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A7 B7 經濟部央揉準局身工消費合作社印裝 五、發明説明（]) 本發明乃關於貯存氣技、即乙炔之方法與容器，以及使 用含碳吸附劑以貯存乙炔。 乙炔係特別使用於工業上作爲氣焊和氣體切割操作之燃 料氣體’但非常不穩定爲其缺點，若有燃燒源存在，純乙 決即使在壓力低至1 _4巴時仍會劇烈分解。因此乙炔不以 連續均勻氣相，在壓力下貯存於氣體鋼瓶中。 貯存乙炔一般使用之商業方法爲在適當之溶劑、典型爲 丙酮中溶解乙炔以降低其活性（即其化學活性），所生成之 乙炔溶液利用位於壓力容器、典型爲氣體鋼瓶中之固體多 孔物質加以吸收，以抑制乙決之分解，該物質典型具有之 孔洞大小範圍爲50至250毫微米。以此已知之方法，使用 丙酮作爲溶劑，乙块氣體鋼瓶根據英國政府規定，在15-e 下具有限制之安全壓力爲18.7絕對巴。此溶解乙块貯存系 統之主要缺點爲其無法以高流率提供乙炔，特別是當大部 份之乙炔已從鋼瓶中排出，以及一些丙酮蒸汽會伴随乙炔 排出，此系統之其它缺點包含由於最大允許壓力之限制， 其具有有限之貯存容量；其壓力隨周圍溫度之降低而迅速 降低；以及無法提供容量於巨量之貯存或輸送，除非同時 使用多個鋼瓶。 因此提出可替代之乙炔貯存方法是不致^吏人感到意外的 ，例如，早在1964年法國專利第1 417 235號揭示使用含有 用於乙炔之固體吸附劑之鋼瓶以貯存乙炔，但是在法國專 利第1 417 235號中並未揭示使用於此目的之特定吸附劑。 在者，雖然有一些關於乙块在壓力高至約1巴下吸附之少 —. 聋-- ί:請先wrt»背面之注意Ϋ項v/* '為本頁 丁 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐） A7 B7 經濟部中央梯準局貝工消费合作社印製 五、發明説明（2 ) 量實驗數據’但並沒有在高壓下吸附之實驗數據。因此， 在高壓下並沒有貯存乙炔之固體吸附劑之實際應用。 ΕΡ-Α-0 467 486揭示用於貯存甲烷之特定活性碳吸附劑 ’其曾建議該處所揭示之一般等級吸附劑可以使用於乙炔 足野存’不過並沒有用於此目的之特定吸附劑實例被提出 〇 因此’在技藝中有需要一特別適合於在高壓下貯存乙炔 之特定吸附劑，在研究爲此目的之吸附劑時，我們發現選 擇適當吸附劑之準則相當複等导無法由最新發展之技術所 衍生。 根據本發明之第一方面，其係提供一種在高壓下貯存乙 声（方法，包含在高壓下將乙炔飼入含有能夠可逆吸附乙 決之含竣吸附劑之壓力容器中，其中該吸附劑具有： a. 等於或大於〇.5立方釐米/克之微孔比容； b. 等於或大於0.5立方釐米/克之中孔比容； c. 等於或大於0.25克/立方釐米之整體密度；和 d. 每單位體積等於或大於4〇〇平方米，立方釐米之表面積 〇 根據本發明之第二方面，其係提供—壓力容器以貯存、 輸送與分送壓力下之乙炔，其含有能夠可逆吸附乙块之含 後吸附劑，其中該吸附劑具有： a.等於或大於〇5立方釐米/克之微孔比容； b-等於或大於〇.5立方釐米/克之中孔比容； c.等於或大於0.25克/立方釐米之整體密度；和 -5- 本紙浪尺度適用巾^^^^ ( CNS ) A4規格（21G X297公釐) - (請先閲讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) -裝- 訂 線

經濟部中央橾準局貝工消费合作社印策 d.每單位體積等於或大於400平方米/立方釐米之表面積 0 根據本發明之第三方面，其係提供在壓力下貯存乙块時 能夠可逆吸附乙炔之含碳吸附劑之用途，該含後吸附劑具 有： ' a. 等於或大於0.5立方釐米/克之微孔比容； b. 等於或大於0.5立方釐米/克之中孔比容； c ·等於或大於〇. 2 5克/立方楚·米之整禮密度；和 d.每單位體積等於或大於400平方米/立方楚米之表面積 〇 選擇性地’在本發明之該三方面中，微孔比容與中孔比 容之和須等於或大於1.0立方釐米/克，具有有效直徑大小 範甌爲1.5至3.0毫微米之孔洞之比容係等於或大於〇3立方 釐米/克，等於或大於0.5立方釐米/克係較佳的。 該含碳吸附劑具有從0至0.16立方釐米/克之巨孔比容和 至少1500平方米/克之比表面積係較佳的。 任何吸附劑典型都含有眾多不同大小之開口與容易接近 之孔洞，若將孔洞大小之分佈（即孔洞直徑頻率與孔洞直 徑之闞係）作圈，所生成之曲線典型都具有一或多個最大 值。使用在本發明之含碳吸附劑具有至少_二個此類最大値 係較佳的，一般發現適合使用在本發明之含竣吸附劑具有 至少三個此類最大値。 如在此所使用，該孔洞種類之定義係遵循IUPAC之分類 ’參照IUPAC符號與用語手册，附錄2，第1部份，膠體與 -6 - 本紙法尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4说格（210X297公釐） 【請先閎讀背面之注意^項舄本頁 .裝.

