(57)【要約】      （修正有）【課題】サイクル時間を増加させることなく、分離対象ガスの回収率を高める。【解決手段】吸着剤が充填された吸着塔２Ａ〜２Ｆと排気装置３Ａ〜３Ｃとを備えたガス分離回収装置１１において、吸着開始から脱着終了までを１サイクルとして、この１サイクルを４以上の整数で均等な時間配分にて分割したサイクル単位に従って、吸着工程、洗浄工程および脱着工程のそれぞれを、１サイクルにおける脱着工程の占める割合が１／３を超える条件の下に１サイクルに割り当てるための、１サイクルの分割数と等しい吸着塔を有し、吸着塔は１サイクルの開始時期が互いに異なるサイクルスケジュールを有し、サイクルスケジュールにおいて脱着工程の開始時期と洗浄工程の開始時期とが同じ吸着塔相互間にて、脱着工程にある吸着塔から排出される分離対象ガスの少なくとも一部を洗浄工程にある吸着塔へ洗浄ガスとして導く。【選択図】図１０
2014050815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料ガスに含まれる分離対象ガスの成分を吸着する吸着剤が充填された吸着塔と、前記原料ガスを前記吸着塔に供給する送風手段と、前記吸着剤に吸着された分離対象ガス成分を脱着させて排気する排気手段とを備え、前記吸着塔において、前記原料ガスを前記吸着塔に導入して前記分離対象ガスの成分を前記吸着剤に吸着させる吸着工程と、前記吸着塔に洗浄ガスを導入して前記吸着剤に吸着する前記分離対象ガス成分の吸着率を高める洗浄工程と、前記排気手段により前記吸着塔内の圧力を低下させて前記吸着剤に吸着された前記分離対象ガス成分を脱着させて前記分離対象ガスを前記吸着塔から排出する脱着工程とを順次繰り返し行うことにより、前記原料ガスから前記分離対象ガスを連続的に分離回収するガス分離回収装置において、
前記吸着塔への前記原料ガスの導入開始から前記分離対象ガスの排出終了までを１サイクルとして、該１サイクルを４以上の整数で均等な時間配分にて分割したサイクル単位に従って、前記吸着工程、前記洗浄工程および前記脱着工程のそれぞれを、前記１サイクルにおける前記脱着工程の占める割合が１／３を超える条件の下に前記１サイクルに割り当てるための、前記１サイクルの分割数と等しい数の、前記１サイクルの開始時期が互いに異なるサイクルスケジュールで運転される吸着塔を有し、
該サイクルスケジュールにおいて前記脱着工程の開始時期と前記洗浄工程の開始時期とが同じ吸着塔相互間にて、当該脱着工程にある吸着塔から排出される前記分離対象ガスの少なくとも一部を、当該洗浄工程にある吸着塔へ前記洗浄ガスとして導く配管が少なくとも配された管路網を有することを特徴とするガス分離回収装置。
【請求項２】
前記排気手段の数は、前記吸着塔の数と前記１サイクルにおける前記脱着工程の占める割合とを掛け合わせた数である、請求項１に記載のガス分離回収装置。
【請求項３】
原料ガスに含まれる分離対象ガスの成分を吸着する吸着剤が充填された４塔以上の吸着塔に導入して前記分離対象ガスの成分を前記吸着剤に吸着させる吸着工程と、前記吸着塔に洗浄ガスを導入して前記吸着剤に吸着する前記分離対象ガス成分の吸着率を高める洗浄工程と、排気手段により前記吸着塔内の圧力を低下させて前記吸着剤に吸着された前記分離対象ガス成分を脱着させて前記分離対象ガスを前記吸着塔から排出する脱着工程とを順次繰り返し行うことにより、前記原料ガスから前記分離対象ガスを連続的に分離回収するに当たり、
前記吸着塔への前記原料ガスの導入開始から前記分離対象ガスの排出終了までを１サイクルとして、該１サイクルを４以上の整数を以て均等な時間配分を有するサイクル単位に分割し、前記吸着工程、前記洗浄工程および前記脱着工程を、前記１サイクルに、前記１サイクルにおける前記脱着工程の占める割合が１／３を超える条件の下に前記サイクル単位に従って割り当て、
前記吸着塔において前記１サイクルの開始時期が互いに異なるように構成され、
前記脱着工程の開始時期と前記洗浄工程の開始時期とが同じ吸着塔相互間にて、当該脱着工程にある吸着塔から排出される分離対象ガスの少なくとも一部が、当該洗浄工程にある吸着塔へ前記洗浄ガスとして導かれることを特徴とするガス分離回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス分離回収装置および方法に関し、特に、サイクル時間を増加させること無く分離対象のガスの回収率を高めることができるガス分離回収装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の成分からなる原料ガスから分離対象のガス（以下、「分離対象ガス」と称する）の成分を吸着剤に吸着させて脱着させることにより分離して回収する方法として、吸着剤の温度を変化させる温度スイング吸着法（ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅあるいはＴｈｅｒｍａｌ  Ｓｗｉｎｇ  Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ，ＴＳＡ法）、ガスの圧力を変化させる圧力スイング吸着法（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｗｉｎｇ  Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ，ＰＳＡ法）、温度および圧力の双方を変化させる圧力温度スイング吸着法（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ａｎｄ  ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅあるいはＴｈｅｒｍａｌ  Ｓｗｉｎｇ  Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ，ＰＴＳＡ法）、さらに、脱着時に減圧する真空圧力スイング法（Ｖａｃｕｕｍ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｗｉｎｇ  Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ，ＶＰＳＡ法）といった様々な方法が知られている。これらのうち、ＴＳＡ法やＰＴＳＡ法は、吸着剤の加熱と除熱に時間を要するため、除湿や揮発性有機化合物（ＶＯＣ）等の微量成分の除去といった、比較的長時間に亘って運転する用途以外にはあまり利用されない。そのため、原料ガスに含まれる各成分の濃度が数体積％〜数十体積％のオーダーを有するガスの分離回収処理には、圧力を変化させるＰＳＡ法やＶＰＳＡ法を利用するのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１は、ＶＰＳＡ法に基づく従来のガス分離回収装置の一例を示している。この図に示したガス分離回収装置１００は、ゼオライトや活性炭等の吸着剤が充填された３本の吸着塔２Ａ〜２Ｃと、原料ガスＧ０を吸着塔内に供給する、ブロワーや圧縮機等の送風手段１と、吸着塔内の圧力を下げて吸着剤に吸着した分離対象ガス成分を脱着させて排出する、真空ポンプ等の排気手段３とを備える。図２は、図１に示した装置を用いたガス分離回収処理における工程図を示しており、（ａ）は各吸着塔に割り当てられた工程図、（ｂ）は真空ポンプがどの吸着塔から脱気するかを示す工程図である。吸着塔２Ａ〜２Ｃにおけるガス分離回収処理はこの図２（ａ）に示した工程図に基づいて行われる。
