专利名称：吸附气体特别是co的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于吸附气体特别是CO2和/或O2的方法和装置。
传统类型的CO2或O2吸附器主要有两个步骤第一步，其中需要再生吸附器中装有的活性成分，通常为特殊类型的木炭，但也包括其它种类的材料，例如合成树脂材料；以及第二步，其中要处理环境的气氛在装有经再生的活性成分的吸附器中的封闭回路中循环，以致它可选择性吸附打算吸附的气体(CO2或O2)。
一旦活性成分被要吸附的气体饱和，那么就将它再次再生，取出吸附的气体，以致它很容易再次用于随后的吸附步骤。
在实践中，吸附剂活性成分有类似海绵对水的性质在第一步骤中，为了使海绵吸附一定数量的水，必需将它“拧干”；一旦海绵已拧干，因此已经再生步骤，它就能再次吸附相同数量的水。
通常，这些装置有至少两个吸附器，它们交替处于要处理的环境当第一个吸附器在封闭回路中与从中取出要除去的过量气体(CO2和/或O2)的环境相连时通过所述气氛在其中循环来选择性吸附气体，而第二个吸附器被再生，从活性成分中取出早期吸附的气体。
用这一种方法，吸附器可在要处理的环境没有循环中断的条件下操作。
正如
图1中图示的，使用这些吸附器的一个共同实践是要通过阀门和管线将一个装置与许多环境相互连接。
用这一方法，通常借助计算机控制体系和优先管理策略，使装置在每种情况下下在一个环境使用它以前都在适当时候处于最需要干预的环境下操作。
本发明的目的是要提供一种用于吸附气体特别是CO2和/或O2的方法和装置，所述的方法和装置比现有技术提到的方法和装置有改进。
本发明的一个目的是要提供一种能作为混合物中存在的要吸附气体的分压的函数优化活性成分吸附和再生时间的方法。
本发明的另一个目的是要提供一种能作为要吸附气体的分压和在活性成分上气体的持续时间的函数优化吸附剂活性成分产率的方法和装置。
另一个目的是要提供一种能使装置的生产能力对连接装置与要处理的环境的管线产生的负荷损失不敏感的方法和装置。
另一个目的是要提供这样一种方法，其中当它在一个环境停止操作和必需在下一个环境开始操作时，在装置切换过程中气体混合物不从一个环境转移到另一个环境。这样做是为了避免在一个环境中存在的混合物被相对于所述环境中存在的混合物有不同特性的或与所述环境中所要求的混合物不同的混合物污染。
另一个目的是要提供一种方法，特别是吸附CO2的方法，其中有可能根据所述环境中所显示的和希望的氧气值选择在活性成分吸附器再生步骤结束时是否采用另外的用氮气“清洗”吸附器的步骤。
正如在附后的权利要求书中要求的，这一目的和其它一些目的可通过一种吸附气体特别是CO2和/或O2的方法和装置来达到，这些目的在下文中将变得更加清楚。
从以下在附图中作为非限制性实施例说明的优选但不是唯一的实施方案的详述中本发明的其它特征和优点将变得更加清楚图1为用于许多要处理环境的吸附气体特别是CO2和/或O2的装置的示图。
图2为本发明装置的部分示图。
图3为本发明装置中吸附步骤作图。
图4为本发明装置中再生步骤作图。
图5为本发明另一方面的装置部件示图。
图6为本发明另一方面的装置部件示图。
参考上述附图，通常用附图标记1标记的本发明装置可通过排气集气管3和进气集气管4以本身已知的方式与一个或多个用附图标记21-n标记的环境相连。
所述的装置例如由至少一个装有分子筛或其它吸附剂活性成分的以及安装有进口和出口的吸附器、一个适用于吸附器中吸附剂材料再生的和与进口且任选与出口相连的设备构成，同时进口也与环境21-n相连，氧或二氧化碳用通风设备从中排出。
将通风设备通过进气阀门与环境21-n相连，而进口还通过外连阀门与外部大气相连。
