專利名稱：通過吸附方法回收氙的制作方法
通過吸附方法回收氙相關(guān)申請的交叉引用本發(fā)明要求2010年9月30日提交的美國臨時申請61/388，279的利益。在此通過引用引入該臨時申請公開的內(nèi)容。
背景技術(shù)：
由于其閉合殼層電子結(jié)構(gòu)(closed-shell electronic structure)，氙(Xe)是一種非常穩(wěn)定的稀有氣體元素。確實，這種反應(yīng)性的缺乏是這組元素(He、Ne、Ar、Kr、Xe)被稱為稀有或惰性的原因。最初的氙化合物(例如，)(eF2)在不到50年前被確認(rèn)。盡管該元素的化學(xué)性能是有限的，其物理性能(例如，電離能、原子質(zhì)量、電子結(jié)構(gòu))已經(jīng)導(dǎo)致越來越多的需求氙的應(yīng)用?；谥圃旌歪t(yī)療保健業(yè)中的新興應(yīng)用，對氙的需求不斷增長。即使其使用增加，氙仍是一種副產(chǎn)物且工業(yè)生產(chǎn)的慢速可能導(dǎo)致氙的缺乏。氙也是一種來自于使用XeF2的蝕刻工藝的副產(chǎn)物。XeF2分子在材料(比如硅)的表面上分解以釋放原子氟。然后氙脫離所述表面回到氣相中。向在半導(dǎo)體制造過程中用于蝕刻氧化硅的碳氟化合物(例如，C4F6)等離子體中加入氙改善了蝕刻斷面的各向異性。氙的加入也改善了蝕刻選擇性；即，氧化硅的蝕刻速率比用于給氧化硅薄膜形成圖案的光致抗蝕劑高得多。氙在醫(yī)療保健業(yè)中越來越多地用作麻醉氣體(如在美國專利6，236，041中所描述的)以及在醫(yī)學(xué)成象中越來越多地使用氙(如美國專利6，408，849中所描述的)。其他的應(yīng)用包括離子推進(jìn)引擎(航空航天)、平板顯示(等離子體)以及高強(qiáng)度放電(HID)照明。然而，增加氙利用的一個潛在障礙是氙的成本相對較高。氙是通過空氣分離獲得的痕量的大氣組分(87ppb) ；S卩，需要1100萬升的空氣來得到1升氙。結(jié)果，氙因此是高價值的物質(zhì)。此外，由于其供給受到支持基礎(chǔ)工業(yè)(如鋼鐵)的空氣分離裝置的控制(ASU)， 氙的定價非常易變。在美國專利7，285, 154中公開了從氣體混合物(如生產(chǎn)廢氣)中利用基于吸附的過程回收氙的方法，在此通過引用引入其全文。然而，所述方法僅僅從富氮含氙進(jìn)氣中回收稀薄的氙(0. 5%到5. 0%的氙)，最終濃度約是其初始濃度的15倍。盡管有前述的進(jìn)展，仍然需要提供另外的和改進(jìn)的手段來從氣體混合物中回收 Xe。并且，需要以高濃度氙從基于Xe的過程中回收未利用的Xe。發(fā)明概述因此，本發(fā)明涉及利用改進(jìn)的真空變壓吸附(vacuum swing adsorption) (VSA)方法在回收過程中提高氙的濃度。一種從含Xe的進(jìn)氣中回收氙的方法，包括步驟提供包含具有Xe/N2選擇性比小于65的吸附劑的吸附容器；將含Xe的進(jìn)氣進(jìn)料到吸附容器中，其中含Xe的進(jìn)氣包含初始濃度大于50%的氮和初始濃度至少0. 05%的氙；