【０００４】
ここで、図１および２を参照して、２Ａ塔、２Ｂ塔および２Ｃ塔が、吸着工程、洗浄工程および脱着工程をそれぞれ行っている場合を例に、この装置１００の動作について説明する。まず、吸着工程が行われている２Ａ塔においては、バルブＶ１およびＶ４が開放され、送風手段１により原料ガスＧ０を２Ａ塔に導入し、吸着塔に予め充填されている吸着剤に分離対象ガス成分を吸着させる。ここで、吸着塔内の圧力は、吸着塔上部のガス配管の途中に設けられた背圧弁（図示せず）により調整され、吸着塔内の圧力が設定された値を超えると、吸着剤に吸着されなかったガス成分が吸着オフガスＧ１として排出される。この段階では、分離対象ガスの成分は濃縮されるものの、十分な濃度には達していない段階にある。
【０００５】
また、洗浄工程にある２Ｂ塔においては、バルブＶ２およびＶ５が開放され、後述する脱着工程にある２Ｃ塔から排気手段３によって排出される濃縮ガスＧ２の一部を洗浄ガスＧ４として塔内に供給することによって、塔内に残留している分離対象ガス成分以外のガス成分を吸着塔上部から洗浄オフガスＧ５として排出させることにより、塔内の分離対象ガス成分の濃度を高める。
【０００６】
さらに、脱着工程にある２Ｃ塔においては、バルブＶ３が開放され、排気手段３により吸着塔内部の圧力を下げて吸着剤に吸着した分離対象ガス成分を吸着剤から脱着させ、排出された濃縮ガスＧ２の一部は分離対象ガスＧ３として回収され、残りは洗浄ガスＧ４として洗浄工程にある２Ｂ塔に導入される。
【０００７】
なお、洗浄工程にある吸着塔２Ｂへの洗浄ガスＧ４の供給量を多くすると、分離対象ガスＧ３の濃度が上昇する一方、分離対象ガスＧ３の回収量は減少し、逆に洗浄ガスＧ４の供給量を少なくすると、分離対象ガスＧ３の濃度はあまり上がらない一方、分離対象ガスＧ３の回収量は増加する傾向にある。
【０００８】
こうして、図２に示したように、各塔が上記した吸着、洗浄、脱着工程を順繰りに繰り返すことにより、原料ガスＧ０をＰＳＡ装置１００に連続的に導入して、分離対象ガスＧ３を連続的に回収することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０１−２３４３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、図１に示したような複数本の吸着塔を備える装置を用いたガス分離回収処理においては、吸着工程における原料ガスの供給開始から脱着工程における分離対象ガスの排出完了までを１サイクルとして、この１サイクルに要するサイクル時間が短いほど、単位時間当たりの原料ガスの処理量を増加させて分離対象ガスの回収量を増やすことができる。よって、サイクル時間の短縮は重要な課題であり、そのためには、各処理工程を短時間で行う必要がある。
【００１１】
一方、脱着工程において排気手段によりできる限り多くの分離対象ガスを回収して回収率を高めるためには、脱着工程にある吸着塔内の到達減圧度を高める必要がある。しかし、そのためには、脱着工程に多くの時間を割り当てる必要があり、これはサイクル時間の増加をもたらす。
【００１２】
このように、サイクル時間の短縮と分離対象ガスの回収率の向上とは背反関係にあり、これらを両立させてガスを分離回収できる方途の提案が希求されていた。
そこで、本発明の目的は、サイクル時間を増加させることなく、分離対象ガスの回収率を高めることができるガス分離回収装置および方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
発明者らは、上記課題を解決する方途について鋭意検討した。従来、上述した図１に示した３本の吸着塔を備えるガス分離回収装置１００を用いてガス分離回収処理を行うためには、図２に示したように、１サイクルに吸着、洗浄および脱着工程を割り当てる時間の比を１：１：１とする必要があった。ここで、サイクル時間は、具体的には、脱着工程における吸着剤から分離対象ガス成分が脱着するのに要する時間に基づいて決定するのが通例である。すなわち、上述のように脱着工程において、吸着塔内の圧力を十分に低減するためには多くの時間を要するが、脱着工程において、分離対象ガスが十分に脱着されるまでの時間を脱着工程に割り当て、これと同じ時間を吸着工程および洗浄工程に割り当てるのが通例である。その結果、吸着工程および洗浄工程に割り当てる時間が必要以上に長くなり、結果としてサイクル時間が長くなって回収量の低下を招いていたのである。
【００１４】
発明者らは、これまで、この問題を解決する方途を提案してきた。例えば、特願２０１１−１２６８９７号明細書には、従来は１サイクルに吸着、洗浄および脱着工程を割り当てる時間の比が１：１：１であったものを、サイクル時間に割り当てる洗浄工程時間の割合を低減し脱着工程時間の割合を高めることにより、分離対象ガスの回収率を高める技術が記載されている。
【００１５】
図３は、上記特願２０１１−１２６８９７号明細書に記載された、１サイクルに占める脱着工程時間の割合が高められた工程図を示しており、（ａ）は各吸着塔に割り当てられた工程図、（ｂ）は２台の真空ポンプがそれぞれどの吸着塔から脱気するかを示す工程図である。この図に示した例においては、１サイクルを６つに分割してその内の３つを脱着工程に割り当てられており（以下、３つの脱着工程を時間順に脱着１、脱着２および脱着３工程と示す）、１サイクルに占める脱着工程の割合は１／２である。こうして、従来ではサイクル時間の１／３に制限されていた脱着工程時間の割合を増やすことが可能になったため、サイクル時間を増加させることなく（すなわち、回収量を低減することなく）、分離対象ガスの回収率を高めることが期待できる。
【００１６】
