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用于调节包含粒状材料的容器的方法

阅读：690发布：2020-05-08

专利汇可以提供用于调节包含粒状材料的容器的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且用于调节包含粒状材料A的容器的方法，所述粒状材料A能够吸附进料气流中包含的氮气，所述方法包括将气体或气体混合物G注入容器中的步骤，使得在25℃和1个大气压下，材料A对G的吸附容量小于10Ncm3/g。，下面是用于调节包含粒状材料的容器的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于调节包含粒状材料A的容器的方法，所述粒状材料A能够吸附进料气流中包含的氮气，所述方法包括将气体或气体混合物G注入容器中的步骤，使得在25℃和1个大气压下，材料A对G的吸附容量小于10Ncm3/g。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述容器是旨在以对位于容器外部的空气不可渗透的方式存储吸附剂的容器。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述容器是吸附器。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述吸附器是V(P)SA O2型吸附器。
5.根据权利要求3和4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括在注入步骤之后，将吸附器内部加压到1.05巴至3巴，优选地1.05巴至1.8巴，甚至更优选地1.1至1.5巴的压力的步骤。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述注入步骤包括用气体G充气，气体G通过粒状材料A冲洗，连续放气或这些方法中至少两种的组合。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的调节方法，其特征在于，材料A对G的吸附容量在
25℃和1大气压下小于5Ncm3/g。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的调节方法，其特征在于，所述粒状材料A选自A和X结构的沸石，所述沸石至少部分地用一种或多种选自锂，钙，钠，钾，锌或银的元素交换。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的调节方法，其特征在于，所述气体G选自氩气，氧气和氦气。

说明书全文

用于调节包含粒状材料的容器的方法

[0001] 本发明涉及一种调节容器的方法，该容器包含能够吸附氮气的粒状材料A。

[0002] 本发明将既适用于吸附剂桶，例如供应商的吸附剂桶，也适用于吸附器。

[0003] 关于吸附器的应用，即使本发明将首先应用于VSA(真空变压吸附气体分离工艺)类型的吸附器，本发明也将能够应用于PSA(变压吸附气体分离工艺)类型的所有吸附器。

[0004] -VSA法是变压吸附法，其中吸附基本上在大气压下进行，称作高压，即1巴至1.5巴，并且解吸在低于大气压的压力下进行，通常0.3巴至0.5巴。

[0005] -VPSA法，其中吸附在基本上大于大气压的高压下进行，即通常1.6至8巴，优选2至6巴，并且低压在大气压以下，通常30和800毫巴，优选100和600毫巴。

[0006] -PSA法，其中吸附在明显高于大气压的高压下进行，通常1.6至50巴，优选2至35巴，而低压在大气压以上或基本等于大气压，因此为1至9巴，优选1.2至2.5巴。

[0007] 在下文中，将使用术语(V)PSA，其将涵盖VSA，PSA和VPSA。

[0008] (V)PSA循环至少包括以下步骤：生产，解压缩，吹扫，再压缩。

[0009] 在V(P)SA O2吸附器的情况下，分子筛具有相对于氧气和氩气选择性保留氮气的功能。因此，该分子筛对氮气具有非常高的亲和力，会随着材料暴露的温度而发生很大的变化。

[0010] 按照惯例，该材料会在吸附剂制造商的生产场所优先使用干空气进行活化，然后在工厂填充吸附器期间的各个阶段中，用干空气、超纯氮气冲洗，以将被大气水分的污染最小化。因此，在填充之后，吸附材料在大气压和工厂的温度下与氮气或空气处于平衡状态。

[0011] 随后，在工厂存储，运输或工厂现场存储期间，外部温度将发生变化，因此氮气(和较小程度的其他成分)的吸附或解吸取决于外部温度是低于还是高于填充温度。吸附材料的这种呼吸导致污染的风险(特别是当容器中的压力变得低于大气压时)和/或根据常规选择的调节方法而超过允许的吸附器压力的风险。

