TW203561B - - Google Patents

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ΛΓ» H(i 〇356i 五、發明説明（，） -·靖"間"背面之注念事項再瑣寫本頁) 本發明係關於氣匾分離。說的更明確一點，本發明係 關於由空氣中生産氣氣之改進方法。 趿附程序己被廣泛的用於氣髏的分離和純化，表面稹 大的吸附劑，對於氣體分子具有親和力，而使氣體分子 吸附於其上。被吸附氣體的童則視所使用吸附劑的種類 ，被吸附氣體的種類，以及進行吸附操作時的溫度和整 力狀況而定。 對於大部份的吸附劑而言，吸附置將會随被吸附氣體 成份之分壓的增加而增加，且會隨著吸附溫度的降低而 增加。因此，可藉箸降低吸附溫度未增加被吸附氣體的 量。在大部的實際應用上，必須將被吸附的氣龌予以脱 附，使得吸附劑得以再生，而能夠使吸附程序重覆循環 進行。脱附步驟最好是能在高溫和低壓下進行。因此， 對於此類的實際應用而言，無論是壓力或溫度，或者是 兩者，皆會在吸附和脱附的步驟之間，週期性的改變或 是"搖搌這兩種用於氣體分離的基本方法被稱為壓變 吸附（P S A )和溫度吸附（T S A )。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 近幾年來，PSA法已被發展出來用於由空氣中製造氣 氣和氮氣。在這樣的方法中，進料空氣被通入一個含有 能由空氣中選擇性吸附較易吸附成份亦即氮氣或氣氣之 吸附劑的吸附床，而較不易吸附之成份則由吸附床排出 0 雖然此種P s A程序的行為明顯地會受到吸附和脱附發 本紙張疋度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） 81.9.20,000 經濟部中央標準局員工消費合作社印？¾ 203561_w_ 五、發明説明（》) 生時溫度狀況的影但大多數的PSA程序皆被設計在 一般的室溫下操作，而沒有使用恃殊的方法來控制吸附 操作時的溫度條件β 在PSA糸統中，在趿附時會放熱，而熱量會在脱附時 被吸附劑吸收。因此，吸附床的溫度在吸附步驟時會上 升，而在脱附步驟時，該吸附床的溫度就會下降。在整 個壓變吸附程序中溫度的變化是最被認可，因為將吸附 床加壓至高壓或降至低壓則該吸附劑不會強列吸附雜質 ，且該雜質亦可經由洗滌可有效的脱附以避免降低該吸 附劑之能力。在開放式的吸附条統中加壓作用與減壓作 用，如分散器的中心或容器之頂端部份通常含有吸附劑 ，亦是由於溫度的改變造成氣體之膨脹及壓縮使得其達 成往復工作。在一動力的条統中如壓變吸附程序，大部 份吸附及壓縮作用形成的熱會轉換至進料氣體如空氣與 流體且會帶出吸附床。在典型的壓變吸附程序中，如從 空氣中製造氣及氮氣，在吸附的過程中前進的流體會超 越回流的流體。根據此一結果，會産生一前進流體的焓 ，當吸附的溫度振盪大於吸附床進口處之溫度，該焓可 趨使降低在壓變吸附条統中吸附床之平均溫度。在壓變 吸附程序中由空氣製造氣其溫度的影逛，由Izami等人 在”壓變吸附程序中於低溫及低壓下高效率的氣氣分離’ 論文中被討論，AICHE,舊金山，加洲，1989年11月份 。在論文中指出，有五種分子篩型之吸附劑可從進料中 本紙張又度適用中國國家榡準（CNS〉甲4規格（2i〇 X 297公釐） 81.9.20,000 (請先Μ.Λ背面之注6事項再場寫本頁) 裝. *1T‘ ΛΓ> ^03561 五、發明説明（+ ) (請毛間冶背面之注-事項再堝寫本1) 偵測出氮氣作選擇性之吸附，其中包括納-X(不同矽/ 鋁之比），鈣-A,鈣-X,及矽-χβ我們發現吸附薄1及鹼 性材料（鈣與缌）顯示在分離因素中接近室溫下是分離 氤氣/氣氣的最好的狀況，其中以納-X為吸附劑其分離 之溫度約為- 3(TCe在所有情況中，氪氣儲存之能力隨 溫度的降低而增加，如同上面所討論之吸附理論。在小 型程序的測試中用鈣-X及納-X吸附劑可確認當0 °C及室 溫之間，以鈣-X為趿附劑之最佳之完成溫度，另外，鈉 -X吸附劑適用之最佳溫度為低於0 在這些測試中脱 附床被有效的保持在一固定的溫度下。在較大規模所引 導的測試中亦是始使用納-X為吸附材料。冷卻線圈被置 入吸附床，及再熱器亦被使用於乾燥進料氣體且使吸 附床之溫度低於進料流之溫度。當溫度降低至約-15 °C 則像這樣的測試被確認為可增加吸附效率及降低成本。 這些測試是在較等溫狀況更接近絶熱狀況，且溫度不一 致。這些測試顯示出以納-X吸附劑在次周圍的操作溫度 下的壓變吸附程序的優點。外界的冷凍作用是用以逹成 低溫之吸附床。最適的吸附壓力為0.3倍的大氣壓力。 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 反之，諸如其他發現之低溫吸附床給予壓變吸附条統 的影轡是負面的成果。Collins所提出之專利3,973,971 中指出，在非常大的軸狀溫度變化能發生在高壓下以壓 變吸附程序由空氣中製造氣氣。我們發現以沸石型分子 篩之吸附床的溫度變化大於5(KC。在接近進料口處會産 本紙張几度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公》) 81.9.20,000 203561 五、發明説明（a ) 經濟部中央標準局員工消t合作社印製 最重溫附的 顯度in步被 氣高的 如操上制附 是 1 在中吸氣 據溫11生域U空較學 ，之如控脱 就 生。程變氧 數之CO再區4ijf以生教 學議，度與 那 産升過壓收 Μ作床。熱入 w後産在 教建而溫附 ， 端上的的回纟操附度加介ίι冷於據 的及然無吸 望 底漸琛壓.及 d 由趿溫性之 Ρ 較夠根 同圍 C在在 期 之逐循高化 Μ 然其的意床 W在足 S 不範溫是生 種 床會次在純 U雖，份刻附Η法熱in含力室中發 一 附度一現定纟。行部非吸1^流之11包壓於序像 有 吸溫毎發決 δ C 進他，從la支生 C 序之低程序 中 在之在 8以511°在其於氣83份産是 程附度離程 作 其份 ，1 η是111(1序之因蒸1 η部所序 離脱溫分此 操 使部後11況11Τ 持床歸水11用料程 分及之氣， 附 ，他序CO情CO20化附帶之CO利進的 體附述空作 吸 度其程。的，為變吸度流。或縮進 氣吸上附操 變 梯之琛化化果低度同溫料大制壓改 之，議吸溫 壓 度床循變變結最溫如低進最控氣種 附擇建變低 的 溫附的微度 一 流狀就入當是括空這。吸選且壓於 進 的吸附輕溫此氣軸，介出帶包。，的變之，之下 改 大且脱地其據空的升所示溫-料度知壓料圍上 W 。在 常，及鑛，根料大上束顯低法進溫得，材範業影時 ， 非度附持中。進値在結且其方機料中此劑度商熱環然 一 溫吸則環序熱一舊在=附之縮進習因附溫，無循當 生低復度循程加示仍將驟吸度壓的練 吸作述及的 (請"閲"背面之注念麥項再墦寫本頁) 本紙張又度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） 81.9.20,000 2Q3501
