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KR102262647B1 - 활물질을 갖는 자체-지지 구조물 - Google Patents

활물질을 갖는 자체-지지 구조물 Download PDF

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KR102262647B1
KR102262647B1 KR1020197021350A KR20197021350A KR102262647B1 KR 102262647 B1 KR102262647 B1 KR 102262647B1 KR 1020197021350 A KR1020197021350 A KR 1020197021350A KR 20197021350 A KR20197021350 A KR 20197021350A KR 102262647 B1 KR102262647 B1 KR 102262647B1
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존 에프. 브로디
폴 제이. 틴달
브래들리 울러
프란체스코 제이. 알테라
와이 듀
Original Assignee
엑손모빌 업스트림 리서치 캄파니
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Abstract

본 발명은 흡착 또는 촉매 공정을 위해 처리 유닛에서 자체-지지 구조물을 제조하고 사용하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 자체-지지 구조물은 자체-지지 구조물 내에 활물질을 50중량% 초과로 가져, 활물질에 접근하는 개방형 셀 구조를 제공한다. 처리 유닛에 배치될 수 있는 자체-지지 구조물은, 스윙 흡착 공정 및 탄화수소의 회수를 증대시키기 위한 기타 공정에서 사용될 수 있다.

Description

활물질을 갖는 자체-지지 구조물
관련 특허원들에 대한 상호 참조
본 출원은, 공통의 발명가 및 양수인을 갖는, 2016년 12월 21일자로 출원되고 발명의 명칭이 "활물질을 갖는 자체-지지 구조물(Self-Supporting Structures Having Active Materials)"인 미국 가특허원 제62/437,327호 및 2017년 11월 14일자로 출원되고 발명의 명칭이 "활물질을 갖는 자체-지지 구조물"인 미국 가특허원 제62/585,574호에 대한 우선권을 주장하며, 이의 개시 내용은 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.
본 출원은 2016년 12월 21일자로 출원되고 발명의 명칭이 "활물질을 갖는 자체-지지 구조물"인 미국 가특허원 제62/437,319호에 관한 것으로, 이의 개시 내용은 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.
기술분야
본 발명은 활물질(active material)을 포함하는 개방형 셀(open-celled)인 자체-지지 구조물(self-supporting structure)의 제작에 관한 것이다. 특히, 자체-지지 구조물은 스윙 흡착 공정 및 탄화수소 회수를 개선시키는 다른 공정과 같은 분리 및/또는 촉매 공정에 사용될 수 있다.
처리 기술은 다수의 산업 분야에서 유용하며, 통상적으로, 촉매 또는 흡착재와 같은 활물질 상으로 유체들의 혼합물을 유동시켜 바람직한 생성물 스트림을 제공함으로써 달성될 수 있다. 흡착 공정에서, 흡착재는 하나 이상의 가스 성분을 우선적으로 흡착하는 반면 하나 이상의 다른 가스 성분은 흡착하지 않는다. 흡착되지 않은 성분은 별도의 생성물로서 회수한다. 촉매 공정의 경우, 촉매는 스트림 내의 성분들과 상호작용하여 화학 반응 속도를 증가시키도록 구성된다.
예로서, 가스 분리 기술의 한 가지 특정 유형으로는, 온도 스윙 흡착(temperature swing adsorption)(TSA), 압력 스윙 흡착(pressure swing adsorption)(PSA), 부분 압력 퍼지 스윙 흡착(partial pressure purge swing adsorption)(PPSA), 급속 순환 압력 스윙 흡착(rapid cycle pressure swing adsorption)(RCPSA), 급속 순환 부분 압력 스윙 흡착(rapid cycle partial pressure swing adsorption)(RCPPSA) 및 비제한적으로 압력 및 온도 스윙 흡착과 같은 전술된 공정들의 조합과 같은 스윙 흡착을 들 수 있다. 예로서, PSA 공정은, 가스가 압력을 받고 있을 때 가스는 흡착재와 같은 활물질의 자유 체적 또는 공극(pore) 구조 내에 더욱 용이하게 흡착되는 현상에 근거한다. 즉, 가스 압력이 높을수록, 용이하게 흡착되는 가스의 양이 더 많아진다. 압력이 감소하면, 흡착된 성분은 방출되거나 또는 흡착재로부터 제거된다.
상이한 가스들은 흡착재의 미세공극(micropore)을 상이한 정도로 채우는 경향이 있기 때문에, 스윙 흡착 공정(예를 들면 PSA 및 TSA)을 사용하여 가스 혼합물의 가스들을 분리할 수 있다. 예를 들면, 천연 가스와 같은 가스 혼합물이, 메탄보다 이산화탄소에 대해 더 선택적인 흡착재를 함유하는 베셀(vessel)을 통해 가압하에 통과하는 경우, 이산화탄소의 적어도 일부는 흡착재에 의해 선택적으로 흡착되어, 베셀을 빠져나가는 가스는 메탄으로 풍부하게 된다. 흡착재가 이의 이산화탄소 흡착 용량 한계에 도달하면, 이는 PSA 공정에서 예를 들면 압력을 저하시켜 흡착된 이산화탄소를 방출시킴으로써 재생된다. 이어서 흡착재는 통상 퍼지 및 재가압한다. 이어서, 흡착재는 또 다른 흡착 순환을 위해 준비된다.
통상적으로, 촉매 공정 및 흡착 공정에서 사용되는 구조물은 물리적 구조 유형들의 제한된 배열을 갖는다. 활물질은 압출(extrusion) 또는 분무 건조와 같은 처리 기술 및 결합제를 사용하여 종종 비드(bead), 과립(granule), 구형체(sphere) 또는 펠렛(pellet)으로 구조화된다. 비드, 과립, 구형체 또는 펠렛은 촉매 또는 흡착 공정을 위한 충전층(packed bed)으로서 유닛 내에 함께 충전된다. 결과적으로, 촉매 또는 흡착제의 종래의 제작은, 충전층(예를 들면 구형체, 펠렛, 로브(lobe) 등)에 사용되는 작은 구형 활물질의 압출을 수반한다. 그러나, 충전층은 충전층을 통해 구불구불한 경로(tortuous path)를 제공하여, 이는 큰 압력 강하를 초래한다.
다른 구성에서, 구조물은 모놀리스(monolith)와 같은 공학적 구조물(engineered structure)일 수 있다. 공학적 구조물에서, 활물질은 금속 또는 세라믹 모놀리스와 같은 기재 상에 코팅된다. 공학적 구조물은 실질적으로 균일한 유동 경로를 제공하여, 충전층에 비해 압력 강하를 감소시킨다. 그러나, 이러한 구조물의 경우 대부분의 중량물은 기저 지지 구조물을 형성하는 데 사용되는 비활물질(inactive material)이다.
결과적으로, 구조물의 통상적인 제작 방법은, 충전층에 사용되는 작은 구형 활물질(예를 들면, 구형체, 펠릿, 로브 등)의 압출, 또는 모놀리스 기재(예를 들면, 세라믹 또는 금속 모놀리스) 상으로의 활물질의 얇은 코팅의 적용을 포함한다. 충전층은 공학적 구조물에 비해 큰 압력 강하를 갖는다. 또한, 공학적 구조물은 구조물의 크기와 중량을 증가시키는 비활물질인 구조적 지지체부터의 추가의 중량물을 포함한다.
따라서, 활물질을 포함하는 자체-지지 구조물을 갖춘 공정의 개선을 제공하며 복합 기하구조를 포함할 수 있는 장치, 방법 및 시스템에 대한 업계의 요구가 여전히 존재한다. 또한, 본 발명은 공급 스트림으로부터 오염물을 분리하기 위한 스윙 흡착 공정과 같은 흡착 또는 촉매 공정에 의해 자체-지지 개방형 셀 구조(open-celled structure)들을 통합함으로써 개선을 제공한다. 따라서, 본 발명은 분리 및/또는 촉매 공정의 종래의 구조물의 단점들을 극복한다.
일양태에서, 처리 유닛(processing unit)이 기재된다. 처리 유닛은, 내부 영역을 형성하는 하우징(housing); 내부 영역 내에 배치된 자체-지지 구조물로서, 자체-지지 구조물은 자체-지지 구조물 내에 활물질을 50중량% 초과로 갖고, 자체-지지 구조물은 자체-지지 구조물을 통한 유체 유동 경로에 대하여 하나 이상의 규정된 채널을 제공하도록 구성된 개방형 셀 구조인, 자체-지지 구조물; 및 하우징에 고정된 복수의 밸브들로서, 복수의 밸브들 각각은 하우징 외부의 위치와 자체-지지 구조물 사이에 연장되어 있는 유동 경로를 따라 유체 유동을 제어하도록 구성된, 복수의 밸브들을 포함한다.
하나 이상의 양태에서, 처리 유닛은 다양한 개선을 포함할 수 있다. 예를 들면, 처리 유닛은 복수의 밸브들 중 일반적인 작동 매카니즘에 따라 작동하는 2개 이상의 밸브를 포함할 수 있고/있거나; 처리 유닛은 자체-지지 구조물을 통과하는 가스 공급 스트림으로부터 오염물을 제거하도록 구성된 순환 스윙 흡착베드 유닛일 수 있고/있거나; 자체-지지 구조물은 자체-지지 구조물 내에 활물질을 60중량% 초과로 가질 수 있거나 자체-지지 구조물은 자체-지지 구조물 내에 활물질을 70중량% 초과로 가질 수 있고/있거나; 자체-지지 구조물은 활물질에 의해 코팅된 불활성 지지 부재(예를 들면, 무기 또는 비활성 지지 부재)를 이 자체-지지 구조물 내에 가질 수 있고/있거나(예를 들면, 자체-지지 구조물을 통과하는 스트림에 대해 불활성이거나 작동 조건에서 불활성임); 처리 유닛은 흡착베드와 복수의 밸브들 사이에 배치된 유동 분배기를 가질 수 있고/있거나; 하우징은 5psia(평방인치당 절대 파운드(pounds per square inch absolute)) 내지 1,400psia의 압력을 유지하도록 구성될 수 있고/있거나; 자체-지지 구조물은 10마이크로미터 초과의 활물질 층을 가질 수 있거나 100마이크로미터 초과의 활물질 층을 가질 수 있고/있거나; 하나 이상의 규정된 채널은 실질적으로 평행한 2개 이상의 채널을 포함하고/하거나; 자체-지지 구조물은 낮은 열 질량(thermal mass)을 갖는다.
또 다른 양태에서, 공급 스트림으로부터 오염물을 제거하는 방법이 기재된다. 이 방법은 a) 하나 이상의 흡착 단계를 흡착베드 유닛에서 수행하는 단계로서, 하나 이상의 흡착 단계 각각은, 흡착베드 유닛의 하우징의 내부 영역에 배치된 자체-지지 구조물을 통해 가스 공급 스트림을 통과시켜 가스 공급 스트림으로부터 하나 이상의 오염물을 제거하는 것을 포함하고, 자체-지지 구조물은 자체-지지 구조물 내에 활물질을 50중량% 초과로 갖고, 자체-지지 구조물은, 자체-지지 구조물을 통한 유체 유동 경로에 대하여 하나 이상의 규정된 채널을 제공하도록 구성된 개방형 셀 구조인, 단계; b) 하나 이상의 재생 단계를 수행하는 단계로서, 하나 이상의 재생 단계 각각은, 오염물 유출 스트림에서 하나 이상의 오염물 중 적어도 일부를 방출하는 것을 포함하는, 단계; 및 c) 적어도 하나의 추가의 순환 동안 단계 a) 내지 b)를 반복하는 단계를 포함한다.
또한, 하나 이상의 양태에서, 오염물을 공급 스트림으로부터 제거하는 방법은 다양한 개선을 포함할 수 있다. 예를 들면, 이 방법은 스윙 흡착 방법일 수 있고 순환 지속기간은 1초 초과 및 600초 미만의 기간 동안 또는 1초 초과 및 300초 미만의 기간 동안일 수 있고/있거나; 하나 이상의 재생 단계를 수행하는 단계는 하나 이상의 퍼지 단계를 수행하는 것을 포함하고, 하나 이상의 퍼지 단계 각각은 퍼지 스트림을 자체-지지 구조물을 통과시켜 오염물 유출 스트림에서 하나 이상의 오염물들 중 적어도 일부를 방출하는 것을 포함하고/하거나; 가스 공급 스트림은 가스 공급 스트림의 전체 체적을 기준으로 하여 1체적 퍼센트를 초과하는 탄화수소를 갖는 탄화수소 함유 스트림일 수 있고/있거나; 가스 공급 스트림의 공급 압력은 400psia(평방인치당 절대 파운드) 내지 1,400psia 범위일 수 있고/있거나; 하나 이상의 흡착 단계를 수행하는 단계는 이산화탄소(CO2) 수준을 공급 스트림의 총 체적을 기준으로 하여 50백만체적부(parts per million volume) 미만으로 저하시키도록 구성될 수 있고/있거나; 하나 이상의 흡착 단계를 수행하는 단계는 물(H2O) 수준을 공급 스트림의 총 체적을 기준으로 하여 105백만체적부 미만으로 저하시키도록 구성될 수 있고/있거나; 자체-지지 구조물은 낮은 열 질량을 갖는다.
또 다른 양태에서, 처리 유닛의 제조 방법이 기재된다. 이 방법은, 자체-지지 구조물을 위한 템플릿을 생성시키는 단계; 템플릿 내에 혼합물을 배치하는 단계로서, 혼합물은 자체-지지 구조물 내에 활물질을 50중량% 초과로 갖고 나머지 혼합물은 결합제 물질을 포함하는, 단계; 템플릿 및 혼합물을 경화시켜, 고체 형태를 유지하는 자체-지지 구조물을 형성하는 단계; 템플릿을 자체-지지 구조물로부터 제거하는 단계로서, 자체-지지 구조물은, 자체-지지 구조물을 통한 유체 유동 경로에 대하여 하나 이상의 규정된 채널을 제공하도록 구성된, 템플릿에 기반한 개방형 셀 구조인, 단계; 및 내부 영역을 갖는 처리 유닛의 하우징 내에 자체-지지 구조물을 배치하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 하나 이상의 양태에서, 처리 유닛의 제조 방법은 다양한 개선을 포함할 수 있다. 예를 들면, 이 방법은 자체-지지 구조물을 통한 하나 이상의 규정된 채널에 대하여 소정의 기하구조를 갖는 자체-지지 구조물의 3차원 모델을 생성시키는 단계를 포함할 수 있고/있거나; 이 방법은 자체-지지 구조물의 3차원 모델을 기반으로 한 템플릿의 모델을 생성시키는 단계를 포함할 수 있고/있거나; 이 방법은 템플릿의 모델을 기반으로 하여 3차원 템플릿을 인쇄하는 단계를 포함할 수 있고/있거나; 템플릿을 자체-지지 구조물로부터 제거하는 단계는, 자체-지지 구조물과 템플릿을 가열하여 템플릿을 용융 또는 분해시키고 용융된 템플릿을 방출함을 추가로 포함할 수 있고/있거나; 이 방법은 템플릿과 혼합물을 경화시키기 전에 템플릿과 혼합물을 진동시켜, 템플릿과 혼합물 사이에 형성될 수 있는 임의의 틈(void)을 줄이는 것을 포함할 수 있고/있거나; 템플릿과 혼합물을 경화시키는 단계는 결합제 물질과 활물질을 자체-지지 구조물인 응집성 고형 구조물 내로 소결시키는 것을 추가로 포함할 수 있고/있거나; 이 방법은 복수의 밸브 포트(valve port)들을 하우징 내에 생성시키는 단계; 및 복수의 밸브 포트들 각각의 하우징에 밸브를 고정하여 복수의 밸브들을 형성하는 단계로서, 복수의 밸브들 각각은 하우징 외부의 위치와 자체-지지 구조물 사이에서 유체 유동을 제어하도록 구성되는, 단계를 포함할 수 있다.
또한, 또 다른 양태에서, 처리 유닛의 제조 방법이 기재된다. 이 방법은 혼합물을, 복수의 실질적으로 평행한 채널들을 포함하는 모놀리스 형태로 압출하는 단계로서, 복수의 실질적으로 평행한 채널들 각각은 얇은 벽들에 의해 분리되어 있고, 혼합물은 자체-지지 구조물 내에 활물질을 50중량% 초과로 갖고 나머지 혼합물은 결합제 물질을 포함하는, 단계; 모놀리스 형태를 건조시키는 단계; 및 모놀리스 형태를 400℃ 내지 800℃ 범위의 온도로 하소(calcination)시켜, 기계적으로 안정한 활성 모놀리스 형태를 형성하는 단계를 포함하고; 여기서, 복수의 실질적으로 평행한 채널들은 정사각형, 원형, 삼각형 또는 육각형의 단면 형상을 갖고; 모놀리스 형태의 셀 밀도는 평방인치당 200개의 셀 내지 평방인치당 2,000개의 셀 범위이고; 복수의 실질적으로 평행한 채널들을 분리하는 벽들은 40마이크론 내지 1밀리미터 범위의 두께를 갖는다.
본 발명의 상술한 장점들 및 다른 장점들은 양태들의 비제한적인 예의 이하 상세한 설명 및 도면들을 검토하여 명백해질 수 있다.
도 1은 본 발명의 양태에 따른 자체-지지 구조물의 제작 및 사용 방법의 흐름도이다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명의 양태에 따른 몰드, 몰드와 혼합물의 조합, 및 생성된 자체-지지 구조물의 다양한 다이어그램이다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명의 또 다른 양태에 따른 몰드, 몰드와 혼합물의 조합, 및 생성된 자체-지지 구조물의 다양한 다이어그램이다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 본 발명의 또 다른 양태에 따른 몰드, 몰드와 혼합물의 조합, 및 생성된 자체-지지 구조물의 다양한 다이어그램이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 또 다른 양태에 따른 몰드와 혼합물의 조합 및 생성된 자체-지지 구조물의 다양한 다이어그램이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 또 다른 양태에 따른 몰드 및 자체-지지 구조물의 다양한 다이어그램이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 양태에 따른 2개의 모놀리스 구조물의 다양한 다이어그램이다.
도 8은 자체-지지 구조물의 x-선 회절 스캔의 예시적인 다이어그램이다.
도 9는 자체-지지 구조물의 예시적인 SEM 다이어그램이다.
도 10a 및 도 10b는 자체-지지 구조물의 예시적인 SEM 다이어그램이다.
도 11은 5A 제올라이트와 일치하는 오버레이 패턴의 예시적인 다이어그램이다.
도 12는 흡착된 물의 손실로 인한 3A의 중량 손실을 온도의 함수로 나타낸 다이어그램이다.
도 13a 내지 도 13d는 다양한 프로파일의 다이어그램이다.
도 14는 자체-지지 구조 모놀리스 시험의 예시적인 다이어그램이다.
도 15a 및 도 15b는 자체-지지 구조 모놀리스에서 사용되는 폴리에틸렌 구형체의 예시적인 다이어그램이다.
도 16a 내지 도 16d는 본 발명의 양태에 따른 투과 측정치의 예시적인 다이어그램이다.
도 17은 본 발명의 양태에 따른 가스 투과 측정치를 기준으로 한 평균 공극 직경의 예시적인 다이어그램이다.
도 18은 본 발명의 양태에 따른 물 파과(water breakthrough)의 예시적인 다이어그램이다.
도 19는 본 발명의 양태에 따른 6개 흡착베드 유닛 및 상호연결 배관(interconnecting piping)을 구비한 스윙 흡착 시스템의 3차원 다이어그램이다.
달리 설명하지 않는 한, 본원에 사용된 모든 기술 및 과학 용어들은 본 발명이 관련된 분야의 당업자들에게는 공통으로 이해되는 동일한 의미를 갖는다. 단수형 용어인 "a", "an" 및 "the"는 문맥상 달리 명시되지 않는 한 복수의 대상들을 포함한다. 마찬가지로, 단어 "또는"은 문맥상 달리 명시되지 않는 한 "및"을 포함하도록 의도된다. 용어 "포함한다(inculde)"는 "포함한다(comprise)"를 의미한다. 본원에 언급된 모든 특허 및 공보들은 달리 지시하지 않는 한 참고를 위해 그 전체가 본원에 인용된다. 용어나 구문의 의미와 상충되는 경우, 용어들의 설명을 포함하는 본원 명세서를 조절한다. 본원에서 "상부(upper)", "하부(lower)", "최상부(top)", "저부(bottom)", "전면(front)", "후면(back)", "수직(vertical)" 및 "수평(horizontal)"과 같은 방향 관련 용어들은 다양한 요소들 사이의 관계를 표시하고 명료화하기 위해 사용된다. 이러한 용어들은 절대적인 배향(absolute orientation)을 의미하지 않음을 이해해야 한다(예를 들면, "수직" 성분은 장치를 회전시킴으로써 수평으로 될 수 있다). 본원에 인용된 재료, 방법 및 예는 오직 예시를 위한 것이며 제한하기 위한 것으로 의도되지 않는다.
본원에 사용된 "주요 성분(majority component)"은 50중량% 초과를 의미한다.
본원에 사용된 "개방형 셀(open-celled)"은 구형체 또는 펠렛과 같은 압출된 고체 형상과 비교하였을 때, 개방형 채널 네트워크(open channel network)를 갖는 구조를 지칭한다. 개방형 셀 구조는 각각의 구조에서 채널 또는 통로를 통한 유동 경로를 제공하는 모놀리스 또는 기타 공학적 구조물을 포함한다.
본원에 사용된 "스트림"은 다양한 장비를 통해 안내되는 유체(예를 들면 고체, 액체 및/또는 가스)를 지칭한다. 장비는 도관(conduit), 베셀(vessel), 매니폴드(manifold), 유닛(unit) 또는 기타 적합한 장치를 포함할 수 있다.
본원에 사용된 체적 퍼센트는 표준 조건에 근거한다. 특정 방법을 위한 표준 조건은 0℃(섭씨)(예를 들면 32℉(화씨))의 온도 및 100kPa(킬로파스칼)(1bar)의 절대 압력으로 정규화될 수 있다.
본 발명은 복합 기하구조를 가질 수 있고 개방형 셀 구조일 수 있는 자체-지지 구조물을 활물질로부터 제작하는 것에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 다량의 활물질(예를 들면, 50중량% 초과 또는 60중량% 이상)을 함유하여 개선된 구조를 제공하는, 자체-지지 구조물의 개선에 관한 것이다. 구성에서의 유동 경로를 개선시키고 더 높은 체적 효율을 제공할 수 있으며 종래 구조물보다 경량인 개선된 구조물은, 맞춤형 구성을 통해, 유연성(flexibility)을 제공할 수 있다. 자체-지지 구조물은 이 구조물을 통한 유체 유동 경로를 제공하기 위한 다양한 규정된 채널을 갖도록 구성될 수 있다.
자체-지지 구조물은 다양한 화학적 및 공학적 용도에 유용할 수 있다. 활물질의 자체-지지 구조물은 다양한 기하학적 구조물로 엔지니어링되는 것으로 지칭될 수 있다. 예로서, 흡착 및 촉매 공정과 같은 특정 방법이 활물질에 의해 개선될 수 있다. 특히, 자체-지지 구조물은 충전된 흡착베드 대신에 사용될 수 있으며, 이는 보다 높은 압력 강하 및 보다 느린 물질 전달 속도를 갖는다. 충전층 구성에서, 압력 강하 및 물질 전달 한계는 급속 순환에서 흡착 또는 촉매 공정을 작동시키는 것을 허용하지 않거나 비효율적이다. 또한, 압력 스윙 흡착 및 급속 순환에 의존하는 대량 가스 분리 공정은 낮은 압력 강하와 높은 체적 효율을 갖는 자체-지지 구조물을 수반한다. 본 발명은 관련된 구조를 개선하여 각각의 방법 및 관련 경제성을 개선할 수 있다.
자체-지지 구조물은 압입(intrusion) 및 압출(extrusion) 기술과 같은 다양한 기술들로부터 제작될 수 있다. 예를 들면, 이 기술은 3차원(3D) 인쇄(printing)를 사용하는 압입 공정을 포함할 수 있다. 3D 인쇄 접근법은 결합제 물질과 조합되는 활물질(예를 들면 제올라이트)의 맞춤형 구조를 생성시키기 위한 템플릿(template)을 사용할 수 있다. 템플릿을 사용함으로써 자체-지지 구조물을 복합 기하구조로 형성할 수 있으며, 이는 자체-지지 구조물을 통한 유체 유동 경로에 대하여 규정된 채널을 제공하도록 구성된 개방형 셀 구조일 수 있다. 또 다른 예로서, 압출 방법을 사용하여, 결합제 물질과 조합된 활물질로 구성된 모놀리스 구조물을 제조할 수 있다. 두 가지 제작 방법은 고온 하소(예를 들면, 500℃ 이상)시 안정한 무기 활물질과 같은 활물질 및 유기 결합제와 무기 결합제의 조합을 사용할 수 있다.
예로서, 본 발명은 3D 인쇄 기술을 사용하여, 활물질로 만들어진 맞춤형 자체-지지 구조물을 설계 및 제조할 수도 있다. 3D 인쇄 및 압입 방법을 사용하면 종래의 압출 방법을 사용해서는 제조할 수 없는 구조물의 설계에 기하학적 유연성이 제공된다. 이들 구조물은 개방형 셀 구조를 형성할 수 있으며, 이는 각각의 구조물을 통한 유체 유동 경로에 대하여 규정된 채널을 제공하도록 구성된다. 또한, 흡착제 물질 구조물의 공학적 유연성이 또한 제공되어, 이는 세라믹 또는 금속 기재에 대한 사용 및 의존성을 제거하여, 흡착베드와 같은 자체-지지 구조물의 제조 비용을 줄인다.
또한 본 발명은 활물질을 주요 성분으로서 갖는 벌크 모놀리스 구조물을 제조하기 위한 압출 방법을 포함할 수 있다. 반면, 종래의 기술은, 불활성 세라믹 또는 금속 모놀리스 기재와 같은 비활성 기재에 활물질의 얇은 코팅을 도포함을 포함한다. 활물질의 얇은 코팅에 대한 기계적 지지체를 통상 제공하는 비활성 기재는 자체-지지 구조물의 총 중량의 90%가 넘는다. 따라서, 종래의 자체-지지 구조물의 활물질의 얇은 코팅은 자체-지지 구조물의 총 중량의 10% 이하이다.
