[發(fā)明專利]用于與其相關(guān)的變吸附工藝的裝置和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780018117.4
• 申請(qǐng)日: 2017-03-06
• 公開（公告）號(hào): CN108883358B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R·F·塔梅拉;B·T·凱利;S·恰爾沃;A·K·納加瓦拉布;W·巴尼斯;T·A·福勒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 埃克森美孚上游研究公司
• 主分類號(hào): B01D53/04
• 分類號(hào): B01D53/04;B01D53/047
• 代理公司: 中國(guó)貿(mào)促會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 11038
• 代理人: 李東暉

提供了用于執(zhí)行變吸附工藝的裝置和系統(tǒng)。該變吸附工藝可以包括使流通過(guò)吸附床單元以從流移除污染物例如水。作為該工藝的一部分，吸附床單元可以提供到吸附床單元內(nèi)的吸附性材料的通路，而不必移除閥、導(dǎo)管和歧管中的一個(gè)或多個(gè)。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2016年3月18日提交的、發(fā)明名稱為“用于與其相關(guān)的變吸附工藝的裝置和系統(tǒng)(APPARATUS AND SYSTEM FOR SWING ADSORPTION PROCESSES REALTEDTEHRETO)”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)62/310,289的權(quán)益，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本技術(shù)涉及與改進(jìn)變吸附工藝相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)和方法。特別地，該系統(tǒng)涉及利用吸附床單元從進(jìn)料流移除污染物的變吸附工藝。

背景技術(shù)

氣體分離在許多工業(yè)中是有用的，并且通常可以通過(guò)使氣體混合物在吸附性材料上流動(dòng)而實(shí)現(xiàn)，所述吸附性材料優(yōu)先吸附進(jìn)料流中的一種或多種氣體組分，而不吸附一種或多種其他的氣體組分。未被吸附的組分作為獨(dú)立產(chǎn)品被回收。通過(guò)吸附而分離氣體組分是以各種不同的方法執(zhí)行的常規(guī)技術(shù)。例如，吸附分離可以基于各種氣體組分的平衡親和能的差異(例如，平衡分離)或者基于氣體組分的吸附動(dòng)力學(xué)的差異(例如，動(dòng)力學(xué)分離)。

一種特定類型的氣體分離技術(shù)是變吸附例如變溫吸附(TSA)、變壓吸附(PSA)、變分壓吸附(PPSA)、快速循環(huán)變壓吸附(RCPSA)、快速循環(huán)變分壓吸附(RCPPSA)，而且不限于前述工藝的組合，例如變壓和變溫吸附。作為示例，PSA工藝依賴于當(dāng)氣體組分處于壓力下時(shí)某些氣體組分更容易吸附在吸附性材料的孔隙結(jié)構(gòu)內(nèi)或自由容積內(nèi)的現(xiàn)象。也就是說(shuō)，氣體壓力越高，則吸附的易被吸附氣體的量越大。當(dāng)壓力減小時(shí)，所吸附的氣體組分從吸附性材料釋放或解除吸附。

變吸附工藝(例如，PSA和TSA)可以用于分離氣體混合物的氣體組分，原因在于不同的氣體組分傾向于以不同的程度填充吸附性材料的微孔隙。例如，如果諸如天然氣這樣的氣體混合物在壓力下經(jīng)過(guò)吸附床單元(其可以被稱為吸附床單元或容器)，該吸附床單元包含對(duì)二氧化碳比對(duì)甲烷更具選擇性的吸附性材料，則二氧化碳的至少一部分會(huì)由吸附性材料選擇性地吸附，并且離開吸附床單元的氣體富含甲烷。當(dāng)吸附性材料達(dá)到其吸附二氧化碳的容量的終點(diǎn)時(shí)，通過(guò)減小壓力、由此釋放所吸附的二氧化碳而使其再生。然后通常對(duì)吸附性材料進(jìn)行吹掃和再加壓。然后，將吸附性材料準(zhǔn)備好進(jìn)行另一次吸附循環(huán)。

變吸附工藝通常涉及吸附床單元，其包括布置在吸附床單元的殼體內(nèi)的吸附性材料。這些吸附床單元在吸附床結(jié)構(gòu)中使用不同的填充材料。例如，吸附床單元使用格子磚、卵石床或其他可用的填料。作為改進(jìn)，一些吸附床單元可以在吸附床結(jié)構(gòu)內(nèi)使用工程填料。工程填料可以包括以特定配置例如蜂窩、陶瓷形式等提供的材料。工程填料可以由吸附性材料形成，或者可以是結(jié)構(gòu)或支撐件上的涂層。

此外，各種吸附床單元可以與導(dǎo)管、歧管和閥聯(lián)接在一起以管理流體的流動(dòng)。安排這些吸附床單元涉及將每個(gè)吸附床單元的循環(huán)與系統(tǒng)中的其它吸附床單元的循環(huán)進(jìn)行協(xié)調(diào)。完整的循環(huán)可以在數(shù)秒到數(shù)分鐘之間變化，原因是該循環(huán)將多股氣流傳送通過(guò)一個(gè)或多個(gè)吸附床單元。

然而，由于若干要求嚴(yán)格的技術(shù)因素，變吸附工藝(例如快速循環(huán)吸附工藝)存在一些挑戰(zhàn)。這些因素可以包括保持通過(guò)吸附床的低壓降、到達(dá)吸附床和在吸附床內(nèi)的良好流動(dòng)分配以及在吸附床中濃度前沿的最小分散(例如，軸向散布)。此外，另一個(gè)因素可以包括快速循環(huán)時(shí)間，其涉及快速作用和低死區(qū)容積閥。最后，另一個(gè)因素可以是吸附床單元應(yīng)當(dāng)配置成在一定的壓力下容納吸附床，以支持快速作用閥并且使吸附床單元內(nèi)的死區(qū)容積最小化。