DE19749963A1 - Recovery of anesthetic gas - Google Patents

Recovery of anesthetic gas

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Abstract

To separate and recover gases of different vapor pressures, from a gas mixture, the gas components are bonded in adsorbent zeolites at a temperature level above a temperature specific to the material. The zeolites are enriched with Si, with a Si/Al ratio \-180 and with a pore diameter of 0.7 nm. The zeolite has a hydrophobic and organophilic character. The pores and hollow zones have only a small or no electrostatic field. It has a unified pore diameter through synthesis or modification to match the molecular diameter of the gas to be adsorbed, or be slightly larger. An Independent claim is included for an apparatus with an adsorber (1) to collect the emitted gases, linked to a chemical vacuum pump (9) through a channel (3) and valves (4,7). The pump, using an underpressure and heat from a heater (2), draws the gas into a condenser (13) chilled by a Peltier cooling unit (12) to liquefy the gas for collection in the condensation catch container (14).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von Gasen. Anwendungsgebiete sind die in der Human- und Veterinärmedizin verwendeten Narkosegase sowie die Rückgewinnung von Gasen aus Abluft. Die Vorrichtung ermöglicht die Zwischenspeicherung der Gase in geeigneten Zeolithen und die vollständige Rückgewinnung der Gase aus den während der Anwendung entstehenden Gasgemischen durch thermisch induzierte Austreibung aus diesen Zeolithen.The present invention relates to a method and an apparatus for the recovery of Gases. Areas of application are those used in human and veterinary medicine Anesthetic gases and the recovery of gases from exhaust air. The device enables Intermediate storage of the gases in suitable zeolites and complete recovery the gases from the gas mixtures formed during the application by thermal induced expulsion from these zeolites.

Bekannt sind Vorrichtungen, mit deren Hilfe Gasgemische durch ihr Einleiten in definierte chemische Stoffe derart aufgespalten werden, daß die gewünschte Abtrennung durch zumeist chemische Reaktion erfolgt. In dieser Weise entstehen neue Verbindungen, die entweder in der vorliegenden Form entsorgt oder langzeitgelagert werden, in den meisten Fällen jedoch nur sehr schwer zurückzugewinnen sind. Beispiele für absorptive Gasreiniger, die auf dem Prinzip des Durchströmens einer geeigneten chemisch aktiven Flüssigkeit beruhen, sind sogenannte Scrubber, wie sie in der Halbleiterindustrie für hochtoxische Prozeßgase Verwendung finden oder auch verschiedene Trockenbettabsorber, deren aktive Komponenten für die verschiedensten abzutrennenden Gase optimiert werden können. Alle diese Anlagen weisen den gemeinsamen Nachteil auf, daß sie nicht für eine wirtschaftliche Rückgewinnung der in ihnen sorbierten Gase ausgelegt sind.Devices are known with the help of which gas mixtures by introducing them into defined chemical substances are broken down in such a way that the desired separation by mostly chemical reaction takes place. In this way, new connections arise either disposed of as is or long-term storage, in most However, cases are very difficult to recover. Examples of absorptive gas cleaners, based on the principle of flowing through a suitable chemically active liquid are so-called scrubbers, as used in the semiconductor industry for highly toxic Process gases are used or various dry bed absorbers, their active Components can be optimized for a wide variety of gases to be separated. All these systems have the common disadvantage that they are not for an economic Recovery of the gases sorbed in them are designed.

Es ist ebenfalls allgemein bekannt, daß neben der genannten Absorption in geeigneten Flüssigkeiten und Feststoffen, mikroporöse Festkörper wie Zeolithe, Aktivkohle u. a. bestimmte Stoffe unter Abgabe von Wärmeenergie adsorbieren und bei Aufnahme von Wärmeenergie desorbieren können. Ähnliche Prozesse laufen auch bei physikalischen Zustandsänderungen (z. B. Eis-Wasser-Dampf) ab.It is also generally known that in addition to the absorption mentioned in suitable Liquids and solids, microporous solids such as zeolites, activated carbon u. a. adsorb certain substances with the release of thermal energy and when absorbing Desorb heat energy. Similar processes also run with physical ones Changes in state (e.g. ice-water-steam).

