CN103889894A - 供应用于熏蒸应用的磷化氢的***和方法 - Google Patents

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Abstract

生成和包装磷化氢气体的***和方法，其中所述方法包括：使水与磷化铝反应以生成磷化氢，并使磷化氢以低于***下限的磷化氢浓度提供在气体混合物中；从气体混合物中吸附移出磷化氢；以及将移出的磷化氢包装在流体存储和分配容器中。

Description

供应用于熏蒸应用的磷化氢的***和方法
技术领域
本公开涉及供应磷化氢以例如用于熏蒸应用的***和方法。
现有技术
磷化氢气体是一种保护谷物和其他天然产物免受昆虫和啮齿动物侵扰和袭击的有用的熏蒸剂，并且在世界范围内用于粮仓、货船和谷物存储设施中的工业熏蒸活动。
在过去的五十年间用于大多数熏蒸的方法已经涉及提供作为熏蒸源试剂的片剂、颗粒或粉末形式的磷化铝，其与水反应以形成作为水解反应产物的磷化氢气体和氧化铝。为此，可将磷化铝以片剂形式放入熏蒸地点的空气循环分配器中，或可将其以颗粒或粉末形式包装在置于该地点的包或袋中，从而使磷化铝与大气水分反应以产生磷化氢气体熏蒸剂。
由于磷化氢除高度有毒之外还高度易燃，因此通常用控制剂进行配制以确保磷化氢不发生燃烧。此外，鉴于磷化氢的自燃性和毒性，作为水解反应的固体残留物而产生的氧化铝必须从空气循环***中移出并且必须小心处理，以确保已发生完全反应。使用包含磷化铝颗粒或粉末的包或袋也可需要控制剂的配制或存在以抑制燃烧，并且引起以下另外的缺陷：在完成水解反应之后容纳有氧化铝残留物的包和袋必须从位于熏蒸场地的熏蒸材料中移除。
使用磷化铝作为熏蒸源试剂还造成反应速率极具变化性的重大缺陷。磷化铝熏蒸源试剂进行反应并形成磷化氢气体的所需时间取决于许多因素，包括待熏蒸的材料的水分含量、熏蒸场地的环境湿度以及该场地的温度。由于这些活化因素的不确定性，控制熏蒸气体输送的浓度和时间是非常困难的。因此，使用磷化铝作为熏蒸源试剂带来重大的可靠性和再现性问题。
已致力于利用现场发生器，其中磷化铝与水反应以生成磷化氢气体，然后将所述磷化氢气体进料至熏蒸地点的循环***中。然而，该方法造成许多缺陷，包括磷化铝材料的材料处理和熏蒸地点的水解反应控制／管理，以及在熏蒸地点供应发生器的额外的资本和运营成本。
近年来已进行了另外的努力以将极稀的磷化氢气体混合物提供至气体供应罐中以便熏蒸使用。这种气体混合物通常在空气混合物中包含浓度为2％或更低的磷化氢，低于磷化氢***下限。这种包装可使气体混合物直接作为熏蒸介质使用。因为由此所需的大体积的气体使得需要对大量的仅包含低含量磷化氢的空气罐进行运输和处理，所以该方法不经济。
其他方法，例如在高压容器中提供液化磷化氢，存在重大的安全问题，因为磷化氢高度易燃并且毒性很大。
因此，本领域持续地需要一种安全、有效并且经济的供应磷化氢气体以用于熏蒸应用的方法。
发明内容
本公开涉及供应磷化氢以例如用于熏蒸应用的***和方法。
本公开一方面涉及一种生成和包装磷化氢的方法，包括：使水与磷化铝反应以生成磷化氢，并使磷化氢以低于***下限的磷化氢浓度提供在气体混合物中；从气体混合物中吸附移出磷化氢；以及将移出的磷化氢包装在流体存储和分配容器中。
本公开的另一方面涉及磷化氢生成和包装设备，其包括：适于使水与磷化铝反应以生成磷化氢的磷化氢发生器；布置为供应稀释气体的稀释气体源，以使所述磷化氢以低于***下限的磷化氢浓度提供在气体混合物中的方式布置；布置为从气体混合物中吸附移出磷化氢的吸附剂；以及适于将移出的磷化氢包装在流体存储和分配容器中的包装设施。
本公开又一方面涉及一种生成和包装磷化氢气体的方法，所述方法包括：
(a)生成磷化氢气体；
(b)形成包含磷化氢气体和惰性气体的气体混合物；
(c)使该气体混合物与吸附剂接触，所述吸附剂可有效地从中吸着移出磷化氢气体，并产生含磷化氢的吸附剂和贫磷化氢的气体混合物；
(d)将含磷化氢的吸附剂与贫磷化氢的气体混合物分离；
(e)任选地从分离的含磷化氢的吸附剂上解吸磷化氢气体；以及
(f)将分离的含磷化氢的吸附剂包装在流体供应容器中，或如果任选地进行解吸，则将解吸的磷化氢气体包装在流体供应容器中。
另一方面，本公开涉及一种生成和包装磷化氢气体的***，所述***包括：
(a)磷化氢气体发生器；
(b)惰性气体源，其有效地布置为将惰性气体供应至所述磷化氢气体发生器以从中流过而形成包含磷化氢气体和惰性气体的气体混合物，或有效地布置为将惰性气体供应至混合地点以与由所述磷化氢气体发生器生成的磷化氢气体结合而形成包含磷化氢气体和惰性气体的气体混合物；
(c)吸附器，其包含可有效地从气体混合物中吸着移出磷化氢气体的吸附剂，所述吸附器布置为接收来自所述磷化氢气体发生器或所述混合地点的气体混合物，以产生含磷化氢的吸附剂和贫磷化氢的气体混合物；以及
(d)包装设施，其适于接收含磷化氢的吸附剂或从所述含磷化氢的吸附剂上解吸的磷化氢，以用其填充流体供应容器。
本公开的其他方面、特征和实施方案将由随后的公开和所附权利要求更充分地显现。
附图说明
图1是生产磷化氢并将磷化氢包装在流体存储和分配容器中的方法***的示意图。
图2是根据本公开的另一个实施方案生成磷化氢和包装磷化氢，接着随后在熏蒸场所用容器分配磷化氢气体，并且回收容器以修复和再填充的方法的示意性流程图。
图3是根据本公开的另一个实施方案生产磷化氢和装载流体存储和分配容器的方法***的示意图。
图4是根据本公开的一个实施方案磷化氢供应设备的示意图。
图5是根据本公开的另一个实施方案磷化氢供应设备的示意图。
具体实施方式
本公开涉及供应磷化氢以用于例如熏蒸应用的***和方法。在各个方面，本公开涉及生成和包装磷化氢的集成***和方法，并涉及相关的供应配置，其中生产包装的磷化氢并且将其用于熏蒸应用。
在本文中，使用的单数形式“一个”、“一种”以及“该”包括多个所指物，除非上下文另有清楚指明。
本公开在此参照各个实施方案，并且参照各个特征和方面而提出。本公开考虑各种排列和组合的这些特征、方面和实施方案均在本公开的范围内。因此，本公开的化合物、设备、组合物和方法可被指定为包含、由或基本由这些具体特征、方面和实施方案的任意的所述组合和排列，或其中选定的一种或多种组成。
在具体的方面，本公开涉及以安全且可控的方式利用以下方法生成磷化氢：当磷化氢作为反应产物在气体混合物——其含有足够的稀释剂以基本降低原本与磷化氢相关的由其自燃性和毒性而引起的危害——中产生时，吸着捕获并回收磷化氢，并将回收的磷化氢气体以浓缩形式包装在安全有效的流体存储和分配容器中。
根据本公开，磷化氢在反应混合物中的初始生成可以任意合适的方式进行。在一种方法中，磷化氢由磷化铝与水的反应生成，其中产物磷化氢在稀释的反应混合物中，或其中原样生成的磷化氢与稀释介质如惰性气体(例如氮气、氩气、氪气等)混合。
本公开在一个实施方案中考虑通过在N2流中可控地水解AIP粉末(粒料)而现场生成PH3，随后在碳吸附剂上分离、纯化和存储PH3，所述碳吸附剂对包含磷化氢和稀释物质的多组分物流中的磷化氢具有高的装载容量、作用容量和选择性。在此更全面地描述分离、纯化和存储磷化氢的多种方法，包括制造可用于熏蒸应用的包装磷化氢。
在生成、吸着捕获和回收磷化氢之后进行的这种磷化氢的包装可利用多种类型的流体存储和分配设备。对本公开的磷化氢的包装特别有用的具体的流体存储和分配设备包括购自ATMI，Inc.(Danbury，Connecticut，USA)的商标为
Figure BDA0000494564590000041
和的市售可得的流体存储和分配容器。
所述类型的容器包括基于吸附剂的容器，其含有对磷化氢具有吸着亲和力的吸附剂，例如固相物理吸附剂材料，如碳、分子筛，或液体离子存储介质，或吸附磷化氢气体并且在分配条件下从存储材料释放磷化氢气体的其他合适的存储材料。这些吸附剂可有利地具有用于在磷化氢生成时最初吸着捕获然后回收磷化氢的相应类型。
