(57)【要約】供給ガス混合物の吸着分離のための方法およびシステムは、システムの効率および/または製品回収率の増大を提供する。所望の製品ガスまたは他の外部パージガスを消費して吸着床を再生するパージガス流の必要は、吸着体選択ならびに吸着床およびプロセス設計のための本発明の方法を通して低減される。2008504954.tif 000003
2008504954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下を含む、少なくとも汚染ガス成分、希釈ガス成分、および所望の製品ガス成分を含む供給ガス流から汚染ガス成分を実質的に分離するための方法：
希釈成分と比較して汚染成分に対する選択性が高い第一吸着材を第一吸着ゾーンに設け、かつ所望の製品成分と比較して該希釈成分に対する選択性が高い第二吸着材を第二吸着ゾーンに設ける段階；
該汚染成分が該第一吸着材に実質的に吸着されるように、供給ガス流を該第一吸着材と接触して該第一吸着ゾーンに通過させ、かつ続いて該希釈成分の少なくとも一部分が該第二吸着材に吸着されるように、該第二吸着材と接触して該第二吸着ゾーンに通過させる段階；
該供給ガス流と比較して該所望の製品成分を富化した製品ガス流を該第二吸着ゾーンから回収する段階；
該第一吸着材に吸着した該汚染成分の少なくとも一部分が該希釈成分によって該第一吸着ゾーンからパージされるように、該第二吸着ゾーンからの吸着希釈成分の少なくとも一部分を含む排出ガス流を該第一吸着ゾーンに通過させることによって、該第一吸着ゾーンを再生させる段階。
【請求項２】
床を再生させる段階は、第一吸着材に吸着した汚染成分の少なくとも一部分が製品パージガス流によって第一吸着体ゾーンからパージされるように、製品ガス成分を含む製品パージガス流を第一吸着体ゾーンに通過させる段階をさらに含む、請求項1記載の方法。
【請求項３】
第二吸着材に吸着した希釈成分の少なくとも一部分が製品パージガス流によって第二吸着体ゾーンからパージされるように、製品パージガス流を第二吸着体ゾーンにさらに通過させる、請求項2記載の方法。
【請求項４】
汚染成分が一酸化炭素を含み、希釈成分が二酸化炭素を含み、かつ所望の製品成分が水素を含む、請求項1記載の方法。
【請求項５】
希釈成分が窒素をさらに含む、請求項4記載の方法。
【請求項６】
汚染成分が二酸化炭素を含み、希釈成分が窒素を含み、かつ所望の製品成分がメタンを含む、請求項1記載の方法。
【請求項７】
供給ガス流が第二汚染ガス成分をさらに含み、かつ希釈成分と比較して該第二汚染成分に対する選択性が高い第三吸着材が第三吸着ゾーンに設けられ、かつ該第二汚染成分が該第三吸着材に実質的に吸着されるように、該供給ガス流を第二吸着ゾーンに通過させる前に該第三吸着材と接触して該第三吸着ゾーンに通過させ、かつ該第三吸着材に吸着した第二汚染成分の少なくとも一部分が該希釈成分によって該第三吸着ゾーンからパージされるように、次に、排出ガス流を該第三吸着ゾーンに通過させて該第三ゾーンを再生させる、請求項1記載の方法。
【請求項８】
供給ガス流が蒸気接触改質装置からのリフォーメート流である、請求項4記載の方法。
【請求項９】
供給ガス流が接触部分酸化改質装置からのリフォーメート流である、請求項5記載の方法。
【請求項１０】
供給ガス流が不純天然ガス、埋立地ガス、またはバイオガス流である、請求項6記載の方法。
【請求項１１】
希釈成分と比較して汚染成分に対する選択性が高い第一吸着材を含む第一吸着ゾーンと、所望の製品成分と比較して希釈成分に対する選択性が高い第二吸着材を含む第二吸着ゾーンとを含む吸着床と、
該汚染成分が該第一吸着材に実質的に吸着されるように、供給ガス流が該第一吸着材と接触して該第一吸着ゾーンを通過し、かつその後に、該希釈成分の少なくとも一部分が第二吸着材に吸着されるように、該第二吸着材と接触して該第二吸着ゾーンを通過するように、該供給ガス流を該吸着床内に流入させるための供給ガス入口弁と、
該供給ガス流と比較して該所望の製品成分を富化した製品ガス流を該吸着床から回収するための製品ガス出口弁と、
