[发明专利]吸附床再加压控制方法有效
申请号: | 200980129712.0 | 申请日: | 2009-06-08 |
公开(公告)号: | CN102112201A | 公开(公告)日: | 2011-06-29 |
发明(设计)人: | S.布劳因 | 申请(专利权)人: | 普莱克斯技术有限公司 |
主分类号: | B01D53/04 | 分类号: | B01D53/04;G05B13/00 |
代理公司: | 中国专利代理(香港)有限公司 72001 | 代理人: | 周春梅 |
地址: | 美国康*** | 国省代码: | 美国;US |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 吸附 再加 控制 方法 | ||
技术领域
本发明涉及控制吸附单元的吸附床的再加压的方法,其中通过控制在压缩机内压缩的压缩进料流的进料流率来优化在再加压期间吸附床的再生,使得产品流的流率的波动最小化且对于吸附床中的每一个都相似,且控制再加压以驱动吸附床的再加压时间朝向目标再加压时间。
背景技术
吸附剂单元用于吸附包含于进料流中的一种或多种组分以产生产品流。吸附在吸附床中执行,吸附床操作进出阶段循环(phase cycle)使得在一个床在线并吸附进料流的一种或多种组分时,使另一离线的床再生。存在可在这种吸附剂单元中采用的多种循环,例如,变压吸附、变温吸附和真空变压吸附。
在变压吸附循环中,再生的离线床经受再生的减压阶段(blow down phase),其中床被减压。之后,利用具有足够低浓度的待吸附的一种或多种组分的流来清洗床,被吸附的该一种或多种组分将解析且在清洗流中从床带走。这被称作该循环的清洗阶段。在完成该循环的清洗阶段之后,利用进料流的部分或产品流的部分使床回升压力。这个阶段被称作再加压。诸如变温吸附和真空变压吸附的其它循环需要对离线床再加压以使之回到操作压力。
在再加压期间,产品流的部分或进料流的部分被引入到离线床中。在此方面,再加压阀打开,将压缩进料流或产品流的部分发送到离线床中。这种阀是流量控制阀,其受到流量控制器的控制使得产品流的流率维持在目标范围内。然而可以理解的是,产品流的流率将变化。
这种波动可对利用产品流的下游处理设备有影响。例如,变压和变温吸附系统用于与低温空气分离设备相连接。由于低温空气分离设备在低温下操作,因此需要移除空气内较高沸腾污染物,例如,二氧化碳、水蒸汽和烃。这种污染物可冻结,或者在烃的情况下,可达到氧气产品内危险的浓度。为了消除这个问题,包含于吸附床内的已知吸附剂用于净化进料空气流除去这些污染物。但是,在产品流(在低温空气分离设备的情况下是压缩和净化的空气流)中的流率波动将影响产品纯度和产品回收,已发现产品纯度和产品回收跟随压缩和净化的空气流中的流量波动而波动。为了最小化这种波动,已策划了控制方案,其中通过增加从压缩机进给到吸附单元的压缩进料流的流率以抵消被抽出用于再加压目的的进料流或产品流而最小化产品流流率的波动。
在现有技术中采用的一种类型的控制方案中,压缩进料流的流率以固定的增减率来增加且然后减小。通过增减在压缩机内将压缩空气进给到吸附单元的入口引导叶片开度而引起这种增减。此处的操作原理为在再加压阀最初打开时,在离线床与在线床之间存在高压差。随着压力接近平衡,更小驱动力是可用的。在能够高达80%的预先限定的离线与在线触发压力比下,离线吸附床差不多被再加压且因此,可迅速地减小流率。然而,已发现这导致再加压性能变化,原因是周围空气压力、温度条件、空气中的污染物浓度、床性能、阀磨损的内在变化性和由于冷却水温度变化所致的空气压缩机性能变化。
在被设计用于去除诸如上文所列出的外部因素影响的具体控制方案中,测量在离线床与在线床之间的床压力且计算压力比。持续地比较此压力比与预设触发压力比。然后操纵主空气压缩机的入口引导叶片使得进料流的流率增加直到达到触发压力比且然后减回到额定流率。管理用于控制入口引导叶片的控制器的操作的控制程序利用增加率函数来消除外部因素的影响,增加率函数是床压力比和触发压力比的函数。此外,此增加率函数被设计成使得当接近触发压力比时,入口引导叶片的开度的增加率将减小。这种操作的目的是为了消除压缩机轮的惯性效应,在达到触发压力比之后,压缩机轮的惯性效应将抑制增加的流率被减小,并且这种操作的目的也是为了最低限度地改变对离线床再加压所需的压缩进料流的流率。在增加之后,入口引导叶片的开度根据固定速率减小,直到达到额定流率。这种类型控制中存在的问题在于这种减小仍受外部因素影响且当压缩空气流的流率返回到额定流率时,惯性效应可产生超调。
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