특정 구성에서, 자체-지지 구조물은 상이한 조합들의 활물질 및 결합제 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 자체-지지 구조물은 활물질일 수 있는 미세다공성(microporous) 제올라이트로부터 제작될 수 있다. 특정 구성에서, 활물질은 자체-지지 구조물의 25중량% 이상; 자체-지지 구조물의 40중량% 이상; 자체-지지 구조물의 50중량% 이상; 자체-지지 구조물의 60중량% 이상; 또는 자체-지지 구조물의 70중량% 이상일 수 있고; 나머지 부분은 결합제 물질을 포함할 수 있다. 다른 구성에서, 결합제 물질은 자체-지지 구조물의 75중량% 미만; 자체-지지 구조물의 60중량% 미만; 자체-지지 구조물의 50중량% 미만; 자체-지지 구조물의 40중량% 미만; 또는 자체-지지 구조물의 30중량% 미만일 수 있고; 나머지 부분은 활물질을 포함할 수 있다.
자체-지지 구조물은, 종래의 코팅 기술보다 더 큰, 단위 체적당 활물질의 더 많은 질량을 포함할 수 있다. 예를 들면, 활물질의 층 두께는 10마이크로미터를 초과하거나 100마이크로미터를 초과하거나 200마이크로미터를 초과한다.
스트림으로부터 오염물을 흡착하기 위한 특정 구성에서, 활물질은 하나 이상의 흡착제 물질을 포함할 수 있다. 예로서, 활물질은 제올라이트, 알루미노포스페이트 분자체(molecular sieves)(예를 들면, AlPO 및 SAPO), ZIF(제올라이트 이미다졸레이트 프레임워크(zeolitic imidazolate framework))(예를 들면, ZIF-7, ZIF-9, ZIF-8, ZIF-11 등) 및 탄소, 뿐만 아니라 중간다공성(mesoporous) 물질, 예를 들면 아민 관능화된 MCM 물질, SBA, KIT 물질을 포함할 수 있다. 활물질의 다른 예는 양이온성 제올라이트, 아민-관능화된 중간다공성 물질, 스테노실리케이트(stannosilicate), 및/또는 탄소를 포함할 수 있다. 다른 구성에서, 흡착제 물질은 제올라이트 A형 (예를 들면, LTA 구조물), 예를 들면 3A, 4A, 5A 및/또는 13X (이는, 이들 구조물의 균일한 공극에 들어맞을 정도로 크기가 충분히 작은 기타 분자들 및 물을 흡착하기 위한 고도의 친화도 및 고도의 용량을 갖는 고도로 다공성인 흡착제이다), 8-원 환 제올라이트 물질(예를 들면, ZSM 58 및/또는 DDR)을 포함할 수 있다.
다른 구성에서, 활물질은 스트림 내의 성분들과 반응하도록 구성된 하나 이상의 촉매 물질을 포함할 수 있다.
또한, 거대공극(macropore) 엔지니어링에 있어서의 다양한 개선을 사용하여 부가적인 공극 및 다공성을 제공할 수 있다. 특히, 중합체 구형체는, 하소 공정 수행시 줄어들거나 제거될 수 있는 조성물(예를 들면, 연소(burn out)될 수 있는 물질)에 첨가될 수 있다. 이들 중합체 구형체를 사용하여 시스템 다공성을 증가시키거나 확산 성능을 개선시킬 수 있다.
결합제 물질은 유기 및 무기 결합제를 포함할 수 있다. 유기 결합제는 예를 들면 메틸 셀룰로스 유도체의 2% 수용액을 포함할 수 있다. 무기 결합제 물질은 예를 들면 SiO2 및/또는 점토(clay)를 포함할 수 있다. 실리카 입자 직경은 25나노미터 내지 1,000나노미터 범위일 수 있으며 실리카 입자는 진주목걸이 구성일 수 있다.
예로서, 처리 유닛은, 내부 영역을 형성하는 하우징; 내부 영역 내에 배치된 자체-지지 구조물로서, 자체-지지 구조물은 자체-지지 구조물 내에 활물질을 50중량% 초과로 갖고, 자체-지지 구조물은 자체-지지 구조물을 통한 유체 유동 경로에 대하여 하나 이상의 규정된 채널을 제공하도록 구성된 개방형 셀 구조인, 자체-지지 구조물; 및 하우징에 고정된 복수의 밸브들로서, 복수의 밸브들 각각은 하우징 외부의 위치와 자체-지지 구조물 사이에 연장되어 있는 유동 경로를 따라 유체 유동을 제어하도록 구성된, 복수의 밸브들을 포함할 수 있다. 다양한 구성에서, 처리 유닛은 복수의 밸브들 중 2개 이상이 일반적인 작동 매카니즘에 따라 작동하는 것을 포함할 수 있고/있거나; 처리 유닛은 자체-지지 구조물을 통과하는 가스 공급 스트림으로부터 오염물을 제거하도록 구성된 순환 스윙 흡착베드 유닛일 수 있고/있거나; 자체-지지 구조물은 자체-지지 구조물 내에 활물질을 60중량% 초과로 가질 수 있거나 자체-지지 구조물은 자체-지지 구조물 내에 활물질을 70중량% 초과로 가질 수 있고/있거나; 자체-지지 구조물은 자체-지지 구조물, 예를 들면, 워시코트(washcoat) 세라믹 또는 금속 구조물 내에서 활물질에 의해 코팅된 지지 부재를 가질 수 있고/있거나; 흡착베드와 복수의 밸브들 사이에 배치된 유동 분배기를 포함할 수 있고/있거나; 하우징은 5psia(평방인치당 절대 파운드) 내지 1,400psia의 압력을 유지하도록 구성될 수 있고/있거나; 자체-지지 구조물은 10마이크로미터 초과의 활물질 층 또는 100마이크로미터 초과의 활물질 층을 가질 수 있고/있거나; 하나 이상의 규정된 채널은 실질적으로 평행한 2개 이상의 채널을 포함하고/하거나; 자체-지지 구조물은 낮은 열 질량을 갖는다.
또 다른 예로서, 공급 스트림으로부터 오염물을 제거하는 방법은 a) 하나 이상의 흡착 단계를 흡착베드 유닛에서 수행하는 단계로서, 하나 이상의 흡착 단계 각각은 흡착베드 유닛의 하우징의 내부 영역에 배치된 자체-지지 구조물을 통해 가스 공급 스트림을 통과시켜 가스 공급 스트림으로부터 하나 이상의 오염물을 제거하는 것을 포함하고, 자체-지지 구조물은 자체-지지 구조물 내에 활물질을 50중량% 초과로 갖고, 자체-지지 구조물은, 자체-지지 구조물을 통한 유체 유동 경로에 대하여 하나 이상의 규정된 채널을 제공하도록 구성된 개방형 셀 구조인, 단계; b) 하나 이상의 재생 단계를 수행하는 단계로서, 하나 이상의 재생 단계 각각은, 오염물 유출 스트림에서 하나 이상의 오염물 중 적어도 일부를 방출하는 것을 포함하는, 단계; 및 c) 적어도 하나의 추가의 순환 동안 단계 a) 내지 b)를 반복하는 단계를 포함할 수 있다. 특정 구성에서, 이 방법은 스윙 흡착 방법일 수 있고 순환 지속기간은 1초 초과 및 600초 미만의 기간 동안 또는 1초 초과 및 300초 미만의 기간 동안일 수 있고/있거나; 하나 이상의 재생 단계를 수행하는 단계는 하나 이상의 퍼지 단계를 수행하는 것을 포함하고/하거나; 하나 이상의 퍼지 단계 각각은 퍼지 스트림을 자체-지지 구조물을 통과시켜 오염물 유출 스트림에서 하나 이상의 오염물들 중 적어도 일부를 방출하는 것을 포함하고/하거나; 가스 공급 스트림은 가스 공급 스트림의 전체 체적을 기준으로 하여 1체적 퍼센트를 초과하는 탄화수소를 갖는 탄화수소 함유 스트림일 수 있고/있거나; 가스 공급 스트림의 공급 압력은 400psia(평방인치당 절대 파운드) 내지 1,400psia 범위일 수 있고/있거나; 하나 이상의 흡착 단계를 수행하는 단계는 이산화탄소(CO2) 수준을 공급 스트림의 총 체적을 기준으로 하여 50백만체적부 미만으로 저하시키도록 구성될 수 있고/있거나; 하나 이상의 흡착 단계를 수행하는 단계는 물(H2O) 수준을 공급 스트림의 총 체적을 기준으로 하여 105백만체적부 미만으로 저하시키도록 구성될 수 있고/있거나; 하나 이상의 규정된 채널은 실질적으로 평행한 2개 이상의 채널을 포함하고/하거나; 자체-지지 구조물은 낮은 열 질량을 갖는다.
또 다른 예로서, 처리 유닛의 제조 방법은, 자체-지지 구조물을 위한 템플릿을 생성시키는 단계; 템플릿 내에 혼합물을 배치하는 단계로서, 혼합물은 자체-지지 구조물 내에 활물질을 50중량% 초과로 갖고 나머지 혼합물은 결합제 물질을 포함하는, 단계; 템플릿 및 혼합물을 경화시켜, 고체 형태를 유지하는 자체-지지 구조물을 형성하는 단계; 템플릿을 자체-지지 구조물로부터 제거하는 단계로서, 자체-지지 구조물은, 자체-지지 구조물을 통한 유체 유동 경로에 대하여 하나 이상의 규정된 채널을 제공하도록 구성된, 템플릿에 기반한 개방형 셀 구조인, 단계; 및 내부 영역을 갖는 처리 유닛의 하우징 내에 자체-지지 구조물을 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 특정 구성에서, 이 방법은 자체-지지 구조물을 통한 하나 이상의 규정된 채널에 대하여 소정의 기하구조를 갖는 자체-지지 구조물의 3차원 모델을 생성시키는 단계를 포함할 수 있고/있거나(예를 들면, 개방형 셀 구조는 구조물을 통과하는 유체 유동 경로에 대한 규정된 채널을 제공하도록 구성된다); 이 방법은 자체-지지 구조물의 3차원 모델을 기반으로 한 템플릿의 모델을 생성시키는 단계를 포함할 수 있고/있거나; 이 방법은 템플릿의 모델을 기반으로 하여 3차원 템플릿을 인쇄하는 단계를 포함할 수 있고; 템플릿을 자체-지지 구조물로부터 제거하는 단계는 자체-지지 구조물과 템플릿을 가열하여 템플릿을 용융 또는 분해시키고 용융된 템플릿을 방출함을 추가로 포함할 수 있고/있거나; 이 방법은 템플릿과 혼합물을 경화시키기 전에 템플릿과 혼합물을 진동시켜, 템플릿과 혼합물 사이에 형성될 수 있는 임의의 틈을 줄이는 것을 포함할 수 있고/있거나; 템플릿과 혼합물을 경화시키는 단계는 결합제 물질과 활물질을 자체-지지 구조물인 응집성 고형 구조물 내로 소결시키는 것을 추가로 포함할 수 있고/있거나; 이 방법은 복수의 밸브 포트들을 하우징 내에 생성시키는 단계; 및 복수의 밸브 포트들 각각의 하우징에 밸브를 고정하여 복수의 밸브들을 형성하는 단계로서, 복수의 밸브들 각각은 하우징 외부의 위치와 자체-지지 구조물 사이에서 유체 유동을 제어하도록 구성되는, 단계를 포함할 수 있다.
또한, 또 다른 구성에서, 처리 유닛의 제조 방법이 기재된다. 이 방법은, 혼합물을, 얇은 벽들에 의해 분리되어 있는 복수의 실질적으로 평행한 채널들을 포함하는 모놀리스 형태로 압출하는 단계로서, 혼합물은 자체-지지 구조물 내에 활물질을 50중량% 초과로 갖고 나머지 혼합물은 결합제 물질을 포함하는, 단계; 모놀리스 형태를 건조시키는 단계; 및 모놀리스 형태를 400℃ 내지 800℃ 범위의 온도로 하소시켜, 기계적으로 안정한 활성 모놀리스 형태를 형성하는 단계를 포함하며; 복수의 실질적으로 평행한 채널들은 정사각형, 원형, 삼각형 또는 육각형일 수 있는 단면 형상을 갖고; 모놀리스 형태의 셀 밀도는 평방인치당 200개의 셀 내지 평방인치당 2,000개의 셀 범위이고(예를 들면, 단면 형상은 자체-지지 구조물을 통한 공급 스트림에 대하여 주유 유동 경로에 수직인 평면을 따른다); 복수의 실질적으로 평행한 채널들을 분리하는 벽들은 40마이크론 내지 1밀리미터 범위의 두께를 갖는다. 또한, 이 방법은, 내부 영역을 갖는 처리 유닛의 하우징 내에 자체-지지 구조물을 배치하는 단계를 포함할 수 있고 및/또는 복수의 밸브 포트들을 하우징 내에 생성시키는 단계; 및 복수의 밸브 포트들 각각의 하우징에 밸브를 고정하여 복수의 밸브들을 형성하는 단계로서, 복수의 밸브들 각각은 하우징 외부의 위치와 자체-지지 구조물 사이에서 유체 유동을 제어하도록 구성되는, 단계를 포함할 수 있다.
유리하게는, 본 발명은 종래의 접근법에 비해 다양한 개선을 제공하기 위해 이용될 수 있는 자체-지지 구조물을 제공한다. 예를 들면, 본 발명은 기하학적 설계 유연성을 제공하고 맞춤형 구조물 및 유동 경로를 제공하는 구조물을 제공할 수 있다. 맞춤형 구조물은 이 구조물을 통한 유체 유동 경로에 대하여 규정된 채널을 제공하도록 구성된 개방형 셀 구조일 수 있으며, 이는 채널을 통과하는 유체와 활물질의 상호작용을 개선한다. 또한, 활물질을 이용하여 자체-지지 구조물을 형성함으로써, 작업 용량(working capacity)이 증가할 수 있고 체적 효율이 개선될 수 있으며, 이는 구조물의 크기 및 구조물의 관련 중량을 더욱 줄일 수 있다. 크기 및 중량의 감소는 또한 자체-지지 구조물을 함유하는 하우징과 함께 이용되는 장비의 관련 크기를 줄일 수 있다. 본 발명은 하기 도 1 내지 도 14를 참조하여 더 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 양태에 따른 자체-지지 구조물의 제작 및 사용 방법의 흐름도(100)이다. 이 흐름도(100)에서, 이 방법은, 자체-지지 구조물을 사용하여 활물질을 포함하는 자체-지지 구조물을 제작하는 단계를 포함한다. 특히, 이 방법은, 블럭(102)에 도시된 바와 같이 자체-지지 구조물에 대한 구성을 결정하는 단계, 블럭(104)에 도시된 바와 같이 자체-지지 구조물용 몰드 또는 템플릿을 생성하는 단계, 블럭(106) 및 블럭(108)에 도시된 바와 같이 자체-지지 구조물을 제조하는 단계, 및 블럭(110) 및 블럭(112)에 도시된 바와 같이, 자체-지지 구조물을 구비한 처리 유닛을 형성하고 공급물의 처리시 자체-지지 구조물을 이용하는 단계를 포함할 수 있다.
이 방법은 블럭(102)에서 시작한다. 블럭(102)에서, 자체-지지 구조물에 대한 구성을 결정한다. 이러한 결정은, 자체-지지 구조물의 기계적 특성의 결정, 자체-지지 구조물을 통한 유동 경로(예를 들면, 유동 경로의 구불구불한 정도)의 결정, 자체-지지 구조물 내의 셀 크기의 결정, 자체-지지 구조물을 통한 유동에 대한 압력 강하의 결정, 자체-지지 구조물이 처리 작동 과정에서 영향을 받을 수 있는 작동 조건(예를 들면, 압력, 온도 및 스트림 조성)의 결정 및/또는 자체-지지 구조물에서 활물질에 의해 흡착될 오염물의 결정과 같은 처리 조작 선택을 개선하기 위해 자체-지지 구조물의 다양한 측면을 모델링하고 식별하는 것을 수반할 수 있다.
자체-지지 구조물의 구성이 결정되면, 블럭(104)에 도시된 바와 같이 자체-지지 구조물을 위한 몰드가 생성된다. 자체-지지 구조물의 생성은 원하는 구조의 모델링, 및 이어서 특정 재료로부터의 몰드 또는 템플릿의 3차원(3D) 인쇄를 수반할 수 있다. 3차원 인쇄에서 이용되는 템플릿 재료는 자체-지지 구조물 제작 공정의 일부로서 용해될 수 있는 재료를 포함할 수 있거나, 생성된 자체-지지 구조물로부터 제거될 수 있는 재료일 수 있다. 예를 들면, 템플릿은 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리락티드(PLA), 및/또는 다른 적합한 플라스틱 및/또는 왁스와 같은 플라스틱을 포함할 수 있다.
몰드가 생성되면, 블럭(106) 및 블럭(108)에 도시된 바와 같이 자체-지지 구조물이 생성된다. 블럭(106)에서, 자체-지지 구조물이 생성된다. 자체-지지 구조물의 생성은 활물질을 유기 및/또는 무기 결합제와 혼합하여 특정 제형을 제공하는 것을 수반할 수 있다. 수성 슬러리일 수 있는 혼합물이 몰드에 직접 제공될 수 있거나, 컨테이너(container) 또는 베셀 내에서 몰드와 조합될 수 있다. 컨테이너 또는 베셀은 몰드와 혼합물을 진동시켜 몰드와 혼합물 사이에 형성될 수 있는 임의의 틈을 줄이는데 사용될 수 있다. 이어서, 몰드와 혼합물을 처리하여 혼합물을 고형 형태로 경화시킬 수 있다. 처리는 몰드와 혼합물을 가열하여 혼합물을 건조 및/또는 경화시키고 몰드를 용융 또는 분해시킴을 포함할 수 있다. 블럭(108)에서, 생성된 자체-지지 구조물을 검증할 수 있다. 생성된 자체-지지 구조물의 검증은, 생성된 자체-지지 구조물에 대한 측정치를 얻기 위한 센서를 사용하여, 생성된 자체-지지 구조물의 틈, 금(fracture) 및/또는 비균질 부위를 식별하는 것을 포함할 수 있다. 검증은 자체-지지 구조물 상에서 고온 x-선 회절을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 고온 x-선 회절 스캔은, 피크 높이 감소로 보여지는 바와 같이, 5A 제올라이트의 활성 성분이 860℃에서 수 분 동안 안정하고 이어서 인정성이 손실됨을 나타낸다. 이러한 분석을 사용하여 자체-지지 구조물의 하소를 위한 최대 온도 및 시간을 결정할 수 있다. 자체-지지 구조물의 기계적 강도는 500℃를 초과하는 하소 온도와 관련된다.
자체-지지 구조물이 제조되면, 블럭(110)에 나타낸 바와 같이, 자체-지지 구조물을 처리 유닛으로 형성한다. 처리 유닛의 형성은, 자체-지지 구조물을 하우징 내에 배치하고, 헤드를 하우징에 결합하고, 하나 이상의 밸브(예를 들면 포핏 밸브(poppet valve))를 하우징에 결합하고, 하나 이상의 도관을 하우징 및/또는 밸브들 중 하나 이상에 결합함을 수반할 수 있다. 처리 유닛은, 하나 이상의 몸체부들에 결합된 헤드부를 포함할 수 있으며 실질적으로 가스 불투과성인 파티션을 형성하는 하우징을 포함하는 흡착베드 유닛일 수 있다. 하우징은, 하우징에 의해 내장된 내부 영역 내에 배치된 (예를 들면, 흡착베드로서 형성된) 자체-지지 구조물을 포함할 수 있다. 다양한 밸브들이, 하우징의 내부 영역과 하우징 외부 위치들 사이에서 하우징 내의 개구부를 통해 유체 유동 경로를 제공하도록 구성될 수 있다. 이어서, 자체-지지 구조물은 블럭(112)에 나타낸 바와 같이 유체의 처리에 이용될 수 있다. 예를 들면, 공급물의 처리는, 더 많은 오염물들 중 하나를 공급 스트림으로부터 제거하기 위해 스윙 흡착 방법(예를 들면, 급속 순환 공정)을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 기타 예들은 촉매 공정에서 자체-지지 구조물을 이용하는 것을 포함할 수 있다.
자체-지지 구조물을 형성하는 한 가지 방법은 3D 몰드 또는 템플릿의 사용을 수반할 수 있다. 예로서, 복합 기하구조를 포함할 수 있는 자체-지지 구조물은 템플릿으로 사용되는 3차원 물체의 형상을 모델링하기 위한 모델링 기술(예를 들면, 모델링 소프트웨어)에 의해 제조될 수 있다. 모델링 소프트웨어는, 층-대-층 방법(layer-by-layer method)으로 플라스틱 몰드 또는 템플릿을 구성하기 위해 3D 프린터에 의해 사용될 수 있는 위치 좌표 세트(예를 들면, x, y, z 좌표)를 생성할 수 있다. 활물질, 유기 및 무기 결합제 및 기타 첨가제의 고함량 고형물 수성 슬러리를 처리하여 몰드에 첨가할 수 있다. 유기 결합제는 저온 처리 및 건조 과정에서 입자 응집(cohesion)을 용이하게 하는 임시 결합제로서 작용한다. 슬러리를 건조시키고 템플릿(예를 들면, 플라스틱 3D 인쇄된 몰드)에서 하소시킨다. 500℃ 이상에서 수행될 수 있는 하소 공정 동안, 플라스틱 몰드가 용해되거나 분해되면, 무기 결합제 및 활물질 입자는 몰드로부터 유도된 기하학적 형태를 갖는 응집성 자체-지지 구조물 내로 소결된다. 결과적으로, 자체-지지 구조물은, 구조물을 통한 유체 유동 경로에 대하여 규정된 채널을 제공하도록 구성된, 템플릿에 기반한 개방형 셀 구조일 수 있다. 생성될 수 있는 상이한 자체-지지 구조물의 예로서, 다양한 상이한 템플릿 또는 몰드가 도 2a 내지 도 7b에 도시되어 있다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명의 양태에 따른 몰드, 몰드와 혼합물의 조합, 및 생성된 자체-지지 구조물의 다양한 다이어그램(200, 220 및 240)이다. 도 2a에, 원형 프리즘 형상을 갖는 3D 인쇄된 희생(sacrificial) 템플릿 또는 몰드일 수 있는 플라스틱 몰드(202)가 도시되어 있다. 도 2b에서, 몰드(202)는 활물질과 결합제를 포함하는 혼합물(222)과 조합된다. 생성된 자체-지지 구조물(242)이 도 2c에 도시된다. 생성된 자체-지지 구조물(242)은 압입에 의해 형성된 3A/SiO2의 층상 시트 구조물(laminar sheet structure)이다(예를 들면, 자체-지지 구조물에 대한 활물질 중량 대 결합제 중량의 약 70:30의 비(w/w)). 자체-지지 구조물(242)은 직경 1인치×길이 2인치이고, 총 중량 19.02그램이며, 이는 13.3그램의 3A 제올라이트 및 5.7그램의 SiO2 결합제를 포함한다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명의 또 다른 양태에 따른 몰드, 몰드와 혼합물의 조합, 및 생성된 자체-지지 구조물의 다양한 다이어그램(300, 320 및 340)이다. 도 3a에, 직사각형 프리즘 형상을 갖는 3D 인쇄된 희생 몰드일 수 있는 플라스틱 몰드(302)가 도시되어 있다. 도 3b에서, 몰드(302)는 결합제와 활물질의 혼합물(322)과 조합된다. 생성된 자체-지지 구조물(342)이 도 3c에 도시된다. 생성된 자체-지지 구조물(342)은 압입에 의해 형성된 3A/SiO2(예를 들면, 약 70:30 w/w)의 프랙탈(fractal)형 구조이다. 자체-지지 구조물(342)은 너비 2.25인치×길이 2인치이다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 본 발명의 또 다른 양태에 따른 몰드, 몰드와 혼합물의 조합, 및 생성된 자체-지지 구조물의 다양한 다이어그램(400, 420 및 440)이다. 도 4a에, 직사각형 프리즘 형상을 갖는 3D 인쇄된 희생 몰드일 수 있는 플라스틱 몰드(402)가 도시되어 있다. 도 4b에서, 몰드(402)는 결합제와 활물질의 혼합물(422)과 조합된다. 생성된 자체-지지 구조물(442)이 도 4c에 도시된다. 생성된 자체-지지 구조물(442)은 압입에 의해 형성된 3A/SiO2(예를 들면, 약 70:30 w/w)의 교차 유동 구조이다. 자체-지지 구조물(442)은 너비 2.25인치×길이 2인치이며 이는 6개의 상호연결 채널 면을 갖는다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 또 다른 양태에 따른 몰드와 혼합물의 조합 및 생성된 자체-지지 구조물의 다양한 다이어그램(500 및 520)이다. 도 5a에, 플라스틱 몰드(502)가 활물질과 결합제의 혼합물(504)과 혼합되어 도시되어 있다. 몰드(502)는 원형 프리즘 형상을 갖는 3D 인쇄된 희생 몰드일 수 있다. 생성된 자체-지지 구조물(522)이 도 5b에 도시된다. 생성된 자체-지지 구조물(522)은 압입에 의해 형성된 3A/SiO2(예를 들면, 70:30 w/w)의 초승달형 구조이다. 자체-지지 구조물(522)은 직경 2.25인치×길이 2인치이고, 하소 공정에 의해 형성될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 또 다른 양태에 따른 몰드 및 자체-지지 구조물의 다양한 다이어그램(600 및 620)이다. 도 6a에, 육각형 프리즘 형상을 갖는 3D 인쇄된 희생 몰드일 수 있는 플라스틱 몰드(602)가 도시된다. 생성된 자체-지지 구조물(622)이 도 6b에 도시된다. 생성된 자체-지지 구조물(622)은 압입에 의해 형성된 ZSM 58/SiO2(예를 들면, 70:30 w/w)의 육각형 구조이다. 자체-지지 구조물(622)은 너비 2.25인치×길이 2인치이고, 이는 혼합물을 약 500℃로 가열하는 하소 방법에 의해 형성될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 양태에 따른 2개의 모놀리스 구조물의 다양한 다이어그램(700 및 720)이다. 도 7a에서, 자체-지지 구조물(702)은 압출 공정에 의해 형성된 5A/SiO2(예를 들면, 70:30 w/w)의 원형 구조이다. 자체-지지 구조물(702)은 직경 1인치×깊이 3인치이고 삼각형 형상인 셀을 갖는다. 도 7b에서, 자체-지지 구조물(722)은 압출 공정에 의해 형성된 5A/SiO2(예를 들면, 70:30 w/w)의 원형 구조이다. 자체-지지 구조물(722)은 직경 1인치×깊이 3인치이고 정사각형 형상인 셀을 갖는다.