AG 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 他的 ，增貴 的氣 與脱供由 其 保。 的 其氣用同昂 目造 序及提個 ， 的低 用 。 與加利如用據値製 程附是 一 明 成降 作 圖 要增的。使根一中 離吸的的 說 C 形以 卻 程 箱於點響免是的氣 分中目率 的出部可 冷 流 之偽優影避用中空 附序明效 細提内度。：行 的 加關序之中使明從 吸程發濟 詳中制溫加如自 統 增是程生序的發套 變附的經 做圍控均增明之 糸 經序附産程器此一 壓吸來及 中範種平以説床 附 t程吸熱附卻是與 種變未率 明利一之得示附 吸 子的變中吸冷這序 一壓橱效 發專及床率圖吸 變 粒望壓序變的 C程。供在一體 的請序附效有的 壓 氣期之程壓接的的物提低 C整 下申程吸濟中體 之 空種品環在外到附産是降酱加 以的附使經料具 床 之這産循，如得吸之的去影增 β 在中吸，及資個 附 性像的附何，中變期目器熱與程將件變統率考一 吸 業。期吸如的學壓預明卻之統製的附壓糸效參中 個 商作預變論待教善被發冷生条的目在一的之的明 兩 t-)足操被壓無期的改他個用産附氧他將由卻統中發 個 <滿離他此，被人種其一使所吸造其性事冷糸明此 一 U 地分其略作是等一及的免環變製及持明行此發是。是 g 全的或忽.操器 i 供備外避循壓中些的發自，此 1 法 2 #«完體收不之儀aRI提設另套的個氣這殊此及此在圖示圖 、更氣回而加的IZ以的 一附一空 待 留因 圖 五 -----------------一·-----裝——----·玎------^ (諳1!'4‘：？背面之注*事^再瑣寫本頁) 本紙張又度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） 81.9.20,000 203561
Afi Hfi 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（k ) 這些發明的目的，係由一個壓變吸附程序的操作於以 完成及一個吸附床之溫度低於室溫與以一艏不需外來的 冷卻作用以供應需要供醮内部的冷卻作用的条統。因此 ，經由保留及利用壓變吸附循琛中内部冷卻作用之影埵 使後得吸附床之溫度得以降低，且在壓變吸附程序及氣 體分離操作整體之效率極其經濟效益上可以增加β 在此發明中，所被預期之由空氣製造氣氣的高成效果 與其他氣體的分離操作是使用一壓變吸附条統及結合沸 石型分子篩之吸附劑所得到，如上面所逑，例如鈉-X型 與前述吸附與脱附之壓力情況下操作。其中前進流之焓 大於回流之焓，因此發展出一種内部冷卻作用以有效地 降低吸附床之平均溫度。其損失如冷卻作用是妨礙整合 容器的安裝，置入含有吸附劑容器之吸附床及在進料處 區域使用再熱器，即典型的底端如同以一般的乾燥劑以 乾燥進料氣體與吸附床之間《因此，此發明不須使用外 加冷卻。自行再生冷卻的量是被保持在再熱器之設計待 性下被控制及離析之量。好的吸附床平均溫度之調整及 控制是完成在進料氣體之控制，如空氣溫度，俗被完成 在冷卻後之壓縮機冷卻程度的調節。 在平衡型之壓變吸附条統之完成，像使用沸石型分子 篩之吸附劑，且將易吸附或在進料氣體中其較重之成份 在通過吸附床時，通常選擇一値較高的吸附壓力下吸附 以形成一個吸附面由吸附床之進料口處通至産物出口處 -8 - (請亀閲-背而之注念事項再峭寫本頁) 本紙張KJt適用中國S家標準（CNS>甲4規格（210 X 297 乂'穿〉 81.9.20,000 203561
Af. Η(； 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（7 ) ,當較不易吸附或較輕之成份通遇吸附床時，係將産物 處之較高的吸附壓力運原以促使程序的進行或使用順流 。像這種平衡型之程序，在進料氣饑中，氮氣含有較多 易吸附之成份，而氣氣則含有較少易吸附之成份β在完 成的這種吸附步驟，吸附床可被選擇地經由趿附床之産 物處的壓力釋放下流暢地減壓至一中等壓力雇次，且所 釋放之氣體可用以平衡在系統中另一床之歷力和/或如 淨化氣體之S —床。在此時，有更多的易吸附性成份吸 附面通過吸附床之産物處，但並無完成。然後由吸附床 之進料氣體處相反地釋放氣體減壓至一較低之脱附壓力 ，此時並無在此較低之脱附壓下繼绩淨化以增強其吸附 與移開更多易吸附成份，如由吸附床從空氣中分離氮氣 。在完成這種脱附/淨化的步驟，在趿附床之産物處部 份再加壓至中等程度的壓力於所介紹之富氣的産物ο緊 接箸，將吸附床再加壓至較高之吸附壓力且繼缠進行壓 變吸附程序之循環，及在每一次成功的吸附步驟中增加 進料氣髏量通過吸附床。如上述典型之壓變吸附循環， 由於吸附床氣體之前進流超出回流，而形成一痼淨前進 流。在壓變吸附循環操作中每一吸附劑之溫度會随時間 與位置之不同而變化。由於壓力變化在吸附床間之局部 溫度産生一可掌握之影锻。溫度及壓力之降低，偽因低 壓回流氣體之平均溫度低於高壓前進流之溫度。其中提 及之典型壓變吸附循環，發現在最初前進流之焓高於回 -9 - (洧;1-間"背面之：i'-事項再塡寫本頁) 本紙張又度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公》) 81.9.20,000 2〇356i
ΑΓ) HG 經濟部中央標準局R工消費合作社印« 五、發明説明（β ) 流流體之焓，以到形成在離開産物處之淨前進流焓。當 這些情況持鑲著，趿附床之溫度將趨使減低至焓流平衡 直到一個動態的穩定狀態被建立。由一些實例得知，在 適當的溫度控制方法未被引用時，當發現大部份之条統 趨向穗定狀態時，會産生不能控制之溫度帶。 在整値吸附過程中，在較易吸附及較難吸附的過程中 ，其吸附床之吸附劑産生之局部溫度的改變是最大。在 此發明之壓變吸附製氣的程序中，最大的吸附改變，% 根據氮的吸附與部份氣的吸附，在床之乾燥區域使水蒸 氣與二氣化碩從進料氣體中移走後，再將該進料氣髏送 入吸附床之進料處》上流部份為該吸附作用最大改變之 區域，吸附水蒸氣及二氧化磺時所形成的熱亦是造成溫 度改變之原因，但這些變化主要發生於，當前進流與回 流之溫度接近於平均溫度時。為了回復至冷卻作用如同 在床的乾燥區域之脱附現象，一個熱的再熱器帶在床乾 燥部份的上流之進料處被形成，如圖1所示。在氮氣吸 附帶，從床之進料處至産物處其回流率可逹為該回流之 百分之九十。像這種現像，合併較大不同溫度的前進流 及回流氣體所造成的結果是在床的局部形成一大的溫度 降。由於這種熱行為，使得此吸附床産生一大的軸狀溫 度梯度，故在此發明方法中增加一再熱器。 如圖1,此發明的一個自行冷卻之壓變吸附系統通常 被安置在吸附容器之間如數字1所示。該容器之進料氣 -1 0 - <請;1閲·,*.?背面之注意事項再場寫衣頁) -裝. 本紙張又度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） 81.9.20,000 203561 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（9 ) 體注入導管2而通到底部的分散器3 。第一個熱的再熱 器帶4被安置在如上述之分散器3之上層流的中間或低 於乾燥區域之間。在上層部份的上層流如乾燥區5則為 第二個熱的再熱器帶6 ，吸附床7亦安置在乾燥區5與 容器1之間，其安置之原理是希望能從空氣中選擇性的 吸附氮氣》吸附床7 ,容器1包含上層分散器或中間8 及産物氣之流出導管9 ^絶緣脯1 A是被提供給容器1 , 再組合其他之組件以防止容器之冷卻作用之散失。其他 組件包括將壤滿底部分散器中之熱的再熱器帶特別具體 化。