專利名稱：使用稀有氣體添加劑通過變壓吸附制造臭氧的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用稀有氣體添加劑通過變壓吸附制造臭氧。
背景技術(shù)：
臭氧是氧氣的反應(yīng)性三原子同素異形體，其可用于化學(xué)生產(chǎn)、消毒、飲用水處理、 空氣凈化、織物和木漿的漂白、廢水處理以及食品加工。用于這些應(yīng)用的臭氧大部分是使用 空氣或高 純度氧氣作為進料氣體通過電暈放電系統(tǒng)制造的。臭氧也可以由空氣或氧氣通過 紫外線作用或通過冷等離子體(cold plasma)發(fā)生器制造。在大多數(shù)大的臭氧工業(yè)應(yīng)用中，高純度氧氣被用作臭氧發(fā)生器進料氣體。在商 業(yè)電暈放電發(fā)生器中氧氣向臭氧的轉(zhuǎn)化率一般在4-13%之間，在某些應(yīng)用中，產(chǎn)生的氧 氣_臭氧混合物不經(jīng)進一步處理就被作為產(chǎn)品直接提供給下游用戶。由于未反應(yīng)氧氣的成 本是臭氧系統(tǒng)操作成本的主要部分，所以在許多情形下希望從所述氧氣-臭氧混合物中回 收氧氣以再循環(huán)到臭氧發(fā)生器。這可以例如通過變壓吸附(pressure swingadsorption, PSA)來完成，其中臭氧從臭氧發(fā)生器出口流中被選擇性吸附，并且回收的臭氧耗盡的氧氣 被再循環(huán)到臭氧發(fā)生器。所述被吸附的臭氧被吹掃氣體(swe印gas)如空氣或氮氣解吸， 并且臭氧和吹掃氣體的混合物被作為產(chǎn)品提供給下游用戶。臭氧-氧氣PSA系統(tǒng)往往使用沸石吸附劑來從氧氣中選擇性吸附臭氧。眾所周知 沸石吸附劑會促進臭氧的分解，并且臭氧分解的程度會不利地影響臭氧成本且會提高消耗 臭氧的過程的操作成本。如美國專利5，810，910中所述，可通過使用含有預(yù)吸附的組分如 水、二氧化碳、氬氣或六氟化硫的沸石降低臭氧分解的程度。這些不與臭氧發(fā)生反應(yīng)的組分 在臭氧吸附之前被吸附在吸附劑上。在使用冷等離子體發(fā)生器來產(chǎn)生臭氧的臭氧-氧氣PSA系統(tǒng)中，為了穩(wěn)定等離子 體放電常常向氧氣進料氣體中加入氮氣。令人遺憾的是氮氣向生產(chǎn)過程中的添加往往導(dǎo) 致形成N0X，其可能對臭氧-氧氣PSA系統(tǒng)有幾點不利影響。在濕氣(moisture)存在下， NOx將形成硝酸，其是高度腐蝕性的，并可縮短系統(tǒng)部件包括例如臭氧發(fā)生器陰極的使用壽 命。此外，NOx吸附到氧氣-臭氧PSA系統(tǒng)中使用的許多類型的吸附劑上并且如果"吹掃步 驟"(以從吸附劑除去臭氧)中使用的氣體量不足以同樣除去吸附的NOx，NOx還會積累。 吸附的NOx還催化臭氧分解，這減少可在產(chǎn)生的氣體流中回收的臭氧量。需要替代方案來改進冷等離子體臭氧制備的穩(wěn)定性和效率并且不形成不希望的 副產(chǎn)物如NOx。

發(fā)明內(nèi)容
在一方面，本發(fā)明包括一種方法，其包括(a)將來自進料氣體管線的進料氣體混 合物輸送通過介電等離子體臭氧發(fā)生器(dielectricplasma ozone generator)，所述進料 氣體管線與氧氣源(oxygen supply)和氦氣源相連接，所述氧氣源包括至少90%的氧氣， 所述進料氣體混合物包括至少的氦氣；和(b)生成包含臭氧的發(fā)生器流出物。
