Спосіб видалення закису азоту з відхідного газу

1. Спосіб видалення закису азоту з відхідного газу, що містить закис азоту та щонайменше один інший газ, який включає наступні стадії: пропускання відхідного газу через матеріал, що адсорбує закис азоту, який містить частинки, таким чином, щоб закис азоту адсорбувався частинками; утворення буферної зони, що містить азот, прилеглої до матеріалу, що адсорбує закис азоту; пропускання додаткової кількості закису азоту через матеріал, що адсорбує закис азоту, для витиснення іншого газу; та десорбцію закису азоту з матеріалу, що адсорбує закис азоту. 2. Спосіб за п. 1, що додатково включає стадію ізоляції матеріалу, що адсорбує закис азоту, від потоку відхідного газу перед утворенням буферної зони. C2 2 (11) 1 3 використовують у всьому світі для виробництва килимів, одягу, оббивного матеріалу, запчастин автомобілів та багатьох інших продуктів. Типово, гідроксиламін утворюється шляхом часткової гідрогенізації оксиду азоту (NO) воднем (Н2) у водному середовищі, що містить азот (N2) як інертний газ. Змішування NО з Н2 та N2 призводить до утворення гідроксиламіну та різноманітних побічних продуктів. Побічні продукти включають N2О. N2О, а також N2, H2 та NО, що не були використані, разом із водяною парою (Н2О), можуть бути видалені з гідроксиламіну як волога газова суміш, що може бути відведена або використана повторно. Газова суміш може також включати забруднюючі речовини, включаючи метан, двооксид вуглецю (СО2), та монооксид вуглецю (СО). Газова суміш може бути повторно використана разом із Н2 та NО для зменшення загального забруднення Н2 та NО. Проте, якщо газову суміш та Н2 з NО використовують повторно, то рівень N2O у газовій суміші може досягти небезпечних значень. Якщо рівень N2O у газовій суміші стає надзвичайно високим, то така газова суміш стає легкозаймистою та небезпечною при використанні. Якщо рівень N2O досягає попередньо визначеної верхньої межі, то газову суміш відводять, що призводить до втрати Н2 та NO, що залишилися у газовій суміші. Видалення N2O з газової суміші переважно, запобігатиме передчасному відведенню газової суміші разом із Н2 та NO, таким чином, дозволяючи повторне використання Н2 та NO та зниження загальних витрат. Адсорбція може забезпечити більш ефективні та економні засоби розділення газів, ніж застосування кріогенної дистиляції, абсорбції, або мембранних систем. Адсорбція може бути використана для відділення газу від газової суміші, що містить, щонайменше, два гази, які мають різні характеристики адсорбції по відношенню до матеріалу адсорбенту. Типово, адсорбція загалом включає направлену циклічну зміну тиску чи температури одного чи множини шарів адсорбенту. Шар адсорбенту містить адсорбційний матеріал, що, переважно, поглинає один чи більше газів, наявних у газовій суміші. Адсорбція зі зсувом тиску (PSA) загалом включає ряд стадій, що змінюють тиск та/або напрямок потоку газової суміші для відділення цільового газу від ряду небажаних газів. Кількість та характер стадій PSA можуть відрізнятись в залежності від цілей розділення. Більш конкретно, PSA типово включає надходження газової суміші з впускного отвору шару адсорбенту у випускний кінець шару адсорбенту, при тиску адсорбції. Газ у газовій суміші, що має сильні адсорбційні характеристики, переважно, адсорбується матеріалом адсорбенту, тоді як газ зі слабкими адсорбційними характеристиками продовжує проходити через шар адсорбенту. Газова суміш, що надходить у випускний кінець шару адсорбенту, істотно збіднена газом, що переважно адсорбується матеріалом адсорбенту. Оскільки газ з сильними адсорбційними характеристиками надходить з впускного отвору у випускний кінець, то газ, що має сильні адсорбційні 92616 4 характеристики, накопичується в матеріалі адсорбенту найближче до впускного отвору. По мірі накопичення, спочатку стає насиченим адсорбційний матеріал найближче до впускного отвору, а потім насичується весь адсорбційний матеріал у напрямку потоку газової суміші. Остаточно, коли весь адсорбційний матеріал стає насиченим, газ, що має сильні адсорбційні характеристики, проривається через випускний кінець. Зазвичай, перед таким проривом потік газової суміші зупиняють. Після зупинки потоку газової суміші, адсорбційний тиск зменшують до рівня, що дозволяє газу, що має слабкі адсорбційні характеристики, видалятись без надлишкової десорбції адсорбованого газу з матеріалу адсорбенту. Після зменшення адсорбційного тиску, додатково зменшують тиск шару адсорбенту, а газ, адсорбований матеріалом адсорбенту, видаляють з шару. Потім шар адсорбенту очищають та підвищують тиск до тиску адсорбції, після чого шар адсорбенту може бути використаний повторно. Матеріали адсорбенту, що можуть бути використані у PSA, залежать від газу, що має бути адсорбований, природи газової суміші та інших факторів, відомих фахівцям у цій галузі. Загалом, придатні адсорбційні матеріали включають цеолітні молекулярні сита, силікагель, активоване вугілля та активований окис алюмінію. Для деяких застосувань, можуть бути використані спеціалізовані адсорбційні матеріали. Ефективність PSA залежить від багатьох параметрів, включаючи тиск, температуру, об'єми та швидкості потоків газів у системах PSA, період направленої циклічної зміни тиску, видів, розмірів та форм адсорбційних матеріалів, розмірів шарів адсорбентів та складів вихідних, одержаних, продувних та інших проміжних газових потоків. Зміни цих параметрів можуть впливати на вартість та продуктивність систем PSA. Традиційні системи PSA можуть видаляти N2O з газової суміші. Проте, традиційні способи PSA, відомі з рівня техніки, потенційно утворюють запальні газові суміші N2O, H2, та NО та не проявили високу