專利名稱：降低空氣中二氧化碳濃度的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于降低在封閉或部分封閉區(qū)間單元中的空氣中二氧化碳濃度的方法和設(shè)備，必要時(shí)同時(shí)氧富集。
呼吸氧會(huì)產(chǎn)生“廢氣”二氧化碳。二氧化碳是無味的氣體，它在自然界的空氣中以0.03vol％的非常小的比例存在。環(huán)境空氣中較高的二氧化碳含量對人體會(huì)產(chǎn)生不利的生理作用。當(dāng)環(huán)境空氣中的達(dá)到0.5vol％的小CO2濃度時(shí)，則產(chǎn)生有代表性的癥狀如頭痛，這就是為什么要規(guī)定工作場所的最高CO2度要設(shè)定在0.vol％(5000ppm)的原因。
在封閉的空氣調(diào)節(jié)區(qū)間內(nèi)，例如因此要求能調(diào)節(jié)空氣中的二氧化碳含量使其中過量的CO2連續(xù)地從空氣中除去。
此外，CO2含量的降低結(jié)合另外措施以改進(jìn)室內(nèi)氣候，例如通過室內(nèi)空氣富集氧和空調(diào)。
用于改善封閉的空氣循環(huán)系統(tǒng)和室或艙內(nèi)的空氣質(zhì)量的常規(guī)氧富集的方法，大部分是基于純氧富集設(shè)備，例如壓力旋轉(zhuǎn)吸附系統(tǒng)(pressure swingadsorption)或中空纖維膜系統(tǒng)。相應(yīng)的設(shè)備描述在例如U.S.專利4,867,766；5,890,366；6,427,484；5,158,584和4,896,514中。
上述某些現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備具有調(diào)節(jié)富氧空氣的能力。還提出了(例如，德國專利195 45 764)用多種吸附劑除去二氧化碳的系統(tǒng)。但是這種技術(shù)具有同時(shí)空氣去濕的缺點(diǎn)。結(jié)果既要用熱空氣或真空非常昂貴的再生吸附劑和單獨(dú)增濕室內(nèi)空氣，又要處理用過的吸附劑筒，這使相應(yīng)的系統(tǒng)對于大多數(shù)的應(yīng)用場合不經(jīng)濟(jì)。
為了避免上述室內(nèi)空氣中二氧化碳富集產(chǎn)生的有害生理效應(yīng)，所以需要使室內(nèi)空氣的二氧化碳含量盡可能地貧化的合適方法和設(shè)備，并且必要時(shí)同時(shí)適應(yīng)氣候或使空氣富集氧。
由此，本發(fā)明的目的在于在封閉或部分封閉中的空氣循環(huán)系統(tǒng)和室或艙中調(diào)節(jié)二氧化碳含量的有用方法和專用設(shè)備，尤其是用于貧化二氧化碳含量，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。
本發(fā)明另一目的在于得到一種在封閉或至少部分封閉區(qū)間單元空氣中貧化二氧化碳的方法和專用設(shè)備，其可以同時(shí)使空氣富集氧。
特別是本發(fā)明的目的在于提供上述類型的方法和設(shè)備，其以廉價(jià)、并可能低噪音的方式貧化空氣單元中的二氧化碳，并且必要時(shí)實(shí)質(zhì)上可同時(shí)富集氧。上述目的通過方法和設(shè)備獨(dú)立權(quán)利要求的特征得以解決。
按本發(fā)明或在本發(fā)明設(shè)備情況下的方法的優(yōu)選實(shí)施方案，限定于從屬權(quán)利要求中。
本發(fā)明方法可易用于貧化來自封閉或部分封閉區(qū)間單元空氣中的二氧化碳，包括下列步驟-從區(qū)間單元提取空氣流；-把空氣流送入含有至少一種具有CO2/O2選擇性大于1的膜組件的膜系統(tǒng)；-除去透過膜的二氧化碳；-把在膜系統(tǒng)中將二氧化碳貧化的空氣流送回到區(qū)間單元。