本公开的适于包装磷化氢的容器还包括配有内部压力调节器的容器，其中一个或多个调节器置于该容器的内部体积中，并且布置为使得容器的气体排出口处的压力决定调节器是否能够分配流量。所述压力调节器可具有固定设定点类型或可变设定点类型，并且可连续地调节地使用，从而在存储条件下，当用磷化氢填充容器时，将所述控制分配的压力调节器设为一个设定点压力值以确保磷化氢不释放至周围环境。
在广泛地实施本公开中，可能有用的容器还包括含有对磷化氢具有吸着亲和力的吸附剂并且配有一个或多个内部压力调节器的容器。所述类型的容器可购自Advanced Technology Materials，Inc.(Danbury，CT，USA)，商标为VACSORB。
更具体地考虑压力调节的容器，在一个具体的实施方案中，可用于本公开实践的内部压力调节的容器可在容器的内部体积中具有一个设定点压力调节器，其中设定点为80kPa(600Torr)，并且其中磷化氢以13.8兆帕(MPa)(2000psig)的压力包含在容器的内部体积中。在该容器中，磷化氢在非常高的压力但完全安全的方式下存储，因为压力调节器不会分配流量，除非容器的气体排出口处的压力低于调节器的设定点值。在后续使用中，可通过真空泵、文丘里管(venturi)或其他合适的提取装置将磷化氢从内部压力调节的容器中提出，其中在容器的气体排出口处施加低于设定点的压力。
所述提取设备还可用于从基于吸附剂的容器中分配磷化氢，其中磷化氢被吸着剂介质吸附且在低压或甚至负压下存储于所述介质上。
在熏蒸中，通常需要将熏蒸气体输送至大气压熏蒸场所，例如谷物存储仓和存储区域，住宅、商业和政府建筑物，包装的食品仓库，水果和蔬菜加工设施等。在所述大气压熏蒸场所中，在包含吸附介质的容器中以吸附态供应的磷化氢需要有效的提取设备和熏蒸气体输送方法。
再次考虑磷化氢的初始生成，例如作为磷化物反应物的水解产物，由于磷化氢的自燃和有毒特性而需要将其稀释至符合安全处理和加工的水平。为了避免暴露于空气中而自燃，以及避开***下限条件，需要将磷化氢稀释至大约2体积％的浓度，基于含有磷化氢的多组分混合物的总体积计。
本公开的***和方法解决了关于磷化氢的自燃和有毒特性问题，并且提供了一种安全、经济和有效的生成和包装磷化氢以用于熏蒸应用的方法。
本公开在各个实施方案中应用一种吸附容器的“主从”布置，其中将稀释介质中初始生成的磷化氢气体与主容器中的吸附剂接触，以在吸附剂上物理吸附磷化氢。这种磷化氢和吸附剂在主容器中的吸附之后，将磷化氢从主容器中的所述吸附剂上解吸，然后流入至包含吸附剂的“从”容器，其中磷化氢被吸附至从容器中的吸附剂上，随后将这种从容器密封以提供用于随后应用的包装磷化氢。
这种主从布置由此通过以下方法实现从与磷化氢以混合物形式存在的稀释介质中初始分离磷化氢：在主容器中的吸附剂上吸附，随后在从容器中包装，所述从容器以接收主容器的关系布置，以接收从主容器的吸附剂上解吸的磷化氢，吸着性地吸附这些输送的磷化氢以用于最终的气体包装。由于吸附剂的吸着亲和力，这些包装气体因此以吸附态保留在最终的包装(从容器)中，从而以高度安全形式提供给随后的应用。
或者，可以从稀释气体中分离出用于从稀释气体中初始吸附磷化氢的吸附剂，并将分离的含磷化氢的吸附剂输送至接收容器中，其中将含磷化氢的吸附剂装载至预定的程度，并且将该容器密封。然后可运输所得的密封容器并随后用于在分配条件下从吸附剂中分配磷化氢气体，以便例如用作熏蒸介质。
在一个实施方案中，本公开涉及一种生成和包装磷化氢的方法，其包括：使水与磷化铝反应以生成磷化氢，并使磷化氢以低于***下限的磷化氢浓度提供在气体混合物中；从气体混合物中吸附移出磷化氢；以及将移出的磷化氢包装在流体存储和分配容器中。
在所述方法中，可通过吸附剂从气体混合物中吸附移出磷化氢，所述吸附剂选自分子筛、碳吸附剂、二氧化硅、氧化铝、大网络树脂吸附剂以及两种或更多种这些吸附剂的结合物。
在一个具体的实施方案中，通过碳吸附剂从气体混合物中吸附移出磷化氢。示例性的碳吸附剂可具有至少一种如下特性：(i)吸附剂表面积在980至1500m2／克的范围内，(ii)堆密度为0.58至1.20g／cc，以及(iii)磷化氢气体在650Torr(86.7kPa)压力下的填充容量为0.16至0.19克磷化氢气体／克吸附剂。各个实施方案可利用具有如下特性的吸附剂：(i)；(ii)；(iii)；(i)和(ii)；(i)和(iii)；(ii)和(iii)；或(i)、(ii)和(iii)。因此，可用固相物理吸附剂从气体混合物中吸附移出磷化氢。这种用固相物理吸附剂从气体混合物中吸附移出的磷化氢可从吸附剂上解吸，并流入至流体存储和分配容器中以进行包装，例如在500Torr(66.7kPa)至650Torr(86.7kPa)范围内的压力下以10至16升每分钟的流速。
所述流体存储和分配容器可包含吸附剂，所述吸附剂可与从包含磷化氢的气体混合物中初始回收磷化氢所利用的吸附剂相同或不同。流体存储和分配容器中的吸附剂可选自分子筛、碳吸附剂、二氧化硅、氧化铝、大网络树脂吸附剂以及两种或更多种这些吸附剂的结合物。流体存储和分配容器中的所述吸附剂可为碳吸附剂。所述碳吸附剂可具有至少一种如下特性：(i)吸附剂表面积在1000至1400m2／克的范围内，(ii)堆密度为0.50至0.80g／cc，以及(iii)磷化氢气体在650Torr(86.7kPa)压力下的填充容量为0.15至0.19克磷化氢气体／克吸附剂。各个实施方案可利用具有如下特性的吸附剂：(i)；(ii)；(iii)；(i)和(ii)；(i)和(iii)；(ii)和(iii)；或(i)、(ii)和(iii)。
上述方法还可包括从流体存储和分配容器中分配磷化氢，例如在500Torr(66.7kPa)至650Torr(86.7kPa)范围内的压力下以10至20升每分钟的流速。从流体存储和分配容器中分配的磷化氢可用于熏蒸。所述流体存储和分配容器可包含内部压力调节的容器。所述内部压力调节的容器还可包含固相物理吸附剂。
本公开在另一方面涉及一种磷化氢生成和包装设备，其包括：适于使水与磷化铝反应以生成磷化氢的磷化氢发生器；布置为供应稀释气体的稀释气体源，以使所述磷化氢以低于***下限的磷化氢浓度提供在气体混合物中的方式布置；布置为从气体混合物中吸附移出磷化氢的吸附剂；以及适于将移出的磷化氢包装在流体存储和分配容器中的包装设施。
所述设备中的吸附剂可选自分子筛、碳吸附剂、二氧化硅、氧化铝、大网络树脂吸附剂以及两种或更多种这些吸附剂的结合物。在一个具体的实施方案中，所述吸附剂可包括碳吸附剂。所述碳吸附剂可具有至少一种如下特性：(i)吸附剂表面积在980至1500m2／克的范围内，(ii)堆密度为0.58至1.20g／cc，以及(iii)磷化氢气体在650Torr(86.7kPa)压力下的填充容量为0.16至0.19克磷化氢气体／克吸附剂。各个实施方案可利用具有如下特性的吸附剂：(i)；(ii)；(iii)；(i)和(ii)；(i)和(iii)；(ii)和(iii)；或(i)、(ii)和(iii)。
所述吸附剂有利地包括固相物理吸附剂。
设备可构建为使得吸附剂适于将吸附的磷化氢从中解吸，并且设备还包括流动回路，所述流动回路布置为使从吸附剂上解吸的磷化氢流入至包装设施。
设备可构建为使得包装设施中的流体存储和分配容器包含吸附剂。所述吸附剂可选自分子筛、碳吸附剂、二氧化硅、氧化铝、大网络树脂吸附剂以及两种或更多种这些吸附剂的结合物。在各个实施方案中，流体存储和分配容器中的吸附剂为碳吸附剂。所述碳吸附剂可具有至少一种如下特性：(i)吸附剂表面积在1000至1400m2／克的范围内，(ii)堆密度为0.50至0.80g／cc，以及(iii)磷化氢气体在650Torr(86.7kPa)压力下的填充容量为0.15至0.19克磷化氢气体／克吸附剂。各个实施方案可利用具有如下特性的吸附剂：(i)；(ii)；(iii)；(i)和(ii)；(i)和(iii)；(ii)和(iii)；或(i)、(ii)和(iii)。
