FI81023C - Kol-molekylsiktar och foerfarande foer deras framstaellning och anvaendning. - Google Patents
Kol-molekylsiktar och foerfarande foer deras framstaellning och anvaendning. Download PDFInfo
- Publication number
- FI81023C FI81023C FI841055A FI841055A FI81023C FI 81023 C FI81023 C FI 81023C FI 841055 A FI841055 A FI 841055A FI 841055 A FI841055 A FI 841055A FI 81023 C FI81023 C FI 81023C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- diffusion capacity
- oxygen
- nitrogen
- oxygen diffusion
- capacity
- Prior art date
Links
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 title claims description 50
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 48
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims description 46
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 20
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 9
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 139
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 126
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 93
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 88
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 80
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 79
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 66
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 52
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 48
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 24
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 23
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 20
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 13
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 11
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 10
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims description 7
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 7
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000001294 propane Substances 0.000 claims description 4
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims description 4
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 20
- OLBVUFHMDRJKTK-UHFFFAOYSA-N [N].[O] Chemical compound [N].[O] OLBVUFHMDRJKTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 13
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 13
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 10
- 235000013162 Cocos nucifera Nutrition 0.000 description 8
- 244000060011 Cocos nucifera Species 0.000 description 8
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 8
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 8
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 7
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 7
- 239000011271 tar pitch Substances 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 6
- KDRIEERWEFJUSB-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide;methane Chemical compound C.O=C=O KDRIEERWEFJUSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 6
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 6
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 6
- VVTSZOCINPYFDP-UHFFFAOYSA-N [O].[Ar] Chemical compound [O].[Ar] VVTSZOCINPYFDP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 5
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 5
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 4
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 4
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 4
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000013849 propane Nutrition 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- AFABGHUZZDYHJO-UHFFFAOYSA-N dimethyl butane Natural products CCCC(C)C AFABGHUZZDYHJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- JVFDADFMKQKAHW-UHFFFAOYSA-N C.[N] Chemical compound C.[N] JVFDADFMKQKAHW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical group CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- URLKBWYHVLBVBO-UHFFFAOYSA-N Para-Xylene Chemical group CC1=CC=C(C)C=C1 URLKBWYHVLBVBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AAEGEOXHMYAZAY-UHFFFAOYSA-N [Ar].O=C=O Chemical compound [Ar].O=C=O AAEGEOXHMYAZAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- GVIZPQPIQBULQX-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide;sulfane Chemical compound S.O=C=O GVIZPQPIQBULQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000011294 coal tar pitch Substances 0.000 description 2
- CCGKOQOJPYTBIH-UHFFFAOYSA-N ethenone Chemical compound C=C=O CCGKOQOJPYTBIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N isobutane Chemical compound CC(C)C NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N isopentane Chemical compound CCC(C)C QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IVSZLXZYQVIEFR-UHFFFAOYSA-N m-xylene Chemical group CC1=CC=CC(C)=C1 IVSZLXZYQVIEFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000011269 tar Substances 0.000 description 2
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 2
- RYPKRALMXUUNKS-UHFFFAOYSA-N 2-Hexene Natural products CCCC=CC RYPKRALMXUUNKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000809 Alumel Inorganic materials 0.000 description 1
- NWLGCJLMUWJWRC-UHFFFAOYSA-N CC.O=C=O Chemical compound CC.O=C=O NWLGCJLMUWJWRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 1
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 1
- RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N anthracen-1-ylmethanolate Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(C[O-])=CC=CC3=CC2=C1 RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003830 anthracite Substances 0.000 description 1
- XZWVIKHJBNXWAT-UHFFFAOYSA-N argon;azane Chemical compound N.[Ar] XZWVIKHJBNXWAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AWAUBADRMJIRAK-UHFFFAOYSA-N azane;methane Chemical compound C.N AWAUBADRMJIRAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013844 butane Nutrition 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 1
- UBAZGMLMVVQSCD-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide;molecular oxygen Chemical compound O=O.O=C=O UBAZGMLMVVQSCD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- -1 e.g. Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- LGPMBEHDKBYMNU-UHFFFAOYSA-N ethane;ethene Chemical compound CC.C=C LGPMBEHDKBYMNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000001282 iso-butane Substances 0.000 description 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 1
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229940078552 o-xylene Drugs 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000011301 petroleum pitch Substances 0.000 description 1
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 1
- JTXAHXNXKFGXIT-UHFFFAOYSA-N propane;prop-1-ene Chemical compound CCC.CC=C JTXAHXNXKFGXIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/04—Purification or separation of nitrogen
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
Description
1 81023
Hiili-molekyyliseuloja sekä menetelmä niiden valmistamiseksi ja käyttö
Hiili-molekyyliseulat ovat huokoisia substraatteja, 5 joilla on molekyylikoolle säädettävä avoin verkkorakenne ja joita käytetään erottamaan pienmolekyyliset kaasut tai nesteet suurempimolekyylisistä kaasuista tai nesteistä erojen perusteella adsorptiokyvyssä tai -nopeuksissa. Ks. esimerkiksi Grant, US-patentti n:o 3 884 830 ja siinä esi-10 tetyt kirjallisuusviitteet.
Hiili-molekyyliseuloja on yleensä valmistettu ulko-puolisesti kuumennetussa viertouunissa tai muussa samankaltaisessa epäjatkuvassa, panostyyppisessä uunissa. Eräs tällainen panostyyppinen valmistusprosessi on kuvattu US-15 patentissa n:o 3 979 330. Koksia, johon on yhdistetty pikeä, bitumia, tervaa tai tervapikiöljyä, kuumennetaan välillä 600°-900°C ja saatetaan sitten hiiltä lohkaisevaan atmosfääriin tässä lämpötilassa pidemmäksi ajaksi. Hiiltä lohkaiseva atmosfääri aikaansaa hiilikerrostumien muodos-20 tumisen säätämään koksien keskimääräistä huokosläpimittaa.
Jos pien, bitumin, tervan tai tervapikiöljyn kanssa yhdistettyä koksia kuumennetaan 600:sta 900°C:seen ja koksaus-tuotteita ei eroteta pois huuhtelevalla tai poistavalla kaasulla, antaa kaasumainen koksaustuote saman vaikutuksen 25 kuin hiiltä lohkaiseva hiilivety. Ks. myös brittiläinen patentti n:o 1 181 209.
Päävaikeudet, jotka liittyvät hiili-molekyyliseulo-jen panostyyppiseen epäjatkuvaan valmistukseen ovat (1) atmosfäärin ja lämpötilan työlään säätelyn tarve huokos-30 läpimitan valvomiseksi; (2) tuotteen vaihtelevuus panok sesta toiseen, ts. laadun valvonta; ja (3) suhteellisen pitkä viipymisaika. Ks. Munzner et ai. US-patentti n:o 3 962 129.
Jatkuvan kuljettimen tyyppisen kuumennuslaitteen ja 35 yhdensuuntaisesti virtaavan inertin puhdistuskaasun käyt- 2 81023 tö, kuten tässä selostetaan, poistaa atmosfäärin ja lämpötilan säätelyn vaikeudet sekä suhteellisen pitkät viipy-misajat, jotka liittyvät tekniikan tason panostyyppiseen käsittelyyn.
5 Kuvio 1 on lohkokaavio, jota käytetään hiili-mole- kyyliseulojen jatkuvaa valmistusta varten.
Kuvio 2 on juoksukaavio, joka osoittaa molekyyli-painoltaan pienten ja keskikokoisten kaasujen erottamis-tuntomerkit perustuen molekyyliseulan hapen ja typen dif-10 fuusiokykyyn (nopeus) ja happi/typpl-selektiivisyyssuhtei-siin ja eri malliyhdisteiden adsorptioon.
Keksinnön kohteena on hiili-molekyyliseula, joka pystyy erottamaan kaasu- tai nesteseoksia, jotka sisältävät molekyyli-läpimitoiltaan, molekyylipainoiltaan tai 15 molekyyli-muodoiltaan vähintään kahta erilaista komponent tia, jolloin molekyyliseulan keskimääräinen tehokas huo-kosläpimitta on n. 3 - 20 A (n. 0,3 - 2 nm), edullisesti 4-10 A (0,4 - 1 nm) ja jolla: (a) (i) hapen diffuusiokyky on 800 x 10'® cm2/s tai 20 pienempi, edullisesti 500 x 10‘8 - 750 x 10'8 cm2/s, ja (ii) hapen diffuusiokyvyn suhde typen diffuusiokykyyn on 15-100, edullisesti 15-75; ja (b) (i) hapen dif fuusiokyky on 600 x 10'8 cm2/s tai 25 pienempi, edullisesti 50 x 10"8 - 500 x 10-8 cm2/s ja (ii) hapen diffuusiokyvyn suhde typen diffuusiokykyyn on suurempi kuin 100, edullisesti 100-4000, edullisimmin 175-1550; ja 30 (c) (i) hapen diffuusiokyky on suurempi kuin 800 x 10'8 cm2/s, edullisesti 800 x 10*8 - 3000 x 10'8 cm2/s, edullisimmin 900 x 10‘8 - 2100 x 10'8 cm2,/s, ja (ii) hapen diffuusiokyvyn suhde typen diffuusioky kyyn on suurempi kuin 5, edullisesti 9-400, 35 edullisimmin 9-25; ja jolla (edullisesti) myös on:
II
3 81023 (iii) valinnaisesti, hiilidioksidin diffuusiokyky suurempi kuin 200 x 10~8 cm2/s, edullisemmin suurempi kuin 400 x 10’® cm2/s; ja (iv) valinnaisesti, metaanin diffuusiokyky suurempi 5 kuin 0,01 x 10'8 cm2/s, edullisemmin suurempi kuin 0,1 x 10'8 cm2/s.
Tämän keksinnön kohteena on myös menetelmä hiili-molekyyliseulojen valmistamiseksi, joiden keskimääräiset tehokkaat huokosläpimitat ovat n. 3-20 A (n. 0,3-2 nm), 10 edullisesti 4-10 A (0,4-1 nm), jonka menetelmän mukaisesti jatkuvasti syötetään agglomeroitua luonnossa esiintyvää substraattia jatkuvan kuljettimen tyyppiseen kuumennus-laitteeseen ja kalsinoidaan agglomeroitua substraattia pääasiallisesti ei-aktivoivassa ympäristössä inertin kaa-15 sun puhalluksen alaisena lämpötila-alueella n. 250-1100°C ainakin 1 minuutin ajan.