按照本發(fā)明的另一方面，提供一種用于在封閉或部分封閉區(qū)間單元中空氣在貧化二氧化碳的同時(shí)使空氣富氧的方法，包括下列步驟-從區(qū)間單元提取第一空氣流；-把第一空氣流送入含有至少一種具有CO2/O2選擇性大于1的膜組件的膜系統(tǒng)；-除去透過膜的二氧化碳；-把膜系統(tǒng)中二氧化碳貧化的第一空氣流送回到區(qū)間單元；-借助于氧富集系統(tǒng)使第二空氣流富集氧，產(chǎn)生富集氧和富集氮的空氣流；-把富集氧的空氣流送入?yún)^(qū)間單元；和-分離除去富氮的空氣流。
按照本發(fā)明的另一方面，提供一種用于貧化來自封閉或部分封閉區(qū)間單元的空氣的二氧化碳的設(shè)備，包括-用于從區(qū)間單元排出空氣流的裝置；-把空氣流送入含有至少一種具有CO2/O2選擇性大于1的膜組件的膜系統(tǒng)的裝置；-用于從至少一種膜組件的透過側(cè)除去二氧化碳的裝置；-用于使二氧化碳貧化的空氣流送回到區(qū)間單元的裝置。
按照本發(fā)明的另一方面，提供一種用于在封閉或部分封閉循環(huán)回路中在二氧化碳貧化的同時(shí)使空氣富集氧的設(shè)備，包括-用于從區(qū)間單元提取第一空氣流的裝置；-把第一空氣流送入含有至少一種具有CO2/O2選擇性大于1的膜組件的膜系統(tǒng)的裝置；-從至少一種膜組件的透過一側(cè)除去二氧化碳的裝置；-將膜系統(tǒng)中的二氧化碳貧化的第一空氣流送回到區(qū)間單元的裝置；-一種氧富集系統(tǒng)，它由送入的第二空氣流中產(chǎn)生富氧和富氮的空氣流；-把富集氧的空氣流送入?yún)^(qū)間單元的裝置；并-排放富氮的空氣流的裝置。
在本發(fā)明范圍內(nèi)，術(shù)語“氧富集”或“氮富集”各表示對比天然空氣具有較高比例體積％的氧或氮的空氣組合物。
在“富集的二氧化碳”或“貧化的二氧化碳”下的空氣組合物要理解成相對于用膜系統(tǒng)處理前的原始空氣組合物提高或降低了二氧化碳比例的體積％。
按照本發(fā)明，膜組件要理解成以組件形式的膜表面的適當(dāng)幾何裝配，其組件的滯留側(cè)或上流區(qū)和滲透側(cè)或下流區(qū)在技術(shù)上是彼此分開的，致使連續(xù)的物料渡越實(shí)際上僅通過在滯留側(cè)或上流側(cè)和滲透側(cè)或下流側(cè)之間的膜滲透才出現(xiàn)。按照本發(fā)明可用的膜組件，基于可能大于1000m2/m3，優(yōu)選大于1500m2/m3，特別好的是大于2000m2/m3的高填充密度，能以非常小的尺寸有利地安裝。
在本發(fā)明的意義上的“膜系統(tǒng)”是至少一種，優(yōu)選多種裝配有適合用于空氣或其它氣體混合物送入或排放到膜或膜組件的上游側(cè)的裝置，以及用于從膜或膜組件的下游側(cè)除去透過的氣體的設(shè)備的膜組件。
按照本發(fā)明，已證明使用膜系統(tǒng)可以簡單、連續(xù)而經(jīng)濟(jì)的方式達(dá)到控制或充分地貧化室內(nèi)空氣二氧化碳含量，而不依賴于必須有規(guī)則地更換或再生的吸附筒。
按照本發(fā)明，已知從健康和經(jīng)濟(jì)方面考慮，合乎理性的的氧富集，一方面特別依賴于氧富集和二氧化碳特定貧化之間的功能性的相互作用，另一方面必要時(shí)依賴于直到現(xiàn)在尚未在已知技術(shù)中發(fā)現(xiàn)的任何考慮的其它有氣味的物質(zhì)。
本發(fā)明可以有效而經(jīng)濟(jì)地調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣的CO2含量以及在優(yōu)選的實(shí)施方案中基本上同時(shí)富集氧和貧化二氧化碳，優(yōu)選地同時(shí)貧化其它有氣味物質(zhì)和可以控制空氣濕度和溫度。
本發(fā)明有利的另外的效應(yīng)還在于能使空氣部分中沒有細(xì)菌或病毒，因?yàn)樵谑褂玫哪そM件中這些已有效地過濾掉。
按照本發(fā)明的第一方面，已令人驚奇地證明控制或貧化室內(nèi)空氣中的CO2含量能有利地方便進(jìn)行，以至于通過選擇性滲透可從循環(huán)流體的區(qū)間單元的空氣中連續(xù)取出CO2，并通過使用選擇性膜系統(tǒng)再次送回。這一點(diǎn)特別令人驚奇，因?yàn)槭覂?nèi)空氣中低比例百分比的CO2不僅需要選擇性，而且還需要非常有效的氣體分離。
