(57)【要約】吸着剤が充填された単一の吸着塔（１）を用いて行われる単塔式のＰＳＡ法により、原料ガスに含まれる気体状の酸素を濃縮して回収する方法であって、原料ガスを吸着塔（１）に導入する吸着工程と、吸着剤に吸着している不要成分を吸着剤から脱着させる脱着工程と、吸着塔（１）に洗浄ガスを導入して吸着塔（１）内に残留する残留ガスを排出する洗浄工程と、吸着塔（１）内の圧力を上昇させる昇圧工程とを含むサイクルが繰り返し行われる。脱着工程は、吸着工程終了時に吸着塔（１）内に存在する準酸素富化ガスを回収槽（３）に回収する工程を含む。洗浄工程は、回収槽（３）にある準酸素富化ガスの一部を洗浄ガスとして吸着塔（１）に導入する工程を含む。昇圧工程は、回収槽（３）にある残りの準酸素富化ガスを吸着塔（１）に導入する工程を含む。
2002049959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着剤が充填された単一の吸着塔を用いて行われる単塔式の圧力スイング吸着法により、原料ガスに含まれる気体状の酸素を濃縮して回収する方法であって、
前記原料ガスを前記吸着塔に導入して前記原料ガスに含まれる不要成分を前記吸着剤に吸着させた後、前記吸着塔から酸素富化ガスを導出する吸着工程と、
前記吸着塔内の圧力を低下させることによって、前記吸着剤に吸着している前記不要成分を前記吸着剤から脱着させる脱着工程と、
前記吸着塔に洗浄ガスを導入して前記吸着塔内に残留する残留ガスを排出する洗浄工程と、
前記吸着塔内の圧力を上昇させる昇圧工程と、を含むサイクルを繰り返し行い、
前記脱着工程は、前記吸着工程終了後に前記吸着塔内に存在する準酸素富化ガスを回収して回収槽に保持する回収工程を含み、
前記洗浄工程は、前記回収槽に保持された前記準酸素富化ガスの一部を前記洗浄ガスとして前記吸着塔に導入するとともに、前記吸着塔内に残留する残留ガスを排出する工程を含み、
前記昇圧工程は、前記回収槽に保持された残りの前記準酸素富化ガスを前記吸着塔に導入することによって前記吸着塔内の圧力を上昇させる工程を含むことを特徴とする、濃縮酸素ガスの回収方法。
【請求項２】
前記吸着塔は、原料ガス入口および製品ガス出口を有し、前記脱着工程では、前記製品ガス出口を介して前記準酸素富化ガスが前記回収槽に回収されるとともに、前記原料ガス入口を介して前記吸着剤から脱着した気体状の前記不要成分が排出される、請求項１に記載の濃縮酸素ガスの回収方法。
【請求項３】
前記洗浄工程は、前記酸素富化ガスの一部を前記洗浄ガスとして前記吸着塔に導入するとともに、前記吸着塔内に残留する残留ガスを排出する工程を含む、請求項１に記載の濃縮酸素ガスの回収方法。
【請求項４】
前記洗浄工程において前記吸着塔に導入される前記準酸素富化ガスの量と、前記昇圧工程において前記吸着塔に導入される前記準酸素富化ガスの量との分配比は、標準状態に換算した容積基準で、６５：３５〜９７：３である、請求項１に記載の濃縮酸素ガスの回収方法。
【請求項５】
前記分配比は、標準状態に換算した容積基準で、７５：２５〜９３：７である、請求項４に記載の濃縮酸素ガスの回収方法。
【請求項６】
吸着剤が充填された単一の吸着塔を用いて行われる単塔式の圧力スイング吸着法により、原料ガスに含まれる気体状の酸素を濃縮して回収する方法であって、
前記原料ガスを前記吸着塔に導入して前記原料ガスに含まれる不要成分を前記吸着剤に吸着させた後、前記吸着塔から酸素富化ガスを導出する吸着工程と、
前記吸着工程終了後に前記吸着塔内に存在する準酸素富化ガスを回収して回収槽に保持するとともに、前記吸着塔内の圧力を低下させることによって、前記吸着剤に吸着している前記不要成分を前記吸着剤から脱着させて前記吸着塔から排出する第１脱着工程と、