通過從大氣壓減壓到低于大氣壓的壓力來排空吸附容器，其中所述排空包括兩個部分(1)排空第一部分氣體，以及O)當(dāng)所述低于大氣壓的壓力到達(dá)Pi時回收第一富氙氣體；當(dāng)所述低于大氣壓的壓力達(dá)到P2時吹掃吸附容器以回收第二富氙氣體，其中吹掃維持在低于大氣壓的壓力P2下；以及合并第一富氙氣體和第二富氙氣體以提供包含最終氙濃度為初始氙濃度至少20 倍的氙的產(chǎn)物氣體；其中Pl等于或大于P2。第一部分氣體的排空可以是排出第一部分氣體，或者將第一部分氣體再循環(huán)到進(jìn)料步驟中。還有，從含Xe的進(jìn)氣中回收氙的另一種方法包括步驟提供包含具有Xe/N2選擇性比小于65的吸附劑的吸附容器；將含Xe的進(jìn)氣進(jìn)料到吸附容器中，其中含Xe的進(jìn)氣包含初始濃度大于50%的氮和初始濃度至少0. 05%的氙；通過從大氣壓減壓到低于大氣壓的壓力來排空吸附容器，其中所述排空包括兩個部分(1)將第一部分氣體再循環(huán)到進(jìn)料步驟中，以及( 當(dāng)所述低于大氣壓的壓力達(dá)到Pi 時回收第一富氙氣體；當(dāng)所述低于大氣壓的壓力達(dá)到P2時吹掃吸附容器以回收第二富氙氣體，其中吹掃維持在低于大氣壓的壓力P2下；以及合并第一富氙氣體和第二富氙氣體以提供包含最終氙濃度為初始氙濃度至少20 倍的氙的產(chǎn)物氣體；其中Pl等于或大于P2。進(jìn)一步提供了適用于進(jìn)行從含Xe的進(jìn)氣中回收氙的方法的氙回收設(shè)備，所述設(shè)備包括包含具有Xe/N2選擇性比小于65的吸附劑的吸附容器；包含具有Xe/N2選擇性比小于65的吸附劑的吸附容器；適用于排空該吸附容器的泵；適用于壓縮富氙氣體的壓縮機(jī)；用于包含壓縮的富氙氣體的產(chǎn)物容器；和將第一部分氣體收集到吸附容器中的收集系統(tǒng)。收集系統(tǒng)選自排出第一部分氣體的排空系統(tǒng)和將第一部分氣體進(jìn)料到吸附容器中的進(jìn)料系統(tǒng)。附圖
簡要說明圖Ia(現(xiàn)有技術(shù))是標(biāo)準(zhǔn)真空變壓吸附(VSA)方法回收氙的設(shè)備的示意圖。圖Ib (現(xiàn)有技術(shù))是在現(xiàn)有技術(shù)VSA方法循環(huán)運行過程中吸附容器A內(nèi)部預(yù)期 (epected)氣壓的圖解。圖2的圖形顯示了圖Ia和圖Ib所示的回收方法的吹掃步驟過程中總的氣體流速和氙濃度。圖3的圖形顯示了圖Ia和圖Ib所示回收方法的吹掃步驟的濃度分布。
圖4的圖形顯示了圖Ia和圖Ib所示回收方法的吹掃步驟的整個過程中氙的流速。圖fe是改進(jìn)的回收氙的真空變壓吸附(VSA)方法的一個實施方式的示意圖。圖恥是在改進(jìn)的VSA方法循環(huán)的運行過程中吸附容器A內(nèi)部預(yù)期氣壓的圖解。圖6是圖fe和圖恥所示的本發(fā)明的改進(jìn)真空變壓吸附方法的一個實施方式的流程圖。圖7是改進(jìn)的真空變壓吸附方法回收氙的另一個實施方式的示意圖。圖8是圖7所示的本發(fā)明的改進(jìn)真空變壓吸附方法的另一個實施方式的流程圖。發(fā)明詳述本發(fā)明提供了利用基于吸附的方法從氣體混合物如生產(chǎn)廢氣中回收氙的手段。本發(fā)明優(yōu)選的方法是用于從富氮的含氙進(jìn)氣回收氙。進(jìn)氣的來源沒有特別的限制。在某些實施方式中，進(jìn)氣是來自半導(dǎo)體相關(guān)制造過程(比如蝕刻或者遠(yuǎn)紫外線 (Extended Ultra-Violet) (EUV)光刻或等離子體增強(qiáng)CVD)的廢氣。在其他的實施方式中， 進(jìn)氣可來自于商購的來源。在再其他的實施方式中，進(jìn)氣是麻醉患者呼出的呼吸氣體。