Cdo一體化滌氣器的富氧cda改進的制作方法

專利名稱：Cdo一體化滌氣器的富氧cda改進的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及廢氣流的熱/濕消除，并且特別涉及用于改善新滌氣器的性能和改進現(xiàn)有一體化滌氣器，以在一個可控的分解氧化消除過程中提供最大氧含量的方法和系統(tǒng)。
相關(guān)技術(shù)的描述半導體制造過程中用到各種化學品，其中很多具有極低的人類容許極限值。這類物質(zhì)包括銻、砷、硼、鍺、氮、磷、硅、硒及其它化學元素的氣態(tài)氫化物。較大的問題是從來自半導體制造過程的廢氣流中除去這些物質(zhì)。盡管實際上美國所有的半導體制造裝置使用滌氣器或類似手段處理其廢氣，但該技術(shù)并不能除去所有的有害或不可接受的雜質(zhì)。
這個問題的一種解決辦法就是焚燒制造過程中的氣體以氧化有害物質(zhì)，將它們轉(zhuǎn)化為毒害較少的形式。但常規(guī)的焚燒爐通常達不到完全燃燒，當處理的工藝物流主要由含不良雜質(zhì)的不燃氣體組成時，這種問題就會復合化。
傳統(tǒng)焚燒爐另外的限制是為使形成的混合物可燃并可完全燃燒，它們不能將足夠的燃料與不燃的工藝物流混合。從維持低操作成本方面考慮，混合不燃過程氣體的燃料氣體的選擇也很重要，并且如果能夠達到適當?shù)娜紵匦裕贌鞯脑O(shè)計必須反映出燃料的這種選擇。對多數(shù)氣體來說，能夠達到較高的燃燒溫度將提高焚燒爐的分解效率。此外在焚燒爐的高溫段采用較高的氧氣濃度將允許使用較低數(shù)量的燃料混合物，并且會達到高性能必需的溫度。
但是根據(jù)其工作期限和構(gòu)造，用于現(xiàn)有設(shè)備中的許多焚燒爐和燃燒室并沒配有合適的管道系統(tǒng)用于提供另外的易燃燃料氣源。在這種情況下可有幾種選擇。用另外的管道來改造現(xiàn)有燃燒室以提供可控焚燒是選擇之一，但改造成本可能會成為限制其使用的手段。另一種選擇是可燃氣體與來自半導體制造過程的廢氣預混合。但是如果易燃混合物用焚燒爐火焰點燃，點火加速火焰回到管道中并因而隨之產(chǎn)生潛在的爆炸，這種預混合帶來潛在的危險。為防止回火增加火焰捕集器，但這樣的設(shè)備由于存在廢氣/易燃氣體混合物中的氧化物顆粒很易被堵塞。
因此，提供改造現(xiàn)有熱反應(yīng)器系統(tǒng)以能引入低成本易燃氣體的改進方法和系統(tǒng)是很有益的，其中在現(xiàn)有系統(tǒng)上進行安裝，這種改造不會因成本而受限制，并且在操作改造后的熱反應(yīng)器系統(tǒng)時這種改進不引入另外潛在的爆炸。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及為半導體中廢氣的可控燃燒提供一種方法和系統(tǒng)，由此可以在熱/濕一體化消除系統(tǒng)的成本許可性改造的情況下，引入一種廉價燃料促進不燃混合物向易燃轉(zhuǎn)化。
本發(fā)明的一方面涉及一種燃燒室，它提高了氧化廢氣流中幾乎所有可氧化的組分的能力。
另一方面，本發(fā)明涉及通過使用已有的管道并使其適合為廢氣流的可控分解氧化引入氧氣。
因此根據(jù)本發(fā)明的一方面，為消除氣體廢物提供了一種系統(tǒng)，包括具有至少一個與壓縮空氣源連通式連接的氣體入口的燃燒室；和位于其間的氧氣分離單元。
本發(fā)明的另一實施方式涉及一種消除系統(tǒng)，用于對氣流中的氣態(tài)污染物進行氧化處理，所述的系統(tǒng)包括一個熱反應(yīng)器和一個用于將氣流引入熱反應(yīng)器的氣體導管，氣體導管包括至少一個與壓縮干燥空氣源連通式連接的二級入口；和一個位于熱反應(yīng)器和壓縮干燥空氣源間的氧氣分離單元。
優(yōu)選的是為熱反應(yīng)器提供一個用于引入氣流的入口，入口包括導管，該導管終止于反應(yīng)器中該導管的一段，導管伸入一根限定了火焰形成區(qū)域的管中。導管另外包括至少一個二級入口用于引入諸如氮、氧和燃料的不同氣體。
熱反應(yīng)器中另外配有容納加熱元件的中央燃燒室。離開熱反應(yīng)器的氣體通過一個冷卻該氣體的液體渦流器(liquid vortex)，然后通過一個用于收集和凝聚粒粒子填充床。還配有一個液體滌氣器以除去化學污染物。滌氣器例如可以包括至少兩個含有帶涂層填料的垂直分離的床層。
壓縮機與熱反應(yīng)器連通式連接，以向位于壓縮機下游和熱反應(yīng)器上游的氧氣分離設(shè)備提供壓縮空氣源。壓縮機用來幫助對向氧氣分離單元輸送的氣流加壓，或者在低于大氣壓的富氧系統(tǒng)中，壓縮機用來提高氧氣分離單元下游處富氧氣流的壓力。
本發(fā)明的氧氣分離單元可以由任何一種設(shè)備組成，這種設(shè)備可以選擇性地將進氣混合物中的一種主要氣體成分與其他主要成分分離。例如可以配備和操作單膜或多膜設(shè)備以達到空氣中氣體成分的分離。通常以模塊形式制造這種膜設(shè)備，每個都有一定的半滲透膜面積進行滲透。該過程中可以使用的目前可得的半滲透膜材料包括聚砜、醋酸纖維素、聚酰亞胺、聚酰胺、硅橡膠、聚苯醚、聚碳酸酯、四溴雙酚A-聚碳酸酯、以上聚合物的鹵代物、陶瓷材料等。
在本申請中，以模塊形式使用了四溴雙酚A-聚碳酸酯形成的中空纖維從壓縮空氣中分離氧氣，但也可使用象四溴雙酚-六氟-聚碳酸酯這樣的材料。
或者，將對氧有高選擇性的陶瓷材料使用于氧氣分離設(shè)備以有效地從含氧進氣混合物中吸附分離氧氣，以形成極高的氣體產(chǎn)品純度。陶瓷材料在分離模塊中被用作過濾材料或帶涂層的基底(substrate)，例如用作為氧吸附劑的陶瓷材料將至少一部分膜或纖維表面涂覆。