前記準酸素富化ガスの回収を行わずに、前記吸着塔内の圧力を低下させることによって、前記吸着剤に吸着している前記不要成分を前記吸着剤から脱着させて前記吸着塔から排出する第２脱着工程と、
前記吸着塔に洗浄ガスを導入するとともに前記吸着塔内に残留する残留ガスを排出する第１洗浄工程と、
前記回収槽に保持された前記準酸素富化ガスの一部を前記吸着塔に導入するとともに前記吸着塔内に残留する残留ガスを排出する第２洗浄工程と、
前記回収槽に保持された残りの前記準酸素富化ガスを前記吸着塔に導入することによって前記吸着塔内の圧力を上昇させる昇圧工程と、を含む１サイクルを繰り返し行うことを特徴とする、濃縮酸素ガスの回収方法。
【請求項７】
前記洗浄工程において前記吸着塔に導入される前記準酸素富化ガスの量と、前記昇圧工程において前記吸着塔に導入される前記準酸素富化ガスの量との分配比は、標準状態に換算した容積基準で、６５：３５〜９７：３である、請求項６に記載の濃縮酸素ガスの回収方法。
【請求項８】
前記分配比は、標準状態に換算した容積基準で、７５：２５〜９３：７である、請求項７に記載の濃縮酸素ガスの回収方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、圧力スイング吸着法（ＰＳＡ法）により、酸素を含有する原料ガス中の当該酸素を濃縮して回収する方法に関する。
背景技術
ＰＳＡ法により得られる、酸素を富化させた濃縮酸素ガスは、酸素の連続供給が要求される技術、例えば電炉製鋼、水処理酸素曝気、パルプ漂白、オゾン発生装置などで広く利用されている。近年では、焼却技術の分野においても、焼却炉残量物の溶融化、排ガスの低ＮＯｘ化、化学反応の効率化などを目的として、空気中で燃焼する代わりに濃縮酸素ガス中で燃焼する手法が採用される場合が多い。さらには、醗酵などの生化学分野においても、濃縮酸素ガスは広く利用されるようになっている。
ＰＳＡ法においては、２塔以上の吸着塔を備えた装置を用いる多塔式ＰＳＡ法が一般的である。多塔式ＰＳＡ法では、各吸着塔において、吸着工程、脱着工程、昇圧工程などが繰り返される。これらの工程は、吸着塔間ではタイミングをずらして行われる。多塔式ＰＳＡ法およびそれに使用される装置については、種々の改良が試みられている。例えば、特開平８−２３９２０４号公報には、吸着工程を終了した吸着塔内の圧力を、他の吸着塔の昇圧に利用する方法が開示されている。
一方、装置全体の小型化および簡略化、ならびにイニシャルコスト削減などの観点から、吸着塔は１塔のみ備える装置を用いる単塔式ＰＳＡ法も知られている。この単塔式ＰＳＡ法およびそれに用いられる装置についても、製品として得られる酸素ガスの量や純度などの観点から、種々の改良が試みられている。例えば、特開平９−２９０４４号公報には、吸着工程終了後の吸着塔に滞留するガスを、別途設けられた回収槽に回収し、脱着工程が終了した後に当該回収ガスを吸着塔に再び導入することによって、吸着塔の洗浄を行う方法が開示されている。
しかしながら、これら公報に記載された方法および他の従来の単塔式ＰＳＡ法では、濃縮酸素ガスの取得率が十分であるとはいえず、未だ改善の余地がある。
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、単塔式ＰＳＡ法により濃縮酸素ガスを得る場合において、濃縮酸素ガスの取得率を向上させることを目的とする。
発明の開示