本發(fā)明基于此即可使用通過某些CO2分子相對于氧具有更高的滲透的膜。占優(yōu)勢的這一動(dòng)態(tài)效應(yīng)還有助于高選擇性和非常經(jīng)濟(jì)地分離具有體積百分比很小的氣體。
按照本發(fā)明，首先提供一種設(shè)備或方法，它是沒有能有效降低空氣中CO2含量的吸附劑的。
本發(fā)明的方法或用于二氧化碳貧化的設(shè)備能簡單而有效地與其它改進(jìn)空氣質(zhì)量的方法結(jié)合。
在下文中將對本發(fā)明的方法和設(shè)備詳細(xì)地說明。關(guān)于CO2貧化與氧富集的組合，所述用于CO2貧化的特征明顯地也可以用于提純CO2貧化的方法和設(shè)備中，但是在所有情況下這一點(diǎn)必須清楚地陳述。
按照本發(fā)明的優(yōu)選方面，借助于對此適合的氧富集系統(tǒng)使氧富集的有效(或氮貧化)的方法，與用于選擇性貧化二氧化碳的適當(dāng)方法相組合，按照本發(fā)明，是特別有利的。
令人驚奇地證明，連續(xù)操作含有二氧化碳高選擇性膜的膜系統(tǒng)，并用此膜系統(tǒng)使大量的二氧化碳由回路取得，與例如常規(guī)的壓力旋轉(zhuǎn)吸附系統(tǒng)或膜方法相結(jié)合，借此從空氣循環(huán)回路可獲得氮，或者使空氣富集氧，上述組合在同時(shí)存在低操作費(fèi)用下對于連續(xù)操作的設(shè)備來說是特別有效的。
按照本發(fā)明用于貧化來自空氣的二氧化碳的方法，必要時(shí)在同時(shí)富集氧，(第一)空氣流借助于適當(dāng)?shù)脑O(shè)備，例如借助于合適的排氣設(shè)備或通風(fēng)鼓風(fēng)機(jī)可以由區(qū)間單元獲取。
本發(fā)明意義上的區(qū)間單元可以是任意的實(shí)質(zhì)上是與周圍環(huán)境封閉的或至少部分劃出的任何想要的空氣單元，例如在室內(nèi)、建筑物、摩托車的壓力艙、飛機(jī)、船或電車、寓所、蚊帳下，空氣-呼吸系統(tǒng)、潛水衣、呼吸保護(hù)裝置、吸入回路或諸如此類中的空氣。由于富氧空氣的比重較大，根據(jù)原則，上部開放的，如管等的環(huán)境，在本發(fā)明的意義中也是想得到的區(qū)間。
接著把取自區(qū)間單元的第一空氣流例如借助于適當(dāng)尺寸和構(gòu)型的管、軟管或空氣通道，送入膜系統(tǒng)，送入至少一個(gè)膜中，通常是一種由優(yōu)選具有高CO2/O2選擇性的適當(dāng)膜組件構(gòu)成完整的膜組件。優(yōu)選膜組件的選擇性或按情況可以是含于其中的膜可大于1，例如1.1或1.5，特別優(yōu)選的大于2。
在這里要把CO2/O2選擇性理解成CO2對O2透過膜的相對滲透率的比率，致使大于1的CO2/O2選擇性表示二氧化碳透過膜比氧更快。大于2的CO2/O2選擇性表示二氧化碳透過膜的滲透率大于氧滲透率的兩倍。特別優(yōu)選的是，按本發(fā)明所使用的膜系統(tǒng)的CO2/O2選擇性大于3，尤其是大于5。
所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員要意識(shí)到，較高選擇性通常與透過膜的較低通過量有關(guān)，而具有大通過量的完全開口的系統(tǒng)具有較低的分離選擇性。在選擇適用的膜時(shí)，對用途的實(shí)際目的作出恰當(dāng)?shù)木C合考慮。
按照本發(fā)明，具有CO2選擇性膜組件的適當(dāng)膜系統(tǒng)，含有由碳膜、陶瓷膜、塑料膜、以及這些膜的組合物和/或復(fù)合物組成的膜。對于可用于本發(fā)明的膜系統(tǒng)的，適當(dāng)選擇性的膜或膜組件描述在例如德國專利10013 457、WO01/68533、德國專利10 051 910、WO 02/32588以及德國專利19 849 216和WO00/24500中。本發(fā)明所描述的膜、膜系統(tǒng)和膜組件，必要時(shí)對其物理化學(xué)性能進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)之后，原則上作為用于本發(fā)明膜系統(tǒng)的膜和膜組件是合適的。