陶瓷材料可以包括以下至少一種物質(zhì)，如式A4O8的氧化物螢石氧離子導體；式A2B2O7的燒綠石材料；式Bi2O3(A2O6)的材料；穩(wěn)定態(tài)的d-Bi2O3Bi24Pb5Ca3O44；Bi14V2O11；式ABO3的鈣鈦礦材料；式A2B2O5的氧化物鈣鐵鋁石(oxide Brown Millerite)電解質(zhì)；式ABO3ABO2.5的混合型鈣鐵鋁石電解質(zhì)；A4O6ABO2.5組成物；混合的超導(ABO3AO)電解質(zhì)；冰晶石(A3BO3)電解質(zhì)；鈮鐵礦(AB2O6)電解質(zhì)；及相應(yīng)的摻雜材料，其中A和B為金屬元素，獨立選自由下列元素組成的組鑭、鋁、鍶、鈦、鈣、鋯、鐵、鋇、銦、釓、釔、銅、鈰、釷、鉍、鈷、鎳、鎂、錳、釩、鉻、鈮、鉭、硼、鉿、釹、鋱、鐿、鉺、銩、镥、釤、鉛、錫、鐒及鐠。
本發(fā)明的另一方面涉及形成有陶瓷涂層的纖維的方法，其中的陶瓷是一種含有至少一種金屬的金屬氧化物陶瓷材料，它在高溫下具有“高吸附能力”，其中該方法包括以下步驟(a)硝酸與乙二醇反應(yīng)生成羥基乙酸；(b)加熱羥基乙酸形成草酸根離子；(c)草酸根離子與至少一種金屬反應(yīng)生成一種含有相應(yīng)金屬草酸鹽的溶膠凝膠；(d)將溶膠凝膠沉積在纖維基底上；和(e)煅燒纖維基底上的溶膠凝膠，形成相應(yīng)的陶瓷涂層和還陶瓷涂層的纖維。
其中用到的術(shù)語“高吸附能力”是指陶瓷材料在溫度800℃與氧氣接觸時，每摩爾陶瓷材料至少具有40毫摩爾氧氣的儲氧能力。
其中用到的術(shù)語“高溫”指溫度范圍為500℃～1000℃。
當這里的金屬氧化物陶瓷以符號形式表示而無化學計量的下標時(例如LaCaCoMO)，可以理解這種材料中各種元素成分是相互之間以適當?shù)幕瘜W計量比存在。
另一方面，本發(fā)明涉及產(chǎn)生富氧空氣的一種方法，隨后將其引入一個一體化的滌氣器系統(tǒng)中，這個滌氣器系統(tǒng)包括一個消除半導體制造過程產(chǎn)生的氣體廢物的燃燒室。該方法包括下列步驟提供一種能將空氣分離成至少一種氮氣成分和一種氧氣成分和氧氮分離系統(tǒng)；將壓縮空氣引入氧氮分離系統(tǒng)的入口；從氧氮分離系統(tǒng)中抽出氮氣成分；從氧氮分離系統(tǒng)中抽出氧氣成分；和將氧氣成分引入燃燒室與要消除的氣體廢物混合。
本發(fā)明的另一方面還涉及改進氣體廢物消除系統(tǒng)以在其中引入富氧或富氮氣源的方法，該方法包括提供一個與消除室連通式連接的氧和/或氮富集設(shè)備；將壓縮干燥空氣引入氧和/或氮富集設(shè)備，其中將壓縮干燥空氣分離成富氧和富氮氣體成分；和將富氧或富氮氣體成分導入消除室。
根據(jù)下面的公開和附后的權(quán)利要求書，本發(fā)明的其它方面、特征和實施方案更加明顯。
附圖簡述

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的一個用于廢氣流的可控氧化分解的改進型處理系統(tǒng)的示意圖。
圖2是顯示了用于將廢氣流引入圖1消除系統(tǒng)的入口導管的實施方案的說明圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的一種包括帶有陶瓷吸附材料涂層的纖維基底的帶涂層纖維制品的透視圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的一個采用了陶瓷吸附劑并被用作氧氣分離設(shè)備的變壓吸附系統(tǒng)的示意圖。
優(yōu)選實施方案的詳細描述參見圖1，本發(fā)明提供了一種產(chǎn)生用于消除氣體廢物的消除系統(tǒng)中的富氧空氣的方法和系統(tǒng)，包括一個一體化的熱/濕滌氣器11；壓縮空氣供給系統(tǒng)4，用于向氧氣分離單元8供給壓縮空氣，氧氣分離單元8將空氣分離為富氧和富氮氣體成分。
在圖中顯示出一體化的熱/濕滌氣系統(tǒng)11為廢氣處理系統(tǒng)，其中來自一個或多個半導體加工站的廢氣進入入口10，如果需要可與其他氣體混合。通過這種廢氣處理系統(tǒng)的氣體流速通常小于每分鐘300標升(slpm)。
然后在熱反應(yīng)器或燃燒室14中處理廢氣，任選通過管線12和/或15向其中引入空氣。離開熱反應(yīng)器14底部的氣體通過流經(jīng)管線17的液體的渦流器16，進入填充的液體滌氣器20。
來自熱反應(yīng)器的氣體通過導管21離開，并通過一個水噴淋進入含填料23的填充床，氣體與連續(xù)噴淋器24噴出的水以逆流和/或可選并流的方式流過填料。含顆粒的液體流到底部后離開床層進入沉淀罐和/或再循環(huán)罐，和/或直接排放。
通常氣體通過氣門21A進入除霧段25，在此通過除霧填料26除去水分和另外的顆粒，并且通過用連續(xù)和/或間歇的噴淋器27噴出的液體完成除霧段的清洗。空氣通過氣門28注入以提供直接的冷卻并且促使出口氣體水分的減少。然后經(jīng)過處理的氣體通過風道29離開除霧段。
參見圖2，將生產(chǎn)廢氣31引入圖示的入口10。在該實施方案中有一個單獨的氫氣引入口33和氧氣引入口34，兩者均在氮氣引入口35的下游。入口管中的彎管36提供最佳的氣體混合效果。但是入口管不一定需要如此的彎曲，也可采取直管的結(jié)構(gòu)。入口管穿過反應(yīng)器壁37并以延伸管38為終點?；旌蠚怏w離開延伸管38，但并不直接進入反應(yīng)器容積中而是進入同心管39中。選擇混合氣體的溫度和氣流以使得完全在同心管39中形成火焰。圖示的與入口10和40相鄰的第二入口41用于在反應(yīng)器室入口管間引入空氣，以及另外的氮/或氧。