本発明の第１の側面によると、吸着剤が充填された単一の吸着塔を用いて行われる単塔式の圧力スイング吸着法により、原料ガスに含まれる気体状の酸素を濃縮して回収する方法が提供される。この方法では、原料ガスを吸着塔に導入して原料ガスに含まれる不要成分を吸着剤に吸着させた後、吸着塔から酸素富化ガスを導出する吸着工程と、吸着塔内の圧力を低下させることによって、吸着剤に吸着している不要成分を吸着剤から脱着させる脱着工程と、吸着塔に洗浄ガスを導入して吸着塔内に残留する残留ガスを排出する洗浄工程と、吸着塔内の圧力を上昇させる昇圧工程と、を含むサイクルが繰り返し行われる。脱着工程は、吸着工程終了後に吸着塔内に存在する準酸素富化ガスを回収して回収槽に保持する回収工程を含む。洗浄工程は、回収槽に保持された準酸素富化ガスの一部を洗浄ガスとして吸着塔に導入するとともに、吸着塔内に残留する残留ガスを排出する工程を含む。昇圧工程は、回収槽に保持された残りの準酸素富化ガスを吸着塔に導入することによって吸着塔内の圧力を上昇させる工程を含む。
好ましくは、吸着塔は、原料ガス入口および製品ガス出口を有し、脱着工程では、製品ガス出口を介して準酸素富化ガスが回収槽に回収されるとともに、原料ガス入口を介して吸着剤から脱着した気体状の不要成分が排出される。
好ましくは、洗浄工程は、酸素富化ガスの一部を洗浄ガスとして吸着塔に導入するとともに、吸着塔内に残留する残留ガスを排出する工程を含む。
好ましくは、洗浄工程において吸着塔に導入される準酸素富化ガスの量と、昇圧工程において吸着塔に導入される準酸素富化ガスの量との分配比は、標準状態に換算した容積基準で、６５：３５〜９７：３である。より好ましくは、分配比は、標準状態に換算した容積基準で、７５：２５〜９３：７である。
本発明の第２の側面によると、吸着剤が充填された単一の吸着塔を用いて行われる単塔式の圧力スイング吸着法により、原料ガスに含まれる気体状の酸素を濃縮して回収する別の方法が提供される。この方法では、原料ガスを吸着塔に導入して原料ガスに含まれる不要成分を吸着剤に吸着させた後、吸着塔から酸素富化ガスを導出する吸着工程と、吸着工程終了後に吸着塔内に存在する準酸素富化ガスを回収して回収槽に保持するとともに、吸着塔内の圧力を低下させることによって、吸着剤に吸着している不要成分を吸着剤から脱着させて吸着塔から排出する第１脱着工程と、準酸素富化ガスの回収を行わずに、吸着塔内の圧力を低下させることによって、吸着剤に吸着している不要成分を吸着剤から脱着させて吸着塔から排出する第２脱着工程と、吸着塔に洗浄ガスを導入するとともに吸着塔内に残留する残留ガスを排出する第１洗浄工程と、回収槽に保持された準酸素富化ガスの一部を吸着塔に導入するとともに吸着塔内に残留する残留ガスを排出する第２洗浄工程と、回収槽に保持された残りの準酸素富化ガスを吸着塔に導入することによって吸着塔内の圧力を上昇させる昇圧工程と、を含む１サイクルが繰り返し行われる。
本発明に係る濃縮酸素ガスの回収方法では、吸着工程終了後に吸着塔内に存在する準酸素富化ガスを回収し、このガスを、吸着塔内の洗浄および昇圧の双方に利用している。このような構成によると、回収した準酸素富化ガスを吸着塔内の洗浄にのみ用いる場合、あるいは吸着塔内の昇圧にのみ用いる場合よりも、最終的に得られる濃縮酸素ガスの取得率が向上することが、本発明者らによって確認されている。
洗浄工程において吸着塔に導入される準酸素富化ガスの量と、昇圧工程において吸着塔に導入される準酸素富化ガスの量との分配比が、標準状態に換算した容積基準で６５：３５〜９７：３、より好ましくは７５：２５〜９３：７である場合に、特に高い取得率を達成できることが、本発明者らによって確認されている。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
