具有多个阀门的变吸附方法相关的装置和系统制造方法及图纸

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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有多个阀门的变吸附方法相关的装置和系统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(ApparatusandSystemforSwingAdsorptionProcessesRelatedThereto)”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。
本专利技术技术涉及与增强的变吸附方法(anenhancedswingadsorptionprocess)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。
技术介绍
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。这些挑战对于具有非常高体积流动的方法甚至更复杂。典型的快速循环吸附剂床单元配置为具有平坦端板(头部)以便使死体积最小化的立式圆筒。流体经过安装在与吸附剂材料相邻的平坦头部上的快速作用阀进入和离开吸附剂床单元。对平坦头部和高设计压力的要求对吸附剂床直径引入实际的限制。例如，对于85巴绝对压力(bara)的最大工作压力，实际的最大吸附剂床单元内直径是大约1.4米(m)，并且相应的平坦头部厚度是大约355毫米(mm)-380mm。所述头部的疲劳寿命和环状偏差受所述阀门的穿过所述头部的孔的数量和尺寸强烈影响。因而，穿过所述头部的孔的数量和尺寸是吸附剂床单元设计中的限制因素。然而，与吸附剂床相邻的吸附剂床单元的顶部上可利用的占用空间(例如，表面积)可能不容纳阀门。例如，吸附剂床可以具有圆柱型体以为进入吸附剂床单元的料流提供圆形横截面积，在其中安装了阀门。阀门本身具有相似的占用空间，其也是圆形的。因而，即使当这些阀门紧密组装时，吸附剂床顶部上的广大的占用空间也难以满足阀门的安装。因此，常规的床结构不会容纳各种构造的阀门。相应地，工业中仍需要为操纵流体到吸附剂床的流动提供改进的装置、方法和系统。本专利技术技术通过使用超大头部以为气体体积提供流路克服了常规变吸附方法的缺点。本专利技术技术与常规气体处理方法相比提供更低的资本投资、小得多的设备占用空间和更低的烃损失。
技术实现思路
专利技术概述在一个实施方案中，本专利技术技术描述从气态进料料流除去污染物的循环变吸附剂床单元。所述吸附剂床单元包括：形成内部区域的外壳；布置在所述内部区域内的吸附剂床；多个固定到所述外壳的阀门，其中所述多个阀门中的每一个配置用来控制流体沿着从所述外壳外部的位置延伸的流路流经管道和流到所述吸附剂床，其中所述多个阀门中的至少一个具有至少部分地布置在所述吸附剂床的界面横截面积外部的阀门横截面积。在又一个实施方案中，描述了从进料料流除去污染物的方法。所述方法包括：a)在吸附剂床单元中进行一个或多个吸附步骤，其中所述一个或多个吸附步骤中的每一个包括：(i)打开多个进料提升阀以让气态进料料流从进料入口管道流到布置在所述吸附剂床单元的外壳的内部区域中的吸附剂床，其中所述多个进料提升阀中的每一个与所述进料入口管道直接流体连通并配置用来控制流体沿着从所述外壳外部的位置延伸的流路流过所述进料入口管道并流到所述吸附剂床，其中所述多个进料提升阀中的至少一个具有至少部分地布置在所述吸附剂床的界面横截面积外部的阀门横截面积，(ii)使所述气态进料料流暴露于所述吸附剂床以将一种或多种污染物从所述气态进料料流中分离以形成产物料流，和(iii)打开一个或多个产物提升阀以从所述外壳中的所述内部区域带离所述产物料流到产物管道；b)进行一个或多个吹扫步骤，其中所述一个或多个吹扫步骤中的每一个包括让吹扫料流进入所述吸附剂床单元以在吹扫输出料流中带离所述一种或多种污染物的至少一部分；和c)重复步骤a)至b)至少一个额外的循环，其中所述循环持续时间是大于1秒且小于600秒的时间。在又一个实施方案中，描述了制造循环变吸附剂床单元的方法。所述方法包括：形成具有内部区域的外壳；将吸附剂床布置在所述外壳的内部区域内；产生多个进入所述外壳的阀口；在所述多个阀口中的每一个中将阀门固定到所述外壳上以形成多个阀门，其中所述多个阀门中的每一个配置用来控制流体沿着从所述外壳外部的位置延伸的流路流到所述吸附剂床，其中所述多个阀门中的至少一个具有至少部分地布置在所述吸附剂床的界面横截面积外部的阀门横截面积。在又一个实施方案中，描述了从进料料流除去污染物的方法。所述方法包括：a)在吸附剂床单元中进行一个或多个吸附步骤，其中所述一个或多个吸附步骤中的每一个包括：(i)打开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.从气态进料料流除去污染物的循环变吸附剂床单元，所述吸附剂床单元包括：形成内部区域的外壳；布置在所述内部区域内的吸附剂床；多个固定到所述外壳的阀门，其中所述多个阀门中的每一个配置用来控制流体沿着从所述外壳外部的位置延伸的流路流经管道和流到所述吸附剂床，其中所述多个阀门中的至少一个具有至少部分地布置在所述吸附剂床的界面横截面积外部的阀门横截面积。