本發(fā)明運行過程中包含的空氣流可以為環(huán)境壓力或為約50～約600psig的部分加壓條件，更優(yōu)選為約60～約100psig的加壓條件，空氣被輸送到壓縮機4的入口并被壓縮到足夠高的壓力以滿足氧氣分離單元8的連續(xù)有效運轉(zhuǎn)。
氧氣分離單元8包括一個可由任何一種合適材料(比如耐火金屬)構(gòu)成的模件(比如吸附床層中含有陶瓷材料或陶瓷材料涂覆于基底上的容器)。或者，這些容器可用絕熱材料加襯，并可將加熱元件插入容器內(nèi)部，以維持床層溫度為合適的高溫。
本發(fā)明使用了僅氧能擴散通過的陶瓷氧化物材料。陶瓷氧化物吸附材料的組成是材料中存在大量的氧空位。這些氧空位有利于氧氣以相對高的速率選擇性擴散通過陶瓷材料。通過對膜施加電位差或壓力梯度，氧氣會選擇性地在氧化物材料中擴散和擴散通過氧化物材料。
例如，對膜施加電位差時，將涂覆陶瓷的顆粒的床層可以置于含有一系列定距離間隔的網(wǎng)格或柵電極元件，在連貫的元件間含有陶瓷吸附劑顆粒，并且電極元件交替地與電源和地線相連的容器中，提供了一種可從含氧氣體中先吸附、然后脫附氧氣的回路布置。
氧化物組成可以是任一合適的類型。優(yōu)選的氧化物的特征在于1)高氧空位濃度，2)可在高于600℃的溫度下操作的熱力學穩(wěn)定性，和3)可在高還原性條件下操作的熱力學穩(wěn)定性。這種類型的一些氧化物雖然本質(zhì)上對水分敏感，但不會成問題，這是由于吸附劑單元可以有利地在高溫下連續(xù)運行。表現(xiàn)出空位有序的氧化物組成并不優(yōu)選，原因是其氧氣擴散率低。以下列出了一些作為例證的組成，它們可以方便和廣泛地實際應(yīng)用于本發(fā)明中BaIn0.67Zr0.33OyBaIn0.67Ce0.33OyLa0.5Ba0.5CO0.7Cu0.3OyLa0.6Sr0.4Co0.8Cu0.2OyLa0.8Sr0.2CoOy(Bi2O2)(NaNb2O6.5)Bi2Sr2Nb2GaO11.5
Bi2Sr2Nb2AlO11.5ZrO2-Y2O3-CeO2ZrO2-Y2O3-Cr2O3ZrO2-Y2O3-MgOY2O3-CaO-CeO2ZrO2-Y2O3CeO2-CaO-Y2O3在現(xiàn)有技術(shù)范圍內(nèi)，應(yīng)用常規(guī)的陶瓷合成路線可以很容易地合成這類材料。
更特別地，本發(fā)明的一方面將陶瓷離子輸送材料用作變壓吸附(PSA)介質(zhì)去捕集和傳遞氧氣。在常規(guī)的陶瓷離子膜分離過程中，不是采用電流驅(qū)動氧氣輸送，離子輸送陶瓷自身就能用作離子儲氧介質(zhì)。為達到此目的，陶瓷組成物沉積在合適的基底如薄膜上。
本發(fā)明的變壓吸附系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的原理為本發(fā)明實踐中使用的陶瓷具有輸送離子氧的能力。分子氧在氧化物陶瓷表面解離然后嵌入晶格。勢梯度例如濃度梯度會引起氧移入晶格和通過晶格。離子的失衡產(chǎn)生跨越材料的電勢梯度。在這樣的方式下，對氧輸送的驅(qū)動力而言，濃度和電勢梯度可以被認作是等同的。因此壓力(濃度)用來驅(qū)動離子氧進入陶瓷吸附材料。
由此用到的離子輸送材料是有效的“吸附劑”，對氧氣有唯一的選擇性。例如將涂覆吸附劑的顆粒加熱并維持在高溫，空氣流經(jīng)這種顆粒的床層時將把氧氣脫除。然后通過降低壓力可以移出貧氧空氣流，結(jié)果使氧氣從陶瓷中釋放出來產(chǎn)生純的氧氣氣源。經(jīng)過這樣布置吸附劑后，會從氣流中有效和有選擇地將氧氣移出。
本發(fā)明能基于離子輸送對氧氣進行大量分離和提純，其中吸附劑維持在高溫下用來暫時儲存氧氣，與陶瓷吸附劑表面接觸的氧在其表面分解并嵌入其晶格中。盡管這種過程需要高溫，例如大約600-900℃。但是從含氧的進氣混合物中將氧氣與其它(惰性)氣體分離的效率之高竟然超過了常規(guī)的PSA方法。
當氧氣與陶瓷吸附劑接觸時，產(chǎn)生氧氣的吸附和解離，電荷轉(zhuǎn)移使有穿透能力的氧物質(zhì)進入吸附劑顆粒。因此化學勢驅(qū)動力被用來實現(xiàn)氧物質(zhì)進入吸附劑材料的離子輸送過程。
陶瓷氧化物吸附劑顆?？捎赏坑醒鯘B透性致密電解質(zhì)薄膜或與其結(jié)合的基底構(gòu)成。這種電解質(zhì)膜可由快速離子導體形成，如由螢石晶格結(jié)構(gòu)材料形成，或由快速混合型導體如具有鈣鈦礦晶格結(jié)構(gòu)的材料形成。形成的材料為混合氧離子和電子導電提供了均勻的微觀結(jié)構(gòu)。通過摻雜作為穩(wěn)定劑并且在晶格中產(chǎn)生電子和離子缺陷的雜質(zhì)，可以達到高雙極電導率(ambipolar conductivity)。雜質(zhì)可以是施主摻雜劑，它用較低價態(tài)的陽離子替代較高價態(tài)的陽離子而形成氧空位。另外雜質(zhì)也可為受主摻雜劑，由此主晶格陽離子被可改善材料電子性質(zhì)的較高價態(tài)的過渡陽離子(higher transition valence cation)替代，同時在低氧氣分壓的情況下產(chǎn)生氧空位。
這類電解質(zhì)包括氧化物螢石氧離子導體(A4O8，其中A為Zr、Ce、Hf、Th等)將它用于通過Aliovalent摻雜方法已引入陰離子空位的場合，其中使用的摻雜物質(zhì)如M2O3陽離子，M為Ca++、Sr++、Mg++、Ba++、Sc+++、Yb+++、Y+++、Sm+++、La+++、Gd+++。