혼합물을 자체-지지 구조물로 경화시키기 위해, 고온에 의한 활물질의 열안정성이 평가될 수 있다. 전술된 바와 같이, 자체-지지 구조물을 생성시키는 최종 단계들 중 하나는 하소를 포함할 수 있다. 500℃ 이상의 온도를 포함할 수 있는 고온에서의 하소는 제올라이트 및 SiO2 입자 혼합물을 탈수시키고 혼합물을 보다 조밀한 구조로 합체시켜 기계적 강도를 개선시킨다. 하소 목적을 위한 활물질(예를 들면, 흡착제 또는 촉매 물질)의 고온 안정성을 평가하기 위해, 고온 x-선 회절을 자체-지지 구조물에서 수행할 수 있다. 예를 들면, 고온 x-선 회절 스캔은 5A 제올라이트(예를 들면, 활물질)가 특정 온도에서 특정 시간 기간 동안 (예를 들면, 약 860℃에서 수 분) 안정하였으며 이후 안정성을 잃음을 나타내는 표현을 제공할 수 있으며, 이는 피크 높이 감소에 의해 보여질 수 있다. 따라서, 이러한 유형의 분석을 사용하여 구조물의 하소를 위한 최대 온도 및 시간을 결정할 수 있다. 자체-지지 구조물의 기계적 강도는 500℃ 초과의 하소 온도와 관련이 있다.
도 8은 자체-지지 구조물의 x-선 회절 스캔의 예시적인 다이어그램(800)이다. 다이어그램(800)에서, 자체-지지 구조물의 x-선 회절 스캔을 860℃에서 수행하며, 이는, 스캔 횟수 축(804)에 대해 2-세타 축(802) 상의 5A 제올라이트의 첫 번째 2-세타 피크(°)를 모니터링한다. 스캔은 고온 환경 셀에서 x-선 회절계를 사용하여 수행할 수 있다. 스캔은 48초 스캔 시간 및 12초 복귀 시간을 포함하여 매 분마다 수행할 수 있다. 스캔은 2° 내지 12° 2-세타 영역에서 860℃에서 6시간 동안 수행할 수 있다.
예로서, 제조 계획은, 3D 인쇄된 플라스틱 몰드 또는 템플릿에서 재료를 처리하여 생성된 자체-지지 구조물을 제조하기 위한 것이다. 흡착성 제올라이트 또는 촉매 분말 및 유기 및 무기 결합제 물질로 이루어진 고함량 고형물 수성 혼합물을 제조하였다. 잘 혼합된 슬러리를 3D 인쇄된 플라스틱 몰드에 첨가하였다, 몰드 및 슬러리를 진동시키면서. 혼합물을 건조시키고 플라스틱 몰드 내에서 500℃ 이상으로 하소시켜, 몰드로부터 유도된 기하구조를 갖는 기계적으로 안정하고 활성인 구조를 생성시켰다. 채널은 플라스틱 몰드를 기반으로 하는 구조물을 통과하는 유체 유동 경로에 대하여 규정된 채널이다.
예를 들면, 118.3그램의 3A 제올라이트 분말을 컨테이너(예를 들면, 플라스틸 보울(bowl) 또는 컵(cup))에 첨가할 수 있다. 이어서, 컨테이너에서 126.75그램의 콜로이드성 실리카(25nm(나노미터) 현탁된 SiO2 입자를 갖는 40wt.% 용액)를 3A 제올라이트 분말에 첨가할 수 있다. 3A 제올라이트로의 물의 흡착열로 인해, 혼합물을 65℃로 급속 가열한다(예를 들면, 자체 가열됨). 이어서, 샘플을 실온 또는 주위 온도로 냉각시킬 수 있고, 이는 눅눅한(damp) 고형물인 혼합물을 생성시킨다. 이어서, 이를 1 내지 2분 동안 2,000rpm(분당 회전수(revolutions per minute))로 잘 혼합한다. 별도의 컨테이너에서, 15.02그램의 물 및 10.3그램의 1.5% 메틸셀룰로스 중합체(유기 결합제로서 사용됨)를 혼합하고, 혼합되면, 이를, 콜로이드성 실리카와 함께 3A 제올라이트를 함유하는 컨테이너로 첨가할 수 있다. 합한 혼합물을 2,000rpm에서 2분 동안 혼합하였다. 생성된 점성의 부을 수 있는 슬러리를 3D 인쇄된 플라스틱 몰드로 따라부을 수 있다.
자체-지지 구조물은 3D 템플릿 압입 구조물로부터 제작할 수 있다. 압입된 흡착성 제올라이트 구조물은, 하소 후, 70:30 중량/중량의 제올라이트 흡착제 대 SiO2 결합제로 이루어진다. 제올라이트 입자는 2마이크론 직경 내지 25마이크론 직경 범위에 있을 수 있다. 사용된 SiO2 결합제 입자는 25나노미터(nm) 또는 100nm 단순분산(monodisperse) 입자였다. Linde A형(LTA) 흡착제 분말의 입자 크기 분포는 입자 크기 범위가 2마이크로미터(㎛) 내지 5㎛이고 중간값(mean value)이 4㎛임을 나타낸다(예를 들면, 제올라이트 A (Linde Division, Union Carbide)). ZSM-58 흡착제 분말의 입자 크기 분포는 입자 크기 범위가 20㎛ 내지 30㎛이고 중간값이 25㎛임을 나타낸다. 제올라이트 또는 다른 무기 촉매 입자는 고온 하소 공정 후에 본질적으로 응집하지 않다. 사용된 유기 결합제 물질은 메틸 셀룰로스 유도체의 1% 수용액이었다.
또한, 수성 슬러리 샘플을 수성 슬러리 중에서 65중량 퍼센트(wt.%) 고형물로 제조하였다. 흡착성 제올라이트 대 SiO2(예를 들면 25nm) 결합제의 비는 약 70:30(w/w)이었다. 건조 기준으로, 3A 제올라이트 및 SiO2는 70:30 건조 중량 비의 제형 표적을 갖는 고형물이다. 유기 결합제(예를 들면, 메틸 셀룰로스 및/또는 메틸 셀룰로스 유도체) 표적은 총 슬러리 중량 중의 0.06wt.%의 유기 결합제 고형물이거나, 총 슬러리 중량 중의 1wt.%의 유기 결합제 용액으로서 6wt.%이었다.
수성 슬러리를 비대칭 믹서(asymmetric mixer)를 사용하여 1 내지 3분 동안 1,000 내지 2,500rpm으로 잘 혼합하였다. 또한, 필요한 경우, 작은 알루미나 애거트(alumina agate)를 첨가하여 임의의 고형 집합체(agglomerate)를 줄였다.
생성된 점성의 부을 수 있는 슬러리를 3D 인쇄된 플라스틱 몰드로 따라부었다. 추가하는 동안 및 추가한 이후에 구조물을 진동 테이블을 사용하여 15분 내지 20분 동안 진동시켰다.
LTA 제올라이트 자체-지지 구조물은, 고함량 H2O 흡착의 결과로서 급격한 온도 증가로 인해 변형된 슬러리 제조 방법을 수반하였다. 슬러리 온도는 수 초 내에 실온으로부터 70℃까지 급속히 증가한다. 70℃ 온도는 메틸 셀룰로스와 같은 통상의 수성 유기 결합제를 분해시켜, 이들이 비가역적으로 불용성이 되게 할 수 있다. 따라서, LTA 슬러리 제조시에, LTA 제올라이트/SiO2 혼합물을 실온으로 냉각시킨 후 수성 유기 결합제를 LTA 및 콜로이드성 SiO2의 슬러리에 첨가하여, 수성 유기 결합제 특성의 손상을 방지하였다.
예로서, 자체-지지 구조물은 3A/SiO2(25nm) 슬러리 및 프랙탈형 구조물 제조의 일례를 포함할 수 있다. 혼합물 형성시, 118.33그램의 3A 제올라이트인 백색 미세 분말을 칭량된 플라스틱 자(tared plastic jar)에 첨가하였다. 이어서, 126.75그램의 콜로이드성 실리카를 자 내의 3A에 첨가하고 내용물을 스패츌라로 혼합하였다. 콜로이드성 실리카는 40wt.% SiO2 용액이며, 용액 중의 SiO2 입자의 직경 크기는 25nm(나노미터)이다. 3A 물질이 콜로이드 용액에서 다량의 물을 흡착함에 따라 온도가 65℃로 급격하게 상승하였다. 샘플을 실온으로 냉각시킨 후, 자를 덮고 내용물을 비대칭 믹서 내에서 1 내지 2분 동안 1,500 내지 2,000rpm에서 놓아 샘플을 혼합하여, 모래질의(gritty) 눅눅한 고형물을 생성시켰다. 별도의 자에서, 15.02그램의 물을 첨가하고 이어서 10.32그램의 1.5wt.% 메틸셀룰로스 유기 결합제 용액을 첨가하였다. 샘플을 혼합하고 생성된 점성 용액을 3A/SiO2 혼합물에 첨가하였다. 합한 혼합물을 2,000rpm에서 2분 동안 믹서를 사용하여 혼합하여, 성형 가능한 응집성 모래형 고형물을 생성시켰다. 이어서, 8 알루미나 애거트와 함께 고형 혼합물에 10.3그램의 추가의 물을 첨가하여 임의의 집합된 고형물을 제거하였다. 샘플을 2,000rpm에서 2분 동안 믹서를 사용하여 혼합하여, 점성의 부을 수 있는 백색 슬러리를 생성시켰다. 기타 양태에서, 유기 결합제 용액은 메틸 셀룰로스 및/또는 메틸 셀룰로스 유도체를 포함할 수 있다.
생성된 슬러리를, 구조물을 진동 테이블에서 15분 동안 진동시켜 탈기 및 조밀화(densification)시키면서(예를 들면, 슬러리 물질을 압축하여 고형 입자들을 더 가깝게 가져오는 진동 방법), 도 3a의 몰드(302)와 같은 프랙탈형 3D 인쇄된 플라스틱 몰드로 첨가하였다. 슬러리의 진동을 수행하여 혼합물 내의 갇힌 에어 버블을 슬러리의 상부로 가져옴으로써, 이 에어 버블을 제거한다. 샘플을 80℃ 오븐에서 몰드 내에서 밤새 공기 건조시켰다. 이어서 샘플 및 몰드를 120℃에서 10시간 동안 건조시켰다. 예를 들면, 샘플을 물의 비점 온도(예를 들면, 120℃)보다 낮은 80℃와 같은 온도에서 12 내지 16시간 동안 완만하게 건조시킬 수 있다. 이 방법은 물을 천천히 제거하는 방식으로 수행한다. 건조되면, 샘플 및 몰드를 오븐으로부터 제거하고 플라스틱 벽을 몰드로부터 제거하였다. 3A/SiO2의 노출된 벽들은 매끄럽고 균열이 없었다. 플라스틱 몰드 베이스는 3A/SiO2 구조물에 부착된 상태로 있었다. 이어서 프로그래밍되는 노(furnace)를 사용하여 구조물을 500℃에서 하소시켰다. 샘플을 대략 120℃의 온도에 6시간 동안 노출시키고, 120℃로부터 350℃로 상승하는 온도에 10시간 동안 노출시키고, 350℃에서 4시간 동안 열흡수시켜(thermally soaked) 플라스틱 몰드를 분해하고, 350℃로부터 500℃로 상승하는 온도에 6시간 동안 노출시키고, 500℃에서 6시간 동안 열흡수시키고, 120℃로 냉각시켰다. 하소 공정 후, 생성된 자체-지지 구조물은 70:30 w/w 3A/SiO2 121.283그램의 중량을 갖는다. 자체-지지 구조물은 너비 2.25인치×높이 2인치 크기의 프랙탈형 기하학적 형태(예를 들면, 도 3c)를 가졌다. 구조물의 표면은 매우 양호한 상태였으며, 구조물의 상부에는 단지 약간의 사소한 헤어 라인 균열(hair-line crack)만이 있었다.
자체-지지 구조물의 다양한 SEM 이미지가 도 9에 도시되어 있다. 도 9는 자체-지지 구조물의 예시적인 SEM 다이어그램(900 및 920)이다. 이들 다이어그램(900 및 920)에서, 자체-지지 구조물은 하소된 ZSM 58/SiO2 100nm(70:30 w/w)이며, 이는 고온 결합을 보인다. 다이어그램(900)에서, 제올라이트 입자의 엣지는 화살표(902)로 표시한 밝은 선으로 나타내고, SiO2 입자는 904로 나타낸다. 또한, 영역(906)으로 표시한 바와 같이, 이는 다양한 100nm SiO2 구형체가 있는 다이어그램(920)으로 확대되어 있다.
도 9의 SEM 다이어그램(900 및 920)은, 더 작은 100nm SiO2 구형체가, 500℃ 하소 후 20마이크론 직경 제올라이트 입자를 제올라이트와 SiO2 입자의 응집성 복합물로 함께 결합시키기 위한 무기 입자 접착제로 작용함을 보여준다. SiO2 결합제 입자는 제올라이트 공극에 들어가기에는 지나치게 크지만, 더 큰 (예를 들면, 15㎛ 내지 20㎛) 제올라이트 결정 상에 조밀 충전된 표면 층을 형성하기에는 충분히 작다. 고온 하소(500℃ 내지 800℃)는 제올라이트와 무기 입자를 함께 소결하여 여전히 다공성인 연결된 고형 네트워크를 형성한다. 구형 결합제 입자들 사이의 30nm 내지 50nm 직경 공간(공극)은, 반응물 가스가 촉매 및/또는 분리 공정이 발생할 수 있는 제올라이트 입자에 접근하기에 충분히 크다.
콜로이드성 실리카는, 흡착제 또는 촉매 분말용 결합제로 사용되는 경우, 저온에서 매우 약한 결합 제제이다. 그러나, 점-대-점 접촉(point-to-point contact)을 하고 큰 흡착제 입자들 사이의 틈새를 메우기에 충분한 실리카 입자가 있는 경우, 도 9에 도시된 바와 같이, 콜로이드성 실리카의 결합 강도는 500℃ 내지 800℃의 하소 온도에서 극적으로 증가한다. 건조 과정에서, 500℃ 내지 800℃의 하소 공정 이전에, 슬러리는 수분 손실 과정에서 수축하고 흡착제 입자는 SiO2 입자의 얇은 층으로 둘러싸여 서로 가깝게 잡아 당겨진다.
또 다른 예로서, 자체-지지 구조물의 SEM 이미지가 도 10a 및 도 10b에 도시되어 있다. 도 10a 및 도 10b는 자체-지지 구조물의 예시적인 SEM 다이어그램(1000 및 1020)이다. 이들 다이어그램(1000 및 1020)에서, 자체-지지 구조물은 다이어그램(1000)의 모놀리스(1002) 및 다이어그램(1020)의 모놀리스(1022)와 같은 모놀리스다. 이들 모놀리스(1002 및 1022)은 5A/SiO2 25nm (70:30 w/w) 압출된 모놀리스이다(예를 들면, 70wt.%의 활성 5A 제올라이트 및 30wt.%의 SiO2 결합제(이는 25nm 직경 SiO2 입자이다)를 포함한다). 도 10a의 다이어그램(1000)은 도 7b로부터의 정사각형 셀 구조를 갖고, 도 10b의 다이어그램(1020)은 도 7a로부터의 삼각형 셀 구조를 갖는다. 3D 인쇄된 몰드를 이용하는 상기 압입 구조의 제조에 사용된 것과 동일한 제형을 사용하여, 2개 모놀리스인 정사각형-셀 모놀리스(1002) 및 삼각형-셀 모놀리스(1022)를 압출하였다. 모놀리스를 750℃로 하소하였다. 정사각형-셀 모놀리스(1002)는 약 280㎛의 셀 벽 두께(1004)를 갖고, 정사각 형상 채널은 대략 700㎛×700㎛이다. 구체적으로는, 정사각 형상 채널은 700㎛의 셀 길이(1006) 및 700㎛의 셀 너비(1008)를 갖는다. 생성된 구조물은 대략 650cpsi(평방인치당 셀(cells per square inch))의 셀 밀도를 얻는다. 삼각형-셀 모놀리스(1022)는 약 200㎛의 셀 벽 두께(1024), 약 1.274㎛의 측면 길이(1026) 및 약 1,060㎛의 높이(1028)를 갖는다.
이 실시예에서, 모놀리스(1002 및 1022)에 도시된 바와 같이 유동 통로 또는 채널에 대한 맞춤형 복합 기하구조를 갖는 자체-지지 구조물을 제조하기 위해 이용된 동일한 제형이, 비활성 세라믹 모놀리스 대신 활물질 모놀리스를 제조하기 위한 세라믹 압출 방법에도 적용되었다. 생성된 구조물은 각각의 모놀리스(1002 및 1022)를 통한 유체 유동 경로에 대한 사전규정된 채널을 제공하도록 구성된 개방형 셀 구조일 수 있다.
압출된 세라믹 모놀리스는 기계적 강도를 달성하기 위해 매우 높은 "소성(firing)" 온도(예를 들면, 1,200℃ 내지 1,500℃)를 수반한다. 소성 후, 이들 세라믹 모놀리스는 통상적으로 불활성 지지 구조물(예를 들면, 작동 과정에서 모놀리스가 노출되는 환경 조건 또는 모놀리스를 통과하는 스트림을 갖는 무기 지지 물질 또는 비활성 지지 물질)로 사용된다. 이들 모놀리스는, 소성 후, 통상 얇은 활물질 층으로 후-코팅된다. 그리하여, 세라믹 모놀리스의 목적은 활성 코팅에 기계적 강도를 제공하는 기재/지지체서 작용하는 것이다. 세라믹 모놀리스 구조물은, 이의 개방형 채널 기하구조로 인해, 층류(laminar flow) 및 낮은 압력 강하를 제공한다.
본 발명에 의해 형성된 압출된 활물질 모놀리스는 세라믹보다 훨씬 낮은 온도로 하소된(예를 들면, 500℃ 내지 650℃로 하소된) 70중량%의 활물질로부터 형성되어 제조된다. 더 낮은 온도를 이용하여 제올라이트의 활성을 유지한다. 생성된 자체-지지 구조물에 대한 강도는 무기 SiO2 및/또는 점토 결합제에 의해 제공된다. 그러나, 자체-지지 구조물은 기계적으로 안정하지만, 거의 세라믹 모놀리스만큼 강하지는 않다. 점토가 제올라이트용 결합제로 사용될 수 있지만, 소결된 SiO2의 강도는 제공하지 못한다.
도 11은 5A 제올라이트와 일치하는 압출된 5A/SiO2 모놀리스의 내부 및 외부 벽으로부터의 샘플의 분말 x-선 회절 오버레이 패턴(1106 및 1108)의 예시적인 다이어그램(1100)이다. 이 다이어그램(1100)에 도시된 바와 같이, 5A 제올라이트 구조물은 압출 및 하소 방법을 견뎠으며 외부 공동압출된 벽 및 내부 셀은 동일한 제형이다. 세기 카운트 축(1104)에 대해 2-세타 축(1102)을 따라 도(°)로 도시되어 있는, 샘플의 내부 셀 및 외부 벽의 패턴(1106 및 1108)은 내부 벽 및 외부 벽의 재료가 실질적으로 유사함을 나타낸다.
활물질에 대한 선택으로서, 3A, 4A 및/또는 5A와 같은 제올라이트 A형(예를 들면 LTA 구조물)은 물을 흡착하기 위한 고도의 친화도 및 높은 용량을 갖는 고도로 다공성인 흡착제, 및 이들 구조물의 균일한 공극에 들어맞기에 충분히 작은 치수를 갖는 다른 분자들이다. 따라서, 가스와 액체의 건조 및 정제를 수반하는 공정은 스윙 흡착 방법과 같은 LTA형 제올라이트의 흡착 용량 및 효율에 의존한다. 이들 3A, 4A, 5A LTA형 제올라이트는 광범위한 조건에서 물을 쉽게 흡착할 수 있는 능력을 갖는다. 이들은 또한 가열시 제올라이트 구조의 분해 없이 흡착된 물을 방출한다. 따라서, 이들은 가열시 물을 방출하고 냉각시 물을 재흡착하는 것을 순환하는 능력을 갖는다.
수분 탈착에서의 3A의 사용이 열중량 분석(TGA)과 관련하여 도시된다. TGA는 결합제 첨가제 없이 3A 제올라이트 분말로 시작하여 수행하였다. TGA 실험은 도 12에 도시된 바와 같이 온도에 대한 샘플의 중량 손실 데이터를 산출한다.
도 12는 흡착된 물의 손실로 인한 3A의 중량 손실을 온도의 함수로 나타낸 다이어그램(1200)이다. 이 다이어그램(1200)에서, 제1 응답(1208) 및 제2 응답(1210)은 시간 축(1202)을 따라 분(min)으로, 중량 퍼센트 축(1204)은 퍼센트로, 온도 축(1206)은 ℃로 나타낸다. 제2 응답(1210)을 따라 도시된 바와 같이 샘플을 공기 중에서 30℃로부터 600℃까지 10℃/분의 속도로 가열하였다. 제1 응답(1208)은 15.3%의 총 중량 손실을 나타내며, 이는, 3A 분말은 주위 조건에서 15.3중량%의 물을 흡착함을 표시한다. 흡착된 물을 280℃에서 샘플로부터 제거하였다 (예를 들면, 25분×10℃/분 + 30℃ 개시 온도).
추가의 개선이, 3A 분말에서의 H2O 탈착을 500℃ 하소된 3A/SiO2 압입 구조물에서의 H2O 흡착과 비교하여 기술될 수 있다. 후술된 바와 같이, 표 1은 하소된 3A/SiO2(예를 들면, 70:30 w/w) 구조물에서의 물 흡착을, 3A 분말 상에서의 도 12의 응답(1208)에서의 물 탈착 결과와 비교한다.
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표 1에서, 비교에 사용된 3A/SiO2 구조물은, 전술된 방법으로 수득된 70:30 w/w 3A:SiO2 층상 시트 모놀리스인 도 2c의 구조물과 유사하다. 구조물을 500℃로 하소시켜 3D 인쇄된 플라스틱 몰드 및 유기 결합제를 분해하고 3A 및 SiO2 25nm 입자를 함께 소결하였다. 500℃ 하소 공정 후에 3A/SiO2 층상 시트 구조물을 120℃ 노에 저장하였다. 구조물의 3A 성분은 흡착된 물을 갖지 않을 것으로 예상되었다. 1인치 d×2인치 길이인 3A/SiO2 구조물을 노(furnace)로부터 120℃에서 칭량하였으며 표 1에 기록된 이의 중량은 20.560그램이었고, 총 중량 20.560그램의 70%인 14.392그램은 3A 성분이다. 총 중량 20.560그램의 나머지 30%인 6.168그램은 25nm 직경 SiO2 결합제 입자이다.
물(H2O)이 없는 3A/SiO2 구조물을 칭량한 후, 구조물을 랩 밴치(lab bench)에서 72시간 동안 주변 조건에 노출시켰다. 72시간 동안 주변 조건에 노출시킨 후 3A/SiO2 구조물을 재칭량하였으며 이의 중량은 22.837그램이었다. 이러한 중량 증가는 11.07%였으며, 이는 주변 공기로부터 2.217그램의 물을 흡착한 결과이다. 대부분의 물은 3A/SiO2 구조물의 3A 성분에 의해서만 흡착될 수 있었다. 구조물의 3A 성분에 대한 물 흡수(water uptake)를 측정할 때, 이는 15.4% 중량 증가에 해당한다. 도 12의 응답(1210)에서의 물의 탈착으로 인해, 중량 증가는 3A 분말의 15.3% 중량 손실과 유사하다. 결과적으로, 3A/SiO2 층상 시트 구조물에서의 중량 증가는 구조물에서의 3A 성분이 물 분자에 접근 가능함을 보여주지만, 이러한 주변 수분 시험은 접근 속도에 대한 정보는 제공하지 않는다.
최근의 시험에서, 가스 분자를 흡착시킴으로써 3A에 대한 접근 속도는 특히 높은 하소 온도(700℃+)에서 25nm SiO2 결합제에 의해 방해받을 수 있다. 따라서, 이 방법은, 공극으로의 접근성을 개선시키기 위해 결합제에 대한 조정을 포함할 수 있다.
예를 들면, 3A/SiO2 구조물의 3A 성분은 다공성이다. 3A 구조물의 "윈도우(window)" 또는 공극은 3옹스트롬 크기의 개구부를 갖는다. 물 분자는 직경이 약 2.8옹스트롬이며 3A 구조물 내에 맞춰지거나 3A 구조물의 내부에 "흡착"될 수 있다. SiO2 결합제는 비다공성이다. SiO2 구형체는 공극이 없기 때문에 이의 구조물 내에 물을 흡착하지 않는다. 물은 SiO2 구형체의 표면을 습윤시킬 수 있지만, 이 물의 양은, 3A 제올라이트(70wt.%)/SiO2(30wt.%) 구조물에 의해 흡착될 수 있는 물의 총량의 매우 작은 분율일 수 있다. 따라서, 3A 제올라이트 성분은 3A/SiO2 복합 구조물에서 물을 흡착하는 주요 재료이다. TGA(열중량 분석)는 중량 손실 대 온도를 측정한다. 도 12는 3A 제올라이트만의 TGA 분석이다. 3A 분말이 15.3%의 중량을 손실한 것으로 나타났으며 이는 주변 조건하에 흡착된 물을 탈착하기 때문이다.
상기 예로부터, 3A 제올라이트 분말에 대한 이러한 TGA 결과는, 주변 조건하의 물의 흡착으로 인해, 예에서의, 3A/SiO2 구조물에서의 15.4% 중량 증가와 거의 동일하다. 3A/SiO2 구조물에서의 거의 동일한 TGA 탈착 (중량 손실) 결과 및 흡착 (중량 증가) 결과는 3A 제올라이트 성분이 물에 접근 가능하다는 것을 보여준다.
부가적인 개선으로서, 가스 흡착 파과 시험이 또한 자체-지지 구조물에 대해 수행되었다. NatGas Unit으로 지칭되는 가스 흡착 파과 유닛을 사용하여 코팅된 기재의 가스 흡착 및 파과 프로파일을 측정하였다. 알려진 중량의 샘플을 가스 우회(bypass) 방지를 위해 포장하여 가스 흡착 파과 유닛의 튜브로 삽입한다. 샘플을 총 1,000sccm(분당 표준 입방센티미터(standard cubic centimeters per minute))의 가스 유속에 노출시키며, 이는, 25℃에서 H2O로 포화된 300sccm N2, 100sccm He 및 600sccm N2로 이루어진다. 가스 파과는 질량분광법에 의해 모니터링된다. 가스 유동 측정 용어 sccm은 표준 온도 및 압력에서의 ㎤/min을 나타낸다.
