JP2015514005A - 多成分溶液からプロセスガスを送達する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Ptot=Paxa+Pbxb
上記式中、Ptotは、二成分溶液の全蒸気圧であり、Paは、成分Aの純溶液の蒸気圧であり、xaは、二成分溶液中の成分Aのモル分率であり、Pbは、成分Bの純溶液の蒸気圧であり、かつxbは、二成分溶液中の成分Bのモル分率である。したがって、各成分の相対モル分率は、液相中と液体の上の蒸気相中とでは異なる。特定的には、より揮発性の高い成分(すなわち、より高い蒸気圧を有する成分)は、気相中では液相中よりも高い相対モル分率を有する。それに加えて、バブラーなどの典型的なガス送達デバイスの気相は、キャリヤーガスにより連続的に運び去られるので、二成分液体溶液の組成、ひいては液体の上のガスヘッドスペースの組成は、動的である。より揮発性の高い成分を連続的に補充しなければ、より揮発性の低い成分のモル分率は、液体中では経時的に増加するであろう。
P(preloada)=P’a−(xa/xb)P’b
P(preloada)=Paxa−xaPb
P(preloada)=xa(Pa−Pb)
式中、P(preloada)は、あらかじめ充填されたキャリヤー中のあらかじめ充填された成分(A)の分圧であり、P’aは、蒸気相中の高揮発性成分Aの分圧であり、P’bは、蒸気相中のより揮発性の低い成分Bの分圧であり、Paは、成分Aの純溶液の蒸気圧であり、Pbは、成分Bの純溶液の蒸気圧であり、かつxaおよびxbは、液体源中の成分AおよびBの相対モル分率である。典型的には、ラウールの法則は理想化近似であり、かつほとんどの溶液は非理想状態であるので、あらかじめ充填された成分の量は、実験的に決定する必要があろう。しかしながら、この式で提供された近似は、典型的には、有用な出発点を提供する。
Claims (33)
- (a)多成分液体源の蒸気相を提供するステップと、
(b)あらかじめ充填されたキャリヤーガスと前記蒸気相とを接触させるステップであって、前記あらかじめ充填されたキャリヤーガスは、キャリヤーガスと前記多成分液体源の少なくとも1つの成分とを含むステップと、
(c)前記液体源の少なくとも1つの成分を含むガスストリームをクリティカルなプロセスまたはアプリケーションに送達するステップであって、前記キャリヤーガス中の前記成分の量は、前記多成分液体源の成分比を比較的一定に維持するのに十分なものであるステップ、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法において、前記あらかじめ充填されたキャリヤーガスが、水蒸気を含む不活性ガスであり、かつ前記多成分液体源が水を含むことを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記多成分液体源が、水と、無機酸、有機酸、無機塩基、有機塩基、有機アミン、酸化剤、還元剤、過酸化水素、ヒドラジン、およびイソプロパノールからなる群から選択される他の成分と、を含むことを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記あらかじめ充填されたキャリヤーガスが、キャリヤーガスと、水、アルコール、ケトン、エーテル、有機酸、無機酸、有機溶媒、および無機溶媒からなる群から選択される成分と、を含むことを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、ガスストリームから液体源の少なくとも1つの成分を除去するための方法をさらに含み、前記方法が前記蒸気相の下流に位置することを特徴とする方法。
- 請求項5に記載の方法において、前記ガスストリームから除去される前記成分が水であり、かつ前記成分を除去する方法が膜コンタクター乾燥器を使用することを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記多成分液体源が二成分混合物であることを特徴とする方法。
- 請求項7に記載の方法において、前記二成分が水および過酸化水素であることを特徴とする方法。
- 請求項7に記載の方法において、前記二成分が水およびヒドラジンであることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記液体源の成分の少なくとも1つが反応性プロセスガスであることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記キャリヤーガスが、窒素、アルゴン、水素、酸素、CO2、清浄乾燥空気、ヘリウム、または室温および大気圧で安定な他のガスを含むことを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記蒸気相および前記液体源が実質的にガス不透過性の膜により分離されることを特徴とする方法。
