°ＦのΔＴmaxを越えるこ
とがない。従って、約８から１０の間のΔＰを有するプ
ロセスを作動させたい場合は、冷却手段付きブロアを使
用する必要があると考えられる。
付きブロアは、冷却手段をもたないブロアに比べて高い
圧力差ΔＰで作動することができ、ΔＰの値が約１０よ
り大きくなるまでは、２３０°ＦのΔＴmaxを越えるこ
とがない。従って、約８から１０の間のΔＰを有するプ
ロセスを作動させたい場合は、冷却手段付きブロアを使
用する必要があると考えられる。
【００１２】しかしながら、不都合なことに、冷却手段
付きブロアは、価格が高く、運転コストも高い。更に、
水冷式ブロアを使用するには、ブロアのハウジング内へ
注入するための水を利用することができなければならな
いが、多くの場合、容易に水を利用することができな
い。しかも、冷却水は、ブロアの端板及びロータにスケ
ール（垢）を付着させ、その結果、機械的な問題を惹起
する。
付きブロアは、価格が高く、運転コストも高い。更に、
水冷式ブロアを使用するには、ブロアのハウジング内へ
注入するための水を利用することができなければならな
いが、多くの場合、容易に水を利用することができな
い。しかも、冷却水は、ブロアの端板及びロータにスケ
ール（垢）を付着させ、その結果、機械的な問題を惹起
する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、冷却手段付きブロアに代えて標準の回転ブロアを使
用することができるようにするＶＰＳＡ作動パラメータ
を決定することである。それによって、作動効率を高
め、設備コストを削減することができる。
は、冷却手段付きブロアに代えて標準の回転ブロアを使
用することができるようにするＶＰＳＡ作動パラメータ
を決定することである。それによって、作動効率を高
め、設備コストを削減することができる。
【００１４】
【課題を解決するための手段】発明の概要 本発明は、上記課題を解決するために、吸着されにくい
成分と吸着され易い成分を含有した混合物から吸着され
にくい成分を分離するためのＰＳＡ吸着方法であって、
（ａ）混合物を前記吸着され易い成分を選択的に吸着す
ることができる吸着材を収容した吸着容器の供給端内へ
導入し、それによって該容器内の圧力を増大させる工程
と、（ｂ）前記吸着され易い成分の少なくとも一部分を
吸着し、前記吸着されにくい成分の少なくとも一部分を
回収することから成る吸着工程と、（ｃ）前記容器から
ガスを排気することによって前記吸着材から前記吸着さ
れ易い成分を脱着する脱着工程とから成り、該脱着工程
における該排気操作は、該容器からガスを排気するのに
用いられる圧力減小手段が外来冷却を必要としないよう
に選択された圧力及び選択された時間実施されることを
特徴とするＰＳＡ吸着方法を提供する。好ましい実施形
態では、前記圧力減小手段は、回転押込み（ポジテイ
ブ）ブロア（一定量の流体を空間に取り込み、流体の圧
力を高めた後吐き出すブロア、容積式ブロア）によって
構成する。別の実施形態においては、前記排気工程の時
間の長さを６０秒未満とする。別の実施形態において
は、前記圧力減小手段は、特定の温度許容限界を有し、
前記脱着工程を、その温度許容限界を超えるのを防止す
るような圧力値及び時間長の条件で実施する。別の好ま
しい実施形態では、合計サイクル時間の長さを１０秒〜
１８０秒の範囲とし、圧力比を２：１〜６：１の範囲と
する。別の好ましい実施形態では、前記減圧工程の継続
時間を５〜９０秒の範囲とする。本発明は、又、非優先
的被吸着性（優先的に吸着されない、即ち、吸着されに
くい）第１ガスと、１種類以上の選択的被吸着性（吸着
材の特性に応じて選択的に吸着される、即ち、比較的吸
着され易い）第２ガスを含有したガス混合物から少なく
とも１種類の非優先的被吸着性第１ガスを分離するため
のＰＳＡ吸着装置であって、前記混合物から前記第２ガ
スを高められた圧力下で選択的に吸着することができる
吸着材を収容した少なくとも１つの吸着床ユニットと、
該吸着床ユニットから前記第１ガスの加圧された供給源
を受け取るために制御弁を介して該吸着床ユニットの下
流端に連通した受器ユニットと、前記吸着床ユニット内
の圧力を減小させて該吸着材からの前記第２ガスの脱着
及び吸着床ユニットの減圧を実施するために空隙ガスを
（吸着材の多数の空隙内に存在する脱着されたガス）制
御弁を通して該吸着床ユニットの下流端へ排出するため
の圧力平衡化ユニットと、相対的に加圧されたガス混合
物を制御弁を通して前記吸着床ユニットの上流端へ供給
するための圧縮機と、生成された第１ガスを回収するた
めに、前記吸着床ユニット内の圧力が前記受器ユニット
内の圧力を越えたとき前記第１ガスを該吸着床ユニット
から該受器ユニットへ通流させるための手段と、前記吸
着床ユニットへの前記加圧されたガス混合物の供給が停
止された後、該吸着床ユニット内に存在する残留空隙ガ
スの減圧及び前記圧力平衡化ユニット内への解放を実施
するための手段と、前記吸着床ユニットを低い圧力にす
るために該吸着床ユニットの上流端に連通した圧力減小
手段とから成り、該圧力減小手段は、所定の定常時温度
許容限界を有する回転押込みブロア（回転ポジテイブブ
ロア）から成ることを特徴とするＰＳＡ吸着装置を提供
する。この回転押込みブロアは、定常状態で作動された
とすると、その作動温度が温度許容限界を超える。
成分と吸着され易い成分を含有した混合物から吸着され
にくい成分を分離するためのＰＳＡ吸着方法であって、
（ａ）混合物を前記吸着され易い成分を選択的に吸着す
ることができる吸着材を収容した吸着容器の供給端内へ
導入し、それによって該容器内の圧力を増大させる工程
と、（ｂ）前記吸着され易い成分の少なくとも一部分を
吸着し、前記吸着されにくい成分の少なくとも一部分を
回収することから成る吸着工程と、（ｃ）前記容器から
ガスを排気することによって前記吸着材から前記吸着さ
れ易い成分を脱着する脱着工程とから成り、該脱着工程
における該排気操作は、該容器からガスを排気するのに
用いられる圧力減小手段が外来冷却を必要としないよう
に選択された圧力及び選択された時間実施されることを
特徴とするＰＳＡ吸着方法を提供する。好ましい実施形
態では、前記圧力減小手段は、回転押込み（ポジテイ
ブ）ブロア（一定量の流体を空間に取り込み、流体の圧
力を高めた後吐き出すブロア、容積式ブロア）によって
構成する。別の実施形態においては、前記排気工程の時
間の長さを６０秒未満とする。別の実施形態において
は、前記圧力減小手段は、特定の温度許容限界を有し、
前記脱着工程を、その温度許容限界を超えるのを防止す