該第二吸着ゾーンからの吸着希釈成分の少なくとも一部分、および該希釈成分の一部分を該第一吸着材と接触して通過させることによって該第一吸着材からパージされた第一吸着ゾーンからの吸着汚染成分の少なくとも一部分を含む排出ガス流を、該吸着床の再生中に、該吸着床から回収するための排出ガス出口弁とを含む、
少なくとも汚染ガス成分、希釈ガス成分、および所望の製品ガス成分を含む供給ガス流から汚染ガス成分を実質的に分離するための吸着分離システム。
【請求項１２】
汚染成分が一酸化炭素を含み、希釈成分が二酸化炭素を含み、かつ所望の製品成分が水素を含む、請求項11記載のシステム。
【請求項１３】
希釈成分が窒素をさらに含む、請求項12記載のシステム。
【請求項１４】
汚染成分が二酸化炭素を含み、希釈成分が窒素を含み、かつ所望の製品成分がメタンを含む、請求項11記載のシステム。
【請求項１５】
供給ガス流が第二汚染ガス成分をさらに含み、かつ吸着床が希釈成分と比較して該第二汚染成分に対する選択性の高い第三吸着材を含む第三吸着ゾーンをさらに含み、かつ該第二汚染成分が該第三吸着材に実質的に吸着されるように、該供給ガス流が第二吸着ゾーンを通過する前に該第三吸着材と接触して該第三吸着ゾーンを通過し、かつ排出ガス流がさらに、希釈成分の一部分を該第三吸着材と接触して通過させることによって該第三吸着材からパージされた第三吸着ゾーンからの吸着第二汚染成分の少なくとも一部分を含む、請求項11記載のシステム。
【請求項１６】
供給ガス流が蒸気接触改質装置からのリフォーメート流である、請求項12記載のシステム。
【請求項１７】
供給ガス流が接触部分酸化改質装置からのリフォーメート流である、請求項13記載のシステム。
【請求項１８】
供給ガス流が不純天然ガス、埋立地ガス、またはバイオガス流である、請求項14記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
分野
本開示は、吸着分離に関し、さらに詳しくは、ガス流の吸着分離のための改善された方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
吸着プロセスは、多くの産業用途に見られる多成分ガス流中の気相成分を分離するために使用される、確立された分離手段である。多くの産業用ガス流は、何らかの下流での使用の前に、ガス流から有利に分離することのできる汚染成分を含有する。吸着分離プロセスは、多くのそのような産業用途向けに適応されてきた。
【０００３】
先行技術で公知の熱および圧力スイング吸着プロセス（TSAおよびPSA）はどちらも、入力または供給ガス流から汚染物質を吸着するために特殊吸着材を利用して、商業的に重要なガス流から汚染成分を除去し、汚染物質を実質的に含まない所望の製品ガス流を残すように成功裏に適応されてきた。次いで吸着材の再使用前に、そのような吸着材を循環的に再生させて、排出またはその他の方法で処分される汚染成分を後で脱着させることができる。
【０００４】
従来の吸着分離システムでは、吸着材の再生は、吸着材から汚染成分を効果的に脱着させるために、汚染成分を実質的に含まないパージ流を加えて吸着体と接触させることを必要とする。TSAの場合、パージ流は、汚染物質を吸着体から脱着させるのに充分な温度まで加熱される。PSAの場合、精製された製品ガスは一般的に、汚染物質を吸着体からパージするために使用される。そのようなパージガスは一般的に、TSAシステムの場合には例示的な加熱不活性（汚染成分ならびに吸着汚染物質の吸着材からの脱着およびパージを阻害できる他のガス成分を実質的に含まない）パージガス、またはPSAシステムの場合には精製された製品ガスなど、利用可能な供給ガス流の外部のガスから選択しなければならない。そのような汚染物質を含まないパージガス流の使用は一般的に、PSAの場合には製品の回収を低減することにより、かつ/またはTSAの場合には汚染物質を含まない適切な加熱パージガス流の供給におけるようなコストを増大することにより、吸着プロセスの効率に影響する。全ての場合に、吸着分離システムの全体的な達成可能な効率は、再生中に汚染物質を吸着材から脱着するために必要なパージガスの品質およびコスト（外部ガスおよび熱エネルギまたは損失製品ガスに関する）によって限定される。
