[发明专利]具有多个阀门的变吸附方法相关的装置和系统

说明书

提供了进行变吸附方法的装置和系统。这种变吸附方法可以包括让料流穿过吸附剂床单元以从所述料流除去污染物，例如水。作为所述方法的一部分，吸附剂床单元可以在所述吸附剂床单元的头部上包括用于阀门的额外空间。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年10月27日提交的标题为“变吸附方法相关的装置和系统(Apparatus and System for Swing Adsorption Processes Related Thereto)”的美国临时专利申请号62/246,916的利益，所述文献的全部内容通过参考引入本文。

技术领域

本发明技术涉及与增强的变吸附方法(an enhanced swing adsorptionprocess)有关的系统和方法。特别地，所述系统涉及使用吸附剂床单元从进料料流中除去污染物的变吸附方法。

背景技术

气体分离可用于许多工业并且可典型地通过让气体混合物在优先吸附进料料流中的一种或多种气体组分，而不吸附一种或多种其它气体组分的吸附剂材料上流动来进行。所述非吸附组分作为分离的产物回收。通过吸附分离气体组分是在各种途径中进行的常规方法。例如，吸附分离可以基于各种气体组分的平衡亲合性方面的差异(例如，平衡分离)或基于气体组分的吸附动力学方面的差异(例如，动力学分离)。

一种特定类型的气体分离技术是变吸附，例如变温吸附(TSA)、变压吸附(PSA)、变分压吸附(PPSA)、快速循环变压吸附(RCPSA)、快速循环变分压吸附(RCPPSA)，并不限于，而且还有，前述方法的组合，例如变压和变温吸附。作为实例，PSA方法依赖于下列现象：当气体组分在压力下时，某些气体组分更容易吸附在吸附剂材料的孔隙结构或自由体积内。即，气体压力越高，所吸附的容易吸附气体的量越大。当压力降低时，所吸附的气体组分从吸附剂材料释放，或解吸。

变吸附方法(例如，PSA和/或TSA)可用来分离气体混合物的气体组分，因为不同的气体组分往往填充吸附剂材料的微孔至不同程度。例如，如果气体混合物例如天然气在压力下穿过包含对二氧化碳比对甲烷更具选择性的吸附剂材料的吸附剂床单元(可以称为吸附床单元或容器)时，二氧化碳的至少一部分被吸附剂材料选择性吸附，并且离开吸附剂床单元的气体富含甲烷。当吸附剂材料到达其吸附二氧化碳的容量限度时，使它通过降低压力，从而释放所吸附的二氧化碳而再生。然后典型地将吸附剂材料吹扫并再加压。然后，所述吸附剂材料准备用于另一个吸附循环。

变吸附方法典型地包括吸附剂床单元，所述吸附剂床单元包括布置在所述吸附剂床单元的外壳内的吸附剂材料。这些吸附剂床单元在吸附剂床结构中使用不同的填充材料。例如，吸附剂床单元使用方格砖、卵石床或其它可获得的填料。作为增强，一些吸附剂床单元可以在吸附剂床结构内使用工程填料。所述工程填料可以包括按特定构造提供的材料，例如蜂巢、陶瓷型体等。所述工程填料可以由吸附剂材料形成或可以是在结构或载体上的涂层。

另外，可以用管道、集管和阀门将各种吸附剂床单元耦合在一起以操纵流体的流动。为这些吸附剂床单元编排包括用系统中的其它吸附剂床单元协调每个吸附剂床单元的循环。完全的循环可以从数秒到数分钟，因为它将多个气态料流转移穿过一个或多个吸附剂床单元。

然而，变吸附方法提出了某些挑战，原因在于一些苛求的技术因素，例如快速循环吸附方法。这些因素可以包括维持经过吸附剂床的低压降，吸附剂床内好的流动分布和吸附剂床中浓度前沿(front)的最小分散(例如，轴向扩展)。此外，另一个因素可以包括快速循环时间，这又要求快速作用和低的死体积的阀门。最后，另一个因素可以是吸附剂床单元应该配置用来含有处于某种压力的吸附剂床，以支持快速作用的阀门和使吸附剂床单元内的死体积最小化。