JPH11316082A - 清浄乾燥空気を製造する方法及び装置 - Google Patents

清浄乾燥空気を製造する方法及び装置

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JPH11316082A
JPH11316082A JP11069857A JP6985799A JPH11316082A JP H11316082 A JPH11316082 A JP H11316082A JP 11069857 A JP11069857 A JP 11069857A JP 6985799 A JP6985799 A JP 6985799A JP H11316082 A JPH11316082 A JP H11316082A
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air
stream
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Ravi Jain
ラヴィ・ジャイン
K Tsuan James
ジェームズ・ケイ・ツァン
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Abstract

(57)【要約】 【解決課題】 清浄乾燥空気を製造する装置及び方法並
びに超高純度産業用ガス生成物製造用の空気分離プラン
トに適用可能な同装置及び方法を提供する。 【解決手段】 供給空気流１０は、コンプレッサ１２で
圧縮される。圧縮された供給空気流１８は、吸着ベッド
５０，５２，５４に導入されて、水分及び一酸化炭素が
吸着されて、第１の中間生成物流６０を生成する。第１
の中間生成物流６０の一部６６は、触媒反応器３２を通
過して、第２の中間生成物流６２を生成する。第２の中
間生成物流６２は、触媒反応により生成された二酸化炭
素及び水分を含む。第２の中間生成物流６２は、向流熱
交換器２８で水分が除去された後、吸着ベッド５０，５
２，５４に導入されて、二酸化炭素が吸着され、清浄乾
燥空気生成物流６４を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、清浄乾燥空気を製
造する方法及び装置に関し、圧縮空気を吸着ベッドシス
テムに供給して、水分や二酸化炭素などの不純物を取り
除く工程を備える清浄乾燥空気の製造方法及び装置に関
する。特に、本発明は、供給空気が吸着ベッドシステム
において純化された後、触媒反応器に導入されて、供給
空気中に含有されている炭化水素、一酸化炭素及び水素
を反応させて、追加の水分及び二酸化炭素を生成させ、
さらに吸着ユニットにより吸着させて、清浄乾燥空気を
製造する方法及び装置に関する。
【０００２】また、本発明は、清浄乾燥空気生成物を極
低温精留工程に挿入して、１以上の窒素生成物又は酸素
生成物を製造する方法及び装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】清浄乾燥空気は、現代のエレクトロニク
ス産業において多用されている。例えば、製造設備にお
いて、大気環境は、水分や炭化水素、水素及び一酸化炭
素などの他の不純物を含まないことが要求される。これ
は、水分や他の不純物が半導体製造に有害な影響を与え
るからである。清浄乾燥空気が与えられる場合には、フ
ィルターユニット及び乾燥ユニットがオイルフリーポン
プと一緒に用いられる。この装置は、高価であり、連続
的にモニターすることが必要である。
【０００４】また、清浄乾燥空気は、超高純度産業用ガ
スの製造において用いられている。超高純度産業用ガス
は、主として半導体組立設備において用いられる。かよ
うな目的のため、清浄乾燥空気は、露点近くまで冷却さ
れ、次いで、極低温精留カラム内に導入されて、窒素な
どの超高純度産業用ガスが製造される。
【０００５】空気分離工程において、供給空気から二酸
化炭素や水分などの不純物を取り除くことが必要であ
る。これら不純物は低温工程の間に、凍結しやすいから
である。不純物が凍結して現出することによる正味の影
響は、配管システム及び導管の故障を引き起こしかねな
いことであり、危険な炭化水素を濃縮しやすいことであ
る。超高純度空気分離工程において、吸着システムは、