包装设施中的流体存储和分配容器可包含内部压力调节的容器。所述内部压力调节的容器可包含固相物理吸附剂。
图1为本公开一个具体实施方案的磷化氢生成和包装方法***10的示意图。
如图所示，***10包括磷化氢生成反应器12，其包括反应容器14，其中包括磷化铝床层16。容器通过管线20以接收关系与水供应源18联接，通过此将反应水或湿气引入至容器14的内部体积中以用于与床层16中的磷化铝反应。为此，水可通过雾化或通过喷雾嘴或其他合适的装置或入口／引入结构而引入至容器14，其中水提供为用于与磷化铝反应而形成磷化氢。尽管图1中示出的水反应物是在容器14的底端引入，但应理解，还可以从容器的顶部引入水蒸气，并且可以利用其他配置来供应合适形式和合适量的水以进行磷化氢生成反应。
容器14还以对氮气流动回路24为接收关系的方式布置。氮气流动回路24通过氮源容器22提供氮气。氮源容器可例如包括含有高纯氮气的常规高压气罐。来自氮气流动回路24的氮气在泵26的作用下流入至氮气进入管线27，以便排放至容器14的内部体积中。
通过使用这种布置，引入容器14底端的氮气与引入的水或水蒸气一起在容器14中向上流动，以使水和磷化铝有效反应生成磷化氢。然后所得的磷化氢／氮气混合物流过容器14顶端的排出管线28，并流过捕水器30。
捕水器30包括一种合适的干燥材料，例如孔径为3埃的沸石材料。由此捕水器30对磷化氢／氮气混合物进行干燥。然后干燥的磷化氢／氮气混合物在排出管线28中流入至主吸附容器50和52，所述排出管线28包括流量计32和压力开关35。
主吸附容器50和52安置于秤盘(scale)54和56上，所述秤盘54和56分别具有读出器58和60。排出管线28包括阀门44，借助阀门44可控制流入至各个容器的流量。容器接收分支进料管线46和48中的来自排出管线28的磷化氢／氮气混合物，并且容器在从排出管线28进料气体期间布置为使分支管线36和40中贫磷化氢的氮气流入至氮气流动回路24中，所述分支管线36和40分别包括流量控制阀38和42。
通过这种布置，磷化氢／氮气混合物可通过进料管线46和48从排出管线28流入至容器50和52中。容器50和52均包含对磷化氢具有选择性的吸附剂，例如碳吸附剂，从而由排出管线28供应的磷化氢／氮气混合物中的磷化氢流过碳容器50和52。磷化氢／氮气混合物中的磷化氢被吸附在容器中的吸附剂上，并且所得的贫磷化氢的氮气在管线36和40(其中阀门38和42开启)中流入至含有流量计34的氮气流动回路24中，以在氮气流动回路中循环流动。
以这种方式，各个主容器50和52在容器中的吸附剂上装载有吸附态的磷化氢。一旦容器50和52中装载有磷化氢，就对容器进行解吸操作，由此使磷化氢从容器中的吸附剂上解吸，然后流入至多容器阵列94和／或96中的从容器中，以填充所述从容器，然后可将所述从容器密封，从填充歧管中移出，并且如果合适，将其输送至存储或使用设施中。
为了从主容器填充从容器，开启排出管线62中的阀门64和排出管线66中的阀门68和70，所述阀门在将磷化氢气体填充至容器50和52的进料操作过程中是闭合的。同时，驱动排出管线66中的进料真空泵72以使从主容器中提取出的解吸的磷化氢气体流入至歧管管线80，然后通过分支管线82和／或84以填充阵列94和／或96中的从容器。为此，与容器阵列94相关的歧管填充管线82与连接至各个容器的磷化氢引入管线联接，其中各个所述磷化氢引入管线包括流量控制阀，可开启所述流量控制阀以适于将磷化氢填充至从容器，或相反，关闭所述流量控制阀以隔离所述从容器。相应地构建和操作与容器阵列96相关的歧管填充管线84。歧管分支管线82包含压力开关86，并且歧管分支管线84可相似地配有压力开关或其他压力和／或流量监测装置，以确定阵列中的容器已被填入至合适的压力或体积填充水平。
在填充从容器之前，可通过驱动循环吹扫真空泵88而使所述容器及与其相关的流动回路抽真空。循环吹扫真空泵88的抽吸作用将阵列94和96中的容器及与其相关的流动回路管线抽真空，并且使得到的气体流入至干式洗涤器90中，在所述干式洗涤器90中去除任何的污染物种。将由此洗涤的气体作为排出气从排气管线92中由该***排放。然后可将所述排出气送至进一步的处理，排放至大气中或以任意合适的方式利用或处理。
该***中的各个压力开关、流量计和阀门可被集成于监测和控制组件中，并且该***可相应地具有信号传输能力，由此可利用通过流量计监测的流量或与压力开关连接的***中监测的压力作为中央处理单元的信号，所述中央处理单元适于接收监测信号并输出控制信号，利用所述控制信号来控制方法***10中的一系列处理步骤或操作。
容器阵列94和96中的容器可以具有含有对磷化氢气体具有选择性的吸附剂如碳吸附剂的类型，由此从主容器50和52输送的磷化氢气体被引入至各个从容器阵列中的从容器中并于其中被吸附在吸附剂上。在这种布置中，一旦从容器阵列中的从容器被填充，容器即可通过关闭所述容器的阀头中合适的阀门而密封，然后将容器从歧管中移出以用于随后的处理和使用。从容器阵列中的从容器可被同时填充，或所述容器可以连续的方式被填充，由此阵列中的第一个容器被填充至所需压力、重量或体积水平，然后关闭该容器，将磷化氢气体输送至阵列中的下一个容器中，以使阵列中的每个容器被连续填充。
这样，在图1中所示的***10的一个操作模式中，可实施磷化氢的生成以产生磷化氢／氮气混合物，通过排出管线28使其流入至主容器50和52之一或两者中，其中磷化氢被吸附至吸附剂上并且所得的含有大部分氮气的贫磷化氢的气体混合物从所述容器排放至氮气流动回路24中。容器50和52可进料有磷化氢气体以用于在其中被同时或连续地吸附，如在该方法***的给定实施方案中可能需要的或有用的。
随后，在主容器中装载有磷化氢的情况下，布置阵列94和96中的“从”容器以接收在解吸条件下从主容器分配的磷化氢，从而通过歧管填充管线82和84将磷化氢气体输送至从容器中。在将磷化氢填充至从容器之前，可通过循环吹扫真空泵将从容器抽真空，以从所述容器移除任何的气体，由此实现在从容器中的吸附剂上具有高磷化氢装载量。
如上所述，给定阵列中的从容器可被同时或连续地填充，并且在各个管线中的流量控制阀可以控制的关系被联接至过程监测和控制***，如前所述的包括中央处理单元的过程监测和控制***，所述中央处理单元可包括可编程逻辑控制器、微处理器、可编程地布置以进行该方法***的周期性操作的通用计算器等，从而使产生磷化氢、由稀释气体分离磷化氢、以及填充最终包装容器的方法自动地进行。
因此，应认识到，表1中所示的方法***可被布置成连续操作，其中来自磷化氢生成反应器的磷化氢／氮气混合物被输送至两个主容器之一中，而将另一个容器停用或用另一个容器将磷化氢分配至容器阵列94和96中的一个或多个从容器中，其中周期性切换容器50和52，从而使一个处于接收来自反应器12的磷化氢／氮气混合物的操作中，而另一个处于分配操作以填充一个或多个从容器。
或者，可布置所述方法***以使容器50和52以并行同步的方式、以批量操作的模式填充磷化氢，从而使容器50和52一旦装载就均处于分配操作以填充容器阵列94和96中的从容器。在所述分配操作中，将会停止使水从水源18流入至磷化氢生成反应器12，在完成从容器的分批填充操作之后，通过从水源18将水引入至容器14而使磷化氢的生成作用再次开始。
因此，应理解，图1所示的通用型方法***中的磷化氢生成和包装操作可以分批、半分批或连续的方式进行。
在一个优选的配置中，主容器和从容器都含有对磷化氢具有选择性的碳吸附剂。就主容器和从容器中各自的吸附剂在孔径、孔径分布以及其他参数方面而言，吸附剂可以具有相同或不同的类型。
