(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定ガスを吸着する吸着剤が充填された吸着塔を用いて、混合ガスに含まれる前記特定ガスを濃縮するガス濃縮方法であって、
前記混合ガスを、低圧及び／または高温条件下で前記吸着塔を通す脱着工程と、
前記吸着塔から送出されるガスを、高圧及び／または低温条件下で前記吸着塔に再び通す吸着工程とを交互に繰り返すようにしたことを特徴とするガス濃縮方法。
【請求項２】
前記脱着工程と前記吸着工程とを交互に繰り返しながら、前記脱着工程から前記吸着工程へ移行する前に、前記混合ガスを低圧及び／または高温条件下で通した前記吸着塔から送出されるガスの一部を回収するようにした請求項１に記載のガス濃縮方法。
【請求項３】
特定ガスを吸着する吸着剤がそれぞれ充填された一対の吸着塔を用いて、混合ガスに含まれる前記特定ガスを濃縮するガス濃縮方法であって、
前記混合ガスを、低圧及び／または高温条件下で一方の前記吸着塔を通した後、一方の前記吸着塔から送出されるガスを、高圧及び／または低温条件下で他方の前記吸着塔に通す第１工程と、
前記混合ガスを、低圧及び／または高温条件下で他方の前記吸着塔を通した後、他方の前記吸着塔から送出されるガスを、高圧及び／または低温条件下で一方の前記吸着塔に通す第２工程とを交互に繰り返すようにしたことを特徴とするガス濃縮方法。
【請求項４】
前記第１工程から前記第２工程に移行する際及び前記第２工程から前記第１工程に移行する際、直前に高圧条件下で混合ガスを通したほうの前記吸着塔におけるガスの送出口側と、直前に低圧条件下で混合ガスを通したほうの前記吸着塔とを相互に連通させることによって、双方の前記吸着塔を均圧化するようにした請求項３に記載のガス濃縮方法。
【請求項５】
前記第１工程と前記第２工程とを交互に繰り返しながら、前記第１工程及び前記第２工程において、前記混合ガスを低圧及び／または高温条件下で通した一方または他方の前記吸着塔から送出されるガスの一部を回収するようにした請求項３または４に記載のガス濃縮方法。
【請求項６】
回収されたガス中に含まれている前記特定ガスの絶対量が、前記吸着塔に導入される前記混合ガス中に含まれている前記特定ガスの絶対量を上回らないように、回収するガス量を設定するようにした請求項２または５に記載のガス濃縮方法。
【請求項７】
前記吸着剤から脱着される前記特定ガスの脱着量が所定量を上回った時点から、ガスの回収を開始するようにした請求項２、５または６に記載のガス濃縮方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、圧力スイング吸着法等を利用して、混合ガスに含まれている易吸着ガスである特定ガスを濃縮するガス濃縮方法、特に、混合ガスに含まれている微量の特定ガスを濃縮するのに適したガス濃縮方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、混合ガスに含まれている特定ガスを濃縮または分離回収する方法として、設備コストやエネルギコストの廉価な圧力スイング吸着法（ＰＳＡ）や温度スイング吸着法（ＴＳＡ）、さらに両者を組み合わせた圧力温度スイング吸着法（ＰＴＳＡ）が広く採用されるようになってきている。例えば、圧力スイング吸着法による特定ガスの濃縮または分離回収は、図３に示す圧力スイング吸着装置５０を用いて行われる。
【０００３】
この圧力スイング吸着装置５０は、同図に示すように、難吸着ガスである特定ガス以外の易吸着ガスを吸着する吸着剤が充填された二基の吸着塔５１ａ、５１ｂと、混合ガスをガス供給管５４を介して吸着塔５１ａ、５１ｂに導入するためのブロア５２と、吸着塔５１ａ、５１ｂ内の吸着剤に吸着された易吸着ガスを脱着してガス排気管５５を介して廃ガスタンクＴ２に排出する真空ポンプ５３と、吸着塔５１ａ、５１ｂによって分離された特定ガスを回収ガスタンクＴ１に導入するガス回収管５６及び吸着塔５１ａ、５１ｂによって分離された特定ガスの一部を他方の吸着塔５１ｂ、５１ａに還流させるためのパージガス管５７と、ガス供給管５４、ガス排気管５５、ガス回収管５６及びパージガス管５７の分岐部にそれぞれ設けられた切替バルブＶ１〜Ｖ８とを備えており、この切替バルブＶ１〜Ｖ８を適宜開閉操作することによって、ガス供給管５４及びガス回収管５６をいずれか一方の吸着塔５１ａまたは吸着塔５１ｂに、ガス排気管５５及びパージガス管５７を他方の吸着塔５１ｂまたは吸着塔５１ａに切り替えて接続するようになっている。