DE29720026U1 - Device for the recovery of gases - Google Patents
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Description
Vorrichtung zur Rückgewinnung von Gasen
Beschreibung Device for the recovery of gases
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von Gasen. Anwendungsgebiete sind die in der Human- und Veterinärmedizin verwendeten Narkosegase sowie die Rückgewinung von Gasen aus Abluft. Die Vorrichtung ermöglicht die Zwischenspeicherung der Gase in geeigneten Zeolithen und die vollständige Rückgewinnung der Gase aus den während der Anwendung entstehenden Gasgemischen durch thermisch induzierte Austreibung aus diesen Zeolithen.The present invention relates to a device for recovering gases. Areas of application are the anesthetic gases used in human and veterinary medicine as well as the recovery of gases from exhaust air. The device enables the intermediate storage of the gases in suitable zeolites and the complete recovery of the gases from the gas mixtures created during use by thermally induced expulsion from these zeolites.
Bekannt sind Vorrichtungen, mit deren Hilfe Gasgemische durch ihr Einleiten in definierte chemische Stoffe derart aufgespalten werden, daß die gewünschte Abtrennung durch zumeist chemische Reaktion erfolgt. In dieser Weise entstehen neue Verbindungen, die entweder in der vorliegenden Form entsorgt oder langzeitgelagert werden, in den meisten Fällen jedoch nur sehr schwer zurückzugewinnen sind. Beispiele für absorptive Gasreiniger, die auf dem Prinzip des Durchströmens einer geeigneten chemisch aktiven Flüssigkeit beruhen, sind sogenannte Scrubber, wie sie in der Halbleiterindustrie für hochtoxische Prozeßgase Verwendung finden oder auch verschiedene Trockenbettabsorber, deren aktive Komponenten für die verschiedensten abzutrennenden Gase optimiert werden können. Alle diese Anlagen weisen den gemeinsamen Nachteil auf, daß sie nicht für eine wirtschaftliche Rückgewinnung der in ihnen sortierten Gase ausgelegt sind.Devices are known that can be used to break down gas mixtures by introducing them into defined chemical substances in such a way that the desired separation is achieved, usually by a chemical reaction. In this way, new compounds are created that are either disposed of in their current form or stored for long periods, but in most cases are very difficult to recover. Examples of absorptive gas cleaners that are based on the principle of a suitable chemically active liquid flowing through them are so-called scrubbers, such as those used in the semiconductor industry for highly toxic process gases, or various dry bed absorbers, whose active components can be optimized for the most diverse gases to be separated. All of these systems have the common disadvantage that they are not designed for the economical recovery of the gases sorted in them.
Es ist ebenfalls allgemein bekannt, daß neben der genannten Absorption in geeigneten Flüssigkeiten und Feststoffen, mikroporöse Festkörper wie Zeolithe, Aktivkohle u.a. bestimmte Stoffe unter Abgabe von Wärmeenergie adsorbieren und bei Aufnahme von Wärmeenergie desorbieren können. Ähnliche Prozesse laufen auch bei physikalischen Zustandsänderungen (z.B. Eis-Wasser-Dampf) ab.It is also generally known that, in addition to the absorption mentioned above in suitable liquids and solids, microporous solids such as zeolites, activated carbon and others can adsorb certain substances while releasing heat energy and desorb them while absorbing heat energy. Similar processes also occur during physical state changes (e.g. ice-water-steam).
Der Stand der Technik weist eine Vielzahl von Veröffentlichungen zur Sorption der verschiedensten Gase in Flüssigkeiten, festen Absorbern aber auch Zeolithen und anderen mikroporösen Festkörpern auf. Gasmaskenfilter absorbieren und adsorbieren Schadstoffe bis zum Erreichen einer Sättigungsgrenze ebenfalls vollständig, jenseits der, relativ leicht kontrollierbar, die Stoffe praktisch unbeeinflußt durchgelassen werden. Dies bedeutet, daß sich stets ein Grenzwert für die adsorbierten Gase - z.B. Narkosegase - einstellt, bei dem sich die Sorbentien und die Sorptive im Gleichgewicht befinden. Dieser Punkt ist im wesentlichen von Druck und Temperatur der Komponenten abhängig.The state of the art includes a large number of publications on the sorption of a wide variety of gases in liquids, solid absorbers, but also zeolites and other microporous solids. Gas mask filters also completely absorb and adsorb pollutants until they reach a saturation limit, beyond which the substances are allowed to pass through practically unaffected, which is relatively easy to control. This means that there is always a limit value for the adsorbed gases - e.g. anesthetic gases - at which the sorbents and the sorptives are in equilibrium. This point depends essentially on the pressure and temperature of the components.