在一个实施方案中，各个主容器和从容器中的吸附剂是碳吸附剂，其具有下表1(主容器吸附剂)和下表2(从容器吸附剂)中示出的性能，其中PST为孔径分布并且“bet.，，为“在……之间”。
表1
碳吸附剂特性：主容器(吸附剂-惰性气体分离)
Figure BDA0000494564590000121
表2
碳特性：从容器(基于吸附剂的磷化氢存储)
Figure BDA0000494564590000122
与主容器和从容器吸附剂相关的参数范围因此包括：对于主容器而言，吸附剂表面积在980至1500m2／克的范围内，堆密度为0.58至1.20g／cc，在650托(86.7kPa)的压力下针对磷化氢气体所测量的填充容量为0.16至0.19克磷化氢气体／克吸附剂，以及在500托(66.7kPa)至650托(86.7kPa)范围内的压力下磷化氢气体输送流量为10至16L／分钟；对于从容器而言，与从容器吸附剂相关的参数范围包括吸附剂表面积在1000至1400m2／克的范围内，堆密度为0.50至0.80g／cc，在650托(86.7kPa)的压力下针对磷化氢气体所测量的填充容量为0.15至0.19克磷化氢气体／克吸附剂，以及在500托(66.7kPa)至650托(86.7kPa)范围内的压力下磷化氢气体输送流量为10至20L／分钟。
因此，本公开考虑多种布置，其中磷化氢气体通过磷化铝的水解而生成，并且从在其中进行反应的稀释介质中将磷化氢气体吸着移出，其后将吸着移出的磷化氢包装。
本公开在一方面涉及生成和包装磷化氢气体的方法，所述方法包括：
(a)生成磷化氢气体；
(b)形成包含磷化氢气体和惰性气体的气体混合物；
(c)使气体混合物与吸附剂接触，所述吸附剂可有效地从中吸着移出磷化氢气体，并产生含磷化氢的吸附剂和贫磷化氢的气体混合物；
(d)将含磷化氢的吸附剂与贫磷化氢的气体混合物分离；
(e)任选地从分离的含磷化氢的吸附剂上解吸磷化氢气体；以及
(f)将分离的含磷化氢的吸附剂包装在流体供应容器中，或如果任选地进行解吸，则将解吸的磷化氢气体包装在流体供应容器中。
前述方法可以多种具体的实施方案进行。在一个实施方案中，如上文中说明性描述的，从分离的含磷化氢的吸附剂上解吸磷化氢气体。在另一个实施方案中，不进行磷化氢气体从分离的含磷化氢的吸附剂中的解吸。
磷化氢气体的生成首先可以任意合适的方式进行，并且可利用任意合适的合成反应。在各个具体的实施方案中，所述磷化氢气体的生成可通过使磷化铝与水反应而进行。所述水可为液态水或水蒸气。所述水可存在于湿化的惰性气体中，所述湿化的惰性气体与磷化铝接触以生成磷化氢气体并且产生所述包含磷化氢气体和惰性气体的气体混合物。
磷化氢生成和包装过程可与任意合适的吸附剂接触以回收来自磷化氢／惰性气体混合物的磷化氢。所述吸附剂可例如包括选自如下的吸附剂：分子筛、碳吸附剂、二氧化硅、氧化铝和大网络树脂吸附剂以及两种或更多种这些吸附剂种类的结合物。
用于回收来自磷化氢／惰性气体混合物的磷化氢的优选的吸附剂为碳吸附剂。
磷化氢／惰性气体混合物的惰性气体可同样为任意合适的类型，并且可例如包括选自如下的气体：氮气、氩气、二氧化碳、氦气、氪气、氖气以及两种或更多种上述气体的混合物。
在上文宽泛描述的方法实施方案中，其中流体供应容器填充有包装中的分离的含磷化氢的吸附剂，所述流体供应容器具有可填充至任意合适水平的内部体积。例如，内部体积有利地被包装中的分离的含磷化氢的吸附剂填充至所述内部体积的至少50％，并且在具体应用中，包装中的分离的含磷化氢的吸附剂在内部体积中的填充可为所述体积的至少70％，所述体积的至少85％，所述体积的至少90％，所述体积的至少95％或更大。
作为如上所述的含吸附剂容器的替换，在磷化氢气体的包装中使用的流体供应容器可以具有压力调节的类型，包括至少一个布置在所述容器内部体积中的压力调节器。所述容器内部体积中的各个压力调节器组件可包括两个或更多个调节器，其中每个调节器可具有不同的设置，例如设定点，以在所述容器中提供高度安全和控制保留的磷化氢气体。在具体的实施方案中，所述压力调节的容器可在其中含有对磷化氢具有选择性的吸附剂，或可在其中不合吸附剂，如在本公开的具体实施方案中所必须的或需要的。
所述方法可如下进行：其中从包含磷化氢和惰性气体的气体混合物吸附的磷化氢随后被解吸，然后流体供应容器被填充解吸的磷化氢气体。所述流体供应容器在该情况下包含针对磷化氢气体的吸附剂，或所述流体供应容器可以是在其中布置有或不布置有吸附剂的压力调节容器。在所述流体供应容器中使用的吸附剂可以是任意合适的类型，并且可例如包括选自如下的吸附剂：分子筛、碳吸附剂、二氧化硅、氧化铝、大网络树脂吸附剂。在各个实施方案中，流体供应容器中的吸附剂可包括碳吸附剂。
所述方法中使用的用于包装磷化氢气体的流体供应容器可以是回收的流体供应容器，所述回收的流体供应容器先前已填充有本公开方法或其他方法的磷化氢气体，并且在从所述容器分配磷化氢气体，即，以使该容器被排空之后，将其返回至该方法中以用于回收。所述修复可以是任意合适的类型，并且可例如包括烘干(高温暴露)、惰性气体吹扫、溶剂洗涤、抽真空或其他修复过程。
因此，本公开的方法在另一个方面考虑将抽真空的磷化氢流体供应容器修复以产生修复的流体供应容器以用于本公开磷化氢的包装。
本公开在另一个方面涉及一种生成和包装磷化氢气体的***。
在各个实施方案中，所述***包括：
(a)磷化氢气体发生器；
(b)惰性气体源，其有效地布置为将惰性气体供应至所述磷化氢气体发生器以从中流过而形成包含磷化氢气体和惰性气体的气体混合物，或有效地布置为将惰性气体供应至混合地点以与由所述磷化氢气体发生器生成的磷化氢气体结合而形成包含磷化氢气体和惰性气体的气体混合物；
(c)吸附器，其包含可有效地从所述气体混合物中吸着移出磷化氢气体的吸附剂，所述吸附器布置为接收来自所述磷化氢气体发生器或所述混合地点的所述气体混合物，以产生含磷化氢的吸附剂和贫磷化氢的气体混合物；以及
(d)包装设施，其适于接收含磷化氢的吸附剂或从所述含磷化氢的吸附剂上解吸的磷化氢，以用其填充流体供应容器。
所述***可以多种配置来实施。在一个实施方案中，惰性气体源有效地布置为将惰性气体供应至所述磷化氢气体发生器以从中流过而形成包含磷化氢气体和惰性气体的气体混合物。在另一个实施方案中，惰性气体源有效地布置为将惰性气体供应至混合地点以与由所述磷化氢气体发生器生成的磷化氢气体结合而形成包含磷化氢气体和惰性气体的气体混合物。
所述***中的磷化氢气体发生器可以是任意合适的类型，并且可例如为适于使磷化铝与水反应以形成磷化氢气体的反应器。
所述***还可包括湿化器，其适于使由惰性气体源供应的惰性气体湿化，其中所述惰性气体源有效地布置为将惰性气体供应至磷化氢气体发生器以从中流过而形成包含磷化氢气体和惰性气体的气体混合物。
可如此构建所述***，以将所述吸附器布置为从含磷化氢的吸附剂上解吸磷化氢以及将磷化氢排放至流动回路以流入至包装设施。所述吸附器可包括吸附剂，例如以固定床、流化床或其他床层或表现形式中的吸附剂，所述吸附剂选自分子筛、碳吸附剂、二氧化硅、氧化铝和大网络树脂吸附剂。
在优选的实施中，所述吸附器包含碳吸附剂。碳吸附剂可例如具有特征在于至少一种如下特性的类型：吸附剂表面积在980至1500m2／克的范围内，堆密度为0.58至1.20g／cc，在650托(86.7kPa)的压力下针对磷化氢气体所测量的填充容量为0.16至0.19克磷化氢气体／克吸附剂，以及在500托(66.7kPa)至650托(86.7kPa)范围内的压力下磷化氢气体输送流量为10至16L／分钟。
所述***中的惰性气体源可包括选自如下的气体：氮气、氩气、二氧化碳、氦气、氪气、氖气以及两种或更多种上述气体的混合物。
在一个实施方案中，所述***包括包装设施，所述包装设施包括适于容纳至少一个用于填充的流体供应容器的手套箱。所述手套箱可适于通过使通风气体从中流动而通风，例如其中在所述***的操作中利用来自惰性气体源的惰性气体以形成磷化氢／惰性气体混合物。