在另一個方面，本發(fā)明包括一種方法，其包括(a)將來自進料氣體管線的進料氣體混合物輸送通過介電等離子體臭氧發(fā)生器，所述進料氣體管線與氧氣源和氦氣源相 連接，所述氧氣源包括至少90 %的氧氣，所述進料氣體混合物包括至少1 %的稀有氣體 (noble gas)；和(b)生成包括至少2%的臭氧的發(fā)生器流出物；(c)在至少一個吸附劑容 器的每一個中執(zhí)行吸附循環(huán)，其包括順序重復(fù)執(zhí)行以下步驟，其中所述至少一個吸附劑容 器的每一個都包含對臭氧比對氧氣或氦氣具有更大吸附力(adsorption affinity)的吸附 劑(i)將所述發(fā)生器流出物輸送通過所述吸附劑容器并將離開所述吸附劑容器的氣體引 導(dǎo)到回收管線，所述回收管線與所述進料氣體管線流體連通；(ii)將清洗氣體輸送通過所 述吸附劑容器并將離開所述吸附劑容器的氣體引導(dǎo)通過所述回收管線；和(iii)將吹掃氣 體輸送通過所述吸附劑容器并從所述吸附劑容器取出含有所述吹掃氣體和臭氧的產(chǎn)物氣 體。在另一方面，本發(fā)明包括一種裝置，其包括臭氧發(fā)生器；適于向所述臭氧發(fā)生器 提供進料氣體混合物的進料氣體管線；能夠向所述進料氣體管線提供由至少90%的氧氣 組成的氣體的氧氣提供源；能夠向所述進料氣體管線提供氦氣的氦氣提供源；和控制器， 其在操作上設(shè)置成控制從所述氦氣提供源到所述進料氣體管線的氦氣流動從而使得所述 進料氣體混合物包括至少的氦氣。


圖1是本發(fā)明的一個實施方案的工藝流程圖；圖2是顯示來自使用不同進料氣體混合物組成的三個臭氧發(fā)生試驗的數(shù)據(jù)的表； 禾口圖3是顯示圖1所示PSA臭氧系統(tǒng)的系統(tǒng)循環(huán)的圖表。
具體實施例方式本發(fā)明包括將氦氣作為添加劑加入任何被引導(dǎo)到臭氧發(fā)生器(如介電放電 (dielectric discharge)(冷等離子體)臭氧發(fā)生器)中的氧氣流中，其中所述發(fā)生器的流 出物被引導(dǎo)到吸附過程以從氧氣分離臭氧。本發(fā)明進一步包括改進的PSA循環(huán)，其被設(shè)計 成減少維持所述臭氧發(fā)生和回收過程所需的補充氦氣和氧氣的量。除非在本文中另有說明，否則說明書、附圖和權(quán)利要求中提到的所有百分比都應(yīng) 理解為是基于體積的。在權(quán)利要求中，使用了字母(例如(a)、(b)和(C))來標記要求保護的步驟。這些 字母被用于幫助提及所述方法步驟，并不意欲表明要求保護的步驟的執(zhí)行順序，除非并且 只有在權(quán)利要求中具體提到了這樣的順序。參見圖1，顯示了 PSA臭氧系統(tǒng)10。該系統(tǒng)10包括產(chǎn)生臭氧的臭氧發(fā)生子系統(tǒng) 11，和從臭氧發(fā)生過程的流出物分離臭氧、暫時貯存所述臭氧、然后將臭氧通過產(chǎn)物氣體管 線22輸送用于工業(yè)過程中的吸附子系統(tǒng)13。臭氧發(fā)生子系統(tǒng)11通過將進料氣體混合物經(jīng)由進料氣體管線24引入臭氧發(fā)生器 12中產(chǎn)生臭氧。在此實施方案中，臭氧發(fā)生器12為介電放電(冷等離子體)臭氧發(fā)生器。 進料氣體管線24中的進料氣體混合物優(yōu)選地基本由氧氣和氦氣構(gòu)成。進料氣體管線24與氧氣源14相連，其提供包括至少90%的氧氣，更優(yōu)選地至少99%的氧氣的空氣。進料氣體管線24還與氦氣源16相連，其優(yōu)選地在進料氣體混合物中保持氦氣濃度為至少1%，更優(yōu) 選地為2-5%。