[发明专利]结合的快速循环的变温和变压吸附方法及其相关的装置和系统

说明书

提供进行变动吸附方法的装置与系统。这种变动吸附方法可牵涉使物流经过吸附床单元以处理管线品质的天然气而形成符合液化天然气(LNG)技术规格的物流。该方法可牵涉结合的TSA和PSA工艺，该工艺用于从进料物流中除去污染物。

相关申请的交叉参考

本申请要求于2015年9月2日提交的题目为结合的变压和变温吸附方法及其相关的装置和系统的美国临时申请No.62/213,270的权益，其整体通过参考引入本文。

另外，注意到本申请涉及2015年9月2日提交的题目为变动吸附方法及其相关的装置与系统的美国临时申请No.62/213,262；2015年9月2日提交的题目为变动吸附方法及其相关的装置和系统的美国临时申请No.62/213,267；2015年9月2日提交的题目为变动吸附方法及其相关的装置和系统的美国临时申请No.62/213,273。

技术领域

本发明的技术涉及与结合的变温吸附(TSA)和变压吸附(PSA)方法有关的系统。特别地，该系统包括结合的TSA和PSA方法以供处理管线品质的天然气成液化天然气(LNG)技术规格(specification)。

背景技术

气体分离在许多工业中是重要的，并且典型地可通过引导气体的混合物经过优先吸附一种或多种气体组分而不是吸附一种或多种其他气体组分的吸附剂材料来实现。未吸附的组分作为单独的产品回收。

一类特别的气体分离技术是变动吸附，例如变温吸附(TSA)，变压吸附(PSA)，变分压吸附(PPSA)，快速循环的变温吸附(RCTSA)，快速循环的变压吸附(RCPSA)，快速循环的变分压吸附(RCPPSA)，且不限于而且是前面提及的工艺，例如变温和变压吸附的组合。作为一个实例，PSA方法依赖于当气体处于压力下时，气体更加容易吸附在吸附剂材料的孔结构或自由体积内的现象。也就是说，气体压力越高，容易吸附的气体吸附量越大。当减压时，所吸附的组分从吸附剂材料中释放或解吸。

可使用变动吸附方法(例如，PSA和/或TSA)，分离气体混合物中的气体，因为不同气体倾向于填充吸附剂材料的微孔到不同程度。例如，若气体混合物，例如天然气，在压力下经过含吸附剂材料的容器，所述吸附剂材料对二氧化碳比对甲烷更具选择性，则至少一部分二氧化碳被吸附剂材料选择性吸附，并且离开容器的气体富含甲烷。当吸附剂材料到达其吸附二氧化碳的能力的极限时，其通过降低压力从而释放吸附的二氧化碳进行再生。然后，在启动另一吸附循环之前，吸附剂材料典型地被吹扫和再增压。

变动吸附方法典型地牵涉吸附床单元，所述吸附床单元包括吸附床，所述吸附床布置在外壳内且被构造为在该单元内维持流体在一个循环中不同步骤用的各种压力下。这些吸附床在床结构中利用不同的填充(packing)材料。例如，吸附床利用格子砖、卵石床或其他可获得的填充材料。作为改进，一些吸附床单元在床结构内可利用工程填充材料。工程填充材料可包括以具体构造，例如蜂窝，或陶瓷形式等提供的材料。

进一步地，各种吸附床单元可与导管和阀门一起结合，管理流体通过该循环的流动。精心策划这些吸附床单元牵涉对于每一吸附床单元来说，该循环中的步骤与该系统中其他吸附床单元的配合。完整的循环可从数秒变化到数分钟，当它经过一个或多个吸附床单元转移多种气体物流时。