、-IT 線 五、發明説明（4 ) A7 B7 經濟部中央橾準局負工消费合作杜印製 表面化學，Pure Appl_ Chem·，31(1972) 578 » 用語“微孔” 係指具有直徑小於2毫微米之孔洞；用語《中孔，，^指具有 直徑範圍2至50毫微米之孔洞，用語係指具^直徑 大於50毫微米之孔洞，區別微孔和中孔之一理由爲此二種 孔洞在吸附氣體之本性上有所差別。當氣體分子於微:中 吸附時’在氣體分子與固體孔洞壁間會有一實質上較氣趙 分子彼此間爲強之作用，後者之作用係4加於氣體固體 之作用上。由於在微孔中並不存在爲零之作用位能，任何 限制在微孔中之氣體分子將被視爲被吸附。另一方面，當 氣體分子於中孔中吸附時，不只在氣體分子與孔洞壁間會 有吸附作用，在其内所吸附之氣體分子彼此間亦會有作用 ’其可能變成相當強。在乙块之例子中，第二類之吸附在 孔洞直徑（或大小）約1 _5毫微米時開始發生，我們相信在 高於常壓下乙块在中孔中吸附之機構包含乙炔之準凝聚， 此造成乙块之另一種壓缩，與只起源於孔壁之吸附作用位 能之影響造成者相比，後者之機構與在微孔中者相似，在 大於2至3毫微、米之中孔中，此將導致凝聚乙炔與更多之乙 炔形成彎液面。對例如乙炔之非常強烈吸附之化學品，範 圍在1.5至2.5毫微米之吸附相之密度可能超過乙块在微孔 中之最大密度，如從界面熱力學之原理所瞭解者β我們相 信這些現象依賴來自孔壁相對邊上之吸附吸引力之存在。 若孔洞之直徑超過約3毫微米，吸附吸引力變成相當微弱 ，且所生成之額外壓縮效果較不頰著，但在高壓下仍然可 以發生乙块之準液化，如任何大小之中孔之典型。因此， 本紙乐尺度逋用中國國家標隼（CNS〉A4規格（21〇X：297公羞〉 f請先閲价背面之注意事項再 -鬅-- .鳥本頁) -53 Γ ί A7 B7 經濟部中央梂準局貝工消资合作杜印裝 五、發明説明（5 ) 我們相信具有直徑或大小範圍15毫微米至3毫微米之孔洞 在吸附乙块上特別有效’在製備使用於本發明之吸附劑時 ，通常使此孔洞之密度或其中孔比容最大係較佳的。我們 更進一步相信最有效之孔洞大小範圍爲18至25毫微米。 比表面積（A)與一克固體表面上之吸附劑單層容量有關（ 即可以被容納於完全填滿之單分子層上之被吸附物數量） ，其關係以方程式表示： A=nmamL 其中： nm爲每克吸附劑單層上被吸附物之莫耳數； am爲在完全早層上每一被吸附物分子所佔據之平均面積 ;以及 L爲亞佛加厥數 (參照S J Gregg and K S W Sing，吸附、表面積和多孔性 » Academic Press, Inc, London, 1982, p41 et seq.) 單層容量和比表面積係當am値爲016平方毫微米時，利 用BET方法由經驗所決定，此ΒΕΊΓ方法係來自單一吸附等 溫線’最方便是使用在常壓之沸點' 77K下之氮氣（見 Gregg and Sing,上述已引用）》此比表面積是一異於幾何 比表面積之量，曾假定會有等於2622平方米/克之幾何比 表面積之最大理論値，此値係在由石要結構之基礎平面之 單層與微孔所構成之吸附劑缝狀模型假設下所獲得，後者 中之每一個都位於二此層間，參照KR Matranga，a L Myers and E D Glandt : ”利用在活性唉上吸附以貯存天然 -8- f請先閲策背面'V注意^項h 寫本頁) 裝. 訂 線 本紙張尺度逋用中國國家橾準（CNS ) A4规格（210x297公釐） A7 B7 五、發明説明（6 ) 氣 ”，Chem Eng Sci 47(1992) pp 1569-1579。如前所説，一 個高至例如3000平方米/克之比表面積a在幾何上可能不是 眞實的。此比表面積A與幾何比表面積間之差異係反應在 採用多層之吸附機構於吸附數據之bet解釋上以及單層之 吸附機構/孔洞填充機構間之不同。此處所引用之比表面 積A値曾應甩單層吸附機構計算以解釋數據。 孔洞大小分佈可以如比表面積A般從相同之吸附等溫線 決定8 微孔比容藉吸附方法決定係最準確的，中孔比容則推属 藉高壓水銀孔度測量法與吸附方法之合併以決定。高壓水 銀孔度測量法可以使用於孔洞大小低至3·〇毫微米之情形 ’孔洞大小範圍爲2.0至3.0毫微米之比容，藉類似於用以 決定微孔比容之吸附方法決定係較佳的。 微孔比容從如氮氣之實驗吸附等溫線與其藉由特定理論 推導之評估，例如Dubinin-Radushkevich方程式、Horvath-Kawazoe 方程式（G. Horwath and Κ· Kawazoe，J Chem. Eng. Japan，16(1983) 470、BJH模式（Ε· P. Barrett, L. G. J0yner and P. P. Halenda，J. Am. Chem. Soc·，73(1951) 373)與其 它適合者，以埤經驗上決定係較佳的。 微粒吸附劑之整體密度係該吸附劑非緊密時之質量對趙 積比値’結成塊之吸附劑之整體密度係該結塊之質量對體 積比値。微粒吸附劑可以壓缩以減少在體積中空洞空間所 佔據之比例，直到可能之最密堆積爲止，即在此所謂之填 充密度。