所述進料氣體混合物還包含來自再循環(huán)管線29的再循環(huán)的氣體。優(yōu)選地在 進料氣體混合物中保持氧氣濃度為至少90%，更優(yōu)選地至少95%。所述再循環(huán)的氣體的典 型組成將在本文中加以詳述。流過管線26的來自臭氧發(fā)生器12的發(fā)生器流出物基本上由 氧氣、氦氣和臭氧構(gòu)成。典型的介電放電臭氧發(fā)生器將進料氣體中約4-13%的氧氣轉(zhuǎn)化成 臭氧。在此實施方案中，氧氣和氦氣是通過液化氣體罐提供的。作為備選，可以采用任何 合適的提供可靠的氧氣和氦氣供應(yīng)的方式。相比環(huán)境空氣(ambient air)來說優(yōu)選氧氣源， 因為環(huán)境空氣含有較低百分比的氧氣且含有大量的氮氣?？梢圆捎萌魏魏线m的方式，如控 制器和可調(diào)節(jié)的閥(未顯示)，來控制來自氧氣源14、氦氣源16和回收管線28的流動以實 現(xiàn)所要求的進料氣體混合物組成。如本文中將更加詳細描述的那樣，提供回收管線28以使得能夠回收氧氣和氦氣， 并由此減少維持所述臭氧發(fā)生過程所需的補充氧氣和氦氣的量?；厥展芫€28優(yōu)選地包括 壓縮機20，其補償通過系統(tǒng)10的壓降和在再循環(huán)管線29中以及由此在進料氣體管線24中 保持要求的壓力。在此實施方案中，所述進料氣體混合物在其進入臭氧發(fā)生器12時(即，在進料氣 體管線24中)優(yōu)選地包含不超過0.2%的氮氣。為了監(jiān)測氮氣水平，回收管線28優(yōu)選地包 含氮氣傳感器34?；厥展芫€28還任選地包含具有閥38的放氣管線36，其可用于當(dāng)回收管 線28中的氮氣濃度超過優(yōu)選水平時從回收管線28中放出氣體。如在本文中將更加詳細描 述的那樣，系統(tǒng)循環(huán)還適于減少被引入回收管線28中的氮氣的量。在此實施方案中，吸附子系統(tǒng)13包括三個吸附劑容器C1-C3，它們每個都包含相 似的吸附劑床。所述吸附劑優(yōu)選地對臭氧對比氧氣、氮氣或氦氣具有更大的吸附力。通常 使用沸石吸附劑。此實施方案中沸石吸附劑優(yōu)選地選自菱沸石、毛沸石、絲光沸石、鉀沸石 (offretite)、ZSM-5、HZSM-5、ZSM-11、ZSM-12、L-沸石、鎂堿沸石、β 沸石、Y 型沸石及其組
合O提供了吹掃氣體源18。如本文中將更加詳細描述的那樣，所述吹掃氣體被用于從 吸附劑容器C1-C3解吸臭氧和將所述臭氧運送至最終使用它的工業(yè)過程。所述吹掃氣體優(yōu) 選地是環(huán)境空氣，其已被壓縮和干燥到露點不大于-70華氏度(-57攝氏度)，更優(yōu)選地露點 不大于-100華氏度(-73攝氏度)。提供了許多閥V50-V64和氣體管線并用于控制氣體通 過每個吸附劑容器C1-C3的流動和用于依照本文中描述的每個工藝步驟的要求引導(dǎo)來自 各個吸附劑容器C1-C3的流出物。圖2是顯示試驗結(jié)果的表，所述試驗被實施來證實氦氣向進料氣體混合物中的 加入將提供節(jié)能且將不會不利地影響臭氧產(chǎn)生。所述試驗使用Wedesco GS0-50臭氧發(fā) 生器來進行。對于所有三個試驗，進入臭氧發(fā)生器的進料氣體流速都設(shè)定為18標準升/ 分種(slpm)，和壓力都設(shè)定為1. 17bar (表壓)。測量臭氧發(fā)生器的功率消耗數(shù)據(jù)(power drawdata)(用于計算單位功率)并對4分鐘的時間求平均值。在試驗1中，進料氣體混合物 由100%的氧氣構(gòu)成，不含添加劑。