進(jìn)氣包含Xe 和選自 HF、F2, H2O, C4F6, 02、CO2, COF2, XeF2, CF4 和 SiF4 中至少一種， 其經(jīng)過緩沖罐以從廢氣中吸附H20、CO2和氟化分子中的至少一種，并用N2稀釋以提供用于進(jìn)料到吸附設(shè)備中的進(jìn)氣。進(jìn)氣優(yōu)選為氙稀薄的(0. 到5.0%的氙，或0.5%到1. 5 %的氙，或1. 0 %到 2.5%的氙)。如果進(jìn)氣(如從進(jìn)氣來源獲得的)中含氮量不足，可以向進(jìn)氣中加入氮。進(jìn)料到吸附容器中的進(jìn)氣具有0°C到100°C的優(yōu)選的溫度范圍，更優(yōu)選0°C到 50°C，甚至更優(yōu)選10°C到30°C。進(jìn)料至吸附容器中的進(jìn)氣優(yōu)選具有1到2個大氣壓的壓力范圍。Xe回收率優(yōu)選為至少80%，或至少85%，或至少90%。此處所用的措辭“Xe回收率”定義為由所述方法回收的Xe的量除以進(jìn)料到吸附容器中的Xe的量。Xe回收率可以通過使用質(zhì)譜分析法或氣相色譜法測定。在本發(fā)明中，Xe的濃縮系數(shù)大于20。規(guī)定Xe的濃縮系數(shù)為回收流中Xe的濃度除以進(jìn)料流中Xe的濃度。例如，在產(chǎn)物中Xe的最終濃度是進(jìn)氣中Xe的初始濃度的四倍時， Xe的濃縮系數(shù)是四。Xe的濃縮系數(shù)可以通過質(zhì)譜分析法或氣相色譜法測定。圖Ia顯示了回收氙的標(biāo)準(zhǔn)真空變壓吸附(VSA)方法。該方法具有四個步驟進(jìn)料、排空、吹掃和再加壓。圖Ib說明了在標(biāo)準(zhǔn)VSA方法過程中吸附容器A中保持的氣壓。吸附容器A包含吸附劑。該吸附劑具有至少50mmOl/g/atm的吸附容量(亨利定律常數(shù))以及小于65的Xe/隊選擇性。合適的吸附劑包括氧化鋁、沸石、硅膠或活性碳。在進(jìn)料步驟中，打開閥門Vl和V2。富氮的含氙進(jìn)氣流經(jīng)線路1到達(dá)吸附容器A。 進(jìn)氣中的氙優(yōu)先地被吸附容器A中包含的吸附劑所吸附，而N2氣則流過吸附容器A并經(jīng)線路2排出。容器中的氣壓維持在所需的進(jìn)料壓下。將富氮的含氙進(jìn)氣進(jìn)料到吸附容器A中直到發(fā)生氙穿透；S卩，Xe在經(jīng)線路2出來的排出隊中出現(xiàn)。在穿透時，通過關(guān)閉閥門Vl和V2停止流過吸附容器A的富氮的含氙進(jìn)氣，并且開始排空步驟。
在排空步驟中，打開閥門V4和V5，并且利用真空泵VPl將吸附容器A排空到最終排空壓力(典型地低于-1大氣壓)。在排空過程中，富氙氣體通過線路4、真空泵VPl并隨后利用壓縮機(jī)Cl經(jīng)線路5壓縮進(jìn)收集或產(chǎn)物容器C中。在吹掃步驟中，打開閥門3并且利用經(jīng)線路3的吹掃氣吹掃吸附容器A來解吸氙。 自吸附容器A經(jīng)線路4抽出富氙氣體。吹掃步驟提供富氙氣體，其與來自排空步驟的富氙氣合并。吹掃步驟在低于大氣壓的吹掃壓力下進(jìn)行并且持續(xù)預(yù)定的一段時間。吹掃氣通常是氮。隨后利用壓縮機(jī)Cl將來自真空泵VPl的富氙氣體(由來自排空和吹掃步驟的氣體組成)經(jīng)線路5壓縮進(jìn)收集或產(chǎn)物容器C中。吹掃步驟之后，關(guān)閉閥門V4，打開閥門V3，并且利用N2經(jīng)線路3將吸附容器A再增壓到進(jìn)料壓力。一旦吸附容器A再增壓，吸附進(jìn)料步驟經(jīng)線路1再次開始，并且重復(fù)上述過程。