微粒吸附劑之整體密度（以及填充密度）可以根據 -9 - 本紙張从14用巾HS家料（CNS ) ( 21GX297公釐) "" (*请先《#背面之注意Ϋ項再八. -裝-- b本頁) 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 經濟部中央樣準局負工消費合作社印製 五'發明説明（ ASTMD-2854之方法測量β 使用於根據本發明之方法以及屢力容器之含竣吸附劑典 型具有多量（微孔與中孔比容，超過5〇%之中孔具有範圍 從2至5毫微米之直徑係較佳的。 乙炔爲相當小之分子，其可預期在乙块之吸附中，具有 相似大小之微孔將扮演遠較中孔爲重要之角色。但是我們 很驚訝地發現，中孔在乙炔之吸附中，亦扮演重要之角色 ，雖然此現象仍未完全瞭解，但乙炔在正常之環境溫度（ 即30°C以上）以上仍具有臨界溫度之事實可能是很重要的 。結果，在較小直徑之中孔（即具有直徑範圍從2至5毫微 米者，特別是具有直徑範圍從2至3毫微米者）以及特別是 具有直徑範固從1.5至2毫微米之微孔中，可以達成高乙炔 密度和高被吸附物濃度。再者，在乙炔吸附中扮演重要角 色之中孔會改善在微孔吸附中所伴隨之特定問題，此問題 爲純粹之微孔吸附已知會具有一遵循mpAC分類中類型i 之吸附等溫線，該分類係接續Brunauer，Deming and Te丨⑹

(BDDT, cf, S Brunauer, L S Deming, W E Deraing and E

Teller : J. Amer. Chem. Soc. 62(1940) 1723ff>所做之起始 工作。類型1之等溫線顯示在低壓時會有一強烈之攝取而 導致一具有非常少或不苒有攝取之平坦區域，故因此通常 遵循LangmUir吸附等溫線。結果，在壓力·"接近常壓時，典 型上已達炮和之吸附劑，若再施以高壓（例如15巴）後，當 壓力再降低至常壓時其並不會釋放出足夠數量之氣體。因 此即使在不是很高之壓力下，假如所吸附氣禮之數量、即 10- 本紙法又度逍用中國國家標準（CMS〉Μ規格（210χ297公釐） —---------裝-- --»請先 ίιικ 寫本頁) ，1Τ 線 非常大’但可輸送氣趙之數量，在下述亦表示J 輸送谷量（用於燃料氣乙块）.，亦即 得之可逆氣體量仍是有限二= 同操作壓力下之乙炔氣體數量與保留於15巴 壓力下之吸附劑中之差値，係使 -作 炔之攝取（輸送容量）。用於本發明中作爲可逆乙 :上：述，例如現今已知之滞石分子筛之微孔固體本質 並不適合使用於根據本發明之方法和壓力容器中。但我 們已發現適合使用於根據本發明之方法和壓力容器之含碳 吸附劑之中孔體積本質上會改變吸附等溫線之形狀使其更 接近1upac分類之類型π等溫線或其它在實際操作範圍内 ’不會產生被限制之可逆氣體攝取之類型之等溫線，前者 (等溫線並不顯示受限之平坦區域’但顯示在中等壓力時 會有連續之上昇以及在最高壓力時會有最後之陡峭上昇。 經濟部中央標準局負工消费合作杜印裝 。上述所討論之切吸附劑性質使.用於本發明之結果，在 25Ό在大小與傳統貯存方法、即將乙块溶於丙_且以多孔 物質吸附此丙明（即大於125克乙炔/升吸附劑）所用者相似 或較大（壓力容器中，達成可輸送之貯存容量是可能的。 此外，根據本發明之貯存方法，從貯存中釋出之乙块當炊 不會有被㈣污染之可能性。再者，我們相信根據本發明 之乙块吸附貯存’當貯存壓力降低時，從譽力容器中乙炔 以更均勻之速率釋出係可能達成的。我們相信本發明更進 ϋ點爲乙炔可以在高於英國目前爲了溶解乙決貯存 安全所能接受之譽力以上貯存。因此’在較高之貯存塾力 11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規^Τ^〇χ297公釐） 五、發明説明（9) A7 B7 經濟部中央榇準局負工消费合作社印策 二到較傳統貯存方法者爲高之可輸送氣體禮積係可能達 =二且，避免溶劑之使用可使根據本發明之填滿壓力 谷器與傳統含有丙萌和多孔物質之麵瓶相比，具有較低之 重量，此改善之發生程度與傳統多孔物質者相比係與竣密 度有關。將多孔物質/丙酮系統用根據本發明之適當吸附 劑系統取代，亦可以達成所考慮之氣體鋼瓶空間較高程度 之使用。 微孔比容與中孔比容之和至少爲12立方釐米/克係較佳 的，微孔比容與中孔比容之和至少爲14立方釐米/克且中 孔比容至少爲0.7立方釐米/克係更佳的，至少75%之此中 孔比容（最佳爲至少90%)係由具有直徑範圍爲2至5毫微米 之中孔所提供係甚至更佳的，具有大小（直徑，若爲圓柱 體）範圍在1_5至3毫微米之孔洞比容和等於或大於1〇立方 釐米/克係最佳的。 由於乙块具有分子大小約0.4毫微米，那些具有較小大 小之微孔對乙炔之吸附較少或沒有貫獻。一般，較佳爲至 少90% ’更佳爲至少95%，最佳爲所有之微孔具有至少爲 0.4毫微米之直徑。 雖然含碳吸附劑具有4500平方米/克之比表面積係已知（ 見ΕΡ-Α-0 366 796)，但我們特別偏愛比表面積範圍在3〇〇〇 至4000平方米/克。通常比表面積愈大，微孔比容與中孔 比容之和就愈大。但是，比表面積愈大，吸附劑之整趙與 壓缩密度就愈小，因此在給定體積之壓力容器中所能容纳 之吸附劑有效數量就愈少。所以在使吸附剤之孔洞體積或 -12- 本紙張;逡用中國國家橾隼（CNS ) A4说格（210x297公釐） f請先閱贲背面之注意事項再Θ -裝-- S本頁)