在測試2中，進料氣體混合物由96. 9%的氧氣和3. 1% 的氮氣構(gòu)成，其導(dǎo)致流出物中臭氧濃度稍微升高和臭氧制造單位功率的降低。在測試3中，進料氣體混合物由96. 9%的氧氣和3. 的氦氣構(gòu)成，其導(dǎo)致流出物中的臭氧濃度高于試 驗1但低于試驗2。值得注意的是，氦氣的加入導(dǎo)致了比試驗1或試驗2低的單位功率。應(yīng) 當(dāng)注意，這是很小規(guī)模的試驗。預(yù)期在更大規(guī)模的臭氧生產(chǎn)中將帶來更加顯著的節(jié)能。下面的段落以其優(yōu)選的順序描述了各吸附劑容器C1-C3的吸附循環(huán)的四個優(yōu)選 階段。在系統(tǒng)10的運行中，每個容器C1-C3優(yōu)選地按這些階段的優(yōu)選順序不斷重復(fù)這些 階段。為簡明起見，就吸附劑容器Cl使用其相關(guān)的閥V50-V52和V59-V60來描述各個階 段。應(yīng)當(dāng)理解，各個階段在吸附劑容器C2、C3上使用與各自吸附劑容器相應(yīng)的閥以相似的 方式進行。例如，當(dāng)在吸附劑容器Cl中進行臭氧進料階段時，閥V50和V59是打開的。當(dāng) 在吸附劑容器C2中進行臭氧進料階段時，閥V53和V61將是打開的。還應(yīng)理解，在以下描 述中，在吸附劑容 器中的特定階段期間呈打開狀態(tài)的閥是特別指明的。可以假定與該吸附 劑容器相關(guān)的所有其它閥在所述階段期間都是關(guān)閉的。閥的打開和關(guān)閉可以通過任何合適 的方式如控制器40來完成。為了簡化附圖，沒有顯示閥與控制器40之間的連接。用于吸 附循環(huán)步驟和工藝流程控制的控制器的一個例子是可編程邏輯控制器(PLC)，其經(jīng)編程從 而在所述過程的每個步驟期間保持要求的流動以及打開或關(guān)閉所述閥。吸附劑容器周圍 的閥可以是電動開/關(guān)閥；帶相關(guān)聯(lián)電磁閥的氣動開/關(guān)(air-actuated on/off with associatedsolenoid valve)；電動控制閥；和/或帶相關(guān)聯(lián)控制電磁閥的氣動控制閥。臭氧進料臭氧進料階段的目的是使管線26中的發(fā)生器流出物流入吸附劑容器中和使臭氧 被吸附。在吸附劑容器Cl中，臭氧進料階段是通過打開閥V50來進行的，其使得管線26中 的發(fā)生器流出物(基本由氧氣、氦氣和臭氧構(gòu)成)能夠流入吸附劑容器Cl中。隨著發(fā)生器 流出物流過吸附劑容器Cl，臭氧被吸附到吸附劑上。優(yōu)選地通過打開閥V59和使來自吸附 劑容器Cl的流出物流入回收管線28來回收發(fā)生器流出物的未被吸附的組分(在此實施方 案中主要為氧氣和氦氣)。產(chǎn)物沖洗產(chǎn)物沖洗階段的目的是在臭氧進料階段之后和在該吸附劑容器進行空氣吹掃階 段之前回收留在吸附劑容器中的氧氣和氦氣。這是通過將清洗氣體輸送通過所述吸附劑容 器同時將來自該吸附劑容器的流出物引導(dǎo)到回收管線28中來完成的。在這個實施方案中， 該產(chǎn)物沖洗階段是在吸附劑容器Cl上通過使用來自另一處于空氣吹掃階段的吸附劑容器 (在這種情況下為吸附劑容器C3)的流出物的一些作為所述清洗氣體進行的。在吸附劑容 器C3中的空氣吹掃階段期間，閥V64和V57是打開的。在吸附劑容器Cl中為啟動產(chǎn)物沖 洗階段，打開閥V51和V59。