專利名稱：吸附氣體特別是co的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于吸附氣體特別是CO2和/或O2的方法和裝置。
傳統類型的CO2或O2吸附器主要有兩個步驟第一步，其中需要再生吸附器中裝有的活性成分，通常為特殊類型的木炭，但也包括其它種類的材料，例如合成樹脂材料；以及第二步，其中要處理環境的氣氛在裝有經再生的活性成分的吸附器中的封閉回路中循環，以致它可選擇性吸附打算吸附的氣體(CO2或O2)。
一旦活性成分被要吸附的氣體飽和，那么就將它再次再生，取出吸附的氣體，以致它很容易再次用于隨后的吸附步驟。
在實踐中，吸附劑活性成分有類似海綿對水的性質在第一步驟中，為了使海綿吸附一定數量的水，必需將它“擰干”；一旦海綿已擰干，因此已經再生步驟，它就能再次吸附相同數量的水。
通常，這些裝置有至少兩個吸附器，它們交替處于要處理的環境當第一個吸附器在封閉回路中與從中取出要除去的過量氣體(CO2和/或O2)的環境相連時通過所述氣氛在其中循環來選擇性吸附氣體，而第二個吸附器被再生，從活性成分中取出早期吸附的氣體。
用這一種方法，吸附器可在要處理的環境沒有循環中斷的條件下操作。
正如
圖1中圖示的，使用這些吸附器的一個共同實踐是要通過閥門和管線將一個裝置與許多環境相互連接。
用這一方法，通常借助計算機控制體系和優先管理策略，使裝置在每種情況下下在一個環境使用它以前都在適當時候處于最需要干預的環境下操作。
本發明的目的是要提供一種用于吸附氣體特別是CO2和/或O2的方法和裝置，所述的方法和裝置比現有技術提到的方法和裝置有改進。
本發明的一個目的是要提供一種能作為混合物中存在的要吸附氣體的分壓的函數優化活性成分吸附和再生時間的方法。
本發明的另一個目的是要提供一種能作為要吸附氣體的分壓和在活性成分上氣體的持續時間的函數優化吸附劑活性成分產率的方法和裝置。
另一個目的是要提供一種能使裝置的生產能力對連接裝置與要處理的環境的管線產生的負荷損失不敏感的方法和裝置。
另一個目的是要提供這樣一種方法，其中當它在一個環境停止操作和必需在下一個環境開始操作時，在裝置切換過程中氣體混合物不從一個環境轉移到另一個環境。這樣做是為了避免在一個環境中存在的混合物被相對于所述環境中存在的混合物有不同特性的或與所述環境中所要求的混合物不同的混合物污染。
另一個目的是要提供一種方法，特別是吸附CO2的方法，其中有可能根據所述環境中所顯示的和希望的氧氣值選擇在活性成分吸附器再生步驟結束時是否采用另外的用氮氣“清洗”吸附器的步驟。
正如在附后的權利要求書中要求的，這一目的和其它一些目的可通過一種吸附氣體特別是CO2和/或O2的方法和裝置來達到，這些目的在下文中將變得更加清楚。
從以下在附圖中作為非限制性實施例說明的優選但不是唯一的實施方案的詳述中本發明的其它特征和優點將變得更加清楚圖1為用于許多要處理環境的吸附氣體特別是CO2和/或O2的裝置的示圖。
圖2為本發明裝置的部分示圖。
圖3為本發明裝置中吸附步驟作圖。
圖4為本發明裝置中再生步驟作圖。
圖5為本發明另一方面的裝置部件示圖。
圖6為本發明另一方面的裝置部件示圖。
參考上述附圖，通常用附圖標記1標記的本發明裝置可通過排氣集氣管3和進氣集氣管4以本身已知的方式與一個或多個用附圖標記21-n標記的環境相連。
所述的裝置例如由至少一個裝有分子篩或其它吸附劑活性成分的以及安裝有進口和出口的吸附器、一個適用于吸附器中吸附劑材料再生的和與進口且任選與出口相連的設備構成，同時進口也與環境21-n相連，氧或二氧化碳用通風設備從中排出。
將通風設備通過進氣閥門與環境21-n相連，而進口還通過外連閥門與外部大氣相連。