селективність щодо N2О порівняно із Н2О у газовій суміші. Але залишається можливість розвинення способу PSA, де ефективно відділяють N2О від Н2О у газовій суміші, таким чином, щоб N2О високої чистоти міг бути видалений з газової суміші з використанням мінімальної кількості систем PSA, a N2, H2 та NО можуть бути ефективно використані повторно. Даний винахід забезпечує спосіб видалення закису азоту з газу, що відходить. У першому втіленні, газ, що відходить, містить закис азоту та, щонайменше, один інший газ. Спосіб включає стадію пропускання газу, що відходить, через матеріал, що адсорбує закис азоту. Матеріал, що адсорбує закис азоту, містить частинки. Газ, що відходить, пропускають через матеріал, що адсорбує закис азоту, таким чином, щоб закис азоту був адсорбований частинками. Спосіб також включає стадію утворення буферної зони, що містить азот, прилеглу до матеріалу, що адсорбує закис азоту. Спосіб додатково включає стадію пропускання додаткової кількості закису азоту через матеріал, 5 що адсорбує закис азоту, для витиснення іншого газу. Спосіб додатково включає десорбцію закису азоту з матеріалу, що адсорбує закис азоту. У другому втіленні способу, спосіб включає усі стадії першого втілення та, додатково, включає стадію утворення другої буферної зони, що містить азот, прилеглої до матеріалу, що адсорбує закис азоту, після десорбції закису азоту з матеріалу, що адсорбує закис азоту. У третьому втіленні способу, спосіб включає стадію синтезу гідроксиламіну з одержанням газу, що відходить. Третє втілення також включає стадії пропускання газу, що відходить, через матеріал, що адсорбує закис азоту, з утворенням буферної зони, та десорбцію закису азоту з матеріалу, що адсорбує закис азоту, як у першому та другому втіленнях. У четвертому втіленні способу, спосіб включає стадію адсорбції закису азоту з газу, що відходить, матеріалом, що адсорбує закис азоту. Четверте втілення також включає стадію формування буферної зони, прилеглої до матеріалу, що адсорбує закис азоту. Четверте втілення також включає стадію пропускання додаткової кількості закису азоту через матеріал, що адсорбує закис азоту. Четверте втілення додатково включає стадію десорбції закису азоту з матеріалу, що адсорбує закис азоту. Відповідно, забезпечено ефективний спосіб видалення високочистого закису азоту з газів, що відходять. Пропускання додаткової кількості закису азоту переважно витісняє будь-який з газів, що відходить, у матеріалі, що адсорбує закис азоту, та дозволяє видалення з матеріалу, що адсорбує закис азоту, закису азоту високої чистоти, таким чином, що зменшується займистість. Інші переваги даного винаходу можуть бути з легкістю оцінені, а викладене буде краще зрозуміло шляхом посилання на нижченаведений детальний опис, при розгляді разом із кресленнями, що додаються, де: Фігура 1 являє собою блок-схему, де наведено реактор, блок для видалення, першу система адсорбції зі зсувом тиску (PSA), та другу PSA система, через які проходять перший, другий та третій гази, що відходять, відповідно, та показано видалення Н2О та N2O; Фігура 2 являє собою схематичне представлення втілення даного винаходом, що є ілюстрацією першої PSA системи, яка містить два перших шари адсорбентів; Фігура 3 являє собою схематичне представлення втілення даного винаходу, що є ілюстрацією першої та другої систем PSA; та Фігура 4 являє собою схематичне представлення втілення даного винаходу, що є ілюстрацією другої системи PSA, яка містить чотири других шарів адсорбентів. Забезпечується спосіб видалення закису азоту (N2O) з газу, що відходить, що містить N2O та, щонайменше, один інший газ. Має бути зрозумілим, що газ, що відходить, може включати будь-який газ або потік газів, що містить N2O. Газ, що відходить, у цій заявці матиме назву „третій газ, що відходить" (3), оскільки спосіб за даним винаходом, 92616 6 переважно використовує перший, другий та третій гази, що відходять (1, 2, 3). Проте, має бути зрозумілим, що перший, другий та третій гази, що відходять (1, 2), не обов'язково мають бути використані та є додатковими. Перше втілення даного винаходу включає стадію пропускання третього газу, що відходить (3), через матеріал, що адсорбує закис азоту (67). Матеріал, що адсорбує закис азоту, містить частинки, що більш детально будуть описані нижче. Між частинками може бути вільний об'єм, що також більш детально буде описано нижче. Третій газ, що відходить (3), пропускають через матеріал, що адсорбує закис азоту (67), таким чином, що закис азоту адсорбується частинками. Перше втілення також включає стадію утворення буферної зони, що містить азот, прилеглої до матеріалу, що адсорбує закис азоту (67). Перше втілення додатково включає стадію пропускання додаткової кількості закису азоту через матеріал, що адсорбує закис азоту (67), для витиснення іншого газу. Перше втілення додатково включає стадію десорбції закису азоту з матеріалу, що адсорбує закис азоту (67). Третій газ, що відходить (3), містить, щонайменше, один інший газ. Типово, інший газ включає, не обмежуючись наведеними, водень (Н2), N2O, оксид азоту (NО), азот (N2) та водяну пару (Н2О), додатково до інших газів, таких, як метан, та домішки газів, таких, як двооксид вуглецю (СО2) та монооксид вуглецю (СО). Передбачається, що N2О, наявний у третьому газі, що відходить (3), може бути утворений як побічний продукт синтезу гідроксиламіну. Метан, СО2 та CO також можуть бути наявні як результат того, що Н2 або NО можуть бути наявні у третьому газі, що відходить (3). Типово, N2O наявний у третьому газі, що відходить (3), у кількості від 3 до 15, а більш типово, від 5 до 11, мол. %. Також, Н2 типово наявний у третьому газі, що відходить (3), у кількості, щонайменше, 