如上逑之再熱器帶，被安置在容器進料處與分散器 之下層流之界層，另一個再熱器帶則被安置在預先乾燥 區之下層流部份，假如使用則吸附床原理所形成的區域 之上層流及可逹成由空氣中分離的目的。 沸石型分子篩如鈉-X型材料，在最初是與空氣平衡之 溫度改變，其溫度的改變約為-5 °C且床之壓力變化為由 125 KP A到50 KPA。對純的氪氣亦同於此減壓狀態，當 純氧的溫度改變約為-2 °C時，其溫度的改變約為-6 °Ce 這種現象是被期待的，因為氮氣比氧氣具有強之被吸附 性及較高的吸附熱。根據溫度的變化為5 °C回流體之回 流率為百分之九十，其所造成之溫度降為-45 °C。此種 溫度降亦類似發生於進料處之氮氣吸附帶，如画1之吸 附床7 ，且該溫度降亦將發生於床之下層流。因此，在 高於大氣鼯之壓變吸附循環程序中，大量的内部冷卻作 -1 1 - -----------------一------裝 II----.玎-------i {凊也間‘.!(背面之.;1*事項再項寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公婕） 81.9.20,000 203561 ΛΓ, Η(； 經濟部中央標準局ΚΤ工消費合作社印製 五、發明説明（>。） 用自然地形成》Collins發現造種内部形成的冷卻作用 ,不僅發生於高於大氣壓下亦形成於超高壓之壓變趿附 的循琛β此發明之説明亦針對控制保留内部的形成之自 我冷卻作用與降低吸附床之平均溫度，其摸擬過程是處 基於吸附與脱附壓力為125和5tl ΚΡ Α下，於壓變吸附之 操作程序下，使用沸石型分子筛之吸附劑以製成産物-氧其産量為15頓/天，純度為90 % ^ 絶緣的壓變吸附容器包含如一 6吋高之底部分散器， 一 1吋再熱器及含移去水份，二氣化磺，重碩氫化合物 等之乾燥器之8吋乾燥區域，一為從進料空氣中選擇地 吸附氮氣的50吋吸附區與一 7吋的頂端分散氣區。一般 用兩吋厚之絶緣材料來將容器之冷卻損失降至最低。根 據此發明之目的，底部之分散器區域係填滿5/6吋導熱 的黃銅球體以抑制熱循環其中氣體之膨脹與壓縮。這些 球髏是用以降低氣髏體積以直接減少在標準狀態下60 % 之膨脹與壓縮的工作，其熱循環亦是如此。除此之外， 導熱的球由空氣中吸收與釋放熱且迫使熱循環持缠的發 生。分散器區的壓縮與膨脹的工作所形成氮氣吸附劑溫 度的增加被發現是分散器之産物所失去之空氣乘以變化 的壓力除以淨氧氣産率成比例。因此，當吸附壓力與脱 附壓力之差大時，分散器失去的空氣與淨産物流率比較 下必需保持低的。 第一個再熱器在分離篩間填滿1 ϋ X 1 2孔狀的銅球以防 -1 2 - (靖^間^背面之注念事噌再塡寫本1) 本紙張又度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） 81.9.20,000 2〇356i
Afi H(i 經濟部中央標準局R工消費合作社印製 五、發明説明（H ) 止該球體之損失或容器中吸附床之吸附粒子的干擾。這 個再熱器部份是適用於吸取從向下流體之下層冷卻作用 及釋放向上流體的冷卻作用β當乾燥區必須保持高水濃 度及其他經趿附作用會産生高熱之進料空氣中的雜質， 與非乾燥區域被引用時，此再熱器是需要的。該再熱器 亦需要的，當乾燥區以乾燥劑將進料空氣中吸附主要的 氮或氣/氬時。 同上述，在進料氣體接嗛容器中氮氣吸附區之前，乾 燥層是需要用來移開強吸附性之雜質如水蒸氣，二氣化 硪與一些重的磺氫化合物。像這種雜質較氮氣更難從氮 氣之選擇性吸附劑中脱附出來，且基於此結果使壓變吸 附糸统之成效降的較低。除此之外，像這類雜質亦降低 在氮氣吸附區之熱循環，基於此結果亦降低此發明中所 期待的自我冷卻作用的效果。另一方面，乾燥劑不吸附 主要的氮，氣和氬，像這些不希望之吸附作用將有損此 乾燥劑層的效能。在典型的練習中，乾燥層之主要操作 之溫度接近於進料氣體的溫度即高於氮氣吸附區之溫度 0 如使用以鋁或相關性的重吸附劑為乾燥劑之材料，其 乾燥劑粒子之使用類似於選擇性之氮氣吸附劑，因為它 們較不易被向上流體予之帶離或流體化。 當第一再熱器區操作的很好時，第二再熱器區必須緊 臨在乾燥層與吸附床之間不可分開，因為乾燥層之頂端 -1 3 - -----------------( ------裝-------# (請1閱'··-!:面之注念事項再填寫本頁) 本紙張又度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公發〉 81.9.20,000 ΛΓ)〇0^^6ί_ Β<>_ 五、發明説明（β) 部份將成為一足夠的再熱器匾，且該乾燥區可完全將強 吸附性之雜質移去。 選擇性之氮氣吸附區中是埔滿以8Χ 12孔狀的納X沸石 床，該床之矽/鋁比例約為2.0且小於5克/公斤水負載 Ο 頂端之分散器設備是裝滿球或其他可降低壓縮能置之 損失物質，但無須降低熱循環的物質。像這些熱循環並 不待別影锺容器中氮氣吸附區之自我冷卻作用。這是之 所以在頂端分散器區與氪氣吸附之間不需要S—個再熱 器的原因，因為在任何情況下這些少許的熱將會被傳導 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 間示容容經升層變冷向狀作 之顯在在熱上燥壓來用定卻 區的位位之度乾個水作穩冷 附快是是泵溫入整的卻到的 吸很區區藉之進在附冷逹份 氣會器器熱層會。吸其統部 氮直熱熱射燥水離以領糸大 。與不再再吸乾附距，帶此 ， 區層能掴値的於吸短時體在中 附燥可一 一水由被一驟氣響環 吸乾形第第免。的升步該影循 氣在情，，避區度上的。的附 氮生種中述為附濃後流體用吸 至發這明上是吸高焓下氣作變 降是，發同因氣之如向之卻壓 下降下此如原氮中熱之流冷在 區下溫在。之入氣取下下及為 器要低：層層傳空吸壓向熱因 散主於為燥燥而料在低與 。。 分度作因乾乾層進氣中底離等 端溫操原於於燥從空環層距相 頂於須的低低乾得料循燥短是 從由必來中中該使進附乾 一時 而 故出器器由，。吸卻下態 -----------------1 -----裝------tr------^ (^也閲‘：.!!背面之;'-1*事項再塡寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） 81.9.20,000 a〇356i lifi 經濟部中央標準局R工消費合作社印製 五、發明説明（《冬） 用是發生在乾燥層的入口處，只有些許的冷卻作用是發 生在離開乾燥層6這種冷卻作用隨箸廢氣離開吸附容器 ，除了第一冷卻作用區以吸收與儲存從廢氣中可利用之 部份的安置。在下一摘向上的氣流步驟間，第一再生區 被設計用來儲存冷卻作用及且送回到乾燥區。當該程序 完成後，水的吸附熱與回復之冷卻作用逹成平衡且該吸 附熱不會經由乾燥層向上移動至容器的氮氣吸附區。 乾燥層之頂端將只被控制於低的水濩度或其他強吸附 性之雜質，因此，其楔擬之工作，如同一有效的第二再 生器區。像一値再生器，此再生區將迅速地在氮氣區還 原其冷卻作用，且將此冷卻作用送入容器中之向上流之 進料氣體以便使用此循環操作中的下一個部份。 Izami等人在教學間參造上述，一傾再生區只被安置 在乾燥層與氮氣吸附區之間。這是較此發明更無效的排 列方式，因為在乾燥層的冷卻作用之形成將會成為部份 地最小損失，該損失將造成在氮氣脱附區的較高溫度， 且忽略掉再生器的效能。