在本發(fā)明的方法和設(shè)備中，由熱解法制備的碳-基材料，如WO 02/32558中所描述的那些以及由本發(fā)明描述的方法所制備的材料，包括上述的陶瓷材料制成的膜或膜組件是優(yōu)選的，用于本發(fā)明方法和設(shè)備中的膜和膜組件的其它優(yōu)選材料，描述在德國專利申請102 33 182中。
為了進(jìn)一步提高所用膜的CO2-選擇性，上述的膜材料可以進(jìn)行另外的表面改性成為本發(fā)明特別優(yōu)選的實(shí)施方案形式，例如通過使用合適的氧化劑或還原劑的氧化性或還原性表面處理，借助于浸漬金屬鹽，尤其是過渡金屬鹽，通過摻入金屬，尤其是過渡金屬或貴金屬，或通過使膜表面涂上膜活性塑料層。
按本發(fā)明所使用的膜，可以具有例如下列活性層聚砜、聚辛基甲基硅氧烷、聚醚亞酰胺、硅氧烷、乙基纖維素、聚苯醚、聚碳酸酯以及上述的組合物。
所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員將按要處理的空氣總流量的功能選定膜系統(tǒng)，以便能獲得足夠的膜表面，致使借助于透過膜而以足夠量由第一空氣流中除去二氧化碳。
為此，例如可把許多膜組件組合成一種膜系統(tǒng)。其中，組合的膜組件可以有相同或不同的CO2/O2選擇性，例如組合具有滲透時(shí)適于預(yù)-富集CO2用的較小CO2/O2選擇性的一種或多種膜組件，用一種或多種具有CO2/O2選擇性大于1的，必要時(shí)也可有不同膜面積的組件組合。
在膜系統(tǒng)中，二氧化碳主要基于其較高的滲透率轉(zhuǎn)移透過(滲透)膜，第一空氣流的未-透過的富集二氧化碳剩余物，受阻于膜，例如通過膜系統(tǒng)的滯留-側(cè)的出口和通過合適的設(shè)備例如鼓風(fēng)機(jī)或泵而再次排出，并于環(huán)路中送回區(qū)間單元，而由此取出第一空氣流。
二氧化碳通過在膜/膜組件的滲透側(cè)的膜而被除去。
在本發(fā)明的實(shí)施方案中，去除可通過使用合適的裝置，例如泵，對膜系統(tǒng)的滲透側(cè)借助于具有，或使用減壓或真空的抽吸而進(jìn)行。
此外滲透的二氧化碳還可借助于合適的液體吸收劑，如有機(jī)胺、醇胺等的吸收而除去。二乙醇胺是優(yōu)選的。用于CO2去除的特別選擇性二氧化碳吸收有機(jī)液體的優(yōu)點(diǎn)在于膜可制成開孔的，由此使本發(fā)明方法的通過量和因此的效力進(jìn)一步提高。
按本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，滲透的二氧化碳可以借助于清洗氣體流而除去。為此，清洗氣體借助于適當(dāng)?shù)脑O(shè)備，例如泵和/或鼓風(fēng)機(jī)而可以送入和排出。作為清洗氣體，通常是空氣，例如可以使用來自環(huán)路外的新鮮空氣。然而，任何其它合適的氣體或氣體混合物也可以使用，例如來自氧富集系統(tǒng)的富氮空氣。
按本發(fā)明有用的氧富集系統(tǒng)可以是任何現(xiàn)有技術(shù)已知的用于空氣富集氧的系統(tǒng)。按本發(fā)明的有用的氧富集系統(tǒng)的實(shí)例是壓力旋轉(zhuǎn)吸附系統(tǒng)和中空纖維膜組件，按其使用的結(jié)構(gòu)型和膜材料，可以在過壓或減壓條件下操作，例如使用真空。能用于本發(fā)明的適當(dāng)壓力旋轉(zhuǎn)吸附設(shè)備和方法例如是基于沸石吸附法，如描述于U.S.專利4,685,939中?？梢杂米鞅景l(fā)明的氧富集系統(tǒng)的其它合適的壓力旋轉(zhuǎn)吸附設(shè)備，描述于例如U.S.專利5,890,366、U.S專利.4,896,514以及U.S.專利4,867,766中。