優(yōu)選地，產(chǎn)物沖洗階段應(yīng)當(dāng)進行到直至來自清洗氣體的氮氣開 始"突破"吸附劑容器Cl的上部(upper portion)，并剛好在大量氮氣進入再循環(huán)管線28 之前停止(由氮氣傳感器34檢測)?；蛘?，在該步驟中可使用吹掃氣體18作為所述清洗氣 體(未顯示閥和管線)?？諝獯祾呖諝獯祾唠A段的目的是解吸在臭氧進料階段期間已被吸附的臭氧并將富集臭氧 的產(chǎn)物氣體輸送至產(chǎn)物氣體管線22，產(chǎn)物氣體管線22將產(chǎn)物氣體輸送到最終利用臭氧的 工業(yè)過程。在吸附劑容器Cl中，空氣吹掃階段是通過打開閥V60和V51來實施的，其使所述 吹掃氣體(在此階段中充當(dāng)清洗氣體)流過吸附劑容器Cl并通過產(chǎn)物氣體管線22流出。在這個實施方案中，選擇各個吸附劑容器C1-C3中空氣吹掃階段的長度以實現(xiàn)期望的總系 統(tǒng)循環(huán)長度，這在下面有更加詳細的描述。氧氣沖洗 氧氣沖洗階段的目的是在空氣吹掃階段之后從吸附劑容器清除所述吹掃氣體，從 而使所述吹掃氣體(其含有大量的氮氣)不會在臭氧進料階段期間被引入回收管線28中。 在這個實施方案中，氧氣沖洗階段在吸附劑容器Cl上是通過打開閥V52來進行的，其使氧 氣能夠通過旁通管線30流入吸附劑容器Cl中。旁通管線30優(yōu)選地在再循環(huán)管線29和氦 氣源16上游與氧氣源14連接以減少氦氣損失。優(yōu)選地，氧氣沖洗階段持續(xù)進行直到氮氣 幾乎已被完全從吸附劑容器Cl中除去。如果氧氣沖洗階段過短，則在啟動臭氧進料階段和 將流出物流動切換到回收管線28時回收管線28中的氮氣傳感器34將會檢測到不期望的 高濃度的氮氣。任選地，來自正在實施氧氣沖洗階段的吸附劑容器的流出物的全部或一部分可以 與所述吹掃氣體合并以幫助另一個柱的臭氧回收?；蛘?，盡管不太優(yōu)選，可以將所述流出物 引導(dǎo)到放氣口(未顯示閥和管線)或引導(dǎo)到產(chǎn)物流22 (未顯示閥和管線設(shè)置)。參見圖3，三個吸附劑容器C1-C3的吸附循環(huán)以使得臭氧發(fā)生器12以相對穩(wěn)定的 狀態(tài)運行和減少產(chǎn)物氣體中臭氧濃度波動的方式彼此錯開(offset from one another)。 系統(tǒng)循環(huán)由圖3給出的九個步驟構(gòu)成。在每個相繼的步驟期間，吸附劑容器C1-C3之一在 其吸附循環(huán)中切換到下一相繼階段。為了穩(wěn)定產(chǎn)物氣體中的臭氧濃度，希望的是在系統(tǒng)循 環(huán)的每一個步驟期間，吸附劑容器C1-C3中的至少一個處于空氣吹掃階段。優(yōu)選地選擇吸附劑容器C1-C3中每一個的總吸附循環(huán)時間以在產(chǎn)物氣體中的臭 氧濃度與氧氣和氦氣節(jié)約之間尋求平衡。相對來說，更長的吸附循環(huán)時間將導(dǎo)致用于再循 環(huán)的氧氣和氦氣的更大回收率，但代價是產(chǎn)物流中更低的臭氧濃度。相反，短的吸附循環(huán)時 間將導(dǎo)致更低的氧氣和氦氣回收率，但將導(dǎo)致產(chǎn)物氣體中的更高的臭氧濃度。在可選擇的實施方案中，可以向進料氣體混合物中引入其它添加劑(例如其它稀 有氣體)而不是氦氣。此外，臭氧發(fā)生子系統(tǒng)11也可與其它類型的吸附子系統(tǒng)例如真空變 壓吸附系統(tǒng)一起使用。最后，吸附子系統(tǒng)13可以包括任意數(shù)量的吸附劑容器。這樣，已經(jīng)就優(yōu)選實施方案及其可選擇的實施方案公開了發(fā)明。當(dāng)然，所屬領(lǐng)域技 術(shù)人員在不偏離其預(yù)定精神和范圍的情況下可以由本發(fā)明的教導(dǎo)想到各種變化、改動和更 改。本發(fā)明只受后附的權(quán)利要求的條款的限制。
