用于氣體處理的系統和方法
【技術領域】
[0001] 本發明大體上涉及從氣體流中回收鹵代烴。一般而言，回收的目的在于延長其使 用壽命或丟棄。更具體地，本申請涉及通過吸附從氣體流中進行回收;隨后進行解吸以及通 過冷凝從解吸氣體中回收；以及通過分餾鹵代烴吸入麻醉劑進行隨后的分離和純化。
【背景技術】
[0002] 鹵代烴化合物包括化合物族:溴代醚、氟代醚和/或氯代醚、氯化烷基醚、氟氯化碳 和氟氯醚及其衍生物。這些化合物族典型地用作溶劑、冷凍劑、麻醉劑、氣溶膠噴射劑、起泡 劑等。這些化合物中的許多被廣泛應用并例行地釋放到大氣中。特別是在醫用麻醉氣體的 情況下，如果這些化合物可被回收、恢復并純化為醫用標準，則實現相當高的成本節約和減 少環境污染。鑒于釋放到大氣中的鹵代烴的可能的負面影響，已嘗試回收這種氣體。
[0003] 鑒于吸入麻醉劑的升高的成本和藥品的環境影響（例如有害溫室效應和臭氧空 洞），已嘗試在麻醉劑釋放到大氣中之前回收吸入麻醉劑。一種系統可被提供用于從離開呼 吸麻醉機(其可包括在對病人給藥之后的病人呼出物)的氣體流中回收吸入麻醉劑，這通過 獲取包含富含麻醉劑的氣體流的廢氣、去除水蒸氣、然后利用將麻醉劑蒸汽冷凝成液態的 制冷過程或稍后進行處理以去除麻醉劑的吸附材料提取麻醉劑而實現。收集的液體麻醉劑 然后可直接重新引入到呼吸麻醉機中。這種方法幾乎沒有設施來控制細菌污染，并通常可 能將有害微生物回收給另外的病人或呼吸麻醉機。另外，不保證將冷凝的藥品分離成單獨 的成分以及每種回收的藥品符合適當的醫用標準和規定。
[0004] 在另一用于回收吸入麻醉劑的方法中，在適當容器中的吸附材料用于從離開呼吸 麻醉機的氣體流中吸附吸入麻醉劑。當吸附材料飽和時，容器被移除并安置在再生系統中。 例如蒸汽的凈化氣體用于從吸附材料中移除麻醉劑。凈化氣體然后被收集，水從中移除， 麻醉劑冷凝并經受分餾以分離出各個麻醉劑。這種方法可能難以實現，因為具有高溫的蒸 汽可導致與吸附劑和吸附物的催化反應，從而導致產物分解和回收麻醉劑的純產量。而且， 這種方法可能難以實現，因為許多不同的吸入麻醉劑可在一個操作室中使用，并且每種吸 入麻醉劑可需要不同的吸附劑和不同的解吸要求。進一步，分離許多不同的吸入麻醉劑的 方法由于不同的化學過程和在組合材料中的可能的雜質(包括副產物)而可能非常復雜。
[0005] 可被捕獲的麻醉劑的實施例以商標ETHRANE和FORANE銷售，并公開在美國專利3， 469，011; 3，527，813; 3，535，388;和3，535，425中。用于這些麻醉劑的相應的化學分子式為： I，1，2_二氣_2_氯乙基-二氣甲基釀和1-氯-2,2,2-二氣乙基二氣甲基釀。這些化學物通常 也分別稱為"安氟醚"和"異氟醚"。
[0006] 特別重要的其他麻醉劑以商標SUPRANE和ULTANE銷售，并公開在美國專利3，897， 502; 4，762，856;和3，683，092中。這些麻醉劑的相應化學分子式為:2，2，2-三氟-1-氟乙基-二氟甲基醚和2，2，2-三氟-1-[三氟甲基]乙基氟甲基醚。這些化學物通常也分別稱為"地氟 醚"和"七氟醚"。其為高揮發性有機化合物、以液態形式產生、然后蒸發并在向病人給藥之 前與其他載體醫用氣體(例如一氧化二氮、氧氣）和/或呼吸麻醉機中的醫用空氣混合以用 作吸入麻醉劑。離開呼吸麻醉機的氣體流富含吸入麻醉劑并包含攜入的CO2和濕氣和可能 的某種副產物(其可能由通過病人呼吸回路中的堿石灰吸附劑的麻醉氣體混合再循環流產 生)。