甚至於如上述，在乾燥層頂端 模擬地以移走強吸附性之雜質如同再生器一樣。這兩種 乾燥層的使用並不衝突，但是卻需提供高的能量以期得 到离效率得的歷變吸附程序及条統操作。 將底部的分散器中失去空氣的部份填谋，其所使用之 粒子是重要的如上述的傳導性粒子且必須足夠大以避免 造成大的壓力降，此壓力降加重於整餹吸附壓力降而分 -1 5 - 本紙張疋度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） 81.9.20,000 2〇356i ΑΓ. Hfi 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（·4·) 布成在底部的侧面壓力梯度。 如同上述之10X12尺寸的多孔性銅球以外，這是可以 理解為何使用傳導性元件於第一或較低的再生器區。由 此可知，再生器内被填滿含有低於銅之熱傳導度之金屬 粒子之傳導性元件。例如，熱傳度約為銅的0.5至0.1倍 之材料是被期待的，因此，在沒有過度的減低固一液之 熱交換效率下，軸狀熱傳導度是被降低的。在上述之第 一再生器區中任何重要的金屬材料之熱傳導度的降低將 使該再生器之效率減低且需要加深該再生器之深度。根 據此發明的目的，第一再生器所含之材料的傳導度應該 如同一起使用的量且尺寸相同於所引用的材料，在趿附 床中脱附部份隨程序的完成時，其冷卻作用能夠於回流 中被儲存。該傳導度被期待為250到0.5之間，較適於 150到15, BTU每T /呎/平方呎/小時。根據此目的， 鋁，銅和生鐵為適合之材料，如上述之銅一樣好。寬鬆 的再生器粒子，其尺寸之大小必須限制在避免被向上流 之氣體造成流體化及避免被水平流體造成水平蓮動。被 製成的這些粒子尺寸最少量有相同的尺寸及密度且相同 於吸附區所使用的粒子的尺寸及密度。結構為面板狀， 格子狀及其他類似結構的再生器是不會形成流體化，因 此可擁有較大之力且沒有不期望的運動發生。在此發明 範圍中所引用再生器區相同於上述之圓柱型軸狀流體區 。例如，被使用之大量的面，如需要的話，可以薄層的 ~ 1 6 ~ (請t «"背面之注念事項再塡寫本1) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） 81.9.20,000 2〇356i ΛΓ, ΒΓ, 昱、發明説明（α 球體或其他適 要球型亦可為 或將粒子經由 流的吸附条統 分離進料口的 由平板與散 ，因為軸狀傳 情況下，第一 熱循環所造成 工作。如同上 燥層是一重要 重要。 合或低傳 小球型， 泉注或壓 中的再生 分散器不 熱Η形成 導的結果 個再生器 再生器本 述，在此 的待性， 導度的 不規則 焊置入 器，一 論内部 之核心 在此發 應該適 身所存 發明中 且當進 粒子。 粒子， 多孔性 般的形 的或外 材料製 明中並 合於低 再生器材料並不須 繼維塾片，多孔板 結構材料。在線狀 圖柱型層 式可為 部的。 成的第 不被預期 缺孔性匾 在之壓縮與膨脹 第一散熱器的位 料氣體之含水量 値再生器 。在任何 積以避免 的可逆性 置低於乾 高時更為 ’t 間 5 6 項 再 瑣 % 本 頁 人 裝 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 的。為 I 好引氮離低氣中 用 ο 約 Μ 最所性鈉的氮床 使2.例 Μ ，中擇以床對劑 所為比 U 石明選係附下附 中約鋁 Η 沸發強劑吸溫吸 明例 \ $ 斤此在附於低氣 發比矽WX公在用吸用在氪 此鋁其吧1 是適型使劑性 在 \ 石40\ 即只衡可附擇 解矽沸 2 水些劑平不吸選 理在 X 至克這附氣但，強 以制納 · 2 c 吸氣，中種 可限的502於石種性 X 環這 們被狀4¾小沸這擇鈣循像 我不孔2.約斤像選及卻 。 -並的於及公。強 X 冷難 子，用小論 1 石 C 鋰·我困 例石引好所 \ 沸劑如自的 的沸所最中水型附成在變 面 X 中，明克4A吸製為用 上納明.6發10或型所因作 據的發12此於5A衡換，附 根狀此01如小的平交區脱 孔在2.載約用氣子溫的 本紙張又度適用中國國家桴準（CNS)甲4規格（210 X 297 X釐） 81.9.20,000 ΑΓ, Hfi 203561 五、發明説明) 適用於接近高溫産物區。選擇性氮氣吸附劑的等级如同 選擇性吸附氣的碩吸附麵代替氮在選擇基之等级，因為 該吸附劑在有效率的空氣分離循琛中使用之吸附劑，更 難以産生所浦要的自我冷郤条統，故亦不被使用。 根據此發明所示，進料氣體所分離的成份有水蒸氣， 二氣化磺及其他可被乾燥層移去之強吸附性材料。另一 方面，如果進料氣體中不含此種雜質則乾燥層可以省略 。如上所逑此發明中在壓變吸附条统裡所引用的全部元 件皆市顯示於圖1,其中包括位於底部分散器設備之上 的第一再生器區。該元件的尺寸亦同於上述的例子。在 此情況下，第一再生器區將被用以完成乾燥層之頂端部 份再生的功能，因此亦可用於預先排除冷卻作用在由氮 氣吸附區進入底部分散器中所被預期的損失。 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 在此發明之壓變吸附条統中可能以一種或更多種吸附 床來練習，雖然条統可允許使用一個大數目的床如可多 到1Q至12甚至更多的床，最好是從2到4種床來練習。 圖2所示是一般正常所使用兩床的壓變吸附糸统用以分 將空氣以分離操作來製造氣。在此条统中，進料空氣為 線10且被空氣壓縮機11壓縮通再冷卻器12為將通過吸附 床1 3或吸附床1 4做預先冷卻，至於進入那一値吸附床端 賴於在整個壓變吸附程序之整個循環中所完成的排序狀 況而言。線15銜接閥16,用以適當地讓進料空氣通至線 17以進料或通至床的底部〇線17亦連接線18而銜接閥19 _ 1 8 - 本紙張又度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） 81.9.20,000 ag ΒΓ» 五、發明説明（〇 ) 經濟部中央標準局WX工消費合作社印製 地床氣料移不原，頂用層高因中 平將床此条便傾 似人氮廢被較還地的僳上較，統 的床離像附個較 類進之氣用中中樣1432之身用糸 層的分。吸一言 。而出 m 作體氣同床閥床本作環 序有個體變何而 料23流之附氣空。從接 一 其衡循 程所一流壓任般 廢線20統脱料由出氣銜使自平之 個後每之値 。一 氣至線糸的進將流氣31來來力用 一然的出一床 ’ 氪通由此壓讓且28的線用是壓作 在。中流在的中 之體經在低係，線附解，用的附 ，起層線但目統 出氣掉，較，氣由吸理流作作脱 廠一別管床數条 流料排解由27氧經易以交壓所的 離在特由附同附 13進以了經閥如氣不可的減壓壓。分接在及吸相吸 床供用以且接過氣較們間該低低少氣連。料的有變 從提係可份銜通物將我29，較及最空被擬進目含壓 20以，們成26的産供此線用的用至附可模散數須於 線用25我氣線當的提因與作床作降吸床及分何必用 。 由僳閥象氮，適期以 。26壓一附以變附程來任中使層 經22接現性13份預像出線減另吸得壓吸流制有層可 4 掉閥連此附床成所30流於受與的備的値一控含 一皆到 排接亦據吸層的序閥28體接力壓設大幾同的可每目2 以銜24根易上附程接線流以壓高的常中行當層的數用 用21線。有在吸離銜由供得附得要非體進適附相床使 偽線。