[发明专利]包括至少一个再循环单独回路的旋转床吸附系统以及设计和操作这种系统的方法

说明书

本申请为于2004年9月21日提交的、申请号为200480042877.1申请案的分案申请。

技术领域

本发明总体涉及一种旋转床吸附系统，尤其是涉及一种包括一个或多个再循环单独回路的旋转床吸附系统。本发明还涉及设计和操作这种系统的方法。

背景技术

旋转床吸附系统一直被用于从有时被称为工作流体流或吸附流体流的一种流体流中收集吸附物并以更浓缩的方式将其传送到有时被称为解吸流体流或再生流体流的第二流体流中。通常排除的吸附物包括水蒸气、挥发性有机化合物(“VOCs”)、氮氧化物(“NOx”)等。

在旋转床吸附系统中特别是在处理后的流体中需要低吸附物浓度的旋转床吸附系统中，重要的是将工作流体流和再生流体流之间任何交叉污染降至最小。污染会由流体流本身中的压差或旋转吸附剂盘基体内的蒸气压差产生。

可能产生污染的另一个根源在于：在活性吸附区附近但在循环过程中不会看到活性流体流动的吸附剂盘的区域。通常这些区域处于由密封系统封装的吸附剂盘的中心和外周。特别地，吸附剂盘有意被设计成具有这些作为绝热体的“死区”，它们可以保持旋转壳体的冷却并防止其热膨胀，所述热膨胀会导致部件出现过早的机械故障。已经证明在被设计成在处理后的流体流中获得非常低的吸附物浓度的系统中，这些区域可以作为被排除蒸气的“沉积槽(sinks)”。这些沉积槽当处于再生区附近时会积聚蒸气，在再生区附近它们通过扩散力暴露在再生区内高浓度蒸气下，但由于玻璃/陶瓷结构的高绝热特性而使它们不会经受再生热量。吸附剂随后可以达到与高浓度蒸气接近平衡，但处于一个低得多的温度。当沉积槽在系统的处理区段处于非常低浓度的流体附近时，它们释放它们的负载。蒸气压差克服结构的扩散力，并且微量蒸气被释放到处理后的流体流内，导致被排除的蒸气浓度不利地提高。

为了冷却吸附剂基体、回收再生热量或在再生流体流穿过吸附剂基体之前对其进行预处理，在旋转床吸附系统中增加吹扫区段是已知的。在美国专利No.4,701,189中披露了包括再循环吹扫回路的吸附床系统的实例。但是，可以相信在采用一个或多个区段的现有技术中对降低湿气从更高浓度的流体流通过吸附剂基体的扩散，或者降低蒸气从更高浓度的流体流向更低压力的流体流的转移方面没有任何教导。

发明内容

本发明采用一个或多个单独回路降低由各种流体流的压力不平衡以及较大蒸气压差导致的旋转吸附床的吸附和解吸区段之间的交叉污染。

在本发明的一个实施例中，提出一种采用吸附床系统降低工作流体流吸附物浓度的方法，所述吸附床系统包括可再生吸附剂材料的旋转块体，所述方法包括以下步骤：旋转吸附剂块体，使得在操作循环中给定体积的吸附剂块体在回到第一区段之前相继穿过第一、第二、第三、第四、第五以及第六区段；使工作流体在第一区段穿过吸附剂块体；使再生流体流在第四区段穿过吸附剂块体；使第一单独流体流在吸附剂块体的第二区段和第六区段之间的闭合回路中独立于工作流体流和再生流体流进行再循环；以及使第二单独流体流在吸附剂块体的第三区段和第五区段之间的闭合回路中独立于工作流体流、再生流体流以及第一单独流体流进行再循环。

优选地，流体在第一、第五和第六区段中每一个上的流动方向相同，并且流体在第二、第三和第四区段中每一个上的流动方向与流体在第一、第五和第六区段上的流动方向相反。

可选择地，如果需要进一步降低工作流体流的吸附物浓度，则可以类似的方式增加附加的循环单独回路。

在此采用的“操作循环”意味着吸附剂块体的移动路线，在该路线中吸附剂块体承受吸附和解吸附处理。术语“相继”指的是相对的顺序，但不必要求一个紧随另一个。例如，在该实施例中，即使另一个区段介于第一区段和第二区段之间，仍然可以准确地说吸附剂块体相继穿过第一区段、第二区段、等等。