,iT 線 A7 B7 — -- _. 五、發明説明（10) 比表面積最大與使吸附劑之整體密度最大以使能夠貯存於 壓力容器中之吸附劑有效數量最大間會有象有之衝突存在 。事實上’每單位體積之吸附劑表面積、即比表面積乘上 吸附劑之整體密度較單一參數爲更顯著，加以最大化係較 佳的。每單位體積之表面積至少爲8〇〇平方米/立方釐米係 較佳的，至少爲1000平方米/立方釐米係更佳的，雖然在 實際上高於1 500平方米/立方釐米之値係難以獲得。 保持任何巨孔比容爲最小係所欲的，通常巨孔比容小於 0.05立方釐米/克係最佳的，理想則是爲零。 使用於根據本發明之乙块貯存之含碳物質爲活性碳係較 佳的，該吸附劑爲活性碳之自由流動小球係較佳的，小球 /微球、纖維、盤或由一或多個結塊物所構成者亦是可以 選擇地，微粒形狀之吸附劑可以具有微粒大小之宽範圍中 任何一或多個。 經濟部中央標準局員工消费合作杜印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 含碳吸附劑之整體密度高於最小整體密度之〇 25克/立方 變米且至少爲0.3克/立方釐米係較佳的，整體密度至少爲 0.35克/立方釐米係更佳的。如上所提，對一给定之微孔與 中孔體積和，整體密度愈大則根據本發明之壓力容器之可 輸送貯存容量就愈大，整體密度愈大則當乙炔從壓力容器 中排出時微粒狀吸附劑被其淘析之可能性就愈小。另—防 止此淘析之保護可藉使該小球在壓力容器中就地形成一或 多個結塊物以達成。通常，含碳吸附劑可以爲被黏著劑所 束缚在一起之活性碳之個別小球所凝聚（或其它小物體所 凝聚）之一或多個結塊物之形式。—接近粒子密度値且典 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） A7 B7 五、發明説明（11) 型高至0.8克/立方釐來夕古奴 — 代價是會損失一地吸附容：=了以獲得’但-般之 古这卜. —及附谷量，以及至少在氣體釋出速率會 有減^，此係因爲黏著劑會堵塞—些 不同黏著劑中之任何—插，，、、 7以使用各種 黏土、敏雄去趣、 ，例如，孩黏著劑可以是瀝青' ‘、，又物質或鬲分子，例如酚之 NOVALAK)或聚乙埽類之物哲如』幻 …日（則如 、 男 < 物豸，例如聚（四氟）乙缔。 微粒狀含後吸附劑在和7故含 …在和乙块填入聲力容器之前加以壓缩 係較佳的，-般可以增加密度且能夠接進填充密度。 壓力容器爲任何傳統大小之氣體鋼瓶形式係較佳的，雖 然其它形狀之容器亦可使用。如果使用—或多個含竣吸附 劑之結塊物，其可以從容器之底部開口區域加入，該底部 :㈣可以與容器之其它部料接在—起。該壓力容器可以 藉傳統之設備，在壓力下裝人乙&，該貯存壓力（完全裝 滿足壓力容器）在1 5至30巴之範圍係較佳的，貯存壓力在 18至30巴之範圍係更佳的，即高於英國認爲用於安全貯存 在丙酮中之乙炔溶液之壓力。 根據本發明之壓力容器可以用乙決裝填且可以在所有之 環境溫度下使用，包含範圍從_1〇s5(rc者。 適合使用於根據本發明之方法中以作爲含破吸附劑之具 有高比表面積之活性碳小球可以技藝中熟知之方法製造， 使用於這些方法中之主要製程係母體之熱解、部份氧化和 破化’該母體通常爲可能非常複雜之有機進料。JW Patrick在”碳中之孔洞：特徵與應用”，Haisted Press，New York，Toronto, 1 995, 331 pp.中提供最新技藝之敘述。不過 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) M規格（210Χ297公釐） --*；- — Μ----^ ά —— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 Τ 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 經濟部中央標準局貝工消費合作杜印製 Α7 ________Β7 _五、發明説明（12) ，仍有製造具有比表面積高於3000平方米/克之超活性含 碳吸附劑之特殊與可替代之方法，其係將石油焦碳或例如 椰子殼燒焦物之其它含碳起始物質與典型過量之氫氧化鉀 (KOH)混合（見例如美國專利第4 〇82 694號和T Otowa，Y Nojima和 M Itoh之”吸附之基礎”，Ed. M D LeVan，Kluwer Academic Publishers, Boston，1996，709-716)，在 40CTC 下 使該焦碳脱水且在600-900°C之鈍氣（氮氣）中使焦碳活化 。KOH對焦碳之重量比範圍，根據所欲之微孔對中孔比値 ，可以從1 : 1至1 : 10，K0H押声碳之比愈大，中孔之比例 就愈大。爲了使活性碳具有高於3〇〇〇平方米/克之比表面 積可以達成，KOH對焦碳之重量比超過1 : 4通常是必須的 ，進行該脱水步蹀係爲了避免因蒸汽直接侵襲而損失碳。 在活化後施以一清洗步驟於該物質上，該清洗步驟之目的 爲移除殘留之KOH和在活化中生成之鹽類。活化步骤之最 佳溫度爲700°C，因爲在溫度高於7〇(TC時鉀之元素會形成 使該製程趨於危險。