40, та більш типово, щонайменше, 60, мол. %. Додатково, NO та N2 типово наявні у третьому газі, що відходить (3) у кількостях, менших за 30 та більше, та більш типово, менших за 25, мол. %, кожний. Додатково, Н2O може бути наявний у третьому газі, що відходить (3), у будь-якій кількості, типово, у кількості, що насичує третій газ, що відходить (3), при температурі 30-60°С та тиску, що перевищує 2 бар абс. Типово, метан може бути наявний у третьому газі, що відходить (3), у кількості від 0,1 до 3,0мол. %, тоді як СО2 та CO можуть бути наявні у кількостях від 10 до 100 мільйонних часток у третьому газі, що відходить (3), кожний. Гідроксиламін може бути утворений у реакторі (26) шляхом часткової гідрогенізації NO Н2 у водному середовищі, що містить азот (N2) як інертний газ. Змішування NO з Н2 та N2 призводить до утворення гідроксиламіну, а також багатої кількості побічних продуктів. Побічні продукти включають N2O. N2O, крім N2, Н2, та NO, що не були використані, разом із Н2О, можуть бути видалені з реактора (26) як перший газ, що відходить (1), що був описаний вище. Перший газ, що відходить (1), може також включати забруднюючі речовини, вклю 7 чаючи метан, СО2 та CO. H2O може бути видалена з газу, що відходить (1), з утворенням другого та третього газів, що відходять (2, 3), як більш детально обговорено нижче. Остаточне видалення N2O з третього газу, що відходить (3), зменшує небезпеку для оточуючого середовища, пов'язану із легкозаймистістю. Після видалення, N2O може бути використаний для іншого застосування, у комерційних цілях або економічно відведений. Перше втілення даного винаходу може бути здійснено з використанням багатьох методів адсорбції, включаючи, але не обмежуючись наведеними, методи адсорбції зі зсувом тиску (PSA), будьякі інші методи адсорбції відомі з рівня техніки, та їх комбінації. Переважно, стадії першого втілення здійснюють з використанням методів PSA. Проте, перед здійсненням вищезазначених стадій першого втілення, передбачається, що перший газ, що відходить (1) може бути оброблений, як вже було описано вище. Переважно, якщо перший газ, що відходить (1), містить Н2О, то перший газ, що відходить (1), може бути оброблений для видалення Н2О у вигляді двох частин, включаючи першу частину (4) та другу частину (5), відповідно. Переважно, першу частину видаляють за допомогою блоку для видалення (27), одержуючи, таким чином, другий газ, що відходить (2), що містить деяку кількість залишкової Н2О. Переважно, другу частину (5) видаляють з використанням першої системи PSA (29), з одержанням, таким чином, третього газу, що відходить (3), що містить мінімальну кількість Н2О. Має бути зрозумілим, що мінімальна кількість Н2О, переважно, включає кількість Н2О, наявну у третьому газі, що відходить (3), яка становить від 10 до 50, більш переважно, від 15 до 40, та найбільш переважно, від 20 до 25, мільйонних часток Н2О у третьому газі, що відходить (3). Перша частина (4) Н2О може бути істотно видалена з першого газу, що відходить (1) за допомогою блоку для видалення (27), описаного вище. У переважному втіленні даного винаходу, блок для видалення (27) сполучений потоком рідини з реактором (26). Перший газ, що відходить (1), може надходити з реактору (26) у блок для видалення (27). Блок для видалення (27) може включати будь-який пристрій, що функціонує для видалення першої частини Н2О з першого газу, що відходить (1). Придатні приклади блоків для видалення (27) включають, не обмежуючись наведеними, кулери, конденсатори, сушарки із охолодженням, промивники газу та їх комбінації. Переважно, перший блок для видалення (27) являє собою сушарку із охолодженням та видаляє першу частину (4) Н2О з першого газу, що відходить (1), як рідку воду. Бажаним є видалення Н2О з першого газу, що відходить (1), через те, що низький вміст Н2О у першому газі, що відходить (1), дозволяє більш ефективну адсорбцію N2O матеріалом, що адсорбує закис азоту (67). Перший газ, що відходить (1), переважно, надходить у перший блок для видалення (27) при тиску від 20 до 90, більш переважно, від 25 до 50, та найбільш переважно, від 30 до 40 абс. фунтів/кв.дюйм, при температурі від 25 до 60°С. 92616 8 Якщо перший блок для видалення (27) включає сушарку із охолодженням, то сушарка із охолодженням може включати оболонку та систему охолодження, розташовану усередині оболонки. Система охолодження може бути, загалом, визначена як корпус, що містить вологовідділювач, (43), відстійник, трубопровід для відведення та стік для відведення рідкої води з сушарки із охолодженням. Випарник також може бути включений у корпус сушарки із охолодженням. Перший газ, що відходить (1), проходячи крізь корпус, може проходити через випарник та охолоджуватись для видалення першої частини (4) Н2О з першого газу, що відходить (1), таким чином, утворюючи другий газ, що відходить (2), як було вказано вище. Перший газ, що відходить (1), може бути охолоджений до точки роси, таким чином, щоб перша частина (4) Н2О у першому газі, що відходить (1) конденсувалася з утворенням рідкої води. Перший газ, що відходить (1), переважно охолоджують до точки роси від 5 до 30°С, більш переважно, від 8 до 16°С, та найбільш переважно, від 10 до 14°С. Після охолодження до точки роси, перший газ, що відходить (1), може бути послідовно пропущений через вологовідділювач (43). Вологовідділювач (43) переважно видаляє першу частину Н2О з сушарки з охолодженням. Рідка вода може надходити з вологовідділювача (43) через трубопровід для відведення у відстійник, який, переважно, нагнітає рідку воду у стік та відводить рідку воду з сушарки з охолодженням. Якщо утворюється другий газ, що відходить (2), то другий газ, що відходить (2), переважно