權(quán)利要求
方法，包括(a)將來自進料氣體管線的進料氣體混合物輸送通過介電等離子體臭氧發(fā)生器，所述進料氣體管線與氧氣源和氦氣源相連接，所述氧氣源包括至少90％的氧氣，所述進料氣體混合物包括至少1％的氦氣；和(b)從所述介電等離子體臭氧發(fā)生器生成包括臭氧的發(fā)生器流出物。
2.權(quán)利要求1的方法，進一步包括 (c)將所述發(fā)生器流出物輸送通過第一吸附劑容器，該第一吸附劑容器包含對臭氧比 對氧氣或氦氣具有更大吸附力的吸附劑；和(d)將吹掃氣體輸送通過所述第一吸附劑容器并從該吸附劑容器中取出含有所述吹掃 氣體和臭氧的產(chǎn)物氣體。
3.權(quán)利要求2的方法，其中步驟(c)進一步包括將離開第一吸附劑容器的氣體引導(dǎo)到 回收管線，所述回收管線與所述進料氣體管線流體連通。
4.權(quán)利要求3的方法，進一步包括(e)將所述吹掃氣體和/或來自另一正在執(zhí)行步驟(d)的吸附劑容器的產(chǎn)物氣體的一 部分輸送通過所述第一吸附劑容器，并將離開所述第一吸附劑容器的氣體引導(dǎo)到所述回收管線。
5.權(quán)利要求4的方法，進一步包括在步驟(c)之后和步驟(d)之前執(zhí)行步驟(e)。
6.權(quán)利要求3的方法，進一步包括(f)將沖洗氣體輸送通過所述第一吸附劑容器，并將離開所述第一吸附劑容器的氣體 引導(dǎo)通過不同于所述回收管線的管線，所述沖洗氣體由來自所述氧氣源的氣體構(gòu)成。
7.權(quán)利要求6的方法，進一步包括在步驟(d)之后執(zhí)行步驟(f)。
8.權(quán)利要求7的方法，進一步包括以權(quán)利要求5和7中指定的順序執(zhí)行由重復(fù)步驟 (c)-(f)構(gòu)成的吸附劑循環(huán)。
9.權(quán)利要求1的方法，其中步驟(a)包括將來自進料氣體管線的進料氣體混合物輸送通過介電等離子體臭氧發(fā)生器，所述進料 氣體管線與氧氣源和氦氣源相連接，所述氧氣源包括至少90%的氧氣，所述進料氣體混合 物包括至少的氦氣。
10.權(quán)利要求1的方法，其中步驟(a)包括將來自進料氣體管線的進料氣體混合物輸送通過介電等離子體臭氧發(fā)生器，所述進料 氣體管線與氧氣源和氦氣源相連接，所述氧氣源包括至少90 %的氧氣，所述進料氣體混合 物包括2% -5%的氦氣。
11.權(quán)利要求1的方法，其中步驟(a)包括將來自進料氣體管線的進料氣體混合物輸送通過介電等離子體臭氧發(fā)生器，所述進料 氣體管線與氧氣源和氦氣源相連接，所述氧氣源包括至少90 %的氧氣，所述進料氣體混合 物包括至少1 %的氦氣和不超過0. 2 %的氮氣。
12.權(quán)利要求2的方法，其中步驟(d)進一步包括將吹掃氣體輸送通過所述第一吸附劑 容器，并從所述第一吸附劑容器取出包括所述吹掃氣體和臭氧的產(chǎn)物氣體，其中所述吹掃氣體由露點不高于-57攝氏度的環(huán)境空氣構(gòu)成。
13.權(quán)利要求6的方法，其中步驟(f)進一步包括將離開所述第一吸附劑容器的氣體輸 送到另一正在執(zhí)行步驟(d)的吸附劑容器中。