【発明の開示】
【０００５】
発明の概要
第一態様では、本発明は、少なくとも汚染ガス成分、希釈ガス成分、および所望の製品ガス成分を含む供給ガス流から汚染ガス成分を実質的に分離するための方法に関する。発明の方法は、以下の段階を含む：
（a）希釈成分と比較して汚染成分に対する選択性が高い第一吸着材を第一吸着ゾーンに設け、かつ所望の製品成分と比較して希釈成分に対する選択性が高い第二吸着材を第二吸着ゾーンに設ける段階；
（b）汚染成分が第一吸着材に実質的に吸着されるように、供給ガス流を第一吸着材と接触して第一吸着ゾーンに通過させ、かつ続いて希釈成分の少なくとも一部分が第二吸着材に吸着されるように、第二吸着材と接触して第二吸着ゾーンに通過させる段階；
（c）供給ガス流と比較して所望の製品成分を富化した製品ガス流を第二吸着ゾーンから回収する段階；
（d）第一吸着材に吸着した汚染成分の少なくとも一部分が希釈成分によって第一吸着ゾーンからパージされるように、第二吸着ゾーンからの吸着希釈成分の少なくとも一部分を含む排出ガス流を第一吸着ゾーンに通過させることによって、第一吸着ゾーンを再生させる段階。
【０００６】
上記の本発明の方法の例示的な態様では、汚染成分は一酸化炭素を含むことができ、希釈成分は二酸化炭素を含むことができ、所望の製品成分は水素を含むことができる。そのような態様では、供給ガス流は蒸気接触改質装置からのリフォーメート流であり得る。別の態様では、上述した希釈成分はさらに窒素を含むことができる。そのような態様では、供給ガス流は接触部分酸化改質装置からのリフォーメート流であり得る。
【０００７】
本発明の方法のさらなる態様では、汚染成分は二酸化炭素を含むことができ、希釈成分は窒素を含むことができ、所望の製品成分はメタンを含むことができる。そのような態様では、供給ガス流は不純天然ガス流、埋立地ガス流、またはバイオガス流であり得る。
【０００８】
上記の態様のいずれにおいても、供給ガス流はさらに第二汚染成分を含むことができ、それは第三吸着ゾーンに含まれる第三吸着材に実質的に吸着することができ、第三吸着材は希釈成分と比較して第二汚染成分に対する選択性が高い。そのような態様では、第三吸着材に吸着した第二汚染成分の少なくとも一部分が希釈成分によって第三吸着ゾーンからパージされるように、第二吸着ゾーンからの吸着希釈成分の少なくとも一部分を含む排出ガス流を第三吸着ゾーンに通過させることによって、第三吸着ゾーンを再生させることができる。
【０００９】
第二態様では、本発明は、少なくとも汚染ガス成分、希釈ガス成分、および所望の製品ガス成分を含む供給ガス流から汚染ガス成分を実質的に分離するための吸着分離システムを含む。本発明のシステムは、以下を含む：
（a）希釈成分と比較して汚染成分に対する選択性が高い第一吸着材を含む第一吸着ゾーンと、所望の製品成分と比較して希釈成分に対する選択性が高い第二吸着材を含む第二吸着ゾーンとを含む吸着床と、
（b）汚染成分が第一吸着材に実質的に吸着されるように、供給ガス流が第一吸着材と接触して第一吸着ゾーンを通過し、かつその後に、希釈成分の少なくとも一部分が第二吸着材に吸着されるように、第二吸着材と接触して第二吸着ゾーンを通過するように、供給ガス流を吸着床内に流入させるための供給ガス入口弁と、
（c）供給ガス流と比較して所望の製品成分を富化した製品ガス流を吸着床から回収するための製品ガス出口弁と、
（d）第二吸着ゾーンからの吸着希釈成分の少なくとも一部分、および希釈成分の一部分を第一吸着材と接触して通過させることによって第一吸着材からパージされた第一吸着ゾーンからの吸着汚染成分の少なくとも一部分を含む排出ガス流を、吸着床の再生中に、吸着床から回収するための排出ガス出口弁。
【００１０】