出口通過出氣閥門與環境21-n相連。出口還可通過連接閥門與外部大氣相連。
吸附氧和二氧化碳的方法包括一個再生吸附劑活性成分的步驟，如果它為用分子篩的O2吸附器，那么所述的步驟通常將吸附劑材料置于真空中來進行，或如果它為基于活性炭或其它吸附劑材料的CO2吸附器，那么所述的步驟通常用外部空氣清洗它來進行；接著是吸附步驟，其中從環境中吸入空氣，并送入吸附器，并且其中從吸附器排出的空氣返回所述的環境，此時由于吸附器中分子篩或活性炭或其它吸附劑材料的作用返回所述環境的空氣中氧和/或二氧化碳的含量下降。
在O2吸附器的情況下，至少部分純化氧后有一個補償步驟，在這一步驟中空氣從外部抽取并首先送入吸附器，然后送入所述環境，以恢復在前一步驟中所述體系抽出的O2數量。
根據本發明，在某些物理考慮因素的基礎上，吸附CO2和/或O2的方法和裝置已得到改進，這些考慮因素可匯集如下。
1)一定數量的吸附劑成分在飽和以前能吸附一定數量的氣體。所以，一旦吸附劑成分被飽和，那么在它再次吸附其它氣體以前必需再生。
2)活性成分吸附特定氣體的能力與混合物中的所述氣體分壓有關。
3)活性成分吸附特定氣體的能力與混合物通過活性成分的速率有關。
4)活性成分吸附特定氣體的能力與混合物所處的溫度有關。
5)活性成分吸附特定氣體的能力與活性成分的溫度有關。
6)活性成分吸附特定氣體的能力與混合物中其它干擾氣體的存在有關，所述的吸附劑可能優先吸附干擾氣體。
根據本發明的第一方面，作為混合物中存在的要吸附氣體分壓的函數優化活性成分吸附和再生時間改進了方法和裝置。
正如圖2中圖示，在這一場合下，本發明的裝置包括一個測量進口物料中要吸附的氣體的分壓的傳感器5、任選一個測量裝置出口物料中的氣體分壓的傳感器6。
正如圖3所示，用這一方式，有可能檢驗活性成分什么時候飽和和耗盡吸附氣體的能力；所以有可能只有在它真正需要時開始再生。
正如圖4所示，用相同的方式，也就是對裝置的排出物料測量吸附再生步驟中活性成分取出氣體的分壓，也可能優化活性成分再生步驟的時間，即延長或縮短時間。
根據本發明的另一個方面，作為要吸附氣體的分壓和氣體通過活性成分的移動時間的函數優化了吸附劑活性成分的產率。
這一改進通過采用一個控制空氣在吸附劑活性成分上流速的體系來達到。
正如圖5所示，例如可通過驅動泵或鼓風機6以便使氣體通過變流器7循環來提供流量控制，變流器7作為傳感器9測量裝置入口混合物中要吸附氣體的分壓的函數來調節流量。
所述的裝置優選裝有微處理機系統8，它通過分析輸入氣體來控制驅動鼓風機6的變流器7。
根據本發明的第三方面，裝置的生產能力對裝置與要處理的環境連接的管線產生的負荷損失不敏感。
正如圖6中所示，這一改進通過一個差壓傳感器10測量裝置回路外的環境空氣和當裝置正在操作并與必需在封閉回路中操作的環境相連時的輸送管線中的壓力之間的壓差來達到。
所述的壓差能控制連接管的長度和截面引起的負荷損失程度。
負荷損失使體系的生產能力下降以及使混合物在活性成分上的流動時間增加。
這一生產能力下降和流動時間增加也通過使用驅動鼓風機的變流器和/或改變活性成分的吸附和再生時間得到補償。
根據本發明的第四個方面，當裝置停止在一個環境2操作和必需在下一個環境開始操作時，在裝置切換過程中，氣體混合物不從一個環境輸送到另一個環境。
做到這一點，以便防止在一個環境2中存在的混合物被與在所述環境中存在的所述混合物有不同特性的或在所述環境中要求與所述混合物不同的混合物污染。
這一改進簡單地通過確保一個要處理的環境和另一個環境之間的切換總是僅在吸附器的吸附步驟開始時進行，也就是當在所述環境上操作的吸附器的活性成分已完全再生時，所以不含有來自較早在另一個環境上進行操作殘留的污染物。