Der Stand der Technik weist eine Vielzahl von Veröffentlichungen zur Sorption der verschiedensten Gase in Flüssigkeiten, festen Absorbern aber auch Zeolithen und anderen mikroporösen Festkörpern auf. Gasmaskenfilter absorbieren und adsorbieren Schadstoffe bis zum Erreichen einer Sättigungsgrenze ebenfalls vollständig, jenseits der, relativ leicht kontrollierbar, die Stoffe praktisch unbeeinflußt durchgelassen werden. Dies bedeutet, daß sich stets ein Grenzwert für die adsorbierten Gase - z. B. Narkosegase - einstellt, bei dem sich die Sorbentien und die Sorptive im Gleichgewicht befinden. Dieser Punkt ist im wesentlichen von Druck und Temperatur der Komponenten abhängig.The prior art has a large number of publications on the sorption of various gases in liquids, solid absorbers but also zeolites and others microporous solids. Gas mask filters absorb and adsorb pollutants to reach a saturation limit also completely, beyond that, relatively easily controllable, the substances are let through practically unaffected. This means that there is always a limit for the adsorbed gases - e.g. B. anesthetic gases - sets in which the sorbents and the sorptives are in balance. This point is essentially depending on the pressure and temperature of the components.

Die technischen, physikalischen und chemischen Voraussetzungen für eine möglichst hohe Sorptionskapazität, verbunden mit einer optimalen Regenerierbarkeit der Sorptionsanlagen sind in den Patentschriften DE 37 31 688, DE 36 28 858 und DD 239947 beschrieben.The technical, physical and chemical requirements for the highest possible Sorption capacity combined with optimal regenerability of the sorption plants are described in the patents DE 37 31 688, DE 36 28 858 and DD 239947.

In den Schriften DE 195 49 271, DE 40 03 668 und DE 37 13 346 wird über die Entfernung von halogenierten Kohlenwasserstoffen mittels Zeolithen berichtet. Zeolithe eignen sich ebenfalls zum Entfernen von Stoffen aus wäßrigen Lösungen (DE 44 06 766 und DE 195 31 933). In der letzten Zeit finden vor allem aluminiumarme und dealuminierte Zeolithe als Adsorptionsmittel Verwendung, wie der Patentschrift DE 195 32 500 zu entnehmen ist. Die Sorption von halogenierten Kohlenwasserstoffen an dealuminierten Zeolithen wird in der DE 42 33 577 beschrieben.In the documents DE 195 49 271, DE 40 03 668 and DE 37 13 346 the distance from Halogenated hydrocarbons reported using zeolites. Zeolites are also suitable for removing substances from aqueous solutions (DE 44 06 766 and DE 195 31 933). In the Recently, low-aluminum and dealuminated zeolites have been found as adsorbents Use as can be seen from the patent specification DE 195 32 500. The sorption of Halogenated hydrocarbons on dealuminated zeolites is described in DE 42 33 577 described.

Die bekannten kommerziell genutzten Anordnungen weisen die Gemeinsamkeit auf, daß entweder die beim Sorptionsprozeß abgeschiedenen Stoffe dort gebunden bleiben und mit den Sorbentien gemeinsam, beispielsweise in geeigneten Verbrennungsanlagen, entsorgt oder auch auf chemischem Wege in relativ unschädliche Produkte umgewandelt und anschließend deponiert werden. So sind u. a. bestimmte Gasmasken mit zumeist aus modifizierter Aktivkohle bestehenden Sorbentien gefüllt.The known commercially used arrangements have in common that either the substances deposited during the sorption process remain bound there and with the sorbents disposed of together, for example in suitable incineration plants or converted into relatively harmless products by chemical means and then be deposited. So are u. a. certain gas masks with mostly modified activated carbon filled sorbents.

Über die Rückgewinnung von Narkosegas mit absorbierendem Material wird im US-Patent 3,592,191 berichtet. Dabei wird der Wasserdampf mittels eines hygroskopischen Materials gebunden. About the recovery of anesthetic gas with absorbent material is described in the US patent 3,592,191 reports. The water vapor is generated using a hygroscopic material bound.  

