本申請涉及變壓吸附系統中淺床中的性能穩定性，主要涉及用于制備氧的ＰＳＡ工藝，包括：（ａ）提供具有對水選擇性的第一吸附劑層和對氮選擇性的第二吸附劑層的吸附器，其中在≥大約０．０５毫摩爾／克的水負載下第一層中水對吸附劑的吸附熱為≤大約１４千卡／摩爾；（ｂ）使包含至少氧、氮和水的進料氣連續通過第一和第二層，在第一吸附劑層吸附水，以及在第二吸附劑層吸附氮，其中第一層中水的傳質系數在大約１２５－大約４００ｓｅｃ↑［－１］的范圍內并且第一層中進料氣的表面接觸時間在大約０．０８－大約０．５０秒之間；以及（ｃ）從吸附器取出富氧產物氣。
【技術實現步驟摘要】
b吸附系統中、a中的性肯g定性 專利技術背景工藝和吸附劑技術的最新ii^使^^統的大M^莫變壓吸附(PSA)系統關J^辨 ^^擬^豆時間'^ii循環中運^^小得多的系統。這些小的、'^il循環PSA系統例如可以用于AUf嫂空氣中再生氧的便攜式醫學^l縮器中。g這些濃縮器市 場的狄，為了^'臺療患者的利益才樣動才/U^^M^小和輕的，^H更攜的元件。it^牛氣雜質^^及附刑的影響在許多psa系統中是^fi4問題，在小的'fei循環psa系統中的小吸附床中這種影響尤其嚴重。例如，通過由于在PSA循環再生 步驟中不能完全除去的吸附的雜質導致的吸附劑的逐步#/化，空氣中的水糸二氧 ^/友雜質可以導致小PSA空^離系統放果的M制氐。由于該逐步劍匕， 時間的##氧回收^^制氐并且需要定期的更換吸附劑。作為選擇，可以加大吸 附床以解決逐漸的吸附劑鈍化。這兩種情況都不是期望的，因為它們增加了費用和Wifi器系統的重量。在小的、'fel循環PSAlU^縮器的設計^行中，本領域中有對^i4^法的 需要以除去雜質，特別是水。通過下面描迷的本專利技術的實財錄理了這種需要， ^ifiiM后的權矛決求書詳纟sfi兌明了它。專利技術M本專利技術的第一個實施方式^^^備氧的妙吸附工藝，包舍.(a) 提供至少一個具有ii^端和產物端的吸附容器，其中容器包含々I^M^H" 端的吸附劑材料的第一層^iU于第一層和產物蝽之間的吸附劑材料的第二層， 其中第一層中的吸附劑從包含水、妙氮的;^^中選擇性的吸附水以^二層中的吸附劑從包含^氮的';^^7中選擇性的吸附氮，并且其中當每克吸附劑負栽等于或大于大約0. 05毫摩爾吸附的水時第一層中水^^及附劑材料的吸附熱等于 或低于大約14千卡/摩爾；(b) 把包含至少氧、脅水的力口壓辦氣引A5JL附容器的i^牛端，使氣絲 續通ii^4第二層，在第一層中的吸附劑材料中吸附至少-^P分水，并且在第 二層中的吸附劑材料中吸附至少一郎分氮，其中吸附劑材料的第一層中水的傳質 系數在大約125-大約400 se^的范圍內并JL^一層中加壓i^牛氣的表面接觸時間(superficial contact t ime)在大約0. 08-大約0. 50秒之間；以及 (c)從吸附容器的產物端取出富H^物氣。第一層中的吸附劑材料可以包含活'fi!U匕鋁；活性氧化鋁可以具有大約 0. 3mm- 0. 7咖的平均粒徑。第二層中的吸附劑材料可以從包含^氧的〉1^中 選棒性的吸附氬。從吸附容器產物端取出的產物氣中的氧^1可以為至少85體積 %。力口壓進庫十氣可以是空氣。第一層的層深可以位于第一^第二層總層深的大約10%和大約40。/之間，并且 第一層的層深可以為大約0.7-大約13M。吸附容器可以是圓筒形的，并iL^ 一和第二層總層深與吸附容器內徑的比例可以為大約1. 8-大約6. 0。變壓吸附工藝可以在重復循環中運行，該循環至少包才^i^牛步驟，其中力口壓 進料^f皮《I入吸附容器的進料端和富l^物^皮從吸附容器的產物端取出， 步驟，其中氣^^/人吸附容器的進料端取出以再生第4第二層中的吸附劑材 料，以及再加壓步驟，其中通過把一種或多種再加壓氣體引入吸附容器以力口壓吸 附容器，并且其中進料步驟的#^賣時間為大約0.75-大約45秒。循環的總彬賣時 間可以為大約6-大約100秒。富氡產物氣的^ii可以為大約^4t 0. 1-大約3. 0 標準升每分。第一層中吸附劑材料與產物氣中氧^i為93%、以標準升^m十量的產物氣的;:產L速之間的克重量比可以低于大約50克/標準升每分(g/slpm)。產物氣中氧 純度為93%的產物氣中再生的氧的量可以大于加壓進扦氣中氧的量的大約35%。第二層中p及附劑材料可以包^-"種或多種選自由X型沸石、A型沸石、Y型沸 石、菱沸石、絲光沸石和斜發沸石構成的組的吸附劑。該吸附劑材料可以是其中 至少大約85y。的活性^vf立陽離子是鋰的鋰交^^^X型沸石。