[發(fā)明專利]包括至少一個(gè)再循環(huán)單獨(dú)回路的旋轉(zhuǎn)床吸附系統(tǒng)以及設(shè)計(jì)和操作這種系統(tǒng)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910001613.6
• 申請(qǐng)日: 2004-09-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101537296A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P·A·丁納吉;S·C·布里克利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蒙特斯公司
• 主分類號(hào): B01D53/06
• 分類號(hào): B01D53/06
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 趙培訓(xùn)

本申請(qǐng)為于2004年9月21日提交的、申請(qǐng)?zhí)枮?00480042877.1申請(qǐng)案的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體涉及一種旋轉(zhuǎn)床吸附系統(tǒng)，尤其是涉及一種包括一個(gè)或多個(gè)再循環(huán)單獨(dú)回路的旋轉(zhuǎn)床吸附系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及設(shè)計(jì)和操作這種系統(tǒng)的方法。

背景技術(shù)

旋轉(zhuǎn)床吸附系統(tǒng)一直被用于從有時(shí)被稱為工作流體流或吸附流體流的一種流體流中收集吸附物并以更濃縮的方式將其傳送到有時(shí)被稱為解吸流體流或再生流體流的第二流體流中。通常排除的吸附物包括水蒸氣、揮發(fā)性有機(jī)化合物(“VOCs”)、氮氧化物(“NOx”)等。

在旋轉(zhuǎn)床吸附系統(tǒng)中特別是在處理后的流體中需要低吸附物濃度的旋轉(zhuǎn)床吸附系統(tǒng)中，重要的是將工作流體流和再生流體流之間任何交叉污染降至最小。污染會(huì)由流體流本身中的壓差或旋轉(zhuǎn)吸附劑盤基體內(nèi)的蒸氣壓差產(chǎn)生。

可能產(chǎn)生污染的另一個(gè)根源在于：在活性吸附區(qū)附近但在循環(huán)過(guò)程中不會(huì)看到活性流體流動(dòng)的吸附劑盤的區(qū)域。通常這些區(qū)域處于由密封系統(tǒng)封裝的吸附劑盤的中心和外周。特別地，吸附劑盤有意被設(shè)計(jì)成具有這些作為絕熱體的“死區(qū)”，它們可以保持旋轉(zhuǎn)殼體的冷卻并防止其熱膨脹，所述熱膨脹會(huì)導(dǎo)致部件出現(xiàn)過(guò)早的機(jī)械故障。已經(jīng)證明在被設(shè)計(jì)成在處理后的流體流中獲得非常低的吸附物濃度的系統(tǒng)中，這些區(qū)域可以作為被排除蒸氣的“沉積槽(sinks)”。這些沉積槽當(dāng)處于再生區(qū)附近時(shí)會(huì)積聚蒸氣，在再生區(qū)附近它們通過(guò)擴(kuò)散力暴露在再生區(qū)內(nèi)高濃度蒸氣下，但由于玻璃/陶瓷結(jié)構(gòu)的高絕熱特性而使它們不會(huì)經(jīng)受再生熱量。吸附劑隨后可以達(dá)到與高濃度蒸氣接近平衡，但處于一個(gè)低得多的溫度。當(dāng)沉積槽在系統(tǒng)的處理區(qū)段處于非常低濃度的流體附近時(shí)，它們釋放它們的負(fù)載。蒸氣壓差克服結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散力，并且微量蒸氣被釋放到處理后的流體流內(nèi)，導(dǎo)致被排除的蒸氣濃度不利地提高。