Im Patent EP 0 284227 sind eine Apparatur und ein Verfahren beschrieben, bei der Silikalite bis zu 15 Gew.-% von bestimmten Narkosegasen mit relativ kleinen Moleküldurchmessern aufnehmen können. Bei dem dort vorgestellten Verfahren wird auch eine Rückgewinnung derart vorgeschlagen, daß ein erhitztes Trägergas den gefüllten Adsorber durchströmt, einen größeren Teil des adsorbierten Gases zur Desorption bringt und bei nachfolgender Abkühlung auf tiefe Temperaturen, die aus verdampfendem flüssigen Stickstoff gewonnen werden, in einem geeigneten Behälter wieder kondensieren und somit einer Wiederverwendung zugeführt werden können. Der Rückgewinnungsgrad liegt bei diesem Verfahren deutlich unter 50%; eine Aussage über die Qualität der rückgewonnenen Gase wird nicht gegeben. Sevofluran wird nach diesem Verfahren nicht abgetrennt. Da die in diesem Patent verwendeten Silikalite jedoch einen relativ hohen Anteil an Aluminium aufweisen, das für seine katalytische Aktivität bei den in Frage stehenden Narkosegasen, die sämtlich halogenierte Kohlenwasserstoffe darstellen, bekannt ist, erscheint eine direkte Wiederverwendung wegen der zu erwartenden katalytischen Folgeprodukte nicht möglich. Die notwendigerweise hohen Temperaturen zur Desorption mittels heißen Trägergases verstärken diesen Effekt noch.Patent EP 0 284227 describes an apparatus and a method in the case of silicalites up to 15% by weight of certain anesthetic gases with relatively small molecular diameters be able to record. The method presented there also involves recovery proposed such that a heated carrier gas flows through the filled adsorber, one brings greater part of the adsorbed gas to desorption and with subsequent Cooling down to low temperatures obtained from evaporating liquid nitrogen be condensed again in a suitable container and thus one Can be reused. The degree of recovery is this Process well below 50%; a statement about the quality of the recovered gases is not given. Sevoflurane is not separated by this procedure. Since the in In this patent, however, silicalites used a relatively high proportion of aluminum have that for its catalytic activity in the anesthetic gases in question, the all are halogenated hydrocarbons, is known, a direct appears Reuse not possible due to the expected catalytic secondary products. The necessarily high temperatures for desorption using hot carrier gas reinforce this effect.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Sorption vornehmlich gasförmiger Stoffe, beispielsweise Narkosegase, zur Verfügung zu stellen, die es gestatten, die nahezu vollständige Rückgewinnung dieser Stoffe beispielsweise aus der vom Patienten ausgeatmeten ruft zwecks Kostenersparnis oder zur Entlastung der Umwelt bei möglichst geringem Energieaufwand und minimaler Beeinflussung der Zusammensetzung der Narkosegase zu ermöglichen.The invention has for its object a method and an apparatus for sorption to provide primarily gaseous substances, for example anesthetic gases, which allow the almost complete recovery of these substances, for example from the exhaled by the patient calls in order to save costs or to relieve the environment with the lowest possible energy consumption and minimal influence on the composition to allow the anesthetic gases.

Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung gelöst, indem unter Ausnutzung von in geeigneter Weise angepaßten Desorptionsprozessen einzelne Komponenten der Gemische oberhalb einer stoffspezifischen Temperatur in adsorbierenden Zeolithen gebunden werden, während andere Komponenten diese passieren, wobei man das sorbierte Gas mittels Erwärmen der sorbierenden Stoffe desorbiert, in einem anschließenden Kondensator verflüssigt und einer Wiederverwendung zuführt.This object is achieved by the method and the device according to the invention, by using appropriately adapted desorption processes individual components of the mixtures above a substance-specific temperature in adsorbent zeolites are bound while other components pass through them wherein the sorbed gas is desorbed by heating the sorbents, in one subsequent condenser liquefied and recycled.

Als Adsorptionsmittel werden Si-reiche Zeolithe, die ein Si/Al-Verhältnis größer 180 und einen Porendurchmesser um 0,7 nm haben, hydrophoben und organophilen Charakter besitzen, ein geringes oder kein elektrostatisches Feld in den Poren und Hohlräumen aufweisen und einen einheitlichen Porendurchmesser besitzen, der durch die Synthese- bzw. Modifizierungsbedingungen dem Moleküldurchmesser der zu sorbierenden Gase angepaßt werden kann und in seinen Abmessungen etwa dem Gasmoleküldurchmesser entspricht bzw. größer als dieser ist, eingesetzt.Si-rich zeolites with an Si / Al ratio greater than 180 and one are used as adsorbents Have pore diameters around 0.7 nm, are hydrophobic and organophilic in character have little or no electrostatic field in the pores and cavities and one have a uniform pore diameter, which is due to the synthesis or Modification conditions adapted to the molecular diameter of the gases to be sorbed and its dimensions correspond approximately to the gas molecule diameter or is larger than this.

Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß die erfindungsgemäße Lösung eine katalytische Reaktion mit dem Narkosegas nahezu ausschließt und seine Wiederverwendung bzw. Neukonfektionierung ermöglicht.Surprisingly, it has been found that the solution according to the invention is a catalytic reaction with the anesthetic gas almost precludes and its reuse or re-assembly enables.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung haben folgende Vorteile:
The method and the device according to the invention have the following advantages:

  • - keine oder nur geringe oder durch einfache Spülvorgänge zu beseitigende Adsorption von Luft, Lachgas, Kohlendioxid, Wasserdampf,- No or only slight adsorption of or to be eliminated by simple rinsing processes Air, nitrous oxide, carbon dioxide, water vapor,
  • - großes Aufnahmevermögen für die bekannten Narkosegase, insbesondere Halothan, Isofluran, Sevofluran, Desfluran und Enfluran,large absorption capacity for the known anesthetic gases, in particular halothane, Isoflurane, sevoflurane, desflurane and enflurane,
  • - möglichst geringe katalytische Reaktion mit fluorierten Kohlenwasserstoffen, um eine entweder direkte Wiederverwendbarkeit oder eine kostengünstige Aufarbeitung und Neukonfektionierung zu erreichen,- The lowest possible catalytic reaction with fluorinated hydrocarbons in order to either direct reusability or an inexpensive refurbishment and To achieve new packaging,
  • - energetisch günstiger Betrieb durch Verzicht auf Transportgase, deren Masse ein Vielfaches der rückzugewinnenden Gase beträgt,- Energy-efficient operation by dispensing with transport gases, the mass of which Is a multiple of the gases to be recovered,
  • - Verwendung eines Kühlsystems, das keine anderen Anschlüsse als elektrische benötigt.- Use of a cooling system that does not require any connections other than electrical.

Das Verfahren und die Vorrichtung ermöglichen die vollständige Rückgewinnung der entsprechenden Gase.The method and the device enable the complete recovery of the corresponding gases.

Die Vorrichtung zur Sorption und Rückgewinnung besteht aus einem Adsorber 1 mit integrierten Heizelementen 2, in dem das zu entsorgende Gasgemisch durch geeignete gastechnische Verbindung mit dem vorhandenen Abluftsystem gesammelt wird. Über die Verbindungsleitung 3 und das Ventil 4 wird im Falle der Rückgewinnung der durch die Heizer 2 erwärmte, im Adsorber befindliche Zeolith mit Hilfe der Chemievakuumpumpe 9 bei geringem Druck desorbiert. Eventuelle geringe höhersiedende Komponenten des Gases, zumeist Wasser, werden im Vorabscheider 10 aufgefangen.The device for sorption and recovery consists of an adsorber 1 with integrated heating elements 2 , in which the gas mixture to be disposed of is collected by a suitable gas connection with the existing exhaust air system. In the case of recovery, the zeolite heated by the heaters 2 and located in the adsorber is desorbed via the connecting line 3 and the valve 4 using the chemical vacuum pump 9 at low pressure. Any small higher-boiling components of the gas, mostly water, are collected in the pre-separator 10 .