るような圧力値及び時間長の条件で実施する。別の好ま
しい実施形態では、合計サイクル時間の長さを１０秒〜
１８０秒の範囲とし、圧力比を２：１〜６：１の範囲と
する。別の好ましい実施形態では、前記減圧工程の継続
時間を５〜９０秒の範囲とする。本発明は、又、非優先
的被吸着性（優先的に吸着されない、即ち、吸着されに
くい）第１ガスと、１種類以上の選択的被吸着性（吸着
材の特性に応じて選択的に吸着される、即ち、比較的吸
着され易い）第２ガスを含有したガス混合物から少なく
とも１種類の非優先的被吸着性第１ガスを分離するため
のＰＳＡ吸着装置であって、前記混合物から前記第２ガ
スを高められた圧力下で選択的に吸着することができる
吸着材を収容した少なくとも１つの吸着床ユニットと、
該吸着床ユニットから前記第１ガスの加圧された供給源
を受け取るために制御弁を介して該吸着床ユニットの下
流端に連通した受器ユニットと、前記吸着床ユニット内
の圧力を減小させて該吸着材からの前記第２ガスの脱着
及び吸着床ユニットの減圧を実施するために空隙ガスを
（吸着材の多数の空隙内に存在する脱着されたガス）制
御弁を通して該吸着床ユニットの下流端へ排出するため
の圧力平衡化ユニットと、相対的に加圧されたガス混合
物を制御弁を通して前記吸着床ユニットの上流端へ供給
するための圧縮機と、生成された第１ガスを回収するた
めに、前記吸着床ユニット内の圧力が前記受器ユニット
内の圧力を越えたとき前記第１ガスを該吸着床ユニット
から該受器ユニットへ通流させるための手段と、前記吸
着床ユニットへの前記加圧されたガス混合物の供給が停
止された後、該吸着床ユニット内に存在する残留空隙ガ
スの減圧及び前記圧力平衡化ユニット内への解放を実施
するための手段と、前記吸着床ユニットを低い圧力にす
るために該吸着床ユニットの上流端に連通した圧力減小
手段とから成り、該圧力減小手段は、所定の定常時温度
許容限界を有する回転押込みブロア（回転ポジテイブブ
ロア）から成ることを特徴とするＰＳＡ吸着装置を提供
する。この回転押込みブロアは、定常状態で作動された
とすると、その作動温度が温度許容限界を超える。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明は、ＰＳＡプロセスに使用
される回転ブロアが外来冷却（ブロア自体によらない、
外来又は付属手段又は外来流体による冷却）を必要とし
ないような特定のサイクル時間及び圧力パラメータの範
囲内で単床又は２床型ＰＳＡ吸着装置を作動させること
によって達成することができる。本発明は、特定のブロ
アの選択は、プロセスサイクル中の発熱脱着工程又は排
気工程の時間の長さ及び圧力範囲対他の非発熱工程（例
えば、吸着工程）又は冷却工程の時間の長さ及び圧力範
囲に応じて決定されるという認識に基づいている。
される回転ブロアが外来冷却（ブロア自体によらない、
外来又は付属手段又は外来流体による冷却）を必要とし
ないような特定のサイクル時間及び圧力パラメータの範
囲内で単床又は２床型ＰＳＡ吸着装置を作動させること
によって達成することができる。本発明は、特定のブロ
アの選択は、プロセスサイクル中の発熱脱着工程又は排
気工程の時間の長さ及び圧力範囲対他の非発熱工程（例
えば、吸着工程）又は冷却工程の時間の長さ及び圧力範
囲に応じて決定されるという認識に基づいている。
【００１６】従って、ＰＳＡ吸着装置を特定の規制され
た吸着及び脱着パラメータの範囲内で作動させることに
よって空冷又は水冷回転ブロアの使用の必要性が排除さ
れる。即ち、ＰＳＡプロセスに標準の非冷却回転押込み
ブロア（例えば、ルーツOタイプブロア）を用いること
ができ、それによって、設備及び運転コストを相当に節
約することができる。
た吸着及び脱着パラメータの範囲内で作動させることに
よって空冷又は水冷回転ブロアの使用の必要性が排除さ
れる。即ち、ＰＳＡプロセスに標準の非冷却回転押込み
ブロア（例えば、ルーツOタイプブロア）を用いること
ができ、それによって、設備及び運転コストを相当に節
約することができる。
【００１７】本発明は、単床装置にも、多床（好ましく
は２床）装置にも適用することができる。ここでは本発
明を吸着工程と脱着工程に関連して説明するが、本発明
はこれらの工程だけを有するプロセスに限定されるもの
でないことは、当業者には明らかであろう。本発明は、
例えば圧力平衡化工程のような他の工程を含むプロセス
にも適用することができ、そのような工程は、上述した
先行米国特許に記載されている。
は２床）装置にも適用することができる。ここでは本発
明を吸着工程と脱着工程に関連して説明するが、本発明
はこれらの工程だけを有するプロセスに限定されるもの
でないことは、当業者には明らかであろう。本発明は、
例えば圧力平衡化工程のような他の工程を含むプロセス
にも適用することができ、そのような工程は、上述した
先行米国特許に記載されている。
【００１８】先に説明したように、標準の回転ブロアを
利用するためには、全体の温度上昇ΔＴ上昇（入口温度
即ち吸込温度と出口温度即ち吐出温度との差）をその機
械（ブロア）の温度許容限界ΔＴmaxより低く維持しな
ければならない。本発明者らは、そのような結果は、供
給ガス供給工程及び真空工程中におけるブロアの作動時
間の長さと、該それぞれの工程中のブロアの作動圧力範
囲を制御することによって達成することができることを
見出した。
利用するためには、全体の温度上昇ΔＴ上昇（入口温度
即ち吸込温度と出口温度即ち吐出温度との差）をその機
械（ブロア）の温度許容限界ΔＴmaxより低く維持しな
ければならない。本発明者らは、そのような結果は、供
給ガス供給工程及び真空工程中におけるブロアの作動時
間の長さと、該それぞれの工程中のブロアの作動圧力範
囲を制御することによって達成することができることを
見出した。
【００１９】米国特許第５，６５８，３７１号に記載さ
れているような単床装置の場合は、供給／吸着工程中、
ブロア（供給ブロア）の平均吸込圧力（入口圧力）を９
〜１４．７ｐｓｉａ、好ましくは約１４〜１４．５ｐｓ
ｉａ、最も好ましくは約１４．５ｐｓｉａとし、ブロア
の最高吐出圧力（出口圧力）を約２０〜２５ｐｓｉａ、
好ましくは約２２〜２３ｐｓｉａ、最も好ましくは約２
２．７ｐｓｉａとすることができる。排気／脱着工程中
は、ブロア（真空ブロア）の最低吸込圧力を約５〜９ｐ
ｓｉａ、好ましくは６〜７ｐｓｉａ、最も好ましくは約
６．０５ｐｓｉａとし、ブロアの平均吐出圧力を９〜１
５ｐｓｉａ、好ましくは１４〜１５ｐｓｉａ、最も好ま
しくは約１４．７ｐｓｉａとすることができる。
れているような単床装置の場合は、供給／吸着工程中、