再次参照附图，图2是根据本公开发明的一个实施方案生成磷化氢和包装磷化氢，接着随后在熏蒸场所用容器分配磷化氢气体，并且回收所述容器以修复和再填充的方法的示意性流程图。
如图所示，图2的方法涉及通过使水与磷化铝反应生成磷化氢的初始步骤(步骤201)，包括反应：
2AlP+3H2O→2PH3+Al2O3
其中水可作为液态水直接提供，或者由大气湿度或潮湿的惰性载气提供。例如，可使用惰性载气如氮气、氪气、氩气、氦气等，将其湿化至合适的程度以进行所述反应。
所述反应产生磷化氢气体和作为固体反应副产物的氧化铝(Al2O3)。磷化铝与水的接触有利地在湿化的惰性气流流过包含磷化铝的容器时进行，从而从所述容器排出的反应产物气体混合物以如下浓度包含惰性气体组分中的磷化氢：以低于***下限的浓度，例如以2体积％磷化氢的浓度，基于包含磷化氢和惰性稀释气体的反应产物气体混合物的总体积计。
为此，具体的接触方法可在磷化铝材料与水反应物的形态和表现形式方面宽泛地变化。例如，可在固定床或流化床中以微粒或细粒的形式提供磷化铝。磷化铝颗粒床层与含湿气的惰性气流以合适的体积流速接触，以避免爆燃的问题以及产生含有合适浓度的磷化氢反应产物气体和惰性稀释气体的多组分气体混合物。
如果包含磷化铝颗粒床层的反应容器具有阻爆燃或抗爆特性，则可产生高于上述2体积％浓度水平的磷化氢气体，基于包含生成的磷化氢的气体混合物的体积计，随后用惰性稀释气体将反应产物气体稀释以产生包含低于***下限水平的磷化氢的多组分气体混合物。然而，一般而言，必须利用磷化铝材料与足够体积流量的惰性稀释气体的接触来产生含磷化氢的反应室排出物，其中磷化氢的浓度不超过2体积％，基于包含生成的磷化氢的气体混合物的体积计。
在各个具体的实施方案中，反应排出气体混合物中磷化氢的浓度可低于2体积％，例如低于1.8％、1.6％、1.5％、1.3％、1.2％、1％、0.75％、0.50％的浓度，或选择其他最大浓度以调节磷化氢反应产物的毒性和自燃性。
不考虑由磷化氢生成反应所产生的含磷化氢的气体混合物中磷化氢的具体浓度，磷化氢将与惰性稀释剂形成混合物。所述惰性稀释剂可为单组分惰性气体种类，或者所述惰性稀释剂可包括多种惰性稀释剂种类。
然后，含磷化氢的惰性气体混合物与碳吸附剂接触(步骤202)以从惰性气体混合物中吸附移出磷化氢，以产生贫磷化氢的气体混合物。所述碳吸附剂可以是与含磷化氢的惰性气体混合物有效接触以吸附磷化氢的任意合适的类型。可以任意合适的形式或形态提供碳吸附剂，包括例如粉末、粒料、棒、球、几何不规则颗粒、板、片、块形式(例如砖块、方块等，其具有三维x、y、z结构，其中x维、y维和z维各自至少为20mm，优选至少为25mm，更优选至少为40mm，最优选至少50mm)、盘、圆柱形式、蜂窝形式或具有有利于将磷化氢从含有磷化氢的惰性气体中移出的合适尺寸、形状和吸附特性的任意其他吸附剂颗粒。
在本公开的一个具体方面，提供碳吸附剂以从含磷化氢的惰性气体混合物中吸附移出磷化氢，其具有如下特性中的一种或多种：吸附剂表面积在980至1500m2／克的范围内，堆密度为0.58至1.20g／cc，在650托(86.7kPa)的压力下针对磷化氢气体所测量的填充容量为0.16至0.19克磷化氢气体／克吸附剂，以及在500托(66.7kPa)至650托(86.7kPa)范围内的压力下磷化氢气体输送流量为10至16L／分钟。
由于含磷化氢的气体与碳吸附剂接触的结果，磷化氢被吸附至碳上。
图2工艺流程图因此实现了开始使用碳床层以捕获磷化氢，生成磷化氢之后使其保留在合适的位置上，例如固定床或流化床中。所述固定床或流化床可以多床层布置来操作，由此一个床层处于从合成气体混合物回收磷化氢的活性吸附模式，而多床层中的另一个进行再生或备用于对合成气体混合物进行活性吸附处理的随后再生，以从其中回收磷化氢。所述多床层布置可用包括CPU和／或周期程序单元的处理器控制器来进行，如适于周期性转换多吸附剂床层的各个处理器控制器，以实现在磷化氢生成和回收***中连续操作。
然后，将从含磷化氢的惰性气体混合物吸附至碳吸附剂上的磷化氢从所述碳吸附剂上解吸，然后使磷化氢流入至含碳吸附剂的容器以将磷化氢吸附装载至该容器中的吸附剂上(步骤203)。
在磷化氢已被吸附至存储和分配容器中的碳吸附剂上之后，该容器进行装阀／完成工序(步骤203)，以加工磷化氢存储和分配容器，其中磷化氢以吸附态被存储于碳吸附剂上，并且由此磷化氢可在分配条件下解吸，然后从容器中排出以用于熏蒸应用。
所述磷化氢存储和分配容器可例如包括气罐型容器，其具有以下的内部体积：用吸附磷化氢的碳吸附剂填充至预定的水平，例如填充至所述容器内部体积的至少50％，优选内部体积的至少60％，更优选内部体积的至少75％，以及最优选内部体积的至少85％。
一旦磷化氢以预定的程度被装载于容器内部体积中的碳吸附剂上，则所述容器可通过固定于容器罐的阀头组件而完成。所述阀头可通过各个可配对的螺纹表面的螺纹结合而被固定至容器的颈部，或所述阀头可以被焊接、蒸烤(braise)或固定于容器本体上，从而使包括含磷化氢的碳吸附剂的内部体积闭合。所述阀头组件可包括阀头和合适的驱动器、手轮或其他驱动或转换部件或子部件，通过上述部件可使阀头中的阀门在完全开启和完全闭合的状态之间转换。
随后进行构建，可将磷化氢存储和分配容器输送至熏蒸场所，在熏蒸场所中，使用所述容器分配磷化氢气体用于所述场所的熏蒸(步骤204)。由于碳吸附剂上被吸附的磷化氢以聚集或纯的形式包含于所述容器中，因此磷化氢可在熏蒸场所中以高纯度被分配以及被空气或其他气体稀释，以构建含磷化氢的熏蒸介质，所述含磷化氢的熏蒸介质被用于处理熏蒸场所。明显的是，磷化氢以高纯度在碳吸附剂上的包装避免了对大量极稀的气体混合物的运输需求，由此提供吸附-固定磷化氢的本公开的方法在本领域中实现了实质性的进步。
由于磷化氢被吸附-固定于碳吸附剂上，因此磷化氢可在低压下被存储于含碳吸附剂的容器中。例如，磷化氢可在负压下以吸附的形式被存储于碳吸附剂上，由此减轻与磷化氢有关的风险。
从基于吸附剂的磷化氢存储和分配容器分配磷化氢气体可在熏蒸场所以任意合适的方式进行。例如，磷化氢气体可于负压下被存储与容器中，然后通过使用真空泵、文丘里管、低温泵、喷射器、风扇、鼓风机或其他动力提取设备将磷化氢从其中抽出，通过上述设备从包含磷化氢的容器中分配磷化氢。或者，可通过使载气流过包含具有磷化氢被吸附于其上的碳吸附剂的容器的内部体积而将磷化氢抽出，由此产生浓度梯度以解吸磷化氢并且将解吸的磷化氢夹带至载气流中。
含磷化氢的容器被抽真空之后，可将含失效吸附剂(spent sorbent)(贫磷化氢吸附物)的容器返回至中间机构，以回收容器以及将磷化氢再填充至容器中(步骤205)。所述容器回收操作可包括回收吸附剂以重新吸附装载磷化氢，例如通过烘干和惰性气体吹扫吸附剂物质。所述回收操作可通过如下步骤原位进行：吸附剂在容器的修复过程中保留在容器中，然后如前所述通过从包含磷化氢的惰性气体混合物中吸附磷化氢而将磷化氢填充至容器中。
或者，可从含有失效吸附剂的容器中将失效吸附剂移出，随后修复容器，例如通过吹扫、酸洗等，接着向容器的内部体积引入新鲜的碳吸附剂。所述新鲜的碳吸附剂可以经过如前所述的处理，从而使其包含如前所述的由从包含磷化氢的反应产物气体吸着捕获磷化氢而产生的吸附的磷化氢，或所述新鲜的碳吸附剂可在其被引入容器之后与所述含磷化氢的气体接触。
因此，应理解，可以一种简单有效的方式进行磷化氢的生成和包装以及随后的使用和所用的容器修复操作，以提供用于熏蒸应用的磷化氢供应方法，从而提供在磷化氢气体的毒性和自燃特性方面的高度安全性。此外，磷化氢气体以高纯度包装于气体存储容器中，从而避免了运载极稀的用于熏蒸应用的磷化氢气体混合物的大量的资本和运营成本。