出口通过出气阀门与环境21-n相连。出口还可通过连接阀门与外部大气相连。
吸附氧和二氧化碳的方法包括一个再生吸附剂活性成分的步骤，如果它为用分子筛的O2吸附器，那么所述的步骤通常将吸附剂材料置于真空中来进行，或如果它为基于活性炭或其它吸附剂材料的CO2吸附器，那么所述的步骤通常用外部空气清洗它来进行；接着是吸附步骤，其中从环境中吸入空气，并送入吸附器，并且其中从吸附器排出的空气返回所述的环境，此时由于吸附器中分子筛或活性炭或其它吸附剂材料的作用返回所述环境的空气中氧和/或二氧化碳的含量下降。
在O2吸附器的情况下，至少部分纯化氧后有一个补偿步骤，在这一步骤中空气从外部抽取并首先送入吸附器，然后送入所述环境，以恢复在前一步骤中所述体系抽出的O2数量。
根据本发明，在某些物理考虑因素的基础上，吸附CO2和/或O2的方法和装置已得到改进，这些考虑因素可汇集如下。
1)一定数量的吸附剂成分在饱和以前能吸附一定数量的气体。所以，一旦吸附剂成分被饱和，那么在它再次吸附其它气体以前必需再生。
2)活性成分吸附特定气体的能力与混合物中的所述气体分压有关。
3)活性成分吸附特定气体的能力与混合物通过活性成分的速率有关。
4)活性成分吸附特定气体的能力与混合物所处的温度有关。
5)活性成分吸附特定气体的能力与活性成分的温度有关。
6)活性成分吸附特定气体的能力与混合物中其它干扰气体的存在有关，所述的吸附剂可能优先吸附干扰气体。
根据本发明的第一方面，作为混合物中存在的要吸附气体分压的函数优化活性成分吸附和再生时间改进了方法和装置。
正如图2中图示，在这一场合下，本发明的装置包括一个测量进口物料中要吸附的气体的分压的传感器5、任选一个测量装置出口物料中的气体分压的传感器6。
正如图3所示，用这一方式，有可能检验活性成分什么时候饱和和耗尽吸附气体的能力；所以有可能只有在它真正需要时开始再生。
正如图4所示，用相同的方式，也就是对装置的排出物料测量吸附再生步骤中活性成分取出气体的分压，也可能优化活性成分再生步骤的时间，即延长或缩短时间。
根据本发明的另一个方面，作为要吸附气体的分压和气体通过活性成分的移动时间的函数优化了吸附剂活性成分的产率。
这一改进通过采用一个控制空气在吸附剂活性成分上流速的体系来达到。
正如图5所示，例如可通过驱动泵或鼓风机6以便使气体通过变流器7循环来提供流量控制，变流器7作为传感器9测量装置入口混合物中要吸附气体的分压的函数来调节流量。
所述的装置优选装有微处理机系统8，它通过分析输入气体来控制驱动鼓风机6的变流器7。
根据本发明的第三方面，装置的生产能力对装置与要处理的环境连接的管线产生的负荷损失不敏感。
正如图6中所示，这一改进通过一个差压传感器10测量装置回路外的环境空气和当装置正在操作并与必需在封闭回路中操作的环境相连时的输送管线中的压力之间的压差来达到。
所述的压差能控制连接管的长度和截面引起的负荷损失程度。
负荷损失使体系的生产能力下降以及使混合物在活性成分上的流动时间增加。
这一生产能力下降和流动时间增加也通过使用驱动鼓风机的变流器和/或改变活性成分的吸附和再生时间得到补偿。
根据本发明的第四个方面，当装置停止在一个环境2操作和必需在下一个环境开始操作时，在装置切换过程中，气体混合物不从一个环境输送到另一个环境。
做到这一点，以便防止在一个环境2中存在的混合物被与在所述环境中存在的所述混合物有不同特性的或在所述环境中要求与所述混合物不同的混合物污染。
这一改进简单地通过确保一个要处理的环境和另一个环境之间的切换总是仅在吸附器的吸附步骤开始时进行，也就是当在所述环境上操作的吸附器的活性成分已完全再生时，所以不含有来自较早在另一个环境上进行操作残留的污染物。