図１は、本発明に係る濃縮酸素ガスの回収方法を実現するためのＰＳＡ分離装置Ｘの概略構成を表す。ＰＳＡ分離装置Ｘは、吸着塔１、製品ガスバッファ槽２、および回収槽３を有している。
吸着塔１は、製品ガス出口１ａと原料ガス入口１ｂとを有しており、その内部には吸着剤が充填されている。吸着剤としては、Ｌｉ−Ｘ型ゼオライトモレキュラーシーブ、Ｃａ−Ｘ型ゼオライトモレキュラーシーブ、Ｃａ−Ａ型ゼオライトモレキュラーシーブなどが使用される。
吸着塔１の製品ガス出口１ａは、製品ガス回収用の第１配管４ａおよび製品ガス供給用の第２配管４ｂを介して製品ガスバッファ槽２に繋げられているとともに、後述する準酸素富化ガス用の第３配管４ｃを介して回収槽３に繋げられている。
吸着塔１の原料ガス入口１ｂは、共用の第４配管４ｄ、原料ガス供給用の第５配管４ｅおよび第６配管４ｆを介して原料ガス供給部７に繋げられているとともに、第４配管４ｄ、脱着ガス排出用の第７配管４ｇおよび第８配管４ｈを介して脱着ガス回収部８に繋げられている。
製品ガスバッファ槽２は、製品ガス回収用の第９配管４ｉを介して製品ガス回収部９に繋げられている。
製品ガス回収用の第１配管４ａには、自動弁５ａが設けられ、製品ガス供給用の第２配管４ｂには、自動弁５ｂおよび流量調節弁６ａが設けられている。準酸素富化ガス用の第３配管４ｃには、自動弁５ｃおよび流量調節弁６ｂが設けられている。原料ガス供給用の第５配管４ｅおよび第６配管４ｆ、ならびに、脱着ガス排出用の第７配管４ｇおよび第８配管４ｈには、各々、自動弁５ｄ，５ｅ，５ｆ，５ｇが設けられている。共用の第４配管４ｄには、ブロア・ポンプＢＰが設けられている。
第１〜９配管４ａ〜４ｉでのガスの流れ状態は、各自動弁５ａ〜５ｇの開閉状態を適宜切り替えることにより、調節される。吸着塔１においては、自動弁５ａ〜５ｇの切り替え状態に応じて、吸着工程、脱着工程、洗浄工程、および昇圧工程の一連の工程が、所定回数繰り返される。吸着工程は、吸着剤への不要ガスの吸着を目的として高圧下で行われる。脱着工程は、吸着剤からの不要ガスの脱着を目的として低圧下で行われる。洗浄工程は、塔内に滞留している脱着ガスが排出される。昇圧工程は、吸着工程への準備として吸着塔１の内部圧力が上昇される。
本実施形態では、以上のように構成されたＰＳＡ分離装置Ｘを用いて原料ガスから不要成分を除去し、酸素が富化された製品ガス、すなわち濃縮酸素ガスが得られる。吸着塔１では、図２に示すようなステップ１〜６を１サイクルとして、このようなサイクルが繰り返し行われる。図２には、各ステップにおける各自動弁５ａ〜５ｇの開閉状態も示されている。図３Ａ〜３Ｆの各々は、各ステップに対応するガスの流れ状態を示している。ガス流は太線矢印で表されている。
ステップ１では、図２に示したように各自動弁５ａ〜５ｇの開閉状態が選択されて図３Ａに示したようなガス流れ状態となり、吸着工程が行われる。
図１および図３Ａで表されるように、吸着塔１は、原料ガス供給部７と連通状態とされている。また、吸着塔１は、製品ガスバッファ槽２を介して製品ガス回収部９とも連通状態とされている。そのため、原料ガス供給部７に用意されている原料ガス、例えば空気は、ブロア・ポンプＢＰが稼動することにより、第５配管４ｅ、第３配管４ｄ、および第６配管４ｆを介して、原料ガス入口１ｂから吸着塔１に導入される。このとき、吸着塔１の内部圧力は、例えば３０〜１００ｋＰａ（ゲージ圧）とされている。吸着塔１の内部では、原料ガスに含まれる不要成分、例えば窒素が、吸着剤により吸着除去される。その結果、酸素濃度の高いガス、すなわち酸素富化ガスが、製品ガスとして、製品ガス出口１ａを介して吸着塔１の外部に導出される。この製品ガスは、第１配管４ａを介して製品ガスバッファ槽２に送られる。製品ガスは、製品ガスバッファ槽２に一旦滞留した後、順次、第９配管４ｉを介して製品ガス回収部９に回収される。本工程終了時においては、製品ガスの一部は、製品ガスバッファ槽２に滞留し続ける。