図４は、図３に示した工程でのガス分離処理を実現するガス分離回収装置の一例を示している。このガス分離回収装置５０は、図１に示した装置１００と同様に３本の吸着塔２Ａ〜２Ｃを備えているが、装置１００の構成に加えて、追加の排気手段３Ｂと、吸着塔から排出される濃縮ガスＧ２の一部あるいは全てを洗浄ガスＧ４として貯蔵するバッファタンク４と、このバッファタンク４に貯蔵された洗浄ガスＧ４を洗浄工程にある吸着塔に供給する追加の送風手段５と、吸着塔と各排気手段とを接続する配管とを有する。
【００１７】
この装置５０において、排気手段が２台必要となるのは、図３（ａ）から明らかなように、１サイクルのある時点において、２本の吸着塔が同時に脱着工程を行う場合が存在するためである。
【００１８】
また、バッファタンク４および追加の送風手段５が必要となるのは、以下の理由によるものである。すなわち、上述のように、脱着工程で排出された濃縮ガスＧ２の一部を、洗浄工程にある吸着塔に洗浄ガスＧ４として供給するが、排出されるガスの量が比較的多いことから、脱着工程の初期工程（最先の工程）である脱着１工程において排出された濃縮ガスＧ２を洗浄ガスＧ４として用いることが好ましい。
【００１９】
しかし、脱着１工程において排出された濃縮ガスＧ２の一部あるいは全てを洗浄ガスＧ４として洗浄工程にある吸着塔に供給しようとしても、図３（ａ）に示したように、例えば２Ａ塔が最先の脱着工程である脱着１工程にある場合、他の２Ｂ塔および２Ｃ塔は、それぞれ吸着および脱着３工程にあり、洗浄工程にある吸着塔は存在しない。このため、脱着１工程にある２Ａ塔から排出された分離対象ガスＧ３の一部を、一旦貯蔵しておくためのバッファタンク４およびバッファタンク４から洗浄ガスＧ４を洗浄工程にある吸着塔に供給するための送風手段５が必要となるのである。
【００２０】
このように、図３（ａ）に示した工程によるガス分離処理は、図４に示したガス分離回収装置５０により実現できるが、上述のように、図１の装置１００と比べて、追加のバッファタンク４や送風手段５等が必要となる。加えて、脱着１工程ではバルブＶ８およびＶ１０が閉じているため、排気手段３Ａの吐出側は従来に比べて圧力が高くなる傾向にあり、これにより排気手段３Ａおよび３Ｂに負荷がかかり、以前よりも動力を要することが判明した。
【００２１】
このように、上記発明においては、従来１／３に制限されていた、１サイクルに占める脱着工程の割合を高めることにより、ガスの回収率を高めることは実現したものの、なお改善すべき問題点を残していた。
【００２２】
そこで、発明者らは、こうした追加のバッファタンク４や送風手段５を設けることなく、脱着１工程において排出されたガスを、この脱着１工程に同期して洗浄工程を行っている吸着塔に洗浄ガスＧ４として供給する方途についてさらに検討した結果、ガス分離回収装置が、（要件１）吸着塔への原料ガスの導入開始から分離対象ガスの排出終了までを１サイクルとして、この１サイクルを４以上の整数で均等の時間配分にて分割したサイクル単位に従って、吸着工程、洗浄工程および脱着工程のそれぞれを、１サイクルにおける脱着工程の占める割合が１／３を超える条件の下に１サイクルに割り当てるための、１サイクルの分割数と等しい吸着塔を有すること、（要件２）吸着塔は、前記１サイクルの開始時期が互いに異なるサイクルスケジュールを有すること、および（要件３）該サイクルスケジュールにおいて脱着工程の開始時期と洗浄工程の開始時期とが同じ吸着塔相互間にて、当該脱着工程にある吸着塔から排出される分離対象ガスの少なくとも一部を、当該洗浄工程にある吸着塔へ前記洗浄ガスとして導く配管が少なくとも配された管路網を有すること、の３つの要件を満足することにより実現できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００２３】
すなわち、本発明の要旨構成は以下の通りである。
（１）原料ガスに含まれる分離対象ガスの成分を吸着する吸着剤が充填された吸着塔と、前記原料ガスを前記吸着塔に供給する送風手段と、前記吸着剤に吸着された分離対象ガス成分を脱着させて排気する排気手段とを備え、前記吸着塔において、前記原料ガスを前記吸着塔に導入して前記分離対象ガスの成分を前記吸着剤に吸着させる吸着工程と、前記吸着塔に洗浄ガスを導入して前記吸着剤に吸着する前記分離対象ガス成分の吸着率を高める洗浄工程と、前記排気手段により前記吸着塔内の圧力を低下させて前記吸着剤に吸着された前記分離対象ガス成分を脱着させて前記分離対象ガスを前記吸着塔から排出する脱着工程とを順次繰り返し行うことにより、前記原料ガスから前記分離対象ガスを連続的に分離回収するガス分離回収装置において、前記吸着塔への前記原料ガスの導入開始から前記分離対象ガスの排出終了までを１サイクルとして、該１サイクルを４以上の整数で均等な時間配分にて分割したサイクル単位に従って、前記吸着工程、前記洗浄工程および前記脱着工程のそれぞれを、前記１サイクルにおける前記脱着工程の占める割合が１／３を超える条件の下に前記１サイクルに割り当てるための、前記１サイクルの分割数と等しい数の、前記１サイクルの開始時期が互いに異なるサイクルスケジュールで運転される吸着塔を有し、該サイクルスケジュールにおいて前記脱着工程の開始時期と前記洗浄工程の開始時期とが同じ吸着塔相互間にて、当該脱着工程にある吸着塔から排出される前記分離対象ガスの少なくとも一部を、当該洗浄工程にある吸着塔へ前記洗浄ガスとして導く配管が少なくとも配された管路網を有することを特徴とするガス分離回収装置。
【００２４】
（２）前記排気手段の数は、前記吸着塔の数と前記１サイクルにおける前記脱着工程の占める割合とを掛け合わせた数である、前記（１）に記載のガス分離回収装置。
【００２５】
（３）原料ガスに含まれる分離対象ガスの成分を吸着する吸着剤が充填された４塔以上の吸着塔に導入して前記分離対象ガスの成分を前記吸着剤に吸着させる吸着工程と、前記吸着塔に洗浄ガスを導入して前記吸着剤に吸着する前記分離対象ガス成分の吸着率を高める洗浄工程と、排気手段により前記吸着塔内の圧力を低下させて前記吸着剤に吸着された前記分離対象ガス成分を脱着させて前記分離対象ガスを前記吸着塔から排出する脱着工程とを順次繰り返し行うことにより、前記原料ガスから前記分離対象ガスを連続的に分離回収するに当たり、前記吸着塔への前記原料ガスの導入開始から前記分離対象ガスの排出終了までを１サイクルとして、該１サイクルを４以上の整数を以て均等な時間配分を有するサイクル単位に分割し、前記吸着工程、前記洗浄工程および前記脱着工程を、前記１サイクルに、前記１サイクルにおける前記脱着工程の占める割合が１／３を超える条件の下に前記サイクル単位に従って割り当て、前記吸着塔において前記１サイクルの開始時期が互いに異なるように構成され、前記脱着工程の開始時期と前記洗浄工程の開始時期とが同じ吸着塔相互間にて、当該脱着工程にある吸着塔から排出される分離対象ガスの少なくとも一部が、当該洗浄工程にある吸着塔へ前記洗浄ガスとして導かれることを特徴とするガス分離回収方法。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、１サイクルに占める脱着工程の割合を高めることができるため、サイクル時間を増加させることなく分離対象ガス成分の回収率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来のガス分離回収装置の一例を示す図である。