另外電解質(zhì)也可為燒綠石(A2B2O7)材料，其中A為Ni、Gd、Nd等，B為Zr、Ti、Ce、Nb等，摻雜劑組分為Y+++、Mg++、Ca++。其它潛在的有用的電解質(zhì)組分包括基于Bi2O3(A2O6)的電解質(zhì)，包括摻雜劑穩(wěn)定形式的d-Bi2O3，如Bi2-x-yM’xMyO3-d，其中x＝0～0.6，y＝0.2～0.4，d＝±0.3，M’為Er、Y、Tm、Yb、Tb、Lu、Nd、Sm、Py、Zr、Hf、Th、Ta、Nb、Pb、Sn、In、Ca、Sr、Lr及M為Co、Ni、Cu、Mn、Fe。諸如Bi24Pb5Ca3O44和Bi14V2O11的氧離子導體也可能對本發(fā)明具有潛在的用途。
各種鈣鈦礦材料也可實際應(yīng)用于本發(fā)明中。例子包括式為ABO3的組分，其中A為La、Sr、Ca等和施主摻雜劑Ba、Sr，B為Al、Mn、Ti、Zr、Fe、Co、Gd等和受體摻雜劑如Fe、Mg、Cu、Co。代表性的鈣鈦礦包括(Mg，F(xiàn)e)SiO3、CaSiO3、LaNiO3、LaAlO3。其它的電解質(zhì)包括氧化物鈣鐵鋁石電解質(zhì)(A2B2O5)如其中A為Sr、Ba、Ca，B為Fe、In、Gd、Fe和受體摻雜劑Ti、Zr。混合型鈣鐵鋁石ABO3ABO2.5類電解質(zhì)包括如式為La1-yAyB1-xCxMO3±x的電解質(zhì)，其中x＝0-1，y＝0.2-0.8，A為Ba、Ca、Sr，B為Cr、Fe、Mn、Co，C為Fe、Ni、Cu及M為B、Cr、Fe、Mn、Co，其具體例子包括La0.5Ba0.5FeO3-x和La0.33Sr0.67FeO3-x，其中x＝±0.3；A4O6ABO2.5組成物包括如式為Bi2V1-xMxO5.5-d的BiMeVO類電解質(zhì)，其中x＝0-0.8，d＝±0.3，式為(Bi2O2)(Am-1BmO3(m+1))的Aurivillius型電解質(zhì)，其中m＝0-1，A為Ca、Sr、Ba、Pb、K，B為Fe、Cr、Ti、Nb、Ta；混合的超導(ABO3AO)電解質(zhì)如K2NiF4、(La1-ySry)2CuO4-x和BaY2Cu3O7-x類的電解質(zhì)，其中x＝0-1，y＝0.2-0.8，冰晶石(A3BO3)電解質(zhì)如Sr2Nb2O11和Ba2Ta2O11的電解質(zhì)；鈮鐵礦(AB2O6)電解質(zhì)如Ni(Nb1-xMx)2O6-x的電解質(zhì)，其中x＝0-1，y＝0.2-0.8。
代表性的鈣鈦礦型化合物包括LaAlO3，LaMnO3，SrTiO3，CaZrO3，Sr2Fe2O5，Ba2In2O5，Sr2Gd2O5，Ca3Fe2TiO8，Ba3In2ZrO8，YBa2Cu3O7，La2-xSrxCuO4，BaCe0.9Gd0.1O2.95，BaTh0.9Gd0.1O2.95等。
本發(fā)明實踐中特別優(yōu)選的陶瓷吸附劑材料包括Bi2O3，La1-yCayCo1-xFexO3-d，其中d＝0.1-0.5，y＝0.2-0.6，x＝0-0.8(首字母縮寫后稱為“LCCFO”)，它的鎳類似物稱為LCCNO，其中含鎳而不是鐵。
本發(fā)明中的有陶瓷吸附劑涂層的制品可以是適合最終的應(yīng)用和材料的氧氣吸附應(yīng)用中涉及的特定進氣混合物的任一合適的尺寸、形狀和構(gòu)造。例如此制品可是一種細碎形式，如珠、球、環(huán)、腰鼓形、不規(guī)則形、棒、圓柱、薄片、箔、膜、立方體、多邊形幾何形狀、片、纖維、線圈、螺環(huán)、網(wǎng)、燒結(jié)的多孔材料、顆粒、小球、小塊、粉末、微粒、擠出物、布或織物狀材料、蜂窩基質(zhì)的整料形式、陶瓷吸附劑與其它組分的復合物、或以上形態(tài)的粉碎和壓碎形式。
在表1中對各種離子輸送電解質(zhì)材料進行了鑒別，其中給出了表面交換速率、擴散系數(shù)和最重要的最大儲氧能力。如圖所示，La0.4Ca0.4Co0.8Fe0.2O3-δ具有最高的表面交換速率，在800℃的溫度下理論儲存能力為150mmolO2/mol。
表1K和D的試驗報告值，及部分模型化結(jié)果
通過調(diào)整組成增多LaCaCoFeO化合物中的氧空位不能改善其氧吸附能力。驚人地發(fā)現(xiàn)將鐵元素用鎳取代，能夠控制組成和儲氧能力。
LaCaCoNiO類鈣鈦礦氧化物材料的合成采用改進后的“Pechini”方法(一種液體混合技術(shù))，使用乙二醇和硝酸鹽合成LaCaCoNi氧化物粉末。一種典型的Pechini方法涉及特定弱酸(α-羥基羧酸)與各種陽離子形成多元酸螯合物的能力。這些螯合物在多羥基醇中加熱時能發(fā)生多元酯化，形成陽離子在材料中均勻分布的聚合物玻璃。
各種的陽離子源，如碳酸鹽，氫氧化物和醇鹽也可以用于合成。乙二醇反應(yīng)除了各個碳存在一個羥基外類似于伯醇。當冷硝酸被加入到乙二醇中時，它氧化一個醇基產(chǎn)生羥基乙酸。加熱該混合物產(chǎn)生草酸(一種簡單的二元酸)，其僅僅含有二個相連的酸性羧基官能團。每個羧基失去一個質(zhì)子形成草酸根離子。草酸根離子C2O4-2起與金屬原子的二配位基螯合物的作用，形成如以下所示的五元螯形環(huán)。
周期表中的大多數(shù)元素形成草酸根絡(luò)合物。因為二齒草酸根離子的配位性質(zhì)，大部分金屬除簡單草酸鹽外還形成復雜的草酸鹽。在形成這些混合陽離子凝膠之后，將它們適當?shù)卦诟邷?，例?080℃下煅燒，得到結(jié)晶氧化物。
本發(fā)明的陶瓷吸附劑材料可以使用金屬氧化物陶瓷材料的各金屬成分的適合前體，采用有機金屬化學氣相沉積法(MOCVD)在合適的載體或基底上形成。由于MOCVD可實現(xiàn)對覆層的化學計量和均勻性的控制，因此優(yōu)選采用MOCVD。MOCVD可以沉積多組分陶瓷膜，其組成的可重復性約0.1％，厚度一致性超過5％。