VSA由至少兩個相同的吸附容器A和B組成，它們運行以使得一個容器進(jìn)行進(jìn)料步驟而另一個進(jìn)行排空、吹掃或再增壓步驟之一。工作實施例實施例1 (比較例)通過典型的真空變壓吸附(VSA)方法回收氙圖Ia中真空泵VPl出口處測量的總的氣體流速和氙濃度如圖2所示。利用質(zhì)量流量計(MFM)測量氣體流速，同時利用四極質(zhì)譜儀(QMS)測量Xe濃度。 QMS能夠評估動態(tài)的氙和氮氣體組成，但是該裝置不是特別精確。氙和氮摩爾分?jǐn)?shù)的測量值具有約10-20%的不確定范圍。圖Ia中，在0分鐘時，通過關(guān)閉閥門Vl和V2然后啟動真空泵VPl并打開閥門V4 啟動排空步驟。在吸附劑容器和空隙空間中包含的N2被排空時，瞬時氣體流速> 180slm。 需要約2到3分鐘以使吸附劑容器A中的壓力從大氣壓降低到< 10托。如圖2所示，在最先的1-2分鐘內(nèi)氣體排出物的組成幾乎完全是隊；BP,N2濃度大于95%并且檢測到很少量的氙。只是在容器A已經(jīng)被排空且氣體流速降低至小于klm之后才在真空泵VPl中檢測到了顯著的氙。2分鐘以后，隨著氙從吸附容器A中的吸附劑上解吸，通過QMS檢測到了顯著的氙。一旦容器A的壓力< 3托(在 2分鐘之后)，通過打開閥門V4和經(jīng)線路3弓丨入 150sccm的N2啟動N2吹掃步驟。在吹掃步驟的2-6分鐘時間內(nèi)，氙的量增加直到其濃度接近100%。解吸的氙稀釋 TN2吹掃氣以使得N2濃度降低至< 10% ；即，大部分的泵流出物是氙。整個吹掃步驟的濃度分布如圖3所示。在吹掃步驟的130分鐘時間內(nèi)，氙濃度從> 90%降低至< 10%。在吹掃步驟中，氙解吸的速率隨著氙從吸附劑中除去而下降。由于氙的流速降低， N2的流速基本保持恒定，所以隊濃度隨后增加到> 90%。注意整個吹掃步驟中Xe和N2濃度的總和是100% (在QMS分析儀的精度限度內(nèi))。整個吹掃步驟中，N2的流速(通過線路3和4)是150sCCm。稀釋的Xe的流速可以由圖3中的測量N2濃度計算得到。
整個吹掃步驟過程中氙的流速如圖4所示。氙的流速從HOOsccm降低至 < 50sccmo一旦大部分的氙從吸附劑上除去，吹掃步驟結(jié)束且再增壓步驟開始。實施例2通過改進(jìn)的真空變壓吸附(VSA)方法回收氙從圖2中數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，通過在從容器空隙空間初始排空N2之后收集Xe，可以以顯著更高的純度由VSA方法回收Xe。改進(jìn)的真空變壓吸附(VSA)回收方法如圖fe所示。該方法仍然具有四個步驟進(jìn)料、排空、吹掃和再增壓。圖恥說明了在改進(jìn)的VSA回收方法中吸附容器A中維持的氣壓。顯示改進(jìn)的真空變壓吸附(VSA)回收方法詳細(xì)步驟的流程圖如圖7所示。進(jìn)料步驟相對于典型的VSA回收方法沒有改變。然而在排空步驟中，通過真空泵VPl經(jīng)線路4和6將吸附容器A排空到第一低于大氣壓的壓力P1，在此壓力下氙開始明顯地解吸。排空步驟的這一部分稱作排空步驟的第一部分。在此步驟中，容器空隙體積中的隊被排出而不收集在收集或產(chǎn)物容器C中。在排空步驟的第二部分中，床壓繼續(xù)降低至低于所述第一低于大氣壓的壓力P1， 氙開始解吸，關(guān)閉閥門V6并打開閥門V5以收集含Xe氣體。壓縮機(jī)Cl經(jīng)線路5壓縮含Xe 氣體混合物到收集或產(chǎn)物容器C中。