Die technischen, physikalischen und chemischen Voraussetzungen für eine möglichst hohe
Sorptionskapazität, verbunden mit einer optimalen Regenerierbarkeit der Sorptionsanlagen
sind in den Patentschriften DE 3731688, DE 3628858 und DD 239947 beschrieben.
In den Schriften DE 19549271, DE 4003668 und DE 3713346 wird über die Entfernung von
halogenierten Kohlenwasserstoffen mittels Zeolithen berichtet. Zeolithe eignen sich ebenfalls
zum Entfernen von Stoffen aus wäßrigen Lösungen (DE 44 06766 und DE 19531933). In der
letzten Zeit finden vor allem aluminiumarme und dealuminierte Zeolithe als Adsorptionsmittel
Verwendung, wie der Patentschrift DE 19532500 zu entnehmen ist. Die Sorption von
halogenierten Kohlenwasserstoffen an dealuminierten Zeolithen wird in der DE 4233577
beschrieben.The technical, physical and chemical requirements for the highest possible sorption capacity, combined with optimal regenerability of the sorption systems, are described in the patents DE 3731688, DE 3628858 and DD 239947.
The documents DE 19549271, DE 4003668 and DE 3713346 report on the removal of halogenated hydrocarbons using zeolites. Zeolites are also suitable for removing substances from aqueous solutions (DE 44 06766 and DE 19531933). Recently, low-aluminum and dealuminated zeolites have been used as adsorbents, as can be seen from the patent DE 19532500. The sorption of halogenated hydrocarbons on dealuminated zeolites is described in DE 4233577.
Die bekannten kommerziell genutzten Anordnungen weisen die Gemeinsamkeit auf, daß entweder die beim Sorptionsprozeß abgeschiedenen Stoffe dort gebunden bleiben und mit den Sorbentien gemeinsam, beispielsweise in geeigneten Verbrennungsanlagen, entsorgt oder auch auf chemischem Wege in relativ unschädliche Produkte umgewandelt und anschließend deponiert werden. So sind u.a. bestimmte Gasmasken mit zumeist aus modifizierter Aktivkohle bestehenden Sorbentien gefüllt.The known commercially used arrangements have the common feature that either the substances separated during the sorption process remain bound there and are disposed of together with the sorbents, for example in suitable incineration plants, or they are chemically converted into relatively harmless products and then disposed of. For example, certain gas masks are filled with sorbents that mostly consist of modified activated carbon.
Über die Rückgewinnung von Narkosegas mit absorbierendem Material wird im US-Patent 3,592,191 berichtet. Dabei wird der Wasserdampf mittels eines hygroskopischen Materials gebunden.The recovery of anesthetic gas using absorbent material is reported in US Patent 3,592,191. The water vapor is bound using a hygroscopic material.
Im Patent EP O 284227 sind eine Apparatur und ein Verfahren beschrieben, bei der Silikalite bis zu 15 Gew.-% von bestimmten Narkosegasen mit relativ kleinen Moleküldurchmessern aufnehmen können. Bei dem dort vorgestellten Verfahren wird auch eine Rückgewinnung derart vorgeschlagen, daß ein erhitztes Trägergas den gefüllten Adsorber durchströmt, einen größeren Teil des adsorbierten Gases zur Desorption bringt und bei nachfolgender Abkühlung auf tiefe Temperaturen, die aus verdampfendem flüssigen Stickstoff gewonnen werden, in einem geeigneten Behälter wieder kondensieren und somit einer Wiederverwendung zugeführt werden können. Der Rückgewinnungsgrad liegt bei diesem Verfahren deutlich unter 50 %; eine Aussage über die Qualität der rückgewonnenen Gase wird nicht gegeben. Sevofluran wird nach diesem Verfahren nicht abgetrennt. Da die in diesem Patent verwendeten Silikalite jedoch einen relativ hohen Anteil an Aluminium aufweisen, das für seine katalytische Aktivität bei den in Frage stehenden Narkosegasen, die sämtlich halogenierte Kohlenwasserstoffe darstellen, bekannt ist, erscheint eine direkte Wiederverwendung wegen der zu erwartenden katalytischen Folgeprodukte nicht möglich. Die notwendigerweise hohen Temperaturen zur Desorption mittels heißen Trägergases verstärken diesen Effekt noch.Patent EP O 284227 describes an apparatus and a process in which silicalites can absorb up to 15% by weight of certain anesthetic gases with relatively small