[發明專利]包括至少一個再循環單獨回路的旋轉床吸附系統以及設計和操作這種系統的方法

有效

• 申請號: 200910001613.6
• 申請日: 2004-09-21
• 公開（公告）號: CN101537296A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發明（設計）人: P·A·丁納吉;S·C·布里克利
• 申請（專利權）人: 蒙特斯公司
• 主分類號: B01D53/06
• 分類號: B01D53/06
• 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: 趙培訓

本申請為于2004年9月21日提交的、申請號為200480042877.1申請案的分案申請。

技術領域

本發明總體涉及一種旋轉床吸附系統，尤其是涉及一種包括一個或多個再循環單獨回路的旋轉床吸附系統。本發明還涉及設計和操作這種系統的方法。

背景技術

旋轉床吸附系統一直被用于從有時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、揮發性有機化合物(“VOCs”)、氮氧化物(“NOx”)等。

在旋轉床吸附系統中特別是在處理后的流體中需要低吸附物濃度的旋轉床吸附系統中，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。污染會由流體流本身中的壓差或旋轉吸附劑盤基體內的蒸氣壓差產生。

可能產生污染的另一個根源在于：在活性吸附區附近但在循環過程中不會看到活性流體流動的吸附劑盤的區域。通常這些區域處于由密封系統封裝的吸附劑盤的中心和外周。特別地，吸附劑盤有意被設計成具有這些作為絕熱體的“死區”，它們可以保持旋轉殼體的冷卻并防止其熱膨脹，所述熱膨脹會導致部件出現過早的機械故障。已經證明在被設計成在處理后的流體流中獲得非常低的吸附物濃度的系統中，這些區域可以作為被排除蒸氣的“沉積槽(sinks)”。這些沉積槽當處于再生區附近時會積聚蒸氣，在再生區附近它們通過擴散力暴露在再生區內高濃度蒸氣下，但由于玻璃/陶瓷結構的高絕熱特性而使它們不會經受再生熱量。吸附劑隨后可以達到與高濃度蒸氣接近平衡，但處于一個低得多的溫度。當沉積槽在系統的處理區段處于非常低濃度的流體附近時，它們釋放它們的負載。蒸氣壓差克服結構的擴散力，并且微量蒸氣被釋放到處理后的流體流內，導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吸附劑基體之前對其進行預處理，在旋轉床吸附系統中增加吹掃區段是已知的。在美國專利No.4,701,189中披露了包括再循環吹掃回路的吸附床系統的實例。但是，可以相信在采用一個或多個區段的現有技術中對降低濕氣從更高濃度的流體流通過吸附劑基體的擴散，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移方面沒有任何教導。

發明內容

本發明采用一個或多個單獨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致的旋轉吸附床的吸附和解吸區段之間的交叉污染。

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

優選地，流體在第一、第五和第六區段中每一個上的流動方向相同，并且流體在第二、第三和第四區段中每一個上的流動方向與流體在第一、第五和第六區段上的流動方向相反。

可選擇地，如果需要進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單獨回路。

在此采用的“操作循環”意味著吸附劑塊體的移動路線，在該路線中吸附劑塊體承受吸附和解吸附處理。術語“相繼”指的是相對的順序，但不必要求一個緊隨另一個。例如，在該實施例中，即使另一個區段介于第一區段和第二區段之間，仍然可以準確地說吸附劑塊體相繼穿過第一區段、第二區段、等等。

在本發明的另一實施例中，一種旋轉吸附床系統包括工作流體流；再生流體流；在閉合回路中獨立于工作流體流和再生流體流進行再循環的第一單獨流體流；在閉合回路中獨立于工作流體流、再生流體流以及第一單獨流體流進行再循環的第二單獨流體流；以及工作流體流、再生流體流、第一單獨流體流和第二單獨流體流中的每一個所穿過的可再生吸附劑材料的旋轉塊體。在操作循環中，給定體積的吸附劑塊體在回到工作流體流之前相繼穿過工作流體流、第一單獨流體流、第二單獨流體流、再生流體流、第二單獨流體流、以及第一單獨流體流。優選地，工作流體流和再生流體流在相反方向上穿過吸附劑塊體，并且第一單獨流體流和第二單獨流體流中的每一個在與流體流在吸附劑塊體旋轉方向上緊隨相應第一或第二單獨流體流相同的方向上穿過吸附劑塊體。