用于气体处理的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明大体上涉及从气体流中回收卤代烃。一般而言，回收的目的在于延长其使 用寿命或丢弃。更具体地，本申请涉及通过吸附从气体流中进行回收;随后进行解吸以及通 过冷凝从解吸气体中回收；以及通过分馏卤代烃吸入麻醉剂进行随后的分离和纯化。
【背景技术】
[0002] 卤代烃化合物包括化合物族:溴代醚、氟代醚和/或氯代醚、氯化烷基醚、氟氯化碳 和氟氯醚及其衍生物。这些化合物族典型地用作溶剂、冷冻剂、麻醉剂、气溶胶喷射剂、起泡 剂等。这些化合物中的许多被广泛应用并例行地释放到大气中。特别是在医用麻醉气体的 情况下，如果这些化合物可被回收、恢复并纯化为医用标准，则实现相当高的成本节约和减 少环境污染。鉴于释放到大气中的卤代烃的可能的负面影响，已尝试回收这种气体。
[0003] 鉴于吸入麻醉剂的升高的成本和药品的环境影响（例如有害温室效应和臭氧空 洞），已尝试在麻醉剂释放到大气中之前回收吸入麻醉剂。一种系统可被提供用于从离开呼 吸麻醉机(其可包括在对病人给药之后的病人呼出物)的气体流中回收吸入麻醉剂，这通过 获取包含富含麻醉剂的气体流的废气、去除水蒸气、然后利用将麻醉剂蒸汽冷凝成液态的 制冷过程或稍后进行处理以去除麻醉剂的吸附材料提取麻醉剂而实现。收集的液体麻醉剂 然后可直接重新引入到呼吸麻醉机中。这种方法几乎没有设施来控制细菌污染，并通常可 能将有害微生物回收给另外的病人或呼吸麻醉机。另外，不保证将冷凝的药品分离成单独 的成分以及每种回收的药品符合适当的医用标准和规定。
[0004] 在另一用于回收吸入麻醉剂的方法中，在适当容器中的吸附材料用于从离开呼吸 麻醉机的气体流中吸附吸入麻醉剂。当吸附材料饱和时，容器被移除并安置在再生系统中。 例如蒸汽的净化气体用于从吸附材料中移除麻醉剂。净化气体然后被收集，水从中移除， 麻醉剂冷凝并经受分馏以分离出各个麻醉剂。这种方法可能难以实现，因为具有高温的蒸 汽可导致与吸附剂和吸附物的催化反应，从而导致产物分解和回收麻醉剂的纯产量。而且， 这种方法可能难以实现，因为许多不同的吸入麻醉剂可在一个操作室中使用，并且每种吸 入麻醉剂可需要不同的吸附剂和不同的解吸要求。进一步，分离许多不同的吸入麻醉剂的 方法由于不同的化学过程和在组合材料中的可能的杂质(包括副产物)而可能非常复杂。
[0005] 可被捕获的麻醉剂的实施例以商标ETHRANE和FORANE销售，并公开在美国专利3， 469，011; 3，527，813; 3，535，388;和3，535，425中。用于这些麻醉剂的相应的化学分子式为： I，1，2_二氣_2_氯乙基-二氣甲基酿和1-氯-2,2,2-二氣乙基二氣甲基酿。这些化学物通常 也分别称为"安氟醚"和"异氟醚"。
[0006] 特别重要的其他麻醉剂以商标SUPRANE和ULTANE销售，并公开在美国专利3，897， 502; 4，762，856;和3，683，092中。这些麻醉剂的相应化学分子式为:2，2，2-三氟-1-氟乙基-二氟甲基醚和2，2，2-三氟-1-[三氟甲基]乙基氟甲基醚。这些化学物通常也分别称为"地氟 醚"和"七氟醚"。其为高挥发性有机化合物、以液态形式产生、然后蒸发并在向病人给药之 前与其他载体医用气体(例如一氧化二氮、氧气）和/或呼吸麻醉机中的医用空气混合以用 作吸入麻醉剂。离开呼吸麻醉机的气体流富含吸入麻醉剂并包含携入的CO2和湿气和可能 的某种副产物(其可能由通过病人呼吸回路中的碱石灰吸附剂的麻醉气体混合再循环流产 生)。