Tämän keksinnön kohteena on myös menetelmä kaasutat nesteseoksien erottamiseksi, jotka sisältävät molekyy-liläpimitoiltaan, molekyylipainoiltaan tai molekyylimuo-20 doiltaan vähintään kahta erilaista komponenttia, jonka menetelmän mukaisesti neste tai kaasu viedään molekyyli-seulan läpi, jonka keskimääräinen tehokas huokosläpimitta on n. 3-20 A (n. 0,3-2 nm), edullisesti 4-10 A (0,4-1 nm), ja jonka: 25 (a) (i) hapen dif fuusiokyky on 800 x 10*8 cm2/s tai pienempi, edullisesti 500 x 10‘8 - 750 x 10'8 cm2/s, ja (ii) hapen diffuusiokyvyn suhde typen diffuusiokykyyn on 15-100, edullisesti 15-75; ja 30 (b) (i) hapen dif fuusiokyky on 600 x 10'8 cm2/s tai pienempi, edullisesti 50 x 10'8 - 500 x 10’8 cm2/s, ja (ii) hapen diffuusiokyvyn suhde typen diffuusiokykyyn on suurempi kuin 100, edullisesti 100-4000, 35 edullisimmin 175-1550; ja (c) (i) hapen diffuusiokyky on suurempi kuin 800 x 10‘8 4 81023 cm2/s, edullisesti 800 x 10"8 - 3000 x 10‘8 cm2/s, edullisimmin 900 x 10*8 - 2100 x 10'8 cm2/s, ja (ii) hapen diffuusiokyvyn suhde typen diffuusiokykyyn on suurempi kuin 5, edullisesti 9-400, 5 edullisimmin 9-25; ja jolla (edullisesti) myös on: (iii) valinnaisesti, hiilidioksidin diffuusiokyky suurempi kuin 200 x 10'8 cm2/s, edullisemmin suu rempi kuin 400 x 10'8 cm2,/s; ja 10 (iv) valinnaisesti, metaanin diffuusiokyky suurempi kuin 0,01 x 10*8 cm2/s, edullisemmin suurempi kuin 0,1 x 10*8 cm2/s.
Diffuusiokyvyt määritetään havaitsemalla testikaa-sun adsorptio etukäteen tyhjennettyyn hiili-molekyyliseu-15 laan pääasiallisesti yhden ilmakehän paineessa ja pääasiallisesti 25°C:n lämpötilassa, ja laskemalla sitten diffuusiokyvyn arvo käyttäen yksinkertaista yhtälöä, joka kuvaa diffuusiota palloon: 20 Lt/Le = 6 (Dt/ii Ro)1/2 - 3Dt/R^ jossa Lt = testikaasukuormitus ajankohtana t, t = 30 sekuntia
Le = tasapainokuormitus (tavallisesti ajankohtana 25 t = 1 tunti) D = diffuusiokyvyn arvo t =30 sekuntia R0 = 0,05125 cm (vertailu-adsorbentin keskimääräinen osassäde) 30 Tämän keksinnön kohteena ovat hiili-molekyyliseu- lat, joiden keskimääräiset tehokkaat huokosläpimitat ovat n. 3-20 A (n. 0,3-2 nm), edullisesti n. 4-10 A (n. 0,4-1 nm), menetelmä niiden valmistamiseksi ja niiden käyttö kaasu- tai nesteseosten erottamisessa. Nämä seulat valmis-35 tetaan agglomeroidusta luonnossa esiintyvästä substraatista kalsinoimalla yhdensuuntaisvirtauksessa jatkuvan kul- 5 81023 jettimen tyyppisessä kuumennuslaitteessa, joka säätelee lämpötila-, viipymisaika- ja atmosfääri-tekijät.
Käsite "hiili-molekyyliseulat", kuten sitä tässä käytetään, tarkoittaa huokoista substraattia, jolla on 5 molekyylikoolle säädettävä avoin verkkorakenne ja jota käytetään erottamaan pieni- (ts. läpimitassa, painossa tai muodossa) molekyyliset kaasut tai nesteet molekyylikool-taan suuremmista tai erilaisista kaasuista tai nesteistä erojen perusteella adsorptiokyvyssä tai -nopeuksissa.
10 Käsite "kalsinointi", kuten sitä tässä käytetään, tarkoittaa agglomeroidun substraatin lämpökäsittelyä hapen tai muiden hapettavien aineiden pääasiallisesti poissaollessa.
Käsite "ei-aktivoivat olosuhteet", kuten sitä tässä 15 käytetään, tarkoittaa happivapaata, kosteusvapaata ja ha-pettamisvapaata. Höyry, hiilidioksidi, hiilimonoksidi, ha-pettimet jne. aiheuttavat aktivoitumista yli 500°C:n lämpötiloissa (02 500°C:n yläpuolella, H20 750°C:n yläpuolella, CO tai C02 1000°C:n yläpuolella). Inerttikaasupuhalluksen 20 käyttö on eräs tapa estää aktivoituminen pyyhkäisemällä happi pois. Mitä nopeampi puhallus on, sitä suurempi on mahdollisuus estää aktivoituminen. Vastavirtapuhallus on yleensä parempi kuin myötävirtapuhallus aktivoinnin estämisessä, vaikkakin kumpikin toimii.
25 Käsite "pääasiallisesti happivapaa ympäristö", ku ten sitä tässä käytetään, tarkoittaa uunin happi-atmosfää-riä, jossa on vähemmän kuin 10.000 ppm, edullisesti vähemmän kuin 5.000 ppm, edullisimmin vähemmän kuin 1.000 ppm happea tilavuudesta laskettuna. Tämä happivapaa atmosfääri 30 ylläpidetään sekä ennen hiili-molekyyliseulojen valmistusta että sen aikana inertin kaasun, kuten typen, yhdensuun-taispuhalluksella (ts. virtaus samaan suuntaan kuin substraatilla). Helium, argon ja muut happivapaat inertit kaasut ovat myös tyydyttäviä. Tämän inertin puhalluskaasun 35 tehtävänä on pyyhkäistä haihtuvat kaasut pois kuumennetusta substraatista ja siten säädellä kalsinoinnin aikana 6 81023 läsnäolevien haihtuvien aineiden määrää estäen kaikki merkitsevä aktivoituminen.
Käsite "agglomeroitu luonnossa esiintyvä substraatti" tarkoittaa koksautumattomia tai dekoksattuja hiilipi-5 toisia aineksia, joihin on yhdistetty lämpösideainetta, kivihiilitervapikeä, kiviöljypikeä, asfalttia, bitumia ja ligniiniä ja valinnaisesti kylmäsideainetta, kuten tärkkelystä ja valinnaisesti vettä. Tyypillisiä koksautumattomia aineksia ovat kookospähkinän kuorihiili, babassu-10 pähkinän kuorihiili, antrasiittihiilet, korkealle luokitellut bitumihiilet ja muut alalla tunnetut koksautumatto-mat ainekset. Dekoksattuja aineksia ovat hapetetut (dekok-satut) keskinkertaisesti haihtuvat bitumihiilet, hapetettu ligniitti ja muut alalla tunnetut dekoksatut ainekset. 15 Edullisia hiilipitoisia aineksia ovat kookospähkinän kuorihiili ja dekoksattu hiili. Substraatti ei saisi aktivoitua ennen käyttöä keksinnön menetelmässä tai käytön aikana molekyyliseulan valmistuksessa.
Agglomeroitu substraatti valmistetaan koksautumat-20 tomasta tai dekoksatusta hiilipitoisesta aineksesta, läm-pösideaineesta ja valinnaisesti kylmäsideaineesta, kuten tärkkelyksestä ja valinnaisesti vedestä. Hiilipitoisen aineksen osuus voi olla 30-98 paino-% agglomeroidusta substraatista. Lämpösideaineen osuus voi olla 1-40 %, kyl-25 mäsideaineen osuus voi olla 0-20 % ja veden osuus 0-40 %. Vaihtoehtoisesti agglomeroitu substraatti voidaan valmistaa seoksesta, jossa on 30-98 % hiilipitoista ainesta ja tervapiki- tai asfaltti-sideainetta kuumennettuna sideaineen pehmenemispisteeseen. Käyttökelpoisia agglomeroimis-30 menetelmiä on selostettu US-patentissa n:o 3 844 830.
Agglomeroinnin jälkeen substraatti jaetaan kokoluokkiin ja seulotaan. Vaihtoehtoisesti seos voidaan pel-letoida, panna toisiin muotoihin tai muulla tavalla paisuttaa. Koon mukaan jaettu agglomeroitu substraatti voi-35 daan syöttää uuniin kosteassa muodossa tai kuivatussa muodossa. Kuivaaminen suoritetaan 30°-200°C:ssa edullisesti
II
7 81023 0,5-180 minuutin aikana. Agglomeroitua substraattia ei tulisi kuumentaa yli 200°C:n, koska tällöin muodostuu "paistettu tuote", mikä muuttaa lämpösideaineen kemiallisen koostumuksen. Lämpösideaineen täytyy olla "raa'assa" 5 muodossa (ts. kemiallisesti muuttumattomana) käyttöä varten tässä keksinnössä. Paistettua agglomeraattia voidaan käyttää, Jos raakaa lämpösideainetta lisätään Jauhettuun paistettuun agglomeraattiin ennen käyttöä tämän keksinnön menetelmässä.
10 "Paistettu tuote" on agglomeroitu tuote, Jota on kuumennettu, edullisesti vaiheittain 150-500°C:seen asti hapen läsnäollessa lämpösideaineen tekemiseksi haihtumat-tomaksi Ja kovakuorisen sideaineen muodostamiseksi.
Hiili-molekyyliseulan keskimääräisiä tehokkaita 15 huokosläpimittoja säätelevät yleensä seuraavat tekijät: (A) uunin lämpötila (B) uunin atmosfääri (C) viipymisaika (D) huokosia tukkivan aineen läsnä- tai poissaolo.
20 Tässä keksinnössä seulan laadun valvontaan on pääs ty muuttelemalla kuumennusaikaa, lämpötilaa ja atmosfääri-käsittelyolosuhteita. Edullinen kuumennuslaite tämän keksinnön toteuttamista varten on selitetty US-patenteissa 4 050 900 ja 3 648 630, joihin tässä viitataan. Muita kuu-25 mennuslaitteita, jotka voivat osoittautua käyttökelpoisik si tässä menetelmässä, ovat epäsuorasti kuumennettavat viertouunit, Selas-tyyppinen epäsuorasti kuumennettava tai sähköisesti kuumennettava ruuvikuljetinuuni tai jotkut erityyppisistä alalla tunnetuista metallin käsittely-30 uuneista (esim. Lindberg).