이 시험의 일부로서, 3A/SiO2(70:30) 및 메틸 셀룰로스 (임시 유기 결합제)로 이루어진 35wt.% 고형물을 갖는 수성 슬러리를, 예시적인 3A/SiO2 슬러리 제조에서 전술된 바와 같이 제형화하였다. 슬러리를 Al2O3 세라믹 모놀리스에 도포하였으며, 이는 가스 흡착 파과 유닛에서 시험하기에 적합한 치수를 갖는다. 세라믹 모놀리스 상의 워시코트는 하소 후의 자체-지지된 구조물의 조성과 유사하다. 따라서, 3A/SiO2 워시코트 모놀리스는 자체-지지 압입 및 압출 구조물에 적합한 대체물(surrogate)로 사용되었으며 따라서 파과 결과가 있어야 하며 비교 가능할 것으로 예상된다.
이 시험에서, 900cpsi Al2O3 모놀리스는 0.5인치 d×1인치 L의 치수, 30% 벽 다공성 및 55% 개방 전면 영역을 갖는다. 모놀리스의 코팅되지 않은 출발 중량은 4.099그램이었다. 슬러리의 2회 코팅을 종래의 워시코팅 기술로 적용하고 샘플을 건조시키고 500℃로 하소시켰다. 하소 후의 샘플 중량은 4.893그램이었다. 생성된 3A/SiO2(25nm d) 워시코팅 모놀리스는 대략 0.556그램의 3A 흡착제를 함유하였으며 이는 자체-지지 압입 및 압출 구조물에 사용된 제형의 대표적인 샘플이었다. 파과 시험 전에, 3A/SiO2 코팅된 모놀리스를 150℃ 및 100sccm He 유동에서 12시간 동안 건조시켰다.
도 13a 및 도 13b는 파과 프로파일의 다이어그램(1300 및 1320)이다. 파과 프로파일은 상당히 가파르다. 도 13a에서, He 응답(1306) 및 H2O 응답(1308)을 물에 대한 질량분석계 축(1304)(초당 카운트)에 대한 시간축(1302)(분)을 따라 나타낸다. 예상되는 물 공급 속도는 분(min)당 5.48밀리그램(mg)이다. 파과 전에 물을 흡착하기 위한 3A/SiO2 워시코트에서의 0.55그램의 3A에 대해 예상되는 시간은 25분이다(예를 들면, 흡수 수준에서 30분 - 흡수 개시시 5분). 응답(1306)은 0분으로부터 50분의 건조 퍼지 시간으로 응답(1306)은 평평하고 거의 기준선이며 이는 H2O에 대한 카운트가 없음을 지칭하는 블랭크 흔적(예를 들면, 샘플 없음)을 나타낸다. 이어서, 50분 후, 밸브는, 주요한 질소 스트림 N2일 수 있는 가습된 스트림을 공급하도록 전환된다. 응답(1306)은, 300분에 H2O이 제거될 때까지 질량분석계 H2O의 초당 카운트가 증가함을 보여줌에 따라 수직 상승한다. 이어서, 응답(1306)은 H2O의 카운트가 없음을 나타내는 기준선으로 복귀한다. 응답(1308)은 Al2O3 세라믹 모놀리스 상에 코팅된 3A/SiO2의 샘플을 통한 유사한 실험을 나타낸다. 이 응답(1308))에 의해 지시된 바와 같이, 응답(1308))의 상승에는 블랭크 샘플에 대한 응답(1306)보다 약 5분이 더 걸리며, 이는, 샘플이 물 포화 및 평형에 이를 때까지 H2O 파과가 3A 성분에서의 H2O의 흡착에 의해 느려짐을 나타낸다.
도 13b에서, He 응답(1326) 및 H2O 응답(1328)을 H2O 축(1324)의 정규화된 분획 농도(normalized fractional concentration)(C/Co)에 대한 시간 축(1322)(분)에 따라 나타내며, 이는, 시간 축(1322)의 함수로서 질량분석계에 의해 측정된 H2O의 정규화된 분획 농도를 의미한다. 이 다이어그램(1320)에서, 3A는 약 25분 동안 물을 흡착하며, 이는, 3A 흡착제 입자가 큰 확산 장애(diffusional hindrance)의 징후 없이 접근 가능함을 나타낸다. 응답(1326)은 5분 동안 비어 있는 셀을 통과하는 건조 He 퍼지를 나타낸다, 이는 평평하고 거의 기준선이다. 가습된 He 스트림을 공급하도록 밸브가 전환되며, 질량분석계는 0분에 헬륨(He)의 파과를 나타낸다. 비교하면, 응답(1328)은 가습된 He 유동에 반응하는 3A/SiO2 워시코트된 세라믹 모놀리스를 갖는 샘플 셀을 나타낸다. 응답(1328)은 시간에 대한 정규화된 H2O 농도를 나타낸다. 따라서, 샘플의 3A 성분이 H2O로 포화되고 H2O의 전체 농도(100%)가 질량분석계에 의해 표시될 때까지 몇 분(예를 들면 약 25분)이 소요됨을 나타낸다.
도 13c 및 도 13d는 전이 공급 대 퍼지 온도 프로파일의 다이어그램(1340 및 1360)이다. 이 다이어그램(1340 및 1360)에서, 세라믹 모놀리스는 금속 모놀리스보다 열 전이에 대해 현저히 우수한 성능을 나타낸다. 세라믹 물질은, 세라믹과 유사한 낮은 열 질량 구조물을 가지며 유사한 열 스윙 이점을 나타내야 하는 자체-지지된 활성 구조물과 유사하게 수행되어야 한다. 또한, 본 발명의 자체-지지된 구조물은, 열 스윙 공정이 가열 및 냉각을 급속하게 시도하는 물질인 다수의 활물질로 이루어진다.
다이어그램(1340 및 1360)에서, 사이클의 공급 및 퍼지 단계에 대해 각각 20초 동안 유체 유동을 수반하는 순환 공정이 사용되었다. 가스 유속은 공급 가스의 경우 14scfm(분당 표준 입방피트(standard cubic feet per minute))이고 퍼지 가스의 경우 22scfm이었다. 모놀리스 또는 층의 대향 단부들에 도입된 공급 및 퍼지 스트림에 질소 가스를 사용하였다. 공급 스트림은 주변 온도였고, 퍼지 스트림은 180℃였다. 온도를 모니터링하기 위해 급속 응답 서모커플(thermocouple)을 사용하여 온도를 측정하고 저장하였으며, 이는 구조물의 공급 가스 유입구 측의 온도를 측정하도록 배치된 제1 서모커플과, 공급 가스의 퍼지 가스 유입구 측의 온도를 측정하도록 배치된 제2 서모커플을 갖는다.
도 13c에서, 온도 응답(1346 및 1348)을 온도 축(1344)(℃)에 대한 시간 축(1342)(초)에 따라 나타낸다. 샘플층으로 사용된 금속 모놀리스는, 스테인리스 스틸로 제조되고 셀 밀도가 1,000cpsi(평방인치당 셀)을 초과하며 50마이크론 두께의 셀 벽과 3/8인치 직경의 중심부 스틸 아버(center steel arbor)를 갖는 직경 0.75인치×길이 2인치의 3개의 모놀리스이었다. 모놀리스 셀을 흡착제의 박층으로 코팅하였으며 모놀리스를 섬유질 단열재로 포장하여 가스 우회를 방지하였다. 생성된 구조물을 샘플 튜브에 로딩하였다. 금속 모놀리스에 대한 온도 응답(1346 및 1348)을 갖는 다이어그램(1340)은, 180℃ 퍼지 가스와 주위 온도 공급 가스 사이의 온도 전이에 응답하여 대략 70℃의 큰 온도 차이를 나타낸다. 이는 금속 모놀리스가 구조물 내에 상당한 열을 흡수하고 있음을 나타낸다.
도 13d에서, 온도 응답(1366 및 1368)을 온도 축(1364)(℃)에 대한 시간 축(1362)(초)에 따라 나타낸다. 샘플층으로 사용된 세라믹 모놀리스는, 알루미나 세라믹으로 제조되고 셀 밀도가 900cpsi이고 셀 벽이 100마이크론 두께이며 중심부 아버가 없는 직경 0.75인치 및 길이 2인치의 모놀리스를 포함한다. 세라믹 모놀리스를 섬유질 단열재로 포장하여 가스 우회를 방지하였다. 생성된 구조물을 샘플 튜브에 로딩하였다. 알루미나 세라믹 모놀리스에 대한 온도 응답(1366 및 1368)을 갖는 다이어그램(1360)은, 도 13c에 도시된 바와 같이, 온도 사이클 동안의 온도 전이가 금속 모놀리스보다 작은 온도 변화를 갖는다는 것을 나타낸다. 세라믹 모놀리스에 대한 응답(1366 및 1368)의 온도 차이는 순환 과정에서 대략 20℃이다. 이는, 도 13c에 도시된 바와 같이, 세라믹 모놀리스가 금속 모놀리스보다 구조물 내에 더 적은 열을 흡수하고 있음을 나타낸다.
자체-지지 구조물 상에서 시험을 수행할 수 있다. 예를 들면, 주변 공기 노출 시험이 수행될 수 있으며 이는 수동 시험(passive test)이다. 3A/SiO2 구조물에 물을 첨가할 구동력은 없다. 이는 공기로부터 물을 천천히 흡착하며 상대 습도와 온도 조건의 영향을 받는다. 이 시험은 알려진 농도의 물로 교정된 가스 유동(sccm)을 제공하고 3A/SiO2 구조물이 물을 이의 용량까지 흡수할 때까지의 시간을 모니터링한다. 구조물 로부터 유출구 가스 유동을 모니터링하는 질량분석계 장비가 있다. 질량분석계 장비는 시간에 대한 가스 중 물을 모니터링한다. "파과(breakthrough)"라고 불리는, 물이 검출되면, 구조물의 3A 성분이 이러한 특정 조건에서 물로 포화되어 더 많은 물을 흡착할 수 없음을 나타낸다.
또 다른 예로서, 자체-지지 구조물을 압출 공정을 통해 형성할 수 있다. 예를 들면, 혼합물이 얇은 벽들에 의해 분리되어 있는 규정된 채널(예를 들면, 실질적으로 평행한 채널)들을 포함하는 모놀리스 형태로 형성될 수 있으며, 이때 혼합물은 자체-지지 구조물 내에 활물질을 50중량% 초과로 갖고 나머지 혼합물은 결합제 물질을 포함한다. 이어서, 모놀리스 형태를 건조시킬 수 있고 모놀리스 형태를 400℃ 내지 800℃의 온도 범위 내에서 하소시켜 기계적으로 안정한 활성 모놀리스 형태를 형성할 수 있다. 모놀리스 형태는 정사각형, 원형, 삼각형, 육각형 또는 임의의 다른 적합한 형상일 수 있는 단면 형상(예를 들면, 각각의 채널을 통과하는 1차 유동의 방향에 수직인 평면을 따르는 단면 형상)을 갖는 규정된 채널을 포함할 수 있다. 모놀리스 형태의 셀 밀도는 평방인치당 200개의 셀 내지 평방인치당 2,000개의 셀 범위일 수 있다. 채널들을 분리하는 벽은 40마이크론 내지 1밀리미터 범위의 두께를 가질 수 있다.
자체-지지 구조물인 모놀리스 형태는, 형성되면, 내부 영역을 갖는 처리 유닛의 하우징 내에 배치될 수 있다. 하우징은 하우징 내에 생성된 (예를 들면, 하우징 내로 드릴링되거나 형성되는) 다수의 밸브 포트를 가질 수 있고, 밸브는 각각의 밸브 포트의 하우징에 고정되어 밸브를 형성할 수 있으며, 각각의 밸브는 하우징 외부의 위치와 자체-지지 구조물 사이에서 유체 유동을 제어하도록 구성된다.
특정 구성에서, 본 발명은 공급 스트림으로부터 더 많은 오염물들 중 하나를 제거하기 위한 스윙 흡착 방법(예를 들면 급속 순환 공정)에서 이용될 수 있다. 특히, 본 발명은 스윙 흡착 방법을 수행하기 위한 하나 이상의 흡착베드 유닛, 또는 일련의 스윙 흡착 방법들을 수행하도록 구성된 흡착베드 유닛 그룹을 포함한다. 각각의 흡착베드 유닛은 흡착 단계 및 재생 단계를 포함할 수 있는 특정 순환을 수행하도록 구성된다. 예로서, 단계들은 하나 이상의 공급 단계, 하나 이상의 감압 단계, 하나 이상의 퍼지 단계, 하나 이상의 재순환 단계, 및 하나 이상의 재가압 단계를 포함할 수 있다. 흡착 단계는 흡착베드를 통해 공급 스트림을 통과시켜 공급 스트림으로부터 오염물을 제거하는 것을 포함할 수 있다. 재생 단계는 하나 이상의 퍼지 단계, 하나 이상의 블로우다운(blowdown) 단계, 하나 이상의 가열 단계 및/또는 하나 이상의 재가압 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 다양한 작동 조건에서 수행하도록 구성된 활물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 공급 압력은 400psia(평방인치당 절대 파운드) 내지 1,400psia 범위 또는 600psia 내지 1,200psia 범위일 수 있는 바람직한 흡착 공급 압력을 근거로할 수 있다. 또한, 퍼지 압력은 판매용 파이프라인 압력에 근거할 수 있으며, 400psia 내지 1,400psia 범위, 600psia 내지 1,200psia 범위일 수 있다.
또한, 다른 구성은 주로 활성인 성분으로부터 형성될 수 있는 흡착 구조에 대한 개선을 수반할 수 있다. 유리하게는, 주로 활성인 성분을 사용하면 더 작은 체적, 셀 균일성, 기하학적 및 공학적 유연성의 증가 및/또는 열 질량 감소에서 현저히 더 저렴하고 더 높은 작업 용량 잠재력을 제공할 수 있다. 예를 들면, 자체-지지 구조물은 자체-지지 구조 모놀리스, 자체-지지형 3D 구조물(예를 들면, 3D 인쇄로부터 간접적인) 및/또는 자체-지지 구조물 발포체로 형성될 수 있다. 자체-지지 구조 모놀리스는 낮은 압력 강하를 수반하는 압력 스윙 흡착과 같은 적용에 바람직할 수 있다.
예로서, 자체-지지 구조 모놀리스의 조성물은 천연 가스 스트림과 함께 사용되는 박막을 포함할 수 있으며, 이는 이 조성물이 유익함을 나타낸다. 하나의 구성은 압출된 자체-지지 구조 모놀리스를 포함한다. 가스 확산 장애 문제 및/또는 손상된 흡착제 결정으로 인해 이 구성은 바람직한 파과 전면(breakthrough front)이 부족할 수 있다.
도 14는 자체-지지 구조 모놀리스 시험 결과의 예시적인 다이어그램(1400)이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 압출된 자체-지지 구조 모놀리스는 5A/SiO2의 조성으로 25nm(70:30)로 형성될 수 있고 750℃에서 하소될 수 있다. 다이어그램(1400)에 도시된 바와 같이, 천연 가스 시험의 플롯이 도시되어 있다. 다이어그램(1400)에서, 헬륨의 제1 응답(1408) 및 물(H2O)의 제2 응답(1406)이 시간 축(1402)(분)(min) 및 H2O 축의 정규화된 분획 농도(1404)(정규화된 농도)(C/Co)에 따라 도시되어 있다. 제1 응답(1408)은 우측으로 특정 각도로 증가하는 파과 곡선이고 이는 바람직하게는 수직일 수 있다. 가스 투과 시험을 수행하여, 자체-지지된 압출된 모놀리스의 형성에 필요한 압출 압력(예를 들면, 2000psig(평방인치 게이지당 파운드(pounds per square inch gauge)) 내지 4,000psig)이 거대공극 시스템을 감소시켜서 확산 장애를 증가시키는지를 판정할 수 있다. 유사하게는, H2O 파과 시험을 수행하여, 압출 압력이 흡착제 결정을 손상시키는지의 여부를 판정할 수 있다. 가스 투과 시험이 완료된 후에 수행할 수 있는 이 시험은 동일한 샘플 및/또는 샘플 홀더를 사용함을 포함할 수 있다. 가스 투과 시험은 카버 프레스(carver press)를 사용하여 자체-지지 구조 모놀리스 조성물의 디스크를 5,000psig로 압축하여 모놀리스 압출 압력을 시뮬레이션하는 것을 포함할 수 있다.
하나 이상의 구성에서, 가스 투과에 대한 영향의 측정은 자체-지지 구조 모놀리스 조성물의 디스크 구조에서 얻어진다. 예를 들면, 가스 투과에 대한 영향은 건조 및/또는 하소 전에 5,000psig로 압축된 디스크와 같은 압출형 압력과 비교될 수 있거나 또는 다양한 폴리에틸렌 구형 첨가제와 비교될 수 있다. 가스 투과 결과는 자체-지지된 조성물에서 가스 전달을 개선시키기 위한 접근법으로서 폴리에틸렌 구형체를 사용하는 방법이 효과적인 것으로 나타남을 보여준다. 거대공극 첨가제의 효과는 100nm 결합제 시스템에서보다 더 작은(예를 들면 25nm) 결합제 시스템으로 인한 더 큰 영향을 포함할 수 있다. 25nm 입자(예를 들면 25nm SiO2 입자)는 100nm 입자(예를 들면 100nm SiO2 입자)보다 작으며 동일한 조성의 5A/SiO2 w/w 비에 대해 25nm 입자가 100nm 입자보다 더 많이 존재하므로, 25nm 결합제 시스템의 평균 공극 크기에 끼치는 영향이 커진다. 예로서, 자체-지지된 구조물은 폴리에틸렌 구형체를 사용하는 것을 수반할 수 있는 공극 엔지니어링 방법을 이용할 수 있다. 흡착제(예를 들면 5A)는 거대공극 첨가제(2 내지 4마이크로미터 크기의 폴리에틸렌 구형체) 및 무기 결합제 (예를 들면, 40중량 퍼센트(wt.%)의 25nm SiO2 또는 40wt.%의 100nm SiO2의 SiO2 입자 콜로이드 용액)의 조합일 수 있다.
도 15a 및 도 15b는 자체-지지 구조 모놀리스에 사용될 수 있는 폴리에틸렌 구형체의 예시적인 다이어그램(1500 및 1520)이다. 도 15a는 제1 직경(1502) 및 제2 직경(1504)을 포함하는 구형체의 다이어그램(1500)이다. 제1 직경(1502) 및 제2 직경(1504)은 2마이크로미터 내지 4마이크로미터 범위일 수 있다. 도 15b는 5A/SiO2 샘플(5% 폴리에틸렌 구형체 함유)에서 500℃ 하소 후 연소(burnout) 후 구형 거대다공성 구멍(spherical macro-porous hole)의 다이어그램(1520)이다.
자체-지지 구조 모놀리스 조성물을 평가하기 위해, 다공성(예를 들면, 가스 투과 및/또는 수은 다공도측정 시험(mercury porosimetry testing)) 및 용량(예를 들면, 흡착제에 의한 H2O 흡수)을 판정하기 위한 시험을 수행할 수 있다. 예로서, 시험은 가스 투과 시험, 물 흡수 시험 및 수은 다공도측정 시험을 포함할 수 있다. 가스 투과 시험에서 가스 투과도는 공급 압력과 비교된다. 자체-지지 구조 모놀리스 디스크의 프로빙 다공성 시스템(probing porosity system)은 투과능, 연결된 다공성, 공극 직경, 및 이들의 임의의 조합에 관한 정보를 유도하는 것을 포함할 수 있다. 시험 유닛의 가스 투과 구성은, 디스크를 유지하도록 구성된 내부 영역, 하우징의 유입구 측의 압력계, 및 하우징의 유출구 측의 유량계를 갖는 하우징을 포함할 수 있다. 제형화된 디스크는 5,000psig로 압축될 수 있으며, 이는 2,000psig 내지 4,000psig 범위의 모놀리스 압출 압력을 모방하는 데 사용된다. 가스 투과 시험은 자체-지지 구조 모놀리스 디스크를 통해 헬륨(He)과 같은 다양한 스트림을 통과시켜 비-흡착 추적 라인(trace line) 및 질량과 점도를 갖는 다른 가스들(예를 들면, 별도로 디스크를 통해 유동하는 4가지 다른 조성물)을 제공하는 것을 포함할 수 있다. 이들 다양한 스트림은 헬륨(He), 질소(N2), 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4) 및 아르곤(Ar)을 포함할 수 있다. 가스 투과 시험은 시험 유닛의 유입구 측에서 가스 압력을 측정하고 시험 장치의 유출구 측에서 유체 유동을 측정하는 것을 포함할 수 있다. 관련 측정은 개방 공극 시스템에 대한 이해를 제공한다.
또한, 시험은 가스 투과 시험 후에 수행될 수 있는 물 흡수 시험을 포함할 수 있다. 이 시험은 H2O 파과의 판정을 수반할 수 있다. 시험 유닛의 물 흡수 시험 구성은, 디스크를 유지하도록 구성된 내부 영역 및 하우징의 유출구 측의 습도 센서를 갖는 하우징을 포함할 수 있다. 물 흡수 시험은 자체-지지 구조 모놀리스, 디스크 또는 필름에서 제올라이트 흡착제의 작업 용량을 조사하는(probing) 것을 수반할 수 있다. 시험은 유출구 측의 시간에 대한 파과 습도를 측정하는 데 사용되는 가스 공급면에서의 40% 상대 습도(RH)의 물을 포함할 수 있다. 흡착제 조성물을 갖는 디스크의 중량은 공지되어 있으며, 파과 시간을 계산하고 비교하는데 사용된다. 이는, 공지된 양의 흡착제와 비교하여 흡착제(예를 들면 제올라이트)의 양이 접근 가능함(예를 들면 작업 용량)을 나타낸다.
또한, 시험은 가스 투과 시험 및 물 흡수 시험 후에 수행될 수 있는 수은(Hg) 다공도측정 시험을 포함할 수 있다. Hg 다공도측정 시험은 Hg 압입의 판정을 포함할 수 있다. 시험 유닛의 Hg 다공도측정 시험 구성은 디스크를 유지하도록 구성된 내부 영역을 갖는 하우징을 포함할 수 있다. 시험은 Hg 액체 및 압력(예를 들면, 주위 압력 내지 60,000psig)을 사용하여 디스크의 다공성 시스템을 조사하는 것을 포함할 수 있다. 이 시험을 사용하여 공극 직경 및/또는 공극 체적을 판정할 수 있다. 제형화된 디스크의 일부들 또는 조각들을 투과에 사용할 수 있으며 파과 시험은 시험을 위해 Micromeritics Analytical Services Company로 보내어진다.
다양한 관찰이 도 16a 내지 도 16d에 도시되어 있다. 특히, 도 16a, 도 16b, 도 16c 및 도 16d는 본 발명의 양태에 따른 투과 측정의 예시적인 다이어그램(1600, 1620, 1640 및 1660)이다. 이들 다이어그램(1600, 1620, 1640 및 1660)에서, 시험된 압출형 샘플의 가스 투과는 크다(예를 들면, 10e-6 내지 10e-5 moles/s·㎡·Pa). 자체-지지 구조 모놀리스 디스크는 약 80:20(w/w)의 비를 갖는 SiO2(예를 들면 25nm) 결합제에 대한 흡착성 제올라이트인 조성물을 갖는다. 디스크는 5,000psig에서 압축된다.
도 16a는 자체-지지 구조 모놀리스 디스크를 통과하는 헬륨(He) 가스에 대한 투과 측정의 예시적인 다이어그램(1600)이다. 이 다이어그램(1600)에서, 점(1606, 1607, 1608 및 1609)과 같은 다양한 응답 지점이 압력 축(1602)(킬로파스칼)(kPa)에 대한 투과 축(1604)(초 미터 파스칼당 몰(moles per second meter squared Pascal))(moles/s·㎡·Pa)을 따라 도시되어 있다. 특히, x로 도시된 점(1606)과 같은 지점은 하소 전에 10% w/w 거대공극 첨가제를 갖는 5A/SiO2 100nm로 제조된 디스크를 나타내며, 정사각형으로 도시된 점(1607)과 같은 지점은 하소 전에 5% w/w 거대공극 첨가제를 갖는 5A/SiO2 25nm로 제조된 디스크를 나타내며, 삼각형으로 도시된 점(1608)과 같은 지점은 하소 전에 0% w/w 거대공극 첨가제를 갖는 5A/SiO2 100nm로 제조된 디스크를 나타내며, 다이아몬드형으로 도시된 점(1609)과 같은 지점은 하소 전에 0% w/w 거대공극 첨가제를 갖는 5A/SiO2 25nm로 제조된 디스크를 나타낸다.
도 16b는 자체-지지 구조 모놀리스 디스크를 통과하는 질소(N2) 가스에 대한 투과 측정의 예시적인 다이어그램(1620)이다. 이 다이어그램(1620)에서, 점(1626, 1627, 1628 및 1629)과 같은 다양한 응답 지점이 압력 축(1622)(킬로파스칼)(kPa)에 대한 투과 축(1624)(초 미터 파스칼당 몰)(moles/s·㎡·Pa)을 따라 도시되어 있다. 특히, x로 도시된 점(1626)과 같은 지점은 하소 전에 10% w/w 거대공극 첨가제를 갖는 5A/SiO2 100nm로 제조된 디스크를 나타내며, 정사각형으로 도시된 점(1627)과 같은 지점은 하소 전에 5% w/w 거대공극 첨가제를 갖는 5A/SiO2 25nm로 제조된 디스크를 나타내며, 삼각형으로 도시된 점(1628)과 같은 지점은 하소 전에 0% w/w 거대공극 첨가제를 갖는 5A/SiO2 100nm로 제조된 디스크를 나타내며, 다이아몬드형으로 도시된 점(1629)과 같은 지점은 하소 전에 0% w/w 거대공극 첨가제를 갖는 5A/SiO2 25nm로 제조된 디스크를 나타낸다.