Der erforderliche Druck, der durch die Leistungsfähigkeit der Pumpe 9, die Temperatur der Heizelemente 2, die Masse des Zeoliths im Adsorber 1 und seine Beschaffenheit sowie den aktuellen Grad seiner Beladung mit einem gegebenen Narkosegas bestimmt ist, wird durch den Drucksensor 11 erfaßt und durch geeignete Stellung der Ventile 5 und 6 in Verbindung mit einer elektronischen Regelung so geführt, daß eine optimale Kondensation im Kondensator 13, dem das desorbierte Gas über das Ventil 7 zugeführt wird, möglich ist. Die erforderliche Temperatur des Kondensators 13 wird von einem Kühlaggregat 12 mit luftgekühlten Peltierelementen bereitgestellt und auf die je nach Narkosegas optimale Temperatur zwischen -5 und +10°C geregelt. Die Rückschlagventile 15 und 16 gestatten die vollständige Abtrennung der Apparatur und der Druckregelung von der umgebenden Atmosphäre, so daß eine nahezu 100%ige Kondensation der desorbierten Gase möglich wird. Durch geeignete Stellung der Ventile 4 bis 8 ist es darüber hinaus möglich, etwaige Kondensatrückstände oder auch geringe Mengen Wasser, die aus vorhergehenden Prozessen stammen, mit Hilfe der Vakuumpumpe 9 zu verdampfen und somit das Gesamtsystem zu reinigen. Der Kondensatauffangbehälter 14 sammelt das rückgewonnene Narkosegas und kann zur Vermeidung von Verwechslungen der vom Hersteller des Narkosegases verwendete Behälter sein. Temperaturmeßvorrichtungen, Gasmengenregulierung und Steuerelektronik für Ventile, Temperaturen und Druck sind nicht dargestellt.The required pressure, which is determined by the performance of the pump 9 , the temperature of the heating elements 2 , the mass of the zeolite in the adsorber 1 and its nature, as well as the current degree of its loading with a given anesthetic gas, is detected by the pressure sensor 11 and by suitable ones Position of the valves 5 and 6 in connection with an electronic control so that an optimal condensation in the condenser 13 , to which the desorbed gas is supplied via the valve 7 , is possible. The required temperature of the condenser 13 is provided by a cooling unit 12 with air-cooled Peltier elements and regulated to the optimum temperature between -5 and + 10 ° C. depending on the anesthetic gas. The check valves 15 and 16 allow the apparatus and the pressure control to be completely separated from the surrounding atmosphere, so that an almost 100% condensation of the desorbed gases is possible. With a suitable position of the valves 4 to 8 , it is also possible to evaporate any condensate residues or even small amounts of water that originate from previous processes with the help of the vacuum pump 9 and thus to clean the entire system. The condensate collector 14 collects the recovered anesthetic gas and can be used to avoid confusion of the container used by the manufacturer of the anesthetic gas. Temperature measuring devices, gas volume regulation and control electronics for valves, temperatures and pressure are not shown.

Die Vorrichtung ist vorzugsweise zur Abtrennung und Wiedergewinnung von Narkosegasen aus Abluftsystemen in der medizinischen Anästhesie vorgesehen.The device is preferably for the separation and recovery of anesthetic gases from ventilation systems in medical anesthesia.

Zu diesem Zweck können Adsorber 1 auch wechselseitig zur Sorption (Abscheidung) des Narkosegases oder mit Hilfe eines geeigneten Temperatur/Zeitzyklus zur Desorption bei Temperaturen bis maximal 150°C benutzt werden, wobei auf an sich bekannte Weise das adsorbierte Gas wieder ausgetrieben und bei geöffneten Ventilen 4 und 7 im Kondensator 13 kondensiert und im Kondensatbehälter 14 gelagert wird.For this purpose, adsorbers 1 can also be used alternately for sorption (separation) of the anesthetic gas or with the aid of a suitable temperature / time cycle for desorption at temperatures up to a maximum of 150 ° C., the adsorbed gas being expelled in a manner known per se and with the valves open 4 and 7 is condensed in the condenser 13 and stored in the condensate container 14 .

Nach Unterbrechung der externen Energiezufuhr ist die Vorrichtung bei dann geschlossenen Ventilen auf einen neuen Prozeßdurchlauf vorbereitet und kann bis auf Umgebungstemperatur abkühlen, wonach der Adsorber abgetrennt und wieder zur Sorption von Narkosegas verwendet sowie bei Bedarf nunmehr ein zweiter Adsorber desorbiert werden kann.After the external power supply has been interrupted, the device is then closed Valves prepared for a new process run and can up to Cool ambient temperature, after which the adsorber is separated and again for sorption used by anesthetic gas and now desorbed a second adsorber if necessary can be.

