[發明專利]大型徑向吸附器的構造方法

有效

• 申請號: 200980141710.3
• 申請日: 2009-10-12
• 公開（公告）號: CN102196854A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: C·莫內羅;P·讓諾
• 申請（專利權）人: 喬治洛德方法研究和開發液化空氣有限公司
• 主分類號: B01D53/04
• 分類號: B01D53/04;F16M13/02
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 牛曉玲;吳鵬

本發明涉及一種允許水平組裝徑向吸附器的組件和水平組裝所述吸附器的方法。

吸附被廣泛用于凈化或分離氣體。常見工藝為n鏈烷烴和異鏈烷烴的分離、二甲苯、乙醇的分離、從大氣生產氮或氧、燃燒氣體、高爐氣體的C0₂、排放等。在凈化側上，存在干燥器、氫或氦的凈化、富甲烷氣體的凈化、多種流體中微量雜質的吸附(捕集汞、NOx、硫化物等)。

利用吸附的方法具有幾種類型，取決于吸附劑是否可原地再生。如果不是，則適用措辭“具有負荷損失的吸附”(當產品的雜質飽和時要進行更新)，否則將適用措辭“吸附循環”。

吸附循環首先在再生吸附劑的方式上不同。

如果再生主要通過升高溫度來完成，則其為TSA(變溫吸附)法。然而，如果通過降低壓力來執行再生，則其為PSA(變壓吸附)法；措辭“PSA法”應當理解為意味著實際PSA方法——也就是說，具有在顯著高于大氣壓的壓力下執行的吸附階段和在略高于大氣壓的壓力下執行的再生階段的方法，在大氣壓左右的壓力下執行吸附階段并在真空中執行再生的VSA(真空變壓吸附)法，在數巴壓力下執行吸附階段并在真空中執行再生的VPSA和類似(MPSA、MSA等)方法。該類別還包括通過使用吹掃氣體(或洗提氣體)進行凈化而再生的系統，該氣體可不屬于該方法本身。在該情況下，雜質的分壓事實上被降低，這使得它們能夠被脫附。

吸附劑用于下文將被稱為吸附器的反應器中。這些吸附器也屬于不同類型，取決于它們的幾何形狀。

最簡單的吸附器具有帶豎直軸線的圓筒形形式。當要凈化的流速變得顯著時，可使用帶水平軸線的圓筒形吸附器。

在超過一定流速的情況下和/或如果希望小的負荷損失和/或如果氣體的速度可能大于至少該循環的特定步驟中的磨耗速度(使球體運動的速度)，則使用徑向吸附器是有利的。

例如，當要凈化的流速達到數萬實際立方米(也就是說，在操作狀態下計算)時，使用徑向吸附器實際上是公知的，如文獻US-A-4-541-851或文獻EP?1?638?669中教導的那樣。

徑向吸附器使得事實上可以通過由于它們的幾何形狀而允許對所述流體的循環速度進行選擇的寬自由度來可靠地執行大量流體的凈化或分離，特別是使它們與所用的吸附劑顆粒的機械特性兼容，同時確保貫穿吸附劑主體的良好氣態分配。該靈活性源于氣體通道截面取決于格柵的直徑和高度而不像標準吸附器一樣僅取決于直徑的事實。因此它們在氧VSA的情況下特別是用于在低溫分餾空氣之前干燥空氣和使空氣脫碳，并且特別適合于必須在低壓力或平均壓力(一般低于10bar?abs，在大氣壓力下或在真空中再生)處理很高流率(數十萬Nm³/h)的CO₂VSA或PSA單元。

現將以空氣的干燥和脫碳為例來說明采用這種吸附器的TSA循環以便舉例說明其操作。公知大氣含有必須在所述空氣被引導到空氣分離單元的冷箱的熱交換器中之前被消除的化合物，特別是例如二氧化碳(CO₂)、蒸汽(H₂O)、氮氧化物和/或烴等化合物。

在實踐中，在未對空氣進行這種預處理以從其消除其CO₂和水雜質的情況下，這些雜質在空氣冷卻至通常低于或等于-150℃的低溫期間固化成冰，其可能導致特別是熱交換器、蒸餾塔等設備中的堵塞問題。

此外，還有一個慣例是至少部分地消除空氣中可能存在的烴和氮氧化物雜質以避免一個或多個蒸餾塔底部中的濃度過大，以及任何導致的設備劣化的風險。

通常，空氣凈化TSA法循環包括以下步驟：

a)通過在高于大氣壓的壓力并在環境溫度下吸附雜質而凈化空氣，

b)將吸附器減壓至大氣壓，

c)特別是通過廢氣——通常為源自空氣分離單元并通過一個或多個熱交換器再熱至通常介于100℃與250℃之間的溫度的不純氮氣——在大氣壓下再生吸附劑，

d)特別是通過繼續將從空氣分離單元獲得但未被再熱的所述廢氣引導到其中而將吸附劑冷卻至環境溫度，

e)使用例如在生產階段從另一吸附器獲得的凈化空氣或可能使用要凈化的空氣對吸附器進行重新加壓。

一般而言，空氣預處理設備包含兩個輪流/交替操作的吸附器，也就是說一個吸附器處于生產階段而另一個處于再生階段。

生產階段對應于通過吸附雜質來凈化氣態混合物。

再生階段包含減壓、加熱、冷卻和重新加壓步驟。

一般在再生階段開始或結束時增加并列安放兩個吸附器的步驟，其可為短時間或長時間操作，也就是說從幾秒鐘到數分鐘。