在壓力旋轉(zhuǎn)吸附系統(tǒng)用于本發(fā)明的情況下，壓力旋轉(zhuǎn)吸附系統(tǒng)優(yōu)選包含用于壓縮第二空氣流的壓縮機(jī)，例如壓縮至0.12Mpa～1.0Mpa的壓力，優(yōu)選0.15Mpa～0.25Mpa；并且每單元包含沸石分子篩的吸收室1～10個(gè)，優(yōu)選2個(gè)。對于大規(guī)模的設(shè)備來說，可以使用許多這樣的單元。
另外按本發(fā)明，在減壓下操作的壓力旋轉(zhuǎn)吸附系統(tǒng)也是可用的，在這種場合下一般使用真空泵代替壓縮機(jī)。
按照本發(fā)明，可用作氧富集系統(tǒng)的中空纖維膜-基的系統(tǒng)，例如描述于德國專利19 645 764和U.S.專利5,158,584中。另外如描述于U.S.專利6,427,484中的塑料膜分離系統(tǒng)，都可用在本發(fā)明的方法和設(shè)備中。
此外，依賴于沸石膜、沸石混合-基質(zhì)系統(tǒng)、碳或聚合物膜的膜-基空氣分離設(shè)備，可以用于本發(fā)明使用的氧富集系統(tǒng)中。
優(yōu)選的是，把第二空氣流以適當(dāng)方式送到氧富集系統(tǒng)中，由此氧富集系統(tǒng)產(chǎn)生富氧空氣流和富氮空氣流。
富氮空氣流可視情況而適當(dāng)?shù)貑为?dú)除去或拋棄。
另外把富氧空氣流送入，或與二氧化碳貧化的第一空氣流一起送入?yún)^(qū)間單元中。優(yōu)選的是二氧化碳貧化的第一空氣流與來自氧富集系統(tǒng)的富氧空氣流，在送回區(qū)間單元之前進(jìn)行合并。
在本發(fā)明特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明的設(shè)備包括O2傳感器、CO2傳感器或空氣質(zhì)量傳感器以及與其耦合的計(jì)算機(jī)-輔助控制設(shè)備，用于調(diào)節(jié)來自膜系統(tǒng)和氧富集系統(tǒng)的送回區(qū)間單元的空氣流的氣流體積。借助于這種設(shè)備中的一種，有可能例如建立和保持區(qū)間單元中空氣的限定平均氧含量和/或二氧化碳含量。
第二空氣流源自新鮮的或環(huán)境空氣，例如區(qū)間或建筑物中的或外界空氣。
按照本發(fā)明方法或本發(fā)明設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施方案，第二空氣流至少也部分從區(qū)間單元，從膜系統(tǒng)前的第一空氣流，或從二氧化碳貧化的第一空氣流移去。來自區(qū)間單元或來自第一空氣流的第二空氣流的分配可借助于技術(shù)人員所知曉的用于分隔氣體體積流的任何設(shè)備來進(jìn)行。
按照本發(fā)明，出于經(jīng)濟(jì)原因進(jìn)一步優(yōu)選的是第一空氣流具有比第二空氣流大的體積。優(yōu)選的是第一空氣流與第二空氣流的體積比在500∶1～2∶1的范圍內(nèi)。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，使第一空氣流和第二空氣流或由此產(chǎn)生的富氧空氣流，可流過活性炭濾料，為的是除去不想要的有氣味的物質(zhì)、灰塵或諸如此類。這一點(diǎn)特別用于空氣的預(yù)-純化，以便維持恒定的膜性能而防止孔的過早堵塞。
此外在優(yōu)選的實(shí)施方案中提供必要時(shí)可調(diào)和、增濕或適應(yīng)氣候的空氣流。
對于由本發(fā)明膜系統(tǒng)中的雜質(zhì)、沉積物、水分收集品或膜孔堵塞所產(chǎn)生的分離效力退化來說，膜應(yīng)當(dāng)經(jīng)常進(jìn)行清洗或再生。在電導(dǎo)性膜組件例如碳-基膜的情況下，例如可以進(jìn)行電感應(yīng)電阻加熱，由此膜被加熱，致使雜質(zhì)蒸發(fā)或氧化破壞掉。但是為了以熱清洗膜，也可以使用其它的熱源，如熱空氣鼓風(fēng)機(jī)、輻射體、紅外輻射、熱管輻射、熱-射線管、熒光燈、電加熱管線、感應(yīng)加熱以及諸如此類。
在少數(shù)實(shí)施方案中，也可通過加壓空氣或使溶劑流過膜系統(tǒng)而進(jìn)行清洗。