molecular diameters. The process presented there also proposes recovery in such a way that a heated carrier gas flows through the filled adsorber, causes a large part of the adsorbed gas to be desorbed and, upon subsequent cooling to low temperatures, which are obtained from evaporating liquid nitrogen, condenses again in a suitable container and can thus be reused. The recovery rate in this process is significantly below 50%; no statement is made about the quality of the recovered gases. Sevoflurane is not separated using this process. However, since the silicalites used in this patent have a relatively high proportion of aluminum, which is known for its catalytic activity in the anesthetic gases in question, which are all halogenated hydrocarbons, direct reuse does not appear possible due to the expected catalytic byproducts. The necessarily high temperatures for desorption using hot carrier gas further enhance this effect.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Sorption vornehmlich gasförmiger Stoffe, beispielsweise Narkosegase, zur Verfügung zu stellen, die es gestatten, die nahezu vollständige Rückgewinnung dieser Stoffe beispielsweise aus der vom Patienten ausgeatmeten Luft zwecks Kostenersparnis oder zur Entlastung der Umwelt bei möglichst geringem Energieaufwand und minimaler Beeinflussung der Zusammensetzung der Narkosegase zu ermöglichen.The invention is based on the object of providing a device for the sorption of primarily gaseous substances, for example anesthetic gases, which allows the almost complete recovery of these substances, for example from the air exhaled by the patient, in order to save costs or to relieve the burden on the environment with the lowest possible energy consumption and minimal influence on the composition of the anesthetic gases.
Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gelöst, indem unter Ausnutzung von in geeigneter Weise angepaßten Desorptionsprozessen einzelne Komponenten der Gemische oberhalb einer stoffspezifischen Temperatur in adsorbierenden Zeolithen gebunden werden, während andere Komponenten diese passieren, wobei man das sortierte Gas mittels Erwärmen der sorbierenden Stoffe desorbiert, in einem anschließenden Kondensator verflüssigt und einer Wiederverwendung zuführt.This object is achieved by the device according to the invention in that, using suitably adapted desorption processes, individual components of the mixtures are bound in adsorbing zeolites above a substance-specific temperature, while other components pass through them, whereby the sorted gas is desorbed by heating the sorbing substances, liquefied in a subsequent condenser and fed for reuse.
Als Adsorptionsmittel werden Si-reiche Zeolithe, die ein Si/Al-Verhältnis größer 180 und einen Porendurchmesser um 0,7 nm haben, hydrophoben und organophilen Charakter besitzen, ein geringes oder kein elektrostatisches Feld in den Poren und Hohlräumen aufweisen und einen einheitlichen Porendurchmesser besitzen, der durch die Synthese- bzw. Modifizierungsbedingungen dem Moleküldurchmesser der zu sorbierenden Gase angepaßt werden kann und in seinen Abmessungen etwa dem Gasmoleküldurchmesser entspricht bzw. größer als dieser ist, eingesetzt.Si-rich zeolites are used as adsorbents. They have a Si/Al ratio greater than 180 and a pore diameter of around 0.7 nm, are hydrophobic and organophilic in nature, have a low or no electrostatic field in the pores and cavities and have a uniform pore diameter that can be adapted to the molecular diameter of the gases to be sorbed by the synthesis or modification conditions and whose dimensions correspond approximately to the gas molecule diameter or are larger than it.
Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß die erfindungsgemäße Lösung eine
katalytische Reaktion mit dem Narkosegas nahezu ausschließt und seine Wiederverwendung
bzw. Neukonfektionierung ermöglicht.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung haben folgende Vorteile:Surprisingly, it has been found that the solution according to the invention almost excludes a catalytic reaction with the anesthetic gas and enables its reuse or repackaging.