吸着ユニットにより供給空気を予め純化するために用い
られ、さらに一酸化炭素及び水素を取り除くように設計
されている。重い不純物における流れの傾斜が作られ、
残りの軽い不純物はかような流れから引き剥がされて生
成品を製造する。
【０００６】炭化水素は微量にて空気中に存在すること
に注意すべきである。しかし、エアコンプレッサーなど
のオイル潤滑装置類を空気分離機と連結して用いる場合
には、供給空気に導入される炭化水素源として作用する
オイル蒸気が発生する。かような炭化水素のレベルは、
清浄乾燥空気生成物又は超高純度生成物を製造するため
に設計された空気分離プラントに供給された圧縮物にお
いては受容できないものである。よって、清浄乾燥空気
が要求される場合には、高価なオイルフリーコンプレッ
サーが用いられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、本発
明は、炭化水素及び水分を１００ｐｐｂ以下含有する清
浄乾燥空気を製造するために慣用の吸着ベッドを用いる
ことができ、また慣用のコンプレッサーをも用いること
ができる清浄乾燥空気を製造する方法及び装置を提供す
ることを目的とする。さらに、本発明の方法及び装置
は、超高純度産業用ガス生成物の製造を可能とする空気
分離プラントに用いられる予備純化ユニットへの特定の
適用を有する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の特徴とし
て、清浄乾燥空気生成物流を作る方法が提供される。こ
の方法によれば、圧縮供給空気は、第１の吸着ベッドに
導入される。第１の吸着ベッドは、第１の中間生成物流
を製造するために、水分及び二酸化炭素を吸着するよう
に構成されている。第１の中間生成物流の少なくとも一
部に含有されている炭化水素、一酸化炭素及び水素は、
触媒作用により反応して、触媒反応により生成した追加
の二酸化炭素及び水分を含有する第２の中間生成物流を
製造する。第２の中間生成物流は、第２の吸着ベッドに
導入される。第２の吸着ベッドは、追加の水分及び二酸
化炭素を吸着するように構成されている。こうして、清
浄乾燥空気生成物流が製造されｄる。
【０００９】本発明の第２の特徴として、空気を分離す
る方法が提供される。この方法によれば、圧縮供給空気
は、複数の吸着ベッドのおのおのに導入される。この複
数の吸着ベッドは、二酸化炭素及び水分を吸着するよう
に構成されており、各吸着ベッドがオンラインベッドと
して作用する工程サイクルとは離れた別の工程で処理さ
れる。この別の工程では、各吸着ベッドがオンラインベ
ッドとして作用し、次いで再生のための再生ベッドとし
て作用する。オンラインベッドとして作用する場合に
は、水分及び二酸化炭素は圧縮供給空気流から吸着さ
れ、第１の中間生成物流を製造する。オンラインベッド
は、次いでオフラインとなり、再生される再生ベッドと
して作用する。ベッドは、再び、オンラインとなり、圧
縮供給空気流から水分及び二酸化炭素を吸着する前に、
第２の中間生成物流に含有される追加の水分及び二酸化
炭素を吸着する。こうして、清浄乾燥空気生成物流が製
造される。
【００１０】第１の中間生成物流の少なくとも一部に含
有されている炭化水素、一酸化炭素及び水素は、触媒作
用に作用により反応して、触媒反応から生成された追加
の二酸化炭素及び水分を含有する第２の中間生成物流を
製造する。第２の中間生成物流は、圧縮供給空気の導入
の前に、オンラインベッドに導入される。清浄乾燥空気
生成物流の少なくとも一部は、少なくとも１個の蒸留カ
ラムを有する極低温精留工程に導入される。蒸留カラム
は、清浄乾燥空気流内に含有されている空気を分離する
ように構成されている。こうして、窒素又は酸素に富む
少なくとも１つの生成物流が製造される。
【００１１】本発明の第３の特徴において、清浄乾燥空
気生成物流を製造するための装置が提供される。本発明
の第３の特徴によれば、第１及び第２の吸着ベッドが設
けられる。この第１及び第２の吸着ベッドは、それぞれ
水分及び二酸化炭素を吸着するように構成されている。
コンプレッサが設けられ、空気を圧縮して、圧縮された
供給空気流を作り出す。後冷却器は、コンプレッサに連
結されて圧縮された供給空気流から圧縮熱を除去する。
水分離機は、後冷却器に連結されて、圧縮された供給空