なお、同図において、白抜きで示された切替バルブＶ１、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ８は開状態、黒塗りで示された切替バルブＶ２、Ｖ３、Ｖ６、Ｖ７は閉状態であることを意味している。
【０００４】
この圧力スイング吸着装置５０を用いた特定ガスの濃縮または分離回収操作を一方の吸着塔５１ａを中心に説明する。まず、同図に示すように、切替バルブＶ１、Ｖ５を開き、切替バルブＶ３、Ｖ７を閉じることによって、ガス供給管５４及びガス回収管５６を一方の吸着塔５１ａに接続すると共に、切替バルブＶ４、Ｖ８を開き、切替バルブＶ２、Ｖ６を閉じることによって、ガス排気管５５及びパージガス管５７を他方の吸着塔５１ｂに接続し、図４（ａ）に示すように、ブロア５２によって混合ガスを吸着塔５１ａに導入すると、混合ガスに含まれている特定ガス以外の易吸着ガスが吸着塔５１ａに充填された吸着剤に吸着され、難吸着ガスである特定ガスのみが回収ガスタンクＴ１に導入される。
【０００５】
続いて、切替バルブＶ４、Ｖ８を閉じ、切替バルブＶ２、Ｖ６を開くことによって、ガス排気管５５及びパージガス管５７を一方の吸着塔５１ａに接続すると共に、切替バルブＶ１、Ｖ５を閉じ、切替バルブＶ３、Ｖ７を開くことによって、ガス供給管５４及びガス回収管５６を他方の吸着塔５１ｂに接続し、図４（ｂ）に示すように、真空ポンプ５３によって吸着塔５１ａを減圧しながら、このとき吸着工程にある他方の吸着塔５１ｂから送出された特定ガスの一部をパージガスとして吸着塔５１ａに還流させると、先の吸着工程で一方の吸着塔５１ａ内の吸着剤に吸着されていた特定ガス以外の易吸着ガスが吸着剤から脱着し、脱着した易吸着ガスが吸着塔５１ａに還流された特定ガスと共に廃ガスタンクＴ２に排出される。
【０００６】
このように、この圧力スイング吸着装置５０では、二基の吸着塔５１ａ、５１ｂが、図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、特定ガス以外の易吸着ガスの吸着及び脱着を交互に繰返すことによって、混合ガスに含まれている難吸着ガスである特定ガスを効率よく濃縮または分離回収することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、圧力スイング吸着法による特定ガスの濃縮または分離回収は、特定ガスが難吸着ガスである場合に有効であるが、特定ガスが易吸着ガスの場合には、必ずしも有効であるとはいえない。即ち、圧力スイング吸着法等を利用して、易吸着ガスである特定ガスを濃縮するには、吸着塔５１ａ、５１ｂに充填された吸着剤に特定ガスを吸着させることによって、混合ガスから特定ガスを分離することになるが、吸着剤に吸着された特定ガスを吸着剤から脱着させて回収するには、混合ガスから分離された難吸着ガスの一部をパージガスとして使用しなければならず、易吸着ガスである特定ガスのみを単独で回収することができないからである。
【０００８】
ところで、上述したように、圧力スイング吸着法等を利用して、易吸着ガスである特定ガスを濃縮または分離回収する場合において、パージガスとして使用される難吸着ガスの還流量を少なくすれば、回収された特定ガスの濃度を高くすることができるが、吸着剤に吸着された特定ガスを確実に脱着させて回収するためには、パージガスの還流量をある程度確保しなければならないので、パージガスの還流量を必要最小限に抑えた状態で、回収される特定ガスをさらに高度に濃縮しようとすると、脱着工程における特定ガスの脱着量、即ち、吸着工程における特定ガスの吸着量を大きくしなければならない。