為了冷卻吸附劑基體、回收再生熱量或在再生流體流穿過(guò)吸附劑基體之前對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，在旋轉(zhuǎn)床吸附系統(tǒng)中增加吹掃區(qū)段是已知的。在美國(guó)專利No.4,701,189中披露了包括再循環(huán)吹掃回路的吸附床系統(tǒng)的實(shí)例。但是，可以相信在采用一個(gè)或多個(gè)區(qū)段的現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)降低濕氣從更高濃度的流體流通過(guò)吸附劑基體的擴(kuò)散，或者降低蒸氣從更高濃度的流體流向更低壓力的流體流的轉(zhuǎn)移方面沒(méi)有任何教導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明采用一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)回路降低由各種流體流的壓力不平衡以及較大蒸氣壓差導(dǎo)致的旋轉(zhuǎn)吸附床的吸附和解吸區(qū)段之間的交叉污染。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提出一種采用吸附床系統(tǒng)降低工作流體流吸附物濃度的方法，所述吸附床系統(tǒng)包括可再生吸附劑材料的旋轉(zhuǎn)塊體，所述方法包括以下步驟：旋轉(zhuǎn)吸附劑塊體，使得在操作循環(huán)中給定體積的吸附劑塊體在回到第一區(qū)段之前相繼穿過(guò)第一、第二、第三、第四、第五以及第六區(qū)段；使工作流體在第一區(qū)段穿過(guò)吸附劑塊體；使再生流體流在第四區(qū)段穿過(guò)吸附劑塊體；使第一單獨(dú)流體流在吸附劑塊體的第二區(qū)段和第六區(qū)段之間的閉合回路中獨(dú)立于工作流體流和再生流體流進(jìn)行再循環(huán)；以及使第二單獨(dú)流體流在吸附劑塊體的第三區(qū)段和第五區(qū)段之間的閉合回路中獨(dú)立于工作流體流、再生流體流以及第一單獨(dú)流體流進(jìn)行再循環(huán)。

優(yōu)選地，流體在第一、第五和第六區(qū)段中每一個(gè)上的流動(dòng)方向相同，并且流體在第二、第三和第四區(qū)段中每一個(gè)上的流動(dòng)方向與流體在第一、第五和第六區(qū)段上的流動(dòng)方向相反。

可選擇地，如果需要進(jìn)一步降低工作流體流的吸附物濃度，則可以類似的方式增加附加的循環(huán)單獨(dú)回路。

在此采用的“操作循環(huán)”意味著吸附劑塊體的移動(dòng)路線，在該路線中吸附劑塊體承受吸附和解吸附處理。術(shù)語(yǔ)“相繼”指的是相對(duì)的順序，但不必要求一個(gè)緊隨另一個(gè)。例如，在該實(shí)施例中，即使另一個(gè)區(qū)段介于第一區(qū)段和第二區(qū)段之間，仍然可以準(zhǔn)確地說(shuō)吸附劑塊體相繼穿過(guò)第一區(qū)段、第二區(qū)段、等等。

在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，一種旋轉(zhuǎn)吸附床系統(tǒng)包括工作流體流；再生流體流；在閉合回路中獨(dú)立于工作流體流和再生流體流進(jìn)行再循環(huán)的第一單獨(dú)流體流；在閉合回路中獨(dú)立于工作流體流、再生流體流以及第一單獨(dú)流體流進(jìn)行再循環(huán)的第二單獨(dú)流體流；以及工作流體流、再生流體流、第一單獨(dú)流體流和第二單獨(dú)流體流中的每一個(gè)所穿過(guò)的可再生吸附劑材料的旋轉(zhuǎn)塊體。在操作循環(huán)中，給定體積的吸附劑塊體在回到工作流體流之前相繼穿過(guò)工作流體流、第一單獨(dú)流體流、第二單獨(dú)流體流、再生流體流、第二單獨(dú)流體流、以及第一單獨(dú)流體流。優(yōu)選地，工作流體流和再生流體流在相反方向上穿過(guò)吸附劑塊體，并且第一單獨(dú)流體流和第二單獨(dú)流體流中的每一個(gè)在與流體流在吸附劑塊體旋轉(zhuǎn)方向上緊隨相應(yīng)第一或第二單獨(dú)流體流相同的方向上穿過(guò)吸附劑塊體。