此外，膜可以清洗并必要時(shí)借助于合適的氧化方法，例如臭氧或γ射線進(jìn)行消毒。
對本發(fā)明組合方法的優(yōu)選實(shí)施方案參考

圖1的流程圖進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖1表明基本上封閉的區(qū)間單元AB，具有提高二氧化碳比例的第一空氣流1a從該單元提取，并送入清洗氣體膜系統(tǒng)M1。在清洗氣體膜系統(tǒng)中，二氧化碳由于其高滲透率而優(yōu)選透過膜組件(未畫出)，而二氧化碳富集的空氣滯留在膜組件的滯留側(cè)。這就阻止了富集CO2的空氣流1b，再次送回進(jìn)入到區(qū)間單元AB。
透過膜組件的膜的CO2(或滲透側(cè)出現(xiàn)的CO2比例顯著提高的空氣)，借助于清洗氣流1c，作為二氧化碳載帶的清洗氣流1d，從清洗氣體膜系統(tǒng)M1中除去。
與此同時(shí)把第二空氣流2a送入氧富集系統(tǒng)M2，其產(chǎn)生富氮的空氣流2c，將其除去，以及富氧空氣流2b，它被送入?yún)^(qū)間單元AB，以提高其中空氣的相對氧含量。
權(quán)利要求
1.一種用于貧化來自封閉或部分封閉區(qū)間單元的空氣中的二氧化碳的方法，該法包括下列步驟-從區(qū)間單元提取空氣流；-把空氣流送入含有至少一種具有CO2/O2選擇性大于1的膜組件的膜系統(tǒng)；-除去透過膜的二氧化碳；-把膜系統(tǒng)中二氧化碳貧化的空氣流送回區(qū)間單元中。
2.一種用于在封閉或部分封閉區(qū)間單元中在與二氧化碳貧化的同時(shí)進(jìn)行空氣的氧富集的方法，該法包括下列步驟-從區(qū)間單元提取第一空氣流；-把第一空氣流送入含有至少一個(gè)具有CO2/O2選擇性大于1的膜組件的膜系統(tǒng)；-除去透過膜的二氧化碳；-把膜系統(tǒng)中二氧化碳貧化的第一空氣流送回區(qū)間單元；-借助于氧富集系統(tǒng)使第二空氣流富集氧，它產(chǎn)生富集氧和富集氮的空氣流；-把氧富集的空氣流送入?yún)^(qū)間單元；和-分離除去富集氮的空氣流。
3.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于透過的二氧化碳是通過減壓、真空或者通過用膜組件滲透側(cè)的清洗氣流清洗至少一種膜組件的透過側(cè)而進(jìn)行除去。
4.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于透過的二氧化碳是通過在合適的吸收液體中吸附而排放。
5.按權(quán)利要求2～4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于二氧化碳貧化的第一空氣流在送回區(qū)間單元前用來自氧富集系統(tǒng)的富氧空氣流進(jìn)行清洗。
6.按權(quán)利要求2～5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于第二空氣流至少部分來源于區(qū)間單元，來源于清洗氣體膜系統(tǒng)前的第一空氣流或二氧化碳貧化的第一空氣流。
7.按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于區(qū)間單元選自建筑物、房間、摩托車中的加壓艙、飛機(jī)、船或電車、寓所、蚊帳下、來自空氣-呼吸系統(tǒng)、潛水衣、呼吸保護(hù)裝備、或吸入回路。
8.按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于至少一種膜組件含有碳膜、陶瓷膜、塑料膜和這些膜的組合物和/或復(fù)合物。
9.按權(quán)利要求2～8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所用氧富集系統(tǒng)是壓力旋轉(zhuǎn)吸附系統(tǒng)、中空纖維膜組件或基于沸石膜、沸石混合-基質(zhì)系統(tǒng)、碳或聚合物膜的膜-基空氣分離設(shè)備。