【０００９】
しかしながら、吸着剤への特定ガスの吸着量を大きくするためには、脱着時における吸着塔５１ａ、５１ｂの内圧Ｐｂに対する、吸着時における吸着塔５１ａ、５１ｂの内圧Ｐａの圧力比（Ｐａ／Ｐｂ）を大きくしなければならず、例えば、混合ガス中に０．１ｐｐｍしか含まれていない微量成分である特定ガスを、１０％以上に濃縮しようとすると、理論上、吸着塔５１ａ、５１ｂの圧力比（Ｐａ／Ｐｂ）を１０万倍以上にしなければならないが、このような高い圧力比を確保するには、非常に大きなエネルギが必要になると共にエネルギロスも大きくなるので、圧力スイング吸着法等を利用した従来のガス濃縮（分離回収）方法によって、易吸着ガスを高度に濃縮することは、現実的に難しいという問題がある。
【００１０】
そこで、この発明の課題は、圧力スイング吸着法等を利用して、混合ガスに含まれている特定の易吸着ガスを高度に濃縮することができるガス濃縮方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記の課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、特定ガスを吸着する吸着剤が充填された吸着塔を用いて、混合ガスに含まれる前記特定ガスを濃縮するガス濃縮方法であって、前記混合ガスを、低圧及び／または高温条件下で前記吸着塔を通す脱着工程と、前記吸着塔から送出されるガスを、高圧及び／または低温条件下で前記吸着塔に再び通す吸着工程とを交互に繰り返すようにしたのである。
【００１２】
以上のように、このガス濃縮方法では、混合ガスを吸着塔に通すことによって、前工程で吸着剤に吸着された特定ガスを脱着させる脱着工程と、混合ガスを通した吸着塔から送出される脱着後のガスを吸着塔に再び通すことによって、特定ガスを吸着剤に吸着させる吸着工程とを交互に繰り返すようにしたので、吸着塔から送出される脱着後のガスには、吸着剤から脱着された特定ガスに加えて、新たに吸着塔を通した混合ガス中の特定ガスが含まれているので、吸着工程における特定ガスの吸着量が、吸着塔を通した新たな混合ガスに含まれている特定ガスの分だけ、徐々に増えていくことになる。
【００１３】
従って、圧力スイング吸着法等を利用した従来法のように、吸着塔の圧力比を極端に大きくしなくても、吸着塔への混合ガスの導入回数を増やすことによって、吸着塔に充填された吸着剤の能力限界まで特定ガスを吸着させることができるので、吸着塔から送出される脱着後のガス中に含まれる特定ガスの濃度、即ち、回収ガス中に含まれる特定ガスの濃度を可能な限り高くすることができ、回収される特定ガスを高度に濃縮することが可能となる。この場合、請求項２にかかる発明のガス濃縮方法のように、前記脱着工程と前記吸着工程とを交互に繰り返しながら、前記脱着工程から前記吸着工程へ移行する前に、前記混合ガスを低圧及び／または高温条件下で通した前記吸着塔から送出されるガスの一部を回収することができる。
【００１４】
また、請求項３にかかる発明のガス濃縮方法のように、特定ガスを吸着する吸着剤がそれぞれ充填された一対の吸着塔を用いて、混合ガスに含まれる前記特定ガスを濃縮するガス濃縮方法であって、前記混合ガスを、低圧及び／または高温条件下で一方の前記吸着塔を通した後、一方の前記吸着塔から送出されるガスを、高圧及び／または低温条件下で他方の前記吸着塔に通す第１工程と、前記混合ガスを、低圧及び／または高温条件下で他方の前記吸着塔を通した後、他方の前記吸着塔から送出されるガスを、高圧及び／または低温条件下で一方の前記吸着塔に通す第２工程とを交互に繰り返すようにしておくと、第１工程及び第２工程の双方において、濃縮された特定ガスを回収することができるので、特定ガスの回収効率が向上する。この場合、請求項５にかかる発明のガス濃縮方法のように、前記第１工程と前記第２工程とを交互に繰り返しながら、前記第１工程及び前記第２工程において、前記混合ガスを低圧及び／または高温条件下で通した一方または他方の前記吸着塔から送出されるガスの一部を回収することができる。