The device according to the invention has the following advantages:
- keine oder nur geringe oder durch einfache Spülvorgänge zu beseitigende Adsorption von Luft, Lachgas, Kohlendioxid, Wasserdampf,- no or only slight adsorption of air, nitrous oxide, carbon dioxide, water vapor, or adsorption that can be eliminated by simple rinsing processes,
- großes Aufnahmevermögen für die bekannten Narkosegase, insbesondere Halothan, Isofluran, Sevofluran, Desfluran und Enfluran,- large absorption capacity for the known anesthetic gases, especially halothane, isoflurane, sevoflurane, desflurane and enflurane,
- möglichst geringe katalytische Reaktion mit fluorierten Kohlenwasserstoffen, um eine entweder direkte Wiederverwendbarkeit oder eine kostengünstige Aufarbeitung und Neukonfektionierung zu erreichen,- the lowest possible catalytic reaction with fluorinated hydrocarbons in order to achieve either direct reusability or cost-effective reprocessing and repackaging,
- energetisch günstiger Betrieb durch Verzicht auf Transportgase, deren Masse ein Vielfaches der rückzugewinnenden Gase beträgt,- energy-efficient operation by eliminating the need for transport gases, the mass of which is many times greater than the gases to be recovered,
- Verwendung eines Kühlsystems, das keine anderen Anschlüsse als elektrische benötigt.- Use of a cooling system that requires no connections other than electrical ones.
Die Vorrichtung ermöglicht die vollständige Rückgewinung der entsprechenden Gase. Sie besteht aus einem Adsorber 1 mit integrierten Heizelementen 2, in dem das zu entsorgende Gasgemisch durch geeignete gastechnische Verbindung mit dem vorhandenen Abluftsystem gesammelt wird. Über die Verbindungsleitung 3 und das Ventil 4 wird im Falle der Rückgewinnung der durch die Heizer 2 erwärmte, im Adsorber befindliche Zeolith mit Hilfe derThe device enables the complete recovery of the corresponding gases. It consists of an adsorber 1 with integrated heating elements 2, in which the gas mixture to be disposed of is collected by means of a suitable gas connection to the existing exhaust air system. In the case of recovery, the zeolite in the adsorber, which has been heated by the heaters 2, is extracted via the connecting line 3 and the valve 4 with the aid of the
Chemievakuumpumpe 9 bei geringem Druck desorbiert. Eventuelle geringe höhersiedende
Komponenten des Gases, zumeist Wasser, werden im Vorabscheider 10 aufgefangen.
Der erforderliche Druck, der durch die Leistungsfähigkeit der Pumpe 9, die Temperatur der
Heizelemente 2, die Masse des Zeoliths im Adsorber 1 und seine Beschaffenheit sowie den
aktuellen Grad seiner Beladung mit einem gegebenen Narkosegas bestimmt ist, wird durch
den Drucksensor 11 erfaßt und durch geeignete Stellung der Ventile 5 und 6 in Verbindung
mit einer elektronischen Regelung so geführt, daß eine optimale Kondensation im Kondensator 13, dem das desorbierte Gas über das Ventil 7 zugeführt wird, möglich ist. Die
erforderliche Temperatur des Kondensators 13 wird von einem Kühlaggregat 12 mit luftgekühlten Peltierelementen bereitgestellt und auf die je nach Narkosegas optimale
Temperatur zwischen -5 und + 10 C geregelt. Die Rückschlagventile 15 und 16 gestatten die
vollständige Abtrennung der Apparatur und der Druckregelung von der umgebenden Atmosphäre, so daß eine nahezu 100%ige Kondensation der desorbierten Gase möglich
wird. Durch geeignete Stellung der Ventile 4 bis &dgr; ist es darüber hinaus möglich, etwaige
Kondensatrückstände oder auch geringe Mengen Wasser, die aus vorhergehenden
Prozessen stammen, mit Hilfe der Vakuumpumpe 9 zu verdampfen und somit das Gesamtsystem zu reinigen. Der Kondensatauffangbehälter 14 sammelt das rückgewonnene
Narkosegas und kann zur Vermeidung von Verwechslungen der vom Hersteller des Narkosegases verwendete Behälter sein. Temperaturmeßvorrichtungen,
Gasmengenregulierung und Steuerelektronik für Ventile, Temperaturen und Druck sind nicht
dargestellt.Chemical vacuum pump 9 desorbs at low pressure. Any small, higher-boiling components of the gas, mostly water, are collected in the pre-separator 10.