料含。被分29經提份吸使需在流起被吸中的於 ,,14廢中走易的線端以部的此所 行一將種統利向 ----------------:1< -----裝——----.玎------边 (請先閲讀背面之注念事項再塡寫本頁) 本紙張义度適用中因國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐〉 81.9.20,000 2〇356i ΑΓι ΒΓ» 經濟部中央標準屬β工消費合作社印製 五、發明説明（d ) 這將歸功於此發明中練習時所使用多種變化之吸附作 用一脱附作用一再加壓作用的流程，其所依據的是在任 何特別的空氣分離操作中所使用的所有必須流程。一餹 待別的流程順序將解釋於下文。在這待別流程順序或類 似此種顒序之壓變吸附糸統中的每一値床將被了解，除 非乾燥床可一上述情況被省略否則其形狀將如圖1所示 。因此，所有的床將適用於自我冷卻作用，低溫操作， 以及不引用外來冷卻糸統以其達到所期待的低溫操作。 步驟——經由所介紹將進料空氣送至床的進料口而將 床加壓至較高的吸附壓力·， 步驟二-在較高的壓力下作吸附且將進料空氣送至進 料處後再將較不易吸附的氣氣如同我們所希望得到的氣 體産物取出； 步驟三-順流的減壓作用將床中因産物處所移走的空 氣缺位降至一锢中级的壓力層次，再将所移走的氣體經 由条統中所介紹的另一床出以淨化氣體或將壓力予以平 衡而恢復至最初的較低.壓狀態，或將該氣體還原成第二 级的富氣産物； 步驟四一逆流的減壓作用，將床中的進料氣體中釋放 氣體，且減靨至脱附作用時所須的較低®，其所釋放的 氣體缺乏氧氣之氣體廢料； 步驟五一淨化處理是在較低的脱附壓力下將富氣氣體 從所介紹的另一痼床逆流至床中的産物處並將所增加缺 -2 0 - ----------------1^ -----裝——-----玎------玫 Μ (請先閱讀背面之注念事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） 81.9.20,000 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 g〇35t»^* λ 6 _Hfi_ 五、發明説明（《今） 乏氣氣的氣體廢料經由床中的進料口排出； 步驟六一該床特殊地再加壓俱由介紹中釋放的氣體從 s—床的産物口到此床的産物口，該床被從較低的脱附 壓力增加至一値中级的壓力後，再加壓至吸附作用的壓 力則在壓變吸附系統中每一床的連鑛性之循琛糸統以即 以此流程順缠下進行。 根據了解，順流之富氣氣醱於步驟三中之産物口被移 走，且為了完成淨化和/或壓力平衡的目的，將該氣體 直接通到此条統中的另一床，根據此目的和/或可將其 儲存在分離式的儲存容器中以備用。在一具體化，經由 床中以順流之減壓作用所釋放出的氣體，最初，可將部 份或全部用來作為壓力平衡的目的，使用所增加的氣體 量來加壓至儲存容器以提供淨化至另一値床，在此糸統 中仍舊使用該增加的氣體直接用來淨化不同的床《在此 發明中所使用的壓變吸附容器即是上面例子中所描素的 容器，在兩床的糸統中，氣體被釋放於順流減壓作用步 驟三中為壓力平衡及提供淨化之目的，整個循環所使用 的時間為9 0秒，其單一的流程步驟的時間如同下列所示 :步驟--12秒，步驟二一28秒，步驟三-5秒，步驟四 —5秒，步驟五—32秒，步驟六-5秒。較高之吸附壓力 為150 KPA,較低之脱附壓為50 KPA,平衡作用將壓力 降低至1 1 0 K P A ,平衡作用將壓力增加至8 5 K P A。進料 空氣率在上述之吸附壓力下為0 . 1 3 3莫耳/秒在3 0 0 °K， -2 1 - (請先間-背面之注念事項再塡寫本頁) .裝_ 訂. 本紙張又度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐〉 81.9.20,000 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Λ6 B6 五、發明説明（w) 每一循環所得到的産物氣氣為0.039莫耳/秒，有0.021 契耳/秒的氣被還原其純度為3 5 %以及0 . 0 1 0莫耳/秒 用來淨化氣。乾燥層約為300 °K,當較低時，進料口之 氮氣吸附區約為270 °Κ，如同此發明中自我冷卻作用的 特性一樣，在較高時，産物口為298 °Κ。全部的冷卻作 用其每單位正面區域約為7, 580瓦/平方公尺，如79.8 千瓦用於一直徑12吋長的床。根據此發明，將兩吋厚的 絶緣材料用於氮氣吸附區以及容器牆之倒面厚度為21平 方公尺，該牆在氮氣吸附區所造成之熱損失保持只有 1.1千瓦，對溫度所造成的影轡為0.4 °Κβ根據對此發明 的瞭解，多種的變化與改變可被成詳細製成，如前面所 敘述且不違反此發明的觀點如後缠列的專利範圍。因此 ,乾燥層除了含上述的鋁以外亦含有矽膠，分子篩材料 ,如同納X材料有高的矽/鋁比，如20/1等等。 吸附容器之側面絶緣牆的目的，如再生器區，乾燥與 吸附區，是用以避免自我冷卻作用由倒面牆處不被預期 的損失。吸附糸統位於圓柱型容器中的吸附床，且流體 以垂直流動，其側面牆是由圓柱殼所組成。假如外圍的 絶緣被引用時，可能需要的絶緣不僅是圓柱殼並且容器 中的分散器區産生之熱不會被從該區傳導至牆殼。假如 附附床適用於線狀流而不願用垂直流，頂端的表面與底 部的表面是被預期予以絶緣根據對圓柱形容器或其他 容器所引用的絶緣材料，應有足夠的厚度及低的傳導度 -11- 本紙張&度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） 81.9.20,000 ----------------：--1------裝------訂 (請先閱讀背面之注悉事項再埃寫本頁) 公〇356i Αβ Bf, 五、發明説明（W ) (請先w-背面之注念事項再填寫本頁) .因此，在此發明的圖柱型之壓變吸附操作中，經由容 器壁將全部的熱，傅導至吸附容器與自我冷卻作用所形 的熱比起來所佔的比例是非常小。因此在此絶緣作用下 熱經由傳導至容器是最小的，自我冷卻作用與容器間産 生之傳導約為5%,最好小於2%,例如介於1¾與2S；或更小 β據了解任何適和灰商業化的絶緣材料皆可引用。因此 ，真空絶緣作。管線絶緣，等等皆可運用，所使用的絶 緣材料如蛙藻類，矽等材料。 如圖1所示之垂直式的吸附器，再生器被便利的應用 如一平面層在吸附器中進料處。在一橱線狀流的吸附器 ，其氣體流下是由中心向外流就是由外圍向内流至中心 ，再生器將待別的被形成一痼圓柱型的層與進料口的分 散器分開，無論是内部或外部，在吸附區氣體流以線狀 地流經此再生器。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 除了如上述以5/16吋的傳導性黃銅球填至底部分散器 以外，其他適合的粒子包括傳導的粒子，如鋁亦可根據 此目的而被引用。在加壓的過程中，分散器區的氣體由 於可逆的壓縮工作而被加熱。爾後，被加熱的氣體流經 再生器而進入吸附床。最後，在分散器區的氣髏其溫度 接近於進料氣體在離開進料壓縮機及它的再冷卻器的溫 度。根據此點，多出的熱將進入吸附器。在脱附作用的 過程中，分散器區的氣體由於可逆的膨脹工作而被冷卻 。