或者，通過常規(guī)的陶瓷制造技術(shù)，如粉末冶金、淤漿冶金(粉漿澆鑄、帶材澆鑄等)和復合擠壓方法，可以在基底上形成陶瓷吸附劑材料。
另一個形成陶瓷吸附劑材料的技術(shù)應(yīng)用了溶膠凝膠技術(shù)，其中陶瓷材料沉積在如多孔硅膠、氧化鋁、粘土、玻璃等的載體或惰性基底上。溶膠凝膠技術(shù)可用于制備陶瓷前體溶膠，以及將溶液噴霧、浸涂、浸泡、輥涂、或涂布在基底上，接著使混合陽離子凝膠經(jīng)受高溫，例如煅燒，來制造期望的陶瓷材料。
在應(yīng)用MOCVD時，陶瓷涂層過程可以使用純液體或含有膜所需全部組分的混合物液體溶液(如果使用固體前體)。這樣的“液體輸送”是形成陶瓷吸附劑元件的一種便利的方法。
本發(fā)明中在基底部件上實際制備陶瓷吸附劑膜時，相穩(wěn)定所需的個別前體可以以一定比例直接混合，根據(jù)他們各自的沉積速率，這種比例能產(chǎn)生期望的膜組成。應(yīng)用液體輸送，將液源進行閃蒸，由此在導致分解的高溫下可花費很少的時間。
本發(fā)明中，前體組成物商業(yè)上可供陶瓷吸附劑組成中的金屬物質(zhì)之用，比如Zr，Y，Sr，Bi，F(xiàn)e，La，Co，Ca前體，它們往往作為適合于液體輸送MOCVD的前體以液體的形式提供。這種類型的液體輸送前體可使用Advanced Technology Materials(Danbury，CT)的商標為EPIGRADE產(chǎn)品。這些前體的實例包含在美國專利5,453,494、5,840,897、5,280,664和美國專利申請?zhí)?8/484,654中公開的那些，在此引用其全部內(nèi)容。
使用本發(fā)明的陶瓷材料作為固定床PSA系統(tǒng)的吸附劑提供了幾個優(yōu)點，它們目前妨礙這種材料作為膜開發(fā)可靠性-由于在不均勻膜的表面上發(fā)生放熱再化合反應(yīng)，陶瓷膜中能產(chǎn)生熱點。然后熱點會表現(xiàn)出較高的氧氣擴散速率導致反應(yīng)失控和膜破壞。這個問題存在于新制造的膜中，并且能在長時間使用的膜上發(fā)展。通過將陶瓷吸附材料應(yīng)用于PSA系統(tǒng)，針孔、薄膜均勻性、熱脹失調(diào)以及密封問題不再相關(guān)。
容易放大和發(fā)展-在本發(fā)明中活性的陶瓷材料不是用作結(jié)構(gòu)操作元件，其中它的物理完整性對于功能是很重要的。陶瓷的結(jié)構(gòu)用途在規(guī)模擴大問題上是出了名的。對于一個固定床，放大是直接和經(jīng)濟的。PSA設(shè)備的部件為大家所熟知并且它們的可靠性已被證明。
大表面積-通過適當?shù)剡x擇顆粒尺寸和孔隙度，可以調(diào)節(jié)涂有陶瓷的顆粒的床層中陶瓷吸附劑的表面積，以將指定的壓力變動和擴散距離下的物質(zhì)傳遞最大化。
高純度惰性氣體和氧氣流-因為陶瓷吸附材料對氧有理想的選擇性，所以能夠制造高純氧和惰性氣體流。常規(guī)的空氣分離PSA應(yīng)用了分離的氮氣和氧氣間的四極矩(ambipolar moment)，而因為氬沒有四極矩，它不能與氧氣分離。由于陶瓷吸附劑僅僅吸收氧氣，所以惰性氣體如氮氣和氬留在經(jīng)過陶瓷吸附劑接觸處理的氣體中，并不污染產(chǎn)品氣體。
本發(fā)明的陶瓷吸附劑材料能夠運用濃度梯度儲存氧氣，而不是使用電勢驅(qū)動陶瓷材料膜。通過在陶瓷涂層上具有壓力或濃度梯度，在膜內(nèi)形成一個濃度分布。在高溫空氣的存在下，氧氣將擴散進該結(jié)構(gòu)中。然后通過降低壓力或使用真空，氧氣將從表面涂層擴散出來，因而提供了大量的純氧。
本發(fā)明實際的PSA操作過程能在任一合適的壓力等級下分別在吸附(陶瓷吸附劑的“裝填”)和脫附(從陶瓷吸附劑中釋放氧)中進行，這些操作在該技術(shù)范圍內(nèi)可以容易地確定而不用過分的試驗。舉例來說，吸附壓力可能需要等級為約1.2到約10大氣壓的壓力水平，而對應(yīng)的脫附壓力可為約-0.2到約0.8大氣壓范圍內(nèi)，所在的溫度適合于該過程、進氣混合物和氧氣產(chǎn)品特征。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，在PSA操作中保持的溫度可以為500℃到900℃范圍內(nèi)，可通過任一合適的加熱或熱能輸入方法將吸附床層維持在加熱條件下，方法例如將電阻式加熱元件安置于吸附床層中、用合適的熱交換流體為PSA系統(tǒng)的吸附劑容器加套，熱交換流體在套中流過，從而維持該容器和所含的吸附床層在所選的溫度。其它的手段包括進行超聲波加熱、微波加熱、對流加熱、傳導加熱(例如，通過擴展面積元件如吸附床的內(nèi)部容積中的翅片，與熱源以加熱關(guān)系耦合)、換熱器等的元件、組件和子配件。
根據(jù)氧氣分離裝置中處理的給定含氧進氣混合物的任何適合氧產(chǎn)量和所屬的循環(huán)時間，可適當設(shè)定PSA工藝系統(tǒng)的吸附床層的大小。例如系統(tǒng)尺寸可以設(shè)計成在一個2分鐘PSA循環(huán)期間，從氧氣氮氣混合物中制造120標準立方英尺/分(SCFM)純度為99.95％的氧氣。
本發(fā)明的PSA系統(tǒng)能有利地用于制造產(chǎn)品氣體如氧、脫氧氣體或氣體混合物(進氣混合物不希望含有氧氣)、氮氣(如來自氧氣氮氣混合物中的非吸附氣體)等。一方面，本發(fā)明的PSA系統(tǒng)能用來形成“除氧”氣體，其中用本發(fā)明的PSA工藝處理含氧的98％氮氣流可得到含有小于100ppm(體積)氧氣的氮氣產(chǎn)品。