【図２】図１に示した装置のガス分離回収処理において、（ａ）各吸着塔に割り当てられた工程図、および（ｂ）排気手段がどの吸着塔から脱気するかを示す工程図である。
【図３】１サイクルに占める脱着工程の割合が高められたガス分離回収処理において、（ａ）各吸着塔に割り当てられた工程図、および（ｂ）２台の排気手段がそれぞれどの吸着塔から脱気するかを示す工程図である。
【図４】図３（ａ）および（ｂ）に示した工程図に従ってガス分離回収処理を行うための装置の一例を示す図である。
【図５】本発明に従うガス分離回収装置を構成するための１サイクルの分割方法、および１サイクルに吸着、洗浄および脱着工程を割り当てる方法を、分割数４を例として説明する図である。
【図６】本発明に従う、６本の吸着塔を有するガス分離回収装置の一例を示す図である。
【図７】図６に示した装置を用いたガス分離回収処理において（ａ）各吸着塔に割り当てられた工程図、および（ｂ）４台の排気手段がそれぞれどの吸着塔から脱気するかを示す工程図である。
【図８】６本の吸着塔を有するガス分離回収装置において、排気手段の動作と、必要とする配管およびバルブの数との関係を説明する図である。
【図９Ａ】図８の（ａ）に示した吸着塔と排気手段との組合せで行うガス分離回収処理において（ａ）各吸着塔に割り当てられた工程図、および（ｂ）３台の排気手段がそれぞれどの吸着塔から脱気するかを示す工程図である。
【図９Ｂ】図８の（ｂ）に示した吸着塔と排気手段との組合せで行うガス分離回収処理において（ａ）各吸着塔に割り当てられた工程図、および（ｂ）３台の排気手段がそれぞれどの吸着塔から脱気するかを示す工程図である。
【図９Ｃ】図８の（ｃ）に示した吸着塔と排気手段との組合せで行うガス分離回収処理において（ａ）各吸着塔に割り当てられた工程図、および（ｂ）３台の排気手段がそれぞれどの吸着塔から脱気するかを示す工程図である。
【図１０】図９Ａに従う、６本の吸着塔と３台の排気手段を有し、配管およびバルブの数が最少のガス分離回収装置を示す図である。
【図１１】本発明に従う、８本の吸着塔を有するガス分離回収装置の一例を示す図である。
【図１２】図１１に示した装置を用いたガス分離回収処理において（ａ）各吸着塔に割り当てられた工程図、および（ｂ）８台の排気手段がそれぞれどの吸着塔から脱気するかを示す工程図である。
【図１３Ａ】８本の吸着塔を有するガス分離回収装置において、排気手段の動作と、必要とする配管およびバルブの数との関係を説明する図である。
【図１３Ｂ】８本の吸着塔を有するガス分離回収装置において、排気手段の動作と、必要とする配管およびバルブの数との関係を説明する図である。
【図１４Ａ】図１３Ａ（ａ）に示した吸着塔と排気手段との組合せで行うガス分離回収処理において（ａ）各吸着塔に割り当てられた工程図、および（ｂ）３台の排気手段がそれぞれどの吸着塔から脱気するかを示す工程図である。
【図１４Ｂ】図１３Ａ（ｂ）に示した吸着塔と排気手段との組合せで行うガス分離回収処理において（ａ）各吸着塔に割り当てられた工程図、および（ｂ）３台の排気手段がそれぞれどの吸着塔から脱気するかを示す工程図である。
【図１４Ｃ】図１３Ｂ（ｃ）に示した吸着塔と排気手段との組合せで行うガス分離回収処理において（ａ）各吸着塔に割り当てられた工程図、および（ｂ）３台の排気手段がそれぞれどの吸着塔から脱気するかを示す工程図である。
【図１４Ｄ】図１３Ｂ（ｄ）に示した吸着塔と排気手段との組合せで行うガス分離回収処理において（ａ）各吸着塔に割り当てられた工程図、および（ｂ）３台の排気手段がそれぞれどの吸着塔から脱気するかを示す工程図である。
【図１５】図１４Ｂに従う、８本の吸着塔と５台の排気手段を有し、配管およびバルブの数が最少のガス分離回収装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明について詳細に説明する。本発明のガス分離回収装置は、原料ガスに含まれる分離対象ガスの成分を吸着する吸着剤が充填された吸着塔と、前記原料ガスを前記吸着塔に供給する送風手段と、前記吸着剤に吸着された分離対象ガス成分を脱着させて排気する排気手段とを備え、前記吸着塔において、原料ガスを該吸着塔に導入して前記分離対象ガスの成分を前記吸着剤に吸着させる吸着工程と、前記吸着塔に洗浄ガスを導入して前記吸着剤に吸着する前記分離対象ガス成分の吸着率を高める洗浄工程と、前記排気手段により前記吸着塔内の圧力を低下させて前記吸着剤に吸着された前記分離対象ガス成分を脱着させて前記分離対象ガスを前記吸着塔から排出する脱着工程とを順次繰り返し行うことにより、前記原料ガスから前記分離対象ガスを連続的に分離回収するガス分離回収装置である。ここで、以下の３つの要件を満足することが肝要である。すなわち、（要件１）吸着塔への原料ガスの導入開始から分離対象ガスの排出終了までを１サイクルとして、この１サイクルを４以上の整数で均等の時間配分にて分割したサイクル単位に従って、吸着工程、洗浄工程および脱着工程のそれぞれを、１サイクルにおける脱着工程の占める割合が１／３を超える条件の下に１サイクルに割り当てるための、１サイクルの分割数と等しい吸着塔を有すること、（要件２）吸着塔は、前記１サイクルの開始時期が互いに異なるサイクルスケジュールを有すること、および（要件３）該サイクルスケジュールにおいて脱着工程の開始時期と洗浄工程の開始時期とが同じ吸着塔相互間にて、当該脱着工程にある吸着塔から排出される分離対象ガスの少なくとも一部を、当該洗浄工程にある吸着塔へ洗浄ガスとして導く配管が少なくとも配された管路網を有すること、である。
【００２９】
上述のように、発明者らは、従来１：１：１で１サイクルに割り当てられていた吸着、洗浄および脱着工程の工程時間の比を変更し、サイクル時間に占める脱着工程時間の割合を高めることにより、吸着塔内の到達減圧度を従来よりも高め、サイクル時間を増加させることなく分離対象ガスの回収率を高めることを想到した。
【００３０】