本発明に係る上記システムの例示的な態様では、汚染成分は一酸化炭素を含むことができ、希釈成分は二酸化炭素を含むことができ、かつ所望の製品成分は水素を含むことができる。そのような態様では、供給ガス流は蒸気接触改質装置からのリフォーメート流であり得る。別の態様では、上述した希釈成分はさらに窒素を含むことができる。そのような態様では、供給ガス流は接触部分酸化改質装置からのリフォーメート流であり得る。
【００１１】
本発明のシステムのさらなる態様では、汚染成分は二酸化炭素を含むことができ、希釈成分は窒素を含むことができ、かつ所望の製品成分はメタンを含むことができる。そのような態様では、供給ガス流は不純天然ガス、埋立地ガス、またはバイオガス流であり得る。
【００１２】
上記システムの態様のいずれにおいても、供給ガス流はさらに第二汚染ガス成分を含むことができ、吸着床はさらに、希釈成分と比較して第二汚染成分に対する選択性が高い第三吸着材を含む第三吸着ゾーンを含むことができる。そのような態様では、第二汚染成分が第三吸着材に実質的に吸着されるように、供給ガス流は、第二吸着ゾーンを通過する前に、第三吸着材と接触して第三吸着ゾーンを通過することができ、排出ガス流は、希釈成分の一部分を第三吸着材と接触して通過させることによって第三吸着材からパージされた、第三吸着ゾーンからの吸着第二汚染成分の少なくとも一部分をさらに含むことができる。
【００１３】
上記および以下の説明ならびに添付の特許請求の範囲で言及する場合、供給ガス流の汚染成分は、本発明の方法およびシステムによって分離される供給ガス流に存在し、選択された下流の製品またはプロセスで使用するのに適した所望の製品成分を富化した製品ガス流を生成するために、所望の製品成分から実質的に分離されなければならない、一つまたは複数の任意のガス種を含むと定義することができる。供給ガス流の希釈成分は、本発明の方法およびシステムによって分離される供給ガス流に存在し、所望の製品成分を適切に富化した製品ガス流を提供するために、供給流と比較して製品ガス流中の所望の製品成分の濃度に対して濃度を低減することが望ましい、一つまたは複数の任意のガス種を含むと定義することができる。第二ガス成分に勝る第一ガス成分に対する吸着材の相対的選択性は、本開示で定義しかつ使用する場合、相対的平衡選択性（relative equilibrium selectivity）、相対的動力学的選択性（relative kinetic selectivity）、または相対的平衡選択性および相対的動力学的選択性の両方の組合せの一つを意味すると理解することができる。第二ガス成分に勝る第一ガス成分に対する吸着材の相対的平衡選択性とは、本発明の特定の用途に関係する分離サイクルの吸着期中に存在する吸着条件（総圧および分圧、温度、供給流の組成物、吸着段階の持続時間等）で、吸着材が第二ガス成分と比較して第一ガス成分に対し高い平衡吸着能力を有することを意味すると理解することができる。第二ガス成分に勝る第一ガス成分に対する吸着材の相対的動力学的選択性とは、本発明の特定の用途に関係する分離サイクルの吸着期中に存在する吸着条件（総圧および分圧、温度、供給流の組成物、吸着段階の持続時間等）で、吸着材が第二ガス成分に対する吸着拡散率と比較して、第一ガス成分に対してより高い吸着拡散率を有することを意味すると理解することができる。
【００１４】
幾つかの態様の詳細な説明
本発明は、少なくとも汚染ガス成分、希釈ガス成分、および所望の製品ガス成分を含む供給ガス流から汚染ガス成分を、吸着分離によって実質的に分離するための方法およびシステムを包含する。該方法および関連システムは、一般的に少なくとも一つの吸着床内部に包封することのできる、少なくとも第一および第二吸着ゾーンにそれぞれ含まれる少なくとも第一および第二吸着材を利用する。第一および第二吸着材は組成的に相互に区別することができ、所望の吸着分離用途のために、供給ガス流の汚染成分、希釈成分、および所望の製品ガス成分に対するそれらの吸着特性に基づいて選択することができる。第一吸着材は、希釈成分と比較して汚染成分に対する吸着選択性が高く、供給ガスが第一吸着材と接触して第一吸着ゾーンを通過するときに汚染成分が第一吸着材に実質的に吸着され、それによって供給ガス流から実質的に除去されるように選択される。第二吸着材は、所望の製品成分と比較して希釈成分に対する吸着選択性が高く、供給ガス流が第一ゾーンを通過し、第二吸着材と接触して第二吸着ゾーンを通過するときに、供給ガス流の希釈成分の少なくとも一部分が第二吸着材に吸着されるように選択される。