The required pressure, which is determined by the performance of the pump 9, the temperature of the heating elements 2, the mass of the zeolite in the adsorber 1 and its nature as well as the current degree of its loading with a given anesthetic gas, is detected by the pressure sensor 11 and, by suitable positioning of the valves 5 and 6 in conjunction with an electronic control system, is controlled in such a way that optimal condensation is possible in the condenser 13, to which the desorbed gas is fed via the valve 7. The required temperature of the condenser 13 is provided by a cooling unit 12 with air-cooled Peltier elements and is regulated to the optimal temperature between -5 and + 10 C, depending on the anesthetic gas. The check valves 15 and 16 allow the apparatus and the pressure control to be completely separated from the surrounding atmosphere, so that almost 100% condensation of the desorbed gases is possible. By suitable positioning of the valves 4 to &dgr; it is also possible to evaporate any condensate residues or small amounts of water from previous processes using the vacuum pump 9 and thus clean the entire system. The condensate collection container 14 collects the recovered anesthetic gas and, to avoid confusion, can be the container used by the manufacturer of the anesthetic gas. Temperature measuring devices, gas quantity regulation and control electronics for valves, temperatures and pressure are not shown.
Die Vorrichtung ist vorzugsweise zur Abtrennung und Wiedergewinnung von Narkosegasen aus Abluftsystemen in der medizinischen Anästhesie vorgesehen.The device is preferably intended for the separation and recovery of anesthetic gases from exhaust air systems in medical anesthesia.
Zu diesem Zweck können Adsorber 1 auch wechselseitig zur Sorption (Abscheidung) des Narkosegases oder mit Hilfe eines geeigneten Temperatur/Zeitzyklus zur Desorption bei Temperaturen bis maximal 150 C benutzt werden, wobei auf an sich bekannte Weise das adsorbierte Gas wieder ausgetrieben und bei geöffneten Ventilen 4 und 7 im Kondensator 13 kondensiert und im Kondensatbehälter 14 gelagert wird.For this purpose, adsorbers 1 can also be used alternately for sorption (separation) of the anesthetic gas or, with the aid of a suitable temperature/time cycle, for desorption at temperatures up to a maximum of 150 °C, whereby the adsorbed gas is expelled again in a manner known per se and condensed in the condenser 13 with valves 4 and 7 open and stored in the condensate container 14.
Nach Unterbrechung der externen Energiezufuhr ist die Vorrichtung bei dann geschlossenen Ventilen auf einen neuen Prozeßdurchlauf vorbereitet und kann bis auf Umgebungstemperatur abkühlen, wonach der Adsorber abgetrennt und wieder zur Sorption von Narkosegas verwendet sowie bei Bedarf nunmehr ein zweiter Adsorber desorbiert werden kann.After the external energy supply has been interrupted, the device is prepared for a new process run with the valves closed and can cool down to ambient temperature, after which the adsorber can be separated and used again for the sorption of anesthetic gas and, if required, a second adsorber can now be desorbed.
Die zur genannten Zwischenspeicherung verwendeten, mit Zeolith gefüllten Adsorber sind dabei nicht notwendig in die eigentliche Rückgewinnungsapparatur integriert, sondern frei beweglich einsetzbar, so daß eine Apparatur bei entsprechender Dimensionierung auch mit mehreren Adsorbern zusammenwirken kann.The adsorbers filled with zeolite used for the intermediate storage mentioned above are not necessarily integrated into the actual recovery apparatus, but can be used freely, so that one apparatus can also work together with several adsorbers if it is dimensioned accordingly.
Die beschriebene Vorrichtung kann stationär oder auch mobil, neben der Narkosegasrückgewinnung auch zur Wiedergewinnung von anderen entweder umweltschädigenden und/oder teuren Gasen verwendet werden.The device described can be used in a stationary or mobile manner, and can be used not only for the recovery of anesthetic gases but also for the recovery of other gases that are either environmentally harmful and/or expensive.
Die Funktionsweise der Vorrichtung wird an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The functionality of the device is explained in more detail using an example embodiment.