しかしながら、図３（ａ）に示したように、洗浄工程に割り当てる時間を低減して脱着工程に割り当てる時間を高めるだけでは、図４に示したようなバッファタンク４や送風手段５を設けることが必要となる。そこで、発明者らが、こうしたバッファタンク等を設けること無く、サイクル時間を増加させずに分離対象ガスの回収率を高める方途について鋭意検討した結果、ガス分離回収装置を上記３つの要件を満足させるように装置を構成することにより実現できることを見出したのである。以下、各要件について説明する。
【００３１】
（要件１について）
まず、要件１について説明する。本発明のガス分離回収装置を構成するために、まず、吸着塔への原料ガスの導入開始から分離対象ガスの排出終了までを１サイクルとして、この１サイクルを４以上の整数で均等な時間配分にて分割する。例えば、図５（ａ）に示すように、１サイクルを４つに分割する。本発明において、１サイクルを分割して得られた単位を「サイクル単位」と定義する。ここで、分割数を４以上の整数とする理由は、３以下の場合には、１サイクルに占める脱着工程時間の割合を、従来の１／３より大きくすることができず、サイクル時間を増加させることなく分離対象ガスの回収率を高めることはできないためである。
【００３２】
次いで、上記したサイクル単位に従って、吸着工程、洗浄工程および脱着工程のそれぞれを、１サイクルにおける脱着工程の占める割合が１／３を超える条件の下に１サイクルに割り当てる。例えば、図５（ａ）に示したように、１サイクルを４つに分割した場合、図５（ｂ）に示すように、４つのうちの１つを吸着工程に、１つを洗浄工程に、２つを脱着工程に、この順序で割り当てる。この場合、１サイクルに占める脱着工程の割合は１／２となる。以下、説明の便宜上、２つの脱着工程を時間順に脱着１工程、脱着２工程と示す。
【００３３】
ここで、上記１サイクルの分割数と、本発明のガス分離回収処理に必要な吸着塔の数には相関がある。すなわち、本発明のガス分離回収装置は、１サイクルの分割数と同じ数の吸着塔を備えている必要がある。例えば、図５（ａ）に示したように１サイクルを４つに分割した場合、４本の吸着塔を備えている必要がある。これは、後述するように、例えば図５（ｂ）に示した工程を繰り返してガス分離回収処理を連続的に行うためには、１サイクルの任意の時点において、図５（ｂ）に示した４つの各工程をいずれかの吸着塔で行っている必要があるためであり、そのためには、装置内の吸着塔の数は、１サイクルの分割数と同じである必要があるのである。
【００３４】
このように、１サイクルの分割数を多くするほど、サイクル単位に従って吸着、洗浄および脱着工程を、これらの工程に実際に必要な時間に合わせてより適切に割り当てることができる一方、装置が分割数と同じ数の吸着塔を備える必要があるため、分割数や各工程の割り当ては、コストや装置スペース等の条件も考慮して決定するようにする。
【００３５】
（要件２について）
次に、要件２について説明する。上記要件１を満足するように分離回収処理装置を構成した後、吸着塔が、１サイクルの開始時期が互いに異なるサイクルスケジュールを有するように構成する。図５（ａ）および（ｂ）に示した例においては、装置内に４本の吸着塔が存在するが、この４本の吸着塔が、１サイクルの開始時期、すなわち、吸着工程の開始時期が、サイクル単位で互いに異なるように構成する。この要件を満足する工程図を図５（ｃ）に示す。このように構成することにより、１サイクルの任意の時点において、吸着工程、洗浄工程および脱着工程（脱着１および２工程を別工程と考えて）のそれぞれが、これら４つの吸着塔のいずれかにおいて行われるようになり、１サイクルの任意の時点において、主に洗浄ガスとして利用される濃縮ガスが排出される脱着工程（図５では脱着１工程）の開始時期が洗浄工程の開始時期と同時になる。こうして、脱着工程から排出された濃縮ガスＧ２（分離対象ガス）を、バッファタンク４等を設けることなく、洗浄工程にある吸着塔に洗浄ガスＧ４として供給することができるのである。
【００３６】
（要件３について）
最後に、要件３について説明する。上述のように、上記要件１および２を満足するように構成された装置は、すでに図４に示した装置５０が有するようなバッファタンク４や送風手段５を必要としない構成になっており、あとは、装置が、洗浄ガスとして利用する濃縮ガスを排出する脱着工程にある吸着塔と洗浄工程にある吸着塔の相互間にて、脱着工程にある吸着塔から排出される分離対象ガスの少なくとも一部を、洗浄工程にある吸着塔に洗浄ガスとして導く配管が少なくとも配された管路網を有していれば良い。
【００３７】
具体的には、図５（ｃ）に示した例においては、Ａ塔の脱着１工程を行っている時点において洗浄工程を行っている吸着塔はＢ塔であるため、脱着１工程においてＡ塔から排出された分離対象ガスの一部をＢ塔に洗浄ガスとして供給可能なように配管する。また、Ｂ塔の脱着１工程を行っている時点において洗浄工程を行っている吸着塔はＣ塔であるため、脱着１工程においてＢ塔から排出された分離対象ガスの一部をＣ塔に洗浄ガスとして供給可能なように配管する。同様に、Ｃ塔からの洗浄ガスをＤ塔に、Ｄ塔からの洗浄ガスをＡ塔に供給可能なように配管する。これにより、図４に示した装置５０のように、バッファタンク４や送風手段５を設けること無く、脱着工程において排出された分離対象ガスを吸着工程にある吸着塔に洗浄ガスとして供給することができる。
【００３８】
このように、ガス分離回収装置に上記３つの要件を満足させるように構成することにより、追加のバッファタンクや送風手段を設けることなく、サイクル時間を増加させずに分離対象ガスの回収率を高めることができる。
【００３９】
なお、以上の説明から明らかなように、本発明によるガス分離回収装置は、原料ガスや分離対象ガスの具体的な種類に何ら依存するものでは無く、これらのガスや吸着剤の選択は、必要に応じて適切に行うことができる。
【００４０】
また、送風手段や排気手段等の具体的な構成も限定されず、例えば、送風手段としては、ブロワー等を用いることができ、排気手段としては、真空ポンプや圧縮機等を用いることができる。以下、上記１〜３の要件を満足する装置を具体的に例示するが、これらに限定されない。
【００４１】
図６は、本発明に従うガス分離回収装置の一例を示す図である。このガス分離回収装置１０は、６本の吸着塔２Ａ〜２Ｆを備え、上記要件１〜３を満足するように構成されている。ここで、装置５０に設けられていたバッファタンク４や送風手段５は不要であり、設けられていない。また、この装置１０は、排気手段を４台備えている。
【００４２】
図７は、装置１０を用いてガス分離回収処理を行うための工程図を示しており、（ａ）は各吸着塔に割り当てられた工程図、（ｂ）は４台の排気手段がそれぞれどの吸着塔から脱気するかを示す工程図である。図７（ａ）において、１サイクルは６つに分割され、その内の２つが吸着工程、１つが洗浄工程、３つが脱着工程（時間順に脱着１、脱着２および脱着３工程と示す）に割り当てられている。この工程に従えば、１サイクルに占める脱着工程の割合を１／２として連続的にガス分離回収処理を行うことができる。