надходить до блоку для видалення (27) через випускний отвір. Випускний отвір може бути сполучений потоком рідини з впускним отвором (33) першої системи PSA (29). Перша PSA система (29) може бути використана для видалення другої частини (5) Н2О та утворення третього газу, що відходить (3), як наведено на Фігурах 1 та 2. Другий газ, що відходить (2), переважно, надходить у першу систему PSA (29) через впускний отвір (33) та проходить через перший випускний кінець (35). Переважно, перша PSA система (29) включає два перші випускні кінці (35). Перша PSA система (29), також, переважно, включає перший шар адсорбенту (30). Передбачається, що перша PSA система (29) може включати множину перших шарів адсорбентів (30), як показано на Фігурі 2. Більш переважно, перша PSA система (29) включає два перші шари адсорбенту (30). Переважно, перший шар адсорбенту (30) включає водний адсорбційний матеріал (31), що, переважно, поглинає Н2О порівняно із іншими газами у другому газі, що відходить (2). Перша PSA система (29) також, переважно, включає резервуар для продукту - збідненого газу (32), гідродвигуни (не показані), клапана та інструментальне оснащення (не показано), що можуть бути вибрані фахівцем у цій галузі. Після надходження у PSA систему (29), другий газ, що відходить (2), переважно надходить у перший шар адсорбенту (30) при тиску першої адсорбції та протягом першого підвищення тиску, з впу 9 скного отвору (33). Переважно, перший адсорбційний тиск включає тиск від 20 до 90, більш переважно, від 25 до 50, та найбільш переважно, від 30 до 40, абс. фунті в/кв.дюйм. Оскільки другий газ, що відходить (2), проходить через перший шар адсорбенту (30), то Н2О, переважно, поглинається та насичує водний адсорбційний матеріал (31), розташований найближче до впускного отвору (33) протягом періоду першої адсорбції. Переважно, водний адсорбційний матеріал (31) включає, не обмежуючись наведеними, гідрофільні адсорбенти, гідрофобні адсорбенти, полімерні адсорбенти, активоване вугілля, вуглецеві молекулярні адсорбуючі сита, активований оксид алюмінію, силікагель, цеоліти, включаючи цеоліти типу А, X, Y, ZSM-5, силікаліт, морденіт, та їх комбінації. Більш переважно, водний адсорбційний матеріал (31) включає різні класи силікагелю та оксиду алюмінію. Найбільш переважно, водний адсорбційний матеріал (31) включає силікагель, комерційно доступний у Grace Davison of Columbia, MD, під торгівельною маркою Davison 03. Силікагель має високу селективність по відношенню до Н2О порівняно до N2, Н2, NO, та N2O, підвищуючи, таким чином, ефективність видалення Н2O з другого газу, що відходить (2). Проте, передбачається, що силікагель може також поглинати деяку кількість N2O з другого газу, що відходить (2). При цьому, N2O може бути відділений від Н2O без застосування додаткових способів адсорбції та десорбції. Інші гази, такі, як СO2, можуть також видалені з другого газу, що відходить (2), з використанням будь-якого способу адсорбції, відомого з рівня техніки. Оскільки Н2O, переважно адсорбується водним адсорбційним матеріалом (31), інші гази у другому газі, що відходить (2), такі, як Н2, NO, N2O, та N2, переважно виходять з першого випускного кінця (35) першого шару адсорбенту (30), та утворюється третій газ, що відходить (3), що був описаний вище. Після відведення через випускний кінець (35) першого шару адсорбенту (30), третій газ, що відходить (3), переважно, продовжує надходити (3) у резервуар для продукту - збідненого газу (32), переважно, шляхом проходження рідини, через перший випускний кінець (35) першого шару адсорбенту (30). Якщо водний адсорбційний матеріал (31), що розташований найближче до впускного отвору (33), стає насиченим, то Н2О, переважно, поглинається водним адсорбційним матеріалом (31) безпосередньо біля насиченого водного адсорбційного матеріалу (31) у напрямку першого випускного кінця (35). Якщо весь водний адсорбційний матеріал (31) від впускного отвору (33) до першого випускного кінця (35) стає насиченим, то Н2О може проскочити через перший шар адсорбенту (30). Переважно, потік другого газу, що відходить (2), зупиняють перед проскакуванням Н2О з першого шару адсорбенту (30). Після зупинення потоку другого газу, що відходить (2), тиск у першому шарі адсорбенту (30), переважно, протиточно знижують до тиску, нижчого за перший адсорбційний тиск, протягом періоду першого випуску. Має бути зрозумілим, що "проти 92616 10 точно" включає надходження газу у напрямку, протилежному напрямку потоку другого газу, що відходить (2). Якщо третій газ, що відходить (3), надходить у резервуар для продукту - збідненого газу (32), то третій газ, що відходить (3), може бути використаний для додаткового протиточного зниження тиску та продування першого шару адсорбенту (30), при першому тиску десорбції та швидкості потоку продування, для сприяння десорбції Н2О з водного адсорбційного матеріалу, регенеруючи, таким чином, перший шар адсорбенту (30). Конкретно, перший випускний кінець (35) та впускний отвір (33) можуть бути закрити, а клапан (36) та клапан продування (37) можуть бути відкриті, дозволяючи третьому газу, що відходить (3), проходити через перший шар адсорбенту (30) та виходити з нього у вологовідділювач (43). Якщо третій газ, що відходить (3), використовують для додаткового протиточного зниження тиску та продування першого шару адсорбенту (30), то перший тиск десорбції, переважно, включає тиск від 0,5 до 30, та більш переважно, від 1 до 15, абс. фунтів/кв.