Eräs edullinen järjestelmä käsittää syöttökokonai-suuden, kuumennuslaitteen ja kuivan tuotteen jäähdytys-osaston (ks. kuvio 1). llmasulkuja sijoitetaan syöttökoko-naisuuden ja kuumennuslaitteen väliin ja tuotteen jäähdy-35 tysosaston tyhjennyspäähän. Edullinen kuumennuslaite on sähköisesti kuumennettava uuni, jossa on kaksi itsenäises- 8 81023 ti säädettyä kuumaa vyöhykettä. Kumpikin kuuma vyöhyke sisältää piikarbidi-infrapunahehkusauvoja, joita säätelevät keskeisesti sijoitetut kromel-alumel-lämpöparit.
Tämän menetelmän eräässä suoritusmuodossa uuni saa-5 tettiin haluttuun lämpötilaan yhdensuuntais-inerttikaasu- puhalluksella (esim. typellä). Hihnanopeus säädettiin vastaamaan viipymisaikaa uunissa. Uuni saavutti yleensä pysyvän tilan 6-8 tunnissa ja syöttö aloitettiin. Sitten agg-lomeroitua substraattia syötettiin systeemiin samaan suun-10 taan virtaavassa inerttikaasuatmosfäärissä valmistaen si ten hiilimolekyyliseuloja. Yhdensuuntaispuhalluksella voidaan valvoa tai säädellä agglomeroidussa substraatissa läsnäolevien haihtuvien aineiden määrää. Uunin käytön loppuunsaattaminen suoritettiin sulkemalla syöttöjärjestelmä 15 ja huuhtelemalla uuni. Prosessiolosuhteet olivat seuraa-vat:
Alue Edullinen (A) viipymisaika vähintään 1 min 1-180 min (edullisimmin 10-60 min) 20
(B) lämpötila 250°-1100°C 500°-1000°C
(C) typpipuhallus 1,2-9,2 jalkaa/min 1,2-4,6 jalkaa/min 0,366-2,80 m/min 0,366-1,402 m/min 25 (D) syöttömäärä 1-90 lb/h 40-55 lb/h 0,45-40,82 kg/h 18,14-24,95 kg/h
Typpipuhallus (suoraviivainen nopeus) ja syöttömää-30 rä riippuvat käytetystä uunista ja voivat olla edellä esitettyjen alueiden ulkopuolelta.
Jos uunin lämpötila säädettiin, tarvittiin yleensä 1-2 tuntia uunin tasapainottumiseen. Uunin lämpötilan ja viipymisajan havaittiin olevan kääntäen verrannollisia. 35 Pitkät viipymisajat yhdessä matalien lämpötilojen kanssa antoivat seuloja, jotka olivat samanlaisia kuin ne, jotka
II
9 81023 valmistettiin korkeissa lämpötiloissa lyhyemmin viipymis-ajoin.
Molekyyliseulan tehokkuuden optimoimiseksi tuotteella tulisi olla (1) suuri selektiivisyys-suhde ja (2) 5 suuri kapasiteettiarvo.
Käsitteet diffuusiokyky, selektiivisyys ja kapasiteetti tarkoittavat molekyyliseulan ominaisuuksia. Kaasun (tai nesteen) diffuusiokyky tarkoittaa nopeutta, jolla kaasu (tai neste) kulkee jonkun nimenomaisen molekyyliseu-10 lan huokosiin tai ulos huokosista. Selektiivisyys määritellään kahden kaasu-diffuusiokyvyn arvon suhteeksi. Suuri selektiivisyyssuhde osoittaa, että seula erottaa helposti kaasuseoksen komponentit. Suuri kapasiteettiarvo osoittaa, että pieni määrä molekyyliseulaa adsorboi suuren tilavuus-15 määrän kaasua (tai nestettä).
Tämän keksinnön uusilla hiili-molekyyliseuloilla on tasapainotetut kapasiteetti-, selektiivisyys- ja diffuu-siokykyominaisuudet. Seula-ainesten, joilla on epätavallinen selektiivisyys ja kapasiteetti, laajan alueen uskotaan 20 olevan saavutettavissa, johtuen mekanismista, joka liittyy niiden muodostamiseen käyttäen tässä esitettyä menetelmää. Tämän menetelmän tehokkuuden valmistettaessa laaja valikoima uusia hiili-molekyyliseuloja, uskotaan johtuvan agg-lomeroidun substraatin valmistuksessa käytettyjen hiili-25 pitoisten ainesten makrohuokosrakenteen selektiivisestä tukkimisesta tai täydellisestä sulkemisesta. Tukkimalla nämä suuret huokoset hiilellä, jota muodostuu suuriin huokosiin valmistusprosessin aikana sitoutuneen orgaanisen aineksen pallosista, kaasumolekyylit voivat diffundoitua 30 syntyneeseen seulaan ainoastaan yhdistävän pienhuokoisuu- den läpi hiilipitoisessa aineksessa, jota käytetään agglo-meroidun substraatin valmistuksessa.
Eri hiili-molekyyliseuloilla on vaihtelevia kapasiteetteja ja selektiivisyyssuhteita. Kaasuja, kuten vety, 35 helium, hiilimonoksidi, hiilidioksidi, metaani jne. voi daan erottaa seoksistaan ilman ja muiden kaasujen kanssa 10 81 023 käyttämällä tämän keksinnön uusia hiili-molekyyliseuloja.
Yleisesti on havaittu, että pienemmät, kevyemmät molekyylit adsorboituvat nopeammin hiili-molekyyliseuloi-hin kuin suuremmat, raskaammat molekyylit. Tyypillinen 5 luettelo molekyyleistä pienenevässä diffuusiokykyjärjes- tyksessä hiili-molekyyliseuloihin on seuraava: vety, helium, happi, hiilimonoksidi, hiilidioksidi, ammoniakki, typpi, argon, metaani, rikkivety, etyleeni, etaani, propy-leeni, etanoli, propaani, n-butaani, isobutaani, n-pentaa-10 ni, isopentaani, o-ksyleeni, m-ksyleeni, p-ksyleeni, n-heksaani, 2-metyyli-pentaani, n-heptaani. Tämä luettelo ei ole täydellinen, mutta se on tarkoitettu pelkästään peukalosäännöksi. Jonkinlaista vaihtelua diffuusiokykyjen järjestyksessä voisi odottaa riippuen käytetystä niinen -15 omaisesta adsorbentista. Kuitenkin adsorptionopeuserot, jotka johtuvat molekyylin läpimitasta, molekyylin muodosta, molekyylin nopeudesta ja/tai adsorboituneen aineen/ adsorbentin vuorovaikutuksista, toimivat perustana kaasumaisten tai nestemäisten seosten erottamiselle. Mitä suu-20 rempi ero seoksen komponenttien adsorptionopeudessa on, sitä helpompaa on jakaa seos. Käsitteet "molekyylin läpimitta", "molekyylin muoto", "molekyylin nopeus" ja "adsorboituneen aineen/adsorbentin vuorovaikutukset" ovat helpot ymmärtää niille, jotka tuntevat siirtymisilmiöitä ja ad-25 sorptioteoriaa. Siitä huolimatta sisällytetään tähän seu-raavat työt vertailua varten: (1) R.B. Bird, W.E. Stewart ja E.N. Lightfoot, Transport Phenomena, J. Wiley & Sons, New York (1960).
(2) J.O. Hirshfelder, C.F. Crentis ja R.B. Bird, Molecular 30 Theory of Gases and Liquids, J. Wiley & Sons, New York (1954).
(3) W.A. Steele, "The Interaction of Gases with Solid Surfaces", The International Encyclopedia of Physical Chemistry and Chemical Physics, Topic 14, Volume 3, 35 Pergamon Press, Oxford (1974).
(4) A.W. Anderson, Physical Chemistry of Surfaces, John
II
11 81023
Wiley & Sons, New York (1976).
"Keskimääräinen tehokas huokosläpimitta" voidaan johtaa seulan diffuusiokyvystä ja kapasiteetista kaasuille, joiden molekyylikoko on tunnettu.
5 On tunnettua, että kaasujen tai nesteiden absoluut tinen diffuusiokyky kiinteisiin adsorbentteihin on vaikea todeta kokeellisesti. Tämä pätee erityisesti hiilipitoisille adsorbenteille, jotka ovat rakenteellisesti epähomogeenisia. Vertailutarkoituksia varten on kuitenkin mahdol-10 lista valikoida vertailu-adsorbentti, joka on tunnettua kokoa ja jota vastaan muita adsorbentteja arvioidaan suhteellisesti .
Näin saadut diffuusiokykyarvot ovat hyödyllisiä selitettäessä kaasujen tai nesteiden adsorptiota erilai-15 siin adsorbentteihin. Tässä selostettuja hiili-molekyyli-seuloja testattiin havaitsemalla eri kaasujen adsorptio aikaisemmin tyhjennettyihin näytteisiin pääasiallisesti yhden ilmakehän paineessa ja pääasiallisesti 25°C:ssa. Dif-fuusiokyvyn arvot laskettiin sitten käyttäen yksinkertais-20 ta yhtälöä, joka kuvaa diffuusiota palloon:
Lt/Le = 6 (Dt/π R| 1/2- 3Dt/R^ jossa Lt = testikaasukuormitus ajankohtana t, t = 30 25 sekuntia
Le = tasapainokuormitus (tavallisesti ajankohtana t = 1 tunti) D = diffuusiokyvyn arvo t =30 sekuntia 30 Rq = 0,05125 cm (vertailu-adsorbentin keskimääräinen osassäde)
On selvää, että vaihtoehtoisten parametrien (esim. toisen vertailusäteen, lämpötilan, paineen tai ajan, t) valinta muuttaisi näin saatujen diffuusiokyvyn arvojen 35 absoluuttista ja suhteellista suuruutta. Tätä ei kuitenkaan tulisi tulkita tässä selostetun keksinnön laajuutta 12 81 023 tai pätevyyttä rajoittavaksi.
Kuvio 2 esittää juoksukaaviota molekyyliseulojen valitsemiseksi spesifisiä kaasunerotuksia varten. Tässä juoksukaaviossa seulanäyte analysoidaan ensin hapen ja 5 typen diffuusiokykyjen (nopeuden) suhteen kuten edellä selostettiin. Näistä kahdesta arvosta lasketaan happi/typ-pi-selekti ivisyyssuhde.