被冷卻的氣體經由管線排出，假如引用真空泵亦可利 -2 3 - 本紙張又度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公;ί > 81.9.20,000 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 接於使 逆銷附的之的隙輸作在之的滿來熱 設發述 度等， 可抵吸床口大空熱低種滿夠填化收 器此所 溫地度 的少入個料或的於降這填足低變吸 散在滿 其近溫 脹最進整進硬體由的，未有降度而 分。填 體接的 膨，送，入堅氣區效的為其由溫’用 的鬱要 氣是器 與劑輸後進 《 滿隙有迎約使經的作 處影需 的度卻 縮附經最送所填空一歡積器可導壓 反大是 區溫冷 壓吸熱，輸中低的供受體散僅傳加 相太備 器該再 行入該環被器降來提備的分不熱由 之無設 散。的 可進。循熱散亦下可而據滿們之經。器並器 分處它。泵而用再生分，留處積佔填它體可熱附度散 在和及作熱進作環産份低遣料體區子，氣們該吸溫分 ,暖機供一推卻循望部降所進的隙粒面抑它出於之當 後的縮地如被冷經希由以區之要空將表壓，放生器是 最器壓效有可我，不經予器域.所的如至中此釋發附構 。生料有.具熱自床種或球散區何來假換其因而亦吸結 出再進的是的之個這 \ 銅分或任下。轉將 C用應對化 排開開久率泵劑整像和黃在備至留 ％ 可可應作效但體 體離離長效自附於 C ，的種設低遣40熱亦效壓熱，具 氣在在以淨來吸散升備述這器降所的該積熱減之口的 該體體可艏。的擴上設上然散可區區且體之的泵物好 將氣氣器一作份而皆器如雖分其器器量的泵體然産較 它於料生 S 工部床度散子。該使散散容髏低氣雖之中 用近進再 的掉劑溫分粒區入用分分熱氣降及 備明 -----------------^ -----裝—, 訂------為 (請^間-.!!背而之注*事^再填寫本頁) 本紙張&度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297 乂货> 81.9.20,000 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ΛΓ, H(i 五、發明説明（Η ) 之粒子，因此並不需要降低如上述之分散器産物區之熱 循琿。假如希望降低該分散器區之壓縮能量，該分散器 的産物處或頂端可以被填滿瓷球或其他的填充材料。 由於這些技巧使此發明可在多樣化的流程情況下運用 而受到歡迎，所根據的是被完成的氣體分離操作，吸附 床的數目及吸附劑的使用，希望産物的待性等等諸如此 類。在此發明的觀點所引用之較低壓脱附作用在不同的 具體結構上約為0.4到1.2倍的大氣壓。在此發明中對較 高之吸附壓力/較低之脱附壓力的比值範圍的目標約為 1.2 5到5·0β在操作的範圍内，此發明所希望的練習應 在兩値分離操作之間。因此，此發明中，在較低之脱附 壓力為〇_4至0.7大氣壓力如0.5大氣壓，及較高之吸附 壓力/較低之脱附壓力的比值範圍約為1.4/1至0.5/1, 最好約為1.7/1至3.0/1情況下之具體的結構被便利地引 用〇在此發明中另一値被便利地引用的具體結構是較較 低之脱附壓力為1.0至1.2大氣壓力，及較高之吸附壓力 /較低之脱附壓力的比值範圍約為1.25/1至3.5/1,最 好約為1.4/1至2.5/1情況下。在壓變吸附的循環中，其 每一床在減壓作用下降至一較低之脫附壓力之前皆先減 壓至一中级壓力，如上述之順流減壓步驟中較高的吸附 壓力與較低的脱附壓力之壓差層次，或假如引用大於一 之中级壓力之壓差層次組，其被預期的範圍是接近於被 引用之較高的吸附壓力與較低的脱附壓力全部的壓差的 -2 5 - 木紙張心度適用中國國家標準（CMS)甲4規格（210 X的7公釐> 81.9.L!t),000 -----------------J-----裝-------訂------爲 (請11閲"背面之注念事項再填寫本頁) ΛΓ) 2〇356i 五、發明説明（Η ) (請"間^背面之注念事項再塡寫本頁) 之粒子，因此並不箱要降低如上述之分散器産物區之熱 循環。假如希望降低該分散器區之壓縮能量，該分散器 的産物處或頂端可以被填滿瓷球或其他的请充材料。 丨裝- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 由於這些技巧使此發明可在多樣化的流程情況下蓮用 而受到歡迎，所根據的是被完成的氣體分離操作，吸附 床的數目及吸附劑的使用，希望産物的特性等等諸如此 類。在此發明的觀點所引用之較低壓脱附作用在不同的 具體結構上約為0.4到1.2倍的大氣壓β在此發明中對較 高之吸附壓力/較低之脱附壓力的比值範圍的目標約為 1.25到5.0。在操作的範圍内，此發明所希望的練習應 在兩値分離操作之間。因此，此發明中，在較低之脱附 壓力為0.4至0.7大氣壓力如0.5大氣壓，及較高之吸附 壓力/較低之脱附壓力的比值範圍約為1.4/1至0.5/1, 最好約為1.7/1至3.0/1情況下之具體的結構被便利地引 用。在此發明中另一値被便利地引用的具體結構是較較 低之脱附壓力為1.0至1.2大氣壓力，及較高之吸附壓力 /較低之脱附壓力的比值範圍約為1.25/1至3.5/1,最 好約為1.4/1至2. 5/1情況下。在壓變吸附的循環中，其 每一床在減壓作用下降至一較低之脫附壓力之前皆先減 壓至一中级壓力，如上述之順流減壓步驟中較高的吸附 壓力與較低的脱附壓力之壓差層次，或假如引用大於一 之中级壓力之壓差層次組，其被預期的範圍是接近於被 引用之較高的吸附壓力與較低的脱附壓力全部的壓差的 -2 5 - 本紙張尺·度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（21ϋ X 297公釐） 81.9.20,000 Λ 6 ΗΓ> 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（4) 0¾到儘可能低於40%。空氣或進料氣體的溫度適用的範 圍約從2 8 0 K到3 1 0 K ,特別是約從2 9 0 K至3 0 5 K及室溫 較為便利。 如同上述，此發明中所使用的吸附劑是納X沸石型分 子篩之平衡的型式，該吸附劑僅適當的強吸附劑可於混 合氣體中含許多較易吸附的成份的情形，如氪氣從空氣 中分離的操作。例如在吸附劑中的Na X如上述之矽/鋁 的比值，及我們所知曉的5 A與4 A材料，因此處所列只是 適用於氮氣或其他更具選擇性的可吸附成份的選擇性， 吸附劑的負載及吸附作用之熱。相反地，經由鈉X沸石 作離子交換的Li X, Ca X及其他沸石是為強吸附劑且用 以吸附進料氣體或其他氣體中之氮氣或其他較易吸附成 份，並且顯示出其對氮氣或其他易吸附性氣體的高選擇 性，及具有高負載和高熱之吸附作用等特性。 再此發明中所引用的淨化步驟之具體結構，如同在其 他的壓變吸附循環中，在高壓的吸附作用過程中更多可 選擇吸附的成份之吸附面由床中的進料口移至産物口及 順流的減壓步驟且沒有突然猛脹至産物口。在較低的脱 附壓力時引用淨化氣體的量有如促進脱附作用且在没有 較難吸附性之成份突然湧入下將該較具選擇可吸附性的 成份從床中之進料口移走，如從床中之進料口將氧由空 氣中分離的應用。在較高之吸附壓力/較低之脱附壓力 比值的應用，一般可被預期用於對有效淨化氣體之運用 -2 6 - (請"閲"背而之注-事项再塡寫本頁) -裝.