気流から濃縮された水を除去する。第１の吸着ベッド
は、水分離機に連結されて、圧縮された供給空気流を受
け入れ、こうして、圧縮された供給空気流から水分及び
二酸化炭素を吸着し、さらに第１の中間生成物流が製造
される。
【００１２】触媒反応器は、第１の吸着ベッドと連通関
係に設けられる。触媒反応器は、第１の中間生成物流の
少なくとも一部に含有される炭化水素、一酸化炭素及び
水素と触媒作用により反応して第２の中間生成物流を製
造する触媒を有する。第２の中間生成物流は、触媒反応
に起因する追加の二酸化炭素及び水分を含有する。向流
熱変換器は、第１の中間生成物流を部分的に加熱し第２
の中間生成物流を冷却するために、位置づけられてい
る。メイクアップ熱交換器は触媒反応器と熱交換器との
間に介在して、触媒反応をなすに適当な温度まで、第１
の中間生成物流を完全に加熱する。第２の吸着ベッド
は、熱交換器に連結されて、第２の中間生成物流を受け
入れる。結果的に、追加の水分及び二酸化炭素は吸着さ
れ、清浄乾燥生成物流が製造される。
【００１３】上述の議論からわかるように、圧縮された
供給空気流は、オンラインである吸着ベッドに導入さ
れ、供給空気に含有されている二酸化炭素及び水分が最
初に吸着される。二酸化炭素及び水分の吸着によって結
果的に生じる中間生成物流は、まだ、受容できないレベ
ルの炭化水素、一酸化炭素及び水素を有する。上述した
事実において、本発明は、本発明の供給空気内の炭化水
素レベルを部分的に受容できないものとするあまり高価
でないオイル潤滑圧縮設備を用いることを可能とする。
【００１４】好ましくは、吸着ベッドはさらに、ＮＯｘ
やＳＯｘなどの触媒毒を吸着するために選ばれた吸着剤
を含有する。かような毒は本発明の各適用例において常
に存在するわけではないけれども、触媒酸化工程の前の
触媒毒の除去は、触媒の寿命、性能したがって反応効率
を十分に改良する。本発明は、かような毒が存在してい
る場合で、上述の欠点にもかかわらず、触媒毒の除去な
しに用いられてもよい。さらなるポイントは、いくらか
のオイル蒸気がかようなベッドにて除去されるであろう
ことである。
【００１５】本発明によれば、最初に水分及び二酸化炭
素の浄化が成され結果的に生じる第１の中間生成物流
は、次いで、加熱され、触媒反応器内で触媒作用により
反応して、追加の水分及び二酸化炭素を生成する。次い
で、水分及び二酸化炭素は他方の吸着ベッドにて吸着さ
れて、清浄乾燥空気生成物を生成する。加えて、かよう
な清浄乾燥空気が精留されれば、半導体製造設備用に要
求される産業ガスを与えるために用いるに適当な超高純
度窒素生成物又は超高純度酸素生成物を生成することが
できる。
【００１６】
【好ましい実施形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定さ
れるものではない。
【００１７】図１は、窒素生成物を生成するために、空
気の分離に適用される清浄乾燥空気生成物を製造するた
めの装置及び方法の該略図である。図１を参照すれば、
本発明による清浄乾燥空気装置１は、超高純度窒素生成
物を生成するために、空気分離ユニット２に適用されて
いる。
【００１８】供給空気流１０は、コンプレッサ１２によ
って圧縮される。その後、圧縮熱は後冷却器１４によっ
て除去される。凝縮された水分もまた、水分分離機１６
によって除去され、圧縮された供給空気流１８を産す
る。次いで、圧縮された供給空気流１８は、本発明によ
る清浄乾燥空気ユニット２０において純化され、圧縮さ
れ純化された空気流２２及び分離して利用され得る超高
純度乾燥空気生成物２４を産する。清浄乾燥空気ユニッ
ト２０は、吸着ユニット２６と、向流熱交換器２８と、
メイクアップヒーター３０と、触媒反応器３２と、から
なる。触媒反応器３２は、約２５０℃〜約５００℃の範
囲で機能するように設計された白金属触媒又は金属酸化
物触媒を含有するベッドであってもよい。好ましい触媒
は、活性アルミナの上に担持されたパラジウム又は白金
や、酸化マグネシウム及び酸化銅の混合物を含有する酸
化物触媒を含む。
【００１９】空気分離ユニット２は、主熱交換器３４を
具備する。主熱交換器３４において、圧縮され純化され
た空気流２２は、露点近傍まで冷却され、蒸留カラム３