Kevyille kaasuille, esim. hapelle, typelle, hiilimonoksidille, hiilidioksidille jne., tulisi diffuusiokyvyn 10 (nopeuden) arvojen ja selektiivisyyssuhteen olla suuria.
Yleisesti käyttökelpoiset arvot keveille kaasuille ovat diffuusiokyvyt vähintään 10 x 10'8 cm2/s ainakin toiselle kaasuista, edullisesti vähintään 200 x 10'8 cm2/s, edullisimmin vähintään 500 x 10'8 cm2/s, yhdistyneinä selektiivi-15 syyssuhteisiin vähintään 1,1, edullisesti vähintään 10, edullisemmin vähintään 25 ja edullisimmin vähintään 50.
Raskaille kaasuille, esim. etaaneille, propaaneille, butaaneille jne. diffuusiokyvyn arvojen tulisi olla vähintään 0,1 x 10’8 cm2/s ainakin toiselle kaasuista, edul-20 lisesti vähintään 25 x 10*8 cm2/s, edullisimmin vähintään 100 x 10'8 cm2/s ja selektiivisyyssuhteiden tulisi olla vähintään suuruusluokkaa 1,1, edullisesti vähintään 5, edullisemmin vähintään 20 ja edullisimmin vähintään 50.
Nesteiden diffuusiokyky voi olla pienempi kuin mi-25 nimit kaasuille.
Kun happi/typpi-selektiivisyyssuhde on laskettu ja hapen nopeus todettu, on juoksukaavio käyttökelpoinen päätettäessä mikä nimenomainen kaasunerotus on tehokkain kysymyksessä olevalle nimenomaiselle seulalle.
30 Seuraamalla kuvion 2 vasenta haaraa, jos hapen no peus on pienempi tai yhtä suuri kuin 7 x 10'6 cm2/s happi/-typpi-selektiivisyyssuhteen ollessa suurempi tai yhtä suuri kuin 50, on seula käyttökelpoinen hiilimonoksidin, hiilidioksidin, ammoniakin tai argonin erottamiseksi.
35 Seuraamalla kuvion 2 oikeata haaraa, jos hapen no-
II
13 81 023 peus on suurempi kuin 7 x 10'6 cm2/s, mutta happi/typpi-se-lektiivisyyssuhde on pienempi kuin 50, tarvitaan lisätes-tejä. Jos ko. seula ei adsorboi etaania, silloin se on käyttökelpoinen metaanin, etyleenin, hiilimonoksidin, hii-5 lidioksidin, argonin, ammoniakin tai rikkivedyn erottamisessa. Jos näyte adsorboi etaania, tarvitaan lisätestejä tehokkaimpien kaasuseosolosuhteiden löytämiseksi, joille seulaa voidaan käyttää.
On huomattava, että kuvion 2 juoksukaavio on aino-10 astaan ehdotettu ohjenuora. Tämän keksinnön molekyyliseu-lat ovat kaikki käyttökelpoisia joukolle erilaisia kaasun-erotuksia. Kuvion 2 tarkoitusperä on ainoastaan määrittää edullisia erotuskaavioita.
Vaikka hiili-molekyyliseuloja, joilla on laaja va-15 likoima kaasun diffuusiokykyjä, voidaan valmistaa tällä menetelmällä, on tällä menetelmällä valmistettu useita uusia seuloja, joilla on seuraavat kaasun diffuusiokyvyt ja selektiivisyyssuhteet: (a) (i) hapen diffuusiokyky pienempi tai yhtä suuri kuin 20 800 x 10'8, edullisesti 500 x 10'8 - 750 x 10'8 cm2/s ja (ii) hapen ja typen diffuusiokykyjen suhde 15-100, edullisesti 15-75; tai (b) (i) hapen diffuusiokyky pienempi tai yhtä suuri kuin 25 600 x 10'8, edullisesti 50 x 10'8 - 500 x 10'8 cm2/s ja (ii) hapen diffuusiokyvyn suhde typen diffuusiokykyyn suurempi kuin 100, edullisesti 100-4000, edullisimmin 175-1550; tai 30 (c) (i) hapen dif fuusiokyky suurempi kuin 800 x 10“8, edullisesti 800 x 10"8 - 3000 x 10'8, edullisimmin 900 x 10'8 - 2100 x 10'8 cm2/s ja (ii) hapen diffuusiokyvyn suhde typen di f fuusiokykyyn suurempi kuin 5, edullisesti 9-400, edullisimmin 35 9-25 ja 14 81 023 (iii) valinnaisesti hiilidioksidin diffuusiokyky suurempi kuin 200 x 10‘8, edullisesti suurempi kuin 400 x 10‘8, edullisimmin suurempi kuin 600 x 10‘8 cm2/s ja 5 (iv) valinnaisesti metaanin diffuusiokyky suurempi kuin 0,01 x 10*8, edullisesti suurempi kuin 0,1 x 10'8 cm2/s.
Vaikka selitys on kohdistunut pääasiallisesti kaasun erotuksiin, ovat molekyyliseulat yhtä tehokkaita nes-10 teiden erottamisessa.
Vertailua varten testattiin hiili-molekyyliseula, jota on kaupallisesti saatavissa firmasta Bergbau Forschung, Essen, Länsi-Saksa, ja joka on käyttökelpoinen typen erottamiseksi ilmasta, diffuusiokykynsä ja kapasi-15 teettinsa suhteen eri kaasuille. Tulokset olivat seuraa-vat:
Diffuusiokyky Kapasiteetti
Kaasu (cm2/s)_ (cm3/cm3) happi 670 x 10*8 3,50 20 hiilidioksidi 110 x 10‘8 19,6 metaani ei mitään ei mitään typpi 2,63 x 10"8 --- 25 Hiili-molekyyliseuloja on valmistettu agglomeroi- mattomista substraateista kuten kookospähkinän kuorihii-lestä, kuten ensimmäisessä esimerkissä on selostettu.
Esimerkki 1 (Vertailu)
Kookospähkinän kuorihiiltä (seulaluku 3x6 mesh n. 30 6,7x3,4mm), kuumennettiin jatkuvan kuljettimen tyyppi sessä uunissa hapen poissaollessa 843°C:ssa 10 minuuttia typpipuhalluksen yhdensuuntaisvirtauksella 5,8 jalkaa/min (1,768 m/min).
Jatkuvaa kuljetusuunia, jonka oli valmistanut Shir-35 co, Inc., käytettiin jokaisessa esimerkissä. Jäähdyttämisen jälkeen typpiatmosfäärissä hiili-molekyyliseulat ana-
II
is 81023 lysoitiin kaasun diffuusiokyvyn suhteen kuten seuraavassa selostetaan.
Testikaasun (esim. hapen, typen jne.) diffuusiokyvyn arvon laskemiseksi, näytekennon, joka sisälsi n. 10 g 5 molekyyliseulaa, kuollut tilavuus määritettiin heliumpai- sunnalla. Testikaasun annettiin paisua uudelleen tyhjennettyyn näytekennoon yhden litran vertailukennosta. Kun kuollut tilavuus tunnettiin, tarkkailtiin testikaasun adsorptiota (kuormitusta) muutoksella systeemin paineessa.
10 Nämä arvot yhdistettyinä tasapaino-kuormitusarvon kanssa, joka laskettiin seulanäytteelle yhden tunnin kuluttua huoneen lämpötilassa ja ilmakehän paineessa, tekivät mahdolliseksi suhteellisen kuormitusarvon (Lt/Le) määrittämisen. Lt oli seulanäytteen testikaasun kuormitusarvo annettuna 15 aikana, esimerkiksi 30 sekunnissa, ja Le oli seulanäytteen testikaasun kuormitusarvo tasapainossa. Kaasun diffuusio-kyvyn arvo (D) seulanäytteelle laskettiin sitten testikaa-sulle ratkaisemalla yksinkertaistettu yhtälö diffuusiolle palloon: 20
Lt/Le = 6 (Dt/n R^)1/2 - 3Dt/R£ jossa Lt = testikaasun kuormitus ajankohtana t, t = 30 sekuntia 25 Le = tasapainokuormitus (tavallisesti ajankohtana t = 1 tunti) D = diffuusiokyvyn arvo t =30 sekuntia
Ro = 0,05125 cm (vertailu-adsorbentin keskimääräinen 30 osassäde)
Ks. Dedrick, R.L. ja Beckmann, R.B., "Kinetics of Adsorbtion by Activated Carbon from Dilute Aqueous Solution", Physical Adsorption Processes and Principles, L.N. Canjar ja J.A. Kostecki, toim., Vol. 63, American Institu- 35 te of Chemical Engineers, New York (1967); Walker, P.L., Jr., Austin, L.G., Nandi, S.P., "Activated Diffusion of ie 81023
Gases in Molecular Sieve Materials", The Chemistry and Physics of Carbon, P.L. Walker, Jr., toim., Vol. 2. Marcel Dekker, Inc., New York (1966) ja Crank, J., "The Mathematics of Diffusion", 2. painos, Clarendon Press, Oxford 5 (1975).
Diffuusiokyvyn arvot tälle ja kaikille myöhemmille esimerkeille määritettiin käyttäen lähtökaasun painetta yksi ilmakehä ± 5 % 25°C ± 5°C:n lämpötilassa. Aika, t, jota käytettiin näissä määrityksissä, oli 30 sekuntia.
10 Testikaasun diffuusiokyvyn arvojen määrittäminen teki mah dolliseksi selektiivisyyssuhteen (esim. happi/typpi S = D02DN2) laskemisen. Seulan kapasiteetti määritettiin ilmaisemalla tasapainokuormitus, Le, kaasutilavuutena (NTP)/cm3 adsorbenttiä.
15 Valmistettiin hiili-seuloja, joiden hapen diffuusio kyvyn arvo oli 1930 x 10'8 cm2/s ja happi/typpi-selektiivi-syys 1,30. Näennäistiheys oli 0,505 g/cm3 ja happi-kapasi-teetti oli 3,55 cm3/cm3.
Esimerkit 2-10 kuvaavat hiili-molekyyliseulojen 20 valmistusta agglomeroiduista hiilipitoisista aineksista yhdensuuntaisvirtaus-kalsinoinnilla. Nämä esimerkit ovat pelkästään keksintöä valaisevia. Niitä ei tule tulkita millään tavalla keksinnön piiriä rajoittaviksi.