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.27 US 62/246,9161.从气态进料料流除去污染物的循环变吸附剂床单元，所述吸附剂床单元包括：形成内部区域的外壳；布置在所述内部区域内的吸附剂床；多个固定到所述外壳的阀门，其中所述多个阀门中的每一个配置用来控制流体沿着从所述外壳外部的位置延伸的流路流经管道和流到所述吸附剂床，其中所述多个阀门中的至少一个具有至少部分地布置在所述吸附剂床的界面横截面积外部的阀门横截面积。2.权利要求1的循环变吸附剂床单元，其中所述外壳包括与体部连接的头部以形成所述外壳；和所述多个阀门固定到所述头部上。3.权利要求1的循环变吸附剂床单元，其中所述外壳包括：与体部连接的头部以形成所述外壳；其中所述多个阀门中的一个或多个固定到所述头部上；和与所述头部相邻的板，其中所述多个阀门中的至少一个固定到所述板上。4.权利要求1的循环变吸附剂床单元，其中所述外壳包括与体部衔接的头部；和所述多个阀门固定到所述体部上。5.权利要求1的循环变吸附剂床单元，其中所述外壳包括与体部衔接的头部；和所述多个阀门固定到所述体部上。6.权利要求2-5中任一项的循环变吸附剂床单元，其中所述体部包括包围所述吸附剂床的具有第一内直径的第一体部和与所述第一体部相邻的具有第二内直径的第二体部，其中所述第二内直径大于所述第一内直径。7.权利要求1-6中任一项的循环变吸附剂床单元，其中所述多个阀门中的至少一个具有布置在所述吸附剂床的界面横截面积外部的阀门横截面积。8.权利要求1-7中任一项的循环变吸附剂床单元，其中所述多个阀门经由共同的动作机构操作。9.权利要求1-8中任一项的循环变吸附剂床单元，其中所述吸附剂床单元还包括与所述吸附剂床相邻布置的并配置用来减少所述内部区域内的死体积的填料。10.权利要求1-9中任一项的循环变吸附剂床单元，其中所述吸附剂床单元还包括布置在所述吸附剂床和所述多个阀门之间的流动分布器。11.权利要求1-10中任一项的循环变吸附剂床单元，其中所述外壳配置用来维持5每平方英寸绝对磅数(psia)-1,400psia的压力。12.从进料料流除去污染物的方法，所述方法包括：a)在吸附剂床单元中进行一个或多个吸附步骤，其中所述一个或多个吸附步骤中的每一个包括：(i)打开多个进料提升阀以让气态进料料流从进料入口管道流到布置在所述吸附剂床单元的外壳的内部区域中的吸附剂床，其中所述多个进料提升阀中的每一个与所述进料入口管道直接流体连通并配置用来控制流体沿着从所述外壳外部的位置延伸的流路流过所述进料入口管道并流到所述吸附剂床，其中所述多个进料提升阀中的至少一个具有至少部分地布置在所述吸附剂床的界面横截面积外部的阀门横截面积，(ii)使所述气态进料料流暴露于所述吸附剂床以将一种或多种污染物从所述气态进料料流中分离以形成产物料流，和(iii)打开一个或多个产物提升阀以从所述外壳中的所述内部区域带离所述产物料流到产物管道；b)进行一个或多个吹扫步骤，其中所述一个或多个吹扫步骤中的每一个包括让吹扫料流进入所述吸附剂床单元以在吹扫输出料流中带离所述一种或多种污染物的至少一部分；和c)重复步骤a)-b)至少一个额外的循环，其中循环持续时间是大于1秒且小于600秒的时间。13.权利要求12的方法，其中打开多个进料提升阀还包括移动共同的动作机构以打开所述多个阀门。14.权利要求12-13中任一项的方法，其中打开多个进料提升阀还包括让所述气态进料料流穿过与所述吸附剂床相邻布置的填料周围的流路。15.权利要求12-14中任一项的方法，其中打开多个进料提升阀还包括经由布置在所述吸附剂床和所述多个进料提升阀之间的流动分布器将所述气态进料料流分布到所述吸附剂床。16.权利要求12-15中任一项的方法，其中打开多个进料提升阀还包括用进料动作机构线性移动至少一个进料阀杆以在与所述至少一个进料阀杆连接的进料盘元件和固定到所述吸附剂床单元的外壳上的进料基座之间提供进料口。17.权利要求12-16中任一项的方法，其中循环持续时间是大于1秒且小于300秒的时间以将一种或多种污染物从所述气态进料料流中分离而形成产物料流。18.权利要求12-17中任一项的方法，其中所述气态进料料流是含大于1体积％烃的含烃料流，基于所述气态进料料流的总体积。19.权利要求12-18中任一项的方法，其中所述气态进料料流的进料压力在400每平方英寸绝对磅数(psia)-1,400psia的范围中。20.权利要求12-19中任一项的方法，其中进行一个或多个吸附步骤配置用来将二氧化碳(CO2)水平降低到小于50份/百万份体积。21.权利要求12-20中任一项的方法，其中进行一个或多个吸附步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·A·福勒，S·拉姆库马尔，J·W·弗雷德里克，A·K·纳格瓦拉普，S·基亚尔沃，R·F·塔姆梅拉，J·W·富尔顿，
申请(专利权)人：埃克森美孚上游研究公司，
类型：发明
国别省市：美国,US