[0012] 在此基础上，出现的一个问题是提供一种改进的吸附器调节方法。

[0013] 本发明的一个解决方案是一种用于调节包含粒状材料A的容器的方法，所述粒状材料A能够吸附进料气流中包含的氮气，该方法包括将气体或气体混合物G注入容器中的步骤，使得在25℃和1个大气压下，材料A对G的吸附容量小于10Ncm3/g。

[0014] 根据情况，根据本发明的方法可以具有以下一个或多个特征：

[0015] -容器是旨在以对位于容器外部的空气不可渗透的方式存储吸附剂的容器。

[0016] -容器是吸附器。

[0017] -吸附器是V(P)SA O2型吸附器。

[0018] -所述方法包括在注入步骤之后，将吸附器内部加压到1.05巴至3巴，优选1.05巴至1.8巴，甚至更优选1.1至1.5巴的压力的步骤。

[0019] -注入步骤包括用气体G充气，气体G通过粒状材料A冲洗，连续放气或这些方法中至少两种的组合。注意，在用于储存吸附剂的容器的情况下，注入将在整个调节过程中进行，特别是直到活化吸附剂之后所需的冷却结束为止。

[0020] -在25℃和1个大气压下，材料A对G的吸附容量小于5Ncm3/g。

[0021] -粒状材料A选自A和X结构的沸石，所述沸石至少部分地用一种或多种选自锂，钙，钠，钾，锌或银的元素交换。

[0022] -气体G选自氩气，氧气和氦气。

[0023] 在本发明的范围内，存在的问题是在工厂中在吸附力差的气体(相对于氮气)的轻微过压下调节吸附器，以便在吸附器在其运输或存放期间可能要经受的温度循环期间使吸附剂的呼吸最小化。

[0024] 取决于填充条件，包括吸附器内气体混合物的成分和工厂的温度，可以调节填充压力，以使压力始终低于最大允许压力，并尽可能高于大气压。最大允许压力由吸附器的工艺条件确定，并由吸附剂供应商给定。

[0025] 本发明更特别地应用于PSA或V(P)SA O2吸附器，由于其对氮气的强亲和力而选择吸附剂。

[0026] 调节气体将优选为氩气，但是也可以选自O2或氦气。就吸附剂的呼吸而言，氦气代表了理想情况，因为氦气的吸附量实际上为零，但事实证明氦气更贵。

[0027] 下面借助实施例更详细地描述本发明。

[0028] 以该实施例为例的吸附器是内径为2m的轴向吸附器，其包括2.5m3的LiLSX分子筛3
体积和2.7m的附加空隙体积。

[0029] 在25℃和1个大气压下，在LiLSX上考虑的N2，O2和Ar容量分别为22.5Ncm3/g，3.8Ncm3/g和3.8Ncm3/g。

[0030] 根据工厂灌装的极端条件，选择了两种初始状态：

[0031] -100毫巴的超压和10℃的温度

[0032] -无超压和30℃的温度

[0033] 这是与现场存储极端条件相对应的两个最终状态：

[0034] -35℃的温度

[0035] -0℃的温度

[0036] 对于这两种情况中的每一种，评估了填充干空气和氩气的影响(参见表1)。

[0037] 表1

[0038]

[0039] 可以看出，当用氩气对吸附器进行调节时，封闭式吸附器中的压力变化要比干空气填充时的压力变化低得多。特别地，通过空气填充达到的最大压力超过了典型VSA吸附器的最大允许压力(2巴)，而在进行氩气调节时，远远没有达到此极限。最有利的情况是在接近1.5巴的压力下进行调节，这样在其存储或运输期间吸附器中温度在0℃至35℃范围内变化时，可能永远不会超过2巴和降至0.9巴以下。

[0040] 相对于对氮气具有选择性的吸附材料的量，吸附器的体积越大，将越容易选择填充压力范围使其保持在[大气压-最大允许压力]的范围内。注意，吸附器的体积可以为1升至200立方米。

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