Die zur genannten Zwischenspeicherung verwendeten, mit Zeolith gefüllten Adsorber sind dabei nicht notwendig in die eigentliche Rückgewinnungsapparatur integriert, sondern frei beweglich einsetzbar, so daß eine Apparatur bei entsprechender Dimensionierung auch mit mehreren Adsorbern zusammenwirken kann.The zeolite-filled adsorbers used for the above-mentioned intermediate storage are not necessarily integrated into the actual recovery apparatus, but freely can be used flexibly, so that equipment with appropriate dimensions can also be used several adsorbers can work together.

Die beschriebene Vorrichtung kann stationär oder auch mobil, neben der Narkosegasrückgewinnung auch zur Wiedergewinnung von anderen entweder umweltschädigenden und/oder teuren Gasen verwendet werden.The device described can be stationary or mobile, in addition to the Anesthetic gas recovery can also be used to recover others either environmentally harmful and / or expensive gases are used.

Die Funktionsweise der Vorrichtung wird an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The operation of the device is explained in more detail using an exemplary embodiment.

AusführungsbeispielEmbodiment

Zum Zwecke der Nutzung in Verbindung mit einem Anästhesiegerät wird eine stationäre Vorrichtung beschrieben. Unter der Annahme, daß während eines Operationszyklus von maximal 8 h ein Narkosegasgemisch, beispielsweise aus Lachgas und Sauerstoff (2/1, Vol./Vol.) mit einem Durchsatz von 1,5 l/min, worin 6 Vol.-% Desfluran enthalten sind, eingesetzt wird, ist bei dem verwendeten speziellen Zeolith, z. B. dealuminierte Faujasite, eine Masse von etwa 3 kg erforderlich, um die genannte Desfluranmenge von etwa 0,33 kg bei Zimmertemperatur im Adsorber 1 zu binden. Da diese Masse etwa der in einer üblichen in der Anästhesie zur Anwendung kommenden Desfluranflasche enthaltenen Menge entspricht und je nach angewendetem Anästhesieverfahren eine mehr oder weniger große Menge vom Patienten mittelfristig aufgenommen wird, kann der Adsorber etwa die Kapazität einer Desfluranflasche aufnehmen und wird nach dieser Annahme an die Leitung 3 der Vorrichtung zur Einleitung des Rückgewinnungsprozesses angeschlossen. Da alle Komponenten der Vorrichtung vakuumdicht ausgeführt sind, wird nach einseitigem Verschließen des Adsorbers der folgende Prozeß ablaufen (Fig. 1):
Zunächst werden etwaige Rückstände des vorherigen Prozesses durch Anschalten der Pumpe 9 und Öffnen der Ventile 6 und 8 aus dem Kondensator 13, dem Kondensatauffangbehälter 14 und den Leitungen verdampft und über das Rückschlagventil 16 aus der Anlage entfernt. Nachdem das Kühlaggregat 12 den Kondensator 13 auf die erforderliche Kondensationstemperatur abgekühlt hat, werden die Ventile 6 und 8 geschlossen und die Ventile 4 und 7 geöffnet. Dadurch entsteht ein mit dem Drucksensor 11 auswertbares Vakuum im Adsorber 1, das dazu führt, daß die Desorption einsetzt und eine entsprechende Masse im Behälter 14 aufgefangen werden kann. Da die Geschwindigkeit der Kondensation auch vom Massentransport durch die Pumpe 9 und damit vom Narkosegaspartialdruck im Adsorber 1 abhängt, wird dieser Druck im weiteren Verlauf des Rückgewinnungsprozesses durch allmähliche Temperaturerhöhung des Zeoliths mit Hilfe der Heizer 2 solange konstant gehalten, bis die maximale Temperatur erreicht ist und der Partialdruck über dem Zeolith mit fortschreitender Desorption abnimmt. Das Ende des Prozesses ist erreicht, wenn trotz hoher Temperatur der Druck im Adsorber 1 über längere Zeit bei etwa 10 mbar auch ohne die mit Hilfe des Drucksensors 11 geregelte Pumpe 9 verharrt. Die im Adsorber 1 verbleibende Restmasse Narkosegas liegt unter diesen Bedingungen bei unter 1 g, also etwa 0,1 Gew.-%.A stationary device is described for use in conjunction with an anesthesia machine. Assuming that an anesthetic gas mixture, for example of laughing gas and oxygen (2/1, vol./vol.) With a throughput of 1.5 l / min, in which 6 vol .-% contain desflurane, during an operating cycle of a maximum of 8 h are used, is in the special zeolite used, for. B. dealuminized faujasite, a mass of about 3 kg is required to bind said amount of desflurane of about 0.33 kg at room temperature in the adsorber 1 . Since this mass corresponds approximately to the amount contained in the usual desflurane bottle used in anesthesia and, depending on the anesthetic procedure used, a more or less large amount is absorbed by the patient in the medium term, the adsorber can absorb about the capacity of a desflurane bottle and will be accepted after this assumption line 3 of the device for initiating the recovery process is connected. Since all components of the device are vacuum-tight, the following process will take place after the adsorber has been closed on one side ( FIG. 1):
First, any residues from the previous process are evaporated by switching on the pump 9 and opening the valves 6 and 8 from the condenser 13 , the condensate collector 14 and the lines and are removed from the system via the check valve 16 . After the cooling unit 12 has cooled the condenser 13 to the required condensation temperature, the valves 6 and 8 are closed and the valves 4 and 7 are opened. This creates a vacuum in the adsorber 1 which can be evaluated with the pressure sensor 11 and which leads to the desorption starting and a corresponding mass being able to be collected in the container 14 . Since the speed of the condensation also depends on the mass transport through the pump 9 and thus on the anesthetic gas partial pressure in the adsorber 1 , this pressure is kept constant in the further course of the recovery process by gradually increasing the temperature of the zeolite with the help of the heaters 2 until the maximum temperature is reached and the partial pressure over the zeolite decreases with increasing desorption. The end of the process is reached when, despite the high temperature, the pressure in the adsorber 1 remains at about 10 mbar for a long time even without the pump 9 regulated with the aid of the pressure sensor 11 . The residual mass of anesthetic gas remaining in the adsorber 1 under these conditions is less than 1 g, ie about 0.1% by weight.