Zum Zwecke der Nutzung in Verbindung mit einem Anästhesiegerät wird eine stationäre Vorrichtung beschrieben. Unter der Annahme, daß während eines Operationszyklus von maximal 8 h ein Narkosegasgemisch, beispielsweise aus Lachgas und Sauerstoff (2/1, Vol./Vol.) mit einem Durchsatz von 1,5 l/min, worin 6 Vol.-% Desfluran enthalten sind, eingesetzt wird, ist bei dem verwendeten speziellen Zeolith, z.B dealuminierte Faujasite, eine Masse von etwa 3 kg erforderlich, um die genannte Desfluranmenge von etwa 0,33 kg bei Zimmertemperatur im Adsorber 1 zu binden. Da diese Masse etwa der in einer üblichen in der Anästhesie zur Anwendung kommenden Desfluranflasche enthaltenen Menge entspricht und je nach angewendetem Anästhesieverfahren eine mehr oder weniger große Menge vomA stationary device is described for use in conjunction with an anesthesia machine. Assuming that an anesthetic gas mixture, for example of nitrous oxide and oxygen (2/1, vol./vol.) with a flow rate of 1.5 l/min, containing 6 vol.% desflurane, is used during an operation cycle of a maximum of 8 hours, a mass of about 3 kg is required for the special zeolite used, e.g. dealuminated faujasite, in order to bind the stated amount of desflurane of about 0.33 kg at room temperature in the adsorber 1. Since this mass corresponds approximately to the amount contained in a desflurane bottle normally used in anesthesia and, depending on the anesthesia method used, a greater or lesser amount of the
Patienten mittelfristig aufgenommen wird, kann der Adsorber etwa die Kapazität einer Desfluranflasche aufnehmen und wird nach dieser Annahme an die Leitung 3 der Vorrichtung zur Einleitung des Rückgewinnungsprozesses angeschlossen. Da alle Komponenten der Vorrichtung vakuumdicht ausgeführt sind, wird nach einseitigem Verschließen des Adsorbers der folgende Prozeß ablaufen (Figur 1):Patients are admitted in the medium term, the adsorber can hold approximately the capacity of a desflurane bottle and, according to this assumption, is connected to line 3 of the device to initiate the recovery process. Since all components of the device are vacuum-tight, the following process will take place after the adsorber is closed on one side (Figure 1):
Zunächst werden etwaige Rückstände des vorherigen Prozesses durch Anschalten der Pumpe 9 und öffnen der Ventile 6 und 8 aus dem Kondensator 13, dem Kondensatauffangbehälter 14 und den Leitungen verdampft und über das Rückschlagventil 16 aus der Anlage entfernt. Nachdem das Kühlaggregat 12 den Kondensator 13 auf die erforderliche Kondensationstemperatur abgekühlt hat, werden die Ventile 6 und 8 geschlossen und die Ventile 4 und 7 geöffnet. Dadurch entsteht ein mit dem Drucksensor 11 auswertbares Vakuum im Adsorber 1, das dazu führt, daß die Desorption einsetzt und eine entsprechende Masse im Behälter 14 aufgefangen werden kann. Da die Geschwindigkeit der Kondensation auch vom Massentransport durch die Pumpe 9 und damit vom Narkosegaspartialdruck im Adsorber 1 abhängt, wird dieser Druck im weiteren Verlauf des Rückgewinnungsprozesses durch allmähliche Temperaturerhöhung des Zeoliths mit Hilfe der Heizer 2 solange konstant gehalten, bis die maximale Temperatur erreicht ist und der Partialdruck über dem Zeolith mit fortschreitender Desorption abnimmt. Das Ende des Prozesses ist erreicht, wenn trotz hoher Temperatur der Druck im Adsorber 1 über längere Zeit bei etwa 10 mbar auch ohne die mit Hilfe des Drucksensors 11 geregelte Pumpe 9 verharrt. Die im Adsorber 1 verbleibende Restmasse Narkosegas liegt unter diesen Bedingungen bei unter 1 g, also etwa 0,1 Gew.-%.First, any residues from the previous process are evaporated from the condenser 13, the condensate collection tank 14 and the lines by switching on the pump 9 and opening the valves 6 and 8 and removed from the system via the check valve 16. After the cooling unit 12 has cooled the condenser 13 to the required condensation temperature, the valves 6 and 8 are closed and the valves 4 and 7 are opened. This creates a vacuum in the adsorber 1 that can be evaluated using the pressure sensor 11, which causes desorption to begin and a corresponding mass to be collected in the tank 14. Since the speed of condensation also depends on the mass transport by the pump 9 and thus on the anesthetic gas partial pressure in the adsorber 1, this pressure is kept constant during the further course of the recovery process by gradually increasing the temperature of the zeolite with the help of the heater 2 until the maximum temperature is reached and the partial pressure above the zeolite decreases as desorption progresses. The end of the process is reached when, despite the high temperature, the pressure in the adsorber 1 remains at around 10 mbar for a longer period of time even without the pump 9 controlled by the pressure sensor 11. The residual mass of anesthetic gas remaining in the adsorber 1 is less than 1 g under these conditions, i.e. around 0.1% by weight.