【００１５】
本発明の方法およびシステムによって企図される吸着分離プロセスでは、少なくとも一つの汚染成分の吸着後に、吸着したガス成分を吸着材から脱着させてさらなる周期的吸着分離段階を可能にするために、少なくとも一つの吸着床および含まれる吸着材を再生しなければならない。本発明をPSAプロセスに適用する場合、吸着は吸着床内で昇圧して行なうことができ、再生は、床内の圧力を低下させ、パージガス流を床（ならびにしたがって吸着ゾーンおよびその中の吸着材）に通過させて、少なくとも一つの吸着汚染成分を脱着させることによって達成することができる。本発明をTSAプロセスに適用する場合、吸着は（供給ガス流または吸着床自体のいずれかを）低温にして吸着床内で行なうことができ、再生は、パージガス流を吸着床（および吸着床内の吸着ゾーンと吸着材）に通過させて、少なくとも一つの吸着汚染成分を脱着させることによって、（吸着体支持材の抵抗加熱によるなど、パージガス流または吸着床自体のいずれかの加熱によって）高温で達成することができる。本発明を置換パージ吸着プロセスに適用する場合、吸着および再生は同様の圧力および温度で行なうことができ、少なくとも一つの汚染成分の脱着は、主としてパージガス流を吸着床に通過させることによって達成することができる。そのようなパージガス流は、一般的に供給ガス混合物から除去すべき汚染物質を実質的に含まず、パージ作用をもたらして汚染成分の少なくとも一部分を吸着床から脱着するために、吸着プロセスで使用される選択された吸着材に比較的弱く吸着されるかあるいは吸着されない成分を含むことができる。
【００１６】
本発明の方法およびシステムの目的は、第一吸着材からの汚染成分の再生脱着のために、汚染物質を実質的に含まない外部パージガス量を提供する必要を低減することによって、吸着分離プロセスの効率を改善することである。
【００１７】
本発明の方法およびシステムによると、吸着材の再生中に排出ガスは、初期吸着段階中の供給ガス流の流れとは反対の方向に、吸着床中を（およびそれによって吸着ゾーン中を吸着材と接触して）通過する。排出ガスは前に第二吸着材に吸着された希釈成分の少なくとも一部分を含み、それは第一吸着ゾーンを第一吸着材と接触して通過する。排出ガス中の希釈成分の一部分は、第一吸着材に吸着された汚染成分の少なくとも一部分を脱着しかつパージするのに役立つ。PSAプロセスに適用する場合、脱着した希釈材を含む排出ガスを第一吸着ゾーンに通過させることは、向流ブローダウン段階として公知である。本発明の方法およびシステムで吸着した汚染成分の少なくとも一部分を吸着床からパージする脱着希釈成分ガスの機能は、吸着床の吸着材の再生中の実質的に汚染物質を含まない外部パージガス量の必要を低減し（必要なパージガス流の量、加熱、および/または製品ガス成分含有量を低減し得る）、それによってシステムのエネルギ消費量または製品回収率に関して全体的システム効率を高める。本発明の方法およびシステムをPSAプロセスに適用する場合、吸着床の吸着材の再生中の製品成分ガスの消費量低減のため、所望の製品成分の回収率もまた高めることができる。
【００１８】