本專利技術的另一種實施方式涉及制備氧的妙吸附工藝，包括(a) 提供至少一個具有:Wh端和產物端的吸附容器，其中容器包含々l^ii^端的吸附劑材料的第一層^i殳置于第一層和產物端之間的吸附劑材料的第二層， 其中第一層中的吸附劑從包含水、氧和氮的混^的中選棒性的吸附水以^二層 中的吸附劑從包含#氮的';^^勿中選棒性的吸附氮，并且其中當每克吸附劑負 載等于或大于大約0. 05毫摩爾吸附的水時第一層中水對吸附劑材料的吸附熱等于 或低于大約14千卡/摩爾；(b) 把包含至少氧、脅水的加壓i^+氣引入吸附容器的i^H"端，使氣體連 續通it^一和笫二層，在第一層中的吸附劑材料中吸附至少4分水，以及在第 二層中的吸附劑材料中吸附至少一部分氮，其中吸附劑材料的第一層中水的傳質系數在大約125-大約400 sef的范圍內并iL^一層中力口壓ii^氣的表面接觸時間 在大約0. 08-大約0. 50秒之間；以及(c)從p及附容器的產物端取出富^物氣，其中第一層中p及附劑材料與產物 氣中氧純度為93%、以標準升"^中(slpm)計量的產物氣的^ii之間的克重量比 低于大約50克/標準升每分。第一層中的吸附劑材料可以包含活性氧化銀活性氧^4S可以具有大約 0. 3mm" 0, 7咖的平均粒徑。第二層中的吸附劑材料可以從包含Ii^氧的';^^t勿中 選棒性的吸附氬。從吸附容器產物端取出的產物氣中的氧^^可以為至少93#糸 %。力口壓i^牛氣可以是空氣。第一層的層深可以為第一第二層總層深的大約10%-大約40%，并JL^一層 的層深可以為大約0.7-大約13M。吸附容器可以是圓筒形的，并且第4第 二層總層深與吸附容器內徑的比例可以為大約1. 8-大約6. O之間。^a吸附工藝可以在重復循環中運行，該循環至少^fe^料步驟，其中力口壓 進料^皮引入吸附容器的進料端和富氣產物氣^^吸附容器的產物端取出，減壓 步驟，其中氣^^LVv吸附容器的進料端取出以再生第一和第二層中的吸附劑材 料，以及再加壓步驟，其中通過把一種或多種再加壓氣體引入吸附容器以力口壓吸 附容器，并且其中進料步驟的機時間為大約0. 75-大約45秒。循環的總持續時間可以為大約6-大約100秒。富氧產物氣的^ii可以為大約 *鐘0.1-大約3. 0標準升之間。產物中IU嫂為93%的產物氣中再生的氧的量 可以大于加壓進料氣中氧的量的大約35。/ 。第二層中吸附劑材料可以包^-~種或多 種選自由X型沸石、A型沸石、Y型沸石、菱沸石、絲光沸石和斜發沸石構成的組 的吸附劑。該吸附刑材料可以是其中至少大約85%的活性部位陽離子是鋰的鋰交換 她X型沸石。附困的幾/N現困的簡JW明圖l是Li X型沸石上干燥餘量^^及附相wW (7jC和C02)的圖表， 圖2是氧產物鄉^A對具有或不具有除去水的預處理的采用Oxys i v-MDX吸附劑 床的單床PSA系g行時間的圖表。圖3是水的吸附熱對各#^及附劑負栽水的圖表。圖4是用來測定吸附劑沐附生能的工藝測試元件的示意圖。圖5是再生氧和M寸因素對具有除去水的預處理的四床PSA工藝的傳熱系數的圖表。專利技術的詳細說明工藝和吸附劑技術的最新進展使得系統的大規模變壓吸附(PSA)系統規模莫 的設計降低到小得多的系統。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種制備氧的變壓吸附工藝，包括： （ａ）提供至少一個具有進料端和產物端的吸附容器，其中容器包含鄰接進料端的吸附劑材料的第一層和設置于第一層和產物端之間的吸附劑材料的第二層，其中第一層中的吸附劑從包含水、氧和氮的混合物中選擇性的吸附水并且第二層中的吸附劑從包含氧和氮的混合物中選擇性的吸附氮，其中當每克吸附劑負載等于或大于大約０．０５毫摩爾吸附的水時第一層中水對吸附劑材料的吸附熱等于或低于大約１４千卡／摩爾； （ｂ）把包含至少氧、氮和水的加壓進料氣引入吸附容器的進料端，使氣體連續通過第一和第二層，在第一層中的吸附劑材料中吸附至少一部分水，并且在第二層中的吸附劑材料中吸附至少一部分氮，其中吸附劑材料的第一層中水的傳質系數在大約１２５－大約４００ｓｅｃ↑［－１］的范圍內；以及 （ｃ）從吸附容器的產物端取出富氧產物氣，前提是（Ａ）第一層中的吸附劑材料與產物氣中氧純度為９３％、以標準升每分鐘計量的產物氣的流速之間的克重量比低于大約５０克／標準升每分，或者（Ｂ）第一層中加壓進料氣的表面接觸時間在大約０．０８－大約０．５０秒之間。
【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：MJ拉布達，TC戈爾登，RD惠特利，
申請(專利權)人：氣體產品與化學公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]
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