도 16c는 자체-지지 구조 모놀리스 디스크를 통과하는 메탄(CH4) 가스에 대한 투과 측정의 예시적인 다이어그램(1640)이다. 이 다이어그램(1640)에서, 점(1646, 1647, 1648 및 1649)과 같은 다양한 응답 지점이 압력 축(1642)(킬로파스칼)(kPa)에 대한 투과 축(1644)(초 미터 파스칼당 몰)(moles/s·㎡·Pa)을 따라 도시되어 있다. 특히, x로 도시된 점(1646)과 같은 지점은 하소 전에 10% w/w 거대공극 첨가제를 갖는 5A/SiO2 100nm로 제조된 디스크를 나타내며, 정사각형으로 도시된 점(1647)과 같은 지점은 하소 전에 5% w/w 거대공극 첨가제를 갖는 5A/SiO2 25nm로 제조된 디스크를 나타내며, 삼각형으로 도시된 점(1648)과 같은 지점은 하소 전에 0% w/w 거대공극 첨가제를 갖는 5A/SiO2 100nm로 제조된 디스크를 나타내며, 다이아몬드형으로 도시된 점(1649)과 같은 지점은 하소 전에 0% w/w 거대공극 첨가제를 갖는 5A/SiO2 25nm로 제조된 디스크를 나타낸다.
도 16d는 자체-지지 구조 모놀리스 디스크를 통과하는 이산화탄소(CO2) 가스에 대한 투과 측정의 예시적인 다이어그램(1660)이다. 이 다이어그램(1660)에서, 점(1666, 1667, 1668 및 1669)과 같은 다양한 응답 지점이 압력 축(1662)(킬로파스칼)(kPa)에 대한 투과 축(1664)(초 미터 파스칼당 몰)(moles/s·㎡·Pa)을 따라 도시되어 있다. 특히, x로 도시된 점(1666)과 같은 지점은 하소 전에 10% w/w 거대공극 첨가제를 갖는 5A/SiO2 100nm로 제조된 디스크를 나타내며, 정사각형으로 도시된 점(1667)과 같은 지점은 하소 전에 5% w/w 거대공극 첨가제를 갖는 5A/SiO2 25nm로 제조된 디스크를 나타내며, 삼각형으로 도시된 점(1668)과 같은 지점은 하소 전에 0% w/w 거대공극 첨가제를 갖는 5A/SiO2 100nm로 제조된 디스크를 나타내며, 다이아몬드형으로 도시된 점(1669)과 같은 지점은 하소 전에 0% w/w 거대공극 첨가제를 갖는 5A/SiO2 25nm로 제조된 디스크를 나타낸다.
다이어그램(1600, 1620, 1640 및 1660)에 도시된 바와 같이, 투과는 0% 폴리에틸렌 구형체, 5% 폴리에틸렌 구형체 및 10% 폴리에틸렌 구형체를 조성물에 첨가하는 사이에 개선된다. 또한, 25nm 결합제 및 100nm 결합제 샘플의 차이가 이들 다이어그램(1600, 1620, 1640 및 1660)에 도시되어 있다. 따라서, 25nm 직경을 갖는 디스크 조성물에 5% 폴리에틸렌 구형체를 첨가하면 0% 폴리에틸렌 구형체를 갖는 100nm 직경(100nm) 결합제에 대한 디스크 조성에서와 유사한 투과를 얻는다.
평균 공극 직경은 도 17에 도시된 바와 같이 가스 투과 측정치 및/또는 크누센 및 포아세이유(Knudsen and Poiseuille) 모델로부터 판정될 수 있다. 도 17은 본 발명의 양태에 따른 가스 투과 측정치에 기반한 평균 공극 직경의 예시적인 다이어그램(1700)이다. 다이어그램(1700)에는 디스크 내의 거대공극 첨가제의 영향이 25nm 결합제 물질 대 100nm 결합제 물질로 도시되어 있다. 이 다이어그램(1700)에서, 다양한 조성을 갖는 다양한 디스크가 샘플 식별(ID) 축(1702)에 대해 공극 직경 축(1704)(마이크로미터(㎛))을 따라 도시되어 있다. 디스크는 응답(1706)으로 도시된 바와 같이 0% 폴리에틸렌 구형체를 갖는 5A/25nm SiO2 입자의 조성을 가질 수 있고, 디스크는 응답(1708)으로 도시된 바와 같이 5% 폴리에틸렌 구형체를 갖는 5A/25nm SiO2 입자의 조성을 가질 수 있다. 디스크는 응답(1710)으로 도시된 바와 같이 0% 폴리에틸렌 구형체를 갖는 5A/100nm SiO2 입자의 조성을 가질 수 있고, 디스크는 응답(1712)으로 도시된 바와 같이 5% 폴리에틸렌 구형체를 갖는 5A/100nm SiO2 입자의 조성을 가질 수 있고, 디스크는 응답(1714)으로 도시된 바와 같이 10% 폴리에틸렌 구형체를 갖는 5A/100nm SiO2 입자의 조성을 가질 수 있다.
응답(1706, 1708, 1710, 1712 및 1714)에 의해 도시된 바와 같이, 평균 공극 직경은 공극 엔지니어링 거대공극 첨가제의 효과를 나타낼 수 있다. 이 모델에서, 계산은 0.6마이크로미터 내지 2.0마이크로미터의 평균 공극 직경 크기를 나타낸다. 거대공극 첨가제의 첨가는, 더 큰 직경의 결합제 물질(예를 들면 100nm)에 비해 더 작은 직경의 결합제 물질(예를 들면 25nm)을 함유하는 5A 조성물의 평균 공극 직경을 증가시키는 데 더 큰 영향을 끼친다. 더 작은 직경의 결합제 물질(예를 들면 25nm) 을 함유하는 5A 조성물의 평균 공극 크기에 끼치는 더 큰 영향은, 결합제 입자 직경 크기들의 차이(예를 들면, 25nm SiO2는 100nm SiO2 입자보다 작다) 및/또는 체적에 대한 더 많은 수의 입자들(예를 들면, 동일한 5A/SiO2 w/w 비의 경우 100nm 입자보다 더 많은 25nm 입자)로부터 기인한다.
물 흡수 시험을 사용하여, 자체-지지 구조 모놀리스 디스크 상에 물 파과의 질적 결과를 생성시킬 수 있다. 도 18은 본 발명의 양태에 따른 물 파과의 예시적인 다이어그램(1800)이다. 다이어그램(1800)에서, 자체-지지 구조 모놀리스 디스크의 조성은 5A/SiO2를 80:20 (w/w)의 비로 첨가할 수 있으며, 여기서 SiO2는 25nm이고 조성물은 5% 폴리에틸렌 구형체를 포함한다. 물 흡수 시험은 가스 투과 시험 이후 수행할 수 있다. 예를 들면, 가스 투과 시험 유닛에서 시험된 디스크는 대략 1.943그램의 질량을 갖고 대략 80:20 5A/SiO2의 조성을 갖는다. 다이어그램(1800)에서, 헬륨의 제1 응답(1808) 및 물(H2O)의 제2 응답(1810)이 시간 축(1802)(초), 상대 습도 축(1804)(%) 및 농도 축(1806)(ppm)을 따라 도시되어 있다. 이 다이어그램(1800)에서, 유속은 약 90sccm, 38% 상대 습도(RH), 및 분당 0.00088그램의 물(g H2O/min)이다. 15% 흡수 용량에 대한 예상된 파과 시간은 약 15,311초이다. 응답(1810)은 초기의 가파른 수직 파과 일부를 가지며, 그 다음에 응답(1810)의 일부는 거의 수평선으로 평탄하게 된다. 결과적으로, 물 흡수 및 파과 그래프 결과는 5A 결정이 5,000psig 압축 후에 기능함을 나타낸다.
유리하게는, 가스 투과 결과는 공극 엔지니어링에 대한 하나의 접근법으로서 폴리에틸렌 구형체를 사용하는 방법이 효과적임을 나타낸다. 자체-지지된 모놀리스 디스크 조성물에서 가스 전달을 개선시키기 위해 폴리에틸렌 구형체를 사용하는 것 또한 효과적이다. 또한, 거대공극 첨가제를 사용하는 공극 엔지니어링은, 결합제 물질의 유사한 w/w에서 100nm 결합제 물질에서보다 더 작은 (25nm) 결합제 물질을 갖는 조성물에 큰 이점을 제공하는 것으로 보인다. 25nm SiO2 입자는 100nm SiO2 입자보다 작으며 동일한 체적의 물질에 대해 100nm 입자보다 더 많은 25nm 입자가 존재하기 때문에, 이들 영향은, 25nm 결합제 물질의 평균 공극 크기에 대한 더 큰 영향을 포함할 수 있다. 따라서, 공극 엔지니어링은 공극 엔지니어링에 대한 예시적인 접근법으로서 폴리에틸렌 구형체와 명확하게 사용될 수 있는 자체-지지된 구조물에서 가스 전달을 개선시킬 수 있다.
자체-지지된 구조물에서의 추가 개선이 제작 공정 및/또는 생성된 구조를 개선시키는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명은 첨가되는 성분들의 순서를 최적화하는 것을 포함할 수 있고/있거나 다공성 및 확산 성능을 개선시키기 위한 첨가제를 포함할 수 있고/있거나 제형 처리를 개선시키는 첨가제(예를 들면 압출된 모놀리스 구조물)를 포함할 수 있다. 제1 개선으로서, 첨가 순서는 자체-지지된 모놀리스를 개선시키는데 사용될 수 있다. 이 방법에서, 사전조절된 흡착제는 물로 용량을 채울 수 있다. 첨가 순서는 흡착제의 오염(fouling)을 방지할 수 있으며, 이는 콜로이드 실리카 용액에 나트륨 양이온 안정제를 첨가하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 첨가 순서는, 결합제 용액으로부터 H2O를 흡착시킨 결과로서, SiO2 결합제 입자의 집합체 및 불량한 분포를 방지하는 것을 수반할 수 있다. 제2 개선으로서, 거대공극 첨가제를 조성물에 첨가한다. 거대공극 첨가제를 첨가하면 거대다공성(macro porosity)을 개선시키고 확산 장애 문제를 줄일 수 있고 폴리에틸렌 구형체(예를 들면, 직경 2㎛ 내지 4㎛)의 사용을 수반할 수 있다. 제3 개선으로서, 가소성(plasticizing) 첨가제를 조성물에 첨가한다. 점토 물질과 같은 가소성 첨가제를 조성물에 첨가하면 압출 또는 압입 또는 다른 방법에 의한 처리를 위한 물질 작업능(material workability)을 개선할 수 있다. 또한, 가소성 첨가제를 첨가하면 건조 및 하소로 인한 것일 수 있는 구조 결함 문제를 개선할 수 있다.
예로서, 도 19는 6개 흡착베드 유닛 및 상호연결 배관을 구비한 스윙 흡착 시스템(1900)의 3차원 다이어그램이다. 이러한 구성은 특별한 예이지만, 본 발명은 포괄적으로 대칭 배향, 또는 비대칭 배향 및/또는 복수의 하드웨어 스키드(hardware skid)들의 조합으로 채택될 수 있는 흡착베드 유닛에 관한 것이다. 또한, 이러한 특정한 구성은 예시적인 목적을 위한 것이며, 다른 구성들은 상이한 개수의 흡착베드 유닛들을 포함할 수 있다. 이러한 구성에서, 흡착베드 유닛은 자체-지지 구조물을 포함할 수 있다.
이 시스템에서, 흡착베드 유닛(1902)과 같은 흡착베드 유닛은 공급 스트림들(예를 들면, 유체, 가스 또는 액체)로부터 오염물을 제거하기 위한 주기적인 스윙 흡착 방법을 위해 구성될 수 있다. 예를 들면, 흡착베드 유닛(1902)은, 흡착베드 유닛(1902) 내의 흡착베드를 통해, 이 흡착베드로 또는 이 흡착베드로부터의 유체 유동을 관리하기 위한 다양한 도관들(예를 들면 도관(1904))을 포함할 수 있다. 흡착베드 유닛들(1902)로부터의 이들 도관은 스트림의 유동을 구성요소들에, 구성 요소들로부터 또는 구성요소들 사이로 분배하기 위한 매니폴드(예를 들면 매니폴드(1906))에 결합될 수 있다. 흡착베드 유닛 내의 흡착베드는 하나 이상의 오염물을 공급 스트림으로부터 분리시켜, 생성물 스트림을 형성할 수 있다. 인지할 수 있는 바와 같이, 흡착베드 유닛은, 퍼지 스트림, 감압 스트림 등과 같은, 공정의 일부로서의 다른 유체 스트림들을 제어하기 위한 다른 도관을 포함할 수 있다. 또한, 흡착베드 유닛은 또한, 균등화 베셀(equalization vessel)(1908)과 같은 하나 이상의 균등화 베셀을 포함할 수 있으며, 이는 흡착베드 유닛 전용이며 스윙 흡착 공정에서 하나 이상의 단계들에 전용될 수 있다.
특정 구성에서, 자체-지지 구조물은, 헤드부 및 다른 몸체부들을 포함할 수 있으며 실질적으로 가스 불투과성인 파티션을 형성하는 하우징을 포함하는 흡착베드 유닛에서 이용될 수 있다. 하우징은, 하우징 내에 배치된 자체-지지 구조물(예를 들면, 흡착베드로서 형성됨); 및 하우징의 내부 영역 외부의 위치와 하우징의 내부 영역 사이에서 하우징의 개구부를 통한 유체 유동 통로를 제공하는 복수의 밸브(예를 들면 포핏 밸브)를 포함할 수 있다. 포핏 밸브들 각각은 헤드 내에 안착하는 디스크 요소 또는 헤드 내로 삽입되는 별도의 밸브 시트 내에 안착하는 디스크 요소를 포함할 수 있다(도시되지 않음). 포핏 밸브의 구성은 여러 유형의 포핏 밸브의 임의의 다양한 밸브 패턴 또는 구성일 수 있다. 예로서, 흡착베드 유닛은 하나 이상의 포핏 밸브를 포함할 수 있으며, 이들 각각은 상이한 스트림들과 관련된 상이한 도관과 유동 연통(flow communication)한다. 포핏 밸브는 각각의 도관, 매니폴드 또는 헤더 중 하나와 흡착베드 사이에 유체 연통(fluid communication)을 제공할 수 있다. 용어 "직접 유동 연통으로" 또는 "직접 유체 연통으로"는 밸브 또는 유동 방해를 위한 다른 폐쇄 수단을 갖지 않는 직접 유동 연통을 의미한다. 인지할 수 있는 바와 같이, 다른 변형태들도 본 발명의 범주 내에서 가능할 수 있다.
흡착베드는 자체-지지 구조물 내에 형성되는 흡착재를 포함하며 이는 공급 스트림으로부터 하나 이상의 성분들을 흡착할 수 있다. 이러한 흡착재는 흡착베드 유닛 내의 물리적 및 화학적 조건들에 대해 내구성을 갖도록 선택되며, 흡착 공정에 따라 금속, 세라믹, 또는 기타 물질들을 포함할 수 있다.
특정 구성에서, 활물질을 포함하는 스윙 흡착 시스템은, 주로 탄화수소를 하나 이상의 오염물과 함께 포함하는 공급 스트림을 처리할 수 있다. 예를 들면, 공급 스트림은 공급 스트림의 총 체적을 기준으로 하여 1체적 퍼센트 이상의 탄화수소를 갖는 탄화수소 함유 스트림일 수 있다. 또한, 공급 스트림은 탄화수소를 H2O, H2S, 및 CO2와 함께 포함할 수 있다. 예로서, 스트림은 H2O를 하나 이상의 오염물들 중 하나로서 포함할 수 있으며 가스 공급 스트림은 H2O를 50ppm(백만분율) 몰 내지 1,500ppm 몰 범위로 또는 500ppm 내지 1,500ppm 몰 범위로 포함할 수 있다. 게다가, 공급 스트림은 탄화수소 및 H2O를 포함할 수 있으며, 이때 H2O는 하나 이상의 오염물들 중 하나이며 공급 스트림은 H2O를 2ppm 몰 내지 공급 스트림의 포화 수준까지의 범위로 포함한다.
또한, 본 발명은 급속 순환 스윙 흡착 방법을 이용하여 공급 스트림으로부터 산성 가스 오염물을, 예를 들면 탄화수소 스트림으로부터 산성 가스를 분리하는 흡착 시스템을 제공할 수 있다. 산성 가스 제거 기술은 더 높은 농도의 산성 가스(acid gas)(예를 들면 사워 가스(sour gas) 자원(resource))를 나타내는 가스 저장(gas reserves)에 유용할 수 있다. 탄화수소 공급 스트림은 산성 가스의 양이, 예를 들면 수 백만분율의 산성 가스 내지 90체적 퍼센트(체적%)의 산성 가스로 광범위하게 상이하다. 예시적인 가스 저장로부터의 산성 가스 농도의 비제한적인 예는 적어도 하기의 농도를 포함한다: (a) 1체적% H2S, 5체적% CO2, (b) 1체적% H2S, 15체적% CO2, (c) 1체적% H2S, 60체적% CO2, (d) 15체적% H2S, 15체적% CO2, 및 (e) 15체적% H2S, 30체적% CO2. 따라서, 본 발명은 H2S 및 CO2와 같은 다양한 오염물을 원하는 수준까지 제거하기 위한 장비를 포함할 수 있다. 특히, H2S는 4ppm 미만의 수준으로 저하될 수 있으며 CO2는 1.8몰퍼센트(%) 미만 또는 바람직하게는 50ppm 미만 수준으로 저하될 수 있다. 추가의 예로서, 산성 가스 제거 시스템은 CO2를 LNG 사양으로 제거할 수 있다(예를 들면, 50ppmv(백만분율당 체적) 이하의 CO2).
특정 구성에서, 활물질은, 공급 스트림으로부터 수분을 제거하기 위해 급속 순환 스윙 흡착 방법, 예를 들면 급속 순환 PSA 공정에서 사용될 수 있다. 특정 수준은 원하는 생산물의 이슬점과 관련될 수 있다(예를 들면, 함수량은 후속 공정에서의 스트림의 최저 온도보다 낮은 이슬점을 얻는 데 요구되는 함수량보다 낮아야 하며 이는 공급 압력과 관련된다). 제1 근사값으로서, 퓨가시티(fugacity) 보정을 압력의 함수로 고려하지 않는 경우, 특정 이슬점을 산출하는 물 농도(ppm)는 압력과 반비례한다. 예를 들면, 흡착베드로부터의 유출구 스트림은 극저온 처리 공급 스트림인 것으로 구성될 수 있으며, 이는 극저온 처리 사양(예를 들면, NGL 공정의 경우 대략 -150℉(-101.1℃) 이슬점 또는 제어된 동결 구역(Controlled Freeze Zone)(CFZ) 공정의 경우 대략 -60℉(-51.1℃))을 충족한다. 극저온 처리 공급 스트림 사양은 0.0ppm 내지 10ppm 범위, 0.0ppm 내지 5.0ppm 범위, 0.0ppm 내지 2.0ppm 범위, 또는 0.0ppm 내지 1.0ppm 범위인 스트림(예를 들면, 흡착베드로부터의 유출구 스트림 또는 극저온 처리되어야 하는 공급 스트림) 중의 함수량을 포함할 수 있다. 퍼지 단계 동안 흡착베드로부터 생성된 유출구 스트림은 0.0ppm 내지 표준 입방 피트당 7파운드(lb/MSCF) 범위인, 스트림 내의 함수량을 포함할 수 있다.
하나 이상의 양태에서, 본 발명은 임의 유형의 스윙 흡착 방법에서 사용될 수 있다. 본 발명을 위한 비제한적인 스윙 흡착 방법은 압력 스윙 흡착(PSA), 진공 압력 스윙 흡착(VPSA), 온도 스윙 흡착(TSA), 부분 압력 스윙 흡착(PPSA), 급속 순환 압력 스윙 흡착(RCPSA), 급속 순환 열 스윙 흡착(RCTSA), 급속 순환 부분 압력 스윙 흡착(RCPPSA), 및 이들 방법의 조합, 예를 들면 압력 및/또는 온도 스윙 흡착을 포함할 수 있다. 예시적인 동역학적 스윙 흡착 방법은 미국 특허 출원 공보 제2008/0282892호, 제2008/0282887호, 제2008/0282886호, 제2008/0282885호, 제2008/0282884호 및 제2014/0013955호 및 미국 출원번호 제15/233617호, 제15/233623호, 제15/233631호 및 제15/233640호에 개시되어 있으며, 이들 각각의 전체 내용은 인용에 의해 본 명세서에 포함된다. 그러나, 급속 순환은 스트림의 처리에 바람직할 수 있다. 그러나, 자체-지지 구조물은 바람직하게는 급속 순환 스윙 흡착 방법에서 사용될 수 있다.
또한, 시스템의 특정 구성에서, 본 발명은 스윙 흡착 시스템에서 물(H2O) 또는 산성 가스와 같은 오염물을 제거하기 위한 특정한 공정 유동을 포함할 수 있다. 예를 들면, 방법은, 흡착 단계 및 재생 단계를 포함하여, 순환을 형성할 수 있다. 흡착 단계는, 공급 압력 및 공급 온도에서 활물질 구조물을 갖는 흡착베드 유닛을 통해 공급 스트림을 통과시켜 공급 스트림으로부터 하나 이상의 오염물을 분리하여 생성물 스트림을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 공급 스트림은 흡착베드를 통해 순방향으로 (예를 들면, 흡착베드의 공급 말단부로부터 흡착베드의 생성 말단부까지) 통과할 수 있다. 이어서, 공급 스트림의 유동은 재생 단계를 위해 중단될 수 있다. 재생 단계는 하나 이상의 감압 단계, 하나 이상의 퍼지 단계 및/또는 하나 이상의 재가압 단계를 포함할 수 있다. 감압 단계는 각각의 연속 감압 단계에 대해 소정량만큼 흡착베드 유닛의 압력을 저하시킴을 포함할 수 있으며, 이는 단일 단계일 수 있고/있거나 블로우다운 단계일 수 있다. 감압 단계는 순방향으로 제공될 수 있거나 또는 바람직하게는 역방향으로 (예를 들면, 흡착베드의 생성 말단부로부터 흡착베드의 공급 말단부로) 제공될 수 있다. 퍼지 단계는 퍼지 스트림을 흡착베드 유닛으로 통과시킴을 포함할 수 있으며, 이는 한번 통과하는 퍼지 단계일 수 있고 퍼지 스트림은 공급 스트림에 대해 역류(countercurrent flow)로 제공될 수 있다. 퍼지 단계로부터의 퍼지 생성물 스트림은 방출되어 또 다른 시스템으로 또는 시스템 내로 재순환될 수 있다. 이어서, 하나 이상의 재가압 단계가 수행될 수 있으며, 이때 흡착베드 유닛 내의 압력은 각각의 재가압 단계별로 소정량만큼 각각의 연속 재가압 단계에 따라 증가한다. 이어서, 순환은 추가의 공급 스트림에 대해 반복될 수 있고/있거나 순환은 제2 구성에 대해 상이한 순환을 수행하도록 조정될 수 있다. 순환 지속기간은 1초 초과 및 600초 미만의 기간 동안, 2초 초과 및 300초 미만의 기간 동안, 2초 초과 및 200초 미만의 기간 동안, 또는 2초 초과 및 90초 미만의 기간 동안일 수 있다.
또한, 본 발명은, 스트림에 대한 다양한 조성을 포함할 수 있는 다양한 구성으로 통합될 수 있다. 흡착 분리 방법, 장치 및 시스템은, 전술된 바와 같이, 가스 및 오일 처리와 같은 탄화수소의 개발 및 제조에 유용하다. 특히, 제공된 방법, 장치 및 시스템은 가스 혼합물로부터 다양한 타겟 가스(target gas)를 신속하게 대규모로 효율적으로 분리하는데 유용하다. 특히, 방법, 장치 및 시스템은, 오염물 및 중탄화수소(예를 들면, 2개 이상의 탄소 원자를 갖는 탄화수소)를 제거함하여 공급 제품(예를 들면, 천연 가스 제품)을 제조하는데 사용될 수 있다. 제공된 방법, 장치 및 시스템은 분리 적용을 포함하여 설비에서 사용하기 위한 가스 공급 스트림을 제조하는데 유용하다. 분리 적용은 이슬점 제어; 감미(sweetening) 및/또는 해독(detoxification); 부식 방지 및/또는 관리; 탈수; 발열량; 컨디셔닝; 및/또는 정제를 포함할 수 있다. 하나 이상의 분리 적용을 이용하는 설비의 예는 연료 가스; 밀봉 가스(seal gas); 잡용수(non-potable water); 블랭킷 가스(blanket gas); 계기 및 제어 가스(instrument and control gas); 냉각체(refrigerant); 불활성 가스의 생성 및/또는 탄화수소 회수를 포함한다.
흡착제 베드 유닛에서 자체-지지 구조물를 통한 유체 유동 경로를 제공하기 위해, 밸브 조립체는, 부싱(bushing) 또는 밸브 가이드(valve guide) 내에 위치될 수 있는 스템 요소(stem element)에 연결된 디스크 요소(disk element)를 각각 포함할 수 있는 포핏 밸브를 포함할 수 있다. 스템 요소는, 각각의 밸브가 각각의 스템에 선형 운동을 부여하도록 구성된 작동 수단(actuating mean)과 같은 작동 수단에 연결될 수 있다. 인지할 수 있는 바와 같이, 작동 수단은 단일 밸브를 활성화시키는 방법의 상이한 단계들에 대해 독립적으로 작동될 수 있거나, 단일 작동 수단이 두 개 이상의 밸브를 제어하도록 이용될 수 있다. 또한, 개구부들은 크기가 실질적으로 유사할 수 있지만, 입구를 통과하는 가스 체적이 출구를 통과하는 제품 체적보다 적은 경향이 있을 수 있음을 고려하면, 입구 매니폴드의 개구부 및 입구 밸브는 유출구 매니폴드보다 직경이 작을 수 있다. 또한, 이러한 구성은 밸브 조립체를 갖지만, 밸브의 개수 및 작동은 수행되는 특정 순환에 근거하여 (예를 들면, 밸브의 개수) 변화시킬 수 있다.
하나 이상의 양태에서, 본 발명에서 자체-지지 구조물을 활용하는 급속 순환 스윙 흡착 방법은 급속 순환 온도 스윙 흡착(RCTSA) 및/또는 급속 순환 압력 스윙 흡착(RCPSA)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 총 순환 시간은 600초 미만, 300초 미만, 바람직하게는 200초 미만, 보다 바람직하게는 90초 미만, 보다 더 바람직하게는 60초 미만일 수 있다.