ブロア（供給ブロア）の平均吸込圧力（入口圧力）を９
〜１４．７ｐｓｉａ、好ましくは約１４〜１４．５ｐｓ
ｉａ、最も好ましくは約１４．５ｐｓｉａとし、ブロア
の最高吐出圧力（出口圧力）を約２０〜２５ｐｓｉａ、
好ましくは約２２〜２３ｐｓｉａ、最も好ましくは約２
２．７ｐｓｉａとすることができる。排気／脱着工程中
は、ブロア（真空ブロア）の最低吸込圧力を約５〜９ｐ
ｓｉａ、好ましくは６〜７ｐｓｉａ、最も好ましくは約
６．０５ｐｓｉａとし、ブロアの平均吐出圧力を９〜１
５ｐｓｉａ、好ましくは１４〜１５ｐｓｉａ、最も好ま
しくは約１４．７ｐｓｉａとすることができる。
【００２０】２床型ＰＳＡ吸着装置（例えば、本出願と
同時に米国特許庁に出願された米国特許願Ｄ−２０，３
３５「単段真空ポンプ」に記載されたシステム）の場合
は、供給ブロアの平均吸込圧力を約１４．７ｐｓｉａと
し、供給ブロアの最高吐出圧力を約２０〜２５ｐｓｉａ
の範囲とすることができる。真空ブロアの最高吐出圧力
は、約２０〜２５ｐｓｉａの範囲とし、平均吐出圧力は
約１４．７ｐｓｉａとすることができる。
同時に米国特許庁に出願された米国特許願Ｄ−２０，３
３５「単段真空ポンプ」に記載されたシステム）の場合
は、供給ブロアの平均吸込圧力を約１４．７ｐｓｉａと
し、供給ブロアの最高吐出圧力を約２０〜２５ｐｓｉａ
の範囲とすることができる。真空ブロアの最高吐出圧力
は、約２０〜２５ｐｓｉａの範囲とし、平均吐出圧力は
約１４．７ｐｓｉａとすることができる。
【００２１】一般に、上記単床及び多床ＰＳＡ吸着プロ
セスの合計吸着／脱着サイクル時間の長さは、１０〜１
８０秒の範囲とすることができる。供給工程及び排気工
程の各々のサイクル時間は、総サイクル時間の約２分の
１、即ち、５〜９０秒の範囲、好ましくは１０〜３０秒
の範囲、より好ましくは１７〜２２秒の範囲とすること
ができる。これらのシステムは、２：１〜６：１の範囲
の吸着／脱着圧力比で作動させることができる。
セスの合計吸着／脱着サイクル時間の長さは、１０〜１
８０秒の範囲とすることができる。供給工程及び排気工
程の各々のサイクル時間は、総サイクル時間の約２分の
１、即ち、５〜９０秒の範囲、好ましくは１０〜３０秒
の範囲、より好ましくは１７〜２２秒の範囲とすること
ができる。これらのシステムは、２：１〜６：１の範囲
の吸着／脱着圧力比で作動させることができる。
【００２２】先に述べたように、このようなプロセスの
ためのブロアの選択は、本発明以前では、特定のプロセ
スの最高ΔＰの算定に基づいていた。しかしながら、本
発明者らはそのような算定は不正確であることを認識
し、それに代えて、総サイクル時間に対する実際の排気
又は脱着工程の時間の長さと連携して特定のプロセスの
平均ΔＰを算定する必要があることを見出した。以下
に、この新規な方式がいかにして導き出されたかを説明
し、その後、本発明を実施するためのガイドラインを説
明する。
ためのブロアの選択は、本発明以前では、特定のプロセ
スの最高ΔＰの算定に基づいていた。しかしながら、本
発明者らはそのような算定は不正確であることを認識
し、それに代えて、総サイクル時間に対する実際の排気
又は脱着工程の時間の長さと連携して特定のプロセスの
平均ΔＰを算定する必要があることを見出した。以下
に、この新規な方式がいかにして導き出されたかを説明
し、その後、本発明を実施するためのガイドラインを説
明する。
【００２３】図１は、上述した米国特許第５，６５８，
３７１号に従って実施された典型的な単床型ＶＰＳＡサ
イクルにおける温度と圧力の変化を示すグラフである。
ここに例示されたプロセスにおいては、供給工程中のブ
ロアの平均吸込圧力は、１４．５ｐｓｉａであり、ブロ
アの最高吐出圧力は約２２．７ｐｓｉａである。排気工
程中のブロアの最低吸込圧力は、約６ｐｓｉａであり、
ブロアの平均吐出圧力は約１４．７ｐｓｉａである。こ
のプロセスは、全体サイクルを通して約５の平均ΔＰを
有し、最高ΔＰは約９である。従って、上記表１及び２
に示されたタイプの回転ブロアの場合、このように最高
ΔＰが約９であるとすると、従来であれば、冷却手段付
きのブロアが必要であると考えるのが普通である。
３７１号に従って実施された典型的な単床型ＶＰＳＡサ
イクルにおける温度と圧力の変化を示すグラフである。
ここに例示されたプロセスにおいては、供給工程中のブ
ロアの平均吸込圧力は、１４．５ｐｓｉａであり、ブロ
アの最高吐出圧力は約２２．７ｐｓｉａである。排気工
程中のブロアの最低吸込圧力は、約６ｐｓｉａであり、
ブロアの平均吐出圧力は約１４．７ｐｓｉａである。こ
のプロセスは、全体サイクルを通して約５の平均ΔＰを
有し、最高ΔＰは約９である。従って、上記表１及び２
に示されたタイプの回転ブロアの場合、このように最高
ΔＰが約９であるとすると、従来であれば、冷却手段付
きのブロアが必要であると考えるのが普通である。
【００２４】しかしながら、図１に示されるように、ブ
ロアを通しての温度上昇（ΔＴ上昇）（ブロアの入口か
ら吸い込まれたときのガスの吸込温度とブロアの出口を
通して吐出されたときのガスの吐出温度の差）は、２１
４°Ｆ−８５°Ｆ＝１２９°Ｆであり、この温度差即ち
温度上昇は、上記考察から予想される２３０°ＦのΔＴ
maxより遙かに低い。この理由は、以下に説明するよう
に２つある。
ロアを通しての温度上昇（ΔＴ上昇）（ブロアの入口か
ら吸い込まれたときのガスの吸込温度とブロアの出口を
通して吐出されたときのガスの吐出温度の差）は、２１
４°Ｆ−８５°Ｆ＝１２９°Ｆであり、この温度差即ち
温度上昇は、上記考察から予想される２３０°ＦのΔＴ
maxより遙かに低い。この理由は、以下に説明するよう
に２つある。
【００２５】第１に、図１に示されるように、吐出温度
（従って、ΔＴ上昇）は、サイクルの排気部分（排気工
程）中においてのみ最大上昇率で増大する（即ち、正の
最大傾斜角を有する）。実際、ここに例示されたサイク
ルでは、標準回転ブロアを用いた場合の排気工程中の吐
出温度の平均温度上昇率は、３．０°Ｆ／秒と算出され
た。更に、吐出温度は、実際、図の０秒から約３０秒の
時間帯までの吐出温度の温度曲線から分かるように、サ
イクルの他の（排気以外の）工程中は最高値から低下し
ている。
（従って、ΔＴ上昇）は、サイクルの排気部分（排気工
程）中においてのみ最大上昇率で増大する（即ち、正の
最大傾斜角を有する）。実際、ここに例示されたサイク
ルでは、標準回転ブロアを用いた場合の排気工程中の吐
出温度の平均温度上昇率は、３．０°Ｆ／秒と算出され
た。更に、吐出温度は、実際、図の０秒から約３０秒の