Pl的范圍為100到1托，優(yōu)選范圍為50到5托，并且最優(yōu)選范圍為25到5托。一旦吸附容器A中達(dá)到第二低于大氣壓的壓力P2，通過打開閥門V3和使N2流過吸附容器A、線路4和5并進(jìn)入收集或產(chǎn)物容器C中而啟動吹掃步驟。用隊吹掃吸附容器 A預(yù)定的時間。在此步驟中，氣壓維持在低于大氣壓的壓力P2。氙從吸附容器A解吸并收集在收集或產(chǎn)物容器C中。P2的范圍為10到0. 001托，優(yōu)選為5到0. 01托，并且最優(yōu)選為3到0. 5托。一旦吹掃步驟完成，關(guān)閉閥門V4和V5并通過使氮經(jīng)線路3流進(jìn)吸附容器A中啟動再增壓步驟。一旦容器A再增壓，通過關(guān)閉閥門V3并打開閥門Vl和V2重新開始進(jìn)料步驟。用QMS測量容器C中收集的氣體混合物的組成Xe (29% ), N2 (68% )。氙的濃度比在實施例1中容器空隙中包含的N2被收集而非排出時高2. 5倍。更高氙濃度的好處是在氙回收過程中收集的氣體的總體積相應(yīng)地減小。此外，由于峰值氣體流速降低，可以使用更小的壓縮機(jī)Cl。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)氙僅僅在排空步驟的第二部分過程中才明顯地解吸。在排空步驟的第一部分過程中(例如，從1個大氣壓到< 100托)，幾乎沒有)(e解吸。在這一時間收集的氣體基本上由氮組成且僅僅是稀釋在收集或產(chǎn)物容器C中的回收Xe。通過只在吸附容器A 已經(jīng)被排空到第一低于大氣壓的壓力(例如， 100-1托)之后收集回收的氣體混合物，回收的氙不會被吸附劑容器和空隙空間中包含的N2稀釋，并且同時幾乎沒有氙損失。通過在排空步驟的第一部分過程中簡單地排出流出氣可以提高回收的的濃度。改進(jìn)的VSA包括至少兩個相同的吸附容器A和B，它們的運行使得一個容器進(jìn)行進(jìn)料步驟而另一個進(jìn)行排空、吹掃或再增壓步驟之一。
實施例3通過具有再循環(huán)的改進(jìn)真空變壓吸附(VSA)方法回收氙VSA回收方法的進(jìn)一步改進(jìn)如圖7所示。該方法仍然具有四個步驟進(jìn)料、排空、 吹掃和再增壓。改進(jìn)的真空變壓吸附(VSA)回收方法的詳細(xì)步驟的流程圖如圖8所示。圖恥中顯示的壓力變化情況也適用于這一情況。通過將新鮮的含Xe進(jìn)氣與下面步驟中產(chǎn)生的再循環(huán)氣體混合進(jìn)行進(jìn)料步驟。組合的進(jìn)氣進(jìn)料到VSA回收過程中直到發(fā)生Xe穿透。在穿透時，通過關(guān)閉閥門Vl和V2停止流過吸附容器A的組合進(jìn)氣，并且開始排空步驟。在排空步驟中，通過真空泵VPl經(jīng)線路4和6將吸附容器A排空到第一低于大氣壓的壓力P1。這稱作排空步驟的第一部分。第一低于大氣壓的壓力Pi可以是氙開始明顯解吸的壓力；或可以是顯著量的氙解吸的較低壓力。在此步驟中由真空泵排出的氣體通過閥門V6并再循環(huán)到進(jìn)料流中。Pl的范圍為100到1托，優(yōu)選范圍為50到5托，并且最優(yōu)選范圍為25到5托。在排空步驟的第二部分過程中，顯著量的氙開始解吸，關(guān)閉閥門V6并打開閥門V5 以收集含氙氣體。壓縮機(jī)Cl經(jīng)線路5壓縮含Xe氣體混合物進(jìn)入收集或產(chǎn)物容器C中。一旦吸附容器A中已經(jīng)達(dá)到第二低于大氣壓的壓力P2，通過打開閥門V3并且使N2 流過吸附容器A、線路4和5并進(jìn)入收集或產(chǎn)物容器C中啟動吹掃步驟。