[0007] 盡管可能存在用于單獨吸附這些麻醉劑中的一些或用于將這些化合物中的一些 單獨純化到醫用水平的方法和系統，但從氣體流中選擇回收的麻醉劑或麻醉劑的混合物以 分離麻醉劑且如果需要純化麻醉劑的有效方法和系統會是經濟有利的。
[0008] 因此，希望提供一種用于從氣體流中捕獲、回收、恢復、分離和純化中的至少一些 來處理各種吸入麻醉劑(例如地氟醚和/或七氟醚)的系統和方法，其克服傳統系統中的至 少一些問題。類似地希望提供一種用于基本上捕獲、回收、恢復、分離和純化中的至少一些 來處理鹵代經的系統和方法。
【發明內容】
[0009] 按照下文中更為詳細描述的本申請的一個方面，提供一種用于從氣體流中回收至 少一種鹵代烴的方法，該方法包括:將氣體流暴露于吸附劑，所述吸附劑具有孔隙直徑大到 足以允許至少一種鹵代烴的分子進入并吸附在吸附劑晶格的內腔中的晶格結構，所述吸附 劑具有平均孔隙開口在約5至約50埃之間的孔隙晶格結構;從氣體流中移除包含吸附的至 少一種鹵代烴的吸附劑；以及通過在一些條件下將吸附劑暴露于凈化氣體而用凈化氣體再 生吸附劑，所述條件有效地使至少一種吸附的鹵代烴從至少一種吸附劑解吸。特別是，該方 法致力于在不導致催化反應;不使吸附物分解并具有高產量地操作。
[0010] 在一些情況下，平均孔隙開□在約5與約10埃之間。在其他情況下，平均孔隙開口 在約15與約30埃之間。吸附劑可為基于SiO 2的親有機物材料，其具有90重量％或更大的SiO2 含量。吸附劑可為小于10重量％的六12〇3。吸附劑可基本上不含有Al2〇 3。吸附劑可具有98:1 或更大的SiO2 = Al2O3的重量比。吸附劑可具有小于約1質量％的陽離子。吸附劑可具有中性 表面。吸附劑可具有約400至約1500m 2/g的比表面積。吸附劑可具有約500至約1250m2/g的比 表面積。吸附劑可具有約600至約900m 2/g的比表面積。吸附劑可具有20埃的平均孔隙尺寸 和/或750m2/g的表面積。
[0011]在該方法期間，至少在吸附劑剛飽和之前，吸附劑可暴露于氣體流。在其他情況 下，吸附劑可在飽和之后暴露。
[0012] 至少一種鹵代烴可通過冷凝至少一種鹵代烴而從凈化氣體中移除。至少一種鹵代 烴可為吸入麻醉劑。麻醉劑可為七氟醚、地氟醚、氟烷、異氟醚或安氟醚。至少一種鹵代烴可 為溴氯氟醚、氟化烷基醚、氟氯化碳、氟氯醚或其衍生物之一。
[0013] 氣體流可為離開呼吸麻醉機的氣體流、病人呼吸回路在呼吸麻醉機內的氣體流、 或與用于醫院呼吸麻醉機的廢氣流的醫院中心收集系統關聯的氣體流。在氣體流中的麻醉 劑可選擇性地吸收在吸附材料上;并且吸附在吸附材料上的麻醉劑可從吸附材料解吸、冷 凝、分離并分別純化到醫用標準。
[0014] 將氣體流暴露于吸附劑可包括使氣體流通過吸附劑的包含在濾毒器中的床層。將 氣體流暴露于吸附劑可包括使氣體流通過吸附劑的包含在中央收集器或濾毒器中的床 層，其能夠從多個氣體流(例如來自醫院中央呼吸麻醉機的氣體處理管道的氣體流）中吸附 鹵代烴。
[0015] 該方法可進一步包括:檢測離開吸附劑床層的至少一種鹵代烴;致動可檢測的警 報器，以指示吸附劑的床層飽和；以及用未飽和的吸附劑替換飽和的吸附劑。飽和的吸附劑 可在再生吸附劑期間在受控的過程條件下加熱到高溫，以幫助從吸附劑中解吸至少一種鹵 代烴。飽和的吸附劑可用微波加熱。凈化氣體可在供給通過或穿過飽和的吸附劑之前加熱， 以將飽和的吸附劑的溫度升高到高溫。該高溫可在30°C至220°C的范圍內。在一些情況下， 該高溫可在30°C與180 °C之間。凈化氣體可加熱到30 °C至220°C的范圍內的溫度。在一些情 況下，凈化氣體可加熱到在30 °C與180 °C之間的溫度。凈化氣體可為惰性氣體，例如氮氣。