根據本發明的另一個方面，特別是如果裝置用作CO2吸附器，那么有可能根據在所述的環境中紀錄和希望的氧氣數值，選擇是否在再生活性成分吸附器的步驟結束時采用另一個用氮氣“清洗”吸附器的步驟。
通常，CO2吸附器中活性炭的再生通過用外部加到處理環境中的空氣清洗來進行，CO2含量小于0.1％的空氣吸附早期被吸附器吸附的CO2，提供一種費用極低和極有效的再生操作過程。
就CO2來說，剛再生的吸附器已被再生，但它被20.9％的氧飽和，20.9％的氧也就是用于清洗活性炭的空氣中存在的氧百分數。
然后將吸附器中的氧送入吸附器操作的環境，一旦吸附器與所述的環境相連，那么下一個CO2吸附步驟就開始。
當吸附器用于從水果貯存池吸附CO2時，保持的CO2和氧的數值特別低，通常CO2＜1％、O＜1.2％，這就變成一個問題。
在這種情況下，需要使CO2保持在低含量促使吸附器強化操作，但在每一再生步驟中都帶入某些不希望數量的氧，這與也需要將氧的數值保持在較低含量有矛盾。
所以，采用用氮氣清洗再生吸附器的步驟防止裝置在吸附器中引入不希望的氧。
作為希望的氧數值和要處理的環境中存在的氧數值的函數選擇是否采用用氮氣清洗的步驟，使氮氣的生產最小化到實際需要的數量，從而使處理環境中保持所需氣氛的費用減少。
在實踐中，已發現本發明達到所希望的目的，提供了一種吸附氣體特別是吸附CO2和/或O2的方法和裝置，它們相對于所引的現有技術的方法和裝置有改進。
本發明的裝置和方法可以有許多改進和變通方案，它們都在本發明的概念范圍內；所有的細節都可用在技術上等同的部分替代。
當然，根據需要和技術現狀，所用的材料以及尺寸可為任何一種材料以及尺寸。
權利要求
1.一種吸附氣體特別是CO2和/或O2的方法，所述的方法包括再生吸附劑材料的步驟；吸附步驟，其中從環境中抽取空氣并送入吸附器，并且其中將從吸附器排出的通過吸附器內吸附劑材料的作用使氧和/或二氧化碳的含量下降的空氣返回所述的環境；至少部分純化氧以后的補償步驟，在O2吸附器的情況下，其中空氣從外部取得，并首先送入吸附器，然后送入所述的環境，以便恢復在上一步驟中體系取出的氧量；其特征在于，它還包括測量在進口和/或出口要吸附的氣體的分壓或壓力百分數，以便檢測什么時候活性成分飽和及耗盡吸附氣體的能力；然后僅在實際上需要時才開始再生；以及測量裝置的排出物以測量活性成分吸附出氣體的分壓，以便優化活性成分再生步驟的時間。
2.一種吸附氣體特別是CO2和/或O2的裝置，所述的裝置包括至少一個裝有吸附劑材料的并有進口和出口的吸附器、適用于在所述的吸附器中再生所述的吸附劑材料的并與所述的進口和任選出口相連的真空設備或通風設備；所述的進口通過通風設備與環境相連，所述的氧和/或所述的二氧化碳從所述環境中取出；所述的通風設備通過進口閥門與所述的環境相連；所述的進口通過與外部連接的閥門與外部大氣相連；所述的出口通過出口閥門與所述的環境相連并任選通過閥門也與外部環境相連；其特征在于，它包括一個測量進口中要吸附氣體的分壓以及任選測量裝置的出口和任選裝置排出物中氣體分壓的設備。
2.一種吸附氣體特別是CO2和/或O2的方法，所述的方法包括再生吸附劑材料的步驟；吸附步驟，其中從環境中抽取空氣并送入吸附器，以及其中將從吸附器排出的通過吸附器內吸附劑材料的作用使氧和/或二氧化碳的含量下降的空氣返回所述的環境；至少部分純化氧后的補償步驟，在O2吸附器的情況下，其中空氣從外部取得，并首先送入吸附器，然后送入所述的環境，以便恢復在上一步驟中體系取出的氧量；其特征在于，它還包括控制流過吸附劑活性成分的空氣流量的步驟，其中鼓風機/泵的流量根據送入裝置的進口混合物中要吸附氣體的分壓來調節。