Esimerkki 2 25 80 paino-osaa jauhemaista seulaa esimerkistä 1, 20 paino-osaa jauhemaista hiilitervapikeä (rengas ja kuulasu-lamispiste = 105°C), 2 paino-osaa tärkkelystä ja 20 % vettä sekoitettiin nauhasekoittimessa tasaisen kosteaksi. Kosteasta seoksesta muodostettiin 1/8-tuuman pellettejä (n.
30 3,2 mm) käyttäen pelletoimiskonetta.
Kosteita pellettejä syötettiin uuniin määrässä 35 naulaa/h, (15,88 kg/h). Uunin lämpötila oli 800°C ja viipy-misaika kuumassa vyöhykkeessä oli 30 minuuttia. Typen puhallus tapahtui yhdensuuntaisesti suoraviivaisella nopeu- 35 della 3,5 jalkaa/min (1,067 m/min).
Il I? 81023
Eri kaasuille testattiin diffuusiokyky ja kapasiteetti tälle hiili-molekyyliseulalle ja ne olivat seuraa-vat:
Diffuusiokyky Kapasiteetti 5 Kaasu (cm2/s)_ (cm3/cm3) typpi 0,19 x 10‘8 happi 78 x 10*8 4,44 hiilidioksidi 55 x 10'8 15,9
Valmistetun hiili-molekyyliseulan tilavuuspaino oli 10 0,551 g/cm3. Seulan selektiivisyyden määritettiin happi/ typpi-kaasuseokselle olevan seuraava:
Seos
Komponentti A Komponentti B Selektilvisyys (Ρ,/Ρ„) happi typpi 411 15 happi hiilidioksidi 1,4
Esimerkki 3 76 osaa jauhemaista kookospähkinän kuorihiiltä, 22 osaa hiilitervapikeä (sulamispiste = 105°C), 2 osaa tärkkelystä ja 20 % lisävettä sekoitettiin kunnes seos oli 20 tasaisen kostea. Tästä seoksesta muodostettiin 1/8-tuuman läpimittaisia pellettejä käyttäen pelletoimiskonetta.
Pellettejä syötettiin uuniin määrässä 50 naulaa/h (22,68 kg/h). Uunin lämpötila vyöhykkeessä A oli 760°C. Uunin lämpötila vyöhykkeessä B oli 838°C. Kokonaisviipymis-25 aika kuumassa vyöhykkeessä oli 10 minuuttia typen yhden-suuntaisvirtauspuhalluksen alaisena nopeudella 1,2 jalkaa/ min (0,366 m/min).
Seulan diffuusiokyky ja kapasiteetti testattiin eri kaasuille. Tulokset olivat seuraavat: 30 Diffuusiokyky Kapasiteetti
Kaasu (cmz/s)_ (cm3/cm3) ammoniakki 355 x 10'8 31,3 argon 3,9 x 10"8 3,1 hiilidioksidi 266 x 10’8 21,2 35 metaani 1,8 x 10‘8 2,6 typpi 2,5 x 10'8 --- happi 500 x 10'8 3,24 18 81 023
Seulan selektiivisyyden eri kaasuseoksille määritettiin olevan seuraava:
Seos
Komponentti A Komponentti B Selektlivlsyys (P»/PB) 5 happi argon 128 hiilidioksidi metaani 148 ammoniakki typpi 142 ammoniakki metaani 197 happi typpi 200 10
Esimerkki 4
Pellettejä, jotka oli valmistettu kuten esimerkissä 3, syötettiin uuniin määrässä 50 naulaa/h (22,68 kg/h). Uunin lämpötila vyöhykkeessä A oli 600°C. Uunin lämpötila 15 vyöhykkeessä B oli 827°C. Kokonaisviipymisaika kuumassa vyöhykkeessä oli 10 minuuttia yhdensuuntaistyppipuhalluk-sen alaisena nopeudella 1,2 jalkaa/min (0,366 m/min).
Seulan diffuusiokyky ja kapasiteetti testattiin eri kaasuille. Tulokset olivat seuraavat: 20 Diffuusiokyky Kapasiteetti
Kaasu (cm2/s)_ (cm3/cm3) typpi 140 x 10'8 --- happi 1686 x 10'8 3,27 hiilidioksidi 610 x 10'8 19,3 25 etaani 0,13 x 10'8 4,4
Seulan selektiivisyyden happi/typpi-kaasuseokselle määritettiin olevan seuraava:
Seos 30 Komponentti A Komponentti B Selektiivisyys (D,/Da) happi typpi 12,0 hiilidioksidi etaani 4692
Esimerkki 5 35 Pellettejä, jotka oli valmistettu kuten esimerkissä 3, syötettiin uuniin määrässä 50 naulaa/h (22,68 kg/h).
Il 19 81 023
Uunin lämpötila vyöhykkeessä A oli 738°C. Uunin lämpötila vyöhykkeessä B oli 827°C. Kokona!sviipymisaika kuumassa vyöhykkeessä oli 10 minuuttia yhdensuuntaisvirtaustyppi-puhalluksen alaisena nopeudella 1,2 jalkaa/min (0,366 5 m/min).
Seulan diffuusiokyky ja kapasiteetti testattiin eri kaasuille. Tulokset olivat seuraavat:
Diffuusiokyky Kapasiteetti 10 Kaasu (cm2/s)_ (cm3/cm3) ammoniakki 333 x 10‘8 34,8 argon 18 x 10'8 2,33 hiilidioksidi 483 x 10'8 18,7 etyleeni 0,36 x 10'8 18,2 15 metaani 0,11 x 10‘8 5,76 typpi 52 x 10‘8 --- happi 1242 x 10‘8 3,36
Seulan tilavuuspaino oli 0,582. Seulan selektiivi-20 syyden määritettiin eri kaasuseoksille olevan seuraava:
Seos
Komponentti A Komponentti B Selektiivisyys (P,/PB) hiilidioksidi metaani 4390 ammoniakki argon 18,5 25 happi argon 64,9 typpi metaani 418,2 happi typpi 23,9
Esimerkki 6 30 Pellettejä, jotka oli valmistettu kuten esimerkissä 3, syötettiin uuniin määrässä 23,59 g/h. Uunin lämpötila oli 800°C ja viipymisaika kuumassa vyöhykkeessä oli 30 minuuttia. Typpeä virtasi yhdensuuntaisesti nopeudella 3,5 jalkaa/min (1,067 m/min).
35 Seulan diffuusiokyky ja kapasiteetti testattiin eri kaasuille. Tulokset olivat seuraavat: 20 81 023
Diffuusiokyky Kapasiteetti
Kaasu (cmVs)_ (cm3/cm3) typpi 31 x 10'8 --- happi 564 x 10'® 3,52 5
Seulan tilavuuspaino oli 0,579 g/cm3. Seulan selek-tiivisyyden määritettiin happi/typpi-kaasuseokselle olevan seuraava:
Seos 10 Komponentti A Komponentti B Selektiivisyys (Ρ,/Ρ,) happi typpi 18
Tilavuuspaino oli 0,579 g/cm3.
Esimerkki 7 15 80 paino-osaa jauhemaista kookospähkinän kuorihiil- tä, 10 paino-osaa jauhemaista hiilitervapikeä (rengas ja kuulasulamispiste = 105°C) ja 10 paino-osaa tärkkelystä sekoitettiin nauhasekoittimessa kunnes seos oli tasainen. Seoksesta muodostettiin sitten 1/8 tuuman (n. 3,2 mm) lä-20 pimittaisia pellettejä käyttäen pelletoimiskonetta.
Pellettejä syötettiin uuniin määrässä 90 naulaa/h (40,82 kg/h). Uunin lämpötila oli 838°C ja viipymisaika kuumassa vyöhykkeessä oli 15 mihuuttia. Typpeä virtasi yhdensuuntaisesti nopeudella 3,5 jalkaa/min (1,067 m/min). 25 Seulan diffuusiokyky ja kapasiteetti eri kaasuille testattiin. Tulokset olivat seuraavat:
Diffuusiokyky Kapasiteetti
Kaasu (cm2/s)__(cm3/cm3) 30 typpi 234 x 10*8 --- happi 850 x 10"8 3,75
Seulan tilavuuspaino oli 0,560 g/cm3. Seulan selek-tiivisyyden määritettiin happi/typpi-kaasuseokselle olevan 35 seuraava:
II
2i 81023
Seos
Komponentti A Komponentti B Selektiivisyys (P,/PB) happi typpi 3,63 5 Esimerkki 8
Kookospähkinä-pellettejä, jotka oli valmistettu kuten esimerkissä 7, syötettiin uuniin määrässä 51 nau-laa/h (23,13 kg/h). Uunin lämpötila oli 838°C ja viipymis-aika kuumassa vyöhykkeessä oli 30 minuuttia. Typpeä virta-10 si yhdensuuntaisesti nopeudella 3,5 jalkaa/min (1,067 m/min).
Seulan diffuusiokyky ja kapasiteetti testattiin eri kaasuille. Tulokset olivat seuraavat: 15 Diffuusiokyky Kapasiteetti
Kaasu (cm2/s)_ (cm3/cm3)_ typpi 89 x 10‘8 --- happi 463 x 10'8 3,93 20 Seulan tilavuuspaino oli 0,561 g/cm3. Seulan selek- tiivisyyden määritettiin happi/typpi-kaasuseokselle olevan seuraava:
Seos
Kom#ponentti A Komponentti B Selektiivisyys (P>/PR) 25 happi typpi 5,21
Esimerkki 9 66 paino-osaa jauhemaista kookospähkinän kuorihiil-tä, 22 paino-osaa jauhemaista hiilitervapikeä (rengas ja 30 kuula-sulamispiste = 105°C), 11 paino-osaa tärkkelystä ja 11 % vettä sekoitettiin nauhasekoittimessa kunnes seos oli tasaisen kostea. Kosteasta seoksesta muodostettiin sitten 1/8 tuuman (n. 3,2 mm) läpimittaisia pellettejä käyttäen pelletoimiskonetta.
35 Kosteita pellettejä syötettiin uuniin määrässä 50 naulaa/h (22,68 kg/h). Uunin lämpötila oli 800°C ja viipy- 22 81 023 misaika kuumassa vyöhykkeessä oli 10 minuuttia. Typpeä virtasi yhdensuuntaisesti nopeudella 3,2 jalkaa/min (0,975 m/min).