- 請求項12に記載の方法において、前記実質的にガス不透過性の膜がフッ素化イオン交換膜を含むことを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、次のパラメーター、すなわち、(a)前記液体源の温度、(b)前記液体源の圧力、(c)前記液体源の濃度、(d)前記キャリヤーガスの温度、(e)前記キャリヤーガスの圧力または真空、(f)前記膜の表面積、および(g)前記キャリヤーガスの流量の少なくとも1つを変化させることにより、前記蒸気相の少なくとも1つの成分の濃度を変化させるステップをさらに含むことを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記液体源の濃度が、前記あらかじめ充填されたキャリヤーガスの濃度に基づいて調整されることを特徴とする方法。
- 請求項15に記載の方法において、前記調整が、(a)前記液体源中への前記あらかじめ充填されたキャリヤーガスの成分の正味の吸収または(b)前記あらかじめ充填されたキャリヤーガス中への前記液体源の成分の正味の除去のいずれかを含むことを特徴とする方法。
- (a)蒸気相を有する多成分液体源と、
(b)前記蒸気相と流体接触状態にあるあらかじめ充填されたキャリヤーガス源であって、キャリヤーガスと前記液体源の少なくとも1つの成分とを含むあらかじめ充填されたキャリヤーガス源と、
(c)前記液体源の少なくとも1つの成分を含むガスストリームを送達するための装置であって、前記あらかじめ充填されたキャリヤーガス中の前記成分の量は、前記多成分液体源の成分比を比較的一定に維持するのに十分なものである装置、
を含むことを特徴とする化学送達システム。 - 請求項17に記載の化学送達システムにおいて、前記液体源から前記蒸気相を分離する実質的にガス不透過性の膜をさらに含むことを特徴とする化学送達システム。
- 請求項18に記載の化学送達システムにおいて、前記実質的にガス不透過性の膜がフッ素化イオン交換膜を含むことを特徴とする化学送達システム。
- 請求項16に記載の化学送達システムにおいて、前記あらかじめ充填されたキャリヤーガス源が、前記液体源の少なくとも1つの成分をキャリヤーガスに導入するデバイスであることを特徴とする化学送達システム。
- 請求項20に記載の化学送達システムにおいて、前記あらかじめ充填されたキャリヤーガスが水を含み、かつ前記水を前記キャリヤーガスに導入する前記デバイスが膜コンタクター加湿器であることを特徴とする化学送達システム。
- 請求項17に記載の化学送達システムにおいて、前記あらかじめ充填されたキャリヤーガスが、キャリヤーガスと、水、アルコール、ケトン、エーテル、有機酸、無機酸、有機溶媒、および無機溶媒からなる群から選択される少なくとも1つの成分と、を含むことを特徴とする化学送達システム。
- 請求項17に記載の化学送達システムにおいて、ガスストリームから液体源の少なくとも1つ成分を除去するためのデバイスをさらに含み、前記デバイスが前記蒸気相の下流に位置することを特徴とする化学送達システム。
- 請求項23に記載の化学送達システムにおいて、前記ガスストリームから除去される前記成分が水であり、かつ前記成分を除去する前記デバイスが膜コンタクター乾燥器であることを特徴とする化学送達システム。
- 請求項17に記載の化学送達システムにおいて、前記あらかじめ充填されたキャリヤーガスが、水蒸気を含む不活性ガスであり、かつ前記多成分液体溶液が水を含むことを特徴とする化学送達システム。
- 請求項17に記載の化学送達システムにおいて、前記多成分液体溶液が、水と、有機酸、有機塩基、無機酸、無機塩基、酸化剤、還元剤、過酸化水素、ヒドラジン、およびイソプロパノールからなる群から選択される他の成分と、を含むことを特徴とする化学送達システム。
- 請求項17に記載の化学送達システムにおいて、前記あらかじめ充填されたキャリヤーガス中の前記成分の量が、前記多成分液体源の成分比を比較的一定に維持するのに十分なものであることを特徴とする化学送達システム。
- 請求項17に記載の化学送達システムにおいて、前記多成分液体源が二成分混合物であることを特徴とする化学送達システム。
- 請求項28に記載の化学送達システムにおいて、前記二成分が水および過酸化水素であることを特徴とする化学送達システム。
- 請求項28に記載の化学送達システムにおいて、前記二成分が水およびヒドラジンであることを特徴とする化学送達システム。
- 請求項17に記載の化学送達システムにおいて、前記液体源の成分の少なくともの1つが反応性プロセスガスであることを特徴とする化学送達システム。
- 請求項17に記載の化学送達システムにおいて、前記キャリヤーガスが、窒素、アルゴン、水素、酸素、CO2、清浄乾燥空気、ヘリウム、または室温および大気圧で安定な他のガスを含むことを特徴とする化学送達システム。
- 請求項17に記載の化学送達システムにおいて、次のパラメーター、すなわち、(a)前記液体源の温度、(b)前記液体源の圧力、(c)前記液体源の濃度、(d)前記キャリヤーガスの温度、(e)前記キャリヤーガスの圧力または真空、(f)前記膜の表面積、および(g)前記キャリヤーガスの流量の少なくとも1つを変化させることにより、前記蒸気相の少なくとも1つの成分の濃度を変化させることが可能であることを特徴とする化学送達システム。
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