根据本发明的另一个方面，特别是如果装置用作CO2吸附器，那么有可能根据在所述的环境中纪录和希望的氧气数值，选择是否在再生活性成分吸附器的步骤结束时采用另一个用氮气“清洗”吸附器的步骤。
通常，CO2吸附器中活性炭的再生通过用外部加到处理环境中的空气清洗来进行，CO2含量小于0.1％的空气吸附早期被吸附器吸附的CO2，提供一种费用极低和极有效的再生操作过程。
就CO2来说，刚再生的吸附器已被再生，但它被20.9％的氧饱和，20.9％的氧也就是用于清洗活性炭的空气中存在的氧百分数。
然后将吸附器中的氧送入吸附器操作的环境，一旦吸附器与所述的环境相连，那么下一个CO2吸附步骤就开始。
当吸附器用于从水果贮存池吸附CO2时，保持的CO2和氧的数值特别低，通常CO2＜1％、O＜1.2％，这就变成一个问题。
在这种情况下，需要使CO2保持在低含量促使吸附器强化操作，但在每一再生步骤中都带入某些不希望数量的氧，这与也需要将氧的数值保持在较低含量有矛盾。
所以，采用用氮气清洗再生吸附器的步骤防止装置在吸附器中引入不希望的氧。
作为希望的氧数值和要处理的环境中存在的氧数值的函数选择是否采用用氮气清洗的步骤，使氮气的生产最小化到实际需要的数量，从而使处理环境中保持所需气氛的费用减少。
在实践中，已发现本发明达到所希望的目的，提供了一种吸附气体特别是吸附CO2和/或O2的方法和装置，它们相对于所引的现有技术的方法和装置有改进。
本发明的装置和方法可以有许多改进和变通方案，它们都在本发明的概念范围内；所有的细节都可用在技术上等同的部分替代。
当然，根据需要和技术现状，所用的材料以及尺寸可为任何一种材料以及尺寸。
权利要求
1.一种吸附气体特别是CO2和/或O2的方法，所述的方法包括再生吸附剂材料的步骤；吸附步骤，其中从环境中抽取空气并送入吸附器，并且其中将从吸附器排出的通过吸附器内吸附剂材料的作用使氧和/或二氧化碳的含量下降的空气返回所述的环境；至少部分纯化氧以后的补偿步骤，在O2吸附器的情况下，其中空气从外部取得，并首先送入吸附器，然后送入所述的环境，以便恢复在上一步骤中体系取出的氧量；其特征在于，它还包括测量在进口和/或出口要吸附的气体的分压或压力百分数，以便检测什么时候活性成分饱和及耗尽吸附气体的能力；然后仅在实际上需要时才开始再生；以及测量装置的排出物以测量活性成分吸附出气体的分压，以便优化活性成分再生步骤的时间。
2.一种吸附气体特别是CO2和/或O2的装置，所述的装置包括至少一个装有吸附剂材料的并有进口和出口的吸附器、适用于在所述的吸附器中再生所述的吸附剂材料的并与所述的进口和任选出口相连的真空设备或通风设备；所述的进口通过通风设备与环境相连，所述的氧和/或所述的二氧化碳从所述环境中取出；所述的通风设备通过进口阀门与所述的环境相连；所述的进口通过与外部连接的阀门与外部大气相连；所述的出口通过出口阀门与所述的环境相连并任选通过阀门也与外部环境相连；其特征在于，它包括一个测量进口中要吸附气体的分压以及任选测量装置的出口和任选装置排出物中气体分压的设备。
2.一种吸附气体特别是CO2和/或O2的方法，所述的方法包括再生吸附剂材料的步骤；吸附步骤，其中从环境中抽取空气并送入吸附器，以及其中将从吸附器排出的通过吸附器内吸附剂材料的作用使氧和/或二氧化碳的含量下降的空气返回所述的环境；至少部分纯化氧后的补偿步骤，在O2吸附器的情况下，其中空气从外部取得，并首先送入吸附器，然后送入所述的环境，以便恢复在上一步骤中体系取出的氧量；其特征在于，它还包括控制流过吸附剂活性成分的空气流量的步骤，其中鼓风机/泵的流量根据送入装置的进口混合物中要吸附气体的分压来调节。