６に導入される。蒸留カラム３６は、窒素生成物流３８
を生成するために十分な高さの充填トレイを含む。窒素
生成物流３８は、主熱交換器３４内にて大気温まで完全
に暖められ、“PN"とラベルされた生成物窒素として取
り出され得る。これに関して、蒸留カラム３６は、公知
の方法で設計されたものでよく、約９９．９９９％の純
度で、０．１ｐｐｍ以下の酸素、一酸化炭素、水素、炭
化水素等を含有する超高純度窒素生成物を得ることがで
きる。蒸留カラム３６により作られるカラム最下層は、
富酸素流３９として除去される。富酸素流３９は、膨張
バルブ４０により膨張され、蒸留カラム３６用の還流を
創り出すために用いられるヘッドコンデンサ４２内で気
化される。結果的に生じた気化したクーラント流４４
は、次いで、主熱交換器３４の暖部終端部と冷却部終端
部との間の中間温度まで冷却されて、ターボエクスパン
ダ４６内で膨張する。ターボエクスパンダ４６は、オイ
ルブレーキや発電機などのエネルギー散逸装置に連結さ
れている。これは、冷媒流４８などの冷却剤を生成す
る。冷媒流４８は、主熱交換器３４の冷却終端部に導入
され、大気温度まで完全に暖められた後、WNとラベルさ
れた廃棄物窒素として排出される。この廃棄物流は、吸
着ベッドの再生に用いることができる。
【００２０】空気分離ユニット２は、単一カラム窒素生
成器として示されているが、本発明はこのような特定の
実施形態に限定されない。本発明は、高圧カラム及び低
圧カラムが相互に熱交換関係で機能的に間連していて超
高純度酸素生成物を生成するダブルカラムプラントにも
同様に適用される。さらに、図示された窒素カラムに連
結された超高純度酸素カラムは、本発明の範囲内にあ
る。
【００２１】図２を参照すれば、吸着ユニット２６が、
３個の吸着ベッド５０，５２及び５４を含むものとして
示されている。吸着ベッド５０，５２及び５４は、供給
空気流１８から二酸化炭素及び水分並びにSＯxやNＯxを
吸着するように設計されている。吸着ベッドは、さら
に、供給空気に含有されているオイル蒸気の幾分かをも
吸着する。各吸着ベッド５０，５２及び５４は、水分除
去用の活性アルミナ又は活性シリカゲルであってもよい
層５６を具備する。頂部層５８は、二酸化炭素及びいく
らかの炭化水素を吸着するために設けられている。この
ため、頂部層５８は、タイプ１３Ｘゼオライト又はタイ
プ５Aゼオライトであってもよい。オイル潤滑コンプレ
ッサにより生じるオイル蒸気から発生する炭化水素もま
た、活性アルミナ又は活性シリカゲルによって除去され
る。SＯxやNＯx化合物は、ゼオライト層によって一次的
に除去される。頂部層５８を出る炭化水素は、メタン、
エタン及び幾らか含まれるかもしれないプロパンであ
る。
【００２２】吸着ベッド５０，５２及び５４は、好まし
くは、各ベッドが吸着機能をなすオンライン又はオフラ
インのいずれかにある工程サイクルとは離れた別の工程
で、再生ベッドとして再生されている工程に従って操作
される。好ましいサイクルは、温度スィング吸着サイク
ルである。この温度スィング吸着サイクルにおいて、吸
着ベッドは、減圧、加熱、冷却、パージ及び再加圧の公
知の工程により再生される。
【００２３】各吸着ベッド５０，５２及び５４がオンラ
インである場合、圧縮された供給空気流１８は、吸着ベ
ッド５０，５２及び５４を貫通して、第１の中間生成物
流６０を作る。第１の中間生成物流６０は、向流熱交換
器２８内で暖められ、次いで、メイクアップヒーター３
０内で反応温度まで加熱される。第１の中間生成物流６
０は、触媒反応器３２を通過して、第２の中間生成物流
６２を作る。第２の中間生成物流６２は、再生されたベ
ッドに導入されて、清浄乾燥空気生成物流６４を作る。
【００２４】図２に示すように、第１の中間生成物流６
０の一部６６のみが触媒反応器３２内で現実に処理さ
れ、第１の中間生成物流６６の残りの部分６８は、吸着
ベッド５０，５２及び５４を再生するために用いられ
る。再度、極低温蒸留システムがいくらかの清浄乾燥空
気を分離するために用いられる場合には、かようなシス
テムから生じる廃棄物流もまた、ベッド再生に用いられ
得る。
【００２５】下記表１は、吸着ユニット２６の処理を示
す。「UHP空気の吸着」工程において、第２の中間生成
物流６２内の空気は、吸着ベッド５０，５２及び５４に
