[发明专利]用来承载由压力容器的尺寸变化造成的减小的力矩的方法和歧管；具有阀座的可移除插入件；压力辅助的阀装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用来制造和控制对于工业压力容器的连接的方法、装置以及系统。在一个例子中，本发明涉及一种用于阀歧管的可移除插入件，该阀歧管连接至压力容器。另一个例子涉及一种阀歧管，该阀歧管将压力施加到阀的关闭部分上，从而帮助阀抵靠基座关闭。另一个例子涉及一种歧管连接件，该歧管连接件减小压力容器的一部分或连接至压力容器的部分的尺寸变化，或者防止这些尺寸变化将力或力矩传递至喷嘴连接件。在某些例子中，以上提到的装置涉及在变压吸附(PSA)设备中的使用。

背景技术

早期PSA系统通常使用并联操作的四个吸附剂容器。这种PSA系统的例子在授予Wagner的美国专利No.3,430,418中描述。对于Wagner的过程的以后改进添加了辅助的压力平衡步骤，同时保持四个吸附剂床(参见授予Batta的美国专利No.3,564,816)，并且随后将甚至更多的压力平衡步骤添加到七个或更多床上(参见授予Fuderer等人的美国专利No.3,986,849)。压力平衡步骤的数目和吸附剂容器的数目的这些增加被实施以增大产品回收率和吸附剂生产率。性能的提高也典型地伴随有操作系统所需的阀的数目的一致性的增加。例如，Wagner的系统利用了至少三十一个阀，Batta的系统利用了至少三十三个阀，而Fuderer等人的系统利用了至少四十四个阀。

一些PSA系统常常是单失效点系统，值得注意的例外是在授予De Meyer等人的美国专利No.4,234,322和授予Lomax Jr.的美国专利No.6,699,307中揭示的过程，这些专利的每个的全部内容通过参引包括在这里。甚至在以上提到的过程中，PSA设备也典型地停机，以对于故障元件进行维修。这样的停机是不希望的，因为它们对于整个过程设施而言可引起生产时间的损失。

由授予Lomax Jr.等人的美国专利No.6,918,953提出了一种变压吸附系统，该变压吸附系统在操作的同时可被修理，该专利的全部内容通过参引包括在这里。这种系统通过实施PSA模块解决了停机担忧，这些PSA模块提供多余的操作，从而允许为了维修而使单个的模块脱机，而不使整个PSA系统脱机。每个模块包括顶部和底部歧管，该顶部和底部歧管包含内部流动通路，该内部流动通路用于在进料、产品、提余液之间的连通以及用于歧管中的每个容器之间的平衡流动。另一种PSA模块的一个例子在授予Lomax Jr.等人的美国专利No.6,755,895中描述，该专利的全部内容通过参引由此包括。

尽管模块式PSA设计减小了传统PSA设计的单失效点性质，但它仍然具有大量的运动部件，这些运动部件可能需要维修。

PSA阀典型地循环频繁，并因此这些阀可能发生磨损，该磨损可潜在地导致阀中的泄漏。当座或阀部件(也称作盘)损坏从而导致产生气体在两者之间流动路径时，发生内部泄漏。这可影响PSA分离的纯度，因而任何泄漏的阀需要被迅速修理。

如图12所示，示出了传统变压吸附设备，该传统变压吸附设备具有压力容器和连接至压力容器的歧管。歧管经由刚性连接部分而连接至压力容器。在这个背景技术图中，刚性连接部分是借助于颈部上的螺纹连接的部分，该颈部从连接至压力容器的底板突出。颈部使阀歧管中的充气腔与布置在压力容器内的喷嘴流体连通。因而，来自吸附材料的气体流动可经由喷嘴通到充气腔中，并且充气腔内的气体可在压力容器内通过，以便接触内部的吸附材料。通路将充气腔与各通道连接。通路可经由在阀歧管中的端口中布置的阀而打开或关闭。以上提到的布置之所以提供某些益处，是因为阀歧管减少了管路连接的总量，这些管路连接必须制成，以便正确地用管路来连接变压吸附系统。管路连接的上述减少降低了系统的重量、降低了系统的成本并提高了系统的可靠性。

然而，关于在图12中描述的系统存在某些缺点。例如，当压力容器受压时，压力容器与阀歧管之间的刚性连接可导致应力从压力容器转移到阀歧管。换句话说，当压力容器受压时，板和因此板底部上的颈部将趋向于在朝阀歧管的方向上移动。在一些情况下，位移可达到0.20英寸。这种位移可引起制成给阀歧管的连接件的应力。在某些情况下，由于通过压力容器内的压力引起的位移，泄漏或裂纹可能发生在连接至阀歧管的管路连接中。

另外，如图12所示，将阀直接连接至阀歧管，并且阀的密封件(例如垫片)将坐置在阀座上，该阀座布置在阀歧管本身上。对于以上提到布置的一个潜在问题是，如果阀座(该阀座是阀歧管的一部分)被划伤或损伤，则它难以重新加工或检修。在一些情况下，如果阀座大范围地损坏，则仅仅因为阀座泄漏就会使整个阀歧管不得不更换。