用MOCVD以薄膜方式可將陶瓷吸附材料涂敷于一惰性基底上，如粒狀基底、纖維基底、片狀基底，或者由諸如活性氧化鋁、γ-氧化鋁、板狀氧化鋁或電熔剛玉的材料形成的基底?；蛘?，基底的涂層可用噴霧、溶膠凝膠、浸漬-焙燒、溶液沉積、浸涂、輥涂或者任一其它的適用技術(shù)來實現(xiàn)。當這樣的有涂層的基底體在較高的壓力下聚集在與進氣混合物接觸的一個床或者堆時，能夠用于含氧進氣混合物的變壓分離，以隨后在較低的壓力下釋放出氧氣。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的有涂層的纖維制品50的投影圖，它含有涂有陶瓷吸附劑材料54的纖維基底52。這種類型的有涂層的纖維能用于PSA過程的纖維床中，用于從含氧的進氣混合物中提取氧?；蛘?，這種纖維可能形成編織或非編織纖維的網(wǎng)，同樣可以用于PSA過程工藝中從含氧進氣混合物中提出氧氣。
纖維基底52可由多孔氧化鋁材料形成。涂層54可以是一種沉積在纖維基底上的LCCFO材料，厚度為約0.1微米。對LCCFO膜的鑭、鈣、鈷、鐵組分，借助液體輸送MOCVD技術(shù)，使用合適的前體，這樣的有涂層的纖維材料能很容易地制成。
或者，有涂層的纖維材料可由溶膠凝膠技術(shù)或者任一其它的合適方式制成。
使用本發(fā)明的陶瓷吸附劑制品的PSA系統(tǒng)具體表達了通過在高溫，如500℃-1000℃溫度下將含氧進氣混合物與對氧有吸附親合力的陶瓷吸附劑材料接觸，從含氧進氣混合物中提取氧的高效手段和方法。PSA系統(tǒng)可用例如與計算機控制結(jié)合的適當?shù)难h(huán)定時器單元控制，提供合適的連續(xù)、半連續(xù)或間歇操作。
圖4顯示了本發(fā)明的一個正在運行的用做氧分離設(shè)備8的PSA模塊。來自壓縮機源4(示于圖1)的空氣或其它含氧進氣混合物流過具有引導流動進料的閥62和進入容器66的分配導管64的主流導管60。在這樣的加料過程中，爐76開動并保持陶瓷吸附劑處于適合氧氣滲透進床68的吸附劑材料中的“熱”狀態(tài)。當床層已達平衡時，床68填隙空位(interstitial void)氣體至少含有氮氣并且基本上不含氧，然后在閥62切換至將分配導管64與主流導管60的下游段相連，閥72關(guān)閉向分支管線7的流動，以及閥74打開主流導管60的氣流通過分支管線9的條件下，通過泵70將填隙空位氣體泵送到管線9，如圖1所示。
當閥74關(guān)閉以隔離分支管線9和開啟閥72容許來自主流導管60的氣體流向分支線路7時，爐子76保持開動。然后，當陶瓷吸附劑被維持在允許“捕集”的氧從吸附床層制品中輸送到床層空隙中的溫度下，用泵70從容器66抽取氧氣。如圖1所示，氧氣可從模塊8流經(jīng)導管7，進入氧氣入口管34。如果反應(yīng)器沒有指定氧氣入口管，氧氣可以流向空氣入口12或者15。
當模塊8的吸附床層已經(jīng)被抽出氧氣后，當維持爐子運轉(zhuǎn)以保持吸附劑在適當?shù)母邷貢r，進氣混合物再次被引入模塊中的吸附床層。同時當重復循環(huán)時，可引導未經(jīng)吸附的氮氣流經(jīng)導管9到端口28。
這樣，示意于圖1和4的系統(tǒng)象描述的一樣，能連續(xù)的、反復的和周期性的操作以有效地分離空氣或其它含氧進氣混合物成為貧氧和氧氣部分并進行回收。
顯然，圖1所顯示的本系統(tǒng)只不過是示例性的，該發(fā)明可以以其它方式實施，如連續(xù)的、半連續(xù)的或間歇操作的多床排列以分離進氣混合物。按照本發(fā)明申請的必要或可取的最終用途，在整個PSA流程中熱流量可維持恒定，或者在此過程中可調(diào)整溫度。為此目的，該工藝系統(tǒng)可以使用恒溫、熱交換或者其它溫度控制元件，如熱敏感元件、溫度控制器、微處理器、質(zhì)量流量控制器等等。
本發(fā)明的特征和優(yōu)點以下列非限制性的實施例來充分說明，其中，除特別說明外，所有部分和百分數(shù)以重量計。
實施例I一個包括含有LCCFO陶瓷材料的吸附床的PSA系統(tǒng)用作分離設(shè)備，用于生產(chǎn)高純氧氣，氧氣將導入熱/濕處理系統(tǒng)中。
流入氣流的摩爾組成為20.9mol％的氧、78mol％的氮，1.0mol％的氬以及0.10mol％的二氧化碳。氣流溫度為25℃，壓力為50psia。吸附床溫度為800℃。(或者，600℃～900℃范圍內(nèi)的溫度都可被有效使用)。進氣流在吸附床上游的熱交換器中被加熱到483℃及壓力為100psia。來自熱交換器的壓縮機上游供應(yīng)熱來加熱進氣流及吸附劑膜。
當用適當方式加熱吸附床時，進氣流通過吸附床并且床中的吸附劑將氣流中的氧取出。在從與吸附劑接觸過的氣流中活性脫氧后的減壓狀態(tài)下，氧被設(shè)置在吸附床下游的泵從床中抽出，并從系統(tǒng)中排出進入熱反應(yīng)器，如圖1所示。
從進料空氣混合物中吸附氧所產(chǎn)生并從吸附床中排出的富氮氣體為800℃溫度及130psia。在富氮氣體通過逆流熱交換器后，富氮氣體以200℃溫度及50psia從工藝系統(tǒng)中排出。
富氮氣體產(chǎn)品含有98.35mol％的氮、0.27mol％的氧、1.26mol％的氬、0.13mol％的二氧化碳。富氮氣體由管線9排出，通過進入端口28被用于降低逸出氣體的露點。
在PSA過程的低壓階段中從該吸附床排出的富氧氣體，其溫度為800℃，壓力為0.5psia。下游的泵中排出最終的富氧氣體壓力為1psia。該富氧氣體含有96.32mol％的氧、3.63mol％的氮、0.05mol％的氬，不含二氧化碳。該富氧氣體通過管線7被泵入熱反應(yīng)器。