更進一步關於活性竣製造之資料揭示於 Toshiro Otowa，Ritsuo Tanibata 和 MasaoHoh 之論文 "Production and ards^rption characteristics of MAXSORB: high-surface-area activated carbon^ Gas Separation andPudficaUon，Volume 7’ No 4, pp 241-245(1993)，和 GB-A-2 223 223和EP-A-0 366 796中。藉將碳與黏著劑混合，該黏 著劑可以爲黏土、織維素或有機黏著劑，再經擠壓、擦出 和在例如範圍爲100至150°c之高溫下乾燥，所生成之活性 碳可以形成小球、微粒、盤或結塊物。當然可以在熟知之 -15- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝. 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) A4規格（210X297公釐）

經濟部中央樣準局員工消费合作社印製 技藝中調整適合製造方法之參數以得到—活性竣，其所且 有之性質使其特別適合使用作爲根據本發明時存乙決所^ 之含碳吸附劑。 根據本發明之方法與壓力容器頊麻狂誓/ ^ _ 洛巩册精實例和參考所附之 圖示加以説明，其中： 圖1所圖示爲用於貯存、運輪釦銓 交柯和輸迗乙炔疋氣體鋼瓶之 郅份剖面侧視圖，且 圖2至6全都爲用於吸附與脱附二氧化碳之Dubinin_ Radushkevich等溫線。 ，圏7爲對不同之含竣吸附劑’每單位體積之表面積對可 逆乙炔攝取之關係圖。 。圖1係未按比例。 一參考圖1，氣體鋼瓶2具有頸部4和開口6，該鋼瓶2可以 精傳統〈万法從適合使用在壓力纟器之任何種類傳統鋼材 製得，此_材係技藝中所熟知者，τ、需在此詳述。該鋼 瓶2具有凹角之底部8，其如傳統鋼瓶之方式與軸上之安全 栓10裝在一起，該安全拴1〇藉在鋼瓶2内部之網狀填充物 12以保護。 鋼瓶2之開口 6具有一内部螺紋（未示），其係與傳統鋼瓶 間14本雜上（螺紋（未示）密合，間μ具有可以連接氣體供 應g (未π)和壓力調節器（未示）之零件16，或鋼瓶2經由 此零件16從加壓之乙炔源頭填充乙炔。閥】4具有内部之通 迢（未不）可以與鋼瓶2之内部連接且藉安全栓18以密封， 閥14之結構與製造係熟知的，不需在此詳述。 -16- 度適用中國國

A7 B7 經濟部中央標準局員工消费合作杜印製 五、發明説明（14) 鋼瓶2之内部係填充根據本發明適合於壓力下使用以貯 存乙炔之含碳吸附劑（例如，活性碳）之小球20,在頸部4 内4之上方提供一網狀塡充物22，該網狀填充物22確保不 會有乙炔在其内會發生爆炸之連續自由空間存在且使吸附 劑之淘析減至最小。 一 2鋼瓶2可以藉在安全拴1〇之附近提供一小體積之填 充物12而準備好使用於本發明，在裝進鋼瓶閥14之前，鋼 瓶2係填充以幾乎達到開口 6之含碳吸附劑小球。在此操作 中，將鋼瓶2碰撞數次以確气含—碳吸附劑小球完全沉降。 如有需要，該小球可以施以壓缩力以使能容納之小球數最 大，不過該壓縮力不可大到足以傷害小球。在鋼瓶已經填 $好小球20<後’將網狀填充物22裝入鋼瓶中以佔據頸部 4頂部之空間同時裝進鋼瓶閥M。該已填充好含碳吸附劑 小球20之鋼瓶2在乙炔製造地填充乙炔，該鋼瓶在典型範 圍爲15至30巴之所欲填充壓力下與含有乙炔之總管（未示） 相連’乙炔在壓力下經爲開口狀態之閥14流進氣體鋼瓶中 ，在所欲質量之乙炔已填裝入鋼瓶2後，將閥14關閉。該 乙块鋼瓶然後輸送至該鋼瓶2可以出售或出租之倉庫（未示 )打開閥14可以將乙块從氣體鋼瓶中釋出。 根據本發明之貯存乙炔之方法與壓力容器藉下述之實例 以進一步説明，每一個實例描述不同含碳物質和樹脂之吸 附特性’每一個吸附劑之吸附特性以在平衡時所吸收與釋 放之二氧化碳表示。該實驗係同時使用二氧化碳與乙炔以 進行，但由於前者相當易於使用，故偏向使用二氧化碳， -17- ---------^ ~裝-- * 外 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 Γ 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） Α7 Β7 S16285 五、發明説明（15: 我們相信從二氧化碳等溫線所獲得之數據可以使用以預測 乙炔之相對應値，此係由於此二氣體在特定化學與物理整 體性質間之密切相似性，也就是來自吸附平衡行爲。例如 ，我們發現此二氣體對一已知爲NUXIT_AL之含碳物質之 吸附等溫線，當數據在相同之相對壓力、p/p。下獪圖時， 係彼此間無法區別的，其中P。爲在溫度τ時於液相被吸附 之物威之飽合蒸氣壓力。爲了將所吸附之二氧化锬質量轉 換成乙炔，我們假設所吸附之二氣體莫耳體積係相同的， 此是有一些證據的，當液態4體接近臨界溫度時，其密度 幾乎精確地對應其分子量之比値。此外，在氣相中此二類 分子之物理大小係非常接近。—般而言，使用二氧化碳作 。