개시된 본 발명의 원리들이 적용될 수 있는 많은 가능한 양태들을 고려하여, 예시적인 양태들은 본 발명의 바람직한 예에 불과하며 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 함이 인지되어야 한다.

Claims (34)

  1. 처리 유닛(processing unit)으로서,
    내부 영역을 형성하는 하우징(housing);
    상기 내부 영역 내에 배치된 자체-지지 구조물(self-supporting structure)로서, 상기 자체-지지 구조물은 상기 자체-지지 구조물 내에 활물질을 50중량% 초과로 갖고, 상기 자체-지지 구조물은 상기 자체-지지 구조물을 통한 유체 유동 경로에 대하여 하나 이상의 규정된 채널을 제공하도록 구성된 개방형 셀 구조(open-celled structure)인, 자체-지지 구조물; 및
    상기 하우징에 고정된 복수의 밸브들로서, 상기 복수의 밸브들 각각은 상기 하우징 외부의 위치와 상기 자체-지지 구조물 사이에 연장되어 있는 유동 경로를 따라 유체 유동을 제어하도록 구성된, 복수의 밸브들
    을 포함하고,
    상기 자체-지지 구조물은, 복수의 폴리에틸렌 구형체들을 상기 활물질로부터 제거하여 복수의 공극들을 형성함으로써 상기 활물질 내에 형성된 복수의 공극들을 갖는, 처리 유닛.
  2. 제1항에 있어서, 상기 처리 유닛은 상기 자체-지지 구조물 내의 상기 하나 이상의 규정된 채널을 통과하는 가스 공급 스트림으로부터 오염물을 제거하도록 구성된 순환 스윙 흡착베드 유닛인, 처리 유닛.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 자체-지지 구조물은 상기 자체-지지 구조물 내에 상기 활물질을 60중량% 초과로 갖는, 처리 유닛.
  4. ◈청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 자체-지지 구조물은 상기 자체-지지 구조물 내에 상기 활물질을 70중량% 초과로 갖는, 처리 유닛.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 자체-지지 구조물은 상기 자체-지지 구조물 내에 상기 활물질로 코팅된 불활성 지지 부재를 갖는, 처리 유닛.
  6. 제2항에 있어서, 상기 흡착베드 유닛은 상기 흡착베드와 상기 복수의 밸브들 사이에 배치된 유동 분배기를 추가로 포함하는, 처리 유닛.
  7. ◈청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하우징은 5psia(평방인치당 절대 파운드) 내지 1,400psia의 압력을 유지하도록 구성되는, 처리 유닛.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 자체-지지 구조물은 두께가 10마이크로미터 초과인 활물질 층을 갖는, 처리 유닛.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 자체-지지 구조물은 두께가 100마이크로미터 초과인 활물질 층을 갖는, 처리 유닛.
  10. ◈청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 자체-지지 구조물은 낮은 열 질량을 갖는, 처리 유닛.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 규정된 채널은 평행한 2개 이상의 채널을 포함하는, 처리 유닛.
  12. 삭제
  13. 공급 스트림으로부터 오염물을 제거하는 방법으로서, 상기 방법은
    a) 하나 이상의 흡착 단계를 흡착베드 유닛에서 수행하는 단계로서, 상기 하나 이상의 흡착 단계 각각은, 상기 흡착베드 유닛의 하우징의 내부 영역에 배치된 자체-지지 구조물을 통해 가스 공급 스트림을 통과시켜 상기 가스 공급 스트림으로부터 하나 이상의 오염물을 제거하는 것을 포함하고, 상기 자체-지지 구조물은 상기 자체-지지 구조물 내에 활물질을 50중량% 초과로 갖고, 상기 자체-지지 구조물은, 상기 자체-지지 구조물을 통한 유체 유동 경로에 대하여 하나 이상의 규정된 채널을 제공하도록 구성된 개방형 셀 구조인, 단계;
    b) 하나 이상의 재생 단계를 수행하는 단계로서, 상기 하나 이상의 재생 단계 각각은, 오염물 유출 스트림에서 하나 이상의 오염물 중 적어도 일부를 방출하는 것을 포함하는, 단계; 및
    c) 적어도 하나의 추가의 순환 동안 단계 a) 내지 b)를 반복하는 단계
    를 포함하고,
    상기 자체-지지 구조물은, 복수의 폴리에틸렌 구형체들을 상기 활물질로부터 제거하여 복수의 공극들을 형성함으로써 상기 활물질 내에 형성된 복수의 공극들을 갖는, 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 방법은 스윙 흡착 방법이고 상기 순환 지속기간은 1초 초과 및 600초 미만의 기간 동안인, 방법.
  15. ◈청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제13항에 있어서, 상기 순환 지속기간은 하나 이상의 오염물을 상기 가스 공급 스트림으로부터 분리하여 생성물 스트림을 형성하기 위하여 1초 초과 및 300초 미만의 기간 동안인, 방법.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 재생 단계를 수행하는 단계는 하나 이상의 퍼지 단계를 수행하는 것을 포함하고, 상기 하나 이상의 퍼지 단계 각각은 퍼지 스트림을 상기 자체-지지 구조물을 통과시켜 상기 오염물 유출 스트림에서 상기 하나 이상의 오염물들 중 적어도 일부를 방출하는 것을 포함하는, 방법.
  17. ◈청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 공급 스트림은 상기 가스 공급 스트림의 전체 체적을 기준으로 하여 1체적 퍼센트를 초과하는 탄화수소를 갖는 탄화수소 함유 스트림인, 방법.
  18. ◈청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 공급 스트림의 공급 압력은 400psia(평방인치당 절대 파운드) 내지 1,400psia 범위인, 방법.
  19. ◈청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 흡착 단계를 수행하는 단계는 이산화탄소(CO2) 수준을 상기 공급 스트림의 총 체적을 기준으로 하여 50백만체적부(parts per million volume) 미만으로 저하시키도록 구성되는, 방법.
  20. ◈청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 흡착 단계를 수행하는 단계는 물(H2O) 수준을 상기 공급 스트림의 총 체적을 기준으로 하여 105백만체적부 미만으로 저하시키도록 구성되는, 방법.
  21. ◈청구항 21은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자체-지지 구조물은 낮은 열 질량을 갖는, 방법.
  22. ◈청구항 22은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 규정된 채널은 평행한 2개 이상의 채널을 포함하는, 방법.
  23. 삭제
  24. 처리 유닛의 제조 방법으로서, 상기 방법은
    자체-지지 구조물을 위한 템플릿(template)을 생성시키는 단계;
    상기 템플릿 내에 혼합물을 배치하는 단계로서, 상기 혼합물은 상기 자체-지지 구조물 내에 활물질을 50중량% 초과로 갖고 나머지 혼합물은 결합제 물질을 포함하는, 단계;
    상기 템플릿 및 상기 혼합물을 경화시켜, 고체 형태를 유지하는 자체-지지 구조물을 형성하는 단계;
    상기 템플릿을 상기 자체-지지 구조물로부터 제거하는 단계로서, 상기 자체-지지 구조물은, 상기 자체-지지 구조물을 통한 유체 유동 경로에 대하여 하나 이상의 규정된 채널을 제공하도록 구성된, 상기 템플릿에 기반한 개방형 셀 구조인, 단계; 및
    상기 자체-지지 구조물을 내부 영역을 갖는 처리 유닛의 하우징 내에 배치하는 단계
    를 포함하고,
    상기 혼합물은 복수의 폴리에틸렌 구형체들을 포함하고; 상기 템플릿과 상기 혼합물을 경화시켜 상기 자체-지지 구조물을 형성하는 단계는 상기 복수의 폴리에틸렌 구형체들을 상기 혼합물로부터 제거하여 상기 자체-지지 구조물 내에 복수의 공극들을 형성하는 것을 포함하는, 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 자체-지지 구조물을 통한 상기 하나 이상의 규정된 채널에 대하여 소정의 기하구조를 갖는 상기 자체-지지 구조물의 3차원 모델을 생성시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  26. ◈청구항 26은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제25항에 있어서, 상기 자체-지지 구조물의 3차원 모델을 기반으로 하여 템플릿의 모델을 생성시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  27. ◈청구항 27은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제26항에 있어서, 상기 템플릿의 모델을 기반으로 하여 3차원 템플릿을 인쇄하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  28. 제24항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 템플릿을 상기 자체-지지 구조물로부터 제거하는 단계는 상기 자체-지지 구조물과 상기 템플릿을 가열하여 상기 템플릿을 분해 또는 용융시키고 상기 용융된 템플릿을 방출함을 추가로 포함하는, 방법.
  29. 제24항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 템플릿과 혼합물을 경화시키기 전에 상기 템플릿과 상기 혼합물을 진동시켜, 상기 템플릿과 혼합물 사이에 형성될 수 있는 임의의 틈을 줄이는 것을 추가로 포함하는, 방법.
  30. 제24항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 템플릿과 상기 혼합물을 경화시키는 단계는 상기 결합제 물질과 활물질을 상기 자체-지지 구조물인 응집성 고형 구조물 내로 소결시키는 것을 추가로 포함하는, 방법.
  31. 제24항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 밸브 포트(valve port)들을 상기 하우징 내에 생성시키는 단계; 및
    상기 복수의 밸브 포트들 각각의 상기 하우징에 밸브를 고정하여 복수의 밸브들을 형성하는 단계로서, 상기 복수의 밸브들 각각은 상기 하우징 외부의 위치와 상기 자체-지지 구조물 사이에서 유체 유동을 제어하도록 구성되는, 단계
    를 추가로 포함하는, 방법.
  32. 삭제
  33. 제24항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합물은 적어도 5% 폴리에틸렌 구형체를 포함하는, 방법.
  34. 삭제
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Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG10201912669TA (en) 2014-11-11 2020-02-27 Exxonmobil Upstream Res Co High capacity structures and monoliths via paste imprinting
KR20180083911A (ko) 2015-11-16 2018-07-23 엑손모빌 업스트림 리서치 캄파니 흡착재 및 이산화탄소의 흡착 방법
AU2017234450B2 (en) 2016-03-18 2020-02-06 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto
CN109219476A (zh) 2016-05-31 2019-01-15 埃克森美孚上游研究公司 用于变吸附方法的装置和系统
US10427091B2 (en) 2016-05-31 2019-10-01 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes
US10434458B2 (en) 2016-08-31 2019-10-08 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto
KR102215684B1 (ko) 2016-09-01 2021-02-19 엑손모빌 업스트림 리서치 캄파니 3a 제올라이트 구조체를 사용하는 물의 제거를 위한 스윙 흡착 방법
CA3045034C (en) 2016-12-21 2021-06-29 Exxonmobil Upstream Research Company Self-supporting structures having active materials
RU2019120009A (ru) 2016-12-21 2021-01-22 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Самоподдерживающиеся структуры, имеющие структуры с геометрией пены и активные материалы
WO2019147516A1 (en) 2018-01-24 2019-08-01 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for temperature swing adsorption
US11413567B2 (en) 2018-02-28 2022-08-16 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes
CN108408714A (zh) * 2018-05-09 2018-08-17 东莞理工学院 一种以胡敏素制备层状结构介孔碳材料的方法
GB201811101D0 (en) * 2018-07-06 2018-08-22 Carbon Air Ltd Adsorbant material monolith
US11938460B2 (en) 2018-10-26 2024-03-26 University of Pittsburgh—of the Commonwealth System of Higher Education Composites for atmospheric condensable gas recovery
US11318410B2 (en) 2018-12-21 2022-05-03 Exxonmobil Upstream Research Company Flow modulation systems, apparatus, and methods for cyclical swing adsorption
US11376545B2 (en) 2019-04-30 2022-07-05 Exxonmobil Upstream Research Company Rapid cycle adsorbent bed
GB201909269D0 (en) * 2019-06-27 2019-08-14 Johnson Matthey Plc Layered sorbent structures
US11655910B2 (en) 2019-10-07 2023-05-23 ExxonMobil Technology and Engineering Company Adsorption processes and systems utilizing step lift control of hydraulically actuated poppet valves
WO2021076594A1 (en) 2019-10-16 2021-04-22 Exxonmobil Upstream Research Company Dehydration processes utilizing cationic zeolite rho
CN115397551B (zh) * 2020-03-31 2025-08-15 东曹株式会社 烃吸附剂和烃的吸附方法
KR20230088765A (ko) * 2020-10-15 2023-06-20 모트 코포레이션 다공성 조립체 그리고 관련된 제작 및 사용 방법
KR20230088335A (ko) * 2020-10-16 2023-06-19 파커-한니핀 코포레이션 공조 및 냉장 시스템을 위한 산 및 할로겐화물 제거
GB202019905D0 (en) * 2020-12-16 2021-01-27 Johnson Matthey Plc Carbon dioxide sorbent
JP7664059B2 (ja) * 2021-03-09 2025-04-17 三菱重工業株式会社 吸着構造体、吸着装置、吸着構造体の造形方法
US20220372314A1 (en) * 2021-05-21 2022-11-24 ExxonMobil Technology and Engineering Company Additive Manufacturing Techniques And Ink Formulations For Incorporating Adsorbent Particles
KR20250039099A (ko) 2023-09-13 2025-03-20 한국생산기술연구원 에틸렌 감지 장치 및 에틸렌 감지 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130327216A1 (en) * 2011-03-01 2013-12-12 Exxonmobil Upstream Research Company Methods of Removing Contaminants from a Hydrocarbon Stream by Swing Adsorption and Related Apparatus and Systems
JP6035553B2 (ja) * 2011-03-01 2016-11-30 エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー スイング吸着により炭化水素流から汚染物質を除去する方法並びに関連装置及びシステム

Family Cites Families (456)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3124152A (en) 1964-03-10 Poppet-type valve construction
US3103425A (en) 1963-09-10 Adsorption apparatus and method
US1868138A (en) 1930-04-10 1932-07-19 Edwin J Fisk Poppet valve
US2646391A (en) 1947-10-25 1953-07-21 Houdry Process Corp Method of and apparatus for converting hydrocarbons
NL136032C (ko) 1961-12-18 1900-01-01
CH464625A (de) 1966-10-12 1968-10-31 Sulzer Ag Wellendichtung für ein Gebläse, insbesondere für das Umwälzgebläse einer gasgekühlten Kernreaktoranlage
US3594983A (en) 1969-06-17 1971-07-27 Process Services Inc Gas-treating process and system
US3602247A (en) 1969-11-10 1971-08-31 Stuart E Bunn Multiple-poppet valve structure
US3788036A (en) 1972-07-26 1974-01-29 D Stahl Pressure equalization and purging system for heatless adsorption systems
US3967464A (en) 1974-07-22 1976-07-06 Air Products And Chemicals, Inc. Air separation process and system utilizing pressure-swing driers
US4496376A (en) 1978-01-26 1985-01-29 Litton Systems, Inc. Variable area molecular sieve container having a thermal control system
US4187092A (en) 1978-05-15 1980-02-05 Billings Energy Corporation Method and apparatus for providing increased thermal conductivity and heat capacity to a pressure vessel containing a hydride-forming metal material
DE2935147A1 (de) 1979-08-30 1981-03-26 Linde Ag, 65189 Wiesbaden Verfahren zur entfernung von schmiermittelnebeln und schmiermitteldaempfen aus einem gasstrom
US4261815A (en) 1979-12-31 1981-04-14 Massachusetts Institute Of Technology Magnetic separator and method
US4325565A (en) 1980-03-03 1982-04-20 General Motors Corporation Cambering vehicle
US4386947A (en) * 1980-04-25 1983-06-07 Nippon Soken, Inc. Apparatus for adsorbing fuel vapor
US4329162A (en) 1980-07-03 1982-05-11 Corning Glass Works Diesel particulate trap
US4340398A (en) 1981-05-20 1982-07-20 Union Carbide Corporation Pressure swing adsorption recovery
JPS58114715A (ja) 1981-12-26 1983-07-08 Sumitomo Heavy Ind Ltd 乾式脱硫装置における不活性ガスの生成方法
DE3367661D1 (en) 1982-02-04 1987-01-02 Toray Industries Rotary valve
US4421531A (en) 1982-09-13 1983-12-20 Air Products And Chemicals, Inc. Adiabatic pressure swing absorption process for removing low concentrations of oxygen from mixed gas streams
US4461630A (en) 1982-09-30 1984-07-24 Union Carbide Corporation Product recovery in pressure swing adsorption process and system
US4445441A (en) 1983-06-01 1984-05-01 Combustion Engineering, Inc. Slag tap gas flow inducement in wet-bottom furnaces
JPS59232174A (ja) 1983-06-16 1984-12-26 Tokyo Gas Co Ltd コ−クス炉ガスの精製法
US4977745A (en) 1983-07-06 1990-12-18 Heichberger Albert N Method for the recovery of low purity carbon dioxide
JPS60189318A (ja) 1984-03-07 1985-09-26 Mitsubishi Electric Corp パルス増幅装置
US4631073A (en) 1984-03-15 1986-12-23 Wilkerson Corporation Method and apparatus for theadsorptive fractionation of gases
US4559065A (en) 1984-03-15 1985-12-17 Wilkerson Corporation Twin tower gas fractionation apparatus
GB8528249D0 (en) 1985-11-15 1985-12-18 Normalair Garrett Ltd Molecular sieve bed containers
US4816039A (en) 1986-02-24 1989-03-28 The Boc Group, Inc. PSA multicomponent separation utilizing tank equalization
DE8605649U1 (de) 1986-03-01 1986-04-17 Degussa Ag, 6000 Frankfurt Vorrichtung zur Halterung von Monolithkatalysatoren
US4770676A (en) 1986-05-16 1988-09-13 Air Products And Chemicals, Inc. Recovery of methane from land fill gas
US4693730A (en) 1986-07-24 1987-09-15 Union Carbide Corporation Pressure swing adsorption product purity control method and apparatus
EP0257493A1 (en) 1986-08-22 1988-03-02 Air Products And Chemicals, Inc. Adsorptive separation of gas mixtures
GB8623605D0 (en) 1986-10-01 1986-11-05 Normalair Garrett Ltd Aircraft on-board gas generating apparatus
US4711968A (en) 1986-10-03 1987-12-08 Exxon Research & Engineering Co. Process for the hydrofomylation of sulfur-containing thermally cracked petroleum residua
US4784672A (en) 1987-10-08 1988-11-15 Air Products And Chemicals, Inc. Regeneration of adsorbents
US4790272A (en) 1987-10-15 1988-12-13 Woolenweber William E Non-circular poppet valves for internal combustion engine cylinder assemblies
US5234472A (en) 1987-11-16 1993-08-10 The Boc Group Plc Separation of gas mixtures including hydrogen
US5292990A (en) 1988-12-07 1994-03-08 Exxon Research & Engineering Co. Zeolite composition for use in olefinic separations
US4877429A (en) 1989-03-06 1989-10-31 Hunter Donald W Valve device for P.S.A. or R.P.S.A. systems
US5110328A (en) 1989-06-07 1992-05-05 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Solvent adsorber and solvent recovery system
JPH0724735B2 (ja) 1989-11-04 1995-03-22 西部瓦斯株式会社 圧力スイング吸着における過吸着回収システム
WO1991016971A1 (en) * 1990-05-02 1991-11-14 Seibu Giken Co., Ltd. Gas adsorbent element
US5169414A (en) 1990-07-03 1992-12-08 Flakt, Inc. Rotary adsorption assembly
US5125934A (en) 1990-09-28 1992-06-30 The Boc Group, Inc. Argon recovery from argon-oxygen-decarburization process waste gases
JP2838586B2 (ja) 1990-11-15 1998-12-16 クラレケミカル株式会社 吸着剤成型体と板の接着方法
US5174796A (en) 1991-10-09 1992-12-29 Uop Process for the purification of natural gas
JP2542538Y2 (ja) 1991-10-24 1997-07-30 大阪瓦斯株式会社 吸着塔
US5169006A (en) 1991-11-14 1992-12-08 Ceil Stelzer Continuous magnetic separator
US6136222A (en) 1991-12-11 2000-10-24 Bend Research, Inc. Liquid absorbent solutions for separating nitrogen from natural gas
US5547648A (en) * 1992-04-15 1996-08-20 Mobil Oil Corporation Removing SOx, NOX and CO from flue gases
US5224350A (en) 1992-05-11 1993-07-06 Advanced Extraction Technologies, Inc. Process for recovering helium from a gas stream
US5365011A (en) 1992-05-29 1994-11-15 The Boc Group, Inc. Method of producing unsaturated hydrocarbons and separating the same from saturated hydrocarbons
JPH066736A (ja) 1992-06-16 1994-01-14 Casio Comput Co Ltd 液晶テレビ
JPH066736U (ja) 1992-07-06 1994-01-28 バブコック日立株式会社 薄板状触媒製造装置
US5332426A (en) * 1992-07-29 1994-07-26 Minnesota Mining And Manufacturing Company Agglomerated activated carbon air filter
US5354346A (en) 1992-10-01 1994-10-11 Air Products And Chemicals, Inc. Purge effluent repressurized adsorption process
US5503782A (en) 1993-01-28 1996-04-02 Minnesota Mining And Manufacturing Company Method of making sorbent articles
US5306331A (en) 1993-03-18 1994-04-26 Permea, Inc. Process for cooling the feed gas to gas separation systems
US5370728A (en) 1993-09-07 1994-12-06 Praxair Technology, Inc. Single bed pressure swing adsorption system and process
CA2133302A1 (en) 1993-10-06 1995-04-07 Ravi Kumar Integrated process for purifying and liquefying a feed gas mixture with respect to its less strongly adsorbed component of lower volatility
US5733451A (en) 1994-05-20 1998-03-31 Englehard/Icc Core for interacting with a fluid media flowing therethrough and method of making the same
US5792239A (en) 1994-10-21 1998-08-11 Nitrotec Corporation Separation of gases by pressure swing adsorption
US5951744A (en) 1994-12-23 1999-09-14 Alliedsignal Inc. Multicomponent depth odor control filter and method of manufacture
US5547641A (en) 1995-01-10 1996-08-20 Caterpillar Inc. Catalytic converter exhaust section for an internal combustion engine
US6194079B1 (en) 1995-04-19 2001-02-27 Capitol Specialty Plastics, Inc. Monolithic polymer composition having an absorbing material
DE69629979T2 (de) 1995-06-02 2004-07-29 Corning Inc. Vorrichtung zur Entfernung von Kontaminationen aus Fluidströmen
US5811616A (en) 1995-06-13 1998-09-22 Amoco Corporation BF3 gas recovery process
AU1192897A (en) 1995-06-23 1997-01-22 Revolve Technologies Inc. Dry seal contamination prevention system
US5565018A (en) 1995-07-12 1996-10-15 Praxair Technology, Inc. Optimal pressure swing adsorption refluxing
JPH0929043A (ja) * 1995-07-24 1997-02-04 Tdk Corp 吸着剤およびその製造方法
US5672196A (en) 1995-08-01 1997-09-30 The Boc Group, Inc. Process and apparatus for the separation of gases
JP3477280B2 (ja) 1995-08-04 2003-12-10 三菱重工業株式会社 ガス吸着分離方法
US5647891A (en) 1995-09-22 1997-07-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Method and apparatus for heated, pressure-swing high pressure air dehydration
US5700310A (en) 1995-12-29 1997-12-23 Mg Generon, Inc. Removal of oil from compressed gas with macroporous polymeric adsorbent
US5669962A (en) 1996-03-15 1997-09-23 Uop Rapid thermal swing dryer for compressed gases
US5779768A (en) 1996-03-19 1998-07-14 Air Products And Chemicals, Inc. Recovery of volatile organic compounds from gas streams
JP3434117B2 (ja) 1996-03-29 2003-08-04 住友電気工業株式会社 ディーゼルエンジン用パティキュレートトラップ
US6015041A (en) 1996-04-01 2000-01-18 Westinghouse Savannah River Company Apparatus and methods for storing and releasing hydrogen
US5914294A (en) * 1996-04-23 1999-06-22 Applied Ceramics, Inc. Adsorptive monolith including activated carbon and method for making said monlith
USRE38493E1 (en) 1996-04-24 2004-04-13 Questair Technologies Inc. Flow regulated pressure swing adsorption system
US6063161A (en) 1996-04-24 2000-05-16 Sofinoy Societte Financiere D'innovation Inc. Flow regulated pressure swing adsorption system
RU2108140C1 (ru) 1996-06-24 1998-04-10 Александр Юрьевич Логинов Способ очистки отработавших газов
US5807423A (en) 1996-09-27 1998-09-15 The Boc Group, Inc. Process and apparatus for gas separation
US5827358A (en) 1996-11-08 1998-10-27 Impact Mst, Incorporation Rapid cycle pressure swing adsorption oxygen concentration method and apparatus
US5827577A (en) 1996-11-22 1998-10-27 Engelhard Corporation Method and apparatus for applying catalytic and/or adsorbent coatings on a substrate
US5769928A (en) 1996-12-12 1998-06-23 Praxair Technology, Inc. PSA gas purifier and purification process
JP2001507982A (ja) 1996-12-31 2001-06-19 ボーイ ゴードン キーファー 高頻度圧力変動による吸着
US5735938A (en) 1997-01-15 1998-04-07 Praxair Technology, Inc. Method for production of nitrogen using oxygen selective adsorbents
US5912426A (en) 1997-01-30 1999-06-15 Praxair Technology, Inc. System for energy recovery in a vacuum pressure swing adsorption apparatus
EP0968043B1 (en) 1997-01-31 2004-10-13 RIC Investments, Inc. Pressure swing absorption system with multi-chamber canister
CA2282651C (en) 1997-03-14 2006-12-12 Exxon Research And Engineering Company Membranes comprising aminoacid salts in polyamine polymers and blends
US6152991A (en) 1997-04-17 2000-11-28 Praxair Technology, Inc. Multilayer adsorbent beds for PSA gas separation
US5882380A (en) 1997-05-14 1999-03-16 Air Products And Chemicals, Inc. Pressure swing adsorption process with a single adsorbent bed
US5906673A (en) 1997-05-15 1999-05-25 Nitrotec Corporation Pressure swing system with auxiliary adsorbent bed
US5924307A (en) 1997-05-19 1999-07-20 Praxair Technology, Inc. Turbine/motor (generator) driven booster compressor
ES2135329B1 (es) 1997-05-31 2000-05-16 Univ Valencia Politecnica Zeolita itq-3.
DZ2535A1 (fr) 1997-06-20 2003-01-08 Exxon Production Research Co Procédé perfectionné pour la liquéfaction de gaz naturel.
