[发明专利]非破坏地压缩活泼气体的方法

说明书

本发明一般来说涉及工业过程中的气体处理，而具体来说涉及易受热或催化分解的气体，例如臭氧的压缩。

气体的压缩产生压缩热，它使得气体的温度增加。通常去除这种热的方法是将被压缩气体通过一个冷却或冷冻的介质的容器交换热量的后冷却器。有些气体不稳定，而且由于压缩过程使温度增加而被分解。

臭氧气体被用于许多工业工艺过程，臭氧是通过臭氧发生器从空气和氧气中产生的，其浓度可一直到大约在空气和氧气的载气中臭氧占重量的15%。臭氧发生器通常都是在小于15（磅/吋²）的压力下产生臭氧，以便减少发生设备的投资费，并保持臭氧发生的高效率。

低压臭氧适用于许多过程，但许多现代技术需要较高压力的臭氧。同样，很多技术还需要适合各种载气如空气、氮气和氧气高浓度臭氧。

用通常购得的往复式压缩机或离心压缩机压缩臭氧导致了对臭氧的绝热加热，从而使一部分臭氧被热分解。通过冷却这些压缩机的工作部件，或在各阶段之间设置中间冷却器并为被压缩过的气体设置后冷却器，可以避免大部分的臭氧热分解。然而这些措施会大大增加这些压缩机的费用;而部分的措施仍会导致臭氧的大量损失，以致于不可接受。

需要压缩臭氧的一个技术实例是对稠度低于大约45%的木浆进行漂白。用于低到中等稠度如直到大约18%的稠度的木浆进行漂白的典型的系统可能要求臭氧压力在30到200（磅/吋²）之间，以便使臭氧与木浆有效地接触或者使臭氧在木浆的液体中有效地溶解。因此，可以预料在多种技术领域内已经并且将会不断开发出大量的、要求含压缩臭氧气体的生产过程。

一种液体环压缩机可能可以用于压缩热活泼的气体。这种压缩机使用一种液体，将它作为压缩机壳体与旋转叶片之间的内密封剂。这种液体通过离心作用形成一个靠在压缩机室壁上的环;也可以充满和倒空径向偏置的叶轮上的叶片之间的空间，该液环也可用作对被压缩气体的压缩剂，压缩热可以很容易地由气体传给液体，使得液环压缩机能近似地进行等温操作。这就抑制了被压缩气体的热分解并使液环的蒸气压力相应增加。这种液体的量可能会随被压缩的气体一起排出，故对连续操作来说，必须加以补充。

在臭氧和一些其它气体的情况下，只抑制热分解还不足以保存被压缩的臭氧。因为臭氧非常活泼，它还会由于与液环的液体反应而被消耗或分解。臭氧甚至还会与水进行资料已公开的各种反应。一篇论述这些反应的文章的细节是Weiss.J.的“臭氧与水的反应”，出自Transaction  of  the  Faraday  Society，31，668、（1935），本文结合参考。

由于臭氧是一种昂贵的气态试剂，它的任何可测量到的损失都应加以避免。因此，随着对高压臭氧不断地增加的技术上的需求，对非破坏压缩过程的需求就变得更加迫切了。

以上叙述了公认的存在于现有装置和方法中的种种的局限性。因此，很明显，提供一种替换物来克服一个或多个前述的这些局限性将会是有利的。所以，下文提供了一种适合的替换物，并更全面地揭示了其特性。

本发明的一个方面，是提供了一种非破坏地压缩一种活泼气体的方法，它包括使用一种将一种液体作为内密封剂和/或压缩剂的压缩机，该液体是一种被冷却的液体，基本上是不促进活泼气体分解的反应剂;将活泼气体输入该压缩机的入口;并且从压缩机出口来提取被压缩过的活泼气体，以便用于随后的工艺过程。

本发明的前述的和其它的方面，从下面的详细地描述中，并结合附图的特征一起考虑时，将会更加清楚。

图1是本发明的一个包括一种液体密封剂和/或压缩剂的压缩机的象征性的表示;

图2是一个表示一个液体分离器加入该系统的示意图;

图2a是一个如图2一样的图，只是增加了一个加酸阀门;

图3是一个在图2所示系统中增加了一种液体冷却装置的系统的示意图;和

图3a与图3一样，只是增加了一个加酸阀门。

图1所示是一个使用一种液体作为密封剂或压缩剂的压缩机100的示意图。根据对本装置的设计，它有圆筒形气缸，其中有与中心偏置的转子，或者具有椭圆形气缸，其中有位于中心的转子。在这种液环式的压缩机100中，液体是由入口管115加入的，液体与气缸的形状一样，形成一个会聚的环状物，此环状物在转子的每一转中都从气体入口210到气体出口230压缩气体。在压缩机100使用将一种由压缩机入口管115加入的液体仅作为密封剂的情况下，当液体密封剂被用于防止在每对压缩瓣/槽之间的渗漏时，气体通过咬合的瓣和槽正向地移动。这种压缩机可从各种商业渠道得到。