ステップ２では、図２に示したように各自動弁５ａ〜５ｇの開閉状態が選択されて図３Ｂに示したような流れ状態となり、脱着工程が行われる。
図１および図３Ｂで表されるように、吸着塔１は、回収槽３と連通状態とされている。吸着塔１は、先に吸着工程を行っていたため、その内部圧力は、例えば３０〜１００ｋＰａ（ゲージ圧）に高められている。これに対し、回収槽３の内部圧力は、本工程における初期状態では例えば−８０〜−１０ｋＰａ（ゲージ圧）に、相対的に低く維持されている。そのため、吸着塔１内に存在する比較的酸素濃度の高いガス、すなわち準酸素富化ガスは、吸着塔１と回収槽３との間の圧力差に起因して、第３配管４ｃを介して回収槽３に移動する。このガスは、吸着工程終了時に吸着塔１内に存在しているため、不要成分が相当程度除去されており、比較的、酸素濃度が高い。回収槽３の内部圧力は、最終的には、例えば−５０〜７０ｋＰａ（ゲージ圧）とされる。
ステップ２では、吸着塔１は、脱着ガス回収部８とも連通状態とされている。そのため、準酸素富化ガスが回収槽３へ移動することに加えて、ブロア・ポンプＢＰが稼動することにより、吸着塔１の内部が減圧される。これにより、吸着剤からは不要成分が脱着し、吸着塔１内の不要ガス濃度が上昇する。この不要ガスは、ブロア・ポンプＢＰが稼動することにより、第７配管４ｇ、第４配管４ｄ、および第８配管４ｈを介して脱着ガス回収部８に回収される。
ステップ３では、図２に示したように各自動弁５ａ〜５ｇの開閉状態が選択されて図３Ｃに示したような流れ状態となり、引き続き脱着工程が行われる。
図１および図３Ｃで表されるように、吸着塔１が脱着ガス回収部８のみと連通状態とされており、ブロア・ポンプＢＰがステップ２から引き続き稼動することにより、吸着塔１の内部が減圧され、脱着ガスの回収が行われる。
ステップ２および３における脱着工程では、吸着塔１内の最低圧力は、例えば−９０〜−２０ｋＰａ（ゲージ圧）とされる。
ステップ４では、図２に示したように各自動弁５ａ〜５ｇの開閉状態が選択されて図３Ｄに示したような流れ状態なり、洗浄工程が行われる。
図１および図３Ｄで表されるように、吸着塔１は、製品ガスバッファ槽２および脱着ガス回収部８と連通状態とされている。吸着塔１の内部は、先に脱着工程が終了して相対的に低圧となっている。これに対して、製品ガスバッファ槽２内は、吸着工程により得られた製品ガスが滞留しているため、相対的に高圧となっている。そのため、製品ガスバッファ槽２からは、第２配管４ｂを介して、製品ガスが、洗浄ガスとして、製品ガス出口１ａから吸着塔１へ導入される。このとき、ブロア・ポンプＢＰが稼動することにより、吸着塔１内のガスは、順次、吸引される。これにより、製品ガスバッファ槽２から吸着塔１への製品ガスの移動が助長される。製品ガスバッファ槽２からの製品ガスの流量ないし圧力は、流量調節弁６ａにより調節される。
製品ガス出口１ａを介して吸着塔１から吸引されたガスは、第７配管４ｇ、第４配管４ｄ、および第８配管４ｈを介して、脱着ガス回収部８に回収される。ブロア・ポンプＢＰが稼動して吸着塔１内のガスを吸引することにより、残留ガスの回収が助長される。このとき、吸着塔１内が減圧されて不要ガスが排出されており、吸着塔１内の不要ガスの濃度ないし分圧が小さくなる。その結果、吸着剤からの不要成分の脱着も促進される。
