吸附剂与具有适应密度的相变材料的混合物制造技术

聚集体，其包含第一相变材料(PCM)和密度大于800kg/m3且形成所述聚集体的芯的组分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】聚集体，其包含第一相变材料(PCM)和密度大于800kg/m3且形成所述聚集体的芯的组分。【专利说明】吸附剂与具有适应密度的相变材料的混合物本专利技术涉及任何比例的吸附剂颗粒与含有相变材料(PCM)的颗粒(或聚集体)的混合物，其可用于具有短循环时间，通常小于30分钟的循环时间的热循环方法，特别是PSA(变压吸附)的调压吸附方法中以降低各循环时通过所述热循环方法经历的热效应。期间某些步骤是放热的，即伴随热释放，而某些其它步骤是吸热的，即伴随热消耗的任何循环方法称为“热循环方法”。根据本专利技术的热循环方法的典型实例包括通过调压吸附的气体分离方法，和使用与如上所述调压吸附循环偶合的化学转化的任何方法，使得可转移化学反应的平衡。在本专利技术上下文中，除非另外规定，通过调压吸附，使用在称为吸附压力的高压与称为再生压力的低压之间的压力周期性变化的任何气体分离方法通过术语“PSA方法”提及。因此，通称PSA方法用于指定以下循环方法:-VSA方法，其中吸附基本在大气压力，称为“高压”，即1-1.6bara(bara=绝对巴)，优选1.1-1.5bara下进行，且解吸压力，称为“低压”小于大气压力，通常为30_800mbara，优选 100-600mbara ；-VPSA或MPSA方法，其中吸附在基本高于大气压力的高压，通常1.6_8bara，优选2_6bara下进行,且低压为大气压力以下,通常为30-800mbara,优选100-600mbara ；-PSA方法，其中吸附在相当高于大气压力的高压，通常1.6-50bara,优选2_35bara下进行,且低压高于或基本等于大气压力，因此为l_9bara,优选1.2-2.5bara。在下文中，术语“RPSA方法”用于指定具有非常快循环，通常小于I分钟的PSA方法。概括地讲，PSA方法使得可通过利用给定吸附剂或如果适用的话用于这些各种气体分子的几种吸附剂的亲合力差别将一种或多种气体分子与含有它们的气体混合物分离。用于气体分子的吸附剂的亲合力取决于吸附剂的结构和组成，以及分子的性能，特别是它的尺寸、电子结构和多极矩。吸附剂可例如为沸石、活性炭、活性氧化铝、硅胶、含碳或其他分子筛、金属有机结构、一种或多种碱金属或碱土金属的氧化物或氢氧化物，或者例如含有能够可逆地与一种或多种气体分子反应的物质如胺、物理溶剂、金属络合剂或者金属氧化物或氢氧化物的多孔结构。吸附为放热现象，其中各分子-吸附剂对的特征通常是等量吸附焓或反应焓。对称地，解吸为吸热的。此外，PSA方法为包括几个顺序吸附和解吸步骤的循环方法。因此，PSA循环中的一些步骤为放热的，特别是气体分子吸附在吸附剂上的吸附步骤，而其它步骤为吸热的，特别是吸附在吸附剂上的分子的再生或解吸步骤。概括而言，由吸附焓或反应焓产生的热效应在各个周期导致吸附时限制吸附容量的热波和解吸时限制解吸的冷波的传播。温度变化的这一局部循环现象对该方法的分离性能如生产率、分离效率和比分离能具有不重要的影响，如文件EP-A-1188470所述。因此，显示如果由于吸附焓导致的热变化完全消除，则某些现有工业O2PSA的生产率会改善约50%，且氧气收率会改善10%。同样，对于其它类型的PSA，热变化减少会产生分离性能的明显改善。识别到这一负面现象，已描述了几种技术方案以试图降低或消除它。因此，已经提出通过在生产颗粒时加入惰性粘合剂，通过使吸附剂介质沉积于惰性芯上，通过加入与吸附剂相同但为惰性的颗粒而提高吸附剂介质的热容量。