--U 本紙張&度適用中®®家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） 81.9.20,000
Afi ΒΓ» 2〇356i 五、發明説明（〇 ) (請"閲泣背面之注"事項再塡寫本頁) 裝. 及從床中移走較易吸附性成份且增強没有較難吸附性之 成份突然湧入的可能性。當此發明Μ壓變吸附將空氣中 的氮氣予以選擇性的吸附之分離操作及還原較不易吸附 性的氣氣或以氣氣及氬氣為産物，特別地被描述，其他 的氣體分離操作可方便地被此發明中的練習中完成。據 我們的了解及認識壓變吸附循環是可以用來連結此發明 的，由此較具選擇性的可吸附成份如氮氣是作為被預期 的産物且在壓變吸附循環中的脱附作用並無使用淨化步 驟而被還原。其他的壓變吸附之氣體分離操作經由此發 明，亦可被提高，包括從氪氣或氫氣中分離氮氣，及如 在混合氣體中為較易吸附性的氮氣。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 在此發明練習中，使用如上述所描述的例子於不使用 外在冷卻作用之空氣分離及還原氣氣的糸統被決定將其 性能可與以使用外在冷卻作用的方法作比較。且亦被決 定的是産物的邇原需高，床之尺寸因素需較低，當脱附 壓力是保持在低的且有較高而固定的吸附壓力。但是， 增加地低脱附壓力被增加於所引用的真空泵動力設備以 完成真空脱附壓力的層次〇因此，一個低的脱附壓必層 次及高的脱附壓力/趿附壓力比值的範圍即如上述而被 預期的。此發明亦提供一可變性高的流程，可取捨操作 恃性以便製造成只具輕徹的限制或必要設備，使其可提 供於己知的應用。此發明提供一具高希望的應用性壓變 吸附行為，其基礎是，係有效的應用在壓變吸附循環操 -2 7 - 81.9.20,000 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297么、釐） 2〇3糾 五、發明説明（讣） 作所形成的我冷卻作用。 可以被完成，如同在此種 度下且没有使用昂貴的外 來還原氣氣。根據此發明 作為中對於整體效率上能 ,且在經濟上亦能符合曾 氣及其他氣體的分離操作 ΛΓ> 基於此結果，增加氣體的操作 壓變吸附操作中於最適當的溫 在冷卻作用經空氣的分離操作 的練習，壓變吸附的技術在此 夠更完全地符合所需要及期望 經對由空氣分離所得的産物氣 所增加的要求。 -----------------1 -----裝——-----玎------^ (請屯閉冶背面之注-事^再蟥寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -28- 本紙張/Ut適用中國國家標準（CNS>甲4規格（210 X 297 ) 81.9.20,000

Claims (1)

  1. 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 AT 六、申2專利範園 1. 一種用於將進料氣體混合物中較易吸附成份分離出來 的壓變吸附条統，其中進料氣體混合物中含有該成份和 較難趿附之成份，此糸統包括： (a) 至少一個吸附容器，容器中含有一種平衡型的吸 附劑材料，其能由該進料混合物中選擇性吸附較 易吸附的成份；該吸附劑材料對於該種較易趿附 的成份僅為中強度的吸附劑，並且其每公斤的水 份負荷量約少於25克水；該種吸附劑材料並不需 要外界提供冷卻作用； (b) 用來使進料氣體混合物通入吸附容器之進料口， 以及用來將由吸附劑材料所脱附的較易吸附成份 除去的管線設備； (c) 用來使較難吸附成份由容器反側排出的管線設備 (d) 分佈器設備，其偽位於吸附容器之進料口和鄰近 該管線設備之吸附容器的反倒裝置，該吸附床則 是位於該分佈器設備之間·， (e) —個再生器部分，其係位於吸附容器之中；並且 位於吸附劑物質和位於該吸附容器之進料口的分 佈器設備之間；該再生器部分中含有導電物質， 在吸附床中進行吸附/脱附的操作順序時，在脱 附階段，該區域適合用來貯存回流氣流中的冷凍 效果；以及 -2 9 - (綺先閎讀背面之注意事硕再填寫本頁一 木紙m尺度適川十W W家標準（CNS) MM a格（2〗0 X 297公>) 81. 4. 5,000 (11) S〇35(>i g _______nr_ 六、申苑® (f)在吸附容器壁上的絶緣設備，該絶緣設備適合用 來避免任何在条統的周期性吸附/脱附操作期間 ,因由吸附容器外側透過容器壁而進入吸附劑物 質床，或進入容器中的再生器，所造成自冷凍量 的損失： 因此結合再生器部分和吸附容器的絶緣部分，可使得 容器内所産生的自冷凍效果得以維持；所以吸附床的 平均溫度可在吸附/脱附周期操作期間得降低，而不 需由外界提供冷凍效果。 2. 如申諳專利範圍第1項之糸統，其中該吸附床之吸附 劑係由納X沸石材料所構成，其二氧化矽/氧化鋁之 比例約為2 . G到2 . 6之間。 3. 如申請專利範圍第2項之条統，其中該二氣化矽/氣 化鋁之比例小於2 . 4。 4. 如申請專利範圍第1項之糸統，其中該吸附床之吸附 劑傜由5A型沸石所構成。 5. 如申請專利範圍第1項之条統，其中該吸附床之吸附 劑傜由4A型沸石所構成。 6 .如申請專利範圍第1項之条統，其中該再生器部分内 含有金屬粒子。 7 .如申諳專利範圍第1項之条統，其中在再生器部分粒 子的導熱傜數約為2 5 0到0 . 5 B T U /下/英呎/平方英 呎/小時之間。 -3 0 - 木紙张尺度適川十《闲家標平（CfiSpPW,格（210父2(.)7公>) 81. 4. 5,000 (11) 〔綺先聞讀背面之注意事項再填寫本頁 •K. *訂. 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 _________[2：_ B7 六、申婧4別範® 8·如申請專利範園第7項之条統，其中該導熱像數約為 1 5 0到1 5之間。 9.如申請專利範圃第1項之糸統，其中該水份負載量約 小於1 〇克水/每公斤。 ' 10.如申請專利範圍第1項之糸統，其中該条統包含兩 個或兩値以上的吸附容器，容器中含有該種吸附劑物 質；用於使進料氣體混合物通至条統，或者是將較易 吸附之成份由糸統移出的管線設備；以及用來使較難 吸附之成份由糸統排出的管線設備；此条统適合用來 在每一個吸附床中週期性的以吸附/脱附的壓變吸附 順序操作。 11. 如申請專利範圍第1項之糸統，其中被粒子充填之 吸附容器的進料口之分佈器裝置僳用來減少其中的空 隙空間。 12. 如申請專利範圍第11項之糸統，其中該粒子係由導 電性粒子所組成。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (锜先間讀背面之注意事Jfi再填寫本頁) 13. 如申請專利範圍第1項之糸統，並且在該吸附容器 内部包括一個乾燥的區域，並且此區域像位於該再生 器部分和吸附劑物質之間；該乾燥區域含有能夠由進 料氣體混合物中除去水蒸汽、二氣化碩和重羥類的乾 燥劑，而在吸附劑材料附近的該乾燥區域的部分，將 成為第二個再生區。 1 4 .如申請專利範圍第1 3項之糸統，其中該吸附床之吸 -3 1 - 木紙張尺皮適川屮阀闲Samt(CNS)T4规格（2】0父297公釐） 81. 4. 5,000 (11) 203561 AT BT C? 1)7 六、申苑ίΒ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 銘 \ 吸 吸 分 分 約 兩物易難來附 之 化矽 之 之 部 部^ 數 含劑較較用吸 填 氣化 床 床 器 器 偽 包附將使合變 充 \ 氣 附 附 生 生R/熱 統吸是來適壓 子 矽 二 吸 吸 再 再^ 導 糸種者用統的 粒 化 該 該 該 該 該 該 該該或及系附 被 氧 中 中 中 中 中 中 中有，以此脱 中 二 其 其 其 其 其 其 其含統 ；；\ 其 其 ， ’ , , , ，中糸備備附 ， , 統 統 統 統 統BT統 統器至設設吸 統 成 条 糸 糸 条 糸.5条 条容通線線以 糸 構。之 之。之。之 之jo之 之，物管管的 之 到 所間項 項成項成項 項01項 項器合的的性 項 403-3--3 35 9 — t— 3 料之 141 構 1 構 1 12 1 1 容混出出期 1 材.6第 2 第所第所第 第為 第 第附體移排週 第 石J2圍於圍石圍石圍。圍約。圍 圍吸氣統統中 圍 到 ο 沸0Ϊ範小範沸範沸範子範數間範 _範的料条系床 範 X 2 利例利型利型利粒利係之利έΓ利上進由由附 利 納為專比專5Α專4Α專屬專熱時專52專以使份份吸。專 由約請之請由請由請金請導小I«J1II個於成成個作請 係例申鋁申係申偽申有申的 \申0!申兩用之之 一操申 劑比如化如劑如劑如含如子呎如15如或.，附附每序如 附之 .氣 .附.附 ·内 ·粒英.為 .値質吸吸在順 . 5 6 7 8 9 ο 1 2 {?先聞讀背面之注意事項再填寫本頁 木紙張尺度適川屮阀阀家標格（210x297公《) 81. 4. 5,000 (}1) AT 203561 g _________[)?_ 六'申A專H苑® 吸附容器的進料口之分佈器裝置俗用來減少其中的空 隙空間β 23.