дюйм. Також передбачається, що множина проміжних паралельних стадій зниження тиску та продувань може бути використана для покращення утворення третього газу, що відходить (3). Також, для покращення утворення третього газу, що відходить (3), перший шар адсорбенту (30) можна також продувати азотом (12). Переважно, після надходження у резервуар для продукту - збідненого газу (32), третій газ, що відходить (3), надходить у другу PSA систему (65). Переважно, друга PSA система (65) аналогічна першій PSA системі (29), включаючи аналогічні гідродвигуни, клапани та інструментальне оснащення, що відомі з рівня техніки. Проте, також передбачається, що друга PSA система (65) може відрізнятися від першої PSA системи (29). Друга PSA система (65), переважно, включає другий шар адсорбенту (66), та передбачається, що друга PSA система (65) може включати множину других шарів адсорбенту (66). Більш переважно, друга PSA система (65) включає чотири другі шари адсорбенту (66), як показано на Фігурі 4. Переважно, другий шар адсорбенту (66) включає матеріал, що адсорбує закис азоту (67). Проте, має бути зрозумілим, що матеріал, що адсорбує закис азоту (67), може бути поміщений у будь-яку посудину, відому з рівня техніки. Друга PSA система (65) також може включати легкий продукт або резервуар для продукту - збідненого N2O (71), резервуар для продукту - N2O (72), резервуар для рециркуляції (73), та гідродвигуни, клапани та інструментальне оснащення, відомі з рівня техніки. Переважно, третій газ, що відходить (3), надходить у другу PSA систему (65) через впускний клапан (А) при другому адсорбційному тиску та протягом періоду другого зниження тиску, та надходить у другий випускний кінець (В). Переважно, другий адсорбційний тиск включає тиск від 10 до 75, більш переважно, від 15 до 40, та навіть більш переважно, від 15 до 30, фунтів/кв. дюйм, манометр. Найбільш переважно, другий адсорбційний тиск становить 15 фунтів/кв. дюйм, манометр. 11 Оскільки третій газ, що відходить (3), пропускають через другий шар адсорбенту (66), то N2O, переважно, адсорбується та насичує матеріал, що адсорбує закис азоту (67), найбільш близько до впускного клапану (А) протягом періоду другої адсорбції. Матеріал, що адсорбує закис азоту (67) включає частинки, описані вище. Між частинками може бути вільний простір. Матеріал, що адсорбує закис азоту (67), переважно, адсорбує N2O, у порівнянні з Н2, NO, N2, іншими газами, та слідовими компонентами, присутніми у третьому газі, що відходить (3). Перше втілення даного винаходу включає стадію пропускання третього газу, що відходить (3), через матеріал, що адсорбує закис азоту (67), таким чином, що N2O адсорбується частинками. Передбачається, що перше втіленні може включати стадію пропускання третього газу, що відходить (3), через вільний простір між частинками. Переважно, матеріал, що адсорбує закис азоту (67) включає, не обмежуючись наведеними, гідрофільні адсорбенти, гідрофобні адсорбенти, полімерні адсорбенти, активоване вугілля, вуглецеві молекулярні адсорбуючі сита, активований оксид алюмінію, силікагель, цеоліти, включаючи цеоліти типів А, X, Y, ZSM-5, силікаліт, морденіт та їх комбінації. Більш переважно матеріал, що адсорбує закис азоту (67), включає цеоліт 5А, ZSM-5 та LJX. Найбільш переважно, матеріал, що адсорбує закис азоту (67), включає гідрофобні цеолітні молекулярні сита, що на даний час комерційно доступні у UOP LLC of Des Plaines II, під торгівельною маркою HISIV-3000. Використання HISIV-3000 дозволяє ефективну адсорбцію та видалення N2О з третього газу, що відходить (3). Якщо N2O переважно адсорбується матеріалом, що адсорбує закис азоту (67), інші гази у третьому газі, що відходить (3), такі, як Н2, NO, та N2, інші гази та слідові компоненти, відомі як багатокомпонентний газ, переважно, надходять у другий випускний кінець (В) другого шару адсорбенту (66). Переважно, багатокомпонентний газ, що виходить з другого випускного кінця (В), надходить у резервуар для легкого продукту (71). Також передбачається, що багатокомпонентний газ може бути використаний для продування другого шару адсорбенту (66) протягом періоду часу обіднення N2O шляхом продування. Якщо матеріал, що адсорбує закис азоту (67), який розташований найближче до впускного клапану (А), стає насиченим, то N2O переважно адсорбується матеріалом, що адсорбує закис азоту (67), який розташовано безпосередньо після насиченого матеріалу, що адсорбує закис азоту (67) у напрямку другого випускного кінця (В). Якщо весь матеріал, що адсорбує закис азоту (67) від впускного клапану (А) до другого випускного кінця (В), стає насиченим, то N2O може проскочити. Переважно, потік третього газу, що відходить (3) зупиняють перед пропусканням N2O. Перше втілення даного винаходу також включає стадію утворення буферної зони, що містить N2, прилеглої до матеріалу, що адсорбує закис азоту (67). Переважно, матеріал, що адсорбує закис азоту (67), ізолюють від потоку третього газу, 92616 12 що відходить (3), перед утворенням буферної зони. Переважно, N2 (12) надходить у другий шар адсорбенту (66) через перший газовий клапан (С) при другому адсорбційному тиску, протягом періоду зниження тиску N2 та при швидкості продування N2, з утворенням буферної зони. Найбільш переважно, перше втілення включає стадію надходження азоту протитоком до потоку третього газу, що відходить (3), після того, як матеріал, що адсорбує закис азоту (67), ізолюють від потоку третього газу, що відходить (3). Знов повертаючись до стадії пропускання додаткової кількості N2O через матеріал, що адсорбує закис азоту (67), описаний вище, стадія пропускання може включати стадію пропускання в основному чистого N2О (13) через вільний простір. Найбільш переважно, додаткова кількість N2О та/або істотного чистого N2О надходить протитоком до потоку третього газу, що відходить (3). Істотно чистий N2О (13) переважно, надходить протитоком при другому адсорбційному тиску, протягом