【００１５】
また、上述したように、特定ガスを吸着する吸着剤がそれぞれ充填された一対の吸着塔を用いて、混合ガスに含まれる前記特定ガスを濃縮する場合は、請求項４にかかる発明のガス濃縮方法のように、前記第１工程から前記第２工程に移行する際及び前記第２工程から前記第１工程に移行する際、直前に高圧条件下で混合ガスを通したほうの前記吸着塔におけるガスの送出口側と、直前に低圧条件下で混合ガスを通したほうの前記吸着塔とを相互に連通させることによって、双方の前記吸着塔を均圧化するようにしておくと、次工程に移行する前に、一旦吸着剤に吸着された特定ガスが脱着することを防止すると共に吸着塔内における特定ガスの吸着分布を維持しつつ、次工程で吸着塔を加圧または減圧するための動力を最小限に抑えることができる。
【００１６】
また、請求項６にかかる発明のガス濃縮方法のように、回収されたガス中に含まれている前記特定ガスの絶対量が、前記吸着塔に導入される前記混合ガス中に含まれている前記特定ガスの絶対量を上回らないように、回収するガス量を設定しておくと、吸着剤に吸着される特定ガスの絶対量が減少することがないので、回収されるガス中に含まれる特定ガスの濃度低下を防止することができ、高度に濃縮された特定ガスを安定した状態で継続的に確実に回収することができる。
【００１７】
また、請求項７にかかる発明のガス濃縮方法のように、前記吸着剤から脱着される前記特定ガスの脱着量が所定量を上回った時点から、ガスの回収を開始するようにしておくと、所定の濃度以下の特定ガスが回収されることがないので、吸着剤に吸着される特定ガスの吸着量を短時間で所定量にすることができ、所定の濃度を上回った特定ガスのみを効率よく回収することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、この発明にかかるガス濃縮方法を実施するためのガス濃縮装置の概略構成を示している。このガス濃縮装置１は、圧力スイング吸着法（ＰＳＡ）を利用して、混合ガスに含まれている微量の特定ガスを濃縮するものであり、同図に示すように、特定ガスを吸着する吸着剤が充填された二基の吸着塔１１ａ、１１ｂと、開閉バルブ２１ａ、２１ｂを逆動作させることによって、混合ガスを一方の吸着塔１１ａ、１１ｂに導入するガス供給管１２と、開閉バルブ２２ａ、２２ｂ及び開閉バルブ２３ａ、２３ｂをそれぞれ逆動作させることによって、混合ガスが導入された一方の吸着塔１１ａ、１１ｂから送出されるガスの全部または大部分を、混合ガスが導入されなかった他方の吸着塔１１ｂ、１１ａに導入するためのガス送出管１３と、開閉バルブ２６を開くことによって、混合ガスが導入された一方の吸着塔１１ａ、１１ｂから送出されるガスの一部を濃縮ガスタンク３１に導入する、ガス送出管１３に接続されたガス回収管１４と、開閉バルブ２４ａ、２４ｂを逆動作させることによって、他方の吸着塔１１ｂ、１１ａから送出されるガスを廃ガスタンク３２に排出するガス排気管１５と、二基の吸着塔１１ａ、１１ｂを、ガス供給管１２及びガス排気管１５の接続端側で相互に接続する、開閉バルブ２５を有する均圧管１６と、ガス送出管１３に設置された真空ポンプ４１と、吸着塔１１ａ、１１ｂの内圧を調整するために、ガス供給管１２、ガス回収管１４及びガス排気管１５にそれぞれ設けられたニードルバルブ４２、４３、４４とを備えている。
【００１９】
なお、同図において、白抜きで示された開閉バルブ２１ａ、２２ａ、２３ｂ、２４ｂは開状態、黒塗りで示された開閉バルブ２１ｂ、２２ｂ、２３ａ、２４ａ、２５、２６は閉状態であることを意味しており、この状態から、開閉バルブ２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂを交互に逆動作させることによって、吸着塔１１ａ、１１ｂに対するガス供給管１２、ガス送出管１３及びガス排気管１５の接続状態を切り替えるようになっている。
【００２０】