て吸着される。同様に、「供給空気の吸着」工程におい
て、供給空気流１８から供給空気は吸着ベッド５０，５
２及び５４で吸着されて、第１の中間生成物流６０を作
り出す。最後に、再生工程は、以下により詳細に説明す
るように、「減圧」「加熱」「冷却」「パージ」「再加
圧」工程からなる。加熱工程及び冷却工程は、第１の中
間生成物流６０の部分で行われる。パージ工程及び再加
圧工程は、清浄乾燥空気生成物流６４で行われる。
【００２６】
【表１】
【００２７】表１の工程１から工程５において、吸着ベ
ッド５０及び５４は、第２の中間生成物流６２から清浄
空気生成物流６４を作り出すベッド５０とオンラインで
あり、吸着ベッド５４は、第１の中間生成物流６０を作
り出す。吸着ベッド５２は、再生中である。このため
に、バルブ８６及び１０４は、ベッド５４が第１の中間
生成物流６０を作り出すことができる開位置に設定され
ており、バルブ７６及び９４は、ベッド５０が清浄乾燥
空気生成物流６４を作り出すことができる開位置に設定
されている。その後、工程６から工程１０において、バ
ルブ７４及び９２は開かれ、吸着ベッド５０は第１の中
間生成物流６０を作り出し、バルブ８２及び１００は開
かれて吸着ベッド５２は清浄乾燥空気生成物流６４を作
り出す。このとき、吸着ベッド５４は再生される。その
後、工程１１から工程１５において、吸着ベッド５０は
再生され、吸着ベッド５２は圧縮された供給空気流１８
からの二酸化炭素及び水分を吸着して第１の中間生成物
流６０を作り出す。このために、バルブ８０及び９８は
開かれる。再生されたばかりの吸着ベッド５４は、第２
の中間生成物流６２における二酸化炭素及び水分を吸着
するように機能し、清浄乾燥空気生成物流６４を作り出
す。吸着ベッド５４をこの態様で機能させるために、バ
ルブ８８及び１０６は、開位置に設定されている。この
サイクルは連続的に行われ、工程１から工程１５は連続
的に反復される。
【００２８】供給空気流１８用の典型的なメイクアップ
は、約１ｐｐｍから約５ｐｐｍの間の一酸化炭素と、約
１ｐｐｍから約５ｐｐｍの間の水素と、約１ｐｐｍから
約５０ｐｐｍの間の総炭化水素と、約３５０ｐｐｍから
約４００ｐｐｍの間の二酸化炭素と、飽和水と、を含有
する。吸着ベッド５０，５２及び５４は、第１の中間生
成物流６０が約１ｐｐｍから約５ｐｐｍの間の一酸化炭
素と、約１ｐｐｍから約５ｐｐｍの間の水素と、約１０
ｐｐｍ未満の総炭化水素と、１ｐｐｍ未満の二酸化炭素
と水とを、含有することができるように、サイクルが設
計されている。清浄乾燥空気生成物流６４は、一酸化炭
素、水素、二酸化炭素、炭化水素及び水を各１ｐｐｍ未
満含有するメイクアップを有することができる。
【００２９】再び、工程１から工程５及び再生工程に戻
り、バルブ８４を開くことによって、吸着ベッド５２は
減圧される。その後、吸着ベッド５２はバルブ１０２を
開くことによって加熱され、ヒーター７２によって加熱
された第１の中間生成物流６０の残りの部分６８を受け
入れる。同じ位置に設定されているバルブ１０２で、吸
着ベッド５２は単にヒーター７２を停止することによっ
て冷却される。次いで、吸着ベッド５２は、バルブ１０
０を開きバルブ１０２を閉めることによって、清浄乾燥
空気生成物流６４の残りの部分でパージされる。
【００３０】工程６から工程１１において、吸着ベッド
５４は再生され、バルブ９０などは開かれる。その後、
第１の中間生成物流６０の残りの部分６８を有する吸着
ベッド５４を加熱するために、バルブ１０８は開位置に
設定される。同じ位置に設定されているバルブ１０８
で、ヒーター７２は停止される。その後、バルブ１０８
は閉じられ、バルブ１０６は開かれて、乾燥空気生成物
流６４の残りの部分でパージされるようになる。同じ位
置に設定されているバルブ１０６で、次いで、バルブ９
０は閉じられて、吸着ベッド５４の再加圧を操作圧力に
戻すことができるようになる。
【００３１】工程１１から工程１５における吸着ベッド
５０の再生に関して、バルブ７８は開かれる。その後、
吸着ベッド５０はバルブ９０を開くことによって加熱さ
れ、次いで、同じ位置にあるバルブでヒーター７２を停
止することによって冷却される。その後、バルブ９２は
閉じられ、バルブ９４は開かれて、清浄乾燥空気生成物
流６４の残りの部分でパージされるようになる。同じ位