періоду промивання N2О, та при швидкості промивання N2О, через другий газовий клапан (D) для витиснення N2 (12) та/або будь-якого третього газу, що відходить (3), у вільному просторі, від другого випускного кінця (В) другого шару адсорбенту (66). Після надходження додаткової кількості N2О, буферна зона, переважно розміщена між додатковим N2О та третім газом, що відходить (3) у вільному просторі. Не маючи наміру обмежуватись будь-якою конкретною теорією, вважається, що шляхом витиснення N2 (12) та/або будь-якого третього газу, що відходить (3), у вільному просторі, N2О може десорбуватись з матеріалу, що адсорбує закис азоту (67) високої чистоти. Якщо N2 (12) та/або будь-який третій газ, що відходить (3) у вільному просторі, знаходяться далеко від другого випускного кінця (В), то, переважно, одержують перший стік, що виходить з впускного клапану (А). Цей перший стік може бути рециркульований у третій газ, що відходить (3). Переважно, потік істотно чистого N2О (13), що зупиняють безпосередньо перед N2, витісняють з впускного клапану (А) другого шару адсорбенту (66). Перше втілення також включає стадію десорбції N2О з матеріалу, що адсорбує закис азоту (67). Переважно, після зупинення потоку істотно чистого N2О (13), тиск другого шару адсорбенту (66) може бути знижений шляхом протиточного зниження другого десорбційного тиску у період другого випуску для десорбції N2О при швидкості десорбції та протягом періоду другої десорбції, таким чином, одержуючи другий стік. Другий стік, переважно виходить з другого шару адсорбенту (66) через третій газовий клапан (F) у резервуар для продукту - N2О (72) за допомогою відповідних гідродвигунів (76), клапанів та інструментального оснащення, що добре відомі з рівня техніки. Другий стік може включати від 7 до 100мол % N2O, 5090мол % N2, 1-5мол % NО, та 1-5мол % Н2. Має бути зрозумілим, що будь-які способи, відомі з рівня техніки, можуть бути використані для десорбції N2O. Переважно, тиск другої десорбції включає тиск від 0,5 до 10, більш переважно, від 0,5 до 6, та, навіть більш переважно, від 0,5 до 1.5, абс. 13 фунтів/кв.дюйм. Найбільш переважно, тиск другої десорбції становить 1 абс. фунтів/кв.дюйм. Після десорбції N2O з матеріалу, що адсорбує закис азоту (67), перше втілення, переважно, включає стадію утворення другої буферної зони, що містить N2 (12), прилеглої до матеріалу, що адсорбує закис азоту (67). Переважно, N2 (12) надходить у другий шар адсорбенту (66) при тиску другої десорбції з утворенням другої буферної зони. Переважно, стадія утворення другої буферної зони включає стадію надходження азоту протитоком до третього газу, що відходить (3). Другу буферну зону, переважно, використовують для витиснення будь-якого N2O, що залишився у вільному просторі. Після утворення другої буферної зони, багатокомпонентний газ з резервуару для легкого продукту (71), переважно, проходить через матеріал, що адсорбує закис азоту (67) при тиску другої десорбції, через четвертий газовий клапан (G) для зниження тиску у першому шарі адсорбенту (30). Також передбачається, що багатокомпонентний газ може проходити через матеріал, що адсорбує закис азоту (67) та через вільний простір. Переважно, багатокомпонентний газ надходить протитоком до третього газу, що відходить (3). Якщо багатокомпонентний газ проходить через матеріал, що адсорбує закис азоту (67), то N2 (12), переважно, витісняється з вільного простору у третій стік, таким чином, щоб можна було використати додаткові кількості третього газу, що відходить (3). Переважно, третій стік надходить через п'ятий газовий клапан (Е) у резервуар для рециркуляції (73) за допомогою відповідних гідродвигунів (76), клапанів та інструментального оснащення, що добре відомі з рівня техніки. Переважно, потік третього стоку зупиняють, коли N2 (12) витиснено з вільного простору. Також передбачається, що для покращення відновлення або чистоти N2O, наявного у другому стоку, може бути використана велика кількість проміжних паралельних та/або протиточних стадій зниження тиску та продувок. Також передбачається, що у даному винаході може бути використана велика кількість додаткових PSA систем (50, 52) для підвищення чистоти N2O, наявного у другому стоку, як показано на Фігурі 3. Додаткові PSA системи (50, 52) можуть бути подібні першій та другій PSA системам (29, 65), або можуть відрізнятися. Проте, перважним є те, щоб кожна з додаткових PSA систем (50, 52) функціонувала аналогічно першій та другій PSA системам (29, 65). Конкретно, кожна з додаткових PSA систем (50, 52) переважно включає другий матеріал, що адсорбує закис азоту. Переважно, другий матеріал, що адсорбує закис азоту, подібний до матеріалу, що адсорбує закис азоту (67). Проте, другий матеріал, що адсорбує закис азоту, може відрізнятися від матеріалу, що адсорбує закис азоту (67). У другому втіленні способу, спосіб включає стадії першого втілення, включаючи стадію надходження третього газу, що відходить (3), через матеріал, що адсорбує закис азоту (67), таким чином, щоб N2O був адсорбований частинками. Друге втілення також включає стадію утворення буфер 92616 14 ної зони, що містить N2 (12), що примикає до матеріалу, що адсорбує закис азоту (67). Друге втілення також включає стадію надходження додаткової кількості N2O через матеріал, що адсорбує закис азоту (67) для витиснення іншого газу. Друге втілення додатково включає стадію десорбції N2O з матеріалу, що адсорбує закис азоту (67). Переважно, N2O десорбують шляхом зниження тиску другого шару адсорбенту (66) шляхом протиточного зниження тиску. Друге втілення додатково включає стадію утворення другої буферної зони, що містить N2 (12), що примикає до матеріалу, що адсорбує закис азоту (67) після