Durchschnittlich werden mehr als 95% des vom Patienten emittierten Narkosegases adsorbiert und zu ebenfalls 95% zurückgewonnen. Je nachdem, ob der Anästhesist höhere oder niedrigere Narkosegaskonzentrationen anwendet, ist allerdings der Anteil des während einer Narkose vom Patienten emittierten und damit adsorbierbaren Narkosegases unterschiedlich. In jedem hier untersuchten Fall lag jedoch die Rückgewinnungsrate, gemessen am Gesamteinsatz des Narkosegase, bei über 60% und damit doppelt so hoch wie bei Silikalit. Gaschromatographische Untersuchungen zur Reinheit der rückgewonnenen Gase ergaben Reinheiten zwischen 98,0 und 99,7%. Die Resultate zeigten, daß eher noch nicht optimierte Gasführungselemente als Hauptkomponenten für die geringen Restverunreinigungen verantwortlich sind.On average, more than 95% of the anesthetic gas emitted by the patient adsorbed and also 95% recovered. Depending on whether the anesthetist is higher or using lower anesthetic gas concentrations is the proportion of during anesthesia emitted by the patient and thus adsorbable anesthetic gas differently. In each case examined here, however, the recovery rate was measured by the total use of anesthetic gases, at over 60% and thus twice as high like with silicalite. Gas chromatographic studies on the purity of the recovered Gases gave purities between 98.0 and 99.7%. The results showed that rather not optimized gas guide elements as main components for the low Residual impurities are responsible.

Bei Einsatz von Isofluran ergibt sich wegen der dort typischerweise angewendeten geringeren Konzentration bei gleicher Adsorptionskapazität eine etwa 6-fach höhere Einsatzdauer der Adsorber bis zur Desorption.When isoflurane is used, the lower amount typically used there results Concentration with the same adsorption capacity is about 6 times longer Adsorber to desorption.