實施例II用浸漬-焙燒或噴霧技術(shù)將陶瓷吸附劑溶膠凝膠涂于氧化鋁纖維墊上。使用這種固體纖維墊基材具有幾個優(yōu)點，包括壓降的降低和陶瓷吸附劑介質(zhì)的最大的利用。經(jīng)過將這種陶瓷吸附劑介質(zhì)涂敷在多孔氧化鋁基底上，可在800℃下獲得80微米的氧擴散距離。
實施例III使用一個包含四溴雙酚A-聚碳酸酯制成的中空纖維的中空纖維膜系統(tǒng)作為分離設(shè)備以制備高純度氧氣提供給熱/濕消除系統(tǒng)。該富氧氣流被引進一體化滌氣器熱段的頂部，以提高燃燒溫度及增大消除效率。
實施例IV
使用一個包含四溴雙酚A-聚碳酸酯制成的中空纖維的中空纖維膜系統(tǒng)作為分離設(shè)備以制備高純度氧氣提供給熱/濕處理系統(tǒng)。該富氧氣流被引進一體化滌氣器熱段的底部以在熱段的底部產(chǎn)生氧化區(qū)域，來氧化氣流中的任何殘存的可氧化氣體。這使得熱段上部在一個低于化學計量氧量的條件下運行，從而維持還原氣氛及減少氮氧化物的形成。
權(quán)利要求
1.一個用于消除氣流污染物的消除系統(tǒng)，包括一個燃燒室，其中至少有一個將氣流導入燃燒室的導管，這根導管與一個壓縮空氣源連通式連接；和一個位于其間的氧氣分離單元，用以向燃燒室提供富氧的氣源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中氧氣分離單元包括一個膜設(shè)備，該設(shè)備可將壓縮空氣中的N2與O2分離，氧氣將導入燃燒室。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中氧氣分離單元包括一種氧吸附陶瓷材料，當陶瓷材料在高溫時對氧有親和力。
4.如權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其中，陶瓷材料選自Bi2-yEryO3-d；Bi2-yYyO3-d；La1-yBayCo1-xNixO3-d；La1-ySryCo1-xNixO3-d；La1-yCayCo1-xNixO3-d；La1-yBayCo1-xFexO3-d；La1-ySryCo1-xFexO3-d；和La1-yCayCo1-xFexO3-d；其中，x為0.2～0.8，y為0～1.0，d為0.1～0.9。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其中陶瓷材料選自式為A4O8的氧化物螢石氧離子導體；式為A2B2O7的燒綠石材料；式為Bi2O3(A2O6)的材料；穩(wěn)定態(tài)的d-Bi2O3；Bi24Pb5Ca3O44；Bi14V2O11；式為ABO3的鈣鈦礦材料；式為A2B2O5的氧化物鈣鐵鋁石電解質(zhì)；式為ABO3ABO2.5的混合型鈣鐵鋁石電解質(zhì)；A4O6ABO2.5組成物；混合的超導(ABO3AO)電解質(zhì)；冰晶石(A3BO3)電解質(zhì)；鈮鐵礦(AB2O6)電解質(zhì)；及相應(yīng)的摻雜材料，其中A和B為金屬元素，獨立地選自由下列元素組成的組鑭、鋁、鍶、鈦、鈣、鋯、鐵、鋇、銦、釓、釔、銅、鈰、釷、鉍、鈷、鎳、鎂、錳、釩、鉻、鈮、鉭、硼、鉿、釹、鋱、鐿、鉺、銩、镥、釤、鉛、錫、鐒及鐠。
6.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，消除系統(tǒng)還包括一個入口用于引入氣流，入口包括導管，該導管終止于反應(yīng)器中該導管的一段，導管伸入一根限定了火焰形成區(qū)域的管中；導管另外包括至少一根二級入口用于引入至少富氧的氣體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的系統(tǒng)，還包括容納加熱元件的中央燃燒室；一個可冷卻流經(jīng)燃燒室的氣體的液體渦流器；一個從在流經(jīng)液體渦流器后的氣流中捕集、凝聚顆粒的填充床；和一個液體滌氣器，用于除去化學污染物。
8.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，氧氣分離單元包括一個對氧氣比對氮氣具有更高滲透性的聚合物膜。
9.一個用于氧化處理氣流中氣態(tài)污染料的消除系統(tǒng)，包括一個熱反應(yīng)器和一個將氣流導入熱反應(yīng)器的氣體導管，氣體導管包括一個與壓縮干燥空氣源連通式連接的二級進口；和一個置于其間的氧氣分離單元。
10.如權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中，壓縮干燥空氣源是一個壓縮機，氧氣分離單元包括一個用于連續(xù)將增壓空氣分離為富氧氣流和貧氧氣流的膜；該系統(tǒng)還包括一個位于壓縮機和膜裝置之間的熱交換器，該熱交換器用于將熱從壓縮機轉(zhuǎn)移到膜裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中氧氣分離設(shè)備包括一種氧氣吸附陶瓷材料，當陶瓷材料在高溫時對氧有親和力，這種吸附陶瓷材料選自BaIn0.67Zr0.33OyBaIn0.67Ce0.33OyLa0.5Ba0.5CO0.7Cu0.3OyLa0.6Sr0.4Co0.8Cu0.2OyLa0.8Sr0.2CoOy(Bi2O2)(NaNb2O6.5)Bi2Sr2Nb2GaO11.5Bi2Sr2Nb2AlO11.5ZrO2-Y2O3-CeO2ZrO2-Y2O3-Cr2O3ZrO2-Y2O3-MgOY2O3-CaO-CeO2ZrO2-Y2O3CeO2-CaO-Y2O3。
12.如權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中陶瓷材料填充在吸附床中。
