[發(fā)明專利]模塊化的變壓吸附方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710146831.X
• 申請日: 2004-04-26
• 公開（公告）號: CN101157001A
• 公開（公告）日: 2008-04-09
• 發(fā)明（設計）人: 小富蘭克林·D·洛馬克思;特羅伊·希克曼;約翰·S·萊托;邁克爾·斯特里科斯;維奈·普拉薩德
• 申請（專利權）人: H2GEN創(chuàng)新公司
• 主分類號: B01D53/047
• 分類號: B01D53/047
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 范莉

本申請是申請日為2004年4月26日、申請?zhí)枮?00480016669.4、發(fā)明名稱為“模塊化的變壓吸附方法及裝置”申請的分案申請。

技術領域

本發(fā)明涉及變壓吸附(PSA)加工方法。PSA是常用于氣體凈化的一種方法。典型的應用包括：從氣體混合物中分離氫，從天然氣中分離氦，凈化廢氣，在氧、氮和/或氬的制造過程中的吹氣分離。

背景技術

多數PSA系統(tǒng)受到它們巨大的成品以及殘留的氣流波動的限制。這些波動需要相當大的存儲或緩沖罐來對氣流波動充分減震以使與PSA系統(tǒng)相連的下游加工設備獲得合適的功能。

一般傳統(tǒng)上利用PSA循環(huán)來執(zhí)行工業(yè)規(guī)模的氣體分離，該循環(huán)具有至少一個壓力均衡步驟到以便以給定的純度提高受壓的產品碎片恢復。在PSA循環(huán)中，增加的碎片恢復減少了抵制于殘氣緩沖罐的氣體量，并確保了受壓成品氣體的更多幾乎連續(xù)的流動。具有三個或更多的均衡步驟的循環(huán)是公知的。現有技術中用來減小氣流脈動的另一步驟是在單獨的加工工藝中操作具有許多均衡和許多容器的循環(huán)。具有許多容器和許多均衡步驟的PSA系統(tǒng)的一個實例是Fuderer等人的美國專利No.3,986,849，它描述了具有多達十個吸附器和五十五個閥門的加工鏈。在工業(yè)應用中，除了非常大的設備之外，與可恢復的產品的損失相關的高能量和操作成本通常大大超過與具有一個或多個壓力均衡的更復雜的PSA循環(huán)相關的復雜性上的極大增加。因此，不管對于受壓產品還是殘留氣體，大多數設備都利用了非常大的緩沖罐。

所有類型的PSA系統(tǒng)，除了尤其是那些具有多個均衡步驟的，也都由于其高度的復雜性及其附帶的巨大的零件數量而受到嚴格限制。這種復雜性不僅大大增加了元件故障的可能性，而且還大大增加了系統(tǒng)的尺寸、裝配時間以及材料成本。大多數PSA系統(tǒng)是具有顯著例外的故障系統(tǒng)的單獨點，如在De?Meyer等人的美國專利No.4,234,322以及美國申請序列No.10/269,064中所公開的方法中。即使在典型方法中，PSA設備也必須最后關閉以便對有缺陷的元件執(zhí)行維護。由于這種關閉會招致整個工藝設施的生產時間的大量損失，因此它是非常不受歡迎的。另外，當PSA連接到高溫處理例如烴氣重整器、自熱重整器、局部氧化重整器、氨合成設備或乙烯裂化器時，由于在關閉和重啟期間導致的高機械應力因而相連的處理裝置的壽命可能會大大縮短。

Keefer等人的美國專利No.6,051,050描述了利用并行的多個旋轉PSA模塊的系統(tǒng)以獲得更全面的系統(tǒng)能力，但其未能公開用于在故障發(fā)生時操作這些模塊的方法或策略。Keefer等人的專利的旋轉模塊與工業(yè)應用中所接受的那些有很大的差別，并且不符合上閥PSA裝置的單獨點閥故障的相同類型。這些故障的模式延伸橫過逐漸的密封失效。Keefer等人的專利的模塊還具有很大數量的活性床，且它們與產品變化以及殘留氣流速脈動有較小的關系。Keefer等人的專利以及美國專利No.5,112,367、美國專利No.5,268,021和美國專利No.5,366,541中所述的同樣發(fā)明中的低脈動旋轉模塊由于它們利用了滑動密封因此會遭受不可避免的泄漏。該泄漏導致了純度和產品恢復的降低，以及由于有限的密封壽命而產生的維護問題。高壓加劇了這些問題，使旋轉模塊對于重要的工業(yè)分離比對于典型的上閥PSA裝置更不受歡迎。

由于典型的上閥PSA系統(tǒng)的巨大尺寸以及它們很高的成本，因此對它們仍很不期望提供后備PSA能力以防止加工過程中斷，尤其是對于具有壓力均衡和大量具有附帶的高復雜性的吸附床的上閥PSA系統(tǒng)。

本發(fā)明者于是完整結合它們而提出一種用于先進的PSA系統(tǒng)的改進的裝置，其大大降低了上面美國申請序列No.10/269,067中所述的利用壓力均衡的PSA裝置的復雜性，并且提出一種執(zhí)行PSA循環(huán)的方法，該方法顯著地減少了執(zhí)行上面美國申請序列No.10/269,064中所述的PSA循環(huán)所需的閥的數量。

發(fā)明內容

因此，本發(fā)明有利地提供了一種具有減小的氣流脈動的裝有閥的變壓吸附系統(tǒng)。

本發(fā)明的變壓吸附系統(tǒng)可以在操作時修理。

本發(fā)明還有利地提供了一種具有增強的可靠性的變壓吸附系統(tǒng)。

本發(fā)明提供了一種用于變壓吸附系統(tǒng)的裝置，其消除了在吸附容器末端連接上的彎矩。

本發(fā)明還有利地提供了一種具有整體的結構蓋的變壓吸附裝置。

附圖說明

通過參照以下詳細描述，尤其是當結合附圖考慮時，本發(fā)明的更完整的含義及其多個附帶優(yōu)點將變得更加明顯，其中：