時間帯までの吐出温度の温度曲線から分かるように、サ
イクルの他の（排気以外の）工程中は最高値から低下し
ている。
【００２６】このように、実際のサイクルパラメータを
分析してみると、プロセスの最高ΔＰとそれに対応する
ΔＴ上昇の直接的な相互関係（例えば、表１）を用いる
のではなく、排気工程中の吐出温度の上昇率とともに、
排気時間の長さ対総サイクル時間の長さをも考量すべき
であることが分かる。
分析してみると、プロセスの最高ΔＰとそれに対応する
ΔＴ上昇の直接的な相互関係（例えば、表１）を用いる
のではなく、排気工程中の吐出温度の上昇率とともに、
排気時間の長さ対総サイクル時間の長さをも考量すべき
であることが分かる。
【００２７】図２のグラフでは、ブロアがその温度許容
限界（例えば、ΔＴmax＝２３０°Ｆ）を越えるに至る
排気工程の時間の長さを算定するために、ブロアの吐出
温度の上述した温度上昇率（例えば、３°Ｆ／秒）を用
いて外挿曲線を書き入れた。（注：図１と比較して、図
２における時間＝０秒は、図１における時間＝２０秒に
対応している。）図２は、この例のプロセスの場合、２
３０°Ｆの閾値を越えるまでに許容される合計排気時間
の長さは約６０秒であることを示している。
限界（例えば、ΔＴmax＝２３０°Ｆ）を越えるに至る
排気工程の時間の長さを算定するために、ブロアの吐出
温度の上述した温度上昇率（例えば、３°Ｆ／秒）を用
いて外挿曲線を書き入れた。（注：図１と比較して、図
２における時間＝０秒は、図１における時間＝２０秒に
対応している。）図２は、この例のプロセスの場合、２
３０°Ｆの閾値を越えるまでに許容される合計排気時間
の長さは約６０秒であることを示している。
【００２８】従って、合計サイクル時間を３０〜７０秒
未満、好ましくは約５０秒とし、排気工程の時間を５〜
３０秒、好ましくは１５〜２５秒、最も好ましくは約２
０秒として運転される単床型ＰＳＡシステム（例えば、
米国特許第５，６５８，３７１号に記載されたもの）
は、標準の回転ブロアを用いて所要の圧力レベルを得る
ことができると考えられる。実施、そのようなサイクル
は、最高約６０秒もの排気工程時間を用いても、標準回
転ブロアの温度許容限界ΔＴmaxを越えないと考えられ
る。
未満、好ましくは約５０秒とし、排気工程の時間を５〜
３０秒、好ましくは１５〜２５秒、最も好ましくは約２
０秒として運転される単床型ＰＳＡシステム（例えば、
米国特許第５，６５８，３７１号に記載されたもの）
は、標準の回転ブロアを用いて所要の圧力レベルを得る
ことができると考えられる。実施、そのようなサイクル
は、最高約６０秒もの排気工程時間を用いても、標準回
転ブロアの温度許容限界ΔＴmaxを越えないと考えられ
る。
【００２９】２床型ＰＳＡシステムについても同様の結
果を得ることができる。図３のグラフは、典型的な２床
型ＰＳＡシステム（例えば、上記米国特許願Ｄ−２０，
３３５に記載されたもの）に関するΔＴ上昇及びΔＰ曲
線を示す。このシステムでは、全体サイクルを通して平
均ΔＰは約７であり、最高ΔＰは約９である。単床型Ｐ
ＳＡシステムの場合と同様に、この２床型ＰＳＡシステ
ムにおいても、標準回転ブロアを用いた場合の排気工程
中の吐出温度の平均温度上昇率として３．０°Ｆ／秒の
値が測定された。
果を得ることができる。図３のグラフは、典型的な２床
型ＰＳＡシステム（例えば、上記米国特許願Ｄ−２０，
３３５に記載されたもの）に関するΔＴ上昇及びΔＰ曲
線を示す。このシステムでは、全体サイクルを通して平
均ΔＰは約７であり、最高ΔＰは約９である。単床型Ｐ
ＳＡシステムの場合と同様に、この２床型ＰＳＡシステ
ムにおいても、標準回転ブロアを用いた場合の排気工程
中の吐出温度の平均温度上昇率として３．０°Ｆ／秒の
値が測定された。
【００３０】図４のグラフでは、ブロアがその温度許容
限界ΔＴmax＝２３０°Ｆを越えるに至る排気工程の時
間の長さを算定するために、ブロアの吐出温度の上述し
た温度上昇率（３°Ｆ／秒）を用いて外挿曲線を書き入
れた。（注：図３と比較して、図４における時間＝０秒
は、図３における時間２０秒に対応している。）
限界ΔＴmax＝２３０°Ｆを越えるに至る排気工程の時
間の長さを算定するために、ブロアの吐出温度の上述し
た温度上昇率（３°Ｆ／秒）を用いて外挿曲線を書き入
れた。（注：図３と比較して、図４における時間＝０秒
は、図３における時間２０秒に対応している。）
【００３１】図４は、この例のプロセスの場合、２３０
°Ｆの閾値を越えるまでに許容される合計排気時間の長
さは約３０秒であることを示している。このようなプロ
セスは、通常、１５〜４０秒、好ましくは約２５秒の合
計サイクル時間で、５〜２０秒、好ましくは７〜１８
秒、最も好ましくは約１３秒の排気工程のみを伴って運
転される。
°Ｆの閾値を越えるまでに許容される合計排気時間の長
さは約３０秒であることを示している。このようなプロ
セスは、通常、１５〜４０秒、好ましくは約２５秒の合
計サイクル時間で、５〜２０秒、好ましくは７〜１８
秒、最も好ましくは約１３秒の排気工程のみを伴って運
転される。
【００３２】従って、ブロアの温度許容限界を越えるこ
となく、冷却手段付きブロアではなく、冷却手段なしの
標準回転ブロアを用いて適正な圧力を得ることができ
る。真空ブロアは、２０秒の排気工程中約１４．７ｐｓ
ｉａから６〜１２ｐｓｉａの圧力幅の最大圧力差でサイ
クル作動するから、ブロアの吸込圧力の上記の周期的変
化も、ブロアがその温度許容限界を越えるおそれを少な
くするのに貢献する。
となく、冷却手段付きブロアではなく、冷却手段なしの
標準回転ブロアを用いて適正な圧力を得ることができ
る。真空ブロアは、２０秒の排気工程中約１４．７ｐｓ
ｉａから６〜１２ｐｓｉａの圧力幅の最大圧力差でサイ
クル作動するから、ブロアの吸込圧力の上記の周期的変
化も、ブロアがその温度許容限界を越えるおそれを少な
くするのに貢献する。
【００３３】かくして、実際のデータから以下の関係式
が導出された。この方程式は、ブロアを通しての平均サ
イクルΔＰ、即ち、定常作動温度がブロアの温度許容限
界を越える結果となるようなピークΔＰ値を含むサイク
ルにおけるブロアを通しての平均サイクルΔＰに基づい
ている。
が導出された。この方程式は、ブロアを通しての平均サ
イクルΔＰ、即ち、定常作動温度がブロアの温度許容限
界を越える結果となるようなピークΔＰ値を含むサイク
ルにおけるブロアを通しての平均サイクルΔＰに基づい
ている。
【００３４】
【数１】
【００３５】上記Ｔmax、ΔＴ上昇及びΔＴ上昇／ｔの
各々は、選択される特定の回転ブロアによって異なる。