爲測試氣體以評估使用於根據本發明之方法之吸附劑之適 用性似乎是合理的，此點然後曾被參考下述由直接測量燃 料氣乙決之高壓吸附等溫線所得之結果證實。 在實例中，吸附數據經Dubinin-Radushkevich(DR)方程 式解釋，其在此處使用之形式爲： v(p)=v0exp[-B(RTlnp/p0)2] 其中 v=被吸附氣體之數量 V。爲系統之特定常數 B爲另一系統特定常數 氣體常數 τ=測量溫度 ρ =被吸附物之平衡壓力 ρ0 =被吸附物液相之飽和蒸汽壓力 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4说格（210父297公| ) ~ -- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 、1Τ 經濟部中夬揉準局貝工消費合作社印製 經濟部中央揉準局男工消費合作社印製 A7 ___ B7_五、發明説明（16) 見Rudzinski and D H Everett “#均相表面上之氣體吸附” 1992，pp42-51 引用 Μ M Dubinin and L V Radushkevich， Proc Acad Sci USSR, 55, 33 1(1947) ° 以下之實例1至5分別對照圖2至6，在每一圖中，數據係 根據Dubinin-Radushkevich模型繪圖，其中係以攝取（毫克/ 克）（即每克吸附劑吸附之氣體毫克數）之對數（10爲底）對 log(10爲底）p0/p之平方作圖。 從各個二氧化碳等溫線計算每一種吸附劑在2 5 °C、1 8至 1_5巴間（目前乙块氣體鋼瓶工作之極限），每升吸附劑之 乙块可輸送貯存容量，且示於每一實例中作爲每升吸附劑 在該壓力極限内之可逆攝取量。 ，例1 (比較的） 在2 5 X下決定Ambedite XAD-4樹脂（來自Aldrich公司， The Old Brickyard, New Road, Gillingham, Dorset SP8 4HL，England)之二氧化碳等溫線，其具有830平方米/克之 比表面積、0.15立方釐米/克之微孔比容、0.975立方釐米/ 克之中孔比容、0.015立方釐米/克之巨孔比容和0.6克/立 方釐米之整體密度。該等溫線以Dubmin-Radushkevich圖 示於圖2，所得到之可逆乙炔攝取量爲72.6克乙炔/每升吸 附劑。 此實例顯示大中孔比容本身並不適合以產生適合之可逆 乙決攝取量。 實例2(比較的） 在25 °C下決定碳織維物質Nanofibre A20(來自Osaka Gas -19- 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

T -裝- 訂

T 線. 經濟部中央橾準局員工消费合作社印製 316235 A7 ____B7 "X、發明説明（17) 公司，19-9，6-Chome Torishima，Konohona-ku, Osaka 554, Japan)之二氧化碳等溫線，其具有2000平方米/克之比表 面積、1.1立方釐米/克之微孔比容、無中孔比容或巨孔比 容和0.18克/立方愛米之整體密度。該等溫線以Dubinin-Radushkevich圖示於圖3，所得到之可逆乙炔攝取量爲57.1 克乙块/每升吸附劑。 此實例顯示大微孔比容本身並不足夠以提供適合之乙块 攝取性質，每單位體積相當低之攝取量亦受低密度之影響 ，此係不僅源自非常高之微斗體積，亦由於吸附劑難以堆 積之物理形式。 實例3 (比較的） ‘在25°C下決定MAXSORB式之碳物質、樣本等級G08H( 來自 Kansai Coke & Chemicals 公司，5 Misono-cho, Amagaski，660 Japan)之二氧化碳等溫線，該吸附劑具有 2250平方米/克之比表面積' 1.15立方釐米/克之總孔比容 和0.3克/立方釐米之整體密度。該等溫線以Dubinin-Radushkevich圖示於圖4，所得到之可逆乙決攝取量爲99.6 克乙炔/每升吸附劑。 此實例顯示高比表面積値本身並不足夠以有利地增加吸 附劑之乙炔攝取性質。 實例4(比較的） 在25 °C下決定活化之椰子殼碳、AR1(來自Sutcliffe Speakman Carbons 公司，Lockett Road, Ashtonin-Makerfield，Lancashire, WN4 8DE，England)之二氧化碳等 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) τ 丨裝- 、1Τ Γ A7 B7 - --~—------------ 五、發明説明（18) 溫線，該吸附劑具有1644平方米/克之比表面積、0.73立 方I米/克之微孔比容、0.26立方釐米/克之中孔比容、 0.34立方釐米/克之巨孔比容和〇 45克/立方釐米之整體密 度。該等溫線以Dubinin-Radushkevich圖示於圖5，所得到 之可逆乙炔攝取量爲97.7克乙炔/每升吸附劑。 此實例顯示高整體密度値本身並不足夠以有利地增加活 性碳吸附劑之乙決攝取性質。 