このガス濃縮装置１による特定ガスの濃縮操作について、図２を参照しながら説明する。まず、図１に示すように、開閉バルブ２１ａ、２２ａ、２３ｂ、２４ｂを開き、開閉バルブ２１ｂ、２２ｂ、２３ａ、２４ａ、２５、２６を閉じた状態で、真空ポンプ４１を起動すると、図２（ａ）に示すように、混合ガスが減圧条件下で吸着塔１１ａに導入される。なお、初期段階では、吸着塔１１ａ内の吸着剤に特定ガスが吸着されていないので、吸着塔１１ａに導入された混合ガスがそのままの状態で吸着塔１１ａから送出されることになる。
【００２１】
このようにして、吸着塔１１ａから送出されたガスは、加圧条件下で吸着塔１１ｂに導入されるが、このとき開閉バルブ２６は閉じられているので、吸着塔１１ａから送出されたガスの一部が濃縮ガスタンク３１に導入されることはなく、吸着塔１１ａから送出されたすべてのガスが吸着塔１１ｂに導入されることになる。このようにして吸着塔１１ｂに導入されたガスに含まれている特定ガスは、吸着塔１１ｂ内の吸着剤に吸着され、特定ガス以外の難吸着ガスのみが廃ガスタンク３２に排出される。この工程が、本発明の第１工程に相当する。
【００２２】
従って、この第１工程では、例えば、供給される混合ガス中に特定ガスがａモル、特定ガス以外の難吸着ガスがｂモル含まれていたとすると、ａモルの特定ガスが吸着塔１１ｂ内の吸着剤に吸着され、ｂモルの難吸着ガスはすべて廃ガスタンク３２に排出される。
【００２３】
続いて、開閉バルブ２１ａ、２２ａ、２３ｂ、２４ｂを閉じた後、開閉バルブ２５を開いて、減圧されている吸着塔１１ａと、加圧されている吸着塔１１ｂとを相互に連通させることによって、吸着塔１１ａと吸着塔１１ｂとを均圧化する。
【００２４】
次に、開閉バルブ２１ｂ、２２ｂ、２３ａ、２４ａを開き、開閉バルブ２１ａ、２２ａ、２３ｂ、２４ｂ、２５、２６を閉じた状態で、真空ポンプ４１を起動すると、図２（ｂ）に示すように、混合ガスが減圧条件下で吸着塔１１ｂに導入される。吸着塔１１ｂ内の吸着剤には、第１工程において、ａモルの特定ガスが吸着されているので、このａモルの特定ガスが吸着剤から脱着し、この脱着したａモルの特定ガスが、新たに導入された混合ガスと共に吸着塔１１ｂから送出される。
【００２５】
このようにして、吸着塔１１ｂから送出されたガスは、加圧条件下で吸着塔１１ａに導入されるが、このとき開閉バルブ２６は閉じられているので、吸着塔１１ｂから送出されたガスの一部が濃縮ガスタンク３１に導入されることはなく、吸着塔１１ｂから送出されたすべてのガスが吸着塔１１ａに導入されることになる。このようにして吸着塔１１ａに導入されたガスに含まれている特定ガスは、吸着塔１１ａ内の吸着剤に吸着され、特定ガス以外の難吸着ガスのみが廃ガスタンク３２に排出される。この工程が、本発明の第２工程に相当する。
【００２６】
従って、この第２工程では、吸着塔１１ｂに新たに導入された混合ガス中のａモルの特定ガスと、吸着塔１１ｂ内の吸着剤から脱着したａモルの特定ガスの合計２ａモルの特定ガスが、吸着塔１１ａ内の吸着剤に吸着され、新たに導入された混合ガス中のｂモルの難吸着ガスはすべて廃ガスタンク３２に排出される。
【００２７】
続いて、開閉バルブ２１ｂ、２２ｂ、２３ａ、２４ａを閉じた後、開閉バルブ２５を開いて、減圧されている吸着塔１１ａと、加圧されている吸着塔１１ｂとを相互に連通させることによって、吸着塔１１ａと吸着塔１１ｂとを均圧化する。
【００２８】
その後は、第１工程、均圧工程、第２工程、均圧工程、第１工程、…といった具合に、均圧工程を挟んで、第１工程と第２工程とを交互に繰り返すと、同図（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）に示すように、第１工程及び第２工程において、いずれか一方の吸着塔１１ａ、１１ｂ内の吸着剤に吸着される特定ガスの吸着量が、各工程において新たに供給される混合ガスに含まれている特定ガスのａモル分だけ徐々に増えていき、最終的に、吸着剤の能力限界であるｎａモルの特定ガスが吸着剤に吸着される定常状態になる。
【００２９】