図1を参照すると、本発明に係る例示的な吸着床1が概略的に示されている。例示的な床は、第一および第二吸着材2、4をそれぞれ含む第一および第二吸着ゾーン3、5を含む。汚染成分、希釈成分、および製品ガス成分を含む供給ガス混合物を第一吸着ゾーン3に近接する吸着床1の端部に流入させるために、供給入口弁6が設けられる。製品ガス出口弁10は、第一吸着ゾーン3から遠い吸着床1の端部から、所望の製品ガス成分を富化した製品ガスを回収するために設けられる。排出ガス出口弁8は、第二吸着ゾーン5からの（第二吸着材4に吸着された）吸着希釈成分の少なくとも一部分、および希釈成分の一部分を第一吸着材2と接触させて通過させることによって第一吸着材2からパージされた第一吸着ゾーン3からの吸着汚染成分の少なくとも一部分を含む排出ガス流を回収するために設けられる。図1で、供給ガス入口弁6および排出ガス出口弁8は、共通ガスポート12を介して、第一吸着ゾーン3に近接する吸着床1の端部と連通するように図示されるが、弁は、任意で供給ガスの流入および排出ガスの回収のために、吸着床と個別に連通してもよい。
【００１９】
本発明に係る別の態様では、本発明の吸着床構成は回転吸着システムに適用することができ、それにより複数の同様の吸着床を、複数の吸着床に共通する一つまたは複数の回転弁に対して相対的に回転自在とすることができ、回転弁は、内容全体が参照により本明細書に組み入れられる本願出願人の米国特許第6,451,095号およびRE38,493に記載された多重床回転吸着システム構成に詳細に開示されているような、前述の例示的な態様で言及した供給ガス入口弁、製品ガス出口弁、および排出ガス出口弁を含む。
【００２０】
本発明の方法およびシステムの上記態様のいずれにおいても、第一および第二吸着材を含め、吸着材は、成形、成型、または押出し吸着体粒子またはモノリスとして提供することができる。そのような粒子状またはモノリス状吸着材は、対象となる供給ガス流中に存在する特定の汚染物質および/または希釈ガス成分を吸着するのに適した任意の活性吸着化合物を含むことができる。そのような吸着化合物は、結晶性モレキュラーシーブ（ゼオライト、チタノ珪酸塩、および混合四面体および八面体配位微孔質モレキュラーシーブを含む）、炭素モレキュラーシーブを含む活性炭、シリカゲル、アルミナ、およびそれらの組合せを含むことができるが、それらに限定されない。または、第一および第二吸着材を含め、吸着材は、成形された薄い吸着シートのような構造化吸着層として提供することができる。そのような吸着シートは、追加支持体および/もしくは結合材を伴うかまたは伴わない吸着材を含むことができる。吸着シートは流路を設けるように配設され、それにより、充填床に配設された、一部の従来の粒子状吸着材と比較して実質的に低い流路圧力降下を有する、高表面積平行通路吸着体構造を生み出すことができる。そのような吸着体構造は任意の適切な吸着化合物を組み込むことができ、それは結晶性モレキュラーシーブ（ゼオライト、チタノ珪酸塩、および混合四面体および八面体配位微孔質モレキュラーシーブを含む）、炭素モレキュラーシーブを含む活性炭、シリカゲル、アルミナ、微孔質ポリマ吸着体、およびそれらの組合せを含むことができるが、それらに限定されない。上述した一部の吸着シートに組み込むための適切な支持材は、金属メッシュもしくは金属箔、またはガラス、鉱物、炭素、もしくはセルロース繊維を含む織スクリムもしくは不織スクリムもしくはファブリックを含むことができるが、それらに限定されず、または活性炭吸着材の場合は、活性炭ファブリックまたは布を自己支持吸着シート材として使用することができる。本発明に係る追加の態様は、内容全体が参照により本明細書に組み入れられる本願出願人が以前に出願した米国特許出願第10/041,536号に開示されているように、吸着シートとして成形された第一および第二吸着体、ならびに成形吸着シートを組み込んだ構造体を組み込むことができる。
【００２１】