【００４３】
この装置１０の動作は、上記図７に示した工程図に従って行い、例えば、２Ａ塔に注目して説明すると以下の通りである。すなわち、まず、吸着工程において、バルブＶ１およびＶ４を開放し、送風手段１Ａにより、原料ガスＧ０を２Ａ塔に導入し、２Ａ塔に予め導入されている吸着剤に分離対象ガス成分を吸着させ、２Ａ塔の上部の配管から吸着オフガスＧ１を排出する。
【００４４】
ついで、洗浄工程において、バルブＶ２およびＶ５を開放し、２Ｆ塔から排気手段３Ｃによって排出された濃縮ガスＧ２の一部を洗浄ガスＧ４として２Ａ塔内に供給して、吸着塔内に少量残留している分離対象ガス以外のガス成分を洗浄オフガスＧ５として排出する。
【００４５】
その後、脱着工程のうち、脱着１工程では、バルブＶ６を解放し、排気手段３Ａによって塔内の圧力を下げて分離対象ガス成分を吸着剤から脱着させて濃縮ガスＧ２を排出し、このガスの一部あるいは全てを２Ｄ塔に送る。続く脱着工程２では、バルブＶ３をさらに解放し、排気手段３Ａおよび３Ｂの双方を用いて塔内の圧力をさらに下げる。そして、脱着工程３では、バルブＶ３のみを解放し、排気手段３Ｂによって塔内の圧力を最終的な目標圧力まで低減させる。吸着塔２Ａから排出された濃縮ガスＧ２のうち、洗浄ガスＧ４として用いられるもの以外は、分離対象ガスＧ３として回収される。
【００４６】
同様に、２Ｂ塔〜２Ｆ塔において、ガス分離回収処理を図７に示した工程に従って行うことにより、原料ガスＧ０から分離対象ガスＧ３を連続的に分離回収することができる。
【００４７】
上述したように、図６に示した装置１０が備える排気手段の数は４台であるが、６本の吸着塔を備え、１サイクルに占める脱着工程の割合が１／２となるように構成された装置を用いて、図７に示した工程に従ってガス分離回収処理を行うためには、装置が最少で３台の排気手段を備えていればよい。これは、図７（ａ）に示した工程図において、１サイクルの任意の時点において、脱着工程にある吸着塔の数は３であるためであり、従って、図６に示した４つの排気手段を用いなくても、排気手段は最少で３台備えてさえいれば、図７に示した工程図に従ってガスを分離回収することができる装置を構成することができる。
【００４８】
本発明に従う装置が必要とする最少の排気手段の数は、一般的には、吸着塔の数と、１サイクルに占める脱着工程の割合とを掛け合わせた数で与えられる。つまり、吸着塔の数が６本で、１サイクルに占める脱着工程の割合が１／２であれば、排気手段は最少で６×１／２＝３台あればよいのである。仮に、図７（ａ）に示した工程図において、１サイクルに割り当てられた脱着工程の割合が４／６の場合には４台必要となる。
【００４９】
こうして、吸着塔の数が６本、１サイクルに占める脱着工程の割合が１／２の場合には、排気手段の数が最少で３台あればよいが、これら３台の排気手段をどのように動作させるかにより、必要とする配管やバルブの数が変わる。図８は、排気手段の動作と、必要とする配管およびバルブの数との関係を説明する図である。ここで、６本の吸着塔に２Ａ〜２Ｆ、３台の排気手段に３Ａ〜３Ｃの符号が付されており、吸着塔２Ａが脱着工程にある場合を例として説明している。この図に示したように、吸着塔の数が６本、排気手段が３台の場合、これらの排気手段の動作のさせ方には３つのパターンが存在する。
【００５０】
すなわち、１つ目は、図８（ａ）に示すように、脱着１〜３工程の全ての工程において同じ排気手段を使用する場合である。この場合のガス分離回収処理の工程図を図９Ａに示す。２Ａ塔の脱着１〜３工程において同一の排気手段３Ａを使用し、この２Ａ塔の脱着１工程において排出されたガスの一部または全てを、洗浄工程にある２Ｃ塔に洗浄ガスとして供給する。そして、２Ａ塔が脱着３工程を終了した後、この２Ａ塔に使用した排気手段３Ａを２Ｂ塔の脱着１〜３工程において使用し、２Ｂ塔の脱着１工程において排出されたガスの一部を、洗浄工程にある２Ｄ塔に洗浄ガスとして供給する。その後、再度、２Ａ塔の脱着１〜３工程において、排気手段３Ａを使用する。こうした組み合わせが残り２組存在し、排気手段の総数は３台となる。すなわち、２Ｃ塔および２Ｄ塔の脱着１〜３工程を同一の排気手段３Ｂを用いて行い、２Ｅ塔および２Ｆ塔の脱着１〜３を同一の排気手段３Ｃを用いて行う。このような構成とした場合、排気手段と吸着塔との間の配管および配管上のバルブは、脱着用に６、洗浄用に６だけそれぞれ必要となる。
【００５１】
また、２つ目は、図８（ｂ）および図９Ｂに示すように、脱着１および２工程と、脱着３工程とにおいて別の排気手段を使用する場合である。図９Ｂを参照して説明すると、２Ａ塔、２Ｂ塔および２Ｃ塔の脱着１および２工程を同一の排気手段３Ａを使用し、脱着１工程において排出されたガスを２Ｄ塔、２Ｅ塔および２Ｆ塔にそれぞれ洗浄ガスとして供給する。同様に、２Ｄ塔、２Ｅ塔および２Ｆ塔の脱着１および２工程を同一の排気手段３Ｂを使用し、脱着１工程において排出されたガスを２Ｂ塔、２Ｃ塔および２Ａ塔にそれぞれ洗浄ガスとして供給する。そして、残りの１つの排気手段３Ｃを脱着３工程専用として使用する。このような構成とした場合、排気手段の必要台数は３台であり、排気手段と吸着塔との間の配管および配管上のバルブは、脱着用に１２、洗浄用に６だけそれぞれ必要となる。
【００５２】
さらに、３つ目は、図８（ｃ）および図９Ｃに示すように、各脱着工程において別の排気手段を使用する場合であり、すなわち、脱着１工程用、脱着２工程用、脱着３工程用の排気手段をそれぞれ用意する。この場合、脱着用の配管を各排気手段と各吸着塔との間に設ける必要があるため、排気手段と吸着塔との間の配管および配管上のバルブは、脱着用に１８、洗浄用に６だけそれぞれ必要となる。
【００５３】
このように、排気手段の数が同一であっても、排気手段を各脱着工程とどのように組合せて、どのように動作させるかによって、必要な配管やバルブの数が変わる。装置が６つの吸着塔を備え、図９Ａに示した工程でガス分離処理を行う場合に、排気手段、配管およびバルブの数が最少となる。この場合のガス分離回収装置を図１０に示す。
【００５４】
この図に示したガス分離回収装置１１は、６本の吸着塔２Ａ〜２Ｆおよび３つの排気手段３Ａ〜３Ｃを備え、図８（ａ）に示した排気手段の動作に従った、配管およびバルブの数が最小となる構成を有している。すなわち、２Ａ塔と２Ｂ塔、２Ｃ塔と２Ｄ塔、２Ｅ塔と２Ｆ塔とで、脱着１〜３工程において同一の排気手段を使用する。この装置１１の動作は、図９Ａに示した工程図に従って行い、例えば、２Ａ塔に注目して説明すると以下の通りである。すなわち、まず、吸着工程において、バルブＶ１およびＶ４を開放し、送風手段１により、原料ガスＧ０を２Ａ塔に導入し、２Ａ塔に予め導入されている吸着剤に分離対象ガス成分を吸着させ、２Ａ塔の上部の配管から吸着オフガスＧ１を排出する。