[0016] 至少一種鹵代烴可為至少兩種不同的麻醉劑的混合物，吸附劑可配置為吸附至少 兩種不同的麻醉劑，凈化氣體可將至少兩種不同的麻醉劑從吸附劑中解吸到凈化氣體中， 其中該方法可進一步包括:將解吸到凈化氣體中的兩種不同的麻醉劑冷凝成液體形式，以 及通過分餾純化冷凝的液體形式的兩種不同的麻醉劑以隔離和分離純化的麻醉劑。分餾可 在真空或壓力下執行。該方法可進一步包括在通過分餾進行純化之前用水清洗作為不同麻 醉劑的混合物的冷凝液體。
[0017] 通過分餾純化的至少兩種不同麻醉劑的混合物可包括2,2,2_三氟-1-氟乙基-二 氟甲基醚和2,2,2_三氟-1-[三氟甲基]乙基氟甲基醚。
[0018] 按照另一方面，提供一種吸附劑的用于吸附吸入麻醉劑的用途，該吸附劑具有平 均孔隙開口在約5與約50埃之間的孔隙晶格結構。吸入麻醉劑可為2,2,2_三氟-1-氟乙基-二氟甲基醚和2，2，2-三氟-1-[三氟甲基]乙基氟甲基醚。在一些情況下，平均孔隙開口在約 5與約10埃之間。在其他情況下，平均孔隙開口在約15與約30埃之間。吸附劑可為基于SiO 2 的親有機物材料，其具有90重量％或更大的SiO2含量。吸附劑可具有小于10重量％的六12〇 3。 吸附劑可基本上不含有Al2〇3。吸附劑可具有98:1或更大的SiO2 = Al2O3的重量比。吸附劑可具 有小于約1質量％的陽離子。吸附劑可具有中性表面。吸附劑可具有約400至約1500m 2/g的 比表面積。吸附劑可具有約500至約1250m2/g的比表面積。吸附劑可具有約600至約900m 2/g 的比表面積。吸附劑可具有20埃的平均孔隙尺寸和/或750m2/g的表面積。
[0019] 按照另一方面，提供一種用于吸附鹵代烴的吸附劑，該吸附劑具有平均孔隙開口 在約5與約50埃之間、小于10重量％的陽離子和表面積在400m 2/g與約1500m2/g之間的孔隙 晶格結構。在一些情況下，吸附劑具有在約5與約10埃之間的平均孔隙開口。在其他情況下， 平均孔隙開口在約15與約30埃之間。吸附劑可為基于SiO 2的親有機物材料，其具有90重 量％或更大的SiO2含量。吸附劑可具有小于10重量％的六1 2〇3。吸附劑可基本上不含有Al2〇3。 吸附劑可具有98:1或更大的Si〇2:Al2〇3的重量比。吸附劑可具有小于約1質量％的陽離子。 吸附劑可具有中性表面。吸附劑可具有約400至約1500m 2/g的比表面積。吸附劑可具有約 500至約1250m2/g的比表面積。吸附劑可具有約600至約900m2/g的比表面積。吸附劑可具有 20埃的平均孔隙尺寸和/或750m2/g的表面積。
[0020] 按照另一方面，提供一種用于吸附鹵代烴的吸附系統，該吸附系統包括:具有平均 孔隙開口在約5埃與約10埃之間的孔隙晶格結構、小于10重量％的六1 2〇3、在約400m2/g與約 1500m2/g之間的表面積的一種吸附劑;和具有平均孔隙開口在約15埃與約30埃之間的孔隙 晶格結構、小于10重量％的六12〇3、在約400m 2/g與約1500m2/g之間的表面積的另一種吸附 劑。
[0021] 按照另一方面，提供一種用于在氣體流中檢測鹵代烴的存在的傳感器，該傳感器