14.方法，包括(a)將來自進料氣體管線的進料氣體混合物輸送通過介電等離子體臭氧發(fā)生器，所述 進料氣體混合物包括至少90%的氧氣和至少的稀有氣體；(b)從所述介電等離子體臭氧發(fā)生器生成包括至少2%臭氧的發(fā)生器流出物；(c)在至少一個吸附劑容器的每一個中執(zhí)行吸附循環(huán)，其包括順序重復(fù)執(zhí)行以下步驟， 其中所述至少一個吸附劑容器的每一個都包含對臭氧比對氧氣或氦氣具有更大吸附力的 吸附劑(i)將所述發(fā)生器流出物輸送通過所述吸附劑容器并將離開所述吸附劑容器的氣體引 導(dǎo)到回收管線，所述回收管線與所述進料氣體管線流體連通；( )將清洗氣體輸送通過所述吸附劑容器并將離開所述吸附劑容器的氣體引導(dǎo)通過 所述回收管線；和(iii)將吹掃氣體輸送通過所述吸附劑容器并從所述吸附劑容器取出包含所述吹掃氣 體和臭氧的產(chǎn)物氣體。
15.權(quán)利要求14的方法，其中執(zhí)行所述吸附循環(huán)進一步包括在所述至少一個吸附劑容 器的每一個中在步驟(c) (iii)之后和在重復(fù)步驟(c) (i)之前執(zhí)行以下步驟(iv)將沖洗氣體輸送通過所述吸附劑容器，并將離開所述吸附劑容器的氣體引導(dǎo)通過 不同于所述回收管線的管線，所述沖洗氣體由來自氧氣源的氣體構(gòu)成。
16.權(quán)利要求14的方法，其中步驟(a)包括(a)將來自進料氣體管線的進料氣體混合物輸送通過介電等離子體臭氧發(fā)生器，所述 進料氣體管線與氧氣源和氦氣源相連接，所述氧氣源包括至少90 %的氧氣，所述進料氣體 混合物包括至少1 %的稀有氣體，所述稀有氣體由氦氣構(gòu)成。
17.權(quán)利要求14的方法，其中步驟(a)包括(a)將來自進料氣體管線的進料氣體混合物輸送通過介電等離子體臭氧發(fā)生器，所述 進料氣體管線與氧氣源和氦氣源相連接，所述氧氣源包括至少90 %的氧氣，所述進料氣體 混合物包括至少的稀有氣體和不超過0. 2%的氮氣。
18.權(quán)利要求15的方法，其中步驟(c)進一步包括在至少三個吸附劑容器中的每一個中按順序執(zhí)行步驟(c) (i)-(c) (iv)。
19.權(quán)利要求18的方法，其中步驟(c)進一步包括在所述至少三個吸附劑容器的每一個中錯開步驟(c) (i)-(c) (iv)的執(zhí)行使得所述至 少三個吸附劑容器中總是至少有一個在執(zhí)行步驟(c) (iii)。
20.裝置，包括臭氧發(fā)生器；適于向所述臭氧發(fā)生器提供進料氣體混合物的進料氣體管線；能夠向所述進料氣體管線提供由至少90%的氧氣組成的氣體的氧氣源；能夠向所述進料氣體管線提供氦氣的氦氣源；和控制器，其在操作上設(shè)置成控制從所述氦氣源到所述進料氣體管線的氦氣流動使得所述進料氣體混合物包括 至少的氦氣。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用稀有氣體添加劑通過變壓吸附制造臭氧。將氦氣作為添加劑加入任何被引導(dǎo)到臭氧發(fā)生器(如介電放電(冷等離子體)臭氧發(fā)生器)的氧氣流中，其中所述發(fā)生器的流出物被引導(dǎo)到吸附過程以從所述氧氣分離臭氧。還公開了一種改進的PSA循環(huán)，其被設(shè)計成減少維持臭氧生成和回收過程所需的補充氦氣和氧氣的量。
文檔編號C01B13/11GK101817508SQ20101010857
公開日2010年9月1日 申請日期2010年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月23日
發(fā)明者A·O·韋斯特, E·L·小韋斯特, S·P·岡戈利 申請人:氣體產(chǎn)品與化學(xué)公司