[發明專利]用于吸附器床的限制器

無效

• 申請號: 00126317.X
• 申請日: 2000-08-30
• 公開（公告）號: CN1286131A
• 公開（公告）日: 2001-03-07
• 發明（設計）人: J·斯默拉雷克;J·J·諾沃比爾斯基;M·W·阿克利
• 申請（專利權）人: 普拉塞爾技術有限公司
• 主分類號: B01D53/04
• 分類號: B01D53/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 馬崇德,王其灝

發明領域

本發明涉及吸附床，特別是涉及用來限制吸附床中經受氣流或流體流作用力的微粒的系統。這些微粒得到限制避免其移動而導致例如吸附床的流化。更具體地說，在一個圓筒形吸附床中，在吸附床的一端有一個氣囊，用來對吸附床的吸附劑填料施加壓力從而抑制填料，即使吸附劑填料不再移動使之不會流化。

發明背景

在吸附器裝置中，吸附床的流量是受到吸附床變為流化狀態的流量的限制。當吸附床變為流化狀態時，吸附劑開始退化，溝流使得吸附過程的效率顯著地降低。如果適當地抑制吸附床，則流化就不會發生，吸附過程的能力因而就不會受到此因素的限制。所以，抑制吸附床可顯著地提高流量，從而相應地降低了投資成本。

改進氣體分離過程的性能，通常是由提高吸附率來實現的。而且，吸附率的考慮導致多個結構需要較小微粒貫穿吸附器以及層或具有不同的平均顆粒尺寸的混合物。例如，已知的采用具有較大尺寸的顆粒可降低流化并能減小壓降。另一方面，較小的顆粒有利于克服工藝性能的局限如吸附率。但是，當顆粒尺寸減小時，在降低的流速時更容易發生流化，因此，對在給定流速下進行的工藝限定顆粒的尺寸，即特定尺寸的顆粒確立一個流化界限，最大流速，當超過時需要降低流速或者限制顆粒在床的一端或兩端。如果床空閑吸附劑表面得到抑制，則所有顆粒尺寸在軸流吸附器內的流化可以避免或是得到減弱。抑制軸流吸附器內的吸附劑的其它理由包括省去床頂部的沖洗，這是由于高速凈化或回壓流動的緣故，吸附容器的車間裝載，和避免“暴沸”或臨時性的提升，這是由于閥操作的壓力擾動而引起的。

用于變壓吸附循環的裝置一般是采用適合徑流或軸流模式的圓筒形容器。適合于軸流模式的容器通常是優選的，由于其結構簡單，這樣可避免存在采用適合徑流方式的容器本身所固有的問題或設計的復雜性。但是，對于軸流模式，床的流化限制必須要解決。

當流向相對于垂直軸是側向時，則吸附劑顆粒固有地是約束在絕大部分垂直取向的徑流吸附器中。這可使得重力矢量垂直于流速矢量，并使得吸附劑限制組件變得相對易于安裝。

相反，軸流吸附器的速度矢量與重力矢量成一直線，這使得吸附劑限制組件的安裝至今都相對困難。所以，例如在上流軸流容器中，吸附床的頂端表面通常是不受阻隔的，使得吸附劑顆粒在足夠的提升條件下能自由地流化，舉例來說，流體的體積或速度足以克服施加在該顆粒上的重力的影響。流化的這種性質也關系到向下流軸向床，其中的再生和解吸附流可使顆粒經受可能的流化。

較快的循環和較小的床尺寸也是所希望的，尤其是在真空變壓吸附(VPSA)系統的設計中。為了實現這一設計目的，要提高進料速度。目前的軸向床氧氣VPSA系統的操作，例如，對于床尺寸為600-800磅吸附劑每天每噸氧氣，平均表觀進料速度為0.15-0.3m/sec。這種進料速度和相應的床設計導致系統操作是在接近流化水平進行的。事實上，在進料步驟的初始時候，在過程中業已經存在了交疊逆流均衡流步驟，以幫助在高的初始進料流量下抑制吸附劑。

在接近流化水平條件下操作的結果是，由于閥不合格或選用的循環調整參數不合適，有些工業用床已經經受了床流化。這種流化擾亂了吸附床中大部分區域的均勻密集填料，使得隨后的氣流非均勻分配，隨之而來的是差的操作性能。這樣，就需要一種簡便有效的抑制系統用于具有軸流模式吸附器中的微粒吸附劑床的頂部表面，以提高吸附速率。

除了在吸附容器室內的顆粒抑制之外，提供均勻流過吸附床的流動以消除不必要的空隙容積和提供充滿的達到容器內部的通路，也是所希望的。均勻流過吸附床可以保證經受處理的氣體或流體物質是均勻地與吸附劑顆粒接觸。消除不必要的空隙容積可降低處理后產物或未處理進料的損失，它們在吸附過程結束之后是截留在裝置中的。滿通路流到容器的內部，可使裝置得到維護，并能維護、裝填或更換濾網材料。

先有技術說明

為解決或繞過吸附床流化問題，已經采用或提出了許多方法。在先有技術中這個問題的解決辦法是流動方向、特定的填料和各種不同設計的抑制方法。相關的先有技術包括下述專利。

在US5492684中，Buchanan等人公開了一種采用分級床系統從廢氣中除雜質如硫氧化物的方法和系統。該分級床系統是采用多個在床的分離的區域具有二種或多種顆粒尺寸的固體吸附劑的床。在一個實施例中，固體吸附劑的排列可使得較大的吸附劑顆粒是布置在該分級床系統的入口區域。在操作過程中，廢氣流流過該固體吸附劑，這樣雜質如硫氧化物和/或氮氧化物被吸附。吸附床接著與一種還原氣接觸以解吸硫氧化物。為保證床層的穩定性而用于該床的可膨脹裝置卻沒有公開。