[0007] 尽管可能存在用于单独吸附这些麻醉剂中的一些或用于将这些化合物中的一些 单独纯化到医用水平的方法和系统，但从气体流中选择回收的麻醉剂或麻醉剂的混合物以 分离麻醉剂且如果需要纯化麻醉剂的有效方法和系统会是经济有利的。
[0008] 因此，希望提供一种用于从气体流中捕获、回收、恢复、分离和纯化中的至少一些 来处理各种吸入麻醉剂(例如地氟醚和/或七氟醚)的系统和方法，其克服传统系统中的至 少一些问题。类似地希望提供一种用于基本上捕获、回收、恢复、分离和纯化中的至少一些 来处理卤代经的系统和方法。
【发明内容】
[0009] 按照下文中更为详细描述的本申请的一个方面，提供一种用于从气体流中回收至 少一种卤代烃的方法，该方法包括:将气体流暴露于吸附剂，所述吸附剂具有孔隙直径大到 足以允许至少一种卤代烃的分子进入并吸附在吸附剂晶格的内腔中的晶格结构，所述吸附 剂具有平均孔隙开口在约5至约50埃之间的孔隙晶格结构;从气体流中移除包含吸附的至 少一种卤代烃的吸附剂；以及通过在一些条件下将吸附剂暴露于净化气体而用净化气体再 生吸附剂，所述条件有效地使至少一种吸附的卤代烃从至少一种吸附剂解吸。特别是，该方 法致力于在不导致催化反应;不使吸附物分解并具有高产量地操作。
[0010] 在一些情况下，平均孔隙开□在约5与约10埃之间。在其他情况下，平均孔隙开口 在约15与约30埃之间。吸附剂可为基于SiO 2的亲有机物材料，其具有90重量％或更大的SiO2 含量。吸附剂可为小于10重量％的六12〇3。吸附剂可基本上不含有Al2〇 3。吸附剂可具有98:1 或更大的SiO2 = Al2O3的重量比。吸附剂可具有小于约1质量％的阳离子。吸附剂可具有中性 表面。吸附剂可具有约400至约1500m 2/g的比表面积。吸附剂可具有约500至约1250m2/g的比 表面积。吸附剂可具有约600至约900m 2/g的比表面积。吸附剂可具有20埃的平均孔隙尺寸 和/或750m2/g的表面积。
[0011]在该方法期间，至少在吸附剂刚饱和之前，吸附剂可暴露于气体流。在其他情况 下，吸附剂可在饱和之后暴露。
[0012] 至少一种卤代烃可通过冷凝至少一种卤代烃而从净化气体中移除。至少一种卤代 烃可为吸入麻醉剂。麻醉剂可为七氟醚、地氟醚、氟烷、异氟醚或安氟醚。至少一种卤代烃可 为溴氯氟醚、氟化烷基醚、氟氯化碳、氟氯醚或其衍生物之一。
[0013] 气体流可为离开呼吸麻醉机的气体流、病人呼吸回路在呼吸麻醉机内的气体流、 或与用于医院呼吸麻醉机的废气流的医院中心收集系统关联的气体流。在气体流中的麻醉 剂可选择性地吸收在吸附材料上;并且吸附在吸附材料上的麻醉剂可从吸附材料解吸、冷 凝、分离并分别纯化到医用标准。
[0014] 将气体流暴露于吸附剂可包括使气体流通过吸附剂的包含在滤毒器中的床层。将 气体流暴露于吸附剂可包括使气体流通过吸附剂的包含在中央收集器或滤毒器中的床 层，其能够从多个气体流(例如来自医院中央呼吸麻醉机的气体处理管道的气体流）中吸附 卤代烃。
[0015] 该方法可进一步包括:检测离开吸附剂床层的至少一种卤代烃;致动可检测的警 报器，以指示吸附剂的床层饱和；以及用未饱和的吸附剂替换饱和的吸附剂。饱和的吸附剂 可在再生吸附剂期间在受控的过程条件下加热到高温，以帮助从吸附剂中解吸至少一种卤 代烃。饱和的吸附剂可用微波加热。净化气体可在供给通过或穿过饱和的吸附剂之前加热， 以将饱和的吸附剂的温度升高到高温。该高温可在30°C至220°C的范围内。在一些情况下， 该高温可在30°C与180 °C之间。净化气体可加热到30 °C至220°C的范围内的温度。在一些情 况下，净化气体可加热到在30 °C与180 °C之间的温度。净化气体可为惰性气体，例如氮气。