作为前述生成和包装磷化氢方法的替换，磷化氢可如上所述而生成，其中磷化氢／稀释气体混合物与吸附剂接触以从气体混合物中吸附移出磷化氢。在该替换性方法中，产生吸附的磷化氢的吸附剂本身然后可被包装以存储并随后使用所述磷化氢。例如，磷化氢／稀释气体混合物与吸附剂的接触可在接触容器中进行，在随后的磷化氢的装载之后，关闭、装阀并完成，以提供磷化氢供应容器。或者，含磷化氢的吸附剂可被输送至以主容器／从容器布置的最终的磷化氢存储和分配容器中。
图3是根据本公开的另一个实施方案用于生成磷化氢和装载流体存储和分配容器的方法***300的示意图。
在所述方法***中，布置惰性气体源302以使所述气体通过含有湿化器306的惰性气体进料管线304流入至含有微粒或其他非连续形式的磷化铝310的反应室308中。来自源302的惰性气体可为任意合适的形式，例如氮气、氩气、氪气、氦气等，并且通过湿化器3062湿化至合适的湿度水平以用于随后在反应室308中反应。
经湿化的惰性气流中的水与反应室308中的磷化铝310反应以生成磷化氢气体。然后，所得的包含惰性气体和磷化氢的气体混合物通过其中含有流量控制阀314的排出管线312从反应室308流入至含有碳吸附剂318的吸附剂接触室316。作为从排出管线312引入的含磷化氢气体的气流与吸附剂接触室316中的碳吸附剂318接触的结果，气流中的磷化氢被吸附至碳吸附剂上，以产生含磷化氢的碳吸附剂。
然后，通过重力进料管线344将含磷化氢的碳吸附剂从吸附剂接触室316输送至手套箱342中的气体供应容器350中，以用含磷化氢的碳吸附剂填充容器。然后，所得的容器通过安装如手套箱中完成的容器352上所示的阀头组件354而完成。然后将所述完成的容器从手套箱342中移出并且投入使用。
手套箱342可用惰性气体通风以提供对含磷化氢的碳吸附剂的处理。为此，可有利地通过含有泵338和流量控制阀340的管线336使来自源302的惰性气体流入至手套箱342中，其中通风气体通过手套箱上的箱顶部件346而排放在排气管线348中。
将流过吸附剂接触室316并且由于这种接触而相应地使磷化氢含量贫化的气体混合物从所述接触室排出至其中含有流量控制阀322的排出管线320中。管线320中的排出气体可至少部分再循环至含有流量控制阀326、泵328和流量控制阀329的再循环管线324中，由此使再循环气体流入至惰性气体进料管线304中，以通过湿化器306、反应室308和吸附剂接触室316再循环。再循环管线324还流体连通地与其中含有流量控制阀332的分支管线330连接，由此来自再循环管线324的气体可通过分支管线330和排出管线312再循环至吸附剂接触室316中。通过适当地开启／闭合阀门329、332和326，可如需调节和指导气体再循环。
替代重力进料管线344，含磷化氢的碳吸附剂可通过机械传送带、气动输送管线或其他输送机构被输送至手套箱342中，由此含磷化氢的碳吸附剂被送至包装操作，以引入至容器的内部体积，以构建磷化氢存储和分配供应设备。
图4是供应用于熏蒸应用的磷化氢气体的***400的示意图。***400包括流体存储和分配包装402，其可包括使磷化氢气体吸着保留在其中的物理吸附剂上的含吸附剂的容器，和／或含有磷化氢的配有内部调节器的容器，所述配有内部调节器的容器具有适合分配操作的固定或可调节设定点的内部调节器所限制的压力。例如，流体存储和分配包装中的调节器可设为负压，从而除非所述调节器被暴露于等于或低于负压设定值压力的外部压力下，否则不从容器中分配磷化氢气体。
流体存储和分配包装402包括垂直竖立取向的圆柱形容器404，其中容纳有用于分配的流体，并且在其颈部处与其中含有阀门的阀头分配组件408联接，所述阀门由手动手轮410驱动，或由联接至阀头中阀门的自动阀门驱动器驱动。阀头分配组件408具有流体分配端口412，所述流体分配端口412连接至其中含有分配流体流量控制器418的流体分配管线416，所述流体流量控制器418可例如包括质量流量控制器、限制流量的节流器、流量控制阀或其他流量控制设备；以及分配流体监测器420，所述分配的流体监测器420可包括传感器、检测器、气体分析器组件或其他监测分配流体的装置或设备。
流体分配管线416与文丘里管424的狭道联接，以从流体存储和分配包装402中提取磷化氢以将其夹带并与来自载气源428的载气混合。具体举例为，文丘里管可布置为提供含磷化氢的空气混合物，其中磷化氢的浓度在约800至约1200ppm的范围内。
载气源428可具有任意合适的类型。例如，载气可为环境空气或经过滤或纯化以流入至文丘里管的空气，或可在源容器或其他供应设备中提供载气。载气源428的载气通过载气进料管线426流入至文丘里管416，然后所得的来自流体存储和分配包装402的载气和流体的气体混合物通过排出管线436从文丘里管流入至最终使用场所442，所述最后使用场所442可为任意合适的地点或设施，其中来自文丘里管的气流混合物被有效地用于例如食品存储装置中食品的熏蒸，所述食品存储装置例如仓储设备、粮仓、酿酒厂、食品加工厂等。
在所述场所442中引入的气体可通过排出管线444从该场所排出，和／或通过其中含有泵448或其他合适的动力流体驱动器的再循环回路446再循环，以确保气体在场所442处合适的气体变化率或生产量。
载体进料管线426可在其中具有任意合适的过程构件，或可连接至其上，例如动力流体驱动器430、流量控制器432、载气监测器434和／或任意其他的有助于载气介质进料至文丘里管的部件或子***。所述流体驱动器430可包括泵、压缩机、鼓风机、风扇或其他驱动器。所述流量控制器可包括限制流量的节流器、流量控制阀或其他控制设备或组件。所述监测器434可为任意合适的类型，例如流速传感器、气体分析器、压力传感器等。
以同样的方式，来自文丘里管的排出管线436可包括或可连接至任何类似的动力流体驱动器、流量控制和监测部件，例如动力流体驱动器和流量控制组件438和监测部件440。
图4的气体供应***400可包括一个自动控制***，例如，图示的中央处理单元(CPU)450，其通过各个信号传输管线以信号传输关系连接至各个***部件，包括通过管线452连接至阀门驱动器410(其在该情况下可以是自动可控的驱动器)，通过管线154连接至动力流体驱动器430，通过管线461连接至流量控制器432，通过管线462连接至载气监测器434，通过管线466连接至分配的流体流量控制器418，通过管线464连接至分配的流体监测器420，通过管线458连接至动力流体驱动器和流量控制组件438以及通过管线460连接至监测部件440，其中管线458、460和461依次连接至信号传输管线456。
可使用信号传输管线将监测方法条件或参数的监测信号指示从合适的部件传输至CPU450，以及将控制信号传输至该***的控制部件。CPU450可以具有任意合适的类型，例如微处理器、微控制器、可编程逻辑单元、可编程通用计算机或包括适于监测和控制该***的硬件／软件的其他合适设备。可编程地布置CPU450以根据循环定时器程序以预定的间隔驱动该***以从包装402分配气体，或间或地驱动该***，这由场所442中获得的监测或条件决定。
在根据本公开含吸附剂的容器或配有调节器的容器结合动力流体驱动器和相关的流动回路的应用中，可将动力流体驱动器和相关的流动回路与容器以整体的方式组合，以为气体存储和分配提供整体包装。或者，容器、动力流体驱动器和相关的流动回路可作为成套的部件提供，以用于使用者在使用点上装配。这种成套的容器可以空状态提供，以用于随后用流体填充，或者，所述容器可预先装入流体，以用于在组装成套部件时进行流体分配。
图5是根据本公开的另一个实施方案磷化氢供应设备500的示意图。
如图所示，磷化氢供应设备500包括磷化氢存储和分配容器502，所述磷化氢存储和分配容器502布置为将磷化氢气体分配至其中含有真空泵506和流量控制器508的进料管线504。布置稀释剂源510以将稀释气体供应至其中含有压力调节器514和流量控制器516的稀释气体进料管线512。