JPH11104462A (ja) 1997-09-30 1999-04-20 Ngk Insulators Ltd 排ガス浄化用触媒−吸着体及び排ガス浄化方法
US6179900B1 (en) 1997-10-09 2001-01-30 Gkss Forschungszentrum Geesthacht Gmbh Process for the separation/recovery of gases
BR9815078A (pt) 1997-12-01 2000-10-03 Questair Technologies Inc Aparelho modular de adsorção com oscilação de pressão
US7094275B2 (en) 1997-12-01 2006-08-22 Questair Technologies, Inc. Modular pressure swing adsorption apparatus
US6007606A (en) 1997-12-09 1999-12-28 Praxair Technology, Inc. PSA process and system
US5980612A (en) * 1998-01-21 1999-11-09 Compliance Environmental Management, Inc. Adsorbent activated carbon fiber sheet filter and method of regeneration
US6147126A (en) 1998-02-10 2000-11-14 Exxon Research And Engineering Company Gas conversion using hydrogen from syngas gas and hydroconversion tail gas
FR2775198B1 (fr) 1998-02-26 2000-04-14 Air Liquide Procede et dispositif de purification de gaz par adsorption a lits horizontaux fixes
CA2321552A1 (en) 1998-02-27 1999-09-02 Praxair Technology, Inc. Vpsa process using improved adsorbent materials
US6500234B1 (en) 1998-02-27 2002-12-31 Praxair Technology, Inc. Rate-enhanced gas separation
FR2775618B1 (fr) 1998-03-03 2000-05-05 Air Liquide Adsorbant a taux d'echange heterogene et procede psa mettant en oeuvre un tel adsorbant
GB9805224D0 (en) * 1998-03-12 1998-05-06 Philips Electronics Nv Air filters
ES2284246T3 (es) 1998-03-31 2007-11-01 GRACE GMBH & CO. KG Zeolitas de estructura compacta, un proceso para su produccion y uso.
FR2776941B1 (fr) 1998-04-07 2000-05-05 Air Liquide Procede et unite de production d'oxygene par adsorption avec cycle court
US5968234A (en) 1998-04-14 1999-10-19 Air Products And Chemicals, Inc. Temperature swing adsorption with regeneration by elevated pressure ASU nitrogen-enriched gas
US5935444A (en) 1998-05-14 1999-08-10 Amcol International Corporation Method and apparatus for removing oil from water on offshore drilling and production platforms
EP0958884A1 (de) 1998-05-19 1999-11-24 Lastec Laserjob AG Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken sowie Werkzeugmaschine
US6011192A (en) 1998-05-22 2000-01-04 Membrane Technology And Research, Inc. Membrane-based conditioning for adsorption system feed gases
JP4519954B2 (ja) 1998-07-07 2010-08-04 大陽日酸株式会社 高清浄乾燥空気と乾燥空気の製造方法及び装置
US6921597B2 (en) 1998-09-14 2005-07-26 Questair Technologies Inc. Electrical current generation system
EP1018359A3 (en) 1998-11-25 2002-09-04 Air Products And Chemicals, Inc. Pressure swing adsorption process and system with product storage tank(s)
US6096115A (en) 1998-11-25 2000-08-01 Air Products And Chemicals, Inc. Pressure swing adsorption process and system utilizing two product storage tanks
US6102985A (en) 1998-11-25 2000-08-15 Air Products And Chemicals, Inc. Pressure swing adsorption process and system with dual product storage tanks
US6398853B1 (en) 1998-12-16 2002-06-04 Quest Air Gases Inc. Gas separation with split stream centrifugal turbomachinery
US6183538B1 (en) 1999-02-09 2001-02-06 Air Products And Chemicals, Inc. Pressure swing adsorption gas flow control method and system
US6156101A (en) 1999-02-09 2000-12-05 Air Products And Chemicals, Inc. Single bed pressure swing adsorption process and system
JP4252668B2 (ja) 1999-05-11 2009-04-08 大陽日酸株式会社 ガス精製方法
CA2367031C (en) * 1999-05-14 2005-04-26 Applied Ceramics, Inc. Adsorptive monolith including activated carbon, method for making said monolith, and method for adsorbing chemical agents from fluid streams
US6245127B1 (en) 1999-05-27 2001-06-12 Praxair Technology, Inc. Pressure swing adsorption process and apparatus
US6651645B1 (en) 1999-06-08 2003-11-25 Nunez Suarez Rene Maurico Pressurized combustion and heat transfer process and apparatus
US6231302B1 (en) 1999-06-08 2001-05-15 G. Fonda Bonardi Thermal control system for gas-bearing turbocompressors
EP1189677B1 (en) 1999-06-09 2005-03-30 Questair Technologies, Inc. Adsorption element
WO2000076629A1 (en) 1999-06-10 2000-12-21 Questair Technologies Inc. Chemical reactor with pressure swing adsorption
CA2274390A1 (en) 1999-06-10 2000-12-10 Questor Industries Inc. Multistage chemical separation method and apparatus using pressure swing adsorption
CA2274312A1 (en) 1999-06-10 2000-12-10 Kevin A. Kaupert Modular pressure swing adsorption apparatus with clearance-type valve seals
CA2274388A1 (en) 1999-06-10 2000-12-10 Bowie Keefer Surge adsorber flow regulation for modular pressure swing adsorption
CA2274318A1 (en) 1999-06-10 2000-12-10 Questor Industries Inc. Pressure swing adsorption with axial or centrifugal compression machinery
US6733571B1 (en) 1999-07-12 2004-05-11 Saes Pure Gas, Inc. Gas purification system with an integrated hydrogen sorption and filter assembly
JP3489049B2 (ja) 1999-07-15 2004-01-19 日産自動車株式会社 排気ガス浄化用触媒
US6436171B1 (en) 1999-07-22 2002-08-20 The Boc Group, Inc. Oxygen-selective adsorbents
US6210466B1 (en) 1999-08-10 2001-04-03 Uop Llc Very large-scale pressure swing adsorption processes
US6311719B1 (en) 1999-08-10 2001-11-06 Sequal Technologies, Inc. Rotary valve assembly for pressure swing adsorption system
US6284021B1 (en) 1999-09-02 2001-09-04 The Boc Group, Inc. Composite adsorbent beads for adsorption process
FR2800297B1 (fr) 1999-10-28 2001-12-28 Air Liquide Installation de traitement cyclique de fluide par adsorption avec vannes a etancheite amelioree
US6503299B2 (en) 1999-11-03 2003-01-07 Praxair Technology, Inc. Pressure swing adsorption process for the production of hydrogen
US7250073B2 (en) 1999-12-09 2007-07-31 Questair Technologies, Inc. Life support oxygen concentrator
US6514319B2 (en) 1999-12-09 2003-02-04 Questair Technologies Inc. Life support oxygen concentrator
US6464761B1 (en) 1999-12-22 2002-10-15 Visteon Global Technologies, Inc. Air induction filter assembly
FR2804042B1 (fr) 2000-01-25 2002-07-12 Air Liquide Procede de purification d'un gaz par adsorption des impuretes sur plusieurs charbons actifs
ATE340838T1 (de) 2000-03-03 2006-10-15 Shell Int Research Verwendung von niederdruck-destillat als absorberöl in einer fcc-rückgewinnungssektion
US6835354B2 (en) 2000-04-05 2004-12-28 Hyradix, Inc. Integrated reactor
CA2306311C (en) 2000-04-20 2007-04-10 Quest Air Gases Inc. Absorbent laminate structures
US6579341B2 (en) 2000-05-19 2003-06-17 Membrane Technology And Research, Inc. Nitrogen gas separation using organic-vapor-resistant membranes
US6506351B1 (en) 2000-08-11 2003-01-14 The Boc Group, Inc. Removal of nitrogen oxides from gas streams
EP1180599A1 (de) 2000-08-16 2002-02-20 Siemens Building Technologies AG Sicherheitstechnische Einrichtung für eine Pumpe, die in einem Fluidgetriebe verwendet werden kann
JP3581879B2 (ja) 2000-08-30 2004-10-27 独立行政法人産業技術総合研究所 アルミナ多孔体及びその製造方法
US7122073B1 (en) 2000-09-18 2006-10-17 Praxair Technology, Inc. Low void adsorption systems and uses thereof
CN1232336C (zh) 2000-09-25 2005-12-21 探索空气技术公司 多层歧管压力交变吸附装置和方法
CA2320551C (en) 2000-09-25 2005-12-13 Questair Technologies Inc. Compact pressure swing adsorption apparatus
EP1328477B1 (de) 2000-09-26 2011-03-30 LANXESS Deutschland GmbH Kontakt- und adsorber-granulate
JP2004512650A (ja) 2000-10-27 2004-04-22 クエストエアー　テクノロジーズ　インコーポレイテッド 燃料電池に水素を供給するシステムおよび方法
CA2324533A1 (en) 2000-10-27 2002-04-27 Carl Hunter Oxygen enrichment in diesel engines
US7097925B2 (en) 2000-10-30 2006-08-29 Questair Technologies Inc. High temperature fuel cell power plant
CA2325072A1 (en) 2000-10-30 2002-04-30 Questair Technologies Inc. Gas separation for molten carbonate fuel cell
US6444012B1 (en) 2000-10-30 2002-09-03 Engelhard Corporation Selective removal of nitrogen from natural gas by pressure swing adsorption
US6425938B1 (en) 2000-11-01 2002-07-30 Air Products And Chemicals, Inc. Single bed pressure swing adsorption process
WO2002045821A2 (en) 2000-12-08 2002-06-13 Questair Technologies Inc. Methods and apparatuses for gas separation by pressure swing adsorption with partial gas product feed to fuel cell power source
CA2329475A1 (en) 2000-12-11 2002-06-11 Andrea Gibbs Fast cycle psa with adsorbents sensitive to atmospheric humidity
US6500241B2 (en) 2000-12-19 2002-12-31 Fluor Corporation Hydrogen and carbon dioxide coproduction
CN1327948C (zh) 2001-01-05 2007-07-25 探索空气技术公司 吸附涂层组合物,及含有该组合物的层压材料和吸附器组件及制造它们的方法及应用
US6497750B2 (en) 2001-02-26 2002-12-24 Engelhard Corporation Pressure swing adsorption process
US20020157535A1 (en) 2001-02-28 2002-10-31 Kanazirev Vladislav I. Process and adsorbent for gas drying
JP2002253818A (ja) 2001-03-01 2002-09-10 Heiwa Corp 遊技機のクレーム処理方法，遊技機のクレーム処理システムおよびクレーム処理プログラム
FR2822085B1 (fr) 2001-03-16 2003-05-09 Air Liquide Adsorbant a transfert de matiere ameliore pour procede vsa ou psa
US6531516B2 (en) 2001-03-27 2003-03-11 Exxonmobil Research & Engineering Co. Integrated bitumen production and gas conversion
FR2823193B1 (fr) * 2001-04-04 2004-02-13 Pro Catalyse Agglomeres d'alumine, leur procede de preparation, et leurs utilisations comme support de catalyseur, catalyseur ou absorbant
TW490814B (en) 2001-04-04 2002-06-11 Macronix Int Co Ltd Manufacturing method of memory device with floating gate
US6630012B2 (en) 2001-04-30 2003-10-07 Battelle Memorial Institute Method for thermal swing adsorption and thermally-enhanced pressure swing adsorption
US6746515B2 (en) 2001-04-30 2004-06-08 Battelle Memorial Institute Method and apparatus for thermal swing adsorption and thermally-enhanced pressure swing adsorption
GB2375148A (en) 2001-04-30 2002-11-06 Corac Group Plc A dry gas seal
JP2002348651A (ja) 2001-05-22 2002-12-04 Nisshin Steel Co Ltd Ｍｇ含有溶融亜鉛基めっき鋼板の製造方法及び製造装置
US6471939B1 (en) 2001-05-29 2002-10-29 Exxonmobil Research And Engineering Company Synthetic porous crystalline material ITQ-12, its synthesis and use
JP2005506898A (ja) * 2001-06-08 2005-03-10 ドナルドソン カンパニー，インコーポレイティド 吸着エレメントと吸着方法
KR100958960B1 (ko) 2001-07-06 2010-05-20 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 배기 시스템용 무기 섬유 기판 및 그의 제조 방법
US6752852B1 (en) 2001-07-17 2004-06-22 American Air Liquide, Inc. Apparatus for removing moisture from fluids comprising acid gases; methods of using same, and compositions
WO2003018189A1 (en) 2001-08-29 2003-03-06 Nippon Sanso Corporation Adsorbent for separating nitrogen from mixed gas of oxygen and nitrogen
SE523278C2 (sv) 2001-10-11 2004-04-06 Ifoe Ceramics Ab Förfarande och anordning för framställning av syre eller syreberikad luft
US6814771B2 (en) 2001-11-30 2004-11-09 Delphi Technologies, Inc. Evaporative emissions control device with internal seals
JP3891834B2 (ja) 2001-12-04 2007-03-14 大陽日酸株式会社 ガス供給方法及び装置
WO2003053546A1 (en) 2001-12-20 2003-07-03 Praxair Technology, Inc. Method and apparatus for gas purification
US6572678B1 (en) 2001-12-28 2003-06-03 Membrane Technology And Research, Inc. Natural gas separation using nitrogen-selective membranes of modest selectivity
EP1323468A1 (en) 2001-12-31 2003-07-02 Grace GmbH & Co. KG Adsorbing material comprised of porous functional solid incorporated in a polymer matrix
US20030129101A1 (en) 2002-01-10 2003-07-10 Steven Zettel Catalytic monolith support system with improved thermal resistance and mechanical properties
US6682667B1 (en) * 2002-02-05 2004-01-27 Calgon Carbon Corporation Method for producing self-supporting activated carbon structures
FR2835445B1 (fr) 2002-02-07 2004-11-19 Air Liquide Utilisation d'un adsorbant sous forme de mousse solide pour la purification ou la separation de gaz
US7067208B2 (en) 2002-02-20 2006-06-27 Ion America Corporation Load matched power generation system including a solid oxide fuel cell and a heat pump and an optional turbine
EP1485525A2 (en) 2002-02-25 2004-12-15 Gentex Corporation Cross-reference to related applications
US6660064B2 (en) 2002-03-08 2003-12-09 Air Products And Chemicals, Inc. Activated carbon as sole absorbent in rapid cycle hydrogen PSA
US6565627B1 (en) * 2002-03-08 2003-05-20 Air Products And Chemicals, Inc. Self-supported structured adsorbent for gas separation
US6893483B2 (en) 2002-03-08 2005-05-17 Air Products And Chemicals, Inc. Multilayered adsorbent system for gas separations by pressure swing adsorption
AU2003209894A1 (en) 2002-03-14 2003-09-22 Questair Technologies Inc. Gas separation by combined pressure swing and displacement purge
ATE373323T1 (de) 2002-03-14 2007-09-15 Questair Technologies Inc Wasserstoffrückführung für festoxid- brennstoffzellen
US6755895B2 (en) 2002-04-09 2004-06-29 H2Gen Innovations, Inc. Method and apparatus for pressure swing adsorption
US20030202918A1 (en) 2002-04-24 2003-10-30 Nissan Motor Co., Ltd. Exhaust gas purification device
US6770120B2 (en) 2002-05-01 2004-08-03 Praxair Technology, Inc. Radial adsorption gas separation apparatus and method of use
US6660065B2 (en) 2002-05-06 2003-12-09 Litton Systems, Inc. Pressure swing adsorption dryer for pneumatically driven pressure intensifiers
US6773225B2 (en) 2002-05-30 2004-08-10 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gas turbine and method of bleeding gas therefrom
US6641645B1 (en) 2002-06-13 2003-11-04 Air Products And Chemicals, Inc. Vacuum swing adsorption process with controlled waste gas withdrawal
FR2841152B1 (fr) 2002-06-19 2005-02-11 Air Liquide Procede de traitement d'au moins un gaz de charge par adsorption a modulation de pression
FR2841153B1 (fr) 2002-06-21 2004-07-23 Air Liquide Procede de regulation d'une unite de traitement, par adsorption a modulation de pression, d'au moins un gaz de charge
US6605136B1 (en) 2002-07-10 2003-08-12 Air Products And Chemicals, Inc. Pressure swing adsorption process operation and optimization
US6631626B1 (en) 2002-08-12 2003-10-14 Conocophillips Company Natural gas liquefaction with improved nitrogen removal
US7077891B2 (en) * 2002-08-13 2006-07-18 Air Products And Chemicals, Inc. Adsorbent sheet material for parallel passage contactors
US7285350B2 (en) 2002-09-27 2007-10-23 Questair Technologies Inc. Enhanced solid oxide fuel cell systems
US7354562B2 (en) 2002-10-25 2008-04-08 Air Products And Chemicals, Inc. Simultaneous shift-reactive and adsorptive process to produce hydrogen
US6889710B2 (en) 2002-11-15 2005-05-10 Air Products And Chemicals, Inc. Rotary sequencing valve with flexible port plate
US6936561B2 (en) 2002-12-02 2005-08-30 Corning Incorporated Monolithic zeolite coated structures and a method of manufacture
US6802889B2 (en) 2002-12-05 2004-10-12 Air Products And Chemicals, Inc. Pressure swing adsorption system for gas separation
US20040118747A1 (en) 2002-12-18 2004-06-24 Cutler Willard A. Structured adsorbents for desulfurizing fuels
CA2510235A1 (en) 2002-12-18 2004-07-01 University Of Ottawa Amine modified adsorbent, its preparation and use for dry scrubbing of acid gases
KR100732421B1 (ko) 2002-12-23 2007-06-27 삼성전자주식회사 공기 정화기
EP1590087A2 (en) 2003-02-03 2005-11-02 Questair Technologies, Inc. Spacerless parallel passage contactor
KR100509348B1 (ko) * 2003-02-17 2005-08-22 심종섭 골격이 삽입된 활성탄소 성형체의 제조방법
GB2398522A (en) 2003-02-18 2004-08-25 Air Prod & Chem Apparatus for the purification of gasses.
FR2853904B1 (fr) 2003-04-15 2007-11-16 Air Liquide Procede de production de liquides hydrocarbones mettant en oeuvre un procede fischer-tropsch
EP1468724A1 (en) 2003-04-15 2004-10-20 Board Of Regents, The University Of Texas System Dithiolene functionalized polymer membrane for olefin/paraffin separation
FR2854819A3 (fr) 2003-05-16 2004-11-19 Air Liquide Adsorbant sous forme monolithe a porosite en faisceaux pour la purification ou la separation de gaz
JP4119304B2 (ja) 2003-05-20 2008-07-16 トヨタ自動車株式会社 ガス貯蔵装置
US7172645B1 (en) 2003-06-30 2007-02-06 Sun Microsystems, Inc. Gas filtration and storage using activated carbon/graphite foam monoliths
US6918953B2 (en) 2003-07-09 2005-07-19 H2Gen Innovations, Inc. Modular pressure swing adsorption process and apparatus
DE602004023213D1 (de) 2003-07-14 2009-10-29 Hitachi Metals Ltd Keramikwabenfilter und herstellungsverfahren dafür
US8712428B2 (en) 2003-07-19 2014-04-29 Polaris Wireless, Inc. Location estimation of wireless terminals through pattern matching of deduced signal strengths
JP4456077B2 (ja) * 2003-08-20 2010-04-28 日本碍子株式会社 ハニカム成形体の製造方法、ハニカムフィルタの製造方法、及びハニカムフィルタ
US20050045041A1 (en) 2003-08-29 2005-03-03 Hechinger Glenn R. Removable cartridge for swing-type adsorption system
CA2535842C (en) 2003-08-29 2012-07-10 Velocys Inc. Process for separating nitrogen from methane using microchannel process technology
CA2540240A1 (en) 2003-09-29 2005-04-14 Questair Technologies Inc. High density adsorbent structures
US7553568B2 (en) 2003-11-19 2009-06-30 Bowie Keefer High efficiency load-following solid oxide fuel cell systems
US7027929B2 (en) 2003-11-21 2006-04-11 Geo-X Systems Ltd. Seismic data interpolation system
US7655331B2 (en) 2003-12-01 2010-02-02 Societe Bic Fuel cell supply including information storage device and control system
US7314503B2 (en) 2003-12-08 2008-01-01 Syntroleum Corporation Process to remove nitrogen and/or carbon dioxide from methane-containing streams
US7276107B2 (en) 2003-12-23 2007-10-02 Praxair Technology, Inc. Indexing rotary dual valve for pressure swing adsorption systems
US7637989B2 (en) 2003-12-31 2009-12-29 Merits Health Products Co., Ltd. Rapid cycle pressure swing adsorption oxygen concentration method and mechanical valve for the same
US7166149B2 (en) 2004-01-12 2007-01-23 Uop Llc Adsorption process for continuous purification of high value gas feeds
EP1577561A1 (de) 2004-03-19 2005-09-21 MAN Turbomaschinen AG Schweiz Umwälz- und Heizvorrichtung für einen Rotationskompressor
GB2413603A (en) 2004-04-30 2005-11-02 Corac Group Plc A dry gas seal assembly
US7117669B2 (en) 2004-05-05 2006-10-10 Eaton Corporation Temperature swing adsorption and selective catalytic reduction NOx removal system
US7128775B2 (en) 2004-05-12 2006-10-31 Praxair Technology, Inc. Radial bed flow distributor for radial pressure adsorber vessel
US7279029B2 (en) 2004-05-21 2007-10-09 Air Products And Chemicals, Inc. Weight-optimized portable oxygen concentrator
CN1287886C (zh) 2004-06-11 2006-12-06 成都天立化工科技有限公司 一种改进的两段变压吸附制富氧方法
US7189280B2 (en) 2004-06-29 2007-03-13 Questair Technologies Inc. Adsorptive separation of gas streams
JP4534629B2 (ja) 2004-06-30 2010-09-01 Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 ガス精製装置及び該ガス精製装置で使用された除去剤の再生方法
JP2006038487A (ja) 2004-07-22 2006-02-09 Mitsutoyo Corp 光学式測定装置
JP2006036849A (ja) 2004-07-23 2006-02-09 Kobelco Eco-Solutions Co Ltd バイオガスの処理利用システム及びバイオガスの処理利用方法
WO2006017940A1 (en) 2004-08-20 2006-02-23 Questair Technologies Inc. Improved parallel passage contactor structure
WO2006025198A1 (ja) 2004-08-30 2006-03-09 Kuraray Chemical Co., Ltd 窒素ガスの分離方法及び分子ふるい炭素
US20060049102A1 (en) 2004-09-03 2006-03-09 Miller Jeffrey T Ionic polymer membranes
US7344686B2 (en) 2004-10-07 2008-03-18 Mesoscopic Devices, Inc. Desulfurization apparatus with individually controllable heaters
EP1819419A2 (en) 2004-11-05 2007-08-22 Questair Technologies, Inc. Separation of carbon dioxide from other gases
US20060099096A1 (en) 2004-11-08 2006-05-11 Shaffer Robert W Scroll pump system
FR2878529B1 (fr) 2004-11-26 2007-04-06 Hutchinson Sa Composition de caoutchouc utilisable pour constituer un profil d'etancheite, un procede de preparation de cette composition et un tel profile d'etancheite
US7243679B2 (en) 2004-12-20 2007-07-17 Flair Corporation Adsorbent fractionator directional flow control valve assembly apparatus and method
DE102004061238A1 (de) 2004-12-20 2006-06-22 Basf Ag Adsorptive Anreicherung von Methan in Methan-haltigen Gasgemischen
WO2006069781A2 (en) 2004-12-30 2006-07-06 Grace Gmbh & Co. Kg Flexible adsorbent bodies
JP2008526494A (ja) 2005-01-07 2008-07-24 クエストエアー テクノロジーズ インコーポレイテッド 速度分離のための工学的吸着構造
US7641716B2 (en) 2005-01-12 2010-01-05 H2Gen Innovations, Inc. Methods and apparatus for improved control of PSA flow variations
US7297279B2 (en) 2005-01-21 2007-11-20 Amcol International Corporation Method for removing oil from water coalescing in a polymer particle/fiber media
WO2006079028A1 (en) * 2005-01-21 2006-07-27 Exxonmobil Research And Engineering Company Hydrocracking of heavy feedstocks with improved hydrogen management
US7438079B2 (en) 2005-02-04 2008-10-21 Air Products And Chemicals, Inc. In-line gas purity monitoring and control system
FR2882941B1 (fr) 2005-03-08 2007-12-21 Inst Francais Du Petrole Procede de purification d'un gaz naturel par adsorption des mercaptans
JP2006298745A (ja) 2005-03-24 2006-11-02 Ngk Insulators Ltd ハニカム構造体の製造方法及びハニカム構造体
US7311763B2 (en) 2005-04-22 2007-12-25 David Lloyd Neary Gas separation vessel apparatus
US7404846B2 (en) 2005-04-26 2008-07-29 Air Products And Chemicals, Inc. Adsorbents for rapid cycle pressure swing adsorption processes
US7390350B2 (en) 2005-04-26 2008-06-24 Air Products And Chemicals, Inc. Design and operation methods for pressure swing adsorption systems
FI20055381A7 (fi) 2005-07-01 2007-01-02 M Real Oyj Menetelmä selluloosan liuottamiseksi ja selluloosahiukkasten valmistamiseksi
EP1744572A1 (de) 2005-07-13 2007-01-17 Siemens Aktiengesellschaft Übertragung von Ethernet-Paketen über eine CPRI-Schnittstelle
EP1922132A4 (en) 2005-07-26 2009-09-02 Exxonmobil Upstream Res Co METHOD FOR CLEANING HYDROCARBONS AND REGENERATING ADSORPTIONS USED THEREOF
CN102160957A (zh) 2005-07-28 2011-08-24 乞力马扎罗能量公司 从空气中除去二氧化碳
CA2618385C (en) 2005-08-09 2013-12-24 Exxonmobil Research And Engineering Company Absorbent composition containing molecules with a hindered amine and a metal sulfonate, phosphonate or carboxylate structure for acid gas scrubbing process
US20070084241A1 (en) 2005-10-07 2007-04-19 Steven Kretchmer Magnetic repulsion components for jewelry articles
JP4621575B2 (ja) 2005-10-17 2011-01-26 メタウォーター株式会社 ガス回収方法および装置
US7722700B2 (en) 2006-09-18 2010-05-25 Invacare Corporation Apparatus and method of providing concentrated product gas
US7763098B2 (en) 2005-11-18 2010-07-27 Xebec Adsorption Inc. Rapid cycle syngas pressure swing adsorption system
US7510601B2 (en) 2005-12-20 2009-03-31 Air Products And Chemicals, Inc. Portable medical oxygen concentrator
FR2896823B1 (fr) 2006-01-31 2008-03-14 Saint Gobain Ct Recherches Filtre catalytique presentant un temps d'amorcage reduit
US7674319B2 (en) 2006-03-06 2010-03-09 H2Gen Innovations, Inc. PSA pressure measurement and control system
DE102006011031A1 (de) 2006-03-09 2007-09-13 Linde Ag TSA-Prozess
US20080236389A1 (en) 2006-04-24 2008-10-02 Mead Westvaco Corporation Impregnated Monoliths
US7722705B2 (en) 2006-05-11 2010-05-25 Corning Incorporated Activated carbon honeycomb catalyst beds and methods for the use thereof
US7651549B2 (en) 2006-06-13 2010-01-26 Air Products And Chemicals, Inc. Pressure swing adsorption process with improved recovery of high-purity product
US7854793B2 (en) 2006-06-30 2010-12-21 David Lester Rarig Pressure swing adsorption system with indexed rotatable multi-port valves
JP2008272534A (ja) 2006-07-07 2008-11-13 Kobelco Eco-Solutions Co Ltd Ｐｓａ方式の窒素ガス発生装置を利用する有機ハロゲン化合物を含む廃棄物の加熱処理方法及び加熱処理装置
US7456131B2 (en) 2006-08-28 2008-11-25 Ut-Battelle, Llc Increased thermal conductivity monolithic zeolite structures
US20080072822A1 (en) 2006-09-22 2008-03-27 White John M System and method including a particle trap/filter for recirculating a dilution gas
US20090071333A1 (en) 2006-10-04 2009-03-19 Air Products And Chemicals, Inc. Performance Stability in Shallow Beds in Pressure Swing Adsorption Systems
US7717981B2 (en) 2006-10-04 2010-05-18 Air Products And Chemicals, Inc. Performance stability in shallow beds in pressure swing adsorption systems
US8016918B2 (en) 2006-10-04 2011-09-13 Air Products And Chemicals, Inc. Performance stability in rapid cycle pressure swing adsorption systems
WO2008051606A2 (en) 2006-10-27 2008-05-02 Questair Technologies Inc. Compact pressure swing reformer
US20080128655A1 (en) 2006-12-05 2008-06-05 Diwakar Garg Process and apparatus for production of hydrogen using the water gas shift reaction
RU2329094C1 (ru) 2006-12-19 2008-07-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (Технический университет) (МИРЭА) Мембрана на каркасе для нанофильтров и нанореакторов и способ ее изготовления
US7713333B2 (en) 2006-12-20 2010-05-11 Praxair Technology, Inc. Adsorbents for pressure swing adsorption systems and methods of use therefor
WO2008089564A1 (en) 2007-01-24 2008-07-31 Xebec Adsorption Inc. Gas separation device
US7883569B2 (en) 2007-02-12 2011-02-08 Donald Leo Stinson Natural gas processing system
US7740687B2 (en) 2007-02-13 2010-06-22 Iacx Energy Llc Pressure swing adsorption method and system for separating gas components
RU2009134956A (ru) * 2007-02-19 2011-03-27 МИКС ПРОДЖЕТТИ С.р.л. (IT) Способ очистки воздуха в условиях городской среды и устройство для его осуществления
JPWO2008120499A1 (ja) 2007-03-29 2010-07-15 日本碍子株式会社 ハニカムセグメント
US8741243B2 (en) * 2007-05-14 2014-06-03 Corning Incorporated Sorbent bodies comprising activated carbon, processes for making them, and their use
JP5291092B2 (ja) * 2007-05-14 2013-09-18 コーニング インコーポレイテッド 活性炭を含む吸着体、それらの製造方法および利用
US7947118B2 (en) 2007-05-15 2011-05-24 Air Products And Chemicals, Inc. Containerized gas separation system
JP5401447B2 (ja) 2007-05-18 2014-01-29 エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニー ターボエキスパンダー併用スイング吸着による、ガスの混合物からの標的ガスの除去
EA016546B1 (ru) 2007-05-18 2012-05-30 Эксонмобил Рисерч Энд Инджиниринг Компани Способ удаления целевого газа из смеси газов с помощью адсорбции за счет термического перепада
US8545602B2 (en) 2007-05-18 2013-10-01 Exxonmobil Research And Engineering Company Removal of CO2, N2, and H2S from gas mixtures containing same
US8529662B2 (en) 2007-05-18 2013-09-10 Exxonmobil Research And Engineering Company Removal of heavy hydrocarbons from gas mixtures containing heavy hydrocarbons and methane
US8444750B2 (en) 2007-05-18 2013-05-21 Exxonmobil Research And Engineering Company Removal of CO2, N2, or H2S from gas mixtures by swing adsorption with low mesoporosity adsorbent contactors
US8529663B2 (en) 2007-05-18 2013-09-10 Exxonmobil Research And Engineering Company Process for removing a target gas from a mixture of gases by swing adsorption
US7959720B2 (en) 2007-05-18 2011-06-14 Exxonmobil Research And Engineering Company Low mesopore adsorbent contactors for use in swing adsorption processes
US7744677B2 (en) 2007-05-25 2010-06-29 Prometheus Technologies, Llc Systems and methods for processing methane and other gases
JP5056181B2 (ja) 2007-06-06 2012-10-24 トヨタ自動車株式会社 水素ガス貯蔵装置
US7766025B2 (en) 2007-06-21 2010-08-03 Richard Greco Periodic regenerative heat exchanger
SG182962A1 (en) 2007-06-27 2012-08-30 Georgia Tech Res Inst Sorbent fiber compositions and methods of temperature swing adsorption
WO2009003174A1 (en) 2007-06-27 2008-12-31 Georgia Tech Research Corporation Sorbent fiber compositions and methods of using the same
US7792983B2 (en) 2007-07-31 2010-09-07 International Business Machines Corporation Method and apparatus for checkpoint and restart of pseudo terminals
CA2695348A1 (en) 2007-08-24 2009-03-05 Exxonmobil Upstream Research Company Natural gas liquefaction process
JP2009080171A (ja) 2007-09-25 2009-04-16 Nec Electronics Corp 信号処理装置
US7819948B2 (en) 2007-10-29 2010-10-26 Air Products And Chemicals, Inc. Rotary valve
CA2609859C (en) 2007-11-02 2011-08-23 Imperial Oil Resources Limited Recovery of high quality water from produced water arising from a thermal hydrocarbon recovery operation using vacuum technologies
US8377173B2 (en) 2007-11-08 2013-02-19 The University Of Akron Amine absorber for carbon dioxide capture and processes for making and using the same
EP2231306B1 (en) 2007-11-12 2014-02-12 ExxonMobil Upstream Research Company Methods of generating and utilizing utility gas
EP2592059B1 (en) 2007-11-30 2020-09-23 Corning Incorporated Composition for applying to honeycomb bodies
FR2924951A1 (fr) 2007-12-12 2009-06-19 Air Liquide Procede de co- ou tri-generation avec mise en oeuvre d'une premiere et d'une seconde unites de capture de h2s et/ou du co2 fonctionnant en parallele.