P2的范圍為10到0. 001托，優(yōu)選范圍為5到0. 01托，并且最優(yōu)選范圍為3到0. 5 托。第一個低于大氣壓的壓力Pl必須等于或大于開始吹掃步驟的第二低于大氣壓的壓力P2。用氮吹掃吸附容器A，氙從吸附容器A中解吸并收集在收集或產(chǎn)物容器C中。一旦吹掃步驟完成，關(guān)閉閥門V4和V5并且通過使N2經(jīng)線路3流入吸附容器A中啟動再增壓步驟。一旦容器A被再增壓，通過關(guān)閉閥門V3并打開閥門Vl和V2重新開始進(jìn)料步驟。改進(jìn)的VSA包括至少兩個相同的吸附容器A和B，它們的運行使得一個容器進(jìn)行進(jìn)料步驟而另一個進(jìn)行排空、吹掃或再增壓步驟之一?？梢允褂萌萜饔行Р东@來自排空步驟的再循環(huán)氣體并將其與新鮮進(jìn)氣混合。所述容器可以是恒容變壓系統(tǒng)或恒壓變?nèi)菹到y(tǒng)。模擬實施例在下一組實施例中，用我們的內(nèi)吸附過程建模軟件進(jìn)行模擬以評價各種VSA過程循環(huán)的性能。該軟件有效地解析了在用于給定循環(huán)的各個步驟(例如，進(jìn)料、排空、吹掃、再增壓)中固定床吸附器的動態(tài)質(zhì)量、動量和能量平衡方程。通過模擬同一循環(huán)的多次重復(fù)得到循環(huán)的穩(wěn)態(tài)條件-在循環(huán)穩(wěn)態(tài)下床中的動態(tài)壓力、組成、流量和溫度分布與后續(xù)的循環(huán)相同。此時，可以通過分析來自吸附器的進(jìn)口和排出氣流來評價過程性能。在這些實施例中我們確定了 Xe回收率(回收氣體中的Xe除以原進(jìn)料氣中的Xe) 和回收氣體中^的平均純度。在所有的情況中都考慮的是兩床VSA。各床是直徑10英寸， 長度46英寸，并且用活性炭(Calgon APM5)填充。原進(jìn)料氣由在68F，1. 2個大氣壓下N2中1600ppm的Xe組成。在進(jìn)料步驟中調(diào)節(jié)流到容器的進(jìn)料流以使僅5ppm的Xe穿透容器。 容器中的壓力在進(jìn)料過程中維持在Iatm并且在吹掃步驟中維持在2托(0. 0025atm)。實施例4.兩床VSA (比較例)在該情況中，過程循環(huán)包括進(jìn)料、41s的排空第一部分(EVACl)至床壓為25托、另外Ms的排空第二部分(EVAC2)至床壓為2托、2slpm的N2和床壓為2托的1800s吹掃以及最后用N2的再增壓至latm。來自EVAC1、EVAC2和吹掃步驟的氣體作為產(chǎn)物，而所有其他流被拋棄為廢物。結(jié)果在表1中?，F(xiàn)有技術(shù)的VSA系統(tǒng)可以回收進(jìn)氣中99. 7%的Xe，但是具有很低的純度2. 4%。濃縮系數(shù)是2. 4/0. 16 = 15。表1.模擬結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種從含^的進(jìn)氣中回收氙的方法，包括步驟 提供包含具有Xe/N2選擇性比小于65的吸附劑的吸附容器；將含Xe的進(jìn)氣進(jìn)料到吸附容器中，其中含Xe的進(jìn)氣包含初始濃度大于50%的氮和初始濃度至少0.05%，優(yōu)選0. 1 %到0. 5 %的氙；通過從大氣壓減壓到低于大氣壓的壓力來排空吸附容器，其中排空包括兩個部分(1) 排空第一部分氣體，以及O)當(dāng)所述低于大氣壓的壓力達(dá)到Pl時回收第一富氙氣體；當(dāng)所述低于大氣壓的壓力達(dá)到P2時吹掃吸附容器以回收第二富氙氣體，其中吹掃維持在低于大氣壓的壓力P2下；以及合并第一富氙氣體和第二富氙氣體以提供包含最終氙濃度為初始氙濃度至少20倍的氙的產(chǎn)物氣體；其中Pl等于或大于P2。