置に設定されているバルブで、バルブ７８は閉じられ
て、吸着ベッド５０を再加圧する。
【００３２】このサイクルは、各ベッドで最初に超高純
度空気を吸着し、次いで供給空気を吸着し、次いで再生
することを連続的に行いながら、ベッドからベッドへと
連続的に生じる。図示されてはいないが、上記連続工程
は、好ましくは、プログラム可能な論理コントローラな
どの装置により操作されるリモートコントロールされた
流体バルブを用いて自動化される。
【００３３】当業者には明らかであるように、本発明は
異なるタイプの吸着システムにも均等に適用され得る。
例えば、温度スイング吸着システムが示されているが、
本発明は圧力スイング吸着システムにも適用できる。３
個のベッドが示されているが、吸着工程と脱着工程とが
断続的に行われる場合には少なくとも２個のベッドがあ
れば本発明は実施できる。しかし、かような脱着工程
は、ベッドの再生工程中に、生成物を保持するために、
サージタンク又は生成物圧力タンクを備えることによ
り、多少とも解決され得る。
【００３４】本発明は、清浄乾燥空気生成物流を製造す
るための方法及び装置に関する。本発明の方法及び装置
によれば、圧縮された供給空気流は、１個の吸着ベッド
に導入されて、水分及び二酸化炭素が吸着されて第１の
中間生成物流を生成する。炭化水素、一酸化炭素及び水
素などの第１の中間生成物流に含有される不純物は、触
媒作用により反応して、第２の中間生成物流を作る。第
２の中間生成物流は、触媒作用により生成された追加の
二酸化炭素及び水分を含有する、第２の中間生成物流
は、別の吸着ベッドに導入されて、触媒作用により生成
された追加の二酸化炭素及び水分を吸着して、清浄乾燥
空気生成物流を製造する。本発明は、単独で用いられ
て、清浄乾燥空気生成物流を供給することができる。加
えて、超高純度産業用ガス生成物を製造するために設計
された空気分離プラントの予備純化ユニットとして用い
ることもできる。
【００３５】本発明を好ましい実施態様について説明し
たが、当業者には、本発明の範囲を逸脱しない限りにお
いて、変更、追加又は省略を為し得ることが明らかであ
ろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、窒素生成物を生成するために、空気分
離に供された清浄乾燥空気生成物を製造するための装置
及び方法を示す概略図である。
【図２】図２は、超高純度空気生成物を製造するための
本発明による装置の該略図である。
【符号の説明】
１：清浄乾燥空気装置 ２：空気分離ユニット １０：供給空気流 ２０：清浄乾燥空気ユニット ２２：圧縮純化空気流 ２４：超高純度生成物流 ２６：吸着ユニット ２８：向流熱交換器 ３０：メイクアップヒーター ３２：触媒反応器 ５０，５２，５４：吸着ベッド ６０：第１の中間生成物流 ６２：第２の中間生成物流 ６４：清浄乾燥空気生成物流
フロントページの続き (72)発明者 ジェームズ・ケイ・ツァン アメリカ合衆国ニュージャージー州07922, バークレー・ハイツ，シャディ・グロー ブ・レイン 30

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 清浄乾燥空気生成物流の製造方法であっ
    て、 水分及び二酸化炭素を吸着するように構成された第１の
    吸着ベッドに、圧縮供給空気を導入して、第１の中間生
    成物流を生成させる工程と、 上記第１の中間生成物流の少なくとも一部に含有される
    炭化水素、一酸化炭素及び水素を触媒作用により反応さ
    せて、上記触媒反応により生成した追加の二酸化炭素及
    び水分を含有する第２の中間生成物を生成させる工程
    と、 上記第２の中間生成物流を、上記追加の水分及び二酸化
    炭素を吸着するように構成された第２の吸着ベッドに導
    入して、清浄乾燥空気生成物流を生成させる工程と、を
    備えることを特徴とする清浄乾燥空気生成物流の製造方
    法。
  2. 【請求項２】 請求項１の清浄乾燥空気生成物流の製造
    方法であって、 前記第１の中間生成物流を加熱する工程と、 前記第１の中間生成物流を白金族触媒又は金属酸化物触
    媒を含む触媒反応器に通して、上記炭化水素、一酸化炭