通过所述布置，来自容器502的磷化氢气体通过真空泵506被提取出然后以流量控制器508所确定的速率流动，与在压力调节器514和流量控制器516所确定的压力和流速下由稀释剂源510流入至管线512的稀释气体混合，从而磷化氢气体与稀释气体在进料管线504中混合以形成含有磷化氢气体和稀释气体的熏蒸气体混合物。
流量控制器508和516可以是任意合适的类型，可包括例如可调节阀，如蝶形阀或针形阀、限制流量孔板设备、转子流量计、质量流量控制器、或其他有效可控地调节被分配至各个管线中的气体流量的设备。
所述熏蒸***可另外包括一个处理器，例如可编程逻辑器件、微处理器、可编程计算机、中央处理单元(CPU)、或其他可用于监测和控制熏蒸操作的编程或可编程器件。例如，所述处理器可被有效地连接至文丘里设备，以监测支流气流和支流气态磷化氢浓度，并响应调节磷化氢气体和／或稀释气体的流速，以获得熏蒸气体混合物中设定值或者所需的磷化氢浓度。
容器502可具有如上所述的基于吸着剂的类型，包括对磷化氢具有选择性的吸附剂，由此先前被吸附于吸附剂上的磷化氢可在分配条件——包括操作真空泵以提取磷化氢气体——下解吸出来。
或者，容器502可以具有内置调节器类型，作为一种压力调节容器而在操作真空泵506的过程中从中提取出磷化氢，以实现磷化氢气体的分配。
在本公开的布置中，其中容器为基于吸附剂的容器或内置调节器的容器(即压力调节容器)，磷化氢气体可在单步操作中提取和稀释。文丘里管可安装在磷化氢供应容器的外部，并且磷化氢可用单一设备用所需的稀释气体提取和稀释。文丘里管可以被设定大小和／或提取的磷化氢气体和驱动气体入口可以用节流阀或流量控制装置节流，以控制磷化氢／稀释气体混合物中磷化氢的浓度，从而使其处于或低于预定的浓度水平。所述文丘里技术提供了一种简单的现场制备熏蒸气体的操作方法，因为所述熏蒸***的硬件、安装和操作具有简单和成本低的特点。
本公开的磷化氢生成和包装方法还可用于非常大型的吸附容器，其中磷化氢在其生成和吸着回收之后被包装于大型的含吸附剂的容器中，例如通过卡车或货车驱动车安装在用于车辆运输的拖车组件上的管状拖车容器。所述大型容器能够例如在长时间(如24-48小时)内吸着容纳相对大型熏蒸场所如船舶货仓、大型仓储设施、住宅公寓楼、商业建筑等吨位量的磷化氢，例如可用于熏蒸的磷化氢。
因此，提供吸着容纳磷化氢的大型容器能够延长熏蒸时间，并且还能够为大型容器所提供的明显较小时间范围的熏蒸应用提供长的使用寿命。将吸着容纳磷化氢的大型容器安装于机动车辆设备上或机动车辆设备中还能够实现将所述容器即时地运输至离现场磷化氢生成设施不同距离的熏蒸场所，所述机动车辆设备例如公路车辆、船舶、飞机等。
用于吸附存储用于熏蒸应用的磷化氢的容器因此可以具有不同的尺寸，例如从用于小型应用的1-2升内部体积容量到20至75升的中型内部体积容量，例如49升容量，到吨位级大型容器。
本文虽然已经针对特定方面、特征和示例性实施方案对本公开进行了描述，但应理解，对本公开技术领域的普通技术人员而言可以基于本文的说明看出，本公开的使用并不限于此，而是扩展为并包括许多其他变型、改进和替代实施方案。相应地，应对所要求保护的本公开进行广泛地理解和解释，包括所有在本公开的主旨和范围内的所述变型、改进和替代实施方案。

Claims (91)

1.一种生成和包装磷化氢的方法，其包括：
使水与磷化铝反应以生成磷化氢，并使磷化氢以低于***下限的磷化氢浓度提供在气体混合物中；从气体混合物中吸附移出磷化氢；以及将移出的磷化氢包装在流体存储和分配容器中。
2.权利要求1的方法，其中通过吸附剂从气体混合物中吸附移出磷化氢，所述吸附剂选自分子筛、碳吸附剂、二氧化硅、氧化铝、大网络树脂吸附剂以及两种或更多种这些吸附剂的结合物。
3.权利要求1的方法，其中通过碳吸附剂从气体混合物中吸附移出磷化氢。
4.权利要求3的方法，其中碳吸附剂具有至少一种如下特征：(i)吸附剂表面积在980至1500m2／克的范围内，(ii)堆密度为0.58至1.20g／cc，以及(iii)磷化氢气体在650Torr(86.7kPa)压力下所测量的填充容量为0.16至0.19克磷化氢气体／克吸附剂。
5.权利要求4的方法，其中吸附剂具有特征(i)。
6.权利要求4的方法，其中吸附剂具有特征(ii)。
7.权利要求4的方法，其中吸附剂具有特征(iii)。
8.权利要求4的方法，其中吸附剂具有特征(i)和(ii)。
9.权利要求4的方法，其中吸附剂具有特征(i)和(iii)。
10.权利要求4的方法，其中吸附剂具有特征(ii)和(iii)。
11.权利要求4的方法，其中吸附剂具有特征(i)、(ii)和(iii)。
12.权利要求1的方法，其中通过固相物理吸附剂从气体混合物中吸附移出磷化氢。
13.权利要求12的方法，其中使通过固相物理吸附剂从气体混合物中吸附移出的磷化氢从所述吸附剂上解吸，然后流入至所述流体存储和分配容器以进行所述包装。
14.权利要求13的方法，其中从所述吸附剂上解吸的所述磷化氢在500Torr(66.7kPa)至650Torr(86.7kPa)范围内的压力下以10至16升每分钟的流速流入至所述流体存储和分配容器以进行所述包装。
15.权利要求1的方法，其中所述流体存储和分配容器包含吸附剂。
16.权利要求15的方法，其中所述流体存储和分配容器中的所述吸附剂选自分子筛、碳吸附剂、二氧化硅、氧化铝、大网络树脂吸附剂以及两种或更多种这些吸附剂的结合物。
17.权利要求15的方法，其中所述流体存储和分配容器中的所述吸附剂为碳吸附剂。
18.权利要求17的方法，其中碳吸附剂具有至少一种如下特征：(i)吸附剂表面积在1000至1400m2／克的范围内，(ii)堆密度为0.50至0.80g／cc，以及(iii)磷化氢气体在650Torr(86.7kPa)压力下所测量的填充容量为0.15至0.19克磷化氢气体／克吸附剂。
19.权利要求18的方法，其中吸附剂具有特征(i)。
20.权利要求18的方法，其中吸附剂具有特征(ii)。
21.权利要求18的方法，其中吸附剂具有特征(iii)。
22.权利要求18的方法，其中吸附剂具有特征(i)和(ii)。
23.权利要求18的方法，其中吸附剂具有特征(i)和(iii)。
24.权利要求18的方法，其中吸附剂具有特征(ii)和(iii)。
25.权利要求18的方法，其中吸附剂具有特征(i)、(ii)和(iii)。
26.权利要求17的方法，还包括从所述流体存储和分配容器中分配磷化氢。
27.权利要求26的方法，其中所述流体存储和分配容器适于在500Torr(66.7kPa)至650Torr(86.7kPa)范围内的压力下以10至20升每分钟的流速分配磷化氢。
28.权利要求26的方法，其中将从所述流体存储和分配容器中分配的磷化氢用于熏蒸。
29.权利要求1的方法，其中流体存储和分配容器包括内部压力调节的容器。
30.权利要求29的方法，其中内部压力调节的容器包含固相物理吸附剂。
31.一种磷化氢生成和包装设备，其包括：
适于使水与磷化铝反应以生成磷化氢的磷化氢发生器；
布置为供应稀释气体的稀释气体源，以使所述磷化氢以低于***下限的磷化氢浓度提供在气体混合物中的方式布置；
布置为从气体混合物中吸附移出磷化氢的吸附剂；以及
适于将移出的磷化氢包装在流体存储和分配容器中的包装设施。
32.权利要31的设备，其中所述吸附剂选自分子筛、碳吸附剂、二氧化硅、氧化铝、大网络树脂吸附剂以及两种或更多种这些吸附剂的结合物。
33.权利要31的设备，其中所述吸附剂为碳吸附剂。
34.权利要33的设备，其中碳吸附剂具有至少一种如下特征：(i)吸附剂表面积在980至1500m2／克的范围内，(ii)堆密度为0.58至1.20g／cc，以及(iii)磷化氢气体在650Torr(86.7kPa)压力下所测量的填充容量为0.16至0.19克磷化氢气体／克吸附剂。
35.权利要求34的设备，其中吸附剂具有特征(i)。