Seulan diffuusiokyky ja kapasiteetti testattiin eri 5 kaasuille. Tulokset olivat seuraavat:
Diffuusiokyky Kapasiteetti
Kaasu (cm2/s)_ (cm3/cm3) typpi 0,018 x 10*8 --- 10 happi 55,8 x 10‘8 2,60
Seulan tilavuuspaino oli 0,43 g/cm3. Seulan selek-tiivisyyden määritettiin olevan happi/typpi-kaasuseokselle seuraava: 15 Seos
Komponentti A Komponentti B Selektiivisyys (D»/DB) happi typpi 3100
Esimerkki 10 20 Pellettejä, jotka oli valmistettu kuten esimerkissä 3, syötettiin uuniin määrässä 50 naulaa/h (22,68 kg/h). Uunin lämpötila oli 820°C sekä kuumassa vyöhykkeessä A että B. Kokonaisviipymisaika kuumassa vyöhykkeessä oli 10 minuuttia typen yhdensuuntaisvirtauksen alaisena nopeudella 25 3,5 jalkaa/min (1,067 m/min).
Seulan diffuusiokyky ja kapasiteetti testattiin eri kaasuille. Tulokset olivat seuraavat:
Diffuusiokyky Kapasiteetti 30 Kaasu (cm2/s)_ (cm3/cm3) typpi 0,010 x 10‘8 --- happi 150 x 10-8 3,22
Seulan tilavuuspaino oli 0,578 g/cm3. Seulan selek-35 tiivisyyden määritettiin olevan happi/typpi-kaasuseokselle seuraava:
II
23 81 023
Seos
Komponentti A Komponentti B Selektiivisyys (D./D,,) happi typpi 1500
Esimerkki 11 5 Pellettejä, jotka oli valmistettu kuten esimerkissä 3, syötettiin uuniin määrässä 50 naulaa/h (22,68 kg/h). Uunin lämpötila kummassakin vyöhykkeessä A ja B oli 771°C. Kokonaisviipymisaika kuumassa vyöhykkeessä oli 10 minuuttia typen yhdensuuntaisvirtauksen alaisena nopeudella 1,2 10 jalkaa/min (0,366 m/min).
Seulan tilavuuspaino oli 0,566 g/cm3.
Seulan diffuusiokyky ja kapasiteetti testattiin eri kaasuille. Tulokset olivat seuraavat: 15 Diffuusiokyky Kapasiteetti
Kaasu (cm2/s)_ (cm3/cm3) ammoniakki 349 x 10'8 37,1 argon 108 x 10'8 2,89 hiilidioksidi 632 x 10'8 18,34 20 etaani ei mitään ei mitään etyleeni 1,7 x 10'8 15,90 rikkivety 4,4 x 10*8 --- metaani 0,77 x 10'8 6,34 typpi 105 x 10’8 25 happi 2078 x 10*8 propaani ei mitään ei mitään propyleeni 0,15 x 10'8 4,45
Seulan selektiivisyyden eri kaasuseoksille määritettiin olevan seuraava: 30 Seos
Komponentti A Komponentti B Selektiivisyys (D>/D«) hiilidioksidi metaani 821 hiilidioksidi argon 5,85 hiilidioksidi rikkivety 144 35 typpi metaani 135 happi argon 19,2 happi typpi 19,8 24 81023
Esimerkki 12
Pellettejä, jotka oli valmistettu kuten esimerkissä 3, syötettiin uuniin määrässä 50 naulaa/h (22,68 kg/h). Uunin lämpötila oli 749°C vyöhykkeessä A ja 838°C vyöhyk-5 keessä B. Kokonaisviipymisaika kuumassa vyöhykkeessä oli 10 minuuttia yhdensuuntaisvirtauksen alaisena nopeudella 1,2 jalkaa/min (0,366 m/min).
Seulan diffuusiokyky ja kapasiteetti eri kaasuille testattiin. Tulokset olivat seuraavat: 10
Diffuusiokyky Kapasiteetti
Kaasu (cm2/s)_ (cm3/cm3)_ ammoniakki 295 x 10'8 36,2 argon 8,6 x 10‘8 3,3 15 hiilidioksi 327 x 10'8 19,7 etaani ei mitään ei mitään etyleeni 0,4 x 10'8 16,8 metaani ei mitään ei mitään typpi 9,8 x 10'8 3,62 20 happi 736 x 10'® 3,62
Valmistetun hiili-seulan tilavuuspaino oli 0,595 g/cm3. Seulan selektiivisyyden määritettiin eri kaasuseok-sille olevan seuraava: ^ Seos
Komponentti A Komponentti B Selektiivisyys (D,/D«) happi argon 86 happi typpi 75 ammoniakki typpi 30 etyleeni etaani >40 hiilidioksidi metaani >3270 hiilidioksidi argon 38
Esimerkki 13
3 S
Pellettejä, jotka oli valmistettu kuten esimerkissä 3, kuivattiin yli yön n. 10 paino-%:n kosteuspitoisuuteen.
Il 25 81 023
Pellettejä syötettiin sitten uuniin määrässä 50 naulaa/h (22,68 kg/h). Uunin lämpötila oli 749°C vyöhykkeessä A ja 832°C vyöhykkeessä B. Kokonaisviipymisaika kuumassa vyöhykkeessä oli 10 minuuttia yhdensuuntaisvirtauksen alaisena 5 nopeudella 1,2 jalkaa/min (0,366 m/min).
Seulan diffuusiokyky ja kapasiteetti testattiin eri kaasuille. Tulokset olivat seuraavat:
Diffuusiokyky Kapasiteetti 10 Kaasu (cm2/s)_ (cm3/cm3) happi 1782 x 10*8 --- typpi 84 x 10'8 3,2 argon 50 x 10'8 3,33 hiilidioksidi 512 x 10'8 19,04 15 metaani 0,05 x 10‘8 5,55 etyleen 0,83 x 10"8 16,64 etaani <0,1 x 10-8 2,04 propyleeni 0,24 x 10*8 7,77 propaani 0,04 x 10'8 0,19 20 n-butaani <0,1 x 10'8 <0,1 rikkivety 1,8 x 10'8 26,87
Seulan tilavuuspaino oli 0,584 g/cm3. Seulan selek-tiivisyyden määritettiin eri kaasuseoksille olevan seuraa-25 va:
Seos
Komponentti A Komponentti B Selektiivisyys (D>/DP) happi typpi 21,2 happi argon 35,6 30 hiilidioksidi metaani 10,240 propyleeni propaan 6,0 hiilidioksidi rikkivety 284
Esimerkki 14 35 Kuusi osaa dekoksattua bitumihiili-agglomeraattia (jauhennettu 70 %:iin - seulaluku 325 mesh (U.S.S.) 26 81 023 (0,044 nun)) sekoitettiin 2 osan kanssa hiilitervapikeä (sulamispiste 105°C) ja 1 osan kanssa vehnäjauhoa ja n. 2 osan kanssa vettä. Tätä seosta sekoitettiin kunnes se oli tasaisesti kostea. Tästä seoksesta muodostettiin 3/16 tuu-5 man läpimittaisia pellettejä käyttäen pelletoimiskonetta.
Pellettejä syötettiin uuniin määrässä 30 naulaa/h (13,61 kg/h). Uuni säädettiin 743°C:seen. Kokonaisviipymis-aika 743°C:ssa oli 15 minuuttia yhdensuuntaisen typpivirtauksen alaisena nopeudella 3,7 jalkaa/min (1,128 m/min). 10 Seulan diffuusiokyky ja kapasiteetti testattiin eri kaasuille. Tulokset olivat seuraavat:
Diffuusiokyky Kapasiteetti
Kaasu (cm2/s)_ (cm3/cm3) 15 hiilidioksidi 545 x 10'8 13,3 typpi 100 x 10'8 --- happi 907 x 10-8 2,25 metaani 0,07 x 10'8 3,3 20 Valmistetun seulan tilavuuspaino oli 0,52 g/cm3.
Seulan selektiivisyyden eri kaasuseoksille määritettiin olevan seuraava:
Seos
Komponentti A Komponentti B Selektiivisyys (D,/D,) 25 hiilidioksidi metaani 7785 happi typpi 9,07
Esimerkki 15
Pellettejä, jotka oli valmistettu esimerkin 14 30 mukaisesti, syötettiin uuniin määrässä 30 naulaa/h (13,61 kg/h). Uuni säädettiin 800°C:seen. Kokonaisviipymisaika 800°C:ssa oli 15 minuuttia yhdensuuntaisen typpivirtauksen alaisena nopeudella 3,7 jalkaa/min (1,128 m/min).
Seulan diffuusiokyky ja kapasiteetti testattiin eri 35 kaasuille. Tulokset olivat seuraavat:
II
27 81 023
Diffuusiokyky Kapasiteetti
Kaasu (cm2/s)_ (cm3/cm3) typpi 1,4 x 10'8 --- happi 265 x 10‘8 2,36 5
Valmistetun hiili-seulan tilavuuspaino oli 0,53 g/cm3. Seulan selektiivisyyden happi/typpi-kaasuseokselle määritettiin olevan seuraava: 10 Seos
Komponentti A Komponentti B Selektiivisyys (P,/PB) happi typpi 189
Claims (9)
1. Hiili-molekyyliseula, tunnettu siitä, että se pystyy erottamaan kaasu- tai nesteseoksia, jotka 5 sisältävät molekyyliläpimitoiltaan, molekyylipainoiltaan tai molekyylimuodoiltaan vähintään kahta erilaista komponenttia, jolloin molekyyliseula valitaan ryhmästä, joka käsittää molekyyliseuloja, joiden keskimääräinen tehokas huokosläpimitta on n. 0,3 - 2 nm Ja joilla: 10 (a) (i) hapen diffuusiokyky on 800 x 10'8 cm2/s tai pienempi ja (ii) hapen diffuusiokyvyn suhde typen diffuusioky kyyn on 15-100; (b) (i) hapen dif fuusiokyky on 600 x 10'8 cm2/s tai pie 15 nempi ja (ii) hapen diffuusiokyvyn suhde typen diffuusioky- kyyn on suurempi kuin 100; ja (c) (i) hapen diffuusiokyky on suurempi kuin 800 x 10'8 cm2/s ja 20 (ii) hapen diffuusiokyvyn suhde typen diffuusioky- kyyn on suurempi kuin 5.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hiili-molekyy liseula, tunnettu siitä, että sen hapen diffuusio-kyky on 500 x 10‘8 - 750 x 10"8 cm2/s ja hapen diffuusioky- 25 vyn suhde typen diffuusiokykyyn 15-75.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hiili-molekyy liseula, tunnettu siitä, että sen hapen diffuusio-kyky on 50 x 10'8 - 500 χ 10*8 cm2/s ja hapen diffuusiokyvyn suhde typen diffuusiokykyyn 100 - 4000.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hiili-molekyy liseula, tunnettu siitä, että sen hapen diffuusio-kyky on 800 χ 10'8 - 3000 χ 10'8 cm2/s ja hapen diffuusiokyvyn suhde typen diffuusiokykyyn 9 - 4000.