このようにして、第１工程、第２工程において、各吸着塔１１ｂ、１１ａに充填された吸着剤にｎａモルの特定ガスが吸着されるようになると、開閉バルブ２６を開き、同図（ｆ）、（ｇ）に示すように、第１工程では吸着塔１１ａから送出されるガスの一部を、第２工程では吸着塔１１ｂから送出されるガスの一部を、濃縮ガスタンク３１に導入することによって回収する。
【００３０】
この時点で、回収されるガスは、吸着塔１１ｂ、１１ａから脱着されたｎａモルの特定ガスと、新たに導入される混合ガス中に含まれているａモルの特定ガス及びｂモルの難吸着ガスとから構成されているので、回収されるガス中に含まれる特定ガスのモル分率は、ｎａ／（ｎａ＋ｂ）となり、混合ガス中の特定ガスのモル分率ａ／（ａ＋ｂ）が、モル分率ｎａ／（ｎａ＋ｂ）まで濃縮された状態で特定ガスが濃縮ガスタンク３１に回収されることになる。
【００３１】
ただし、回収ガス量を大きくすると、第１工程、第２工程において、ガス回収後に吸着塔１１ｂ、１１ａ内の吸着剤に吸着される特定ガスのモル数が徐々に減少していくので、回収されるガス中にａモルを上回る特定ガスが含まれないように、回収ガス量を設定しておくことが望ましく、これによって、モル分率ｎａ／（ｎａ＋ｂ）まで濃縮された特定ガスを安定した状態で継続的に確実に回収することができる。
【００３２】
以上のように、このガス濃縮方法では、混合ガスを低圧条件下で一方の吸着塔１１ａを通した後、一方の吸着塔１１ａから送出されるガスを高圧条件下で他方の吸着塔１１ｂに通す第１工程と、混合ガスを低圧条件下で他方の吸着塔１１ｂを通した後、他方の吸着塔１１ｂから送出されるガスを高圧条件下で一方の吸着塔１１ａに通す第２工程とを交互に繰り返すことによって、各工程における特定ガスの吸着量を徐々に増やしていくようにしたので、圧力スイング吸着法等を利用した従来法のように、吸着塔１１ａ、１１ｂの圧力比を極端に大きくしなくても、吸着塔１１ａ、１１ｂへの混合ガスの導入回数を増やすことによって、吸着塔１１ａ、１１ｂに充填された吸着剤の能力限界まで特定ガスを吸着させることができる。
【００３３】
従って、このガス濃縮方法を採用すると、吸着塔１１ａ、１１ｂから送出される脱着後のガス中に含まれる特定ガスの濃度、即ち、回収ガス中に含まれる特定ガスの濃度を可能な限り高くすることができ、しかも、吸着塔１１ａ、１１ｂを加圧または減圧するために大きなエネルギを必要としないので、定格容量の大きな真空ポンプを設置する必要がないと共にエネルギロスも小さくなり、回収される特定ガスを、効率よく高度に濃縮することが可能となる。特に、空気中に極僅かに存在しているキセノンガスを高度に濃縮する場合のように、従来法では、吸着塔の圧力比を極端に大きくしなければならない、混合ガス中の微量成分である特定ガスを濃縮する場合に有効である。
【００３４】
また、上述したガス濃縮装置１では、二基の吸着塔１１ａ、１１ｂを使用しているので、第１工程及び第２工程の双方において、濃縮された特定ガスをそれぞれ回収することができ、特定ガスの回収効率が向上するという効果も得られる。
【００３５】
また、上述したガス濃縮装置１では、二基の吸着塔１１ａ、１１ｂを相互に連通している均圧管１６を、吸着段階において特定ガスが吸着されにくい、各吸着塔１１ａ、１１ｂにおける吸着後のガスの送出口側に接続するようにしたので、第１工程から第２工程に移行する際や第２工程から第１工程に移行する際に、開閉バルブ２１ａ、２２ａ、２３ｂ、２４ｂ及び開閉バルブ２１ｂ、２２ｂ、２３ａ、２４ａを閉じた状態で、開閉バルブ２５を開いて二基の吸着塔１１ａ、１１ｂ内を均圧化しても、各工程において吸着塔１１ｂ、１１ａ内の吸着剤に吸着された特定ガスが、次工程に移行する前に、吸着剤から脱着しにくく、このガス濃縮装置１では、一旦吸着剤に吸着された特定ガスの吸着剤からの不必要な脱着を最小限に抑えると共に吸着塔１１ｂ、１１ａ内における特定ガスの吸着分布を維持しつつ、次工程において各吸着塔１１ａ、１１ｂ内を加圧または減圧するためのエネルギを最小限に抑えることができる。
【００３６】