2.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括在吹掃步驟之后對吸附容器再增壓和重復(fù)所述方法的步驟至少一次。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其中含Xe的進(jìn)氣包括半導(dǎo)體相關(guān)制造方法的廢氣。
4.權(quán)利要求3的方法，其中所述廢氣包含Xe和選自HF、F2、H20、C4F6、02、⑶2、C0F2、XeF2、 CF4* SiF4中至少一種，其通過緩沖罐以從所述廢氣中吸附Η20、ω2和氟化分子中的至少一種，并用氮稀釋以提供用于進(jìn)料到吸附設(shè)備中的進(jìn)氣。
5.權(quán)利要求1-4中任一項的方法，其中Pl為100到1托，和Ρ2為10到0.001托，優(yōu)選地Pl為50到5托，和Ρ2為5到0. 01托，并且更優(yōu)選地Pl為25到5托，和Ρ2為3到0. 5 托。
6.權(quán)利要求1-5中任一項的方法，其中所述吸附劑包含選自包含氧化鋁、沸石、硅膠和活性碳中的至少一種。
7.權(quán)利要求1-6中任一項的方法，其中所述吸附劑基本上由具有0.5到3. Omm直徑的顆粒組成。
8.權(quán)利要求1-7中任一項的方法，其中Xe回收率為至少80%。
9.權(quán)利要求1-8中任一項的方法，其中所述方法在包括至少一個吸附容器的真空變壓吸附設(shè)備中進(jìn)行。
10.權(quán)利要求1-9中任一項的方法，其中所述排空第一部分氣體是排出該第一部分氣體或?qū)⒃摰谝徊糠謿怏w再循環(huán)到進(jìn)料步驟中。
11.一種適用于進(jìn)行權(quán)利要求1的方法的氙回收設(shè)備，所述設(shè)備包括 包含具有Xe/N2選擇性比小于65的吸附劑的吸附容器；適用于排空該吸附容器的泵； 適用于壓縮富氙氣體的壓縮機(jī)； 用于容納壓縮的富氙氣體的產(chǎn)物容器；和將該第一部分氣體收集到吸附容器中的收集系統(tǒng)。
12.權(quán)利要求11的氙回收設(shè)備，其中所述收集系統(tǒng)選自排出第一部分氣體的排出系統(tǒng)和將第一部分氣體進(jìn)料到吸附容器的進(jìn)料系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于氙回收的真空變壓吸附(VSA)方法的改進(jìn)。通過只是在從吸附劑容器和空隙空間中初始排空N2之后收集回收的氣體混合物，回收的氙不會被吸附劑容器和空隙空間中包含的N2稀釋?；厥盏碾臐舛瓤梢蕴岣?高純度)，同時幾乎沒有氙損失。在N2初始排空過程中，容器已經(jīng)被排空到低于1大氣壓的壓力，例如從100到1托。
文檔編號B01D53/053GK102530895SQ20111034851
公開日2012年7月4日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者A·D·約翰森, D·C·文徹斯特, E·J·小卡瓦基, J·R·哈夫頓, M·J·伯斯科, R·V·佩爾斯, T·C·戈登, T·S·法里斯 申請人:氣體產(chǎn)品與化學(xué)公司