BezugszeichenlisteReference list

11

Adsorber
Adsorber

22nd

Heizer
Stoker

33rd

Gasleitung
Gas pipe

44th

Ventil
Valve

55

Ventil
Valve

66

Ventil
Valve

77

Ventil
Valve

88th

Ventil
Valve

99

Chemievakuumpumpe
Chemical vacuum pump

1010th

Vorabscheider
Pre-separator

1111

Drücksensor
Pressure sensor

1212th

Peltier-Kühlaggregat
Peltier cooling unit

1313

Kondensator
capacitor

1414

Kondensatauffangbehälter
Condensate trap

1515

Rückschlagventil
check valve

1616

Rückschlagventil
check valve

Claims (7)

1. Verfahren zur Entfernung und Rückgewinnung von Gasen unterschiedlichen Dampfdrucks aus Gasgemischen, bei dem einzelne Komponenten der Gemische oberhalb einer stoffspezifischen Temperatur in adsorbierenden Zeolithen gebunden werden, während andere Komponenten diese passieren, wobei man das sorbierte Gas mittels Erwärmen der sorbierenden Stoffe desorbiert, in einem anschließenden Kondensator verflüssigt und einer Wiederverwendung zuführt, dadurch gekennzeichnet daß die Zeolithe Si-reiche Zeolithe sind, die ein Si/Al-Verhältnis größer 180 und einen Porendurchmessern um 0,7 nm besitzen.1. A process for the removal and recovery of gases of different vapor pressure from gas mixtures, in which individual components of the mixtures are bound above a substance-specific temperature in adsorbing zeolites, while other components pass through them, whereby the sorbed gas is desorbed by heating the sorbent substances in one subsequent condenser liquefied and recycled, characterized in that the zeolites are Si-rich zeolites which have a Si / Al ratio greater than 180 and a pore diameter around 0.7 nm. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeolithe hydrophoben und organophilen Charakter besitzen, ein geringes oder kein elektrostatisches Feld in den Poren und Hohlräumen aufweisen und einen einheitlichen Porendurchmesser besitzen, der durch die Synthese- bzw. Modifizierungsbedingungen dem Moleküldurchmesser der zu sorbierenden Gase angepaßt werden kann und in seinen Abmessungen etwa dem Gasmoleküldurchmesser entspricht oder größer als dieser ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the zeolites are hydrophobic and have an organophilic character, little or no electrostatic field in the Have pores and cavities and have a uniform pore diameter, which due to the synthesis or modification conditions the molecular diameter of the sorbent gases can be adjusted and in its dimensions about that Gas molecule diameter corresponds to or larger than this. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Adsorber (1) zur Sammlung des emittierten Gases besteht, der über eine Leitung (3) und Ventile (4) und (7) mit einer Chemievakuumpumpe (9) verbunden ist, die ihrerseits das durch Unterdruck und Erwärmung mittels der Heizer (2) desorbierende Gas in den von einem Kühlaggregat (12) geeignet temperierten Kondensator (13) leitet, wodurch sich das Gas verflüssigt und im Kondensatauffangbehälter (14) gesammelt wird.3. A device for performing the method according to claim 1 and 2, characterized in that it consists of an adsorber ( 1 ) for collecting the emitted gas, which has a line ( 3 ) and valves ( 4 ) and ( 7 ) with a chemical vacuum pump ( 9 ) is connected, which in turn conducts the gas desorbing due to negative pressure and heating by means of the heaters ( 2 ) into the condenser ( 13 ) suitably tempered by a cooling unit ( 12 ), as a result of which the gas liquefies and is collected in the condensate collector ( 14 ) . 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorabscheider (10) mit Material aus hydrophilem Zeolith gefüllt ist, dessen Porendurchmesser kleiner ist als der in Frage kommenden rückzugewinnenden Gase und das Zeolith entweder außerhalb oder innerhalb der Apparatur thermisch unterstützt desorbiert wird.4. Apparatus according to claim 3, characterized in that a pre-separator ( 10 ) is filled with material made of hydrophilic zeolite, the pore diameter of which is smaller than the gases to be recovered and the zeolite is desorbed either outside or inside the apparatus with thermal support. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des durch einen Drucksensor (11) gesteuerten Ventils (5) und der geeigneten Anordnung der Rückschlagventile (15) und (16) nicht kondensiertes Gas wieder zum Kondensator zurückgeführt wird.5. Apparatus according to claim 3 and 4, characterized in that by means of the pressure sensor ( 11 ) controlled valve ( 5 ) and the suitable arrangement of the check valves ( 15 ) and ( 16 ) non-condensed gas is returned to the condenser. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Kühlaggregat (12) um einen Peltierkühler handelt.6. The device according to claim 5, characterized in that it is a Peltier cooler in the cooling unit ( 12 ). 7. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 6 in der Anästhesie.7. Use of the device according to claim 3 to 6 in anesthesia.
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