これらの各値の算定は、当業者であれば実行できる。従
って、上記式は、単床又は多床の他のＰＳＡシステムに
おいても、そのシステムに当てはまるプロセス及びブロ
アの限界を算定するのに適用することができる。
各々は、選択される特定の回転ブロアによって異なる。
これらの各値の算定は、当業者であれば実行できる。従
って、上記式は、単床又は多床の他のＰＳＡシステムに
おいても、そのシステムに当てはまるプロセス及びブロ
アの限界を算定するのに適用することができる。
【００３６】以下の表３は、上記式と、上記応用例に用
いられたデータを用いて導出されたものである。この表
は、上述した特性を有する標準回転ブロアを用いるＰＳ
Ａプロセスのための一般的なガイドラインを示し、ｔ
許容がサイクルの平均ΔＰに応じてどのように変化する
かを示す。ここで、ΔＴmax＝２３０°Ｆ、Ｔas＝７０
°Ｆ、ΔＴ上昇はサイクル全体の適当な平均ΔＰを用い
て表１から取り出した値、ΔＴ上昇／ｔ＝３．０°Ｆ／
秒、ｔ計＝２０秒、及び、ｔ熱＝８秒とする。
いられたデータを用いて導出されたものである。この表
は、上述した特性を有する標準回転ブロアを用いるＰＳ
Ａプロセスのための一般的なガイドラインを示し、ｔ
許容がサイクルの平均ΔＰに応じてどのように変化する
かを示す。ここで、ΔＴmax＝２３０°Ｆ、Ｔas＝７０
°Ｆ、ΔＴ上昇はサイクル全体の適当な平均ΔＰを用い
て表１から取り出した値、ΔＴ上昇／ｔ＝３．０°Ｆ／
秒、ｔ計＝２０秒、及び、ｔ熱＝８秒とする。
【００３７】
【表３】
【００３８】先に述べたように、最適ブロア条件及び最
適作動条件を決定するための上記方法は、１０〜１８０
秒のサイクル時間を有し、脱着工程時間が総サイクル時
間の約半分である単床又は多床型のいろいろなＰＳＡシ
ステムに適用することができる。
適作動条件を決定するための上記方法は、１０〜１８０
秒のサイクル時間を有し、脱着工程時間が総サイクル時
間の約半分である単床又は多床型のいろいろなＰＳＡシ
ステムに適用することができる。
【００３９】
【発明の効果】ＶＰＳＡにおいて冷却手段付きブロアで
はなく、標準回転ブロアを用いることによって多くの利
点が得られる。例えば、単床型ＰＳＡ吸着システムにお
いて回収すべき酸素純度を９０％とした場合、標準回転
ブロアは、回収される酸素生成物の流量を約３％高くす
ることを可能にする。更に、冷却手段付きブロアを使用
する場合に比べて、標準回転ブロアは、ユニットパワー
（単位時間当たりの所要電力）を約９％節約する。更
に、標準回転ブロアを用いることにより、約７％の馬力
節約で約４．５％多い量のガスを処理することができ
る。最後に、冷却流体注入ポート付きブロアに代えて、
標準回転ブロアを用いることによって、ブロアに要する
設備コストを約４０％以上節約することができる。
はなく、標準回転ブロアを用いることによって多くの利
点が得られる。例えば、単床型ＰＳＡ吸着システムにお
いて回収すべき酸素純度を９０％とした場合、標準回転
ブロアは、回収される酸素生成物の流量を約３％高くす
ることを可能にする。更に、冷却手段付きブロアを使用
する場合に比べて、標準回転ブロアは、ユニットパワー
（単位時間当たりの所要電力）を約９％節約する。更
に、標準回転ブロアを用いることにより、約７％の馬力
節約で約４．５％多い量のガスを処理することができ
る。最後に、冷却流体注入ポート付きブロアに代えて、
標準回転ブロアを用いることによって、ブロアに要する
設備コストを約４０％以上節約することができる。
【００４０】多床型ＰＳＡ吸着システムにおいて冷却水
噴射式単段段回転ブロアに代えて、「ドライ」式（例え
ば、非水冷式）標準回転ブロアを使用することによって
得られる利点に関していえば、主要な関心事は、ブロア
のハウジング内へ噴射するための水の利用が可能である
かどうかである。通常、顧客は、水をブロアを運転する
のに必要な流量で供給することを好まない。あるいは、
ＶＰＳＡは、水が容易に得られない場所に設置されてい
る。しかし、このような事態は、「ドライ」式ブロアに
とっては問題にならないことは明らかである。又、冷却
水は、ブロアの端板及びロータにスケール（垢）を付着
させるので、ブロアにとって機械的な問題を惹起する
が、ドライ式ブロアにはこの種の問題は生じない。
噴射式単段段回転ブロアに代えて、「ドライ」式（例え
ば、非水冷式）標準回転ブロアを使用することによって
得られる利点に関していえば、主要な関心事は、ブロア
のハウジング内へ噴射するための水の利用が可能である
かどうかである。通常、顧客は、水をブロアを運転する
のに必要な流量で供給することを好まない。あるいは、
ＶＰＳＡは、水が容易に得られない場所に設置されてい
る。しかし、このような事態は、「ドライ」式ブロアに
とっては問題にならないことは明らかである。又、冷却
水は、ブロアの端板及びロータにスケール（垢）を付着
させるので、ブロアにとって機械的な問題を惹起する
が、ドライ式ブロアにはこの種の問題は生じない。
【００４１】本発明は、軸流、輻流又は側流床を用いた
ＰＳＡ吸着システムに適用することができ、又、１〜２
００ＴＰＤ（日産１〜２００ｔｎ）の範囲のプラントサ
イズに適用することができる。本発明を組み入れたＰＳ
Ａ吸着システムのＰＳＡ吸着プロセス及び装置は、Ａ−
ゼオライト、Ｘ−ゼオライト、Ｙ−ゼオライト、斜方沸
石、モルデン沸石及びそれらのイオン交換されたいろい
ろな形態のもの、及び、シリカ−アルミナ、アルミナ、
シリカ、珪酸チタン、燐酸チタン及びそれらの混合物等
を含む任意の種類の平衡−選択性吸着材を用いることが
できる。好ましい吸着材としては、２．０〜２．５の骨
格ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3比を有し、そのうちのＡｌＯ2四面
体単位の少なくとも８８％、好ましくは９５％がリチウ
ム陽イオンと結合している、高度にイオン交換されたナ
トリウムゼオライトが挙げられる。上記ナトリウムゼオ
ライトの中でも特に好ましいのは、２．０にできるだけ
近いＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3比を有し、できるだけ高いリチ
ウム陽イオン交換度を有するものである。
ＰＳＡ吸着システムに適用することができ、又、１〜２
００ＴＰＤ（日産１〜２００ｔｎ）の範囲のプラントサ
イズに適用することができる。本発明を組み入れたＰＳ
Ａ吸着システムのＰＳＡ吸着プロセス及び装置は、Ａ−
ゼオライト、Ｘ−ゼオライト、Ｙ−ゼオライト、斜方沸
石、モルデン沸石及びそれらのイオン交換されたいろい