例如，在O2PSA方法的情况下，已测试了在由仅在其孔径大小方面彼此不同的5A和3A沸石组成的复合床上进行空气中所含氮气的吸附:仅那些5A沸石能够吸附氮气，因为那些3A沸石太小。此外，还描述了使用外部加热和/或冷却措施平衡解吸或吸附的热效应，例如使用换热器。还提出了吸附阶段与再生阶段之间的热耦合，其中吸附剂置于板式换热器的连续通道中，然后组织流体的循环使得通道交替地在吸附阶段和解吸阶段中。降低热变化的幅度的另一技术方案由将相变材料(PCM)加入吸附剂床中组成，如文件US-A-4，971，605所述。这样，吸附和解吸热或这些热中的一些在PCM的相变温度下或温度范围内以潜热的形式被PCM吸收。然后可以以更接近等温条件的模式操作PCA装置。实际上，相变材料(PCM)在其相变温度下或经位于较低与较高相变温度之间的其相变温度范围用作受热器。为了能够处理它们，无论它们是固态还是液态的，在实践中通常将PCM在微米级固体壳(优选基于聚合物(三聚氰胺甲醛、丙烯酸等))中微胶囊化。文件EP-A-1565539描述了将这些微胶囊紧邻吸附剂，即一种材料并排放入其它材料的表面或内部，使得它们履行它们储存/释放分别与吸附和解吸有关的热流的作用。 然而，该文件中所述技术方案不适用于工业级或者仅可以困难地应用。文件W02008/037904部分地要求保护PSA类型的方法，所述方法使用包含吸附剂颗粒和聚集体形式的相变材料(PCM)颗粒的床，所述相变材料颗粒具有不同于吸附剂的密度且符合混合物的稳定性标准:-复合床中PCM聚集体与吸附剂颗粒的密度之比(Rdensity)使得:(Rdensity) ≤ 5.5-(2.Rdiameter)其中:-Rdensity为PCM聚集体与吸附剂颗粒的密度之比-Rdiameter为PCM聚集体与吸附剂颗粒的当量直径之比，且-选择所述 RdensityRdiameter比的分子和分母以具有:I < Rdensity < 3.5且1.0 < Rdiameter < 2.25。实际上已知具有不同特性的颗粒的混合物构成在环境经受力场(特别是振动或冲击)时能够以复杂方式变化的亚稳定状态。PSA装置的吸附剂床经受强度和方向由一个步骤到另一步骤变化的气流。它们还经受通过打开和关闭阀而构成的瞬变相。一般而言，吸附装置的输入或输出流中的至少一种来自或供入压缩装置一压缩机或真空泵一其传送具有变化频率和强度的流体振动。这些现象产生颗粒的总体运动或局部运动，其在分级吸附器的几何时必须考虑。实例是使用用于补偿沉降的吸附剂防护，测定用于防止颗粒磨损的最小横截面，使用金属板防止具有不同特性的吸附剂混合，或者使用陶瓷球层以负担在位于下面的床上并因此防止由于气体循环而导致的运动。具有不同特性的颗粒的混合物随时间的变化取决于大量参数，即不仅密度和形式或粒度测定，而且特别是表面状态、弹性、间隙气体的存在、湿度等、应用于介质上的振动的幅度和频率等。因此，在多数情况下，预测由具有不同特性的颗粒组成的混合物的变化非常困难，或者甚至不可能预测。文件W02008/037904基于一系列操作并使用颗粒的密度和直径给出稳定性标准。必须定义术语“密度”和“直径”的含义。在本专利技术上下文中，“直径”意指颗粒的当量直径，无论它是吸附剂还是PCM聚集体。颗粒的“当量直径”为具有相同比表面的球的直径，其中比表面为与所述颗粒的体积相比的表面积。因此，对于具有直径d和长度I的棒，得到当量直径De使得:De=6.1.d/(2.d+4.1)。对于使得d+1的团粒，当量直径为颗粒的直径。概括地讲，对于所用圆柱形颗粒的多数几何，发现是圆柱直径的0.75-1.3倍的当量直径。对于球形小球，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·盖雷，C·莫内罗，P·普卢比，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：
国别省市：