    素及び水素と触媒作用により反応させる工程と、 前記第２の中間生成物流を前記第２の吸着ベッドに導入
    する前に冷却する工程と、を備えることを特徴とする清
    浄乾燥空気生成物流の製造方法。
  3. 【請求項３】 請求項１の清浄乾燥空気生成物流の製造
    方法であって、さらに、 前記第１及び第２の吸着ベッドを前記水分及び前記二酸
    化炭素を吸着するように構成された第３の吸着ベッドと
    一緒に、第１の吸着ベッド、第２の吸着ベッド及び第３
    の吸着ベッドのそれぞれが第２の中間生成物流から追加
    の水分及び二酸化炭素を最初に吸着し、次いで前記圧縮
    供給空気から水分及び二酸化炭素を吸着するオンライン
    ベッドとして機能し、引き続き、再びオンラインベッド
    としてオンラインになされる前に再生される再生ベッド
    として機能する工程サイクルを離れた別の工程を備える
    ことを特徴とする清浄乾燥空気生成物流の製造方法。
  4. 【請求項４】 請求項３の清浄乾燥空気生成物流の製造
    方法であって、 前記別の工程は、第１の吸着ベッド、第２の吸着ベッド
    及び第３の吸着ベッドのそれぞれが、再生中に、減圧工
    程、加熱工程、冷却工程、パージ工程及び再加圧工程に
    供される温度スイング吸着工程であり、 上記加熱工程は、前記中間生成物流の一部を加熱する工
    程と、上記一部を前記再生ベッドに導入する工程と、を
    備え、 上記冷却工程は、前記中間生成物流の一部を前記再生ベ
    ッドに導入する工程を備え、 上記パージ工程は、前記清浄乾燥空気生成物流の一部を
    前記再生ベッドに貫通させる工程を備え、 上記再加圧工程は、前記再生ベッドが前記別の工程の操
    作圧力に達するまで、前記清浄乾燥空気生成物流の一部
    を前記再生ベッドに導入する工程を備える、ことを特徴
    とする清浄乾燥空気生成物流の製造方法。
  5. 【請求項５】 請求項２の清浄乾燥空気生成物流の製造
    方法であって、 前記第１及び第２の中間生成物流の間で向流的に熱交換
    することにより、前記第１の中間生成物流は加熱され、
    前記第２の中間生成物流は冷却され、こうして、前記第
    ２の中間生成物流を冷却し、前記第１の中間生成物流を
    部分的に加熱する工程と、 次いで、前記第１の中間生成物流をメイクアップヒータ
    ーに通過させることによって触媒反応に必要な温度まで
    完全に加熱する工程と、を備えることを特徴とする清浄
    乾燥空気生成物流の製造方法。
  6. 【請求項６】 空気を分離する方法であって、 圧縮供給空気流を二酸化炭素及び水分を吸着するように
    構成されている複数の吸着ベッドのそれぞれに導入する
    工程と、上記各吸着ベッドが上記圧縮供給空気流からの
    水分及び二酸化炭素を吸着するためのオンラインベッド
    として作用する工程サイクルを離れた別の工程で操作す
    る工程を備え、こうして各吸着ベッドは第１の中間生成
    物流を生成し、次いで各吸着ベッドは再生された再生ベ
    ッドとして機能し、その後、各吸着ベッドは圧縮供給空
    気流からの水分及び二酸化炭素を吸着するように作用す
    る前に、第２の中間生成物流内に含有されている追加の
    水分及び二酸化炭素を吸着するためにオンラインに戻さ
    れ、清浄乾燥空気生成物流を生成する工程と、 上記第１の中間生成物流の一部内に含有されている炭化
    水素、一酸化炭素、及び水素を触媒作用により反応させ
    て、上記触媒反応により生成した追加の二酸化炭素及び
    水分を含有する上記第２の中間生成物流を生成させる工
    程と、 上記圧縮供給空気の導入の前に、上記第２の中間生成物
    流をオンラインベッドに導入する工程と、 上記清浄乾燥空気流の一部を、上記清浄乾燥空気生成物
    流内に含有されている空気を分離するように構成されて
    いる少なくとも１個の蒸留カラムを有する極低温精留工
    程に導入して、窒素又は酸素が豊富な少なくとも１の生
    成物を生成させる工程と、を備えることを特徴とする空
    気を分離する方法。
  7. 【請求項７】 請求項６の空気を分離する方法であっ