實例5 在2 5 °C下決定來自Osaka Gas公司之超活性碳物質、樣 本等級M-30之二氧化碳等溫線，其具有3000平方米/克之 比表面積、0.6立方釐米/克之微孔比容、〇·9立方釐米/克 之中孔比容、0.15立方釐米/克之巨孔比容和約0.35克/立 方釐米之整體密度，每單位體積之比表面積約iOSO平方米 /立方釐米。大部份之中孔具有範圍從2至5毫微米之直徑 ，未偵測到具有直徑小於0.4毫微米之微孔。該等溫線以 Dubinin-Radushkevich圖示於圖6，所得到之可逆乙块攝取 量（可輸送容量）爲143克乙块：/每升吸附劑。 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印«. 該等溫線數據藉在一等排方法中吸附數量範固從〇 〇4至 23.6毫莫耳/克Osaka Gas M-30吸附劑下，直接測量吸附等 排物所得之吸附數據以證實，此等排方法具有如下所述之 最小靜止體積 ’ "Determination of Sorption Thermodynamic Functions for Multicomponent Gas Mixtures Sorbed by Molecular Sieves，，，M Bulow，Stud Surface Sci Catal， Vol 83 (1994), pp 209-215. -21 - 本紙張尺度遑用中國國家揉隼（CNS ) A4規格（210X29·；公釐） A7 B7 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 五、發明説明（19) 實例5說明單位體積相當高之表面積値、微孔比容和中 孔比容在獲得與傳統溶解乙炔貯存系統相近之可逆乙炔攝 取量和特徵上之重要性。 圖7說明在每單位吸附劑體積之表面積與其可逆乙炔攝 ^量（可輪送容量）（以克乙炔/每升吸附劑表示）間有一本 資上線性之關係，示於囷7中之五數據點係來自上述之五 個實例。 ’王意到圖7所示之可逆乙炔攝取量實際上爲最小之可逆 攝取量係很重要的，我們相哼考對吸附劑施以壓縮而增加 其有效密度以增加其可逆乙块攝取量、典型增加25%、實 際上係可能的 實例6 如jr例5，在25C下決定來自〇saka Gas公司之超活性後 物質、樣本等級M_3〇之乙炔吸附等溫線，得到可逆乙炔攝 取量（可輸送谷量）爲每升128克，與由二氧化碳測量預測 之値有10.5%之差別。 實例7 使用一結塊碳物質於吸附測量（Kansai C〇ke & chemicals 公司製造，5 M1S〇n〇-ch〇, Amagaski，660 Japan)，其具有 3 02 7平方米/克之比表面積' 〇32克/毫升之固體密度、 0.93毫升/克之微孔比容和〇 65毫升/克之中孔比容之性質 ，孩物質係藉壓縮Maxsorb式之粉末以製得。源自在此物 質所測量之二氧化碳吸附等溫線之可逆乙炔攝取量爲13】 克/升，直接由乙決吸附等溫線計算之可逆乙炔攝取量（可 -22- 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐〉 ---------裝------訂-----1線·. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部中央#準局貝工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（20) 輸送容量）爲丨22克/升，這些都是高數値，牢記在心該結 塊物之低整體密度。在壓縮過程中藉一高壓力以增加固體 之密度而獲致本質上較大之可輸送乙块容量是可相信的。 實例8 使用另一結塊物樣品於乙块吸附測量（來自Kansai c〇ke & Chemicals公司，5 Misono-cho，Amagaski，660 Japan)， 其係基於使用以製備應用於實例7之物質之MAXSORB式活 性碳且具有下列之性質：2888平方米/克之比表面積、 0.29克/毫升之整體密度、〇J9毫升/克之中孔比容和0.92 毫升/克之微孔比容。由乙炔吸附等溫線計算之可逆乙块 攝取量（可輸送容量）爲Π0克/升’這些都是高數値，牢記 在心該結塊物之低整體密度。藉增加整體之密度而獲致本 質上較大之可輸送乙炔容量是可相信的。 實例9 使用另一樣品於乙炔吸附測量（來自Kansai Coke & Chemicals公司，5 Misono-cho, Amagaski, 660 Japan)，其 係基於含有結塊之含碳吸附劑之MAXSORB式活性碳且具 有0.5克/毫升之整體密度、2600平方米/克之比表面積和大 於1.0立方楚：米/克之微孔比容與中孔比容和，由乙块吸附 等溫線計算之可逆乙块攝取量（可輸送容量）爲144克/升。 實例10 使用結塊之含碳吸附劑於吸附測量（來自S Utcliffe Speak-man Carbons 公司 ，Lockett Road, Ashtonin-Makerfield，Lancashire, WN4 8DE，England)，其係由挪子 -23- 本紙張尺度逋用中國國家梯準（CNS ) A4規格（210X297公釐） --------裝-- (請先閱靖背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 線 A7 B7 五、發明説明（21) 殼所生成之活性碳所製備，具有〇56克/立方釐米之密度、 2201平方米/克之比表面積、^丨立方釐米/克之微孔比容 和0.23立方釐米/克之中孔比容。第一吸附等溫線爲依25 C下之一氧化竣所續出’由此等溫線計算之可逆乙块攝取 量（可輸送容量）爲191克/升。第二吸附等溫線爲依25()(：下 之乙炔所繪出，由此等溫線計算之可逆乙块攝取量（可輸 送容量）爲144克/升。 (请先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝·