36.权利要求34的设备，其中吸附剂具有特征(ii)。
37.权利要求34的设备，其中吸附剂具有特征(iii)。
38.权利要求34的设备，其中吸附剂具有特征(i)和(ii)。
39.权利要求34的设备，其中吸附剂具有特征(i)和(iii)。
40.权利要求34的设备，其中吸附剂具有特征(ii)和(iii)。
41.权利要求34的设备，其中吸附剂具有特征(i)、(ii)和(iii)。
42.权利要求31的设备，其中吸附剂包括固相物理吸附剂。
43.权利要求42的设备，其中所述吸附剂适于从中解吸吸附的磷化氢，并且所述设备还包括流动回路，所述流动回路布置为使从所述吸附剂上解吸的磷化氢流入至所述包装设施。
44.权利要求31的设备，其中所述包装设施中的所述流体存储和分配容器包含吸附剂。
45.权利要求44的设备，其中所述流体存储和分配容器中的所述吸附剂选自分子筛、碳吸附剂、二氧化硅、氧化铝、大网络树脂吸附剂以及两种或更多种这些吸附剂的结合物。
46.权利要求44的设备，其中所述流体存储和分配容器中的所述吸附剂为碳吸附剂。
47.权利要求46的设备，其中碳吸附剂具有至少一种如下特征：(i)吸附剂表面积在1000至1400m2／克的范围内，(ii)堆密度为0.50至0.80g／cc，以及(iii)磷化氢气体在650Torr(86.7kPa)压力下所测量的填充容量为0.15至0.19克磷化氢气体／克吸附剂。
48.权利要求47的设备，其中吸附剂具有特征(i)。
49.权利要求47的设备，其中吸附剂具有特征(ii)。
50.权利要求47的设备，其中吸附剂具有特征(iii)。
51.权利要求47的设备，其中吸附剂具有特征(i)和(ii)。
52.权利要求47的设备，其中吸附剂具有特征(i)和(iii)。
53.权利要求47的设备，其中吸附剂具有特征(ii)和(iii)。
54.权利要求47的设备，其中吸附剂具有特征(i)、(ii)和(iii)。
55.权利要求31的设备，其中所述包装设施中的所述流体存储和分配容器包含内部压力调节的容器。
56.权利要求55的设备，其中内部压力调节的容器包含固相物理吸附剂。
57.一种生成和包装磷化氢气体的方法，所述方法包括：
(a)生成磷化氢气体；
(b)形成包含磷化氢气体和惰性气体的气体混合物；
(c)使气体混合物与吸附剂接触，所述吸附剂可有效地从中吸着移出磷化氢气体，并产生含磷化氢的吸附剂和贫磷化氢的气体混合物；
(d)将含磷化氢的吸附剂与贫磷化氢的气体混合物分离；
(e)任选地从分离的含磷化氢的吸附剂上解吸磷化氢气体；以及
(f)将分离的含磷化氢的吸附剂包装在流体供应容器中，或如果任选地进行解吸，则将解吸的磷化氢气体包装在流体供应容器中。
58.权利要求57的方法，包括从分离的含磷化氢的吸附剂上解吸磷化氢气体。
59.权利要求57的方法，其中不进行任选地从分离的含磷化氢的吸附剂上解吸磷化氢气体的步骤。
60.权利要求57的方法，其中生成磷化氢气体包括使磷化铝与水反应。
61.权利要求60的方法，其中所述水包括液态水。
62.权利要求60的方法，其中所述水包括水蒸气。
63.权利要求60的方法，其中所述水存在于湿化的惰性气体中，所述湿化的惰性气体与磷化铝接触以生成磷化氢气体并且产生所述包含磷化氢气体和惰性气体的气体混合物。
64.权利要求57的方法，其中所述吸附剂包括选自如下的吸附剂：分子筛、碳吸附剂、二氧化硅、氧化铝和大网络树脂吸附剂。
65.权利要求57的方法，其中所述吸附剂包括碳吸附剂。
66.权利要求65的方法，其中所述碳吸附剂具有至少一种如下特征：(i)吸附剂表面积在980至1500m2／克的范围内，(ii)堆密度为0.58至1.20g／cc，以及(iii)磷化氢气体在650Torr(86.7kPa)压力下所测量的填充容量为0.16至0.19克磷化氢气体／克吸附剂。
67.权利要求57的方法，其中惰性气体包括选自如下的气体：氮气、氩气、二氧化碳、氦气、氪气、氖气以及两种或更多种上述气体的混合物。
68.权利要求57的方法，其中流体供应容器具有内部体积，所述内部体积填充有所述包装中的分离的含磷化氢的吸附剂，填充至所述体积的至少50％。
69.权利要求68的方法，其中内部体积填充至所述体积的至少70％。
70.权利要求68的方法，其中内部体积填充至所述体积的至少85％。
71.权利要求57的方法，其中流体供应容器包括至少一个安置于容器的内部体积中的压力调节器。
72.权利要求57的方法，其中流体供应容器填充有解吸的磷化氢气体。
73.权利要求72的方法，其中流体供应容器包含针对所述磷化氢气体的吸附剂。
74.权利要求73的方法，其中流体供应容器中的所述吸附剂包括选自如下的吸附剂：分子筛、碳吸附剂、二氧化硅、氧化铝和大网络树脂吸附剂。
75.权利要求73的方法，其中流体供应容器中的所述吸附剂包括碳吸附剂。
76.权利要求57的方法，其中流体供应容器为修复的流体供应容器。
77.权利要求76的方法，还包括修复排空的磷化氢流体供应容器以产生所述修复的流体供应容器。
78.一种生成和包装磷化氢气体的***，所述***包括：
(a)磷化氢气体发生器；
(b)惰性气体源，其有效地布置为将惰性气体供应至所述磷化氢气体发生器以从中流过而形成包含磷化氢气体和惰性气体的气体混合物，或有效地布置为将惰性气体供应至混合地点以与由所述磷化氢气体发生器生成的磷化氢气体结合而形成包含磷化氢气体和惰性气体的气体混合物；
(c)吸附器，其包含可有效地从气体混合物中吸着移出磷化氢气体的吸附剂，所述吸附器布置为接收来自所述磷化氢气体发生器或所述混合地点的所述气体混合物，以产生含磷化氢的吸附剂和贫磷化氢的气体混合物；以及
(d)包装设施，其适于接收含磷化氢的吸附剂或从所述含磷化氢的吸附剂上解吸的磷化氢，以用其填充流体供应容器。
79.权利要求78的***，其中惰性气体源有效地布置为将惰性气体供应至所述磷化氢气体发生器以从中流过而形成包含磷化氢气体和惰性气体的气体混合物。
80.权利要求78的***，其中惰性气体源有效地布置为将惰性气体供应至混合地点以与由所述磷化氢气体发生器生成的磷化氢气体结合而形成包含磷化氢气体和惰性气体的气体混合物。
81.权利要求78的***，其中磷化氢气体发生器适于使磷化铝与水反应以生成磷化氢气体。
82.权利要求78的***，还包括湿化器，所述湿化器适于使由惰性气体源供应的惰性气体湿化，其中所述惰性气体源有效地布置为将惰性气体供应至磷化氢气体发生器以从中流过而形成包含磷化氢气体和惰性气体的气体混合物。
83.权利要求78的***，其中吸附器布置为从含磷化氢的吸附剂上解吸磷化氢以及将磷化氢排放至流动回路以流入至包装设施。
84.权利要求78的***，其中吸附器包含选自如下的吸附剂：分子筛、碳吸附剂、二氧化硅、氧化铝和大网络树脂吸附剂。
85.权利要求78的***，其中吸附器包括碳吸附剂。
86.权利要求85的***，其中所述碳吸附剂具有至少一种如下特征：(i)吸附剂表面积在980至1500m2／克的范围内，(ii)堆密度为0.58至1.20g／cc，以及(iii)磷化氢气体在650Torr(86.7kPa)压力下所测量的填充容量为0.16至0.19克磷化氢气体／克吸附剂。
87.权利要求78的***，其中所述惰性气体源包括选自如下的气体：氮气、氩气、二氧化碳、氦气、氪气、氖气以及两种或更多种上述气体的混合物。
88.权利要求78的***，其中所述包装设施包括适于容纳至少一种所述流体供应容器以便填充的手套箱。
89.权利要求88的***，其中手套箱适于从中流过通风气体而通风。
90.权利要求1的方法，还包括从流体存储和分配容器中分配磷化氢。
91.权利要求90的方法，还包括在流体存储和分配容器的分配使用之后，修复所述流体存储和分配容器并将其再用于移出的磷化氢的所述包装。
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