なお、上述した実施形態では、吸着塔１１ａ、１１ｂに充填された吸着剤への特定ガスの吸着量が、吸着剤の能力限界に到達するまでは、特定ガスの回収を行わないようにしているが、これに限定されるものではなく、ガス濃縮装置の運転開始当初から特定ガスを回収するようにしてもよい。ただし、その場合、回収される特定ガスを高度に濃縮するためには、吸着塔１１ａ、１１ｂに充填された吸着剤への特定ガスの吸着量を増やしていかなければならないので、回収されるガス中に含まれる特定ガスのモル数が、各工程において新たに導入される混合ガスに含まれる特定ガスのモル数を下回るように、回収ガス量を設定しておく必要がある。
【００３７】
また、上述した実施形態では、均圧工程から第２工程へ移行する際は、直ちに開閉バルブ２１ｂ、２２ｂ、２３ａ、２４ａを開き、均圧工程から第１工程へ移行する際は、開閉バルブ２１ａ、２２ａ、２３ｂ、２４ｂを直ちに開くようにしているが、例えば、均圧工程を終了した後、開閉バルブ２１ａ、２１ｂ、２４ａ、２４ｂを所定時間強制的に全閉にすることによって、均圧工程から第２工程へ移行する際は、吸着塔１１ａを加圧すると共に吸着塔１１ｂを減圧し、均圧工程から第１工程へ移行する際は、吸着塔１１ａを減圧すると共に吸着塔１１ｂを加圧する、加圧工程及び減圧工程を付加するようにしてもよい。
【００３８】
また、上述した実施形態では、二基の吸着塔１１ａ、１１ｂを使用しているが、これに限定されるものではなく、例えば、一基の吸着塔を使用し、混合ガスを、低圧条件下で吸着塔を通す脱着工程と、吸着塔から送出されるガスを、高圧条件下で吸着塔に再び通す吸着工程とを交互に繰り返しながら、脱着工程から吸着工程へ移行する前に、混合ガスを低圧条件下で通した吸着塔から送出されるガスの一部を回収するようにしてもよい。また、吸着塔の多塔化を行うと、吸着塔の加圧、減圧を段階的に効率よく行うことができるので、エネルギ的に無駄がなく、廃棄ガス音を抑えることができるという効果も得られる。
【００３９】
また、上述した実施形態では、吸着塔１１ａ、１１ｂの加圧、減圧手段として、真空ポンプ４１を使用し、大気圧で特定ガスを吸着させ、真空で特定ガスを脱着させるようにしているが、これに限定されるものではなく、コンプレッサを使用することによって、高圧で特定ガスを吸着させ、大気圧で特定ガスを脱着させることも可能である。
【００４０】
また、上述した実施形態では、圧力スイング吸着法（ＰＳＡ）を利用したガス濃縮方法について説明したが、これに限定されるものではなく、本発明は、温度スイング吸着法（ＴＳＡ）や圧力温度スイング吸着法（ＰＴＳＡ）を利用したガス濃縮方法についても適用することができることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかるガス濃縮方法を実施するためのガス濃縮装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】（ａ）〜（ｇ）は同上のガス濃縮装置を用いた特定ガスの濃縮操作を説明するための工程図である。
【図３】一般的な圧力スイング吸着装置を示す概略構成図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は同上の圧力スイング吸着装置を用いた特定ガスの濃縮または分離回収操作を説明するための工程図である。
【符号の説明】
１  ガス濃縮装置
１１ａ、１１ｂ  吸着塔
１２  ガス供給管
１３  ガス送出管
１４  ガス回収管
１５  ガス排気管
１６  均圧管
２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ  開閉バルブ
２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ  開閉バルブ
２５、２６  開閉バルブ
３１  濃縮ガスタンク
３２  廃ガスタンク
４１  真空ポンプ
４２、４３、４４  ニードル弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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