[0016] 至少一种卤代烃可为至少两种不同的麻醉剂的混合物，吸附剂可配置为吸附至少 两种不同的麻醉剂，净化气体可将至少两种不同的麻醉剂从吸附剂中解吸到净化气体中， 其中该方法可进一步包括:将解吸到净化气体中的两种不同的麻醉剂冷凝成液体形式，以 及通过分馏纯化冷凝的液体形式的两种不同的麻醉剂以隔离和分离纯化的麻醉剂。分馏可 在真空或压力下执行。该方法可进一步包括在通过分馏进行纯化之前用水清洗作为不同麻 醉剂的混合物的冷凝液体。
[0017] 通过分馏纯化的至少两种不同麻醉剂的混合物可包括2,2,2_三氟-1-氟乙基-二 氟甲基醚和2,2,2_三氟-1-[三氟甲基]乙基氟甲基醚。
[0018] 按照另一方面，提供一种吸附剂的用于吸附吸入麻醉剂的用途，该吸附剂具有平 均孔隙开口在约5与约50埃之间的孔隙晶格结构。吸入麻醉剂可为2,2,2_三氟-1-氟乙基-二氟甲基醚和2，2，2-三氟-1-[三氟甲基]乙基氟甲基醚。在一些情况下，平均孔隙开口在约 5与约10埃之间。在其他情况下，平均孔隙开口在约15与约30埃之间。吸附剂可为基于SiO 2 的亲有机物材料，其具有90重量％或更大的SiO2含量。吸附剂可具有小于10重量％的六12〇 3。 吸附剂可基本上不含有Al2〇3。吸附剂可具有98:1或更大的SiO2 = Al2O3的重量比。吸附剂可具 有小于约1质量％的阳离子。吸附剂可具有中性表面。吸附剂可具有约400至约1500m 2/g的 比表面积。吸附剂可具有约500至约1250m2/g的比表面积。吸附剂可具有约600至约900m 2/g 的比表面积。吸附剂可具有20埃的平均孔隙尺寸和/或750m2/g的表面积。
[0019] 按照另一方面，提供一种用于吸附卤代烃的吸附剂，该吸附剂具有平均孔隙开口 在约5与约50埃之间、小于10重量％的阳离子和表面积在400m 2/g与约1500m2/g之间的孔隙 晶格结构。在一些情况下，吸附剂具有在约5与约10埃之间的平均孔隙开口。在其他情况下， 平均孔隙开口在约15与约30埃之间。吸附剂可为基于SiO 2的亲有机物材料，其具有90重 量％或更大的SiO2含量。吸附剂可具有小于10重量％的六1 2〇3。吸附剂可基本上不含有Al2〇3。 吸附剂可具有98:1或更大的Si〇2:Al2〇3的重量比。吸附剂可具有小于约1质量％的阳离子。 吸附剂可具有中性表面。吸附剂可具有约400至约1500m 2/g的比表面积。吸附剂可具有约 500至约1250m2/g的比表面积。吸附剂可具有约600至约900m2/g的比表面积。吸附剂可具有 20埃的平均孔隙尺寸和/或750m2/g的表面积。
[0020] 按照另一方面，提供一种用于吸附卤代烃的吸附系统，该吸附系统包括:具有平均 孔隙开口在约5埃与约10埃之间的孔隙晶格结构、小于10重量％的六1 2〇3、在约400m2/g与约 1500m2/g之间的表面积的一种吸附剂;和具有平均孔隙开口在约15埃与约30埃之间的孔隙 晶格结构、小于10重量％的六12〇3、在约400m 2/g与约1500m2/g之间的表面积的另一种吸附 剂。
[0021] 按照另一方面，提供一种用于在气体流中检测卤代烃的存在的传感器，该传感器