ろな形態のもの、及び、シリカ−アルミナ、アルミナ、
シリカ、珪酸チタン、燐酸チタン及びそれらの混合物等
を含む任意の種類の平衡−選択性吸着材を用いることが
できる。好ましい吸着材としては、２．０〜２．５の骨
格ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3比を有し、そのうちのＡｌＯ2四面
体単位の少なくとも８８％、好ましくは９５％がリチウ
ム陽イオンと結合している、高度にイオン交換されたナ
トリウムゼオライトが挙げられる。上記ナトリウムゼオ
ライトの中でも特に好ましいのは、２．０にできるだけ
近いＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3比を有し、できるだけ高いリチ
ウム陽イオン交換度を有するものである。
【００４２】以上、本発明を実施形態に関連して説明し
たが、本発明は、ここに例示した実施形態の構造及び形
状に限定されるものではなく、いろいろな実施形態が可
能であり、いろいろな変更及び改変を加えることができ
ることを理解されたい。
たが、本発明は、ここに例示した実施形態の構造及び形
状に限定されるものではなく、いろいろな実施形態が可
能であり、いろいろな変更及び改変を加えることができ
ることを理解されたい。
【図１】図１は、典型的な単床型ＶＰＳＡ吸着装置のた
めの非冷却型（外来冷却手段によって冷却されない）回
転押込みブロアの性能を示すグラフである。
めの非冷却型（外来冷却手段によって冷却されない）回
転押込みブロアの性能を示すグラフである。
【図２】図２は、非冷却型回転押込みブロアの性能を示
すグラフであり、単床型ＶＰＳＡ吸着装置において非冷
却型回転押込みブロアを使用した場合の排気工程中の外
挿された温度値と圧力値を示す。
すグラフであり、単床型ＶＰＳＡ吸着装置において非冷
却型回転押込みブロアを使用した場合の排気工程中の外
挿された温度値と圧力値を示す。
【図３】図３は、典型的な２床型ＶＰＳＡ吸着装置のた
めの非冷却型（外来冷却手段によって冷却されない）回
転押込みブロアの性能を示すグラフである。
めの非冷却型（外来冷却手段によって冷却されない）回
転押込みブロアの性能を示すグラフである。
【図４】図４は、非冷却型回転押込みブロアの性能を示
すグラフであり、２床型ＶＰＳＡ吸着装置において非冷
却型回転押込みブロアを使用した場合の排気工程中の外
挿された温度値と圧力値を示す。
すグラフであり、２床型ＶＰＳＡ吸着装置において非冷
却型回転押込みブロアを使用した場合の排気工程中の外
挿された温度値と圧力値を示す。
フロントページの続き (72)発明者 ジェイムズ・スモラレク アメリカ合衆国ニューヨーク州ボストン、 リーブラー・ロード6696 (72)発明者 マイケル・ケニス・ローガン アメリカ合衆国ニューヨーク州スプリング ビル、エリス・アベニュー34
Claims (8)
- 【請求項１】 吸着されにくい成分と吸着され易い成分
を含有した混合物から吸着されにくい成分を分離するた
めの２床型ＰＳＡ吸着方法であって、 （ａ）混合物を前記吸着され易い成分を選択的に吸着す
ることができる吸着材を収容した吸着容器の供給端内へ
導入し、それによって該容器内の圧力を増大させる工程
と、 （ｂ）前記吸着され易い成分の少なくとも一部分を吸着
し、前記吸着されにくい成分の少なくとも一部分を回収
することから成る吸着工程と、 （ｃ）前記容器からガスを排気することによって前記吸
着材から前記吸着され易い成分を脱着する脱着工程とか
ら成り、該脱着工程における該排気操作は、該容器から
ガスを排気するのに用いられる圧力減小手段が外来冷却
を必要としないように選択された圧力及び選択された時
間実施されることを特徴とするＰＳＡ吸着方法。 - 【請求項２】 前記圧力減小手段は、回転押込みブロア
であることを特徴とする請求項１に記載のＰＳＡ吸着方
法。 - 【請求項３】 前記排気工程の時間の長さは、６０秒未
満であることを特徴とする請求項１に記載のＰＳＡ吸着
方法。 - 【請求項４】 前記圧力減小手段は、特定の温度許容限
界を有し、前記脱着工程を、その温度許容限界を超える
のを防止するような圧力値及び時間長の条件で実施する
ことを特徴とする請求項１に記載のＰＳＡ吸着方法。 - 【請求項５】 合計サイクル時間の長さは、１０秒〜１
８０秒の範囲であり、圧力比は２：１〜６：１の範囲で
あり、前記ガスを排気するために用いられる圧力減小手
段は、外来流体を用いる手段を介しての冷却を必要とし
ないことを特徴とする請求項１に記載のＰＳＡ吸着方
法。 - 【請求項６】 前記減圧工程の継続時間は、５〜９０秒
の範囲であることを特徴とする請求項５に記載のＰＳＡ
吸着方法。 - 【請求項７】 非優先的被吸着性第１ガスと、１種類以
上の選択的被吸着性第２ガスを含有したガス混合物から
少なくとも１種類の非優先的被吸着性第１ガスを分離す
るためのＰＳＡ吸着装置であって、 前記混合物から前記第２ガスを高められた圧力下で選択
的に吸着することができる吸着材を収容した少なくとも
２つの吸着床ユニットと、 該各吸着床ユニットから前記第１ガスの加圧された供給
源を受け取るために制御弁を介して該各吸着床ユニット
の下流端に連通した受器ユニットと、 前記各吸着床ユニット内の圧力を減小させて該吸着材か
らの前記第２ガスの脱着及び該各吸着床ユニットの減圧
を実施するために空隙ガスを制御弁を通して該各吸着床
ユニットの下流端へ排出するための圧力平衡化ユニット
と、 相対的に加圧されたガス混合物を制御弁を通して前記各
吸着床ユニットの上流端へ供給するための圧縮機と、 生成された第１ガスを回収するために、前記各吸着床ユ
ニット内の圧力が前記受器ユニット内の圧力を越えたと
き前記第１ガスを該各吸着床ユニットから該受器ユニッ
ト通流させるための手段と、 前記各吸着床ユニットへの前記加圧されたガス混合物の
供給が停止された後、該吸着床ユニット内に存在する残
留空隙ガスの減圧及び前記圧力平衡化ユニット内への解
放を実施するための手段と、 前記各吸着床ユニットを低い圧力に減圧するために該各
吸着床ユニットの上流端に連通した圧力減小手段とから
成り、該圧力減小手段は、外来冷却を必要としない回転
押込みブロアから成ることを特徴とするＰＳＡ吸着装
置。 - 【請求項８】 非優先的被吸着性第１ガスと、１種類以
上の選択的被吸着性第２ガスを含有したガス混合物から
少なくとも１種類の非優先的被吸着性第１ガスを分離す
るためのＰＳＡ吸着装置であって、 前記混合物から前記第２ガスを高められた圧力下で選択
的に吸着することができる吸着材を収容した少なくとも