13.如權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中氧氣分離單元包括一個襯有絕熱材料的容器，和插入該容器內(nèi)的加熱元件，該加熱元件維持床層溫度在適宜的高溫。
14.如權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中適宜的高溫包括在約600℃～900℃范圍內(nèi)的溫度。
15.如權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中陶瓷材料沉積在一種作為氧氣滲透性薄膜電解質(zhì)的惰性基底上。
16.一種改進處理廢氣流的消除系統(tǒng)以在其中引入富氧氣源的方法，該方法包括提供一個與消除室連通式連接的氧富集設(shè)備；將壓縮干燥空氣引入氧富集設(shè)備，在其中將壓縮干燥空氣分離為富氧氣態(tài)組分和富氮氣態(tài)組分；及將富氧氣態(tài)組分引入消除室。
17.如權(quán)利要求16的方法，其中氧氣分離單元包括一個薄膜設(shè)備，用于將壓縮空氣中的O2與N2分離，氧氣將導入燃燒室。
18.如權(quán)利要求16的方法，其中氧氣分離單元包括一種氧氣吸附陶瓷材料，當陶瓷材料在高溫時對氧有親和力。
19.如權(quán)利要求18的方法，其中，陶瓷材料選自Bi2-yEryO3-d；Bi2-yYyO3-d；La1-yBayCo1-xNixO3-d；La1-ySryCo1-xNixO3-d；La1-yCayCo1-xNixO3-d；La1-yBayCo1-xFexO3-d；La1-ySryCo1-xFexO3-d；和La1-yCayCo1-xFexO3-d；其中，x為0.2～0.8，y為0～1.0，d為0.1～0.9。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中陶瓷材料選自式為A4O8的氧化物螢石氧離子導體；式為A2B2O7的燒綠石材料；式為Bi2O3(A2O6)的材料；穩(wěn)定態(tài)的d-Bi2O3；Bi24Pb5Ca3O44；Bi14V2O11；式為ABO3的鈣鈦礦材料；式為A2B2O5的氧化物鈣鐵鋁石電解質(zhì)；式為ABO3ABO2.5的混合型鈣鐵鋁石電解質(zhì)；A4O6ABO2.5組成物；混合的超導(ABO3AO)電解質(zhì)；冰晶石(A3BO3)電解質(zhì)；鈮鐵礦(AB2O6)電解質(zhì)；及相應(yīng)的摻雜材料，其中A和B為金屬元素，獨立地選自由下列元素組成的組鑭、鋁、鍶、鈦、鈣、鋯、鐵、鋇、銦、釓、釔、銅、鈰、釷、鉍、鈷、鎳、鎂、錳、釩、鉻、鈮、鉭、硼、鉿、釹、鋱、鐿、鉺、銩、镥、釤、鉛、錫、鐒及鐠。
21.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中處理系統(tǒng)還包括一個入口用于引入氣流，入口包括導管，該導管終止于反應(yīng)器中該導管的一段，導管伸入一根限定了火焰形成區(qū)域的管中；導管另外包括至少一根二級入口用于引入至少富氧的氣體。
22.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中陶瓷材料填充在吸附床中。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中，氧氣分離設(shè)備包括一個襯有絕熱材料的容器和插入該容器內(nèi)的加熱元件，該加熱元件維持床層溫度在所選高溫。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所選高溫包括在約600℃～900℃范圍內(nèi)的溫度。
25.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中陶瓷材料沉積在一種作為氧氣滲透性薄膜電解質(zhì)的惰性基底上。
26.一種用于生成富氧氣的方法，富氧氣隨后進入一體化滌氣系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個用于消除半導體加工工藝所產(chǎn)生的廢氣物的燃燒室，該方法包括提供一個可將空氣分離為氮氣成分和氧氣成分的氧氣分離系統(tǒng)；將壓縮空氣引入該氧氣分離系統(tǒng)的入口；從該氧氣分離系統(tǒng)中抽出氮氣成分；從該氧氣分離系統(tǒng)中抽出氧氣成分；和將氧氣成分引入燃燒室，與其中的氣體廢物混合以將其消除。
全文摘要
一種用于改進一體化滌氣器的方法和系統(tǒng)，用于在一個控制分解氧化(CDO)消除過程中提供最大氧含量，包括一個熱/濕一體化滌氣器(11)和一個用于向氧氣分離設(shè)備(8)提供壓縮空氣的壓縮機(4)，氧氣分離設(shè)備將空氣分離為富氮組分(9)和富氧組分(7)。該氧氣分離設(shè)備包括一個模件，如一個含有裝在吸附床(68)中或涂在一種基材上的陶瓷材料的容器(66)。本發(fā)明采用了一種只有氧氣能擴散的氧化物陶瓷材料。這種氧化物陶瓷吸附材料的組成是其中存在大量氧空位。通過對膜施加電位差或壓力梯度，氧氣有選擇地擴散進入并且通過氧化物材料，將空氣分離為氧氣成分，氧氣成分導入一體化滌氣器。
文檔編號B01J20/08GK1498128SQ02806906
公開日2004年5月19日 申請日期2002年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月19日
發(fā)明者別雷達·G·費利波, 基思·卡爾魯普, 羅伯特·韋爾默朗, 丹尼爾·O·克拉克, O 克拉克, 韋爾默朗, 別雷達 G 費利波, 卡爾魯普 申請人:高級技術(shù)材料公司