5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hiili-molekyy-35 liseula, tunnettu siitä, että sen hapen diffuusio- II 29 81 023 kyky on suurempi kuin 800 x 10'8 cm2/s, hapen di f fuusiokyvyn suhde typen diffuusiokykyyn on suurempi kuin 5 ja hiilidioksidin diffuusiokyky suurempi kuin 200 x 10'8 cm2/s.
6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hiili-molekyy-5 liseula, tunnettu siitä, että sen hapen diffuusio- kyky on suurempi kuin 800 x 10_e cm2/s, hapen dif fuusiokyvyn suhde typen diffuusiokykyyn on suurempi kuin 5 ja metaanin dif fuusiokyky on suurempi kuin 0,01 x 10‘8 cm2/s.
7. Menetelmä hiili-molekyyliseulojen valmistamisek-10 si, joiden keskimääräiset tehokkaat huokoslämpimitat ovat n. 0,3 - 2 nm, tunnettu siitä, että agglomeroitua luonnossa esiintyvää alustaa syötetään jatkuvasti jatkuvan kuljettimen tyyppiseen kuumennuslaitteeseen ja agglomeroitua alustaa kalsinoidaan ei-aktivoivissa olosuhteissa ja 15 inerttikaasun puhalluksen alaisena lämpötila-alueella n. 250 - 1100 °C ainakin 1 minuutin ajan.
8. Menetelmä kaasu- tai nesteseosten erottamiseksi, jotka sisältävät molekyyliläpimitöiltään, molekyylipainoiltaan tai molekyylimuodoiltaan vähintään kahta erilais- 20 ta komponenttia, tunnettu siitä, että neste tai kaasu viedään molekyyliseulan läpi, joka on valittu ryhmästä, joka käsittää molekyyliseuloja, joilla: (a) (i) hapen dif fuusiokyky on 800 x 10"8 cm2/s tai pie nempi j a 25 (ii) hapen diffuusiokyvyn suhde typen diffuusioky kyyn on 15-100; (b) (i) hapen dif fuusiokyky on 600 x 10‘8 cm2/s tai pie nempi ja (ii) hapen diffuusiokyvyn suhde typen diffuusioky 30 kyyn on suurempi kuin 100; ja (c) (i) hapen dif fuusiokyky on suurempi kuin 800 x 10*8 cm2/s ja (ii) hapen diffuusiokyvyn suhde typen diffuusiokykyyn on suurempi kuin 5.
9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, t u n- 30 81 023 n e t t u siitä, että kaasu- tai nesteseokset valitaan ryhmästä, joka käsittää hapen tai typen, hapen ja hiilidioksidin, hiilidioksidin ja metaanin, hapen ja argonin, ammoniakin ja typen, ammoniakin ja metaanin, hiilidioksi-5 din ja etaanin, ammoniakin ja argonin, typen ja metaanin, hiilidioksidin ja argonin, hiilidioksidin ja rikkivedyn, etyleenin ja etaanin sekä propyleenin ja propaanin. Il si 81023
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US47579783A | 1983-03-16 | 1983-03-16 | |
US47579783 | 1983-03-16 | ||
US56100583 | 1983-12-13 | ||
US06/561,005 US4526887A (en) | 1983-03-16 | 1983-12-13 | Carbon molecular sieves and a process for their preparation and use |
Publications (4)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI841055A0 FI841055A0 (fi) | 1984-03-15 |
FI841055A FI841055A (fi) | 1984-09-17 |
FI81023B FI81023B (fi) | 1990-05-31 |
FI81023C true FI81023C (fi) | 1990-09-10 |
Family
ID=27044945
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI841055A FI81023C (fi) | 1983-03-16 | 1984-03-15 | Kol-molekylsiktar och foerfarande foer deras framstaellning och anvaendning. |
Country Status (16)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4526887A (fi) |
EP (1) | EP0119924B1 (fi) |
JP (1) | JPH0716601B2 (fi) |
KR (1) | KR910001897B1 (fi) |
AU (3) | AU579093B2 (fi) |
CA (1) | CA1215350A (fi) |
DE (1) | DE3473415D1 (fi) |
DK (1) | DK164393C (fi) |
FI (1) | FI81023C (fi) |
GR (1) | GR81842B (fi) |
IE (1) | IE55825B1 (fi) |
IL (1) | IL71227A (fi) |
NO (1) | NO163266C (fi) |
NZ (1) | NZ207476A (fi) |
PH (1) | PH19365A (fi) |
PT (1) | PT78249B (fi) |
Families Citing this family (34)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4627857A (en) * | 1983-12-13 | 1986-12-09 | Calgon Carbon Corporation | Carbon molecular sieves and a process for their preparation and use |
DE3519404A1 (de) * | 1984-06-07 | 1985-12-12 | Marginvest S.A. Holding, Luxemburg/Luxembourg | Verfahren zur herstellung eines absorptions- und adsorptionsmittels, sowie nach diesem verfahren hergestelltes absorptions- und adsorptionsmittel |
US4933314A (en) * | 1987-03-10 | 1990-06-12 | Kanebo Ltd. | Molecular sieving carbon |
US4849112A (en) * | 1987-12-11 | 1989-07-18 | Uop | Adsorption separation of sterols from tall oil pitch with carbon adsorbent |
US4786294A (en) * | 1987-12-21 | 1988-11-22 | Allied-Signal Inc. | Integrated gas purification and thermal conditioning system utilizing molecular sieve adsorption |
US4820318A (en) * | 1987-12-24 | 1989-04-11 | Allied-Signal Inc. | Removal of organic compounds from gas streams using carbon molecular sieves |
US4810266A (en) * | 1988-02-25 | 1989-03-07 | Allied-Signal Inc. | Carbon dioxide removal using aminated carbon molecular sieves |
US5071820A (en) * | 1990-05-25 | 1991-12-10 | Atlanta Gas Light Company | Carbonaceous material with high micropore and low macropore volume and process for producing same |
FR2664829B1 (fr) * | 1990-07-17 | 1994-06-17 | Air Liquide | Materiau composite particulaire a matrice carbonee, procede de preparation et application. |
US5071450A (en) * | 1990-09-14 | 1991-12-10 | Air Products And Chemicals, Inc. | Modified carbon molecular sieve adsorbents |
DE4031580A1 (de) * | 1990-10-05 | 1992-04-09 | Bergwerksverband Gmbh | Verfahren zur herstellung von kohlenstoffmolekularsieben |
US5240474A (en) * | 1991-01-23 | 1993-08-31 | Air Products And Chemicals, Inc. | Air separation by pressure swing adsorption with a high capacity carbon molecular sieve |
US5135548A (en) * | 1991-05-08 | 1992-08-04 | Air Products And Chemicals, Inc. | Oxygen selective desiccants |
US5212144A (en) * | 1992-06-01 | 1993-05-18 | Westvaco Corporation | Process for making chemically activated carbon |
US5294410A (en) * | 1992-06-01 | 1994-03-15 | Solar Turbine Incorporated | Gas purification and conditioning system |
US5269834A (en) * | 1992-10-13 | 1993-12-14 | Olin Corporation | Process for removal of inert gases from liquid chlorine and system therefor |
US5972834A (en) * | 1995-04-27 | 1999-10-26 | Nippon Sanso Corporation | Carbon adsorbent, manufacturing method therefor, gas separation method and device therefor |
US5726118A (en) * | 1995-08-08 | 1998-03-10 | Norit Americas, Inc. | Activated carbon for separation of fluids by adsorption and method for its preparation |
US5614460A (en) * | 1995-08-23 | 1997-03-25 | Syracuse University | Microporous carbons for fuel gas storage |
US5837741A (en) * | 1995-08-23 | 1998-11-17 | Syracuse University | Composite microporous carbons for fuel gas storage |
JPH11139805A (ja) * | 1997-07-29 | 1999-05-25 | Millipore Corp | ハロゲン化水素から水分を除去するための組成物とその方法 |
US6843071B1 (en) | 1999-02-26 | 2005-01-18 | Tempra Technology Inc. | Preparation of refrigerant materials |
US6626981B2 (en) * | 2000-07-07 | 2003-09-30 | Advanced Fuel Research, Inc. | Microporous carbons for gas storage |
CN1239253C (zh) * | 2001-08-29 | 2006-02-01 | 日本酸素株式会社 | 用于从氧气·氮气混合气体中分离氮气的吸附剂以及使用它的氮气制造方法 |
US6991671B2 (en) | 2002-12-09 | 2006-01-31 | Advanced Technology Materials, Inc. | Rectangular parallelepiped fluid storage and dispensing vessel |
US7494530B2 (en) * | 2002-12-10 | 2009-02-24 | Advanced Technology Materials, Inc. | Gas storage and dispensing system with monolithic carbon adsorbent |
US8002880B2 (en) | 2002-12-10 | 2011-08-23 | Advanced Technology Materials, Inc. | Gas storage and dispensing system with monolithic carbon adsorbent |
US6743278B1 (en) * | 2002-12-10 | 2004-06-01 | Advanced Technology Materials, Inc. | Gas storage and dispensing system with monolithic carbon adsorbent |
US8647417B2 (en) | 2009-01-14 | 2014-02-11 | Basf Se | Vacuum insulation units comprising getter materials |
US8679231B2 (en) | 2011-01-19 | 2014-03-25 | Advanced Technology Materials, Inc. | PVDF pyrolyzate adsorbent and gas storage and dispensing system utilizing same |
EP2855009A4 (en) | 2012-05-29 | 2016-04-13 | Entegris Inc | CARBON ADSORBENT FOR THE REMOVAL OF HYDROGEN SULFIDE FROM GAS, AND REGENERATION OF ADSORBENT |
CN105283245B (zh) * | 2013-03-27 | 2019-04-19 | 陶氏环球技术有限责任公司 | 适用于c2-c3烷烃/烯烃分离的新颖碳分子筛和丸粒组合物 |
ES2882273T3 (es) * | 2015-09-30 | 2021-12-01 | Dow Global Technologies Llc | Método de preparación de adsorbentes a base de tamices moleculares de carbono a partir de carbón activado y un polímero |
TWI843179B (zh) * | 2022-08-12 | 2024-05-21 | 細胞製氣科技股份有限公司 | 二氧化碳純化系統 |