２つの吸着床ユニットと、 該各吸着床ユニットから前記第１ガスの加圧された供給
源を受け取るために制御弁を介して該各吸着床ユニット
の下流端に連通した受器ユニットと、 前記各吸着床ユニット内の圧力を減小させて該吸着材か
らの前記第２ガスの脱着及び該各吸着床ユニットの減圧
を実施するために空隙ガスを制御弁を通して該各吸着床
ユニットの下流端へ排出するための圧力平衡化ユニット
と、 相対的に加圧されたガス混合物を制御弁を通して前記各
吸着床ユニットの上流端へ供給するための圧縮機と、 生成された第１ガスを回収するために、前記各吸着床ユ
ニット内の圧力が前記受器ユニット内の圧力を越えたと
き前記第１ガスを該各吸着床ユニットから該受器ユニッ
ト通流させるための手段と、 前記各吸着床ユニットへの前記加圧されたガス混合物の
供給が停止された後、該吸着床ユニット内に存在する残
留空隙ガスの減圧及び前記圧力平衡化ユニット内への解
放を実施するための手段と、 前記各吸着床ユニットを低い圧力に減圧するために該各
吸着床ユニットの上流端に連通した圧力減小手段とから
成り、該圧力減小手段は、所定の定常時温度許容限界を
有し、定常状態で作動されたとすると、作動温度が温度
許容限界を超えることになる回転押込みブロアから成る
ことを特徴とするＰＳＡ吸着装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/963803 | 1997-11-04 | ||
| US08/963,803 US6183537B1 (en) | 1997-11-04 | 1997-11-04 | Rotary blowers for pressure swing adsorption process and system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11197436A true JPH11197436A (ja) | 1999-07-27 |
Family
ID=25507735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10311798A Pending JPH11197436A (ja) | 1997-11-04 | 1998-11-02 | Ｐｓａ吸着法又は装置に用いるための回転ブロア |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6183537B1 (ja) |
| EP (1) | EP0914856A1 (ja) |
| JP (1) | JPH11197436A (ja) |
| KR (1) | KR100386138B1 (ja) |
| BR (1) | BR9804388A (ja) |
| CA (1) | CA2252737C (ja) |
| ID (1) | ID21509A (ja) |
Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
| FR2796570B1 (fr) * | 1999-07-22 | 2002-06-07 | Air Liquide | Adsorbant a selectivite amelioree pour la separation des gaz |
Family Cites Families (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1054373A (ja) * | 1963-05-17 | |||
| US3498025A (en) * | 1968-06-25 | 1970-03-03 | Alco Standard Corp | Adsorption process and apparatus |
| US4222750A (en) * | 1976-08-16 | 1980-09-16 | Champion Spark Plug Company | Oxygen enrichment system for medical use |
| DE8010651U1 (de) | 1980-04-18 | 1980-07-24 | Leybold-Heraeus Gmbh, 5000 Koeln | Vorrichtung zur trennung oder fraktionierenden reinigung von gasgemischen |
| US4449990A (en) * | 1982-09-10 | 1984-05-22 | Invacare Respiratory Corp. | Method and apparatus for fractioning oxygen |
| US4425142A (en) * | 1982-11-15 | 1984-01-10 | Chicago Bridge & Iron Company | Pressure swing adsorption cycle for natural gas pretreatment for liquefaction |
| US4534346A (en) * | 1983-03-15 | 1985-08-13 | Guild Associates, Inc. | Pressure swing cycle for the separation of oxygen from air |
| US4539020A (en) * | 1983-07-10 | 1985-09-03 | Kawasaki Steel Corporation | Methods for obtaining high-purity carbon monoxide |
| JPS6245317A (ja) * | 1985-08-22 | 1987-02-27 | Toho Gas Co Ltd | 温度スイング吸着による酸素冨化方法 |
| JPS63166702A (ja) * | 1986-12-26 | 1988-07-09 | Osaka Oxygen Ind Ltd | 酸素ガス濃縮法 |
| US4859158A (en) | 1987-11-16 | 1989-08-22 | Weinbrecht John F | High ratio recirculating gas compressor |
| US4810265A (en) * | 1987-12-29 | 1989-03-07 | Union Carbide Corporation | Pressure swing adsorption process for gas separation |