【００５５】
ついで、洗浄工程において、バルブＶ２およびＶ５を開放し、２Ｆ塔から排気手段３Ｃを使用して排出された濃縮ガスＧ２の一部を洗浄ガスＧ４として２Ａ塔内に供給して、吸着塔内に少量残留している分離対象ガス以外のガス成分をオフガスＧ５として排出する。
【００５６】
続いて、脱着工程において、バルブＶ３を開放し、排気手段３Ａにより吸着塔内の圧力を低下させて吸着剤に吸着した分離対象ガス成分を吸着剤から脱着させた濃縮ガスガスＧ２を排出し、その多くを分離対象ガスＧ３として回収して、残りを洗浄ガスＧ４として洗浄工程にある２Ｃ塔に供給する。
【００５７】
同様に、２Ｂ塔〜２Ｆ塔において、ガス分離回収処理を図９Ａに示した工程に従って行うことにより、バッチ処理により原料ガスＧ０から分離対象ガスＧ３を連続的に分離回収することができる。
【００５８】
以上は１サイクルを６つに分割し、６本の吸着塔を備える装置の例であるが、１サイクルを８つに分割し、８本の吸着塔を備える装置も同様に構成することができる。図１１は、本発明に従うガス分離回収装置の別の例を示す図である。このガス分離回収装置２０は２台の送風手段１Ａおよび１Ｂ、８本の吸着塔２Ａ〜２Ｈ、ならびに８台の排気手段３Ａ〜３Ｈを備えるものであり、図６に示した装置１０と同様に、上記本発明の要件１〜３を満足する構成となっている。
【００５９】
この図に示した装置２０を構成するに当たり、図１２の工程図に示したように、１サイクルを８つに分割して、２つを吸着工程、１つを洗浄工程、５つを脱着工程（時間順にそれぞれ脱着１、脱着２、脱着３、脱着４、脱着５工程と示す）に割り当てられている。これにより、１サイクルに占める脱着工程の割合は５／８となるため、図１０に示した装置１１よりも、脱着工程における到達減圧度を高めることが可能となり、分離対象ガスＧ３の回収率をさらに高めることができる。
【００６０】
この装置２０においては、吸着塔の数が８であり、１サイクルに占める脱着工程の割合が５／８であるため、最低５つの排気手段を備えていれば、図１２に示した工程に従って運転させることができる。この装置２０についても、吸着塔の数が６本の場合と同様に、５台の排気手段をどのように各々の吸着塔と組合せて動作させるかにより、必要とする配管やバルブの数が変わる。図１３ＡおよびＢは、排気手段の動作と、必要とする配管およびバルブの数との関係を説明する図である。ここで、８本の吸着塔に２Ａ〜２Ｈ、５台の排気手段に３Ａ〜３Ｅの符号が付されており、吸着塔２Ａが脱着工程にある場合を例として説明している。この図に示したように、排気手段の動作のさせ方には４つのパターンが存在する。
【００６１】
すなわち、図１３Ａ（ａ）は、脱着１〜５の全ての工程において同一の排気手段を使用する場合である。図１４Ａにガス分離回収処理の工程図を示す。２Ａ塔の脱着１〜５工程において同一の排気手段を使用し、２Ａ塔が脱着５工程を終了した後、２Ｄ塔の脱着１〜５工程において２Ａ塔と同じ排気手段を使用する。以降同様に、２Ｇ塔→２Ｂ塔→２Ｅ塔→２Ｈ塔→２Ｃ塔→２Ｆ塔について行い、再び２Ａ塔の脱着１〜５工程を行う。残り４つの排気手段についても、全ての吸着塔に対して脱着１〜５工程を行う。このような構成とした場合、排気手段と吸着塔との間の配管および配管上のバルブは、脱着用に４０、洗浄用に４０だけそれぞれ必要となる。
【００６２】
また、図１３Ａ（ｂ）は、脱着１〜４工程と、脱着５工程とにおいて別の排気手段を使用する場合である。図１４Ｂにガス分離回収処理の工程図を示す。２Ａ塔および２Ｂ塔の脱着１〜４工程を同一の排気手段３Ａを使用し、２Ｃ塔および２Ｄ塔の脱着１〜４工程を同一の排気手段３Ｂを使用し、２Ｅ塔および２Ｆ塔の脱着１〜４工程を同一の排気手段３Ｃを使用し、２Ｇ塔および２Ｈ塔の脱着１〜４工程を同一の排気手段３Ｄを使用し、残りの１つの排気手段３Ｅを脱着５工程専用として使用する。このような構成とした場合、排気手段と吸着塔との間の配管および配管上のバルブは、脱着用に１６、洗浄用に８だけそれぞれ必要となる。また、このような場合には、排気手段３Ａ〜３Ｄを、到達減圧度は低いが排気量の大きいタイプ、排気手段３Ｅを排気量は小さいが到達減圧度の高いタイプ、といった、異なる性能の排気手段で構成することも可能である。
【００６３】
さらに、図１３Ｂ（ｃ）は、脱着１〜３工程および脱着４及び５工程とにおいて別の排気手段を使用する場合である。図１４Ｃにガス分離回収処理の工程図を示す。脱着１〜３工程を、２Ａ塔→２Ｈ塔→２Ｇ塔→２Ｆ塔→２Ｅ塔→２Ｄ塔→２Ｃ塔→２Ｂ塔→２Ａ塔の順で繰り返す排気手段が３台、脱着４及び５工程を、２Ｃ塔→２Ｅ塔→２Ｇ塔→２Ａ塔の順で行う排気手段３Ｄが１台、２Ｆ塔→２Ｈ塔→２Ｂ塔→２Ｄ塔の順で行う排気手段３Ｅを１台使用する。このような構成とした場合、排気手段と吸着塔との間の配管および配管上のバルブは、脱着用に３２、洗浄用に２４だけそれぞれ必要となる。
【００６４】
さらにまた、図１３Ｂ（ｄ）および図１４Ｄに示した、脱着１及び２工程と、脱着３工程と、脱着４及び５工程とにおいて別の排気手段を使用する場合、脱着１および脱着２工程を、２Ｃ塔→２Ｂ塔→２Ａ塔→２Ｄ塔の順で繰り返す排気手段３Ａと、２Ｆ塔→２Ｅ塔→２Ｈ塔→２Ｇ塔の順で繰り返す排気手段３Ｂ、脱着３工程を、２Ｇ塔→２Ｃ塔→２Ｆ塔→２Ｂ塔→２Ｅ塔→２Ａ塔→２Ｈ塔→２Ｄ塔の順で行う排気手段３Ｃ、脱着４及び５工程を、２Ｄ塔→２Ｃ塔→２Ｂ塔→２Ａ塔の順で繰り返す排気手段３Ｄと、２Ｈ塔→２Ｇ塔→２Ｆ塔→２Ｅ塔の順で繰り返す排気手段３Ｅを使用する。このような構成とした場合、排気手段と吸着塔との間の配管および配管上のバルブは、脱着用に２４、洗浄用に８だけそれぞれ必要となる。また、図１３Ａ（ｂ）および図１４Ｂで説明したように、排気手段３Ａと３Ｂ、３Ｃ、３Ｄと３Ｅをそれぞれ性能の異なる排気手段で構成することも可能である。
【００６５】
このように、吸着塔の数が６の場合と同様に、排気手段の数が同一であっても、排気手段をどのように吸着塔と組合せ運転するかによって、必要な配管やバルブの数が変わる。１サイクルを８つに分割して８本の吸着塔を用いてガス分離処理を行う場合、最小の排気手段の数は５であり、図１３Ａ（ｂ）に示した方法に従って動作させることにより、排気手段と吸着塔との間の配管および配管上のバルブの数をそれぞれ最少の脱着用１６、洗浄用８と最少にすることができる。この装置を図１５に示す。
【００６６】