Family Cites Families (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA608038A (en) * | 1960-11-01 | The General Electric Company Limited | Processes for production of low permeability carbon | |
US1497544A (en) * | 1919-06-30 | 1924-06-10 | Newcomb K Chaney | Adsorbent charcoal and process for making the same |
US2448337A (en) * | 1944-12-02 | 1948-08-31 | Wickenden Leonard | Activated carbon products |
US2556859A (en) * | 1949-06-23 | 1951-06-12 | Standard Oil Dev Co | Process of further activating activated carbon |
US2761822A (en) * | 1952-05-13 | 1956-09-04 | Exxon Research Engineering Co | Finishing treatment for activated carbon |
US3222412A (en) * | 1960-06-27 | 1965-12-07 | Exxon Research Engineering Co | Carbonaceous adsorbents |
US3252919A (en) * | 1963-03-25 | 1966-05-24 | Selas Corp Of America | Active carbon |
DE1254520B (de) * | 1964-12-23 | 1967-11-16 | Sigri Elektrographit Gmbh | Verfahren zur Herstellung homoeoporoeser Kohlenstoffkoerper |
GB1138307A (en) * | 1966-05-09 | 1969-01-01 | Union Carbide Corp | Improved coking impregnant for carbon |
US3639266A (en) * | 1968-04-08 | 1972-02-01 | Fmc Corp | Carbonization of compressed cellulose crystallite aggregates |
GB1181209A (en) * | 1968-06-12 | 1970-02-11 | Bergwerksverband Gmbh | Improvements in or relating to the Separation of Gas Mixtures |
GB1339890A (en) * | 1969-12-12 | 1973-12-05 | Johnson Matthey Co Ltd | Catalysts |
US3884830A (en) * | 1971-04-07 | 1975-05-20 | Calgon Corp | Controlled selectivity activated carbon |
US3960522A (en) * | 1971-04-23 | 1976-06-01 | Bergwerksverband Gmbh | Carbon-containing molecular sieves |
US3960769A (en) * | 1971-04-23 | 1976-06-01 | Bergwerksverband Gmbh | Carbon-containing molecular sieves |
GB1364674A (en) * | 1971-04-23 | 1974-08-29 | Bergwerksverband Gmbh | Carbon-containing molecular sieves |
US3979330A (en) * | 1971-04-23 | 1976-09-07 | Bergwerksverband Gmbh | Carbon containing molecular sieves |
DE2305435C3 (de) * | 1973-02-03 | 1979-08-09 | Bergwerksverband Gmbh, 4300 Essen | Kohlenstoffhaltige Molekularsiebe |
US4050900A (en) * | 1973-12-10 | 1977-09-27 | Shirco, Ltd. | Incineration apparatus |
US4011065A (en) * | 1974-01-09 | 1977-03-08 | Bergwerksverband Gmbh | Process for the enrichment of gases |
JPS5247758B2 (fi) * | 1974-06-20 | 1977-12-05 | ||
US4055628A (en) * | 1974-09-02 | 1977-10-25 | The British Petroleum Company Limited | Method for preparing graphite containing carbon |
JPS5218675A (en) * | 1975-08-04 | 1977-02-12 | Bando Chem Ind Ltd | Conveyer belt device |
SU546563A1 (ru) * | 1975-01-03 | 1977-02-15 | Завод Химического Оборудования "Заря" | Способ получени активированных углей |
US4139416A (en) * | 1975-01-21 | 1979-02-13 | Centro Sperimentale Metallurgico S.P.A. | Carbonaceous material with high characteristics of surface area and activity and process for producing the same |
DE2624663C3 (de) * | 1976-06-02 | 1980-05-22 | Bergwerksverband Gmbh, 4300 Essen | Verfahren zum Herstellen von kohlenstoffhaltigen Adsorptionsmitteln |
JPS53131989A (en) * | 1977-04-22 | 1978-11-17 | Takeda Chem Ind Ltd | Molecular sieving organic gas removing agent |
US4123332A (en) * | 1977-09-06 | 1978-10-31 | Energy Recovery Research Group, Inc. | Process and apparatus for carbonizing a comminuted solid carbonizable material |
ES8606827A1 (es) * | 1982-09-07 | 1985-10-01 | Calgon Carbon Corp | Un procedimiento para la manufactura continua de tamices moleculares de carbono |
US4528281A (en) * | 1983-03-16 | 1985-07-09 | Calgon Carbon Corporation | Carbon molecular sieves and a process for their preparation and use |
-
1983
- 1983-12-13 US US06/561,005 patent/US4526887A/en not_active Expired - Lifetime
-
1984
- 1984-02-29 DK DK135284A patent/DK164393C/da not_active IP Right Cessation
- 1984-03-12 NZ NZ207476A patent/NZ207476A/en unknown
- 1984-03-13 IL IL71227A patent/IL71227A/xx unknown
- 1984-03-13 GR GR74094A patent/GR81842B/el unknown
- 1984-03-14 DE DE8484400525T patent/DE3473415D1/de not_active Expired
- 1984-03-14 EP EP84400525A patent/EP0119924B1/en not_active Expired
- 1984-03-14 PT PT78249A patent/PT78249B/pt unknown
- 1984-03-14 CA CA000449544A patent/CA1215350A/en not_active Expired
- 1984-03-14 PH PH30397A patent/PH19365A/en unknown
- 1984-03-15 FI FI841055A patent/FI81023C/fi not_active IP Right Cessation
- 1984-03-15 AU AU25663/84A patent/AU579093B2/en not_active Ceased
- 1984-03-15 KR KR1019840001311A patent/KR910001897B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1984-03-15 IE IE650/84A patent/IE55825B1/en not_active IP Right Cessation
- 1984-03-15 NO NO841004A patent/NO163266C/no unknown
- 1984-03-16 JP JP59049391A patent/JPH0716601B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-09-22 AU AU22704/88A patent/AU619208B2/en not_active Ceased
- 1988-09-22 AU AU22705/88A patent/AU619209B2/en not_active Ceased
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
IL71227A0 (en) | 1984-06-29 |
IE55825B1 (en) | 1991-01-30 |
EP0119924A2 (en) | 1984-09-26 |
FI81023B (fi) | 1990-05-31 |
CA1215350A (en) | 1986-12-16 |
NO841004L (no) | 1984-09-17 |
KR910001897B1 (ko) | 1991-03-30 |
US4526887A (en) | 1985-07-02 |
AU619209B2 (en) | 1992-01-23 |
DK164393B (da) | 1992-06-22 |
AU579093B2 (en) | 1988-11-17 |
DK135284A (da) | 1984-09-17 |
NZ207476A (en) | 1988-01-08 |
AU2270488A (en) | 1989-01-05 |
NO163266B (no) | 1990-01-22 |
EP0119924A3 (en) | 1985-07-31 |
NO163266C (no) | 1990-05-02 |
IL71227A (en) | 1987-03-31 |
PT78249B (en) | 1986-08-08 |
AU2566384A (en) | 1984-09-20 |
DK135284D0 (da) | 1984-02-29 |
GR81842B (fi) | 1984-12-12 |
PH19365A (en) | 1986-04-02 |
DK164393C (da) | 1992-11-09 |
DE3473415D1 (en) | 1988-09-22 |
AU619208B2 (en) | 1992-01-23 |
FI841055A0 (fi) | 1984-03-15 |
KR840007821A (ko) | 1984-12-11 |
JPH0716601B2 (ja) | 1995-03-01 |
AU2270588A (en) | 1989-01-05 |
PT78249A (en) | 1984-04-01 |
IE840650L (en) | 1984-09-16 |
FI841055A (fi) | 1984-09-17 |
EP0119924B1 (en) | 1988-08-17 |
JPS59182215A (ja) | 1984-10-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FI81023C (fi) | Kol-molekylsiktar och foerfarande foer deras framstaellning och anvaendning. | |
US4540678A (en) | Carbon molecular sieves and a process for their preparation and use | |
US4627857A (en) | Carbon molecular sieves and a process for their preparation and use | |
Mariwala et al. | Evolution of ultramicroporous adsorptive structure in poly (furfuryl alcohol)-derived carbogenic molecular sieves | |
US4528281A (en) | Carbon molecular sieves and a process for their preparation and use | |
US4629476A (en) | Carbon molecular sieves and a process for their preparation and use | |
KR100236785B1 (ko) | 탄소흡착제 및 그 제조방법과 가스분리법 및 그 장치 | |
Hu et al. | Synthesis and characterization of a controlled-micropore-size carbonaceous adsorbent produced from walnut shell | |
US4820318A (en) | Removal of organic compounds from gas streams using carbon molecular sieves | |
US4594163A (en) | Use of carbon molecular sieves for separating gas or liquid mixtures | |
US3960522A (en) | Carbon-containing molecular sieves | |
Arriagada et al. | Carbon molecular sieves from hardwood carbon pellets. The influence of carbonization temperature in gas separation properties | |
EP0145539B1 (en) | Mercury adsorbent carbons and carbon molecular sieves | |
EP0102902B2 (en) | Carbon molecular sieves and a process for their preparation | |
US3960769A (en) | Carbon-containing molecular sieves | |
US5248651A (en) | Process for the production of carbon molecular sieves | |
JPH06154595A (ja) | 圧力スイング吸着装置用分子ふるい炭素 | |
EP0394350B1 (en) | Hydrophobic carbon molecular sieves | |
Andrews | Separation of CO2 from flue gases by carbon-multiwall carbon nanotube membranes | |
Ravindra | MATERIALS AND INTERFACES | |
Mieville et al. | Carbon molecular sieves and other porous carbons | |
Zhang et al. | Modification of pore size in activated carbon by benzene deposition and its effects on CH 4/N 2 separation | |
Youssef et al. | Surface properties of carbons obtained from polyvinyl chloride | |
CS224299B1 (cs) | Způsob výroby molekulových sít |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM | Patent lapsed | ||
MM | Patent lapsed |
Owner name: CALGON CARBON CORPORATION |