| US4892565A (en) * | 1987-12-29 | 1990-01-09 | Air Products And Chemicals, Inc. | Adsorptive separation utilizing multiple adsorption beds |
| US5090879A (en) | 1989-06-20 | 1992-02-25 | Weinbrecht John F | Recirculating rotary gas compressor |
| DE69124276T2 (de) | 1990-03-29 | 1997-05-07 | Boc Group Inc | Verfahren zur Herstellung eines mit Sauerstoff angereicherten Produktstroms |
| JP3025105B2 (ja) * | 1992-06-15 | 2000-03-27 | 三菱重工業株式会社 | ガス分離装置 |
| US5370728A (en) * | 1993-09-07 | 1994-12-06 | Praxair Technology, Inc. | Single bed pressure swing adsorption system and process |
| US5407465A (en) * | 1993-12-16 | 1995-04-18 | Praxair Technology, Inc. | Tuning of vacuum pressure swing adsorption systems |
| US5540758A (en) * | 1994-02-03 | 1996-07-30 | Air Products And Chemicals, Inc. | VSA adsorption process with feed/vacuum advance and provide purge |
| JPH07275632A (ja) * | 1994-04-13 | 1995-10-24 | Teijin Ltd | 酸素濃縮装置 |
| FR2721531B1 (fr) * | 1994-06-27 | 1996-08-23 | Air Liquide | Procédé de traitement d'un mélange gazeux par adsorption à variation de pression. |
| US5518526A (en) * | 1994-10-07 | 1996-05-21 | Praxair Technology, Inc. | Pressure swing adsorption process |
| US5520720A (en) * | 1994-11-30 | 1996-05-28 | The Boc Group, Inc. | Pressure swing adsorption process |
| FR2734172B1 (fr) * | 1995-05-19 | 1997-06-20 | Air Liquide | Dispositif et procede de separation de gaz par adsorption |
| US5658371A (en) | 1995-11-06 | 1997-08-19 | Praxair Technology, Inc. | Single bed pressure swing adsorption process for recovery of oxygen from air |
| US5656067A (en) * | 1996-02-23 | 1997-08-12 | Air Products And Chemicals, Inc. | VSA adsorption process with energy recovery |
| US5656068A (en) * | 1996-02-29 | 1997-08-12 | Praxair Technology, Inc. | Large capacity vacuum pressure swing adsorption process and system |
| US5702504A (en) * | 1996-03-07 | 1997-12-30 | Praxair Technology, Inc. | Vacuum pressure swing adsorption process |
-
1997
- 1997-11-04 US US08/963,803 patent/US6183537B1/en not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-10-19 ID IDP981379A patent/ID21509A/id unknown
- 1998-11-02 JP JP10311798A patent/JPH11197436A/ja active Pending
- 1998-11-03 EP EP98120839A patent/EP0914856A1/en not_active Withdrawn
- 1998-11-03 KR KR10-1998-0046907A patent/KR100386138B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 1998-11-03 BR BR9804388A patent/BR9804388A/pt unknown
- 1998-11-03 CA CA002252737A patent/CA2252737C/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| US6183537B1 (en) | 2001-02-06 |
| KR100386138B1 (ko) | 2003-08-27 |
| CA2252737A1 (en) | 1999-05-04 |
| EP0914856A1 (en) | 1999-05-12 |
| CA2252737C (en) | 2003-04-01 |
| ID21509A (id) | 1999-06-17 |
| KR19990044963A (ko) | 1999-06-25 |
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|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030801 |