、1T 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 -24- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21〇><297公釐）

Claims (1)

1. β ㈣§4814 sfc專利申請案 土主土.請專利範g條正太撕玍7日、六、申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 Hv) 經濟部中央標準局月工消费合作社印褽 —種在高壓下貯存乙炔之方法，包含在高壓下將乙炔飼 入含有能夠可逆吸附乙块之含碳吸附劑之壓力容器中， 其中該吸附劑具有： a·等於或大於0.5立方釐米/克之微孔比容； 等於或大於0.5立方釐米/克之中孔比容； 等於或大於0.25克/立方釐米之整體密度；和 每單位體積等於或大於400平方米/立方釐米之表面 積。 種在高壓下貯存乙炔之方法，包含將乙炔飼入含有能 夠可逆吸附乙炔之含碳吸附劑之壓力容器中，其中該吸 附劑具有： a·等於或大於ι·〇立方釐米/克之微孔比容與中孔比容和 f b·等於或大於0.25克/立方釐米之整體密度； °·每單位體積等於或大於400平方米/立方釐米之表面 積；和 d.具有大小範圍爲1.5至3.0毫微米之孔洞之比容係等於 或大於0.3立方釐米/克。 3 .根據申請專利範圍第1項之方法，其中具有大小範圍爲 至3.0毫微米之孔洞之比容係等於或大於〇3立方 /克。 4·根據申請專利範圍第1至3項中任—項之方法，其中至少 75%心中孔比容係由具有直徑範圍爲2至5毫微米之 所提供。 L:\EXTVt5V45465.DOC b. d 請 先 閲 讀 背 面 之 注 意 事 項 再 2

   訂 CNS ) A4^_( 2T〇X297，av*T Α8 Β8 C8 D8 經濟部中央棣车局另工消費合作社印製 、申請專利範圍 5 .根據申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其中至少 9〇°/。之微孔具有至少爲〇4毫微米之直徑。 6·根據申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其中每單 位ft積之表面積範圍係8〇〇至15〇〇平方米/立方釐米。 7 ‘根據申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其中該吸 附劑之形式爲一或多個活性竣之壓縮或凝聚結塊物。 8·—種用以貯存、輸送與分送壓力下之乙炔之壓力容器， 其含有能夠可逆吸附乙块之含碳吸附劑，其中該吸附劑 具有： a·等於或大於0.5立方釐米/克之微孔比容； 等於或大於0.5立方釐米/克之中孔比容； 等於或大於0.25克/立方釐米之整體密度；和 每單位體積等於或大於400平方米/立方釐米之表面 積。 一種用以貯存、輸送與分送壓力下之乙炔之壓力容器， 其含有能夠可逆吸附乙炔之含碳吸附劑，其中該吸附劑 具有： a. 等於或大於1.0立方釐米/克之微孔比容與中孔比容和 ， b. 等於或大於0 25克/立方釐米之整體密度； c. 每單位體積等於或大於4〇〇平方米/立方釐米之表面 積；和 d·具有大小範圍爲1.5至3.0毫微米之孔洞之比容係等於 或大於0.3立方釐米/克。 b · d. 9 L:\EXTV45U5465iXX： (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁)

   * s 六、申請專利範圍 10.根據申請專利範固第8項之壓力容器，其中具有大小範 圍爲1.5至3.0毫微米之孔洞之比容係等於或大於〇 3立方 釐米/克。 11_根據申請專利範固第8至1〇項中任—項之壓力容器，其 中至少75%之中孔比容係由具有直徑範圍爲2至5毫微米 之中孔所提供。 12. 根據申請專利範圍第8至1〇項中任一項之壓力容器，其 中至彡90%之微孔具有至少爲〇4毫微米之直徑。 13. 根據申請專利範園第8至10項中任一項之壓力容器，其 中每單位體積之表面積範圍在8〇〇至15〇〇平方米/立方釐 米。 14. 根據申請專利範圍第8至1〇項中任一項之签力容器，其 中該吸附劑之形式爲一或多個活性碳之凝聚結塊物。 1 5 ·根據申請專利範圍第8至10項中任一項之壓力容器，其 係在壓力下裝填乙炔。 經濟部中央梂準局男工消費合作社印袈 張 紙 本 準 梂 I家 國 國 -中 -用 逍 I釐 公