10.按權(quán)利要求4～9中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于清洗氣體是空氣，必要時(shí)被調(diào)和和/或使適應(yīng)氣候。
11.按權(quán)利要求2～10中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于第一空氣流對第二空氣流的體積比在500∶1～2∶1的范圍內(nèi)。
12.一種用于貧化來自封閉或部分封閉區(qū)間單元的空氣中的二氧化碳的設(shè)備，包括-用于從區(qū)間單元排出空氣流的裝置；-把空氣流送入含有至少一種具有CO2/O2選擇性大于1的膜組件的膜系統(tǒng)的裝置；-用于從至少一種組件的滲透側(cè)除去二氧化碳的裝置；-用于把膜系統(tǒng)中的二氧化碳貧化的空氣流送回區(qū)間單元的裝置。
13.一種用于通過在封閉或部分封閉回路中與貧化二氧化碳同時(shí)使空氣氧富集的設(shè)備，其包括-用于從區(qū)間單元提取第一空氣流的裝置；-把第一空氣流送入含有至少一種具有CO2/O2選擇性大于1的膜組件的膜系統(tǒng)的裝置；-用于除去來自至少一種膜組件的滲透側(cè)的二氧化碳的裝置；-用于把二氧化碳貧化的第一空氣流送回區(qū)間單元的裝置；-氧富集系統(tǒng)，它從引入的第二空氣流產(chǎn)生富集氧和富集氮的空氣流；-用于把富集氧的空氣流送入?yún)^(qū)間單元的裝置；和-用于排放富集氮的空氣流的裝置。
14.按權(quán)利要求12或13所述的設(shè)備，其特征在于用于除去二氧化碳的設(shè)備包括用于在膜系統(tǒng)的滲透側(cè)提供減壓或真空的設(shè)備。
15.按權(quán)利要求12或13所述的設(shè)備，其特征在于用于除去二氧化碳的設(shè)備包括加入和排放膜系統(tǒng)中的清洗氣體的設(shè)備。
16.按權(quán)利要求12～15中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于氧富集系統(tǒng)是壓力旋轉(zhuǎn)吸附系統(tǒng)、中孔纖維膜組件或基于沸石膜、沸石混合-基質(zhì)系統(tǒng)、碳或聚合物膜的膜-基空氣分離設(shè)備。
17.按權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于每一設(shè)備的壓力旋轉(zhuǎn)吸附系統(tǒng)包括-用于壓縮第二空氣流的壓縮機(jī)；和-1～10個(gè)含有沸石分子篩的吸附室。
18.按權(quán)利要求12～17中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于膜系統(tǒng)包括至少一個(gè)選自碳膜、陶瓷膜、塑料膜和這些膜的組合物和/或復(fù)合物的膜。
19.按權(quán)利要求14～18中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備包括CO2傳感器、O2傳感器或空氣質(zhì)量傳感器以及與其耦合的計(jì)算機(jī)-輔助控制設(shè)備，用于調(diào)節(jié)從膜系統(tǒng)和氧富集系統(tǒng)送回區(qū)間單元的空氣流的體積流。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種降低在封閉或部分封閉區(qū)間單元的空氣中的二氧化碳濃度的方法。本發(fā)明方法包括的步驟有，除去來自區(qū)間單元的空氣流，引導(dǎo)空氣流進(jìn)入含有至少一個(gè)具有CO
文檔編號B01D53/62GK1723074SQ03825773
公開日2006年1月18日 申請日期2003年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月7日
發(fā)明者安德烈亞斯·諾亞克, 于爾根·孔斯特曼, 克里斯琴·納布斯, 諾曼·比肖夫伯格, 諾伯特·A·保羅, 喬格·拉瑟諾 申請人:布盧薄膜有限責(zé)任公司