如申請專利範圍第22項之糸統，其中該粒子傜由導 電性粒子所組成。 2 4 . —種以周期性吸附/脱附順序來進行操作之方法，且用於 將進料氣體混合物中較易吸附成份分離出來的壓變吸 附方法，進料氣體混合物中含有該成份和較難吸附之 成份，此方法包括： 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (-先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (a)在較高的吸附壓力下，將該進料氣體混合物通入 至少一個含有平衡型吸附劑材料之吸附容器的進 料口，其能由該進料混合物中選擇性吸附較易吸 附的成份；該吸附劑材料對於該種較易吸附的成 份僅為中強度的吸附劑，並且其每公斤的水份負 荷置約少於2 5克水；而且不需由外界提供冷卻作 用於該種吸附劑材料；使該進料氣體混合物流入 該吸附容器進料口處的分佈器設備，和位於吸附 劑物質床及該分佈器設備之間的再生器部分；該 再生器部分中含有導電物質，在吸附床中進行吸 附/脱附的操作順序時，在吸附階段，該區域適 合用來貯存回流氣流中的冷凍效果；在該吸附容 器壁具有絶緣設備，以用來避免任何在条統的周 期性吸附/脱附操作期間，因由吸附容器外側透 過容器壁而進入吸附劑物質床，或進入容器中的 -3 3 - 木紙诅尺皮適川十WW家β準（CNS)以规格（210x297公>) 81. 4. 5,000 (11) B7 (203561_______；>： 六、申η苑is 再生器，中的能差所造成自冷凍置的損失； (b) 使較難吸附之成份在較高的吸附壓力下，由容器 反側之分佈器設備排出； (c) 在將吸附床之壓力降至較低脱附壓力的情況下， 將進料氣體混合物中較易吸附的成份由吸附床的 進料口移去；其中脱附壓約為Q. 4到1.2個大氣壓 之間，較高吸附壓力/較低脱附壓力的比值約在 1 . 25/ 1到5 . 0/ 1的範圍内； 因此結合可貯存自冷凍效果之再生器部分和吸附容器 的絶緣部分，可使得容器内所産生的自冷凍效果得以 維持；所以吸附床的平均溫度可在吸附/脱附的周期 操作期間得以降低，而不需由外界提供冷凍效果。 2 5 .如申請專利範圍第2 4項之方法，其中該較低的脱附 壓力約為0.4到0.7個大氣壓之間，而該較高的吸附壓 力/較低脱附壓力的比值約為1 · 4 / 1到5 · 0 / 1之間。 p6.如申請專利範圍第25項之方法，其中該壓力比值約 為1 . 7 / 1到3 . 0 / 1之間。 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 (绮先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 27. 如申諳專利範圍第24項之方法，其中該較低的脱附 壓力约為1到1.2個大氣壓之間，而該較高的吸附壓 力/較低脱附壓力的比值約為1 · 2 5 / 1到3 · 5 / 1之間 〇 28. 如申請專利範圍第27項之方法，其中該壓力比值約 為1 . 4 / ]到2 . 5 / 1之間。 -3 4 - 木紙张尺度適川十^阀家標準（CNS)〒·,格（21()χ2!)7公货） 81. 4. 5.000 (H) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 AT ct _______[)7_ 六、中34Ή苑圊 29. 如申謓專利範圍第24項之方法，其中在再生部分粒 子的導熱係數約為250到0.5BTll/°F/英呎/平方英 呎/小時之間。 30. 如申請專利範圍第29項之方法，其中該導熱俗數約 為1 5 0到1 5之間。 3 1 .如申請專利範圍第2 4項之方法，其中該水份負載量 約小於10克水/毎公斤。 32. 如申請專利範圍第24項之方法，其中該吸附床之吸 附劑係由鈉X沸石材料所構成，其二氣化矽/鋁之比 例約為2 . 0到2 . 6之間。 33. 如申請專利範圍第32項之方法，其中該二氣化矽/ 鋁之比例小於2 . 4。 34. 如申請專利範圍第24項之方法，其中該吸附床之吸 附劑係由4A型沸石所構成。 35. 如申諳專利範圍第24項之方法，其中該趿附床之吸 附劑係由5A型沸石所構成。 36. 如申請專利範圍第24項之方法，其中含粒子之吸附 容器的進料口之分佈器裝置傜用來減少其中的空隙空 間。 3 7 .如申請專利範圍第2 4項之方法，並且包括將該進料 氣體混合物通入一値乾燥的區域，此區域係位於吸附 容器中，而介於該再生器部分和吸附劑物質之間；該 乾燥區域含有能夠由進料氣體混合物中除去水Μ汽、 -3 5 - .....................................{ ............K..............................打...........1 J.........:.0 (JtT先閣讀背面之注意事項再填寫本百) 木紙伥又度通川中阑网家標说格(210父297公^) 81. 4. 5,000 (11) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 AT B7 CT [)T 六'中$專利苑® 二氣化磺和重羥類的乾燥劑，而在趿附劑材料附近的 該乾燥區域的部分，將成為第二個再生區。 38.如申謓專利範圍第37項之方法，其中該較低的脫附 壓力約為0.4到0.7個大氣懕之間，而該較高的吸附壓 力/較低脱附壓力的比值約為1 . 2 5 / 1到3 . 5 / 1之間 〇 3 9 .如申請專利範圍第3 7項之方法，其中該較低的脱附 壓力約為1到1.2個大氣壓之間，而該較高的吸附壓 力/較低脱附壓力的比值約為1 . 7/ 1到3 . 0/ 1之間。 40. 如申請專利範圍第38項之方法，其中在再生區域粒 子的導熱係數約為250到Q.5BTU/T/英呎/平方英 呎/小時之間。 41. 如申請專利範圍第40項之方法，其中該導熱偽數約 為1 5 0到1 5之間。 42. 如申請專利範圍第37項之方法，其中該水份負載量 約小於1 0克水/每公斤。 43. 如申請專利範圍第37項之方法，其中該吸附床之吸 附劑傜由鈉X沸石材料所構成，其二氣化矽/鋁之比 例約為2 . 0到2 . 6之間。 44. 如申請專利範圍第43項之方法，其中該二氣化矽/ 鋁之比例小於2 . 4。 45. 如申請專利範圍第37項之方法，其中該吸附床之吸 附劑係由4 A型沸石所構成。 -3 6 - ^03561 (猜先閣請背面之注意事項再填寫本頁 •訂. .線 本紙張尺度適川中阀W家標iHCNS)格（2]0x2(J7公处） 81. 4. 5,000 (11) AT C7 ___________!)：_ 六、申3專刊範® 46. 如申請專利範圍第37項之方法，其中該吸附床之吸 附劑係由5A型沸石所構成。 47. 如申請專利範圍第37項之方法，其中含粒子之吸附 容器的進料口之分佈器裝置傜用來減少其中的空隙空 間。 4 8 .如申請專利範圍第2 4項之方法，其中進料氣體混合 物係由空氣所組成。 49.如申請專利範圍第48項之方法，其中由該吸附床的 反側回收之較難吸附成份傜由氣氣和氬氣氣體産物所 組成。 5 0 .如申請專利範圍第48項之方法，其中由該吸附床的 進料端回收之較易吸附成份像由氮氣氣體産物所組成 0 51. 如申請專利範圍第37項之方法，其中進料氣體混合 物係由較易吸附成份-氮氣和較難吸附之成份-氦氣 所組成。 52. 如申請專利範圍第24項之方法，其中進料氣體混合 物係由較易吸附成份-氮氣和較難吸附之成份一氫氣 所組成。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填宵本頁) 53. 如申請專利範圍第24項之方法，其中在一次的循環 操作中，該進料氣體混合物傜通入兩個或兩値以上的 吸附容器中。 5 4 .如申請專利範圍第3 7項之方法，其中進料氣體混合 -3 7 - 木紙張尺度適川，|，闲《家榀準（0奶）以规格（210父297公垃） 81. 4. 5,000 (11) ^036^1 g ______[)7_ 六 '申 物係由空氣所組成。 55. 如申_專利範圍第54項之方法，其中由該趿附床的 反側回收之較難吸附成份係由氣氣和氬氣氣體産物所 組成。 56. 如申請專利範圍第54項之方法，其中由該吸附床的 進料端回收之較易吸附成份係由氮氣氣體産物所組成 〇 57. 如申請專利範圍第3 7項之方法，其中進料氣體混合 物傜由較易吸附成份-氮氣和較難吸附之成份-氣氣 所組成。 58. 如申請專利範圍第37項之方法，其中進料氣體混合 物僳由較易吸附成份-氮氣和較難吸附之成份-氫氣 所組成。 59. 如申請專利範圔第37項之方法，其中在一次的循環 操作中，該進料氣體混合物傜通入兩個或兩値以上的 吸附容器中。 (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁 •襄. 經濟部中央標準局B工消費合作杜印製 .線. 木紙張尺度適川十阐闲家櫺半（CNS)T4规格（210父297公4) 81. 4. 5,000 (11)
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