本発明に係るさらなる態様では、少なくとも一つの汚染成分および少なくとも一つの所望の製品成分を含むが、希釈成分を含まない初期ガス流に、適切な希釈ガス成分を意図的に加えて本発明の方法およびシステムに係る分離に適した供給ガス流を生成することによって、初期ガス流を所望の製品成分を富化した製品ガスおよび少なくとも一つの汚染成分を含む排出ガスに実質的に分離することができる。そのような様式において、本発明の方法およびシステムの望ましく向上した分離性能（PSAプロセスの場合、所望の製品の回収率の向上を含む）は、希釈成分を元来含まない初期ガス流に適用することができる。さらに、所望の製品ガス流が主要な所望の製品成分および少量の希釈ガス成分を含む用途では、本発明は、実質的に全部の有害汚染成分を製品ガス流から吸着除去し、かつ第二吸着ゾーンにおける希釈成分の吸着度を制御することによって所望の製品ガス成分に対する製品ガス流中の希釈成分の量を制御する解決策を提供する。
【００２２】
本発明の例示的な態様では、供給ガス混合物は、天然ガスを含むことができ、汚染成分は二酸化炭素を含むことができ、希釈成分は窒素を含むことができ、所望の製品成分はメタンを含むことができる。そのような態様では、本発明の方法およびシステムが、メタンを富化し、二酸化炭素を実質的に含まない製品ガスを効果的に生産するように、第一吸着体ゾーンの第一吸着材は活性アルミナを含むことができ、第二吸着材はETS-4のような混合配位チタノ珪酸塩モレキュラーシーブ材を含むことができ、チタノ珪酸塩材に以前に吸着された窒素ガスの脱着中の活性アルミナ材の通過は、吸着された二酸化炭素の少なくとも一部分をアルミナからパージするのに効果的である。吸着された希釈材の窒素のこのパージ効果は、吸着床をパージするために必要なメタン富化製品の使用を低減し、それによって製品ガス流中のメタンの回収率を向上する。
【００２３】
本発明の別の例示的な態様では、供給ガス混合物は蒸気接触改質装置からのリフォーメートを含むことができ、その場合、汚染成分は一酸化炭素を含むことができ、希釈成分は二酸化炭素を含むことができ、所望の製品成分は水素を含むことができる。そのような態様では、本発明の方法およびシステムが水素を富化し、一酸化炭素を実質的に含まない製品ガスを効果的に生産するように、第一吸着体ゾーンの第一吸着材は、公知の金属またはハロゲン化もしくは酸化金属強化（置換または含浸によるような）吸着材のような一酸化炭素選択性吸着体を含むことができ、第二吸着材は活性炭を含むことができる。その場合、以前に活性炭素材に吸着された二酸化炭素ガスの脱着中の一酸化炭素選択性吸着材の通過は、吸着された一酸化炭素の少なくとも一部分を第一吸着材からパージするのに効果的である。吸着された希釈材の二酸化炭素のこのパージ効果は、吸着床をパージするために必要な水素富化製品の使用を低減し、それによって製品ガス流中の水素の回収率を向上する。上記の関連態様では、供給ガス流および希釈成分は窒素ガスをさらに含むことができる。そのような場合、吸着床は、イオン交換ゼオライトのような追加吸着材を含む追加吸着ゾーンを含むことができる。
【００２４】
上記態様のいずれにおいても、供給ガス流および希釈成分は少なくとも一つの追加希釈ガス種を含むことができ、吸着床は、少なくとも一つの追加吸着材を含む少なくとも一つの追加吸着ゾーンを含むことができる。さらに、供給ガス流および汚染成分は少なくとも一つの追加汚染物質ガス種を含むことができ、吸着床は、少なくとも一つの追加吸着ゾーンおよび一つまたは複数の追加吸着材を含むことができる。さらに、上に開示した本発明の例示的な態様のいずれかに記載した吸着材は、平衡吸着選択性材料、動力学的吸着選択性材料、およびそれらの組合せを含むことができる。
【００２５】
本発明を幾つかの例示的な態様に関連して上述した。添付する特許請求の範囲によって決定されるべき本発明の意図および範囲から逸脱することなく、当業者はさらなる改変を施すことができることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る吸着分離システムの吸着床および関連部分の構造を示す略図である。
【図１】
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【国際調査報告】
2008504954.tif 000005
2008504954.tif 000006
2008504954.tif 000007
2008504954.tif 000008