このガス分離回収装置２１は、８本の吸着塔２Ａ〜２Ｈおよび５つの排気手段３Ａ〜３Ｅを備え、図１３Ａ（ｂ）および図１４Ｂに示した排気手段の運転に従った、配管およびバルブの数が最少となる構成を有している。すなわち、上述のように、脱着１〜４工程と、脱着５工程とにおいて別の排気手段を使用する場合であり、２Ａ塔および２Ｂ塔の脱着１〜４工程を同一の排気手段３Ａを使用し、２Ｃ塔および２Ｄ塔の脱着１〜４工程を同一の排気手段３Ｂを使用し、２Ｅ塔および２Ｆ塔の脱着１〜４工程を同一の排気手段３Ｃを使用し、２Ｇ塔および２Ｈ塔の脱着１〜４工程を同一の排気手段３Ｄを使用し、残りの１つの排気手段３Ｅを脱着５工程専用として使用する。
【００６７】
この装置２１の動作は、図１４Ｂに示した工程に従って行い、例えば、２Ａ塔に注目して説明すると以下の通りである。すなわち、まず、吸着工程において、バルブＶ１およびＶ４を開放し、送風手段１により、原料ガスＧ０を２Ａ塔に導入し、２Ａ塔に予め導入されている吸着剤に原料ガスＧ０に含まれる分離対象ガス成分を吸着させ、２Ａ塔の上部の配管から吸着オフガスＧ１を排出する。
【００６８】
ついで、洗浄工程において、バルブＶ２およびＶ５を開放し、２Ｃ塔から排気手段３Ｂによって排出された分離対象ガス成分が濃縮された濃縮ガスＧ２の一部を洗浄ガスＧ４として２Ａ塔内に供給して、吸着塔内に少量残留している分離対象ガス以外のガス成分をオフガスＧ５として排出する。
【００６９】
その後、脱着工程のうち、脱着１〜４工程においては、バルブＶ３を解放し、排気手段３Ａにより吸着塔内の圧力を低下させて吸着剤に吸着した分離対象ガス成分を吸着剤から脱着させて分離対象ガス成分が濃縮された濃縮ガスＧ２を排出し、その多くを分離対象ガスＧ３として回収して、残りを洗浄ガスＧ４として洗浄工程にある２Ｈ塔に供給する。続く脱着５工程においては、バルブＶ６を解放し、排気手段３Ｅにより引き続き吸着塔内の圧力を低下させて吸着剤に吸着した分離対象ガス成分を吸着剤から脱着させ、分離対象ガス成分が濃縮された濃縮ガスＧ３として全て回収する。
【００７０】
同様の処理を２Ｂ塔〜２Ｈ塔においても図１４Ｂに示した工程に従って行うことにより、原料ガスＧ０から分離対象ガスＧ３を連続的に分離回収することができる。
【実施例】
【００７１】
（発明例１〜４）
以下、本発明の実施例について説明する。図６、１０、１１および１５にそれぞれ示したガス分離回収装置を模したＰＳＡ実験装置１０（発明例１）、１１（発明例２）、２０（発明例３）および２１（発明例４）を用意し、これらの実験装置を用いて、原料ガスから二酸化炭素ガスの分離回収処理実験を行った。ここで、発明例１〜４における各吸着塔は、内径４０ｍｍ×高さ２５０ｍｍのステンレス製であり、その内部にはゼオライト１３Ｘからなる吸着剤（ゼオラムＦ−９（登録商標）、東ソー（株）製）を総量で７２０ｇを吸着塔の本数で等分して充填した。なお、その際に塔内に空間が残る場合には直径１．０〜１．４ｍｍのガラスビーズを充填した。また、原料ガスとしては、窒素および二酸化炭素の各ボンベのガスを窒素７８体積％、二酸化炭素２２体積％となるよう混合したガスを原料ガスＧ０としてＰＳＡ実験装置に流量：１７ＮＬ／分／ｋｇ−吸着剤で導入した。各実験装置でのガス分離回収処理の工程は、発明例１は図８、発明例２は図９Ａ、発明例３は図１２、発明例４は図１４Ｂに示した工程図に従い実施した。ここで、サイクル時間は全て２４０秒とした。なお、洗浄工程ではいずれの発明例においても分離対象成分が高濃度化されたガスＧ３に含まれる二酸化炭素の濃度が９９体積％となるよう、洗浄ガス量を排気手段吐出側のバルブＶ７の開度によって洗浄ガス量を調整した。
【００７２】
（比較例）
発明例１〜４と同様にガス分離回収処理を行った。ただし、図４に示した装置５０を模したＰＳＡ実験装置（比較例）を用いて行い、図３に示した工程に従って行った。ここで、サイクル時間および洗浄ガス量の調整は発明例と同様に行った。
【００７３】
（従来例）
発明例１〜４と同様に、原料ガスから二酸化炭素ガスの分離回収処理を行った。ただし、図１に示した装置１００を模したＰＳＡ実験装置（従来例）を用いて行い、図２に示した工程に従って行った。ここで、サイクル時間および洗浄ガス量の調整は発明例と同様に行った。
【００７４】
各発明例、比較例、従来例における脱着時間、到達減圧度および洗浄ガス／脱着ガス体積比率、二酸化炭素回収率および所要動力原単位を表１に示す。この表１から、発明例１〜４においては、比較例および従来例に比べて回収率が改善し、その結果として動力原単位当りの二酸化炭素回収率（Ａ／Ｂ）が向上したことが分かる。
【００７５】
【表１】
2014050815.tif 000003
【符号の説明】
【００７６】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、５  送風手段
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆ、２Ｇ、２Ｈ  吸着塔
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ、３Ｆ、３Ｇ、３Ｈ  排気手段
４  バッファタンク
１０、１１、２０、２１、５０、１００  ガス分離回収装置
Ｇ０  原料ガス
Ｇ１  吸着オフガス
Ｇ２  濃縮ガス
Ｇ３  分離対象ガス
Ｇ４  洗浄ガス
Ｇ５  洗浄オフガス
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０  バルブ
【図１】
2014050815.tif 000004
【図２】
2014050815.tif 000005
【図３】
2014050815.tif 000006
【図４】
2014050815.tif 000007
【図５】
2014050815.tif 000008
【図６】
2014050815.tif 000009
【図７】
2014050815.tif 000010
【図８】
2014050815.tif 000011
【図９Ａ】
2014050815.tif 000012
【図９Ｂ】
2014050815.tif 000013
【図９Ｃ】
2014050815.tif 000014
【図１０】
2014050815.tif 000015
【図１１】
2014050815.tif 000016
【図１２】
2014050815.tif 000017
【図１３Ａ】
2014050815.tif 000018
【図１３Ｂ】
2014050815.tif 000019
【図１４Ａ】
2014050815.tif 000020
【図１４Ｂ】
2014050815.tif 000021
【図１４Ｃ】
2014050815.tif 000022
【図１４Ｄ】
2014050815.tif 000023
【図１５】
2014050815.tif 000024