なお、本洗浄工程での吸着塔１内の圧力は、ブロア・ポンプＢＰによる吸引作用を利用するとすれば、例えば脱着工程の場合と同様に−９０〜−２０ｋＰａ（ゲージ圧）とされる。
ステップ５では、図２に示したように各自動弁５ａ〜５ｇの開閉状態が選択されて図３Ｅに示したような流れ状態となり、引き続き洗浄工程が行われる。
図１および図３Ｅで表されるように、吸着塔１は、回収槽３および脱着ガス回収部８と連通している。上述したように、回収槽３の内部圧力は、例えば−５０〜７０ｋＰａ（ゲージ圧）とされている。これに対し、吸着塔１の内部圧力は、例えばブロア・ポンプＢＰにより減圧されて、回収槽３の内部圧力よりも低い−９０〜−２０ｋＰａ（ゲージ圧）とされている。そのため、回収槽３と吸着塔１との間の圧力差に起因して、回収槽３内の準酸素富化ガスは、第３配管４ｃを介して製品ガス出口１ａから吸着塔１に導入される。このとき、回収槽３からの準酸素富化ガスの流量ないし圧力は、流量調節弁６ｂにより調節される。吸着塔１内に残留しているガスは、回収槽３からの準酸素富化ガスの導入およびブロア・ポンプＢＰからの吸引により原料ガス入口１ｂから排出され、それが第７配管４ｇ、第４配管４ｄ、および第８配管４ｈを介して、脱着ガス回収部８に回収される。
このとき、回収槽３から吸着塔１に導入される準酸素富化ガスの量は、脱着工程（ステップ２）において吸着塔１から回収した準酸素富化ガス量の、例えば６５〜９７％、さらに好ましくは７５〜９３％（標準状態に換算した容積で計算）とされる。本ステップにおいて、吸着塔１内の最終圧力は、例えば−８０〜−１０ｋＰａ（ゲージ圧）とされるとともに、回収槽３内の最終圧力は、例えば−７０〜０ｋＰａ（ゲージ圧）とされる。
ステップ６では、図２に示したように各自動弁５ａ〜５ｇの開閉状態が選択されて図３Ｆに示したような流れ状態となり、昇圧工程が行われる。
図１および図３Ｆで表されるように、吸着塔１は、回収槽３および原料ガス供給部７と連通状態とされている。吸着塔１には、ステップ５から引き続いて、第３配管４ｃを介して回収槽３から引き続き準酸素富化ガスが導入される。これとともに、吸着塔１には、第５配管４ｅ、第４配管４ｄ、および第６配管４ｆを介して、ブロア・ポンプＢＰが稼動することにより原料ガス供給部７からの原料ガスが供給される。そのため、吸着塔１の内部は、例えば６０〜１０ｋＰａに昇圧される。
なお、回収槽３からの準酸素富化ガスの流量ないし圧力は、流量調節弁６ｂにより調節される。回収槽３から吸着塔１に導入される準酸素富化ガスの量は、脱着工程（ステップ２）において吸着塔１から回収した準酸素富化ガス量の、例えば３〜３５％、さらに好ましくは７〜２５％（標準状態に換算した容積で計算）とされる。また、回収槽３の内部は、−８０〜−１０ｋＰａ（ゲージ圧）に減圧される。
そして、以上に説明したステップ１〜６がＰＳＡ分離装置Ｘにおいて繰り返し行われることにより、原料ガスから、酸素ガスが濃縮された製品ガスが得られる。
上述した実施の形態においては、ステップ６の昇圧工程が、準酸素富化ガスの導入および原料ガスの導入の双方により行われている。本発明では、このような構成に代えて、準酸素富化ガスの導入のみにより昇圧工程を行ってもよい。この場合には、ステップ１の吸着工程において吸着塔１に原料ガスを供給することにより、吸着工程の途中で最終的な最高圧力にまで吸着塔１内の圧力が上昇させられることとなる。
また、ステップ６とステップ１との間において、製品ガスバッファ槽２に保持された製品ガスを吸着塔１内に導入することにより、吸着塔１内をさらに昇圧する工程を含んでいてもよい。
次に、本発明の実施例を、比較例とともに説明する。