4.一種吸附氣體特別是CO2和/或O2的裝置，所述的裝置包括至少一個裝有吸附劑材料的并有進口和出口的吸附器；所述的進口通過通風設備與環境相連，所述的氧或所述的二氧化碳從所述環境中吸附出；所述的通風設備通過進口閥門與所述的環境相連；所述的進口通過與外部連接的閥門與外部大氣相連；所述的出口通過出口閥門與所述的環境相連；其特征在于，它包括控制流過吸附劑活性成分的空氣流量的設備，它由適用于根據送入裝置的進口中要吸附的氣體混合物中的傳感器測量的分壓來調節鼓風機/泵的流量的變流器構成。
5.根據權利要求4的裝置，其特征在于，它包括一個微處理機系統，它通過分析進口物料中的氣體來控制驅動鼓風機的變流器。
6.一種吸附氣體特別是CO2和/或O2的方法，所述的方法包括再生吸附劑材料的步驟；吸附步驟，其中從環境中抽取空氣并送入吸附器，并且其中將從吸附器排出的通過吸附器內吸附劑材料的作用使氧和/或二氧化碳的含量下降的空氣返回所述的環境；在O2吸附器的情況下至少部分純化氧后的補償步驟，其中空氣從外部取得，并首先送入吸附器，然后送入所述的環境，以便恢復在上一步驟中體系取出的氧量；其特征在于，它還包括測量壓差的步驟，以便測量裝置回路外環境空氣和正在操作并與所述的用于在封閉回路中操作的環境相連的輸送管線中的壓力之間的壓差，以便控制由連接管線的長度和截面引起的負荷損失的程度。
7.一種吸附氣體特別是CO2和/或O2的裝置，所述的裝置包括至少一個裝有吸附劑材料的并有進口和出口的吸附器，適用于再生所述吸附器中的所述吸附劑材料的并與所述的進口并任選與所述的出口相連的真空設備或通風設備；所述的進口通過通風設備與所述的氧和/或所述的二氧化碳從中取出的環境相連；所述的通風設備通過進口閥門與所述的環境相連；所述的進口通過與外部連接的閥門與外部大氣相連；所述的出口通過出口閥門與所述的環境相連并任選通過閥門也與外部環境相連；其特征在于，它還包括適用于測量裝置回路外環境空氣和正在操作和與所述的用于在封閉回路中操作的環境相連的輸送管線中的壓力之間壓差的壓差傳感器。
8.根據上述權利要求中一項或多項的裝置，其特征在于，它還包括驅動所述鼓風機/泵的變流器，以便補償流量下降和流動時間增加。
9.一種吸附氣體特別是CO2和/或O2的方法，所述的方法包括再生步驟；吸附步驟，其中從環境中抽取空氣并送入吸附器，以及其中將從吸附器排出的通過吸附器內吸附劑材料的作用使氧和/或二氧化碳的含量下降的空氣返回所述的環境；在O2吸附器的情況下至少部分純化氧以后的補償步驟，其中空氣從外部取得，并首先送入吸附器，然后送入所述的環境，以便恢復在上一步驟中體系取出的氧量；其特征在于，它還包括在要處理的環境與另一環境之間切換的控制步驟，以致它總是在和僅在吸附器的吸附步驟開始時進行，也就是當針對所述環境操作的吸附器的活性成分已完全再生時進行，所以不含有早期在另一環境下進行操作殘留的污染物。
10.一種吸附氣體特別是CO2的方法，所述的方法包括再生步驟，其中裝在吸附器中的吸附劑材料用外部空氣沖洗；吸附步驟，其中從環境中抽取空氣并送入吸附器，以及其中將從吸附器排出的通過吸附器內吸附劑材料的作用使氧和/或二氧化碳的含量下降的空氣返回所述的環境；其特征在于，它還包括在活性成分的吸附器再生步驟結束時作為存在氧的函數用氮氣沖洗活性成分吸附器的附加步驟。
全文摘要
一種吸附氣體特別是吸附CO
文檔編號B01D53/04GK1874836SQ200480032385
公開日2006年12月6日 申請日期2004年10月8日 優先權日2003年10月16日
發明者F·韋伯, M·普拉納利 申請人:伊索切爾意大利股份公司