    て、 前記別の工程は、各再生ベッドが減圧工程、加熱工程、
    冷却工程、パージ工程及び再加圧工程に供される温度ス
    イング吸着工程であり、 上記加熱工程は、前記第１の中間生成物流の残りの部分
    を加熱する工程と、上記残りの部分を前記再生ベッドに
    導入する工程と、を備え、 上記冷却工程は、上記第１の中間生成物の残りの部分を
    前記再生ベッドに導入する工程を備え、 上記パージ工程は、前記清浄乾燥空気生成物流の残りの
    部分を前記再生ベッドを貫通させる工程を備え、 前記再加圧工程は、前記再生ベッドが前記別の工程の操
    作圧力に達するまで、前記清浄乾燥空気生成物流の一部
    を前記再生ベッドに導入する工程を備える、ことを特徴
    とする空気を分離する方法。
  8. 【請求項８】 請求項６の空気を分離する方法であっ
    て、 前記第１の中間生成物流を加熱する工程と、 前記第１の中間生成物流を、白金族触媒又は金属酸化物
    触媒を含有する触媒反応器に通して、炭化水素、一酸化
    炭素及び水素を触媒作用により反応させる工程と、 前記第２の中間生成物流を、前記第２の吸着ベッドに導
    入する前に、冷却する工程と、を備えることを特徴とす
    る空気を分離する方法。
  9. 【請求項９】 請求項８の空気を分離する方法であっ
    て、各オンライン及び再生吸着ベッドは、第１及び第２
    の層を有し、上記第１の層は活性アルミナ又は活性シリ
    カゲルであって水分を除去し、上記第２の層は１３Ｘゼ
    オライト又は５Ａゼオライトであって、触媒は白金族触
    媒又は金属酸化物触媒である、ことを特徴とする空気を
    分離する方法。
  10. 【請求項１０】 清浄乾燥空気生成物流を製造する装置
    であって、 それぞれ水分及び二酸化炭素を吸着するように構成され
    ている第１及び第２の吸着ベッドと、 圧縮供給空気流を生成するために空気を圧縮するコンプ
    レッサーと、 上記コンプレッサーに連結されており、上記圧縮供給空
    気流から圧縮熱を除去する後冷却器と、 上記後冷却器に連結されており、上記圧縮供給空気流か
    ら凝縮された水分を除去する水分分離器と、 上記水分分離器に連結されており、上記圧縮供給空気流
    を受け入れ、こうして、上記圧縮供給空気流から水分及
    び二酸化炭素を吸着して、第１の中間生成物流を生成す
    る第１の吸着ベッドと、 上記第１の吸着ベッドと連通しており、上記第１の中間
    生成物流の少なくとも一部に含有されている炭化水素、
    一酸化炭素及び水素と触媒作用により反応するために触
    媒を有し、触媒反応により生成された追加の二酸化炭素
    及び水分を含有する第２の中間生成物流を生成する触媒
    反応器と、 上記第１の中間生成物流を部分的に加熱して、上記第２
    の中間生成物流を冷却するように位置づけられている向
    流熱交換器と、 上記触媒反応器と上記熱交換器との間に介在しており、
    上記第１の中間生成物流を上記触媒反応をなすに適当な
    温度まで完全に加熱するメイクアップ熱交換器と、 上記熱交換器に連結されており、上記第２の中間生成物
    流を受け入れ、こうして追加の水分及び二酸化炭素を除
    去し、清浄乾燥空気生成物流を生成する第２の吸着ベッ
    ドと、を備えることを特徴とする装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１０の清浄乾燥空気流を製造す
    るための装置であって、 前記第１及び第２の吸着ベッドは、第１及び第２の層を
    有し、上記第１の層は活性アルミナ又は活性シリカゲル
    であって水分を除去し、上記第２の層は１３Ｘゼオライ
    ト又は５Ａゼオライトとであることを特徴とする装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１１の清浄乾燥空気流を製造す
    るための装置であって、 前記触媒は白金族触媒又は金属酸化物触媒であることを
    特徴とする装置。
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