〔実施例１〜５、比較例１および２〕
各実施例および各比較例では、図１に示したようなＰＳＡ分離装置Ｘを用いて、図４に掲げる条件下で、図２に示したステップからなるサイクルを繰り返し行うことによって、原料ガスから濃縮酸素ガスの回収を試みた。その結果は、図４に併せて掲げるとともに、図５にグラフとして示した。図５のグラフの横軸は、脱着工程で回収された準酸素富化ガスの総量に対する、洗浄工程で使用される準酸素富化ガスの量の比率を表し、縦軸は、実施例１の製品ガス取得率を１とした場合の値を表す。
なお、各実施例および各比較例では、ステップ２の脱着工程において回収槽３に回収した準酸素富化ガスのうち、ステップ５の洗浄工程で吸着塔１に導入する準酸素富化ガスの量と、ステップ６の昇圧工程で吸着塔１に導入する準酸素富化ガスの量との分配比を異ならせた以外は同一の条件とした。ただし、分配比が異なることに起因して、ステップ５の洗浄工程終了後およびステップ６の昇圧工程終了後における吸着塔１の内部圧力、ステップ５の洗浄工程終了後の回収槽３の内部圧力は、それぞれ異なっている。
分配比は、標準状態に換算した容積基準で、実施例１では８５：１５、実施例２では７８：２２、実施例３では９０：１０、実施例４では６０：４０、実施例５では９５：５、比較例１では１００：０、比較例２では０：１００である。比較例１では、脱着工程（ステップ２）で回収した準酸素富化ガスは、全て洗浄工程（ステップ５）で使用し、昇圧工程（ステップ６）では使用しなかった。比較例２では、脱着工程（ステップ２）で回収した準酸素富化ガスは、全て昇圧工程（ステップ６）で使用し、洗浄工程（ステップ５）では使用しなかった。
図４および図５によると、分配比を、標準状態に換算した容積基準で６５：３５〜９７：３とすることにより、製品ガス（濃縮酸素ガス）の取得率が高くなっていることが理解できよう。加えて、分配比を、標準状態に換算した容積基準で７５：２５〜９３：７とすることにより、製品ガスの取得率が特に高くなっていることが理解できよう。
このように、本発明によると、脱着工程で回収した吸着塔内のガスを、脱着工程終了後の吸着塔内の洗浄および圧力回復の双方に使用することにより、製品ガスの取得率が向上する。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に係る濃縮酸素ガス回収方法を実現するためのＰＳＡ分離装置の概略構成を表す。
図２は、本発明に係る濃縮酸素ガス回収方法の各ステップにおける、図１のＰＳＡ分離装置の各自動弁の開閉状態を示す表である。
図３Ａ〜３Ｆは、各ステップに対応するガスの流れ図である。
図４は、実施例および比較例について諸条件およびデータが掲げられた表である。
図５は、実施例および比較例の結果を示すグラフである。
【図１】
2002049959.tif 000003
【図２】
2002049959.tif 000004
【図３Ａ】
2002049959.tif 000005
【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
2002049959.tif 000007
【図３Ｄ】
2002049959.tif 000008
【図３Ｅ】
2002049959.tif 000009
【図３Ｆ】
2002049959.tif 000010
【図４】
2002049959.tif 000011
【図５】
2002049959.tif 000012
【国際調査報告】
2002049959.tif 000013
2002049959.tif 000014
2002049959.tif 000015
2002049959.tif 000016