десорбції N2O з матеріалу, що адсорбує закис азоту (67). Має бути зрозумілим, що друге втілення також може включати будь-які та/або усі стадії першого втілення. У третьому втіленні способу, спосіб включає стадію синтезу гідроксиламіну, з одержанням, таким чином, третього газу, що відходить (3). Має бути зрозумілим, що гідроксиламін може бути синтезований будь-яким способом, відомим з рівня техніки. Третє втілення також включає стадії першого втілення, включаючи стадію пропускання третього газу, що відходить (3), через матеріал, що адсорбує закис азоту (67), таким чином, щоб N2O адсорбувався частинками. Третє втілення також включає стадію утворення буферної зони, що містить N2 (12), прилеглої до матеріалу, що адсорбує закис азоту (67). Третє втілення також включає стадію пропускання додаткової кількості N2O через матеріал, що адсорбує закис азоту (67) для витиснення іншого газу. Третє втілення додатково включає стадію десорбції N2O з матеріалу, що адсорбує закис азоту (67). Переважно, N2O десорбують шляхом зниження тиску другого шару адсорбенту (66) шляхом протиточного зниження тиску. Має бути зрозумілим, що третє втілення також може включати будь-які та/або усі стадії першого та/або другого втілення. У четвертому втіленні способу, спосіб включає стадію адсорбції N2O з третього газу, що відходить (3), матеріалом, що адсорбує закис азоту (67). Передбачається, що N2O може адсорбуватися матеріалом, що адсорбує закис азоту (67) будьяким способом, відомим з рівня техніки, включаючи, але не обмежуючись наведеним, пропускання N2O над, через або навколо матеріалу, що адсорбує закис азоту (67). Четверте втілення також включає стадію утворення буферної зони, прилеглої до матеріалу, що адсорбує закис азоту (67), як у першому-третьому втіленнях. Четверте втілення додатково включає стадію надходження додаткової кількості N2O у матеріал, що адсорбує закис азоту (67). Четверте втілення додатково включає стадію десорбції N2O з матеріалу, що адсорбує закис азоту (67), як у першому-третьому втіленнях. Має бути зрозумілим, що четверте втілення також може включати будь-які та/або усі стадії першого-третього втілень. Приклади Гідроксиламін може утворюватися у реакторі (26) шляхом сполучення оксиду азоту (NО), азоту (N2), та водню (Н2) у водному середовищі для часткової гідрогенізації NО. У результаті, утворюється закис азоту (N2О), як газоподібний побічний про 15 92616 дукт. N2О та Н2О, а також N2, H2, та NО, що не були використані, переважно видаляли з першого газу, що відходить (1). Перший газ, що відходить (1), типово містив, приблизно, 67% Н2, 14% NО, 9% N2, 4% Н2О, 8% N2О, та слідову кількість інших газів, таких, як метан, СО2 та CO. Проте, у наступних прикладах використовували синтетичні суміші вищезазначених газів, що являли собою типовий перший газ, що відходить (1). Синтетичні суміші газів у цій заявці мають назву "суміші." У першій адсорбційній системі зі зсувом тиску (PSA) (29) використовували першу суміш N2, N2О, та Н2О. У другій PSA системі (65) також використовували другу та третю суміш. Друга суміш містила N2 та N2О, тоді як третя суміш містила Helium (He), що представляв Н2, N2, NO, а також N2О. Блок для видалення (27) не використовували ані з першою, ані з другою, ані з третьою сумішами. Перша PSA система (29) включала водний адсорбційний матеріал (31), що мав більш високу селективність до Н2О, таким чином, дозволяючи 16 видалити Н2О з першої суміші. Специфічні параметри, використані у першій PSA системі (29) разом із результатами видалення Н2О з першої суміші, вказані у Таблиці 1. Період першого підвищення тиску, період першої адсорбції, та період першого випуску, включені у Таблицю 1, вказані та описані вище. Більш конкретно, перша PSA система (29) включала два перші шари адсорбенту (30), шар А та шар В, відповідно. Перший шар адсорбенту (30) був сконструйований з двохдюймової поліхлорвінілової трубки Sch 80, та містив Davison 03, комерційно доступний у Grace Davison of Columbia, MD, як водний адсорбційний матеріал (31). В усіх прикладах, наведених у Таблиці 1, довжина першого шару адсорбенту (30) становила 5,47 дюймів, маса водного адсорбційного матеріалу (31) у шарі А становила 180,41 грамів, маса водного адсорбційного матеріалу (31) у шарі В становила 180,43 грамів, а кількість Н2О у першій суміші, використаній у Таблиці 1, становила 50% відносної вологості при 25°С та 31 абс. фунті в/кв.дюйм. Таблиця 1 Приклади Приклад 1 Приклад 2 Приклад 3 Приклад 4 Період першого зниження тиску (с) Період першої адсорбції (с) 10 10 10 10 620 600 600 600 Н2О, що була наявна спочатку, включає кількість Н2О, що була наявна спочатку у першій суміші. Аналогічно, Н2О, наявна остаточно, включає кількість Н2О, що остаточно наявна у першій суміші. Друга PSA система (65) включала матеріал, що адсорбує закис азоту (67), що мав більш високу селективність до N2O. Промивання істотно чистим N2O з метою сприяння видаленню N2O з матеріалу, що адсорбує закис азоту (67), також використовували у другій PSA системі (65). Конкретні параметри, що використовували у другій PSA системі (65) разом із результатами видалення N2O з другої та третьої систем, вказані у Таблиці 2. Період другого підвищення тиску, підвищення тиску N2, період промивання N2O, швидкість промивання N2O, період другого випуску, період другої десорбції та швидкість десорбції, включені у Таблицю 2, вказані та описані вище. Період першого Кількість Н2О, що Кількість Н2О, що випуску була наявна спо- була наявна ос(с) чатку таточно (ррт) (ррт) 10 7463 1535 10 7413 252,6 10 7423 21,4 10 7274 25,7 Більш конкретно, друга PSA система (65) включала чотири другі шари адсорбенту (66), шар С, шар D, шар Е, та шар F, відповідно. Другі шари адсорбенту (66) були сконструйовані з однодюймової труби 304 SS та містили HISIV-3000, комерційно доступний у UOP LLC of Des Plaines, II, як матеріал, що адсорбує закис азоту (67). В усіх прикладах, наведених у Таблиці 2, довжина других шарів адсорбенту (66) становила 27,4 дюймів, маса матеріалу, що адсорбував закис азоту (67) у шарі С становила 172,500 грамів, маса матеріалу, що адсорбував закис азоту (67) у шарі D, становила 172,489 грамів, маса матеріалу, що адсорбував закис азоту (67) у шарі Е, становила 172,659 грамів, та маса матеріалу, що адсорбував закис азоту (67) у шарі F, становила 172,508 грамів У прикладах 1-8 використовували другу суміш, тоді як у прикладі 9 використовували третю суміш. 