US7763099B2 (en) 2007-12-14 2010-07-27 Schlumberger Technology Corporation Downhole separation of carbon dioxide from natural gas produced from natural gas reservoirs
US20090162268A1 (en) 2007-12-19 2009-06-25 Air Products And Chemicals, Inc. Carbon Dioxide Separation Via Partial Pressure Swing Cyclic Chemical Reaction
EP2242726B1 (en) 2007-12-31 2018-08-15 3M Innovative Properties Company Fluid filtration articles and methods of making and using the same
US7862645B2 (en) 2008-02-01 2011-01-04 Air Products And Chemicals, Inc. Removal of gaseous contaminants from argon
US8142745B2 (en) 2008-02-21 2012-03-27 Exxonmobil Research And Engineering Company Separation of carbon dioxide from nitrogen utilizing zeolitic imidazolate framework materials
US8192709B2 (en) 2008-02-21 2012-06-05 Exxonmobil Research And Engineering Company Separation of methane from higher carbon number hydrocarbons utilizing zeolitic imidazolate framework materials
US8142746B2 (en) 2008-02-21 2012-03-27 Exxonmobil Research And Engineering Company Separation of carbon dioxide from methane utilizing zeolitic imidazolate framework materials
JP2009211733A (ja) 2008-02-29 2009-09-17 Toshiba Corp 磁気記憶装置
US7785405B2 (en) 2008-03-27 2010-08-31 Praxair Technology, Inc. Systems and methods for gas separation using high-speed permanent magnet motors with centrifugal compressors
US8591627B2 (en) 2009-04-07 2013-11-26 Innosepra Llc Carbon dioxide recovery
US9295939B2 (en) * 2008-04-06 2016-03-29 Innosepra Llc Carbon dioxide recovery
CA2721724C (en) 2008-04-30 2016-06-28 Exxonmobil Upstream Research Company Method and apparatus for removal of oil from utility gas stream
US8397482B2 (en) 2008-05-15 2013-03-19 General Electric Company Dry 3-way catalytic reduction of gas turbine NOx
US9879906B2 (en) 2008-05-20 2018-01-30 Michiel Gijsbert Van Aken Method of cooling and liquefying a hydrocarbon stream, an apparatus therefor, and a floating structure, caisson or off-shore platform comprising such an apparatus
JP5319962B2 (ja) 2008-05-30 2013-10-16 富士フイルム株式会社 有機薄膜光電変換素子およびその製造方法
US8114194B2 (en) 2008-06-24 2012-02-14 On Site Gas Systems, Inc. Gas separation vessel with internal partition
CA2729791C (en) 2008-07-02 2017-09-26 Xebec Adsorption Inc. Rotary face seal with anti-crowning features
KR101062918B1 (ko) 2008-09-01 2011-09-06 주식회사 창해에탄올 멀티튜브형 에탄올 압력스윙흡착 탈수장치
WO2010028482A1 (en) 2008-09-09 2010-03-18 Xebec Adsorption Inc. Compact pressure balanced rotary valve
US7867320B2 (en) 2008-09-30 2011-01-11 Praxair Technology, Inc. Multi-port indexing drum valve for VPSA
FR2939330B1 (fr) 2008-12-05 2015-12-04 Ceca Sa Adsordant zeolitique a liant organique
US20100132548A1 (en) 2008-12-17 2010-06-03 Dunne Stephen R Temperature controlled adsorption for dehydration of water rich streams
WO2010074909A1 (en) 2008-12-22 2010-07-01 3M Innovative Properties Company Compact multigas filter
ES2746198T3 (es) 2008-12-22 2020-03-05 Glatt Systemtechnik Gmbh Gránulo adsorbente de material compuesto, proceso para su producción y proceso de separación de gases
AU2010205669B2 (en) 2009-01-15 2013-03-28 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method and apparatus for separating nitrogen from a mixed stream comprising nitrogen and methane
US8210772B2 (en) 2009-03-23 2012-07-03 Antea Usa, Inc. Soil vapor extraction remediation system with vapor stream separation
TW201043327A (en) 2009-03-30 2010-12-16 Taiyo Nippon Sanso Corp Pressure swing adsorbing type gas separating method and separation device
ES2346627B1 (es) 2009-04-17 2011-08-08 Universidad Politecnica De Valencia Uso de un material cristalino microporoso de naturaleza zeolitica conestructura rho en tratamiento de gas natural.
MX2011010404A (es) 2009-04-20 2011-10-24 Exxonmobil Upstream Res Co Sistema criogenico para remocion de gases acidos de una corriente de gas de hidrocarburo y metodo para remover gases acidos.
US20100288704A1 (en) 2009-05-12 2010-11-18 Jeffrey Michael Amsden Flow-Through Substrate Assemblies and Methods for Making and Using Said Assemblies
EP2448652A4 (en) 2009-06-29 2012-11-07 Franklin D Lomax METHOD AND DISTRIBUTOR FOR REDUCING MOMENT TIME DUE TO DIMENSIONAL CHANGES AFFECTING A PRESSURE CONTAINER, REMOVABLE TRIM FOR CLAMP SEAT, PRESSURE CLAMP ARRANGEMENT, AND METHOD THEREOF
CH701803A1 (de) 2009-09-03 2011-03-15 Alstom Technology Ltd Gasturbogruppe und Verfahren zum Betrieb einer solchen Gasturbogruppe.
JP5410893B2 (ja) * 2009-09-10 2014-02-05 三菱樹脂株式会社 成形体
US8459302B2 (en) 2009-09-21 2013-06-11 Gulf Sea Ventures LLC Fluid-directing multiport rotary valve
US8361200B2 (en) 2009-10-15 2013-01-29 Abdelhamid Sayari Materials, methods and systems for selective capture of CO2 at high pressure
JP5446710B2 (ja) 2009-10-16 2014-03-19 東ソー株式会社 冷媒用脱水剤及びそれを用いた脱水方法
FR2952553B1 (fr) 2009-11-19 2012-06-01 Air Liquide Procede de purification d'un flux gazeux mettant en oeuvre un contacteur a passages paralleles presentant une conservation de ses performances
US20110123878A1 (en) 2009-11-24 2011-05-26 Juzer Jangbarwala Dual Purpose Gas Purification by Using Pressure Swing Adsorption Columns for Chromatographic Gas Separation
US8790618B2 (en) 2009-12-17 2014-07-29 Dcns Sa Systems and methods for initiating operation of pressure swing adsorption systems and hydrogen-producing fuel processing systems incorporating the same
CN101700486B (zh) * 2009-12-22 2012-02-08 北京师范大学 一种宏观类网状开孔泡沫沸石块体材料及其制备方法
US8268043B2 (en) 2009-12-23 2012-09-18 Praxair Technology, Inc. Modular compact adsorption bed
US8361205B2 (en) 2009-12-23 2013-01-29 Praxair Technology, Inc. Modular compact adsorption bed
US8591634B2 (en) 2010-01-28 2013-11-26 Air Products And Chemicals, Inc. Method and equipment for selectively collecting process effluent
JP2011169640A (ja) 2010-02-16 2011-09-01 Sony Corp テラヘルツ分光用デバイスおよびその製造方法、ならびにテラヘルツ分光装置
US20110217218A1 (en) 2010-03-02 2011-09-08 Exxonmobil Research And Engineering Company Systems and Methods for Acid Gas Removal
US20120118755A1 (en) 2010-03-12 2012-05-17 Xtalic Corporation Coated articles, electrodeposition baths, and related systems
WO2011139894A1 (en) 2010-05-05 2011-11-10 Linde Aktiengesellschaft Method and apparatus for making a high purity gas
US8449649B2 (en) 2010-05-11 2013-05-28 Idatech, Llc Systems and methods for starting up pressure swing adsorption assemblies and hydrogen-producing fuel processing systems including the same
US8573124B2 (en) 2010-05-11 2013-11-05 Orbital Sciences Corporation Electronic safe/arm system and methods of use thereof
US8529665B2 (en) 2010-05-12 2013-09-10 Praxair Technology, Inc. Systems and methods for gas separation using high-speed induction motors with centrifugal compressors
JP5889288B2 (ja) * 2010-05-28 2016-03-22 エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー 一体型吸着器ヘッド及び弁設計及びこれと関連したスイング吸着法
US8524159B2 (en) 2010-05-28 2013-09-03 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Reactor with reactor head and integrated valve
US8470395B2 (en) 2010-06-01 2013-06-25 Air Products And Chemicals Inc. Low energy, high recovery, rapid cycle kinetic PSA for biogas
US8752390B2 (en) 2010-07-13 2014-06-17 Air Products And Chemicals, Inc. Method and apparatus for producing power and hydrogen
US8268044B2 (en) 2010-07-13 2012-09-18 Air Products And Chemicals, Inc. Separation of a sour syngas stream
US8518356B2 (en) 2010-07-27 2013-08-27 Air Products And Chemicals, Inc. Method and apparatus for adjustably treating a sour gas
US20120024150A1 (en) 2010-07-30 2012-02-02 David Moniot Biogas Conditioning System and Method
CA2809502C (en) 2010-08-27 2016-05-17 Inventys Thermal Technologies Inc. Method of adsorptive gas separation using thermally conductive contactor structure
GB201014950D0 (en) 2010-09-08 2010-10-20 Johnson Matthey Plc Catalyst manufacturing method
US8535414B2 (en) 2010-09-30 2013-09-17 Air Products And Chemicals, Inc. Recovering of xenon by adsorption process
TWI495501B (zh) 2010-11-15 2015-08-11 Exxonmobil Upstream Res Co 動力分餾器及用於氣體混合物之分餾的循環法
US8595921B2 (en) 2010-11-17 2013-12-03 Rsr Technologies, Inc. Electrodes made using surfacing technique and method of manufacturing the same
US8680344B2 (en) 2011-01-25 2014-03-25 Zeochem Llc Molecular sieve adsorbent blends and uses thereof
US8795411B2 (en) 2011-02-07 2014-08-05 Air Products And Chemicals, Inc. Method for recovering high-value components from waste gas streams
EP2680943A1 (en) 2011-03-01 2014-01-08 ExxonMobil Research and Engineering Company Pressure-temperature swing adsorption process for the separation of heavy hydrocarbons from natural gas streams
EA026681B1 (ru) * 2011-03-01 2017-05-31 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Устройство и системы, имеющие заключенный в оболочку адсорбентный контактор, и связанные с этим циклические адсорбционные процессы
WO2012118757A1 (en) 2011-03-01 2012-09-07 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and systems having a reciprocating valve head assembly and swing adsorption processes related thereto
EA201391249A1 (ru) 2011-03-01 2014-02-28 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Устройства и системы, имеющие узел поворотного клапана, и связанные с этим циклические адсорбционные процессы
CA2842928A1 (en) 2011-03-01 2012-11-29 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and systems having a rotary valve assembly and swing adsorption processes related thereto
WO2012118760A2 (en) 2011-03-01 2012-09-07 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and systems having compact configuration multiple swing adsorption beds and methods related thereto
EP2694945A4 (en) 2011-04-06 2014-10-01 Exxonmobil Res & Eng Co IDENTIFICATION AND USE OF ISOMORPHIC SUBSTITUTED MOLECULAR SIEVE MATERIAL FOR GAS SEPARATION
US9011583B2 (en) 2011-04-29 2015-04-21 Corning Incorporated Article for CO2 capture having heat exchange capability
RU2596764C2 (ru) 2011-08-09 2016-09-10 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Способ сжижения природного газа
US8808425B2 (en) 2011-08-30 2014-08-19 Air Products And Chemicals, Inc. Process and apparatus for producing hydrogen and carbon monoxide
WO2013035702A1 (ja) 2011-09-05 2013-03-14 株式会社クラレ 吸着材
MX2014004107A (es) 2011-10-06 2014-07-11 Basf Corp Métodos para la aplicación de un recubrimiento absorbente en un sustrato, un soporte, y/o un sustrato recubierto con un soporte.
EP2806849B1 (en) * 2012-01-26 2017-02-08 Unilever N.V. A photostable sunscreen composition
US8715617B2 (en) 2012-03-15 2014-05-06 Air Products And Chemicals, Inc. Hydrogen production process with low CO2 emissions
US8778051B2 (en) 2012-03-15 2014-07-15 Air Products And Chemicals, Inc. Pressure swing adsorption process
US9964352B2 (en) 2012-03-21 2018-05-08 Exxonmobil Upstream Research Company Separating carbon dioxide and ethane from a mixed stream
EP4245399A1 (en) * 2012-04-24 2023-09-20 Micropore, Inc. Durable adsorbent material and adsorbent packs and method of making same
WO2013165992A1 (en) * 2012-05-04 2013-11-07 Ticona Llc Gas phase air filtration
WO2013165983A1 (en) * 2012-05-04 2013-11-07 Ticona Llc Processes and sorbents for separation of gases by cyclic adsorption
JP2013244469A (ja) 2012-05-28 2013-12-09 Babcock Hitachi Kk 脱硝触媒の製造法
US8808426B2 (en) 2012-09-04 2014-08-19 Exxonmobil Research And Engineering Company Increasing scales, capacities, and/or efficiencies in swing adsorption processes with hydrocarbon gas feeds
US9034078B2 (en) 2012-09-05 2015-05-19 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and systems having an adsorbent contactor and swing adsorption processes related thereto
RU2619788C2 (ru) 2012-12-06 2017-05-18 ЭкссонМобил Рисерч энд Энджиниринг Компани Способ разделения газов с использованием цеолитов типа DDR со стабилизированной адсорбционной активностью
WO2014099239A1 (en) 2012-12-20 2014-06-26 Exxonmobil Research And Engineering Company Co2 capture processes using rotary wheel configurations
WO2014129569A1 (ja) 2013-02-22 2014-08-28 株式会社クラレ 金属錯体の製造方法
EP2986357B1 (en) * 2013-04-18 2018-02-14 Climeworks AG Low-pressure drop structure of particle adsorbent bed for gas adsorption separation process
US9108145B2 (en) 2013-05-16 2015-08-18 Air Products And Chemicals, Inc. Purification of air
US9067169B2 (en) 2013-05-28 2015-06-30 Uop Llc Methods of preparing an impurity-depleted hydrogen stream, methods of analyzing content of an impurity-depleted hydrogen stream, and pressure swing adsorption apparatuses
KR101349424B1 (ko) 2013-07-26 2014-01-15 현대건설주식회사 바이오 가스의 정제장치 및 그 제어방법
RU2547115C2 (ru) 2013-07-23 2015-04-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") Адсорбер
KR20160106549A (ko) * 2013-10-11 2016-09-12 인제비티 사우스 캐롤라이나, 엘엘씨 농축기 시스템용 고성능 흡착제 매체
EP3089941A1 (en) 2013-12-30 2016-11-09 ExxonMobil Research and Engineering Company Synthesis of zsm-58 crystals with improved diffusivity for use in gas separations
US9649590B2 (en) 2014-01-13 2017-05-16 Versum Materials Us, Llc System and method for gas recovery and reuse
US9517983B2 (en) 2014-07-16 2016-12-13 Basf Corporation Regeneration loop clean-up
US9675925B2 (en) 2014-07-25 2017-06-13 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system having a valve assembly and swing adsorption processes related thereto
DE102014215112A1 (de) * 2014-07-31 2016-02-04 Johnson Matthey Public Limited Company Verfahren zur Herstellung eines Katalysators sowie Katalysator-Artikel
EP2823872A3 (en) 2014-09-11 2015-05-06 Air Products And Chemicals, Inc. Pressure swing adsorption process
US10046264B2 (en) * 2014-10-06 2018-08-14 Corning Incorporated Non-extruded activated carbon honeycomb structures
SG10201912669TA (en) 2014-11-11 2020-02-27 Exxonmobil Upstream Res Co High capacity structures and monoliths via paste imprinting
US9713787B2 (en) 2014-12-10 2017-07-25 Exxonmobil Upstream Research Company Adsorbent-incorporated polymer fibers in packed bed and fabric contactors, and methods and devices using same
WO2016099781A1 (en) 2014-12-15 2016-06-23 Exxonmobil Research And Engineering Company Boron-selectivated molecular sieves and their use in sorptive separations
US9744521B2 (en) 2014-12-23 2017-08-29 Exxonmobil Upstream Research Company Structured adsorbent beds, methods of producing the same and uses thereof
CA2968869A1 (en) 2014-12-23 2016-06-30 Exxonmobil Research And Engineering Company Adsorbent materials and methods of use
JP6543870B2 (ja) 2014-12-24 2019-07-17 ユニオン昭和株式会社 樹脂ネット
FR3032131B1 (fr) 2015-02-02 2019-12-27 Arkema France Adsorbants zeolithiques de haute surface externe, leur procede de preparation et leurs utilisations
CA2979870C (en) 2015-05-15 2019-12-03 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto
EA201792488A1 (ru) 2015-05-15 2018-03-30 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Аппарат и система для процессов короткоцикловой адсорбции, связанные с ней, содержащие системы продувки среднего слоя
US10080992B2 (en) 2015-09-02 2018-09-25 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto
SG11201802604TA (en) 2015-10-27 2018-05-30 Exxonmobil Upstream Res Co Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto having actively-controlled feed poppet valves and passively controlled product valves
SG11201802394SA (en) 2015-10-27 2018-05-30 Exxonmobil Upstream Res Co Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto having a plurality of valves
JP6616011B2 (ja) 2015-10-27 2019-12-04 エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー 複数の弁を有するスイング吸着プロセス用の装置及びシステム
KR20180083911A (ko) 2015-11-16 2018-07-23 엑손모빌 업스트림 리서치 캄파니 흡착재 및 이산화탄소의 흡착 방법
AU2017234450B2 (en) 2016-03-18 2020-02-06 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto
US10427091B2 (en) 2016-05-31 2019-10-01 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes
CN109219476A (zh) 2016-05-31 2019-01-15 埃克森美孚上游研究公司 用于变吸附方法的装置和系统
US10434458B2 (en) 2016-08-31 2019-10-08 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes related thereto
KR102215684B1 (ko) 2016-09-01 2021-02-19 엑손모빌 업스트림 리서치 캄파니 3a 제올라이트 구조체를 사용하는 물의 제거를 위한 스윙 흡착 방법
RU2019120009A (ru) * 2016-12-21 2021-01-22 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Самоподдерживающиеся структуры, имеющие структуры с геометрией пены и активные материалы
CA3045034C (en) 2016-12-21 2021-06-29 Exxonmobil Upstream Research Company Self-supporting structures having active materials
AU2018273762A1 (en) 2017-05-26 2019-11-28 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes using selectivation of adsorbent materials
WO2019147516A1 (en) 2018-01-24 2019-08-01 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for temperature swing adsorption
US20190262765A1 (en) 2018-02-28 2019-08-29 William Barnes Apparatus and System for Swing Adsorption Processes
US11413567B2 (en) 2018-02-28 2022-08-16 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus and system for swing adsorption processes
US11318410B2 (en) 2018-12-21 2022-05-03 Exxonmobil Upstream Research Company Flow modulation systems, apparatus, and methods for cyclical swing adsorption

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130327216A1 (en) * 2011-03-01 2013-12-12 Exxonmobil Upstream Research Company Methods of Removing Contaminants from a Hydrocarbon Stream by Swing Adsorption and Related Apparatus and Systems
JP6035553B2 (ja) * 2011-03-01 2016-11-30 エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー スイング吸着により炭化水素流から汚染物質を除去する方法並びに関連装置及びシステム

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