4.一种吸附气体特别是CO2和/或O2的装置，所述的装置包括至少一个装有吸附剂材料的并有进口和出口的吸附器；所述的进口通过通风设备与环境相连，所述的氧或所述的二氧化碳从所述环境中吸附出；所述的通风设备通过进口阀门与所述的环境相连；所述的进口通过与外部连接的阀门与外部大气相连；所述的出口通过出口阀门与所述的环境相连；其特征在于，它包括控制流过吸附剂活性成分的空气流量的设备，它由适用于根据送入装置的进口中要吸附的气体混合物中的传感器测量的分压来调节鼓风机/泵的流量的变流器构成。
5.根据权利要求4的装置，其特征在于，它包括一个微处理机系统，它通过分析进口物料中的气体来控制驱动鼓风机的变流器。
6.一种吸附气体特别是CO2和/或O2的方法，所述的方法包括再生吸附剂材料的步骤；吸附步骤，其中从环境中抽取空气并送入吸附器，并且其中将从吸附器排出的通过吸附器内吸附剂材料的作用使氧和/或二氧化碳的含量下降的空气返回所述的环境；在O2吸附器的情况下至少部分纯化氧后的补偿步骤，其中空气从外部取得，并首先送入吸附器，然后送入所述的环境，以便恢复在上一步骤中体系取出的氧量；其特征在于，它还包括测量压差的步骤，以便测量装置回路外环境空气和正在操作并与所述的用于在封闭回路中操作的环境相连的输送管线中的压力之间的压差，以便控制由连接管线的长度和截面引起的负荷损失的程度。
7.一种吸附气体特别是CO2和/或O2的装置，所述的装置包括至少一个装有吸附剂材料的并有进口和出口的吸附器，适用于再生所述吸附器中的所述吸附剂材料的并与所述的进口并任选与所述的出口相连的真空设备或通风设备；所述的进口通过通风设备与所述的氧和/或所述的二氧化碳从中取出的环境相连；所述的通风设备通过进口阀门与所述的环境相连；所述的进口通过与外部连接的阀门与外部大气相连；所述的出口通过出口阀门与所述的环境相连并任选通过阀门也与外部环境相连；其特征在于，它还包括适用于测量装置回路外环境空气和正在操作和与所述的用于在封闭回路中操作的环境相连的输送管线中的压力之间压差的压差传感器。
8.根据上述权利要求中一项或多项的装置，其特征在于，它还包括驱动所述鼓风机/泵的变流器，以便补偿流量下降和流动时间增加。
9.一种吸附气体特别是CO2和/或O2的方法，所述的方法包括再生步骤；吸附步骤，其中从环境中抽取空气并送入吸附器，以及其中将从吸附器排出的通过吸附器内吸附剂材料的作用使氧和/或二氧化碳的含量下降的空气返回所述的环境；在O2吸附器的情况下至少部分纯化氧以后的补偿步骤，其中空气从外部取得，并首先送入吸附器，然后送入所述的环境，以便恢复在上一步骤中体系取出的氧量；其特征在于，它还包括在要处理的环境与另一环境之间切换的控制步骤，以致它总是在和仅在吸附器的吸附步骤开始时进行，也就是当针对所述环境操作的吸附器的活性成分已完全再生时进行，所以不含有早期在另一环境下进行操作残留的污染物。
10.一种吸附气体特别是CO2的方法，所述的方法包括再生步骤，其中装在吸附器中的吸附剂材料用外部空气冲洗；吸附步骤，其中从环境中抽取空气并送入吸附器，以及其中将从吸附器排出的通过吸附器内吸附剂材料的作用使氧和/或二氧化碳的含量下降的空气返回所述的环境；其特征在于，它还包括在活性成分的吸附器再生步骤结束时作为存在氧的函数用氮气冲洗活性成分吸附器的附加步骤。
全文摘要
一种吸附气体特别是吸附CO
文档编号B01D53/04GK1874836SQ200480032385
公开日2006年12月6日 申请日期2004年10月8日 优先权日2003年10月16日
发明者F·韦伯, M·普拉纳利 申请人:伊索切尔意大利股份公司