17 92616 18 Таблиця 2 Приклади Приклад 1 Приклад 2 Приклад 3 Приклад 4 Приклад 5 Приклад 6 Приклад 7 Приклад 8 Приклад 9 Період другого зниження тиску (с) 10 20 20 20 20 20 20 10 20 Період другої адсорбції (с) 50 100 100 100 100 100 100 100 100 Період підвищення Час промивання Період другого тиску N2 N2O випуску (с) (с) (с) 1 49 10 2 98 20 2 98 20 2 98 20 2 98 20 2 98 20 2 98 20 2 98 20 2 98 20 Таблиця 2 (продовження) Приклади Приклад 1 Приклад 2 Приклад 3 Приклад 4 Приклад 5 Приклад 6 Приклад 7 Приклад 8 Приклад 9 Період другої десорбції (с) 40 80 80 80 80 80 80 80 80 Час продування для збіднення N2O (с) 40 80 80 80 80 80 80 90 80 Загальний час (с) 200 400 400 400 400 400 400 400 400 Швидкість проми- Швидкість девання N2O сорбції (л/хв.) (л/хв.) невідома 0,294 2,27 0,415 3,00 0,338 3,00 0,169 2,70 0,241 3,13 0,139 3,13 0,144 3,19 0,141 3,13 0,126 Таблиця 2 (продовження) Приклади Приклад 1 Приклад 2 Приклад 3 Приклад 4 Приклад 5 Приклад 6 Приклад 7 Приклад 8 Приклад 9 Концентрація Швидкість по- Максимальний тиск Мінімальний тиск Співвідношення тиссуміші току суміші 2ої системи PSA 2ої системи PSA ків (максима(% N2O) (л/хв.) (абс. фун(абс. фунльний:мінімальний тів/кв.дюйм) тів/кв.дюйм) тиск) 9,41 14,890 30,8 2,6 11,8 7,29 5,386 28,6 1,5 19,1 8,13 3,372 29,5 невідомий невідомий 8,13 3,372 31,6 2,1 15,0 9,37 1,751 29,5 1,5 19,7 8,14 2,031 30,7 1,5 20,5 8,14 2,031 30,6 1,3 23,5 8,14 2,031 30,6 1,3 23,5 8,32 2,047 30,0 1,4 21,4 Таблиця 2 (продовження) Приклади Приклад 1 Приклад 2 Приклад 3 Приклад 4 Приклад 5 Приклад 6 Приклад 7 Приклад 8 Приклад 9 Чистота видаленого N2O (мол %) 86,6 76,7 89,9 93,9 94,4 97,7 97,3 96,5 99,1 Відсоток видаленого N2O (%) 19,2 81,0 >95 95,3 94,0 81,9 84,7 82,2 73,3 19 92616 Концентрація суміші включає відсоток N2O, що був спочатку присутній у другій та третій сумішах, виходячи з загального об'єму другої та третьої сумішей, перед видаленням N2O за допомогою другої PSA системи (65). Швидкість потоку суміші включає швидкість, при якій другу та третю суміші вводять у другу PSA системи (65). Чистота видаленого N2O включає вимірювання чистоти N2O, видаленого з другої та третьої сумішей. Відсоток видаленого N2O включає вимірювання кількості N2O, видаленого з другої та третьої сумішей, порівняно із загальною кількістю N2O, наявного у другій та третій сумішах, відповідно. Для визначення оптимального видалення N2O за допомогою експериментальної PSA системи також використовували комп'ютерні симуляції. Спочатку, комп'ютерну симуляцію перевіряли по 20 відношенню до лабораторних результатів, наведених у прикладах 2, 6 та 9, у Таблиці 2. Конкретні параметри, використані у комп'ютерній симуляції, разом із очікуваними результатами видалення N2O, представлені як Ідеальний приклад, який наведено у Таблиці 3. Швидкість десорбції, швидкість промивання N2O, та швидкість продування N2, включені до Таблиці 3, описані та встановлені вище. Ідеальний приклад включає параметри, оптимізовані для максимального видалення N2O з гіпотетичного третього газу газ, що відходить (3), що містить Н2, NO, N2О, NO, а також другорядні компоненти, такі, як метан та СО2, що подібний до реального третього газу, що відходить (3). В Ідеальному прикладі, чистота N2О перевищує 99%, та N2О вважається комерційно чистим та придатним для комерційного використання. Таблиця 3 Приклади Приклад 2 Приклад 6 Приклад 9 Ідеальний Загальний час Максимальний тиск екс- Мінімальний тиск експе(с) периментальної системи риментальної системи PSA PSA (абс. фунтів/кв.дюйм) (абс. фунтів/кв.дюйм) 400 28,6 1,5 400 30,7 1,5 400 30,0 1,4 400 29,7 1,7 Співвідношення тисків (максимальний: мінімальний тиск) 19,1 20,5 21,4 17,5 Таблиця 3 (продовження) Приклади Приклад 2 Приклад 6 Приклад 9 Ідеальний Чистота видаленого Відсоток видаленого N2O N2O 76,6 87,1 97,7 83,0 98,8 70,3 99,5 93,9 Швидкість десорбції (л/хв) 0,438 0,143 0,122 0,066 Концентрація суміші (% N2O) 7,29 8,14 8,32 8,32 Таблиця 3 (продовження) Приклади Приклад 2 Приклад 6 Приклад 9 Ідеальний Швидкість потоку суміші (л/хв) 5,289 2,058 2,070 0,835 Концентрація суміші включає відсоток N2O, наявний у суміші, що використовували для комп'ютерних симуляцій, перед вилученням експериментальної PSA системи. Швидкість потоку суміші включає швидкість, при якій суміш, використана у комп'ютерних симуляціях, вводили в експериментальну PSA систему. Швидкість промивання N2O (л/хв) 1,75 3,04 2,99 3,33 Швидкість продування N2 (л/хв) 0,228 0,052 0,010 0,010 Даний винахід описано як ілюстративний, проте має бути зрозумілим, що вживана у цій заявці термінологія призначена для характеристики визначень, наведених в описі, а не для обмеження. Очевидно, можливі різноманітні модифікації та варіанти даного винаходу, у світі викладеної вище доктрини, та винахід може бути реалізований іншим чином, ніж це конкретно описано у заявці. 21 92616 22 23 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 92616 Підписне 24 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601