大气中的氧气和其他气体

随着Covid-19流行的情节,很容易忘记这种疾病的真正恐怖。看到病人是心寒,喘着气,和许多需要额外的氧气供应。生产的氧气一直是一个关键的挑战大流行,但有一个更容易的在1950年代开发的技术由一个人专门分离。

查尔斯Skarstrom生于1906年,体育教育的主要教授的儿子。1924年,他开始了他父亲的老大学物理学学位,哥伦比亚,在纽约,美国。他离开1933年硕士学位加入杰西梁弗吉尼亚大学。梁已经开始测试一个假设由弗雷德里克·林德曼和弗朗西斯·阿斯顿离心机可能意味着分离同位素气体或蒸气。Skarstrom一样困难和危险的工作加入浓缩的重氯isotopomers四氯化碳正在准备出版。他的博士论文,提交1939年,Skarstrom放大方法。

作为曼哈顿计划的一部分,建立原子弹,梁提出了利用气体超速离心分离的裂变铀- 235休息。Skarstrom下几个专利的名字,提起战争结束之后很久,描述密封和轴承相关项目。然而,梁和他的团队无法开发一个系统强大的足以完成这项工作,和使用的同位素武器在日本的广岛和长崎投下分离更传统的气体扩散通过多孔膜。

战争结束后,Skarstrom与标准石油公司找到了一份工作,后来埃索(今天埃克森美孚),在他们的研究工作实验室旁边的传奇Bayway炼油厂在林登,新泽西。Bayway是最早的综合炼油厂之一;第一个石化,异丙醇,生产,它是最早的催化的家饼干。

在1956年一切都会改变当他试图从空气优化的方法去除水分

Skarstrom在分析分离工作团队和他早期专利处理气相色谱和烯烃聚合和喷气发动机燃烧有关的问题。但在1956年,一切都将改变当他试图从空气优化的方法去除水分。该方法通过空气在列挤满了吸附剂材料。材料成为饱和时,流量会转向气体穿过第二个,相同的填充柱。与此同时,第一列是加热使解除吸附水分,与一小部分干气用作清洗击退水。因此,两列是heating-cooling-adsorption 12小时的循环交替,一个计时器。

一个图像显示一个氧气发生器图

资料来源:美国专利和商标办公室2944627 / C。w . Skarstrom

Skarstom heaterless分馏的专利技术——现在被称为变压吸附

宿命地,加热器筒的列失败。不愿等待更换到达,Skarstrom决定没有加热器运行设备。不需要冷却时间长,他设置定时器来开关每30分钟。仪器还减少了水分在气饲料。出于好奇,Skarstrom进一步缩短了周期,观察新兴空气干燥机在短周期。在这个绝热过程,吸附热从未丢失,从而能够使解除吸附的水压力和清除。

Skarstrom尝试不同的吸附剂。他在专利列表从活性炭到纸,以及新发现的合成沸石,以其巨大的表面积。取决于所选择的沸石,其过程可能产生气体显著富集或贫化的氧气。挥发性碳氢化合物也可以分开。heaterless分馏的方法,所有的潜力提供医疗食品保存氧和氮,是出现在《纽约时报》每周专利审查。它后来被称为变压吸附。

不为人知的Skarstrom或他的专利代理人,海因里希·卡利,1953年为林德在德国工作,开发和专利完全相同的事情。这是显示在1970年Skarstrom退休,当埃索起诉专利侵权的竞争对手。在回顾整个过程和解剖原理和装置,法官否决了Skarstrom缺乏新颖性的专利。什么Skarstrom想到这可能永远不得而知。他死于1984年。

变压吸附现在是例行公事。它可以用来提供氮化学实验室和氧气吹玻璃。它提出了二氧化碳捕获从水泥厂、钢铁厂。在过去几周,印度空军交付超过11000制氧机全国医院拯救无数生命垂危的病人。也许Skarstrom的想法并不完全是原创的,但很聪明。