Durchschnittlich werden mehr als 95 % des vom Patienten emittierten Narkosegases adsorbiert und zu ebenfalls 95 % zurückgewonnen. Je nachdem, ob der Anästhesist höhere oder niedrigere Narkosegaskonzentrationen anwendet, ist allerdings der Anteil des während einer Narkose vom Patienten emittierten und damit adsorbierbaren Narkosegases unterschiedlich. In jedem hier untersuchten Fall lag jedoch die Rückgewinnungsrate, gemessen am Gesamteinsatz des Narkosegase, bei über 60 % und damit doppelt so hoch wie bei Silikalit. Gaschromatographische Untersuchungen zur Reinheit der rückgewonnenen Gase ergaben Reinheiten zwischen 98,0 und 99,7 %. Die Resultate zeigten, daß eher noch nicht optimierte Gasführungselemente als Hauptkomponenten für die geringen Restverunreinigungen verantwortlich sind.On average, more than 95% of the anesthetic gas emitted by the patient is adsorbed and 95% recovered. However, depending on whether the anesthetist uses higher or lower anesthetic gas concentrations, the proportion of anesthetic gas emitted by the patient during anesthesia and thus adsorbable varies. In every case examined here, however, the recovery rate, measured against the total use of anesthetic gas, was over 60% and thus twice as high as with silicalite. Gas chromatographic investigations into the purity of the recovered gases showed purities between 98.0 and 99.7%. The results showed that gas guide elements that have not yet been optimized are the main components responsible for the low residual contamination.
Bei Einsatz von Isofluran ergibt sich wegen der dort typischerweise angewendeten geringeren Konzentration bei gleicher Adsorptionskapazität eine etwa 6-fach höhere Einsatzdauer der Adsorber bis zur Desorption.When isoflurane is used, the adsorber's operating time until desorption is approximately 6 times longer due to the lower concentration typically used with the same adsorption capacity.
Bezugszeichenliste (Figur 1) List of reference symbols (Figure 1)
Claims (6)
Dampfdrucks aus Gasgemischen, bestehend aus adsorbierenden Zeolithen und einem
Kondensator zur Verflüssigung desorbierter Gase, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zeolithe Si-reiche Zeolithe sind, die ein Si/Al-Verhältnis größer 180 und einen
Porendurchmessern um 0,7 nm besitzen.1. Device for the removal and recovery of gases of different
vapor pressure from gas mixtures consisting of adsorbing zeolites and a
Condenser for liquefying desorbed gases, characterized in that the
Zeolites are Si-rich zeolites that have a Si/Al ratio greater than 180 and a
pore diameters of around 0.7 nm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29720026U DE29720026U1 (en) | 1997-11-04 | 1997-11-04 | Device for the recovery of gases |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29720026U DE29720026U1 (en) | 1997-11-04 | 1997-11-04 | Device for the recovery of gases |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE29720026U1 true DE29720026U1 (en) | 1998-04-16 |
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| DE29720026U Expired - Lifetime DE29720026U1 (en) | 1997-11-04 | 1997-11-04 | Device for the recovery of gases |
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| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE29720026U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007038136B3 (en) * | 2007-08-13 | 2009-04-02 | Bernhard Harter | Condensing device for drying or liquefaction of gas or gas mixture, which is introduced from outside into inner chamber of heat exchanger, comprises heat exchanger, which is provided in way with thermal energy |
| EP3687662A2 (en) * | 2017-09-27 | 2020-08-05 | Johnson Controls Technology Company | Emission canister system for a hvac&r system |
-
1997
- 1997-11-04 DE DE29720026U patent/DE29720026U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007038136B3 (en) * | 2007-08-13 | 2009-04-02 | Bernhard Harter | Condensing device for drying or liquefaction of gas or gas mixture, which is introduced from outside into inner chamber of heat exchanger, comprises heat exchanger, which is provided in way with thermal energy |
| EP3687662A2 (en) * | 2017-09-27 | 2020-08-05 | Johnson Controls Technology Company | Emission canister system for a hvac&r system |
| US11738298B2 (en) | 2017-09-27 | 2023-08-29 | Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP | Emission canister system for a HVAC and R system |
| US12330110B2 (en) | 2017-09-27 | 2025-06-17 | Tyco Fire & Security Gmbh | Emission canister system for a HVAC and R system |
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